Цифровой фильтр

 

(72) Автор изобретения

Б.М.Петров

5 4,3 ° (7! ) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР

Изобретение относится к радиоприемной технике, в частности к

1 частотно-селективным цепям с регулируемыми характеристиками и может быть использовано при синтезе цифровых устройств повышенной надежности, в которых высокие требования к надежности и времени непрерывной работы не могут быть удовлетворены применением методов резервирования изэа наличия сбоев, приводящих к установившимся ошибкам, а также ограничений на веса, габариты и потребляемую мощность.

Известен самонастраивающийся фильтр, содержащий сглаживающий узел с регулируемой постоянной времени, вход и выход которого через сумматор подключены к контуру эоны нечувствительности, узел вычисления модуля, а также узел изменения коэффициента передачи, вход управления которого соединен с выходом контура зоны нечувствительности через последовательно включенное дифференцирующееся звено, блок задержки и дополнительный узел вычисления модуля, позволяющий выделить полезный сигнал н защитить его от случайных выбросов

5 (импульсных помех) (1;1 .

Однако фильтр позволяет сглаживать только импульсные помехи, которые поступают вместе с входным сиг16 налом. Внезапный отказ, возникающий в любой части фильтра, приводит к отказу всего устройства.

Известен также цифровой фильтр, содержащий каскадное соединение умножителей, элементов задержки и сумматоров, адаптивный к изменению уровня входного сигнала эа счет включения не менее одного детектора, выходной сигнал которого сравнивается с опорным сигналом для получения управляющего сигнала, регулирующего усиление умножителей, при этом адаптация заключается в сохранении постоянньпч коэффициента передачи

5986

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства.

Цель достигается тем, что в цифровой фильтр, содержащий N канонических фильтров, введены N ключей, первый выход каждого из которых подо ключен ко входу соответствующего канонического фильтра, второй выход — к выходу этого же каноническо- . го фильтра, а сигнальный вход каждогo ключа, кроме первого, подключен к выходу предыдущего канонического фильтра, переключатель, сигнальный вход которого подключен к входной шине, а выход — к сигнальному входу первого ключа, последовательно соединенные блок анализа эталонных кодов, блок управления и блок коммутации, включенные между выходом И-ro канонического фильтра и первыми управляющими входами ключей и переключателя, устройство блокировки, включенное между другим выходом блока управле:ния и вторыми управляющими входами

3 90 на центральной частоте при изменении» входного сигнала (2!.

Однако известное устройство не . имеет защиты от внезапных отказов, поэтому возникновение внезапного отказа в любой части фильтра приводит к отказу всего устройства.

Наиболее близким к изобретению является цифровой фильтр, который содержит М канонических фильтров, каждый из которых состоит из сумматоров, умножителей и элементов задержки, образующих каскадное соединение канонических фильтров первого или второго порядка, включенных по рекурсивной или нерекурсивной схеме, позволяющий получить минимальные шумы квантования Г33.

Однако известный цифровой фильтр, удовлетворяя высоким требованиям по затуханию вне полосы пропускания и снижению шумов квантования, имеет низкую надежность в работе, поскольку в нем учитывается возмож ность возникновения внезапных отказов и не приняты меры по устранению их последствий, поэтому при отказе одной секции независимо от ее места расположения отказывает все устрой— ство в целом. В этом цифровом фильтре для получения максимальной надежности не используется имеющаяся в неявном виде структурная избыточность .

S0

55 ключей, и блок памяти, включенный между другим входом блока анализа эталонных кодов и третьим выходом блока управления, причем второй выход блока памяти соединен со вторым управляющим входом переключате— ля.

Блок анализа эталонных кодов содержит элемент сравнения, входы которого являются входами указанного блока, а выход подключен ко входу блока подсчета числа устраненных отказов, выход которого является выходом блока анализа эталонных кодов.

На чертеже представлена структур— ная электрическая схема цифрового фильтра, Цифровой фильтр содержит N канонических фильтров 1 — 1 — 1-N первого или второго порядка, включенных по рекурсивной или нерекурсивной схеме, каждый из которых, например, со— стоит из сумматоров 2-1 — 2-N u

3-1 — З-N, элементов задержки 4-1

4-N и 5-1 — 5-N, умножителей 6-1

6-N, 7-1 — 7-N, 8-1 - 8-N и 9-1

9-N. На входе цифрового фильтра включен переключатель 10 режима работы, выход которого соединен с сигнальным входом ключа 11 — 1. Кроме того, на входе каждого канонического фильтра включен ключ 11-1, где

=1,...,N, который позволяет отклю— чать соответствующий канонический фильтр. Выход N-го канонического фильтра соединен с первым входом блока 12 анализа эталонных коДов, который содержит элемент сравнения

13 эталонных кодов и блок 14 подсчета числа устраненных отказов, вход которых соединен с. выходом элемента сравнения 13 входы которого являются входами блока 12. Второй вход блока 12 соединен с первым выходом блока памяти 15, а выход блока 12 соединен с входом блока управления 16 вход блока памяти )5 соединен с первым выходом блока управления 16, а второй выход блока памяти 15 соединен с управляющим входом переключателя 10. Другие выходы блока управления 16 соединены соответственно со входами блока коммутации 17 и устройства блокировки

