Рекурсивный полосовой фильтр Советский патент 1982 года по МПК H03H17/04 

(5) РЕКУРСИВНЫЙ ПОЛОСОВОЙ ФИЛЬТР

Изобретение относится к радиотех нике и может быть и спользовано в те нике связи, автоматике, измерительной технике и т.д. Известен рекурсивный фильтр второго порядка, содержащий последовательно включенные первый сумматор, первую линию задержки, второй сумматор, вторую линию задержки и третий сумматор,,причем выход второй линии задержки подключен к входам первого и второго сумматоров, а выход первого сумматора соединен с входом второго сумматора, выход которого подключен к входу третьего сумматора . Однако в данном ци({ ровом фильтре регулировка параметров амплитудночастотной характеристики представля ет собой сложный процесс. Цель изобретения - независимая регулировка параметров амплитудночастотной характеристики. Для этого в рекурсивном полосовом фильтре, содержащем последовательно включенные первый умножитель, первый сумматор и второй умножитель, последовательно включенные первую линию задержки, второй сумматор, вторую линию задержки и третий сумматор, а также третий умножитель, между входом второго умножителя и входом первой линии задержки включен первый дополнительный сумматор, а между выходом третьего сумматора и неинвертирующими входами второго сумматора включен второй дополнительный сумматор, причем выход второго умножителя подключен к неинвертирующему входу третьего сумматора, выход которого соединен непосредственно с инвертирующими входами первого и первого дополнительного сумматоров и через третий умножитель - с инвертирующими входами третьего, первого дополнительного и второго дополнительного сумматоров. 3 На чертеже представлена структур ная электрическая схема рекурсивного полосового фильтра. Фильтр содержит первую 1 и вторую 2 линию задержки, первый 3 второй 4 и третий 5 сумматоры, первый 6 и второй 7 дополнительные сум маторы, первый 8, второй 9, третий 10 умножители. Вход первого умножителя 8 является входом фильтра, а сигнал с выхода умножителя 8 подается на неинвертирующий вход сумматора 3, с выхода которого через умножитель 9 - на инвертирующий вход сумматора .5. Своим неинвертирующим входом сумматор 5 непосредственна соединен с выходом линии задержки 2 Сигнал с выхода умножителя 10 подается на инвертирующие входы сумматоров 3, 6 и 7. Выход сумматора 5 подключен к неинвертирующему входу сумматора 7s к входу умножителя 10 и инвертирующим входам сумматоров 3 и 6. Выход сумматора 6 через лини задержки 1 подключен к неинвертирующему входу сумматора k, выход которого соединен с входом линии задержки 2. Выход сумматора 7 подключен к двум неинвертирующим входам сумматора k. Выходом фильтра служит выход сумматора 5. На низких частотах, где два следующих друг за другом с интервалом дискретизации значения входного сигнала мало отличаются друг от дру га, работу устройства можно пояснить следующим образом. Сигнал, про шедший умножитель 8, сумматор 3 и у ножитель 9 поступает как на инверти рующий вход сумматора 6, так и неин вертирующий вход сумматора 5- Учитывая низкочастотный характер си1- нала и изложенное можно утверждать, что, пройдя линии задержки 1 и 2, а также сумматор 4 и поступив на не инвертирующий вход сумматора 5, си|- нал мало отличается по величине от того противофазного сигнала, который поступает на неинвертирующий вход сумматора 5. В результате сумм рования двух этих противофазных сиг налов на выходе сумматора 5 получается сигнал, близкий по величине нулю. Соответственно близки к- нулю значения сигнала во всех ветвях обратных связей. Таким образом, для низких частот фильтр обеспечивает ослабление сигнала. На высоких частотах противофазные сигналы, поступающие на сумматор 5 с вь1ходов ли НИИ задержки 2 и умножителя 9, существенно отличаются друг от друга по величине и порождают на выходе сумматора 5 некоторый сигнал, который за счет цепей отрицательной обратной сиязи, порождаемых умножителем 10 и.сумматорами 5, 6 и 7 компенсируется. Уровень затухания на низких и высоких частотах, определяющий крутизну срезов амплитудно-частотной характеристики и ее полосу пропускания, управляется коэффициентом умножителя 9. При этом коэффициент передачи на резонансной частоте регулируется коэффициентом умножителя 8, Что же касается частоты резонанса амплитудно-частотной характеристики, то ее положение на оси частот зависит от передачи в цепи компенсирующей отрицательной обратной связи фильтра, т.е. от коэффициента умножителя 10. Все описанные операции суммирования с различными знаками и операции умножения выполняются в предлагаемом фильтре в промежуток времени между двумя соседними значениями сигнала, т.е. в период его дискретизации. Причем время задержки линий задержки 1 и 2 равно периоду дискретизации сигнала. Для оценки частотных свойств фильтра используется передаточная функция фильтра в р-плоскости - T(p)h, btalP/o6)+(P/oi)i из которой находятся нормированные по частоте квантования полоса пропускания ДОО а, частота резонанса СОр Ь И коэффициент передачи на резонансной частоте . С учетом того, что а, Ь, h - коэффициенты умножения соответственно умножителей 9 10 и 8, то параметрыД(1)уСх)ри Кр могут быть взаимно независимо регулируемы этими коэффициентами умножения, И для изменения одного из параметров АЧХ достаточно измене ния значения одного из коэффициентов умножителей, что в- сравнении, с известными фильтрами свидетельствует о простоте регулировки в предлагаемом, техническом решении. Формула изобретения Рекурсивный полосовой фильтр, содержащий последовательно включенные 5 ГРТППП- сумматор и второй умножитель, последовательно включенные первую линию задержки второй сумматор, вторую линию Задер ки и третий сумматор, а также третий умножитель, отличающий с я тем, что, с целью независимой регулировки параметров амплитудночастотной характеристики, между вых дом второго умножителя и входом первой линии задержки включен первый дополнительный сумматор, а между выходом третьего сумматора и неинвертирующими входами второго сумматора включен второй дополнительный сумматор, причем выход вто86рого умножителя подклюмен к неинвертирующему входу третьего сумматора, выход которого соединен непосредственно с инвертирующими входами первого сумматора и первого дополнительного сумматора и через третий умножитель - с инвертирующими входами третьего, первого дополнительного и второго дополнительного сумматоров. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Финкельштейн М. И, Гребенчатые фильтры. М., Советское радио, 1969, с.72-73, рис. 2.7.3 (прототип}.