Устройство цифровой фильтрации Советский патент 1974 года по МПК H03K13/02 

1

Изобретение относится к области радиотехники и может использоваться в устройствах цифровой фильтрации импульсных, а также любых сигналов, у которых произведение длительности на ширину их спектра примерно равно 1, а также любых узкополосных сигналов на фоне помех.

Известно устройство, состоящее из двух квадратурных каналов, содержащих амплитудные ограничители, соединенные с временными дискретизаторами, управляющие входы которых подключены к генератору тактовых импульсов, арифметический блок, цифровые квадраторы, выходы которых подключены к входам сумматора.

Однако известное устройство характеризуется большим объемом аппаратуры, вызванным необходимостью иметь два сдвигающих регистра на N позиций и два параллельных сумматора с N входами и одним выходом; ограничительным быстродействием за счет необходимости производить параллельное суммирование V одноразрядных чисел в каждом квадратурном канале.

Предлагаемое устройство отличается от известного тем, что с целью сокращения объема аппаратуры и увеличения быстродействия в нем арифметический блок канала выполнен в виде реверсивного счетчика, выходы разрядов которого через схемы совпадений, фиксирующие нулевые состояния, подключены к одному входу схемы антисовпадений, второй вход которой подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а третий вход - к выходу временного дискретизатора и суммирующему входу реверсивного счетчика.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Схема содержит шины 1 и 2 квадратурных

составляющих, по которым поступают с соответствующих фазовых детекторов исходные напряжения; амплитудные ограничители 3 и 4 исходных напряжений; генератор 5 тактовых импульсов, задающий частоту дискретизации; временные дискретизаторы 6 и 7 исходных напряжений; схемы антисовпадений 8 и 9; реверсивные счетчики 10 и И с суммирующими входами 12 и 13 и вычитающими входами 14 и 15; схемы совпадений 16 и 17,

фиксирующие нулевые состояния реверсивных счетчиков 10 и И; цифровые квадраторы 18 и 19; сумматор 20; шину 21 выходного кода цифрового фильтра.

Устройство работает следующим образом. На шины 1 и 2 поступают сигналы с выходов фазовых детекторов, образующих квадратурные каналы. Эта часть устройства фильтрации является традиционной и на чертеже

не показана. Сигналы с шин 1 и 2 поступают на амплитудные ограничители 3 и 4, где происходит жесткое ограничение исходных сигналов и преобразование участков превышения уровней ограничения в прямоугольные меандры. Последние поступают на сигнальные входы временных дискретизаторов 6 и 7. На другие их входы подаются импульсы дискретизации от генератора 5 тактовых импульсов. Частота этого генератора выбирается в конечном счете, исходя из максимально ожидаемой частоты спектра исходных сигналов на выходе фазовых детекторов (шины 1 и 2). В результате совместной работы амплитудных ограничителей 3 и 4 и временных дискретизаторов 6 и 7 на выходах последних имеют место случайные последовательности стандартных импульсов, соответствуюш,ие двоично квантованным исходным сигналам на шинах 1 и 2. При отсутствии полезных сигналов на входе устройства эти последовательности имеют чисто случайный характер с некоторой средней частотой повторения отдельных импульсов, при наличии полезных сигналов в распределении количества случайных импульсов проявляются определенные закономерности, отражаюшие интенсивность полезных сигналов. Далее стандартные импульсы с выходов временных дискретизаторов поступают на суммируюш,ие входы 12 и 13 реверсивных счетчиков 10 и 11, в которых производится суммирование всех поступаюпд,их импульсов и преобразование их количества в двоичный код. Как только поступление стандартных импульсов прекраш;ается или в последовательности наступает провал, а в счетчике имеется какое-то положительное число, то с помош,ью схем антисовпадений 8 и 9 начинают поступать тактовые импульсы на вычнтаюш,ие входы 14 и 15 реверсивных счетчиков 10 и 11, в результате чего их показания начинают уменьшаться на единицу с каждым тактовым импульсом. Этот процесс вычитания продолжается либо до тех пор, пока показа(мя реверсивных счетчиков станут равными -гулю, либо до поступления очередного стандартного импульса с выхода временных дискретизаторов 6 или 7. В первом случае прекращение дальнейшего вычитания содержимого реверсивных счетчиков 10 и 11 происходит потому, что схемы совпадений 16 и 17 фиксируют нулевые состояния реверсивных счетчиков 10 и 11 и выдают соответствуюш,ие потенциалы запрета на схемы антисовпадений 8 и 9. В результате этого прекраш,ается поступление тактовых импульсов на вычитающие входы 14 и 15. Во втором случае поступление тактовых импульсов на вычитающие входы прекращается, так как наличие стандартных импульсов на выходе временных дискретизаторов 6 и 7 запирает схемы антисовпадений Я и 9. Таким образом, схемы антисовпадений 8 и 9, управляющие работой реверсивных счетчиков 10 и 11, имеют следующую логику работы: на входах а и б, а также на входе в, при наличии потенциала запрета, их выходные импульсы появляются при отсутствии импульсов на входе а и наличии разрешающего потенциала на входе в. Такая логика работы приводит к тому, что реверсивные счетчики 10 и 11 в любой момент времени дают показания, соответствующие количеству стандартных импульсов, имеющих место за некоторое фиксированное время, определяемое емкостью счетчиков и согласованное с длительностью обрабатываемых сигналов. Непрерывное обновление показаний реверсивных счетчиков 10 и 11 с каждым тактовым импульсом приводит к реализации процедуры суммирования стандартных импульсов по методу подвижного окна, который характерен для цифрового фильтра нерекурсивного типа, взятого в качестве прототипа. Реализация этого метода с помощью реверсивных счетчиков 10 и 11 позволяет значительно упростить структуру цифрового фильтра по сравнению с вариантом, использующим сдвигающие регистры и параллельные двоичные сумматоры. Ориентировочно экономия в числе триггерных ячеек, необходимых для реализации предлагаемого устройства цифровой фильтрации, быть оценена в N/logzN раз (где Л - число позиций сдвигающих регистров или число используемых временных дискреторов). При возможно уменьшить число триггеров, требующихся для реализации предлагаемого устройства, в 100 раз по сравнению с вариантом решения той же задачи с помощью прототипа. Показания реверсивных счетчиков 10 и 11 в виде параллельных двоичных кодов поступают на квадраторы 18 и 19, затем на сумматор 20 и с него на выходную щину 21. Эти схемы являются цифровыми. Они завершают процедуру цифровой фильтрации и выполняются известными традиционными методами. Предмет изобретения Устройство цифровой фильтрации, состоящее из двух квадратурных каналов, содержащих амплитудные ограничители, соединенные временными дискретизаторами, управляюие входы которых подключены к генератору актовых импульсов, арифметический блок, ифровые квадраторы, выходы которых подлючены к входам сумматора, отличаюееся тем, что, с целью сокращения объеа аппаратуры и увеличения быстродействия, нем арифметический блок канала выполнен виде реверсивного счетчика, выходы разряов которого через схемы совпадений, фиксиующие нулевые состояния, подключены к дному входу схемы антисовпадений, второй ход которой подключен к выходу генератоа тактовых импульсов, а третий вход - к выходу временного дискретизатора и суммирующему входу реверсивного счетчика, вычитающий вход которого соединен с выходом схемы антисовпадений.

Л-4)