Цифровой фильтр

 

ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР по авт.св. № 898592, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия фильтрации за счет одновременной обработки дополнительных промежуточных величин, введены третий и четвертый блоки элементов ЗИ-ИЛИ, третий и четвертый блоки памяти, четвертый и пятый коммутаторы и третий и четвертый сумматоры, при этом третий блок элементов ЗИ-Ш1И, третий блок памяти и четвертый коммутатор включены последовательно , входы третьего блока элементов ЗИ-ИЛИ объединены с соответствующими входами первого блока элементов ЗИ-ИЛИ, второй выход соединен с вторым входом четвертого коммутатора , выход которого соединен с первым входом третьего сумматора, четвертый блок элементов ЗЙ-ИЛИ, четвертый блок памяти и пят коммутатор включены последовательно, входы четвертого блока элементов ЗИ-ИЛИ объединены с соответствующими входами второго блока элементов ЗИ-ИЛИ, в.торой выход соединен с вторым входом пятого коммутатора, выход кото (Л рого подключен к второму входу третьего сумматора, а выход второго сумматора соединен с вторым входом первого сумматора через четвертый .. а сумматор, второй вход которого под- : ключен к выходу третьего сумматора.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК

O9J m1 l

ЗсЮ Н 03 Н 17 04

ГОСУДАРСТОЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

По ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABT0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 898592 (21) 3517542/18-09 (22) 05. 11. 82 (46) 07.08.84 ° Бюл. У 29 (72) А.К.Горшков, В.А.Лесников, А.Н.Онучин, Е.П.Петров и А.В.Частиков (71) Кировский политехнический инсти-тут (53) 621;396.62(088,8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 898592, кл. H 03 Н 17/04, 1979 (прототип). (54)(57) ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР по авт.св.

У 898592; отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия фильтрации за счет одновременной обработки дополнительных промежуточных величин, введены третий и четвертый блоки. элементов ЗИ-ИЛИ, третий и четвертый блоки памяти, четвертый и пятый коммутаторы и третий и четвертый сумматоры, при этом третий блок элементов ЗИ-ИЛИ, третий блок памяти и четвертый коммутатор включены последовательно, входы третьего блока элементов

ЗИ-ИЛИ объединены с соответствующими входами первого блока элементов ЗИ-ИЛИ, второй выход соединен с вторым входом четвертого коммутатора, выход которого соединен с . первым входом третьего сумматора, четвертый блок элементов ЗИ-ИЛИ, четвертый блок памяти и пятый коммутатор включены последовательно, входы четвертого блока элементов ЗИ-ИЛИ объединены с соответствующими входами второго блока элементов ЗИ-ИЛИ, второй выход соединен с вторым вхо- g дом пятого коммутатора, выход которого подключен к второму входу третьего сумматора, а выход второго сумматора соединен с вторым входом первого сумматора через четвертый .. O сумматор, второй вход которого подключен к выходу третьего сумматора.

»О7

Поставленная цель достигается тем,что в цифровой фильтр, содержащий первую и вторую группы регистров сдви- 50 га, первый сумматор, элемент НЕ, выходной регистр, блок сдвига, два блока элементов ЗИ вЂ И; два блока памяти, три коммутатора и второй сумматор, при этом выходы регистров пер-55 вой группы регистров сдвига соединены через последовательно соединен ные первый блок элементов ЗИ-ИЛИ, Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в.системах цифровой обработки сигналов в радиосвязи, радиолокации, радионавигации и т..п. 5

По основному авт.св. Ф 898592 известен цифровой фильтр, содержащий первую и вторую группы регистров сдвига, первый сумматор, элемент НЕ, выходной регистр, блок сдвига, два 10 блока элементов ЗИ-ИЛИ, два блока памяти, три коммутатора и второй сумматор при этом выходы регистров первой группы регистров сдвига соединены через последовательно соеди- 15 ненные первый блок элементов ЗИ-ИЛИ, первый блок памяти и первый коммутатор с первым входом второго сумматора, выходы регистров второй группы регистров сдвига соединены через 20 последовательно соединенные второй блок элементов ЗИ-ИЛИ, второй блок памяти и второй коммутатор с вторым входом второго сумматора, выход которого соединен через. последовательно 25 соединенные первый сумматор и вы- ходной регистр с входами блока сдвига, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, первый выход выходного регистра через элемент НЕ соединен с первым входом второй группы регистров сдвига, второй выход выходного регистра соединен с вторым входом второй группы регистров сдвига, а вход первой группы регистров сдвига соединен с

35 выходом третьего коммутатора, вход которого является входом цифрового фильтра 11.

Недостатком известного цифрового фильтра является ограниченное быстродействие, вследствие одновременной обработки только двух срезов данных.

Целью изобретения является увели-. чение быстродействия фильтрации за счет одновременной обработки дополнительных промежуточных величин.

291 2 первый блок памяти и первый коммутатор с первым входом второго сумматора, выходы регистров второй группы регистров сдвига соединены через последовательно соединенные второй блок элеменФов ЗИ-ИЛИ, второй блок памяти и второй коммутатор с вторым входом второго сумматора, выход которого соединен через последовательно соеди,ненные первый сумматор и выходной регистр с входами блока сдвига, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, первый выход выходного регистра через элемент НЕ соединен с первым входом второй группы регистров сдвига, второй выход выходного регистра соединен с вторым входом второй группы регистров сдвига, а вход первой группы регистров сдвига соединен с выходом третьего коммутатора, вход которого является входом цифрового фильтра, введены третий и четвертый блоки элемен4 тов ЗИ-ИЛИ, третий и четвертый блоки памяти, четвертый и пятый коммутаторы и третий и четвертый сумматоры, при этом третий блок элементов 3И-ИЛИ

/ третий блок памяти и четвертый коммутатор включены последовательно, входы третьего блока элементов ЗИ-ИЛИ объединены с соответствующими входами первого блока элементов ЗИ-ИЛИ, второй выход соединен с вторым входом четвертого коммутатора, выход которого соединен с первым входом третьего сумматора, четвертый блок элементов ЗИ-ИЛИ, четвертый блок памяти и пятый коммутатор включены последовательно, входы четвертого блока элементов ЗИ-ИЛИ объединены с соответствующими входами второго блока элементов ЗИ-ИЛИ, второй выход соединен с вторым входом пятого коммутатора, выход которого подключен к второму входу третьего сумматора, а выход второго сумматора соединен с вторым входом первого сумматора через четвертый сумматор, второй вход которого подключен к выходу третьего сумматора.

На чертеже представлена структурная электрическая схема цифрового фильтра.

Цифровой фильтр содержит третий коммутатор 1, первую группу 2 регистров сдвига на регистрах 2-1-2-N вторую группу 3 регистров сдвига на регистрах 3-1 — З-М, первый вто1107291 рой, третий и четвертый блоки 4-7 элементов ЗИ-ИЛИ, первый, второй, третий и четвертый блоки 8-11 памяти, первый, второй, четвертый и пятый коммутаторы 12-15, первый, второй, третий и четвертый сумматоры 16-19, выходной регистр 20, блок 21 сдвига, элемент НЕ 22.

Цифровой фильтр работает следующим образом.

Структура цифрового фильтра определяется следующим алгоритмом, кото- рый получается из периодической функции рекурсивного цифрового фильтра

Z. E(%Pi (y(X„ -1 (1) iie

Р = %2 > . " ); 1 („ а 1, -2+3

О0 дГ(ХиЭЛ )+ а ХИ

Ло

M м

Я- - =, å, ) ы;pc(;) (РЗ=," " »" . пои P=0 \ %:1 ° Ч-1

Хк-41 Хк-1-Х„ - )Р =Кол-, Х .д

Ь °, к

Ъ У -4 Ч-.Л (к Як 1-Чк ТЧк2 . к Як й, (З) где м — соответственно Ъ -е разряды - М входных и j-x выходных отсчетов; с1, — количество разрядов представления отсчетов в двоичном коде.

