Устройство фильтрации

09 (П) Н 21/00 11/00 5 5 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСНОМУ СВИДПЮЪСГЮУ ГОСУААРСТВЕННЬЙ КОМИТЕТГЮ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПОИ ГКНТ СССР(57) Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - повышение точности фильтрации и уменьшение времени определения значения несущей частоты, Устройство фильтрации содержит полосовые фильтры 1, блок 2 выбора сигналов, блок 3 синхронизации, , синтезатор 4 сетки частот, блок 5коррекции, детекторы 6, коммутатор блок 8 формирования номера фильтра и Изобретение относится к области,радиотехники и может быть использовано в радиоприемной и измерительнойаппаратуре для фильтрации непрерывного радиосигнала с широкополоснойгармонической частотной модуляцией.Цель изобретения - повышение точности и уменьшение времени определения значения несущей частоты.На фиг. 1 приведена структурнаясхема устройства фильтрации; нафиг. 2, 3 и 4 - структурные схемыблока выбора сигналов, коммутатора ивычислителя номера канала,вычислитель 9 номера канала, фильтруемый непрерывный радиосигнал с широкополосной гармонической частотной модуляцией (ЧМ) поступает на полосовыефипьтры 1. Полученные спектральныесоставляющие сигнала поступают на одни входы детекторов 6 и через последовательно соединенные блоки 2, 3,синтезатор 4 и ьлок 5 - на другие входы детекторов 6. После осуществленияамплитудно-фазового детектированияспектральных составляющих входногоЧМ-сигнала полученные сигналы поступают через управляемый коммутатор 7на вычислитель 9; При отсутствии модуляции на выход вычислителя 9 проходит с блока 8 напряжение, в которомсодержится информация о положении немодулированной несущей. Если положение несущей изменится, то в устройстве осуществляется беспоисковое определение положения несущей. 4 ил,Устройство фильтрации содержит О полосовых Фильтров 1,1-1,Ы, блок 2 выбора сигналов, блок 3 синхронизации. синтезатор 4 сетки частот, блок 5 коррекции, Х детекторов 6.1-6.И, коммутатор 7, блок 8 формирования номера фильтра и вычислитель 9 номера канала, Блок 2 выьора сигналов содержит амплитудные детекторы 10, сумматоры 11, компаратор 12, ключи 13, выходной сумматор 14, входы 15.1-15.К, коммутационные выходы 16. 1-16.Коммутатор 7 содержит ключи 17, входы 18.1-18.И, управляющие входыъ19,2-19.(Я), выходы 20. 1-20.4.Вычислитель 9 номера канала содержит ключи 21 - 23, компараторы 24 и25, сумматоры 26, перемножители 27,делители 28 и 29, вычитатели 30 - 32,блок 33 округления,Устройство работает следующим образом. Фильтруемый непрерывный радиосигнал с широкополосной гармонической 1 Очастотной модуляцией поступает наобъединенные входы М полосовых фильтров 1. 1-1.И. Амплитуда сигнала предло"лагается постоянной (при приеме ЧМсигналов традиционно используется ограничение амплитуды, С выходов полосовых фильтров 1.1,-1,И спектральныесоставляющие сигнала поступают на входы блока 2 выбора сигналов. Компаратор12 этого блока сравнивает между собой 0уровни поступивших составляющих и вырабатывает коммутирующее напряжение,поступающее на один из коммутационныхвыходов олока 2. Появление высокогоуровня на одном из выходов компараторй 512 блока 2 приводит к блокированиювсех остальных выходов компаратора 12,т,е. к блокированию всех других коммутационных выходов блока 2. Таким образом, появляется возможность пропус Окать на опорный выход блока 2 колебания, отобранные с помощью компаратора12, При сложении соседних составляющихв сумматорах 11, включенных в составблока 2, можно выходным напряжением 35компаратора 12 открыть один из;ключей,через которые выходы сумматоров 11 соединены с входами выходного сумматора 14 блока 2. Выход последнего сумматора - опорный выход блока 2. Целесообразно открывать тот ключ 1 Э,через который на опорный выход в парепройдет и та составляющая, уровень которой оценен компаратором как наибольший. В этом случае гарантировано пос-,45тупление двух колебаний с частотами,отличающимися на Р, на вход блока 3синхронизации. В последнем происходитсмешивание двух колебаний, колебаниес частотой биений - Р и одно из сме Ошиваемых колебаний поступают на входсинтезатора 4 и сетки частот. Появление коммутационного напряжения накоммутационном выходе блока 2 приведетк возникновению этого же напряженияна соответствующем управляющем входекоммутатора 7 и на соответствующемвходе блока 8 формирования номерафильтра.