Устройство для цифровой фильтрации

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОЙФИЛЬТРАЦИИ по авт. св. В 957416,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения корреляциимездувыходом второго накапливающего сумматора и вторым входом -го умноаителя включен дополнительно введенныйсумматор, второй вход которого соединен с входом устройства для цифровой фильтрации.113884 тбв.По основному авт. св. У 957416 известно устройство для цифровой фильтрации, содержащее регистр, И квадраторов, И+1 умножителей, первый и второй блоки памяти, усилитель, первый и второй накапливающие сумматоры, причем д-й (1=1, И) выход регистра подключен к первому входу 1-го (1.=1, И) умножителя и входу 1-го квадратора, выход которого подключен к 1-му входу первого накапливающего сумматора, выход усилителя соединен с первым входом И+ 1 умножителя, второй вход которого подключен к выходу первого блока памяти, выход второго блока памяти соединен с вторым входом х-го (1=1,И) умножителя, выход которого подключен к -му входу второго накапливающего сумматора, выход которого является выходом устройства, вход регистра является входом устройства, а также И+1 элементов И 2 И+3 умножителей, третий и четвертый блоки памяти (И+1)-й квадратор, блок вычисления дисперсии, первый, второй и третий счетчики, третий накапливающий сумматор, генератор импульсов, кольцевой счетчик и элемент задержки, выход которого соединен с первым входом первого счетчика, выход которого соединен с первым входом первого счетчика, выход которого подключен к входу второго блока памяти, -й (1=1,М) выход регистра соединен с первым входом 1-го (З=Й 2, 2 И+1) умножителя, первым входом К-го (К=2 М+2, ЗМ+1) умножителя и первым входом 1-го (х=1,И) элемента И, выход которого подключен к второму входу К-го (К=2 И+2, ЗИ+1) умножителя, выход которого подключен к х-му входу второго счетчика, выход которого соединен с первым входом (ЗИ+2)-го умножителя, выход которого подключен к входу третьего накапливающего сумматора, выход которого соединен с первым входом (ЗИ+3)-го умножителя, выход которого подключен к второму входу первого счетчика, выход 3-го (3=И+2, 2 Й+1) умножителя соединен с -м (=1,И) входом третьего блока памяти, выход которого подключен к первому входу сумматора, выход которого соединен 35 501Изобретение относится к радиотех" нике и может быть использовано в циф ровых системах диагностики техничес кого состояния динамических объек 15 10 15 20 25 30 с входом третьего счетчика, выход которого подключен к второму входу (ЗИ+2)-го умножителя, вход регистра объединен с, входом генератора импульсов и входом блока вычисления дисперсии, выход которого соединен с пЕрвым входом (ЗМ+4)-го умножителя, выход которого подключен к второму входу сумматора, выход четвертого блока памяти подключен к второму входу (ЗИ+4)-го умножителя, первый выход генератора импульсов соединен с первым входом (И+1)-го элемента И, выход которого подключен к входу элемента задержки и управляющим входом третьего и четвертого блоков памяти, второй выход генератора импульсов соединен с входом кольцевого счетчика, 1-й (а=1, И+1) выход которого подключен к второму входу 1-го элемента И, а (И+2)-й выход кольцевого счетчика соединен с его входом, выход первого накапливающего сумматора подключен к входу (И+1)-го квадратора, выход которого соединен с входом усилителя, выход (И+ 1)-го умножителя соединен с вторым входом (ЗИ+3)-го умножителя, а выход второго накапливающего сумматора соединен с вторым входом )-го (3 =И+2, 2 И+1) умножителя 11 .Недостатком известного устройства является понижение точности фильтрации сигналов при уменьшении величины интервалов корреляции.