Нелинейный фильтр

(191 ц 5 6 05 В 5/01 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУи О.А,ЯворССР68,ССР7 (прототип),моментов экстремума, первый 3 и второй 4 блоки фиксации экстремума, мультивибратор 5. Каждый блок 3 и 4 фиксации экстрел 1 ума содержит ин верти рующий расширител ь 6 ил 1- пул ьссв, первый 7 и второй 8 элементы выборки-хранения, первый 9, второй 10, третий 11, четвертый 12 элементы И, первый 13 и второй 14 элементы ИЛИ, первый 15 и второй 16 триггеры, коммутатор 17 и коммутатор 13.На фиг. 2 введены следующие обозначения: х - входной сигнал фильтра; хс - медленно меняющаяся полезная составляющая входного сигнала; хп - помеха, содержащаяся во входном сигнале и состоящая из нескольких гармоник; Ом 81, Юцв 2- сигналы на первом и втором выходах мультивибратора мап фиг. тра. х соответствует выходному сиг. Устройство сок 2 фиксации ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СЯ 213135, кл. 0 05 В 13/02, 19Авторское свидетельство СВ 1327054, кл. 0 05 8 5/01, 198(57) Изобретение относится к автоматике, радиотехнике и информационно-измерительной технике. Цель изобретения - расширение воз.;ожностей фильтра за счет . обеспечения его работоспособности при наличии помех, содержащих несколько нестационарных гармонических составляющих. Устройство содержит сумматор, блок фиксации моментов экстремума, мультивибратор,Изобретение относится к автоматике, радиотехнике и информационно-измерительнойй технике.Целью изобретения является расширение воэможностей фильтра за счет обеспечения его работоспособности при наличии помех, содержащих несколько нестационарных гармонических составляющих,На фиг. 1 представлена структурная схередлагаемого нелинейного фильтра; на 2 - графики, поясняющие работу фильНа фиг, 1 обозначени входному, а обозначение у налам нелинейного фильтр держит сумматор 1, бл первый и второй блоки фиксации экстремума, каждый из которых содержит инвертирующий расширитель импульсов, первый и второй. элементы выборки-хра ения, первый, второй, третий и четвертый трехвходовые элементы И, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй триггеры, компаратор, коммутатор. Для каждого элемен а выборки-хранения в течение времени, равного максимально возможному периоду помехи, на который настроен мультивибратор, обеспечивается работа в режиме выборки гло. бального экстремума входного сигнала, а затем в течение такого же времени - работа в режиме хранения этого экстремума. Второй элемент выборки-хранения работает в противофазе с первым, При отсутствии помехи все элементы выборки-хранения работают в режиме выборки и фильтр практически не вносит искажений в полезный сигнал. 2 ил.)1, при Цс) ) О 1 10, при ЦЦ ( 01,35 40 45 50 55 5 соответственно; Оь-х 1, Оь сигналы на выходах элементов 7 и 8 выборки-хранения соответственно; т 1 - 1 з - моменты времени, соответствующие появлениям экстремумов входного сигнала; Огь 02 - значения глобальных экстремумов сигнала на соответствующих ролупериодах работы мультивибратора 5; Т 1 - Тз - полупериоды выходного сигнала мультивибратора 5,Нелинейный фильтр работает следующим образом.Когда помеха отсутствует, в промежутках времени монотонного изменения входного сигнала (до момента 1) блок 2 фиксации моментов экстремума выходных импульсов не вырабатывает, следовательно на выходе инвертирующего расширителя 6 импульсов непрерывно держится единичный уровень, переводящий элементы 7 и 8 выборки-хранения в режим выборки. Выходные сигналы элементов 7 и 8 выборки- хранения поступают на входы комму-,атора 18, который управляется импульсами с первого выхода мультивибратора 5, период следования которых равен максимально возможному периоду гармонических составляющих помехи (фиг, 2, б), При смене состояния первого выхода мультивибратора 5 коммутатор 18 подключает выход элемента 7 выборки-хранения к входу сумматора 