Устройство подавления помех Советский патент 1992 года по МПК H04B1/10 

Изобретение относится к области электро- и радиоизмерительной техники и может быть использовано в устройствах различного назначения при обработке и выделении сигналов из помех.

Известно устройство подавления гармонической случайной помехи в речевом сигнале, содержащее п каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенного полосового фильтра, детектора, фильтра низких частот и накапливающего

сумматора, а также ключа. Кроме того, в состав аналога входит блок сравнения. К недостатку аналога следует отнести снижение коэффициента подавления помехи по мере уменьшения ее длительности и большое значение динамической погрешности.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является схема подавления шума, содержащая перестраиваемый по частоте фильтр и соединенный последовательно вы- читатель и первый фильтр нижних частот, выход которого является, выходом устройства.

К недостатку этой схемы следует отнести низкий коэффициент подавления непериодической помехи из-за налияи динамических погрешностей, поскольку не учтено отличие статических и динамических характеристик перестраиваемого по частоте фильтра, что приводит к искажению полезной составляющей сигнала,

Целью изобретения является повышение коэффициента подавления инфраниз- кочастотной непериодической помехи. Ожидаемый от использования предлагаемого устройства эффект позволяет повысить чувствительность и точность средств электро- и радиоизмерительной техники.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены ключ, вход которого соединен с выходом перестраиваемого по частоте фильтра, а выход соединен с первым входом вычитзтеля, первый элемент задержки, вход которого является входом устройства, а выход соединен с вторым входом вычитателя, делитель частоты с переменным коэффициентом деления, выход которого соединен со входом управления частотой настройки перестраиваемого по частоте фильтра, а сигнальный вход является входом тактовых импульсов устройства, соединенные последовательно второй фильтр нижних частот, вход которого соединен со входом устройства, и второй элемент задержки, выход которого соединен с сигнальным входом перестраиваемого по частотефильтра,соединенные последовательно обнаружитель инфраниз- кочастотной непериодической помехи, вход которого соединен с выходом второго фильтра нижних частот, и третий элемент задержки, выход которого соединен с управляющим входом ключа, соединенные последовательно фильтр верхних частот, вход которого соединен с выходом второго фильтра низких частот, компаратор, выход которого соединен с разрешающим входом делителя частоты с переменным коэффициентом деления, и счетчик, вход начальной установки которого соединен с выходом обнаружителя инфранизкочастотной непериодической помехи, а выход сигнала переноса соединен с входом управления коэффициентом деления делителя частоты с переменным коэффициентом деления. Кроме того, обнаружитель инфранизкочастотной непериодической помехи содержит соединенные последовательно третий фильтр нижних частот, вход которого является вхо0 дом обнаружителя инфранизкочастотной непериодической помехи, амплитудный детектор и элемент сравнения, выход которого является выходом обнаружителя инфранизкочастотной непериодической помехи, а

5 другой вход соединен с выходом источника опорного напряжения,

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы узлов устройства.

0 Устройство подавления помехи (фиг.) содержит последовательно соединенные первый элемент задержки 1, вход которого является входом устройства, вычитэтель 2 и первый фильтр нижних частот 3, выход ко5 торого является выходом устройства. Кроме того, последовательно соединены второй фильтр нижних частот 4, вход которого подключен ко входу устройства, второй элемент задержки 5, перестраиваемый по частоте

0 фильтр 6 и ключ 7, выход которого соединен с первым входом вычитателя 2. Устройство также содержит последовательно соединенные обнаружитель инфранизкочастотной непериодической помехи 8, вход

5 которого подсоединен к выходу второго фильтра нижних частот А, и третий элемент задержки 9, выход которого подключен к управляющему входу ключа 7. Вход фильтра верхних частот 10 подключен к выходу вто0 рого фильтра нижних частот 4, а выход фильтра верхних частот 10 подсоединен ко входу компаратора 11, выход которого в свою очередь соединен со счетчиком 12 и разрешаю- щим выходом делителя частоты с

5 переменным коэффициентом деления 13, Выход обнаружителя помехи В подключен также ко входу начальной установки счетчика 12. Сигнальный вход делителя частоты с переменным коэффициентом деления 13 яв0 ляется входом тактовых импульсов 14, а выход делителя частоты 13 подключен ко входу управления частотой настройки.перестраиваемого по частоте фильтра 6. Обнаружитель инфранизкочастотной

5 непериодической помехи 8 содержит соединенные последовательно третий фильтр нижних частот 15, вход которого является входом обнаружителя инфранизкочастотной непериодической помехи 8, амплитуд- ный детектор 16 и элемент сравнния 17,

второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения 18, а выход является выходом обнаружителя инфраниз- кочастотной непериодической помехи 8.

Работа устройства состоит в следую- щем.

