Полосовой коммутируемый фильтр Советский патент 1991 года по МПК H03H19/00 

9

Ј

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в приемниках для частотной селекции дискретных сигналов с известной структурой. Цель изобретения повышение быстродействия и увеличение отношения сигнал к шуму. Полосовой коммутируемый фильтр содержит блок 1 входных ключей, первый, второй и третий фильтрующие блоки 2,3 и 4, каждый из которых содержит сумматор 5 и N элементов задержки 6, первый, второй и третий полосовые фильтры 7,8 и 9, блок 10 выходных ключей, тактовый генератор 11 и распределитель 12 импульсов. Работа полосового коммутируемого фильтра заключается в фильтрации на радиочастоте отдельно каждого элемента сигнала с последующим объединением результата фильтрации в блоке выходных ключей. 4 ил.

О

ч

§

Jb

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в приемниках для частотной селекции дискретных сигналов с известной структурой.

Цель изобретения - повышение быстродействия и увеличение отношения сигнала к шуму,

На фиг.1 показана структурная схема полосового коммутируемого фильтра; на фиг.2,3 и 4 - временные диаграммы.

Полосовой коммутируемый фильтр содержит блок 1 входных ключей, первый 2, второй 3, третий 4 фильтрующие блоки, каждый из которых содержит сумматор 5 и N элементов 6 задержки, первый 7, второй 8 и третий 9 полосовые фильтры, блок 10 выходных ключей, тактовый генератор 11, распределитель 12 импульсов.

Полосовой коммутируемый фильтр работает следующим образом.

Известно, что мгновенная частота узкополосного шума изменяется в больших пределах относительно своего среднего значения и ширины спектра. Помехи ЧМ и ФМ тоже имеют мгновенные частоты, отличающиеся на интервале посылки сигнала от частоты сигнала. У дискретного (AT, ФТ или ЧТ) сигнала частота на интервале посылки постоянна. Если на этот сигнал накладывается псевдослучайная последовательность, то в пределах фрагмента кода частота сигнала тоже постоянна.

Следовательно, если в месте приема известна форма элемента сигнала, частота псевдослучайной последовательности и положение элемента на временной оси (тактовая частота), то различие мгновенных частот может быть использовано для повышения отношения сигнала к шуму и помехам.

Аддитивная смесь сигнала, узкополосного шума и помех поступает на вход блока 1 входных ключей. При подаче на электронные ключи блока 1 сигналов, управления (фиг.2) элементы (посылки) сигнала начнут разбиваться на субэлементы и попадать в свой канал с 1 по 3N. Параметры сигнала управления S(t) выбраны следующими: Т0 - период повторения; Те длительность прямоугольных импульсов, при этом Тв -gx-

(fc - частота элемента сигнала); ЗТ - период повторения N импульсов. Это позволяет первый исходный элемент сигнала разбить на N субэлементов и направить их по N каналам на N элементов 6 задержки первого фильтрующего блока 2, следующий (второй) за ним элемент сигнала разбить на N субэлементов и направить их по N каналам на N элементов 6 задержки второго фильтрующего блока 3, третий элемент сигнала разбить на N субэлементов и направить их по N каналам на N элементов б задержки третьего фильтрующего блока 4. В дальнейшем цикл повторяется. Почему надо три фильтрующих блока, будет показано далее. Каждая из трех групп по N субэлементов последовательно с периодом Т (элемента сигнала) в одноименных блоках элементов 6 задержки переставляется на временной оси при помощи элементов задержки, значения которых выбраны случайными из N возможных значений, при этом переставляется по временной оси каждая группа субэлементов одного элемента сигнала, имеющих одинаковые

амплитуды по абсолютной величине (если

выбрано Тв g, , то из одного периода

частоты сигнала будет образовано 6 субэлементов, в которых три пары будут иметь

одинаковые амплитуды по абсолютной величине и тогда будет всего три группы по 2q.

субэлементов, где q - число периодов в элементе сигнала). При этом знак субэлемента не учитывается.

