Синхронный фильтр

 

Изобретение относится к радиотехнике и позволяет повысить быстродействие и точность фильтрации. Синхронный фильтр (СФ) содержит .коммутируемые накопители (КН) 1,2 (по числу выделяемых значений), генератор 3 импульсов, счетчик 4, два селектора 5,6, ЦАП 7, управляемый аттенюатор (УА) 8, вычитатель 9, усилитель-ограничитель 10. КН содержит реверсивный счетчик, комби- Национный логический блок, дешифратор и D -триггер. Принцип работы СФ основан на компенсации вьщеляемых значений входного напряжения аналоговым выходным сигналом СФ, который формируется на выхо де УА 8. Коды мантиссы и характеристики, поступающие на УА 8 с соответствующих КН, задают компенсирующее напряжение. В зависимости от знаков разности напряжений , поступающих на вычитатель 9, содержимое НК изменяется в каждом периоде в направлении уменьшения модуля разности входного и выходного аналоговых сигналов СФ. -За счет введения в КН D-триггера реверсивный счетчик имеет разрядность на 1 меньше по сравнению с известным , т.к. старший разряд мантиссы формируется вне реверсивного счетчика . 5 ил. § (Л to Од со 4: 00 N ./

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Н 03 Н 17/00, 19/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 1131028 (21) 3760618/24-09 (22) 26.06.84 (46) 23.07.86. Бюл. У 27 (71) Кировский политехнический институт (72) Ю.В. Зыков, В.К. Косолапов, А.О. Цороев и В.В. Чуркин (53) 621.372.543 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1131028, кл. Н 03 Н 17/00, 1983. (54) СИНХРОННЫЙ ФИЛЬТР (57) Изобретение относится к радиотехнике и позволяет повысить быстродействие и точность фильтрации.

Синхронный фильтр (СФ) содержит .коммутируемые накопители (КН) 1,2 (по числу выделяемых значений), генератор 3 импульсов, счетчик 4, два селектора 5 6 ЦАП 7, управляемый аттенюатор (УА) 8, вычитатель

9, усилитель-ограничитель 10. КН со„„SU„„1246343 A 2 держит реверсивный счетчик, комбинационный логический блок, дешифратор и Э -триггер. Принцип работы

СФ основан на компенсации выделяемых значений входного напряжения аналоговым выходным сигналом СФ, который формируется на выходе УА 8. Коды мантиссы и характеристики, поступающие на УА 8 с соответствующих КН, задают компенсирующее напряжение.

В зависимости от знаков разности напряжений, поступающих на вычитатель

9, содержимое НК изменяется в каждом периоде в направлении уменьшения модуля разности входного и выходного аналоговых сигналов СФ..3а счет введения в KH D-триггера реверсивный счетчик имеет разрядность на 1 меньше по сравнению с известным, т.к. старший разряд мантиссы формируется вне реверсивного счетчика. 5 ил.

1246343

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться,цля фильтрации когерентных импульсных сигналов с преобразованием выходных сигналов в цифровой код и является усовершенствованием известного фильтра по авт.св. Р 1131028.

Цель изобретения — повышение быстродействия и точности фильтрации. 10

На фиг.1 приведена структурная электрическая схема предлагаемого синхронного фильтра; на фиг.2 структурная электрическая схема коммутируемого накопителя, на фиг.3- 15

5 — диаграммы, поясняющие работу синхронного фильтра.

Синхронный фильтр содержит коммутируемые накопители 1 и 2, гене-, ратор 3 импульсов, счетчик 4, пер- 20 вый 5 и второй 6 селекторы, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 7, управляемый аттенюатор 8, вычитатель

9, усилитель-ограничитель 1Î.

Коммутируемый накопитель содержит 25 реверсивный счетчик 11, комбинационный логический блок 12, дешифратор

13, D-триггер 14.

Синхронный фильтр работает следующим образом. 30

Напряжение на выходе управляемого аттенюатора 8 (аналоговом выходе синхронного фильтра) определяется выражениями (Ч„+2 )Й, niii U, >О (

v õ ;ри U iix 0 (2.1

40 где М и й, — прямой и инверсный коды мантиссы реверсивного счетчика 11;

И вЂ” код характеристики К -ro

g C, коммутируемого накопителя 1 (2),подключенного к ЦАП 7 и управляемому аттенюатору 8 в моменты t +iI.

