Следящий фильтр Советский патент 1981 года по МПК H03H7/20 

вателей прямоугольных импульсов, параллельно выходу первого фильтра нижпих частот включен шунтирующий ключ, управляющий вход щунтирующего ключа соединен с выходом элемента совпадения, первый вход которого подключен к выходу выходного формирователя прямоугольных импульсов, а второй вход подключен к выходу формирователя импульсов, между выходом формирователя импульсов и входом полосового фильтра с управляемой резонансной частотой включены последовательно формирователь импульсов стабильной амплитуды, дополнительный фильтр нилчних частот и сумматор, другой вход которого подключен к выходу фильтра нижних частот, параллельно выходу дополнительного фильтра нижних частот подключен дополнительный шунтирующий ключ, управляющий вход которого соединен с выходом элемента совпадения, а между выходом входного формирователя прямоугольных импульсов и входом формирователя импульсов включены последовательно элемент сравнения, триггер и электронный ключ, первый вход которого соединен с выходом выходного формирователя прямоугольных импульсов, а второй вход - с выходом входного формирователя прямоугольных импульсов, причем дргугой вход элемента сравнения подключен к выходу полосового фильтра с управляемой резонансной частотой, а другой вход триггера - к выходу элемента совпадения.

На чертеже представлена структурная электрическая схема следящего фильтра.

Следящий фильтр содержит последовательно соединенные входной формирователь / прямоугольных импульсов, полосовой фильтр 2 с управляемой резонансной частотой и выходной формирователь 3 прямоугольных импзльсов, фазовый детектор 4, к первому входу которого подключен выход входного формирователя /, К второму входу которого подключен выход выходного формирователя 3, выход фазового детектора 4 соединен с входом фильтра 5, выход которого соединен с первым входом сумматора 6, второй вход которого соединен с выходом дополнительного фильтра 7 нижних частот, а выход соединен с управляющим входом полосового фильтра 2. Выход выходного формирователя 5 соединен с вторым входом ключа 8 и первым входом элемента Я выход которого соединен с вторым входом триггера 10, управляющим входом шунтирующего ключа 11 и управляющим входом дополнительного щунтирующего ключа 12.

Ключ .11 подключен параллельно фильтра 5. Дополнительный шунтирую,щ:ий .ключ 12 подключен параллельзю фильтра 7. Выход ключа 8 соединен с входом формирователя J3, выход которого соединен с iBTOpHM

входом элемента 9 и входом формирователя 14 имлульсов стабильной амллитуды, выход которого с входом фильтра 7. Первый вход Т1риггера 10 соединен с выходом элемента 15 сравнения, первый вход которого соединен с выходом входного формирователя / и первым входом электронного ключа 8. Второй вход элемента 15 соединен с выходом полосового фильтра 2, который является выходом следящего фильтра.

Следящий фильтр работает следующим образом.

Входной формирователь 1 формирует

прямоугольные импульсы входной частоты, которые поступают на полосовой фильтр 2, на первый вход детектора 4 и на первый вход элемента 15. На второй вход элемента 15 поступает сигнал с выхода полосового

фильтра 2. При настройке полосового фильтра 2 на первую гармонику частоты входного сигнала с выхода элемента сравнения сигнал поступает на первый вход триггера 10. При настройке фильтра 2 на

первую гармонику частоты входного сигнала на выходе элемента 9 сигнала не будет и на втором входе триггера 10 сигнала также не будет. На выходе триггера 10 будет сигнал, который, поступая на управляющий вход ключа 8, переключит его на второй вход.

С выходного формирователя 3 импульсы поступают на второй вход детектора 4, на первый вход элемента 9 и на вход формирователя 13. С выхода формирователя 13 импульсы, длительность которых выбирается из условия

-,, , const,

/верх

где /„ср:; - верхняя Граничная частота рабочего диапазона следящего фильтра, поступают на второй вход элемента 9 и на

вход формирователя 14.

