Нелинейный сглаживающий фильтр

Нелинейный сглаживающий фильтр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к радиоэлектронике и м.б. использовано в фильтрации для воспроизведения медленно меняющихся непрерьшных сигналов на фоне интенсивных помех. Цель изобретения - повышение точности фильтрации полезного сигнала в условиях интенсивных помех.Устрво содержит фильтр 1 нижних частот, алгебраические сумматоры 2 и 3,ключ 4, пороговый блок 5 и введенный интегрирующий элемент 6. Нелинейный сглаживающий фильтр позволяет повысить точность фильтрации полезного сигнала на фоне интенсиных помех за счет уменьшения случайной.ошибки воспроизведения фильтра,вызванного нелинейным преобразованием шума j уменьшения динамической ошибки фильтра путем коррекции порогов срабатьгеания порогового блока 5 с помощью введенного интегрирующего элемента 6. 4 ил. (Л

1453589

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в устройствах фильтрации для воспроизведения медленно меняющихся непрерыв5 ных сигналов на фоне интенсивных помех.

Цель изобретения — повышение точности фильтрации полезного сигнала в условиях интенсивных помех. 10

На фиг. 1 показана блок-схема неiëèíåéíoro сглаживающего фильтра; на

; фиг . 2 и 3 — диаграммы, поясняющие

его работу; на фиг. 4 — принципиальная электрическая схема порогового блока.

Нелинейный сглаживающий фильтр содержит фильтр 1 нижних частот, первый 2 и второй 3 алгебраические сумматоры, -ключ 4> проговый блок 5 и 2р интегрирующий элемент б.

Нелинейный сглаживающий фильтр работает следующим образом.

Пусть входной сигнал Z(t) (фиг. 2а) представляет собой адди- 25 тивную смесь полезного непрерывного сигнала U(i) и шума S(t) с нулевым средним и симметричной плотностью вероятностей Z(t) = U(t)+S(t), а пороги а, и а срабатывания поро- 3р гового блока 5 являются симметрич— ными относительно нуля, т.е. а, = а, а = — а. В зависимости от диспер5 сии G шума и величины порогов порогового блока 5 можно выделить два ре- 35 жима работы устройства.

Первый режим имеет место, когда дисперсия G шума, действующего на

5 входе устройства, невелика, так что

6 с а (фиг. 2, t = О-t) Формиру- 4р емая на выходе фильтра 1 оценка U(t) (фиг. 26) полезного сигнала выч:итается из входного сигнала Z(t) (фиг. 2а) во втором алгебраическом сумматоре 3, образуя на его выходе 45 шумовой сигнал Y(t) = Z(t) -U(t)=S(t) (фиг . 2в) . Поскольку G c< а, то срабатывания порогового блока 5, вызванные действием сигнала Y(t), будут маловероятными (U(t) =. О). Следователь в 5p но, ключ 4 размыкается, сигнал на выходе первого алгебраического сумматора 2 равен X(t) = Е(), и устройство в этом режиме работы эквивалентно линейному сглаживающему Фильтру.

При большом уровне шума 0 »а работа порогового блока 5 характеризуется частыми срабатываниями (фиг., 2, > „ ) Каждый раз при выполнении условия Y(t) а или Y(t) — -à срабатывает пороговый блок 5 и замыкает ключ 4. Шумовой сигнал Y(t) через замкнутый ключ 4 поступает на вычитающий вход первого алгебраического сумматора 2, компенсируя в это время напряжение шума S(t) в сигнале

Z(t) (фиг ° 2а), т.е. выходной сигнал первого алгебраического сумматора 2 определяется выражением.

Z(t), если (Y(t) /(а

x(t) =

Z(t) — g (t)= U(t), если

tY(t)/ а.

В результате этого изменяется распределение сигнала Е() на выходе первого алгебраического сумматора 2 и уменьшается его дисперсия (фиг.2а и фиг. 3), что приводит к уменьшению случайной и суммарной ошибок воспроизведения фильтра 1.

Предположим, что rro .каким-либо причинам нарушена симметрия порогов порогового блока 5 а, 4 /а„,/, а на выходе второго алгебраического сумматора 3 действует центрированный шумоBoH cHrH Y(t) S(t) ° Тогда пороговый блок 5 находится в одном из включенных состояний более продолжительное время, чем в другом . Следовательно, ключ 4 более продолжительное вре— мя открыт для одной из полярностей сигнала Y(t), что приводит к появлению в выходном сигнале g(t) ключа 4 медленно меняющейся составляющей те Ф О. Эта составляющая через первый алгебраический сумматор 2, где осуществляется компенсация шума S(t) в сигнале Z(t), поступает на вход ильтра 1, вызывая смещение оценки (t) полезного сигнала от его значения U(t).

Однако смещение оценки фильтра 1 приводит к появлению в сигнале Y(t) на выходе второго алгебраического сумматора 3 медленно меняющейся составляющей m . О, под действием которой интегрирующий элемент 6 заряжаясь, корректирует пороги порогового блока 5 таким образом, чтобы исключить составляющие m< и m и, следовательно, смещение оценки фильтра

1 (фиг. 2г) Одна из возможных схем порогового блока 5 с корректировкой порогов приведена на фиг. 4.

Медленно меняющийся сигнал m появляется на выходе второго алгебраз l 4 53". ического сумматора 3 не только иэ-за асимметрии порогов порогового блока

5, но и как сигнал динамической ошибки фильтра !. Поэтому, уменьшая этот сигнал посредством обратной связи

5 через интегрирующий элемент 6, уменьшаем динамическую ошибку фильтра.

Нелинейный сглаживающий фильтр позволяет значительно повысить точность фильтрации полезного сигнала на фоне интенсивных помех за счет уменьшения случайной ошибки воспроизведения фильтра, вызванного нели- 15 нейным преобразованием шума и за счет уменьшения динамической ошибки фильтра путем коррекции порогов срабатывания порогового блока 5 с помощью введенного интегрирующего эле- щ мента 6. формула изобретения

Нелинейный сглаживающий фильтр, содержащий первый и второй алгебра- 25 ические сумматоры, фильтр нижних частот, ключ и пороговый блок, выход

z(tJ которо3 соеци13ен с входом управления ключ» я суммирующий ВхОд ВтОро го алгебраического сумматора является входом нелинейного сглаживающего фильтра, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения точности фильтрации полезного сигнала в условиях интенсивных помех, в него введен интегрирующий элемент, а выход второго алгебраического сумматора соединен с входом ключа, первым входом порогового блока и входом интегрирующего элемента, выход которого соединен с вторым входом порогового блока, выход ключа соединен с вь3читающим входом первого алгебраического сумматора, выход которого соединен с входом фильтра нижних частот, выход которого соединен с вычитающим входом второго алгебраического сумматора и является выходом нелинейного сглаживающего фильтра, а суммирующий вход первого алгебраического сумматора соединен с суммирующим входом второго алгебраического сумматора.

1453589

О U-K 0 У о

Составитель ?0. Чернышов

Текред М.Ходанич Корректор Э. Лончакова

Редактор Н, Яцола

Тираж 879 Подписное

Заказ 7301/55

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4