DK163469B - Baandpasfilter til modtagelse af et over et elektrisk energiforsyningsnet overfoert tonesignal - Google Patents

Description

DK 163469B

i

Den foreliggende opfindelse angår et båndpasfilter til modtagelse af et over et elektrisk energiforsyningsnet overført tonesignal med et med et lavpasfilter forsynet forfilter, en analog/digital omsætter og et filter, som består af en kaskadekobling af mindst to 5 i det væsentlige ens opbyggede del filtre, som bearbejder digitale størrelser.

Der kendes et sådant båndpasfilter (DE patentskrift nr.

2316436), hvor to del fil tre består af parallelkoblinger af to grene, som hver har to multiplikationstrin og hver et derimellem indkoblet 10 mellemfilter, som består af integrationstrin. Der bliver derved sørget for, at filterkoblingerne er identisk opbygget, også når det andet del fil ter tilføres en anden frekvens end det første del fil ter.

Et tredie multiplikationstrin tjener til båndbreddeindstilling, og til forkortning af indsvingningstiden bliver delfiltrene tilbage-15 koblet.

Opbygningen og virkemåden af digitale filtre og aftastningsfiltre er kendt ("Digitale Verarbeitung analoger Signale", Stearns, Verlag Oldenburg, 1979 og Taschenbuch

Elektrotecknik, Philippow, Band 2, Carl Hanser Verlag, 1977, side 20 542-546).

Sådanne båndpasfiltre bliver navnlig anvendt indenfor centralstyreteknikken. Ved centralstyringstransmissioner drejer det sig om tastede, dvs. binære amplitudemodulerede bæresignaler, hvis bærefrekvens fy ligger mellem fy m-n s 100 Hz og fy max «. 2 kHz. Et 25 overført nyttesignal bliver bl.a. forstyrret af netfrekvensspændin- gen, dennes harmoniske, men også af nyttesignalerne på en anden bærefrekvens i samme eller på grund af netmaskeforbindel ser i hosli ggende energ i forsyn i ngsnet.

Det er derfor vigtigt uden store meromkostninger ikke kun let 30 at kunne tilpasse båndpasfiltre til vilkårlige bærefrekvenser fy, men også at sørge for, at de har en stor flankestejl hed ved den i hvert enkelt tilfælde krævede båndbredde til en alt i alt god overføringskarakteristik for at kunne "skelne" endnu bedre.

Formålet med opfindelsen er at udforme et båndpasfilter af den 35 indledningsvis nævnte art med simple midler, således at det opfylder de ovenfor nævnte betingelser.

Ifølge opfindelsen opnås dette ved et båndpasfilter af den indledningsvis angivne art, som er ejendommeligt ved, at delfiltrene er udformet som rekursive filtre af anden orden og har let i forhold 2

DK 163469 B

til hinanden forstemte resonansfrekvenser.

Hensigtsmæssige udførelsesformer for filtret ifølge opfindelsen er angivet i underkravene.

Det er i og for sig kendt (GB patentskrift nr. 1556512) at 5 koble to forfiltre efter hinanden.

Opfindelsen skal herefter forklares nærmere under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser et blokdiagram over en ved hjælp af et digitalt filter opbygget udførelsesform for et båndpasfilter 10 ifølge opfindelsen, fig. 2 et blokdiagram over en første variant af et digitalt filter, fig. 3 et blokdiagram over en anden variant af et digitalt filter, 15 fig. 4 et blokdiagram over en tredie variant af et digitalt filter, fig. 5 et koblingsdiagram for et klassisk rekursivt filter af anden orden, fig. 6 et koblingsdiagram over et modificeret rekursivt 20 filter af anden orden, fig. 7 et koblingsdiagram for et klassisk ikke-rekursivt filter, fig. 8 en overføringskarakteristik for en kaskadekobling af to rekursive filtre af anden orden, 25 fig. 9 en overføringskarakteristik for et ikke-rekursivt filter med simple nulstillinger, fig. 10 en overføringskarakteristik for et forfilter, fig. 11 den samme overføringskarakteristik som i fig. 8, fig. 12 en overføringskarakteristik for et ikke-rekursivt 30 filter med dobbelte nulstillinger, fig. 13 den samme overføringskarakteristik som i fig. 10, fig. 14 et koblingsdiagram for et "forstemt" filter, fig. 15 en første overføringskarakteristik for kredsløbet i fig. 4 med en parameter N=4 og 35 fig. 16 en anden overføringskarakteristik for kredsløbet i fig. 4 med parametren N=6.

