Адаптивный фильтр

Адаптивный фильтр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - уменьшение искаже- Hf.« i -.гнала при наличии узкополосной помехи и широкополосного шума. Адаптивный филыр содержит блок 1 вычитания, перемножигель 2, интегратор 3, б:;ок 4 деления, блок 5 сложения, блок 6 взятия модуля, блок 7 дифференцирования, датчик 8 опорных сигналов, дополнительный блок 9 езятия модуля, дополнитепьнь й блок 10 сложения, масштабный усилитель Ч, блок 12 С(лгживания Поставленная цегь достигается путем регулирования эквивалентной постоянной времени адаптивного фильтра при изменении соотношения сигнал/помеха на его входе при условии сохранения постоянным выходного отношения сигнал/помеха. 4 ил.

СОЮЗ COBF.ТСКИХ сОЦи4ЛИСТИчЕ К ИХ

РЕСПУГЛИК

ls<)s G О1 S 13/66

ГОСУДЛРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОГРЕТЕНИЯУ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

m (21) 4662779/09 (22) 13,03.69 (46) 07.02.91. Бюл. М 5 (.1) Харьковский институт инженеров железнодорожного транспорта им. С.М. Кирова (72) Г.И. Загарий, б.T. Сытник, Е.С. Левочко.

А,В. Мамонов, И.В. Гусев, П.В. Гусев, В.С.Коновалов и В.Г.Пороцкий (53) 621.396.96 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 944080, кл. Н 03 Н 21/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР

М 1374408, кл. Н 03 Н 21/00, 1986, (54) АДАПТИ ВН ЫЙ ФИ JlbTP (57) Изобретение относится к радиотехнике, „„. Ж„„ 1626236 / l

Цель изобретения — уменьшение искажен . г,гнала при наличии узкополосной помехи и широкополосного шума. Адаптивный фильгр содержит блок 1 вычитания, перемножг гель 2, интегратор 3, блок 4 деления, блок 5 сложения, блок 6 взятия модуля, блок

7 ди," ференцирования, датчик 8 опорных сигналов, дополнительный блок 9 взятия модуля, дополнительнь и блок 10 сложения, масштабный усили1ель 1, блок 12 crnãæèвания. Поставленная цель достигается пу;см регулирования зквивалентной постоянной времени адаптивного фильтра при изменении соотношения сигнал/помеха на его входе при условии сохранения постоянным выходного отношения сигнал/помеха, 4 ил.

1626236

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в следящих измерителях для вь1деления низкочастотной составляющей измсряе!1ь1х сигналов Г < олу1е ние;1 текущеLl информации о зíà Iåíèè

3k. fI . в„. 30! Iò IIÎII lIOCTOHIIIIOL1 времени фильтра.

Цель изобретения — уменьшение искажений сигнала при наг1ичии узкополосной

fI0Mp,11 l1111ирокОполосного шума.

На фиг, 1 приведена структурная электрическая схема предлагаемого адаптивного фильгра; 1а фиг. 2-1-- результаты эксперимента!IbIIUf О исследОнания адап1ивнОГÎ фильтра, Дд;. птивн и 1»ильтр содержит блок 1 вьl ÷fII: ния, перемно.:и1::ль 2, и,1тегратор 3, 1. I;f 1 дел,.ния, б, к 5 сложения, блок 6 гз«111я модуля, блок 7 Дифферснцировгн1ия

Дз 1 I:1К 8 O I IO pl fbi X 011 I II Л I ) в, pOEIOI1 IILIT OR h

I1 bI L1 б л 0 1 9 EI:I II T E I 1 f4 : > gyes ff, до и ол н и т Е л ь и ы и блок 10 сложения, масштабный усилитель

11 и бло< 12 сглагкf4", ания, ЛДлг11ивнь1й p», I»l p работает следуюЩИМ ОГ10аэок1, Вход110й сигнал x(t) + v(t), где x(t) — полезный сигнал, u(E) -- аддитивная помеха с ну авым средним значением, подается на второй вход 610Yа 1 Bbf Iètpíèff, на первый вход KI370pol о поступае Г выходной сиГнал устройства x(t). являющийся оценкой полезного сиг11ала. Выходнсй сигнал блока 1 вычитания Е (E) х(1) (1) - x(t), являющийся

