Управляемый фильтр Советский патент 1982 года по МПК H03H21/00 

(54) УПРАВЛЯЕМЫЙ ФИЛЬТР

... - 1 - Изобретение относится к радиотехнике .и может быть использовано для вы деления полезных низкочастотных со- ставляющих измеренных векторных сигналов. По основному авт. св. № 884082 известен управляемый фильтр, содержащий последовательно включенные первый блок сравнения, ограничитель, первый интегратор,, выход которого соединен с другим входом первого блока сравнения, последовательно включенные детектор знака, второй блок сравнения, второй интегратор и квадратор, причем вход детектора знака подключен к выходу первого блока сравнения, выход второго интегратора соединен с вторым входом второго блока сравнения, выход квадратора подключен к дополнительному входу ограничителя через последовательно соединенные первый масштабный усилитель и первый cyw матор и к дополнительному входу пер-. вого интегратора через последователь но соединенные третий масштабный усилитель и второй сумматор, причем другой вход каадого из сумматоров подключён к источнику сигнала постоянной ве.пинины . Недостатком этого фильтра является низкая точность выделения составляющих многомерного сигнала из-за того, что не учитываются их совместные изменения. изобретения - повышение точ ности выделения составляющих многомерного сигнала. Для достижения этой цели в известный управляемый фильтр введены последовательно соединенные дополнительный блок сравнения, дополнительный ограничитель и дополнительный интегратор, выход которого подключен к другому входу блока сравнения, последовательно соединенные первый дополнительный масштабный усилитель и первый дополнительный сумматор, включенные между выходом квадратора и управляющим входом дополиительного ограни чителя, последовательно соединенные второй дополнительный масштабный усилитель и второй дополнительный сумматор, включенные между выходом квадратора и управляющим входом дополнительного интегратора, последова тельно соединенные первая линия задержки, первый умножитель, третий дополнительный сумматор и третий дополнительный масштабный усилитель, включенные между выходом детектора знака и входом второго блока сравнения,, последовательно соединенные дополнительный детектор знака, вторая линия зaдep)йкv1 и второй умножитель, включенные между выходом дополнитель ного блока сравнения и другим входом .третьего дополнительного сумматора, при этом второй вход первого умножителя подключен к выходу детектора знака, второй вход второго умножителя - к выходу дополнительного блока сравнения, а на вторые входы первого и второго дополнительных сумматоров поданы сигналы постоянной величины. На чертеже представлена структурная электрическая схема управляемого фильтра для двух входных сигналов. Аналогичным образом строится фильтр и для большего количества сигналов. Управляемый фильтр содержит блоки Т и 2 сравнения;ограничители 3 и , интеграторы 5 и 6, детекторы 7 и 8 знака, линии 9 и 10 задержки, умножители 11 и 12, сумматор 13 масштабный усилитель 1, блок .15 сравнения, интегратор 16, квадратор 17 масштабные усилители 18, 19 20 и 21, сумматоры 22, 23, 2k и 25. На чертеже обозначено у. (t), Ул) измеренные значения первого и второго сигнала в момент времени t; (t) , 7- (t) - полезные составляющие первого ft° Т и второго сигналов; pjf , Pf - Т - сигналы постоянной величины. Работает управляемый фильтр следующим образом. Первый входной сигнал y(t) поступает на вход блока 1 сравнения, где из него вычитается первый выходной сигнал 7y.(t) фильтра, и получаемая разность e(t) подается на вход ограничителя 3 и детектора 7 знака. Если ) превышает величину ограничивающего напряжения /5(t) ограничителя 3, то в нем происходит ограничение сигнала g,(t) до величины ), что можно представить выражением: . () при ) 7/0.(t) 8.t) при-р,(1} f (t) (t) (-p/t) при g(t) .,(t) где (t) - выходной сигнал ограничителя 3. Ограничитель 3 может быть реализован, например, с помощью операционного усилителя в режиме насыщения, Сиг «нал ,{t) с выхода ограничителя 3 поступает на вход интегратора 5, выполненного, например, с помощью операционного усилителя с емкостной отри-, цательной обратной связью. На выходе интегратора 5 получается полезная составляющая (t) первого сигнала, Которая и поступает на первый вход фильтра. Второй входной сигнал 7,(1) посту ает на вход блока 2 сравнения и с помощью этого блока, ограничителя k и интегратора 6 преобразуется таким же образом, что и первый входной сигнал, В результате на выходе интегратора 6 получается полезная составляющая y2(t) второго сигнала, которая поступает на второй выход фильтра. Остальные блоки управляемого фильтра предназначены для взаимосвязанной адаптации величин ограничивающего напряжения ограничителей и постоянных времени интегрирования интеграторов 5 и 6. Поступающий с выхода блока 1 сравнения на вход детектора 7 знака сигнал (t) преобразуется по закону ( +1 лри (ф О ij(t) sing е (t) при&(1)0; где €(t) - выходной сигнал детектора знака и подается на линию 9 задержки, где он запоминается на интервал времени ТГ, выбираемый экспериментальным путем. С выхода линии 9 задержки сигнал g,f(t-Т) поступает на один из выходов умножителя 11 , на другой вход которого поступает сигнал с выхода детектора 7 знака, С выхода умножителя 11 поступает сигнал Of(t) о величине знаковой автокорреляции отклонений ) и f(t-Т) , т. е. (t) sing (t)- sing |f( .

