SU1109891A1 - Интерполирующий фильтр - Google Patents

Abstract

ИНТЕРПОЛИРУКШЩЙ ФИЛЬТР,- содержащий последовательно соединенные элемент сравнени , первый вход которого  вл етс  входом интерполирующего фильтра, ограничитель, первьй интегратор, блок задержки и сумматор , а также четыре блока вычитани , п ть масштабирующих элементов и блок пам ти, при этом второй вход элемента сравнени  подключен к выходу первого интегратора, отличающ и и с   тем, что,, с целью повьш1ени  точности фильтровани  в него введены второй, третий, четвертый и п тый интеграторы, четыре блока умножени  и задатчик, при этом последовательно соединенные второй интегратор, первый блок вычитани  и первьй блок умножени  включены между выходом ограничител  и вторым входом .сумматора , последовательно соединенные третий интегратор, второй блок вычитани  и второй блок умножени  включены между выходом первого блока вычитани  и третьим входом сумматора, последовательно соединенные первый масштабирующий элемент, четвертый интегратор, третий блок вычитани  и третий блок умножени  включены между выходом второго блока вычитани  и четвертым входом сумматора, последовательно соединенные второй масштабирую1щй элемент, п тый интегратор , четвертый блок вычитани  и четвертый блок умножени  включены между выходом третьего блока вычитани  и п тым входом сумматора, последовательно соединенные блок пам ти, выход которого подключен к второму входу первого блока вычитани , третий масштабирующий элемент, выход которого подключен к второму входу С0 00 второго блока вычитани , четвертый ма штабирук ций элемент, выход которого подключен к второму входу третьесо го блока вьиитани , и п тый масштабиру ощий элемент включены между выходом второго интегратора и вторым входом четвертого блока вычитани , причем выход задатчика подключен к вторым входам первого, второго, третьего и четвертого блоков умножени .

Description

Изобретение относитс  к радиотех нике и может быть использовано дл  запаздывающего вьщелени  полезной низкочастотной составл ющей измерен ных сигналов, котора  может быть применена, например, при решении за дач запаздьшающего моделировани , а также в обучающихс  по предыстории системах. Известен интерполирующий фильтр содержащий блоки задержки, выходы которых через масштабирующие блоки подключены к блоку суммировани  13 Недостаток интерполирующего фильтра заключаетс  в низкой точнос фильтрации. Наиболее близким к изобретению ПО технической сущности  вл етс  интерполирующий фильтр-, содержащий последовательно соединенные элемент сравнени , ограничитель, интегратор блок задержки-,и сумматор, п блоков пам ти (п+1) блоков вычитани , (п+1) блоков ограничени  и (п+1) масштабирующих элементов, при этом выход интегратора подключен к второ му входу элемента сравнени , первый вход которого  вл етс  входом устройства ii-й блок пам ти, 1-й блок вычитани , i-й блок ограничени  и i-й масштабируюищй элемент (,2, ..п) включены последовательно между входом устройства и (1+1)-ым входом сумматора, (п+1)-и блок вычитани , (п+1)-й блок ограничени  и (п+1)-й масштабирующий элемент включены последовательно между входом устройст ва и (т1+2)-ым входом сумматора, а выход блока задержки соединен с вто рым входом блока вычитани  С21. Недостатком известного интерполирующего фильтра  -вл етс  низка  точность фильтрации, так как уточнение предварительно сглаженного сигнала х (t-t) производитс  по конечному числу, равному п+1, разностей между этим сигналом и значени ми входного сигнала устройства на интервале времени Ct-t, t, а не по всем значени м разностей соот ветствующих непрерывных сигналов внутри указанного отрезка времени. Повысить точность вьиелени  полезного сигнала с помощью известного интерполирующего фильтра можно путем увеличени  количества (п+1) учи тываемых разностей, -однако это св зано с повышением сложности устройства , Кроме того, упом нутые разности наход тс  мевду- значени ми входного сигнала x( , относ щимис  к разным моментам времени t-6-i внутри временного интервала Ct-tr, tl и только одним значением предвари- тельно сглаженного сигнала x(t-t ), тем самым не используетс  полученна  к моменту времени t полезна  информаци  о значени х предварительно сглаженного сигнала внутри отрезка времени tt-t , t1 Целью изобретени   вл етс  повышение точности фильтрации.. I . Цель достигаетс  тем, что в интерполирующий фильтр, содержащий последовательно соединенные элемент сравнени , первый вход которого  вл етс  входом интерполирующего фильтра, ограничитель, первый интегратор, блок задержки и сумматор, а также четьфе блока шлчитани , п ть масштабирующих элементов и блок пам ти, при этом второй вход элемента сравнени  подключен к выходу первого интегратора., введены второй, третий, четвертый и п тый интеграторь, четыре блока: умножени  и задатчик, при том последовательно соединенные второй интегратор, первый блок вычитани  и первый блок умножени  включены между выходом ограничител  и вторым входом сумматора, последовательно соединенные третийинтегратор , второй блок вычитани  и второй блок умножени  включены между выходом первого блока вычитани  и третьим входом сумматора, последовательно соединенные первый масштабирующий элемент, четвертый интегратор, третий блок вычитани  и третий блок умножени  включены между выходом второго блока вычитани  и четвертым ВХОДОМсумматора, последовательно соединенные второй масштабирующий элемент, п тый интегратор, четвертый блок вjычитaни  и четвертый блок умножени  включены между выходом третьего блока вычитани  и п тым входом сумматора, последовательно соединенные блок пам ти, выход которого подключен к второму входу первого блока вычитани , третий масштабирующий элемент, выход которого подключек к второму входу второго блока вычитани , четвертый масштабирующий

элемент8выход которого подключен к ВТО.РОМУ входу третьего блока вычитани , и п тый масштабирующий элемент включены между выходом второго интегратора и вторым входом четвертого блока вычитани , причем выход задатчика подключен к вторым входам первого, второго, третьего и четвертого блоков умножени .

На чертеже предстайНена структурна  электрическа  схема интерполирующего фильтра.

Интерполирующий фильтр содержит последовательно соединенные элемент 1 сравнени , ограничитель 2, первый интегратор 3, блок 4 задержки и сумматор 5, причем выход первого интегратора 3 св зан с вторым входом элемента 1 сравнени ,первый вход которого  вл етс  входом фильтра, последовательно соединенные второй .интегратор 6, вход которого подключен к выходу ограничител  2, первый блок 7 вычитани , третий интегратор 8j второй блок 9 вычитани , первый масштабирующий элемент 10, четвертый интегратор 11, третий блок 12 вычитани  , второй масштабирующий элемент 13-, п тый интегратор 14 и четвертый блок 15 вычитани , последовательно соединенные блок 16 пам ти, третий масштабирующий элемент 17, четвертый масштабирующий элемент 18 и п тый масштабируюш ий элемент 19, подключенные между выходом второго интегратора 6 и вторым входом четвертого блока 15 вычитани , входы третьего 17, четвертого 18 и п того 19 масщтабируюших элементов объединены с вторыми входами соответственно первого, второго и третьего блоков 7, 9 и 12 вычитани , задатчик 20, первый, второй, третий и четвертый блоки 21-24 умножени , первые входы которьк соединены с выходами соответствующих блоков 7, 9, 12 и 1 вычитани , вторые входы соединены с выходом задатчика 20, а выходы подключены к второму, третьему, четвертому и п тому входам сумматора:5

На чертеже обозначены x(t) - вхоной сигнал устройства-, x(t-t ) сглаженный сигнал на выходе устройства ,

Интерполирующий фильтр работает следующим образом.

Входной сигнал x(t) предварительно сглаживаетс  фильтром низкой

частоты, состо щим из элемента 1 сравнени , ограничител  2 и первого интегратора 3. С этой целью сигнал x(t) поступает на первый вход элемента 1 сравнени , где из него вычитаетс  выходной сигнал фильтра низкой частоты x(t) ,-поступающий с выхода первого интегратора 3. Полученна  разность

i«(t) x(t) - x«(t)

поступает на вход ограничител  2, который может быть реализован, например , в виде усилител  с насыщени5 ем. Если сигнал .(-) превьшгает величину ограничивающего напр жени  Jj, то в ограничителе 2 он огранич;иваетс  до этой величины. Это можно представить выражением

0

t)--fC 4t h4 «UHeS-S« l . Ujb еслц «4t).,.

где ) - выходной сигнал ограни5чител  2 i

Сигнал crCt) поступает на вход первого интегратора 3 и интегрируетс  в нем. С выхода первого интегра0 тора 3 предварительно сглаженный . фильтром низкой частоты сигнал x(t) подаетс  на вход блока 4 задержки , где запоминаетс  на интервал времени Ь . Сигнал Т) с выхода

5 блока 4 задержки поступает на первый вход сумматора 5.

Выходной сигнал интерполирующего фильтра формируетс  путем уточнени  предварительно сглаженного сигнала

0 x(t-t) по разност м между знамени ми этого сигнала и входного сигнала устройства на интервале времени It-t , tl.

С этой целью сигнал 5(t) с вы5 хода ограничител  2 поступает на

вход второго интегратора 6, в котором он интегрируетс . Сигнал с выхода второго интегратора 6 поступает на вход блока 16 пам ти, в котором

50 он задерживаетс  на интервал времени t, и далее на вход первого блока 7 вычитани , в котором он вычитаетс  из сигнала с выхода второго интегратора 6.

