Przedmiotem wynalazku jest filtr czestotliwos¬ ciowy skladajacy sie z dwóch równoleglych roz¬ galezien i sterowany przez generator czestotli¬ wosci.Znany jest filtr, którego kazde rozgalezienie sklada sie z polaczonych szeregowo pierwszego stopnia mnozacego, filtru posredniego i drugiego stopnia mnozacego. Oba rozgalezienia tego filtru lacza sie we wspólnym stopniu sumujacym na wyjsciu ukladu filtracji. Generator sterujacy fil¬ trem wytwarza dwa liniowo niezalezne sygnaly wyjsciowe, o czestotliwosciach równych czestotli¬ wosci filtrowanej, z których jeden jest doprowa¬ dzany do stopni mnozacych jednego rozgalezienia filtru, a drugi — do stopni mnozacych drugiego rozgalezienia.Tego rodzaju urzadzenie do filtracji czestotli¬ wosci jest opisane W czasopismie „Elektronie Letters", z 17 czerwca 1971 r. Vol. 7 Nr 12 str. 349 —351.Znany filtr odznacza sie duza stabilnoscia cze¬ stotliwosci srodkowej pasma i waskim pasmem przepustowym. Wada, wynikajaca z waskiego pas- ;ma, jest wzglednie dlugi czas wzbudzania filtru, wykluczajacy stosowanie takiego filtru w nie¬ których dziedzinach, jak na przyklad w ukladach sterowania o zamknietej petli sprzezenia zwrot¬ nego.Celem wynalazku jest zaprojektowanie filtru czestotliwosciowego o dwu równoleglych rozgale- zieniach, sterowanego generatorem czestotliwosci, oraz o regulowanej szerokosci pasma, a zatem o regulowanym czasie wzbudzania.Zadanie to rozwiazano w wyniku zaprojekto¬ wania filtru wedlug wynalazku w oparciu o opi¬ sany na wstepie filtr w sposób nastepujacy: syg¬ nal otrzymywany na wyjsciu ukladu filtrujacego jest sprzezony ujemnie lub dodatnio z doprowa¬ dzonym do pierwszych stopni mnozacych sygna¬ lem wejsciowym. Sprzezenie to jest regulowane.Regulacje pasma wedlug wynalazku osiagnieto w prosty sposób przez polaczenie wyjscia u- kladu filtrujacego z pierwszym wejsciem trzecie¬ go stopnia mnozacego, z jednoczesnym podaniem na drugie wejscie tego stopnia sygnalu odpowia¬ dajacego zadanemu pasmu, oraz przez polaczenie wyjscia tego stopnia z prowadzacym sygnal wejs¬ ciowy wejsciem pierwszych stopni mnozacych.Wzmocnienie czestotliwosci rezonansowej i zwiek¬ szenie pasma przepustowego filtru otrzymuje sie dzieki przylaczeniu do wyjscia pierwszego ukladu filtracyjnego drugiego ukladu filtracyjnego, któ¬ rego wejscie jest sprzezone zwrotnie z wejsciem pierwszego ukladu. Zwiekszenie pasma jest moz¬ liwe dzieki temu, ze drugiemu ukladowi filtra¬ cyjnemu przyporzadkowany jest osobny genera¬ tor czestotliwosci. Przy tym czestotliwosc wytwa¬ rzanego przez ten generator sygnalu wyjsciowego rózni sie od czestotliwosci sygnalu wyjsciowego generatora pierwszego ukladu filtracyjnego. 38 6543 88 654 4 Zastosowanie generatora z regulowana czestotli¬ woscia sygnalu wyjsciowego umozliwia dokona¬ nie strojenia wyprodukowanego filtru czestotli¬ wosciowego pod katem przewidywanego przezna¬ czenia. Ulatwia to produkcje, zwlaszcza wielkose- ryjna, oraz czyni niepotrzebnym magazynowanie rozmaitych typów filtrów, wzglednie przyrzadów z wbudowanymi tego rodzaju filtrami.W ten sposób mozna równiez wykluczyc wplywy bledu punktu zerowego elementów skladowych na wlasciwosci filtru, poniewaz czasowy przebieg syg¬ nalów wyjsciowych jest w taki sposób dobrany, by przybieraly one periodycznie na pewien