Устройство различения частотных сигналов Советский патент 1993 года по МПК H03H11/12 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в устройствах частотной селекции радиоприемных устройств.

Цель изобретения - повышение быстродействия различения частоты входного сигнала и определения знака изменения частоты входного сигнала.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - принципиальная схема R-фильтра; на фиг. 3 - АЧХ в зависимости от амплитуды входного сигнала; на фиг. 4 - АЧХ всего устройства в целом.

Устройство различения частотных сигналов содержит усилитель 1 с автоматической регулировкой усиления, N каналов, каждый из которых содержит полосовой фильтр 2 и амплитудный детектор 3, дополнительный детектор 4, блок 5 регулировки порога, пороговый блок 6, содержащий N каналов, каждый из которых состоит из первого 7, второго 8 и третьего двухгюррговых компараторов, элемента ИЛИ 10 и элемента И-НЕ 11, первый М-входовый элемент И- НЕ 12 и второй N-входовый элемент И-НЕ 13. Активный R-фильтр содержит первый 14 и второй 15 операционные усилители, первый 16, второй 17, третий 18, четвертый 19, пятый 20 и шестой 21 резисторы.

Устройство различения частотных сигналов работает следующим образом.

Входной сигнал, имеющий частоту, попадающую в один из N каналов частотной фильтрации, поступает на вход усилителя 1,. где он усиливается и стабилизируется его амплитуда, далее сигнал с изменяющейся частотой поступает на входы N полосовых фильтров 2, где в зависимости от частоты входного сигнала и направления изменения его частоты, амплитуда выходного сигнала может принимать строго определенное значение (фиг. 4), сигнал с выходов полосовых фильтров 2 поступает на соответствующие входы амплитудных детекторов 3, а с их выходов поступает на соответствующие входы N-канального порогового блока 6, где и определяется, в каком направлении перестраивается частота входного сигнала. Получение информации о направлении перестройки сигнала по частоте возможно благодаря работе полосового активного R- фильтра 2 в режиме большого сигнала. Известно, что активным фильтрам и. в частности, активным R-фильтрам присущи нелинейные эффекты, в том числе искажение амплитудно-частотной характеристики, выражающиеся в том, что с ростом амплитуды входного сигнала центральная частота активного R-фильтра начинает смещаться в

сторону более низких частот, одновременно деформируется и форма АЧХ. Начиная с не- которого уровня входного напряжения, форма АЧХ становится различной при

прохождении по частоте входного сигнала от более низких частот к более высоким и обратно. Так, если частота входного сигнала изменяется от нуля в сторону более высоких частот, то последовательно проходятся точ0 ки В, затем С, в которой происходит скачок в точку D, и затем проходится точка Е (фиг. 3). Б обратно направлении изменения частоты последовательно проходятся точки Е, О, А, из точки А происходит скачок в точку

5 В. То есть, если амплитуда входного сигнала для полосового активного R-фильтра 2 достаточно велика, (для R-фильтров это сотни MB), то АЧХ из симметричной (фиг. 3, кривая 1) становится несимметричной с точка0 ми разрыва непрерывности (фиг. 3, кривая 2). Данное явление, безусловно вредное для линейной фильтрации, позволяет определить направление изменения частоты входного сигнала при нахождении его толь5 ко в полосе пропускания одного канала, без затрат времени на ожидание его появления в соседнем канале. Это достигается расположением всех АЧХ полосовых активных R-. фильтров 2 как показано на фиг. 4. Из

0 рассмотрения фиг. 4 видно, что при прохождении частоты входного сигнала со стороны верхних частот в сторону более низких частот, напряжение на выходе того канала, в котором находится частота сигнала, прини5 мает значение большее, чем второе порого- . вое напряжение U2, но меньшее, чем первое пороговое напряжение U1, наличие этого условия, а именно; 1)2 Ui Ui (1) определяется первым двухпороговым компаратором 7„

0 выходной сигнал которого поступает на 1-й вход первого N-входового элемента И-НЕ 12, на выходе которого появляется сигнал Частота уменьшается.

Одновременно сигнал с выхода первого

5 компаратора 7 поступает и на первый вход элемента И-НЕ 11 i-ro канала, выходной сигнал лог.Т на выходе которого говорит о том, 4to частота входного сигнала находится в i-м канале. При изменении частоты

0 входного сигнала от нуля в сторону более высоких частот, как видно из фиг. 4, напряжение на выходе 1-го канала, при попадании в его полосу пропускания частоты входного сигнала, изменяется от величины четверто5 то порогового напряжения IM До величины третьего порогового напряжения Из, и при этом напряжение на выходе 1-го амплитудного детектора 3 должно быть меньше напряжения на выходе (1-1)-го амплитудного детектора 3, и больше, чем на выходе (i+1 V

го амплитудного детектора 3, т.е. условием нахождения частоты входного сигнала в 1-м канале при одновременном увеличении частоты входного сигнала является:

Ui-i Ui Ul+i.(1)

