РЕЖЕКТОРНЫЙ ФИЛЬТР С УПРАВЛЯЕМОЙ ПОЛОСОЙ РЕЖЕКЦИИ А.А.МИХОПАРКИНА Российский патент 1995 года по МПК H03H7/00 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве режекторного фильтра в приемопередающей аппаратуре различного назначения.

Известны режекторные фильтры с управляемой полосой режекции.

Недостатком этих режекторных фильтров является их конструктивная сложность.

Цель изобретения - существенное упрощение схемы режекторного фильтра с управляемой полосой режекции.

Это достигается применением известного трехконтурного параметрического преобразователя при выборе в нем симметричной расстановки рабочих частот в качестве режекторного фильтра с управляемой полосой режекции благодаря введению в нем режима перестройки частоты генератора низкочастотной гармонической накачки.

На фиг.1 представлена функциональная схема трехконтурного параметрического преобразователя, в котором выбрана симметричная расстановка рабочих частот, где 1 - входной (сигнальный) контур (настроен на частоту ω_c); 2 - нелинейный реактивный элемент (параметрический диод); 3 - генератор синусоидальной накачки (настроен на частоту ω_н,ω_н<ω_c); 4 - контур комбинационной (суммарной) частоты (настроен на частоту ω₊=ω_c+ω_н); 5 - контур комбинационной (разностной) частоты (настроен на частоту ω_-=ω_c-ω_н); на фиг.2 - амплитудно-частотные характеристики контуров, входящих в преобразователь.

Выбрана симметричная расстановка рабочих частот, которая существенно отличается от расстановки рабочих частот в трехконтурном параметрическом преобразователе, в котором регенерация идет на двух частотах, лежащих ниже частоты сигнала.

При симметричной расстановке рабочих частот регенерация невозможна ни на одной из рабочих частот. Тем не менее оказалось так, что симметричная расстановка частот позволяет использовать трехконтурную параметрическую систему с низкочастотной гармонической накачкой в качестве предельно простого в схемном исполнении режекторного фильтра с управляемой полосой режекции.

Рассмотрим возможность реализации указанного эффекта более подробно.

В предложенной системе для обеспечения регулирования полосы режекции (ширины провала в АЧХ входного фильтра) до значений, соизмеримых с полосой пропускания самого входного фильтра, требуется выполнить всего лишь элементарную операцию - перестраивать по частоте генератор гармонической накачки (изменять частоту гармонического напряжения накачки).

Сам же процесс регулирования ширины полосы режекции за счет изменения частоты накачки легко просматривается из следующего описания.

Для простоты и наглядности рассмотрения механизма регулирования ширины провала в АЧХ сигнального контура системы допустим, что в цепь широкополосного сигнального контура 1 поступает сигнал, состоящий из десяти спектральных компонент, следующих на частотной оси через один и тот же интервал Δω. Это означает, что эти же десять спектральных компонент неизбежно появятся при этом в цепи контура 4 суммарной комбинационной частоты ω₊, а также в цепи контура 5 разностной комбинационной частоты ω_-, обуславливая подавление (тушение) всех десяти спектральных компонент в сигнальном контуре преобразователя.

Пусть теперь частота накачки уменьшается на величину Δω. За счет этого за пределами АЧХ контура суммарной комбинационной частоты неизбежно окажется спектральная компонента с порядковым номером 1, а за пределами АЧХ контура разностной комбинационной частоты - спектральная компонента с порядковым номером 10. Так как подавление любой спектральной компоненты входного сигнала в цепи сигнального контура возможно лишь при непременном условии одновременного присутствия в контурах комбинационных частот обеих спектральных компонент, являющихся результатом параметрического частотного преобразования исходной спектральной компоненты сигнального контура (лишь при условии активного параметрического взаимодействия тройки жестко связанных между собой спектральных компонент с одинаковым порядковым номером), то сдвиг частоты накачки вниз на величину Δω неизбежно приводит к восстановлению в цепи сигнального контура системы спектральных компонент с порядковыми номерами 1 и 10 (к выведению этих спектральных компонент из режима подавления). Остальные же восемь спектральных компонент с порядковыми номерами 2 - 9 при этом продолжают оставаться в состоянии полного подавления. Нетрудно заметить, что все это соответствует режиму формирования в АЧХ сигнального контура 1 провала в достаточно широком интервале частот, размещаемого строго симметрично относительно центральной частоты настройки сигнального контура. При дальнейшем снижении частоты накачки еще на величину Δω за пределами АЧХ контуров комбинационных частот дополнительно окажутся уже спектральные компоненты с порядковыми номерами 2 и 9. Соответственно автоматически исключится возможность подавления спектральных компонент с порядковыми номерами 2 и 9 в сигнальном контуре системы. Таким образом, в сигнальном контуре окажутся восстановленными (не подвергнутыми подавлению) уже четыре спектральные компоненты (с порядковыми номерами 1, 2, 9, 10), а если продолжать снижать частоту накачки и далее, то в сигнальном контуре системы из режима подавления уйдут (восстановятся) последовательно пары спектральных компонент с порядковыми номерами 3 и 8, 4 и 7, 5 и 6, что равнозначно (эквивалентно) последовательному уменьшению полосы режекции с предельно большого значения до нулевого.

К моменту полного прекращения существования провала в окрестности центральной частоты настройки сигнального контура как конечного результата процесса последовательного регулируемого сужения его полосы частота накачки приобретает такое конкретное значение, при котором в контуре 4 суммарной комбинационной частоты будут реально существовать (проявлять себя) спектральные компоненты с порядковыми номерами 6,7,8,9 и 10, а в контуре 5 разностной комбинационной частоты - с порядковыми номерами 1, 2, 3, 4 и 5. Дальнейшее уменьшение частоты накачки совершенно бесполезно: условие активного параметрического взаимодействия любой тройки спектральных компонент с одинаковыми порядковыми номерами уже стопроцентно прервано и на путях последующего дополнительного снижения частоты накачки принципиально невозобновимо.

При изменении частоты накачки в сторону ее увеличения (возвращения к исходному значению) процесс будет разворачиваться в обратной последовательности: вначале в центре АЧХ сигнального контура 1 появится узкая полоса режекции (узкий провал), обеспечивая подавление спектральных компонент с порядковыми номерами 5 и 6, далее ширина провала будет неуклонно увеличиваться, вызывая последовательное подавление пар спектральных компонент с порядковыми номерами 4 и 7,3 и 8,2 и 9,1 и 10.

При этом удается свободно и широко деформировать ("кромсать") АЧХ сигнального контура 1 без какого-либо изменения значения параметров элементов R, L и C, образующих этот контур.

Использование: в радиотехнике в качестве режекторного фильтра. Сущность изобретения: применение трехконтурного параметрического преобразователя в качестве режекторного фильтра с управляемой полосой. 2 ил.

РЕЖЕКТОРНЫЙ ФИЛЬТР С УПРАВЛЯЕМОЙ ПОЛОСОЙ РЕЖЕКЦИИ А А МИХОПАРКИНА.

Применение трехконтурного параметрического преобразователя в качестве режекторного фильтра с управляемой полосой режекции в окрестности центральной частоты настройки сигнального контура.