N-канальный фильтр Советский патент 1983 года по МПК H03H19/00 

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в устройствах частотной селекции.

Известен N-канальный фильтр, состоящий из двух каналов, первого выходного сумматора для суммирования сигналов с выходов каналов и второго сумматора для суммирования входного сигнала с сигналом с выхода первого, сумматора. Каждый канал состоит из входного и-выходного модуляторов и фильтра нижних частот, включающего в себя резисторы, конденсаторы, катушку индуктивности и операционные усилители (ОУ) Cl3Однако в данном фильтре напряжение дрейфа любого из четырех ОУ фильтра нижних частот приводит к появлению на выходе выходного модулятора и всего устройства паразитного сигнала с частотой модуляции.

наиболее близким техническим решением к изобретению является N-канальный фильтр, содержаиий объединенные по входу два канала, выходы которых подключены к входам выходного сумматора, причем каждый из каналов содержит входной модулятор и последовательно соединенные фильтр нижних частот, выполненный на операционном усилителе, в цепи отрицательной обратной связи которого включена параллельная РС-цепь, инвертирующий вход операционного усилителя соединен с реэистором, другой вывод которого является входом фильтра нижних частот, а выход операционного усилителя является выходом фильтра нижних частот, и выходной модулятор, при этом выход входного модулятора подключен к входу фильтра нижних частот fSJ.

Однако в известном фильтре в качестве модуляторов использованы ключевые паремножители, состоящие из электронных ключей и инверторов на ОУ. Дрейф нуля любого ОУ в этой схеме (за исключением ОУ в выходном сумматоре) приводит к появлению на выходе фильтра паразитного сигнала с частотой модуляции, величина которого измеряется единицами-десятками милливольт, что является недостатком этого фильтра.

Цель изобретения - снижение уровня паразитного сигнала с частотой модуляции и обеспечения постоянства относительной полосы проускания при изменении частоты моуляции.

Для этого в N-канальный фильтр, содержащий объединенные по входу ва канала, выходы которых подклюены к входам выходного сумматора, ричем каждый из каналов содержит ходной модулятор и последоватбль соединенные фильтр нижних частот.

выполненный на операционном усили;геле, в цепи отрицательной обратной связи которого включена параллельная RC-цепь, инвертирующий вход оц ерационного усилителя соединен с резистором, другой вывод которого является входом фильтра нижних частот, а выход операционного усилителя является выходом фильтра нижних частот, и выходной модулятор, в каждом канале между выходом входного модулятора и входом фильтра нижних частот введены последовательно соединенные дополнительные cyNtMaTop и первые резистор и конденсатор, а также второй дополнительный резистор, включенный между выходом фильтра нижних частот и точкой соединения первых дополнительных резистора и конденсатора, причем второй и третий входы дополнительного сумматора каждого канала подключены к выходам входного модулятора и фильтра нижних частот соседнего канала соответственно, при этом выходной модулятор каждого канала выполнен на двух электронных коммутаторах на два положения, входы которого подклю гены К инвертирукхцему входу и выходу операционного усилителя фильтра нижних частот, а выходы к входам .выходного сумматора. Кроме того, с целью обеспечения постоянства относительной полосы пропускания при изменении частоты модуляции, между, выходами вьвсодного модулятора каждого канала включен второй дополнительный конденсатор.

На чертеже приведена электрическая функциональная схема предложенного К-канаяьного фильтра,

N-канальный фильтр содержит два канала, каждый из которых состоит из входного модулятора 1, дополнительного сумматора 2, первого дополнительного резистора 3, первого дополнительного конденсатора 4 фильтра нижних частот (ФНЧ) 5, выходного модулятора б, второго дополнительного конденсатора 7, второго дополнительного резистора 8, и выходной сумматор 9; фильтр нижних частот (ФНЧ) 5 содержит операционный усилитель (ОУ) 10, резистор 11, параллельную RC-цепь, состоящую из резистора 12 и конденсатора 13; выходной модулятор состоит из двух электронных коммутаторов 14 на два положения.

N-канальный фильтр работает следуквдим образом.

Конденсатор 4 исключает влияние дрейфа нуля сумматора 2 и входного модулятора 1 на величину напряжения на входе выходного модулятора б, тогда как влияние дрейфа нуля ОУ 10 ФНЧ 5 на величину

