Интерполирующий фильтр

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК д) Н 03 Н 17/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ расти(53) 621.396.6 ((прототип),88.8)Л. Контроль произю вычислительных ия", 1975, с. 39.видетельство СССР 03 Н 17/06, 1982 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Сибирский ордена Трудовогоного Знамени металлургический интут им. Серго Орджоникидзе и Центральное проектно-конструкторскоебюро по системам автоматизации призводства(54) (57) ИНТЕРПОЛИРУЮЩИЙ ФИЛЬТР,. содержащий последовательно соединенные элемент сравнения, первый входкоторого является входом интерполирующего фильтра, ограничитель, первыйинтегратор, блок задержки и сумматор, а также четыре блока вычитания,пять масштабирующих элементов и блокпамяти, при этом второй вход элемента сравнения подключен к выходу первого интегратора, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что с целью повьппенияточности фильтрования в него введены второй, третий, четвертый и пятыйинтеграторы, четыре блока учноженияи задатчик, при.этом последовательно,ЯО 1109 91 А соединенные второй интегратор, пер" вый блок вычитания и первый блок умножения включены между выходом ограничителя и вторым входом,сумматора, последовательно соединенные третий интегратор, второй блок вычитания и второй блок умножения включены между выходом первого блока вычитания и третьим входом сумматора, последовательно соединенные первый масштабирующий элемент, четвертый интегратор, третий блок вычитания и третий блок умножения включены между выходом второго блока вычитания и четвертым входом сумматора, последовательно соединенные второймасштабирующий элемент, пятый интегратор, четвертый блок вычитания и четвертый блок умножения включены между выходом третьего блока вычитания и пятым входом сумматора после- ФФ довательно соединенные блок памяти, выход которого подключен к второму входу первого блока вычитания, третий масштабирующий элемент, выход ффффф которого подключен к второму входу второго блока вычитания, четвертый масштабирующий элемент, выход которого подключен к второму входу третьего блока вычитания, и пятый масштабирующий элемент включены между выходом, второго интегратора и вторым входом четвертого блока вычитания, причем выход задатчика подключен к вторым входам первого, второго, третьего и четвертого блоков умножения.Ф 1109891 3Изобретение относится к радиотех- зано с повышением снике и может быть использовано для ства.запаздывающего выделения полезной Кроме того, упомнизкочастотной составляющей измерен- находятся между знаных сигналов, которая может быть 5 сигнала х(г.-8-;)9 отприменена, например, при решении за-ным моментам Рремендач запаздывающего моделирования, а временного интервалтакже в обучающихся по предыстории и только одним зпачсистемах, тельно сглаженногоИзвестен интерполирующий фильтр, 10 тем самым не испольсодержащий блоки задержки, выходы к моменту временикоторых через масштабирующие блокиция о значениях преподключены к блоку суммирования 13,сглаженного сигналаНедостаток интерполирующего времени Й-9 13Фильтра заключается в низкой точности 15 Целью изобретенифильтрации. шение точности фильНаиболее близким к изобретениюЦель достигаетсяпо технической сущности являетсяполирующий фильтр,интерполирующий фильтр, содержащийдовательно соединенпоследовательно соединенные элемент 20нения, первый входсравнения, ограничитель, интегратор,ся входом.интерполиблок задержки и сумматор, и блоковограничитель, первыпамяти (и+1) блоков вычитания,блок задержки и су(и+ 1) блоков ограничения и (и+1)четыре блока вычитамасштабирующих элементов, при этом 25табирующих элементавыход интегратора подключен к второпри этом второй вхому входу элемента сравнения, первыйнения подключен к ввход которого является входам устинтегратора, введенройства,1-й блок памяти, 1-й блокчетвертый и пятый ивычитания, х-й блок ограничения ире блока умножения1-й масштабирующий элемент (1=1,2том последовательнои) включены последовательно междувторой интегратор,входом устройства и (1+1)-ым входомчитания и первый блсумматора, (и+1) -й блок вычитания,включены между выхо(и+1)-й блок ограничения и (п+1)-й35 и вторым входом суммасштабирующий элемент включены повательно соединенныва и (а+2)-ым входом сумматора, аблок умножения вклювыход блока задержки соединен с вторым входом блока вычитания 123,30 Недостатком известного интерполирующего Фильтра является низкая точность фильтрации, так как уточнение предварительно сглаженного 45 сигнала хд (-.Ю производится по конечному числу, равному и+1, разностей между этим сигналом и значениями входного сигнала устройства на интервале времени СС-Т 99 а 50 не по всем значениям разностей соответствующих непрерывных сигналов внутри указанного отрезка времени. Повысить точность выделения полезного сигнала с помощью известного 55 интерполирующего фильтра можно путем увеличения количества (и+1) учитываемых разностей, однако это свяложности устройянутые разностичениями входногоносящимися к рази г.- В внутриа И-ь, е 1,ением предварисигнала х "(-; ),зуется полученнаяполезиая информадварительновнутри отрезкая является повытрации.,тем, что в интерсодержащий посленые элемент сравкоторого являетрующего Фильтра.,й интегратор,мматор, а такжения, пять масшв и блок памяти,д элемента сравыходу первогоы второй, третий,нтеграторы, четыи задатчик 9 присоединенныепервый блок вьюк умножениядом ограничителяматора, последое третийинтеграиитания и второйчены между выхоычитания и третьим входом сумматора, последовательно соединенные первый масштабирующий элемент, четвертый интегратор,третий блок вычитания и третийблок умножения включены между выходом второго блока вычитания и четвертым входомсумматора, последовательно соединенные второй масштабирующий элемент, пятый интегратор,четвертый блок вычитания и четвертыйблок умножения включены между выходомтретьего блока вычитания и пятым входом сумматора, последовательно соединенные блок памяти, выход которого подключен к второму входу первогоблока вычитания 9 третий масштабирующий элемент, выход которого подключен к второму входу второго блокавычитания, четвертый масштабирующийэлемент, выход которого подключен квторому входу третьего блока вычитания, и пятый масштабирующий элементвключены между выходом второгоинтегратора и вторым входом 5четвертого блока вычитания, причемвыход задатчика подключен к вторымвходам первого, второго, третьегои четвертого блоков умножения.На чертеже представлена структурная электрическая схема интерполирующего фильтра,Интерполирующий фильтр содержитпоследовательно соединенные элемент1 сравнения, ограничитель 2, первыйинтегратор 3, блок 4 задержки и сум -матор 5, причем выход первого интегратора 3 связан с вторым входомэлемента 1 сравнения,первый входкоторого является входом фильтра,последовательно соединенные второйинтегратор 6,вход которого подключен к выходу ограничителя 2, первыйблок 7 вычитания, третий интегратор8, второй блок 9 вычитания, первыймасштабирующий элемент 10, четвертыйинтегратор 11, третий блок 12 вычитания, второй масштабирующий элемент1-, пятый интегратор 14 и четвертыйблок 15 вычитания, последовательно ЗОсоединенные блок 16 памяти, третиймасштабирующий элемент 17, четвертый масштабирующий элемент 18 ипятый масштабирующий элемент 19,подключенные между выходом второго З 5интегратора 6 и вторым входом четвертого блока 15 вычитания, входытретьего 17, четвертого 18 и пятого19 масштабирующих элементов объединены с вторыми входами соответственно первого, второго и третьего блоков 7, 9 и 12 вычитания, задатчик20, первый, второй, третий и четвертый блоки 21-24 умножения, первыевходы которых соединены с выходами 45соответствующих блоков 7, 9, 12 и 15вычитания, вторые входы соединеныс выходом задатчика 20, а выходыподключены к второму, третьему, четвертому и пятому входам сумматора 5. 50 На чертеже обозначены х(1) - входной сигнал устройства х(С- ) сглаженный сигнал на выходе устройства,55Интерполирующий фильтр работаетследующим образом,Входной сигнал х(Т) предварительно сглаживается фильтром низкой частоты, состоящим из элемента 1 сравнения, ограничителя 2 и первого интегратора 3. С этой целью сигнал х(г.) поступает на первый вход элемента 1 сравнения, где из него вычитается выходной сигнал фильтра низкой частоты хп,-поступающий с выхода первого интегратора 3Полученная разностьпоступает на вход ограничителя 2,который может быть реализован, например, в виде усилителя с насыщением. Если сигнал Е"(й) превьппает ве.личину ограничивающего напряжениято в ограничителе 2 он ограничивается до этой величины. Это можно представить выражениемЬ, если Е"ЮЪд ф=1 Са ф 1= .фф(+1 уи -с;Я" 1-у, есной а"(Ц р,где о " - выходной сигнал ограничителя 2;Сигнал 3 поступает на входпервого интегратора 3 и интегрируется в нем. С выхода первого интегратора 3 предварительно сглаженныйфильтром низкой частоты сигналх"(1:) подается на вход блока 4 задержки, где запоминается на интервалвремени Ъ . Сигнал х"(С- С) с выходаблока 4 задержки поступает на первыйвход сумматора 5,Выходной сигнал интерполирующегофильтра формируется путем уточненияпредварительно сглаженного сигналах"(-) по разностям между значе-ниями этого сигнала и входного сигнала устройства на интервале времени 1 С, Л.С этой целью сигнал Ю"(й) с выхода ограничителя 2 поступает навход второго интегратора 6, в которомон интегрируется. Сигнал с выходавторого интегратора 6 поступаетна вход блока 16 памяти, в которомон задерживается на интервал времении далее на вход первого блока 7вычитания, в котором он вычитаетсяиз сигнала с выхода второго интегратора 6,Сигнал с выхода первого блока 7 вычитания поступает на вход третьего интегратора 8, в котором он интегрируется. Сигнал с выхода блока 16 па. Филиал ППП г, Ужгорд,Проектная, 4 7 11098желаемую весовую функцию, например,спадающую в будущее по экспоненте где а и ос - постоянные коэффициентыСигнал дх(-Т ) с учетом (6) и (7) формируется в соответствии с вы- ражением 15Сигнал дх(- ь ) в первом сумматоре 5 суммируетсяс предварительнолсглаженным сигналом х 11- ь ), в результате чего получается выходной сигнал интерполирующего фильтра мМ 1х" й.й о 5"Се"4 ЧЫО 1-%"С-аПсщ,О 1где фх-б)-Р(1 Щ определяется в соответствии с выражением (1) .25 Уточнение предварительно сглаженного сигнала х (С-Ъ ) в предлагаенмом устройстве производится по всем значениям разностей между входным сигналом фильтра и предварительно сглаженным сигналом внутри интервала времени 1 С-, й 3, а не по конечному числу этих разностей как в известном устройстве. Кроме того вФ предлагаемом фильтре в отличие от известного определяются разности между значениями входного и предварительно сглаженного сигналов, относящихся к одному и тому же моменту времени, тем самым используется полученная к моменту времени 1 полезная информация о значениях предварительно сглаженного сигнала внутри отрезка времени И-й, СД . Все это обеспечивает повышение точности выделения полезного сигнала.Таким образом, предлагаемый интерполирующий фильтр позволяет повысить точность запаздывающего выделения полезного сигнала.