Синхронный фильтр Советский патент 1986 года по МПК H03H17/00 H03H19/00 

Изобретение относится к радиотехнике и может использова ться для фильтрации когерентных импульсных сигналов с преобразованием выходных сигналов в цифровой код и является усовершенствованием известного фильтра по авт.св. № 1131028.

Цель изобретения - повышение быстродействия и точности фильтрации .

На фиг.1 приведена структурная электрическая схема предлагаемого синхронного фильтра; на фиг.2 - структурная электрическая схема коммутируемого накопителя, на фиг.З- 5 - диаграммы, поясняющие работу синхронного фильтра.

Синхронный фильтр содержит коммутируемые накопители 1 и 2, гене- ратор 3 импульсов, счетчик 4, первый 5 и второй 6 селекторы, цифро- аналоговьй преобразователь (ЦАП) 7, управляемый аттенюатор 8, вьгчитатель 9, усилитель-ограничитель 10.

Коммутируемый накопитель содержит реверсивный счетчик 11, комбинацион- ньй логический блок 12, дешифратор 13, D-триггер 14.

Синхронньй фильтр работает следующим образом.

Напряжение на выходе управляемого аттенюатора 8 (аналоговом выходе синхронного фильтра) определяется зыражениями

1246343,,г

руемых накопителей 1 и 2. В рассматриваемом варианте синхронного фильтра L 2.

Принцип работы синхронного фильтра основан на компенсации выделяемых значев;ий входного напряжения Ua. () напряжением U

30

JY к jii,}A jfj-ij.jii,..j«k-.i.i k f 5

действующим на вычитающем.входе вычитателя 9. С приходом каждого

10 входного радиоимпульса s каждый из двух моментов выделения значений входного напряжения к управляющим входам ЩШ 7 и управляемого аттенюатора 8 подключаются выходы соответ)5 ствующего коммутируемого накопителя 1 или 2. Коды М . и N на выходах

К К

подклк)че}шого в данный момент коммутируемого накопителя 1 или 2 определяются содержимым его реверсивно

20 го счетчика 11 и содержимьм D-триг- гера 14 и в соответствии с выражением (1) или (2) задают компенсирующие напряжения Ugj,, (t,+iT). В зависимости от знаков разностей напряже25 НИИ Uj() и Ugb,x () содержимое коммутируемых накопителей 1 и 2 изменяется в каждом периоде в направлении уменьшения модулей разностей Ug, (t + iT)-U3b,x (t+iT), которые в пределе стремятся к нулю. В результате выходное напряжение Upbix () синхронного фильтра в каждом периоде Т представляется в рассматриваемом варианте синхронного фильтхэа в виде двух выделенных значений его входного напряжения U,Jt,+iT).

( ;N nPMUj., 0 ())

м к.

nft

,, (1)

где М и М I,.

- прямой и инверсньш коды мантиссы реверсивного счетчика 11,

N - код характеристики к-го коммутируемого накопителя I (2),подключенного к ЦАП 7 и управляег «ому аттенюатору 8 в моменты .

Из выражений (1) и (2) следует, что напряжение на аналоговом выходе синхронного фильтра пропорционально произведению кодов М и. N на управляющих входах соответственно ЦАП 7 к управляемого аттенюатора 8.

Синхронный фильтр вьщеляет значения входного импульсного сигнала3 синхронного рабочей частоте фильтра, причем .количество вьщеляе- мых значений равно числу L коммутиПринцип работы синхронного фильтра основан на компенсации выделяемых значев;ий входного напряжения Ua. () напряжением U

0

5

0

S

0

JY к jii,}A jfj-ij.jii,..j«k-.i.i k f 5

действующим на вычитающем.входе вычитателя 9. С приходом каждого

входного радиоимпульса s каждый из двух моментов выделения значений входного напряжения к управляющим входам ЩШ 7 и управляемого аттенюатора 8 подключаются выходы соответ5 ствующего коммутируемого накопителя 1 или 2. Коды М . и N на выходах

К К

подклк)че}шого в данный момент коммутируемого накопителя 1 или 2 определяются содержимым его реверсивно0 го счетчика 11 и содержимьм D-триг- гера 14 и в соответствии с выражением (1) или (2) задают компенсирующие напряжения Ugj,, (t,+iT). В зависимости от знаков разностей напряже5 НИИ Uj() и Ugb,x () содержимое коммутируемых накопителей 1 и 2 изменяется в каждом периоде в направлении уменьшения модулей разностей Ug, (t + iT)-U3b,x (t+iT), которые в пределе стремятся к нулю. В результате выходное напряжение Upbix () синхронного фильтра в каждом периоде Т представляется в рассматриваемом варианте синхронного фильтхэа в виде двух выделенных значений его входного напряжения U,Jt,+iT).

На фиг.З приведены временная диаграмма когерентной последовательности входных радиоимпульсов, следующих с периодом Т, количество выделяемых мгновенных значений радиоимпульса равно двум по числу коммутируемых накопителей 1 и 2 синхронного фильтра (а); временные диаграммы импульсов генератора 3, поступающих на вторые (счетные) входы реверсивного счетчика 11 и на счетньй вход D-триг- гера 14 коммутируемых накопителей 1 и 2 соответственно (б); временные диаграммы: Иппульсов, поступающих с дополнителького выхода генератора 3 на счетный вход счетчика 4 и строби- ругащие входы селекторов 5 и- 6, оба стробирующих импульса имеют одина5 ковое назначение - задают отрезок времени, в течение которого в каждом периоде Т к управляюпщм входам ЦАП 7 и управляемого аттенюатора 8 подключаются выходы коммутируемых накопителей 1 и 2, т.е. каждому коммутируемому накопителю соответствует свой стробирующий импульс (г). Через р и j обозначено число радиоимпульсов, .уступивших на вход синхронного фильтра с начала его работы (без учета текущего радиоимпульса). Показано также формирование на аналоговом выходе синхронного фильтра вьще- ляемых мгновенных значений входного радиоимпульса (фиг.Зд).

На фиг.4 приведены временные диаграммы переходных процессов в синхронном фильтре. По оси абсцисс отложены порядковые номера периодов (или входных радиоимпульсов), прошедших с момента включения синхронного фильтра. Так как значения вход- lioro напряжения синхронного фильтра в моменты (t,+1Т) и (tj+iT) от пе- .риода к периоду предполагают неизменными, то Uex(ti+iT) и Ug (tj+il) изображены в виде прямых параллель- ных оси абсцисс. Такое представление тем более приемлемо, что по оси абсцисс отсчитывается не собственно время, а номера периодов. С этой, же позиции следует понимать и представление Ugb,xCti+iT) и Ug, (tj+iT) в виде непрерьтноступенчатых кривых, в то время как в действительности указанные напряжения наблюдаются в моменты подключения соответствующего коммутируемого накопителя 1 или 2 к управляющим входам ЦАП 7 и управляемого аттенюатора 8 (фиг.Зд). Значений входного напряжения

ИU,,(t + IT) 0,21 и„„ U,;(t, + iT) - 0,42 и„.

где и - опорное напряжение ЦАП 7. Содержимое реверсивных счетчиков 11 (фиг.2) коммутируемых накопителей 1 и 2 рассматривают в виде чисел в форме с плавающей запятой, причем в основном изобретении младшие т разрядов реверсивного счетчика образуют мантиссу М|, числа, старший разряд - его знак, а остальные q разрядов - порядок Q|. Реверсивный счетчик 11 в предлагаемом фильтре отличается тем, что при одинаковой разрядности кодов на выходах коммутируемых накопителей 1 и 2, он содержит на один разряд меньше, так как старший ITI-и значащий разряд мантиссы образуется

на выходе D-триггера 14 из старшего разряда реверсивного счетчика 11 (разряда знака).

При построении временных диаграмм (фиг.4 и 5) приняты значения i-n 4 и .« 2.При помощи комбинационного логического блока 12 и дешифраратора 13 q-разрядный позиционный двоичный код Q порядка преобразуется в унитарный двоичный п -разрядный код Кц характеристики ( ) на втором выходе коммутируемого нако- питеЛЙ 1 и 2. При с 2 ь 4.

Подставив в выражения (1) и (2) 4 и учитывая, что при h 4, N.. , имеют

(ПО.Х

и„

(м.-г

-А

)N (3)

:U«Hx()

М N ,«-1

. W

где N

max

N.

