FR2488078A1

FR2488078A1 - Servo-controlled RF band pass filter - has voltage tuned inductors switched to resonant oscillator mode and tracked to reference oscillator to determine control voltage

Info

Publication number: FR2488078A1
Application number: FR8016819A
Authority: FR
Inventors: Michel Llopis; Dominique Bourdarias
Original assignee: Telecommunications Radioelectriques et Telephoniques SA TRT
Current assignee: Telecommunications Radioelectriques et Telephoniques SA TRT
Priority date: 1980-07-30
Filing date: 1980-07-30
Publication date: 1982-02-05

Abstract

The filter has a two position switch at its input and output so that it can be looped back on to itself with an amplifier to form an oscillator in which the filter is the resonant element. The centre frequency of the filter is determined by a control voltage which is applied to voltage controlled inductors. The control voltage is determined by a servomechanism which locks the oscillator to a reference. It consists of a programmable divider in the oscillator output, a reference oscillator and a frequency comparator. The comparator output is a logic signal which drives the up down command input of a counter which is clocked slowly when the control voltage is not being held. The same clock also drives a second counter of the same capacity at a higher rate and the two counter outputs are compared. The comparator output drives an integrator which provides the filter control voltage. An increase in polarisation current in the inductors reduces the inductance.

Description

FILTRE PASSE-BANDE COMPORTANT UNE COMMANDE D'ACCORD
La présente invention concerne un filtre passe-bande comportant une commande d'accord de la fréquence centrale de sa bande passante, filtre muni d'une borne d'entrée pour recevoir les signaux à filtrer, d'une borne de sortie pour fournir les signaux filtrés, d'un circuit passe-bande comprenant au moins un élément réactif variable en fonction d'une grandeur, une entre, une sortie et un accès de réglage pour recevoir ladite grandeur.PASS-BAND FILTER COMPRISING AN AGREEMENT CONTROL
The present invention relates to a bandpass filter comprising a tuning control of the center frequency of its bandwidth, a filter provided with an input terminal for receiving the signals to be filtered, an output terminal for providing the signals. filtered, a bandpass circuit comprising at least one variable responsive element according to a magnitude, an input, an output and a setting access for receiving said magnitude.

Un tel filtre trouve des applications importantes notamment dans les transmissions radioélectriques de la gamme haute fréquence (2 à 30 MHz). Il peut servir tant à la réception qu'à l'émission. Such a filter finds important applications especially in the radio transmissions of the high frequency range (2 to 30 MHz). It can be used for both reception and broadcast.

L'encombrement du spectre radioélectrique dans cette gamme impose pratiquement à la réception L'utilisation en tête du récepteur de circuits sélectifs afin d'éviter le plus possible Le risque d'inter-modulation.The size of the radio spectrum in this range imposes practically on reception The use at the head of the receiver of selective circuits to avoid as much as possible The risk of inter-modulation.

Un tel filtre présente aussi de l'intérêt pour L'émission. En effet, bien souvent, les émetteurs comportent une chaîne d'amplification large bande présentant un gain important. Le bruit thermique ainsi que le bruit large bande apporté par le signal de porteuse créent une pollution radioélectrique telle que l'utilisation d'un récepteur dans le voisinage d'un émetteur de cette sorte n'est plus possible. Il est bien évident que le changement de la fréquence centrale du filtre doit être facile à effectuer pour ne pas gêner le trafic du poste émetteur ou du poste récepteur auxquels est rattaché le filtre.Such a filter is also of interest for the program. Indeed, very often, the transmitters comprise a broadband amplification chain having a significant gain. The thermal noise as well as the broadband noise brought by the carrier signal create a radio frequency pollution such that the use of a receiver in the vicinity of a transmitter of this kind is no longer possible. It is obvious that the change of the central frequency of the filter must be easy to perform in order not to hinder the traffic of the transmitting station or of the receiving station to which the filter is attached.

La présente invention propose un filtre du genre précité dans le préambule dont la fréquence centrale peut être ajustée facilement d'une manière très précise. The present invention provides a filter of the aforementioned kind in the preamble whose central frequency can be adjusted easily in a very precise manner.

