ФИЛЬТР РАДИОСИГНАЛОВ С УГЛОВОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ НЕСУЩЕЙ

Полезная модель относится к области радиотехникии может быть использована в устройствах фильтрации и коррекции радиосигналов с угловой модуляцией несущей (частотной и фазовой).
Известен фильтр гармонических сигналов, который является технической реализацией способа фильтрации гармонических сигналов [1], содержащий четыре однополярных инвертирующих интегратора, два биполярных инвертирующих интегратора, два сумматора и четыре релейных элемента, которые обеспечивают фильтрацию гармонических сигналов с нулевой фазовой задержкой. Недостаток известного устройства состоит в том, что при изменении частоты фильтруемого радиосигнала появляется нежелательное фазовое запаздывание и искажение амплитуды отфильтрованного сигнала. Кроме того, известное устройство является сложным.
Наиболее близким известным техническим решением в качестве прототипа является фильтр гармонических сигналов, содержащий пару параллельно соединенных между собой интеграторов с диодом в цепи обратной связи каждого интегратора, включенных в противоположных направлениях, а также содержащий пару последовательно соединенных согласно между собой диодов, общая точка соединения которых подключена к входу фильтра, а крайние выводы диодов подключены к входам интеграторов [2]. При изменении полярности фильтруемого сигнала интеграторы поочередно обнуляются, что позволяет уменьшить нежелательное фазовое запаздывание фильтра с 90° до 38°.
Недостаток прототипа заключается в его низкой помехозащищенности. Под воздействием помехи происходит ложное обнуление интеграторов.
Целью полезной модели является повышение помехоустойчивости фильтра радиосигналов с угловой модуляцией несущей путем замены управляющего сигнала обнуления его интеграторов, а именно: вместо входного фильтруемого радиосигнала, засоренного помехой, предлагается использовать для управления процессом обнуления интеграторов выходной отфильтрованный радиосигнал с угловой модуляцией несущей.
Сущность полезной модели состоит в том, что, кроме известных и общих отличительных признаков, а именно: пары параллельно соединенных между собой интеграторов с диодом в цепи обратной связи, включенных в противоположных направлениях, предлагается фильтр радиосигналов с угловой модуляцией несущей, содержащий две пары последовательно соединенных между собой по коллекторно-эмиттерным переходам транзисторов p-n-p и n-p-n типов, подключенных параллельно диодам в цепи обратной связи каждого интегратора, выходы которых подключены к базам каждой пары транзисторов p-n-p и n-p-n типов соответственно.
Новизна полезной модели заключается в том, что предлагаемый фильтр радиосигналов с угловой модуляцией несущей содержит две пары последовательно соединенных между собой по коллекторно-эмиттерным переходам транзисторов p-n-p и n-p-n типов, подключенных параллельно диодам в цепи обратной связи каждого интегратора, выходы которых подключены к базам каждой пары транзисторов p-n-p и n-p-n типов соответственно, что обеспечивает повышение помехоустойчивости фильтра радиосигналов с угловой модуляцией несущей за счет управления процессом обнуления его интеграторов отфильтрованным сигналом, в котором помеха подавлена.
Электрическая схема предлагаемого фильтра радиосигналов приведена на фиг.1, эпюры сигналов, поясняющие работу фильтра, изображены на фиг.2. На фиг.1 и 2 обозначено:
1, 2 и 10, 11 - транзисторы p-n-p и n-p-n типов соответственно;
3 и 9 - диоды;
4 и 8 - конденсаторы;
5 - вход фильтра гармонических сигналов;
6, 7 и 12 - инвертирующие операционные усилители (интеграторы и сумматор).
В исходном положении эмиттерные и коллекторные переходы транзисторов 1 и 2 подключены параллельно диоду 3 и конденсатору 4. Вход 5 фильтра гармонических сигналов соединен с входами операционных усилителей 6 и 7, которые совместно с соответствующими конденсаторами 4 и 8 в цепях их обратной связи выполняют функцию интеграторов. Диоду 9 параллельно подключены транзисторы 10 и 11. Входы сумматора 12 подключены к выходам интеграторов 6 и 7 и к базам транзисторов 1, 2, 10 и 11.
Предлагаемый фильтр работает следующим образом.
5
5
5
5
Входной U фильтруемый радиосигнал (несущая) положительной полуволны (фиг.2) интегрируется, накапливается и, одновременно, фильтруется интегратором 6, выходной отрицательный потенциал которого открывает транзисторы 2 и 11, подготавливая тем самым электрические цепи обнуления интеграторов 6 и 7. Интегратор 7 фильтруемый радиосигнал U положительной полуволны не интегрирует, так как диод 9 шунтирует его выход с входом по этой положительной полуволне обеспечивая нулевой коэффициент передачи операционного усилителя этого интегратора 7. В момент π изменения полярности входного гармонического сигнала U (несущей) интегратор 7 начинает накапливать электрический заряд, под действием которого открывается транзистор 1 для обнуления интегратора 6. Интегратор 6 обнуляется, а интегратор 7 интегрирует, накапливает и одновременно фильтрует входной радиосигнал U отрицательной полуволны.
12
12
Суммарный выходной сигнал фильтра U на выходе сумматора 12 помехи входного сигнала не содержит. Как и в прототипе обеспечивается приемлемое фазовое запаздывание, равное 38°, что подтверждается результатами гармонического анализа выходного сигнала U фильтра:
Из выражений (1) и (2) получаем искомое значение фазового сдвига:
,
которое меньше -90° по модулю обычных интегральных фильтров.
Промышленная применимость предлагаемого фильтра обосновывается тем, что в нем используются типовые известные в аналоге [1] и прототипе [2], а также в работе [3], элементы и блоки по своему прямому функциональному назначению.
Положительный эффект от использования полезной модели состоит в том, что повышается не менее, чем в  раз, помехоустойчивость фильтра гармонического сигнала (радиосигнала с угловой модуляцией несущей) путем замены управляющего сигнала обнуления его интеграторов 6 и 7, а именно: вместо входного фильтруемого радиосигнала, засоренного помехой с частотой f, предлагается использовать для управления процессом обнуления интеграторов 6 и 7 выходной отфильтрованный сигнал, в котором радиопомеха подавлена.
Источники информации:
1. Кочетов А.С. Способ фильтрации гармонических сигналов. Авт. свид. СССР №1832242, МПК G05B 05/00, Бюллетень изобретений №29, 1993 г. (аналог).
2. Тэлер Дж., Пестель М. Анализ и расчет нелинейных систем автоматического управления. М.: Энергия, 1964 г., с.364, (прототип).
3. Справочник по элементам радиоэлектроники. Под ред. Кривицкого Б.Х. М.: Связь, 467 с., 1976 г.