максимальное возможное значение цифрового кода на управляющем входе управляемого аттенюатора; текущее значение кода на управляющем входе управляемого аттенюатора. Комбинационный логический блок 12 передает на вход дешифратора 13 прямое значение кода порядка на своем информационном входе, если на управляющем входе логического блока 12 присутствует код нуля, и инверсное значение кода порядка, если на управляющем входе код единицы. Инверсное значение кода порядка необходимо для получения требуемого значения характеристики на выходе дешифрато- ра 13 (втором выходе коммутирующего накопителя 1 и 2) при отрицательных значениях, входного напряжения синхронного фильтра.

Дешифратор 13 непосредственно преобразует позиционный код порядка QI, поступающий на его вход, в унитарный двоичный код характеоистики N на выходе по закону , Количество разрядов счетчика 4 определяется требуемым числом различных состояний на его выходе, которое

равно числу коммутируемых накопителей 1 и 2 синхронного фильтра. При числе коммутируемых накопителей, равном двум, можно в качестве счетчика 4

использовать одноразрядный счетчик (счетный триггер), так как ддя управления работой селекторов 5 и 6 достаточно двух состояний (О и 1) на управляющем входе каждого из них. На оример, при нулевом состоянии счетчика 4 селекторы 5 и 6 коммутируют выходы коммутируемого накопителя 1, а при единичном - коммутируемого накопителя 2.

Пусть в исходном состоянии счетчик 4, реверсивные счетчики 11 коммутируемых накопителей 1 и 2 установлены в нули, а D-триггеры 14 - в единичное состояние.

При этом код в реверсивном счетчике 11

О (+)

.ооа

м

(5).

где М - код мантиссы (за вычетом

старшего значащего разряда

мантиссы М,,, который обра- к.

зуется на инверсном выходе

D-триггера).

На первом и втором в 1ходах обоих коммутируемых накопителей 1 и 2 в исходном состоянии устанавливаются коды

О ( + )

Первый выход 1)000,

д

м..

40

Как отмечалось для управления ЦАП 7 используется инверсное значение М кода мантиссы, т.е. коды на выходах коммутируемых накопителей 1 и 2, используемые непосредственно для управления ЦАП 7 и управляемым . аттенюатором 8, .в исходном состоянии таковы .45

Первый выход О . , (+) М„

(6)

С приходом первого входного радиоимпульса с момент t - Y ( i - длительность импульсов генератора 3) на стробирующие входы селекторов 5 и 6 поступает импульс (фиг.Зг) с 55 Дополнительного выхода генератора 3 импульсов, и селекторы пропускают коды с первого и второго коммутируе

мого накопителя 1 на управляющие входы ЦАП 7 и управляемого аттенюатора 8 соответственно. В интервале от до- t на вычитающем входе вычитателя 9 устанавливается напряжение, определяемое в соответствии с кодами (6) по выражению (3), так как при нуле в старшем разряде реверсивного счетчика 11 напряжение на выходе ЦАЛ 7 положительно. Указанный разряд является старшим (знаковым) разрядом первого выхода коммутируемого накопителя 1.. Следовательно, к моменту t, на аналоговом выходе синхронного фильтра действует напряжение

иьы.(Ц) ()

24CI

Отсюда следует, что , (t ) - Bbu ( ,) О и на выходе усилителя - ограничителя 10 установится напряжение логической единицы, поступающее на первые входы (управляющие входы сложение/вычитание) реверсивных счетчиков 11 коммутируемых накопителей 1 и 2. По заднему фронту импульса на втором (счетном) входе ре-, версивного счетчика 11 коммутируемого накопителя 1 в момент t (фиг. 36) к его содержимому (5) добавляется единица младшего разряда, и содержимое реверсивного счетчика 11 принимает вид

в

Q,

.001,

нТ

(7)

а на выходах коммутируемого накопителя 1 устанавливаются коды

Второй выход Первый выход ,0001 О ,0110,

(8)

N

(+)

М.

Нуль в старшем разряде инверсного кода И,, мантиссы обеспечивается с прямого выхода D-триггера 14, поскольку последний в момент t по заднему фронту импульса на его тактирующем входе устанавливается в нулевое состояние, так как на информационном )зходе D-триггера 14 действует нуль с выхода старшего разряда реверсивного счетчика 11 накопителя1.

