Цифровой фильтр

Союз СоввтеиикСоцивииетичееинаРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕ Н ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ щ 926761(22) Заявлено 21.04.80 (2 ) 2917117/18-09 с присоелинением заявки М Н 03 Н 17/00 Гвеударетваллый квинтет СССР ав делам лзавретвннй в аткрмтвй(53) УД, К 621. 372 .542.3(088.8) Дата опубликования описания 09.05.82(Я) ЦИФЕ 080.й фи Изобретение относится к фильтрам и может быть использовано в автоматически управляемых частотно- избиратель ных системах, работающих по непрерывным сигналам.Известен цифровой Фильтр, содержащий генератор импульсов, ключи, каж" дый из которых состоит из триггера и элемента И, счетчика и детектора нулей, вход которого соединен с входной шиной, а выход - с первым управ-. ляющим входом первого ключа и с установочным входом счетчика, выход генератора импульсов соединен с информационными входами первого и второго ключей, к выходу которого подключены последовательно второй счетчик, третий ключ и третий счетчик, при. этом выход первого ключа соединен с входом первого счетчика и с первым упрар. ляющим входом третьего ключа, выход второго счетчика - с первым управляющим входом второго ключа, а выход первого счетчика - с установочным входом второго счетчика и с вторыми управляющими входами трех ключей 111.Известный цифровой фильтр, удовлетворяя высоким требованиям по стабиль"ности границ полосы пропускания, затуханию вне полосы и прямоугольностичастотной характеристики, имеет низкую помехоустойчивость по отношениюк помехам типа белого шума, обуслов-, ленную разбросом момента срабатывания детектора нулей, ограниченное быстродействие, связанное с необходимостью установки в нуль, и занесение кодовв счетчики с детектора нулей.Цель изобретения - повышение помехоустойчивости и быстродействия фильт- ра.Указанная цель достигается тем, что в цифровом фильтре, содержащем детектор нулей, вход которого подключен к входной шине, последовательно соединенные перестраиваемый генератор, первый элемент И, другой вход которого подключен к прямому выходу92676 На чертеже представлена структур" ная электрическая схема цифрового фильтра.Цифровой фильтр содержит перестраиваемый генвратор 1, делители 2 и 3 частоты, элементы И 4-6, 1-триггеры 7-9, блок 10 уменьшения флюктуаций фазы, формирователь 11 импульсов, счетчик 12 импульсов и детектор 13ю нулей. Выходом фильтра является выход счетчика 12.Блок 10 состоит из цифрового фазовращателя (ЦФВ) 14, делителя 15 час" тоты, формирователя 16 импульсов и кз-триггера 17Устройство работает следующим образом. 3первого триггера, второй триггер, второй элемент И и счетчик импульсов, а также третий триггер, третий эле - мент И и делители частоты, между выходом детектора нулей и инверсным входом первого триггера включен блок уменьшения флюктуаций Фазы, тактовый вход которого, подключен к выходу перестраиваемого генератора, а между инверсным выходом третьего триггера и другим входом второго элемента И включен формирователь импульсов, выход которого соединен с другим входом блока уменьшения Флюктуаций Фазы, причем к выходу перестраиваемого генератора подключены входы делителей частоты, установочный вход первого из которых соединен с выходом первого элемента И, а выход - с первым входом третьего элемента И, второй вход которого подключен к прямому выходу второго триггера, а выход - к прямым входам первого и второго триггеров, к инверсному входу третьего триггера и к установочному входу вто-рого делителя частоты, выход которого соединен с прямым входом третьего триггера.Блок уменьшения флюктуаций фазы содержит последовательно включенные цифровой Фазовращатель, делитель частоты и формирователь импульсов, а также триггер, выход которого соединен с управляющим входом цифрового фазовращателя, прямой вход объединен35 с импульсным входом цифрового фазо" вращателя и является одим из входов блока уменьшения флюктуации фазы, инверсный вход является другим входом, а выход формирователя импульсов является выходом указанного блока. 1 4Входной сигнал, представляющий собой смесь гармонического или квазигармонического колебания с шумом, через детектор 13 нулей, вырабатывающий короткие импульсы по переходам входного сигнала через нулевой уровень, имеющим положительную производную, поступает на импульсный вход цифрового Фазовращателя 14 и на Й-вход "ь-триггера 17, На тактовый вход ЦФВ 14 поступают импульсы с выхода перестраиваемого генератора 1, а на управляющий вход - сигналы с инверсного выхода триггера 17. По сигналу от перестраиваемого генератора 1 ЦФВ 14 вырабатывается ряд сдвинутых последовательностей, частота которых кратна частоте перестраиваемого гене. ратораВ зависимости от знака на управляющем входе ЦФВ 14 на выходе триггера 17 и момента прихода входного импульса с детектора 13 нулей на выходеЦФВ 4 появляется одна из этих последовательностей. Поскольку частота импульсов на выходе ЦФВ 14 больше частоты входного сигнала, выходная последовательность ЦФВ 14 делится в делителе 15 частоты в определенное число раз. Сигнал с выхода делителя 15 час" тоты поступает на формирователь 16 импульсов, формирующий импульсы малой длительности по переднему фронту им" пульсов с делителя 15 частоты. Отклонение сигнала от реального за счет шумов уменьшено по крайней мере на дискрет, равный периоду частоты перестраиваемого генератораЕ.