Фильтр для обработки сигналов синусно-косинусного фазовращателя Советский патент 1988 года по МПК H03H7/20 

16

п

Ч1гВНШ №01С Е

. л

/J

29,

30

nZrО ЧШчЖп-Ю 0

Ж /fvIЖ

5/

п

Е

(П

Z8

/4

30

4:

СО

/S

Изобретение относится к радиотех- ,нике и может быть использовано в преобразователях угол - фаза - код.

Цель изобретения - повышение точ- кости выделения фазомодулированного сигнала..

На чертеже приведена структурная электрическая схема предложенного фильтра для обработки сигналов синус но-косинусного фазовращателя.

Фильтр для обработки сигналов си- нусно-косинусного фазовращателя содержит генератор 1 квадратурных напряжений, синусно-косинусных фазо- вращатель 2, выходной сумматор 3, генератор 4 тактовых импульсов, инвертор 5, первый 6, второй 7, третий 8, четвертый 9 и пятый 10 дополнительные инверторы, первый 11 и вто- рой 12 сумматоры, первый 13, второй 14, третий 15 и четвертый 16 дополнительные сумматоры, первый 17, второй 18, третий 19, четвертый 20, пятый 21 и шестой 22 перемножители,, шее- той дополнительнь1й инвертор 23, первый 24 и второй 25 фильтры нижних частот (ФНЧ), первый 26, второй 27, третий 28, четвертый 29, пятый 30 и шестой 31 переключатели.

Фильтр для обработки сигналов си- нусно-косинусного фазовращателя работает следзпощим образом. I На первые входы сумматоров 11,и 13 с синусного выхода синусно-коси- кусного фазовращателя 2 в эллиптического поля и наличия помех поступает напряжение

U Efsin(wt+ f)+a sin(u5t-4 +4 + +b sin (tu,t+y),(1)

a на первые входы сумматоров 12 и 15 с косинусного выхода синусно-косинус- ного фазовращателя 2 - напряжение

U,(wt+ f)-a cos(U)t-f-4 ) + +b co,s(Lc,t+fj), , (2)

где a - относительная амплитуда

обратно вращайщейся сое- тавляющей;

b - относительная амплитуда помехи;

- частота сигнала;

- частота помехи;

/ - угол поворота синусно-косинусного фазовращателя 2; с , V, - начальные фазы сигнапа и помехи соответственно.

В момент времени, когда переключатели 26, 29, 27, 28, 30 и 31 находятся в положении, изображенном на чертеже, с синусного выхода генератора 1 на вторые входы сумматоров И и 15 поступает через переключатель 26 напряжение U3 8inu;t, а с косинусного выхода генератора 1 на вторые входы сумматоров 12 и 15 через переключатель 29 - напряжение U4 cosiA t.

На выходе сумматора 11 действует напряжение

Us из + и ,(3)

а на входе перемноткителя 17 действует напряжение

и и; .и (из+и) .(из4и)+д„, (4

где Дд, - относительная погрешность, вносимая перемножителем, которое поступает через переключатель 27 на первый вход сумматора 14, На выходе сумматора 13 действует

напряжение

и; и + и,,(5)

а на выходе перемножителя 18 - напряжение

и и и () (и +U,) +

+ 4

ч

(6)

которое поступает через переключатель 28 на первый вход сумматора 16. На выходе сумматора 12 действует напряжение

Uc,

и. + и

г

(7)

35

40

. 45

а на выходе перемножителя 20 - на- лряжение

и и и(U ) (и +иг im (8)

которое поступает через переключатель 30 на второй вход сумматора 14. На выходе сумматора J5 действует напряжение

и;, из +и,.

(9)

а на выходе перемножителя 2 - напряжение

U(i и, . (Uj+u )Чиз +U2), (10)

которое поступает через переключатель 31 и инвертор 23 со знаком минус на второй вход сумматора 16,

На выходе сумматора 15 действует напряжение

и,, 1 + и. , (11) а на выходе сумматора 16 - напряжение

и;,

Ue - и

It

(12)

314

которое поступает на входы ФНЧ 24 и 25 соответственно,

В момент времени, когда переключатели 26,29,27,28,30 и 31 находят- ся в положении, противоположном изображенному на чертеже, с синусного выхода генератора на входы сумматоров 11 и 1-5 поступает через инвертор 6 и переключатель 26 напряжение (-из) -sinWt, ас косинусного выхода генератора 1 на входы сумматоров 13 и 12 через инвертор 5 и переключатель 29 - напряжение (-U) -cos in} t.

На выходе сумматора 11 Действует напряжение

и

-и. -ь и

(13) 17 - наа на выходе перемножителя пряжение

U2 (-«3 +Uf )-(-Uj+U, )+4, (14)

которое поступает через инвертор 7 и переключатель 27 на вход сумматора 15.