е В то же время выходные колебания синтезатора 4 через блок 5 коррекции поступают на другие входы детекторов 6.1-6.К. В блоке 5 при настройке выставляются (корректируются) уровни и фазы составляющих сетки частот, которые служат опорньии колебаниями для детекторов 6,1-6.Х, где осуществля" ется амплитудно-фазовое детектирование спектральных составляющих входного ЧИ-сигнала. На выходах детекторов 6.1-6.М в соответствии со спектром входного радиосигнала получаются напряжения, пропорциональные 1(х), где 1() - функция Бесселя первого рода порядка 1 . Здесь у - номер спектральной составляющей, попавшей в определенный канал фильтрации, х - индекс частотной модуляции. Данные о Ц(х) поступают на входы коммутатора 7.Если рассмотреть выходные сигналы четырех соседних детекторов 6 и использовать известное из теории функций Бесселя соотношение, можно получить2 - 1 (х) 1(х)+1(х)8+1)2 --1 (х) 1 (х)+1 (х)) 1 егде е, 1), (х) 11+ (х)+1) е(х);Ъщх) (х)( 1 х)+1) е(х.По результатам анализа выходов четырех соседних каналов фильтрации можно получить сведения о том, какие спектральные составляющие попали в данные каналы.Появление коммутационного напряже ния на одном иэ управляющих входов коммутатора 7 вызывает подключение выходов соответствукщих детекторов1646050 6,1-6,Х к входам вычислителя 9 номера канала, Так например, появление напряжения на входе 18.2 (см. фиг. 3) вызовет подключение к входам 20. 1-20,4 вычислителя 9 соответствен 5 но выходов детекторов 6,1-6.4. При этом выходы остальных детекторов от входов вычислителя 9 отключены.Коммутирующее напряжение, поступившее с выхода блока 2 на соответствующий вход блока 8, преобразуется в последнем в напряжение, соответствующее самому низкочастотному каналу иэ четырех, по которым ведется измерение.15 Это напряжение поступает на соответствующий вход вычислителя 9, Разность между данным напряжением и величинойдает номер канала несущей.Эта задача решается вычислителем 9, удовлетво рякщим укаэанным ниже требованиям,При отсутствии модуляции (или при х1) устройство работает иначе, Синтезатор 4 не работает, и на всех выходах коммутатора 7 напряжение равно 25 нулю. В этом случае компаратор 24, включенный в состав вычислителя 9, вырабатывает сигнал, который, воздействуя на управляющие входы ключей 21, 23 вычислителя 9, блокирует вход вы числителя 9 и отключает все каскады вычислителя 9 за исключением последнего (вычитатель 32 на фиг, 4), через который на выход вычислителя 9 проходит выходное напряжение блока 8, В этом напряжении содержится информация о положении немодулированной несущей. При наличии модуляции по крайней мере на одном из выходов коммутатора 7 есть напряжение, и компаратор 24 в составе 40 вычислителя 9 деблокирует вход и выход вычислителя 9. Если равна нулю составляющая на третьем входе 20.3 вычислителя 9, компаратор .25 (см. фиг, 4) вырабатывает управляющее нап ряжение, которое, воздействуя на ключ 22, позволяет подать нулевое напряжение на вход вычитателя 31. Выходным напряжением компаратора 25 с помощью еще одного ключа аналогичным образом 50 можно "обезопасить" от операций деления на ноль.Если положение несущей изменится, то после окончания переходных процессов устройство определит новое ее по ложение. Если изменяется номер канала, в котором интенсивность спектральной составляющей максимальна, то коммутатор 7 подключится к новой группе четырех детекторов 6.1-6.М иизмерение 1 будет обеспечено. Пустьнапример, наибольший уровень наблюдается в третьем канале, тогда опорныеколебания для синтезатора 4 будутполучены иэ составляющих 3-го и 4-гоканалов фильтрации (см. фиг. 2). Ком,мутирующее напряжение поступит на управляющий вход 18,3 коммутатора 7 ик входам вычислителя 9 будут подключены выходы соответственно 2-го, З-го,4-го, 5-го детекторов 6. Одновременночерез блок 8 в вычислитель 9 поступити новое значение напрякения, соответствующее второму каналу фильтрации(с учетом поправки на единицу).Таким образом осуществляется бес-поисковое определение положения несущей,Конструктивные особенности предлагаемого устройства заключаются в следующем.