Управляемый фильтр

Управляемый фильтр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Ю. В. Нагайцев, В. П. Авдеев, Л. П. Иьппл ев, @

В. И. Носырев, В. А. Столяр и А. Э. Выго ский

ПАт -.,:, Сибирский металлургический институт им., ij4 о Орджоникидзе

+ я 2 7 2 ..и Всесоюзный центральный ордена Трудового Красноголйайени научно-исследовательский институт комплексйЬЙДщ. .: ;=с автоматизации (72) Авторы изобретения (7! ) .Заявители (54) УПРАВЛЯЕМЫЙ ФИЛЬТР

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для выделения полезной низкочастотной составляющей измеренных сигналов.

Известно сглаживающее устройство для выделения полезной составляющей измеренного сигнала, содержащее источник переменного, например, гармонического сигнала, последовательно соединенные суммирующий усилитель и два

1С интегратора, выходы которых подключены к входам суммирующего у:.илителя, а выход источника переменного сигнала соединен с дополнительным входом суммирующего усилителя t!1.

IS

Недостатком данного устройства является низкая точность выделения сигнала.

Известен также управляемый фильтр, содержащий ограничитель уровня сигнала, два интегратора, масштабный усилитель, элемент сравнения, первый вход которого подключен ко входу устройства, а выход — через ограничитель уровня сигнала ко входу первого интегратора, выход которого подключен к выходу устройства, к второму входу элемента сравнения и, через второй интег» ратор и масштабный усилитель, к ограничителю уровня сигнала. При коммутации напряжения силовой сети в течение короткого промежутка времени происходит внезапное падение напряжения, в элементе сравнения вырабатывается переходной сигнал, который подается на вход ограничителя уровня сигнала.

Ограничитель уровня сигнала ограничивает входной сигнал первого интегратора до величины приблизительно равной уровню напряжения без помех. После интегрирования в интеграторе падение напряжения на выходе сглаживающего устройства мапо относительно изменения напряжения на входе. Таким образом, сглалс:вающее устройство уменьшает влияние как помех типа "выбросов", характеризующихся .кратковременным изменением сигнала на входе

884082 устройства на значительную величину, так и обычных помех, распределенных, например, по нормальному закону 21.

Недостатком известного устройства является низкая точность выделения полезного сигнала в случае, когда статистические и структурные свойства полезного сигнала и помехи изменяются. Настроечные же параметры сглаживающего устройства, к которым относят ся постоянная времени интегрирования

Т> первого интегратора и величина ограничивающего напряжения 8 ограничителя сигнала, определяются при фиксированных указанных свойствах сигналаа.

Цель изобретений — повышение точности выделения полезного сигнала.

Для достижения, цели в управляемый фильтр, содержащий последовательно включенные элемент сравнения, ограничитель и первый интегратор, выход которого соединен с другим входом элемента сравнения, масштабный усилитель и второй интегратор, введены дополнительный элемент сравнения, детектор знака, квадратор, дополнительный масштабный усилитель и сумматоры, при этом между выходом элемента сравнения и входом второго интегратора вклю . чены последовательно детектор знака и дополнительный элемент сравнения, выход второго интегратора соединен с другим входом дополнительного элемента сравнения и входом квадратора, выход которого подключен к дополнительному входу ограничителя через последовательно соединенные масштабный усилитель и первый сумматор и к дополнительному входу первого интегратора через последовательно соединен-, ные дополнительный масштабный усилитель и второй сумматор, причем другой вход каждого из сумматоров подключен к источнику сигнала постоянной величины.

На чертеже представлена структурная электрическая схема управляемого фильтра.

Сглаживающее устройство содержит первый элемент 1 сравнения, первый вход которого подключен ко входу устройства, а выход — через ограничитель

2 ко входу первого интегратора 3, соединенный выходом со вторым входом элемента 1 сравнения н с выходом устройства. Вход детектора знака 4 подключен к выходу первого элемента сравнения, а выход — к первому входу

20

3555

50 дополнительного элемента 5 сравнения, выход которого соединен с входом Второго интегратора 6, выход которого подключен к второму входу дополнительного элемента 5 сравнения и к входу квадратора 7. Выход последнего подключен ic входам двух масштабных усилителей 8 и 9. Выход первого масштабного усилителя 8 соединен с первым входом первого сумматора 10, второй вход которого связан с источником сигнала постоянной величины, а-выход — с дополнительным входом ограничителя 2.

Выход дополнительного масштабного усилителя 9 соединен с первым входом второго сумматора 11, второй вход которого связан с источником сигнала постоянной величины, а выход — с дополнительным входом первого интегратора 3.

Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал поступает на вход первого элемента 1 сравнения, в котором из него вычитается выходной сигнал устройства, и получаемая разность

F (t) поступает на вход ограничителя

2 и на вход детектора знака 4. Если (t) превышает величину ограничивающего напряжения ограничителя 2, то в ограничителе 2 он ограничивается до этой величины. Это можно представить выражением

P > при f(t) P;

Е (t) = E(t), при —,р < Я(1) < ; — P при Ю- Р где f (t) — выходной сигнал ограничителя;

P — величина ограничивающего напряжения.

Ограничитель 2 может быть реализован, например, с помощью операционного усилителя в режиме насыщения. Сигнал

f (t) с выхода ограничителя 2 поступает на вход интегратора 3, выполненного например, с помощью операционного усилителя с емкостной отрицательной обратной связью, На выходе интегратора 3 получается сглаженный сигнал, который и поступает на выход устройства.

Все остальные блоки управляемого фильтра предназначены для адаптации его настроек величины ограничивающего напряжения р ограничителя 2 и постоянной времени интегрирования Т1 интегратора 3.

Сигнал с выхода детектора знака

4, равный +1 или «1 R 3 явисииости О Г

884082 знака сигнала Я (t), поступающего на вход детектора знака 4 с выхода элемента 1 сравнения, поступает на первый вход дополнительного элемента 5 сравнения, в котором от него вычитается выходной сигнал второго интегратора 6, и разность поступает на вход этого же интегратора. Таким образом, на выходе интегратора 6 получается сглаженный сигнал от детектора знака

4. С выхода интегратора 6 сигнал через квадратор 7, в котором он возводится в квадрат, поступает на входы двух масштабных усилителей 8 и 9, где производится умножение сигнала на коэффициенты К, и К .

Выходной сигнал масштабного усилителя 8 суммируется в первом сумматоре 10 с постоянным сигналом ф и поступает на дополнительный вход ограничителя 2, задавая величину ограничивающего напряжения P1О

Выходной сигнал дополнительного масштабного усилителя 9 суммируется во втором сумматоре 11 с постоянным сигналом Т1 и поступает на дополнио тельный вход интегратора 3, задавая величину постоянной времени интегрирования Т1 этого интегратора.

Постоянная времени интегрирования

Т интегратора 6, масштабные коэффициенты К и К масштабных усилителей, сигналы б„ и Т1 определяются экспериментально в зависимости от свойств

35 полезного сигнала и помехи. В частности, величины сигналов 8 и Т1 выбираются при минимальной частоте полезного сигнала и минимальной величине помех.

Таким образом, в результате введения новых элементов обеспечено повышение точности выделения полезного сигнала на фоне помех.

Формула изобретения

Управляемый фильтр, содержащий последовательно включенные элемент сравнения, ограничитель и первый интегратор, выход которого соединен с другим входом элемента сравнения, масштабньпЪ усилитель и второй интегратор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности выделения полезного сигнала, в него введены дополнительный элемент сравнения, детектор знака, квадратор, дополнительный масштабный усилитель и сумматоры, между выходом элемента сравнения и входом второго интегратора включены последовательно детектор знака и дополнительный элемент сравнения, выход второго интегратора соединен с другим входом дополнительного элемента сравнения и входом квадратора, выход которого подключен к дополнительному входу ограничителя через послеа довательно соединенные масштабный усилитель и первый сумматор и к дополнительному входу первого интегратора через последовательно соединенные дополнительный масштабный усилитель и второй сумматор, причем другой вход каждого из сумматоров подключен к источнику сигнала постоянной величины.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

1l 321797, кл. С 05 В 5/Ol 1970.

2, Патент Англии N- 1469605, кл. Н 3 й, 1977 (прототип).

884082

Составитель Г. Афанасьева

Редактор Н. Джуган Техред О.Дюлай Корректор О. Вилак

Заказ 10252/82 Тираж 991 Подписное

ВБИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ПЛП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4