PL226101B1 - Sposob redukcji zaklocen i szumow w ukladach z dwoma torami sygnalow oraz filtr fazowy - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób redukcji zakłóceń i szumów w układach z dwoma torami sygnałów oraz filtr fazowy, mające zastosowanie głównie w telekomunikacji, radiolokacji, aparaturze pomiarowej i medycznej oraz innych dziedzinach, w których występują co najmniej dwa tory sygnałów i w których istnieje potrzeba redukcji niepożądanych sygnałów o odmiennych fazach lub amplitudach.

Układy z dwoma torami sygnałów są bardzo często wykorzystywane w różnych dziedzinach, w tym głównie w telekomunikacji, w tzw. technice dywersyfikacji (diversity). Dzięki możliwości odbioru sygnałów np. z dwóch anten możliwa jest optymalizacja odbioru sygnałów wejściowych za pomocą różnego rodzaju metod, do których należy zaliczyć m.in. dywersyfikację czasową, dywersyfikację częstotliwościową jak i dywersyfikację przestrzenną. Istnieje znacząca potrzeba eliminacji różnego rodzaju zakłóceń jak i szumów stopni wejściowych takich układów, przy czym zakłócenia charakteryzują się najczęściej podobnym poziomem napięć w obu torach, lecz odmienną fazą (np. kiedy sygnał zakłócający odbierany jest z innego kierunku, niż właściwy), natomiast szumy stopni wejściowych ograniczające czułość urządzeń charakteryzują się najczęściej losowymi amplitudami i fazami, odmiennymi w obu torach. Znanych jest także wiele sposobów redukcji szumów i zakłóceń w urządzeniach odbiorczych z dwoma torami pośredniej częstotliwości, w których dokonywane jest wydzielenie sygnału pożądanego i redukcja sygnałów niepożądanych. Większość tych układów tylko w niewielkim stopniu usuwa sygnały niepożądane i najczęściej porównywanie sygnałów w obu torach dokonywane jest za pomocą obróbki cyfrowej, np. za pomocą różnego rodzaju przetworników analogowo-cyfrowych lub układów DSP, ale z uwagi na uwarunkowania technologiczne jest to skuteczne jedynie na poziomie niższych częstotliwości.

Celem opracowanego sposobu redukcji zakłóceń i szumów oraz opracowanego filtra fazowego jest uzyskanie skutecznej redukcji zarówno sygnałów zakłócających jak i szumów. Opracowane rozwiązania (sposób jak i filtr fazowy) charakteryzują się prostotą działania i wysokimi parametrami technicznymi, umożliwiającymi za pomocą kilku połączonych szeregowo podstawowych członów filtrów o nieskomplikowanej budowie znacząco zredukować poziom sygnałów niepożądanych (sygnałów zakłócających jak i szumów).

Przykładowo, za pomocą tylko dwóch członów filtrów (w układach po dwa sumatory mocy) możliwe jest osiągnięcie dla par sygnałów o jednakowych amplitudach tłumienia ponad 70 db dla różnic kątowych 25-180°, tłumienia ponad 20 db dla różnic kątowych od +/- 15° do +/25° oraz tłumienia ponad 40 db dla większości sygnałów o różnych amplitudach (charakterystycznych głównie dla szumów). Podstawowym zastosowaniem tego rodzaju filtrów mogą być stopnie wejściowe urządzeń telekomunikacyjnych odbierających sygnały w systemach diversity z zespołami dwóch lub więcej anten odbiorczych, w tym głównie pracujących na wysokich częstotliwościach i mikrofalach. Umożliwiają one odbiór bardzo słabych sygnałów radiowych w warunkach zarówno bardzo silnych zakłóceń pochodzących od innych stacji pracujących z bardzo dużą mocą - zarówno na danym jak i sąsiednich kanałach odbioru (ale nadających z innego kierunku) jak i odbiór sygnałów przy bardzo małym st osunku sygnału/szumu (S/NR). Przykładowo też, za pomocą systemu dwóch anten nawet o dookólnej charakterystyce, dzięki opracowanemu filtrowi - możliwe jest uzyskanie bardzo wąskiej, kierunkowej charakterystyki odbioru. Przedstawione rozwiązania mogą też mieć zastosowanie także w radiolokacji (wytłumianie wiązek sygnałów nadchodzących z bocznych kierunków) jak i we wszystkich innych dziedzinach, w których istnieje potrzeba porównania dwóch sygnałów i eliminacji sygnałów niepożądanych. Opracowany filtr może być wyposażony w układy ręcznej lub automatycznej regulacji parametrów, a tym samym jego działanie może być optymalizowane w zależności od potrzeb jak i parametrów sygnałów wejściowych. Filtr charakteryzuje się bardzo niskim poziomem szumów własnych, co wynika z faktu, że większość szumów własnych filtra kompensuje się w układzie porównywania napięć na wyjściach sumatorów mocy z napięciami na wejściu filtra.

