Фильтр

 

ФРШЬТР,содержащий входной и выходной смесители, первый и второй дисперсионные фильтры, первый ключ, последовательно соединенные первый формирователь импульсов, к выходу которого подключен элемент задержки, и первьй линейно-частотно-модулированньй (ЛЧМ) гетеродин, a также втогрой ЛЧМ гетеродин, о т л и ч a ющ и и с я тем, что, с целью уменьшения нелинейных искажений, в него вйедекы последовательно соединенные первый генератор контрольного сигнала , первый сумматор, первый амплитудный детектор, первый узкополосный фильтр и делитель частоты, выход которого подключен к входу первого формирователя импульсов, первый дополнительный смеситель, включенный между выходом первого ЛЧМ гетеродина и гетеродинным входом входного смесителя, второй вход которого подключен к выходу первого генератора контрольного сигнала, последовательно соединенные регулируемый элемент задержки и формирователь импульсов с регулируемой длительностью, включенные между выходом первого формирователя импульсов и управляющим входом первого ключа, второй сумматор, включенный между выходом входного смесителя и входом первого дисперсионного фильтра, первый режекторный фипьтр, включенный между выходом первого дисперсионного фильтра и входом первого ключа, третий сумматор, включенный между выходом ключа и входом второго дисперсионного фильтра, второй узкополосный фильтр, включенный iмежду выходом первого дисперсионного фильтра и вторым входом третьего сумматора , третий узкополосный фильтр, включенный между выходом первого дисперсионного фильтра и третьим входом третьего сумматора, последовательно соединенные второй амплитудный Детектор , четвертый узкополосный фильтр, второй формирователь импульсов и второй ключ, управляющий вход которого подключен к выходу элемента задержки, Од а выход - к входу второго ЛЧМ гетеродина , второй режекторный фильтр, вклюсл ченный между выходом второго диспер сионного фильтра и входом выходного смесителя, а также второй дополнительный смеситель, включенный между выходом второго ЛЧМ гетеродина и гетеродинным входом выходного смесителя , и второй генератор контрольного сигнала, подключенный к второму вkoдy первого сумматора.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

COUHIml

РЕСПУБЛИК

З51 Н 03 Н 17/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

В.

2. Поверхностные акустические волны. Под ред.. А.Олинера. М., "Мир", 1981, с. 182, рис. 4 ° 32 (прототип). (54)(57) ФИЛЬТР, содержащий входной и выходной смесители, первый и второй дисперсионные фильтры, первый ключ, последовательно соединенные первый формирователь импульсов, к выходу которого подключен элемент задержки, и первый линейно-частотно-модулиро- ванный (ЛЧМ) гетеродин, а также вто-. рой ЛЧМ гетеродин, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью уменьшения нелинейных искажений, в него введены последовательно соединенные первый генератор контрольного сигнала, первый сумматор, первый амплигудный детектор, первый узкополосный фильтр и делитель частоты, выход которого подключен к входу первого формирователя импульсов, первый дополнительный смеситель, включенный между выходом первого ЛЧМ гетеродина и гетеродинным входом входного смесителя, второй вход которого подключен к выходу первого генератора контрольного сигнала, последователь,Я0„, 1104657 А но соединенные регулируемый элемент задержки и формирователь импульсов с регулируемой длительностью, включенные между выходом первого формирователя импульсов и управляющим входом первого ключа, второй сумматор, включенный между выходом входного смесителя и входом первого дисперсионного фильтра, первый режекторный фильтр, включенный между выходом первого дисперсионного фильтра и входом первого ключа, третий сумматор, включенный между выходом ключа и входом второго дисперсионного фильтра, второй узкополосный фильтр, включенный между выходом первого дисперсионного З фильтра и вторым входом третьего сумматора, третий узкополосный фильтр, включенный между выходом первого дисперсионного фильтра и третьим входом

Ю % третьего сумматора, последовательно соединенные второй амплитудный детекФиав тор, четвертый узкополосный фильтр, leeL второи формирователь импульсов и второй ключ, управляющий вход которого подключен к выходу элемента задержки, 4 а выход — к входу второго ЛЧМ гетеро-,С5 дина, второй режекторный фильтр, вклю-, Яф ченный между выходом второго дисперсионного фильтра и входом выходного смесителя, а также второй дополнительный смеситель, включенный между выходом второго ЛЧМ гетеродина и гетеродинным входом выходного смеси-,фЬ теля, и второй генератор контрольного сигнала, подключенный к второму в%оду первого сумматора. второй смеситель обрабатываемого сигнала и радиоимпульса со второго ЛЧМ гетеродина.. Если эти моменты времени не совпадают, то возникают искажения выходного сигнала, которые проявляются в виде паразитной фазовой манипущей частоты.