Это условие определяется вторым компаратором 8 и третьим компаратором 9, и при его выполнении на выходе элемента ИЛИ 10, а затем и элемента И-НЕ 11 появляется сигнал, говорящий о нахождении частоты входного сигнала в l-м канале, и одновременно через 1-й вход второго N-вхо- дового элемента И-НЕ 13 появляется сигнал Частота увеличивается

При выполнении условия (1) на выходах второго и третьего компараторов 8, 9 одновременно присутствуют сигналы лог.О, поступив на первый и второй входы элемента ИЛИ 10, на его выходе будет также нулевой сигнал, дающий на выходе второго М-входо- вого элемента И-НЕ 13 сигнал лог.1, а на выходе элемента И-НЕ 11 также сигнал лог.1. Одновременное появление сигналов на выходе первого, второго и третьего компараторов, 8, 9 невозможно. При появлении на одном из входов элемента ИЛИ 10 лог. 1 вызовет на его выходе сигнал также лог. Т .

В конкретных случаях применения предлагаемого гребенчатого фильтра пороговые напряжения Ui, U2, Us, IM могут принимать и другие значения, например, если необходимо исключить срабатывание от каких-либо частот, то в соответствующем канале надо ввести добавку к пороговому напряжению, чтобы его увеличить, либо уменьшить (имеется в виду добавка со знаком)..

Сравнение заявляемого устройства гребенчатого фильтра с.базовым объектом, в качестве которого принят прототип, показа- ло, что заявляемое устройство имеет более высокое быстродействие определения частоты входного сигнала и направления ее перестройки.

Формула изобретения 1. Устройство различения частотных сигналов, содержащее N каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных полосового фильтра и амплитудного детектора, а также пороговый блок и блок регулировки порога, вход которого объединен с входами полосовых фильтров, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия различения частоты входного сигнала и определения знака изменения частоты входного сигнала, в

него введены усилитель с автоматической регулировкой усиления, вход которого явля- ется входом устройства, а выход подключен к входам полосовых фильтров, N-1 пррого- 5 вых блоков, N элементов ИЛИ, N элементов И-НЕ и два N-входовых элемента И-НЕ, при этом каждый пороговый блок выполнен в виде трех двухпороговых компараторов, блок регулировки порога - в виде последо0 вательно соединенных амплитудного детектора, вход которого является входом блока регулировки порога, а выход - его первым выходом, и первого, второго, третьего и четвертого резисторов, вторые отводы перво5 го, второго и третьего из которых являются соответственно вторым, третьим и четвертым выходами блока регулировки порога, причем в 1-м канале (где I 1.....N) выход амплитудного детектора подключен к пер0 вым входам первого, второго и третьего двухпороговых компараторов, выход первого компаратора подключен к первому входу элемента И-НЕ, выходы второго и третьего двухпороговых компараторов через эле5 мент ИЛИ соединены с вторым входом элемента И-НЕ, выход которого является 1-м выходом устройства, первый выход блока регулировки порога соединен с вторыми входами первых двухпороговых компарато0 ров всех каналов, второй выход - с третьими входами первых двухпороговых компараторов всех каналов, третий выход - с вторыми входами второго и третьего каналов; третий выход - с вторыми входами второго и треть5 его двухпороговых компараторов первого канала и с вторыми входами вторых двухпороговых компараторов остальных каналов, четвертый выход - с третьими входами вторых двухпороговых компараторов всех ка0 налов и с вторым входом третьего двухпорогового компаратора N-ro канала, выход амплитудного детектора N-ro канала подключен к второму входу третьего двухпорогового компаратора (Н)-го канала, выход

5 амплитудного детектора i-ro канала - к третьему входу третьего двухвходового компаратора (1+1}-го канала, выход первого компаратора 1-го канала - к i-му входу первого N-входового элемента И-НЕ, выход которо0 го является выходом сигнала Частота уменьшается, а выход элемента ИЛИ 1-го канала подключен к i-му входу второго N- входового элемента И-НЕ, выход которого, является выходом сигнала Частота увели5 чивается,

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что полосовой фильтр каждого ка. нала выполнен в виде полосового активного R-фильтра.

Фиг. 2

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в устройствах частотной селекции. Целью изобретения является повышение быстродействия различения частоты входного сигнала и определения знака изменения частоты входного сигнала. Устройство различения частотных сигналов содержит усилитель 1 с автоматической регулировкой усиления, N полосовых фильтров 21-2N.N амплитудных детекторов 31-3N, блок регулировки порога состоит из амплитудного детектора 4 и четырех резисторов 5, 6, 7, 8, N пороговых блоков, каждый из которых состоит из трех двухпороговых компараторов 101-10N, 111-11N. 121-12N, N элементов ИЛИ 13i- 13N, N элементов И-НЁ 14t-14N, два N-вхо- довых элемента И-НЕ 15, 16. В режиме большого сигнала в полосовых фильтрах 2, выполненных на активных R-фильтрах, АЧХ неодинакова при изменении частоты входного сигнала от более низких частот в сторону более высоких и изменении частоты входного сигнала от более высоких частот к более низким. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. fyttetf Ё

Unep V max

S/i. S

UAt. рас/пет