Цифровой фильтр с многоуровневой дельта-модуляцией

 

Изобретение относится к вычислительной технике и позволяет при его использовании для цифровой обработки случайных сигналов (фильтрация и спектральный анализ) повысить быстродействие. Фильтр содержит тактовый генератор 1, счетчики 2 - 4 импульсов, дешифратор 7, блоки 9, 10 постоянной памяти, блок 12 оперативной памяти, мультиплексор 14, модульный сумматор 15, регистр 18, перемножитель 22 и накапливающие сумматоры 23 - 26. Благодаря введению в фильтр счетчиков 5, 6 импульсов, дешифратора 8, блока 11 постоянной памяти, блока 13 оперативной памяти, модульного и комбинационного сумматоров 16, 17, регистров 19, 20, блока 21 суммирования и элемента 27 И обеспечивается поточная схема вычислений. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

24 А1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

<19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А STOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО.ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTKPbfTHAM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4363727/?4 — 24 (22) 13.01.88 (46) 23.08.90. Бюл. ) - 31 (72} А.В.Тимченко (53). 621.35 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР ,Х 1494210, кл. Е! 03 Il 17/06, 1987.

Методы и микроэлектронные средства цифрового преобразования и .обработки сигналов: Тезисы докладов конференции. Рига, 1986, т. 1, с.362.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1495840, кл. EI 03 11 17/06, 1987. (54) ЦИ" РОЗОГ сЧИЬТР С МНОГОУРОИ!ЕВО11

ДЕЛЪТА-?Ю/1 JMI?EEEE (57) 1)зобретепие относится к вычислительной технике и позволяет при его

С51)5 11 03 Н 17/06 ?1 03 И 3/04

2 использовании для цифровой обработки случайных сигналов (фильтрация и I спектральный анализ) повысить быстродействие. фильтр содергсйт тактовый генератор 1, счет чики 2-4 импульсов, дешифратор 7, блоки 9, 10 постоянной памяти, блок 12 оперативной памяти, мультиплексор 13, мс.дульный сумматор

15, регистр 18, перемлоха тель 22 и накапливаюцие сумматоры 23-26. Благодаря введению в фильтр счетчиков 5, б импульсов, дешифратора 8, блока 11 постоянной памяти, блока 13 опера— тивной памяти, модульного и комбинационного сумматоров 16, 17, регистров 19, 20, блока 21 суммирования и элемента 27 И обеспечивается поточная схема вычислений. з.п. ф-лы, 3 ил., 3 табл.

1587624 где 1S Р, К)0 м-|

k= i tel=a

55 входная последовательность в формате ИД(или

Д1К11;

Изобретение относится к.вычислительной технике и может быть использовано для цифровой обработки случай,,ных процессов, например, в аппаратуре

5 цифровой фильтрации и спектрального анализа, когда выходной сигнал представлен многоуровневой дельта-модуляцией (1ЩИ) или дифференциальной импульсно-кодовой модуляцией (Д1КИ), а выходной сигнал — импульсно-кодовой модуляцией (ИКИ).

Цель изобретения — повышение быст,родействия.

На фиг.1 показана функциональная схема цифровЬго фильтра; на фиг.2 блок суммирования; на фиг.3 — временные диаграммы сигналов.

1 ! Цифровой фильтр с многоуровневой ! дельта-модуляцией содержит тактовый 20 генератор 1, первый — пятый счетчики 2-6 импульсов, первый и второй дешифраторы 7 и 8, первый — третий бдоки 9-11 постоянной памяти, первый и второй блоки 12 и 13 оперативной памяти, мультиплексор 14, первый и второй модульные сумматоры 15 и 16, ! комбинациошп|й сумматор 17, первыйтретий регистры 18 — 20, блок 21 суммирования, перемножитель 22, пер вый — четвертый накапливающие сум,ìàòîðû 23-26, элемент И 27,.входы 28 !,и выходы 29.

