Цифровое усредняющее устройство Советский патент 1982 года по МПК G06F17/18 G06F17/15 

1

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и измерительной технике и может быть использовано для оценки среднего значения случайных процессов или зашумленных электрических величин (напряжения, частоты, сдвига фаз сигналов).

Известно цифровое усредняющее устройствоj содержащее блок согласования, аналого-цифровой преобразователь, генератор импульсов, суммирующий счетчик, реверсивный счетчик, дешифратор, ключи и линии задержки 1.

Недостатком устройства является сложность реализации, необходимой весовой функции при повышенных требованиях к фильтрации сосредоточенных по спектру помех, присутствующих в составе случайного процесса.

Наиболее близкое к предлагаемому цифровое усредняющее устройство, содержащее аналого-цифровой преобразователь, накапливающий счетчик, генератор импульсов, времязадающий счетчик, тpиггepыCJ2J.

Недостатком известного устройства является низкая помехоустойчивость по отношению к сосредоточенным по спектру помехам ( под сосредоточенными по спектру помехами подразумевается одна или несколько квазигарtoмонических помех, например помеха, обусловленная напряжением сети или работой радиостанций случае когда обрабатывается принимаемый из эфира сигнал ).

15

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости устройства.

Поставленная цель достигается , что цифровое усредняющее устройство, содержащее аналого-цифро20вой преобразователь, накапливающий счетчик, генератор импульсов и времязадающий счетчик, причем выход аналого-цифрового преобразователя подключей к первому входу накапливающего счетчика, второй вход которого соединен с первым выходом времязадающего счетчика, вход которого подключен к первому выходу генератора импульсов, второй выход которого соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя, второй вход которого является входом устройства, содержит блок сумматоров, первый вход которого подключен к выходу Накапливающего счетчика,, второй выход времязадающего счетчика соединен с вторым входом блока сумматоров, третий вход которого подключен к третьему выходу времязадающего счетчика, выходы блока сумматоров являются выходами устройства.

Блок сумматоров состоит из двух мультиплексоров, сумматора, демультиплексора и и регистров памяти, при этом выход сумматора подключен к входу демультиплексора, выходы которого соединены с соответствующими входами регистров памяти, выходы которых подключены к соответствующим входам первого и второго мультиплексоров, а выход И -го регистра памяти является выходом блока, выходы мультиплексоров соединены с соответствующими входами сумматора, первый вход второго мультиплексора является первым входом блока сумматоров, управляющий вход.второго мультиплексора объединен с управляющим входом первого мультиплексора и является вторым входом блока сумматоров, управляющий вход v -го регистра памяти является третьим входом блока сумматоров

На фиг.1 приведена блок-схема предпредлагаемого устройства; на фиг.2схема блока сумматоров; на фиг.З диаграмма управления.

Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП ) 1, накапливающий счетчик 2, генератор 3 импульсов, времязадающий счетчик k, блок 5 сумматоров.

Блок 5 сумматоров состоит из сумматора 6, регистров памяти, первого и второго мультиплексоров 8 и 9 демультиплексора 10„

Устройство работает следующим

образом.

Исследуемый процесс хШпоступает Ма АЦП 1, где происходит в случае необходимости функциональное преобразование этого процесса и его преобразование в число-импульсный код, пропорциональный мгновенному значению исследуемого процесса или его параметра (например фазового сдвига) в виде пачек импульсов или в другом

виде (например в виде позиционного кода) поступает на вход накапливающего счетчика 2, где происходит подсчет общего числа поступивших на вход импульсов или суммирование

кодов. Информация с выхода счетчика 2 подается на блок 5 сумматоров, который осуществляет последовательное суммирование. Синхронизация моментов суммирования производится

с выхода времязадающего счетчика 4 по второму входу блока сумматоров. Мультиплексоры 8 и 9 и демультиплексор 10 производят распределение информации, поступающей на их входы

в порядке, указанном в таблице.

