NO153080B - Elektrisk boelgefilter samt fremgangsmaate for avstemning av dette - Google Patents

Abstract

Det er beskrevet et elektrisk bølgefilter (3) som for viderefring av signaler har en over-føringskarakteristikk med smalt bånd sentrert på en frekvens som kan forskyves gjennom et arbeidsområde og en underordnet aktiv krets (12), innbe-fattende en kopling (13, 24) for innkopling av . filtret i den aktive krets slik at denne oppviser maksimal forsterkning eller oscillasjon ved den. nevnte frekvens.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår elektriske bølgefiltere

som for overføring av signaler har en smalbåndet over-føringskarakteristikk sentrert på en arbeidsfrekvens,

hvilket filter er tilknyttet en aktiv krets ved hjelp av hvilken filterets arbeidsmåte kan forandres til enten en avstemt forsterker eller en oscillator med arbeidsfrekvensen.

Oppfinnelsen er særlig egnet til avstemning av smalbånds-filtere, så som kamfiltere.

Et eksempel på en anvendelse av en spesiell form for oppfinnelsen er ved avstemning av en radionavigasjons mottaker for å oppnå størst mulig dempning av signaler ved en be-

stemt stillbar frekvens. Kamfiltere, d.v.s. filtere som sperrer i smale bånd, benyttes ofte for å eliminere eller i det minste sterkt dempe interferens som opptrer ved en bestemt frekvens eller innenfor et smalt frekvensbånd.

Ofte vet den som betjener mottakeren på forhånd hvilken frekvens interferensene sannsynligvis opptrer med, men ikke desto mindre har det vist seg vanskelig å komme frem til tilfredsstillende midler ved hjelp av hvilke kamfiltere kan reguleres for å gi maksimal sperring for signaler ved interferensfrekvensen. Et eksempel på en filter-og-oscillatorkrets er beskrevet i US patent nr. 3.838.352.

Her finnes en elektrisk filterkrets som for overføring av signaler har en smalbåndet filterkarakteristikk som er sentrert på en arbeidsfrekvens. Filterkretsen må ha en aktiv krets som dannes av en forsterker, men den tidligere kjente krets er kun beregnet for en bestemt frekvens som ikke er stillbar og den nevnte aktive frekvens er en nødvendig del av filterkretsen.

En hensikt med foreliggende oppfinnelse er å skape reguler-ingsmuligheter, slik at arbeidsfrekvensen kan forskyves innenfor et bestemt område slik at bølgefilteret får en forskyvbar smal båndbredde og filteret kan være tilknyttet en regenerativ krets som kan arbeide uavhengig av mottag-ning av signaler ved filteret, samt av en kobling som kobler sammen filteret og den regenerative krets slik at kretsen vil gi maksimal forsterkning eller oscillasjon innenfor den båndbredde det gjelder. Filteret kan være et kamfilter eller et annet filter med smale stoppbånd og kan være dannet av et brokoblet P-filter, der seriekapasi-tansene utgjøres av varaktordioder der en forspenning reguleres for å endre den frekvens ved hvilken man får maksimal utelukkelse av signaler.

Koblingen kan innbefatte en transformator hvis primærvikling i kombinasjon med de andre reaktive elementer i filteret, f.eks. de nevnte varaktordioder, bestemmer filterets frekvensrespons og der sekundærviklingen som gir et nedtransformeringsforhold, er koblet til en forsterker med høy inngangsimpedans slik at belastningen på sekundærviklingen ikke i særlig grad påvirker frekvensfølsomheten for fil 0teret når det gjelder føring av signalene fremover. Forsterkeren kan utgjøre det aktive element i den regenerative krets.

Det vil være klart av den foregående beskrivelse at anord-ningen letter måling av den frekvens der man har maksimal utelukkelse av signaler ved hjelp av et kamfilter, og derved lettes riktig avstemning av filteret enten på en bestemt ønsket frekvens eller på en tidligere ukjent frekvens ved hvilken det opptrer interferens, for å gi maksimal sperring for eller utelukkelse av denne interferens.

