SU1327054A1 - Нелинейный фильтр - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано в автом атике, радиотехнике, и информационно-измерительной технике. Фильтр позвол ет с высокой точностью вьщел ть полезный сигнал, подавл   нестационарную гармоническую помеху. Это обеспечиваетс  применением блока 3 фиксации моментов экстремума и элементов выборки-хранени  1 и 2, которые на своих выходах вьодел ют .ступенчатые огибающие входного сигнала.Сум;матор 8, суммиру  эти огибающие,выдел ет ступенчатую аппроксимацию полезного сигнала (длительность ступеньки равна половине периода помехи), при- чем степень подавлени  помехи не зависит от амплитуды и частоты помехи. Фильтр про вл ет адаптационные свойства: при отсутствии помехи фильтр становитс  чисто линейным и не вносит искажений в полезный сигнал. Адаптационные свойства обеспечиваютс  применением инвертирующих расширителей импульсов 4,5 и элементов ИЛИ 6,7. При этом, выход максимума блока 3 фиксации моментов экстремума подсоединен непосредственно к одному входу - элемента ИЛИ 6, а к его другому входу - через расширитель импульсов 4, выход элемента ИЛИ 6 подключен к управл ющему входу элемента выборки хра нени  1. Аналогично соединены вы- :ход минимума блока 3 и расширител  5. 2 ил. (/ фиг. i

Description

Изобретение относитс  к быстродей ствующим устройствам дл  фильтрации электрических сигналов и может быть использовано в системах автоматики, радиотехники и информационно-измерительной техники дл  выделени  полезной составл ющей измеренных сигналов.

Цель изобретени  - повышение точности фильтра.

На фиг. 1 представлена структурна  схема нелинейного фильтра; на фиг.2 - временные диаграммы, по сн ющие работу фильтра.

Нелинейный фильтр содержит первый и второй элементы 1 и 2 выборки-хранени , блок 3 фиксации моментов экстремума , первый и второй инвертирующие расширители 4 и 5 импульсов, первый и второй элементы ИЛИ 6 и 7, а также сумматор 8.

Нелинейный фильтр работает следующим образом.

Пусть входной сигнал (фиг.2а) представл ет собой аддитивную смесь медленно мен ющейс  полезной составл ющей Xg(t) и сравнительно высокочастотной помехи X(t) (фиг. 2б).КогКогда возникает сигнал помехи, начина  с момента t, его первого

да помеха отсутствует в промежутках времени монотонного изменени  входно- 30 экстремума, блок 3 периодически вы- го сигнала (до момента t ), блок 3 раб атывает узкие импульсы, соответ-- фиксации моментов экстремума выходные ствующие моментам экстремума входно- импульсы не вырабатывает, управл ю- го сигнала, згф дные конденсаторы щий .сигнал на его, например, первом зар жаютс  и не успевают разр жатьс  выходе (фиг. 2в) равен нулю, и зар д- gg до порогового уровн , а расширители ные конденсаторы инвертирующих рас- 4 и 5 импульсов не успевают срабаты- ширителей 4 и 5 импульсов разр жены, а на- их выходах непрерывно держитс  единичный уровень, перевод щий элемен ты 1 и 2 выборки-хранени  в режим выборки. Сигнал на выходе, например, первого расширител  4 импульсов представлен на фиг. 2г. Выходные сигналы элементов 1 и 2 выборки-хранени  суммируютс  сумматором 8, и с его выхода снимаетс  выходной сигнал фильт-. |ра (фиг. 2д), представл ющий собой удвоенный неискаженный полезный сигнал . Таким образом фильтр работает

50

в линейном режиме

При отсутствии помехи в момент t |максимума входного сигнала блок 3 фиксации моментов экстремума вырабатывает на своем первом выходе узкий импульс (фиг.2в), который зар жает конденсатор первого расширител  4 импульсов , и на его выходе вьфабатыва- етс  нулевой уровень управл ющего сигнала (фиг. 2г), которьш по окончавать и на их выходах (фиг. 2г) непре рывно держитс  нулевой уровень. При этом выборка входного сигнала происх

40 дит с помощью узких выходных импульс блока 3 -только в моменты экстремумов На входы сумматора 8 поступают два ступенчатых напр жени , которые представл ют собой огибающие входного си

45 нала сверху и снизу. С выхода сумматора 8 снимаетс  ступенчатый сигнал (фиг. 2д), представл ющий сумму-огибающих , т.е. представл ющий ступенчатую аппроксимацию удвоенного полезного сигнала, при этом длительность ступени равна половине периода помехи Таким образом, фильтр полностью по- давл ет помеху. При пропадании помехи через врем , необходимое дл  срабаты55 вани  расширителей импульсов, элементы выборки-хранени  перевод тс  в режим непрерывной выборки и фильтр ботает, как и прежде, в линейном режиме ..

