ФИЛЬТР ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ Российский патент 1994 года по МПК H03H17/04 

Изобретение относится к частотно-селективным многополюсникам, в которых используются линии задержки. Фильтр может быть применен для коррекции многоэкстремальной амплитудой частотной характеристики (АЧХ) мелководного гидроакустического канала или приповерхностного морского радиоканала.

Известен гребенчатый фильтр электрических сигналов, имеющий многоэкстремальную АЧХ. Этот фильтр содержит последовательно соединенные сумматор и линию задержки, выход которой подключен к входу сумматора.

Недостатками такого фильтра являются отсутствие локальных экстремумов АЧХ, а также отсутствие управления экстремумами АЧХ.

Цель изобретения - формирование локальных экстремумов АЧХ, а также управление экстремумами.

Это достигается тем, что в фильтр дополнительно введены две группы из n делителей напряжения, второй и третий сумматоры, а также инвертор. При этом делители напряжения первой группы включены между первой группой из n отводов линии задержки и входами второго сумматора, делители напряжения второй группы включены между второй группой из n отводов линии задержки и входами третьего сумматора, выход третьего сумматора подключен к входу инвертора, выход инвертора подключен к входу второго сумматора, выход которого подключен к входу первого сумматора. Кроме того, в фильтр дополнительно введены вычислитель, первый и второй регистры записи результатов вычислителя, группа из 2n ключей, первый дешифратор, и группа из 2n дешифраторов, а делители напряжения выполнены управляемыми. При этом ключи включены между отводами линии задержки и входами управляемых делителей напряжения, первый дешифратор включен между выходом первого регистра записи и управляющими входами ключей, группа из 2n дешифраторов включена между выходами второго регистра записи и управляющими входами делителей напряжения.

На фиг.1 приведена функциональная схема фильтра электрических сигналов; на фиг.2 - функциональная схема фильтра с управляемыми экстремумами АЧХ.

Сумматор 1 и линия задержки 2 соединены последовательно. Делители напряжения 3 включены между первой группой из n отводов линии задержки и входами второго сумматора 5. Делители напряжения 4 включены между второй группой из n отводов линии задержки и входами третьего сумматора 6, выход которого подключен к входу инвертора 7. Выход инвертора 7 подключен к входу второго сумматора 5, выход которого подключен к входу первого сумматора 1.

Делители напряжения 3-1, . ..,3-n, 4-1,...,4-n являются управляемыми. Результаты работы вычислителя 8 записываются в регистры 9 и 10. Группа из 2n ключей включена между отводами линии задержки и входами управляемых делителей напряжения 3-1, ...,3-n, 4-1,...,4-n. Первый дешифратор 11 включен между выходом первого регистра 9 и управляющими входами ключей 12. Группа из 2n дешифраторов 13-1, ...,13-n, 14-1,...,14-n включена между выходами второго регистра записи 10 и управляющими входами делителей напряжения 3,1, ...,3-n, 4-1,...,4-n.

Фильтр, функциональная схема которого изображена на фиг.1, работает следующим образом. На вход фильтра поступает сигнал U, принятый из канала распространения сигнала. Сигнал с выхода сумматора 1 поступает на вход линии задержки 2. Сигналы группы из n отводов линии задержки подаются на входы делителей напряжения 3, далее на входы второго сумматора 5 и первого сумматора 1. Включение линии задержки в обратную связь обеспечивает многоэкстремальность АЧХ. Наличие группы из n отводов линии задержки обеспечивает формирование локальных экстремумов АЧХ. Указанные экстремумы АЧХ фильтра корректируют экстремумы АЧХ канала распространения сигнала, вызванные отражениями сигнала от границ канала без инвертирования сигнала при отражении. Кроме того, наличие второй группы из n отводов линии задержки обеспечивает формирование другой группы экстремумов АЧХ, корректирующих экстремумы АЧХ канала, вызванные отражениями сигнала от границ канала с инвертированием сигнала при отражении. Для этого сигнал второй группы из n отводов линии задержки поступает на входы третьего сумматора 4, затем инвертируется инвертором 7 и лишь после этого подается на вход второго сумматора 5. Выходной сигнал U_ф подается на вход потребителя информации, несомой сигналом U.

