Адаптивный фильтр

СОКЗЗ СОВЕТСКИХСОЦИ 4 ЛИСТИЧЕ КИРЕСПУН 1 ИК 6 13/66 5 6 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР митгтОТКРЫТИЯ ИИ10 инженеров жеа им, С.М. Кироик, Е.С. Левочко. П,В. Гусев, кий;о СССРО, 1980.тво СССР00, 1986,ТРя к радиотехн ПИСАНИЕ ИЗОБРАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Харьковский институтлезнодорожного транспорва(57) Изобретение относитс г(ель изобретения - уменьшение искаже. н. г,гнала при наличии узкополосной помехи и широкополосного шума, Адаптивный фильгр содержит блок 1 вычитания, перемножг гель 2, интегратор 3, блок 4 деления, блок 5 сложения, блок 6 взятия модуля, блокди; ференцирования, датчик 8 опорных сигналов, дополнительный блок 9 взятия модуля, дополнительньй блок 10 сложения, масштабный усили 1 ель 11, блок 12 слгживания. Поставленная цель достигается пу;см регулирования зквивалентной постоянной времени адаптивного фильтра при изменении соотношения сигнал/помеха на его входе при условии сохранения постоянным выходного отношения сигнал/помеха, 4 ил.Изобретение относится к радиотехникеи может использоваться н следящих измерителях для вь 1 деления низкочастотнойсоставляющей измсряе 11 ых сигндлон голуение;1 текущеи информации о значениизкниодле 11 т 11 О 11 постоянной времени Фильтра,Цель изобретения - уменьшение искажений сигнала при наличии узкополоснойпомо,14 и 111 ироког 1 олосного шумд,Нд фиг, 1 приведена структурная электрическая схе 11 а Г 1 редлдгдемого дда 11 тин 11 огоФильгрд; нд Фиг, 2-1 результаты экспериментдлы 1 О 1 О исследондния адаптивногоФильтра,Ад;.111 тион аи фи 11,тр содержит блок 1вы 111 д 1 ия, 11 е 1 зем 11 О.;и 1:ль 2, и, 1 тегрдтор 3,блэк 1 деления, бл к 5 сложения, блок 6нзя 111 я модуля, блок 7 д 11 ффг рснциронгн 1 иядд 11 ик Л О 11 орных си 1 ндл 1 о, дополнительнь 1 й бло 1 9 взятия модуля, дополнигнльнь 1 йблок 10 сложения, мдсш 1 абный усилитель11 и блок 12 сглдгки 11 дния,Лддг 1111 нный филь р работает следующим ОгбрдзоксВхс д 11 ой сигнал х(1) + ч(т), где х(т) - полезнь 1 й сигнал, ч(г)аддитивная помеха сНУааНЫМ СРЕДНИМ ЗНаЧЕНИЕМ, ПОДантСЯ Навторой нход блока 1 вычитания, на первыйвход которо 1 о пос 1 упдег выходной сигналустройстнд х(1), янляю 1 цийся оценкой полезного сиг 11 длд. Выходнсй сигнал блока 1 вычитания Е 11) ф)чс) - х(т), являющийсяоценкой по 11 ехи, н кд,естое яерного сомножителя по;тупдет нд первый оход перемножителя 2 и через дополнительный блок 9взятия модуля нд вход блока 12 сглаживания. Сглаженный сигнал модуля ошибки1,"(т) с ныкодд блока 12 сглаживания черезмасштабный усилитель 11 посгупает на первый вход дополнительного блока 10 сложения, на оторой вход которого поступаетсигнал с 1 = сопок с н 1 орого выхода датчика8 опорных сигналов. Выходной сигнал дополнительного блокэ 10 сложения О 1 О ==кЯт)1 + С 1 поступает нд второй вход блока 4 деления о качестве делителя.лСигнал х(1) с первого нь 1 хода адаптивного фильтра через блок 7 дифференцирования поступает нд вход блока 6 взятиямодуля, Выход 11 ой сигнал последнего Он=Г 1 х й 1=Тн --) поступает нд второй входблока 5 сложения, нд г 1 ероый вход которо 1 опс:тупает сигнал С 2со 1151 с первого выхода ддтчик 11 8 ОГорных сигндлое 1,Выходной сигнал блока 5 сложения Н 5==ос + сг в каче тне делимого поступает напервый вход блока 4 деления. Выходнойсигнал последнего О 4 = сц 5 ц 10, обратно пропорциональный эквивалентной постоянной времени адаптивного фильтра, в качестве второго сомножителя поступает нд 5 второй вход перемножителя 2,Выходной сигнал перемножителя 2 02 ==О 4 ф) поступает на вход интегратора 3, на выходе которого формируется отфильтрогъванный сигнал х(т).10 Эквивалентная постоянная времениадаптивного фильтра хГ, 1 1+С 11тт +с,а Поскольку величина С 1 выбирается достдточно малой, то из (1) следует, что при отсутствии помех на входе адаптивного 20 фильтра его эквивалентная постоянная времени также является малой,Адаптивно=частотная и фазочастотнаяхарактеристики адаптивного фильтра описываются выражениями;25 н ,") -таф ОР +1Оаф ( ГО ) = - а Гст 9 ( Таф О 1 ) .