Время задержки сигнала в первом и втором дисперсионных фильтрах зависит от температуры окружающей срешение нелинейных искажений.

Поставленная цель достигается тем, что в фильтр, содержащий входной и выходной смесители, первый и второй дисперсионные фильтры, первый ключ, последовательно соединенные первый формирователь импульсов, к выходу которого подключен элемент задержки, и первый ЛЧМ гетеродин, а также второй ЛЧМ гетеродин, введены последовательно соединенные первый генератор контрольного сигнала, первый сумматор, первый амплитудный детектор, первый узкополосной фильтр и делитель частоты, выход которого подключен к входу первого формирователя импульсов, первый дополнительный смеситель, включенный между выходом первого ЛЧМ гетеродина и гетеродинным входом входного смесителя, второй вход которого ра контрольного сигнала, последовательно соединенные регулируемый элемент задержки и формирователь импульсов с регулируемой длительностью, включенные между выходом первого формирователя импульсов и управляющим входом первого ключа, второй сумматор, включенный между выходом входного смесителя и входом первого дисперсионного фильтра, первый режекторный фильтр, включенный между выходом дом первого ключа, третий сумматор, включенный между выходом ключа и вхо1 1104657 а

Изобретение относится к радиотех- . ственно, а на второй — через элемент нике и может быть использовано в ра- задержки. Точность восстановления диоэлектронных средствах различного сигнала зависит от того, насколько назначения, например в радиоприемных точно совпадают моменты прихода на устройствах.

Известна система фильтрации с возвратным гетеродинированием и восстановлением несущей частоты, содержащая два смесителя, вспомогательный гетеродия и фнльтр основной селекции,10

С помощью первого смесителя и вспо- ляции сигнала и изменении его несумогательного гетеродина фильтруемый сигнал переносится в полосу пропускания фильтра основной селекции, выполненного, например, на поверхностных акустических волнах. Отфильтро- ды. Изменения температуры приводят ванный сигнал переносится на исход- к появлению искажений сигналов на ную несущую частоту с помощью второ- выходе фильтра (2 j.

ro смесителя и вспомогательного ге- Недостатком известного устройства теродина. Частота вспомогательного является наличие искажений полезногетеродина определяет центральную ro сигнала при изменениях температучастоту всей системы и может перест- pb> окружающей среды. раиваться. Амплитудно-частотная ха-. Целью изобретения является уменьрактеристика системы фильтрации определяется амплитудно-частотной ха- . рактеристикой фильтра основной селекции(1 3.

Недостатком такой системы является сложность оперативной перестройки амплитудно-частотной характерис30 тики.

Наиболее близким к изобретению является фильтр, содержащий входной и выходной смесители, первый и второй дисперсионные фильтры, первый ключ, последовательно соединенные первый формирователь импульсов, к выходу которого подключен элемент задержки, и первый линейно-частотно-модулированный (ЛЧМ) гетеродин, а также второй ЛЧМ гетеродин (2 .

С помощью первого смесителя ЛЧМ гетеродина и дисперсионного фильтра осуществляется преобразование Фурье подключен к выходу первого генерато.входного сигнала. Сигнал, соответствующий преобразованию Фурье, строби45 руется во времени с помощью первого ключа. Временное положение, длительность и форма строба определяют, какие частотные составляющие сигнала пропускаются или режектируются. Затем с помощью вторых дисперсионного фильтра, смесителя и ЛЧМ гетеродина выполняется обратное преобразование Фурье и отфильтрованный сигнал восстанавливается. Оба ЛЧМ гетеродины запускают- пеРвого диспеРсионного фильтРа и вхося импульсами, поступающими от источника импульсов, причем на первый гетеродин импульсы поступают непосред- дом второго дисперсионного фильтра, 1104657 второй узкополосный фильтр, включенный между выходом первого дисперсион-, ного фильтра и вторым входом третьего сумматора, третий узкополосный фильтр, включенный между выходом перmoro дисперсионного фильтра и третьим входом третьего сумматора, последовательно соединенные второй амплитудный детектор, четвертый узкополосный фильтр, второй формирователь импульсов и второй ключ, управляющий вход которого подключен к выходу элемента задержки, а выход — к входу второго ЛЧМ гетеродина, второй режек-1 торный фильтр, включенный между выходом второго дисперсионного фильтра и входом выходного смесителя, а также второй дополнительный смеситель, включенный между выходом второго ЛЧМ ® гетеродина и гетеродинным входом выходного смесителя, и второй генератор контрольного сигнала, подключенный к второму входу сумматора.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предложенного фильтра на фиг. 2 и 3 — частотно-временные диаграммы (ЧВД) сигналов в различных точках предложенного устройства.

Фильтр содержит входной смеситель 1, выходной смеситель 2, первый

ЛЧМ гетеродин 3, второй ЛЧИ гетеродин 4, элемент 5 задержки, первый дисперсионный фильтр 6, второй дисперсионный фильтр 7, первый ключ 8, первый генератор 9 контрольного сигнала, второй генератор 10 контрольного сигнала, третий смеситель 11, первый сумматор 12, второй сумматор 13, первый амплитудный детек40 тор 14, первый узкополосный фильтр 15, делитель 16 частоты, первый формирователь 17 импульсов, первыи режекторный фильтр 18, третий сумматор 19, второй узкополосный фильтр 20, тре 45 тнй узкополосный фильтр 21, второй амплитудный детектор 22, четвертый узкополосный фильтр 23, второй формирователь 24 импульсов, второй ключ 25, пятый узкополосный фильтр 26, четвертый смеситель 27, второй режекторный фильтр 28, регулируемый элемент 29 задержки, формирователь 30 импульсов с регулируемой длительностью.

Предлагаемый фильтр работает следующим образом.

Входной сигнал поступает на сигнальный,вход входного смесителя 1.

Допустим, что входной сигнал имеет прямоугольный спектр в полосе частот 3E : ЧВД такого, сигнала приведена на фиг. 2а.

На гетеродинный вход входного смесителя 1 поступает последовательность ЛЧИ радиоимпульсов. ЧВД этой последовательности приведена на фиг. 2в. ЛЧМ радиоимпульсы формируются первым ЛЧИ гетеродичом 3, на запускающий вход которого поступают импульсы запуска (фиг. 26) с выхода первого формирователя 17 импульсов.

Девиация частоты ЛЧИ радиоимпульсов М выбирается из условия 8f < >

r,éЕ. С выхода первого ЛЧМ гетеродина 3 радиоимпульсы поступают на сигнальный вход третьего смесителя 1 1.

На гетеродинный вход третьего смесителя 11 поступает непрерывный гармонический сигнал частоты Х„ с выКС1 хода первого генератора 9 контрольного сигнала. Преобразованные по частоте ЛЧИ радиоимпульсы с выхода третьего смесителя 11 поступают. на гетеродинный вход первого смесителя 1. Входной сигнал в входном смесителе 1 получает ЛЧМ (фиг. 2г) и поступает на второй сумматор 13. На другой вход второго сумматора 13 с выхода первого сумматора 12 поступает сумма двух непрерывных гармонических контрольных сигналов частот Е„с. и f c кото«с1 кс, рые формируются в первом генераторе 9 и во втором генераторе 10 контрольного сигнала. С выхода второго сумматора 13 сумма преобразованного полезного и контрольных сигналов поступает на первый дисперсионный фильтр 6 °

Рассмотрим прохождение через устройство полезного сигнала и суммы контрольных сигналов.

Полезный сигнал на входе первого дисперсионного фильтра 6 имеет ширину спектра Я =Ь| + й1 . Полоса про-.с Г пускания д, первого дисперсионного фильтра 6 выбирается из условия д, а крутизна линейной дисперсионной характеристики — равной по величине скорости перестройки частоты ЛЧМ радиоимпульсов и противоположной ей по знаку. Сигнал на выходе первого дисперсионного фильтра 6 представляет собой преобразование Фурье реализации входного сигнала, выделенной гетеродинным ЛЧИ радиоимпульсом. Зависимость спектральной плотности этой реализации от частоты

S 11046 сводится к зависимости комплексной амплитуды сигнала на выл оде первого дисперсионного фильтра б от времени, линейно связанного с частотой.

Амплитудно-частотный спектр реали5 зации может быть определен в результате амплитудного детектирования сигнала на выходе первого дисперсионного фильтра 6 (фиг. 2д), а фазочастотный спектр — в результате фазового>0 детектирования.