Из выражений (1) и (2) следует, что напряжение на аналоговом выходе синхронного фильтра пропорционально произведению кодов N и N на управляющих входах соответственно ЦАП ? к управляемого аттенюатора 8.

Синхронный фильтр выделяет значения входного импульсного сигнала, синхронного рабочей частоте f=l/T фильтра, причем, количество выделяемых значений равно числу Е коммутируемых накопителей 1 и 2. В рассмат риваемом варианте синхронного фильтра 1. = 2.

Принцип работы синхронного фильтра основан на компенсации выделяемых значений входного напряжения

U„-„(t +iT) напряжением UR„„ (t,+iT) действующим на вычитающем входе вычитателя 9. С приходом каждого входного радиоимпульса в каждый из двух моментов выделения значений входного напряжения к управляющим входам ЦАП 7 и управляемого аттенюатора 8 подключаются выходы соответствующего коммутируемого накопителя

1 или 2. Коды К,. и N, на выходах подключенного в данный момент коммутируемого накопителя 1 или 2 определяются содержимым его реверсивного счетчика 11 и содержимым D-триггера 14 и в соответствии с выражением (1) или (2) задают компенсирующие напряжения 13„„,х (t +iT). В завивих к симости от знаков разностей напряжений Ь „„ (1 +iT) и U „,„(t„ +iT) содержимое коммутируемых накопителей 1 и 2 изменяется в каждом периоде в направлении уменьшечия модулей разностей U „ (t +1T) Uäbix (t+1T) которые в пределе стремятся к нулю. В результате выходное напряжение

U (t„ +it) cHHxpoHHoI о фильтра B каждом периоде Т представляется в рассматриваемом варианте синхронного фильтра в виде двух выделенных значений его входного напряжения

UBX(t,+iTj.

На фиг.3 приведены временная диаг рамма когерентной последовательности входных радиоимпульсов, следующих с периодом Т, количество выделяемых мгновенных значений радиоимпульса равно двум по числу коммутируемых накопителей 1 и 2 синхронного фильтра (а), временные диаграммы импульсов генератора 3, поступающих на вторые (счетные) входы реверсивного счетчика 11 и на счетный вход D-триг гера 14 коммутируемых накопителей

1 и 2 соответственно (б), временные диаграммы. импульсов, гоступающих с дополнительного выхода генератора 3 на счетный вход счетчика 4 и стробирующие входы селекторов 5 и 6, оба стробирующих импульса имеют одинаковое назначение — задают отрезок времени„ в течение которого в каждом периоде Т к управляющим входам ЦАП ? и управляемого аттенюатора 8 подключаются выходы коммутируемых накопителей 1 и 2, т.е. каждому коммутируемому накопителю соответствует свой стробирующий импульс (r). Через и j обозначено число радиоимпульсов, оступивших на вход синхронного фильтра с начала его работы (без учета текущего радионмпульса). Показано также формирование на аналоговом выходе синхронного фильтра выделяемых мгновенных значений входного радиоимпульса (фиг.3д).

На фиг.4 приведены временные диаграммы переходных процессов в синхронном фильтре. По оси абсцисс отложены порядковые номера периодов (или входных радиоимпульсов),. прошедших с момента включения синхронного фильтра. Так как значения входного напряжения синхронного фильтра в моменты (t, +iT) и (t, +iT) от пе.риода к периоду предполагают неизменными, то U »(t„ +iT) и Us„ (t, +iT) изображены в виде прямых параллельных оси абсцисс. Такое представление тем более приемлемо, что по оси абсцисс отсчитывается не собственно время, а номера периодов. С этой же позиции следует понимать и представление U »„(t +iT) и 06»х (tg +iT) В виде непрерывноступенчатых кривых, в то время как в действительности укаэанные напряжения наблюдаются в моменты подключения соответствующего коммутируемого накопителя 1 или 2 к управляющим входам ЦАП 7 и управляемого аттенюатора 8 (фиг.3д). Значения входного напряжения (t + iT) = 0,21 0„, у „(t, + iT) = - 0,42 0„, где U,„ — опорное напряжение ЦАП 7.