okres czasu wartosc zerowa dla dokonania pomiaru i korekcji bledu.Filtr czestotliwosci wedlug wynalazku charakte¬ ryzuje sie równiez tym, ze jako filtry posrednie przewidziane sa stopnie calkujace, w których, po osiagnieciu pewnej ustalonej wartosci calkowania nastepuje powrót w kierunku stanu spoczynko¬ wego o pewna okreslona wartosc, a liczba pow¬ rotów, z uwzglednieniem znaku jest sumowana.Przy tym sygnal wyjsciowy stopni calkujacych odpowiada sumie chwilowej wartosci calkowania i zsumowanej liczby cofniec. Przy tego rodzaju konstrukcji filtru czestotliwosciowego mozna w stopniach calkujacych stosowac kondensatory o mniejszych pojemnosciach. Przy zastosowaniu w opisanym filtrze czestotliwosciowym ukladów scalonych, korzystne jest doprowadzenie sygnalu wejsciowego do wejscia ukladu filtracyjnego po¬ przez przetwornik analogowo-cyfrowy.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy filtru czesto¬ tliwosciowego, fig. 2 — schemat blokowy filtru czestotliwosciowego, skladajacego sie z dwóch po¬ laczonych w szereg ukladów filtracyjnych. Te sa¬ me czesci skladowe na obu figurach oznaczone sa takimi samymi symbolami.Na fig. 1 i 2 do przewodu 1, którym przesylane sa sygnaly o róznych czestotliwosciach, przyla¬ czony jest poprzez filtr wejsciowy 2 i przetwornik analogowo-cyfrowy 3, uklad filtracyjny 4.Uklad filtracyjny 4 sklada sie z dwu równoleg¬ lych rozgalezien. W kazdym rozgalezieniu pola¬ czone sa szeregowo pierwszy stopien mnozacy 40, wzglednie 41, filtr posredni 44, wzglednie 45 i dru¬ gi stopien mnozacy 46, wzglednie 47. Wyjscie drugich stopni mnozacych 46, wzglednie 47 sa po¬ laczone z wejsciami stopnia sumujacego 48. Wyjs¬ cie stopnia sumujacego 48 jest zarazem wyjsciem 49 ukladu filtracyjnego 4. Filtry posrednie 44 i 45 sa wykonane jako stopnie calkujace. Wejscia pierw¬ szych stopni mnozacych 40 i 41 sa polaczone z wyjsciem przetwornika analogowo-cyfrowego 3.Wejscie pierwszych stopni mnozacych 40 i 41 jest wejsciem ukladu filtracyjnego 4.Uklad filtracyjny 4 jest sterowany generatorem czestotliwosci 5. Generator 5 ma dwa wyjscia 51 i 52; sygnaly wyjsciowe sa liniowo niezalezne, to znaczy ze sa one wzajemnie przesuniete w fazie o pewien kat. W przypadku, gdy to przesuniecie wynosi np. 90°, na wyjsciu 51 otrzymywany jest sygnal sinusoidalny, a na wyjsciu 52 — cosinusoi- dalny. Wyjscie 51 generatora 5 jest polaczone zr drugim wejsciem pierwszego stopnia mnozacego** 40 i z drugim wejsciem drugiego stopnia mnoza¬ cego 46 jednego rozgalezienia ukladu. Wyjscie 52 generatora czestotliwosci 5 jest polaczone od¬ powiednio z drugimi wejsciami stopni mnozacych 41 i 47 drugiego rozgalezienia.Wyjscie 49 ukladu filtracyjnego 4 i pierwsze- wejscie trzeciego stopnia mnozacego 6 sa wzajem¬ nie polaczone. Do drugiego wejscia tego stopnia 6 dochodzi sygnal regulowany 7, okreslajacy szero¬ kosc pasma przepustowego filtru. Wyjscie trzecie-- go stopnia mnozacego 6 jest polaczone z wejsciem. ukladu filtracyjnego 4 poprzez stopien sprzezenia- zwrotnego 8.Na fig. 2 do wyjscia ukladu filtracyjnego 4 przylaczony jest drugi uklad filtracyjny 4'. Uklad 4' jest zbudowany identycznie jak uklad 4. Jedy¬ nie dla odróznienia elementy skladowe 4' oznaczo¬ ne sa przy pomocy znaczka prim. Wyjscie ukladu: filtracyjnego 4' jest, podobnie