Динамический фильтр

(51) 4 Н 03 Н 7/01 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ4 ь ФФ 3 г ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(54)(57) 1ДИНАМИЧЕСКИЙ ФИЛЬТР,содержащий управляемый фильтр, входи выход которого являются соответственно входом и выходом динамического фильтра, и соединенные последовательно вычитатель, вход которогосоединен с входом управляемогофильтра, весовой фильтр, ограничитель по минимуму, частотный коррек-.тор и амплитудный детектор, выходкоторого соединен с управляющим входом управляемого фильтра, о т л.и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности управления частотой среза, в него введены управляемый фильтр верхних частот, вход, общий вход, управляющий вход и выходкоторого соединены соответственно с дополнительным выходом управл ЯО 1146295 А фильтра, входом управляемого фильтра, выходом амплитудного детектораи другим входом вычитателя, соединенные последовательно усилитель, входкоторого соединен с выходом частотного корректора, и дополнительныйамплитудный детектор, выход которогосоединен с управляющим и дополнительным управляющим входами управляемого фильтра, управляемый фильтрвыполнен двухзвенным, причем управляющий вход и выход первого звенаявляется соответственно управляющимвходом и дополнительным выходом управляемого фильтра, а управляющийвход второго звена является дополнительным управляющим входом управляемого фильтра,2. Фильтр по п, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что управляемыйфильтр верхних частот выполнен в виде соединенных последовательно конденсатора, первый и,второй выводыкоторого являются входом и выходомуправляемого фильтра верхних частот,и управляемого резистора, другой вывод которого является общим входом,а управляющий вход - управляющимвходом управляемого фильтра верхнихчастот1467951 1Изобретение относится к радиотех=нике, а именно к частотно-избирательным устройствам с регулируемымихарактеристиками, и может быть использовано при построении шумоподавляющих устройствИзвестен динамический фильтр,содержащий соединенные последователь.но управляемый фильтр нижних частоти управляемый фильтр верхних частот,два амплитудных детектора, суммирующий усилитель, выход которого соединен с управляющими входами фильтров верхних и нижних частот, .Однако данный фильтр не позволяет осуществлять слежение за высшейчастотой широкополосного сигнала ине обеспечивает эффективного шумоподавления,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является динамический фильтр, содержащий управ ляемый фильтр, управляющий вход которого подключен к выходу амплитудного детектора, и алгебраический сумматор, последний подсоединен к входу и выходу управляемого Фильтра, а между выходом алгебраического сумматора и входом амплитудного детектора включены последовательно соединенные весовой фильтр, ограничитель по минимуму и частотный корректор.Однако известный динамический фильтр обладает недостаточной точностью управления частотой среза при воздействии сигналов и помех различных амплитуд.Цель изобретения - повышение точности управления частотой среза.Поставленная цель достигается тем, что в динамический Фильтр, содержащий управляемый фильтр, вход и выход которого являются соответственно входом и выходом динамического фильтра, и соединенные последовательно вычислитель, вход которого соединен с входом управляемого фильтра, весовой Фильтр, ограничитель по минимуму, частотный корректор и амплитудный детектор, выход которого соединен с управляющим входом управляемого фильтра, введены управляемый фильтр верхних частот, вход, общий вход, управляющий вход и выход которого соединены соответственно с дополнительным выходом управляемого Фильтра, входом управляемого фильтра, выходом амплитудного детектора и другим входом вычислителя, соединенные последовательно усилитель, вход которого соединен свыходом частотного корректора, идополнительный амплитудный детектор,выход которого соединен с управляющим и дополнительным управляющимвходами управляемого фильтра, управляемый фильтр выполнен двухзвенным,причем управляющий вход и выход первого звена являются соответственноуправляющим входом и дополнительнымвыходом управляемого Фильтра, а управляющий вход второго звена является дополнительным управляющим входом управляемого Фильтра,Управляемый Фильтр верхних частотвыполнен в виде соединенных последовательно конденсатора, первый и20 Второи ВыВОды которого яВляются Входом и выходом управляемого фильтраверхних частот, и управляемого резистора, другой вывод которого является общим входом, а управляющийвход - управляющим входом управляемого фильтра верхних частот.На фиг, 1 представлена структурная электрическая схема динамического Фильтра, на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема фильтра верхних частот, на фиг. 3 - принципиальная электрическая схема управляемого фильтра.Динамический фильтр содержит управляемый фильтр 1, вычитатель 2,весовой фильтр 3, ограничитель 4 поминимуму, частотный корректор 5,амплитудный детектор 6, управляемыйфильтр 7 верхних частот, усилитель 8,дополнительный амплитудный детектор9. Фильтр 7 верхних частот содержитконденсатор 10 и управляемый резистор 11. Управляемый фильтр 1 содержит первое звено 12, второе звено 13и активный элемент 14.Динамический фильтр работает следующим образом. При отсутствии полезного сигнала на входе управляемогофильтра 1 частота среза его устанавливается равной начальному значению,0 обычно составляющему 800-1600 Гц, исуммарное напряжение шума на выходединамического фильтра уменьшаетсяпропорционально корню квадратному изполосы пропускания управляемого55 фильтра 1. В этом случае на общемвходе управляемого фильтра 7, а также на входе вычитателя 2 действуетширокополосный входной шум, а на3входе управляемого фильтра 7 и другом входе вычислителя 2 действует шум, ограниченный полосой пропускания управляемого фильтра 1. В резул тате вычитания ограниченного по полосе шума из широкополосного на вы ходе вычитателя 2 остаются только разностные компоненты шума (его высокочастотные составляющие), которы проходят через весовой фильтр 3 на ограничитель 4 по минимуму, определяющий порог динамического фильтра, Последний выбирается выше уровня шумов, вследствие чего на выходе ограничителя 4 управляющий сигнал отсутствует, и полоса пропускания управляемого фильтра 1 ограничивается значением его начальной частоты среза.