Синхронный самонастраивающийся фильтр

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВКДЕТЕЛЬСТВУ

2OI467

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства № 176997

Заявлено 06Х.1966 (¹ 1074165/26-9) Кл. 213., 22/02 с присоединением заявки №

Комитет па делам изобретений и открытий ври Совете Министров

СССР

МПК Н 03h

УДК 621.372.542.21 (088.8) Приоритет

Опубликовано 08.!Х.1967. Бюллетень № 18

Дата опубликования описания З.XI.1967

Автор изобретения

Ю. Н. Грехов

Заявитель

СИНХРОННЫЙ САМОНАСТРАИВАЮЩИЙСЯ ФИЛЬТР

Предлагаемый синхронный самонастраивающийся фильтр позволяет повысить помехоустойчивость и равномерность чувствительности синхронного самонастраивающегося фильтра по основному авт. св. № 176997 к входным сигналам разных частот путем ослабления высших гармоник в составе прямоугольных импульсов, получаемых от двухполюсных синхронных фильтров, сосредоточенных в одном фильтре, причем два фазовращателя синхронного самонастраивающегося фильтра предлагается выполнить так, чтобы один из них создавал положительный фазовый сдвиг, уменьшающийся по абсолютной величине с ростом частоты выделяемого сигнала, а другой — отрицательный фазовый сдвиг, увеличивающийся по абсолютной величине с ростом частоты выделяемого сигнала.

На фиг. 1 изображена блок-схема описываемого фильтра, где обозначены:

1. Двухполюсные синхронные самонастраивающиеся фильтры 1 и 2.

II. Добавочные сопротивления к двухполюсным синхронным фильтрам 8, 4, б, б.

III. Фильтр 7, ослабляющий высшие гармонические составляющие в составе последовательности прямоугольных импульсов, получаемой от двухполюсных синхронных фильтров 1 и 2.

IV. Фазовращатель 8, создающий положительный фазовый сдвиг, уменьшающийся с увеличением частоты выделяемого сигнала.

V. Фазовращатель 9, создающий отрицательный фазовый сдвиг, увеличивающийся по абсолютной величине с увеличением частоты выделяемого сигнала.

VI. Усилители — ограничители 10 и 11.

На фиг. 2 изображена векторная диаграмма сигналов в синхронном самонастраиваю10 щемся фильтре фиг. 1 в установившемся ре>киме.

Синхронный самонастраивающийся фильтр фиг. 1 рассчитан на ширину спектра входных сигналов меньше одной октавы. При этом максимальная частота входного сигнала не превышает удвоенного значения минимальной частоты входного сигнала 0>„„.„(о>„,„,. (2 а„,ь,).

Функции, выполняемые элементами фильтра фиг. 1, те >ке, что и в фильтре по авт. свид, 20 176997

Различие состоит в том, что для ослабления высших гармонических составляющих прямоугольных импульсов, получаемых с зажимов двухполюсных синхронных фильтров 1 и 2, в

25 схему введен фильтр 7, ослабляющий сигнал с частотами о ) о„,,„..

Благодаря узкой полосе спектра входных сигналов частоты о>, которые лежат в пределах а„„.„(к„., где со„„,. (2а„,;„фильтр 7

30 будет легко выполнен таким, что все высшие

201467 гармоники, начиная со второй, будут в этом фильтре достаточно сильно ослаблены, а полезный сигнал будет ослабле н незначительно.

Кроме того, имеется еще одно отличие, состоящее в том, что фазовращатели 8 и 9 соединены параллельно своими входами. При этом фазовращатель 8 создает положительный фазовый сдвиг ср, уменьшающийся с увеличением частоты о выделяемого сигнала, а фазовращатель 9 создает отрицательный фазовый сдвиг ф, увеличивающийся по абсолютной величине с увеличением частоты «> выделяемого сигнала.

Эти фазовые сдвиги ср и >р на частоте выделяемого сигнала о, близкой к средней чаnm jn — "> m,". стоте спектра входных сигналов

2 лучше иметь примерно равными р=+45 и ф = — 45 .

