Цифровий погоджений фільтр

Изобретение относится к радиотехнике и позволяет повысить качест во фильтрации. Цифровой согласованный фильтр содержит частотные каналы 8, состоящие каждый из 'перемножителя 1, генератора 2 опорных частот, фильтра 3, канального распределителя 4, аналогового сумматора 5 и АЦП 6, а также решающее устройство 7. Цель достигается за счет обеспечения сглаживания шумов АЦП 6 в каждом частотном канале 8 с помощью введенных распределителя 4 и сумматора 5, которые осуществляют матричное преобразование сигнала N-мерного аналогового вектора в соответствии с матрицей Адамара. 6 ил. СО С ел о 00 З 1503057 Изобретение относится к радиотехнике, в частности к устройствам с о г ласованной фильтрации сигналов, и может быть использовано в системах передач информации при приеме сложных шумоподобных сигналов - радиочастотных колебаний с различными несущими частотами, Цель изобретения - повышение к а - JQ чества фильтрации за счет сглаживания шумов аналого-цифровых преобразователей. На фиг.1 приведена структурная электрическая схема цифрового с о г л а - J J сованного фильтра,, на фиг, 2 и 3 примеры выполнения канального р а с пределителя и аналогового сумматора, на фиг.4 и 5 - примеры выполнения решающего устройства^ на фиг.6 - в р е - 2 0 менные диаграммы, поясняющие работу решающего устройства. Цифровой согласованный филртр с о держит перемножители 1.1-1.N, г е н е раторы 2.1-2.N опорных ч а с т о т , фильтры 3.1-3.N, канальные распределители 4.1-AN, аналоговые сумматоры 5.1-5N, аналого-цифровые преобразователи (АЦП) 6.1-6N, решающие у с т ройства 7 и частотные каналы 8.1-8N. Аналоговый сумматор 5 содержит резисторы 9 и операционный усилитель 10. как суммирующего операционного усилителя для цифрового согласованного фильтра, содержащего четыре частотных канала. Канальный распределитель 4,3 выполнен в соответствии с третьей строкой матрицы Адамара размером (4 х 4) (фиг.26). Затем с помощью АЦП осуществляется преобразование аналогового представления сигнала в цифровое, а затем с помощью решающего блока 7 осуществляется обратное матричное преобразование сигнала N-мерного дискретного вектора. Обратным преобразованием восстанавливается сигнал и происходит сгла•кивание шумов АЦП. Выясним, как изменяется дисперсия ршибки Сэ 2 , вносимой АЦП: при N-какальном приеме входного вектора. Пусть Є - S(i)j) ~ N х N - матрица коммутации. Тогда вклад j-й координаты вектора x(t) в величину сигнала на выходе АЦП і-го канала опреде25 ляют выражением Ь =Т-е^ VJ+Ї; І (1) где у ; - сигнал, соответствующий j-й координате вектора на входе АЦП і-го канала в предположении, что шум отсутствует, ) j - ошибка, вносимая АЦП і-го p канала. Решающее устройство содержит буБ матричной форме (1) принимает ферные регистры 11.1-11.N, регистр 12 35 вид V - £ і$ + К . сдвига, сумматор 13 по модулю 2, с х е Если шумы отсутствуют, то преобму 14 сдвигов М-тюследовательностн, разованный вектор x(t) на выходе АЦП коммутаторы 1 5 . 1 - 1 5 . ( N - 1 ) , сумматор имеет вид О. = £."*%• 16 и блок 17 управления. Цифровой согласованный фильтр р а - 40 Предположим, что математическое ботает следующим образом. ожидание величины К равно нулю, т.е. Входной сигнал при помощи п е р е множителей 1.1-1.N, генераторов 2 . 1 а ошибки различных АЦП не коррелиэо-f 2.Ы опорных частот и фильтров 3 . 1 3.N разделяется на N частотных к а н а - 45 ваны лов и преобразуется Б ч а с т о т у , необгде и - среднеквадратическое значение ходимую для работы АЦП 6 . 1 - 6 . N . На ошибки АЦП. выходе фильтров 3.1-3.N сигнал представляется N-мерным аналоговым в е к Тогда анализ помехоустойчивости тором. Затем с помощью канальных р а с - CQ устройства можно осуществить с п о пределителей 4.1-4.N и аналоговых мощью вектора сумматоров 5.1-5.N осуществляется матричное преобразование сигнала N-мерного аналогового вектора в с о о т с элементами, среднеквадратичеекие ветствии с матрицей Адамара (N x N ) . ^ отклонения которых определяются по формуле В качестве примера на фиг,2а приТ ведена схема канального распределие 2 = M [ N -2 tr((£-'f ) Є"} ) )]. W теля 4,3 и аналогового сумматора 5.3 В (4) очевидны следующие преобрадля варианта выполнения сумматора, зования: 30 Mtt.:i- 0, (2) 1503057 6 выхода 17.2 блока 17 управления на первые управляющие входы коммутатогх ров 15.1-15(N-1) подается уровень напряжения, соответствующий значению логического " 0 " , что позволяет подключить к входам сумматора 16 прямые С учетом (3) последнее выражение для 2 выходы буферных регистров 11.1-11.N. е принимает вид 2 T Начиная с второго такта на первых е = N - * t p со . соответстзующего буферного регистра 11.