DE1766425C3

DE1766425C3 -

Info

Publication number: DE1766425C3
Application number: DE19681766425
Authority: DE
Filing date: 1968-05-21
Publication date: 1977-09-08

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Abtastverfahren für ein N-Pfad-Filter mit impulsförmiger Abtastung.

N-Pfad-Filter sind bekanntlich Schaltungsanordnungen, die aus mehreren parallelen Kanälen bestehen, die ihrerseits jeweils einen Eingangsmodulator, ein in allen Kanälen gleiches Filternetzwerk und einen Ausgangsmodulator enthalten, wobei die Modulatoren der einzelnen Pfade (vorzugsweise Schalter) durch Steuersignale bestimmter Frequenz und Phasenlage angesteuert werden.

Schaltungsanordnungen dieser Art haben die Eigenschaft, das Übertragungsverhalten der in den parallelen Pfaden vorhandenen Filternetzwerke in den Bereich um die Abtastfrequenz, mit der die Modulatoren bzw. Schalter gesteuert werden, zu transformieren.

Den Vorteilen dieser Filtertechnik (Abstimmbarkeit, hohe Konstanz von Mittenfrequenz und Bandbreite und damit sehr hohe erreichbare effektive Filtergüten, Mikro-Miniaturisierbarkeit) steht unter anderem der erhebliche Nachteil begrenzter Weitabselektion gegenüber.

Auf diesen Nachteil von N-Pfad-Filtern ist beispielsweise in der Zeitschrift »Frequenz« Heft 1/1968, S. 11 bis 16, hingewiesen, insbesondere auf 12, 15 und 16. Demzufolge treten bei Vielfachen der Abtastfrequenz weitere Durchlaßbereiche auf, die durch zusätzliche konventionelle, beispielsweise aus Spulen und Kondensatoren aufgebaute, Eingangs- und/oder Ausgangsfilter des N-Pfad-Filters unterdrückt werden wüssen. Die Anforderungen an diese zusätzlichen Filter werden bei hohen geforderten Weitabselektionen entsprechend hoch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Stand der Technik der N-Pfad-Filter mit impulsförmiger Abtastung hinsichtlich seines wirtschaftlichen Aufwandes für die weitabseiektion zu verbessern.

Gemäß der Erfindung besteht die Lösung dieser Aufgabe darin, daß die Tastverhältnisse der impulsförmigen Abtastprogramme, also die Einschaltzeit eines

Kanals zur Periodendauer ungleich -rj (N= Anzahl der Kanäle) derart gewählt ist, daß eine Unterdrückung anderer Durchlaßbereiche als dem der Abtastgrundfrequenz entsprechenden gewünschten Durchlaßbereich eintritt, wobei die Tastverhältnisse für die Eingangsmodulatoren und die Ausgangsmodulatoren gleich oder ungleich gewählt sind. ,.„,._, _L . .

Mit anderen Worten besteht die Erfindung bei einem Abtastverfahren für ein N-Pfad-Filter mit impulsförmiger Abtastung darin, daß die Tastverhältnisse der impulsförmigen Abtastprogramme unabhängig von der Anzahl der Pfade so eingestellt werden, daß eine Unterdrückung anderer oder weiterer Durchlaßbereiche eintritt, als dem bekannten Verfahren entspricht, das Tastverhältnis mit 1 : Nzu wählen.

Anhand der Fig. 1 bis 6 wird der Stand der Technik und das erfindungsgemäße Verfahren näher beschrieben.

F i g. 1 zeigt die prinzipielle Anordnung eines N-Pfad-Filters. Das Eingangssignal SJt) wird den N verschiedenen Eingangsmodulatoren Me bis MNe parallel zugeführt und hier mit der noch näher zu beschreibenden impulsförmigen Tastfunktion der Frequenz OJo moduliert. Anschließend durchlaufen die Ausgangssignaleder NEingangsmodulatoren Ngleiche Filternetzwerke F (/ω) und danach N weitere (Ausgangs-)Modulatoren M\_a bis Mn* in denen sie im allgemeinen mit derselben Tastfunktion wie in den Eingangsmodulatoren moduliert werden. Nach Summation über alle N Kanäle ergibt sich das Ausgangssignal SJt). An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß SJt) und SJt)Spannungen oder Ströme sein können und daß die Modulatoren multiplizierende Eigenschaften im weitesten Sinne haben können. Im folgenden wird die Erläuterung der Erfindung auf den technisch besonders inieressanten Fall beschränkt, daß Se(t) und S_a(t) Spannungen darstellen und daß die Modulatoren Serienschaltern entsprechen, ohne daß dadurch die allgemeine Anwendbarkeit der Erfindung eingeschränkt werden soll.