Samme henvisningstal betegner i alle figurer på tegningen ens dele.

Det i fig. 1 viste båndpasfilter består i den angivne 3

DK 163469 B

rækkefølge af en kaskadekobling af et forfilter 1, en "Sample/Hold"-kobling 2, en analog/digital-omsætter 3 og et digitalt filter 4. De tre sidstnævnte komponenter har hver en taktindgang, idet taktindgangene på "Sample/ Hold"-kobl ingen 2 og ana-5 log/digital-omsætteren 3 er forbundet med hinanden og fødes af et første firkantformet taktsignal CLO med frekvensen fsQ. Taktindgan-gen på det digitale filter 4 bliver fødet af et andet og/eller tredie firkantformet taktsignal CL1 henholdsvis CL2 (se fig. 2,3 og 4). Det digitale filter 4 har en databusindgang 5 og en databusud-10 gang 6. Den sidstnævnte er samtidig udgangen for hele det i fig. 1 viste båndpasfilter. Tre mulige varianter af det digitale filter 4 er vist i fig. 2 til 4.

Det digitale filter 4 i fig. 2 indeholder to del filtre og består i den angivne rækkefølge af en ved hjælp af databusforbin-15 delser tilvejebragt kaskadekobling af et første rekursivt filter 7, et andet rekursivt filter 8 og en indhyllingskurvedetektor 9. De to rekursive filtre 7 og 8 har hvert en taktindgang, som er forbundet med hinanden og danner taktindgangen for det digitale filter 4. Aftastningsfrekvensen f^ for de to rekursive filtre 7 og 8 er lig 20 med frekvensen af det tredie taktsignal CL2, som føder denne taktindgang. De digitale filtre 4 i fig. 3 og fig. 4 består i den angivne rækkefølge af en ligeledes ved hjælp af databusforbindelser tilvejebragt kaskadekobling af et yderligere filter 10, det første rekursive filter 7, det andet rekursive filter 8 og indhyllings-25 kurvedetektoren 9. Disse digitale filtre 4 er således lig med det digitale filter 4 ifølge fig. 2, idet kun det yderligere filter 10 er koblet elektrisk foran dette. Det yderligere filter 10 er f.eks. i den anden variant ifølge fig. 3 et tredie rekursivt filter og i den tredie variant ifølge fig. 4 et ikke-rekursivt filter. De to 30 taktindgange på det første og det andet rekursive filter 7 og 8 er også i fig. 3 og fig. 4 forbundet med hinanden og bliver også her fødet af det tredie taktsignal CL2. De bliver imidlertid i fig. 4 ikke fødet af et externt, men af et fra udgangen på en frekvensdeler 11 leveret tredie taktsignal CL2 med frekvensen fs2, medens takt-35 indgangen på det yderligere filter 10 og den med denne forbundne indgang på frekvensdeleren 11 i fig. 4 danner taktindgangen for det digitale filter 4. Denne bliver fødet af det andet taktsignal CL1, hvis frekvens er lig med aftastningsfrekvensen fsl for det yderligere filter 10. I fig. 3 danner taktindgangen for det yderligere 4

DK 163469 B

filter 10 derimod en yderligere anden taktindgang for det digitale filter 4, som ligeledes fødes af det andet taktsignal CL1. For de to frekvenser fsl og fs2 af taktsignal erne CL1 og CL2 gælder følgende betingelser: 5 fsl > fs2 °9 fsl " N‘fs2’ hvor N har en heltallig værdi.

10 Indhyl!ingskurvedetektoren 9 består f.eks. i den angivne rækkefølge af en kaskadekobling af en ensretter og et lavpasfilter eller et kvadreringsled og et lavpasfilter. Lavpasfiltrene er da f.eks. IIR-filtre.

Forfiltret 1 er et prisgunstigt konventionelt passivt analog-15 filter bestående f.eks. af kaskadekoblingen af et analogt lavpasfilter la og et analogt båndpasled lb (se fig. 1).