1, а выход элемента 8 - к второму входу компаратора 17. Аналогично работает второй блок 4 фиксации экстремул 1 а, Таким образом, с выхода сумматора 1 снимается удвоенный неискаженный полезный сигнал, и фильтр работает в линейном режиме,Если полезный сигнал в момент времени 11 имеет точку экстремума (фиг. 2 а),то блок 2 формирования моментов экстремума формирует на выходе максимума узкий импульс, поступающий на вход инвертирующего расширителя 6 импульсов, на выходе которого на время, равное удвоенному максимальному периоду помехи, устанавливается нулевой сигнал, переводящий элементы 7 и 8 выборки-,хранения в режим хранения. Возникающая на это время на выходе блока 3 фиксации экстремума ступенька незначительно искажает медленно меняющийся входной сигнал фильтра (фиг. 2 г), В момент 12 минимума входного сигнала фильтр работает аналогично, но минимум сигнала запоминает второй блок 4 фиксации экстремума.Когда возникает сигнал помехи, содержащий несколько гармоник, блок 2 фиксации моментов экстремума, начиная с момента времени з, вырабатывает узкие импульсы, соответствующие моментам экстремума входного сигнала. На выходе расширителей 6 импульсов непрерывно поддерживается нулевой уровень сигнала.Пусть к моменту 1 з появления первого максимума 011 помехи схема находилась в следующем состоянии. На первом выходе мультивибратора 5 единичный сигнал, устанавливающий второй триггер 16 в единичное состояние, Первый триггер 15 находится в единичном состоянии, уста эвгенном в предшествующем полпериоде работы мультивибратора 5, на единичном входе триггера нулевой сигнал.При появлени,. в момент и первого узкого импульса с выхода максимума блока 2 фиксации моментов экстремума 2 он проходит через третий элемент И 11, переводит триггер 15 в нулевое состояние, запрещая тем самым дальнейшее прохождение импульсов через элемент И. 11, По окончании узкого импульса с вь 1 хода блока 2 фиксации моментов экстремума оба элемента 7 и 8 выборки-хранения переходят в режим хранения значения 011 первого максимума. С выхода первого элемента 7 выборки-хранения это значение через коммутатор 18 поступает на второй вход компаратора 17, который сравнивает значение входного сигнала фильтра О(1) со значением максимума 011, При этом сигнал на выходе компаратора 17 определяется следующим соотноше- нием Если входной сигнал фильтра превышает значение 011, то на входы первого элемента И 9 помимо единичного сигнала с первого выхода мультивибратора 5 поступает единичный сигнал с выхода компаратора 17, Поэтому при появлении максимума 012 узкий импульс с первого выхода блока фиксации моментов экстремума 2 переводит первый элемент 7 выборки-хранения в ре. жим выборки и по окончании узкого импульса этот элемент запоминает значение и так далее до окончании данного полупериода работы мультивибратора 5.При смене состояния выходов мультивибратора 5 на противоположное коммутатор 18 подключает выход первого элемента 7 выборки-хранения к первому входу сумматора 1, а выход второго элемента 8 выборки- хранения - к входу компаратора 17, Первый элемент 7 выборки-хранения переводится в режим хранения глобального экстремума Ои, выделенного в предыдущем полупериоде Т 1, поскольку нулевые сигналы на входах элементов И 9 и 11 и на выходе инвертирующего расширителя 6 импульсов запреща 1624401ют перевод этого элемента в режим выборки в течение полупериода Т 2. Триггер 15 переводится в единичное состояние, чта подготавливает работу первого эе мента 7 выборки-хранения в следуащем полупериоде Тз,При появлении первого максимума 021 на отрезке Т 2 узкий импульс с первого выхода блока 2 фиксации моментоо экстремума через четвертый элемент И 12 и втор.