Сумматор 6 работает последовательно по тактам. В первом такте к нему подключаются выход накапливающего счетчика 2 и выход регистра суммируются коды чисел, записанные в накапливающем счетчике 2 и регистре . Результат суммирования возвращается через демультиплексор 10

I

в регистр . Во втором такте

к входу сумматора подключаются выходы регистров 71 и 7-2, а результат суммирования записывается в регистр 7-2 и т.д. ( см.таблицу). На последнем такте к сумматору 6 подключаются регистры 7-(.и-U и . При этом в отличие от предыдущих тактов в этом такте суммирование производится с изменяющимс знаком, т.е. к коду регистра 7-и либо прибавляется код регистра ), либо из кода регистра 7-И вычитается код регистра 7-(и-1). Управление сложением и вычитанием кодов осуществляется времязадающим счетчиком t по шине Ъ. Диаграммы возможных управляющих сигналов g(i поступающих по шине Ъ , показаны на фиг.З . Свойства рассматриваемого усредняющего устройства зависят от индекса и , равного количеству регистров памяти, т.е количеству последовательных суммирований. В общем случае алгоритм определения среднего значения исследуемо го процесса в соответствии с пред лагаемой .блок-схемой можно записать в виде К . i Я ..-й S ... SXjn, 0) 14-1 jili-l jtl:: jht-l где Xj - значение исслё емого про цесса X(t) в момент t;,/ (значение кода на выходе - значение функции управле ния (и)в момент t ; С - нормирующий коэффициент К - число отсчетов. Уравнение (1) можно привести к виду к. к tr-.S....S (и) Я-1 )(И-1)® Таким образом, алгоритм (1) соответствует классической весовой обработке процесса с весовой функцией , определяемой (3 . Для обесп чения несмещенности оценки среднег значения X исследуемого процесса нормирующий коэффициент С должен удовлетворять условию /кf С--1/ 20-. U) i При достаточно большом числе отсче тов выражение (3) можно представит в интегральной форме 8:tti)--Jj...j Q:tviXc«.,)dT;.;...at,,t OT г(,м-1) /где t - время усреднения. Для функций управления (ti)t , приведенных на фиг.З, функции o-ft)имеют . следующий вид: Для М 1 треугольная функция . ( ) -Пг т. ;| Ct--3r) os-fc-sT|2, ЛЛЯУ1 2 16 . -(6 .а и т.д. (вычисление проводится в со- ответствии с (5)). Подавление сосредоточенных по спектру помех определяется спектральными характеристиками g(t) которые определяются преобразованием в ряд Фурье. Для рассматриваемых функций спектральные характеристики имеют следующий вид для М 1 )СТ|4) (6) G(tt))-для И 2 ,). si. var 2uJT где ии 2ГСР, F - частота сосредоточенной по спектру помехи. Спектральная характеристика прототипа описывается выражением )Tli) GlOJM - „.)(8 ) Как видно из (6) , (7) и (8), огибающая подавления помех прототипа обратно пропорциональна U) , огибающая для 1 обратно пропорциональна CW, для I 2 - ио Для приведенных на фиг.З эта закономерность выполняется и далее, т.е, для огибающая обратно пропорциональна ct, , Можно подобрать тaкиegJ,( , что эта закономерность будет выполняться и далее. Таким образом, применение предагаемого устройства приводит к повышению помехоустойчивости за счет

подавления сосредоточенных по спекТ ру помех. Например, при Гц и Т«1с подавление помехи на данной частоте в прототипе(И 0 ) менее kQ дБ, при использовании предлагаемого устройства с подавление помехи превышает 80 дБ. Выбором fi можно обеспечить любое подавление помехи. В этом заключается техникоэкономический эффект предлагаемого устройства.

Формула изобретения

ВХОДОМ блока сумматоров, третий вход которого подключен к третьему выходу времязадающего счетчика, выходы блока сумматоров являются выходами устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

№ eis;, кл. б 06 f 15/36, 1978.

с.185 (прототип).

-/

Фаг.З