Kredsløbene for forfiltret 1 og indhyllingskurvedetektoren 9 er i og for sig kendt og skal derfor hverken beskrives eller vises på tegningen.

20 Det i og for sig kendte og i fig. 5 viste klassiske rekursive filter 2 af anden orden består af: et første multiplikationsled 12 med to indgange, et andet multiplikationsled 13 med to indgange, et tredie multiplikationsled 14 med to indgange, 25 et første additionsled 15 med to indgange, et andet additionsled 16 med tre indgange, et tredie additionsled 17 med to indgange, et første forsinkelsesled 18 og et andet forsinkelsesled 19.

30 Alle forbindelser i fig. 5 er databusforbindelser. Af hensyn til tegningens simpelhed er der imidlertid kun vist entrådsforb i ndel ser.

I fig. 5 er indgangen på det rekursive filter forbundet med den første indgang på det første additionsled 15, på det første multi-35 plikationsled 12 og på det tredie additionsled 17. Udgangen på det første additionsled 15 er forbundet med udgangen på det rekursive filter og med den første indgang på henholdsvis det andet og det tredie multiplikationsled 13 og 14. Udgangen på det første multiplikationsled 12 føder den første, udgangen på det andet 5

DK 163469 B

multiplikationsled 13 den anden, og udgangen på det andet forsinkelsesled 19 den tredie indgang på det andet additionsled 16. Udgangen på det tredie multiplikationsled 14 er forbundet med den anden indgang på det tredie additionsled 17, hvis udgang er forbun-5 det med indgangen på det andet forsinkelsesled 19, udgangen på det andet additionsled 16 er forbundet med indgangen på det første forsinkelsesled 18, og dettes udgang er forbundet med den anden indgang på det første additionsled 15. Til den anden indgang på det andet multiplikationsled 13 føres den digitale værdi af en første 10 parameter bj, til den anden indgang på det tredie multiplikationsled 14 føres den digitale værdi af en anden parameter b^ og til den anden indgang på det første multiplikationsled 12 føres værdien +2 eller -2.

Det modificerede rekursive filter ifølge fig. 6 består af de 15 samme komponenter som det rekursive filter i fig. 5 med undtagelse af det tredie additionsled 17, som er blevet erstattet af et differensled 20. Også her er alle forbindelser databusforbindelser, som alle af den samme grund som i fig. 5 er vist som entrådsforbi ndel ser.

20 I fig. 6 er indgangen på det rekursive filter forbundet med den første indgang på det første additionsled 15 og på det første multiplikationsled 12. Udgangen på det tredie multiplikationsled 14 er forbundet med udgangen på det rekursive filter, med den første indgang på det andet multiplikationsled 13 og med plus-indgangen på 25 differensleddet 20. Udgangen på det første additionsled 15 føder den første indgang på det tredie multiplikationsled 14, udgangen på differensleddet 20 føder indgangen på det andet forsinkelsesled 19, udgangen på det andet additionsled 16 føder indgangen på det første forsinkelsesled 18, og dettes udgang føder såvel den anden indgang 30 på det første additionsled 15 som mi nus-indgangen på differensleddet 20. Udgangen på det første multiplikationsled 12 er forbundet med den første indgang, udgangen på det andet multiplikationsled 13 er forbundet med den anden indgang, og udgangen på det andet forsinkelsesled 19 er forbundet med den tredie indgang på det andet 35 additionsled 16. Til den anden indgang på det andet multiplikationsled 13 føres denne gang den digitale værdi af en første koefficient p, til den anden indgang på det tredie multiplikationsled 14 føres den digitale værdi af en anden koefficient a, og til den anden indgang på det første multiplikationsled 12 føres igen den digitale 6

DK 163469 B

værdi af den tredie parameter c, der har de samme værdier som for det rekursive filter i fig. 5.

Det i og for sig kendte ikke-rekursive filter ifølge fig. 7 består af: 5 n yderligere forsinkelsesled 21j,212,213 ... 21n, som i den angivne rækkefølge er koblet i kaskade og dermed f.eks. danner et ritri nsski fteregi ster, (n+1) yderligere multiplikationsled 22q,22^,22g»22^ ... 22fi med hver to indgange og 10 et yderligere additionsled 23 med (n+1) indgange.