Полоса пропускания каждого из полосовых фильтров 1 равна известнойчастоте модуляции Г, их центральные частоты смещены по отношению другк другу на Р . Итоговая амплитудночастотная характеристика равномерноперекрывает заданный диапазон,Число входов компаратора 12 равночислу каналов фильтрации И, Количество соответствующих выходов компаратора 12 также равно И (см. (7. В качестве коммутационных выходов блока2 используются выходы компаратора 12со второго по (М)-й включитепьно(см. фиг. 2). Блок 2 выраьатываетдва колебания, частоты которых отличаются на Гд (эти колебания снимаются с опорного выхода), и постоянноенапряжение на одном из коммутационных выходов, который соответствует каналу с наиболее интенсивной спектральной составляющей, Исходя из априорных данных о ширине спектра входного ЧИ-сигнала можно число каналов Мвыбрать достаточно большим, чтобыиметь основание считать вероятностьпоявления спектральной составляющейс наибольшей интенсивностью в первоми И-м каналах пренеьрежимо малой,Одновременное срабатывание компаратора12 по двум и более ьлизким по амплитудам сигналам исключают, используярегенерацию,Блок 3 (см. фиг. 1) должен содержать смеситель для получения иэ двухколебаний, снимаемых с опорного вы 1646050Формула изобретения25 Устройство фильтрации, содержаще Я полосовых Фильтров, входы которых соединены и являются входом устройс ва фильтрации, О детекторов и к татор, 3,-й вход которого где 11,ЗО соединен через -й детектор с вых дом 1-го полосового фильтра, о т л ч а ю щ е е с я тем, что, с целью вышения точности и уменьшение време ни определения значения несущей час ты, в него введены блок выбора сигя лов, 1"й вход которого соединен с ходом а-го полосового фильтра, Формирования номера фильтра, д-й вход которого соединен с 1-м коммут ционньи выходом блока выбора сигввл А = Ь(Ь+Й) В = с(а+с) хода блока выбора 2, низкочастотного колебаний на частоте Г, Одно из двух смеииваемых колебаний при этом поступает вместе с колебанием частоты Р на вход синтезатора 4 сетки частот,Блок коррекции 5 должен обеспечивать возможность корректировки уровня и фазы составляющих сетки час-. тот при настройке амплитудно-фазовых 10 детекторов на правильную работу (уро вень опорного сигнала должен существенно превышать уровень детектируемого). В случае фильтрации немодулированной несущей синтезатор 4 не ра" 15 ботает, и уровни выходных напояжений детектора 6 должны быть пренебрежимо малыми (равными нулю).Блок 8 должен вырабатывать нап- . ряжение, уровень которого соответствует номеру коммутационного выхода блока выбора сигналов 2, на котором появилось управляющее напряжение. Затем это напряжение смещается на уровень, соответствующий единице. В результате на выходе блока 8 вырабатывается напряжение, соответствующее номеру самого низкочастотного (первого) канала из четырех, подключаемых коммутатором 7 к входам вычислителя 9. При поступлении на блок 8 напряжений с одного из крайних выходов компаратора 12 блока 2 в блоке 8 формируются напряжения, индицирующие расстройку устройства относительно заданного диапазона частот.Блок 8 может быть реализован в виде усилителей, входы которых подключены к соответствующим коммутацион" ньм выходам блока 2, а выходы усилителей соединены с входами сумматора; выход сумматора служит выходом блока 8.Алгоритм работы вычислителя 9 заключается в следующем. Если обозначить 5 сигналы на выходах коммутатора 1 (соответственно возрастанию частоты канала фильтрации) как а, Ь, с, й, то операции, осуществляемые в вычислителе 9 с группой таких четырех сигналов из Я, выглядят так: 1АЭВгде 1 - номер Составляющей, соответствующей самому низкочастотному каналу "четверки.Так как второй канал соответствует сигналу наибольшего уровня, в,первом и третьем будут не нулевые сигналы (рассматривается спучай модулированного сигнала), и указанные операции могут быть реализованы. Кроме того, следует учесть, что одновременное обращение в ноль соседних спектральных составляющих невозможно. Эксплуатационные н точностные характеристики устройства могут быть улучшены, если применить цифровые коммутатор и вычислитель. е томЮй о- и- по- аблока- ОВ и д-и управляющим входом коммутатора, вычислитель номера канала, входы которого соединены с выходами коммутатора, блок коррекции, 1-й выход которого подключен к второму входу д-го детектора, и последовательно соединенные блок синхронизации и синтезатор сетки частот, выходы которого соединены с входами блока коррекции, причем опорный выход блока выбора сигиа" лов соединен с входом блока синхронизации, а выход блока формирования номера фильтра подключен к.другому вхо-" . ду вычислителя номера канала., Рауискаю яаб. крытиям при ГНИ СССР . 4/5