Содержимое реверсивных счетчиков

11 (фиг.2) коммутируемых накопителей

1 и 2 рассматривают в виде чисел в форме с плавающей запятой, причем в основном изобретении младшие с разрядов реверсивного счетчика образуют мантиссу М, числа, старший разряд—

его знак, а остальные q раэрядов— порядок Q . Реверсивный счетчик 11 в предлагаемом фильтре отличается тем, что при одинаковой разрядности кодов на выходах коммутируемых накопителей 1 и 2, он содержит.на один разряд меньше, так как старший п -й значащий разряд мантиссы образуется

1246343 на выходе D-триггера 14 из старшего разряда реверсивного счетчика 11 (разряда знака).

При построении временных диаграмм (фиг.4 и 5) приняты значения с 4 и . = 2.

При помощи комбинационного логического блока 12 и дешифраратора 13

q-разрядный позиционный двоичный

10 код Q „ порядка преобразуется в унитарный двоичный л -разрядный код

И„ характеристики (N„=2 «) на втором выходе коммутируемого накопителя 1 и 2. При < * 2 4.

15 Подставив в выражения (1) и (2) п 4 и учитывая, что при ь = 4, N = 2"-1, имеют оп

"1(Ф +2 )N пеи0 >0 (3)

l? I 1 K " Hblx

Uî,ü„

4 1«М ПРи Ц (О, (41 где N „ — максимальное возможное значение цифрового кода на управляющем входе управляемого аттенюатора;

И« — текущее значение кода на

30 управляющем входе управляемого аттенюатора.

Комбинационный логический блок 12 передает на вход дешифратора 13 прямое значение кода порядка на своем информационном входе, если на управляющем входе логического блока 12 присутствует код нуля, и инверсное значение кода порядка, если на управляющем входе код единицы. Инверсное

40 значение кода порядка необходимо для получения требуемого значения характеристики на выходе дешифратора 13 (втором выходе коммутирующего накопителя 1 и 2) при отрицательных

45 значениях входного напряжения син- хронного фильтра.

Дешифратор 13 непосредственно преобразует позиционный код порядка

Я„, поступающий на его вход, в унитарный двоичный код характеристики

1, Я„ на выходе по закону 0„=2, Количество разрядов счетчика 4 определяется требуемым числом различных состояний на его выходе, которое

55 равно числу коммутируеж!х накопителей

1 и 2 синхронного фильтра. При числе коммутируемых накопителей, равном двум, можно в качестве счетчика 4

5 124634 использовать одноразрядный счетчик (счетный триггер), так как ддя управления работой селекторов 5 и 6 достаточно двух состояний (О и 1) на управляющем входе каждого из них. Например, при нулевом состоянии счетчика 4 селекторы 5 и 6 коммутируют выходы коммутируемого накопителя 1, а при единичном — коммутируемого накопителя 2. 1О

Пусть в исходном состоянии счетчик 4, реверсивные счетчики 11 коммутируемых накопителей 1 и 2 установлены в нули, à D-триггеры 14 — н единичное состояние. II 5

При этом код в реверсивном счетчике 11

00м (5)

MK,00, 0

?О 240 о

Отсюда следует, что U (t, )

"»„ (t„) О и на выходе усилителя— ограничителя 10 установится напряжение логической единицы, поступающее на первые входы (управляющие входы сложение/вычитание") ренерсивных счетчиков 11 коммутируемых накопителей 1 и 2. По заднему фронту импульса на втором (счетном) входе реверсивного счетчика 11 коммутируемого накопителя 1 в момент „ (фиг.Зб) к его содержимому (5) добавляется единица младшего разряда, и содержимое реверсивного счетчика 11 принимает вид

О (+) Первый выход

Второй выход

0000 — 1.

М„

--.3,0001 / (+) 0 0110, 0001 (8) Первый выход

Второй выход

0,1 111 (6) (+) М ю

50,000 1, .-1- —

NK где М, — код мантиссы (за вычетом старшего значащего разряда мантиссы М, который образуется на инверсном выходе

D-триггера).

