Многоканальный полосовой цифровой фильтр

 

МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ПОЛОСОВОЙ ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР, содержащий последовательно соединенные генератор эталонной частоты и распределитель частоты , выходы которого подключены к тактовым входам синхронизатора, другой вхбд которого является входом многоканального полосового цифрового фильтра, первый выход синхронизатора соединен с первыми входами элементов совпадения каждого иэ п 1.аналов фильтрации, а второй выход - с установочным входом счетчика, выход которого подключен ко входу дешифратора , отличающийся тем, ;что, с целью обеспечения возможности оперативной подстройки средних частот и полос пропускания каналов фильтрации , введены регистр сдвига, инверторы и два элемента И, первые входы которых объединены и подключены к выходу генератора эталонной частоты , вторые входы первого и второго элементов И соединены соответственно с прямым и инверсным выходами дешифратора , выход первого элемента И подключен к счетному входу счетчика, выход второго элемента И - к входу синхронизации регистра сдвига, установочный вход которого соединен с § вторым выходом синхронизатора, причем в каждом каналб фильтрации второй вход элемента совпадения соединен с выходом соответствующего каскада регистра сдвига, третий вход через инвертор - с выходом одного из| последующих каскадов регистра сдви- s га, а выход является выходом канала фильтрации многоканального полосового цифрового фильтра. t/xff вмхоа 8нход ftaw/га неомма }п1ана я -2f i-2-H ЦЫ-Ч -,у

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(59 Н 03 Н 19 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2l) 3534637/18-19 (22) 03 ° 01.83 (46) 15.05.84. Вюл. 9 18 (72) В. В. Валиков (71) Специальное конструкторское бюро промышленной автоматики (53) 621.372,57(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 250225, кл. Н 03 К 17/62, 1968, 2. Авторское свидетельство СССР

9 813687, кл. Н 03 Н 7/12, 1978 (прототип) . .(54)(57) МНО1"ОКАНАЛЬНЫЙ ПОЛОСОВОЙ ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР, содержащий последовательно соединенные генератор эталонной частоты и распределитель частоты, выходы которого подключены к тактовым входам синхронизатора, другой вход которого является входом многоканального полосового цифрового фильтра, первый выход синхронизатора соединен с первыми входами элементов совпадения каждого из и каналов фильтрации, а второй выход — с установочным входом счетчика, выход которого подключен ко входу дешифра.„SU„„2 A тора,отличающийся тем, ;что, с целью обеспечения воэможности оперативной подстройки средних частот и полос пропускания каналов фильтрации, введены регистр сдвига, инверторы и два элемента И, первые входы которых объединены и подключены к выходу генератора эталонной частоты, вторые входы первого и второго элементов И соединены соответственно с прямым и инверсным выходами дешифратора, выход первого элемента И подключен к счетному входу счетчика, выход второго элемента И вЂ” к входу синхронизации регистра сдвига, установочный вход которого соединен с вторым выходом синхронизатора, при- Я чем в каждом канале фильтрации второй вход элемента совпадения соединен с выходом соответствующего каскада регистра сдвига, третий вход С через инвертор — с выходом одного из последующих каскадов регистра сдви- а га, а выход является выходом канала фильтрации многоканального полосового цифрового фильтра.

1092706

Изобретение относится к частотноселективным устройствам, а именно к многоканальным цифровым фильтрам, и может быть использовано в системах обработки информации при необходимости разделения по частотным каналам 5 импульсных последовательностей.

Известен многоканальный дискретный низкочастотный полосовой фильтр, -содержащий генератор эталонной частоты, выход которого соединен со 10 счетчиком, который поразрядно соединен с матричным блоком фиксации состояний счетчика, а выходы последнего через элементы совпадения и накопители импульсов подключены к выходным элементам памяти, при этом источник импульсов измеряемой частоты соединен непосоедственно со вторыми входами элементов совпадения и через цепочку из триггера и элемента совпадения — с установочным входом счетчи- 0 ка, а установочные входы выходных элементов памяти через соответствующие элементы ИЛИ соединены с выходами всех накопителей импульсов и дополнительным элементом ИЛИ, входы которого соединены с выходами всех накопителей импульсов и выходом счетчика, причем он соединен также с установочными входами всех укаэанных элементов памяти (1) . 30

Данное устройство характеризуется низкой помехоустойчивостью, обусловленной тем, что возникающий случайно н.. выходе устройства ложный сигнал, например в результате сбоя каких-либо элементов схемы, а также помех

35 по цепи питания или входного сигнала, присутствует в течение всего периода, времени, пока дешифратор несколько раз не примет одно из фиксированных состояний. Недостатком данного уст-,. "0 ройства является также его сложность.

Наиболее близким к изобретению по технической сущйости является многоканальный полосовой цифровой фильтр, содержащий счетчик, счетный 45 вход которого соединен с выходом генератора эталонной частоты, и и параллельно включенных каналов фильтрации, каждый из которых состоит из дешифратора, элемента памяти и эле- 50 мента совпадения, выход которого соединен с первым входом накопителя, а первый вход элемента совпадения соединен с прямым выходом элемента памяти своего канала фильтрации, вто-55 рой вход — с инверсным выходом элемента памяти последующего канала фильтрации, третий вход — с прямым выходом дополнительного элемента па мяти своего канала фильтрации, а четвертый вход — с первым выходом 60 синхронизатора, первый вход дополнительного элемента совпадения подключен к прямому выходу элемента памяти последующего канала фильтрации, второй вход — к инверсному выходу Q5 элемента памяти своего канала фильтрации, третий вход — к инверсному выходу дополнительного элемента памяти своего канала фильтрации, четвертый вход — к первому выходу синхронизатора, а выход — ко второму входу накопителя, первый вход элемента памяти соединен с выходом дешифратора, первый вход дополнительного элемента памяти — с выходом дополнительного дешифратора, входы дешифраторов и первые входы дополнительных дешифраторов объединены и подключены к выходу счетчика, а вторые входы дополнительных дешифраторов — к выходу дополнительного счетчика, причем выход генератора эталонной частоты соединен со счетным входом дополнительного счетчика и с входом распределителя частоты, выходы которого подключены к тактовым входам синхронизатора, второй выход которого соединен с установочными входами счетчика, дополнительного счетчика, элемента памяти и дополнительных элементов памяти каждого канала фильтрации (2).

Однако для более точной фильтрации в процессе работы с устройством необходима оперативная подстройка как средних частот, так и полос пропускания каналов фильтрации, Осуществление указанных подстроек в известном устройстве связано с необходимостью изменять структуру дешифраторов, где К вЂ” число каскадов счетчика в известном устройстве, что усложняет устройство, а также снижает надежность его работы.

Цель изобретения — обеспечение возможности оперативной подстройки средних частот и полос пропускания каналов фильтрации.

Для достижения цели в многоканальный полосовой цифровой фильтр, содер- . жащий последовательно соединенные генератор эталонной частоты и распределитель частоты, выходы которого подключены к тактовым входам синхронизатора, другой вход которого является входом многоканального полосового цифрового фильтра, первый выход синхронизатора соединен с первыми входами элементов совпадения каждого из и каналов фильтрации, а второй выходс установочным входом счетчика, выход которого подключен ко входу дешифратора, введены регистр сдвига, инверторы и два элемента И, первые входы которых объединены и подключе ны к выходу генератора эталонной частоты, вторые входы первого и второго элементов И соединены соответственно с прямым и инверсным выходами дешифратора, выход первого элемента

И подключен к счетному входу счетчика, выход второго элемента И вЂ” к входу синхронизации регистра сдвига, 1092706 установочный вход которого соединен с вторым выходом синхронизатора, причем в каждом канале фильтрации второй вход элемента совпадения соединен с выходом соответствующего каскада регистра сдвига, третий вход через инвертор — с выходом одного из последующих,-каскадов регистра сдвига, а выход является выходом канала фильтрации многоканального полосового цифрового фильтра.

На чертеже представлена структурная электрическая схема многоканального полосового цифрового фильтра.

Многоканальный полосовой цифровой 15 фильтр содержит синхронизатор 1, к тактовым входам которого через распределитель 2 частоты подключен генератор 3 эталонной частоты, выход которого соединен с первыми входами щ первого элемента И 4 и второго элемента И 5, вторые входы которых подключены соответственно к прямому и инверсному выходам дешифратора б, вход которого соединен с выходом счетчика 7, первый вход которого подключен к выходу первого элемента И

4, а выход второго элемента И 5 подключен ко входу синхронизации регистра 8 сдвига, при этом другой вход синхронизатора 1 является входом многоканального полосового цифрового фильтра, на который подается последовательность импульсов измеряемой частоты. Первый выход синхронизатора 1 соединен с первыми входами элементов 9-1 совпадения (где i = 1... °,n) каждого из и каналов фильтрации, а второй — с установочными входами счетчика 7 и регистра 8 сдвига, причем в каждом канале фильтрации вто- 40 рой вход элемента 9-i совпадения под ключен непосредственно к выходу соответствующего каскада 8-i — j регистра

8 сдвига (где i = 1,...,n), третий вход элемента 9-i совпадения через 45 инвертор 10-i — к выходу одного из последующих каскадов регистра сдвига 8, а выход элемента 9-i совпадения является выходом канала фильтрации. 50

Фильтр работает следующим образом.

В исходном состоянии, когда сигнал на входе отсутствует, счетчик 7 заполнен до состояния, определяемого дешифратором 6. На прямом выходе

55 дешифратора б присутствует низкий уровень, который блокирует первый элемент И 4, и импульсы от генератора 3 эталонной частоты не поступают на счетчик 7. На инверсном выходе 60 дешифратора б присутствует высокий уровень, который разрешает прохождение через второй элемент И 5 импульсов от генератора 3 эталонной частоты на вход синхронизации регистра 8 сдвига. Под действием этих импульсов во все каскады 8-i j регистра 8 сдвига записывается логическая 1, Элементы 9-i совпадения всех каналов фильтрации блокированы по третьим входам инверторами 10 — сигналы на выходах элементов. 9-i совпадения отсутствуют.

При поступлении на вход фильтра последовательности импульсов синхронизатор 1, управляемый сдвинутыми по"фазе тактовыми импульсами с выхода распределителя 2 частоты, вырабатывает две последовательности импульсов, следующих с периодом входного сигнала, сдвинутых друг относительно друга на период тактовой частоты. При этом импульсы на первом выходе синхронизатора 1 (импульсы Опрос ) опережают по времени импульсы на втором выходе синхронизатора 1 (импульсы Сброс ) .

Первый импульс Опрос поступает на первые входы элементов 9-i совпадения, но так как они блокированы инверторами 10-i, то реакцил на выходах всех каналов фильтрации отсутствует.

Импульс Сброс устанавливает счетчик 7 и регистр 8 сдвига в нулевое состояние. При этом на инверсном выходе дешифратора б появляется низкий уровень, которым блокируется второй элемент И 5, запрещая прохождение импульсов на вход синхронизации регистра 8 сдвига от генератора 3 эталонной частоты. Одновременно на. прямом выходе дешифратора б появляется высокий уровень, которым снимается блокировка с первого элемента И 4, и . импульсы с генератора 3 эталонной частоты поступают на счетный вход счетчика 7.

Число импульсов N, подсчитываемое счетчиком 7, определяется формулой

N = — -1 о

1 (1)

1 где f — частота следования импульсов о генератора 3 эталонной частоты;

Š— верхняя частота среза перво61 го канала фильтрации.

Состояние счетчика 7, соответствующее сосчитанным И„ импульсам, фиксируется дешифратором 6, который блокирует первый элемент И 4 и снимает блокировку второго элемента И 5, . и импульсы от генератора 3 эталонной частоты поступают на вход синхро" низации регистра 8 сдвига, под действием которых в каскады 8-i-j регистра 8 сдвига записывается логическая 1 .

Нижняя частота среза i-ro канала

Фильтрации: fц,. определяется тем каскадом 8-i-j регистра 8 сдвига, к которому подключен инвертор 10-i, 109270б

{21

Составитель Т,Афанасьева

Техред И.Метелева Корректор B. Бутяга

Редактор Т. Парфенова

Заказ 3275/43 Тираж 862 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул. Проектная,4 а номер этого каскада N . вычисляется по формуле

Верхняя частота среза i-го канала фильтрации 4 . определяется тем касBi кадом 8-3.- j регистра 8 сдвига, к которому подключен второй вход эле-мента 9-1 совпадения, а номер этого каскада вычисляется по формуле 10 о

N) = — — „} (3)

Если частота следования входных импульсов такова, что она попадает 15 в полосу пропускания, например второго канала фильтрации, то к моменту поступления очередного импульса Onpoc логическая 1 будет записана во все предыдущие каскады регист- р0 ра 8 сдвига, в данном случае каскады 8-1 †первого канала фильтрации. и хотя бы в один из каскадов 8-2-) регистра 8 сдвига. В момент поступления импульса Опрос на выходе элемента совпадения второго канала фильтрации появляется импульс, характеризующий реакцию на частоту входного сигнала. На выходах остальных ка налов фильтрации реакция отсутствует: в первом канале потому, что элемент

9-1 совпадения блокирован низким уровнем с инвертора 10-1, à в каналах с третьего по п-й потому, что элементы (9-ЗЯ9-ri) совпадения блокированы по вторым входам низким уровнем, поступающим с соответствующих каскадов (8-3-j)-{8-п-1) регистра 8 сдвига.

По импульсу Сброс регистр 8 сдвига и счетчик 7 устанавливаются в нулевое состояние и описанный процесс повторяется.

Реакцией многоканальногО полосового цифрового фильтра на входной импульсный сигнал является появление импульсов на выходе соответствующего канала фильтрации, с которыми осуществляют дальнейшие преобразования (накопление,фомирование и т.д,) .

Таким образом, использование изобретения позволяет осуществлять оперативную подстройку как средних частот, так и полос пропускания каналов фильтрации для более точной филь-, трации при одновременном упрощении устройства за счет введения в него первого и второго элементов И, регистра сдвига, а также инвертора в каждый канал фильтрации.