18. Выходы блока коммутации 1 7 соединены с управляющими входами ключей 11 — 1 — 11-N и переключатегФ 10, выходы устройства блокировки 18

9059

После замены кодов блок управления 16 выдает сигнал на блок комму тации 17, по которому через ключ

11-1 происходит отключение первого фильтра 1-1. На вход цифрового фильтра с блока памяти 15 подается эталонный входной код. С выхода цифрового фильтра на первый вход элемента сравнения 13 поступает код, соответствующий N неисправным фильтрам 1-i, сравнивается с эталонным выходным кодом, соответствующим N-1 исправным фильтрам 1-i При поступ: лении с элемента сравнения 13 на

55 соединень1 с другими управляющими входами ключей 11-1 — 11-N.

Цифровой фильтр работает следующим образом.

При включении режима "Контроль" по сигналу с блока управления 16, блок коммутации 17 через переключатель IO переключает вход цифрового фильтра с измерительного на конт-. рольный, С блока памяти 15 на вход 10 цифрового фильтра подается входной эталонный код. Выходной код цифрового фильтра поступает в блок анализа

12 на первый вход элемента сравнения

13, на второй вход поступает с бло- 15 ка памяти 15 эталонный выходной код, соответствующий всем N исправным каноническим фильтрам 1-1. В случае отсутствия отказов в цифровом на первом и втором входе элемен- 20 та сравнения 13 коды совпадают и на выходе элемента сравнения 13 формируются два сигнала: один поступает на вход блока 14 подсчета числа устраненных отказов и подтверждает 25 нулевое состояние блока подсчета числа устраненных отказов, а второй сигнал подается на блок управления 16, который переводит цифровой фильтр в режим работы. 30

В случае отказа в каком-либо каноническом фильтре 1-1 код на первом входе элемента сравнения 13 не совпадает с эталонным выходным кодом, соответствующим И исправным. Элемент сравнения 13 выдает сигнал несовпадения, который поступает на вход блока управления 16. Последний по этому сигналу заменяет эталонный код на втором входе элемента срав- 40 нения 13, соответствующий N исправным фильтрам 1-, на эталонный выходной код, соответствующий N — 1 исправным фильтрам 1-i.

86 6 блок управления 16 сигнала о несовпадении с блока управления 16 на блок коммутации 17 подается сигнал на включение первого фильтра 1 — 1 и отключение второго фильтра 1 — 2 и т.д °

Эти замкнутые циклы повторяются итеративно для каскадно соединенных канонических фильтров 1-i. При включении i-ой секции с выхода цифровoro фильтра на первый вход элемента сравнения 13 поступает код, соответствующий N-1 исправным фильтрам 1-i, который сравнивается с кодом, поступающим на второй вход элемента сравнения 13, тоже соответствующего N-1 исправным фильтрам 1-i. При совпадении кодов элемент сравнения 13 выдает два сигнала: один на блок 14 подсчета числа устраненных отказов, который переходит в следующее состояние, равное числу устраненных отказов, в данном примере в первое состояние, второй сигнал выдается на блок управления 16, по которому на устройство блокировки 18 выдается сигнал о блокировке ключа 11 — 1, отключающего фильтр 1- . Блок управления 16 подает сигнал на переключатель 10 о переключении цифрового фильтра в режим "Работа".

Таким образом, цифровой фильтр обеспечивает повышение надежности при возникновении внезапных отказов.

Формула изобретения

1 . Цифровой фильтр, содержащий

N канонических фильтров, о т л и— ч а ю шийся. тем, что, с целью повьппения надежности работы, в него введены N ключей, первый выход каждого из которых подключен ко входу соответствующего канонического фильтра, второй выход — к выходу этого

11е канонического фильтра, а сигнальный вход каждого ключа, кроме первого, подключен к выходу предыдущего канонического фильтра, переключатель, сигнальный вход которого подключен к входной шине, а выход — к сигнальному входу первого ключа, последова— тельно соединенные блок анализа эталонных кодов, блок управления и блок коммутации включенные между выходом

N-го канонического фильтра и первыми управляющими входами ключей и переключателя, устройство блокировки, включенное между другим выходом бло7 905986 8 ка управления и вторыми управляющими подключен к входу блока подсчета входами ключей, и блок памяти, вклю- числа устраненных отказов, выход ченый между другим входом блока которого является выходом блока анаанализа эталонных кодов и третьим лиза эталонных кодов. выходом блока управления, причем 3 второй выход блока памяти соединен Источники инФормации, с вторым управляющим входом переклю- принятые во внимание нри экспертизе чателя. 1. Авторское свидетельство СССР

2. Фильтр по п.1, о т л и ч а ю - 9588615, кл. Н 03 Н 7/10, 1978. шийся тем, что блок анализа 1à 2. Заявка Великобритании 91463757, эталонных кодов содержит элемент кл. Н 3 Н 7/10, 1977. сравнения, входы которого являются $. Заявка ФРГ В 2540565, входами указанного блока, а выход кл . Н 03 Н 1.1/00, 1978 1прототип) .