На первом и втором выходах обоих коммутируемых накопителей 1 и 2 в исходном состоянии устанавливаются коды

Как отмечалось для управления

ЦАП 7 используется инверсное значение М„ кода мантиссы, т.е. коды на выходах коммутируемых накопителей 1 и 2, используемые непосредственно для управления ЦАП 7 и управляемым аттенюатором 8, н исходном состоянии таковы

С приходом первого входного радиоимпульса с момент t — t (— длительность импульсов генератора 3) на стробирующие входы селекторов 5 и 6 поступает импульс (фиг.Зг) с дополнительного выхода генератора 3 импульсов, и селекторы пропускают коды с первого и второго коммутируе3 6 мого накопителя t на управляющие входы ЦАП 7 и управляемого аттенюатора 8 соответственно ° В интервале от C — 7 до., на вычитающем входе вычитателя 9 устанавливается напряжение, определяемое в соответствии с кодами (6) по выражению (3), так как при нуле в старшем разряде реверсивного счетчика 11 напряжение на выходе ЦАП 7 положительно. Указанный разряд является старшим (энаконым) разрядом первого выхода коммутируемого накопителя 1.. Следовательно, к моменту t, на аналоговом выходе синхронного фильтра действует напряжение а на выходах коммутируемого накопителя 1 устанавливаются коды

Второй выход Первый выход

Нуль н старшем разряде инверсного кода Й, мантиссы обеспечивается с прямого выхода D — триггера 14, поскольку последний в момент t, по заднему фронту импульса на его тактирующем входе устанавливается н ну» левое состояние, так как на информационном входе D-триггера 14 действует нуль с выхода старшего разряда реверсинного счетчика 11 накопитеJIB 1.

1246343

010

25

Ял

1 11 111, (9) N, 35

Первый выход

Второй выход (10)

0000

0001

11 г

110 —

Мг

В момент t, состояние счетчика 4 изменяется на противоположное (единичное) и в момент t повторного появления в данном периоде Т импульса (фиг.Зг) на стробирующих входах селек.оров 5 и 6 последние пропускают на управляющие входы ЦАП 7 и управляемого аттенюатора 8 коды соответственно с первого и второго выхоФ дов другого коммутируемого накопителя 2.

Так как исходное состояние обоих коммутируемых накопителей 1 и 2 одинаково, то к моменту t напряжение на аналоговом выходе синхронного фильтра (вычитающем входе вычитате1 ля 9) также равно — U,„° Отсюда

U „(t, )-U „„„(t, ) О, на выходе усилителя-ограничителя 10 устанавливается напряжение логического нуля, и в момент t, по заднему фронту второго импульса (фиг.Зг) на счетном входе реверсивного счетчика 11 коммутируемого накопителя 2 из его исходного состояния (5) вычитается единица младшего разряда. Содержимое реверсивного счетчика 11 коммутируемого накопителя 2 принимает вид а на выходе коммутируемого накопителя 2 устанавливаются коды

Нуль в старшем разряде инверсного кода M мантиссы обеспечивается с прямого выхода D-триггера 14,поскольку последний в момент t, по заднему фронту импульса на его тактирующем входе устанавливается в нулевое состояние, так как на информационном входе D-триггера 14 в этот момент действует нуль с выхода старшего разряда реверсивного счетчика 11 коммутируемого накопителя 2.

При коде единицы в знаковом разряде реверсивного счетчика 11 на вход дешифратора iЗ поступает не прямое значение "11" кода порядка, а инверсное "()О", что обеспечивает на втором выходе коммутируемого накопителя 2 код характеристики 0001.

В момент t одновременно с отмеченным изменением содержимого реверсивного счетчика 11 коммутируемого накопителя 2 счетчик 4 возвращается в исходное (нулевое) состояние и в момент (t, -7)+Т (во втором периоде) на управляющие входы ЦАП 7 и управляемого аттенюатора 8 через се" лекторы 5 и 6 поступают коды (8) с

10 выходов коммутируемого накопителя 1.

По выражению (3) определяют, что при этом к моменту t, +Т на аналоговом выходе синхронного фильтра устанавлйвается напряжение

В момент t, +Т к содержимому (7)

20 реверсивного счетчика 11 коммутируемого накопителя 1 добавляется еще одна единица и коды на выходах коммутируемого накопителя 1 принимают вид

Второй выход Первый выход

0001 0 0101

В момент (йг- )+Т (в том же втором периоде) коммутируются выходы

40 коммутируемого накопителя 2, на управляющие входы ЦАП 7 и управляемого аттенюатора 8 поступают коды (10).

В соответствии с выражением (4) определяют, что к моменту t +T на аналоговом выходе синхронного фильт45 ра устанавливается нулевое напряжение.