(1-1), а при поступлении на втоНа фиг.За приведена структурная рой управляющий вход коммутатора 15.і схема канального распределителя 4.6 5 1 к входам сумматора 16 подключаются и аналогового сумматора 5.6 для вариинверсные выходы соответствующего анта выполнения сумматора в виде ребуферного регистра 11.(1-1), т.е. на зистивной матрицы для цифрового совход сумматора 16 подается допочнигласованного фильтра, содержащего тельный код (с точностью до единицы семь частотных каналов. Канальный 40 младшего разряда) двоичного числа, распределитель (фиг.Зб) выполнен в хранящегося в этом буферном регистре, соответствии с шестой строкой 0,1 что по существу и заменяет операцию матрицы, размером 7 x 7 , матрица 0,1 его множення на - 1 , Так как первый получена из матрицы Адамара разместолбец матрицы Адамара состоит из ром 8 x 8 . 45 +1, то прямые выходы первого буферноРешающий блок 7 обеспечивает обго регистра 11.1 подключаются к вхоратное преобразование обрабатываедам сумматора 16 без участия какогомого сигнала в цифровой форме. Прилибо коммутатора. Б каждый из послемер выполнения решающего блока 7, дующих тактов элементы вектора £ умреализующего умножение на матрицу» 50 ножаются на поступающие со схемы форобратную матрице Адамара, или на матмирования М-последоваъельности элерицу, обратную матрицей, приведен менты циклически сдвинутых копий на фиг.4а и б. исходной М-последователыюсти, В кажПроцесс обратного преобразования дый из тактов формируется одна п-разосуществляется за N тактов (фиг,5). 55 рядная компонента х вектора выходВ первый такт двоичные числа, содерного сигнала х. Разрядность компонент жащиеся в буферных регистрах, умновектора х определяется разрядностью жаются на +1, из которых состоит перЦАП. вая строка матрицы Є . Для этого с 8 1503057 Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Цифровому согласованному фильтру, использующему пару преобразований Цифровой согласованный фильтр, (0,1) - матрицы сО, соответствует схесодержащий N частотных каналов, кажма решающего устройства 7, представдый из которых состоит из последоваленного на (фиг.46). По сравнению с тельно соединенных перемножителя, решающим устройством 7 на фиг.4а в первый вход которого является входом этой схеме используется на один бучастотного канала, фильтра, генераферный регистр меньше, существенно тора опорных частот, выход которого упрощена схема коммутаторов, так как 10 подключен к второму входу перемножиэлементами М-последовательности так теля, и аналого-цифрового преображе, как и элементами матрицы (Sявлязователя, выход которого является ются 0 и 1, и отпадает необходимость выходом частотного канала, решающее осуществлять преобразования содержиустройство, і~й вход которого (І = мого буферных регистров в дополнительные коды, не используется второй 15 = 1, 2, . . . , N) соединен с выходом і-го частотного канала, а выход ревыход БУ, шающего устройства является выходом цифрового согласованного фильтра, В остальном принцип работы устройвходом которого являются соединенные ства 7 на фиг.46 аналогичен принципу 2Q между собой входы частотных каналов, работы устройства 7 на фиг,4а. о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, До начала преобразования в рес целью повышения качества фильтрагистр 12 должно быть записано нулевое ции за счет сглаживания шумов аналоначальное состояние, соответствуюго-цифровьрс преобразователей, в кажщее или второй строке матрицы Ада- 25 дый из N частотных каналов введены мара Е» или первой строке матрицы СО. последовательно соединенные канальРабота решающего устройства и цифный распределитель и аналоговый сумрового согласованного фильтра в цематор, выход которого соединен с вхолом начинается по команде "Пуск", дом аналого-цифрового преобразовапоступающей на вход блока 17, кото- - n теля, а і-е входы канальных распреa рый на своих выходах 17.1-17,3 форделителей всех N частотных каналов мирует последовательности управляюподключены к выходу фильтра і-го часщих импульсов (фиг.5), которые обестотного канала. печивают преобразование сигналов. + •++ хх*.-. + --• 1503057 | (*> = 0 0 10 7 1 Г 0)01110 101)100 01)10 0 1 1 MOO 1 0 110010 J .1 ooi о і ;. фигЗ фиск Ї 1503057 п Пуск П Выход 173 ппппп-п . ал 2 л X • / г 3 л г з 5 6 ; г Фиг. 6 Редактор О.Головач Составитель С.Музычук Техред МЛидык Корректор О.Ципле Заказ 5085/57 Тираж 884 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям ^и открытиям при ГКНТ СССР 113035,.Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 * Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101