Цифровой фильтр Советский патент 1982 года по МПК H03H21/00 

(54) ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР

1

Изобретение относится к радиоприемной технике, в частности к частотно-селективным цепям с регулируемыми характеристиками и может быть использовано при синтезе цифровых устройств повышенной надежности, в которых высокие требования к надежности и времени непрерьшной работы не могут быть удовлетворены применением методов резервирования изза наличия сбоев, приводящих к установившимся ошибкам, а также ограничений на веса, габариты и потребляемую мощность.

Известен самонастраивающийся фильтр, содержащий сглаживающий узел с регулируемой постоянной времени, вход и выход которого через сумматор подключены к контуру зоны нечувствительности, узел вычисления модуля, а также узел изменения коэффициента передачи, вход управления которого соединен с выходом коитура зоны нечувствительности через последовательно включенное дифференцирующееся звено, блок задержки и дополнительный узел вычисления модуля, позволяющий выделить полезный сигнал и защитить его от случайных выбросов (импульсных помех) tl .

Однако фильтр позволяет сглаживать только импульсные помехи, которые поступают вместе с входным сигналом. Внезапный отказ, возникающий

10 в любой части фильтра, приводит к отказу всего устройства.

Известен также цифровой фильтр, содержащий каскадное соединение умножителей, элементов задержки и

