Нелинейный фильтр

 

Изобретение относится к автоматике, радиотехнике и информационно-измерительной технике. Цель изобретения - расширение BOi-.ожностей фильтра за счет обеспечения его работоспособности при наличии помех, содержащих несколько нестационарных гармонических составляющих. Устройство содержит сумматор, блок фиксации моментов экстремума, мультивибратор. первый и второй блоки фиксации экстремума , каждый из которыхсодержит инвертирующий расширитель импульсов, первый и второй .элементы выборки-хранения, первый , второй, третий и четвертый трехвходовые элементы И, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй триггеры, компаратор , коммутатор. Для каждого элемен.а оыборки-хранения в течение времени, равного максимально возможному периоду помехи, на который настроен мультивибратор, обеспечивается работа в режиме выборки глобального экстремума входного сигнала, а затем в течение такого же времени - работа в режиме хранения этого экстремума. Второй элемент выборки-хранения работает в противофазе с первым. При отсутствии помехи все элементы выборки-хранения работают в режиме выборки и .Ьильтр практически не вносит искажений в полезный сигнал. 2 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 05 В 5/01

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР! 1 г д — — ) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4610971/24 (22) 29.11.88 (46) 30.01.91. Бюл. ЬЬ 4 (72) Ю.И.Коляда, А,В.Поляков и О.А,ЯворСКИЙ (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР й. 213135, кл. G 05 В 13/02, 1968.

Авторское свидетельство СССР

% 1327054, кл. G 05 В 5/01, 1987 (прототип), (54) НЕЛИНЕЙНЫЙ ФИЛЬТР (57) Изобретение относится к автоматике, радиотехнике и информационно-измерительной технике. Цель изобретения — расширение воз-,ожностей фильтра за счет . обеспечения его работоспособности при наличии помех, содержащих несколько нестационарных гармонических составляющих.

Устройство содержит сумматор, блок фиксации моментов экстремума, мультивибратор, Изобретение относится к автоматике, радиотехнике и информационно-измерительнойй технике.

Целью изобретения является расширение воэможностей фильтра за счет обеспечения его работоспособности при наличии помех, содержащих несколько нестационарных гармонических составляющих, На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого нелинейного фильтра; на фиг. 2 — графики, поясняющие работу фильтра.

На фиг. 1 обозначение х соответствует входному, а обозначение у — выходному сигналам нелинейного фильтра. Устройство содержит сумматор 1, блок 2 фиксации

„„. Ж,, 1624401 А1 первый и второй блоки фиксации экстремума, каждый из которыхсодержит и11вертирующий расширитель импульсов, первый и второй. элементы выборки-хра 1е11ия, первый, второй, третий и четвертый трехвходовые элементы И, первый и второй элементы

ИЛИ, первый и второй триггеры, компаратор, коммутатор. Для каждого элемен а выборки-хранения в течение времени, равного максимально возможному периоду помехи, на который настроен мультивибратор, обеспечивается работа в режиме выборки глобального экстремума входного сигнала, а затем в течение такого же времени — работа в режиме хранения этого экстремума. Второй элемент выборки-хранения работает в противофазе с первым. При отсутствии помехи все элементы выборки-хранения работают в режиме выборки и фильтр практически не вносит искажений в полезный сигнал. 2 ил. моментов экстремума, первый 3 и второй 4 блоки фиксации экстремума, мультивибратор

5. Каждый блок 3 и 4 фиксации экстремума содержит ин верти рующий расширител ь 6 ил1пул ьссв, первый 7 и второй 8 элементы выборки-хранения, первый 9, второй 10, третий 11, четвертый 12 элементы И, первый 13 и второй

14 элементы ИЛИ, первый 15 и второй 16 триггеры, коммутатор 17 и коммутатор 13.

На фиг. 2 введены следующие обозначения: х — входной сигнал фильтра; хс — медленно меняющаяся полезная составляющая входного сигнала; x> — помеха, содержащаяся во входном сигнале и состоящая из нескольких гармоник; Uue1, LLes2 сигналы на первом и втором выходах мультивибратора

1624401

)1, при Цс) «U»

10, при Ll(t) < Ut>.