Også her er alle forbindelser databusforbindelser, som alle af den samme grund som i fig. 5 og 6 er vist som entrådsforbindel ser.

I fig. 7 er indgangen på det ikke-rekursive filter ført til indgangen på det første yderligere forsinkelsesled 21j og til den 15 første indgang på det første yderligere multiplikationsled 22Q.

Udgangen på hvert af de n forsinkelsesled 21j,212,213 ... 21n er forbundet med den første indgang på hvert sit tilhørende multiplikationsled 22j,222,223 ... 22n- Udgangene på alle (n+1) multiplikationsled 22q,22j,222 ... 22n føder hver sin af de (n+1) indgange på 20 det yderligere additionsled 23, hvis udgang danner udgangen for det ikke-rekursive filter. Til den anden indgang på hvert multiplikationsled 22ø,22p222,223 ... 22n føres den digitale værdi af en yderligere koefficient a0,aj,a2,a3 ... an<

De i fig. 8 og 11 viste karakteristikker er identiske og danner 25 overføringskarakteristikken for kaskadekoblingen af de to rekursive filtre 7 og 8. Disse karakteristikker er tegnet som funktion af frekvensen f. De er periodiske med en periode lig med fs2/2 og har nulstillinger ved alle heltallige multipla af den halve frekvens af det tredie taktsignal CL2, dvs. ved alle heltallige multipla af 30 fs2/2. Frekvensen af et eller andet maksimum på disse karakteri stikker, f.eks. frekvensen (3/4)fs2, er lig med bærefrekvensen fj for signalet, der skal overføres.

Den i fig. 9 som funktion af frekvensen f viste overføringskarakteristik for et ikke-rekursivt filter er ligeledes periodisk med 35 en periode, der denne gang er lig med f$j, og har, når (3/4)fs2 som i ovennævnte eksempel vælges lig med fj under den første periode, hver en simpel nulstilling ved frekvenserne (l/3)fj, (5/3)fy, (7/3)fy, (9/3)fy, (11/3)fy og (15/3)fy. Der gælder her n = 3 og f j = (16/3)fy.

7

DK 163469 B

Den i fig. 12 som funktion af frekvensen f viste overføringskarakteristik for et yderligere ikke-rekursivt filter er ligeledes periodisk med en periode lig med f$j og har under den første periode hver en dobbelt nulstilling ved frekvenserne (1/3)fj og (23/3)fy, 5 hver en simpel nulstilling ved frekvenserne (5/3)f-^, (7/3)fy, (9/3)f-p, (ll/3)fT, (13/3)f-p, (15/3)fT, (17/3)fT og (19/3)fy, samt hver en yderligere simpel nulstilling i nærheden af (5/3)fj, (9/3)f-p (15/3)f-p og (19/3)fp Det gælder her, at n = 8 og fsJ = (24/3)fp.

10 De i fig. 10 og 13 viste karakteristikker er identiske og viser som funktion af frekvensen f overføringskarakteristikken for forfiltret 1. Disse karakteristikker har ved bærefrekvensen f-p et maksimum og danner et båndpasfilter, som bl.a. meget stærkt dæmper netspændingen med netfrekvensen f^, 50 Hz i Europa og 60 Hz i USA.

15 Kredsløbene i fig. 5,6 og 7, som jo kun udfører additioner, subtraktioner, multiplikationer og tidsforsinkelser, kan uden videre udføres ved hjælp af en mikrodatamat. I dette tilfælde kan den i en centralstyringsmodtager ofte allerede tilstedeværende telegramdekodningsmikrodatamat også anvendes til dette formål. Til 20 fremskyndelse af regnearbejderne skal der ved anvendelse af en mikrodatamat for koefficienterne α og p fortrinsvis anvendes binære tal med så få fra nul forskellige termer, der danner de enkelte bit.

Kredsløbsdiagrammet for forstemningsfiltret i fig. 14 består af en kaskadekobling af to modificerede rekursive filtre af anden orden 25 7 og 8, hvis koblingsdiagram er vist i fig. 6. Disse to modificerede rekursive filtre 7 og 8 adskiller sig kun ved, at der ved det forreste rekursive filter 7 dels til den anden indgang på det første multiplikationsled 12 føres en værdi -2 og dels til den anden indgang på det andet multiplikationsled 13 en værdi +p, medens der 30 ved det bageste rekursive filter 8 til disse indgange føres en værdi henholdsvis +2 og -p. Indgangen på kaskadekoblingen bliver drevet med aftastningsfrekvensen f g.

