Цифровой фильтр

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6t) Дополнительное к авт, свид-ву— (22) Заявлено 2606,78 (21) 26 34976/18-09 (51)M. Кл.

И 03 Н 7/ 0 с присоединением заявки ¹ (53) УДК 621. 394. 44 (088.8) Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15,0780. Бюллетень ¹ 26

Дата опубликования описания 150780 (72) Автор изобретения

В. В. Швец (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в устройствах цифровой фильтрации узкополосных сигналов на фоне шумов и помех; 5

Известен цифровой фильтр, содержащий инвертор, блок изменения направления счета, реверсивный счетчик, элементы совпадения и триггер (1) .

Однако, фильтр имеет недостаток, т.е. он не реагирует на различную амплитуду входных сигналов, и, кроме того, даже кратковременная помеха вызывает сбои устройства.

Известен также цифровой фильтр, содержащий счетчик, элементы совпадения, управляемые программным устройством, триггеры, элементы ИЛИ и И, линию задержки и управляемый ключ(2) .

Рещение о характере входного сигнала принимается устройством без учета текущего значения его амплитуды и поэтОму помеха, имеющая даже малую амплитуду, может пропускаться ключом 25 на выход. Кроме того, кратковременные помехи приводят к неправильному функционированию устройства.

Цель изобретения — улучшение фильтрации сигнала при различных значениях уровня помех и повышение надежности работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой фильтр, содержащий счетчик, выходы которого подключены ко входам двух элементов И, выходы которых соединены со входами триггера, подключенного выходом к первому входу третьего элемента И, и элемент ИЛИ, введены аналого-цифровой преобразователь, формирователь импульсов, вентили записи кода, дополнительные триг геры, дополнительные счетчики, дополнительный элемеит ИЛИ и доПОлнительные элементы И, при этом выходы аналого-цифрового преобразователя подключены к первым входам вентилей записи кода и ко входам дополнительного элемента ИЛИ, выход которого через формирователь импульсов с R-входом первого дополнительного триггера, с первым вмодом элемента ИЛИ и со вторым входом третьего элемента И, выход которого подключен к R-входу дополнительного триггера, вторые входы вентилей записи кода соединены с выходом первого дополнительного элемента И, входы которого подключены к выходам счетчика, счетный вход которо1

748803

ro соединен с инверсным выходом первого дополнительного триггера,3 и С-входы которого подключены к выходу элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента

И, выходы вентилей записи кода подключены к разрядным вхоДам первого дополнительного счетчика, выход которого:подключен к Э - и С-входам вто рого дополнительного триггера, инвер ".ный выход которого подключен к первому входу второго дополнительно-, го элемента И, второй вход которого соединен с шиной тактовых импульсов, а выход - со счетными входами дополнительных счетчиков, вход сброса второго из которых подключен к шине: 15 импульсов сброса, а выходы - к входам третьего дополнительного элемента H.

На чертеже представлена функциональная схема цифрового фильтра. .20

Цифровой Фильтр содержит аналогоцифровой преобразователь (АЦП) 1, . элемент 2 ИЛИ, формирователь 3 импульсов по фронту и сйаду с подавлением помех, элемент 4 ИЛИ, триггер р5

5, счетчик 6, элементы 7, 8 и 9 И, вентили 10 записи кода (элементы И), счетчик ll элемент 12 И, триггер 13, счетчик 14, триггер 15, элементы 16 и 17 И.

Выходной сигнал поступает на шину

18, тактовые импульсы — на шину 19, импульсы сброса - на шину 20. Выходной сигнал снимается с шины 21.

В исходном состоянии Счетчики 6, 11 и 14 и триггер 15 обнулены, а триг-З5 геры 5 и 13 установлены в единичное состояние (на Функциональной схеме соответствующие связи не показаны).