Pour cela, un tel filtre est remarquable en ce qu'il comporte un circuit de commutation à deux positions pour connecter dans une première position l'entrée et La sortie du circuit passe-bande avec respectivement ladite borne d'entrée et ladite borne de sortie et pour connecter dans une deuxième position l'entrée et la sortie du circuit passe-bande avec respectivement la sortie et l'entrée d'un circuit de couplage, afin de constituer un circuit oscillant dont le circuit passe-bande constitue l'élément résonant, un circuit d'asservissement qui agit sur L'accès de réglage pour asservir la fréquence du circuit oscillant sur la fréquence représentée par le signal appliqué sur ladite commande et un circuit mémoire pour garder la valeur de la grandeur électrique appliquée audit accès lorsque le circuit de commutation passe de sa deuxième à sa première position. For this purpose, such a filter is remarkable in that it comprises a two-position switching circuit for connecting in a first position the input and the output of the bandpass circuit with respectively said input terminal and said output terminal. and for connecting in a second position the input and the output of the bandpass circuit with respectively the output and the input of a coupling circuit, so as to constitute an oscillating circuit whose bandpass circuit constitutes the resonant element a servo circuit which acts on the regulating access for controlling the frequency of the oscillating circuit on the frequency represented by the signal applied to said command and a memory circuit for keeping the value of the electrical quantity applied to said access when the circuit switching from its second position to its first position.

L'idée de L'invention repose sur le fait qu'en prenant quelques précautions, un filtre passe-bande peut constituer l'élément résonant d'un oscillateur et que la fréquence de celui-ci correspond pratiquement à la fréquence centrale de la bande passante du filtre. The idea of the invention is based on the fact that by taking a few precautions, a bandpass filter can constitute the resonant element of an oscillator and that the frequency thereof corresponds practically to the center frequency of the band. passer of the filter.

La description suivante faite en regard des dessins annexés, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. The following description made with reference to the accompanying drawings, all given by way of non-limiting example, will make it clear how the invention can be achieved.

La figure 1 montre un filtre conforme à L'invention. Figure 1 shows a filter according to the invention.

La figure 2 montre un mode de réalisation d'un circuit mémoire convenant pour un filtre conforme à 11 invention. Figure 2 shows an embodiment of a memory circuit suitable for a filter according to the invention.

La figure 3 montre un schéma destiné à l'explication du circuit-mémoire représenté à la figure 2. FIG. 3 shows a diagram for explaining the memory circuit represented in FIG. 2.

Le filtre de L'invention montré à la figure 1 est destiné à filtrer des signaux appliqués à sa borne d'entrée 1 et à les restituer à un circuit d'utilisation à sa borne de sortie 2. Ce filtre présente une caractéristique de transfert de type passe-bande dont La fréquence centrale peut être réglée en fonction d'une information numérique présente sur une borne 3. Cette caractéristique est donnée par un circuit passe-bande 4. Ce circuit 4 se compose selon l'exemple montré à la figure 1 d'un diviseur capacitif d'entrée formé par La mise en série de deux condensateurs 5 et 6. L'entrée 10 du circuit 4 est reliée aux armatures interconnectées des condensateurs 5 et 6. The filter of the invention shown in FIG. 1 is intended to filter signals applied to its input terminal 1 and to restore them to a utilization circuit at its output terminal 2. This filter has a transfer characteristic of band-pass type whose central frequency can be set according to a digital information present on a terminal 3. This characteristic is given by a band-pass circuit 4. This circuit 4 is composed according to the example shown in Figure 1 of an input capacitive divider formed by putting in series two capacitors 5 and 6. The input 10 of the circuit 4 is connected to the interconnected armatures of the capacitors 5 and 6.

En parallèle sur Le montage en série des condensateurs 5 et 6, est disposée une bobine de self induction 12-qui présente une inductance variable ; cette inductance dépend d'une grandeur électrique appui quée à un accès de réglage 14. Ce circuit 4 se compose aussi d'un diviseur capacitif de sortie formé par la mise en série de deux condensateurs 15 et 16. La sortie 20 est reliée aux armatures interconnectées des condensateurs 15 et 16. En parallèle sur le montage en série des condensateurs 15 et 16, on a placé une bobine de self induction 22 dont l'inductance dépend de La grandeur électrique appliquée à l'accès de réglage 14. Les diviseurs capacitifs d'entrée et de sortie sont reliés entre-eux par un montage en série de deux condensateurs 23 et 24.Les armatures de ces condensateurs 23 et 24 qui sont reliées entre-eLles sont aussi connectées à une extrémité d'un circuit bouchon formé par un condensateur 28 et une bobine de self induction 32 de même type que Les bobines 12 et 22.In parallel with the series connection of the capacitors 5 and 6, there is disposed a self-induction coil 12 which has a variable inductance; this inductance depends on an electrical quantity supported at a setting access 14. This circuit 4 is also composed of an output capacitive divider formed by the series connection of two capacitors 15 and 16. The output 20 is connected to the reinforcements interconnected capacitors 15 and 16. In parallel on the series connection of the capacitors 15 and 16, a self-induction coil 22 has been placed, the inductance of which depends on the electrical magnitude applied to the control access 14. Capacitive dividers input and output are connected together by a series connection of two capacitors 23 and 24. The armatures of these capacitors 23 and 24 which are connected between them are also connected to one end of a plug circuit formed by a capacitor 28 and a self-induction coil 32 of the same type as the coils 12 and 22.