jak filtru na fig. 1, sprzezone ujemnie poprzez trzeci stopien mnoza¬ cy 6 i stopien sprzezenia zwrotnego 8 z wejsciem ukladu filtracyjnego 4. W filtrze czestotliwoscio¬ wym wedlug fig. 2 jedne z wejsc pierwszych stop¬ ni mnozacych 40', 41' oraz drugich stopni mnoza^ cych 46' i 47' sa przylaczone równolegle do odpo¬ wiednich wejsc stopni mnozacych ukladu filtra¬ cyjnego 4 i do wejsc 51 i 52 generatora czestotli¬ wosci 5. Istnieje równiez mozliwosc wyposazenia ukladu filtracyjnego 4' we wlasny generator 5V co oznaczono linia przerywana.Stopnie mnozace 40', 41', i 46', 47' ukladu filtra¬ cyjnego 4' beda w tym przypadku przylaczone do wejsc 51' i 52' generatora 5', Polaczenia z wyjs¬ ciami 51 i 52 generatora 5 sa wówczas niepotrzeb¬ ne. Filtr wstepny 2 tlumi czestotliwosci odpowia¬ dajace niepozadanym czestotliwosciom rezonan¬ sowym ukladu filtracyjnego 4. Nastepnie prze¬ twornik analogowo-cyfrowy 3' przetwarza sygna¬ ly wielkosci analogowych na sygnaly cyfrowe.Przetwornik analogowo-cyfrowy nie jest koniecz¬ ny przy zastosowaniu w ukladzie filtracyjnym elementów pracujacych w oparciu o wielkosci: analogowe.Sygnaly wyjsciowe przetwornika 3 dochodza równolegle do jednego z dwu wejsc obu pierw¬ szych stopni mnozacych 40, 41 ukladu filtracyj¬ nego 4. W obu tych stopniach dokonuje sie mno¬ zenia dochodzacych sygnalów przez czestotliwosci rezonansowe, otrzymywane z generatora czestotli¬ wosci 5. Poniewaz sygnaly wyjsciowe generatora sa liniowo niezalezne, to znaczy, wzajemnie prze¬ suniete w fazie, wiec nie jest konieczna synchro¬ nizacja sygnalów dochodzacych z przetwornika 3 z czestotliwoscia rezonansowa, otrzymywana z ge¬ neratora 5, Otrzymywany w pierwszych stopniach mnoza¬ cych 40 i 41 sygnal, odpowiadajacy iloczynowi sygnalów o doprowadzonej czestotliwosci i czesto¬ tliwosci otrzymywanej z generatora czestotliwosci , dochodzi do skladajacych sie ze stopni calkuja¬ cych filtrów posrednich 44 i 45. Na wyjsciu stop¬ ni calkujacych pojawia sie sygnal o wartosci róz¬ nej od zera tylko wtedy, gdy dochodzacy z pierw- 40 45 50 55 605 88654 6 szych stopni mnozacych 40 i 41 sygnal iloczynowy utworzony jest z sygnalów o niemaL równych czestotliwosciach. To oznacza, ze na wyjsciu stop¬ ni calkujacych 44 i 45 pojawia sie sygnal o war¬ tosci róznej od zera tylko wtedy, gdy czestotliwosc sygnalu dochodzacego przez przetwornik analogo¬ wo-cyfrowy 3 i czestotliwosc sygnalu doprowadzo¬ nego do pierwszych stopni mnozacych 40 i 41 z generatora czestotliwosci 5 sa prawie równe. Na wyjsciu drugich stopni mnozacych 46 i 47 pojawia sie sygnal tylko wtedy, gdy otrzymywany na wyjs¬ ciu stopni calkujacych 44 i 45 sygnal ma wartosc rózna od zera.Sygnal wyjsciowy stopni calkujacych 44 i 15 jest pewnym wspólczynnikiem skladowych czesto¬ tliwosciowych otrzymywanych w obu rozgalezie¬ niach ukladu i. W drugich stopniach mnozacych sygnal ten jest mnozony przez sygnal o czestotli¬ wosci generatora 5. Skladowe otrzymywane na wyjsciach obu stopni mnozacych 46 i 47 sa laczone w stopniu sumujacym 48, po czym jako sygnal wyjsciowy doprowadzane sa do wyjscia 49 ukladu filtracyjnego.W przypadku, gdy w filtrze czestotliwosciowym, jak na fig. 1, miedzy pierwszymi i drugimi stop¬ niami mnozacymi umieszczone sa stopnie calku¬ jace 44 i 45, których