СИНХРОННЫЙ САМОНАСТРАИВАЮЩИЙСЯ ФИЛЬТР Советский патент 1968 года по МПК H03H21/00 

Основное авт. св. № 176997 выдано па синхронный самонастраивающийся фильтр.

Однако этот фильтр не выделяет точно среднюю частоту спектра полезного сигнала типа допплеровского спектра, огибающая которого хорошо описывается симметричной гауссовой кривой. Это обусловливается, главным образом, как нелинейной зависимостью фазового сдвига от частоты, так и нерааномерной частотной характеристикой тракта синхронного самонастраивающегося фильтра.

В предлагаемом синхронном самонастраивающемся фильтре этот недостаток устранен. Это достигается тем, что фазосдвигающая цепь, входящая в состав самонастраивающегося фильтра, выполняется в виде полосового фильтра с линейной в полосе анализируемых частот фазовой характеристикой, а усилителиограничители выполнены в виде спусковых схем, причем полезный сигнал на вход самонастраивающегося фильтра подается на промежуточной частоте.

Полоса пропускания и значения частот среза полосового фильтра выбираются таким образом, что, во-первых, весь диапазон возможных значений допплеровских частот на выходе приемника укладывается на линейной части фазовой характеристики полосового фильтра в полосе его прозрачности и, во-вторых, гармоники сигнала, кроме первой, располагаются

вне полосы прозрачности полосового фильтра с целью их подавления.

На фиг. 1 изобралчена схема самонастраивающегося синхронного фильтра; на фиг. 2 показана зависимость затухания и фазового сдвига полосового фильтра от частоты.

Сигнал с выхода приемника допплеровской станции поступает на вход двух одинаковых синхронных фильтров / и 2 (см. фиг. 1). Выходные сигналы последних суммируются через развязывающие сопротивления 3 и 4 на входном сопротивлении согласующего каскада 5. Выход согласующего каскада 5 подключен ко входу полосового фильтра 6. Сигнал с выхода последнего подан на вход согласующего каскада 7 а с выхода согласующего каскада 7 - на вход фазовращателя S, два выходных сигнала которого 9 и 10 находятся в квадратуре и поступают на вход усилителей-ограничителей 11 и /2 соответственно. Выходы усилителей-ограничителей 11 и 12 подключены к синхронным фильтрам / и 2. Накопительные конденсаторы последних обозначены цифрами 13 и У4 соответственцо.

Пусть на вход фильтров / и 2 поступает только широкополосный шум. Так как частота шумового сигнала на выходе синхронных фильтров / и 2 меняется хаотически и с практически равной вероятностью может находиться в любой точке диапазона ее значений (что

присуще широкополосным шумам), накопительные конденсаторы 13 и 14 не будут выделять постоянных напряжений. При этом напряжения на накопительных конденсаторах 13 и 14 будут меняться по случайному закону, а следовательно, и перестройка самонастраиваюш,егося фильтра на среднюю частоту будет происходить по всему диапазону возможных значений частот входного сигнала. При появлении на входе самонастраиваюш,егося фильтра спектра полезного узкополосного сигнала в интервале времени, когда полоса пропускания самонастраиваюш.егося фильтра совпадает с полосой спектра полезного сигнала, полезный сигнал проходит по тракту самонастраиваюш.егося фильтра. В полосовом фильтре 6 сигнал приобретает фазовый сдвиг, однозначно связанный со средней частотой спектра полезного сигнала, а в фазовраш,ателе 8 раскладывается на две квадратурные составляюш,ие. К хаотическим шумовым составляющим напряжений, переключающих синхронные фильтры / и 2, в эти интервалы времени добавляются составляющие полезного узкополосного сигнала.

Поскольку мгновенное значение частоты полезного узкополосного сигнала с наибольшей вероятностью совпадает со средней частотой (DC его спектра и с резко убывающей вероятностью распределено в обе стороны от этого среднего значения, в результате перемножения полезного сигнала на собственные квадратурные составляющие в синхронных фильтрах / н 2 на накопительных конденсаторах 13 и 14 начнут выделяться постоянные напряжения, уровень которых определяется уровнем самого полезного сигнала и постоянной времени заряда накопительных конденсаторов 13 и 14. Отношение же постоянных напряжений на накопительных конденсаторах 13 и 14, определяющих среднюю частоту полосы пропускания самонастраивающего фильтра (как это было показано выше), будет однозначно связано с фазовым сдвигом (f(a) полосового фильтра 6,

а следовательно, и со средней частотой ы сиектра полезного сигнала. По истечении времени, существенно превышающего постоянную времени заряда накопительных конденсаторов /5 и 14, уровень постоянных напряжений на них установится исходя из уровня полезного сигнала. Доля флюктуациопных составляющих этих напряжений будет тем больше, чем шире спектр полезного сигнала и чем больше энергия спектральных составляющих шума, попадающих в полосу пропускания самонастраивающегося фильтра вместе с полезным сигналом. Выбором определенной постоянной времени заряда накопительных конденсаторов 13 и 14

достигается оптимальное согласование полосы пропускания самонастраивающегося фильтра с шириной спектра полезного сигнала.

В силу того, что зависимость от частоты фазового сдвига ф(со) полосового фильтра линейна, средний фазовый сдвиг сигнала будет совпадать с фазовым сдвигом ф((йс) на средней частоте сигнала сос. Полоса пропускания самонастраивающегося фильтра симметрично расположится относительно середины спектра

полезного сигнала, обеспечивая тем самым, неискаженное выделение средней частоты сигнала (Ос на фоне равномерного шума.

На фиг. 2 показаны зависимости затухания (кривая 1) и фазового сдвига (кривая 2) полосового фильтра от частоты. Пунктирными линиями выделена область линейной части фазовой характеристики, в пределах которой фазовый сдвиг меняется от -90 до .

Пред мет изобретения

Синхронный самонастраивающийся фильтр по авт. св. № 176997, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности выделения частоты сигнала на фоне равномерного шума, в качестве фазосдвигающей цепи применен полосовой фильтр с линейной в полосе анализируемых частот фазовой характеристикой, а усилители-ограничители выполнены в виде спусковых схем.

ifod Ш

з

/,

4 |-Йр %4

I 1

I 5

и-с 2.