ОЦЕ11КОЙ 001 1ЕXLb В К"- ÅÑTEIÅ ПЕРВОГО СОМНОжителя по;тупеет»а первый вход перемножителя 2 и через дополнительный блок 9 взятия модуля»а вход блока 12 сглаживания. Сглаженный сигнал модуля ошибки

lb" (t) I с выхода блока 12 сглаживания через масштабный усилитель 11 посгупает на первый вход дополнительного блока 10 сложения, на второй вход которого поступает сигнал с1 = coflst c Blopolo выхода датчика

8 опорных сигналов. Выходной сигнал дополнительного бл01а 10 сложения u)p =

=k I <(tj I + c1 поступает на второй вход блока 4 деления в качестве делителя. Ъ

Сигнал х(г) с первого выхода адаптивного фильтра через блок 7 дифференцирования поступает нл вход блока 6 взятия модуля, Вhlxo.ftllol1 с,1гнал последнего Up= г!х (t. i

== Tg — — ) поступает на второй вход блока 5 ело+,ения, на первый вход которо1о пс:тупает clif 1ал c2 -- col 1st с первого выхода датчика 8 Ollopubfx сигналов, Выходной cvr»ÿë блока 5 сложения u5 =

=ог + c2 в ка!p тве делимого поступает на первый в од блока 1 деления. Выходной сигнал последнего u4 = a u; utp, обратно

-1 пропорциональный эквивалентной постоянной времени адаптивного фильтра, в качестве второго сомножителя поступает на

5 второй вход перемножителя 2, Выходной сигнал перемножителя 2 щ =

=04b(t) поступает на вход интегратора 3, на выходе которого формируется отфильтроФ ванный сигнал x(t).

10 Эквивалентная постоянная времени адаптивного фильтра

Л

Ти(I(t I +сi)

Тч ", + с2 а

Поскольку величина 01 выбирается достаточно малой, то из (1) следует, что при отсутствии помех на входе адаптивного

20 фильтра его эквивалентная постоянная времени также является малой.

Адаптивно=частотная и фазочастотная характеристики адаптивного фильтра описываются выражениями:

25 н „,")— ф /Т2„1+1

Оаф ((О ) = — arCtg (Таф О) ) . (2) (3) 30

Из выражений (1) — (3) следует, что при отсутствии помех на входе адаптивного фил ьтРа Наф(в) - 1, Оаф(О)) - О, т. е. погРешность передачи полезного сигнала практически отсутствует. Кроме того, зависимость величины эквивалентной постоянной времени адаптивного фильтра от частотных характеристик полезного сигнала обеспечивает в заданном диапазоне их изменения

40 устранение вносимых адаптивных фильтров дополнительных амплитудно=фазовых искажений полезного сигнала, а также более эффективное подавление помехи.

45 На фиг. 2 и 3 представлены результаты экспериментальных исследований — графики процессов фильтрации соответственно для известного и предлагаемого адаптивных фильтров, настроенных по минимуму

50 интеграла квадрата ошибки фильтрации т

1 = / е (t ) dt, где e(t) =- x(t) - x(t). Кривая А— о полезный сигнал x(t); кривая Б — входной

55 сиГнал x(t) + v(t); криВая В Выходной сиГнал фильтра x(t), В качестве полезного сигнала и помех используются синусоидальные сигналы x(t)

= Acsif1Ef+ t, v(t) =Аль!п в„т пРи соотноше

162б236

З

10 нии частот (IInl(« = 100 и амплитуд Ап/Ас ==-1, Применение для анализа работы фи ьтров гармонических сигналов обусловле«о равенством гармонических и статистических коэффициентов передачи нелинеиных

ЗЛЕмЕHTOB ПРИ ГBPM >НИЧЕСКИХ ВОЗДЕйСтВИях, Для сравнительной оценки к;.ч:.ст:.-. фильтрации в известном и продла..аемом адаптив«ых фильтрах испо1ьзу1отся показатели интеграла модуля ошибки фильтг тции Il и интеграла квадрата ошибки фильтпации 2

Диаграммы изменения нопмированного показателя ll (фиг. 4 а1 гривРл;ны в зависимости от соотношения амплитуд полезного сигнала и помехи А,/An, где кривая

А — для известного адап п1вногг1 фильгра, кривая Б — для предл гаемого адаптивног. фильтРа, пРи ивкг« = 10!I, и аналогичные диаграммы для нормированного показателя 2 {фиг, 4б).

