Многоканальный дискретно-аналоговый фильтр

(19) 1 ЗН 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР БРЕТ ОПИСАН И ЛЬС А ВТОРСНОМУ СВИ 107/24-09,90. Бюл. У 26хлобыстин,73.543(088.8)о А СорпаСЬп 8 юдгЬ сЬагдЕЕЕ Ттапз опу.ЕД, У 2 В, Мц 1 Сдр 1 ее-сгапзгег 1 есттоп Эеч 1- р. 288-292.(54) ИНОГО ВЫЙ ФИЛЬТР (57) Изобр дискретной изобретени(21) 46070 (22) 17.11 (46) 15.07 (72) Ю.О.О (53) 621,3 (56) СегзЬ хек Штет Йечхсез, 1 сез, 1976,НАЛЬНЫИ ДИСКРЕТНО-АНАЛО ние относится к техникеработки сигналов. Цельуменьшение взаимного влияния между каналами, Многоканальный дискретно-,аналоговый Фильтр содержит тактовый г-р 1, коммутаторы 26,7,10 и 15, сумматоры 3 и 5, умножители 4,11,12,13 и 14, линии задержки8 и 9, регистры 16 и 17 сдвига и блок18 оценки уровня. Сдвиг отсчетов сиг"налов, сильно отличающихся по уровню,происходит в различных линиях задержки, что исключает воэможность появления в одной линии задержки на смежныхвременных позициях двух отсчетов,сильно отличающихся по величине. Этоуменьшает взаимное влияние между каналами. 3 ил.Изобретение относится.к технике дискретной обработки сигналов и может быть использовано в электросвязи, автоматике и измерительной технике для фильтрации аналоговых сигналов, поступающих по независимым каналам с различными характеристиками канальных Фильтров.Цель изобретения - уменьшение вза имного влияния между каналами.На Фиг, 1 приведена структурная схема многоканального дискретно-аналогового фильтра; на фиг, 2 - временные диаграммы, поясняющие процесс сортировки отсчетов в предлагаемом устройстве (для случая Ы (число каналов) - 2); на Фиг. 3 " тактовый генератор, один из возможных вариантов построения, 20Многоканальный дискретно-аналоговый фильтр содержит тактовый генератор 1, входной коммутатор 2, первый сумматор 3, первый умножитель 4, второй сумматор 5 и выходной коммутатор 25 6, первый коммутатор 7, ш групп последовательно соединенных первых 8-8 щ и вторых 9-9 щ линий задержки, третийкоммутатор 10, второй 11 и третий. 12 умножители, четвертый 13 и пятйй 14 умножители, второй коммутатор 15, первый и второй регистры 1 б и 17 сдвига и блок 18 оценки уровня, Тактовый генератор состоит из высокочастотно" го генератора 19, двоичного счетчика 20, 0-триггера 21 и элемента 22 задержки.Рабоа многоканального дискретно- аналогового Фильтра происходит следуюцим образом.40Входные аналоговые сигналы (Ц, Ц; Фиг.2 а) коммутатора 9 преобразуются им в уплотненную во времени последовательность отсчетов О, с периодом дискретизации Т в каждом отдельном канале и подаются на сумматор 3, выходной сигнал Пс (Фиг.2 а) которогоаналогичен по структуре сигналу Пи амплитуды отсчетов на выходе которого оцениваются по величине с помощью блока 18 оценки уровня. Последний может быть выполнен, например, в виде группы объедиНенных по входу пороговых устройств, на дополнительные входы которых подаются опорные напряжения, определяющие уровни квантования отсчетов по амплитуде. Блок 18 формирует таким образом оценку величины входного отсчета в виде позиционного кода, В качестве блока 18 оценки уровня можно использовать также аналогоцифровой преобразователь с небольшимчислом уровней квантования, формирующий оценку отсчета в виде двоичногочисла. Выходной сигнал П блока 18оценки уровня для случая квантованияотсчетов на два уровня (ш2) показан на Фиг. 2 г.На Фиг. 2 а приведен в качестве примера случай, когда сигцалы (3, П)разньм каналов на выходе первого сумматора 3 сильно отличаются по уровню(П 1) У), В этих условиях переходнаяпомеха из первого канала во второй может привести к значительному уменьшению отношения сигнал/шум во второмканале, сигнал в котором имеет низкийуровень,Для уменьшения искажений слабыхсигналов при наличии на смежных временных позициях отсчетов сигналов высокого уровня в предлагаемом устройстве используется сортировка отсчетовпо величине (амплитуде), в соответствии с чем отсчеты сигналов, имеющиебольшую амплитуду, сдвигаются в однойпаре линий задержки (8-1, 9"1), а отсчеты, имеющие