В момент t состояние счетчика 4 изменяется на противоположное (единичное) и в момент tj-T повторного появления в данном периоде Т импульса (фиг.Зг) на стробирующих входах селекторов 5 и 6 последние пропускают на управляющие входы ЦАП 7 и управляемого аттенюатора 8 коды соответственно с первого и второго выходов другого коммутируемого накопителя 2.

Так как исходное состояние обоих коммутируемых накопителей 1 и 2 одинаково, то к моменту t напряжение на аналоговом выходе синхронного фильтра (вычитающем входе вычитателя 9) также равно рттт оп Отсюда

U0X (t2)-Uflb, О, на выходе усилителя-ограничителя 10 устанавливается напряжение логического нуля, и в момент tj по заднему фронту второго импульса (фиг.Зг) на счетном входе реверсивного счетчика 11 коммутируемого накопителя 2 из его исходного состояния (5) вычитается единица младшего разряда. Содержимое реверсивного счетчика 11 коммутируемого накопителя 2 принимает вид

1 JLL iU-, (9) Q, М,

а на выходе коммутируемого накопителя 2 устанавливаются коды

Второй выход

Первый выход

0001

.0000

(-)М

Нуль в старшем разряде инверсного кода Mj мантиссы обеспечивается с прямого выхода D-триггера 14,поскольку последний в момент t по заднему фронту импульса на его тактирующем входе устанавливается в нулевое состояние, так как на информационном входе D-триггера 14 в этот момент действует нуль с выхода старшего разряда реверсивного счетчика 11 коммутируемого накопителя 2.

При коде единицы в знаковом разряде реверсивного счетчика 11 на вход дешифратора 13 поступает не прямое значение 11 кода порядка, а инверсное 00, что обеспечивает на втором выходе коммутируемого накопителя 2 код характеристики 0001.

В момент tj одновременно с отмеченным изменением содержимого реверсивного счетчика 11 коммутируемого накопителя 2 счетчик 4 возвращается в исходное (нулевое) состояние и в момент (ц -Г)+Т (во втором периоде) на управляющие входы ЦАП 7 и управляемого аттенюатора 8 через селекторы 5 и 6 поступают коды (8) с

выходов коммутируемого накопителя 1. По выражению (3) определяют, что при зтом к моменту на аналоговом выходе синхронного фильтра устанавливается напряжение

) .и„,.

В момент к содержимому (7) реверсивного счетчика 11 коммутируемого накопителя 1 добавляется еще одна единица

О {+}

Qr

010

м

и коды на выходах коммутируемого накопителя 1 принимают вид

Второй выход Первый выход Д)Р01, О 0101

(11)

N.

()

М,

35

40

45

Б (tj-t)+T (в том же втором периоде) коммутируются выходы коммутируемого накопителя 2, на управляющие входы ЦАП 7 и управляемого аттенюатора 8 поступают коды (10). В соответствии с выражением (4) определяют, что к моменту tj+T на аналоговом выходе синхронного фильтра устанавливается нулевое напряжение.

В момент tj+T из содержимого (9) 5Q реверсивного счетчика 11 коммутируемого накопителя 2 вычтена еще одна единица

11

-v- Q2

1Д

мГ

а на выходах коммутируемого накопителя 2 устанавливаются коды

Второй выход

арД1

N,

. 91

Первый выход 1 ,1Д01 (12) (-) М, .

Продолжая приведенные рассуждения, несложно определить, что в следующем (третьем) периоде к моментам t +21 и tj+ZT в соответствии с кодами (11) и (12) на аналоговом выходе синхронного фильтра действуют на11 „ 9 .. пряжения j и„„ и - 2 11 ..

TaKvsM образом, напряжение Up,,, (t, +iT) в первые три периода

24634310

ление кода младших разрядов мантиссы реверсинного счетчика 11 коммутируемого накопителя 1,а в девятом периоде - кода М реверсивного счет5 чика 11 коммутируемого накопителя 2 (при рассмотрении прямого кода). Но обнуления мантисс в целом не происходит, так как старший значащий разряд мантиссы формируется на инверсto ном выходе D-триггера 14 коммутируемого накопителя 1 и 2.