Блок 21 суммирования содержит (фиг.2) элемент ЗАПРЕТ 30, формирова- З

35 тель 31 импульсов, первый и второй регистры 32 и 33, группу 34 элементов ИСКЛЮ | ЧАБЦЕЕ ИЛИ, сумматор 35, управляющий вход

36, информацион|п|е входы 37, тактовый вход 38, вход 39 блокировки, вход 40 40 обнуления и выходы 41.

Формирователь 31 формирует короткий импульс по переднему фронту входного сигнала.

Цифровои фильтр c o G jpoBEIBBQII 45 дельта-модуляцией работает следующим образом.

Выходной сигнал этого фильтра в формате импульсно-кодовой модуляции соответствует формуле цифровой сверт50 (в }

m=0,И вЂ” 1 — аналогичная ГЩИ или

ДИ1И весовая последовательность;. п )Π— результат пильтрации в формате ИКИ.

Алгоритм (1) реализуется в фильтре следующим образом. Вычисления по (1) выполняются в три этапа: и =, чу,.;

) =t к

k""- -|

К-m (2) VY;

V Y

Как показано в (2), коэффициенты весовой последовательности но увеличить число нулевых членов весовой последовательности, а разрядность ненулевых уменьшить. Дпя этого выбираем некоторую вспомогательную последовательность 11и), ш = О, L-1, 1 ) (-1у Оу1} 1„=(1) q,= 0

=1; 1. =Г . Тогда для последова(Ы иаэс у тельности значений 4 Y „ можно записать

М+ Ь-1

V Y 1= Р. S|

|и=о m=o (S „" !ь (а/a=l, К | /2 } для четного ,(И е (ь) значения К у и S „, E 1Ь/b=

=О, ENT (К у 2) для нечетного зна(ьТ,, (ь) . () чения К, где соответственно К „ и

ENT() — число уровней квантования и целая часть величины (.). Разрядность величин произведений t S. S )

t х) ()|), м,| существенно меньше, чем в фильтрах с ИКИ, благодаря чему быстродействие фильтров с |Щ1 выше. Однако вычисление указанного произведения все же требует применения умножителя многоразрядных чисел, что не позволяет реализовать более высокое быстродействие фильтра. Кроме того, для четного значения К в весовой последователь,()I ности )(S „ ) отсутствуют нулевые члены, ()) что требует проведения всех N уножений для получения значения ) Y к

Для получения алгоритма функционирования предлагаемого устройства осуществим преобразование импульсной характеристики (ИХ) фильтра с ЦП)" и ) (1ll 1

Б таким образом, чтобы одновремен15P 7624 где Б.„,=,» (— 1) i Б,при S„, = 0

<() — 0»»=0

m(0 H m )1(°

Выд .ляя значение d .„, получим Lv алгоритм вычисления выходного сигнала

1Y„ предлагаемого устройства и ь -1 (10 (.- <

, 1 „с> ". g, (3)

Ы= f где <й o = > о = О °

Благодаря соответствующему выбору элементов последовательности (1»,), п=0, 1.-1,последовательность 1Р )„j, m= О, И + L-2, имеет в несколько раз более низкую разрядность и значи- 20 тельно большее число нулевых членов, чем исходная последовательность (Ъ) 1 (S ) что и позволяет увеличить ,. 3 быстродействие Аильтра. 25

Отметим, что соответствующим вы бором 11 ), п=-О, I. — 1, достигается указанная цель преобразования как для нечетных, так и четных К .. иеr(h) смотря на то, что в последнем случае исходная ИХ ие имела нулевых членов. Так как L ((И, наличие в (3) второй свертки практически не приводит к увеличению времени вычислений, кроме того, вторая свертка благодаря выбору 1 „„ 6 (-1,0,1 1 вычисляется только с применением операции суммирования, которая является более быстрой, чем операция умнох<ения многоразрядных чисел.