Istota sposobu redukcji zakłóceń i szumów w układach z dwoma torami sygnałów z jednym sumatorem mocy PC1 polega na tym, że sygnały wejściowe x i y podaje się na sumatory napięć SX i SY, jak również do sygnałów wejściowych x i y dodaje się składowe różnicy tych sygnałów, czyli składowe napięcia Uxy, lecz o przeciwnych zwrotach i podaje się je jako sygnały pośrednie x1 i y1 na wejście sumatora mocy PC1, którego sygnał wyjściowy p1 sumatora mocy PC1 porównuje się ze średnią wartością Sr sygnałów x1 i y1, a sygnał różnicowy w1, będący różnicą tych wartości podaje się na wzmacniacz W1 o wzmocnieniu kw, którego wyjściowy sygnał różnicowy w2 podawany jest na sumatory napięć SX i SY, na wyjściu których uzyskuje się sygnały wyjściowe x' i y'. Korzystnie sygnały

PL 226 101 B1 wejściowe x₁ i y₁ mają wartości wektorowe x₁= k[(x+y) + aOxy] oraz y₁= k[(x+y) - aOxy] oraz wyjściowy sygnał różnicowy w₂ ma wartość w₂=kw^[p₁/kp - (x₁+ y₁)/2]_; przy czym współczynniki kp, a, k, kw mogą przyjmować dowolne wartości rzeczywiste, korzystnie: k=0,5-2; a=1-4; kp=//2; kw=1-5.

Istota sposobu redukcji zakłóceń i szumów w układach z dwoma torami sygnałów z dwoma sumatorami mocy polega na tym, że sygnały wejściowe x i y podaje się na sumatory napięć SX i SY, jak również do sygnałów wejściowych x i y dodaje się składowe różnicy tych sygnałów, czyli składowe napięcia Uxy, lecz o przeciwnych zwrotach i uzyskuje się pary sygnałów pośrednich x1 i y1 oraz x1' i y1', które podawane są na wejścia sumatorów mocy, odpowiednio PC1 i PC2, których napięcia wyjściowe, odpowiednio sygnały p1 i p1' na wyjściach sumatorów mocy PC1 i PC2 porównuje się ze średnimi wartościami par sygnałów x1 i y1 oraz x1' i y1', czyli odpowiednio wartościami Sr i Sr', a różnice tych sygnałów w postaci sygnałów różnicowych, odpowiednio w1 i w1', podaje się na wzmacniacze, odpowiednio W1 i W2 o wzmocnieniu kw i kw', których sygnały wyjściowe, odpowiednio w2 i w2' podawane są na sumatory napięć, odpowiednio SX i SY, na wyjściu których uzyskuje się sygnały wyjściowe x' i y'. Korzystnie sygnały pośrednie x₁, y₁, x₁', y₁' mają wartości wektorowe x₁= k[(x+y) + aOxy] oraz y₁= k[(x+y) - bOxy] oraz x₁'= k[(x+y) - aOxy] oraz y₁'= k[(x+y) + bOxy] oraz sygnały różnicowe mają postać: w1=p2/kp - (x1 i y1)/2 oraz w1'=p2'/kp - (x1' i y1')/2, a wyjściowe sygnały różnicowe mają postać w₂=kw^w₁, w^kw-Wb przy czym współczynniki a, b, k, kw, kp mogą przyjmować dowolne wartości rzeczywiste, korzystnie: k=0,5-2; a=0,5-8; b=0,5-8; k=//2; kw=1-5. Korzystnie jeden z sygnałów wejściowych x lub y podawany jest na wejściu układu za pośrednictwem przesuwnika fazowego PF. Korzystnie także poziom wyjściowych sygnałów różnicowych w2, w2', lub też przesuw fazy przesuwnika fazowego PF może być regulowany ręcznie lub też automatycznie z układu sterującego współpracuj ącego z urządzeniem na wyjściu filtra.

