Многоканальный полосовой цифровой фильтр Советский патент 1984 года по МПК H03H19/00 

Изобретение относится к частотно селективным устройствам, а именно к многоканальным цифровым фильтрам, и может быть использовано в система обработки информации при необходимо ти разделения по частотным каналам импульсных последовательностей. Известен многоканальный дискретный низкочастотный полосовой фильтр содержащий генератор эталонной частоты, выход которого соединен со счетчиком, который поразрядно соеди нен с матричным блоком фиксации сос тояний счетчика, а выходы последнег через элементы совпадения и накопите ли импульсов подключены к выходным элементам памяти, при этом источник импульсов измеряемой частоты соединен непосредственно со вторыми вход ми элементов совпадения и через цепочку из триггера и элемента совпадения - с установочным входом счетчи ка, а установочные входы выходных элементов памяти через соответствующие элементы ИЛИ соединены с выхода ми всех накопителей импульсов и дополнительным элементом ИЛИ, входы которого соединены с выходами всех накопителей импульсов и выходом счет чика, причем он соединен также с установочными входами всех указанных элементов памяти 1. Данное устройство характеризуется низкой помехоустойчивостью, обусловленной тем, что возникающий случайно Hi. выходе устройства ложный сигнал, например в результате сбоя каких-либо элементов схемы, а также помех по цепи питания или входного сигнала присутствует в течение всего периода времени, пока дешифратор несколько раз не примет одно из фиксированных состояний. Недостатком данного устр ройства является также его сложность Наиболее близким к изобретению по технической сущности является мно гоканальный полосовой цифровой фильтр, содержащий счетчик, счетный вход которого соединен с выходом генератора эталонной частоты, и п параллельно включенных каналов фильтрации, каждый из которых состоит из дешифратора, элемента памяти и элемента совпадения, выход которого соединен с первым входом накопителя, а первый вход элемента совпадения соединен с прямым выходом элемента памяти своего канала фильтрации, вто рой вход - с инверсным выходом элемента памяти последующего канала фильтрации, третий вход - с прямым выходом дополнительного элемента паг мяти своего канала фильтрации, а четвертый вход - с первым выходом синхронизатора, первый вход дополнительного элемента совпадения подключен к прямому выходу элемента памяти последующего канала фильтрации, второй вход - к инверсному выходу элемента памяти своего канала фильтрации, третий вход - к инверсному выходу дополнительного элемента памяти своего канала фильтрации, четвертый вход - к первому выходу синхронизатора, а выход - ко второму входу накопителя, первый вход элемента памяти соединен с выходом, дешифратора, первый вход дополнительного элемента памяти - с выходом дополнительного дешифратора, входы дешифраторов и первые входы дополнительных дешифраторов объединены и подключены к выходу счетчика, а вторые входы дополнительных дешифраторов - к выходу дополнительного счетчика, причем выход генератора эталонной частоты соединен со счетным входом дополнительного счетчика и с входом распределителя частоты, выходы которого подключены к тактовым входам синхронизатора, второй выход которого соединен с установочными вхрдами счетчика, дополнительного счетчика, элемента памяти и дополнительных элементов памяти каждого канала фильтрации 2. .Однако для более точной фильтрации в процессе работы с устройством . необходима оперативная подстройка как средних частот, так и полос пропускания каналов фильтрации. Осуществление указанных подстроек в известном устройстве связано с необходимостью изменять структуру дешифраторов, где К - число каскадов счетчика в известном устройстве, что усложняет устройство, а также снижает надежность его работы. Цель изобретения - обеспечение возможности оперативной подстройки средних частот и полос пропускания каналов фильтрации. Для достижения цели в многоканальный полосовой цифровой фильтр, содержащий последовательно соединенные генератор эталонной частоты и распределитель частоты, выходы которого подключены к тактовым входам синхронизатора,- другой вход которого является входом многоканального полосового .