Данное преобразование дает существенный выигрыш по быстродействию благодаря тому, что для Аильтров с ИП!

И )1 К >, в то время как дпя Аильтров (Ы с ИКИ обычно имеет место И (2 ", r— разрядность весовой последовательности в формате ИКИ. В последнем случае практически иевозмо><ио определить последовательность 11 ), обеспечивающую одновременно как уменьыение разрядности ненулевых весовых коэААициентов, так и увеличение числа нулевых.

Одновременно с уиеиьыением разряд- ности коэфАициеитов преобразованной

ИХ (Е,„», m=0, И+1.-2, уменьшается и

55 разброс значений коэАфициентов. Это значит, что уменьшается число групп одинаковых ненулевых значений коэффициентов, которое цлл преобразованной ИХ равно Ф =I: „-1, где K „—

R) ()() число уровней квантования последовательности 1(„„). Аналогично для последовательности (1,„ » п=О, L-1, число групп d(e) =.2, так как 1 e (-1,0,1j.

Проведем группироваиие шагов квантования входного сигнала и второй разности для одинаковых значений коэфАициеитов. Обозначим число коэАфициеитов в ка:.äîé группе для Г,„)

<())), (R), (RI через Е „,й1„= Е, а для (1„,3через

g(e), (c)

k., L„= К К ., где Л, I — число

tn ненулевых членов в последовательностях (P,„), и О, И+1.-2, )r 11 ), m

I.-1, соответственно. Тогда вторую разность в (3) запишем в виде ())) ()<)

2 —, >, (х)

1д(P) (P)

1 g vY»„ (4)

), ). „, К!3 Ъ где (1, ), ) =1 d (Ч

I и I I;, j =1, d <1 — последовательностии различных ненулевых значений из последовательностей (Р,„) и

f 1 ) соответственно.

Число умиох<еиий для вычисления одного значения HY „„по Аормуле (4) равно (R) (Е) (R)

+d =d +2 и с увеличением длины импульсной характеристики остается неизменным. Отметим, что умножения на элементы последовательности 11л ) являются умножениями иа +1 и выпол— няются вместе с суммированием при помощи обычного комбинационного сумматора.

Разрядность элементов последовательности (Г< ниже разрядности исходной ИХ с ИД11 поэтому вычисления первой свертки в (4) выполняются при помощи низкоразрядного перемножителя (в предельщ)х случаях без него), что позволяет реализовать быстродействие значительно более высокое, чем в прототипе. (R)

Значение <1 ие только ниже соответствующего значения для фильтров с ИКМ, но и существен))о ниже, чем в исходной ИХ с ИДИ. Такое уменьшение

7.! э87(>?4

u 1IO ЗН<>ЛЛЕТ Itl t>3 ETC . )Л ТЬ 1!<3 1<(>l! ПЕ IIITP

;а!

УММ <НЛ Г< > t< КНЛ НТОIЗЛ f1 tlft 13> .OII ITOI Î СНГ нала 11 вторых рлзностей и (4) параллельно с ул!но>1<ениел! прель)душей сум—

5 мь; на знлчешIå сooтгзетстну)<3!1(ег<3 ко Iôфициентл, т. е. Организовать ггото<гную обработку.

Пример. Рa

11ОследОнатезlьнОстll f 1 } It<3 рл эру!д — l p ность и число )! ненупеfTI I>; членов

t» преобразонлн!н>й 1)мпульсной хлрлкте— ристики (1(,3>}

В табл. 1 прзше>(енл исходная ИХ

1< («) "< > г

m=0 э.> > 11О>IОООнОГО, <)>илг>тр<1 15

С ),)1,) 1 длл 1,, - l5 11 Отношения частоты

)><

)дискрети3;1IIIITI к cpcf THE члстоте Tlo лосы пропускянил Г, /Г,=14,25. Фильтр

<>беспечивает э);пипл:гентную доброт-! ! (ость 11,7; .злтухлние 13 боковых поло- 20

1 ах не менее 40 д)> 3 тлбл. 1 !гг>3<веде,,! ,, л)., лгы коэффициенты (! „, ) для m=O, 127, Остальные ко.зф<>ициент).1 нечетные относительно середины.

