Цифровой фильтр

 

Изобретение относится к радиотехнике и обеспечивает быстродействие . Фильтр содержит входной блок 1 .памяти, состоящий из п регистров 2 сдвига, блок 3 сравнения, п мультиплексоров 4, п дополнительных блоков 5 памяти, п эл-тов И 6, накапливающий сумматор 7, перемножитель 8, блок 9 формирования тактовых импульсов и блок 10 памяти коэф. За счет параллельного определения порядковых статистик отсчетов входного сигнала с использованием блока 3 и блоков 5 данный фильтр обладает высоким быстродействием . 1 з.п. ф-лы, 2 ил. Влод KOdunpat- дения ГГ Я1 О) 00 ю ю 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНЧХ

РЕСПУБЛИН

Н 03 Н 17/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2)) 3984504/24-09 (22) 03.12.85 (46) 30.07.87. Бюл. Р 28 (71) Физико-механический институт им.Г.В.Карпенко (72) В.В.Грицык, А.Ю.Луцык и P.М.Паленичка (53) 621.396 ° 96(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1244786, кл. Н 03 Н 17/04, 1985. (54) ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР (57) Изобретение относится к радио технике и обеспечивает быстродейстSU 1327281 А1 вие. Фильтр содержит входной блок 1 ,памяти, состоящий из и регистров 2 сдвига, блок 3 сравнения, и мультиплексоров 4, п дополнительных блоков 5 памяти, и эл-тов И 6, накапливающий сумматор 7, перемножитель 8, блок 9 формирования тактовых импульсов н блок 10 памяти каэф. 3а счет параллельного определения порядковых статистик отсчетов входного сигнала с использованием блока 3 и блоков 5 данный фильтр обладает высоким быстродействием. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1327281 где R". (õ!, „.„,...,х.„)-i ÿ порядковая (ранговая) статистика и текущих отсчетов входного сигнала х, „„,...,X

7 — значение k-го отсчета на выходе к. фильтра; c(, — весовой коэффициент, имеющий значение 0 или 1; p — коэффициент усиления. В случае, когда p = 11.q =.1, а остальные весовые т коэффициенты равны О, то осуществляется медианная фильтрация сигнала, которая является очень эффективной для сглаживания импульсного шума. Ме диана является порядковой статистикой с номером (n+!)/2 при нечетном

Если положить о(; =1, Q i=1,и

/3=1/и, то получим обычный сглаживающий фильтр, реализующий операцию скользящего усреднения.

Перед началом работы цифрового фильтра в и-разрядный блок 10 памяти коэффициентов (регистр) записываются значения и весовых коэффициентов с, цифрового фильтра, причем содержимое

i-ro разряда равно значению .. Перемножитель 8, который реализован в,15

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах цифровой обработки информации.

Цель изобретения — повышение быст5 родействия.

На фиг.! приведена структурная электрическая схема цифрового фильтра; на фиг.2 — структурная электрическая схема блока сравнения, для цифрового фильтра 4-ro порядка.

Цифровой фильтр содержит входной блок 1 памяти, состоящий из и регистров 2 сдвига, блок 3 сравнения, и мультиплексоров 4, и дополнительных блоков памяти, и элементов И 6, накапливающий сумматор 7, выходной, выполненный в виде постоянного, перем,ножитель 8, блок 9 формирования тактовых импульсов и блок 10 памяти ко( эффициентов.

Блок 3 сравнения содержит и-1 компараторов 11 и и-2 групп элементов 12 задержки, элементы 13 задержки.

Цифровой фильтр работает следую- 25 щим образом.

Цифровой фильтр осуществляет ранговую фильтрацию входного сигнала в цифровой форме по следующему уравне30 нию ." и

Р 4! <1R (х11-„-1", э ° «хк) s виде постоянного запоминающего устройства, (ПЗУ), адресный вход которого является информационным входом перемножителя 8, программируется таким образом, чтобы в нем были записаны все возможные произведения кода входного числа на заданный коэффициент усиления

Отсчеты входного сигнала последовательно поступают на информационный вход цифрового фильтра, который одновременно является параллельным входом первого сдвигового регистра 2.1 входного блока 1 памяти. С поступлением каждого нового отсчета на вход цифрового фильтра, на вход управления цифрового фильтра подается импульс, с помощью которого происходит запись этого отсчета в первый регистр

2.1 сдвига и сброс накапливающего сумматора 7 в исходное состояние. В

nm-разрядных регистрах 2 сдвига,где т — количество разрядов одного отсчета сигнала, вначале каждого цикла работы цифрового фильтра временно хранятся коды последовательных отсчетов сигнала х „„,...,х„. С параллельных входов регистров 2 сдвига коды отсчетов сигнала поступают параллельно на и входов блока 3 сравнения. В блоке 3 сравнения посредством и-1 компараторов 11 реализуется сравнение текущего k-го отсчета входного сигнала с и — 1 предыдущими его отсчетами.

