Главная > Моделирование, обработка сигналов > Методы и техника обработки сигналов при физических измерениях, Т.2
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

17.4. Реализация согласованных фильтров методом «взвешивания»

Основы метода.

Рассмотрим линию задержки, на вход которой непрерывно подается сигнал Предположим, что линия состоит из элементов, соединенных параллельно. Каждый элемент дает задержку Предположим также, что сигнал разделен на частей длительностью

Пусть сигнал с каждого выхода каждого элемента линии задержки подается на весовое устройство так, что сигналу с

выхода элемента ранга линии задержки приписывается вес

Весовые коэффициенты изменяются от

Если в заданный момент времени взять сумму сигналов с выхода с учетом соответствующего веса (сюда включается вход первой линии задержки, который считается выходом нулевого элемента задержки), то будем иметь

Если положить то получим

что представляет собой значение сигнала на выходе согласованного фильтра в момент

Рис. 17.2. (см. скан)

На рис. 17.2 приведена схема реализации такого согласованного фильтра.

При современном уровне развития техники для низких и средних частот значительно проще реализовать линию

задержки логическими средствами, чем аналоговыми. Можно, например, после дискретизации и кодирования сигнала использовать сдвиговый регистр, реализующий шаг задержки, равный периоду таймера, тогда число элементов задержки будет совпадать с числом разрядов сдвигового регистра. Взвешивание можно осуществить путем присоединения каждого выхода линии задержки к весовой матрице из резисторов Каждый резистор матрицы управляется полевым транзистором. Сигнал может быть, таким образом, выделен с помощью внешней команды из памяти или диодной матричной схемы.

Для проведения описанных процедур можно предложить аналоговую схему, в которой каждый элемент взвешивания будет состоять из гибридной схемы умножения, осуществляющей дискретизацию сигнала ранга и генерирующей напряжение, пропорциональное величине . В обоих случаях, если дискретизовано с шагом (обычно на выходе суммирующего усилителя получим выходной сигнал согласованного фильтра, дискретизованный с тем же шагом.

Для низкочастотных сигналов можно предложить более простое решение — одна схема умножения, циклически коммутируемая с последовательными выходами элементов линии задержки и последовательными значениями Суммирующий усилитель представляет собой в этом случае просто интегратор, сбрасываемый в 0 в каждом цикле вычислений.

Многофункциональный согласованный фильтр.

Описанное выше непосредственно применимо в случае, когда является одиночным сигналом известной формы. Но существуют случаи (например, при распознавании форм), когда нужно выполнить согласованную фильтрацию для целой группы моделей Тогда можно реализовать аналоговую систему с несколькими моделями.

Пусть, как всегда, — период дискретизации сигнала Между моментами надо выполнять операции для всех сигналов . При этом произведений или взвешиваний, соответствующих одному сигналу выполняются параллельно. Поэтому достаточно того, чтобы быстро изменять сигнал управляющий взвешиванием или посылаемый на умножители и коммутатор суммирующего усилителя, причем выход коммутатора замыкается на выход, отвечающий той модели, которая обрабатывается.

В качестве примера рассмотрим два способа реализации этих операций.

Первый способ, более быстрый, состоит в автоматической смене резисторной матрицы, управляющей состоянием полевых

транзисторов весового устройства. Эту процедуру можно выполнять очень быстро, так как управление осуществляется в параллельном режиме.

Второй способ, более медленный, состоит в использовании умножителей, на вход которых подается сигнал с помощью сдвигового регистра (рис. 17.3).

Рис. 17.3. (см. скан)

При каждой смене модели в регистре сигнал одной модели заменяется сигналом другой модели. Эта система более медленная, чем предыдущая, и годится для сигналов, допускающих дискретизацию с более низкой скоростью.

Мы рассмотрели лишь два способа реализации согласованной фильтрации. Безусловно, существуют и другие способы. Приборы с переносом заряда (разд. 18.9) особенно пригодны для этих целей.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление