Дискретно-аналоговый оптимальный фильтр

 

О П И С А Н И Е 369693

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 13.Ч.1971 (№ 1657944/26-9) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 08.11.1973. Бюллетень ¹ 10

Дата опубликования описания 24.IV.1973

М. Кл. Н 03k 5/1,3

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 621.372.852.15 (088.8) Авторы изобретения

В. Я. Басин, Ю. Г. Насыров, И. А. Цикин и М. А. Шевчук

Заявитель

Ленинградский ордена Ленина политехнический институт имени

М. И. Калинина

ДИСКРЕТНО-АНАЛОГОВЬ1й ОПТИМАЛЬНblA ФИЛЬТР

Изобретение относится к области вычислительной техники, в частности к дискретноаналоговым оптимальным фильтрам, и предназначено для обнаружения и распознования сигналов конечной длительности.

Известен дискретно-аналоговый оптимальный фильтр, содержащий генератор тактовых импульсов, подключенный к дискретно-аналоговой линии задержки, .выполненной в виде ряда последовательно соединенных звеньев задержки, каждое из которых включает в себя ключ-дискретизатор с накопительной емкостью, его выход соединен через резисторы блока взвешивания, ключи коммутирующей матрицы и накопители — с выходной суммирующей шиной, и ключ считывания выборки.

С целью уменьшения искажений формы импульсов вз предлагаемом фильтре между выходом каждого из ключей считывания и входами ключей дополнительно введенной коммутирующей матри цы включены запоминающие конденсаторы, при этом управляющие входы ключей дополнительно введенной коммутирующей матрицы соединены с временным распределителем, управляемым генератором тактовых импульсов.

В фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого фильтра; на фиг. 2 — временная диаграмма, поясняющая его работу.

Дискретно-аналоговый оптимальный фильтр содержит генератор тактовых импульсов 1, ключи-дискретизаторы и ключи 2, (i = О, 1, 2, ..., 2n) считывания выборки, ключи 8, (i =

= 1, 2, ..., m) дополнительной коммутирующей матрицы, управляемые временным распределителем 4, ключи б, коммутирующей матрицы (1 = 1, 2, 3, ..., m — 1), резисторы б блока .взвешивания с весом г (у = О, 1, 2, ... ..., и), накопители 7;, коммутируемые ключами

8;, суммирующую шину 9, на копительные емкости 10,", запоминающие конденсаторы 11,"„ и диоды 12.

Принцип действия, используемый в дискрет15 но-аналоговой линии задержки, иллюстрируется, для частного случая m = 3, временной диаграммой, приведенной на фиг. 2, где U> и U» — последовательности импульсов, стробирующих ключи; U и Ц вЂ” последовательно20 сти стирающих импульсов; Vi, V2 и V — последовательности импульсов, управляющих работой ключей, коммутирующих запоминающие конденсаторы; U„„— аналоговый сигнал на входе фильтра; U,,, — выборки из сигнала на выходе ключа-дискретизатора 2о, Утс,— напряжение на накопительной емкости 10 (фиг. 1); 11У+ — напряжение соответственно на конденсаторах П + и U, „,— выборки из

30 сигнала на выходе ключа-дискретизатора 2<.

36969.3

1О

15 го

25 зо

Ключ

1з <4 4

5-+

5 г (+) (†) (+) (†) (†) (†) (†) (+) (†) (+) (-) (-1 (+) (+) (-) (-) (+) (-) (+) (-). (-) (†) (†) (+) (†) (+) (+) 35

5 — г г

5 — г

5-+ г э (+) (+) 40 (+) 45

Не прерывный сигнал, поступающий на вход линии, дискретизируется по времени и .в виде отсчетных им пульсов, пропорциональных значениям сигнала в момент свробирования ключа-дискретиаатора 2О (фиг. 1) импульсом последовательности U> (фиг. 2), поступает на накопительную емкость 10, заряжая ее до напряжения U>o, . К моменту появления следующего отсчетнаго импульса на пряжение

Ulo, стирается через диод 12, открываемый импульсом последовательности U, .

Далее напряжение U>o, последовательно ,принимает значения, пропорциональные ам плитуде сигнала в моменты стробирования ключа-дискретизатора 2О. Ключ 2 считывания выборки управляется импульсами последовательности Уг служит для считывания напряжения выборки с накапительной емкости 10р.

Запоминание .значений амплитуд выходных импульсов ключа 2> осуществляется последовательно в конденсаторах 11,, 11 ..., 11 по мере открывания ключей 8,, 3, ..., 3, управляемых последавательностями Vi, г, ..., V (фиг. 2), формируемыми временным распределителем 4 (фиг. 1), так как,закрытый ключ

8; разрывает цепь заряда соответствующего конденсатора 11 + . Считывание и,сти рание может осуществляться тоже лишь с того конденсатора, в цепи которого находится ключ, открытый ia данный момент импульсом одной из последовательностей V;.

Таким образом, первая выборка в момент поступления импульса последовательности U2 запоминается в конденсаторе 11,, поскольку в этот момент открыт импульсам последовательности V ключ 8, находящийся в цепи заряда конденсатора!1, (фиг. 2). Вторая выборка запоминается в конденсаторе 11 третья — 11 и так далее. Считывание с конденсаторов 11,, 11, ..., 11 осуществляется ерез ключ-lllHQNpBTHçàòîð 2г, управляемый импульсами последовательности U>, также в порядке, апределяемом коммутацией соответствующих ключей 8 импульсами, последовательностей V;.

Напряжение на емкости 10г при этом принимает последовательно те же значения, что и на емкости 10 (фиг. 2), однако с задержкой на время т=ти At (интервал дискретизации

At = —, где jo — частота следования импуль1

fo сов последавательностей Ul, U2, U,, и U, ).