Из вариантов (1,„) для I (8 ныбря- 25 зы те, которые дают снижени< числа

13енулевых членов ИХ с одновременньгм уменьшением их рагзрлу(пост)1 (табл.2) . ! !

))яиболее приемлемой для реллизлции является последовательность (,1 (пр!1

m.

8, имеюцая только днл непуленых флена =1 г =1, л преобразованная

ИХ имеет члены l,nTE } 2,-1, О, 1 2)

> (табл ..3) . В>ллгодаря тому, что .Г.„,)е (0,2 ), умножение нл коэффициен35

Ты ИХ целесообразно нып<н!нять только для ненулевым знлчсшгй Г;, используя . в случае шлх )Г; =-2 н качестве умпожителя мультиплексор нл дна положения. В некотОрьгх <.лучгзях, для 40, ma><)Р; =1,можно обойтись без перемножителл,передавал сигнал непосредственно в наклппиналэг(г!1! сул!1!лтор для выяисления первой свертки.

Перед началом фильтрлции необходи45 мо провести обнуление регистров 1820,блока 21 и накаплинаюцих сумматоров 23-26 (цепи сброса не показаны).

При этом ня выходах 29 устройства устанлвлинаетсл нулевое значение выходного сигнала. Тлкое обнуление необходимо также проводить при случайных сбоях, например, питания, чтобы предотвратить накопление ошибок н выходном сигнале фильтра. В блоки 12 и 13 оперативной памяти при этом

ЗаНОСИтСЯ НУПЕгзОЕ "3НаЧЕШИ СИГНаЛа, т.е. последог>лте !»»Ость > 0}.

Выходь) блОкл 9 нос тОлннОй !гамЯти разделены на три поля. В первом гго t(! запислны .индексы ((), )), г=-0, Е -1, . (R)

=1, d Itегоflf tх коэффициентов (R)

Запись групп индек<".Ов одинак(>гзых коэффициентов производится подрлгг, начиная с нулевого ллреса блока 9.

Первая группа согласно (4) нячинаетсл индексом q =1>1 (здесь принято, что (1> 1

R 3 -0 — первое значение, которое встречается в формуле (3) цифровой свертки),вторая группа — индексом

q()=И + 1 (если Г д,fll за„и R з<,з < 0) и т.д. Если Г,зг„ =1(+, то вторая группа начинается ближлйшим индексом

q, И, длл которого выполи Texcff vc— лоние Р 1,„(. 1исло индексон К в

> .(RI

1 каждой j — и группе равно числу Оди— наковых коз< >фи!гиентов 13 формуле цифровой свертки (3) . ВО втором поле, 13редставз!Яюцел! один рл..зряд, по всем адресам записано нулевое значение кода, и только по адресам, соотнетствующг!м началу каждой г.руппы индексов

1 (пулевому и равному Г „, =

> (5) Jë >

m=1, d — 1), злгнгслно единичное значение кода. В третьем поле, также предстлнляюцем один разряд, записано нулевое значешге код(1 по всем адресам, кроме адреса Г, и еще 1,,„ равномерно расположенным по ecltot Ty полю ячейкам,где записано едшшчное значение кода. Таким образом, всего в блоке 9 используется И ячеек

33> памяти.