Conformément à l'invention, le filtre comporte un circuit de commutation formé par Les commutateurs 50 et 51 à deux positions I et II ; lorsque Les commutateurs sont dans La position I, l'entrée 10 et La sortie 20 du circuit passe-bande 3 sont connectées avec respectivement ladite borne d'entrée 1 et Ladite borne de sortie 2 ; lorsque
Les commutateurs 50 et 51 sont dans la position II, l'entrée 10 et La sortie 20 sont respectivement connectées avec un circuit de couplage constitué essentiellement par un amplificateur large bande 60 afin de constituer un circuit oscillant 65 dont Le circuit passe-bande 4 constitue ltélément résonant ; un circuit d'asservissement 70 agit sur
L'accès de réglage 14 pour asservir sur la fréquence affichée à la borne 3 La fréquence du signaL du circuit oscillant 65 qui apparaît à la sortie 72 de celui-ci prise à La sortie de L'amplificateur 60. Le filtre de L'invention comporte aussi un circuit-mémoire 75 pour garder La grandeur électrique appliquée audit accès lorsque Le circuit de commutation passe de La position II à La position I.According to the invention, the filter comprises a switching circuit formed by the switches 50 and 51 at two positions I and II; when the switches are in the I position, the input 10 and the output 20 of the bandpass circuit 3 are connected with respectively said input terminal 1 and said output terminal 2; when
The switches 50 and 51 are in the position II, the input 10 and the output 20 are respectively connected with a coupling circuit consists essentially of a broadband amplifier 60 to form an oscillating circuit 65 whose bandpass circuit 4 constitutes the resonant element; a servo circuit 70 acts on
The control access 14 for controlling the frequency displayed at the terminal 3 The frequency of the signal of the oscillating circuit 65 which appears at the output 72 thereof taken at the output of the amplifier 60. The filter of the invention also comprises a memory circuit 75 to keep the electrical magnitude applied to said access when the switching circuit passes from position II to position I.

Le circuit d'asservissement 70 comporte un diviseur numérique variabLe 80 qui divise selon un nombre N défini par les signaux numériques appliqués à La borne 3. L'entrée de ce diviseur est reLiée à la sortie 72 du circuit oscillateur 65 ; un comparateur de fréquence 82 compare la fréquence du signal de sortie fournie par le diviseur 80 avec une fréquence de référence fournie par un oscillateur à quartz 84. The servo circuit 70 comprises a variable digital divider 80 which divides according to a number N defined by the digital signals applied to the terminal 3. The input of this divider is connected to the output 72 of the oscillator circuit 65; a frequency comparator 82 compares the frequency of the output signal provided by the divider 80 with a reference frequency provided by a crystal oscillator 84.

Le signal de sortie du discriminateur va agir pour que la fréquence du signal à la sortie du diviseur soit égale à la fréquence de l'os- cillateur à quartz 84 ; un circuit détecteur 86 détecte L'équilibre obtenu par l'asservissement. Lorsque l'équilibre est obtenu, il fournit un signal de commande, d'une part, aux commutateurs 50 et 51 pour qu'iLs passent en position I et, d'autre part, au circuit-mémoire 75 pour que ceLui-ci fournisse en permanence la valeur de la grandeur électrique qui, appliquée à l'accès 14, donne la fréquence d'accord du filtre désignée par L'information appliquée à la borne 3
La figure 2 montre en détail un mode de réalisation préféré d'un circuit-mémoire 75.Pour ce circuit, on utilise un comparateur de fréquence 82 qui fournit un signal Logique pour indiquer si La fréquence du signal appliqué à L'une de ses entrées est plus grande ou pLus petite que celle du signal appliqué à L'autre entrée. Un tel comparateur de fréquence est décrit notamment à la référence suivante "Frequency comparator Uses iCs" de R. RICKS, EEE, Juillet 1967, pages 128 et 129. Ce signal logique de sortie du comparateur 82 est appliqué à La commande de comptage ou de décomptage d'un compteur-décompteur 90.The output signal of the discriminator will act so that the frequency of the signal at the output of the divider is equal to the frequency of the crystal oscillator 84; a detector circuit 86 detects the equilibrium obtained by the servocontrol. When the equilibrium is obtained, it provides a control signal, on the one hand, to the switches 50 and 51 so that they pass to position I and, on the other hand, to the memory circuit 75 so that it provides permanently the value of the electrical quantity which, applied to the access 14, gives the tuning frequency of the filter designated by the information applied to the terminal 3
FIG. 2 shows in detail a preferred embodiment of a memory circuit 75. For this circuit, a frequency comparator 82 is used which provides a logic signal to indicate whether the frequency of the signal applied to one of its inputs is larger or smaller than that of the signal applied to the other input. Such a frequency comparator is described in particular in the following reference "Frequency comparator Uses iCs" by R. RICKS, EEE, July 1967, pages 128 and 129. This logic output signal of the comparator 82 is applied to the control of counting or counting of a down-counter 90.

