Структура цифрового согласованного фильтра

Рассмотрим применение цифровых методов реализации согласованных фильтров, основанных на процедуре нерекурсивной фильтрации [3,4].

Общеизвестны [4] недостатки аналоговых методов реализа­ции согласованных фильтров, рассчитанных на прием радиосигна­лов в УПОС. Эти недостатки особенно проявляются при необходимос­ти построения устройств обнаружения сложных сигналов. Решение этой задачи в значительной степени облегчается при использова­нии дискретных методов реализации согласованных фильтров, осно­ванных на процедуре нерекурсивной фильтрации [3]. Импульсный отклик такого дискретного фильтра представляет собой решетчатую функцию hc[i], соответствующую непрерывной функции Kc(t):

h_c[i] = Δt∙K_c(iΔt) при i≥0 (37)

где Δt = Т/М - интервал дискретизации; М - число выбороч­ных значений

(i=0,1,…М-1) на длительности Т им­пульсного отклика. Выборочные значения выходного напряжения нерекурсивного дискретного фильтра, представленные в форме решетчатой функции UВЫХ[k], определяются выражением:

, (38)

где выборочные значения процесса y(t) в (1) также представ­лены с помощью решетчатой функции y[j] = y(jΔt), а Kc[j] = 0 при j≥М. При этом для

k≥М:

. (39)

Процедуру вычисления UВЫХ[k] можно выполнить с помощью дискретного согласованного фильтра (рис.8). Такой фильтр со­держит М - 1 элементов задержки на время Δt и М взвешива­ющих устройств с коэффициентами передачи Kc[i] (i = 0, 1, …, М - 1), причем непрерывный процесс y(t) предварительно подвергается временной дискретизации.

Процедуру дискретной свертки (39), представленную в цифровой форме, можно записать в виде:

, (40)

где , и - последовательности q, n и p-разрядных чисел, являющихся цифровыми эквива­лентами решетчатых функций UВЫХ[k], y[k-j] и Kc[j] соответст­венно. Схема реализации процедуры дискретной свертки, представ­ленной в цифровой форме) показана на рис.9. На выходе АЦП формируются q-разрядные числа, соответствующие выборочным значениям анализируемого процесса. Оперативное за­поминающие устройство RАМ выполняет, по существу, функции линии задержки дискретного фильтра, изображенного на рис.8. Порядок считывания чисел из RАМ и суммирование в цифровом сум­маторе-накопителе СН определяется выражением (40). Зна­чения импульсного отклика поступают непосредственно на вход сумматора-накопителя СН.

Рис.8. Дискретный согласованный фильтр.

Рис.9. Цифровой согласованный фильтр.

С помощью устройства управления происходит синхронизация работы всех узлов цифрового согласованного фильтра. К выходу СН подключается ЦАП, позволяющий получить ступенчато изменяющее­ся выходное напряжение цифрового согласованного фильтра.

Возможна реализация процедуры цифровой фильтрации при использовании микроконтроллера, выполняющего последовательность операций в соответствии с (40).