SU1578805A1

SU1578805A1 - Многоканальный дискретно-аналоговый фильтр

Info

Publication number: SU1578805A1
Application number: SU884607007A
Authority: SU
Inventors: Юрий Олегович Охлобыстин
Original assignee: Предприятие П/Я Р-6609
Priority date: 1988-11-17
Filing date: 1988-11-17
Publication date: 1990-07-15

Abstract

Изобретение относитс к технике дискретной обработки сигналов. Цель изобретени - уменьшение взаимного вли ни между каналами. Многоканальный дискретно-аналоговый фильтр содержит тактовый г-р 1, коммутаторы 2, 6, 7, 10 и 15, сумматоры 3 и 5, умножители 4, 11, 12, 13 и 14, линии задержки 8 и 9, регистры 16 и 17 сдвига и блок 18 оценки уровн . Сдвиг отсчетов сигналов, сильно отличающихс по уровню, происходит в различных лини х задержки, что исключает возможность по влени в одной линии задержки на смежных временных позици х двух отсчетов, сильно отличающихс по величине. Это уменьшает взаимное вли ние между каналами. 3 ил.

Description

СП 4

00 00

о

СП

Фиг.1

Изобретение относитс к технике дискретной обработки сигналов и может быть использовано в электросв зи, автоматике и измерительной технике дл фильтрации аналоговых сигналов, поступающих по независимым каналам с различными характеристиками канальных фильтровс

Цель изобретени - уменьшение вза- имного вли ни между каналами.

На фиг о 1 приведена структурна схема многоканального дискретно-аналогового фильтра; на фиг,, 2 - временные диаграммы, по сн ющие процесс сорти- ровки отсчетов в предлагаемом устройстве (дл случа N (число каналов) 2); на фиг с 3 - тактовый генератор, один из возможных вариантов построени ,

Многоканальный дискретно-аналоговый фильтр содержит тактовый генератор 1, входной коммутатор 2, первый сумматор 3, первый умножитель 4, второй сумматор 5 и выходной коммутатор 6, первый коммутатор 7, п групп последовательно соединенных первых 8-8, и вторых 9-9т линий задержки, третий коммутатор 10, второй 11 и третий 12 умножители, четвертый 13 и п тый 14 умножители, второй коммутатор 15, первый и второй регистры 16 и 17 сдвига и блок 18 оценки уровн . Тактовый генератор состоит из высокочастотного генератора 19, двоичного счетчика 20, D-триггера 21 и элемента 22 задержки о

Работа многоканального дискретно- аналогового фильтра происходит следующим образом „

Входные аналоговые сигналы (U, U-, фиг о 2а) коммутатора 9 преобразуютс им в уплотненную во времени последовательность отсчетов Ufc( с периодом дискретизации Та в каждом отдельном канале и подаютс на сумматор 3, выходной сигнал исд(фиго2а) которого . аналогичен по структуре сигналу UK, и амплитуды отсчетов на выходе которого оцениваютс по величине с помощью блока 18 оценки уровн Последний может быть выполнен, например, в виде группы объединенных по входу пороговых устройств, на дополнительные входы которых подаютс опорные напр жени , определ ющие уровни квантовани отсчетов по амплитуде« Блок 18 формирует таким образом оценку величины входного отсчета в виде позиционного

кода В качестве блока 18 оценки уровн можно использовать также аналого- цифровой преобразователь с небольшим числом уровней квантовани , формирующий оценку отсчета в виде двоичного числа Выходной сигнал U4 блока 18 оценки уровн дл случа квантовани отсчетов на два уровн (т 2) показан на фиг „ 2г„

На фиг о 2а приведен в качестве примера случай, когда сигналы (и, U) разных каналов на выходе первого сумматора 3 сильно отличаютс по уровню ()C В этих услови х переходна помеха из первого канала во второй может привести к значительному уменьшению отношени сигнал/шум во втором канале, сигнал в котором имеет низкий уровень о

Дл уменьшени искажений слабых сигналов при наличии на смежных временных позици х отсчетов сигналов высокого уровн в предлагаемом устройстве используетс сортировка отсчетов по величине (амплитуде), в соответст- вии с чем отсчеты сигналов, имеющие большую амплитуду, сдвигаютс в одной паре линий задержки (8-1, 9-1), а отсчеты , имеющие- относительно малую амплитуду , - в другой паре (линии 8-2, 9-2)о При квантовании отсчетов в блоке 18 на два уровн (т 2), например отсчеты в зависимости от их амплитуды дел тс на две группы - большие или меньшие величины опорного напр жени иоп(фиг,2а), используемого в блоке 18 оценки уровн , выходной сигнал (фиг02г) которого принимает в этом случае лишь два значени (1 или 0), число m групп из двух последовательно соединенных линий задержки (8-1, 9-1 и 8-2, 9-2) также равно в этом случае двум.

