Режекторный фильтр Советский патент 1981 года по МПК H03H17/04 H04B1/10 

(54) РЕЖЕКТОРНБ1Й ФИЛЬТР

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано для режектирования гармонического сигнала с неизвестной частотой в аддитивной смеси с широкополосными сигналами, разделения узкополосного и широкополосного сигналов компенсационным способом, а также для оптимального выделения гармонического сигнала из аддитивной смеси с шумами. Известно устройство для обнаружения и измерения инфранизкочастотных сигналов на фоне периодической помехи 1, в котором осуществляется периодическое (на время сушествования периодической помехи) режектирование периодической помехи. Устройство содержит предварительный усилитель, режекторный ключевой фильтр, индикатор полезного сигнала, генератор импульсов управления, формирователь синхроимпульсов детектор помехи, пороговый элемент, полосовой фильтр помехи. Недостатком устройства является низкое качество режектирования периодической помехи, вызываюш,ее искажение полезного сигнала, обусловленное йеточностью настройки режекторного фильтра по частоте и полосе пропускания на периодическую помеху. Известен также режекторный фильтр, содержащий последовательно соединенные два интегратора, а также вычитатель, причем между вторым интегратором и входами вычитателя включены соответственно первый перемножитель, другой вход которого подключен к выходу первого интегратора, и последовательно соединенные третий интегратор, и второй перемножитель, другой вход которого подключен к входу первого интегратора 2. Недостатком известного устройства является неоптимальное режектирование гармонического сигнала с неизвестной частотой, которое не обеспечивает высокую помехоустойчивость и приводит к частичной недокомпенсации гармоч-ческого сигнала в аддитивной смеси с широкополосными шумами, кроме того, в устройстве не предусмотрена возможность выделения на разные выходы широкополосного n(t) и гармонического х (t) сигналов. Целью изобретения является повышение помехоустойчивости устройства. Для этого в режекторный фильтр, содержащий вычитатель, два интегратора и перемножитель, первый вход которого соединен

с выходом первого интегратора, введены сумматоры, дополнительный интегратор, квадратор и инвертор, при этом выход вычитателя соединен с первыми входами сумматоров и с входом дополнительного интегратора, выход которого через последовательно соединенные квадратор и инвертор подключен к второму входу перемножителя, выход которого через последовательно соединенные первый сумматор, второй интегратор и второй сумматор соединен с входом первого интегратора, первый вход вычитателя является входом устройства, а второй вход подключен к выходу первого интегратора.

На чертеже представлена структурная электрическая схема режекторного ф/ильтра. Устройство содержит вычитатель 1, последовательно соединенные интегратор 2 и перемножитель 3, выход которого соединен с первым входом сумматора 4, второй вход которого подключен к выходу вычитателя 1, а выход соединен с входом интегратора 5, выход которого соединен с первым входом сумматора 6, другой выход которого подключен к выходу вычитателя 1, а выход соединен с входом интегратора 2, причем первый вход вычитателя 1 соединен с выходом интегратора 2, а выход подключен к входу интегратора 7, выход которого соединен с входом квадратора 8, выход которого через инвертор 9 соединен с вторым входом перемножителя 3.

Устройство работает следующим образом.

Аддитивная смесь гармонического x(t) с неизвестной частотой и широкополосного n(t) (или помех) сигналов x(t) -f n(t) поступает на вход вычитателя 1, на второй вход которого подается сигнал x(t) с выхода интегратора 2, причем замкнутое кольцо последовательно соединенных интегратора 2, перемножителя 3, сумматора 4, интегратора 5, сумматора 6 служит для формирования гармонического сигнала х (1). На выходе вычитателя 1 формируется разность x(t)-x(t) .fn(t).

Введение обратных связей: выход вычитателя 1 - вторые входы сумматоров 4 и 6 обес 1ечивает оптимальное по критерию минимума дисперсий ошибок x(t) x(t) - -x(t) управление кольцом формирования сигнала x(t). Последовательно соединенные интегратор 7, квадратор 8, инвертор 9, причем вход интегратора 7 соединен с выходом вычитателя 1, а выход инвертора 9 соединен с вторым входом перемножителя 3, определяют неизвестную частоту и формируют напряжение, пропорциональное значению йои подаваемое через инвертор 9 на перемножитель 3. При x{t) х(1) на выходе вычитателя 1 действует сигнал n(t).

В отличии от прототипа в предложенном устройстве имеется обратная связь оптимального управления кольцом формирования (1: что позволяет существенно улучшить качество режектирования гармонического сигнала, в данном случае прототип не имеет управляющих обратных связей и режектирует сигнал неоптимально, поэтому качество режектирования сигналов прототипом и предлагаемым устройством соотносятся как неоптимальный и оптимальный алгоритмы обработки сигналов.

Предложенное устройство обладает большим выигрышем у по отнощению сигнал/помеха PC /РП на выходе устройства к отношению сигнал/помеха входе (выход интегратора 2). Для флуктуационных шумов и широкополосных равномерно распределенных сигналов выигрыш предложенного устройства Y , а выигрыш

прототипа 2 f-t. где Af i и Afa- полоса пропусканияв области режектирования соответственно предлагаемого устройства и прототипа; AF - полоса частот входного сигнала. Для прототипа Af2 Ю Гц, для предлагаемого устройства Aft 1,0 Гц, следовательно, помехоустойчивость предлагаемого устройства по сравнению с прототипом, оценивается выигрышем, определяется отношением выигрышей JTi к УЕ дт 10, т. е. предлагаемое устройство ооладает более высокой (в 100 раз) помехоустойчивостью, чем прототип.

Кроме того, предлагаемое устройство позволяет выделять гармоническое колебание и имеет два выхода: выход n(t) и выход x(t), что существенно при использовании

данного устройства, например, для решения задачи разделения гармонического и широкополосного сигналов.

Формула изобретения

Режекторный фильтр, содержащий вычитатель, два интегратора и перемножитель, первый вход которого соединен с выходом первого интегратора, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в него введены сумматоры, дополнительный интегратор, квадратор и инвертор, при этом выход вычитателя соединен с первыми входами сумматоров и с входом дополнительного интегратора, выход которого через последовательно соединенные квадратор и инвертор подключен к второму входу перемножителя, выход которого через последовательно соединенные , первый сумматор, второй интегратор и второй сумматор

o соединен с входом первого интегратора, первый вход вычитателя является входом устройства, а второй вход подключен к выходу первого интегратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2. Авторское свидетельство СССР № 566306, кл. Н 04 В 1/10, 1975.