Цифровой фильтр Советский патент 1982 года по МПК H03H17/00 

I.. ; Изобретение относится к фильтрам и может быть использовано в автоматически управляемых частотно- избирател ных системах, работающих по непрерывным сигналам. Известен цифровой фильтр, содержащий генератор импульсов, ключи, каждый из которых состоит из тригге|Е а и элемента И, счетчика и детектора нулей, вход которого соединен с входной шиной, а выход - с первым управ-, ляющим входом первого ключа и с установочным входом счётчика, выход генератора импульсов соединен с информационными входами первого и второго ключей, к выходу которого подключены последовательно второй счетчик, третий ключ и третий счетчик, при, этом выход первого ключа соединен с входом первог о счетчика и с первым упрар ЛЯЮ1ЦИМ входом третьего ключа, выход второго счетчика - с первым управляю щим входом второго ключа, а выход первого счетчика - с установочным вхо дом второго счетчика и с вторыми управляющими входами трех ключей Г П. Известный цифровой фильтр, удовлетворяя высоким требованиям по стабильности границ полосы пропускания, затуханию вне полосы и прямоугольности частотной характеристики, имеет низ-, кую помехоустойчивость по отношению к помехам типа белого шума, обуслов ленную разбросом момента срабатывания детектора нулей, ограниченное быстродействие, связанное с необходимостью установки в нуль, и занесение кодов в счетчики с детектора нулей. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости и быстродействия фильтра. Указанная цель достигается тем, что в цифровом фильтре, содержащем детектор нулей, вход которого подклю чен к входной шине, последовательно соединенные перестраиваемый генератор, первый элемент И, другой вход которого подключен к гфямому выходу первого триггера, второй триггер, второй элемент И и счетчик импульсов а также третий триггер, третий эле мент И и делители частоты, между выходом детектора нулей и инверсным входом первого триггера включен блок уменьшения флюктуации фазы, тактовый вход которого подключен к выходу перестраиваемого генератора, а между инверсным выходом третьего триггера и другим входом второго элемента И включен формирователь импульсов, выход которого соединен с другим входом блока уменьшения флюктуации фазы причем к выходу перестраиваемого генератора подключены входы делителей частоты, установочный вход первого из которых соединен с выходом первого элемента И, а выход - с первым входом третьего элемента И, второй вход которого подключен к прямому вы ходу второго триггера, а выход - к прямым входам первого и второго триг геров, к инверсному входу третьего триггера и к установочному входу вто рого делителя частоты, выход которого соединен с прямым входом третьего триггера. Блок уменьшения флюктуации фазы содержит последовательно включенные цифровой фазовращатель, делитель час тоты и формирователь импульсов, а также триггер, выход которого соединен с управляющим входом цифрового фазовращателя, прямой вход объединен с импульсным входом цифрового фазовращателя и является одим из входов блока уменьшения флюктуации фазы, инверсный вход является другим входо а выход формирователя импульсов является выходом указанного блока. На чертеже представлена структурмая электрическая схема цифрового фильтра. Цифровой фильтр содержит перестра ваемый генератор 1, делители 2 и -3 частоты, элементы И А-6, R5-триггеры 7-9, блок 10 уменьшения флюктуации фазы, формирователь 11 импульсов, счетчик 12 импульсов и детектор 13 нулей. Выходом фильтра является выход счетчика 12. Блок 10 состоит из цифрового фазо вращателя (ЦФВ) Т, делителя 15 частоты, формирователя 16 импульсов и Rs-триггера 17Устройство работает следующим образом. Входной сигнал, представляющий обой смесь гармонического или кваигармонического колебания с шумом, ерез детектор 13 нулей, вырабатываюий короткие импульсь по переходам ходного сигнала через нулевой уроень, имеющим положительную производую, поступает на импульсный вход цифового фазовращателя Т и на R-вход -триггера . На тактовый вход ФВ Т поступают импульсы с выхода ерестраиваемого генератора 1, а на правляющий вход - сигналы с инверсноо выхода триггера 17. По сигналу т перестраиваемого генератора 1 ФВ 1 вырабатывается ряд сдвинутых оследовательностей, частота которых ратна частоте перестраиваемого генеатора 1. В зависимости от знака на управляющем входе ЦФВ 14 на выходе триггера 17 и момента прихода входного импульса с детектора 13 -нулей на выходе i ЦФВ I появляется одна из этих последовательностей. Поскольку частота импульсов на выходе ЦФВ Ц больше частоты входного сигнала, выходная последовательность ЦФВ 14 делится в делителе 15 частоты в определенное число раз. Сигнал с выхода делителя 15 частоты поступает на формирователь 1б импульсов, формирующий импульсы малой длительности по переднему фронту им- « пульсов с делителя 15 частоты. Отклонение сигнала от реального за счет шумов уменьшено по крайней мере на дискрет, равный периоду частоты перестраиваемого генератора 1. Если частота входного сигнала больше частоты фильтра (шумы на входе Отсутствуют) , сигнал на выходе формирователя 16 импульсов будет повторять, сигнал на выходе детектора 13нулей. с выхода формирователя 16 импульсов поступает на S-вход RS-триггера 7, на R-вход которого поступает сигнал