Адаптивный аналого-цифровой фильтр

Союз СоветскикСоциалистическимиРеспублик ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51) М. Кл. С 06 Г 15/34 с присоединенИем заявки Мо -Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытийОпубликовано 0502,80. Бюллетень М 2 5 Дата опубликования описания 10. 02. 80(54) АДАПТИВНЫЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для выделения сигнала иа фоне шумов в условиях ограниченного временн усреднения (или существования сигнала) информационно-измерительных си,стемах, в блоках сопряжения датчиков с ЭВМ, в телеметрии, в системах обработки медико-биологической информации, в задачах обработки радиолокационных сигналов, регистраторах кратковременно существующих процессов, в системах автоматического регулировайия.Йэвестны устройства фильтрации ста 45 ционарных и нестационарных сигналов, содержащие аналого-цифровые преобразователи, запоминающие и вычислительные устройства, блоки адаптации, которые устанавливают автоматически по А рядок астатизма на основе анализа входного сигнала либо меняют объем памяти по анализу входного сигнала и шума 1.Недостатком устройства являетсят 025 что при адаптации по принципу изменения порядка астатиэма фильтр имеет большие затраты оборудования,а при ав томатической оптимизации объема памяти требуется проведение предвари тельного подбора оптимальных условийрегулирования объема памяти, что значительно снижает оперативность схемыв работе,Наиболее близким по техническойсущности к данному является фильтр,состоящий из блбков памяти, содержащих схемы выборки, преобразователей"фаналог-кодфф и фкод-аналог 1, блоков вероятностного округления, блоковматричного умножения, сумматоров,блока динамической памяти и блока уп-равления; входной сигнал поступаетчерез преобразователь 1 аналог-кодфили непосредственно на один иэ входов первого сумматора, второй входкоторого подключен к выходу первогоблока матричного умножения, одним извходов через первый блок вероятностного округления соединенного с блоком памяти, другим входом через второй блок вероятностногО округления -с выходОМ блока динамической памяти,а непосредственно - с одним из входов второго блока матричного умножения, другие входы блоков матричногоумножения через третий блок вероятностного округления соединены с выходом блока памяти и непосредственно с выходом первого сумматора, коФормула изобретения Адаптивный аналого-цифровой фильтр, 0 содержащий первый аналого-цифровойпреобразователь, первый вход которого является входом фильтра, два сумматора, вход первого из которых соединен с выходом первого аналого-цифрового преобразователя, постоянное и оперативное запоминающие устройства, генератор тактовых импульсов и устройство управления, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения Функциональных возможностей за счет обеспе-.чения Фильтрации нестационарных сигналов и кратковременно существующих сигналов, в него введены два регистра сдвига, регистр программной настройки, последовательно соединенные цифровое устройство вычисления, аналого-цифровой делитель, второй аналого-цифровой преобразователь, дешифра- .тор и делитель частоты, узел усредне" ния, аналоговое устройство вычитаний,блок регистров сдвига и буферный регистр, причем входы цифрового устройства вычитания и первого регистра сдвига соединены с выходом первого сумматора, выход первого регистра сдвига через последовательно сое 2 иненные оперативное запоминающее устройство, блок регистров сдвига, буферный регистр, второй сумматор и второй регистр сдвига подключен к выходу фильтра, устройство управления соединено двухсторонними связями с постоянным запоминающим устройством и а регистром программной настройки, выход генератора тактовых,импульсов подключен ко входам регистра программной над лм,(- Фкодированные значения входного сигнала,Таким образом процедура повторяется определенное число раз. После заполнения ОЗУ происходит параллельное 5считывание значения Г 1в регистры блока 12. Одновременно из ПЗУ происходит считывание констант сдвига вустройство 24 управления по адресу,соответствующему номеру 1. В ПЗУ хранятся константы, представляющие собойне сами коэффициенты нестационарности, а информацию о том, на сколькоразрядов необходимо сдвинуть величину Гв каждом из регистров блока12 (структура каждой константы ПЗУсостоит из последовательности знакови величин четырех коэффициентов, т.е.,+С 1, С 2, +СЗ, +С 4) для того, чтобы всумматоре 13 после сложения получитьвеличину+ 2-. 4 ) пропорциональную величинеГ/ К , где К 1 - коэффициент нестацйонарности. Такая организация умножения на.коэффициент нестационарности1(К позволяет сократить объем оборудования ПЗУ (так как хранятся не самикоэффициенты 1 К, а величины сдвигов врегистрах блока 12) и повысить быстро-Здействие умножения. Для упрощения устройства 14 управления ОЗУ. 11 целесо,образно выполнять по схеме стековойпамяти со считыванием результата че 1 рез буферный регистр 18 из вершиныстека и записью входных значенийГиэ регистра 17 сдвига во вход(ной регистрстека.После накопления значений в сумматоре 13 происходит передача суммы врегистр 19 сдвига для их усреднения 4и выцача результата. Сигнал на выхо-.;де определяется выражением где В, М - параметры внешней настрой-. ки и К (1) - коэффициенты нестационарности закладываются разработчиком, применяющим данный Фильтр, а величи на- адаптивный параметр настройки, выбираемый в самом фильтре при - усреднении нестационарных сигналов в процессе работы.Адаптивный аналого-.цифровой фильтр 55 может выполняться в другом варианте реализации (фиг. 2), в котором функции составных частей обозначенных цифрами 4, 9, 11-15, 18, 19 возложены на микропроцессор 22, реализующий тот же у) алгоритм работы программным путем, Этот вариант имеет меньшие аппаратурные затраты в микроэлектронном исполнении, второй вариант реализации применим в более медленных процессах,так как переход к программной реали-.зации Функции составных частей 4, 9,11-15, 18, 19 приведет к снижению быстродействия в 20 + 50 раз в зависи-мости от типа применяемого микропроцессора.В изобретении заложено четыре величины адайтаци 6:- интервал времени усредненияизменяемый автоматически адаптивнопо крутизне изменения входного сигнала;- величина предварительного усред-нения - М;- количество накоплений в ОЗУ - В;- С(1), С 41), С (1), С (1), определяемые коэффициейтами нестационарности К (1), где 11, 2,В, причем для стационарных сигйалов М=Р,С = С-- С э -- С 4 = 1, а для нестациойарных МВ, а коэффициенты С закладываются в ПЗУ 10 Фильтра на основании априорных знаний о природе сигнала и шума или на основании анализареального сигнала (или его модели) науниверсальных ЭВМ,714408 НИИПИ Заказ 9290/4 илиал ППП Патейт, г. Ужгород, улПроектная,стройки и делителя частоты, выход .которого соединен со вторым входом первогоаналого-цифрового преобразователя, вход узла усреднения соединен со входом фильтра, а выход - через аналоговое устройство вычитания подключенко входу аналого-циФрового дели 5 теля, управляющие входы аналого-цифровых преобразователей, регистров сдвига, сумматоров, буферного ре- гистра, цифрового устройства вычитания аналого-циФрового делителя, дешифратора, делителя частоты, блока регистров сдвига и оперативного запоминающего устройства соединены с соответствующими выходами устройствауправления.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Коршунов Ю. Х. Расчет и проектирование цифровых сглаживающих и преобразующих устройств. М., Энергияфф,1976.2. Авторское свидетельство СССР9 465715, кл, Н 03 Н 7/10, 1973 (прототип). Тираж 751 Подписное