Fagfolk på området vet at plasseringen av et kamfilter i tilbakekoblingssløyfen for en forsterker er en alminnelig foranstaltning til frembringelse av en svingekrets, der svingefrekvensen bestemmes av den frekvens ved hvilken kamfilteret gir maksimal sperring. Foreliggende oppfinnelse anvender i det minste i en bestemt utførelsesform hovedsaklig det samme arbeidsprinsipp som man finner i en slik krets, men ett fremtredende trekk ved foreliggende oppfinnelse ligger i anvendelsen av midler ved hjelp av hvilke et regulerbart kamfilter eller annet regulerbart filter med smal båndbredde kan avstemmes ved hjelp av en nøyaktig måling av den egentlige følsomhet ved filteret.

Oppfinnelsen er kjennetegnet ved de i kravene gjengitte trekk og vil i det følgende bli forklart nærmere under henvis-

ning til tegningene der:

Fig. 1 er et forklarende skjema for et kamfilter som er knyttet til en underordnet aktiv krets,

fig. 2 viser en utførelsesform for oppfinnelsen og fig. 3 viser en modifikasjon som gir automatisk avstemning.

På fig. 1 er det vist en signalkilde som er representert

ved en oscillator 1 og en motstandsimpedans 2. Kilden kan være dannet av en forforsterker som er koblet til en antenne i en radionavigasjonsmottager. Kilden mater et kamfilter 3 som er av typisk form. På fig. 1 har kamfilteret et par inngangsklemmer 4 og 5 og et par utgangsklemmer 7 og 7a. Filteret er et brokoblet T-filter som har en seriegren med to kapasitanser 6, 6a, brokoblet med en motstand 8

mellom klemmene 4 og 7. En shuntinduktans forbinder koblingspunktet mellom kapasitansene 6 og 6a med et felles punkt mellom klemmene 5 og 7a. Inngangsklemmene er koblet med et shuntmotstand 10 og utgangsklemmene er koblet med en belastningsmotstand 11. Et slik kamfilter gir en sperring med smalt bånd av signaler fra kilden, og maksimal sperring for signalene finner sted ved en bestemt frekvens som kan forflyttes ved innstilling av kapasitansene 6 og 6a.

For å bestemme den frekvens kamfilteret er avstemt på,

kan det benyttes en underordnet krets 12. Denne krets er f.eks. koblet mellom det felles koblingspunkt for kapasitansene 6 og 6a, induktoren 9 og inngangsklemmen 4 og om-

fatter f.eks. en vender 13, en ikke-omvendende forsterker 14 og en utgangsmotstand 15. For normal drift av kamfilteret vil venderen 13 være brutt. For kontroll av filteret for å bestemme den frekvens da man har maksimal sperring, sluttes venderen 13, hvoretter kretsen som kanfil-teret er koblet inn i frembringer en sinusformet oscillasjon ved den nevnte frekvens der man har maksimal sperring eller utelukkelse. Oscillasjonsfrekvensen kan måles med et hvilket som helst passende frekvensmeter og kamfilteret kan deretter justeres inntil den målte oscillasjonsfrekvens svarer nøyaktig til den frekvens der man ønsker maksimal utelukkelse eller sperring av signaler ved hjelp av kamfilteret .

Det er meget ønskelig at koblingen mellom kamfilteret og

den underordnede krets ikke påvirker kamfilterets frekvens-følsomhet og at den underordnede krets ikke har noen ukompen-sert faseforskyvning, da ellers oscillasjonsfrekvensen og frekvensen med maksimal sperring i kamfilteret vil være for-skjellige og gjøre målingen av frekvensen med maksimal sperring unøyaktig.

Fig. 2 viser en krets som innbefatter kretsen som er vist på fig. 1. I denne krets er kapasitansene 6 og 6a nu variable kapasitanser som dannes av varaktordiodene 6 og 6a. En regulerbar forspenning for varaktordiodene gis av en krets 16. Denne krets har en spenningskilde anordnet mellom en negativ klemme 17 og klemmen 7a som er koblet til jord felles med inngangsklemmen 5a, svarende til klemmen 5. Mellom klemmene 17 og 7a ligger en spenningsdeler som er dannet av motstanden 18 og 19, hvorav motstanden 18

er parallellkoblet med et potensiometer 20. Uttaket fra potensiometeret 20 er koblet ved hjelp av en blokkerings-diode 21 til en positiv klemme 22, via en motstand 23 og også til varaktordiodene 6 og 6a, ved hjelp av en primærvikling 9a i en transformator 24 hvis sekundærvikling 25 kobler kamfilteret til den underordnede krets som vil bli

beskrevet nærmere i det følgende.