Преобразование центральной частоты р 2 где централь I 1 ная частота, Т вЂ” интервал дискретизации производится путем изменения знака у каждого второго отсчета входной последовательности и осуществляется третьим коммутатором 1, который либо передает код без изменения, либо инвертирует код каждого второго отсчета, входной последовательности.

Регистры 2-1- N на четыре разряда предназначены для хранения последовательности отсчетов из входного сигнала, взятых с интервалом дискретизации Т. В зависимости от режима работы эта последовательность может быть преобразована третьим коммутатором 1.

Таблица 1.

По О(., Пл

55. 0

2а, При этом на первом выходе первого блока 4 имеется сигнал

4 4,-4

1 =Хи ) и Чми Xn- >n- Ч Хи «и Хп 2

5 .а на втором его выходе — rcop(l4,Д)

UoXn Wn.> × Õn ХИ.1Ч Xll Õn ХИ. г -л .-л л где О» Хи-кя. V Х„,.хн-

1О .Код (Ор 0») определяет адрес первого блока 8 памяти. При любом способе аппроксимации АЧХ при этом на первом выходе второго блока 5 имеется сигнал 3 =g„,, а на втором его выходе — код (Yo 1 V< > Yz)

15- о -Л где Ч,-ф„л ци», Ч 1ф<-л Чи-л

Чл 7n-i 2и-1 Ч рп-л 1 и-ф (5)

Ч1 LPl л %M V ЧЙ Л 9й-1

20 Код (Yo1 Y» l Y ) определяет адрес второго блока 9 памяти. На первом выходе третьего блока 6 имеется сигнал ф,, 1 5 Х -1 .Э 4.Ъ,-Ъ

Хи ХИ Ч n Ми.g-Xn-g Y Хь Ми Хи-3

25 а на втором его выходе — код(g )

1 «-2 -Э X, L -1 Ъ,-Ь - © -,"1, x + Y Xn Х„2 V x„.õ„, хи 2 . где (1 «-ъ .- ъ ь

Л =Хи и 2 Ч Хи. }(и-2. (6)

30 Код (U4 0 л ) определяет адрес третьего блока 10 памяти. При любом способе аппроксимации АЧХ на первом выходе четвертого блока 7 имеется сигнал д = Я 1, а на втором

55 его выхоДе коД (Y,, 1 л, МЬ ) о pe Ци-Л Ч И-Л Яи»

Ч 2 2 1 -2

Ци л Яй-1 » Qn-л Ци 2 . (7)

-2 5 -3

40 2 Чи-л Яи-- Чф -л ф -х

Код (V >V»,V ) определяет адрес четвер" того блока 11 памяти. Соответствие между кодами, определенными логическими выражениями (4) — (7) и значе45 ниями коэффициентов элементарного фильтра. показано в табл. 1-4:

1107291

Таблица 2

° V4

Ч4 Vf . В1

О -1,5 „- 1,5ь

0 -0,5р,"- 1,5<

0,55 0.5в

Π-0,5g — 0,5pi

1 -0,5 + 1,5рР

1 -1, 5 — О, 5

О

О -1,5, — 0,5фО

1 -1, 5q - 1, 5Р

Таблица3

I " 1

0

3О„

/ в

0 — 1, 5 —

О 0 -0,5, - 1,5ô

-0,5,, — 0 5@

0 -0,.5 О, 5е

-0,5„+ 1,5е

-1,5в - 0,5pt

-1,5@ - 0,5ф0

-1,5, + 1,5ф0

Если сигнал с, вырабатываемый 40 первым блоком 4, принимает значение 1, то первый коммутатор 12 пере-дает код, считываемый из первого бло-. ка 8 памяти, без изменения, если же

Ь =О, то первый коммутатор t2 пере- .45 дает обратный код числа, считываемого из первого блока 8 памяти.