С выхода умножителя 1 1 сигнал г (t) подается на один из входов сумматора 13- На другой вход сумматора 13 подается сигнал л(1) о величине знаковой автокорреляции отклонений 2.(t) и i(t-C), получаемый аналогично г (t) с помощью детектора 8 , линии 10 задержки и умножителя 12.

Сигнал о величине полученной суммыс выхода сумматора 13 поступает на вход масштабного усилителя 1t, гд умножается на постоянный коэффициент 1/2 (на постоянный коэффициент 1/п при числе входных сигналов п), С выхода масштабного усилителя сигнал «/(t) идет на первый вход блока 15 сравнения, в котором из него вычитается выходной сигнал интегратора 16, и полученная разность поступает на вход этого же интегратора. Тем самым на выходе интегратора 16 получается сглаженный сигнал от масштабного усилителя 14.С выхода интегратора 16 сигнал че рез квадратор 17, в котором он возводится в квадрат, поступает на входы масштабных усилителей 18, 19, 20 и 21, где производится умножение сигнала на постоянные коэффициенты k , kk, k. Выходной сигнал масштабного усилителя 18 суммируется в сумматоре 22 с постоянным сигналом |% и поступает на управляющий вход ограничителя 3 задавая величину ограничивающего напряжения i(t).

Выходной сигнал маштабного усилителя 19 суммируется в сумматоре 23 с постоянным сигналом Т° и поступает на управляющий вход интегратора 5, задавая величину постоянной времени интегрирования Т (t) этого интегратора.

Аналогично задаются величины ограничивающего напряжения ) ограничителя и постоянной времени ин тегрирования ) интегратора 6.

Постоянная времени интегрирования, интегратора 16, масштабные коэффициенты kj, k, k, k масштабных усилителеи, постоянные сигналы , й и i определяются экспериментально в зависимости от свойств, полезного сигнала и помехи.

Таким образом, настройки А (t) и T.|(t) адаптируются в зависимости и от отклонений полезной составляющей первого сигнала y(t) От его измеренного значения, и от отклонений полезной составляющей второго сигнала y(t)oT его измеренных значений. Аналогично адаптируются и настройки ) и T2,(t).

Это позволяет при взаимосвязанных измерениях значений первого и второго сигнала более оперативно утонять настройки фильтра, что повышает точность выделения полезных составляющих многомерного сигнала. Так, прменение предлагаемого управляемого .фильтра при выделении полезных составляющих сигналов о взаимосвязанны переменных содержания-серы и кремния в доменном чугуне вместо двух отдельных управляемых фильтров уменьшает среднемодульное отклонение выделенны полезных составляющих от их действительных значений.

Формула изобретения

Управляемый фильтр по авт. св. № 884082, отличающийся тем, что, с целью повышения точности выделения составляющих многомерного сигнала, в него введены последователно соединенные дополнительный блок сравнения, дополнительный ограничитель и дополнительный интегратор, выход которого подключен к другому входу блока сравнения, последовательно соединенные первый дополнительный масштабный усилитель и первый дополнительный сумматор, включенные между выходом квадратора и управляющим входом дополнительного ограничителя, последовательно соединенные второй дополнительный масштабный усилитель и второй дополнительный сумматор, включенные между выходом квадратора . и управляющим входом дополнительного ;интегратора. Последовательно соединенные первая линия задержки, первый умножитель, третий дополнительный сумматор и третий дополнительный масштабный усилитель, включенные между выходом детектора знака и входом второго блока сравнения, последовательно соединенные дополнительный детектор знака, вторая линия задержки и второйумножитель, включенные между выходом дополнительного блока сравнения и другим входом третьего дополнительного сумматора, при этом .второй вход первого умножителя подключен к выходу детекто.ра знака, второй вход второго умножителя - к выхо7959268 . 8

ду дополнительного блока сравнения,Источники информации,

а на вторые входы первого и второго принятые во внимание при экспертизе дополнительных сумматоров поданы сиг- 1. Авторское свидетельство СССР налы постоянной величины, .№, 884082, кл. Н 03 Н 21/00, 1981.