Den samlede overføringskarakteristik for filtret ifølge fig. 15 har som funktion af frekvensen f en række nåleformede gennemgangs-35 områder ved frekvenser, som er et multiplum af (fj/3). Imidlertid er disse gennemgangsområder alle meget stærkt dæmpet, bortset fra gennemgangsområdet ved fy. Det næstsvagest dæmpede gennemgangsområde ved (13/3)fy er allerede -30 dB stærkere dæmpet.

Overføringskarakteristikken ifølge fig. 16 har som funktion af 8

DK 163469 B

frekvensen f ligeledes en række nåleformede gennemgangsområder ved frekvenser, som er et multiplum af (fj/3). Imidlertid er disse gennemgangsområder også her alle, bortset fra gennemgangsområdet ved fy, meget stærkt dæmpet. Det næstsvagest dæmpede gennemgangsområde 5 ved (21/3)fy er allerede -35 dB stærkere dæmpet.

Funktionsbeskrivelse.

Et indgangssignal bliver i forfiltret 1 i båndpasfiltret først grovfil treret på i og for sig kendt måde til begrænsning af bånd-10 bredden. For det andet sørger forfiltret 1 imidlertid for en tilstrækkelig dæmpning af netgrundbølgen og stærkere overbølger. Denne dæmpning er nødvendig for, at bærefrekvensamplituden også er opløselig med en billig i bitantallet indskrænket ana-log/digital-omsætter til ca. 0,1% med hensyn til netamplituden. Det 15 således forfiltrerede modtagesignal bliver derefter på i og for sig kendt måde aftastet i "Sample/Hold"-kobl ingen 2 (se fig. 1) med aftastni ngsfrekvensen fS0·

Aftastningsværdierne bliver derefter i ana- .

log/di gi tal-omsætteren 3 på i og for sig ligeledes kendt måde 20 transformeret til digitale værdier.

De to i kaskade koblede rekursive filtre 7 og 8 (se fig. 2 til 4) danner det egentlige digitale filter, medens indhyl lingskurvedetektoren 9 derefter demodulerer dettes udgangssignal og tilbageomsætter det til et rent umodul eret binært impul stel egram for yder-25 ligere ikke vist evaluering. De to rekursive filtre 7 og 8 er f.eks. filtre af anden orden og bliver drevet ved hjælp af det tredie taktsignal CL2. Kredsløbet for et rekursivt filter af anden orden er i og for sig kendt og kun for fuldstændighedens skyld vist i den såkaldte første kanoniske form i fig. 5. Filtret af anden orden er 30 karakteriseret ved parametrene bj og b2- Resonansfrekvenserne for de to rekursive filtre 7 og 8 bliver forskudt let i forhold til hinanden til dannelse af et "forstemt" filter, så at den før klokkeformede overføringskarakteristik for de to rekursive filtre 7 og 8 ved kaskadekoblingen omformes på i og for sig kendt måde til en mere 35 firkantformet overføringskarakteristik.

Værdien af parametren b2, som i størrelse er mindre end I, er for de høje godheder, der skal opnås, i nærheden af -1. Vi sætter derfor med en α (0 < α « 1): 9

DK 163469 B

b2 = -1 + a og skriver for bj med en ny parameter p 5 bj = p , a

De rekursive filtre 7 og 8 har da en struktur ifølge fig. 6 og det "forstemte" filter en struktur ifølge fig. 14.

I en første variant ifølge fig. 2 bliver behandlingsfrekvensen 10 f$2 for det digitale "forstemte" filter indstillet på den højeste forekommende bærefrekvens fT m,„: T,max i.« ^ 2*fT s2 I,max 15 Løsningen ifølge denne variant har fordelen ved små apparatom kostninger, men den ulempe, at parametrene bj og b2 henholdsvis koefficienterne a og p ikke kun er afhængige af den ønskede båndbredde, men også af frekvensen fy.

