Синхронный самонастраивающийся фильтр Советский патент 1982 года по МПК H03H21/00 

(5) СИНХРОННЫЙ САМОНАСТРАИВАЮЩИЙСЯ ФИЛЬТР

. . - 1 Изобретение относится к измерите ной технике и может быть использов но для контроля параметров импульсных сигналов в условиях помех. Известен синхронный самонастраивающийся фильтр, содержащий два оди наковь1х синхронных фильтра, сумматор и кольцо подстройки, содержащее фазовращатель и- усилители-ограничители , выходы которых подключены к управляющим входам синхронных фильтров И Недостатком устройства является большая ошибка в определении фазы или- частоты сигнала при воздействии на вход самонастраивающегося фильтра полезного широкополосного импульсного сигнала, сигнала, отражен ного от ионосферы, и шумов. Цель изобретения - уменьшение ошибок определения фазы поверхностного сигнала при воздействии отраженного от ионосферы сигнала и помехи. Для этого в синхронном самонастраивающемся фильтре, содержащем два синхронных фильтра с подключенными накопительными конденсаторами, вход первого из которых является входом устройства, а выходы через соответствующие согласующие резисторы объединены, измеритель фазы и усилителиограничители, между выходом измерителя фазы и первым его управляющим входом включены последовательно делитель частоты, формирователь селекторных импульсов и элеменл- совпадения , другой вход которого соединен с выходом опорного генератора и с вторым управляющим входом измерителя фазы, между выходом первого синхронного фильтра и входом первого усилителя-ограничителя включены последовательно фильтр нижних частот и преобразователь, между выходом кот торого и управляющим входом делителя частоты включен измеритель по огибающей, другой вход которого сое3Эдинен с вторым выходом формирователя селекторных импульсов, между третьим выходом которого и управляющим входом первого синхронного фильтра вклю чена линия задержки, а между входами синхронных фильтров - инвертор, при этом вход первого синхронного фильтра соединен через второй усилительограничитель с входом измерителя фа.зы, а третий выход формирователя селекторыых импульсов - с управляющим входом второго синхронного фильтра. На фиг, 1 представлена структурная электрическая,схема синхронного самонастраивающегося фильтра; на фиг. 2 и 3 временные диаграммы, поясняющие работу устройства. Устройство содержит синхронные фильтры 1 и 2, первый из которых подключен непосредственно к входу устройства, а второй - к входу устройства через инвертор 3- Выходы синхронных фильтров через согласующие резисторы k подключены через последовательно соединенные фильтр нижних частот 5 преобразователь 6, усилитель-ограничитель 7 к следующе му измерителю 8 по огибающей. Вход устройства 1;ерез усилитель-ограничитель 9 подключен к элементу совпа дения 10, вход которого через инвер тор 11 подключен к элементу совпадения 12, Выходы элементов совпадения 10 и 12 подключенык входам реверсивного счетчика 13, один из вых дов которого подключен к элементу ИЛИ , непосредственно, а другой через элемент совпадения 15. -Элементы 10-15 образуют измеритель фаз Выход элемента ИЛИ 1 через последовательно соединенные делитель час тоты 1б, формирователь селекторных импульсов 17 и элемент совпадения 1 подключен к второму входу элемента совпадения 12. BTopovi вход элемента совпадения 18 подключен к выходу оп ного генератора 19 и к второму вход элемента совпадения 15. При этом второй выход формирователя селектор ных импульсов 17 подключен к второму входу синхронного фильтра 2 и через линию задержки 20 к второму входу синхронного фильтра 1, а третий выход формирователя селекторных импульсов 17 подключен к второму входу измерителя 8 по огибающей, вы ход которого подключен к управляюще входу делителя частоты 16. Накопительные конденсаторы 21 подключены синхронному фильтру 1, а накопительные конденсаторы 22 к синхронному фильтру 2. Устройство работает следующим образом. На вход устройства поступает смесь импульсных