5 соответственно; Ыь-х1, 0ь-х- сигналы на выходах элементов 7 и 8 выборки-хранения соответственно; tt — 13 — моменты еремени, соответствующие появлениям экстремумов входного сигнала; 011, 02I— значения глобальных экстремумов сигнала на соответствующих полупериодах работы мультивибратора 5; Т вЂ” Тз — полупериоды выходного сигнала мультивибратора 5, Нелинейный фильтр работает следующим образом.

Когда помеха отсутствует, в промежутках времени монотонного изменения входного сигнала (до момента t>) блок 2 фиксации моментов экстремума выходных импульсов не вырабатывает, следовательно на выходе инвертирующего расширителя 6 импульсов непрерывно держится единичный уровень, переводящий элементы 7 и 8 выборки-хранения в режим выборки. Выходные сигналы элементов 7 и 8 выборкихранения поступают на входы комму-,эторэ

18, KoTopblA управляется импульсами с первого выхода мультивибратора 5, период следования которых равен максимально возможному периоду гармонических составляющих помехи (фиг. 2, б). При смене состояния первого выхода мультиеибратора 5 коммутатор 18 подключает выход элемента 7 выборки-хранения к входу сумматора 1, э выход элемента 8 — к второму входу компаратора 17. Аналогично работает второй блок 4 фиксации экстремума. Таким образом, с выхода сумматора 1 снимается удвоенный неискаженный полезный сигнал, и фильтр работает в линейном режиме.

Если полезный сигнал в момент времени tt имеет точку экстремума (фиг. 2a),то блок

2 формирования моментов экстремума формирует на выходе максимума узкий импульс, поступающий на вход инвертирующего расширителя 6 импульсов, на выходе которого нэ время, равное удвоенному максимальному периоду помехи, устанавливается нулевой сигнал, переводящий элементы 7 и 8 выборки-,хранения в режим хранения. Возникающая на это время на выходе блока 3 фиксации экстремума ступенька незначительно искажает медленно меняющийся входной сигнал фильтра (фиг. 2 r), В момент tz минимума входного сигнала фильтр работает аналогично, но минимум сигнала запоминает второй блок 4 фиксации экстремума.

Когда возникает сигнал помехи, содержащий несколько гармоник, блок 2 фиксации моментов экстремума, начиная с момента времени И, вырабатывает узкие импульсы, соответствующие моментам экстремума входного сигнала. На выходе расширителей 6 импульсов непрерывно поддерживается нулевой уровень сигнала.

Пусть к моменту з появления первого максимума О» помехи схема находилась в следующем состоянии. На первом выходе мультивибратора 5 единичный сигнал, устанавливающий второй триггер 16 в единичное состояние. Первый триггер 15 находится в единичном состоянии, уста эвгенном в предшествующем пол„периоде работы мультивибратора 5, на единичном входе триггера нулевой сигнал.

При появлени.. е момент и первого узкого импульса с выхода максимума блока 2 фиксации моментов экстремума 2 он проходит через третий элемент И 11, переводит триггер 15 в нулевое состояние, запрещая тем самым дальнейшее прохождение импульсов через элемент И 11, По окончании узкого импульса с вь хода блока 2 фиксации моментов экстремума обэ элемента 7 и 8 выборки-хранения переходят в режим хранения значения 0» первого максимума. С выхода первого элемента 7 выборки-хранения это значение через коммутатор 18 поступает на второй вход компаратора 17, который сравнивает значение входного сигнала фильтра Ll(t) со значением максимума

U», При этом сигнал на выходе компарэтора 17 определяется следующим соотношением

Если входной сигнал фильтра превышает значение U», то на входы первого элемента И 9 помимо единичного сигнала с первого выхода мультивибратора 5 поступает единичный сигнал с выхода компаратора

17. Поэтому при появлении максимума Utz узкий импульс с первого выхода блока фиксации моментов экстремума 2 переводит первый элемент 7 выборки-хранения в режим выборки и по окончании узкого импульса этот элемент запоминает значение и так далее до окончании данного полупериода работы мультивибратора 5.

При смене состояния выходов мультивибратора 5 нэ противоположное коммутатор 18 подключает выход первого элемента

7 выборки-хранения к первому входу сумматора 1, а выход второго элемента 8 выборкихранения — к входу компаратора 17, Первый элемент 7 выборки-хранения переводится в режим хранения глобального экстремума

Uter, выделенного в предыдущем полупериоде Т, поскольку нулевые сигналы на входах элементов И 9 и 11 и на выходе инвертирующего расширителя 6 импульсов запреща1624401 ют перевод этого элемента в режим выборки в течение полупериода Т2. Триг<ер 15 переводится в единичное состоян<"е, <то подготавливает работу первого эл.мента 7 выборки-хранения в следу<ощем полупериоде Тз.