Векторная диаграмма сигналов в синхронном самонастраивающемся фильтре фиг. 1 в установившемся режиме представлена на фиг. 2. В установившемся режиме все сигналы имеют одну и ту же частоту, равную частоте выделяемого сигнала.

На векторной диаграмме фиг. 2 и в схеме фиг. 1 приняты следующие обозначения.

1) U,„— входной квазигармонический сигнал, выделяемый синхронным самонастраивающимся фильтром: амплитуда, а о> — угловая частота входного квазигармонического сигнала, выделяемого синхронным самонастраивающимся фильтром.

2) (/ф, и Уф. — сигналы первых гармоник соответственно на зажимах двухполюсных синхронных фильтров 1 и 2.

3) U1 и U2 — сигналы в управляющих цепях двухполюсных синхронных фильтров 1 и 2.

4) U сигнал первой гармоники на выходе суммирующей цепи, образуемой сопротивлениями 4 и б.

В установившемся режиме сигнал U,„со входа синхронного самонастраивающегося фильтра передается в суммирующую точку сопротивлений 4, б, образуя сигнал U, ñ некоторым коэффициентом передачи: K1 = вых

U 1вх

Этот коэффициент передачи К1 для схемы фиг. 1 лишь мало зависит от частоты о> выделяемого сигнала в связи с тем, что сумма углов р+ф в диапазоне частот выходных сигналов почти постоянна и мало отличается от

Поэтому можно приближенно считать этот коэффициент К1 постоянной величиной. В самом деле угол q> с ростом частоты в> увеличивается примерно на ту >ке величину, на которую уменьшается угол 1р, и сумма величин

25 U„= у К K К4(о>) К, s1n(> t -+- >) (1)

U2 — 1вви К1 Кз Кз (+) К7 $1п (<>> — >), (2)

30 где амплитуды сигналов U1 и U2 равны соответственно

U1>n — U 1(1 Кз Ка(в>) Кв (3)

U2п: 1вх, К1 Кз 1(ь(">) Кв (4) 35

Фазы сигналов Уф, и Уф, совпадают с фазами сигналов U1 и U2. А амплитуды сиг40 налов Уф, и Уф, представляют собой амплитуды составляющих сигнала U,„, совпадающих по фазе с сигналами U1 и U2, умноженные на коэффициент передачи К этих составляющих до зажимов двухполюсных синхрон45 ных фильтров 1 и 2, т, е.:

Оф, — К . U,,„, cos y sin (в> t + р) (5)

Оф,— (К U,,n cos I>) sin(u>t+ >), (6)

50 где амплитуды сигналов Уф, и Уф, равны (7) (8) Уф, — KU„„cos р ф2 — К вх cos в

Суммарная среднеквадратичная величина амплитуд управляющих сигналов /1 и U2—

60 2 у2 1m+ 2n может при соответствующем

2 выборе функций Кз(к) и К;(в) мало зависеть от частоты выделяемого сигнала «>. В самом деле, суммарная среднеквадратичная величи. на амплитуд этих управляющих сигналов, ес65 ли принять Кв = K, будет равна: р+11> останется почти неизменной, т. е. близкой к 90 .

Коэффициент передачи суммирующей цепи, образуемой сопротивлениями 4 и б, обозна5 чим К.

Коэффициент передачи фильтра 7 для чаСТОТ COm;и (И(0>,ивы, МОЖНО ПРИНЯТЬ ПОСТОЯНной величиной, равной К>.

Коэффициенты передачи фазовращателей

10 8 и 9 будут функциями частоты сигнала а = К1(о>) и Кз(о).

Коэффициенты передачи усилителей-ограничителей 10 и 11 (в линейном режиме до ограничения сигнала) можно считать постоянны15 ми величинами Кз и К,.

Функции всех узлов синхронного самонастраивающегося фильтра известны и приняты обозначения параметров, характеризующих эти функции в установившемся режиме выделения сигнала U, Поэтому можно количественно выразить преобразование сигнала

U„U1 и U2 следующими формулами

201467 у2 2

1m 2m г вх,ц К1 х5 () I