Istota opracowanego filtra fazowego dla dwóch niezależnych torów sygnałowych, polega na tym, że wejścia sygnałowe x i y połączone są z wyjściami sygnałowymi x' i y' poprzez sumatory napięcia, odpowiednio SX i SY, jak również wejścia sygnałowe x i y połączone są z układem sterującym US, którego dwie pary wyjść połączone są z wejściami sumatorów mocy PC1 i PC2, których wyjścia połączone są z wejściami sumatorów różnicowych, odpowiednio S1 i S2, których drugie wejścia połączone są z układami sumująco-dopasowującymi, odpowiednio SA i SB, których wejścia połączone są do odpowiednich par wejść sumatorów mocy PC1 i PC2, natomiast wyjścia sumatorów różnicowych, odpowiednio S1 i S2 połączone są z wejściami wzmacniaczy, odpowiednio W1 i W2, których wyjścia połączone są z odpowiednimi wejściami sumatorów napięcia SX i SY.

Opracowany sposób redukcji zakłóceń i szumów w układach z dwoma torami sygnałów oraz opracowany filtr fazowy zostały bliżej przedstawione w przykładach wykonania i są odtworzone na rysunkach, które przedstawiają:

fig. 1 - sposób redukcji zakłóceń i szumów z filtrem z jednym sumatorem mocy, fig. 2a, 2b, 2c - wektory napięć filtru z jednym sumatorem mocy, fig. 3 - wykres napięcia różnicowego filtru z jednym sumatorem mocy, fig. 4 - charakterystyki tłumienia filtru z jednym sumatorem mocy, fig. 5 - sposób redukcji zakłóceń i szumów ze zmodyfikowanym filtrem z jednym sumatorem mocy, fig. 6 - wektory napięć zmodyfikowanego filtru z jednym sumatorem mocy, fig. 7 - charakterystyki tłumienia zmodyfikowanego filtru z jednym sumatorem mocy, fig. 8 - sposób redukcji zakłóceń i szumów z filtrem z dwoma sumatorami mocy, fig. 9 - wektory napięć filtra z dwoma sumatorami mocy, fig. 10 - charakterystyki tłumienia filtra z dwoma sumatorami mocy, fig. 11 - sposób redukcji zakłóceń i szumów z dwoma filtrami, przesuwnikiem fazowym i regulacją parametrów filtra, fig. 12a, 12b - charakterystyki tłumienia układu z dwoma filtrami, fig. 13 - schemat blokowy filtra fazowego.

Sposób redukcji szumów i zakłóceń w torach z dwoma torami sygnałów przedstawiono na schemacie blokowym pokazanym na rysunku fig. 1 na przykładzie filtru z jednym sumatorem mocy PC1. Sygnały wejściowe x i y dwóch torów sygnałowych podawane są na sumatory napięć, odpowiednio SX i SY, na wyjściu których otrzymuje się sygnały wyjściowe x' i y'. Sygnały wejściowe x i y za pośrednictwem wtórników napięciowych, odpowiednio Wt1 i Wt2, w postaci sygnałów pośrednich x1 i y1 podawane są także na wejścia sumatora mocy PC1. Sygnał p1 z wyjścia sumatora mocy PC1 podawany jest na dzielnik napięcia utworzony z rezystorów R1 i R2 dając na wyjściu dzielnika sygnał

PL 226 101 B1 odniesienia p₂, pomniejszony w stosunku do sygnału p₁ o wartość //2 (p₂= p-|///2). Sygnał odniesienia p₂ podawany jest na wejście transformatora Tr2, na którego drugie uzwojenie pierwotne podawany jest także sygnał średni Sr utworzony jako wartość średnia sygnałów pośrednich x1 i y1 na wejściu sumatora mocy PC1 za pomocą rezystorów Rx i Ry o jednakowej rezystancji. Tym samym na wejściu transformatora Tr2 wytwarza się sygnał różnicowy w1, będący różnicą napięć sygnału średniego Sr i napięcia odniesienia p2. Sygnał różnicowy w1 z uzwojenia wtórnego transformatora Tr2 podawany jest na wzmacniacz W1, z którego po wzmocnieniu o współczynnik kw, jako wyjściowy sygnał różnicowy w2 podawany jest na wejścia sumatorów napięć SX i SY.

Na rysunkach fig. 2a, 2b, 2c przedstawiono wektory napięć filtru z jednym sumatorem mocy dla różnych sygnałów wejściowych x i y.

Na rysunku fig. 2a pokazano wektory napięć dla sygnałów wejściowych x i y o jednakowej częstotliwości, fazie i amplitudzie. Przyjmując, że x=x' oraz y=y' (wzmocnienie wtórników Wt1 i Wt2 jest równe 1), przekładnia transformatora wyjściowego Tr2 oraz wzmocnienie wzmacniacza W1 są także równe 1 oraz oporności wejściowe i wyjściowa sumatora mocy PC1 są jednakowe, to dla takich parametrów sygnałów wejściowych x i y wyjściowe sygnały różnicowe w2 będą miały wartość zerową, wynikającą z tego, iż napięcie odniesienia p2 będzie równe średniej wartości Sr sygnałów wejściowych x i y:

p₂ = / (x 1 1 + yl yl/ //2 = Sr = (%·,_ + y₂ ) / 2 , czyli w₂ = w₁ = p ₂ — Sr = 0

Dla takich parametrów sygnały wyjściowe x' i y' na wyjściu sumatorów napięcia SX i SY będą identyczne do sygnałów wejściowych x i y.

