М.В. Шакурский1

1 Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики (г. Самара, Россия)

1 m.shakurskiy@gmail.com

Постановка проблемы. Задачи настройки фазочастотной характеристики (ФЧХ) цифрового фильтра независимо от его амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) возникают при проектировании цифровых автоколебательных систем. Для выполнения условия баланса фаз необходимо исключить многозначность между частотами и фазовыми сдвигами. Изменение ФЧХ в полосе пропускания должно быть в пределах . Данное условие выполняется для аналоговых фильтров, но у цифровых фильтров накрутки фазы определяются порядком фильтра. Однако это приводит к тому, что в пределах полосы пропускания фильтра ноль ФЧХ может встречаться много раз.

Цель. Представить технологию настройки ФЧХ цифровых фильтров, которая не влияет на форму его АЧХ.

Результаты. Предложена схема цифрового фильтра с регулируемой ФЧХ, в которой один из полосных фильтров заменяется линией задержки. Приведено математическое описание прохождения сигнала через узлы этого устройства. Выполнено компьютерное моделирование представленного фильтра в режиме имитации реального времени, результаты которого подтвердили возможность реализации цифрового фильтра с управляемой ФЧХ независимо от его АЧХ. Показано, что изменение параметра линии задержки позволяет менять знак и величину угла наклона ФЧХ в заданном диапазоне.

Практическая значимость. Разработанная технология позволяет реализовать цифровые автоколебательные системы за счет исключения неоднозначности частоты генерируемых колебаний в пределах полосы пропускания цифрового фильтра.

Шакурский М.В. Настройка фазочастотной характеристики цифровых фильтров с конечной импульсной характеристикой независимо от амплитудно-частотной характеристики // Радиотехника. Радиотехника. 2024. Т. 88. № 12. С. 119-126. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202412-10

1. Голд Б., Рэйдер Ч. Цифровая обработка сигналов. М.: Советское радио. 1973. 368 с.
2. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов: Учеб. пособие. 2-е изд. СПб: Питер. 2006. 751 с.
3. Гоноровский И.С., Демин М.П. Радиотехнические цепи и сигналы: Учеб. пособие. М.: Радио и связь. 1994. 418 с.
4. Иванов В.В., Шакурский В.К. Генераторные фазовые и частотные преобразователи и модуляторы М.: Радио и связь. 2003. 184 с.
5. Шакурский М.В., Иванов В.В. Цифровые фильтры частотной выборки. Монография. Самара: Издательство СНЦ РАН. 2012. 106 с.
6. Шакурский В.К., Шакурский М.В., Иванов В.В. Синтез цифровых фильтров для генераторных преобразователей повышенной чувствительности // Известия высших учебных заведений. Сер. Приборостроение. 2012. №7(55). С. 28-31.
7. Патент на полезную модель 109941 (РФ), МПК H03D 7/16. №2011108082/08. Устройство для преобразования девиации частоты периодического сигнала. / Воловач В.И., Иванов В.В., Шакурский В.К., Шакурский М.В.; заявл. 02.03.2011; опубл. 27.10.2011. Бюл. № 30.
8. Патент на полезную модель 109939 (РФ), МПК H03C 3/38. №2011108099/08. Устройство для преобразования девиации частоты в девиацию фазы периодического сигнала. / Воловач В.И., Иванов В.В., Шакурский В.К., Шакурский М.В.; заявл. 02.03.2011; опубл. 27.10.2011. Бюл. № 30.
9. Патент на полезную модель 113597 (РФ), МПК G06F 17/14. Цифровой фильтр со смещаемой фазочастотной характеристикой. / Шакурский В.К., Шакурский М.В.; опубл. 20.02.2012. Бюл. № 5.
10. Патент на полезную модель 109619 (РФ), МПК H03H 9/00. Цифровой фильтр с нулевой фазочастотной характеристикой. / Шакурский В.К., Шакурский М.В.; опубл. 20.10.2011. Бюл. № 29.
11. Smith W.S. The scientist and engineer’s guide to digital signal processing. SD.: California Technical Publishing. 1999. P. 643.
12. Иванов В.В., Шакурский В.К., Шакурский М.В. Особенности использования цифровых фильтров в автогенераторных преобразователях с применением эффекта сверхчувствительности // Сб. статей Пятой Междунар. науч.-практич. конф. «Наука промышленности и сервису». Ч. II. Тольятти: Изд-во ПВГУС. 2010. С. 59-63.
13. Шакурский В.К., Шакурский М.В. Математическая модель цифровых фильтров, реализуемых методом частотной выборки // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2011. № 2(16). С. 94-96.
14. Патент на полезную модель 221361 (РФ), МПК G06F 17/141. Цифровой фильтр с предкоррекцией фазочатотной характеристики. / Шакурский М.В.; заявл. 09.10.2023; опубл. 02.11.2023 Бюл. № 31.