Режекторный синхронный фильтр

Режекторный синхронный фильтр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(и) 881982

Союз Соввтсиих

Социвиистичвсиих

Рвсн1дбттии

ОП ИСАНИЕ

ИЗОВРЕТЕИ ИЯ

К АЗТОРСКОААУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. саид-ву—

122)Заявлено 22.06,79 (21) 2784619/!8-09 с присоединением заявки дв (23) Приоритет (51)N. Кл.

Н 03 Н 11/00

1Ьвуаарстмнныдд квинтет

СССР по Анлаи нзебретенндд н аткрмтндд (S3) ЯК 621.372. .543.3 (088.8) опубликовано 15. 1.81. бюллетень М 42

Дата опубликования описания 5. 11 ° 8!

Е.Н.Якушкин и Н.Г.Кондранин (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) РЕЖЕКТОРНЬП1 СИНХРОННЫЙ ФИЛЬТР

Изобретение относится к радиотех" нике и может использоваться при обработке электрйческих сигналов на фоне непериодических импульсных помех с произвольной и постоянной формой импульсов, перекрывающихся и не перекрывающихся во времени, а также периодических помех.

Известен режекторный синхронный фильтр, содержащий последовательно .

tO соединенные первый:ключ и резистор, Й параллельных цепей, соединенных с резистором, при этом каждая цепь выполнена в виде последовательно соединенных ключа и конденсатора, 1$ первый сумматор, выход которого является выходом фильтра, и генератор . управляющих импульсов, выходы которого подключены к управляющим входам ключей 11.

Однако известный режекторный синхронный фильтр не подавляет случайные импульсные помехи с произвольной

H медленно меняющейся формой импульсов, перекрывающихся и неперекрывающихся во времени.

Цель изобретения — подавление случайных импульсных помех с произволь- ной и медленно меняющейся формой импульсов, перекрывающихся и неперекрывающихся во времени.

Для достижения этой цели в режекторный синхронный фильтр, содержащий последовательно соединенные первый ключ и резистор, Й параллельных цепей, соединенных с резистором, при этом каждая цепь выполнена в виде последовательно соединенных ключа и конденсатора, первый сумматор, выход которого является выходом фильтра, и генератор управляющих импульсов, выходы которого подключейы к управляющим входам ключей, в него введены

Й дополнительных ключей, входы кото" рых подключены к месту соединения ключей и конденсаторов основных Й параллельных цепей.» дополнительный генератор управляющих импульсов, выхо881982

15

25

Зо

55 ды которого соединены с управляющими входами N дополнительных ключей, два элемента совпадения и второй сумматор, при этом первый и второй сумматоры выполнены на операционных усилителях, неинвертирующие входы которых соедидинены со входом фильтра, инвертирующие — с выходами дополнительных ключей, выход второго сумматора подключен к входу первого ключа,первые входы первого и второго элементов совпадения соединены соответственно с прямым и инверсным выходами генератора управляющих импульсов, вторые — объединены и подключены к выходу канала синхронизации, выходы первого и второго элементов совпадения подсоединены к входам запуска соответственно основного и дополнительного генераторов управляющих импульсов, кроме того первый вход второго элемента совпадения соединен с управляющим входом первого ключа, а резистор соеди— нен с инвертирующим входом первого сумматора.

На чертеже представлена структурная электрическая схема предложенного фильтра.

Режекторный синхронный фильтр содержит M параллельных цепей 1 — 1-1-N выполненных в виде последовательно соединенных ключа 2 и конденсатора

З,генератор 4 управляющих импульсов, первый и второй элементы совпадения

5,6 соответственно,М дополнительных ключей 7, дополнительный генератор 8 управляющих импульсов, первый ключ 9, первый и второй сумматоры 1О, 11 соответственно, резистор 12.

Фильтр работает следующим образом.

На вход фильтра поступает аддитивная смесь полезного сигнала и непериодической импульсной помехи.

Допустим, что в начальный момент времени импульсы помехи отсутствуют.

Все ключи 2 и дополнительные ключи

7 находятся в закрытом состоянии, так как генератор 4 и дополнительный

8 находятся в ждущем режиме и не вырабатывают управляющие импульсы. Первый ключ 9 также находится в закрытом состоянии, так как он переключается напряжением, которое вырабатывается в генераторе 4 и управляет длительностью его работы. С дополнительного инверсного выхода генератора

4 на один из входов первого элемента совпадения 5 подается напряжение,противоположное управляющему напряжению, 1

Входной сигнал через первый сумматор ! 1 непосредственнб проходит на выход фильтра. Предположим, что в момент появляется импульс помехи, в этот же момент на один из входов каждого из элементов совпадения 5 и 6 из канала синхронизации поступит импульс.