К моменту Ц +7Т содержимое реверсивного счетчика 11 коммутируемого накопителя 1 таково

Выл последовательно

1 ,. 10

240

и„

принимает значения

11

240

а на240

240 пряжение Uf,,, (t,) в указанные

1

периоды принимает значения

О - и 24

В дальнейшем работа синхронного фильтра характеризуется добавлением единицы к содержимому реверсивного счетчика 11 коммутируемого накопителя 1 в моменты t, +iT и вычитанием единицы из содержимого реверсивного счетчика 11 коммутируемого накопителя 2 в моменты t.,+iT Соответственно растут абсолютные значения напряжения на аналоговом выходе синхронного фильтра в указанные моменты времени (кривые 17 и 18),

Заполнение кода положительной мантиссы происходит в восьмом, а отрицательной - в девятом периодах (в известном синхронном фильтре - со- отнетственно в 16-м и 17-м периодах), При рассмотрении отрицательных мантисс необходимо учитывать их представление в обратном коде, В известном фильтре вслед за заполнениями .MaHVKcc в следующем периоде проис- ходрзт шс обнуление и увеличение характеристик вдвое за счет переноса из старшего разряда мантиссы в младший разряд порядка. Напряжения на аналоговом выходе синхронного фильтра скачком падают до значений

т.,() jJo U,, и и,, (t, +

-t Г/Т) о (кривые 15 и 16). Это увеличивает в итоге время переходного процесса в известном синхронном фильтре,

В пpeдлaгaeмo синхронном фильтре в девятом периоде происходит обну15

25

35

40

О

(+)

1

Q.

м

и соответственно на информационном 20 входе )триггера присутствует код нуля. По заднему фронту импульса на счетном входе реверсивного счет- чика 11 коммутируемого накопителя 1 в момент t i-7T содержимое счетчика принимает вид

О (О

OL

Q,.

vOOO.

м

и на инверсном выходе D-триггера 14 коммутируемого накопителя устанавливается код единицы.

Соответственно в следующем периоде к моменту t, +8Т прямые коды на выходах коммутируемого накопителя 1 таковы

Второй выход , N.

(О

Первый выход

J.00 М.

45

50

Из чего следует, что мантисса не обнулена, а осталась нормализованной.

Используемые непосредственно для управления ЦАП 7 и управляемого аттенюатора 8 коды на выходах коммутируемого накопителя 1 в момент t +8Т таковы

55

Второй выход ООД N.

()

Первый выход

сЦИ

f

М,

а соотзетствующее напряжение на аналоговом выходе .синхронного фильтра

15

О

(+)

Q.

м

25

и соответственно на информационном 20 входе )триггера присутствует код нуля. По заднему фронту импульса на счетном входе реверсивного счет- чика 11 коммутируемого накопителя 1 в момент t i-7T содержимое счетчика принимает вид

OL

Q,.

vOOO.

м

и на инверсном выходе D-триггера 14 коммутируемого накопителя устанавливается код единицы.

Соответственно в следующем периоде к моменту t, +8Т прямые коды на выходах коммутируемого накопителя 1 таковы

Второй выход , N.

(О

Первый выход

J.00 М.

Из чего следует, что мантисса не обнулена, а осталась нормализованной.

Используемые непосредственно для управления ЦАП 7 и управляемого аттенюатора 8 коды на выходах коммутируемого накопителя 1 в момент t +8Т таковы

Второй выход ООД N.

()

Первый выход

сЦИ

f

М,

а соотзетствующее напряжение на аналоговом выходе .синхронного фильтра

и.)

IB

- 240

образом, в следующем после заполнения мантиссы периоде последняя не обнуляется, а остается нормализованной (М 1/2), и соответствующее напряжение на аналоговом выходе синхронного фильтра не падает скачком практически до нуля, а возрастает.

К моменту tj+ST содержимое коммутируемого накопителя 2 реверсивного счетчика 11 примет вид

1 JJ, ,000,

(-) Q, м;

и на информационном входе D -триггера 14 присутствует код единицы.

По заднему фронту импульса на счетном входе реверсивного счетчика 11 коммутируемого накопителя 2 в момент tj+ST содержимое счетчика принимает вид

1 ОД. J|L /

-)Q2 X

л на инверсном выходе D-триггера 14 коммутируемого накопителя 2 устанавливается код нуля.

Соответственно в следующем периоде к моменту tj +9Т коды на выходах коммутируемого накопителя 2 таковы

Первый выход

OJJ-L

М.

