Многоканальное устройство фильтрации

Многоканальное устройство фильтрации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

gii995282

Союз Советских

Социалистических

Республик

К . АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву

{22) Заявлено 171180 (21) 3004782/18-09 (31) М. K3L с присоединением заявки Йо

Н ВЗ Н 19/00

Государственный «омитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23)Г1риори т (53)УДМ б21. 372.

544(088.8) Опубликовано 0702.83. Бюллетень Йо 5

Дата опубликования описания 070283

В.И; Чайковский и В.Я. Краковский (72) Авторы изобретения

Ордена Ленина институт -кибернетики АН ук (71) Заявитель (54) МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ФИЛЬТРАЦИИ

Изобретение относится к цифровой.. вычислительной технике, а именно к. цифровой фильтрации,.использующей дискретное преобразование Фурье (ДПФ). Устройство-может найти применение при цифровой обработке простых и сложных сигналов в гидро-, звуко-;. . и радиолокации, а также в аппаратуре связи, навигации и телеметрии и других областях техники, использующих подобные сигналы.

Известно многоканальное устройство фильтрации, содержащее блок прямо. го преобразования Фурье, выход кото-.:. рого" соединен с рядом выходных кана» лов фильтрации, каждый из ко»вторых состоит из двух перемножнтелей и опорного генератора и блоков обратного преобразования Фурье (1 ).

Однако использование процессора прямого и обратного преобразованиям

Фурье, которые без использования специальных блоков буферной памяти выдают отсчеты неравномерно во времени, искажает масштаб и непрерывность вы.ходной последовательности отсчетов,,фильтрованного сигнала, что снижает точность фильтрации. Кроме того, устройство имеет малую надежность ра боты, что обусловлено его большой . сложностью, так как в каждом Эыходиомканале фильтрации содержится такой сложный элемент, как блок Обрат- ного преобразования Фурье, чтб Само по себе требует значительных аппаратурных затрат, следствием чего является высокая стоимость такого устройства, а также большой вес и:габаритные размеры.

Цель изобретения — повьхаение точности фильтрации и надежности работы устройства. Поставленйая цель достигается тем, . что в многоканальное устройство фильт

15 рации, содержащее и каналов. фильтрацику каждый из -I»QTopHx cocTQHT из двух перемножителей и опорного генератора, выходы которого подключены к первым входам перемножителей, при этом второй вход nepsoro перемножителя первого канала фильтрации объединен с вторыми входами первых перемножителей других каналов фильтрации, второй вход второго перемножителя первого канала фильтрации объединен с вторыми входами вторых перемножите лей других каналов фильтрации, à управляющий вход опорного генератора первого канала фильтрации объединен с управляющими входами опорных геке995282 раторов других каналов фильтрации, введены анализатор скользящего спектра, первый информационный выход которого подключен к вторым входам первых перемножителей, второй информационный выход — к вторым ьходам вторых перемножителей, а управляющий выход - к управляющим входам опорных генераторов, н блок управления, первый выход которого подключен к управляющему входу анализатора скользящего спектра, а в каждый канал фильтрации, введены последовательно включенные сумматор, интегратор и выходной регистр,. при чем входы сумматора соединены с выходами перемножителей, а управляющие входы интегратора и выходного регистра — с соответствующими выходами блока управления.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема многоканального устройства фильтрации на,фиг.2 -,Ю пример реализации блока управлениями на фиг. 3 — временная диаграмма, показывающая временные соотношения между импульсами, вырабатываемыми блоком управления, 25

Устройство (фиг. 1) содержит анализатор 1 скользящего спектра, дей.ствительные и мнимые составляющие отсчеты спектра которого с информационных выходов подаются на входы Щ соответствующих перемножителей 2-1—

2-M и 3-1 — 3-М во всех каналах фильтрации.

Одновременно с этим код номера гармоники р с управляющего выхода . ;у анализатора 1 скользящего спектра поступает на входы опорных генераторов 4-1 — 4-N комплексных отсчетов требуемых передаточных характеристик каждого канала фильтрации, которые вырабатывают необходимые составляющие отсчетов каждой передаточной характеристики и подают их на соответствующие другие входы перемножителей 2-1 и 3-1, где l ° 1,...,М каждого канала фильтрации. Выходы перемножителей 2- (и 3- 1 каждого канала фильтрации подаются на входы сумматоров 5-1 - 5-М, выходы которых поступают на информационные входы соответствующих интеграторов 6-1 — 6-М, 50 выходы которых поступают на входы соответствующих выходных регистров

7-1 — 7-М. Для управления устройством предусмотрен блок 8 управления (фиг. 2), где выход генератора 9 так-Я товых импульсов подключен к входу формирователя 10 серий тактовых импульсов (временные соотношения между которыми приведены на фиг. 3), 6О

Устройство работает следующим образом.

