Синхронный фильтр Советский патент 1985 года по МПК H03H19/00 

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для выделения сигнала известной частоты из смеси сигнала с шумом в системах авт матики и связи. Цель изобретения - подавление и исключение формирования на выходе синхронного фильтра частот, кратных тактовой частоте, расположенных в непосредственной близости к основной частоте пропускания. На фиг. 1 приведена структурная злектрическая схема предлагаемого синхронного фильтра; на фиг. 2 - диа граммы, поясняющие его работу. Синхронный фильтр содержит резистор 1, четыре конденсатора 2-5, четы ре ключа 6-9, задающий генератор 10, блок 11 управления, входной и выход ной широкополосные фильтры 12 и 13, блок 11 управления содержит первый, второй, третий и четвертый злементы И 14-17, первый, второй и третий эле менты ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ 18-20, двоичный счетчик 21. Синхронный фильтр работает следующим образом. Из входного сигнала на входной клемме 22 с помощью входного широкополосного фильтра 12 удаляются высок частотные составлякнцие с частотами, соответствующими частоте задающего генератора 10, и гармоник выше З-ой основной частоты коммутации.Этим снижается проникновение импульсов на этих частотах на конденсаторы 2-5 синхронного фильтра. Включающ ге ключ б импульсы, получ емые на вькходе элемента И 14, показа ны на фиг. 2«. На фиг. 2S, 6, г приведены включающие импульсы на ключах 7 9 соответственно. Эти импул.ьсы получают из сигнала (фиг.2д) на третьем инверсном выходе двоичного счетчика 21, сигнала (фиг.2е) на втором выход двоичного счетчика 21, сигнала (фиг.2х) на первом выходе двоичного счетчика 21 с основной частотой коммутации, сигнала (фиг.2,) на выходе второго элемента ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ 19, сигнала (фиг. 2лр) на выходе третьего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20, сигнала (фиг. ) на выходе зада1шцего генера тора 10, сигнала (фиг. 2) на выходе первого элемента ИСЮ1ЮЧАВДЕЕ ИЛИ 18. Если на вход синхронного фильтра подать сигнал синусоидальной формы вид фиг. 2м, синфазный с сигналом коммутации (фиг. 2j), то после окончания переходного процесса на входе выходного широкополосного фильтра 13 присутвует сигнал вида фиг. 2м, определяемьй напряжением на конденсаторах 4 и 5. Конденсаторы 2 и 3 накапливать заряд от воздействия сигнала фиг. 2м не будут, так как воздействие сигнала на их заряд в среднем за период равно нулю. После прохождения выходного широкополосного фильтра 13 на выходной клемме 23 наблюдается сигнал вида фиг. 2о. За счет разной скважности на участках 24 и 25 (фиг. 2н) амплитуда сигнала на этих участках различная. Амплитуда 26 равна А (фиг. 2о) и определяется длительностью импульса задакяцего генератора 10 и величиной сигнала по фиг. 2м, а амплитуда 27 равна А2 (фиг. 2о) определяется паузой между ш-тульсами задающего генератора 10. Фактически происходит умножение как входного сигнала, так и напряжения, накопленного на конденсаторе на коэффициент, определяемьй длительностью импульса задающего генератора 10, или его паузой. При этом когда сигнал в ocйoвнo i канале умножается на коэффициент, пропорциональный длительности импульса задающего генератора 10 импульсов, в квадратурном канале сигнал умножается на коэффициент, пропорциональный паузе между импульсами задагацего генератора 10, и наоборот. Производят расчет коэффициентов разложения функции вида (фиг.2 о) в ряд Фурье, чтобы оценить коэффициенты подавления нечетных гармоник на выходе синхронного фильтра по отношению к основной частоте, пропускаемой синхронным фильтром. Этими же коэ(14 ициентами определяется и коэффициент пропускания синхронного фильтра по входному сигналу на этих же частотах. Так как функция вида (фиг.2о) нечетная и обладает симметрией lit рода (при выбранном начале координат в точке 28), то разложение не содержит четных гармоник, а коэффициенты нечетных гармоник таковы: f (x)sin(2k+1) -i2 X - т1. где k О, 1, 2, .,.; Т 21; ГА, при о X -/f(x) , A, при -|- X - ч,4r г 2K+1 T; iLJ cos(2k+1)xcJx J sin(2k+1)xc|x) Jf4 - () -г + Aj- cos(2k+1) -|- - cos(2k+1) b,--|-tM.--1-HA,f, ли / J .-3Vh H-1--A,V|-j/. М.4-Л. как для третьей и пятой гармоник значения коэффициентов в квадратньос скобках с одинаковы для Ь и 1, а перед Ад стоит знак минус, поэтому можно соответствующим выбором отношения тт- Уменьшить значения Ь AI и by до нуля, если 79 1 + V2 В предлагаемом синхронном фильтре длительность импульса задающего генератора 10 задает коэффициент А, (пропорциональна ему), а пауза мелщу импульсами AZ. , Скважность импульсов задаищего генератора 10 должна быть .l-Al 1 . -di 2 + ,Y2i AIA в этом случае ближайшие (2-,3-,4-, 5- и 6-я) гармоники к основной частоте пропускания будут давиться синхронным фильтром по входу и будут отсутствовать в выходном сигнале. С использованием двоичных счетчиков для построения задающего генератора 10 в качестве значения скважности необходимо взять целочисленные значения числителя и знаменателя. Близкие значения к требуемой скважности будут иметь отношения 37 10 14 17 1 2 з 4 -5 ° грешностью меньше 0,5% значение кважности 17/5 соответствует требумому (2 + Y2),

а

СИНХРОННЫЙ ФИЛЬТР, содержащий резистор, к первому выводу которого подключены четыре конденсатора, другие выводы которых через соответствукяц1й ключ соединены с общей шиной, последовательно соединенные задающий генератор и блок управления, каждый из выходов которого подключен к управлякнцему входу соответствукяцего ключа, отличающийся тем, что, с целью подавления и исключения формирования на выходе синхронного фильтра частот, кратных основной тактовой частоте, расположенных в непосредственной близости к основной частоте пропускания, в него введены входной и выходной широкополосные фильтры, выход входного и вход выходного широкополосных фильтров подключены к второму и первому выводам резистора соответственно, а блок управления содержит четьфе элемента И, выходы которых являются его вызсодами, три элемента ИСКЛЮЧАНЦЕЕ ИЛИ и двоичньш счетчик, вход которого и первый вход первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ объединены и являются входом блока управления, при этом первый выход двоичного счетчика Соединен с первым входом второго элемента ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ и с объединенные ми первыми инверсным и прямым входами первого и второго элементов И, второй выход двоичного счетчика подключен к объединенным второму входу второго и первому входу третьего сл элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, третий инверсный выход двоичного счетчика подключен к второму входу третьего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого подключен к второму входу первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого подключен к объеди ;о ненным вторым инверсным входам пер00 вого и второго и первым прямым вхо м дам третьего и четвертого элементов И, а выход второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, подключен к объединенfC ным вторым прямому и инверсному входам соответственно третьего и четвертого элементов И.

3