В момент t,+Т из содержимого (9) реверсивного счетчика 1! коммутируемого накопителя 2 вычтена еще одна единица а на выходах коммутируемого накопителя 2 устанавливаются коды

1246343

fn

Второй выход Первый выход

1001 (12) (-) й, 0001

Продолжая приведенные рассужде" ния, несложно определить, что в следующем (третьем) периоде к моментам

+2T и t +2Т в соответствии с кодаи ми (1i) и (12) на аналоговом выходе синхронного фильтра действуют на11 9

240 — 240

Таким образом, напряжение

U „„ (t, +iT) в первые три периода последовательно принимает значения

1 10 11

240 " 240 " 240 *"

U, а напряжение U„„„ (t, +iT) в указанные

1 периоды принимает значения U, 240

О з 240 nri °

В дальнейшем работа синхронного фильтра характеризуется добавлением единицы к содержимому реверсивного счетчика 11 коммутируемого накопителя 1 в моменты t, +iT и вычитанием единицы из содержимого реверсивного .:етчика 11 коммутируемого

1акопителя 2 в моменты t +iT, Соответственно растут абсолютные значения напряжения на аналоговом выходе синхронного фильтра в указанные мо:.:енты в.-.емени (кривые f7 и 18).

Заполнение када положительной мантиссы происходит в восьмом, а отрицате.чьной — в девятом периодах (в изветом синхронном фильтре — соответственно в 16-м и 17-м периодах). 1ри рассмотрении отрицательных мантисс необходимо учитывать их представление в обратном коде. В извест:ом фильтре вслед за заполнениями

:-..ап.исс в следующем периоде происходит их обнуление и увеличение характеристик вдвое за счет переноса из старшего разряда мантиссы в младший разряд порядка. Напряжения на аналоговом выходе синхронного фильтра скачком падают до значений

Г., (t1 16Т) = 1,,0Ц „Ue, (С, +

+ 1?Т) = О (кривые 15 и 16) . Это увеличивает в итоге время переходног.о процесса н известном синхронном фильтре.

В предлагаемом синхронном фильтре в девятом периоде происходит обнуО 00 111

1 (+) q„и и соответственно на информационном входе D-триггера присутствует код нуля. По заднему фронту импульса на счетном входе реверсивного счет чика 11 коммутируемого накопителя 1 в момент t„ +7T содержимое счетчика принимает вид

01 (+) М и на инверсном выходе D-триггера 14

30 коммутируемого накопителя 1 устaíàâливается код единицы.

Соответственно в следующем периоде к моменту t, +8Т прямые коды на выходах коммутируемого накопителя

1 таковы

Второй выход

Первый выход,0010, О 1000 (+) И, 40

Из чего следует, что мантисса не абнулена, а осталась нормализованнои, 45

Используемые чепосредственна для управления ЦАП 7 и управляемого аттенюатора 8 коды на выходах коммутируемого накопителя 1 в момент

t, +8; таковы

Первый выход

Второй выход

0010, --4

У (+) Я, а соответствующее напряжение на аналоговом выходе синхронного фильтра! ление кода M младших разрядов ман1 тиссы реверсивного счетчика 11 коммутируемого накопителя f,a в девятом ( периоде — кода M реверсивного счетчика 11 коммутируемого накопителя 2 (при рассмотрении прямого кода). Но обнуления мантисс в целом не происходит, так как старший значащий разряд мантиссы формируется на инверсf0 ном выходе D-триггера 14 коммутируемого накопителя 1 и 2.

К моменту t„ +7T содержимое реверсивного счетчика 11 коммутируемого накопителя 1 таково

1246343!

2 (+8Т) 1-1 (+ )

Uo 1 1 вых < 2"-1 2 16

18

240

Т ким образом, в следующем после заполнения мантиссы периоде последняя не обнуляется, а остается нормализонанной (М„=1/2), и соответствующее напряженйе на аналоговом выходе синхронного фильтра не падает скачком практически до нуля, а возрастает

К моменту t,+8Т содержимое коммутируемого накопителя 2 реверсивного счетчика 11 примет вид

1 11 000 (-) О, 2 и на информационном входе D -триггера 14 присутствует код единицы.