относительно малую амплитуду, - в другой паре (линии 8-2,9-2). При квантовании отсчетов в блоке 18 на два уровня (ш = 2), например,отсчеты в зависимости от их амплитудыделятся на две группы - большие илименьшие величины опорного напряженияП(фиг.2 а), используемого в блоке 18оценки уровня, выходной сигнал(фиг.2 г) которого принимает в этомслучае лишь два значения (1 или О),число ш групп из двух последовательносоединенных линий задержки (8-1,9-.1 и 8-2, 9-2) также равно в этомслучае двум,Возможно квантование отсчетов вблоке 18 и на большее число (ш) уровней, при этом требуемое число пар последовательно соединенных линий задержки также равно ш, соответственноувеличивается разрядность двоичногочисла на выходе блока 18 оценки уров"ня, Использование ш ),1 целесообразнопри больших динамических диапазонахобрабатываемых сигналов, при этом устанавливается принадлежность каждогоотсчета какому-либо одному из ш поддиапазонов.Выходной сигнал блока 18 оценкиуровня подается на управляющий вход.коммутатора 7 и определяет на какуюиз групп линий задержки 8-1, 9-1 или8-2, 9-2 должен быть подан отсчет,поступающий на коммутатор 7 с выходасулпатора 3 в данном тактовом интер 5вале Т, = Т/И (в случае, приведенномна фиг. 4 Т 0,5 Т, так как ислообрабатываемых каналов П = 2),Таким образом, как показано наФиг,2 б, на вход линии.8-1 задержкипоступают отсчеты Б,(фиг. 2 б) сигналов, имеющие высокий уровень (Б,) Бв )и соответствующие первому каналу, ана вход линии 8-2 задержки отсчетыБ (фиг.2 в) сигналов низкого уровня,соответствующие второму каналу.Информация о том, в какую именнопару линий задержки .8-1, 9-1 или 8-2,9-2 был подан отсчет сигнала в данном 20тактовом интервале Т с задерю;ой наЫ и 2 2 Б тактов Т/И появляется соответственно на выходе первого 16 и второго 17 регистров сдвига и, поступаяна управляющие входы, соответственно, 25коммутаторов 15 и 10 Р обеспечивает проключение на входы коммутируемых умножителей 14, 12, 13, 14 выходных сигналов той группы линий задержки, на выходы которь,х в данном тактовом интервале Т появляются отсчеты сигнала,В результате структура сигналов навыходах коммутаторов 10 и 15 соответствует выходному сигналу Б,(фиг.2 а)коммутатора 2 и в каждом тактовом интервале Т на всех входах сумматоров3 и 5 появляются отсчеты, соответствующие какому-либо. одному фиксированному каналу. Умножители 11, 4, 12, 13,14 осуществляют умножение отсчетовна весовые коэффициенты, соответственно а,Р,аа(где 1 - номер канала) Задержка, вносимая каждой излиний 8-1, 8-2, 9-1, 9-2 задержки,равна И тактам длительностью Т/1 иравна периоду Т дискретизации сигнала каждого канала, Каждьп из коммутируемых умножителей 11, 4, 12, 13, 14может быть выполнен, например, в видекоммутатора, И выходов которого че Орез взвешивающие резисторы, определяющие весовые коэффициенты в каждомканале, подключены к входу операционного усилителя, Каждый раз, когда навыходах коммутаторов 2, 15, 10 появляются отсчеты, соответствующие какомулибо 1-му каналу, коммутируемый умноытели 11, 4, 12, 13, 14 осуществляютумножение отсчетов на коэффициенты 05 6(аРа ), соответствующие только этому 1-му каналу и определяющие в соответствии со структурой фиг. 1 передаточную функцию Н Я) рекурсивного фильтра второго порядка, различную, в общем случае, для разах каналов гдето ре" дДля реализации передаточных функций более высоких порядков можно, например, применить каскадирование звеньев, аналогичных структуре фиг. 1, причем выход сумматора 5 первого каскада соединяется с входом сумматора 3 второго каскада и тд.Все коммутаторы 2, 7, 15, 10, 6 полностью эквивалентны и могут быть выполнены, например, на базе двунаправленных аналоговых мультиплексоров, управляемых довичным кодом (например, ИИС, 56 1 КП 1, 56 1 КП 2 и др,). Выделение канальных сигналов производится выходными коммутаторами 6. Сумматоры 3 и 5 выполняются по известным схемам на базе операционных усилителей.