Дискретный согласованный фильтр Советский патент 1985 года по МПК H03H17/00 

о: CD

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в системах обработки информации. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости при выделений слабого сигнала на фоне частично перекрьшаю.щегося с ним по времени более сильного сигнала. На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема дискретного согласованного фильтра на фиг.2 - графики, поясняющие его работу. Дискретный согласованный фильтр содержит первый блок 1 прямого дискретного преобразования Фурье (ДПФ), 2 N блоков 2 бинарного квантования, 2 N умножителей 3 действительных чисел, N умножителей 4 комплексных чисел, блок 5 обратного ДПФ, второй блок 6 прямого ДПФ и 2 N блоков 7 вычисления модуля сигнала. Дискретный согласованный фильтр работает следующим образом. Выборки х(п) входного сигнала объема N поступают на вход первого блока 1 прямого ДПФ, вычисляющий прямое ДПФ в соответствии с выражением: - -iiti-nk/N A(k)+jB(k) i:x(n)e (1) 30 где k 0, 1,..., N-1; A(k) , B(k) -действительная и мнимая сос тавляющие спектрального коэффициента входного сигнала поступают на входы соответствующих 2 N блоков бинарного квантования с нала. Квантование производится по правилу 1, еслиA(k) 5 О .A,(k) -1, еслиA(k) О 1, еслиB(k)& О ) -1, еслиB(k) О Второй блок 6 прямого ДПФ, вып няемый аналогично блоку 1, вычисля спектральные коэффициенты импульсн хадактеристики (дискретную передаточную функцию) фильтра в соответс вии с вьфажением: H(k)C(k)(k) i:g(n)e ( где k 0,1,..., N-1; g(il) - импульсная характеристика согласованного фильтра. 1169147 те рал ра же вы ви мул ход нощ гд действительная и мнимая составляющие спектральных коэфгфициентов импульсной характеристики фильтра. Блоки 7 вычисляют модули действиьных и мнимых компонентов спектьных коэффициентов импульсной хатеристики в соответствии с выра-ием:P(k) |C(k)| F(k) |D(k)| Умножители 3 действительных чисел олняют операцию умножения дейстельных чисел в соответствии с форами : n(k) (k)P(k) T(k) (k)F(k) Блок 5 обратного ДПФ вычисляет выной сигнал фильтра на основе соотения:1 - i r(k) y(n) tf EX(k)e Y(k) L(k) +jR(k) H(k) n4k)T4k)(. L(k), R(k) мнимая действительная и составляющие спектра выходного сигнала дискретного фильтра, п О, 1, 2,..., N-1. Операция бинарного квантования по нулевому уровню сохраняет информацию .о знаках спектральных компонентов входного сигнала. При этом знаковая структура спектра мало изменяется даже при значительном искажении сигнала помехой. Поэтому, умножая знаковую последовательность спектра входного сигнала на модули действительных и мнимых компонентов нормированного спектра ожидаемого (опорного) сигнала, можно осуществить предварительную селекцию спектра сигнала. Учитьшая, что при согласованной фильтрации спектр импульсной характеристики фильтра (передаточная функция фильтра), комплексно сопряжен спектру опорного сигнала, в предложенном устройстве на знаковую последовательность спектра умножаются соответствующие модули действительных и мнимых компонентов спектральных коэффициентов импульсной характеристики фильтра. Перемножая далее полученный спектр на передаточную функцию фильтра и выполняя обратное ДПФ, получаем отсчеты выходного сигнала согласованного фильтра. В результате выполнения рассмотренных операций за счет номировки спектра входного сиг нала осуществляется нормировка откликов фильтра, благодаря чему улучшается наблюдаемость слабого сигнала на фоне перекрывающегося с ним во времени сильного сигнала. Рассмотрим эффективность предложенного фильтра. Для проверки работоспособности предлагаемого фильтра и оценки его эффективности было проведено моделирование на основе соотношений 2-7 при фильтрации двух перекрывающихся во времени сигналов в виде псевдослучайных М-последователь ностей длиной N одинаковой структуры На фиг. 2 для показаны значения максимальных пиков р, и р дву перекрывающихся во времени сигналов и средний уровень боковых лепестков В в зависимости от S Aj/A, (А, амплитуда первого сигнала, А - амгшитуда второго сигнала), усредненные для диапазона перекрытия от 0,1 дл 0,8 длительности сигнала. Из приведенных графиков видно, что даже при значительных различиях в амплитудах перекрывающихся сигналов наблюдается стабилизация максимальных пиков р, и р и среднего уровня боко вых лепестков Bj. . Причем средний уровень боковых лепестков проходит значительно ниже уровня пика слабого сигнала. При этом средний уровень боковых лепестков при частичном перекрытии сигналов не превышает величины 0,7-|и независимо от уровня входных сигналов. Учитывая, что при этом пик.сла6qro сигнала на выходе предлагаемого фильтра р, ,7N, результирующее отношение основного пика отклика сла бого сигнала к среднему значению уровня боковых лепестков отклика сильного сигнала, обеспечиваемого предложенным фильтром, составляет примерно -|N Таким образом, предложенный фильтр по сравнению с традиционным согласованным фильтром обеспечивает выигрьш в помехоустойчивости при выделении слабого сигнала на фоне боковых лепестков сильного сигнала, равный отношению амплитуд перекрывающихся во времени сигналов S и исключает маскировку слабого сигнала перекрывающимся с ним во времени сильным. Формула изобретения Дискретный согласованньш фильтр, содержащий первый блок прямого дискретного преобразования Фурье (ДПФ), вход которого является входом дискретного согласованного фильтра,блок обратного ДПФ, выход которого является выходом дискретного согласованного фильтра, второй блок прямого ДПФ, вход которого является вхо- . дом для отсчетов импульсной характеристики, N умножителей комплексных чисел, первые два входа которых подключены к 2 N выходам второго блока прямого ДПФ соответственно, а выходы соединены с 2 N входами блока обратного ДПФ соответственно, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости при вьщелении слабого сигнала на фоне частично перекрывающегося с ним по времени более сильного сигнала, введены последовательно соединенные и включенные между 2 N выходами первого блока прямого ДПФ и каждыми вторыми двумя входами умножителей комплексных чисел соответственно 2 N блоков бинарного квантования и 2 N умножителей действительных чисел, а также 2 N блоков вычисления модуля сигнала, включенных между выходами второго блока прямого ДПФ и каждыми вторыми входами умножителей действительных чисел соответственно.

Onl

y/a)

Изобретение может быть использовано в системах обработки информации Цель изобретения - повышение помехоустойчивости при вьщелении слабого сигнала на фоне частично перекрывающегося с ним по времени более сильного сигнала. Фильтр содержит блоки 1 и 6 прямого дискретного преобразования Фурье, 2 N блоков 2 бинарного квантования, 2 N умножителей 3 действительных чисел, N умножителей 4 , комплексных чисел, блок 5 обратного дискретного преобразования Фурье,2N блоков 7 вычисления модуля сигнала. Фильтр обеспечивает выигрыш в помехоустойчивости при ввделении слабого сигнала на фоне боковых лепестков сильо ного сигнала, равный отношению амплитуд перекрывающихся во времени (Л сигналов, и исключает маскировку слабого сигнала перекрывающимся с ним во времени сильным. 2 ил.