Na rysunku fig. 2b pokazano wykresy wektorów dla sygnałów wejściowych x i y o jednakowej amplitudzie i różnicy ich faz α = 90°. Dla takiej wartości odchylenia fazowego, wartość amplitudy średniej sygnałów pośrednich x₁ i y₁, czyli Sr wynosiła będzie //2/2=0,71 ich wartości, amplituda sygnału odniesienia p₁, na wyjściu sumatora PC1 będzie wynosiła ////2 = 1,2 0 amplitudy sygnału pośredniego x₁ lub y₁, a amplituda napięcia odniesienia p₂ wynosić będzie //2/ /2 = 0,8 4 amplitudy sygnału pośredniego x₁ lub y₁. Tym samym, sygnały różnicowe w₂ o wartości amplitudy w₂=0,84-0,70=0,14 wartości amplitud sygnałów wejściowych x lub y, podawane na sumatory napięć SX i SY powodować będą odchylenie kątowe sygnałów wyjściowych x' i y' oraz zmniejszenie ich amplitud w odniesieniu do sygnałów wejściowych x i y.

Na rysunku fig. 2c pokazano wykresy wektorów, gdy jeden z sygnałów wejściowych, w tym przypadku sygnał wejściowy y ma wartość zerową. Dla takich wartości amplitud sygnałów wejściowych x i y, wartości sygnału średniego Sr sygnałów wejściowych x i y wynosiła będzie 0,5 amplitudy sygnału wejściowego x, amplituda sygnału p1 na wyjściu sumatora mocy PC1 będzie równa amplitudzie sygnału wejściowego x, a amplituda napięcia odniesienia p₂ wynosić będzie 1///2 amplitudy sygnału x. Tym samym, sygnały różnicowe w₂ o wartości amplitudy (0,5-1///2) podawane na sumatory napięć SX i SY powodują zmniejszenie amplitudy sygnału wejściowego x i zwiększenie amplitudy sygnału y z wartości zerowej do wartości (0,5-1///2). Jeśli sygnał różnicowy w₁ byłby wzmocniony o współczynnik kw=2,4 (na przykład za pomocą przekładni transformatora Tr2 lub wzmacniacza W1, to sygnały wyjściowe x' i y' będą miały jednakowe amplitudy i będą odchylone od siebie o kąt 180°, a suma ich wektorów napięć będzie wynosić zero, jak to pokazano na rysunku fig. 2d. Tym samym, jeśli na wyjściu filtra zastosuje się sumator napięć sygnałów wyjściowych x' i y', to taki układ tłumić będzie całkowicie wszystkie sygnały wejściowe, które pojawią się tylko na jednym z wejść filtra.

Na rysunku fig. 3 przedstawiono wartości rzeczywiste wyjściowego sygnału różnicowego w₂ w zależności od kąta α pomiędzy sygnałami wejściowymi x i y i wartości ich amplitud x=y=200 pV. Dla takich wartości amplituda sygnału różnicowego w2 osiąga maksimum przy kącie α= ca. 150° i ma wtedy wartość zbliżoną do wartości średniej wartości wektorów sygnałów wejściowych x i y. Tym samym, dla takiej wartości kąta α suma wektorów sygnałów wyjściowych x' i y' jest równa zero (sygnały te mają równe wartości, ale przeciwne zwroty).

Na rysunku fig. 4 przedstawiono charakterystykę tłumienia takiego filtra dla wartości wzmocnienia wzmacniacza W1 kw=1 i kw=5. Linią przerywaną narysowano tłumienie filtra, gdy jeden z sygnałów wejściowych ma wartość zerową (y=0), a kw=2,4.