Viklingen 9a svarer hovedsaklig til viklingen 9 på fig. 1, mens kapasitansen 26 er anvendt bare for å skape for-

spenning til varaktordiodene mens den utgjør en kortslutning for signaler ved en hvilken som helst frekvens innenfor kamfilterets arbeidsområde.

Sekundærviklingen 25 i transformatoren 24 er stort sett løst koblet til primærviklingen 9a og gir et nedtransformeringsforhold på f.eks. 10:1. Koblingen sikrer at den underordnede krets som har høy inngangsimpedans, har liten innvirkning på kamfilterets frekvensfølsomhet. F.eks. kan inngangsimpedan-sen for den underordnede krets være av en størrelsesorden på 100 kiloohm, og den impedans som reflekteres inn i transformatoren, blir derfor meget høy enten venderen 13

er brutt eller ikke.

Forsterkeren 14 utgjøres av en arbeidsforsterker med meget

høy inngarigsimpendans. Den egentlige impedans overfor sekundærviklingen 25 når venderen 13 er sluttet, er stort sett den samme som for parallellmotstanden 27 som er koblet mellom jord og den positive inngangsklemme for forsterkeren. Den omvendende inngangsklemme er koblet til jord gjennom en motstand 28 og en kapasitans 29 og til utgangsklemmen for forsterkeren ved hjelp av en tilbakekoblingsmotstand 30. Ut-gangen fra forsterkeren er koblet gjennom en motstand 31

til en utgangsklemme 32. Sløyfen som består av filteret og den underordnede krets, fullstendiggjøres av motstanden 33 og 34 som er koblet mellom motstanden 31 og klemmen 4.

To dioder 35 og 35a som står med motsatt polariteter, er koblet mellom klemmen 32 og jordklemmen for å begrense ut-gangen fra forsterkeren 14 til omtrent en halv volt på hver side av nullpotensialet. For et formål som skal beskrives nærmere i det følgende, er koblingspunktet for motstandene 33 og 34 koblet gjennom en motstand 36 og en vender 37 til jordklemmen 5a. Kretsen som er beskrevet på fig. 2, innbefatter bare ett kamfilter, men det er helt ut mulig å modifi-sere kretsen slik at den har tilstrekkelig antall vendere, hvorved den underordnede krets kan benyttes for et hvilket som helst av et sett av kamfiltere som står i parallell.

For normal drift av kamfilteret, er venderne 13 og 37 brutt eller åpne. Når det er ønskelig å avstemme filteret til en bestemt frekvens, sluttes venderen 13. Den lukkede sløyfe' som dermed dannes av forsterkeren 14 og tilhørende kompo-nenter og filteret, vil svinge ved den frekvens som har maksimal sperring i kamfilteret. Denne frekvens kan måles med et hensiktsmessig frekvensmeter som er koblet til utgangsklemmen 32. Potensiometeret 20 kan deretter justeres inntil den målte frekvens nøyaktig tilsvarer den ønskede frekvens.

Lukning av venderen 37 fører til en reduksjon i sløyfefor-sterkningene i den regenerative krets som dannes hovedsaklig av forsterkeren 14 og kamfilteret. Den kombinerte krets virker dermed som en avstemt forsterker som har. en topp følsomhet ved den frekvens for hvilken kamfilteret under normal drift gir maksimal sperring. Modifikasjon av følsom-heten i den regenerative krets på denne måte, gjør det mulig for den. som betjener mottakeren å søke etter interferens som finner sted ved eller i nærheten av en bestemt, men ukjent frekvens. For å kunne utføre denne søkningr må. filteret reguleres, f.eks. ved hjelp av potensiometeret 20, for å sveipe gjennom mottagerens passband, inntil inter-ferensen er funnet. Kamfilteret vil da være automatisk innstilt for å sperre for eller oppheve denne interferens.