I en anden og tredie variant bliver behandlingsfrekvensen 20 indstillet på den pågældende bærefrekvens fy, således at forholdet f$2/fy er fikseret uafhængigt af fy. I disse varianter er der foran det "forstemte" filter, dvs. kaskadekoblingen af de to rekursive filtre, desuden indkoblet et yderligere filter, som ved hjælp af det andet taktsignal CL1 drives med en behandlingsfrekvens fsl* 25 I den anden variant i fig. 3 er det yderligere filter 10 et rekursivt filter, hvis aftastningsfrekvens f j vælges lig med et heltal!igt multiplum af bærefrekvensen fy. Den til det yderligere filter hørende overkarakteristik er igen periodisk og denne gang med en periode lig med f$j. Hvis f$1 er tilstrækkeligt stor, falder 30 allerede det andet gennemgangsområde for filtret 10 i et frekvensområde, der er så højt, at det for overføringen er af ringe interesse, eller det analoge forfilter sørger for en tilstrækkelig dæmpning. I en foretrukken udførelse er fsJ det firedobbelte af bærefrekvensen fy og f$2 = 4/3fy, da filterparametrene i dette 35 tilfælde for såvel det nye yderligere rekursive filter 10 som for det "forstemte" filter antager særlig simple værdier, og der ikke opstår nogen interpolationsproblemer.

I den tredie variant, som er vist i fig. 4, er det yderligere filter 10 et ikke-rekursivt filter, hvis aftastningsfrekvens f$j til 10

DK 163469 B

undgåelse af interpolationsproblemer er et hel tal ligt multiplum N af aftastningsfrekvensen fg2 for de rekursive filtre. Det gælder følgelig, at f j = N»fs2· Aftastningsfrekvensen f$2 bliver ved hjælp af frekvensdeleren 11 afledet synkront ved frekvensdeling af 5 aftastningsfrekvensen f j af det andet taktsignal CL1. Kredsløbsdiagrammet for det ikke-rekurs i ve filter er i og for sig kendt og vist i fig. 7. Det ikke-rekursive filter har til formål på de kritiske steder af amplitudegangen for de "forstemte" filtre at frembringe dæmpningspoler. Da det selv også er periodisk, skal der 10 drages omsorg for, at de højere gennemgangsområder for den samlede filtersekvens kommer til at ligge på frekvenser, hvor de netharmoniske er små, og dæmpningen ved hjælp af forfiltret alene er tilstrækkelig, samt hvor ingen fremmed centralstyringsfrekvenser mere kan forventes. Af hensyn til mikroprocessorhastigheden bliver det 15 ikke-rekursive filter derfor for "højere" centralstyringsfrekvenser dimensioneret anderledes end filtret for de "lavere". Det ikke-rekursive filter har så mange koefficienter a0,aj,a2 ... an, som det kræver nulstillinger plus en, eller med andre ord kan det rekursive filter have n nulstillinger, når n er den største index i for de 20 yderligere koefficienter a. = a0,aj,a2 ... aR med n>N-l.

Overføringsfunktionen for et ikke-rekursivt filter med lineær fasegang er som bekendt:

Uq/ui = aQ/2 + n a. · cos(i S ) med δ = (f/fgl) · 2 * (3) 25 Σ i=l

For de værdier f^ af frekvensen f, for hvilke det ikke rekursive filter skal have nulstillinger, bliver ligning (3) sat lig med 30 nul, så at der med f.eks. n = 3 opstår følgende ligninger: aQ/2 +3 ai · cos(2ff - 0 med k = 1,2,3.

Σ i=l 35

Ligeledes bliver ved en bestemt værdi af f, f.eks. ved f = fj ligning (3) sat lig med en konstant D, hvor konstanten D har en vilkårlig værdi og bliver valgt lig med 2 af hensyn til den regne-mæssige simpel hed. Dette giver en fjerde ligning

DK 163469 B

π *q/2 +3 ai · cos(2*ify/fsl) = D 2.

Σ i=l 5 Der opstår følgelig et ligningssystem af (n+1) = 4 ligninger med (n+1) = 4 ubekendte a0,apa2 og a3· I et første i fig. 8,9 og 10 viste eksempel er N = 4 og n = 3.