wzmocnienie dla sygnalów stalych jest prawie nieskonczenie duze, konieczne jest ujemne sprzezenie zwrotne sygnalu wyjscio¬ wego z wejsciem ukladu filtracyjnego 4. Mnoze¬ nie sygnalu wyjsciowego przez regulowany sygnal 7 realizowane w trzecim stopniu mnozacym 6, u- mozliwia odpowiednia ocene sygnalu wyjsciowego dla sprzezenia zwrotnego. Sygnal wyjsciowy trze¬ ciego stopnia mnozacego 6 jest podawany przez stopien sprzezenia zwrotnego 8, na wejscie ukladu filtracyjnego.W filtrze czestotliwosciowym wedlug fig. 2 syg¬ nal wyjsciowy z wyjscia 49 doprowadzony jest do wejscia drugiego ukladu filtracyjnego 4\ Dzieki szeregowemu zalaczeniu dwóch ukladów filtracyj¬ nych otrzymuje sie zwiekszenie wzmocnienia cze¬ stotliwosci rezonansowej. Przez sprzezenie zwrotne wyjscia 49* drugiego stopnia filtracji 4" z wejs¬ ciem pierwszego ukladu filtracji 4 uzyskuje sie zwiekszenie szerokosci pasma filtru czestotliwosci.Przyporzadkowujac drugiemu ukladowi filtracji 4' oddzielny generator czestotliwosci 5% mozna dla otrzymywanych z tego generatora sygnalów wyjsciowych wybrac czestotliwosc inna niz cze¬ stotliwosc sygnalów wyjsciowych otrzymywanych z generatora 5 pierwszego ukladu filtracji 4. Rów¬ niez w ten sposób otrzyma sie zwiekszenie szero¬ kosci pasma filtru czestotliwosciowego.Jezeli w torze telekomunikacyjnym jest przewi¬ dziane wiele kanalów, to kazdy kanal ma do swo¬ jej dyspozycji jedynie waskie pasmo czestotli¬ wosci. Waskie pasma wymagaja filtrów czestotli¬ wosciowych, których czestotliwosc rezonansowa ulega jedynie niewielkim zmianom. Zakres zmian czestotliwosci rezonansowej filtru czestotliwoscio¬ wego wedlug wynalazku jest okreslony stabilnos¬ cia generatora 5. Zastosowanie generatora stabili¬ zowanego kwarcem zapewnia wystarczajaca sta¬ bilnosc czestotliwosci rezonansowej. Czestotliwosc rezonansowa uzyskuje sie z podzialu czestotliwos¬ ci drgan kwarcu.Przy zastosowaniu regulowanego dzielnika cze¬ stotliwosci generatora 5 wzglednie 5' czestotliwosc s rezonansowa filtru mozna nastawic kazdorazowa zaleznie od przeznaczenia. Oznacza to, ze filtr ten nie musi byc produkowany dla okreslonego przy¬ padku zastosowania. Wlasciwosc ta stanowi duze ulatwienie w produkcji oraz, co nalezy podkreslic, eliminuje koniecznosc magazynowania filtrów róz-* nych typów przez producenta lub odbiorce. Dal-* sza zaleta jest mozliwosc regulowania, oprócz czer stotliwosci, równiez zaleznego od przeznaczenia pasma przepustowego filtru.Filtr czestotliwosciowy wedlug wynalazku wy¬ kazuje dobre wlasciwosci selektywne filtru LC* a ponadto odznacza sie duza stabilnoscia czestotli¬ wosci srodkowej pasma oraz duza dobrocia rów¬ niez przy mniejszych czestotliwosciach.Przy dostatecznym tlumieniu filtrów posredniej* istnieje mozliwosc doprowadzenia do wejscia dru¬ giego stopnia mnozacego, do którego doprowadza¬ ny jest sygnal o czestotliwosci równej czestotli¬ wosci generatora, zamiast sygnalu z generatora sygnalu wyjsciowego filtru posredniego. W stop¬ niu mnozacym w tym przypadku podnoszony jest do kwadratu sygnal wyjsciowy filtru posredniego.Przez zsumowanie sygnalów wyjsciowych obu drugich stopni mnozacych na wyjsciu stopnia su¬ mujacego otrzymuje sie sygnal odpowiadajacy mniej wiecej podniesionemu do kwadratu demodu- lowanemu sygnalowi filtru LC. PL