Цель изобретения - повышение точности фильтрации сигналов при уменьшении интервалов корреляции. Для достижения укаэанной цели в устройство для цифровой фильтрации, содержащее регистр, И квадраторов, (И+1) умножителей, первый и второй блоки памяти, усилитель, первый и второй накапливающие сумматоры, причем 1-й (=1,И) выход регистра подключен к первому входу 1-го (1=1,И) умножителя и входу д-го, квадратора, выход которого подключен к 1-му входу первого накапливающего сумматора, выход усилителя соединен с первым входом (И+1)-го умножителя, второй вход которого подключен к выходу первого блока памяти, выход второго блока памяти соединен с вторым входом 1-го (1=1,И) умножителя, выход которого подключен к 1-му входу второго накапливающего сумматора, выход которого является выхо3 1113 дом устройства, вход регистра являет-. ся входом устройства, а также И+1 элементов И, 2 М+3 умножителей, третий и четвертый блоки памяти, (И+1)-й квадратор, блок вычисления дисперсии, первый, второй и третий счетчики, третий накапливакмций сумматор, генератор импульсов, кольцевой счетчик и элемент задержки, выход которого соединен с первым входом первого счетчи- О ка, выход которого подключен к входу второго блока памяти, -й (=1,И) выход регистра соединен с первым входом 3-го (3=И, 2 Й+1) умножителя, первым входом К-го (К=2 И+2, ЗИ+1) ум-ножителя, первым входом К-го (К 2 М+2, ЗИ+1) умножителя и первым входом 1-го (д"1,19) элемента И, выход- которого подключен к второму входу К-го (К=2 И+2; ЗИ+1) умножителя, выход которого подключен к -му входу второго счетчика, выход которого соединен с первым входом (ЗИ+2)-го умно- жителя, выход которого подключен к входу третьего накапливающего сумматора, выход которого соединен с первым входом (ЗИ+3)-го умножителя, выход которого подключен к второму вхоц первого счетчика, выход 1-го (3= И+2 2 И+1) умножителя соединен с 1-мЭ30 (1=1,И) входом третьего блока памяти, выход которого подключен к первому входу сумматора, выход которого соединен с входом третьего счетчика, выход которого подключен к второму входу (ЗИ+2)-го умножителя, вход регистра объединен с входом генератора импульсов и входом блока вычисления дисперсии, выход которого соединен с первым входом (ЗМ+4)-го умножителя, выход которого подключен к второму входу сумматора, выход четвертого блока памяти подключен к второму входу (ЗИ)-го умножителя, первый выход генератора импульсов соединен с первым входом (И+1)-го45 элемента И,. выход которого подключен к входу элемента задержки и управляющим входам третьего и четвертого блоков памяти, второй выход ге" нератора импульсов соединен с входом кольцевого счетчика, 1-й (1=1, И+1) выход которого подключен к второму входу 1-го элемента И, а (М+2)-й выход кольцевого счетчика соединен с его выходом, выход первого накапливающего сумматора подключен к вхо. ду (И+1)-го квадратора, выход которого соединен с входом усилителя,884 4 выход (И+1)-го умножителя соединен с вторым входом (ЗМ+3)-го умножителя, а выход второго накапливающего сумматора соединен с вторым входом 3-го (=И+2, 2 И+1) умножителя, между входом второго накапливающего сум". матора и вторым входом 1-г умножителя включен дополнительный сумматор, второй вход которого соединен с входом устройства для цифровой фильтрации.На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства для цифровой фильтрации.Устройство для цифровой фильтрации содержит регистр 1, генератор 2 импульсов, блок 3 вычисления дисПер" сии, умножитель 43-й (3-Й+2, 2 Й+1), умножитель 5 1-й (дИ), умножитель 6 К-й (К 2 Й+2, ЗЙ+1), элементы И 7, квадраторы 8, второй накапливающий сумматор 9, третий блок 10 памяти, сумматор 11, умножитель 12 (ЗМ+4)-й, четвертый блок 13 памяти, третий счетчик 14, умножитель 15 (ЗМ+2)-.й, кольцевой счетчик 16, второй счетчик 17, умножитель 18 (ЗИ+3)-й, первый накапливающий сумматор 19, усилитель 20, умножитель 21 (И+1)-й блок, первый блок 22 памяти, первый счетчик 23, второй блок 24 памяти, элемент 25 задержки, третий накапливающий сумматор 26 и дополнительный сумматор 2.Устройство работает следующим образом.