Следящий фильтр Советский патент 1982 года по МПК H03H7/10 H03L7/00 

(54) СЛЕДЯЩИЙ ФИЛЬТР

1

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено преимущественно для выделения основной частоты периодической последовательности импульсов большой скважности в условиях аддитивных флуктуационных помех с высокой фазовой стабильностью.

Известны высокодобротные кварцевые фильтры, обеспечивающие эффективное подавление помех 1.

Однако при этом не обеспечивается широкая полоса частот слежения из-за узкополосности указанного фильтра и, кроме того, возникает необходимость термостабилизации к эксплуатационным неудобствам.

Известно также устройство фазовой автоподстройки частоты, обеспечивающее высокую степень подавления аддитивной помехи 2.

Однако устройство малопригодно при работе по импульсным сигналам большой скважности, так как первая гармоника частоты следования входных импульсов в этом случае имеет малую величину, что приводит к необходимости усиливать слабый регулирующий сигнал после фазового детектора усилителем постоянного тока. Последнее приводит в силу наличия дрейфа нуля

усилителя постоянного тока к большой фазовой нестабильности выходного напряжения фильтра.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), содержащее последовательно соединенные избирательный усилитель и кольцо фазовой автоподстройки частоты подстраиваемого генератора 3 .

Однако известно устройство имеет недостаток, заключающийся в относительно низкой фазовой стабильности выходного сигнала из-за возможных неконтролируемых расстроек избирательного усилителя.

Цель изобретения - повышение фазовой стабильности выходного сигнала.

20

Поставленная цель достигается тем, что в следящем фильтре, содержащем последовательно соединенные избирательный усилитель и кольцо фазовой автоподстройки частоты подстраиваемого генератора, между выходом подстраиваемого генератора кольца ФАПЧ и управляющим входом избирательного усилителя включены последовательно фазовращатель, первый синхронный детектор, второй вход которого подключен к выходу избирательного усилителя, первый фильтр нижних частот, второй синхронный детектор, второй фильтр нижних частот, сумматор и управляющий элемент, а к другим входам второго синхронного детектора и сумматора подключен Генератор модулирующей частоты. На чертеже представлена структурная электрическая схема следящего фильтра, Следящий фильтр содержит последовательно соединенные избирательный усилитель 1, кольцо ФАПЧ 2, например, из последовательно соединенных фазового детектора 3, петлевого филь ра 4 и подстраиваемого генератора 5 между выходом избирательного усилителя 1 и его управляющим входом вклю чены последовательно первый синхронный детектор 6, первый фильтр 7 нижних частот, второй синхронный детектор 8, второй фильтр 9 нижних часто сумматор 10 и управляющий элемент 1 между выходом подстраиваемого генер тора кольца ФАПЧ 2 и другим входом первого синхронного детектора б вклю чен фазовращатель 12 на , к другим входам второго синхронного детектора 8 и сумматора 10 подключен генератор 13 модулирующей частоты. Устройство работает следующим образом. Например, контур подстройки изби рательного усилителя 1 разомкнут (по выходу управляющего элемента 11 т. е. вход управления частотой настройки избирательного усилителя 1 соединен с общей шиной. Импульсная последовательность, поступающая на вход избирательного усилителя 1, пр ходя через него, изменяет свой спек ральный состав: на выходе избирател ного усилителя 1 сигнал имеет вид синусоидального с частотой, равной частоте следования входных импульсо если последняя находится в полосе Пропускания избирательного усилител 1. На этот сигнал накладывается час аддитивного входного шума, которая проходит через избирательный усилитель 1 . Полученная смесь синусоидал ного сигнала и шума воздействует на кольцо ФАПЧ 2, в результате чего по страиваемый генератор 5 кольца ФАПЧ 2 окажется настроенным точно на час тоту входного синусоидального сигна ла. Фазовые флуктуации напряжения подстраиваемого генератора 5, т. е. выходного сигнала следящего фильтра при соответствующем выборе параметров петлевого фильтра 4 могут быть сделаны весьма малыми даже при значительном уровне входного аддитивно го щума. Так как в установившемся режиме сигналы на входах фазового детектора 3 кольца ФАПЧ 2 имеет фато благодар зовый сдвиг, равный фазовращателю фазовый сдвиг на входах первого синхронного детектора б равен нулю, что обеспечивает максимум напряжения на его выходе. При небольших изменениях частоты входного сигнала или же расстройках избирательного усилителя 1 тноси- , тельно входного сигнала возникают )фазовые сдвиги выходного сигнала следящего фильтра относительно первой гармоники входной импульсной последовательности, что имеет место, главным образом, из-за фазочастотной характеристики избирательного усилителя 1. Это явление устраняется за счет петли автонастройки контура избирательного усилителя 1 с модуляцией его по параметру (например, частоте настройки). При замыкании цепи управляющий элемент 11 - избирательный усилитель 1 происходит следующее. Пусть частота генератора 13 модулирующей частоты вне полосы пропускания кольца ФАПЧ 2, которое должно быть очень узкополосным. Это напряжение, проходя через cVNtMaTOp 10 на управляющий элемент 11, вызывает периодическое изменение частоты настройки избирательного усилителя 1 в малых пределах. В результате полезное напряжение на выходе избирательного усилителя 1 приобретает амплитудную и фазовую модуляцию в соответствии с,амплитудночастотной и фазочастотной характеристиками избирательного усилителя 1 . В случае выполнения избирательного усилителя 1 с одиночным колебательным контуром, сигнал с выхода его подается на кольцо ФАПЧ 2 и первый синхронный детектор б. Поскольку частоты модуляции избирательного усилителя 1 вне полосы пропускания кольца ФАПЧ 2, выходное напряжение следящего фильтра не имеет дополнительной фазовой модуляции с частотой генератора 13. Выходное напряжение первого синхронного детектора б пропорционально произведению амплируды его входного напряжения и косинуса разности фаз его входных напряжений. Учитывая малые изменения косинуса разности фаз вблизи центра характеристики избирательного усилителя 1 и первого синхронного детектора 6, можно допустить, что выходное напряжение первого синхронного детектора 6, подаваемое через первый фильтр нижних частот 7 на второй синхронный детектор 8, определяется в основном только АХЧ избирательного усилителя 1, при этом доля шумов на выходе первого синхронного детектора б значительно меньше, чем доля шума на выходе детектора огибающей, который обычно подключается к выходу избирательного усилителя 1 в системах автонасТройки контуров, так как синхронный детектор не пропускает квадратурную составляющую шумов. Это обеспечивает выигрыш в отношении сигнал/шум на выходе второго синхронного детектора 8.

Подстройка избирательного усилителя 1 достигается за счет того, что напряжение на выходе второго синхронного детектора 8 изменяет свою полярность при изменении знака расстройки избирательного усилителя 1 относительно первой га ялоники входного сигнала.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого технического решения определяется улучшением отношения сигнал/шум в канале подстройки избирательного усилителя 1 примерно на 3 дБ, что дает соответствующее улучшение флуктуации фазы выходного сигнала следящего фильтра.

Формула изобретения

Следящий фильтр, содержащий последовательно соединенные избирательный усилитель и кольцо фазовой автбподстройки частоты (ФАПЧ) подстраиваемоТо генератора, отличающцйс я тем, что, с целью повышения фазовой стабильности выходного сигнала, между выходом подстраиваемого генератора кольца ФАПЧ и управляющим входом избирательного усилителя включены Последовательно фазовращатель, первый синхронный детектор, второй вход которого подключен к выходу избирательного усилителя, первый фильтр нижних частот, второй синхрон0ный детектор, второй фильтр нижних частот, сумматор и управляющий элемент, а к другим входам второго синхронного детектора и сумматора подJ лючeн генератор модулирующей час5тоты .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Чистяков Н.И. и др. Радиоприемные устройства. М., Связь, 1974,

0 с. 60 - 69.

2.Тузов Г.И. Выделение и обработка инфоЕ мации в доплеровских системах. М., Советское радио , 1967, с. 88 - 100.

3.Шахгильдян В.В. и др. Системы

S фазовой автоподстройки частоты. М., Связь, 1972, с. 15-16 (прототип).

Л