цифрового фильтра, первый выход синхронизатора соединен с первыми входами элементов совпадения каждого из п каналов фильтрации, а второй выходс установочным входом счетчика, выход которого подключен ко входу дешифратора, введены регистр сдвига, инверторы и два элемента И, первые входы которых объединены и подключе ны к выходу генератора эталонной частоты, вторые входы первого и второго элементов И соединены соответственно с прямым и инверсным выходами дешифратора, выход первого элемента И подключен к счетному входу счетчика, выход второго элемента И - к входу синхронизации регистра сдвига. установочный вход которого соединен с вторым выходом синхронизатора, пр чем в каждом канале фильтрации второй вход элемента совпадения соединен с выходом соответствующего каскада регистра сдвига, третий вход через инвертор - с выходом одного из последующих /каскадов регистра сдвига, а выход является выходом канала фильтрации многоканального полосового цифрового фильтра, На чертеже представлена структур ная электрическая схема многоканаль ного полосового цифрового фильтра. Многоканальный полосовой цифрово фильтр содержит синхронизатор 1, к тактовым входа1м которого через распределитель 2 частоты подключен ген ратор 3 эталонной частоты, выход ко торого соединен с первыми входами первого элемента И 4 и второго элемента И 5, вторые входы которых под ключены соответственно к прямому и инверсному выходам дешифратора 6, вход которого соединен с выходом счетчика 7, первый вход которого под ключен к выходу первого элемента И 4-, а выход второго элемента И 5 позл,ключен ко входу синхронизации регис тра 8 сдвига, при этом другой вход синхронизатора 1 является входом многоканального полосового цифровог фильтра, на который подается последо вательность импульсов измеряемой час тоты. Первый выход синхронизатора 1 соединен с первыми входами элементов 9-i совпадения (где i 1,...,п каждого из п каналов фильтрации, а второй - с установочными входами счетчика 7 и регистра 8 сдвига, причем в каждом канале фильтрации второй вход элемента 9-i совпадения под ключен непосредственно к выходу соот ветствующего каскада 8-i-3 регистра 8 сдвига (где i 1,.,.,п), третий вход элемента 9-i совпадения через инвертор 10-i - к выходу одного из последующих каскадов регистра сдвига 8, а выход элемента 9-i совпадения является выходом канала фильтрации. Фильтр работает следующим образом. В исходном состоянии, когда сигнал на входе отсутствует, счетчик 7 заполнен до состояния, определяемого дешифратором 6. На прямом выходе дешифратора 6 присутствует низкий уровень, который блокирует первый элемент И 4, и импульсы от генератора 3 эталонной частоты не поступают на счетчик 7, На инверсном выходе дешифратора 6 присутствует высокий уровень, который разрешает прохождение через второй элемент И 5 импульсов от генератора 3 эталонной частоты на вход синхронизации регистра 8 сдвига. Под действием этих импульсов во все каскады 8-i-j регистра 8 сдвига записывается логическая Ч. Элементы 9-i совпадения всех каналов фильтрации блокированы по третьим входам инверторами 10 - сигналы на выходах элементов. 9-i совпадения отсутствуют. При поступлении на вход фильтра последовательности импульсов синхронизатор 1, управляемый сдвинутыми пофазе тактовыми импульсами с выхода распределителя 2 частоты, вырабатывает две последовательности импульсов, следующих с периодом входного сигнала, сдвинутых друг относительно друга на период тактовой частоты. При этом импульсы на первом выходе синхронизатора 1 (импульсы Опрос) опережают по времени импульсы на втором выходе синхронизатора 1 (импульсы Сброс). Первый импульс Опрос поступает на первые входы элементов 9-i совпадения, но так как они блокированы инверторами 10-i, то реакцил на выходах всех каналов фильтрации отсутствует. Импульс Сброс устанавливает счетчик 7 и ре1истр 8 сдвига в нулевое состояние. При этом на инверсном выходе дешифратора 6 появляется низкий уровень, которым блокируется второй элемент И 5, запрещая прохождение импульсов на вход синхронизации регистра 8 сдвига от генератора 3 эталонной частоты. Одновременно на прямом выходе дешифратора 6 появляется высокий