Диаграммы изменения нормированных показателей Il u 12 (фиг. 4в) приведены в зависимости от соотношения частот полезного сигнала и помехи («/à, при Ac/An -- 1, где кривые А и Б — диаграммы изменения показателя ll. кривые Б и à — показателя i2 для известного и предлагаемого адаптивных фильтров соответстве«но, Диаграммы изменения эквивалентных постоянных времени, Т„р (фиг. 4г) приведены в зависимости от соотношения амплитуд полезного сигнала и помехи Ас/А при в /в, = 100.

Предлагаемый адаптивный фильтр обеспечивает лучшее по сравнению с известным качество. фильтрации во всех диапазонах изменения амплитудных и частотных характеристик полезного сигнала и помех

45 при больше л диапл о«с: гм не; и=.:- .:. Р; лентной постоянной врем «и. При з ом « требуется эна«ия априор«ой и«фогмьц 1;

ХаоаКтРРИСтИКаХ К; . ППМЕК, та.". < П-ЛЕЭНЬчк си налcr.. Наличие в предлагаемом в,а,.тивном фильтре дополнитель«ого -.ыкода..1л котором фор лир ";cII си1«an,: рвт«о прог ооционэльный экв! Рвле« н;,й и з„T 19» ной вр...1-:.ни, ог еспе . вает 80:мож.,ос ..;;,— поль "ования предлагаемого адаптивного фильтра непосредствен«о в конт I. ада . — на«ого ре улировачия (не показано).

Формула из< бре ния

Адаптивный фи1ьтр, с.пьржащ11й блок

Вьчлта«я, бЛ; К ВЗЧ1Ия ".ОцуЛя, МаСШтаб

h}= и ус,1литель, o IQK слом, ения, блок делРн,я:.1 и«те ратгр, выкод коlорог соеди«Р1 с пР . вым вход;1блокз вычитания и я. ляе ся в...-,оll адаптивного фильтра входом которого явля=тся второй вход блока вычи; ВНИ.: О Г.", И ч В IO 5. и С Я 1ЕМ, ЧтО, С ЦЕЛЫ., лв, I!,Ie«ИЯ ИСКажЕНИИ СИГ«аГВ ПРИ НаЛИчии у,s-:oïoëoñíoé помеки и широкополосНОГО ШУМВ, ВВЕДЕ«Ы ПЕРЕ 1«пжнт.:Л1ч бЛСК дифференцирова«ия, гопол«MTE. .nb«L и блок сложР« -1я, дополни1Р ьный JfloK :зят .1 модуля, блок сглаживания и датчик опорных сигналов, при этом выход блока вычита .я через последовательно сп.lди«енные перемножитель, интегратор, блок ди ф ренцирования, блок взятия модуля и блоI слсжения соединен с первым входом блока деления, выход блока вычитэния через последовательно соединенные дополнительный блок взятия модуля, блок сглзжиьания, масштабный усилитель и допол«ительный блок сложения соединен с вторым входом блока деления, выход KDTGpofo соединен с вторым входом перемножителя и является дополнительным выходом адаптивного фильтра, а первый и второй выходы датчика опорных сигналов соединены с вторыми входами соответственно бгока слож" I-II1» и до полнительного блока сложения.

1626236

x;tpwt),x(t), х<с}, Е г,о

/2

cv о,в

-/2

-,6 бв ч об c. /О /2 // /б r,в РО 2 2..,,у Г о 8 n Л,Ф ль Зе L,ñ /.2 3

z,î

/2

t,с

qz с.; / оь o,â /о /2 r / /б

<„a

1626236

/,о о gl сg o» qr., og цб q7 03 4/ а) 0 p/ ä2 Ою Qv с г 46 О л p8 pg /4ю lie

О ) Т, Тд

2,0

О. o Jt. oov Ооь с1ов Оl o,lt olv О,/a o//3 >-/ - е т„

oz у Ог с б юР od o> Яа/Яс г)

Fciz.9

Составитель В.Иванов

Техред М.Моргентал

Редактор Н.Бобкова

Корректор С.Шекмар

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 278 Тираж 367

ВНИИПИ Гос а ствен

Подписное осударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5