с выхода элемента И 6. Входной сигнал, поступая на S-вход RS-триггера 7, устанавливается прямой выход его в состояние 1 (высокий потенциал). Этот потенциал поступает на первый вход элемента И 4, на д1эугой вход которого поступает сигнал с выхода перестраиваемого генератора 1. Таким образом, происходит привязка входного сигнала к импульсам перестраиваемого генератора 1. Импульсы с выхода элемента И 4 поступают на S-вход RS-триггера 8, формирующего совместно с элементом И 6 импульс, длительность которого определяет ширину полосы пропускания фильтра. Соотношение коэффициентов деления делителей 2 и 3 частоты определяет доб ротность данного фильтра. Поступающи на S-вход RS-триггера 7 импульсы уст навливают его прямой выход в состояние 1, которое, поступая на первый вход элемента И Ц, разрешает импульсам с выхода делителя 2 частоты прой ти через второй вход элемента И 6 на R-вход RS-триггера 8. При этом на выходе триггера 8 образуется импульс длительность которого соответствует промежутку времени между приходом входного импульса и импульса с делит ля 2 частоты. Установка делителя 2 частоты в начальное состояние необходима для того, чтобы привязать начало работы его к тому же импульсу .перестраиваемого генератора 1, к которому привязан и импульс с выхода детектора 13 нулей. С4юрмированные импульсы с выхода RS-триггера 8 посТупают на вход элемента И 5. Импульс, соответствующий периоду выделяемой с помощью цифрового фильт ра частоты, формируется с помощью RS-триггера 9. Импульс с выхода элемента И 6 поступает на S-вход RS-три гера 9, а также на вход установки в нуль делителя 3 частоты, коэффициент деления которого в N раз больше, чем у делителя 2 частоты. Поступающий импульс устанавливает делитель 3 час тоты в начальное состояние, привязывая тем самым начало работы этого де лителя к тому же самому импульсу перестраиваемого генератора 1, к которому привязаны и входные импульсы. Этот же импульс, поступая на S-вход RS-триггера 9 устанавливает его инверсный выход в состояние О,а поступающий затем с выхода делителя 3 частоты на R-вход RS-триггера 9 им-., пульс устанавливает его в начальное состояние. Таким образом, на инверсном выходе RS-триггера 9. образуется импульс, равный по длительности периоду выделяемой частоты. Импульс с выхода RSтриггера 9 поступает на вход формирователя 1 1 импульсов, который по задне му фронту входного импульса формирует импульс малой длительности, поступающий на второй вход элемента И 5 и на S-вход RS-триггера 1. Если этот импульс попадает в окно, образованное импульсом с выхода RS-триггера 8, то он поступает на вход счетчика 12. После поступления на входсчетчин ка 12 некоторого, числа импульсов, определяемого начальным состоянием счетчика 12, на его выходе образуется импульс, информирующий о наличии на выходе цифрового фильтра сигнала нужной частоты. Необходимо отметить, что предлагаемый цифровой фильтр может использоваться для фильтрации только непрерывных сйгналов. Предлагаемое решение цифрового фильтра позволяет увеличить помехоустойчивость фильтрэ таккак изменение фазы входного сигнала из-за помех уменьшено до величины, равной периоду частоты тактового генератора, и увеличить быстродействие фильтра, так как отсутствует операция занесения кодов частоты настройки и полосы пропускания. Формула изобретения 1. Цифровой фильтр, содержащий детектор нулей, вход которого подключен к входной шине, последовательно соединенные перестраиваемый генератор, первый элемент И, другой вход которого подключен к прямому выходу первого триггера, второй триггер, второй элемент И и с.четчик импульсов, а также третий триггер, третий эле-. мент И и делители частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и быстродействия, между выходом детектора нулей и инверсным входом первого триггера включен блок уменьшения флюктуации фазы, тактовый вход которого подключен к выходу перестраиваемого генератора , а между инверсным выходом третьего триггера и другим входом второго элемента И включен формирователь импульсов, выход которого соединен с другим входом блока уменьшения флюктуации фазы, причем к выходу перестраиваемого генератора подключены входы делителей частоты, уртановочный вход первого из которых соединен с выходом первого элемента И, а выход - с первым входом третьего элеента И, второй вход которого подклю- ен к прямому выходу второго триггеа, а выход - к прямым входам первого второго триггеров, к инверсному вхоу третьего триггера и к установочно/9му входу второго делителя частоты, выход которого соединен с прямым вхо дом третьего триггера. 2. Фильтр по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что блок уменьшения флюктуации фазы содержит последовательно включенные цифровой фазовращатель, делитель частоты и формирова тель импульсов, а также триггер, выход которого соединен с управляющим входом цифрового фазовращателя, прямой вход объединен с импульсным вхо1дом цифрового фазовращателя и является одним из входов блока уменьшения флюктуации фазы, инверсный вход является другим входом, а выход формирователя импульсов является выходом указанного блока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Лихарев В. А. Цифровые методы и устройства в радиолокации. М,, Советское радио, 1973, с. 335-337, рис. .8,б (прототип).

II- I