Адаптивный фильтр Советский патент 1991 года по МПК H03H21/00 

1

(21)4770182/09 (22)09.11.89 (46)23.11.91. Бюл. №43 (72) Э.В.Борисов, Е.С.Егоров и С.Е.Воробьев

(53)621.372.644(088.8) (56) Патент Великобритании № 2132440, кл. Н 03 Н 17/00, 1980.

Цифровые фильтры в электросвязи и радиотехнике. /Под ред. Гольденберга.- №.: Радио и связь, 1982, с. 7, рис. 1 и 4. (54) АДАПТИВНЫЙ ФИЛЬТР

(57) Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для фильтрации сигналов, заданных цифровым кодом, Целью изобретения является повышение точности фильтрации. Адаптивный фильтр содержит последовательно соединенные блок 1 задержки, умножитель 2, сумматор 3, блок 4 задержки и умножитель 5, а также блок 6 сравнения, блоки 7 и 8 элементов И, формирователи 9 и 10 постоянной сгпажива- ния, блок 11 элементов ИЛИ, датчик 12 чисел с равномерным распределением и блок 13 задержки. 1 ил.

(Л

с

о ю ы VI

ю

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для фильтрации сигналов, заданных цифровым кодом.

Цель изобретения - повышение точности фильтрации.

На чертеже представлена электрическая структурная схема адаптивного фильтра.

Адаптивный фильтр содержит последовательно соединенные второй блок 1 задержки, первый умножитель 2, сумматор 3, первый блок 4 задержки и второй умножитель 5, выход которого соединен с вторым входом сумматора 3, последовательно соединенные блок 6 сравнения, первый и второй входы которого соединены соответственно с входом и выходом первого блока 4 задержки, первый 7 и второй 8 блоки элементов И, первый 9 и второй 10 формирователи постоянной сглаживания и блок 11 элементов ИЛИ, выход которого соединен с вторыми входами первого 2 и второго 5 умножителей, последовательно соединенные датчик 12 чисел с равномерным распределением, вход опроса которого является тактовым входом фильтра, а выход соединен с вторыми входами первого 7 и второго 8 блоков элементов И, и третий блок 13 задержки, выход которого соединен с вторыми входами первого 9 и второго 10 формирователей. Задержка во втором блоке 1 равна времени переходных процессов в элементах 7-12, в первом блоке 4 и в третьем блоке 13 - на длительность такта. Эти блоки выполнены в цифровом виде, цепи управления ими не показаны, но предполагается, что они синхронизированы с входными тактовыми импульсами, которые являются импульсами сопровождения входных цифровых отсчетов. Сумматор 3 является комбинационным, умножители 2 и 5 выполнены в виде ПЗУ, работающих в режиме считывания, как и формирователи 9 и 10. Информация, достаточная для программирования ПЗУ, представлена ниже.

Адаптивный фильтр работает следующим образом.

Отсчет YI входного сигнала, формируемый по i-му тактовому импульсу сопровождения, поступает через малую задержку во втором блоке 1 задержки на вход первого умножителя 2, в котором производится его умножение на текущее значение коэффициента сглаживания а , формируемое следующим образом.

Тактовый импульс сопровождения поступает на вход опроса датчика 12, который вырабатывает возможное значение случайного числа xi, имеющего равномерное распределение в интервале (0,1), где крайние точки не входят в интервал. На входах блока 6 сравнения в этот момент наблюдается предыдущая 5ы+ и текущая оценка Si

оценки входного сигнала. Блок 6 сравнения является двухпороговым. Если разность входных сигналов лежит между заданными порогами, то сигнал с уровнем логической единицы вырабатывается на первом выходе

0 блока б (при нулевом уровне на втором выходе), в противном случае - наоборот. Блок 6 может быть выполнен в виде последовательно соединенных блока вычитания, блока формирования модуля разности и

5 цифрового элемента сравнения, другой вход которого является входом задания допустимого разброса оценок Д, Л 0, а первый и второй выход - соответственно первым и вторым выходами блок-а 6.