В качестве линий 8 и 9 задержки в предлагаемом устройстве используются тактируелые дискретно-аналоговые линии задержки, построенные по технологии приборов с зарядовой связью (например, И 1 С 528 БР), обеспечивающие высокую стабильность величин времени задержки и занимающие мальв обьем даже при большом (несколько сотен) числе последовательно включенных элементов задержки. Синхронность работы всех узлов предлагаемого устройства обеспечивается тем, что управляющие сигналы Формируются в общем тактовом генераторе 1, который может быть выполнен например, как показано на фиг. 3, на основе высокочастотного генератора 19, выходной сигнал которого (частота Г ) после деления на 2 В-триггером 21 в прямой и инверсной форме подается на тактовые входы всех.)шний 8 и 9 задержки (при этом ликии 8 и 9 задержки выполняются на двухфазных ПЗС), Если используются трех- или четырех фазные ПЗС необходимо сформировать большее число фаз управляющих сигналов, Двоичный счетчик 20, циклически просчитываюший И периодов частоты, Формирует на своем выходепериодически повторяющуюся последовательность двоичных кодов,.используемую для управления коммутаторами 2 и 6 и умножителями 11, 4, 12,. 13, 14. Сигнал частоты Г после небольшой5 временной задержкивносимой элементом 22 задержки, может быть использован для тактирования регистров 16 и 17 сдвига обеспечивая синхронность сдвига ицФормации в регистрах 16 и 17 и линиях 8 и 9 задержки.Таким образом, в многоканальном дискретно-аналоговом Фильтре сдвиг отсчетов сигналов, сильно отличающихся по уровню, происходит в различных линиях задержки, что исключает возможность появления в одной линии задержки на смежных временньвс позициях двух отсчетов сильно отличающихся по вели -2 О чине а именно в этом слугае может иметь место сильное взаимное влияниемежду каналами и значительное уменьшение отношения сигнал/шум в канале с низким уровнем. 25 Формула из о бретенияМногоканальный дискретно-аналогошй Фильтр, содержащий последовательно соединенные входной коммутатор, первый сумматор, первый умножитель, второй сумматор и выходной коммутатор, первая группа из,ггвух последовательно соединенных линий задержки, второй умножитель,. вход которого подключен к входутретьего умцожителя, выход которого подключен к второму входу второго сумматора к третьему входу которого подключен выход пятого умножителя, к входу которого подключен вход четвертого умцожителя, выход которого и выход второго умцожителя подключенсоответственно к третьему и второмувходам первого сумматора, тактовый генератор, первый и второй выходы которого подключены соответственно к тактовым входам входного,. выходного коммутаторов, первого, второго, третьегочетвертого, пятого умножителей, первой и второй линий задержки первойгруппы, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью уменьшения взаимных влияний между каналами, введены (щ)групп из последовательно соединенныхпервых и вторых линий задержки, первыйкоммутатор, щ-выходов которого подключены к входам первых линий задержкищ групп, второй коммутатор к щ-входамкоторых подключены выходы первых линийзадержки щ групп, а выход второго коммутатора подключен к входу второго умпожгггеля, третий коммутатор,дам которых подключены выходы вторыхлиний задержки щ групп, выход третьегокоммутатора подключен к входу четвертого умцожителя групп, последовательно соединенные блок оценки уровня, к входу которого и к инФормационному входу первого коммутатора подключен выход первого сумматора, первий регистр сдвига н второй регистр сдвига, выход. которого, выход первого регистра сдвига и выход блока оценки уровня подключены соответственно к управляющв входам третьего, второго и первого коммутаторов,а второй и третий выходы генератора тактовых импульсов подключены соответственно к тактовым вхогам первой и второй лицин задержки (щ) .групп, и тактовым входам первого и второго регистров сдвига.1578805 Составитель Л. Тимошинедактор С. Лисина Техред М.Моргентал А, Обручар ре роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгор Гагарин аказ 1922 Тираж 654 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5