й элемент ИЛИ 14 поступает на управляющий вход второго элемента 8 выборки-хранения и переводит его в режим выборки Одновременно этот импульс переводит второй триггер 16 в нулевое состояние. Дд, ее элемент 8 выборки-хранения рдбо;эет совмест но с компарзтром 17 по поиску глобального экстремул 1 дд интервале Т 2 аналогично тому, как это было описано для элемента 7 выборки-хранения на интервале Т 1,По окончании интервала Т состояние выходов муль.ивибрзторд возвращается в исходное, и работд устройства повторяется аналогично описанному.Таким образом, о каждом полупериоде работы мультивибратора 5 один элемент (7, 8) выборки-хранения работает в режиме поиска глобального экстремумз, а другой элемент хранит значение глобального экстремума, полученные в предыдущем полупериоде, и это значение поступает нд выход фильтра через сумматор 1.Аналогично работает второй блок 4 фиксации экстремума, выделяющий и запоминающий значения глобальных минил 1 умоо входного сигнала фильтра,Таким образом, за счет раздельного выделения и фиксации глобальных экстремумов входного сигнала нэ временных интервалах, равных наибольшему возможному периоду помехи, расширяются вазможности фильтра путем расширения спектрального состава помех, подлежащих фильтрации,Формула изобретения Нелинейный фильтр, содержащий сумматор, выход которого соединен с выходом фильтра, блок формирования моментов экстремума, соединенный входом с входом фильтра, доа блока фиксации экстремума, выходы которых соединены с входами сумматора, первые входы соединены с входом нелинейнога фильтра, второй вход первого блока фиксации экстремума соединен с вы 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ходом максимума, з второ вход пгоаа;: блока фиксации экстремума с выходом минимума блока формирования ламентоо экс 1 ремума, причем каждый блок фиксации экстремума содержит первый э; емент выборки-хранения и инвертир;юеций расширитель импульсоо, соединенные своими входами с переым и вторым входами блока соответственно, о т л и ч д а щ и й с я тем, что, с целью расширения Функциональны. возможностей фильтра зз счет обеспечения его работоспособности при наличии помех, содержащих несколько несгациочарных гармонических составляющих, он содержит мульиоиГрдтор. перв.,й и второй выходь которого подключены соотвегстоенно к третьему и четвертому охадал 1 каждого блока фиксации экстремума, прием каждый блок Фиксации экстремул 1 д содержит второ;1 элемент выборки-хранения, четыре трехвходовых элемента И, доа трехоходовых элемента ИЛИ, два триггера, компэратор и коммутдтор, при этом выход каждого элемента ИЛИ соединен с управляю.цим вхо дом соответствующего элемента выборки-хранения, третий вход блокд Фиксации экстремума соединен с управляющим вхадол 1 коммутатора, через первый элеменг И - с входом первого элемента ИЛИ, через третий ."лемент И - с входом первого элемента ИЛИ, а также через единичный охад отарага триггера и четвертый элемент И - с входом второго элемента ИЛИ, четвертый вход блока фиксации экстрел 1 умд соединен с входом четвертого элементз И, через отарой элемент И соединен с оходол 1 второго элемента ИЛИ, а также через единичныи вход первого триггера с входом трстьего элемента И, первый вход блока Фиксации экстремума соединен с входом второго элс мента выборки-хранения и первым охадом компардторд, второй вход блока Фиксации экстремума соединен с входами элементов И, выход иноертирующего расширителя импульсов соединен с входами элементов ИЛИ, выходы элементов выборки-хранения соединены с соответствующими входами коммутатора, первый выход которого соединен с выходом блока фиксации экстремума, а второй выход через компаратор соединен с входами первого и второго элемента И, выход третьего элемента И соединен с нулевым входом первого триггера, а выход четвертого элемента И - с нулевым входом второго триггера, 1624401агарина, 1 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгоро аз 188 ВНИИ Тираж ПодписноеГосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5