F i g. 2 erläutert die allgemein angewendete Abtastfunktion am Beispiel eines 3-Kanal-Filters (N=3), deren wesentliche Merkmale darin bestehen, daß erstens eine zeitliche Verschiebung zwischen den Kanälen eingestellt wird, die sich nach

2 π

O)₀

berechnet, daß zweitens das Verhältnis der Einschaltzeit eines Kanals zur Periodendauer gleich jr ist und daß

schließlich die Eingangs- und Ausgangsmodulatoren je eines Kanals mit der gleichen Abtastfunktion angesteuert werden. Bei Anwendung des Abtastverfahrens nach F i g. 2 treten Durchlaßbereiche bei der Machen Abtastfrequenz auf, wie sie in Fig.3a für ein 3-Pfad-Filler und in Fig.3b für ein 4-Pfad-Filter schematisch dargestellt sind. Der Übertragungswirkungsgrad für die Durchlaßbereiche bei k · ω₀ berechnet sich nach der Formel

mit k = O. 1, 2 ...,

	A₀-	f sin	/C.T
A(k) =		N
*k.-i*

wobei A₀ einen je nach Filtertyp und Ausführung

unterschiedlichen konstanten Faktor darstellt. Man erkennt aus Fig. 3 daß die Durchlaßbereiche der Ordnungszahlen > 1 hohe Anforderungen an die Vorselektion stellen und daß das 3-Pfad-Filter im Hinblick hierauf den günstigsten Fall darstellt.

Wesentlich für die Erfindung ist nunmehr, von dem allgemein üblichen Abtastschema dahingehend abzuweichen, daß bestimmte Durchlaßbereiche entfallen. Dies wird erreicht durch Wahl entsprechender Tastverhältnisse der Abtastimpulsfolgen, und zwar z. B. getrennt für Ein- und Ausgang der Pfade.

A(k) = A₀

Ein technisch sehr wesentliches Beispiel eines erfindungsgemäßen Abtastschemas für ein 3-Pfad-Filter zeigt Fig.4. Hier erfolgt in den Eingangsmodulatoren eine Abtastung mit einer verlängerten Impulsdauer, und zwar ist die Impulsdauer um so viel verlängert, daß sich ein Verhältnis der Impulsdauer zur Periodendauer von 1 :2 ergibt. Das Ausgangsverhältnis ist 1 :3 und damit in diesem speziellen Fall unverändert.

Der Übertragungswirkungsgrad eines mit dem Abtastschema nach Fig.4 betriebenen 3-Pfad-Filters berechnet sich zu

i . k .-τ sin -—-—

fc.-r sin

milk = 0, 1, 2 ....

Man sieht aus F i g. 5, daß A(k) fur k = 2, 3,4, 6, 8 usw. Nullstellen besitzt, daß also insbesondere der schwer zu unterdrückende Durchlaßbereich für 2ω_α verschwindet.

F i g. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Filteranordnung nach der Erfindung:

Ein 6stufiger Ringzähler RZ steuert 6 Verknüpfungsglieder G\ bis G₆ derart, daß die Schalter .Si bis Se in der der Fig.4 entsprechenden Weise angesteuert werden.

Die Verknüpfungsglieder können in bekannter Weise als Torschaltungen (entsprechend der Darstellung F i g. 6), aber auch als bistabile Multivibratoren usw. ausgebildet sein.

Der Mehraufwand gegenüber einem 3-Pfad-Filter üblicher Bauart liegt in der Erhöhung der Stufenzahl des Ringzählers von 3 auf 6 und in den Verknüpfungsgliedern, also lediglich auf der digitalen Seite.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

17 Γ» Γ Patentansprüche:

1. Abtastverfahren für ein N-Pfad-Filter mit impulsförmiger Abtastung, dadurch gekennzeichnet, daß die Tastverhältnisse der impulsförmigen Abtastprogramme, also die Einschaltzeit eines Kanals zur Periodendauer ungleich jT (N= Anzahl der Kanäle) derart gewählt ist, daß eine Unterdrückung anderer Durchlaßbereiche als dem der Abtastgrundfrequenz entsprechenden gewünschten Durchlaßbereich eintritt, wobei die Tastverhältnisse für die Eingangsmodulatoren (M\_e— MfJe) und die Ausgangsmodulatoren (M\_a— Mni) gleich oder ungleich gewählt sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, angewendet auf ein Drei-Pfad-Filter, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Abtastprogramme mit den Tastverhältnissen 1 :2 im Eingang und 1 :3 im Ausgang verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Drei-Pfad-Filter vom Serienmodulator-Typ ist.