Сигналы различных частот присутствуют на выходе первого дисперсионного фильтра 6 в разные моменты времени. Поэтому для режектирования участ- 15 ка спектра сигнала достаточно закрыть первый ключ 7 на время, соответствующее времени нахождения сигналов режектируемых частот на выходе первого дисперсионного фильтра б ° На первый ключ 8 полезный сигнал поступает с выхода первого дисперсионного фильтра 6 через первый режекторный фильтр 18, который режектирует контрольные сигналы частот кс и к 1

Первый ключ 8 управляется сигналом, поступающим с выхода формирователя 30 импульсов .с регулируемой длительностью. Последний запускается импульсом запуска лервого ЛЧМ гетеродина, задержанным регулируемым элементом 29 задержки (фиг. 2е). Ширина режектируемого участка спектра определяется длительностью импульса Тс формирователя 30 импульсов с регулируемой длительностью. Средняя частота режектируемого участка определяется временем задержки Тз регулируемого элемента 29 задержки. С выхода первого ключа 8 сигнал (фиг. 2ж) посту40 пает на второй дисперсионный фильтр 7 через третий сумматор 19. Параметры первого и второго дисперсионных фильтров одинаковы, а знаки крутизны дисперсионных характеристик проти45 воположны. На выходе второго дисперсионного фильтра 8 полезный сигнал снова получает ЛЧМ (фиг. 2з) и через второй режекторный фильтр 28, полностью идентичный первому режекторному фильтру 18, поступает на сигналь50 ный вход второго смесителя 2. На гетеродинный вход выходного смесителя 2 поступает последовательность ЛЧМ радиоимпульсов, сформированная вторым ЛЧМ гетеродином 4 (фиг. 2к) и преобразованная по частоте в четвертом смесителе 27, Второй ЛЧМ гетеродин 4 запускается импульсами запус57 а ка с выхода второго ключа 25. Параметры последовательностей ЛЧМ радиоимпульсов, формируемых первым и вторым ЛЧМ гетеродинами идентичны. В выходном смесителе 2 происходит демодуляция поступающего на него полезного сигнала и он восстанавливается до первоначального состояния. Однако в спектре полезного сигнала отсутствуют режектированные спектраль— ные составляющие. Таким образом, в предлагаемом устройстве осуществляется фильтрация полезного сигнала.

От точности совпадения начальных фаз и моментов прихода полезного сигнала и ЛЧМ радиоимпульсов на выходной смеситель 2 зависит точность восстановления полезного сигнала.

Для фазировки и выравнивания времени прихода сигналов на входе выходного смесителя 2 в предлагаемом устройстве используются контрольные сигналы, которые формируются первым и вторым генераторами контрольного сигнала.

Сумма контрольных сигналов с выхода первого сумматора 1 2 поступает на первый амплитудный детектор 14, на выходе которого первый узкополосный фильтр 15 выделяет огибающую упомянутой суммы, которая редставля— ет собой гармонический сигнал часто о кс кс (фиг. За) . к с 1 кс

С помощью делителя 16 частоты частота последнего сигнала делится в

N раз с тем, чтобы его период совпадал с необходимым периодом повторе— ния импульсов запуска ЛЧМ гетероди— нов (фиг. Зб), В момент перехода сигна— лом через нулевое значение первый формирователь 17 импульсов вырабатывает видеоимпульсы длительности

1/f о (фиг. Зв).Передним фронтом этого импульса запускается первый ЛЧМ гетеродин.

Сумма контрольных сигналов с выхода первого сумматора 12 поступает на один из входов второго сумматора 13 и с выхода последнего вместе с полезным сигналом поступает на первый дисперсионный фильтр 6.

Частоты f « и кс контрольных сиг1 КС1 налов выбираются равными верхней и нижней частотам полосы пропускания первого и второго дисперсионных фильтров. Разность частот контрольных сигналов выбирается из условий 1О>df+8 f с тем, чтобы легко мож—

1104657 но было разделить полезный сигнал. и сумму контрольных сигналов.

На выходе первого дисперсионного фильтра 6 контрольные сигналы выделяются вторым узкополосным фильтром 20 и третьим узкополосным фильтром 21 и в третьем сумматоре 19 снова складываются с полезным сигналом, прошедшим через первый режекторный фильтр 18 и первый ключ 8.

Создание отдельных цепей для прохождения контрольных сигналов необходимо для исключения влияния стробирования сигналов в первом ключе 8 на работу цепей фазировки и выработки сигналов запуска второго ЛЧМ гетеродина 4.

С выхода третьего сумматора 19 полезный сигнал и сумма контрольных сигналов поступают на второй дисперсионный фильтр 7. На выходе второго дисперсионного фильтра 7 с помощью второго амплитудного детектора 22 и четвертого узкополосного фильтра 23 выделяется огибающая суммы контрольных сигналов частоты о (фиг. Зд). В моменты перехода сигналом нулевого значения второй формирователь 24 импульсов вырабатывает видеоимпульсы (фиг.Зе), поступающие З0 на второй ключ .25. На управляющий вход второго ключа 25 поступает импульс запуска первого ЛЧМ гетеродина 3, прошедший через элемент 5 задержки (фиг. Зг). Величина задержки 3g выбирается такой, чтобы прошедший через второй ключ импульс с выхода второго формирователя 24 импульсов осуществил запуск второго ЛЧМ гетеродина 4 в момент прихода на выход- 40 ной смеситель 2 полезного сигнала.

:При изменении температуры изменяется время задержки первого и второго дисперсионных фильтров. Это вызывает

10 изменение момента времени поступле- 45 ния полезного сигнала на выходной смеситель 2. Но при этом на такую же величину изменится момент прихода на второй формирователь 24 огибающей суммы контрольных сигналов (фиг. 2д, 50 штриховая линия) и момент выработки запускающего импульса внутри интервала, определяемого длительностью импульса на управпяющем входе второго ключа 25 (фиг. 2е, ж, штриховые ли- у нии). Длительность этого импульса равна i=: 1/f и совпадает с периодом огибающей суммы контрольных сигналов, чтобы обеспечить прохождение только необходимого импульса.

Таким образом, моменты прихода полезного сигнала на второй смеситель 2 и момент запуска второго Л Н1 гетеродина 4 совпадают независимо от изменения температуры окружающей среды.

Для точного восстановления полезного сигнала необходимо сфазировать полезный сигнал и ЛЧМ радиоимпульсы, поступающие на второй смеситель. Для выполнения фазировки в предлагаемом устройстве с помощью одного из контрольных сигналов, например сигнала частоты 4 выполняются дополнительные преобраэования частоты ЛЧМ радиоимпульсов, формируемых первым и вторым ЛЧМ гетеродинами.

На входной смеситель 1 ЛЧМ радиоимпульсы первого ЛЧМ гетеродина 3 поступают через третий смеситель 11, на гетеродинный вход которого поступает сигнал частоты Екс с выхода

kC1 первого генератора 9 контрольного сигнала. В результате преобразования к начальной фазе ЛЧМ радиоимпульсов прибавляется начальная фаза контрольного сигнала. Начальная фаза полезного сигнала на выходе входного смесителя 1 равна сумме начальных фаз самого сигнала Г., ЛЧМ радиоимпульса Г и контрольного сигнала г кс

На входе выходного смесителя 2 начальная фаза полезного сигнала отличается от, на величину г ф, обусловленную прохождением через первый и второй дисперсионные фильтры 6 и 7

V2= Ч„ ЧдФ

ЛЧМ радиоимпульсы, сформиров анные вторым ЛЧМ гетеродином 4, поступают на выходной смеситель 2 через четвертый смеситель 27, на гетеродинный вход которого поступает контрольный сигнал частоты г, выделенный к 1 пятым узкополосным фильтром 26 на

\ выходе второго дисперсионного фильтра 7. Начальная фаза контрольного ( сигнала г на выходе пятого узкополосного фильтра 26 равна

В результате преобразования начальная фаза гетеродинного напряжения на входе второго смесителя равна

+ +Ч

3 г кс АФ

9 110466 7 10

Начальная фаза иолезного снгна- кое выравнивание начальных фаз и врела «(„ на выходе второго смесите- мен прихода сигналов на второй смеаы ля 2 равна разности начальных фаз 9> ситель 2, что сводит к минимуму искаи ф полезного и гетеродинного сиг- жения полезного сигнала.

5 С помощью суммы контрольных сигна5. лов осуществляется непрерывное измеТаким образом, йачальная фаза по- рение суммарного времени группового лезного сцгиала на выходе частотного запаздывания первого и второго дисфильтра не зависит от начальных фаз персионных фильтров и по результатам гетеродинных и контрольных сигналов. измерений автоматически корректирует10

Предложенное построение частотно- ся момент запуска второго ЛЧИ гетерого фильтра обеспечивает автоматичес- . дина 4 °

1104657

1104657

Составитель Л. Закс

Техред С.Мигунова Корректор Jl Пилипенко

Редактор Н.Пушненкова

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

Заказ 5321/43 Тираж 862 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4(5