Сигнал с выхода первого блока 7 вычитани  поступает на вход третьего интегратора 8, в котором он интегрируетс  , Сигнал с выхода блока 16 пам ти подаетс  на вход третьего масш табирзпощего элемента 17, умножаетс  в нем на коэффициент Ут,. и поступает далее на вход второго блока 9 вычитани , в котором он вычитаетс  из сигнала с выхода третьего интегр тора 8. Сигнал с выхода второго блока 9 вычитани  поступает на вход первого масштабирующего элемента 10, умножа етс  в нем на коэффициент jj 2 и подаетс  далее на. вход четвертого интегратора 11, в котором он интегрируетс . Сигнал с выхода третьего масштабирующего элемента 17 подаетс  на вход четвертого масштабирующего элемента 18, умножаетс  в нем на ко эффициент и Поступает далее на вход третьего блока 12 вычитани , в котором он вычитаетс  из сигнала с выхода четвертого интегратора 11. Сигнал с выхода третьего блока 12 вычитани  поступает на вход второ го масштабирующего элемента 13, умно жаетс  в нем на коэффи1Ц1ент Jfi 3 и подаетс  далее на вход п того интегратора 14, в котором он интегрируетс . Сигнал с выхода четвертого масштабиру ицего элемента 18 подаетс  на вход п того масштабирукщего элемента 19, умножаетс  в нем на коэффициент и поступает далее на вход четвертого блока 15 вычитани , в котором он вычитаетс  из сигнала с выхода п того интегратора 14. Коэффициенты усилени  второго, третьего, четвертого и п того интеграторов 6, 8, 11 и 14 устанавливаютс  равными единице. Передаточна  функци  схемы, состо щей из блоков 6, 7 и 16 имеет вид )/ - передаточна  функци  ин тегратора; - передаточна  функци  блока 16 пам ти, а соответствующа  импульсна  характерисV- ,/оЧвИ, ©САМ Чо если (2) Передаточна  функци  схемы, состо щей из блоков 6, 7, 8, 9, 16 и 17, имеет вид W., а соответствующа  импульсна  характеристика ( в,Сд :.,«« «САМ t Передаточна  функци  схемы, состо щей из блоков 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 16, 17 и 18, имеет вид Nk/2( ) ..е..« Р-, а соответствующа  импульсна  характеристика если (д){о: «САИ Передаточна  функци  схемы, состо щей из блоков 6-19, имеет вид ) -е а соответствующа  импульсна  характеристика д если OidA- ; ( ) - «САМ . (5) Сигналы с выходов блоков 7, 9, 12 и 15 вычитани  поступают-на первые входы соответствующих блоков 21-24 умножени , умножаютс  в них на коэффициенты to, t , f и t, задаваемые с выхода задатчика 20 на торые входы блоков 21-24 умножени , подаютс  далее на второй, третий, етвертый и п тый входы сумматора 5, котором они суммируютс , в резуль ате чего получаетс  сигнал ux(t-C). Импульсна  характеристика схемы, ходом которой  вл етс  входной сигал d(t) второго интегратора 6, а ыходом - результат суммировани  x(t-t), имеет вид йНой)о( e,«,(e«%() ) ,« есАМ lO, «САМ -ftyt, выходной ux(t-lr ) сигнал этой схемы формируетс  в соответствии с выражением (t-tbx4t-t)vaf().4 LxMmi-ft a r(; Коэффициенты to, J-i, г г Устанавливаютс  на выходе задатчика 20 таким образом, чтобы обеспечить

Claims (1)

1. (57.) ИНТЕРПОЛИРУЮЩИЙ ФИЛЬТР,- содержащий последовательно соединенные элемент сравнения, первый вход которого является входом интерполирующего фильтра, ограничитель, первый интегратор, блок задержки и сумматор, а также четыре блока вычитания, пять масштабирующих элементов и блок памяти, при этом второй вход элемента сравнения подключен к выходу первого интегратора, отличаю- щ и й с я тем, ЧТО', с целью повышения точности фильтрования в него введены второй, третий, четвертый и пятый интеграторы, четыре блока умножения и задатчик, при этом последовательно соединенные второй интегратор, первый блок вычитания и первый блок умножения включены между выходом ограничителя и вторым входом сумматора, последовательно соединенные третий интегратор, второй блок вычитания и второй блок умножения включены между выходом первого блока вычитания и третьим входом сумматора, последовательно соединенные первый масштабирующий элемент, четвертый интегратор, третий блок вычитания и третий блок умножения включены между выходом второго блока вычитания и четвертым входом сумматора, последовательно соединенные второй масштабирующий элемент, пятый интегратор, четвертый блок вычитания и четвертый блок умножения включены между выходом третьего блока вычитания и пятым входом сумматора, после- О довательно соединенные блок памяти, выход которого подключен к второму входу первого блока вычитания, третий масштабирующий элемент, выход которого подключен к второму входу второго блока вычитания, четвертый__ масштабирующий элемент, выход которого подключен к второму входу третьего блока вычитания, и пятый масштабирующий элемент включены между выходом второго интегратора и вторым входом четвертого блока вычитания, причем выход задатчика подключен к вторым входам первого, второго, третьего и четвертого блоков умножения.