На вход устройства воздействуют следующие составляющие сигнала: высокочастотная полезная составляющая UBH, высокочастотный шум 11ш, инфранизкочэ- стотная периодическая полезная составляющая инчп и инфранизкочастотная непериодическая помеха Унчн. Спектр высокочастотного шума Urn не перекрывается со спектром высокочастотной полезной со- ставляющей UBH, а спектры инфранизкоча- стотной периодической составляющей инчп и непериодической помехи Кнчн перекрываются. На выходе устройства должны быть подавлены инфранизкочастотная непериодическая помеха UHHH и высокочастотный шум ULLJ. Подавление инфранизко- частотной непериодической помехи производится путем выделения ее из других составляющих сигнала и вычитания из вход- ного сигнала с помощью вычитзтеля 2. Выделение суммы ин-фрэнизкочастотных периодической составляющей и непериодической помехи производится с помощью второго фильтра нижних частот 4. Выделе- цне непериодической помехи Унчн из суммарногосигналаинчп+инчносуществляется путем подачи суммарного сигнала на перестраиваемый по частоте фильтр 6, который настраивается на подав- ление периодической составляющей инчп. В автоматически перестраиваемом по частоте фильтре 6 производится дискретизация входного сигнала тактовой частотой, подаваемой на его вход управления часто- той настройки, и суммирование продискре- тизированных значений за период инфранизкочастотной периодической составляющей инчп, т.е, в перестраиваемом по частоте фильтре 6 осуществляется сколь- зящее интегрирование его входного сигнала за время, равное периоду инфранизкочастотной периодической составляющей Унчл, что осуществляет подавление этой составляющей. При изменении периода составляющей Унчп время интегрирования должно оставаться равным периоду этой составляющей, что осуществляется подстройкой тактовой частоты, подаваемой на вход управления частотой настройки фильтра 6. Следовательно, при любом периоде составляющей Унчп должно выполняться условие: fr К fn, где fT - тактовая частота на входе управления частотой настройки фильтра 6, fn - частота периодической составляющей инчп, К - постоянный коэффициент, определяемый техническими характеристиками перестраиваемого по частоте фильтра 6. Формирование тактовой частоты fT из тактовых импульсов 14 осуществляется делителем частоты с переменным коэффициентом деления 13.

На выходе второго фильтра нижних частот 4 присутствуют инфранизкочастотные периодическая составляющая инчп и непериодическая помеха Унчн (фиг.2). Как правило, уровень помехи Умчи, показанный пунктиром на фиг.2а, превышает уровень полезной периодической составляющей Кнчп. Сигнал с выхода второго фильтра нижних частот 4 поступает одновременно на входы третьего фильтра нижних частот 15, входящего в обнаружитель инфранизкочастотной непериодической помехи. 8, и фильтра верхних частот 10. Выходной сигнал третьего фильтра нижних частот 15 детектируется блоком 16, после чего продетектированный сигнал сравнивается с источником опорного напряжения 18 с помощью схемы сравнения 17. Опорное напряжение подобрано таким образом, что срабатывание схемы сравнения 17 и, соответственно, появление сигнала на выходе обнаружителя инфрзнизкочастотной непериодической помехи 8, происходит при появленииинфраниэкочастотнойнепериодической помехи на входе третьего фильтра нижних частот 15.

На выходе фильтра верхних частот 10 должна выделяться инфранизкочастотная периодическая полезная составляющая инчп, но так как спектры сигналов Унчп и UHMH перекрываются, то при появлении нвг периодической помехи Унчн ее часть 1)нчн (фиг.2б) пройдет на выход фильтра верхних частот 10. Выходной сигнал фильтра верхних частот 10 поступает на вход компаратора 11. При положительном сигнале на его входе компаратор 11 срабатывает, при отрицательном возвращается в исходное состояние. Для подстройки частоты ft на выходе компаратора 11 необходимо получить сигнал, пропорциональный периоду инфранизкочастотной периодической составляющей инчп, однако просачивание непериодической помехи Унчн (см. фиг.2б) до момента времени гг окончания переходного процесса не позволяет получить требуемый сигнал без существенных искажений. Для блокировки подстройки частоты fT во время переходного процесса служит счетчик 12. Счетчик 12 является вычитающим счетчиком и имеет предустановку, равную априорно известному числу периодов периодической составляющей УНЧП, после достижения которых переходной период на выходе фильтра верхних частот 10 закончится. Работа счетчика разрешается передним фронтом сигнала по входу начальной установки, поступающего с обнаружителя инфранизкоча- стотной непериодической помехи 8. После окончания счета сигнал переноса счетчика 12 подается на вход делителя частоты с переменным коэффициентом деления 13, после чего на выходе этого делителя при срабатывании компаратора 11 формируется тактовая частота tV управления частотой настройки фильтра 6. Формирование ft осуществляется с помощью входящих в состав делителя частоты с переменным коэффициентом деления 13 счетчика периода инфра- низкочастотнойпериодической

составляющей и программируемого делителя частоты.

Элементы задержки 1, 5 и 9 идентичны и обеспечивают запаздывание сигналов в

устройстве в связи с необходимостью подстройки fT с задержкой после окончания переходного процесса на выходе фильтра верхних частот 10. Ключ 7 открывается с

задержкой в элементе 9 только при условии срабатывания элемента сравнения 17 обнаружителя инфраниэкочастотно непериодической помехи 8, что обеспечивает подачу выделенной инфранизкочастотной непериодической помехи UHMH с выхода перестраиваемого по частоте фильтра 6 не первый вход вычитателя 2, Поскольку перестраиваемый по частоте фильтр 6 выполнен на основе скользящего интегратора, то он имеет

идентичные статические и динамические характеристики.

20

Подавление высокочастотного шума Уш осуществляется с помощью первого фильтра нижних частот 3.

#

Фа$,1

Фиг. 2