15 сумматоров, адаптивный к изменению уровня входного сигнала за счет включения не менее одного детектора, выходной сигнал которого сравнивается с опорным сигналом для получеКния управляющего сигнала, регулирующего усиление умножителей, при этом адаптация заключается в сохранении постоянным коэффициента передачи 3. на центральной частоте при изменении входного сигнала 21. Однако известное устройство не . имеет защиты от внезапных отказов, поэтому возникновение внезапного отказа в любой части фильтра приводит к отказу всего устройства. Наиболее близким к изобретению является цифровой фильтр, который содержит .N канонических фильтров, каждый из которых состоит из сумматоров , умножителей и элементов задержки, образующих каскадное соединение канонических фильтров первого или второго порядка, включенных по рекурсивной или нерекурсивной схеме позволяющий получить минимальные шумы квантования ГЗ. Однако известный цифровой фильтр удовлетворяя высоким требованиям по затуханию вне полосы пропускания и снижению шумов квантования, имеет низкую надежность в работе, поскольку в нем учитывается возможность возникновения внезапных отказов и не приняты меры по устранению их последствий, поэтому при отказе одной секции независимо от ее места расположения отказывает все устройство в целом. В этом цифровом фильт ре для получения максимальной надеж ности не используется имеющаяся в неявном виде структурная избыточность . Целью изобретения является повышение надежности работы устройства. Цель достигается тем, что в цифровой фильтр, содержащий N канониче ких фильтров, введены N ключей, первый выход каждого из которых под ключен ко входу соответствующего ка нонического фильтра, второй выход - к выходу этого же каноническо го фильтра, а сигнальный вход каждо го ключа, кроме первого, подключен к выходу предащущего канонического фильтра, переключатель, сигнальный вход которого подключен к входной шине, а выход - к сигнальному входу первого ключа, последовательно соед ненные блок анализа эталонных кодов блок управления и блок коммутации, вклвоченные между выходом N-ro канонического фильтра и первыми управля щими входами ключей и переключателя устройство блокировки, включенное между другим выходом блока управле:ния и вторыми управляющими входами 6 ключей, и блок памяти, включенный между другим входом блока анализа эталонных кодов и третьим выходом блока управления, причем второй выход блока памяти соединен со вторым управляющим входом переключателя . Блок анализа эталонных кодов содержит элемент сравнения, входы которого являются входами указанного блока, а выход подключен ко входу блока подсчета числа устраненных отказов, выход которого является выходом блока анализа эталонных кодов. На чертеже представлена структурная электрическая схема цифрового фильтра. Цифровой фильтр содержит N канонических фильтров - - 1-N первого или второго порядка, включенных по рекурсивной или нерекурсивной схеме, каждый из которых, например, состоит из сумматоров 2-1 - 2-N и 3-1 - 3-N, элементов задержки 4-1 4-N и 5-1 - 5-N, умножителей 6-1 6-N, 7-1 - 7-N, 8-1 -« 8-N и 9-f 9-N. На входе цифрового фильтра включен переключатель 10 режима работы, выход которого соединен с сигнальным входом ключа 11-1. Кроме того, на входе каждого канонического фильтра включен ключ 11-1, где i t,...,N, который позволяет отключать соответствующий канонический фильтр. Выход N-ro канонического филаьтра соединен с первым входом блока 12 анализа эталонных коДов, KOTopbrfi содержит элемент сравнения 13 эталонных кодов и блок 14 подсчета числа устраненных отказов, вход которых соединен с. выходом элемента сравнения 13, входы которого являются входами блока 12. Второй вход блока 12 соединен с первым выходом блока памяти 15, а выход блока 12 соединен с входом блока управления 16, вход блока памяти 15 соединен с первым выходом блока управления 16, а второй выход блока памяти 15 соединен с управляющим входом переключателя 10. Другие выходы блока управления 16 соединень соответственно со входами блока коммутации 17 и устройства блокировки 18. Выходы блока коммутации 17 соединены с управляющими входами ключей 11-1 - 11-N и переключателей 10, выходы устройства блокировки 18 соединены с другими управляющими входами ключей 11-1 - 11-N. Цифровой фильтр работает следующим образом. При включении режима Контроль по сигналу с блока управления 16, блок коммутации 17 через переключатель 10 переключает вход цифрового фильтра с измерительного на конт-. рольный/С блока памяти 15 на вход цифрового фильтра подается входной эталонный код. Выходной код цифрово го фильтра поступает в блок анализа 12 на первый вход элемента сравнени 13, на второй вход поступает с блока памяти 15 эталонный выходной код, соответствующий всем N исправным каноническим фильтрам 1-i. В случае отсутствия отказов в цифровом ла первом и втором входе элемен та сравнения 13 коды совпадают и на выходе элемента сравнения 13 формируются два сигнала: один посту пает на вход блока 14 подсчета числ устраненных отказов и подтверждает нулевое состояние блока подсчета числа устраненных отказов, а второй сигнал подается на блок управления 16, который переводит цифровой фильтр в режим работы. В случае отказа в каком-либо каноническом фильтре 1-i код на перво входе элемента сравнения 13 не совп дает с эталонным выходным кодом, соответствующим N исправным. Элемен сравнения 13 вьщает сигнал несовпадения, который поступает на вход блока управления 16. Последний по этому сигналу заменяет эталонный код на втором входе элемента сравнения 13, соответствующий N исправн фильтрам 1-i, на эталонный выходной код, соответствующий N-1 исправным фильтрам 1-i. После замены кодов блок управления 16 выдает сигнал на блок коммутации 17, по которому через ключ 11-1 происходит отключение первого фильтра 1-1. Навход цифрового фильтра с блока памяти 15 подается эталонный входной код. С выхода циф рового фильтра на первый вход элемента сравнения 13 поступает код, соответствующий N неисправным фильт рам 1-i, сравнивается с эталонным выходным кодом, соответствующим N-1 исправным фильтрам 1-i. При поступ|Лении с элемента сравнения 13 на 66 блок управления 16 сигнала о несовпадении с блока управления 16 на блок коммутации 17 подается сигнал на включениз первого фильтра 1-1 и отключение второго фильтра 1-2 и т.д. Эти замкнутые циклы повторяются итеративно для каскадно соединенных канонических фильтров 1-i. При включении i-ой секции с выхода цифрового фильтра на первый вход элемента сравнения 13 поступает код, соответствующий N-1 исправным фильтрам 1-i, который сравнивается с кодом, поступающим на второй вход элемента сравнения 13, тоже соответствующего N-1 исправным фильтрам 1-i. При совпадении кодов элемент сравнения 13 выдает два сигнала: один на блок 14 подсчета числа устраненных отказов, который переходит в следующее состояние, равное числу устраненных отказов , в данном примере в первое состояние, второй сигнал вьщается на блок управления 16, по которому на устройство блокировки 18 выдается сигнал о блокировке ключа 11-i, отключающего фильтр 1-i. Блок управления 16 подает сигнал на переключатель 10 о переключении цифрового фильтра в режим Работа. Таким образом, цифровой фильтр обеспечивает повышение надежности при возникновении внезапных отказов. ° Формула изобретения 1. Цифровой фильтр, содержащий N канонических фильтров, о т л и чающийся, тем, что, с целью повьшения надежности работы, в него введены N ключей, первый выход каждого из которых подключен ко входу соответствующего канонического фильтра, второй выход - к выходу этого fee канонического фильтра, а сигнальныи вход каждого ключа, кроме первого, подключен к выходу предыдущего канонического фильтра, переключатель, сигнальный вход которого подключен к входной шине, а выход - к сигнальному входу первого ключа, последовательно соединенные блок анализа эталонных кодов, блок управления и блок коммутации включенные между выходом N-ro канонического фильтра и первыми управляющими входами ключей и переключателя, устройство блокировки, включенное между другим выходом блока управления и вторыми управляющим входами ключей, и блок памяти, вклю ченшяй между другим входом блока анализа эталонных кодов и третьим выходом блока управления, причем второй выход блока памяти соединен с вторым управляющим входом переклю чателя. 2. Фильтр поп.1,отличаю щ и и с я тем, что блок анализа эталонных кодов содержит элемент сравнения, входы которого являются входами указанного блока, а выход 68 подключен к входу блока подсчета числа устраненных отказов, выход которого является выходом блока анализа эталонных кодов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР №586615, кл. Н 03 Н 7/10, 1978. 2.Заявка Великобритании №1463757, кл. Н 3 Н 7/10, 1977. 3. Заявка ФРГ 2540565, кл. Н 03 Н 11/00, 1978 Гпрототип).