Na rys. fig. 5 przedstawiono sposób redukcji zakłóceń i szumów za pomocą zmodyfikowanego układu filtru, w których fazy sygnałów pośrednich x1 i y1 na wejściu PC1 nie są równe fazom sygnałów wejściowych x i y - są bardziej rozchylone. Uzyskuje się to w ten sposób, że do wartości średniej sygnaPL 226 101 B1 łów wejściowych x i y, otrzymanych na dwóch rezystorach Rz o jednakowej rezystancji dodaje się (lecz z przeciwnymi zwrotami) różnicę sygnałów wejściowych x i y, czyli sygnał Uxy, podawany na uzwojenie pierwotne podwyższającego napięcie transformator Tr1 o przekładni a. Tym samym na wejścia sumatora mocy PC1 podawane są sygnały pośrednie x1 i y1, będące sumą wektora średniej wartości sygnałów wejściowych x i y oraz wektorów napięć proporcjonalnych do różnicy tych sygnałów, lecz o przeciwnych zwrotach. Tym sposobem rozchylone od siebie sygnały pośrednie x1 i y1 podawane na sumator PC1 wytwarzają większe, w odniesieniu do poprzedniego przykładu napięcie odniesienia p2, a tym samym zwiększone tłumienie uzyskuje się już dla mniejszych wartości kątów fazowych a.

Na rysunku fig. 6 przedstawiono wykresy wskazowe dla pokazanego na rysunku fig. 5 układu filtru, dla przykładowego kąta fazowego a=45° i przekładni a=1 transformatora Tr1. Jak widać na rysunku fig. 6, dla kąta fazowego a=45° uzyskuje się wartość napięcia odniesienia p2 taką samą, jaką uzyskiwało się w poprzednim przykładzie (pokazanym na poprzednim rysunku fig. 2b) dla kąta 90°. Tym sposobem uzyskuje się w praktyce zwiększone tłumienie już dla mniejszych wartości kątów fazowych a.

Na rysunku fig. 7 przedstawiono charakterystyki tłumienia zmodyfikowanego filtra dla wartości przekładni a=2 i dwóch wartości współczynników wzmocnienia sygnału różnicowego w1 na wzmacniaczu W1: kw=1 i kw=2.

Na rysunku fig. 8 przedstawiono przykład sposobu redukcji szumów i zakłóceń za pomocą układu z dwoma sumatorami mocy PC1 i PC2. W układzie tym na wejścia sumatorów mocy PC1 i PC2 podawane są odpowiednie sygnały pośrednie odpowiednio; x1 i y1 oraz x1' i y1', przy czym sygnały te tworzone są jako sumy wartości średniej sygnałów wejściowych x i y i składowych różnicy tych sygnałów (czyli napięcia Uxy pomiędzy sygnałami x i y), uzyskiwanych za pomocą transformatora Tr1, przy czym składowe te nie są równe - uzwojenia wtórne mają odmienną ilość zwojów (o przekładniach a i b), a wartość średnią sygnałów wejściowych uzyskuje się za pomocą dzielników rezystorowych Rz o jednakowej rezystancji.

Sygnały podawane na sumatory mocy PC1 i PC2 można opisać równaniami (w układzie wektorowym):

x-i = k[(x+y)/2 + aOxy] y·, = k[(x+y)/2 - bOxy] x₁' = k[(x+y)/2 - aOxy] y₁' = k[(x+y)2 + bOxy], gdzie współczynniki k, a, b mogą przyjmować dowolne wartości rzeczywiste, korzystnie: k=1, a=0,5-8, b=0,5-8. Sygnały odniesienia p2 i p2' otrzymane na wyjściach sumatorów mocy PC1 i PC2 porównuje się z napięciami sygnałów średnich Sr i Sr', odpowiednich par sygnałów pośrednich x1 i y1 oraz x1' i y1' za pomocą transformatorów wyjściowych Tr2 i Tr2', a otrzymane sygnały różnicowe w· i w/ podaje się za pośrednictwem wzmacniaczy W1 i W2 o wzmocnieniu kw i kw' jako wyjściowe sygnały różnicowe w2 i w2' na sumatory napięć SX i SY.

Alternatywnie, linią wykropkowaną zaznaczono opcję, w której sygnały odniesienia p2, p2' nie są porównywane z sygnałami średnimi Sr, Sr', lecz na transformatory wyjściowe TR2, TR2' podawana jest średnia wartość sygnałów x i y, uzyskana za pomocą rezystorów Rz o jednakowej rezystancji.