Стирание напряжения с конденсаторов осуществляется непосредственно перед записью очередных выборочных значений через диоды

12;,--управляемые импульса ми последовательности U2.

Працесс павторяется аналогичным образом в последующих звеньях.

Отсчетные импульсы, снимаемые с отводов дискретно-аналоговой линии задержки, поступают на звенья блока взвешивания (фиг. 1).

Каждое звено содержит m взвешивающих резисторов б, общее их число равно количест.ву выборочных значений импульсной реакции фильтра, т. е. т.n = У, при этом в первом звене сгруппи|рованы резисторы, соответствующие m первым выборкам импульсной реакции фильтра, во втором — начиная с т+1 до

2т и т. д. Выходные отводы завешива ющих резисторов, имеющих одинаковый порядковый намер .внутри звеньев, объединены и падключены к входным вертикальным шинам коммутирующей матрицы ключей, управляемых импульсами с распределителя 4 (фиг. 1).

Далее взвешенные импульсы распределяются по соответствующим накопителям 7, откуда последовательно считываются в суммирующую шину 9.

Им пульсы, вз вешенные на резисторах, имеющих первый порядковый номер в каждом звене, поступают непосредственно в суммирующую шину, минуя коммутируемые накопители 7.

Порядок управления коммутирующей матрицей для частного случая т = 3 иллюстрируется таблицей, где знаком (+) обозначатеся открытый ключ, знаком (— ) — закрытый, а t< г — моменты времени.

Напряжение на выходе фильтра в различные моменты времени при т = 3 принимает следующие значения.

iB момент t отсчетный импульс, значение которого пропорционально первой выборке из сигнала S<, с выхода ключа-дискретизатора

20 поступает .на первое звено завешивающих резисторов. Значение выборки из сигнала S> с весом г „соответствующим значению первой выборки импульсной реакции фильтра, поступает непосредственно в суммирующую шину, и на выходе фильтра в момент 11 возникает напряжение, пропорциональное значению

S> fl = U>. В то же:время выборка из сигнала Sy с весом r> и r поступает на входы коммутирующей матрицы и через открытые ключи 5, и 5г (таблица) запоминается в накопителях 7 H 7г (фиг. 1) .

В .момент 4 вторая выборка из сигнала S2 с,весом ro поступает непосредственно в сумми рующую шину, а с весом r и ra через клю369693

15

5 чи 52 и 5З в накопители 72 и 7З. В то же врсмя считывается значение S .r) в суммирующую ши!ну через ключ 81 с накопителя 71.

Следовательно, в момент t2 на выходе фильтра имеется напряжение U2 — — $2.r0+ Si r2.

В момент t3 непосредственно IB суммирующую шину считывается S3 ° r и через ключи

51, и 5, в накопители 7 и 71 — S2 r0 и S r3.

В то же время .в суммирующую шину считывается с накс!пителя 72 — S2r0 и Sir3, и на выходе фильтра напряжение равно

U, = S, r1+ S,. r2+ S,. гз. В момент t4 HB выходе ключа-дискретизатора 20 линии имеется четвертая выборка из сигнала S4, которая поступает прямо на выход с весом r01 и через . Ючи 511 и 52 2с весом г 2 и rg в накопители 71 и 72. В этот же момент на втором отводе линии задержки (ключдискретизатор 22) появляется задержанная на ЗМ выборка из сигнала $„которая поступает в суммирующую шину с весом rii а через ключи 5, и 5, с весом r2 и r — в накопители 71 и 72, где суммируется с $4. rР, и $4 r . В суммирующую шину в момент t4 кроме $4 ri u Si ri с накопителя 7> поступает

$р r2 и S2 rÇ ТаКим образом, В момент t4 на выходе фильтра имеется напряжение

U4 — s4 ri + s r2+ Sð r3 + s,ê1 °

Аналогичным образом, !пользуясь функциональной схемой (фиг. 1), временной диаграммой (фиг. 2) и таблицей, можно получить г0 г5

3 н а ч е l l и 11 и а п р л 1! . 01111 я ! а 13 ы х оде (1! 1, I L i р 11 и в последующие мо4!cпт!>! времени.

Выходные на пря>кс!1пя фильтра в общем виде при наличии на входе од1шочного сигнала длительностью Т = n m.М можно представить выражением

z вых (а ): > S<- 1 — Й 1Л>

h=I гдето=1,2,3,...,n т.

Приведенное выражение полностью соответствует алгоритму работы дискретно-аналогового оптимального фильтра.

Предмет изобретения

Дискретно-аналоговый оптимальный фильтр, содержащий генератор тактовых импульсов, подключенный к дискретно-аналоговой линии задержки, выполненной в виде ряда последовательно соединенных звеньев задержки, каждое из которых включает B себя ключ-дискретизатор с накопительной емкостью, выход которого соединен через резисторы блока взвешивания, ключи коммутирующей матрицы и накопители с выходной су п1ирующсй шиной, и ключ считывания выборки, отличаюи1ийся тем, что, с целью уменьшения искажений формы импульсов, между выходом каждого из ключей считывания и входами ключей дополнительно введенной коммутирующей матрицы включены запоминающие конденсаторы, при этом упра!вляющие входы ключей дополнительно введенной коммутирующей матрицы соединены с временным распределителем, управляемым генератором тактовых импульсов.

369693

С оста вгп ель Н. Герасимова

Редактор T. Морозова Техред T. Курилко Корректор Н. Стельмах

Заказ 1083/8 Изд. № 1275 Тираж 780 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, К-З5, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2