Предполагается, что имеется априорная информация о времени появления импульсов помех на основе предварительного анализа источника помех, или эта информация поступает с порогового устройства, при превышении амплитуды импульса помехи определенного порого вого уровня. В рассматриваемый момент срабатывает первый элемент совпадения 5, так как на его другой вход было уже подано инверсное управляющее напряжение с генератора 4.

На выходе первого элемента совпадения 5 появляется импульс, который запускает основной генератор управляющих импульсов 4.

В этом генераторе формируется напряжение. управляющее длительностью

его работы и которое с дополнительного прямого выхода генератора поступает на второй элемент совпадения 6 и, на управляющий вход первого ключа 9, переводя его в открытое состояние.

Одновременно генератор 4 начинает вырабатывать на своих !4 выходах серию из N импульсов, которые поступают на управляющие входы ключей 2, всех параллельных цепей 1-1-1- М для nooseредной коммутации !! конденсаторов 3.

Ключи 2 осуществляют временную дискретизацию входного напряжения, поступающего на них через второй сумматор 11 и открытый первый ключ

6. Каждый из М конденсаторов 3 поступает своя временная дискретная выборка входного напряжения.Напряжение на каждом из М конденсаторов 3 успевает измениться лишь на малую долю мгновенного значения входного напряжения,какое последнее принимает в моменты коммутации данного конденсатора. Для упрощения, объяснения принципа работы режекторного синхронного, фильтра предположим, что сначала на вход фильтра подавалась аддитивная смесь полезного сигнала и помехи с неперекрывающимися во времени импульсами. При поступлении каждого импульса помехи запускался генератор 4 и про881982 исходила временная дискретизация входного напряжения. После многократного подключения на конденсаторах 3 установятся напряжения, равные средним от мгновенных значений соответствую- 5 щих временных выборок, т.е., напряжение Помех накапливается на конденсаторах 3.

Напряжение полезного сигнала, присутствующее в выборках входного напряжения, в одни моменты подключения заряжает соответствующие конденсаторы, в другие моменты подключения разряжает их. В результате многократного подключения на конденсаторах устанавливаются усредненные значения напряжения полезного сигнала, близкие к нулю, так как уровни полезного сигнала в выборках меняются по случайному закону и при усреднении стремятся к ну- 20 лю, т.е. полезный сигнал на конденсаторах не накапливается.

Таким образом; при появлении импульсов помехи на неинвертирующий вход первого сумматора 10 поступает 25 аддитивная смесь полезного сигнала и помехи, а на инвертирующий его вход поступает накопленное напряжение помехи. Первый сумматор 10 выполняет операцию вычитания из суммарного 50 входного напряжения — напряжение помехи, накопленной на конденсаторах

3. В; результате этого на выход фильтра проходит сигнал без помех.

В момент t 2, т.е. после окончания действия импульса помехи, генератор

4 выключается и переходит в ждущий режим. Управляющее напряжение снимается с второго элемента совпадения

6 и с управляющего входа первого 411 ключа 9, который переходит в закрытое состояние. Входное напряжение снова проходит непосредственно через первый сумматор 10 на выход фильтра.

55. 45

При выключении генератора 4 ин версное управляющее напряжение подается на один иэ входов первого элемента совпадения 5, подготавливая его к срабатыванию от очередного импульса синхронизации. Пусть в момент появляется импульс помехи, в этот

„ момент снова срабатывает первый элемент совпадения 5 и своим выходным импульсом запускает генератор 4. .Управляющее напряжение переводит первый ключ 9 в открытое состояние и одновременно поступает на один иэ входов второго элемента совпадения 6.

Генератор 4 начинает формировать на своих выходах управляющие импульсы. Первый сумматор 10 производит вычитание из-напряжения входной смеси, поступающей на его неинвертирующий вход-напряжение помехи, накопленной на конденсаторах Зи поступающей на инвертирующий вход.

Предположим, что в момент t< появляется второй импульс, перекрывающийся во времени с уже поступившим импульсом.В этот момент на один из входов каждого из элементов совпадения 5 и б поступает импульс из канала синхронизации. В рассматриваемый момент срабатывает второй элемент 6, так на его другой вход уже подано управляющее напряжение с продолжающего еще работать генератора 4. На выходе второго элемента совпадения 6 появляется импульс, который запускает дополнительный генератор 8. Дополнительный генератор 8 начинает формировать на своих выходах серию из N импульсов для поочередной коммутации накопительных конденсаторов 3, начиная с первого по порядку. С момента появления наложенного импульса помехи работают оба генератора, так что дополнительные ключи 7 начинают очередную коммутацию конденсаторов 3, а ключи 2 одновременно продолжают их дальнейшую коммутацию.

Накопленное на конденсаторах 3 напряжение помехи через дополнительные ключи 7 подается на инвертирующий вход второго сумматора 11, который осуществляет предварительное вычитание этого напряжения из входной аддитивной смеси полезного сигнала и суммарного импульса помехи, поступающей на его неинвертирующий вход.