С выхода формирователя 14 импульсы, стабильные по длительности и амплитуде, поступают на вход фильтра 7, с выхода которого напряжение, пропорциональное частоте входного сигнала, подается на второй вход сумматора 6, на первый вход которого подается напряжение с выхода фильтра 5, пропорциональное рассогласованию фазы выходного сигнала от входного, выделенное

детектором 4.

Выходное напряжение сумматора 6 определяется суммой этих напряжений и подается на управляющий вход фильтра 2, что приводит к его слежению за входной

частотой.

При настройке следящего фильтра на вторую гармонику частоты входного сигнала, что имеет место при резком изменении входной частоты, в момент включения и при

кратковременном пропадании питания, на

второй вход элемента 9 поступает импульс, длительностью

- f

/верх

И на первый вход элемента 9 поступят импульсы с частотой следования

/вход /верхТаким образом, одновременно на оба входа элемента 9 подаются импульсы с выхода формирователей 3 и 13. При срабатывании элемента 9 сигнал с его выхода поступает на управляющ,ий вход ключа 11 и на управляющий вход ключа 12, что приводит к «обнулению как фильтра 5, так и 7. При этом фильтр 2 перестраивается к нижней границе рабочего диапазона следящего фильтра.

При настройке полосового фильтра с управляемой резонансной частотой на вторую гармонику частоты входного сигнала, сигнал на его выходе будет меньше, чем при его настройке на первую гармонику частоты входного сигнала, что приведет к гаропаданию сигнала на выходе элемента 15, т. е. будет отсутствовать сигнал на первом входе триггера 10.

При срабатывании элемента 9 сигнал е его выхода поступит на второй вход триггера 10. При срабатывании триггера 10 сигнал на его выходе будет отсутствовать, что приведет к переключению ключа 8 с второго входа на первый вход. После этого вход формирователя 13 будет подключен к выходу формирователя /.

На второй вход сумматора 6 фильтра 7 поступит напряжение, пропорциональное частоте входного сигнала, что ускорит перестройку фильтра 2 от нижней границы рабочего диапазона следящего фильтра на первую гармонику частоты входного сигнала. После чего сигнал с выхода элемента 15 поступит на первый вход триггера 10 и перебросит его в первоначальное положение, сигнал с выхода триггера 10 переключит ключ 8 с первого входа на второй вход.

Увеличение быстродействия следящего фильтра достигается за счет того, что постоянная времени фильтра 7 значительно меньше постоянной времени фильтра 5.

Использование дополнительных фильтра нижних частот, щунтирующего ключа, электронного ключа, элемента сравнения, сумматора и формирователя импульсов стабильной амплитуды выгодно отличает разработанный следящий фильтр от прототипа, так как увеличивается быстродействие настройки следящего фильтра, что расширяет сферу его применения.

Формула изобретения

Следящий фильтр по авт. св. № 720697, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия настройки фильтра, между выходом формирователя импульсов и входом полосового фильтра с управляемой резонансной частотой включены последовательно формирователь импульсов стабильной амплитуды, дополнительный фильтр нижних частот и сумматор, другой вход которого подключен к выходу фильтра нижних частот, параллельно выходу дополнительного фильтра нижних частот подключен дололнительный шунтирующий ключ, управляющий вход которого соединен с выходом элемента совпадения, а между выходом входного формирователя прямоугольных импульсов и входом формирователя импульсов включены последовательно элемент сравнения, триггер, и электронный , первый вход которого соединен с выходом выходного формирователя прямоугольных импульсов, а второй вход - с выходом входного формирователя прямоугольных импульсов, причем другой вход элемента сравнения подключен к выходу полосового фильтра с управляемой резонаисной частотой, а другой вход триггера - к выходу элемента совпадения.

Источник информации, принятый во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР Яо 720697, кл. Н 03 Н 7/20, 1977.