На шине 18 - нулевой сигнал, на выходах аналого-цифрового преобраэова- 40 теля 1 - нулевые сигналы (на функциональной схеме показан, например, четырехразрядный АЦП), на выходах. всех элементов И вЂ” нулевые сигналы.

Цифровой фильтр работает следующим 45 образом.

После прихода на шину 18 устройства входного сигнала, превышающего уровень квантования АЦП 1, на выходе элемента 2 ИЛИ устанавливается единич- о ный сигнал до rex пор,: пока хотя бы на одном из выходов АЦП 1 присутствует сигнал. По фронту сигнала на выходе элемента 2 ИЛИ формирователем 3 выдается импульс фронта, который устанавливает триггер 5 в нулевое состояние, разрешая работу счетчика 6

Счетчик 6 совместно с элементами 8 и 9 И используется для контроля длительности полупериода входного сигнала. Импульсы с выходов этих элемен- 6О тов И осуществляют запуск и сброс соответственно триггера 15, формирующего стробирующий импульс. Если импульс спада формирователя 3 появ= ляется в тот юмент, когда на выходе g5 триггера 15 имеется стробирующий импульс, то это означает, что входное колебание имеет заданную частоту ь границах, определяемых длительност ью стробирующего импульса. По окончании импульса на выходе элемента 2 ИЛИ через элемент 4 ИЛИ триггер 5 воэвра1 щается в исходное единичное состояние.

По окончании стробирующего импульса по импульсу с выхода элемента 2 ИЛИ

МЕреэ элемент 4 ИЛИ также осуществляется возврат триггера 5 в исходное единичное состояние. Нулевой потенциал с инверсного выхода триггера 5 запрещает работу счетчика 6 и производит его установку в нулевое состояние. Элемент 7 И совместно со счетчиком 6 служит для того, чтобы оценить амплитуду пришедшего колебания и в дальнейшем, в случае, если данное колебание по выбранным критериям считается полезным сигналом, записать в накопительный счетчик 14 число, пропорциональное амплитуде входного сигнала. Эго производится следующим образом. На выходе элемента 7 И в момент, соответствующий середине первого полупериода колебания (максимальная амплитуда ожидаеьих синусоидальных колебаний) через венгили 10 записи кода производится запись в счетчик

11 дополнительного кода по отношению к коду, выдаваемому АЦП 1. Импульс на выходе элемента 16 И устанавливает триггер 13 в нулевое состояние, разрешая работу элемента 12 И.

После переполнения счетчика.ll триггер 13 запрещает прохождение тактовых импульсов через элемент 12 И.

Число импульсов на выходе соответствует числу, выданному ранее с AIJII 1, и эти импульсы. поступают на счетчик

14.

При последующих полупериодах вход-. ного сигнала аналогичным образом производится предварительная запись в счетчик 11 числа, характеризующего амплитуду входного сигнала, и, в случае, если сигнал оказывается полезным (частота сигнала соответствует заданной), производится дальнейшее накопление информации о входном сигнале в счетчике 14. Элемент 17 И служит для выдачи выходного импульса в случае достижения определенного (порогового) числа, накопленного в счетчике 14. Причем, это число должно быть накоплено за определенный промежуток времени, определяемый периодом импульсов сброса на шине 20. Для того,.чтобы максимально приблизить работу предлагаейого устройства к работе аналогового фильтра, следует производить лишь частичное обнуление счетчика 14 по импульсам сброса.

Цифровой фильтр осуществляет оценку амплитуды входного сигнала и многократное накойление результатов этой оценки, что позволяет правильно оце748803 нить энергию полезного сигнала и помехи и позволяет улучшить фильтрацию полезного сигнала при различных уровнях помех.

При непрерывном накоплении информации о входном сигнале, имеющем 5 заданную частоту, в счетчике 14 и при частичном обнулении счетчика 14 через заданные интервалы времени происходит усреднение информации, накопленной в счетчике, что позволяет устройству не реагировать даже на несколько периодов помехи.

