Цифровой фильтр

 

Изобретение может использоваться при цифровой обработке сигналов и обеспечивает повьшение надежности цифрового фильтра (ЦФ). ЦФ содержит АЦП 1, блоки 2-1,...,2-К определения вычетов входного сигнала, (т-1)-каскадные цифровые ЛЗ 3-1,...,3-К, группы умножителей 4-1,...,4-К, mmotif/fjoms-f p, : т I с4 нам(конол по modNf) от 5- 7 (Л I Щ со ел о: ю

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Н 03 Н 17/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н АBTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3977437/24-09 (22) 18. 11.85 (46) 30. 11.87. Бюл. У 44 (71) Марийский политехнический институт им.А.N.Ãoðüêoão (72) Е.К.Лебедев (53) 621.396.6 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1246344, кл, Н 03 Н 17/00, 1984.

„„SU„„1356214 A1 (54) ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР (57) Изобретение может использоваться при цифровой обработке сигналов и обеспечивает повышение надежности цифрового фильтра (ЦФ). ЦФ содержит

АЦП 1, блоки 2-1,...,2-К определения вычетов входного сигнала, (m-1)-каскадные цифровые ЛЗ 3-.1,...,3-К, группы умножителей 4-1,...,4-К, сум135.621 маторы 5-1,...,5-К, блоки 6-1,...,6-К обнаружения отказов и блок 7 выбора правильного числа. Входные сигналы после АЦП 1 поступают на блоки 2 К=

=4+1 каналов. К-й канал является контрольным. Максимально возможный диапазон изменения входных сигналов перекрывается 4 каналами. При правильном выполнении команд (отсутствие отказов) в ЦФ передаются и преобразуются так называемые правильные числа

А. Сбой в одном из каналов приводит к возникновению остатка в этом канале. Знание правильности или неправильности числа А дает общую информацию о сбое в ЦФ. Информацию о канале, в котором произошел сбой, несет в себе так называемая проекция числа

А по S-му модулю (S — номер канала).

Поясняется работа блока 6 обнаружения отказа и блока 7 выбора правильного числа. 2 з,п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к цифровой обработке сигналов, в частности к цифровой фильтрации, и может быть использовано в различных цифровых комплексах. 5

Целью изобретения является повышение надежности цифрового фильтра.

На фиг.1 приведена структурная электрическая схема цифрового фильтра; на фиг.2 — схема блока обнаруже1О ния отказов; на фиг.3 — схема блока выбора правильного числа.

Цифровой фильтр содержит аналогоцифровый преобразователь 1, блоки

2-.1,...,2-К определения вычетов вход15 ного сигнала, (m-1) -каскадные цифровые линии 3-1,...,3-К задержки, группы умножителей 4-1,...,4-К, сумматоры, 5-1,..., 5-К, блоки 6-1,..., 6-К

20 обнаружения отказов и блок 7 выбора правильного числа.

Блок 6 обнаружения отказов содержит блоки 8-1,...,8-п постоянной памяти, регистры 9-1,...,9-п, ключи 25

10-1,...,10-п регистр 11 константы, сумматор 12 по модулю М, блок 13 элементов И, блок 14 сравнения.

Блок 7 выбора правильного числа содержит элемент И 15, первый блок ЗО

16 элементов ИЛИ, блок 17 элементов

И, инвертор 18, второй блок 19 элементов ИЛИ.

Цифровой фильтр работает следующим образом.

Входные сигналы после аналогоцифрового преобразователя 1 поступают на входы 1+1 блоков 2-1,2-2,...,2-S, 2-4, 2-К. Это разбивает входную последовательность на +1 каналов.

Разрядность чисел R в каждом из каналов определяется выбранной системой модулей N, S=1, +1, 4+1=К, R =

=)1од 2И (. Причем должно выполняться условйе макс (1)

5=1 где У „„„ — максимально возможный результат по реализуемому алгоритму цифровой фильтрации. Максимально возможный диапазон изменения входных сигналов перекрывается 4 каналами.