Et maksimum af overføringskarakteristikken for det ikke-rekursive filter (se fig. 9) ligger i nærheden af f fy. De n = 3 nulstil -10 linger ligger ved (fy/3), 5(fy/3) og 7(fy/3). Da overføringskarakteristikken for det ikke rekursive filter er symmetrisk i forhold til frekvensen fsl/2, findes der foruden de tre allerede nævnte nulstillinger endnu yderligere nulstillinger; af interesse er her frem for alt de næste nulstillinger ved (9/3)fj og (11/3)fj. Kaska-15 dekoblingen af dette ikke-rekursive filter 10 med de rekursive "forstemte" filtre 7 og 8 giver i den første periode indtil fsl * 16/3fy et gennemgangsområde ved fy og først igen et ved (13/3)fy (se fig. 15). Filtret ifølge dette første eksempel er meget godt egnet for bærefrekvenser fy > 200 Hz, da det andet gennemgangsområde i 20 dette tilfælde i det mindste ligger ved 13(fy/3) = 13(200/3) Hz « 870 Hz, og nu kun støjsignaler, hvis frekvenser i det mindste er af størrelsesordenen 870 Hz, kan blive aktive som forstyrrelser. Yderligere gennemgangsområder for støjsignaler har det samlede filter ifølge fig. 15 i de højere perioder, f.eks. ved (19/3)fy og 25 ved (29/3)fy i den anden periode. De tilhørende støjsignaler skal ved hjælp af forfiltret 1 alene (se fig. 10) allerede dæmpes i forvejen så stærkt, at de er uvirksomme på udgangen af det samlede filter. Desuden dæmper forfiltret 1 yderligere meget stærkt som allerede nævnt netspændingssignalet med frekvensen fN-30 I et andet i fig. 11,12 og 13 vist eksempel er N = 6 og n - 8.

Et maksimum af overføringskarakteristikken for det ikke-rekursive filter (se fig. 12) ligger igen i nærheden af fy. De n = 8 nulstillinger bliver valgt som følger: To (dvs. en dobbelt nulstilling) ved (fy/3), hver én ved 5(fy/3), 7(fy/3), 9(fy/3) og 11(fy/3) samt hver 35 én i nærheden af 5(fy/3) og i nærheden af 9(fy/3).

Hver periode af overføringskarakteristikken er påny symmetrisk i forhold til sin midterste frekvens, så at der findes yderligere n = 8 nulstillinger i den første periode, nemlig en dobbelt nulstilling ved (24/3)fy - (l/3)fy - (23/3)fy, hver en enkel nulstilling 12

DK 163469 B

ved (24/3)fT - (5/3)fT - (19/3)fT# (24/3)fy - (7/3)fy = (17/3)fy, (24/3)f-j- - (9/3)fT = (15/3)fT og (24/3)fT - (ll/3)fT = (13/3)fT, samt hver én enkel nulstilling i nærheden af (24/3)fy - (5/3)fy = (19/3)fT og i nærheden af (24/3)fy - (9/3)fy = (15/3)fy, hvor f$1 = 5 N.fs2 = 6-fs2 = 6.(4/3).fy = (24/3)fy.

Kaskadekoblingen af dette ikke-rekursive filter med de rekursive "forstemte" filtre giver i den første periode indtil fsl -(24/3)fy et gennemgangsområde ved fy og ved 7fy (se fig. 16). Ved valg af en relativt stor værdi for N (nemlig N = 6) er filtret 10 ifølge dette andet eksempel særlig godt egnet for bærefrekvenser fy < 200 Hz, da det andet gennemgangsområde i dette tilfælde i det mindste ligger ved 21(fy/3)= 21(100/3) Hz - 700 Hz med fy = fy m.n - 100 Hz, og nu kun støjsignaler, hvis frekvenser i det mindste ligger i størrelsesordenen 700 Hz, kan blive aktive som forstyrrel-15 ser. Ved fy/3 blev der lagt en dobbelt nulstilling for at dæmpe netspændingssignalet ved frekvensen f^ særlig stærkt. Også her har det samlede filter yderligere gennemgangsområder for støjsignaler i de højere perioder, f.eks. ved (24/3)fy + (3/3)fy = (27/3)fy (se fig. 16) og ved (24/3)fy + (21/3)fy= (45/3)fy i den anden periode.