При появлении первого максимум Ll i на отрезке Тр узкий импульс с перног: выхода блока 2 фиксации моментов экстремума через четвертый элемент И 12 и втор и элемент ИЛИ 14 поступает на упрлнля<ощий вход второго элемента 8 выборки-хранения и переводит его в режим выборки. Одновременно этот импульс переводит второй триггер 16 в нулевое состояние. Дл, ее элемент 8 выборки-крэ I

Т1, По окончании интервала Т состояние выходов муль-инибрэторл возвращается н исходное, и работа устройства повторяется аналогично описанному.

Таким образом, о каждом полупериоде работы мультивибратора 5 один элемент (7, 8) выборки-хранения работает н режиме поиска глобального экстремумз, а другой элемент хранит значение глобального экстремума, полученные н предыдущем полупериоде, и это значение поступает I

Аналогично работает второй блок 4 фиксации экстремума, выделяющий и запоминающий значения глобальных минимумов входного сигнала фильтра, Таким образом, за счет раздельного выделения и фиксации глобальных экстремумов входного сигнала нл време«ных интервалах, равных наибольшему возможному периоду помехи, расширяются воэможности фильтра путем расширения спектрального состава помех, подлежащих фильтрации.

Формула изобретения

Нелинейный фильтр, содержащий сумматор, ныход которого соединен с выходом фильтра, блок формирования моментов экстремума, соединенный входом с входом фильтра, дна блока фиксации экстремума, выходы которых соединены с входами сумматора, перные входы соединены с входом нелинейного фильтра, второй вход первого блока фиксации экстремума соединен с вы5

55 ходом максимума, 3 второ<: вход нгоро;: блока фиксации экстремума с ныкодом минимума блока формирования моментон çxe< ремума, причем каждый блок фиксации экстремума содержит первый э; емент выборки-хранения и иннертир;юн;ий расширитель импульсов, соединенные своими входами с первым и вторым входами блока соответственно, о т л и ч л <0 el и и с я тем, что, с целью расширения функциональны. возможностей фильтрл зз счет обеспечения его работоспособности при наличии помех, содержащих несколько несгациочарных гармонических составляющих, он содержит муль<иниГрлтор, перв.:, <1 и второй ныходь которого подключены соотвегстненно к третьему и четвертому входам <;зждого блока фиксации экстремума, при«ем каждый блок фиксации экстремума содержит второ .< элемент выборки-хранения, четыре трехнходовых элемента И, дна трехоходовых элемента ИЛИ, два триггера, компэратор и коммутатор, при этом выход каждого элемента ИЛИ соединен с управля<о.цим нхо дом соответствующего элемента выборки-хранения, третий вход блока фиксации экстремума соединен с упрзнляющим входом коммутатора, через первый элемен<

И вЂ” с входом первого элемента ИЛИ, через третий элемент И вЂ” с входом первого элемента ИЛИ, а также через единичный вход оторого тригiåðà и четвертый элемент И вЂ” с входом второго элемента ИЛИ, четнертый вход блока фиксации экстремума соеди«е.< с входом четвертого злементз И, через второй элемент И соединен с входом второго элемента ИЛИ, а также через единичныи вход первого триггера с входом трстьего элемента И, первый вход блока фиксации экстремума соединен с входом второго элсмента выборки-хранения и первым входом компарэтора, второй вход блока фиксации экстремума соединен с входами элементов

И, выход иноертирующего расширителя импульсов соединен с входами элементов

ИЛИ, выходы элементов выборки-хранения соединены с соответствующими входами коммутатора, первый выход которого соединен с выходом блока фиксации экстремума, а второй выход через компаратор соединен с входами первого и второго элемента И, выход третьего элемента И соединен с нулевым входом первого триггера, а выход четвертого элемента И вЂ” с нулевым входом второго триггера, 1624401

1624401

Ъ) г)

Составитель А.Лащев

Редактор Т. Парфенова Техред М.Моргентал Корректор Н. Король

Заказ 188 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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