Возможно квантование отсчетов в бпоке 18 и на большее число (т) уровней , при этом требуемое число пар последовательно соединенных линий зл- держки также равно т, соответственно увеличиваетс разр дность двоичного числа на выходе блока 18 оценки уровн . Использование m 1 целесообразно при больших динамических диапазонах обрабатываемых сигналов, при этом ус- танавливаетс принадлежность каждого отсчета какому-либо одному из m поддиапазонов

Выходной сигнал блока 18 оценки уровн подаетс на управл ющий вход

коммутатора 7 и определ ет на какую из групп линий задержки 8-1, 9-1 или 8-2, 9-2 должен быть подан отсчет, поступающий на коммутатор 7 с выхода сумматора 3 в данном тактовом интервале Т; Tg./N (в случае, приведенном на фиг о 4, Т 0,5Тл, так как число обрабатываемых каналов N 2)„

Таким образом, как показано на фиг о 26, на вход линии 8-1 задержки поступают отсчеты иб((фиг. 26) сигналов , имеющие высокий уровень (U,Uon и соответствующие первому каналу, а на вход линии 8-2 задержки отсчеты Ug./j (фиг„2в) сигналов низкого уровн , соответствующие второму каналу

Информаци о том, в какую именно пар/ линий задержки 8-1, 9-1 или 8-2, 9-2 был подан отсчет сигнала в данном тактовом интервале Т; с задержкой на Ни 2 2N тактов Tq/N по вл етс соответственно на выходе первого 16 и вто

20 Все коммутаторы 2, 7, 15, 10, 6 полностью эквивалентны и могут быть выполнены, например,на базе двунаправленных аналоговых мультиплексоров, уп равл емых довичным кодом (например,

рого 17 регистров сдвига и, поступа

на управл ющие входы, соответственно, 25 ИМС, 561 КП1, 561 КП2 и др„)0 Выде- коммутаторов 15 и 10;обеспечивает про- ление канальных сигналов производитс ключение на входы коммутируемых умножителей 14, 12, 13, 14 выходных сигналов той группы линий задержки, на вы-

30

ходы которых в данном тактовом интервале Т по вл ютс отсчеты сигнала„ В результате структура сигналов на выходах коммутаторов 10 и 15 соответствует выходному сигналу иК((фиг„2а) коммутатора 2 и в каждом тактовом инвыходными коммутаторами 6„ Сумматоры 3 и 5 выполн ютс по известным схемам на базе операционных усилителей„

В качестве линий 8 и 9 задержки в предлагаемом устройстве используютс тактируемые дискретно-аналоговые линии задержки, построенные по технологии приборов с зар довой св зью (например , ИМС 528 БР-1), обеспечивающие

3S

тервале Т1 на всех входах сумматоров высокую стабильность величин времени3 и 5 по вл ютс отсчеты, соответствующие какому-либо одному фиксированному каналу.. Умножители 11, 4, 12, 13, 14 осуществл ют умножение отсчетов . на весовые коэффициенты, соответственно a ,g ,а , о о о , a 5g (где 1 - номер канала ) Задержка, вносима каждой из линий 8-1, 8-2, 9-1, 9-2 задержки, равна N тактам длительностью Тл/Н и равна периоду Тп дискретизации сигнала каждого канала Каждый из коммутируемых умножителей 11, 4, 12, 13, 14 может быть выполнен, например, в виде

коммутатора, N выходов которого через взвешивающие резисторы, определ ющие весовые коэффициенты в каждом

задержки и занимающие малый объем даже при большом (несколько сотен) числе последовательно включенных элементов задержки.

Синхронность работы всех узлов предлагаемого устройства обеспечивает- с тем, что управл ющие сигналы форми- 45 руютс в общем тактовом генераторе 1, который может быть выполнен, например как показано на фиг„ 3, на основе высокочастотного генератора 19, выходной сигнал которого (частота fQ ) после 50 делени на 2 D-триггером 21 в пр мой и инверсной форме подаетс на тактовые входы всех4линий 8 9 задержки (при этом линии 8 и 9 задержки выполн ютс на двухфазных ПЗС)„ Если используютс

канале, подключены к входу операционного усилител Каждый раз, когда на

выходах коммутаторов 2, 15, 10 по вл -55 TPex или четырех фазные ПЗС необходи- ютс отсчеты, соответствующие какому- мо сформировать большее число фаз уп- либо 1-му каналу, коммутируемый умножители 11, 4, 12, 13, 14 осуществл ют умножение отсчетов на коэффициенты