Таким образом происходит предварительное вычитание наложенного импульса, который по своей форме совпадает с напряжением, накопленным на конденсаторах 3, так как рассматриваются помехи с произвольной и постоянной формой импульсов.

В результате предварительного вычитания на конденсаторы 3 через ключи 2 продолжают поступать дискретные выборки входного напряжения, но уже с неперекрывающимися во"времени импульсами помехи, что позволяет запомнить напряжение неналоженного импульса, которое используется для дальнейшего вычитания из входного напряжения.

881982

На неинвертирующий вход первого сумматора 10 поступает полезный сигнал и суммарный импульс помехи, но так как с конденсаторов 3 через ключи 2 на инвертирующий вход этого . усилителя подается на вычитание накопленное напряжеыие только от неперекрывающихся во времени импульсов, то дпя вычитания составляющей, создаваемой наложением импульсов, на его инвертирунзций вход дополнительно подается накопленное напряжение, но уже через дополнительные ключи 7.Таким образом, первый сумматор 10 осуществляет вычитание обеих составляющих помехи из входной аддитивной смеси полезного сигнала и суммарного импульса помехи.

В момент t» т.е. после окончания действия первой составляющей суммарного импульса, генератор 4 выключается и переходит в ждущий режим. Управляющее напряжение снимается с второго элемента совпадения 6 H с управляюще1 го входа первого ключа, который иереходит в закрытое состояние и отключает канал прямого прохождения входного напряжения на инвертирующий вход первого сумматора 10. При выключении генератора 4 инверсное упрasляющее напряжение подается на один из входов первого элемента совпадения 5, подготавливая ее к срабатыванию от следующего очередного импульса синхронизации. Дополнительный генератор 8 продолжает формировать на своих выходах управляющие импульсы и на инвертирующий вход первого сумматора 10 через дополнительные ключи 7 подается накопленное на кон" денсаторах 3 напряжение, которое вычитается из поступающей на неинвертирующий вход первого сумматора 10 аддитивной смеси напряжений полезного сигнала и второй составляющей суммарного импульса помехи, т.е. происходит подаваение помех и полез- . ный сигнал проходит иа выход фильтра.

В момент tz, после окончания действия суммарного импульса помехи дополнительный генератор 8 выключается и переходит в ждущий режим.

В следующие моменты рассмотренные процессы повторяются, т.е. при наличии неперекрывающихся во времени импульсов помехи работает только основной генератор 4, а при появлении наложенного импульса в работу подключается и дополнительный генера20

»р 8. Для улучшения работы предложенного режекторного синхронного фильтра входное напряжение необходимо подвергнуть предварительной временной дискретизации с запоминанием, а выходное напряжение для сглаживания пропустить через фильтр нижних частот.

Предложенный режекторный синхронный фильтр, при относительной простоте построения, позволяет подавлять непериодические импульсные помехи с произвольной и постоянной формой импульсов, перекрывающихся во времени, что создает дополнительное преимущество по сравнению с известным.

Формула изобретения

Режекторный синхронный фильтр, содержащий последовательно соединенные первый ключ и резистор, Н параллельных цепей, соединенных с резистором, при этом каждая цепь выполнена в виде последовательно соединенных ключа и конденсатора, первый сумматор, выход которого является выходом фильтра, и генератор управляющих импульсов, выходы которого подключены к управляющим входам ключей, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью подавления случайных импульсных помех с произвольной и медленно меняющейся формой импульсов, перекрывающихся и неперекрывающихся во времени, в него введены N дополнительных ключей, входы которых подключены к месту соединения ключей и конденсаторов основных N параллельных цепей, дополнительный генератор управляющих импульсов, выходы которого соединены с управляющими входами Й дополнительных ключей, два элемента совпадения и второй сумматор, при этом первый и второй сумматоры выполнены на операционных усилителях, неинвертирующие .входы которых соединены со входом фильтра, инвертирующие — с выходами N дополнительных ключей, выход второго сумматора подключен к входу первог ключа, первые входы первого и второго элементов совпадения соединены соответственно с прямым и инверсным выходами генератора управляющих импульсов, вторые— объединены и подключены к выходу канала синхронизации, выходы первого и второго элементов совпадения подсоединены к входам запуска соответствен881982

Со ст ави тель Е . Голуб редактор ц.Хома Техред М.Рейвес Корректор И.По@о

Заказ 9997 85 Тираж 991 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

1но основного и дополнительного генераторов управляющих импульсов, кроме того первый вход второго элемента совпадения соединен с управляющим входом первого ключа, а резистор сое-, динен с инвертирующим входом первого сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке У 2580273/18-09, кл. Н 03 Н 7/10, 16,11.78 (про.. тотип).