20 Også her skal mulige til gennemgangsområderne for støjsignalerne hørende støjsignaler forud dæmpes ved hjælp af forfiltret 1 (se fig.

13).

25 30 35

Claims (11)

1. Båndpasfilter til modtagelse af et over et elektrisk energiforsyningsnet overført tonesignal med et med et lavpasfilter (la) 5 forsynet forfilter (1), en analog/digital omsætter (3) og et filter (4), som består af en kaskadekobling af mindst to i det væsentlige ens opbyggede delfiltre (7,8), som bearbejder digitale størrelser, kendetegnet ved, at delfiltrene (7,8) er udformet som rekursive filtre af anden orden og har let i forhold til hinanden 10 forstemte resonansfrekvenser.

2. Båndpasfilter ifølge krav 1, kendetegnet ved, at overføringsfunktionen for de rekursive filtre (7,8) er funktioner af to koefficienter (α,ρ), hvis første koefficient (p) for det første rekursive filter (7) har en værdi lig med minus den absolutte værdi 15 (-p) og for det andet rekursive filter (8) en værdi lig med den absolutte værdi (p) af en værdi af den første koefficient (p).

3. Båndpasfilter ifølge krav 2, kendetegnet ved, at af tastningsfrekvensen (f g) for de to rekursive filtre (7,8) er fastlagt uafhængigt af bærefrekvensen (fy), så at bærefrekvensen 20 (fy) og filtrets stejlhed alene er indeholdt i de to koefficienter (<*>P)·

4. Båndpasfilter ifølge krav 2, kendetegnet ved, at aftastningsfrekvensen (f g) for de to rekursive filtre (7,8) er lig med (a/b)«fy, hvor (fy) danner bærefrekvensen for det modulerede 25 bæresignal, der skal overføres, og a og b kun har heltal!ige værdier med a > b, og der foran de to rekursive filtre (7,8) er indkoblet et yderligere filter (10), hvis aftastningsfrekvens (fsl) er større end af tastningsfrekvensen (f g) for de to rekursive filtre (7,8).

5. Båndpasfilter ifølge krav 4, kendetegnet ved, at 30 det yderligere filter (10) er et tredie rekursivt filter, og at dets aftastningsfrekvens (f$1) er et heltalligt multiplum af bærefrekvensen (fy) af det modulerede bæresignal, der skal overføres.

6. Båndpasfilter ifølge krav 5, kendetegnet ved, at multiplumet er et firedobbelt multiplum. 35

7. Båndpasfilter ifølge krav 4, kendetegnet ved, at det yderligere filter (10) er et ikke-rekursivt filter, og at dets aftastningsfrekvens (fsj) er et heltal!igt multiplum af aftastningsfrekvensen (f ^) for de to rekursive filtre (7,8).

8. Båndpasfilter ifølge krav 7, kendetegnet ved, at a DK 163469 B = 4, b = 3, og at der under den første periode af overføringskarak-teristikken for det ikke-rekursive filter ligger en nulstilling ved hver af (fT/3), 5(fT/3), 7(fy/3), 9(fy/3), ll(fT/3) og 15(fT/3).

9. Båndpasfilter ifølge krav 7, kendetegnet ved, at a 5 = 4, b = 3, og at der under den første periode af overføringskarak teristikken for det ikke-rekursive filter ligger en enkelt nulstilling ved hver af 5(ίγ/3), 7(fT/3), 9(fT/3), ll(fj/3), 13(ίγ/3), 15(fT/3), 17(fy/3) og 19(fy/3), en dobbelt nulstilling ved (fy/3) og 23(f j/3), en enkelt nulstilling i nærheden af hver af 5(fy/3), 10 9(fT/3), 15(fT/3) og 19(fT/3).

10. Båndpasfilter ifølge et hvilket som helst af kravene 1-9, kendetegnet ved, at der i kaskade med forfiltrets (1) lavpasfilter (la) er indkoblet et båndpasfilter (lb), hvis overføringsfunktion har stejle flanker. 15

11. Båndpasfilter ifølge et hvilket som helst af kravene 1-10, kendetegnet ved, at der efter delfiltrene (7,8), som bearbejder digitale størrelser, er indkoblet en indhyllingskurvede-tektor (9). 20 25 30 35