На выходе сумматора 13 действует напряжение

и -Щ

+ и

1

а на вькоде перемножителя 5 - пряжение

ид (-и/-ьи, )(-U4+U) +4„,

которое поступает через инверт переключатель 28 на вход сумм а

На выходе сумматора 12 дейс напряжение

.9

и,

-и + и.

2

a на выходе перемножителя 20 - пряжение

. U (-U4+U)(-U4+U2) Л„,

79

которое поступает через инвертор 9, переключатель 30 на вход сумматора 15.

ffa выходе сумматора 15 действует напряжение

ю15

20

25

30

35

40

и

«

-u и,

(19)

а на выходе перемножителя 21 действует напряжение

У/г (-U3tU)(-U3+U2) +1, (20) которое поступает через инвертор 10, переключатель 31 и инвертор 23 на - вход сумматора 16.

На выходе сумматора 15 действует напряжение

и: . и: ,

и,з и; -ь и,„ , (21)

а на выходе сумматора I6 - напряжение

u/i Us - и/г . (22) которые поступают на входы ФНЧ 24 и 25 соответственно.

Генератор 4 тактовых импульсов, частота которого выбирается по теореме Котельникова и должна быть значительно вьше частоты сигнала ш, управляя коммутаторами 26 - 31, позволяет получить на входах ФНЧ 24 и 25, переменные сигналы U,-и U« соответ- венно, имеющих форму меандра, амплитуда положительных импульсов сигнала Од- равна и/3 , а отрицательных - и з , амплитуда положительных импульсов сигнала U равна 1// , а отрицательных -и,, .

Переменньп сигнал U/ , пройдя через ФНЧ 24, образует на его выходе, сигнал

и/7 L (и« - Uli ) ,

(23)

где L - оператор усреднения.

С учетом выражений (1), (2), (6) (8), (11), (14) и (21) получим

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - повышение точности выделения фазомодулированного сигнала. Фильтр содержит г-р 1 квадратурных напряжений, си- нусно-косинусный фазовращатель 2, сумматоры 3, 11-16, г-р 4 тактовых импульсов, инверторы 5-10 и 23, перемножители 17-22, фильтры 24 и 25 нижних частот и переключатели 26-31. Сигналы с выходов г-ра I и фазовращателя 2 поступают в оба канала устр- ва, где преобразуются с помощью используемых операций инвертирования, суммирования, перемножения и фильтрации для формирования на выходе устр-ва фазомодулированного напряжения. 1 ил.

UIT (U6+U« )-(U4 +U, ) (U3+U,)(U3+U, ).(U4+U2.)x ж(и4+и4) + (-из+и, ) (-Ua+U, )(изи, )i 4 Ersin(wt+f)+a sin(Jt-V+V)4-b sin(Ht+V2) sintot+EfcosCwt+ r)- -a cos(wt-Y+4 )+b cos(Uji,t+f23 costw cos(wt+f-wt)- - cosCwt+V+UJtJ+afcosCwt-f+V,)-cos(tot-Y+4 ,+iet)J+ +bCcos(Wnt+ j-lut)-cos(c,)+fcos(wt+f-wt) - -cos(wt+f+u t)J (, -u)t)+cos()J + +b {cos (bL{,t+Vj-wt)+COS (Ц, t+Vt-л/t)) .

Из выражения (24) видно, что лишь первая, третья, седьмая и девятая составляющие выходного напряжения ФНЧ 24 имеют нулевую частоту.

и, «ZEfcos / +а cos (/- Ф, )+cos V - -а cos(, )4Е cosf . (25)

(24)

Переменный сигнал U , пройдя через ФНЧ 25,образует на его выходе 55 сигнал

и,в Г (и; - и,:;). (26)

с з етомвыражений (I), (2), (6),

(10), (12),(16), (20) и (22) получим

u,e rUfl-uA J -fu; (ff(U4+u,) (u -«-u, )-fdj- -f(из +Ui)()+&„)- f(-«4-u,) (-u -Uf) - - C(-U3 +Ui) (-U, +U2) -Лм} 4 (u u, -u. Ua)

4{Efsin(ut+fVa sin(, )+b sinCHit+T) «coscut-Ercos(u t+«f)-a cos(wt-f-(, )+b cos(aj, t+V) xsintu t 2fEfsin(wt+f-{i t)(wt-f-K« t) - (u.t-f+ ,-wt)+sin(,)J + +b{:8in(uJ ;;-«-fj-ti;t)+sin(W«-f.j+M:)J - -E sin(wt-Wt-V)+sin(wt4{Dt.+Y)J -afsihCu/t-u t+f- f )

+8iti (w t+wt-1P+ Nf, )J +b sin() + +sin () .