К-й (К= 1) канал является контрольным. При этом система модулей упорядочена: N > N <)... )И > ... 1>o N„. 1

Модуль полной системы И„=. П N . Пра5 = 1 вильное выполнение команд (отсутствие отказов) в каналах цифрового фильтра приводит к тому, что в цифровом фильтре передаются и преобразуются так называемые правильные числа А, величина которых не превышает Y в сомакс ответствии с (1), Сбой по одному из каналов приводит к возникновению остатка r gr z в этом канале, где rb вычет правильного числа А в S-м канале, 1 — вычет Hpправильного числа

А в S-м канале. Неправильное число A не подчиняется равенству (1) — это одна из возможностей индикации нали4 чия отказа. Итак, если А c N= П Из, 5=r то А — правильное число и сбоев в цифровом фильтре нет, а если А > N, то в одном из каналов цифрового фильтра произошел сбой.

Знание правильности или ненравильности числа А дает лишь общую информацию о сбое (отказе) в цифровом!

3 13562 фильтре, но не указывает на канал, в котором произошел сбой (отказ).

Эту информацию несет в себе так называемая проекция числа А по S-му мо° 5 дулю — число А, полученное из А зачеркиванием цифры rs (но не rs=0) и взятое по модулю М ».где M<=N„/N=

=N„ l1 Ns. Если число А правильное, 5=1 10 то в упорядоченной системе модулей

- „BpoeK H по всем модулям совпадают: А,=А =...=

=As= =А„= =А„ (N» при этом все проекции равны самому числу А=А„, Если же число А неправильное и ошибочна цифра r, то Аs (N а все остальные проекции А > N для всех i)S.

Следовательно, сбой произошел в S-м канале, а выходное правильное число определяется S-й проекцией A=A . С выхода блоков 2-1,...,2-К вычеты входного сигнала поступают на входы (m-1)-каскадных цифровых линий 3-1,. ...,3-К задержки и далее через соот- 25 ветствующие умножители 4-1-1,...,4К-ш — на входы сумматоров 5-1,..., 5-К, Сумматоры 5-1,...,5-К по соответствующим модулям суммируют вычеты 30 произведений в соответствии с алгоритмом фильтрации. С выходов сумматорОВ 5-1,...,5-К Остатки г1, г, ...»

r, ..., г, г подаются на блоки

6-1 ... 6-К. При этом на блок 6-1 не

35 подается r,, на 6-2 не подается

r, ..., на 6-S не подается S и так далее. В блоке 6-$ блоки 8-1,...,8-п хранят предварительно вычисленные

5 значения S-й проекции: А =(r С +

% 1 циент веса S-го канала. Причем в каждом блоке 8-1,...,8-п хранятся попарные частные слагаемые проекции А .

Они считываются сигналами rs в регистры 9-1,...,9-i, 9-п, откуда считываются в сумматор 12 последовательными тактовыми сигналами Т,, ...,Т;, Т„, подаваемыми на управлякнцие входы ключей 10-1, ..., 10-п через время, равное времени сложения в сумматоре 12 по модулю M . Число А, образованное в сумматоре 12, сравнивается в блоке 14 с числом N, хранимым в регистре 11. Если Аз c N» то выходной сигнал блока 14 С =1, если же

А ) N, то С =О. С выхода блока 14 сигнал С подается на блок 13 и на со14

4 ответствующий вход элемента И 15 блока 7, Если А правильное число, то

С, =С =...=Сз=...=С =С„=1. Выход элемента И 15 равен 1, он открывает блок

17, через который по проекционному входу блока 7 число А „=А, поданное с проекционного выхода блока 6-К, подается через второй блок 19 на выход цифрового фильтра. Если же в каком-то канале произошел сбой, то соответствующий ему сигнал С равен нулю, выходной сигнал элемента И 15 равен

» нулю блок 17 закрыт а с выхода ин» вертора 18 сигнал С=С,ВС Л...ЛС Л... ...ЛС ЛС „=1 подается по цепи обратной связи из блока 7 на управляющие входы блоков 6-1,...,6-К и открывает в них блоки 13 по третьему входу. При этом

Открывается блок 13 того блока 6-1, ...,6-К обнаружения отказов, в котором As zN (все остальные А,. ) N) и

С =1. В этом случае открытый блок 13 считывает правильное число А » ко(s! торое с выхода этого блока подается через блок 16 на второй вход блока

19, выход которого является выходом цифрового фильтра.

