Устройство для нерекурсивной цифровой фильтрации (его варианты)

 

1.Устройство для нерекурсивной 1гифровой фильтрации, содержащее 11 последовательно соединенных элементов задержки, вход первого и выход каждого из которых соединен с входом соответствующего умножителя, а выходы умножителей подключены к соответствующим входам сумматора, выход которого является вькодом устройства , а вход первого элемента задержки - входом устройства, о тличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем формирования дополнительной полосы фильтрации в области высокой частоты с частотной характеристикой, симметричной исходной , сумматор выполнен в виде сумматора четньк компонент сигнала и сумматора нечетных компонент сигнала , выходыкоторых подключены к входам выходного сумматора, кроме того, в устройство введены последовательно соединенные инвертор знака и дополнительньи -сумматор, выход которого является дополнительным выходом устройства, при этом выход сумматора четных компонент сигнала подключен к другому входу дополнительного сумматора, а выход сумматора нечетных компонент сигнала - к входу инвертора знака, причем к входам сумматора четных компонент сигнала подключены выходы умножителей с четными номерами, а к входам сумматора нечетных компонент сигнала - выходы умножителей с нечетными номерами. S 2. Устройство дли йерекурсивной (Л цифровой фильтрации, содержащее () последовательно соединенных с элементов задержки, причем выход каждого

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН ()9) (II) 2 А (5))4 Н 03 Н 17/04 Н 03 H 17/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 ,4 ка и дополнительный сумматор, выход которого является дополнительным выходом устройства, при этом выход сумматора четных компонент сигнала подключен к другому входу дополнительного сумматора, а выход сумматора нечетных компонент сигнала — к входу инвертора знака, причем к входам сумматора четных компонент сигнала подключены выходы умножителей с четными номерами, а к входам сумматора нечетных компонент сигнала — выходы умножителей .с нечетными номерами..(21) 2873902/24-09 (22) 17.01.80 (46) 15.09.85. Бюл. N - 34 (72) Л.Н. Бескин, Г.Л. Брынский и Л.В. Хохлачева (53) 621.394.14(088.8) (56) Гольденберг Л.М., Матюшкин Б.Д.

Выделение каналов из группового цифрового сигнала в системе ИКМ 48. — Электросвязь, 1978, Ф 5, с. 8-13.

Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов. M.: Мир, 1978, с. 59, фиг. 2.23. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕРЕКУРСИВНОЙ

ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТРАЦИИ (ЕГО ВАРИАНТЫ). (57) 1,Устройство для нерекурсивной цифровой фильтрации, содержащее и последовательно соединенных элементов задержки,.вход первого и выход каждого из которых соединен с входом соответствующего умножителя, а выходы умножителей подключены к соответствующим входам сумматора, выход которого является выходом устройства, а вход первого элемента задержки — входом устройства, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем формирования дополнительной полосы фильтрации в области высокой частоты с частотной характеристикой, симметричной исход- ной, сумматор выполнен в виде сумматора четных компонент сигнала и сумматора нечетных компонент сигнала, выходьг которых подключены к входам выходного сумматора, кроме того, в устройство введены последовательно соединенные инвертор зна2. Устройство для нерекурсивной цифровой фильтрации, содержащее (4)ог2) последовательно соединенных элементов задержки, причем выход каждого (2k )-ro элемента задержки (где k = 0 1, 2, ..., 2 m-t) и вход первого элемента задержки соединены через соответствующий умножитель, а выход (2ш-1)-ro элемента задержки непосредственно подключен к входам сумматора, выход которого является выходом устройства, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем формирования дополнительной полосы фильтрации в области высокой частоты с частотной характеристикой, симметричной исходной, сумматор выполнен в виде последовательно соединенных сумматора четных компонент сигнала и выходного сумматора, кроме того, в устройство введены последовательно соединенные инвертор знака и дополнительный сумматор, выход которого является дополнительным выходом уст1 ройства, при этом к входу инвертора знака подключен выход сумматора четных компонент сигнала, а к другим входам выходного и дополнительного

179520 сумматоров подключен выход (2 — 1)-ro элемента задержки, причем к входам сумматора четных компонент сигнала подключены выходы умножителей.

Изобретение относится к радиотехническим устройствам с применением цифровой обработки сигналов.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем формирования дополнительной полосы фильтрации в области высокой частоты с часто ной характеристикой, симметричной исходной.

На фиг. 1 представлен первый вари-1 ант структурной электрической схемы предлагаемого устройства; на фиг. 2 — второй вариант структурной электрической схемы предлагаемого устройства, на фиг. 3 — частотные характеристики устройства.

Устройство для нерекурсивной цифровой фильтрации (первый вариант) содержит и элементов 1, ..., 1 . задержки, (и+1) умножителей 2ц, 2, сумматор 3, состоящий из сумматора 4 четных компонент сигнала, сумматора 5 нечетных компонент сигнала и выходного сумматора 6, инвертор 7 знака и дополнительный сум- 5 матор 8.

Устройство для нерекурсивной цифровой фильтрации (второй вариант) содержит (4III-2) элементов 11, .1 щ задержки, 2 умножителей 2, 30

2, сумматор 3, состоящий из сумматора 4 четных компонент сигнала и выходного сумматора 5, инвертор 6 знака и дополнительный сумматор 7.

Устройство для нерекурсивной

I цифровой фильтрации (фиг. 1) работает следующим образом.

Отсчеты исходного цифрового сигнала АИМ, имеющего основную полосу 4О частот от О до некоторой частоты

I среза (Р— Р ) и тактовую частоту F> = 2F» поступают на вход последовательно соединенных элементов 1„, ..., 1 „ задержки, каждый 45 из которых осуществляет задержку отсчетов на тактовый интервал

Т = 1/Гт. Полученные отсчеты с входа первого элемента 1 задержки и выходов элементов 1, ..., 1 д задержки умножаются на постоянные коэффициенты Ъо, b<, b2, ..., Ъ с помощью умножителей 2у,, ..., 2IÄ причем произведения с выходов умножителей с номерами 21 (где 1, = О,1, 2, ...,(-1)суммируются а сумматоре 4 четных компонент сигнала, а произведения с выходов умножите— лей с номерами 2 q + 1 (где л = О, 1, 2, ..., : 1.) суммируются в сумма2 торе 5 нечетных компонент сигнала.

Сигналы с выходов сумматора 4 четных компонент сигнала и сумматора 5 нечетных компонент сигнала поступают на выходной сумматор 6, на вьгходе которого выделяется сигнал в низкочастотной (НЧ) области с полосой от О до F< . С выхода сумматора

4 четных компонент сигнала непосредственно, а с выхода сумматора 5 нечетных компонент сигнала через инвертор 7 знака сигналы поступают на входы дополнительного сумматора

8, на выходе которого выделяется сигнал в высокочастотной (ВЧ) облас ти с полосой от (FtI — F<) до Рц.

Рассмотрим алгоритм выделения сигналов.

Обозначим Х отсчет сигнала на входе устрой .гва в тактовый момент

КТ, à YO „ и 71„. — отсчеты сигналов на НЧ и ВЧ выходах устройства.

Очевидно

УО„=Ьх„+Ъх„,+ах ... = r.. b2,Õ.„„„ ро — ... = (-1) Ь,х„,-, p=o где n — число элементов задержки.

Введем безразмерную частоту

= F/F> . Комплексный коэффициент

3 передачи ыа частоте 6 между входом устройства и выходом сумматора 6 равен лg

Со (6) = Е b,pЧ""

p=o а между входом устройства и выходом дополнительного сумматора .8

Qt(d) =E (-1) ЬрЕ Р" =, b Е Р"

Таким образом, 1179520 4 но линейной фазовой характеристикой. В этом случае все коэффициенты фильтрации Ъ,, b, ... с нечетными номерами обращаются в О.

Второй вариант предлагаемого устройства (фиг. 2) работает аналогичным образом. На выходе сумматора

5, представляющем собой выход сигнала НЧ, общее выражение выходного

fÎ сигнала 4е-2

УО„=Е Ь Х„„, р=о упрощается за счет двух причин: вопеРвъ1х Ь р Ь 4 > р за сче Г сим

f5 метрии во вторых асе Ь < = О Р11 за счет выбора центра переходной области (точка Найквиста) в точке

6„= 1/2 (фиг. 3) .

Итак. не считая постоянной задержки на 2 п1 — 1 тактов

УО = Х„+ С (x„,«р+,)+

+ Х )

r.-

Однако при цифровой .фильтрации имеет место

G (6) =G (2 — б), где — знак комплексной сопряженности, а поэтому

С1() = GO (1 -d ) .

Модули частотных характеристик

G0 и G1 имеют вид, изображенный на фиг. 3.

Из фиг. 3 видно, что если GO это характеристика типа НЧ с переходной областью, имеющий центр в точке ц = F /Fös, то G1 — это характеристика типа ВЧ с центром в точ—

1 —, = (Fâ —,)/Fv

При цифровой фильтрации переход 30 от НЧ фильтра к ВЧ фильтру с той же шириной переходной области сводится лишь к перемене знаков коэффициентов фильтрации Ь, Ь >, ... с нечетными номерами, которая легко осуществляется в устроистве в динамическом режиме, Предлагаемое устройство существенно упрощается в частном случае, когда выделяемые сигналы НЧ и ВЧ щ имеют одинаковую ширину полосы час1 тот, т.е. F< <= Р /2, а б (фиг. 3), причем используется симметричный цифровой фильтр с абсолютгде

С =Ь =Ь

0 у1, — х„- ср(х„„,,) + . к-(р-<1, Частотные характеристики на выходах сумматора 5 и дополнительного сумматора 8 равны соответственно

А1

Gp (E ) = 1 + 2 с. — С cos 7d (2p-1), FA С1 (6 ) = 1 — 2 K С cosи д (2р) р

Обе характеристики вещественны, причем СО (6 ) + С1 (6 ) = 2, что соответствует виду графиков на фиг. 3 ..

i xчио иГ. f

1179520

/eo/

О

/и/ о

/ы/

g /

1

I с /1 Fg - Fc

Фиг. д

Составитель В. Евдокимова

Редактор Ю. Ковач . Техред А.Бабинец Корректор Л. Пилипенко

Заказ 5695/60 Тираж 872 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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