По заднему фронту импульса на счетном входе реверсивного счетчика. 11 коммутируемого накопителя 2 в момент t +8T содержимое счетчика принимает вид

1 ч2 4

Первый выход

Второй выход! 0111 (-) м, 0.01 0 2

В последнем случае мантисса представлена в обратном коде, наблюдаемом на прямых выходах (-1) младших разрядов реверсивного счетчика 11 накопителя 2 и инверсном выходе D-триггера 14. При переходе к прямому коду мантиссы получают

Первый выход

Второй выход

И2

0010

Иэ чего следует также не обнулена, мализонанной (M, =1 что мантисса а остается нор/2) . л на инверсном выходе D-триггера 14 коммутируемого накопителя 2 устанавливается код нуля.

Соответственно в следующем периоде к моменту t,+9Т коды на выходах коммутируемого накопителя 2 таковы

Непосредственно используемые для управления ЦАП 7 и управляемого аттенюатора 8 коды на выходах коммутируемого накопителя 2 в момент

5,+9Т имеют вид

Второй выход Перный выход

0010 1 1000

И, () М, 10а соответстнующее напряжение на аналоговом выходе синхронного фильтна

15 -U 1 16

U„(t,+9Т) — -д-л- (-.) 2 - — — U»

Таким образом, отрицательная мантисса также остается нормализо20 ванной (не обнуляется) и .соответствующее ей напряжение на аналоговом выходе синхронного фильтра не падает скачком до нуля, а возрастает (по модулю).

Дальнейшее возрастание аблютного значения напряжения на аналоговом

ыходе синхронного фильтра происхоит с удвоенной скоростью вследствие у удвоения характеристик (кривые 17

° и 18, фиг.4). Очередное увеличение вдвое скорости изменения напряжения

U„,„ (t, +iT) происходит в 17-м периоде, а U,ö(t,+iT) — в 18-м. При этом также не происходит обнуление мантисс (а следовательно и скачкообразного падения напряжений на. аналоговом выходе синхронного фильтра), так как значение старшего эна40 чащего разряда мантиссы определяется старшим разрядом реверсивного счетчика 11 коммутируемого накопителя

1 и 2 (разрядом знака), который остается неизменныч.

Видно (кривая 17), что в 21-м пе45 риоде Увь,„(+20 Т) станет больше

U gt„ +iT) в результате чего в этом же 21-м периоде вместо добавления единицы к содержимому реверсивного счетчика 11 коммутируемого накопителя 1 происходит ее вычитание,выходное напряжение вновь станет меньше входного и т.д., т.е. наступает режим слежения Usix (t, +iT) (режим . фильтрации) за 0,„(, +iT) .

55 В то же время нап ряжение

Пвьх (+») (кривая 18) продолжает с каждым периодом увеличиваться по абсолютной величине. В момент t +

14

1246343

И (+) М, Второй выход Первый выход, 0100

И, (+) N„ котоФым соответствуют следующие значения напряжения на аналоговом выходе синхронного фильтра

3 1 4

U (— + — ) — =16 15

= — U. 0,217 U

11 1 4

U (— + — ).—

16 16 15

= 0,2 и на выходах коммутируемого накопителя 2 коды н режиме слежения принимают поочередно значения

Второй выход

Первый выход

1 0010 (-) M, Второй выход

Первый выход

1 0011 (-) М2

1000

+24T характеристика на втором выходе коммутируемого накопителя 2 удвоится н третий раз, и скорость изменения выходного напряжения

U»,„(t, +iT) становится в 8 раз больше начальной. В 31-м периоде напряжение U „„(t2+30T) превосходит по абсолютной величине U „ (t2+iT) и в дальнейшем также отслеживает его (режим фильтрации). Временная диаграмма (фиг.3д) иллюстрирует постепенное формирование амплитуд напряжений на аналоговом выходе синхронного фильтра.

В режиме слежения (фильтрации) прямые значения кодов на выходах коммутируемых накопителей 1 и 2, а также напряжения на аналоговом выходе синхронного сильтра точно такие же, как и в известном фильтре, т.е. на выходах коммутируемого накопителя 1 коды принимают поочередно значения

Второй выход Первый:выход которым соответствуют следующие зна чения напряжений на аналоговом выхоце синхронного фильтра:

13 8

16 15

= — — U

-0,433 U, 10 ц„, (t, +1т) 12 8 12

-U — — = — — U

16 15 30

=-04U

У on

15 Максимальная абсолютная погрешность выделения значений входного напряжения в моменты t +iT и t +iT определяется ныражением: аУ,,„(t +iT) — " i<„2 м которое прн llew= N = 4 приводится к виду

П о г -1 " (13) а относительная погрешность не зависит от уровня выделяемого входного напряжения.

