СПОСОБ ФИЛЬТРАЦИИ РАДИОСИГНАЛОВ Российский патент 2015 года по МПК H03H11/04 H03J3/26 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при создании перестраиваемых полосовых фильтров и селективных четырехполюсников с высокой добротностью.

Известны способы фильтрации радиосигналов, основанные на пропускании фильтруемого радиосигнала через систему реактивных элементов, таких как:

- варикапы (варакторные диоды), гираторы, реактивные лампы (Шахгильдян В.В., Ляховкин А.А. / Фазовая автоподстройка частоты. М.: Связь, 1966 г. - с.49-61) на низких частотах;

- через перестраиваемые резонаторы на железо-иттриевом гранате (ЖИГ) (используются, например, в преселекторе анализатора спектра типа С4-60) на СВЧ.

В данных способах полосу пропускания регулируют, изменяя управляющее напряжение реактивного элемента или параметры магнитного поля резонатора.

Однако добротность полосовых перестраиваемых фильтров, основанных на данных способах, ухудшается с расширением диапазона перестройки частоты. Поэтому обычно этот диапазон мал и составляет 1,5-2 октавы.

Известен способ фильтрации радиосигналов, основанный на пропускании фильтруемого радиосигнала через механически перестраиваемый резонатор (используется, например, в измерительных СВЧ-приемниках типа П5-25, П5-26, П5-27). Фильтры, реализующие данный способ, имеют высокую добротность, и частота их настройки может быть достаточно точно рассчитана, однако механическая перестройка полосы пропускания при использовании такого способа фильтрации осуществляется очень медленно и может достигать единиц минут.

Известен способ измерения параметров преобразователей частоты (смесителей), основанный на измерении суммы их коэффициентов передачи с помощью векторного анализатора цепей при их последовательном включении. При этом один из смесителей испытуемый, а другой опорный. Смесители подключены к одному общему гетеродину (пат. США №7,415,373, МПК G01R 23/00, см. фиг.1).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ выделения полезного сигнала путем его преобразования в смесителе с помощью гетеродина в сигнал постоянной промежуточной частоты с последующим его усилением в селективном фильтре и детектированием, применяемый в супергетеродинных приемниках (пат. США №1,342,885, см. фиг.3).

Однако данный способ разработан для приема информационных модулированных сигналов и не предназначен для фильтрации радиосигналов.

Техническим результатом предлагаемого способа фильтрации радиосигналов является расширение полосы перестройки при сохранении высокой добротности фильтра во всем диапазоне перестройки, а также возможность точно определять и быстро изменять полосу пропускания фильтра непосредственно при его работе в составе электрической цепи.

Для достижения технического результата предлагается входной радиосигнал, подлежащий фильтрации, преобразовывать с помощью гетеродина в первом смесителе в сигнал промежуточной частоты, который затем пропускать через активный селективный четырехполюсник, а затем преобразовывать в радиосигнал первоначальной частоты с помощью гетеродина во втором смесителе.

Заявленный способ отличается от прототипа тем, что фильтруемый радиосигнал с помощью гетеродинного преобразования частоты переносят в низкочастотный диапазон, где производят его фильтрацию и обработку. Затем с помощью ранее примененного гетеродинного преобразования частоты его переносят в изначальный диапазон частот. При этом полосу пропускания всей цепи перестраивают путем изменения частоты сигнала гетеродина, ширину полосы пропускания всей цепи регулируют, изменяя добротность активного селективного четырехполюсника.

На чертеже представлена блок-схема устройства - фильтрующей цепи для осуществления предлагаемого способа.

Устройство содержит входной порт 1, первый смеситель 2, активный селективный четырехполюсник 3, перестраиваемый гетеродин 4, второй смеситель 5, выходной порт 6.

Входной порт 1 соединен с первым входом первого смесителя 2, выход которого соединен с входом активного селективного четырехполюсника 3, выход которого соединен с первым входом второго смесителя 5, выход которого соединен с выходным портом 6. Вторые входы первого 2 и второго 5 смесителей соединены с выходом перестраиваемого гетеродина 4.

Для осуществления способа поступают следующим образом.

На входной порт 1 подают радиосигнал с частотой f1, который подлежит фильтрации. С входного порта 1 данный радиосигнал поступает на первый вход первого смесителя 2, в котором смешивается с сигналом с частотой f2, поступающим на второй вход смесителя 2 от гетеродина 4. В первом смесителе 2 происходит преобразование частоты и образуется сигнал промежуточной частоты f1-f2, который с его выхода поступает на вход активного селективного четырехполюсника 3, в котором он усиливается и фильтруется. С выхода активного селективного четырехполюсника 3 усиленный и отфильтрованный сигнал промежуточной частоты f1-f2 поступает на первый вход второго смесителя 5, на второй вход которого подают сигнал с частотой f2 от гетеродина 4. В результате преобразования частоты вверх во втором смесителе 5 сигнала промежуточной частоты f1-f2 и сигнала гетеродина с частотой f2 в нем образуется сигнал с частотой (f1-f2)+f2=f1. Этот сигнал, равный по частоте радиосигналу, поступающему на входной порт 1, подают с выхода второго смесителя 5 на выходной порт 6.

Таким образом, благодаря применению обратного преобразования частоты и наличию активного селективного четырехполюсника 3, через описанное устройство радиосигналы проходят только при условии, если разность их частоты и частоты сигнала гетеродина 4 входит в полосу пропускания активного селективного четырехполюсника 3. Таким образом, обеспечение одновременно этих условий позволяет получить широкий диапазон перестройки и высокую избирательность по всему диапазону.

Благодаря использованию преобразования частоты вниз, а затем вверх, данным способом можно осуществлять фильтрацию высокочастотных радиосигналов с помощью низкочастотных селективных элементов. Например, предлагаемым способом можно фильтровать СВЧ-радиосигналы с помощью низкочастотных кварцевых резонаторов, при этом все преимущества последних (высокая добротность и стабильность частоты) переносятся в СВЧ-диапазон. Благодаря зависимости полосы пропускания от частоты гетеродина в предлагаемом способе фильтрации радиосигналов полоса пропускания может быть точно определена и быстро регулироваться в широких пределах.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при создании перестраиваемых полосовых фильтров и селективных четырехполюсников с высокой добротностью. Технический результат заключается в расширении полосы перестройки при сохранении высокой добротности фильтра во всем диапазоне перестройки. В способе используют электрическую цепь, в которой входной радиосигнал, подлежащий фильтрации, преобразуют с помощью гетеродина в первом смесителе в сигнал промежуточной частоты, который затем пропускают через активный селективный четырехполюсник, а затем преобразуют в радиосигнал первоначальной частоты с помощью гетеродина во втором смесителе. 1 ил.

Способ фильтрации радиосигнала, включающий преобразование радиосигнала в смесителе с помощью гетеродина в сигнал промежуточной частоты, отличающийся тем, что фильтрацию и обработку радиосигнала производят после его переноса в низкочастотный диапазон путем пропускания сигнала промежуточной частоты через активный селективный четырехполюсник, а затем его преобразуют в радиосигнал первоначальной частоты с помощью гетеродина во втором смесителе, при этом полосу пропускания всей цепи перестраивают путем изменения частоты сигнала гетеродина, а ширину полосы пропускания всей цепи регулируют, изменяя добротность активного селективного четырехполюсника.