Таким образом, в системе счисления с контрольным основанием N обнаруживается и устраняется любой отказ, если он произошел в одном из каналов.

Формула изобретения

1. Цифровой фильтр, содержащий аналого-цифровой преобразователь, вход которого является входом цифрового фильтра, 1! блоков определения вычетов входного сигнала, где 1 3 2, к входам которых подключены выходы аналого-цифрового преобразователя,,!(ш-1)-каскадных цифровых линий задержки, где ш — порядок цифрового фильтра, 4 групп умножителей по п1 умножителей в каждой группе и 1! сумматоров, причем выход S-го блока определения вычетов входного сигнала, где S=i 2,...,N соединен с входом

S-й (m-1)-каскадной цифровой линии задержки, вход и выходы каскадов которой соединены через соответствующие умножители S-й группы с соответствующими входами S-го сумматора, а вторые входы умножителей являются входами задания значений вычетов коэффициентов цифрового фильтра, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повы5 13562 шения надежности цифрового фильтра, в него введены (+1)-й блок определения вычетов входного сигнала, вход которого соединен с выходом аналогоцифрового преобразователя, а выход

5 подключен к входу (+1)-й (m-1)-каскадной цифровой линии задержки, входы и выходы каскадов которой соединены через соответствующие m умножителей (4 +1) - и группы с соответствующими входами ()+1)-го сумматора, +1 блоков обнаружения отказов и блок выбора правильного числа, первый выход которого является выходом цифрового филь- 15 тра, а второй выход соединен с управляющими входами всех 4+1 блоков обнаружения отказов, причем входов каждого К-ro блока обнаружения отказов, где К=1, 2, ..., -) +1, соединены с выходами первого, второго, (К-1)-го, (К+1) -го,..., (4+1) -го сумматоров соответственно, выход К-го блока обнаружения отказов соединен с

К-м входом блока выбора правильного 25 числа, управляющий выход К-ro блока обнаружения отказов соединен с К-м управляющим входом блока выбора правильного числа, а проекционный выход (+1)-ro блока обнаружения отказов соединен с проекционным входом блока . выбора правильного числа.

2. Фильтр по п.1, о т л и ч а— ю шийся тем, что блок обнаружения отказов содержит и блоков постоянной памяти, где п=(4+1) /2 при не35 четном 4 и n=J/2 при четном 1, первый и второй входы которых являются входами блока обнаружения отказов, а выход i-го блока постоянной памяти, rpe i=1» 2,...,n, соединен через последовательно включенные -й регистр

14 6 и -й ключ с i-м входом сумматора по ч. модулю М, где М = r1 N, N - модуль

К-ro блока определения вычетов входного сигнала, выход которого является проекционным выходом блока обнаружения отказов и соединен с объединенными первыми входами блока элементов И и блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом регистра константы, а выход блока сравнения является управляющим выходом блока обнаружения отказов и соединен с вторым входом блока элементов И, третий вход и выход которого являются соответственно управляющим входом и управляющим выходом блока обнаружения отказов, входами тактовых сигналов которого являются: управляющие входы ключей.

3, Фильтр по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что блок выбора правильного числа содержит элемент И, К-й вход которого является К-м управляющим входом блока выбора правильного числа, первый блок элементов

ИЛИ, К-й вход которого является К-м входом блока выбора правильного числа, блок элементов И, первый вход которого объединен с входом инвертора и соединен с выходом первого элемента

И, а второй вход является проекционным входом блока выбора правильного числа, и второй блок элементов ИЛИ, первый и второй входы которого подключены к выходам блока элементов И и первого блока элементов ИЛИ соот ветственно, а выход является первым выходом блока выбора правильного числа, вторым выходом которого является выход инвертора.

1356214

Г1 г

rs-1

rs4r

С

Ср

Аф

Ф г)

Acs)

Ф®

М(д

Составитель С.Музычук

Техред А.Кравчук

Редактор И.Рыбченко

Корректор А.Обручар

Заказ 5811/54 Тираж 900

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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