равл ющнх сигналов а Двоичный счетчик 20, циклически просчитываюпийN периодов частоты, формирует на своем выходе

(а ( , „ о „ ,а5 ) , соответствующие только этому 1-му каналу и определ ющие в соответствии со структурой фиг, 1 передаточную функцию Hg(Ј) рекурсивного фильтра второго пор дка, различную, в общем случае, дл разных каналов:

H(Z)

азе z + а$еz

1- а -

I а,е л

aieZ

где Z - )TA

Дл реализации передаточных функций более высоких пор дков можно, например , применить каскадирование звеньев , аналогичных структуре фиг, 1, причем выход сумматора 5 первого каскада соедин етс с входом сумматора 3 второго каскада и т.д.

Все коммутаторы 2, 7, 15, 10, 6 полностью эквивалентны и могут быть выполнены, например,на базе двунаправленных аналоговых мультиплексоров, управл емых довичным кодом (например,

ИМС, 561 КП1, 561 КП2 и др„)0 Выде- ление канальных сигналов производитс

выходными коммутаторами 6„ Сумматоры 3 и 5 выполн ютс по известным схемам на базе операционных усилителей„

Синхронность работы всех узлов предлагаемого устройства обеспечивает- с тем, что управл ющие сигналы форми- руютс в общем тактовом генераторе 1, который может быть выполнен, например, как показано на фиг„ 3, на основе вы

сокочастотного генератора 19, выходной сигнал которого (частота fQ ) после делени на 2 D-триггером 21 в пр мой и инверсной форме подаетс на тактовые входы всех4линий 8 9 задержки (при этом линии 8 и 9 задержки выполн ютс на двухфазных ПЗС)„ Если используютс

TPex или четырех фазные ПЗС необходи- мо сформировать большее число фаз уп-

периодически повтор ющуюс последовательность двоичных кодов,, используемую дл управлени коммутаторами 2 и 6 и умножител ми 11, 4, 12, 13, 14„ Сигнал частоты f0 посЛе небольшой временной задержки, вносимой элементом 22 задержки, может быть использован дл тактировани регистров 16 и 17 сдвига, обеспечива синхронность сдвига информации в регистрах 16 и 17 и лини х 8 и 9 задержки

Таким образом, в многоканальном дискретно-аналоговом фильтре сдвиг отсчетов сигналов, сильно отличающихс по уровнюэ происходит в различных лини х .задержки, что исключает возможность по влени в одной линии задержки: на смежных временных позици х двух отсчетов сильно отличающихс по вели чине,, а именно в этом случае может ьметъ место сильное взаимное вли ние между каналами и значительное уменьше х.че отношени сигнал/шум в канале с низким уровнемо

Claims

Формула изобретение Многоканальный дискретно-аналого- ьиш фильтр, содержащий последовательно соединенные входной коммутатор, первый сумматор., первый умножитель, второй сумматор и выходной коммутатор перва группа из двух последовательно соединенных линий задержки, второй умножитель вход которого подключен к входу третьего умножител ,, выход кото рого подключен к второму входу второго сумматора, к третьему входу которого подключен выход п того умножител , к входу которого подключен вход

четвертого умножител , выход которого

0

,.

5

Q

5

О

и выход второго умножител подключен соответственно к третьему и второму входам первого сумматора, тактовый генератор , первый и второй выходы которого подключены соответственно к тактовым входам входного, выходного коммутаторов , первого, второго, третьего четвертого, п того умножителей, первой и второй линий задержки первой группы, отличающийс тем, что, с целью уменьшени взаимных вли ний между каналами, введены (т-1)-, групп из последовательно соединенных первых и вторых линий задержки, первый коммутатор} m-выходов которого подключены к входам первых линий задержки тп групп, второй коммутатор к тп-входам которых подключены выходы первых линий задержки m групп, а выход второго коммутатора подключен к входу второго умножител , третий коммутатор, к т-вхо- дам которых подключены выходы вторых пиний задержки m групп, выход третьего коммутатора подключен к входу четвертого умножител групп, последовательно соединенные блок оценки уровн , к входу которого и к информационному входу первого коммутатора подключен выход первого-сумматора, первый регистр сдвига и второй регистр сдвига, выход которого, выход первого регистра сдвига и выход блока оценки уровн подключены соответственно к управл ющим входам третьего, второго и первого коммутаторов, а второй и третий выходы генератора тактовых импульсов подключены соответственно к тактовым входам первой и второй линии задержки (т-1) групп, и тактовым входам первого и второго регистров сдвига

S

ГГ

Фиг.2

I

Фиг.З