(28)

Из выражения (27) видно, что лишь первая, третья. Седьмая и девятая составляющие выходного напряжения ФНЧ 25 низких частот имеют нулевую частоту,

и, 2Е sinV -а sin (- / , ) - - « sin / +a..sin(V -V, ) 4Е sinf .

На входь перемножителей 19 и 22 поступают напряжения U и U,j с синусного и косинусного выходов генератора I соответственно, а на входы - напряжения U,j. и U соответственно.

Напряжения на выходах перемножителей 19 -к 22 имеют следующий вид:

и/3 4Е sin cut;

zo - sinV -cosu t.

После сложения выходных напряжений перемножителей 19 и 22 на выходе выходного сумматора 3 образуется фазомодулированное напряжение фильтра для обработки сигналов синусно-коси- нусного фазовращателя, равное

Uzf % +U2.(cos -sina; t + +8inf . coswt)2E sin (wt+v ). (31) .

Из выражений (24) (27) и (31) видно, что погрешности, вносимые перем- ноясителями 17,- 18, 20 и 21, не приводят к дополнительному изменению фазового сдвига фазомодулируемого напряжения. ,

Формула изобретения

Фильтр для обработки сигналов си-i. нусно-косинусного фазовращателя, содержащий два канала, первый из которых содержит первый сумматор, первый и второй перемножители и последовательно соединенные первый фильтр нижних частот и третий перемножитель, выход которого является выходом пер35

вого канала, второй канал содержит инвертор, второй сумматор, четвертый и пятый перемножители и последовательно соединенные второй фильтр ниж20 них частот и шейтой перемножитель,. выход которого является выходом второго канала, причем выходы первого и второго каналов подключены к соответствующим входам выходного сум25 матора, генератор квадратурных напряжений, синусный выход которого .подключен к второму входу третьего перемножителя первого канала, а косинусный выход которого подключен к

30 второму входу шестого перемножителя второго канала и синусно-косинусный

(29)фазовращатель, отличающий(30)- с я тем, что, с целью повышения точности вьщеления фазомодулируемого сигнала, в первый канал введены первый, второй и третий дополнительные инверторы, первый, второй и третий переключатели, первый и второй дополнительные сумматоры, при этом

40 вход первого дополнительного инвер- , тора соединен с синусным выходом ге- нератора«квадратурных напряжений и.с первым информационным входом первого переключателя, второй информационный

45 вход которого подключен к выходу ftep- вого дополнительного инвертора, выход первого переключателя подключен к первому входу первого сумматора, выход которого подключен к объединен50 ным входам первого перемножителя, вы- ,ход которого через второй дополнительный инвертор подключен к первому информационному входу второго переключателя и непосредственно к его вто55 рому информационному входу, выход второго переключателя подключен к первому входу второго дополнительного сумматора, выход которого подключен к - входу первого фильтра нижних частот,вто(27)

714

рой вход первого сумматора и первый вход первого дополнительного сумматора объединены и подключены к синусно-: му выходу синусно-косинусного фазовращателя, выход первого дополнительного сумматора подключен к объединенным входам второго перемножителл s выход которого через третий дополнительный инвертор подключен к объединенным входам второго пере множителя, выход которого через третий дополнительный инвертор подключен к первому информационному входу треть его переключателя и непосредственно к его второму информационному входу, во второй канал введены четвертый, пятьй и шестой переключатели, четвертый, пятый, шестой дополнительные инверторы, третий и четвертый дополнительные сумматоры, при этом косинусный выход генератора квадратурных напряжений через инвертор подключен к первому информационному входу четвертого переключателя и непосредственно к его второму информационному входу,выход четвертого переключателя подключен к первому

входу второго сумматора, второй вход которого объединен с первым входом третьего дополнительного сумматора и подключен к косинусному выходу синусно-косинусного фазовращателя, выход второго сумматора подключен к объеиненным входам четвертого перемноителя, выход которого через четвертый дополнительный инвертор подключен

798

к первому информационному входу пятого переключателя и непосредственно к его второму информационному входу, выход пятого перемножителя через пятый дополнительный инвертор подключен к первому информационному входу шестого переключателя и непосредственно к его второму информационному

входу, выход Die с то г о переключателя через шестой дополнительный инвертор подключен к первому входу четвертого дополнительного сумматора, выход которого подключен к входу второго

фильтра нижних частот, при этом второй вход первого дополнительного сумматора первого канала объединен с первым входом сумматора второго канала, а второй вход третьего дополнительного сумматора второго канала объединен с первым входом первого сумматора первого канала, выход третьего переключателя первого канала подключен к второму входу четвертого дополнительного сумматора второго канала, а выход пятого перек.гаочателя второго канала подключен к второму входу второго дополнительного сумматора первого канала, а также введен общий для

обоих каналов генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к управляющим входам всех переключателей обоих каналов, причем во втором канале выход третьего дополнительного сумматора подключен к объединенным входам пятого перемножителя.