сли частота входного сигнала больше частоты Фильтра (шумы на входе Отсутствуют), сигнал на выходе формирователя 16 импульсов будет повторять сигнал на выходе детектора 13 нулей. Сигнал с выхода формирователя 16 импульсов поступает на 5-вход Ю-триггера 7, на Й-вход которого поступает сигнал с выхода элемента И 6. Входной сигнал, поступая на 5-вход ВБ-триггера 7 устанавливается прямой выход его в состояние (высокий потенциал). Этот потенциал поступает на первый вход элемента И 4, на другой вход которого поступает сигнал с выхода перестраиваемого генератора 1.Таким образом, происходит привязка входного сигнала к импульсам перестраиваемого генератора 1. Импульсы с выхода элемента И 4 поступают на Я-вход Е-триггера 8, Формирующегоформула изобретения 1. Цифровой фильтр, содержащийдетектор нулей, вход которого подклю" цен к входной шине, последовательно соединенные перестраиваемый генератор, первый элемент И, другой вход которого подключен к прямому выходу первого триггера, второй триггер, второй элемент И и счетчик импульсов, а также третий триггер, третий эле-.мент И и делители частоты, о т л ич а ю щ и й с я тем, цто, с целью повышения помехоустойчивости и быст" родействия, между выходом детектора нулей и инверсным входом первого триг" гера включен блок уменьшения флюктуаций фазы, тактовый вход которого под клюцен к выходу перестраиваемого генератора, а между инверсным выходом третьего триггера и другим входом второго элемента И включен формирователь импульсов, выход которого соединен с другим входом блока уменьшения флюктуаций фазы, причем к выходу пе" рестраиваемого генератора подключе" ны входы делителей частоты, устано" воцный вход первого из которых соединен с выходом первого элемента И, а выход - с первым входом третьего элемента И, второй вход которого подключен к прямому выходу второго тригге" ра, а выход - к прямым входам первого и второго триггеров, к инверсному входу третьего триггера и к установочно 5 9267совместно с элементом И 6 импульс,длительность которого определяет ширину полосы пропускания фильтра. Соотношение коэффициентов деления делителей 2 и 3 частоты определяет добротность данного Фильтра. Поступающиена Б-вход ВБ-триггера 7 импульсы устанавливают его прямой выход в состояние "1", которое, поступая на первыйвход элемента И 4, разрешает импульсам с выхода делителя 2 частоты пройти через второй вход элемента И 6на В-вход ВБ-триггера 8. При этом навыходе триггера 8 образуется импульс,длительность которого соответствуетпромежутку времени между приходомвходного импульса и импульса с делителя 2 частоты. Установка делителя 2частоты в начальное состояние необходима для того, чтобы привязать начало работы его к тому же импульсу ,перестраиваемого генератора 1, к ко.торому привязан и импульс с выходадетектора 13 нулей. Сформированныеимпульсы с выхода ВБ-триггера 8 поступают на вход элемента И 5.Импульс, соответствующий периодувыделяемой с помощью цифрового Фильтра частоты, Формируется с помощьюВБ-триггера 9. Импульс с выхода элемента И 6 поступает на Б-вход ВБ-триг. гера 9, а также на вход установки в нуль делителя 3 частоты, коэффициент деления которого в И раз больше, чему делителя 2 частоты. Поступающий импульс устанавливает делитель 3 частоты в начальное состояние, привязывая тем самым начало работы этого делителя к тому же самому импульсуперестраиваемого генератора 1, к которому привязаны и входные импульсы. Этот же импульс, поступая на Б-вход ВБ-триггера 9, устанавливает его инверсный выход в состояние "О",а пос. - тупающий затем с выхода делителя 3 частоты на й-вход ВБ-триггера 9 им-; пульс устанавливает его в начальное состояние.Таким образом, на инверсном выходе ВБ-триггера 9.образуется импульс, равный по длительности периоду выделяемой частоты. Импульс с выхода ВБ- триггера 9 поступает на вход формирователя 11 импульсов, который по заднему фронту входного импульса Формирует55 импульс малой длительности, поступающий на второй вход элемента И 5 и на Б-вход ВБ-триггера 17. Если этот импульс попадает в "окно", образован" 616йое импульсом с выхода ВБ-триггера 8, то он поступает на вход счетчика 12. После поступления на входсчетчи 4 ка 12 некоторого. числа импульсов, определяемого начальным состоянием счетчика 12, на его выходе образует" ся импульс, информирующий о наличии на выходе цифрового фильтра сигнала нужной цастоты. Необходимо отметить, что предлагаемый цифровой фильтр может использоваться для фильтрации только непрерывных сигналов.Предлагаемое рещение цифрового фильтра позволяет увеличить помехоустойчивость Фильтра, так как изменение фазы входного сигнала из-за помех уменьшено до величины, равной пе" риоду частоты тактового генератора, и увеличить быстродействие фильтра, так как отсутствует операция занесения кодов частоты настройки и полосы пропускания.7 926761 8му входу второго делителя частоты, дом цифрового фазовращатепя и являет- выход которого соединен с прямым вхо- ся одним из входов блока уменьшения дом третьего триггера. флюктуации фазы, инверсный вход яв 2. Фильтр по и. 1, о т л и ч а ю- ляется другим входом, а выход Форми. щ и й с я тем, что блок уменьшения 5 рователя импульсов является выходом флюктуаций фазы содержит последовэ- указанного блока.тельно включенные цифровой фазовра" Источники информации, щатель, делитель частоты и формирова- принятые во внимание при экспертизе тель импульсов, а также триггер, вы. Лихарев В. А. Цифровые методы ход которого соединен с управляющим 1 в и устройства в радиолокации. М., входом цифрового фазовращателя, пря" "Советское радио", 1973, с. 335-337, мой вход объединен с импульсным вхо- рис. 4.8,6 (прототип).орректор А феродписное а. 4/5 Проектная, актоо С. Коупенина Техое Р а ру И аз 2998/47 Тираж 954 ВИИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий 113036 Иосква Ж"35 Раушская наб. филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул,