Синхронный фильтр Советский патент 1985 года по МПК H03H19/00 

ел

i;p

ел

О5 1 . Изобретение относится к радиотех нике и может быть использовано в системах обработки информации для селекции электрических сигналов. Целью изобретения является повышение добротности, что позволяет осуществить фильтрацию с большим временем накопления. . На чертеже представлена принципиальная электрическая схема синхро кого фильтра Синхронный фильтр содержит основ ной и дополнительный активные полосовые RO-фильтры 1 и 2, конденсаторы 3, накопительные конденсаторы 4, ключи 5, дополнительные ключи 6, алгебраический сумматор 7, источник 8 опорного сигнала, а также разрядные ключи 9. Синхронный фильтр работает следую щим образом. Под воздействием опорного сигнала ключи 5 кратковременно по сравнению с периодом собственных колеба ний подключают конденсаторы 3 основно го активного полосового RC-фильтра к накопительным конденсаторам А на время, необходимое для полного вырав нивания потенциалов на них. В резуль тате заряды конденсаторов 3 распреде ляются -между накопительными конденса торами 4 в определенной пропорции с коэффициентом пропорциональности, постоянным для всех подключаемых пар конденсаторов. При повторении этого процесса с частотой опорного сигнала, лежащей в полосе пропускания осйовного актив ного полосового ftC-фильтра 1, происходит накопление зарядов на накопительных конденсаторах 4 для сигналов достаточно близких по частоте опорно му сигналу. Выходной сигнал основного активного полосовогр RC-фильтра определяется входным напряжением и начальным состоянием фильтра,задавае мым выравненными потенциалами накопительных конденсаторов 4 и конденсаторов 3 основного активного полосового RC-фильтра 1, в момент замыкания ключей 5. Поскольку основной активный полосовой RC-фильтр 1 представляет линей ную систему, его выходной сигнал состоит из двух составляющих: одна определяется входным напряжением и нулевым начальным состоянием фильтра в моменты замыкания ключей 5, а дру62гая определяется свободными колебаниями системыс начальным состоянием, задаваемым выравненньпу и потенциалами накопительных конденсаторов 4 и конденсаторов 3 основного активного полосового РС-фил.ьтра 1, в моменты замыкания ключей 5. Полезный сигнал лежит во второй составляющей, поскольку она определяется зарядами на накопительных конденсаторах 4, накоп-. ление которых происходит при присутствии навходе фильтра полезного сигнала, совпадающего по частоте (или достаточно близкого) .с опорным сигналом. . . Чтобы выделить полезный сигнал, необходимо скомпенсировать первую составляющую, определяемую входньпч напряжением и нулевым начальным состоянием фильтра в моменты замыкания ключей 5. Эта составляющая формируется отдельно замыканием всех конденсаторов 3 дополнительного активного полосового RC -фильтра 2 дополнительными ключами 6 одновременно с ключами 5. При объединении входов активных полосовых RC-фильтров I и 2, а также выполнении активных полосовых ftC-фильтров одинаковыми, на выходе дополнительного активного полосового РС-фильтра 2 возникает сигнал, равный первой составляющей выходного сигнала основного активного полосового КС-фильтра.1.. При подаче выходных сигналов активных полосовых RC-фильтров t и 2 на входы алгебраического сумматора 7 на его выходе образуется сигн, равный второй составляющей, которьй и является выходным сигналом все-го Синхронного фильтра. Одинаковое выполнение активных полосовых RC-фильтров 1 и 2 Позволяет скомпенсировать ШУМЕ коммутации, возникающие в результате управления ключами 5 и 6. Поскольку активные полосовые RC-фильтры 1 и 2 одинаковы, то и помехи (наводки) от сигналов управления ключами 5 и 6 одинаково наводятся на эти активные полосовые RC-фильтры 1 и 2. Следовательно, при вычитании выходных сигналов актив,ных полосовых RC-фильтров 1 и 2 они полностью компенсируются в алгебраическом сумматоре 7. При этом для достижения идентичности активных полосовых RC-фипьтров и более точного вычитания сигналов , в алгебраическом сумматоре- они выполнены на операционных усилителях добротность активных полосовых RCфильтров должна быть не менее деся ти, а в качестве накопительных кон денсаторов и ключей должны быть использованы элементы с малыми ток ми утечки. Кроме того; параллельно накопительным конденсаторам 4 могут быть включены разрядные ключи 9, при за мыканяи которых происходит разряд накопительных конденсаторов 4 и переход синхронного фильтра в нуле вое состояние, необходимое, например, в подготовке фильтра в рабоче состояние при его включении, так как переходные процессы длятся порядка времени накопления, а выжидать это время не всегда представляется возможным. Пусть передаточная функция основного активного полосового RCфильтра 1 равна f.(S),JfolS где )С, (J , - соответственно пол са пропускания,резонансная частота и коэффициент усил ния основного акти ного полосового RC-фильтра 1, 6)р If тогда при добротности Q и частоте опорного сигнала из,,, леж щей в полосе его пропускния, перед точная .фкнкция синхронного фильтра становится близкой к передаточной функции полосового инвариантного фильтра s.ls4( . JS - частота свобод колебаний осно ного активного полосового RCфильтра 1; Сг. + С коэффициент пропорциональности;емкость накопительного конденсатора 4; емкость конденсатора 3 основно-го активного полосового RCфильтра 1f коэффициент усиления на резонансной частоте. Из формулы передаточной функции синхронного фильтра следует, что полоса пропускания у становится в k раз уже, чем полоса пропускания f основного активного полосового RCфильтра 1, а резонансная частота w определяется вьфажением .-( . нз которого следует, что частота рпорного сигнала (tlj. лежит в полосе пропускания cинxpoннofо фильтра, еслибЗ„с;б о лежит в полосе пропускания jC основного . а1стивного полосового liC-фильтра 1. Отсюда следует, что Сигнал , совпадающий по частоте с опорным сигналом , полностью пропускается синхронным фильтром. Таким образом, синхронный фильтр ри небольшом числе коммутируемых онденсаторов позволяет получить ысокую добротность, что обеспечиват время накопления более 10 ч, при том,поскольку реальное значение f( ожет достигать значений до 10 - 10 обротность синхронного фильтра остигает значений и более.

СИНХРОННЫЙ ФИЛЬТР, содержащий ключи, управляющие входы которых подключены к источнику опорного сигнала, накопительные конденсаторы, а также основной активный ftC-фильтр, имеющий по крайней мере два конденсатора, выход которого подключен к суммирующему входу алгебраического сумматора, а вход является входом синхронного фильтра, о т л и чающийся тем, что, с целью . повышения добротности, параллельно каждому конденсатору основного активного fiC-фильтра, выполненного полосовым, подключен через соответствующий ключ накопительный конденсатор, между входом синхронного фильтра и вычитающим входом алгебраического сумматора включен дополнительный активный полосовой 1 С-фильтр, идентичный основному, параллельно каждому конденсатору которого подключен дополнительный ключ, причем управляющие входы дополнительных ключей подключены к источнику опорно(Л го сигнала