Na rys. fig. 9 przedstawiono wykresy wskazowe opracowanego sposobu z dwoma sumatorami mocy, przedstawionego na rysunku fig. 8 dla kąta fazowego 90° i wartości współczynników k=1, a=0,6, b=0,85, kw=1. Jak widać z wykresu, w wyniku przesunięcia fazowego par sygnałów pośrednich x1 i y1 oraz x1' i y1' w stosunku do sygnałów wejściowych x i y, uzyskanego za pomocą uzwojeń wtórnych transformatora Tr1' o różnych przekładniach, wektory sygnałów odniesienia p2 i p2' będą odchylone od wektorów średnich napięć Sr i Sr'. Dla powyższych wartości współczynników a i b, w przeciwieństwie do poprzednich przykładów sposobu, w wyniku porównania napięć odniesienia p2 i p2' z odpowiednimi wektorami sygnałów średnich Sr i Sr', na wyjściach transformatorów Tr2 i Tr2' otrzymamy sygnały różnicowe w1 i w1' o fazach przeciwnych do odpowiednich sygnałów wejściowych x i y. Tym samym po wzmocnieniu tych sygnałów na wzmacniaczach W1 i W2 i podaniu ich na sumatory napięcia SX i SY, znacząco pomniejszają one wartość amplitud sygnałów wyjściowych x' i y' dla sygnałów wejściowych x i y zarówno o różnych fazach jak i amplitudach.

Na rysunku fig. 10 przedstawiono charakterystyki tłumienia sposobu z dwoma sumatorami mocy, przedstawionego na rysunku fig. 8 dla różnych wartości współczynników [a=1,14, b=2, kw=3] i [a=1,14, b=2, kw=6].

Na rysunku fig. 11 przedstawiono sposób redukcji zakłóceń w układzie z dwoma filtrami, przesuwnikiem fazowym PF i regulacją parametrów filtra. W rozwiązaniu tym jeden z sygnałów wejściowych, w tym przypadku sygnał wejściowy y podaje się na wejście pierwszego filtru F1 z dwoma sumatorami mocy za pośrednictwem regulowanego ręcznie lub automatycznie przesuwnika fazowego PF. Sygnały wyjściowe x' i y' z filtra F1 podawane są na drugi filtr F2 z dwoma sumatorami mocy, którego wyjścia podłączone są do

PL 226 101 B1 innych, dalszych stopni danego urządzenia za pomocą sumatora mocy SP. W zależności od rodzaju urządzeń, z którymi może funkcjonować filtr fazowy lub zespół filtrów, poszczególne istotne parametry tych filtrów mogą być ręcznie lub automatycznie regulowane w zależności od ustawień.

Do parametrów tych należą głównie współczynniki wzmocnienia sygnałów różnicowych kw, kw' wzmacniaczy W1 i W2, których regulacja umożliwia uzyskanie optymalnej w danej chwili charakterystyki tłumienia. Regulacji podlegać może także wartość parametrów sygnałów średnich Sr', Sr oraz sygnałów odniesienia p2, p2', dzięki którym filtr o zerowym tłumieniu dla identycznych parametrach sygnałów wejściowych x i y może dodatkowo wzmacniać lub wytłumiać takie sygnały. Regulacja przesuwnika fazowego PF umożliwia wybór pożądanego kąta różnic fazowych pomiędzy sygnałami wejściowymi. Przy automatycznej regulacji powyższych parametrów sygnały sterujące podawane są z dalszych części urządzenia, z którym współpracuje filtr - w przypadku np. odbiornika telekomunikacyjnego mogą to być sygnały np. z detektora lub systemu ARW.

Na rys. fig. 12a i 12b przedstawiono charakterystyki zespołu dwóch filtrów F1 i F2 posiadających po dwa sumatory mocy, dla różnych wartości współczynników a, b i kw oraz stosunku A wartości amplitud sygnałów wejściowych x i y. Jak widać z charakterystyk, dla takiego zespołu dwóch filtrów F1 i F2 osiąga się dla sygnałów wejściowych x i y o jednakowych amplitudach osiąga się tłumienie ponad 70 db dla różnic kątowych 25-180°, tłumienie ponad 20 db dla różnic kątowych od +/-15° do +/25° oraz tłumienie ponad 40 db dla większości sygnałów wejściowych o różnych amplitudach.