Ce compteur-décompteur 90 compte (ou décompte) des impulsions à rythme lent fournies par un circuit d'horloge 92, si Le circuit 75 n'est pas mis en position de mémorisation ; pour cela, une porte "ET" 94 intercalée entre la sortie d'impulsions lentes du circuit d'horloge 92 et l'entrée dtimpulsion d'horloge du compteur-décompteur 90 est rendue passante par le signal de sortie du détecteur 86. Le circuit d'horloge 92 fournit aussi des impulsions à rythme plus rapide à un compteur 96 qui a la même capacité que le compteur-décompteur 90. Un comparateur 98 compare le contenu du compteur 96 avec celui du compteur-décompteur 90, le signal de sortie du comparateur est intégré par un circuit intégrateur 99 dont la sortie est reliée à l'accès 14.This up-down counter 90 counts (or counts down) slow-rate pulses provided by a clock circuit 92, if the circuit 75 is not put in the memory position; for this purpose, an "AND" gate 94 interposed between the slow pulse output of the clock circuit 92 and the clock pulse input of the up / down counter 90 is turned on by the output signal of the detector 86. clock 92 also provides faster rate pulses to a counter 96 which has the same capacity as the up-down counter 90. A comparator 98 compares the contents of the counter 96 with that of the up-down counter 90, the output signal of the counter. comparator is integrated by an integrator circuit 99 whose output is connected to the access 14.

Le filtre de l'invention fonctionne de la manière suivante
soit fo la fréquence affichée à la borne 3,
fr la fréquence de l'oscillateur à quartz 84.The filter of the invention operates as follows
either fo the frequency displayed at terminal 3,
fr the frequency of the quartz oscillator 84.

Le nombre N est alors

The number N is then

En prenant, par exemple, fr = 1kHz, la fréquence affichée, au kHz près, correspond au nombre N. By taking, for example, fr = 1kHz, the displayed frequency, to the nearest kHz, corresponds to the number N.

Lorsque les commutateurs 50 et 51 sont pris en position II, une oscillation apparaît à la sortie 72, soit f la frequence de celleci. When the switches 50 and 51 are taken in position II, oscillation occurs at the output 72, ie the frequency thereof.

On admet que, par exemple, f < fo. It is admitted that, for example, f <fo.

Le comparateur 82 va fournir un signal indiquant que: f/N < fr, ceci va mettre le compteur-décompteur 90 en position de comptage. Le contenu de ce compteur-décompteur 90 va croître d'une unité et son contenu va être comparé plusieurs fois avec celui du compteur 96, de sorte que Le signal logique à la sortie du comparateur 98 a un rapport cyclique proportionnel au contenu du compteurdécompteur 90. Ceci sera expliqué plus en détail dans la suite du présent mémoire. The comparator 82 will provide a signal indicating that: f / N <fr, this will set the up / down counter 90 to the counting position. The contents of this down-counter 90 will increase by one unit and its contents will be compared several times with that of the counter 96, so that the logic signal at the output of the comparator 98 has a duty cycle proportional to the contents of the counter-counter 90 This will be explained in more detail later in this memo.

La tension de sortie du circuit intégrateur est donc proportionnelle au contenu du compteur-décompteur 90. Une tension plus élevée crée un courant de polarisation plus grand pour les bobines 12, 22, 32, de sorte que leur inductance va diminuer, ce qui fera croître
La fréquence f. Il arrivera un moment où la fréquence f/N deviendra supérieure à fr, alors le signal à la sortie du comparateur de fréquence 82 change de valeur ; ce changement de valeur est détecté par le détecteur 86 qui bloque le contenu du compteur-décompteur 90 en rendant non passante la porte 94. Les commutateurs 50 et 51 sont mis en position I.The output voltage of the integrator circuit is therefore proportional to the content of the down-counter 90. A higher voltage creates a larger bias current for the coils 12, 22, 32, so that their inductance will decrease, which will increase
The frequency f. There will come a time when the frequency f / N will become greater than fr, then the signal at the output of the frequency comparator 82 changes value; this change in value is detected by the detector 86 which blocks the contents of the up-down counter 90 by rendering the gate 94 non-passing. The switches 50 and 51 are placed in position I.