Процесс разбиения субэлементов (а) показан на фиг.З, где для простоты выбрано Тв Т0 и равно половине периода частоты сигнала. С помощью импульсов управления входной сигнал разбит на шесть субэлементов lie, ...Uc6. Количество субэлементов элемента сигнала может быть сколь угодно большим, но не менее числа полупериодов частоты сигнала (n 2q). При осуществлении перестановки субэлементов по временной

оси может оказаться (по выбранным значениям элементов задержки);что крайние субэлементы элемента сигнала (первый и последний) должны поменяться местами. Это можно сделать тогда, если первый субэлемент не задерживать ( т 0), а последний субэлемент задержать наг 2Т , Таким образом, предлагаемый алгоритм обработки сигнала предполагает задержку по времени t 2T каждого элемента сигнала.

Поэтому для обработки каждого элемента сигнала требуются три канала, три фильтрующих блока, чтобы не было налезания последующего элемента на предыдущий, который задерживается на .

В дальнейшем в сумматорах 5 каждого фильтрующего блока 2,3 и 4 каждому входу по соответствующему субэлементу присваивается нужный коэффициент передачи + ( или -) . На фиг.Зг приведены эпюры

субэлементов на выходах элементов 6 задержек .звездочкой указаны субэлементы, знаки которых должны.быть изменены.

При восстановлении истинных субэлементов в сумматорах 5 каждая из трех групп по N субэлементов каждая объединяются сумматором 5, на выходе которого получается исходный неискаженный элемент сигнала (фиг.Зе). На выходе трех сумматоров элементы сигнала будут сдвинуты один относительно другого на .

Так как сигнал не претерпел искажения, то фильтровать его не требуется. Но так как структура шума тех помех, мгновенные частоты которых отличаются на интервале элемента сигнала от частоты сигнала, будет разрушена (спектры будут расширены) и не будет средней постоянной составляющей частоты, то для ослабления их необходим фильтр с полосой, равной ширине спектра. Поэтому восстановленные элементы сигнала с выходов трех сумматоров подаются на три полосовых фильтра 7,8 и 9 и на одноименные ключи блока 10 выходных ключей. Назначение этих ключей состоит в том, чтобы после действия элемента сигнала гасить свободные колебания, возникающие в полосовых фильтрах после окончания его действия (фиг.4).

Управляются ключи блока 10 выходных ключей сигналами распределителя 12 импульсов, эпюры которых (импульсы длительностью Т) показаны на фиг.4.

После сложения в блоке 10 выходных ключей получается неискаженный дискретный сигнал с ослаблением шума и помех.

Преимущество предложенного полосового коммутируемого фильтра состоит в том, что спектр смеси сигнала, шума и помех не переносится на нулевую частоту и не фильтруется одним фильтром (в целом), а фильтруется на радиочастоте отдельно каждый элемент сигнала с учетом различия частот сигнала, шума и помех каждого элемента. Так как мгновенная частота узкополосного шума при равенстве с сигналом

спектра изменяется в больших пределах, то выигрыш от применения предложенного полосового коммутируемого фильтра может достигать 10 и более децибелл. То же относится и к частотозависимым помехам. Кроме того,при обработке сигнала не требуется значение спектральных характеристик шума и помех. Достаточно знать характеристики элементов сигнала.

Формула изобретения

Полосовой коммутируемый фильтр, содержащий блок входных ключей, блок выходных ключей, первый, второй и третий фильтрующие блоки, первый, второй и третий полосовые фильтры, каждый из которых включен между выходом соответствующего фильтрующего блока и соответствующим входом блока выходных ключей, тактовый генератор, выход которого соединен с входом распределения импульсов, выходы которого соединены с соответствующими входами блоков входных и выходных ключей, входом и выходом полосового коммутируемого фильтра являются соответственно

вход и выход блоков входных и выходных ключей, каждый фильтрующий блок содержит элемент задержки и сумматор, выход которого является выходом фильтрующего блока, первый вход которого соединен с

входом первого элемента задержки, а первые входы фильтрующих блоков соединены с соответствующими выходами блока входных ключей, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и увеличения отношения сигнал /шум ,. в каждый из фильтрующих блоков введены N-1 элементов задержки, выходы которых соединены с соответствующими входами сумматора, выполненного весовым, а входы

элементов задержки являются входами фильтрующего блока и соединены с соответствующими выходами блока входных ключей.