Фильтр, функциональная схема которого изображена на фиг.2, работает следующим образом. При изменении положений излучателя и приемника сигналов в канале изменяются экстремумы АЧХ канала между излучателем и приемником. Эти изменения зависят от дальности (расстояния излучатель-приемник) r, глубины положения излучателя z, глубины канала h. Управление экстремумами осуществляется за счет переключения значений запаздываний сигналов на отводах линии задержки и изменения коэффициентов деления управляемых делителей напряжения 3. Для осуществления управления экстремумами вычислитель вычисляет значения требующихся запаздываний α_i на время α _iT_кв и коэффициентов деления Ki согласно приведенным зависимостям, (Т_кв - период квантования по времени входного сигнала U). Коэффициенты K_i и α_i зависят от значений r, z, h следующим образом:
K_i = 1/Rq_i, (1)
R_qi= , q=1,2 (2)
z_1i = 2ih + z, (3)
z_2i = 2(1+ i) h - z, (4)
α_i = α-τ_i/T_кв, (5)
α = T/T_кв, (6)
τ_i = R_qi/C, (7) где С - скорость распространения сигнала;
Т - время решения задачи фильтрации (время запаздывания сигнала в луче наибольшей длины);
i = 0, 1, 2, 3,... - целое (номер луча распространения сигнала).

Значения α_i, K_i, вычисленные вычислителем 8, записываются в регистры 9 и 10. Отводы линии задержки пронумерованы. Дешифратор 11 замкнет ключи, номера (коды) которых равны вычисленным значениям запаздываний α_i. Дешифраторы 10 установят значения коэффициентов деления делителей 3, 4, равные кодам вычисленных значений K_i.

Передаточная функция фильтра, определяющая частотные характеристики фильтра, имеют вид:
W_(jω)=
Все элементы, из которых выполнен фильтр - сумматоры, линии задержки, инверторы, ключевые сборки, управляемые делители напряжения, дешифраторы, регистры записи, микропроцессоры для реализации вычислителя - известны и серийно изготавливаются промышленностью.

Изобретение предназначено для коррекции провалов амплитудно-частотных характеристик каналов передачи сигналов. Фильтр электрических сигналов содержит первый сумматор, линию задержки с 2n отводами, первую группу из n делителей напряжения, вторую группу из n делителей напряжения, второй сумматор, третий сумматор, инвертор, а также вычислитель коэффициентов, первый и второй регистры записи результатов вычислителя, первый дешифратор, группу из 2n ключей, первую группу из n дешифраторов, вторую группу из n дешифраторов. 1 з.п. 2 ил.

1. ФИЛЬТР ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, содержащий первый сумматор и линию задержки с 2n отводами, отличающийся тем, что, с целью формирования локальных экстремумов амплитудно-частотной характеристики, в фильтр дополнительно введены две группы из n делителей напряжения, второй и третий сумматоры и инвертор, при этом делители напряжения первой группы включены между первой группой из n отводов линии задержки и входами второго сумматора, делители напряжения второй группы включены между второй группой из n отводов линии задержки и входами третьего сумматора, выход третьего сумматора подключен к входу инвертора, выход инвертора - к входу второго сумматора, выход которого подключен к входу первого сумматора. 2. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что, с целью расширения возможностей фильтра путем управления экстремумами амплитудно-частотной характеристики, в фильтр дополнительно введены вычислитель коэффициентов, первый и второй регистры записи, группа из 2n ключей, первый дешифратор и группа из 2n дешифраторов, делители напряжения выполнены управляемыми, при этом группа из 2n ключей включена между соответствующими отводами линии задержки и управляющими входами делителей напряжения, первый дешифратор включен между выходом первого регистра записи и управляющими входами ключей, группа из 2n дешифраторов включена между выходами второго регистра записи и управляющими входами делителей напряжения, а первый и второй выходы вычислителя коэффициентов подключены к входам соответственно первого и второго регистров записи.