Przedstawione na rysunkach fig. 1, fig. 4 i fig. 8 sposoby prezentują jedynie przykłady dostosowane do celów prezentacji opracowanych sposobów jak i filtra. Przedstawiają one sposób dla najczęściej wykorzystywanej opcji - jako filtru fazowego środkowoprzepustowego, który dla zgodnych wartości faz sygnałów wejściowych x i y przyjmuje wzmocnienie jednostkowe i tłumi pozostałe, odmienne sygnały wejściowe x i y. Przy odwróceniu faz wyjściowych sygnałów różnicowych w2 i w2' można uzyskać filtr środkowo-zaporowy, wzmacniający jedynie sygnały o odmiennych fazach lub amplitudach. Podobnie też, nie jest konieczne zachowanie warunku zgodności sygnałów średnich Sr, Sr' z napięciami odniesienia p2, p2' dla sygnałów wejściowych x i y o tej samej fazie. W zaprezentowanych przykładach wzmocnienie filtra dla sygnałów wejściowych x i y o jednakowej fazie jest równe jedności, co wydaje się najczęstszym przypadkiem jego zastosowania. Przy braku takiej zgodności, charakterystyki tłumienia (z większymi lub mniejszymi zmianami ich kształtu) przesuną się do góry lub do dołu, na przykład dla sygnałów o jednakowej fazie na wyjściu pojawiać się mogą sygnały x' i y' wzmocnione lub wytłumione o 6 db. Także istnienie rezystorów R1 i R2, dopasowujących (tutaj obniżających) sygnały wyjściowe p1, p1' z sumatorów mocy PC1 lub PC2 do napięć odniesienia p2 i p2' nie jest obligatoryjne. Taki sam efekt można uzyskać przykładowo za pomocą sumatorów mocy PC1 lub PC2 zbudowanych w układzie transformatorowym, których oporność wyjściowa nie musi być równa oporności na wejściach (może być mniejsza), a tym samym napięcia sygnałów p₁, p₁' na wyjściu tych sumatorów mocy PC1 i PC2 będzie automatycznie obniżone do wymaganego poziomu. Także zastosowanie transformatorów wyjściowych Tr2, Tr2' jako elementów porównujących sygnały średnie Sr, Sr' z sygnałami odniesienia p2, p2' nie jest konieczne. Mogą tutaj być zastosowane dowolne układy elektroniczne porównujące te napięcia i dające na wyjściu sygnały różnicowe w1, w1'. Podobnie, zamiast transformatora wejściowego Tr1 mogą być zastosowane inne dowolne układy elektroniczne przekształcające sygnały wejściowe x i y na sygnały pośrednie x1, y1, x1', y1' - to jest sygnały składające się z sumy składowych wartości średnich oraz różnic sygnałów wejściowych x i y, lecz o odpowiednich zwrotach tych faz. W odniesieniu do sumatorów napięć SX i SY mogą być zamiast nich zastosowane inne układy dodawania napięć lub też sumatory mocy. Również w odniesieniu do wtórników sygnałów Wt1 lub Wt2 mogą być one zastąpione układami wzmacniającymi lub też innymi układami separującymi. Wzmacniacze sygnałów różnicowych W1, W2 mogą być zastąpione wtórnikami napięć lub też ich nie być wcale - sygnał różnicowy może być np. podawany na sumatory napięć SX i SY bezpośrednio z transformatorów wyjściowych Tr2, Tr2' mających odpowiednią przekładnię.

Także z uwagi na powyższe uwarunkowania, uogólniony schemat blokowy opracowanego filtra fazowego został oddzielnie przedstawiony na rys. fig. 13.

Przedstawiony na rysunku fig. 13 filtr fazowy posiada dwa wejścia sygnałowe x i y oraz dwa wyjścia sygnałowe x' i y'. Wejścia sygnałowe x i y połączone są z wyjściami sygnałowymi x' i y' poprzez sumatory mocy lub napięcia, odpowiednio SX i SY. Wejścia sygnałowe x i y połączone są z układem sterującym US, którego dwie pary wyjść połączone są z wejściami sumatorów mocy PC1 i PC2. Wyjścia sumatorów mocy PC1 i PC2 połączone są z wejściami sumatorów odpowiednio S1 i S2, których drugie wejścia połączone są z układami sumująco-dopasowującymi, odpowiednio S1

PL 226 101 B1 i S2, których wejścia połączone są do odpowiednich par wejść sumatorów mocy PC1 i PC2. Wyjścia sumatorów mocy S1 i S2 połączone są z wejściami wzmacniaczy, odpowiednio W1 i W2, których wyjścia połączone są z odpowiednimi wejściami sumatorów mocy lub napięcia SX i SY.

Claims (7)

1. Sposób redukcji zakłóceń i szumów w układach z dwoma torami sygnałów, znamienny tym, że sygnały wejściowe x i y podaje się na sumatory napięć SX i SY, jak również do sygnałów wejściowych x i y dodaje się składowe różnicy tych sygnałów, czyli składowe napięcia Uxy, lecz o przeciwnych zwrotach i podaje się je jako sygnały pośrednie x1 i y1 na wejście sumatora mocy PC1, którego sygnał wyjściowy p1 sumatora mocy PC1 porównuje się ze średnią wartością Sr sygnałów x1 i y1, a sygnał różnicowy w1, będący różnicą tych wartości podaje się na wzmacniacz W1 o wzmocnieniu kw, którego wyjściowy sygnał różnicowy w₂ podawany jest na sumatory napięć SX i SY, na wyjściu których uzyskuje się sygnały wyjściowe x' i y'.