нии узкого импульса переводит первый элемент 1 выборки-хранени  в режим хранени . Кроме того, по окончании узкого импульса с выхода блока 3

напр жени  на конденсаторе расширител  4 импульсов начинает падать и при достижении им порогового значени  выходной сигнал (фиг. 2г) расширител  4

импульсов возвращаетс  в единичный уровень, заставл   элемент 1 выборки- хранени  вернутьс  в режим выборки. При этом параметры разр дной цепи конденсатора выбирают такими, чтобы

врем  хранени  (определ емое длительностью выходного импульса инвертирующего расширител ) ограничивалось наибольшим возможным периодом.помехи. Возникающа  в момент t экстремума

ступенька на выходе элемента 1 выборки-хранени  незначительно искажает входной, сигнал (фиг. 2д) фильтра. В момент tj минимума входного сигнала фильтр работает аналогично, но минимум- сигнала запоминает уже второй

элемент 2 выборки-хранени .

,

Когда возникает сигнал помехи, начина  с момента t, его первого

экстремума, блок 3 периодически вы- раб атывает узкие импульсы, соответ-- ствующие моментам экстремума входно- го сигнала, згф дные конденсаторы зар жаютс  и не успевают разр жатьс  до порогового уровн , а расширители 4 и 5 импульсов не успевают срабаты-

экстремума, блок 3 периодически вы- раб атывает узкие импульсы, соответ-- ствующие моментам экстремума входно- го сигнала, згф дные конденсаторы зар жаютс  и не успевают разр жатьс  до порогового уровн , а расширители 4 и 5 импульсов не успевают срабаты-

вать и на их выходах (фиг. 2г) непрерывно держитс  нулевой уровень. При этом выборка входного сигнала происходит с помощью узких выходных импульсов блока 3 -только в моменты экстремумов. На входы сумматора 8 поступают два ступенчатых напр жени , которые представл ют собой огибающие входного сигнала сверху и снизу. С выхода сумматора 8 снимаетс  ступенчатый сигнал (фиг. 2д), представл ющий сумму-огибающих , т.е. представл ющий ступенчатую аппроксимацию удвоенного полезного сигнала, при этом длительность ступени равна половине периода помехи. Таким образом, фильтр полностью по- давл ет помеху. При пропадании помехи через врем , необходимое дл  срабатывани  расширителей импульсов, элементы выборки-хранени  перевод тс  в режим непрерывной выборки и фильтр ботает, как и прежде, в линейном режиме ..

Повышение точности фильтрации в фильтре обеспечиваетс  раздельной фиксацией экстремумов входного сигнала с последующим выделением средних зна- чений экстремумов, реализаци  адаптивных свойств фильтра обеспечиваетс  тем, что экстремумы входного сигнала запоминаютс  на врем , не превышающее наибольший период помехи. .

Таким образом, при отсутствии помехи предлагаемый фильтр становитс  чисто линейным и не вносит искажений в полезный сигнал. При прохождении через фильтр аддитивной смеси полез- ного сигнала и более высокочастотной нестационарной гармонической помехи происходит практически полное подавление помехи и степень подавлени  помехи не зависит от амплитуды и час- тоты помехи, а выдел емый на выходе фильтра полезный сигнал носит ступенчатый характер, причем частота ступенчатой аппроксимации в два раза выше частоты помехи.

Формула.изобретени 

Нелинейный фильтр, содержащий первый и второй элементы выборки-хране-

ни  и блок фиксации моментов экстремума , соединенные своими-входами с входом нелинейного фильтра, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности фильтра, он содержит сумматор, первый и второй инвертирующие расширители импульсов, первый и второй элементы ИЛИ, причем выход максимума и выход минимума блока фиксации моментов экстремума подсоединены к первым входам первого и второго элементов ИЛИ соответственно, входы первого и второго расширителей импульсов соединены соответственно с выходом максимума и выходом минимума блока фиксации моментов экстремума, вторые входы первого и второго элементов ИЛИ подключены к выходам первого и второго расширителей импульсов соответственно, а выходы первого и второго элементов ИЛИ подключены к управл ющим входам первого и второго элементов выборки-хранени  соответственно , входы сумматора соединены с выходами соответствующих, элементов выборки-хранени , а выход сумматора  вл етс  выходом нелинейного фильтра.

12

ВНИИПИ Заказ 3552

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектна , А

Тираж 863

Подписное

Claims (1)

1. Формула.изобретения Нелинейный фильтр, содержащий первый и второй элементы выборки-хране- * ния и блок фиксации моментов экстремума, соединенные своими-входами с входом нелинейного фильтра, отличающийся тем, что, с целью повышения точности фильтра, он содержит сумматор, первый и второй инвертирующие расширители импульсов, первый и второй элементы ИЛИ, причем выход максимума и выход минимума блока фиксации моментов экстремума подсоединены к первым входам первого и второго элементов ИЛИ соответственно, входы первого и второго расширителей импульсов соединены соответственно с выходом максимума и выходом минимума блока фиксации моментов экстремума, вторые входы первого и второго элементов ИЛИ подключены' к выходам первого и второго расширителей импульсов соответственно, а выходы первого и второго элементов ИЛИ подключены к управляющим входам первого и второго элементов выборки-хранения соответственно, входы сумматора соединены с выходами соответствующих элементов выборки-хранения, а выход сумматора является выходом нелинейного фильтра.

   ВНИИПИ Заказ 3552 , Тираж 863 Подписное

   Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4