В последнем случае мантисса представлена в обратном коде, наблюдаемом на прямых выходах () младших разрядов реверсивного счетчика 11 накопителя 2 и инверсном выходе D-триггера 14. При переходе к прямому коду мантиссы получают

Первый выход ,

«2

Из чего следует, что мантисса также не обнулена, а остается нормализованной ().

Второй выход Щ10, 1

N,

Непосредственно используемые для управления ЦАП 7 и управляемого аттенюатора 8 коды на выходах коммутируемого накопителя 2 в момент t2+9T имеют вид

Второй выход .0010,

Первый выход .1000.

10

NJ (-) М,

а соответствующее напряжение на аналоговом выходе синхронного фильтра

16

U,,,(t,+9T) -.(|)-2

11 ,

240

15

0

5

Таким образом, отрицательная мантисса также остается нормализо- 20 ванной (не обнуляется) и -соответствующее ей напряжение на аналоговом выходе синхронного фильтра не. падает скачком до нуля, а возрастает (по модулю).

Дальнейшее возрастание аблютного .значения напряжения на аналоговом . чвыходе синхронного фильтра происхо- цит с удвоенной скоростью вследствие удвоения характеристик (кривые 17 и 18, фиг.4). Очередное увеличение вдвое скорости измеиения напряжения Uftbix (t, +iT) происходит в 17-м периоде, а U-,j(t2-«-iT) - в 18-м. При зтом также не происходит обнуление мантисс (а следовательно и скачкообразного падения напряжений на аналоговом выходе синхронного фильтра) , так как значение старшего значащего разряда мантиссы определяется старшим разрядом реверсивного счетчика 11 коммутируемого накопителя 1 и 2 (разрядом знака), который остается неизменным.

Видно (кривая 17), что в 21-м периоде Ugbu (t +20 Т) станет больше +iT), в результате чего в зтом же 21-м периоде вместо добавления единицы к содержимому реверсивного счетчика 11 коммутируемого накопителя 1 происходит ее вычитание,выходное напряжение вновь станет меньше входного и т.д., т.е. наступает режим слежения 11, (t +iT) (режим фильтрации) за Ug, (Ц +1Т).

В то же время напряжение Uj, (tj+iT) (кривая 18) продолжает с каждым периодом увеличиваться по абсолотной величине. В момент tj+

0

5

0

13

+24Т характеристика на втором выходе коммутируемого накопителя 2 удвоится в третий раз, и скорость изменения выходного напряжения

и

6Ь1Х

ше начальной. В 31-м периоде напряжение U,x(t2+30T) превосходит по абсолютной величине и,, (tj+iT) , и в дальнейшем также отслеживает его (режим фильтрации). Временная диаграмма (фиг.Зд) иллюстрирует постепенное формирование амплитуд напряжений на аналоговом выходе синхронного фильтра.

В режиме слежения (фильтрации) прямые значения кодов на выходах коммутируемых накопителей 1 и 2, а также напряжения на аналоговом въпсоде синхронного сильтра точно такие же, как и в известном фильтре т.е. на выходах коммутируемого накопителя 1 кода принимают поочередно значения

Второй выход

00 О N (+)

Первый выход

ДОО

м.

(t,+iT) становится в 8 раз боль

О

(+)

Первый выход

15Д1

М.

KOTojibiM соответствуют следующие значения напряжения на аналоговом выходе синхронного фильтра:

12463АЗ

14

которым соответствуют следующие зна чения напряжений на аналоговом выходе синхронного фильтра:

10 и,„„ (t,+iT)

бых

Uo.

Мг1ксимальная абсолютная погрешность выделения значений входного напряжения в моменты t +iT и определяется выражением:

tj+iT

20

и„

,,,,(t,-biT)

N 2

которое виду

при Пл и 4 приводится к

25

N„2

(13)

0

5

0

5

0

5

а относительная погрешность не зависит от уровня вьщеляемого входного напряжения.

Рассмотрим теперь как влияет на работу синхронного фильтра увеличение или уменьшение амплитуды входных радиоимпульсов. В первом случае происходит, очевидно, соответствующее увеличение абсолютного значе5ния кода мантиссы в коммутирующих накопителях 1 и 2. Но, как следует из приведенных рассуждений, в синхронном фильтре сохраняется режим непрерывного слежения за входным напряжением.