Выборки входного случайного сигнала, поступая на вход устройства, проходят на входы регистра 1, предназначенного для хранения М выборок входного сигнала хт(3)=х(3) х(3-1)х(3-М+1)( генератора 2 импульсов, блока 3 вычисления диспер" сии. И выборок входного сигнала поступают с выхода регистра 1 на первые входы умножителей 4-6, элементов И 7 и входы квадраторов 8. Сигналы с выхода генератора 2 поступают на вход кольцевого счетчика 16, на выходе которого формируется сигнал С 1 - С я 1, На вторые входы умножителей 4 поступает сигнал х(3)-у(3)полученный в дополнительном сумматоре 27, причем на один вход сумматора 2 поступает сигнал с выхода второго накапливающего сумматора 9, являющегося выходом устройства, а на второй вход - сигнал со входа устройства х(3). С выхода умножите 111388445 лей 4 полученные И значений матрицыстолбца 1 хЦ)+у(3) х(3) записываютсяв третий блок 10 памяти. Одновременно в блоке 3 определяется дисперсиявходного сигнала, поскольку дисперсию помехи отдельно определить невозможно. Сигнал С 1, снимаемый с одного из выходов кольцевого счетчика 16, поступает на вход (и+ 1)-го элемента И 7, с выхода которого импульсы поступают на вход элемента задержки 25 и входы третьего и четвертого блоков 10 и 13 памяти. Эти импульсысчитывают из четвертого блока памяти13 значения нормированной корреляционной функции помехи, которые поступают на второй вход умножителя 12,где умножаются на величину текущегозначения дисперсии, поступающего сблока 3. Полученные значения корреляционной вектор-функции К поступают на второй вход первого сумматора 1, на первый вход которого поступают сигналы с третьего блока 10памяти. В сумматоре 11 происходит 25алгебраическое суммирование сигналов,соответствующих величинам К и х)-у(1)1 х(1), после чего результат записывается в третий счетчик 14.После этого на выходе кольцевого30счетчика 16 появляется сигнал С,. Сигнал С, поступает на второй вход первого элемента И 7, с выхода которого поступают на вторые входы всехумножителей 6. На выходе умножителей б формируются элементы строкиматрицы х(3)х (3). Они записываютсяво второй счетчик 17. Из второгосчетчика 17 сигналы поступают навход умножителя 15, где происходитих умножение на сигналы, соответствуюмне элементам вектора ( х(И-у(,1) х(1)-К (1)1 С. Результаты умножения суммируются в третьем на .:иливающем сумматоре 26. Сигналы свыхода И квадраторов 8 поступак) на входы первого накапливающего гт (матора 19, на выходе которого (случается сигнал, пропорциональный теличине х .(1)х(1). С выхода первог накапли 50 вающего сумматора 19 сигна поступает на вход )1+1)-го квадрг ора 8, на выходе которого получае.т. величина х (1) х(5) 2 . Этот сигч: ( поступает на вход усилителя 20, ,(" ыходе ко 55 торого получается сн) на(, обратный входному хт(1)х(1) . ) от сигнал в умножителе 21 умцожагя на сигнал, соответствующий некотор(му постоянному значению, который хранится в первом блоке памяти 22. На выходе умно- жителя 2 1 получается сигнал, соответствующий величине К/1 х (1)х(1) Р, который поступает на второй вход умножителя 18, на первый вход которого поступает сигнал с третьего накапливающего сумматора 26, с выхода умно- жителя 18 записывается в первый счетчик 23, в котором происходит накопление величины Ь 1)(; т.е, формирование вектора йЩ), После записи в него величины Ь 14); на кольцевом счетчике 16 появляется сигнал С и цикл формирования ЬЫ; повторяется. Так продолжается до тех пор, пока в первом счетчике 23 не будет М значенийЫ э . После этого на выходе элемента задержки 25 появляется сигнал, поступающий на первый вход первого счетчика 23. В результате значения (1 Ы;(1) переписываются во. второй блок 24 памяти, где складываются с предыдущим значением вектора весовых коэффициентов 1 р)-1).Сигналы с выходов второго блока памяти 24 поступают на вторые. входы умножителей 5, с выхода которых сигналы поступают на вход второго накапливающего сумматора 9, на выходе которого получается выходной сигнал у(1).Эффективность предложенного устройства по сравнению с базовым состоит в том, что за счет введения новых элементов и их связей появляется возможность построить устройство для цифровой Фильтрации, использующее нормированную корреляционную функцию помехи, что повышает точность фильтрации с уменьшением интервала корреляции.Действительно, подставив в формулу для среднеквадратичного критерия качества вместо эталонного сигнала полезный сигнал Б(1), выраженный через входной сигнал х(1) и помеху 1(1), где все значения скалярны, получим критерий в виде