Аналогично,. если сигнал 3 .вырабатываемый вторым блоком 5, принимает значение 1, то второй коммутатор 13 передает код, считываемый иэ второго блока 9 памяти, без изменения, если же. Б =О, то второй коммутатор 13 передает обратный код числа, считываемого из второго блока 9 памяти. Числа gq н 3. передаваемые первым и вторым коммутаторами 12 н 13 соответственно, суммируются при поI (Г "1

Таблица. 4

) I мощи второго сумматора 17, .образуя промежуточную величину (оЯ + P )

Если сигнал, вырабатываемый третьим блоком 6, принимает значение 1, то четвертый коммутатор 14 передает код, считываемый из третьего блока 10 памяти, без изменения, если же О, то четвертый коммутатор

14 передает обратный код числа считываемого из третьего блока 10 памяти.

Аналогично, если сигнал вырабатываемый четвертым блоком 7, принимает значение 1, то пятый коммутатор 15 передает код, считываемый из четвертого блока 11 памяти, без изменения, если же s = О, то пятый коммутатор .15 передает обратный код числа, считываемого из четвертого

9.1. ВНИИПИ Заказ 5776/43 Тираж 862 Подаисное

Филиал ППП "Патент", г Ужгород, ул.Проектная,4

7 11072 блока 11 памяти. Числа с4 и ф, пере-! даваемые четвертым и пятым коммутаторами 14 и 15 соответственно, суммируются при помощи третьего сумматора 18, образуя промежуточную величи/ I ну (M1 +,(Ьi I . Промежуточные величины (ching>) и (,Я),вырабатываемые вторым и третьим сумматорами 17 и 18 соответственно, суммируются при помощи четвертого сумматора 19, образуя на его выходе число

Е44Я (4ф1 4 "3, Для накопления суммы (1) служат пер-: вый сумматор 16, выходной регистр15

20 и блок 21 сдвига. на четыре разряда (для учета множителя 16 " в выражении (1)). Поскольку в выражении (2) фигурируют числа », связанные с числами Я, представленными в дополнительном коде при по1мощи соотношения (3), при передаче результата вычислений согласно (1) в первый регистр 3-1 старший разряд

8 кода ц инвертируется при помощи элемента HE 22

;Быстродействие предлагаемого цифрового фильтра пропорционально не величине q,/2, где с(— разрядность регистров, а пропорционально /4, т.е. быстродействие увеличивается вдвое, и вместо одновременной обработки двух срезов данных выполняется одновременная обработка четырех (индексы 0,1,2,3 в выражениях (4) — (7).).

Если вследствие округления результатов арифметических операций уровень колебаний предельного цикла для частоты получается меньше чем

S для частоты 1,, то необходимо произвести настройку предлагаемого цифрового фильтра, как и известного на частоту У, а входную последовательность подвергнуть частотному преобразованию при помощи третьего коммутатора 1.

Цифровой фильтр Цифровой фильтр Цифровой фильтр Цифровой фильтр Цифровой фильтр 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано в системах цифровой обработки радиотехнических сигналов для решения задач оптимальной нелинейной фильтрации

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано в системах цифровой обработки радиотехнических сигналов для решения задач оптимальной нелинейной фильтрации

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано в системах цифровой обработки сигналов для решения задач оптимальной нелинейной фильтрации

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для построения в общесистемной аппаратной среде цифровых авторегрессионных фильтров и фильтров с конечным импульсным откликом, устройств идентификации, свертки и модульных вычислений

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и может быть использовано в системах, в которых требуется аппаратная реализация алгоритмов цифровой фильтрации сигналов, например, при оценке уровня нуля на фоне импульсных сигналов/помех или в условиях несимметричного относительно уровня нуля ограничения динамического диапазона

Изобретение относится к области обработки информации, может использоваться в цифровых системах контроля, слежения и управления различными объектами

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано в системах цифровой обработки сигналов для решения задач оптимальной нелинейной фильтрации

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано в системах обработки информации, информационно-измерительных системах, устройствах прогнозирования случайных сигналов и т.п

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в устройствах цифровой обработки сигналов

Изобретение относится к цифровой обработке данных и может быть использовано в радиотехнике и системах связи
Наверх