2. Sposób redukcji zakłóceń i szumów w układach z dwoma torami sygnałów, według zastrz. 1, znamienny tym, że sygnały wejściowe x₁ i y₁ mają wartości wektorowe x₁ = k[(x+y) + aOxy] oraz y₁ = k[(x+y) - aOxy] oraz wyjściowy sygnał różnicowy w₂ ma wartość w₂=kwlp-|/kp - (x₁+y₁)/2], przy czym współczynniki kp, a, k, kw mogą przyjmować dowolne wartości rzeczywiste, korzystnie: k=0,5-2; a=1-4; kp=V2; kw=1-5.

3. Sposób redukcji zakłóceń i szumów w układach z dwoma torami sygnałów, znamienny tym, że sygnały wejściowe x i y podaje się na sumatory napięć SX i SY, jak również do sygnałów wejściowych x i y dodaje się składowe różnicy tych sygnałów, czyli składowe napięcia Uxy, lecz o przeciwnych zwrotach i uzyskuje się pary sygnałów pośrednich x1 i y1 oraz x1' i y1', które podawane są na wejścia sumatorów mocy, odpowiednio PC1 i PC2, których napięcia wyjściowe, odpowiednio sygnały p1 i p1' na wyjściach sumatorów mocy PC1 i PC2 porównuje się ze średnimi wartościami par sygnałów x1 i y1 oraz x1' i y1', czyli odpowiednio wartościami Sr i Sr', a różnice tych sygnałów w postaci sygnałów różnicowych, odpowiednio w1 i w1', podaje się na wzmacniacze, odpowiednio W1 i W2 o wzmocnieniu kw i kw', których sygnały wyjściowe, odpowiednio w2 i w2' podawane są na sumatory napięć, odpowiednio SX i SY, na wyjściu których uzyskuje się sygnały wyjściowe x' i y'.

4. Sposób redukcji zakłóceń i szumów w układach z dwoma torami sygnałów, według zastrz. 3, znamienny tym, że sygnały pośrednie x₁, y₁, x₁’, y₁’ mają wartości wektorowe x₁ = k[(x+y) + aOxy] oraz y₁= k[(x+y) - bOxy] oraz x₁’= k[(x+y) - aOxy] oraz y₁’= k[(x+y) + bOxy] oraz sygnały różnicowe mają postać: w1=p2/kp - (x1+ y1)/2 oraz w1'=p2'/kp - (x1'+ y1')/2, a wyjściowe sygnały różnicowe mają postać w₂=kw^w₁ w₂’=kw-w-i’, przy czym współczynniki a, b, k, kw, kp mogą przyjmować dowolne wartości rzeczywiste, korzystnie: k=0,5-2; a=0,5-8; b=0,5-8; k=V2; kw=1-5.

5. Sposób redukcji zakłóceń i szumów w układach z dwoma torami sygnałów, według zastrzeżenia 3 i/lub 4, znamienny tym, że jeden z sygnałów wejściowych x lub y podawany jest na wejściu układu za pośrednictwem przesuwnika fazowego PF.

6. Sposób redukcji zakłóceń i szumów w układach z dwoma torami sygnałów, według zastrzeżenia 3 i/lub 4, i/lub 5, znamienny tym, że poziom wyjściowych sygnałów różnicowych w₂, w₂’, i/lub przesuw fazy przesuwnika fazowego PF reguluje się ręcznie lub też automatycznie z układu sterującego współpracującego z urządzeniem na wyjściu filtra.

7. Filtr fazowy dla dwóch niezależnych torów sygnałowych, znamienny tym, że wejścia sygnałowe x i y połączone są z wyjściami sygnałowymi x’ i y’ poprzez sumatory napięcia, odpowiednio SX i SY, jak również wejścia sygnałowe x i y połączone są z układem sterującym US, którego dwie pary wyjść połączone są z wejściami sumatorów mocy PC1 i PC2, których wyjścia połączone są z wejściami sumatorów różnicowych, odpowiednio S1 i S2, których drugie wejścia połączone są z układami sumująco-dopasowującymi, odpowiednio SA i SB, których wejścia połączone są do odpowiednich par wejść sumatorów mocy PC1 i PC2, natomiast wyjścia sumatorów różnicowych, odpowiednio S1 i S2 połączone są z wejściami wzmacniaczy, odpowiednio W1 i W2, których wyjścia połączone są z odpowiednimi wejściami sumatorów napięcia SX i SY.