Рассмотрим теперь как влияет ка работу синхронного фильтра увеличение или уменьшение амплитуды входных радиоимпульсов. В первом случае происходит, очевидно, соответствующее увеличение абсолютного значения кода мантиссы в коммутирующих накопителях 1 и 2. Но, как следует из приведенных рассуждений, в синхронном фильтре сохраняется

4О режим непрерывного слежения. за входным напряжением.

Кроме того, при уменьшении амплитуды входных радиоимпульсов н известном синхронном фильтре уменьшается точность фильтрации. Это сняэано с тем, что уменьшение входного напряжения до нуля вызывает соответствующее уменьшение до нуля абсолютного значения мантиссы М, однако к порядок Я (а значит и характеристика Я )остается таким же, каким он к был до уменьшения входного напряжения, т.e.. относительно большим. В соотнетствии с (13) неизменной и относительно большой остается макси- мальная абсолютная погрешность и значит с уменьшением амплитуды входных радиоимпульсон уменьшается точ1746343

15 (в пятом периоде), 1000

0100

1

01

Q, Первый выход

Второй выход

9010

0 11l1 (+) М, 35 к

Q ность фильтрации. Это иллюстрируется кривыми 19 и 20 (фиг.2) переходного процесса при уменьшении амплитуды входных радиоимпульсов в

5 раз, т.с. при изменении U „ (t, +iT) от 0,21 U,„äî 0,042 Uo а Uex (t,+

+iT) от — 0,42 U „до -0,084 Uo„).

Скачкообразное изменение входных напряжений (фиг.5) принято как наиболее простое для построения диаграмм и не нарушающее при этом общности рассуждений.

В предлагаемом фильтре при уменьшении амплитуды входных радиоимпульсов уменьшаются характеристики N на двух выходах коммутируемых накопителей 1 и 2, в соответствии с (13) уменьшается максимальная абсолютная погрешность выделения входных напряжений и точность фильтрации остается неизменной. За счет того, что старший, -й разряд мантиссы формируется вне реверсивного счетчика 11 коммутируемых накопителей 1 и 2, мантисса остается нормализованной при уменьшении входного напряжения практически до нуля. Младшие к -1 разрядов реверсивного счетчика 11

I образуют код M„, т.е. код мантиссы

Мк без старшего разряда:

Изменение порядка происходит при проходе через нуль значения кода М„, в то время как в целом мантисса М„ остается нормализованной и напряжение на аналоговом выходе синхронного фильтра не равно нулю. При этом уменьшение на единицу порядка Q (уменьшение характеристики И„ вдвое) сопровождается увеличением почти вдвое значения мантиссы Мк, так как

I вслед за обнулением код Mg, принимает значение 111.

Рассмотрим, например, как будут изменяться коды на выходах коммутируемых накопителей 1 и 2 и напряжение на аналоговом выходе синхронного фильтра при пятикратном уменьшении амплитуды входных радиоимпульсов. Причем, что амплитуда уменьшилась скачком и новый отсчет числа периодов ведут от этого момента.

Код в реверсивном счетчике 11 коммутируемого накопителя 1 при этом изменяется от значения

0 10 100 (в первом пе(+) до промежуточного

0 10 000

3 др

".(+) q, м, при котором мантисса .М на первом выходе коммутируемого накопителя 1 остается нормализованной

Второй выход Первый выход и .

М, 36, а напряжение Us ix (с, +4Т) 240 П

При следующем вычитании единицы из содержимого реверсивного счетчика

11 происходит заем единицы порядка

0 111 (+) 30 и код на выходах коммутируемого накопителя 1 принимает вид

Так как характеристика уменьшилась в 2 раза, а мантисса увеличи40 лась практически вдвое (за вычетом единицы младшего разряда), то напря жение на аналоговом выходе уменьшается не скачком, а на величину

1 — U „, поскольку его значен, е измеHHTcH oT 240 U h rlBToM период

32 до значения 240 0 в шестом периоде (в момент t +5T).Êàê следует из (13), максимальная абсолютная погрешность вследствие уменьшения вдвое характеристики N также уменьшилась в

2 раза и точность фильтрации не .падает с уменьшением значений входного напряжения °

За следующие семь периодов код

М, изменяется от значения l11 до 000 (в 13-м периоде).