0 Таким образом, по результатам сравнения откроется один из блоков 7 и 8 элементов И, выполняющих функции ключей. В результате на один из формирователей 9 или 10 поступит сигнал xi, а на оба из них 5 сигнал хм с выхода третьего блока задержки 13.

Первый формирователь по величинам xi, хы производит вычисления в соответствии со следующим алгоритмом он 0, если

0 на вход со стороны блока элементов И поступает нулевой сигнал.и

(МГТ , 7 SS 9

Ml + ( 3N - а N1 ) Х|

где NI а N - Obi (1 - xi-i). - в противном 5 случае 8 формуле (1) ам, ом - постоянные.

Второй формироь тель 10 определяет щ по соотношению (1), где

NI аы + ом (1 - хы).

Нулевой сигнал на его выходе формиру- ется при нуле на выходе блока 8,

Обоснование этих соотношений следующее. Примем, что число усредненных отсчетов, участвующих в усреднении для

5 оценки параметра N (N р), является величиной нечеткой, т.е. задан некоторый диапазон изменений с функцией принадлежности

(М) гпакс{о,,

0

5

ON

где аы - середина интервала; ON - полуразмах.

Если предыдущая и текущая оценки процесса близки, то это означает, что либо процесс не меняется, либо очень большое количество отсчетов участвует в усреднении. Поэтому можно попытаться уменьшить число отсчетов, участвующих в фильтрации, т.е. увеличить а. Для этого следует в левой части полуразмаха числа отсчетов по случайному числу xi определить уровень /4м (N) xi-i, который даст левую граничную точку NI левого полуразмаха аргумента N. И тогда с помощью случайного числа х определяем текущее значение N, соответствующее текущему значению (А , как случайно0 число в интервале (Ni, ).

Аналогично при большом отличии Ь - Г и Si необходимо увеличить N (уменьшить а), для чего используют правый полуразмах числа отсчетов и используют второй формирователь 10.

Вычисленное значение а поступает на вход первого умножителя 2, где формируется произведение yi on , и второго умножителя, где формируется произведение Si-i.(1 - а). Тогда на выходе сумматора формируется текущая оценка входного процесса.

Si yi (A + 5ы(1 - «I).

Таким образом, благодаря введению новых блоков и связей обеспечивается повышение точности фильтрации, поскольку производится подстройка параметра сглаживания.

Формула изобретения

Адаптивный фильтр, содео а ЦИ /1 последовательно соединенные первые житель, сумматор, выход которого я ляззся выходом фильтра, первый блок згдерж ; и второй умножитель, выход которсгс гоедл

0

5

нен с втооым входом сумматора, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что с целью повышения точности фильтрации, введены второй блок задуржкр, вход которого является информа- цис- ным входом фильтра, а выход соединен с первый входом первого умножителя, последовательно соединенные датчик числа с разномерным распределением вход опро- 1.2 которого является тактовым входом уст- pofrCTt, первый блок элементов И, первый Фос мрователь постоянной сглаживания и бяо элементов ИЛИ, выход которого соеди- нсг- с аюрыми входами первого и второ.о ,,. гюх1гелз 1, последовательно соедикен- ь -re з огю;д 5лок элементов И, первый вход которого соединен с выходом датчика числа с равномерным распределением и второй формирователе юстоясной сглаживания, выход соединен с вторым входом блока этемекгоЕ ИЛИ, третий блок задержки, вход когосогс соединен с выходом датчика числа с Звночерным распоеделением, а выход - с вторыми входами первого и второго формирователей постоянной сгла- живанмь, а также блок сравнения, первый и ЕТОООЙ входы «косого соединены соответственно с входом v. выходом первого бяока Зсдерхки, а первый и второй выходы соединены с входами соответственно лер«сго и атсоого блоков элементез И.