аразитного сигнала устраняется лагодаря тому, что входные зажимы ыходного модулятора 6 подсоединеы соответственно к выходу и инертирующему входу ОУ 10 ФНЧ 5, оскольку конденсатор 4 не пропускат не тольконапряжение дрейфа предшествующих усилителей, но и постоянное напряжение, полученное в результате преобразования амплитудночастотной характеристики (АЧХ) N-канального фильтра на частоте модуляции образуется провал. Чтобы исключить эту неравномерность, АЧХ смещается относительно -частоты модуляции таким образом, чтобы эта частота не попала в полосу пропускания. Смещение АЧХ реализуется за счет включения в каждый канал дополнительного сумматора 2 с тремя входами, которые соединены соответ-. ственно с выходами входных моду- . ляторов 1 обоих каналов и с выходом ОУ 10 ФНЧ 5 .соседнего канала. Реализация требуемых коэффициентов функции передачи N-канального фильтра способствуют резисторы 3 и &. С целью обеспечения постоянства относительной полосы пропускания Ы-канального фильтра при изменении частоты модуляции на выходе выходного модулятора б включен конденсатор 7, который совместно с элек- / тронными коммутаторами 14 выход- ; ного модулятора .6 эквивалентен по своим функциям резистору 12 в цепи обратной связи ОУ 10. Входной сигнал поступает на входные модуляторы 1, где умножается на модули, рукидее напряжение, поступающее на другие входы входных модуляторов 1.. Преобразованный сигнал с выхода входного модулятора 1 поступает на

один из входов дополнительного сумматора 2 .этого и соседнего каналов/ а затем с выхода дополнительного сумматора 2 через резистор 3 и конденсатор на вход ФНЧ.5. С вьЬсода ОУ 10 ФЯЧ 5 сигнал поступает на один из входов дополнительного сумматора 2 соседнего .канала и через резистор 8 и конденсатор 4 - на вход ФНЧ 5 этого же канала. Сигнал с конденсатора 13 ФНЧ 5 подается на выходной модулятор 6, где ум ножается на модулирующее напряжение, и затем поступает на выходной сум- матор 9, где суммируется с таким же сигналом соседнего канала.

Поскольку предложенный фильтр является линейн1аМ устройством, его работа может быть описана зависимостью между выходным и входным напряжениями

и Г cos/(2k4 cos/(2kH-4m/ (2fc.1K2k--C-4m)

()S((V)

otp+j(Hrcp н (

где

p-K:l4j(.4rbP

o,

.«cCi

0

; c

dfrRf

2 / R2

(5

)

ь

b

5

/ P2

C,/- +

1 Rj 2 у R

1+ol

I «2

C - емкость конденсатора 4 C2 - емкость конденсатора 13; R - сопротивление резистора 12; R2 - сопротивление резистора 3; RJ - сопротивление резистора 8; jtgj - коэффициент передачи сумматора 2V-ro карала с выхода входного модулятора 1 этого же канала; коэффициент передачи сумматора

2V-ro канала с выхода входноI го модулятора 1 соседнего/канала;

,3tt.- коэффициент передачи сумматора 2V-ro канала с выхода ФНЧ 5 соседнего канала.

Выражение для ивь1х °- У ® ° случая, когда модулируклцая функция

имеет вид.

м . о(2КнГ,Ы-И( V-ii7 f- 2fe+-f .

jl

К-оо

,2; )/2; ; и длительность импульса модулирующего напряжения; частота модуляции.

Как видно из выражения для Н(Р}, частота нуля и частота полюса не совпадают, что позволяет получить требуемую неравномерность в полосе

пропускания. В то же время, поскольку исключено влияние дрейфа нуля усилителей, уровень паразитного сигнала может быть снижен до 100 10 MhB, т.е. примерно на два по- .

рядка по сравнению с известными М-канальнь ли фильтрами.

/J

l

Ч

t2

.

«--f-JIт1

X

O-i

-шн

8

X

r-O

dH

1. N-КАНАЛЬНЫЙ ФИЛЬТР, содержащий объединенные по входу два канала, выходы которых подключены к входам выходного сумматора, причем каждый из каналов содержит входной модулятор и последЬва.тельно соединенные фильтр нижних частот, выполненный на операционном усилителе, в цепи отрицательной обратной связи которого включена параллельная RC-цепь, инве ртирующий вход операционного усилителя соединен с резистором, другой вы вод которого является входом фильтра нижних частот, а выход операционного усилителя является выходом фильтра нижних частот, и выходной модулятор, отличающийся. тем, что, с целью снижения уровня паразитного сигнала с частотой модуляции, в каждом канале между выходом входного модулятора и входом фильтра нижних частот введены последовательно соединенные дополнительные сумматор и первые резистор и конденсатор, а также второй дополнительный резистор, включенный между выходом фильтра нижних частот и точкой соединения первых дополнительных резистора и конденсатора; причем второй и третий входы дополнительного сумматора каждого канала подключены к выходам входного модулятора и фильтра нижних частот соседнего канала соответственно, при зтом выходной (А С модулятор каждого канала выполнен на двух электронных коммутаторах на два положения, входы которого подключены к инвертирующему входу и выходу операционного усилителя фильтра нижних частот, а выходык выходам выходного сумматора. 2. Фильтр по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью обесСП 00 печения постоянства относительной полосы пропускания при изменении частоты модуляции, между выходами выходного модулятора каждого ка нала включен второй дополнительный конденсатор.