На вход анализатора 1 скользящего спектра поступает подлежащий фильтрации сигнал f(t) (фиг.За), Блок 8 управления вырабатывает серии тактовых импульсов (фиг. 3 б, д, е, ж}.

В анализаторе 1 скользящего спектра происходит дискретизация (и квантование) входного сигнала f(t), в результате чего получаются отсчеты входного сигнала f(k) (фиг,Зв},над которыми производится в скользящем режиме. анализа спектра прямое спектральное преобразование

1 Я РМ " ))

° 2л

F (р)= f(4)e

% Фч-8+1 <++(p)+) З„п (р), (1) где Й вЂ” размерность вектора наблюдения; р — номер гармоники, р е О,Р-1, Р< —

2 ,q — текущий номер отсчета сигнала, с = 0,1,2...

Последовательность отсчетов спектра требуемой передаточной характеристики в каждом из выходных каналов фильтрации задается в виде

Н1(р)=Р Н;(р)+ 3 H.(p), ренар-1, ie þ6. (2)

На .каждом шаге скольжения q, анализатор 1 скользящего спектра последовательно во времени выдает отсчеты скользящего спектра (1) по каждой гармонике р а О,Р-1 на первые входы соответствующих перемножителей 2-i и 3-i. Одновременно с этим код номера гармоники р поступает на управляющие входы опорных генераторов 4-i (фиг,З,г), которые вырабатывают последовательности отсчетов передаточных характеристик (2) и синхронно с поступлением отсчетов спектра (1) подают их на вторые входы перемножителей 2-i и 3- 1, где образуются элементарные произведения

"е (i )"e"4® " в )Зю "i(P)

Эти элементарные произведения последовательно подаются на входы сумматоров 5-Ii где производится их суммирование, и каждая сумма последовательно во времени поступает на информационные входы интеграторов б-i.

Интеграторы 6-! управляются импульсами (фиг. З,д и е) таким образом, что при поступлении импульса (фиг. З,д) к содержимому интегратора 6-i добав.ляется очередная сумма парного произведения для соответствующего номера гармоники р, а при поступлении импульса (фиг. Ç,е) производится сброс интеграторов 6-i в нуль. Перед сбросом информации с выходов интеграторов 6-i переписывается импульсом (фиг. 2,ж) в выходные регистры 7-i.

Таким образом, на каждом последующем шаге скольжения +1, в каждом

995282 канале фильтрации будет представлено значение отсчета реакции фильтра (фиг. З,з): полученное на предыдущем шаге скольжения е.. Этим обеспечивается независимость задержки во времени между соответствующими отсчетами входного и выходного сигналов в отличие от -:. устройства-прототипа, где такая зависимость существует. Тем самым повышается точность фильтрации.

Кроме того, выполняемый предлагаемым устройством переход из частотной области во временную (3), осуществляемый только для одного отсчета реакции фильтра в каждом канале фильтрации, значительно проще перехода выполняемого устройством-прототипом, 20 где необходимо выполнять обратное преобразование Фурье. Следствием этого является значительно более простое устройство выходных каналов фильтрации (используются сумматоры, цифровые интеграторы и выходные регистры вместо сложных блоков обратного преобразования Фурье).

Предлагаемое многоканальное устройство фильтрации выгодно отличается от устройства-прототипа своей простотой и вследствие этого повышен; ной надежностью и низкой стоимостью, а также небольшим весом и габарит» ными размерами.

Формула изобретения

Йногоканальное устройство фильтрации, содержащее М каналов фильтрации, каждый из которых состбит из двух перемножителей и опорного генератора, выходы которого подключены к первым входам перемножителей, при этом второй вход первого перемножителя первого канала фильтрации объединен с вторыми входами первых перемножителей других каналов фильтрации, второй вход второго перемножителя первого канала фильтрации объединен с вторыми входами вторых перемножителей других каналов фильтрации, а управляющий вход опорного генератора первого канала фильтрации объединен с управляющими входами опорных генераторов других каналов фильтрации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности фильтрации и надежности работы устройства, в него введены анализатор скользящего спектра, первый информационный выход которого подключен к вторым входам первых перемножителей, второй информационный выход — к вторым входам вторых перемножителей, а управляющий выход — к управляющим входам опорных генераторов, и Счок управления, первый выход которого подключен к управляющему входу анализатора скользящего спектра, -а в каждый канал фильтрации введены последовательно включенные сумматор,интегратор и выходной регистр, причем входы сумматоров соединены с выходами перемножителей, а управляющие входы интегратора и выходного регистра — с соответствующими выходами блока управления.

Источники информации; принятые во внимание при экспертизе

1. Заявка ФРГ Р 2436013, кл. Н 03 Н 7/02, 1976 (прототип).

995282

ФЬЮ.

gw) у / М 0

g-á

4МУ

ВНИИПИ Заказ 668/43 Тираж 934 Подписное

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