В блоке 10 постоянной памяти записаны только различные ненулевые

ЗНаЧЕНИЯ КОЭ<з><>3ГЦИЕНтОН ПРЕОбРаЗО>Залной импульсной характеристики, на(> чиная с значения Г =-1, ft gott поряд и(* ке, как ol.è встречаются в формуле цифровой свертки (3) . Всего используется d ячеек блока 10 памяти. (R)

Выходы блока 11 постолнной памяти разделены на дна поля. В первом поле записаны кодированные значения ненулевлгх элементов последовательности (1 }, m=-1, I.-1, 1 для 1 =! и 0 л,ля

1,„= — 1, но втором поле .записаны индексы этг)х коэА<>ггциентов ), г }

j =0, Е „;1, 3.=1, L-1. Злпись прои.313o— дится подряд, начиная с З=Π— адреса блока 11 по уменьшаюшимся индексам, причем значение !шдекся -го коэф(>ициентя равно г . =I. 1.,1)<>пол)зительно (1) 9

15876 во втором поле по адресу 1. > записано значение индекса 1.. Таким образом, всего в блоке 11 используется I. +1 ячейка памяти.

Тактовый генератор 1 генерирует непрерывную последовательность имспульсов (фиг.За) с частотой

Т где Т вЂ” период частоты дискретизации 10 входного сигнала. Эти импульсы поступают на счетчик 2, ииеюций коэффициент деления И . По коду, соответствующему выходноиу сигналу счетчика 2, с первых выходов блока 9 памяти счи- 15 тывается последовательность индексов fq J, па пиная с нулевого адреса блока 9.

В конце каждого периода дискретизации Т после заполнения счетчика 2 на его выходе переполнения формируется импульс, переключающий счетчик 3 с коэффициентом деления И+1.-1 в следующее положение. Коды с разрядных выходов счетчика 3 и первых выходов блока 9 памяти суммируются по модулю

И+Ь-1 в cyMrсаторе 15, вьгходной сигнал которого поступает па адресные входы блока 12 оперативной памяти нагов квантования входного сигнала.

Последовательность шагов квантования входного сигнала в формате

ИДИ или ДИКИ с входов 28 устройства поступает одновременно на информационные входы блока 12 памяти и пер- 35 вые входы мультиплексора 14.,По нулевому значейию выходного кода счетчика 2 дешифратор 7 генерирует импульс (фиг.36), при наличиии которого счетчик 4, имеющий коэффициент пересчета 40 с1(устанавливается,в (d (— 1)-е сос— тояние, блок 12 переводится из режима чтения в режим записи, а мультиплексор 14 — в положение, при котором на его выходы передается значение шага 4S квантования входного сигнала с входов

28 фильтра.

Рассмотрим функционирование цифрового фильтра. с момента времени когда на выходе дешифратора 7 появляется импульс (фиг .Зб). Пусть в этом п-м периоде дискретизации состояние счетчика 3 равно р j=n той(И+Ь-1), (й

ga> р =О, И+1.-2. Тогда значение шага

Б„записывается в 1>1 1 -ю ячейку блока

12 памяти, а на информационные входы сумматора 23 подаются в циклическом порядке К,1 значений нагов квантова24 .

10 ния, записанных в блоке 12 по адресаг> 1К шос1(И+Ь-1)=p +q,,..., р + (й) (}. R

)+q „ ванйя входного сигнала, соответствующих коэффициенту (значению) R . Ло

/ заднему фронту тактового сигнала (фиг.За) эти шаги суммируются в сумматоре 23 и после поступления К ("1

i тактовых импульсов на втором выходе блока 9 памяти генерируется импульс (фиг.3), поступаюций на первый вход элемента И 27. Из этого импульса на выходе блока 27 формируется импульс (фиг.Зг), по переднему фронту которого накопленное значение шагов кван- тования из сумматора 23 переписывается в регистр 18, а сумматор 23 обнуляется. По этому же фронту импульса (фиг.Зг) счетчик 4 переключается в следующее, нулевое,. состояние, в результате чего r выходов блока 10 памяти считывается значение шага квантования Р. . Сигналы с выходов регистра 18 и блока 10 памяти пере— множаются переипо»а телеи 22 и после поступления К тактовых импульсов на втором выходе блока 9 памяти генерируется очередной импульс (фиг.Зв), который, проходя через элемент И 27, по переднему фронту переписывает накопленную суииу из блока 23 в регистр 18, затем блок 23 обнуляется, счетчик 4 переключается в следуюцее положение, в результате чего блок

10 памяти генерирует сигнал Р, а

1 в блок 24 записывается произведение, вычисленное ранее перемножителеи 22.

Аналогично происходит работа циф— рового фильтра для всех последующих групп индексов. Поэтому после генерирования и импульсов с блока 9 (фиг.Зв) накопленная в блоке 24 величина равна первой свертке в (4) . Время выполнения арис>мети че ской опера1 ции суммирования в блоке 24 не превыТ шает — —, поэтому по заднему фронту

211,„ импульса с выхода переполнения счетчика 4 (фиг.Зд) значение первой свертки переписывается в регистр 19, а сумматор 24 обнуляется (момент времени а, на фиг.3), чеи подготавливается накопление значения первой свертки в (4) для следуюцего г>ериода дискретизации.

Сигнал, значение которого равно первой свертке в (4), подается па

1587624

12 первый вход сумматора 17, на второй вход которого в этот z

Из указанных сигналов на выходе блока

2,т

1 7 формируется значение (7 у„.

Рассмотрим формирование значения второй свертки по (4) с момента временй t предыдущего периода дискрети- 10 зации. По переднему фронту импул:ьса

cl выхода переполнения счетчика 4 (}фиг.Зд) счетчик 5, имеющий коэффициент пересчета T. +1, устанавливаетс я в 1.„;е состояние,(фиг.Çe). Па выходе ДешифраФора 8, выделяющего это состояние счетчика 5, формируетс.я и}мпульс (фиг.Зж), который переводит ч блок 13 памяти из режима чтения

1 н режим записи и одновременно блокирует тактовый в oð, блока 21. Так как умножения, выполняемые длл вычис,}1ения значения. второй свертки, являк}тся умножениями на +1, они объеци}1ень} с накоплением значений (V Y 1 25 ц блоке 21.

Импульсы с третьего выхода блока воздействуя на счетный вход счетчика

5 (фиг.Çe), переключают его в следуюglee состояние. После поступления оче- 30

} едного импульса на вь}ходе переполпения счетчика 5 формируется импульс, }}ерекл}очающий счетчик 6 с коэффициангом пересчета 1. в следующее состояние. Пусть в и-и периоде дискретиза35 ции состояние счетчика 6 равно р 1(}= и тос1(?.,„ +1), р (E =(}, T. . Тогда значение v Y „, с выходов сумматора 17 записывается в (р 1 -1) mod T. ячейку бло},а 13.

При поступлении очередного импульса (фиг.Зе) счетчик 5 переключается в следующее, нулевое, состояние и т.д., в результате чего с выходов блока 11 памяти считывается кодированная последовательность ненулевых значений из IT; 1 вм -сте с соответстГ (1}! вующими индексами 1г „ ), 1=0, T

Последовательность индексов суммируется по модулю T. в сумматоре 16 с

50 выходным сигналом счетчика 6, в результате чего на выходах блока 16 (1} формируетсл последовательность 1(г +

p<<})mod 1.), поступающая на адресные входы блока 13 памяти, с выходов которого считывается последователь.,55 ность значений0 Уп,. Отметим, что наличие двух значений r („ } = L-1 (если 1„ ф О) обеспечивает считывание

I первым значения { ч ".,!„;), записанного в блок 13 в предыду;;,ем такте. По заднему фронту сигнала (фиг.Çe) значения (v Y „; }T суммируются в блоке 21. При этом учитывается знак соответствующего коэффициеE(тa 11 ).. При значении сигнала на первом выходе блока 11, равном О, производится сум}шрование, а при единичном значе}ши этого сигнала — вычитание соответствующего зна-.

Z чения !7 (},(. В результате этого nocJIe поступления Т, щ -го импульса (фиг.Зе) на вы;:оде блока 21 образуется значение второй свертки в (4) со своим знаком. При поступлении очередного (L +1)-го импульса на выходе переполнения счетчика 5 формируется импульс (фиг.Зз), по которому значение второй свертки из блока 21 записывается в регистр 20, а блок 21 обнуляется.

По переднему фронту сигнала с выхода переполнения счетчика 5 (фиг.Зз) значение сигнала с ". у записывается !! в накапливающии сумматор .5, где суммируется с его предыдущим значением, формируя значение д У„. По заднему фронту того же импульса (фиг.Зз) значение ч7 „ переписывается в накапливающий сумматор 26, где суммируется с его предыдущим значением; в результате чего на выходах 29 фильтра формируетсл выходной сигнал Y в формате (}

ИК1 1.

Дпл следующих периодов дискретизации работа фильтра происходит аналогично.

Для нормальной работы устройства длительность тактовых импульсов ! (фиг.3a) должна выбираться из условия

z !(т.азу где t Т-.0зу ревмя ния из блока 12 памяти очередного значения шага квантования входного сигнала.

В.блоке 21 суммирования группа

34 служит для инвертирования разрлдов входного сигнала, поэтому работа блока 21 соответствует выполнению арифметических операций в дополнительном коде. Элемент ЗАПРЕТ 30 служит для блокирсвки входных тактовых импульсов. В остальном работа блока

21 не отличается от работы других накапливающих сумматоров (24-26).

Элемент И 27 предназначен для обеспечения нормальной работы фильтра в случае, если число коэффициентов (я}

1-й группы равно К 1 =1. В этом

1 и 624

10

25

35

55 случае импульс, соответствующий группе (фиг.Зв), расположен рядом (т.е. слеевяется) с таким г<е импульсол1 (1+ 1 ) ее Г1)упгеы у что !!рН отс утс т вии элемента И 27 приводит к непереключению счетчика 4.

Иаксилеяльееое значение частоты дискретизации входного сигнала в фильтре определяется временем вычисления разности сверток (4). Тяк как вторая свертка вычисляется только при полеое:<ее операций сложения и I, «. ((11, то время вычисления по (4) может быть определено иэ выражения

> tOH < Е 1ЯХ (t ум е (Ч Е

w- t

f где все времена относятся к трем послсдовятельпым группам индексов, =t > max (K . ), t< — время выпол, (fIf

1 f нения одной операции суммирования блоком 23; t „„ — время выполнения

I операции улееео><енеея блоком 22;

22 время выполнения одной опера. 3 ции суммирования блоками 24 и 17 соответственно. За счет предварительI ного суммирования соответствующих шагов квантования входного сигнала величина d ((И, где N — число (й1 ненулевых членов преобразованной импульсной характеристики. Кроме того, эа счет уменьыепия разрядности шагов квантования исходной импульсной характеристики и числа ее ненуf левых членов значения t, ум и общее число суммирований значительно меньше, чем в прототипе, а значит, фильтр, в котором реализована поточная схема вычислений, обладает большим быстродействием и может обрабатывать более широкополосные сигналы.

Так как значение (4) в точности рав но (3), фильтр полностью сохраняет исходееые параметры амплитудно-частотной характеристики и низкий уровень шумов.

За счет установки всех регистров, накапливающеех сумматоров и блоков оперативной памяти в пулевое начальное состояние феельтр работает устойчиво — в нем принципиально устряпены колебяешя предельного цикла.