С помощью (n-2)-х групп 12 элементов задержки осуществляется последовательная задержка результатов сравнения текущего отсчета сигнала с и-1 его предыдущими отсчетами. Таким образом, за счет использования и-1 компараторов 11 и (n — 2) — х групп 12 элементов задержки в блоке 3 сравнения рекур сивно вычисляются результаты всех возможных попарных сравнений и последовательных отсчетов сигнала, общее число которых равно и(и-1)/2.

Выходные сигналы компараторов 11 и групп 12 элементов задержки в каждом цикле работы цифрового фильтра поступают на адресные входы и блока

5. Все и блоки 5 запрограммированы таким образом, что !.-й блок 5.i совместно с блоком 3 сравнения определяет номер .того отсчета из последовательных отсчетов, который является

i-й порядковой статистикой R (x,„ ,...,х„). Например, на выходе перво-о блока 5.1 появляется двоичный з

13 код номера максимального отсчета сигнала из п отсчетов х,...,х . Пусть

Q-l1+g 1<

n = 4, фиг.2, а х является максимальным отсчетом из четырех последовательных отсчетов. Тогда на выходе всех трех компараторов 11 будет сигнал ")", а навыходах трех элементов 13 задержки будут сигналы, соответствующие результатам попарного сравнения трех отсчетов х„,, х„ и х, . В каждом такте работы цифрового фильтра импульс с тактового выхода блока 9 формирования тактовых импульсов поступает на вход установки регистров 2 сдвига. Таким образом, в j-м такте каждого цикла работы цифрового фильтра на выходе i-го мультиплексора 4.i появляется j-й разряд

i-й порядковой статистики R ..(х

1-I 1 ,...,х„), который поступает на второй вход i-ro элемента И б.i. На первый вход i-го элемента И б.i поступает значение коэффициента Ы, . Коды произведения всех порядковых статистик на соответствующие весовые коэффициенты поразрядно-параллельно поступают на и входы накапливающего сумматора 7. Накапливающий сумматор 7 реализует операцию суммирования и двоичных чисел, которые поразрядно подаются на его входы. Перед началом суммирования накапливающий сумматор

7 сбрасывается.

После m тактов, т.е. в конце каждого цикла на выходе накапливающего сумматора 7 формируется код взвешенной суммы всех порядковых статистик входного сигнала. На выходе перемножителя 8 в каждом цикле работы, цифрового фильтра формируется результат умножения на коэффициент выходного кода накапливающего сумматора 7. Таким образом, в конце каждого цикла работы цифрового фильтра на его выход поступает код отсчета результата ранговой фильтрации входного сигнала.

3а счет параллельного определения порядковых статистик отсчетов входного сигнала с использованием блока

3 сравнения и дополнительных блоков

5 постоянной памяти предлагаемый цифровой фильтр обладает высоким быстродействием.

Формула изобретения

1. ЦиФровой фильтр, содержащий входной блок памяти, состоящий из п

27281 4

10

20 мяти соответственно, и дополнительных

30

55 (где и — порядок фильтра) последовательно соединенных регистров сдвига, первый элемент И, блок памяти коэффициентов, последовательно соединенные накапливающий сумматор и выходной перемножитель, блок формирования тактовых импульсов, тактовый выход которого соединен с входами управления и регистров сдвига входного блока памяти, причем входы установки первого регистра сдвига и накапливающего сумматора объединены между собой и являются входом управления цифрового фильтра, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия. введены блок сравнения, входы которого подключены к параллельным выходам и регистров сдвига входного блока паблоков памяти, входы которых соединены с выходами блока сравнения, и мультиплексоров, информационные входы каждого из которых подключены к последовательным выходам п регистров сдвига входного блока памяти, а входы управления соединены с выходами соответствующих дополнительных блоков памяти, п-1 элементов И, выходы которых и выход первого элемента И подключены к входам накапливающего сумматора, первые входы i-x (где i=1,п) элементов И соединены с выходами i-x разрядов блока памяти коэффициентов, а вторые входы i õ элементов И подключены к выходам i-x мультиплексоров, вход синхронизации накапливаю-, щего сумматора соединен с тактовым выходом блока формирования тактовых импульсов, выход управления которого подключен к входам синхронизации дополнительных блоков памяти и к второму входу перемножителя, выполненного в виде постоянного запоминающего устройства.

2. Фильтр по п.l, о т л и ч а юшийся тем, что блок сравнения содержит и-1 компараторов, первые входы которых объединены и являются первым входом блока сравнения, а вторые входы и 1 компараторов являются остальными и 1 соответствующими входами блока сравнения и, и-2 групп элементов задержки, причем j ÿ (где

j=l,ï — 2) группа элементов задержки состоит из ) элементов задержки, выходы первых k (где k=1, n-3) элементов задержки (k+1)-й группы элементов задержки подключены к входам соответст5 1327281 6 вующих элементов задержки k-й группы, выходы всех компараторов и элементов а входы элементов задержки (n 2)-й задержки всех групп элементов задержгруппы элементов задержки соединены с ки являются n (n-..1)/2 выходами блока выходами и-2 компараторов, при этом сравнения.

Составитель A.Îñêïoâè÷

Редактор M.Товтин Техред В.Кадар Корректор H.Áóòÿãà

Заказ 3407/54 Тираж 901 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие.r.Óæãîðaä, ул.Проектная,4