Pour bien comprendre le fonctionnement du circuit-mémoire 75, on a porté sur La figure 3, à la ligne (96), les variations du contenu du compteur 96. Le contenu de ce compteur progresse d'une unité tous les temps T en partant de O jusqu'à M. Si "n" est le contenu du compteur-décompteur 90, le comparateur 98 fournit un signal "1" (ligne (98) de la figure 3), tant que le contenu du compteurdécompteur 90 est supérieur au contenu du compteur 96, puis il fournit un signal "O" lorsque le contenu du compteur 96 passe à "n" jusqu'a atteindre M ; puis le signal de sortie du comparateur 98 prend la valeur "1" lorsque le compteur 96 passe à la valeur 0. To understand the operation of the memory circuit 75, FIG. 3 shows the changes in the content of the counter 96 on the line 96. The content of this counter progresses by one unit every time T when starting. from O to M. If "n" is the contents of the up-down counter 90, the comparator 98 provides a signal "1" (line (98) of Fig. 3), as long as the contents of the counter-counter 90 are greater than the content of the counter 96, then it provides an "O" signal when the content of the counter 96 goes to "n" until reaching M; then the output signal of the comparator 98 takes the value "1" when the counter 96 goes to the value 0.

Comme la durée de comptage du compteur 96 est (M + 1) T le signal de sortie du comparateur 98 garde la valeur "1" durant un temps nT de sorte que le rapport cyclique du signal de sortie du comparateur est n/ (M + 1) et est bien proportionnel au contenu du compteur-décompteur 90. Après intégration, on obtient donc une tension proportionnelle elle aussi au contenu du compteur-décompteur 90. Since the counting time of the counter 96 is (M + 1) T, the output signal of the comparator 98 keeps the value "1" for a time nT so that the duty cycle of the comparator output signal is n / (M + 1) and is well proportional to the contents of the up-down counter 90. After integration, therefore, a voltage is obtained which is also proportional to the content of the up-down counter 90.

On trouvera dans les références ci-dessous des bobines de self induction convenant pour l'invention. In the references below, there are self induction coils suitable for the invention.

Certificat d'utilité français nO 2 049 995,
Brevet d'invention français nO 2 205 718.French Certificate of Utility No. 2,049,995,
French Patent No. 2,205,718.

Le détecteur 86 peut être réalisé par une bascule qui change d'état à chaque transition du signal du comparateur de fréquence 82. The detector 86 can be realized by a flip-flop which changes state at each transition of the signal of the frequency comparator 82.

Claims

CLAIM-ICATIONS:

A bandpass filter having a command for adjusting the center frequency of its bandwidth, a filter having an input terminal for receiving the signals to be filtered, an output terminal for providing the filtered signals, a band-pass circuit comprising at least one variable reactive element as a function of an electrical quantity, an input, an output and a setting access for receiving said quantity, characterized in that it comprises a two-position switching circuit for connecting in a first position the input and the output of the band-pass circuit with respectively said input terminal and said output terminal and for connecting in a second position the input and the output of the trandband circuit with respectively the output and the input of a coupling circuit in order to constitute an oscillating circuit whose passband circuit constitutes the resonant element, a servocontrol circuit which acts on the control access to-enslave the frequency of the oscillating circuit on the frequency represented by the signal applied on said control and a memory circuit for keeping the value of the electrical quantity applied to said access when the switching circuit passes from its second to its first position.

2. Bandpass filter according to claim 1, characterized in that the servocontrol circuit comprises a variable frequency divider for dividing the frequency of said oscillating circuit by the number defined by the signals applied to said control, a frequency comparator being provided for comparing the frequency of the divider output signal with a reference frequency and for providing a correction signal to the setting access via the memory circuit.

Band pass filter according to claim 1 or 2, in which the servocontrol comprises a frequency comparator of the type providing a logic signal to indicate the result of the comparison between the oscillation frequency of said oscillating circuit and the frequency defined by signals applied to said command, characterized in that the memory circuit comprises a counter-counter provided with an input for receiving progress signals

at slow rate and counting and dice control input

counting connected to the output of said comparator, a counter provided with a

input to receive fast pace progress signals, a

comparing the contents of said counter and up-down counter, a

integrator circuit for integrating output signals of the latter sscomparateur and means coupled to the switching circuit for freezing

the contents of the down-counter, when the switching circuit

goes from the second to the first position.