Для повышения надежности работы предлагаемого устройства в качестве формирователя 3 используется, формирователь импульсов по фронту и спаду, не выдающий на кратковременные единичные и нулевые помехи выходные импульсы фронта и спада на своих выходах. При этом от кратковременных единичных и нулевых помех в формировате- 20 ле 3 может происходить запуск предварительных триггеров и после контроля длительности входного сигнала принимается решение выдать или не выдать на выходы импульсы.

Таким образом, формирователь 3 с некоторой задержкой выдает выходные импульсы, причем все импульсы, длительность которых меньше этой задержки, считаются помехами и формиро- 30

l ватель 3 не выдает на них выходные импульсы.

Применяя такой формирователь в устройстве не» происходит ложный запуск, а также сброс триггера 5, разрешающе- 35

ro работу счетчика 6.

Кроме того, в случае, если бы формирователь 3 не обладал помехозащищенностью от кратковременных помех, ложный импульс спада с одного из выхо 40 дов мог при определенных условиях (при наличии строба на выходе триггера

15) производить ложное накопление в счетчике 14. Таким образом, повышена помехозащищенность устройства от крат 45 ковременных помех, нарушающих его правильное функционирование, и повышена надежность его работы.

Кроме того, возвращение триггер в

5 и 13 в исходное единичное состоянье производится по спаду импульса,,поступающего на 1 — и С-входы, причем . на К-вход подан низкий потенциал. Такое построение схемы устройства является надежным, так как переключение

1 ,триггеров происходит после выдачи им- пульса на выходе элемента 9 И, либо после переключения н нулевое состояние— старшего разряда счетчика 11 В случае использования RS-триггеров в момент переключения триггеров 5 и 13 60 в единичное состояние происходило. бь. ускорение выходного импульса и тогда необходимо было бы рассматривать ряд моментов, связанных с переходными процессами, которые нарушают правильное функционирование устройства в целом. Поэтому применение в качестве триггеров 5 и 13 RS-триггеров нежелательно.

Формула изобретения

Цифровой фильтр, содержащий счетчик, выходы которого подключены ко нходам двух элементов И, выходы которых соединены со входами триггера, подключенного выходом к первому входу третьего элемента И, и элемент

ИЛИ, отличающийся тем, что, с целью улучшения фильтрации сигнала при различных значениях уровня помех и повышения надежности работы устройства, в него введены аналого-цифровой преобразователь, формирователь импульсов,, вентили записи кода, дополнительные триггерЫ, дополнительные счетчики, дополнительный элемент ИЛИ и дополнительные элементы И, при этом выходы аналого-цифрового преобразователя подключены к перным входам вентилей записи кода и ко входам дополнительного элемента

ИЛИ, выход которого через формиронатель импульсов соединен с R-входом первого дополнительного триггера, с первым входом элемента ИЛИ и со вторым входом третьего элемента И, выход которого подключен к R-входу второго цополнительного- триггера, вторые вхоцы вентилей записи кодб соединены с выходом первого дополнительного элемента И, входы которого подключены к выходам счетчика, счетный вход которого соединен с инверсным выходом пер- вого дополнительного триггера,«J— и С-входы которого подключены к выходу элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И, выходы вентилей записи крда подключены к разрядным входам первого

,дополнительного счетчика, выход которого подключен к Д вЂ” и С-входам второго дополнительного триггера, инверсный выход которого подключен к . первому входу второго допблнительного элемента И, второй вход которого соединен с шиной тактовых импульсов, а выход - со счетными входами, дополнительных счетчиков, вход сброса второго из,которых подключен к шине импуль"ов сброса, а выходы — ко входам третьего дополнительного элемента И.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 512559, кл. Н 03 Н 7/10, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 365799, кл. H 03 Н 7/02, 1971 (про-отип) .,г

148803

Составитель Т.Афанасьева

Техред М.Кузьма Корректор Н. Григорук

Редактор П.Макаревич

Заказ 4383/21 Тираж 995

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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