1246343

0 01, 000 (+) M„

1О

) 1000

0010 (+) Ni

18 а напряжение U (t +12Т)

Sigil 240 !

В очередном (14-м) периоде снова происходит заем единицы порядка Q, (уменьшение вдвое характеристики N,) Первый выход

Второй ныход

031 0

0101 и

20

Второй выход

Первый выход

00,111

Q Ы л

0010

С100

1 (-) (+) 25 а напряжение U,,,,„„(t +iT) колеблется

120 П"„= 0,0083 U,„îòЗО носительно U „ (t +iT) = — 0,084 U (кривая 22, фиг.5), принимая пооче20 редно значения — — U = -0 0833 U

22

oil и — —,,: — Ч,„= — 0,0917 П „. Таким об35 разом„ точность фильтрации не ухудшается с уменьшением амплитуды входных радиоимпульсов."

На первый взгляд может показаться, 40 что скачки выходного напряжения синхронного фильтра, возникающие при входных напряжениях, близких к нулю, заметно ограничивают динамический диапазон выделяемых входных

45 напряжений. Это явление объясняется небольшим количеством разрядон =

= 4 мантиссы и характеристики, принятым при построении временных диаграмм (фиг.4 и 5),в то время как

so при г =- 10 и г = 9 указанные скачки занимают 1,753 всеro динамическîro диапазона, так как максимальное значение напряжения на аналоговом выходе синхронного фильтра равно о,5 П„„, а укаэанные скачки, определяемые девятью единицами мантиссы при минимальном значении характеристики (N=1) н соответствии с выражением

Первый выход

Второй выход

0001, 1111

Ы, N„

Второй выход

Первый выход

0001„

1001

Второй выход

Первый выход

0001, 1010, Содержимое реверсивного счетчика

11 коммутируемого накопителя 1 при этом таково код на выходах коммутируемого накопителя 1 таково

Второй выход Первый выход

Соответственно содержимое реверсивного счетчика 11 коммутируемого накопителя принимает вид код на выходах коммутируемого накопителя 1 апряжение U „„(t 13Ò) = 240 U,„

Уменьшаясь с каждым периодом Т, т.е. с приходом каждоro входного радиоимпульса, напряжение U „,„ (t+iT)

1 в 20-м периоде становится меньше

U (t, +iT), после чего начинается снова слежение, при котором коды на выходах коммутируемого накопителя 1 поочередно принимают значения

N„ (+) Ы, а напряжение U»„ (t„ +iT) на аналоговом выходе синхронного фипьтра ко1 леблется с дискретом, UÄ = О, 0042 1. Д, относительного входного напряжения U>,(t, +iT) = 0,042 кривая 21, фиг.5), принимая пооче10 редно значения 2 0 U„„= 0,0416 U u

11

240 " =- О, 0458 UUÄ, .

Рассуждая аналогично, можно показать, что напряжение U„„„ (t., +iT),,уменьшаясь с каждым периодом Т по абсолютной величине, с 20-го периода входит в режим слежения за

Uz„(t +iТ), при котором коды на выходах коммутируемого накопителя 2 поочередно принимают значения

1:. 4б 343

19 и, Upg

tl

i )v 1

l) 1

44 —.

I 2М

) f

4+q т) Ц Ъ Щ ь11 (+iT) N .2 аХ равны по величине

Формула из обре те ния, Синхронный фильтр по авт.св.

11131028, отличающийся

reM, что, с целью повышения быстродействия и точности фильтрации, в .коммутируемый накопитель введен

D-триггер, информационный вход которого соединен с выходом старшего разряда реверсивного счетчика коммутируемого накопителя, а тактирующий вход подключен к второму входу реверсивного счетчика коммутируемого накопителя, а выход соединен с

10 первым выходом коммутируемого накопителя, 1- 4б 343

1246343

Составитель А. Меньшикова

Редактор Н. Бобкова Техред П.0лейник Корректор М. Демчик

Заказ 4020/54

Тираж 816 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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