Когда на вход динамического фнльт ра поступает полезный сигнал, на выходах первого и второго звеньев 12 и 13, а также на выходе динамического фильтра, входе и выходе управляемого фильтра 7 появляются компоненты сигнала, расположенные в начальной полосе пропускания управляемого фильтра 1. На входе вычитателя 2 в это время действует полный спектр входного сигнала. На выходе вычитателя 2 образуется управляющий сигнал, спектр которого. равен разности спектров сигналов, поступающих, с одной стороны,. с вхо. да динамического фильтра и, с другой стороны, - с выхода управляемого фильтра 7. Этот спектр эквивалентен выходному спектру управляемого фильтра 7 верхних частот, частота среза которого равна частоте среза управляемого фильтра 1. Управляемый фильтр 7 обеспечивает дополнительный низкочастотный спад АЧХ эквивалентного фильтра около 6 дБ/окт, способствуя дальнейшему ослаблению сильных компонент сигнала, расположенных ниже частоты среза, и повышая таким образом точность управления частотой среза, Образованный в результате вычитания сигнал с раэностным спектром поступает через весовой фильтр 3 на ограничитель 4. Если уровень его компонент превышает предварительно установленный порог шумопонижения, то на выходе ограничителя 4 появляется сигнал управления, который через амплитудный детектор 6, усилитель 8 и дополни. тельный амплитудный детектор 9 пос 1146795 тупает на управление первым и вторым звеньями 12 и 13 и управляющийвход управляемого фильтра 7, вызыь- вая перестройку первого в сторонурасширения, а второго - в сторонусужения полосы пропускания, Существенный порог срабатывания и разныепостоянные времени установления выпрямленного сигнала у амплитудногодетектора 6 и дополнительного амплитудного детектора 9 создают условиядля более точной перестройки динамического фильтра в зависимости отуровня и скорости нарастания входного сигнала. Так, сигналы малойамплитуды не вызывают срабатыванияамплитудного детектора 6, а будучипредварительно усилены усилителем 8,детектируются дополнительным амплитудным детектором 9, большая постоянная времени которого обуславливаетмедленное нарастание управляющегосигнала, пропорциональное продолжительности действия и амплитуде сигналов малого уровня, а значит, имедленное расширение полосы пропускания.Появление единичных непродолжительных импульсов помех вследствие30большой постоянной времени установления по цепи дополнительного амплитудного детектора 9 не вызывает увеличения сигнала управления и перестройку динамического фильтра, Такимобразом, достигается повышенная поЗ 5 мехозащищенность и снижается паразитная модуляция шума. Полезные сигналы большой амплитуды детектируются,главным образом, амплитудным детектором 6 с малой постоянной времени40установления сигнала управления, вызывая быстрое расширение полосы пропускания управляемого фильтра 1 иобеспечивая тем самым неискаженнуюпередачу на выход динамического45 фильтра всех составляющих (обертонов) этих сигналовОдновременно сэтим на выходе вычитателя 2 происходит дальнейшее сужение спектра управляющего сигнала в связи с расши 50 рением спектра сигнала на его входе,Вследствие этого компоненты сигнала, прилегающие к частоте среза управляемого фильтра 1 устраняются изспектра управляющего сигнала и не55 оказывают дальнейшего влияния наперестройку частоты среза. По мерерасширения спектра входного сигнала,уровни компонент которого превыша1146795 Редак Кузнецов ехред Н.Б Корректор А.ференц о Тираж 816 ВНИИПИ Государственн по делам изобрете 113035, Москва, Ж, РаЗаказ 2331/3 Подписи омитета СССР открытий я наб., д. 4/й с Производственно-полиграфическое предприятие, г, Уж ул. Проект 3ют установленный порог шумопонижения, частоты управляемых фильтров 1и 7 перестраиваются до тех пор, пока не достигнут предельного значения рабочей частоты диапазона, обеспечивая прохождение всех компонентспектра входного сигнала беэ ослабления. Несмотря на расширение поло.сы частот динамического фильтра,присутствующий одновременно с сигналом шум не прослушивается из-за маскирующего действия сигнала. По мересужения спектра входного сигналачастота среза управляемых фильтров1 и 7 будет возвращаться к своемуначальному значению, уменьшая полосупропускания и понижая таким образом.,уровень шума на его выходе,Управляемый фильтр 1 может бытьвыполнен согласно схеме, представленной на фиг. 3, и содержать соединенные последовательно первое и второе звенья 12 и 13 и активный элемент 14, Фильтр 7 может быть реализован в виде схемы, представленнойна фиг. 2, и содержать конденсатор10 и управляемый резистор 11. 6Предлагаемый динамический фильтрпозволяет формировать АЧХ трактауправления с перестраиваемым по частоте низкочастотным спадом около18 дБ/окт, обеспечивая тем самымповышение точности управления частотой среза без применения дополнительных настроек в схеме динамическогофильтра,о Таким образом, в предлагаемомдинамическом фильтре относительнопростым средствами повышается точность управления, снижается влияние15 уровня компонент сигнала, расположенных ниже частоты среза, на перестройку динамического фильтра, повышается помехозащищенность, т.е,достигается высокая воспроизводи 20 мость характеристик динамическогофильтра при его изготовлении. Использование изобретения позволяеттакже выполнить динамический фильтрв виде одной интегральной микросхе 25 мы с минимальным количеством дискретных элементов в схеме включения,