Кроме того, при уменьшении амплитуды входных радиоимпульсов в известном синхронном фильтре уменьшается точность фильтрации. Это связано с тем, что уменьшение входного напряжения до нуля вызывает соответствующее уменьшение до нуля абсолютного значения мантиссы М„ порядок Q (а

. , однако значит и характеристика N)остается таким же, каким он был до уменьшения входного напряжения, т.е. относительно большим. В соответствии с (13) неизменной и относительно большой остается макси- мальная абсолютная погрешность и значит с уменьшением амплитуды входных радиоимпульсов у меньшается точ15 .

ность фильтрации, Это иллюстрируется кривыми 19 и ,20 (фиг.2) переходного процесса при уменьшении амплитуды входных радиоимпульсов в 5 раз, т.е. при изменении U (Ц +1Т) от 0,21 и„„ до 0,042 Uo,, а V,(t + +iT) от - 0,42 и„„ до -0,084 Uo). Скачкообразное изменение входных напряжений (фиг.5) принято как наиболее простое для построения диаграмм и не нарушающее при этом оЬщности рассуждений.

В предлагаемом фильтре при уменьшении амплитуды входных радиоимпульсов уменьшаются характеристики N на двух выходах коммутируемых накопителей 1 и 2, в соответствии с (13) уменьшается максимальная абсолютная погрешность вьщеления входных напряжений и точность фильтрации остается неизменной. За счет того, что старший 1-п -и разряд мантиссы формируется вне реверсивного счетчика 11 коммутируемых накопителей 1 и 2, мантисса остается нормализованной при уменьшении входного напряжения практически до нуля. Младшиеhn-1 разрядов реверсивного счетчика 11 образуют код м , т.е. код мантиссы М| без старшего разряда:

246343-

Код в реверсивном счетчике 11 коммутируемого накопителя 1 при этом, изменяется от значения

О JO JOO

(+) Q, .м;.

до промежуточного

О 000

- (+) Q, м;

(в первом периоде)

(в пятом периоде ),

при котором мантисса -М на первом выходу коммутируемого накопителя 1 остается нормализованной

20

а напряжение и, (t, +АТ)

вых -I 240 При следующем вычитании единицы из содержимого реверсивного счетчика 11 происходит заем единицы порядка

О (+)

41- Q,

30

и код на выходах коммутируемого накопителя 1 принимает вид

35

Изменение порядка происходит при проходе через нуль значения кода м|, в то время как в целом мантисса М, остается нормализованной и напряжение на аналоговом выходе синхронного фильтра не равно нулю. При этом уменьшение на единицу порядка QK (уменьшение характеристики Nj вдвое) сопрб вождается увеличением почти вдвое значения мантиссы Мк, так как вслед за обнулением код М к. принимает значение 111.

Рассмотрим, например, как будут изменяться коды на выходах коммутируемых накопителей 1 и 2 и напряжение на аналоговом выходе синхронного фильтра при пятикратном уменьшении амплитуды входных радиоимпульсов. Примем, что амплитуда уменьшилась скачком и новый отсчет числа периодов I ведут от этого момента.

Так как характеристика уменьшилась в 2 раза, а мантисса увеличи- лась практически вдвое (за вычетом единицы младшего разряда), то напря жение на аналоговом выходе уменьшается не скачком, а на величину

UPJ, , поскольку его значен 1е изме- Ьи «..

нится от -JTQ- и„ в пятом периоде

до значения

2i- и 240 °

в шестом периоде

(в момент ).KaK следует из (13), максимальная абсолютная погрешность вследствие уменьшения вдвое характеристики N также уменьшилась в 2 раза и точность фильтрации не . падает с уменьшением значений вход- 55 кого напряжения.

За следующие семь периодов код М, изменяется от значения 111 до 000 (в 13-м периоде).

Содержимое реверсивного счетчика 11 коммутируемого накопителя 1 при этом таково

О ,01. 000 .

(+)

м.

код на выходах коммутируемого накопителя 1 таково

Второй выход Первьй выход

1000.

010 N.

О (+)

М.

;

а напряжение и„ (t +12Т)

В bl И 1

240

В очередном (14-м) периоде снова происходит заем единиды порядка Q, (уменьшение вдвое характеристики N,;

Соответственно содержимое реверсивного счетчика 11 коммутируемого накопителя принимает вид

О 00 111

(+)

Q.