радиосигналов (оиг.2а) с частотой повторения Tf и задержанных на время t/j сигналов, отраженных от ионосферы и помех фиг.2а), смесь которых представлена на фиг.26 и которая подвергается предельному ограничению в усилителе-ограничителе 9 (фиг.2в), выходное напряжение которого подается на элемент совпадения 10, а также через инвертор 11 {фиг.2г) на элемент совпадения 12. Одновременно с опорного генератора 19 через нормально открытый элемент совпадения 15 и элемент ИЛИ 1 на делитель частоты 16 поступают импульсы с частотой fg. На выходе делителя частоты16, коэффициент деления которого выбран foTy. образуется сигнал, поступающий на формирователь селекторных импульсов 17 создающий селекторные импульсы (фиг.2д) длительностью , где TO - период несущей радиосигала. Эти импульсы открывают элемент совпадений 18 и пропускают на его выход пачку импульсов (фиг.2е) f(jTg/2 опорного генератора. На каждый сигнальный радиоимпульс приходится одна такая пачка. Эти пачки поступают на элементы совпадения 10 и 12, образующие совместно с элементом совпа/}ения 18 цифровой фазовый дискриминатор. Элементы совпадения 10 и 12 пропускают на свои выходы импульсы с элемента совпадения 18 только при положительных напряжениях с выходом усилителяограничителя 9 и инвертора 11. Поэтому при рассогласовании Д t середины селекторного импульса и момента смены полярности напряжения на выходе усилителя-ограничителя 9 с положительной на отрицательную на выходе элемента совпадения 10 в течение одного селекторного импульса пройдет N импульсов, а на выход элемента совпадения 12 соответственно N2 - N импульсов фиг.2е. Разность чисел Ni(- N2 образует си1- нал ошибки дискриминатора. Импульсы с выходов элементов совпадения 10 и 12 поступают на входы сложения и вычитания реверсивного счетчика 13. По прошествии одного селекторного импульса в реверсивный счетчик 13 добавляется число, равное N,- N2, с помощью которого осуществляется сглаживание сигнала ошиб ки. При рассогласовании определенного знака после поступления достаточного числа импульсов сигнала возникает переполнение счетчика. Если At имеет такой знак, что -N/jN2 0, реверсивный счетчик 13 перепол няется положительным числом и импульс переполнения появляется на выходе реверсивного счетчика 13, закры вая элемент совпадения 15 и устраняя один из импульсов опорного генератора 19, поступающих на делитель час тоты 16, В результате этого селектор ный импульс сдвигается на величину l/f вправо, поскольку удаление одного импульса с входа делителя частоты 16 задерживает появление сигнала на его выходе на период входных импульсов. Если же знак At противоположен ( N2) реверсивный счет чик 13 переполняется отрицательным числом и импульс переполнения с второго его входа пройдет через элемент ИЛИ 1 непосредственно на вход делителя частоты 16. Каждый такой им пульс смещает селекторный импульс на l/fpвлево. Перемещение селекторных импульсов происходит до тех пор, пока сигнал ошибки N2 не станет равным нулю. Из фиг. 2ж и 2з следует, что такая картина будет при Д t i l/Zf и f6it/TQ i . Таким образом передние фронты селекторных импульсов на выходе формирователя 17 совпадают с фазой и периодом повторения Т смешанного радиосигнала (фиг.2б). с точ ностью 1/2 f и ошибкой, .обусловлен ной отраженным сигналом. Эти импуль сы поступают на синхронный фильтр 2 непосредственно и на синхронный фильтр 1 через линию задержки на 7(3/2. Одновременно на синхронный фильтр 1 поступает смесь полезного и задержанного, отраженного от ионо сферы сигнала и помех, непосредственно и на синхронный фильтр 2 чере инвертор 3. На фиг. За изображен поверхностный полезный радиосигнал и отраженный от ионосферы радиосигнал. Для наглядности фазовых соотношений шумовая составляющая исключена. На фиг. 36 показана серия селекторных импульсов, поступающих от формирова теля селекторных импульсов 17 на синхронный фильтр 1, образующий фазный канал. Как видно, временное положение этих импульсов соответствует максимумам поло хительных полупериодов радиосигнала. На фиг 3 изображена серия аналогичных импульсов, соответствующая отрицательным полупериодам радиосигнала, поступающая на синхронный фильтр 2 через линию задержки на Тд/2. Синхронные фильтры 1 и 2 осуществляют выборку сигнала в соответствии с приходом селекторных игшульсов (фиг. 3 б и в) , их на-г копление на накопительных конденсаторах 21 и 22 и фильтрацию от шумов, а также обратное преобразование постоянного накопленного напряжения в короткие импульсы (фиг.2г и 2д), которые по амплитуде соответствуют огибающей входного радиосигнала. После суммирования на резисторах k на входе фильтра нижних частот 5 образуется серия импульсов (фиг.2е), которая после фильтрации высших гармоник в фильтре нижних частот 5 преобразуется в видеосигнал (фиг.Зе), отфильтрованный от помех. Полученный видеосигнал, представляющий собой смесь поверхностного и задержанного отраженного сигналов поступает с фильтра нижних частот 5 на преобразователь 6, который преобразует его в разнополярную форму (фиг.Зж) по алгоритму y-ky, где упроизводная от у. Точка перехода видеосигнала через нулевой уровень выбирается так, чтобы ее временное положение t было меньше зад ржанного и отрах енного радиосигнала, т.е. to tj. Полученный разнополярный видеосигнал поступает на измеритель 8 по огибающей после усиления ограничения в усилителе-ограничителе 7. Измеритель 8 осуществляет слежение за переходом через нулевой уровень сигнала (фиг.Зз) с помощью узких селекторных стробов (фиг.Зи). Если строб (фиг.Зи) расположен влево от точки перехода через ноль, то с измерителя 8 на делитель частоты 16 поступает команда в виде логической единицы, что соответствует сбою делителя на период несущей частоты вправо. Если же строб (фиг.Зи) расположен влево от нулевой точки, то команда в виде логического нуля соответствует сбою делителя частоты 16 влево, и так далее до тех пор, пока строб (фиг.Зи) не будет установлен в нулевую точку tQ.Одновременно со сбое делителя частоты 1б происходит пер мещение селекторных импульсов (фиг. жестко связанных со стробом(фиг.Зи) поступающих с формирователя 17 на элемент совпадения 18 в зону сигна ла (фиг. 26), которая не поражена отраженным сигналом, т.е. в точку на фиг.2д и 26. Таким образом, ошибки в определении фазы импульсных радиосигнало обусловленные отраженным от ионосф ры сигналом, отсутствуют, что и определяет положительный эффект ус ройства. формула изобретения Синхронный самонастраивающийся фильтр, содержащий два синхронных фильтра с подключенными накопитель ными конденсаторами, вход первого из которых является входом устрюйства, а выходы через соответствующие согласуглцие резисторы объединены, измеритель фазы и усилителиограничители, отличающийс я тем, что, с целью уменьшения ошибок определения фазы поверхност ного сигнала при воздействии отраженного от ионосферы сигнала и помехи, между выходом измерителя фазы и первым его управляющим входом включены .последовательно делитель частоты, формирователь селекторных импульсов и элемент совпадения, другой вход которого соединен с выходом опорного генератора и с вторым управляющим входом измерителя фазы, между выходом первого синхронного фильтра и входом первого усилителяограничителя включены последовательно фильтр нижних частот и преобразователь, между выходом которого и управляющим входом делителя частоты включен измеритель по огибающей, другой вход которого соединен с вторым выходом .формирователя селекторных импульсов, между третьим выходом которого и управляющим входом первого синхронного фильтра включена линия задержки, а между входами синхронных фильтров - инвертор, при этом вход первого синхронного фильтра соединен через второй усилитель-ограничитель с входом измерителя фазы, а третий выход формирователя селекторных импульсов - с управляющим входом второго синхронного фильтра. ., Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 218336, кл. Н 03 L 7/12, 1967 (прототип).

- i