уровень, которым снимается блокировка с первого элемента И 4, и . импульсы с генератора 3 эталонной частоты поступают на счетный вход счетчика 7. Число импульсов N , подсчитываемое счетчиком 7, определяется формулой -(1) г:; где - частота следования импульсов генератора 3 эталонной частоты;fg - верхняя частота среза перво го канала фильтрации. Состояние счетчика 7, соответствующее сосчитанным N импульсам, фиксируется дешифратором 6, который блокирует первый элемент И 4 и снимает блокировку второго элемента И 5, , и импульсы от генератора 3 эталонной частоты поступают на вход синхронизации регистра 8 сдвига, под действием которых в каскады 8-i-j регистра 8 сдвига записывается логическая 1 . Нижняя частота среза i-ro канала фильтрации: ц- определяется тем каскадом 8-i-j регистра 8 сдвига, к которому подключен инвертор 10-i, а номер этого каскада N.. вычисляется по формуле .--г (е- ОВерхняя частота среза 1-го канала фильтрации определяется тем каскадом 8-i-j регистра 8 сдвига, к которому подключен второй вход эле мента 9-i совпадения а номер этого каскада вычисляется по формуле ()Если частота следования входных импульсов такова, что она попадает в полосу пропускания, например второ го канала фильтрации,то к моменту поступления очередного импульса Оп рос логическая i будет записана во все предыдущие каскады регистра 8 сдвига, в данном случае каскады 8-1-3 первого канала фильтрации и хотя бы в один из каскадов 8-2-j регистра 8 сдвига. В момент поступления импульса Опрос на выходе элемента совпадения второго канала фильтрации появляется импульс, харак теризующий реакцию на частоту входно го сигнала. На выходах остальных налов фильтрации реакция Отсутствует в первом канале потому, что элемент 9-1 совпадения блокирован низким уровнем с инвертора 10-1, а в каналах с третьего по п-й потому, что элементы ((9-п) совпадения блокированы по вторым входам низким уровнем, поступающим с соответствующих каскадов (8-3-)-(8-n-J) регистра 8 сдвига. По импу.пьсу Сброс регистр 8 сдвига и счетчик 7 устанавливаются в нулевое состояние и описанный процесс повторяется. Реакцией многоканального полосового цифрового фильтра на входной импульсный сигнал является появление импульсов на выходе соответствующего канала фильтрации, с которыми осуществляют дальнейшие преобразования {накопление,фомирование и т,д.). Таким образом, использование изобретения позволяет осуществлять оперативную подстройку как средних частот, так и полос пропускания канаЛОБ фильтр&ции для более точной филь-, трации при одновременном упрощении устройства за счет введения в него первого и второго элементов И, регистра сдвига, а также инвертора в каждый канал фильтрации.

МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ПОЛОСОВОЙ ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР, содержащий последовательно соединенные генератор эталонной частоты и распределитель частоты, выходы которого подключены к тактовым входам синхронизатора, другой вхбд которого является входом многоканального полосового цифрового фильтра, первый выход синхронизатора соединен с первыми входами элементов совпадения каждого иэ п 1.аналов фильтрации, а второй выход - с установочным входом счетчика, выход которого подключен ко входу дешифратора, отличающийся тем, ;что, с целью обеспечения возможности оперативной подстройки средних частот и полос пропускания каналов фильтрации, введены регистр сдвига, инверторы и два элемента И, первые входы которых объединены и подключены к выходу генератора эталонной частоты, вторые входы первого и второго элементов И соединены соответственно с прямым и инверсным выходами дешифратора, выход первого элемента И подключен к счетному входу счетчика, выход второго элемента И - к входу синхронизации регистра сдвига, установочный вход которого соединен с § вторым выходом синхронизатора, причем в каждом каналб фильтрации второй вход элемента совпадения соединен с выходом соответствующего каскада регистра сдвига, третий вход через инвертор - с выходом одного из| последующих каскадов регистра сдви- s га, а выход является выходом канала фильтрации многоканального полосового цифрового фильтра. t/xff вмхоа 8нход ftaw/га неомма }п1ана я -2f i-2-H ЦЫ-Ч -,у