м

код на выходах коммутируемого накопителя 1

О

(+)

Первый выход

JJJJL 1.

а напряжение U. . (t +13Т)

DP X

240 °

Уменьшаясь с каждым периодом Т, т.е. с приходом каждого входного радиоимпульса, напряжение ,, (t+iT) в 20-м периоде становится меньше Ua(t,-biT), после чего начинается снова слежение, при котором коды на выходах коммутируемого накопителя 1 поочередно принимают значения

О (+)

ПервьЙ выход 1001

-j-

М

и

Первый выход О1Д1Р,

(-ь) М.

а напряжение U,,, (t, +iT) на аналоговом выходе синхронного фильтра ко1 „ леблется с дискретом jj- u

0,0042 и„„ относительного входного

няпряжения Up,,(t,+iT) 0,042 и„„ (кривая 21, фиг.5), принимая поочередно значения

1L и

240 °

240

--- 0,0453 и„, .

10

Рассуждая аналогично, можно показать, что напряжение 11, (), ,уменьшаясь с каждым периодом Т по абсолютной величине, с 20-го периода входит в режим слежения за Ug (tj+iT), при котором коды на выходах коммутируемого накопителя 2 15 поочередно принимают значения

Второй выход

J301.1

N,(-)

Первый выход

01Д1 И,

напряжение Ug.,,(t2+iT) колеблется 1

дискретом

120

IX

и„

0,0083 и

от

носительно UgxCt +iT) - 0,084 U,v, (кривая 22, фиг.5), принимая пооче9 О редно значения - U -0,0833 и„,

22

Таким об

и - Y/TQ 0,0917 и„

разом,, точность фильтрадии не ухудшается с уменьшением амплитуды входных радиоимпульсов.

На первый взгляд может показаться, что скачки выходного напряжения синхронного фильтра, возникающие при входных напряжениях, близких к нулю, заметно ограничивают динамический диапазон вьщеляемых входных напряжений. Это явление объясн/ ется небольв1им количеством разрядов i-n 4 мантиссы и характеристики, принятым при построении временных диаграмм (фиг.4 и 5),в то время как при и- 10 и п 9,указанные скачки занимают 1,75% всего динамического диапазона, так как максимальное значение напряжения на аналоговом выходе синхронного фильтра равно 0,5 Up , а указанные скачки, определяемые девятью единицами мантиссы при минимальном значении характеристики () и соответствии с выражением

19

.) п..„.2-Чпах

равны по величине и„.; 9-2:Ч.

Формула изобретения,

Синхронный фильтр по авт.св. № П31028, отличающийся тем, что, с целью повышения .быстроtz

.-;4634320

действия и точности фильтрации, в ,коммутируемый накопитель введен D-триггер, информационный вход которого соединен с выходом старшего 5 разряда реверсивного счетчика коммутируемого накопителя, а тактирующий вход подключен к второму входу реверсивного счетчика коммутируемого накопителя, а выход соединен с 10 первым выходом коммутируемого накопителя .

/3

Изобретение относится к радиотехнике и позволяет повысить быстродействие и точность фильтрации. Синхронный фильтр (СФ) содержит .коммутируемые накопители (КН) 1,2 (по числу выделяемых значений), генератор 3 импульсов, счетчик 4, два селектора 5,6, ЦАП 7, управляемый аттенюатор (УА) 8, вычитатель 9, усилитель-ограничитель 10. КН содержит реверсивный счетчик, комби- Национный логический блок, дешифратор и D -триггер. Принцип работы СФ основан на компенсации вьщеляе- мых значений входного напряжения аналоговым выходным сигналом СФ, который формируется на выхо де УА 8. Коды мантиссы и характеристики, поступающие на УА 8 с соответствующих КН, задают компенсирующее напряжение. В зависимости от знаков разности напряжений, поступающих на вычитатель 9, содержимое НК изменяется в каждом периоде в направлении уменьшения модуля разности входного и выходного аналоговых сигналов СФ. -За счет введения в КН D-триггера реверсивный счетчик имеет разрядность на 1 меньше по сравнению с известным, т.к. старший разряд мантиссы формируется вне реверсивного счетчика. 5 ил. § (Л to Од со 4: 00 N ./

Фиг. 2

Увд

Ф14г.Ч

%iVi77

о Ю. 20 30 i

fJЗx(t2

Фиг. 5