(3) 30 45 На фиг. 2 и 3 представлены результатыэкспериментальных исследований - графики процессов фильтрации соответственно для известного и предлагаемого адаптивных фильтров, настроенных по минимуму 50 интеграла квадрата ошибки фильтрации1 =,Г е (1 ) й, где е(1) = х(1) - х(1). Кривая А -ополезный сигнал х(т); кривая Б - входной 5 сиГндл х(т)+ ч(т); криВая В ВыхОДнОЙ сиГналфильтра х(т),В качестве полезного сигнала и помехиспользуются синусоидальные сигналы х(с) = Ааэ 1 п в,1, ч(т) =Апвп йЬ пРи соотноше Из выражений (1) - (3) следует, что приотсутствии помех на входе адаптивного фил ьтра Наяд) -ф 1, Оафо) -ф О, т. е. погрешность передачи полезного сигнала практи чески отсутствует. Кроме того, зависимостьвеличины эквивалентной постоянной времени адаптивного фильтра от частотных характеристик полезного сигнала обеспечивает в заданном диапазоне их изменения 40 устранение вносимых адаптивных фильтровдополнительных амплитудно=фазовых искажений полезного сигнала, а также более эффективное подавление помехи.162 б 236 10 нии частот п/о = 100 и амплитуд Ап/Ас .= =-1, Применение для анализа работы фильтров гармонических сигналов обусловлео равенством гармонических и статист,ческих коэффициентов передачи нелинеиных ЭЛЕмЕНтОВ ПРИ ГаРЛ)НИЧЕСКИХ ВОЗДЕйСтВИ- ях,Для сравнительной оценки кдчсст:.- фильтрации в извегтом и подлд,демам адаптивых фильтрах испо 1 ьзу 1 отся показатели интеграла модуля ошибки фильтг 1 ции 11 и интеграла квадрата ошибки фильтпации 2 Диаграммы изменения ноомировднного показателя 11 фиг,4 а) гривел;ны в зависимости от соотношения амплитуд полезного сигнала и помехи А,/А, где кривая А - для известного аддп гивногп фильгра, кривая Б - для предлагаемого дддптивног. фильтра, при ипГшс = 100, и аналогичные диаграммы для нормированного показателя 2 фиг, 4 б),Диаграммы изменения нормированных показателей 11 и 12 фиг. 4 в) приведены в зависимости от соотношения частот полезного сигнала и помехи ь,/й, при Ас/Ал:= 1, где кривые А и Б - диаграммы изменения показателя 11. кривые Б и Г - показдтеля 12 для известного и предлагаемого адаптивных фильтров соответственно,Диаграммы изменения эквивалентных постоянных времени, Таф (фиг, 4 г) приведены е зависимости от соотношения амплитуд полезного сигнала и помехи Ас/Ап при в/в, = 100.Предлагаемый адаптивный фильтр обеспечивает лучшее по сравнению с известным качество.фильтрации во всех диапазонах изменения амплитудных и частотных характеристик полезного сигнала и помех 20 25 30 35 40 45 при больше л диапл.ос: гм не; и=; .с .гг лентной постоянной времди. При з 1 ом н требуется знания априорой информьцл" характеристиках кд. помех, та .п-.леэных и алов. Наличие в предлдгае 1 лом а,а, тивном фильтре дополнителього вь:хода,: л котором форлир "тся си 1 дл,:. ратпрог ооциональный эквРавеГ;,й и зтой ф ной вр;-:.ни, ог:еспец. вает возмож,ос,. - поль "ования предлагаемого адаптивного фи,ьтрд непосредствено в контре ддд. - гивного р; улировдчия (не показано) Формула из( бре ения Адаптивный фи 1 ьтр, .п;р;рждгций блок вь, гита я, блок взятия ф"оцуля, масштаб ный усилитель, о ок слом, ения, блок деленг,я н ите ратгр, выкод ко 1 опого соединен с пе" вым входа;1 блока вычитания и ягляе ся вь,;ом адаптивного фильтра входом которого явля.тся второй вход блока вычи; дни: о г,", и ч в ю ш . й с яем, что, с целы;, угле, гпения искажении сигнала при нели чии узополосной помехи и широкополосного шума, введеы перем:1 жит.,ль, блск дифференцировдия, гополнительнь й блок сложеив, дополнительный элок сзят ь .1 модуля, блок сглаживания и датчик опорных сигналов, при этом выход блока вычитая через последовательно спадиенные перемножитель, интегратор, блок диуф",ренцирования, блок взятия модуля и блок слсжения соединен с пера:.,м входом блока деления, выход блока вычитэния через последовательно соединенные дополнительный блок в:ятия мо;,уля, блок сглзживдния, масштабный усилитель и дополительный блок сложения соединен с вторым входом блока деления, выход которого соединен с вторым входом перемножителя и является дополнительным выходом адаптивного фильтра, а первый и второй выходы датчика опорных сигналов соединены с вторыми входами соответственно бгока сложения и до полнительного блока сложения, 16262361626236 а 2,0 ла Г 2 асФ Оъ О 0 ООЧ ООЬ 40 О Аа/ аз ау ЖгУ ор Н Тираж 367 Парственного комитета по изобретения 113035, Москва, Ж, Раушская н пис тиям при ГК иэ е каэ 278 ВНИИ Т о Г 2 Оч 4 ОК Яб 3 ОВ ОУ Ал О 4/ д,2 О,Ю 4 Ч 4 г 46 О,Л 4 В Ду ю/л ео) Составитель В.ИвановТехред М,Моргентал Корректор С.Шекм тельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101