Fig. 3 viser en krets som muliggjør automatisk avstemning. Kretsen er en modifikasjon av fig. 1 for enkelhets skyld,

men i virkeligheten er modifikasjonen en tilføyelse til kretsen 38 i stedet for den manuelt regulerbare krets 16

på fig. 2.

I den modifiserte krets blir et signal med den frekvens som skal sperres eller utelukkes påtrykket en klemme 39 for en frekvenssammenlikner 40 som sammenlikner dette referansesignal med det signal som induseres i oscillator-kretsen. Forskjellen mates gjennom en lavpassforsterker 41 for å regulere forspenningen for varaktordiodene 6, 6a inntil filteret er avstemt på den ønskede frekvens.

Claims (11)

1. Elektrisk bølgefilter som, for overføring av signaler, har en smalbåndet overføringskarakteristikk sentrert på en arbeidsfrekvens, hvilket filter er tilknyttet en aktiv krets ved hjelp av hvilken filterets arbeidsmåte kan forandres til enten en avstemt forsterker eller en oscillator med arbeidsfrekvensen, karakterisert ved at filteret (3) er innrettet stillbart slik at arbeidsfrekvensen kan forskyves innenfor et område og at den nevnte aktive krets (12) er innrettet med en ubetydelig innvirkning på frekvensresponsen for filteret, samt ved at den aktive krets omfatter en kobling (13, 14) for sammenkobling av filteret og den aktive krets i en regenerativ lukket sløyfe som oppviser maksimal forsterkning eller oscillasjon ved den nevnte arbeidsfrekvens, idet filteret på en utgangsport avgir den nevnte arbeidsfrekvens.

2. Filter som angitt i krav 1, karakterisert ved at det omfatter minst en kondensator (6) som er dannet av en varaktor diode og midler (16) for innstilling av varaktorens forspenning for å variere den tidligere nevnte frekvens.

3. Filter som angitt i krav 2, karakterisert ved at koblingen omfatter en transformator 24 med en primærvikling (9a) som utgjør et av de reaktive elementer som bestemmer den nevnte frekvens, og en sekundærvikling (25) som den aktive krets (12) er innrettet med en tilstrekkelig høy impedans overfor til å ha ubetydelig virkning på filterets frekvensrespons.

4. Filter som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at den aktive krets innbefatter midler (36, 37) for justering av kretsens forsterkning slik at kretsen som innbefatter filteret kan arbeide etter valg enten som en oscillator eller som en avstemt forsterker.

5. Filter som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det omfatter en automatisk avstemningsanordning (38) som sammen-ligner oscillasjonen i den aktive krets med et referansesignal og justerer filteret for avstemning av dette på frekvensen for referansesignalet.

6. Filter som angitt i krav 2 og 5, karakterisert ved at avstemningsanordningen (38) justerer den nevnte forspenning.

7. Filter som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at en brokoblet T-krets er innrettet for å frembringe overførings-karakteristikken og innbefatter seriekoblede variable kon-densatorer (6, 6a) og en shuntinduktans (9 eller 9a).

8. Filter som angitt i krav 3 og 7, karakterisert ved at induktansen utgjøres av primærviklingen.

9. Filter som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved en utgangsport som er i tillegg til utgangsporten for filteret (32), ved hvilken utgangsport det opptrer et utgangssignal ved driften av den regenerative sløyfe.

10. Fremgangsmåte til avstemning av et smalbåndet under-trykkelsesfilter, karakterisert ved inn-kobling av filteret i en regenerativ sløyfe med en forsterker som ved normal drift av filteret ikke har noen virkning på videreføringen av signalet av filteret til en last og ved måling av frekvensen av et signal i den regenerative sløyfe, samt justering av filteret for å endre den frekvens ved hvilken det i normal drift gir maksimal undertrykning.

11. Fremgangsmåte som angitt i krav 10, karakterisert ved at signalet i sløyfen sammenlignes med et referansesignal og at et feilsignal anvendes til automatisk avstemning av filteret.