Кроме тог0» в данном фильтре можно проводить рекурсеевееуео фильтрацию сигналов в формате 111111-t ÄÈ-ЛД <, ггее первый формат относится к входному сигналу, второй — к нерекурсивной части импульсной характеристики, третий — к рекурсивной части. Проведение рекурсивееой феельтрации по сравненеею с нерекурсивной позволяет повысить точность фильтрации, 1

Формула изобретения

1. Цифровой фильтр с многоуровневой дельта-модуляцией, содержапэеее тактовый генератор, выход которого подключен к тактовому входу первого накапливающего сумматора и входу первого счетчш:а имгЕульсов, вьеходы разрядов которого соедешены с входами пер— вого дешифраторя и первого блока постоянной памяти, первые выходы которого подключени к первым входам первого модульного сулематора, выход переполнения первого счетчика импульсов соединен с входом второго счетчика им— пульсов, выходы которого подключены к вторым входам первого сулелеяторя, выходы которого соединены с адресными входами первого блока оперативной памяти, I! f!hopf faffzfofff!f fe входы которого объединены с соответствующими первыми информационными входами мультиплексора и являются входами фильтра, выходы первого блока оперативной памяти подключены к вторым информационным входам мультиплексора, выходы которого соединены с информационными входами первого накапливающего сумматора, выход первого дешифрятора подключен к управляюцееле входам первого блока оперативной памяти и мультиплексора и входу разрешения предустановки третьего счетчика импульсов, счетный вход которого объедешен с тактовыми входами первого регистра и второго накапливающего сумматора и входом обнуления первого накапливающего сумматора, вьгходы которого соединены с информационными входямее первого регистра, выходы которого подключены к первым входам переленожителя, выход переполнения и выходи разрядов третьего счетчика импульсов соединены соответствепно с входом обнулеешя второго накагеливяющего сумматора и входамп второго блока постоянной памяти, выходы которого подключены к вторым входам перемнох<ителя, ве f Yo;If которого соедиееены с еенфорлея If!off!If»ми входами второго накагтлееваюцего сумматора, 15! б

1587624 щего сумматора

Т а б л и ц а 1

ΠΠ— 1 0

О О

1 2

3 3

3 2

О -2

-5 -6

О О О

О О 1

1 1 1

2 1 2

2 1 — 1

1-2-4

5 -6 -6

7 -6 -4

О О О

О 1 О

1 1 О

О 0-2

-2 -3 -4

-5 -5 -4

-5 -3 О

1 2 4

О О

0 0 — 1 — 1

-2 -3

-3 — 3

-2 О

2 4

7 7

О О О

ΠΠ— 1 — 1 — 1 -?

-2 -? 0 — 1 Π2

2 5 5

7 б 6

6 4 2

0-15

16-31

32-17

48-63

64-79

80-95

96 †1

11? — 1?7

О О О

0 ΠΠ— 1 Π— 1 Π1

О 2 3

4 4 5

6 4 3

3 1-2 третий и четвертый накапливающие сумматоры, тактовые входы которых объединены, выходы третьего накапливающего сумматора соединены с инфор5

Мационными входами четвертого някап.!гивающего сумматора, выходы которого являются выходами фильтра, о т л и а ю щ и г1 с я тем, что, с целью овышения быстродействия, в фил»тр 10 ведены второй блок оперативной памя1 и, второй z» тTрpеeтTzиtzй t рpеezг zиtс zтрptы t, второй ешифратор, третий блок постоянной

1 амяти, второй модуп»ный сумматор, омбинационный сумматор, четнертый 15

1 пятый счетчики импульсов, блок суммирования и элемент И, первый вход и выход которого подключены соотетственно к выходу тактового генераора и счетному входу третьего счет1 ика импульсов, второй выход пер ого блока постоянной памяти соединен ! вторым входом элемента И, третий г1ыход первого блока постоянной памяти подключен к тактовому входу блока суммирования и счетному входу четг1ертого счетчика импульсов, вход разрешения предустановки которого объединен с тактовым входом второго регистра и подключен к выходу пере- Зц г1олнения третьего счетчика импульсов, 1 выходы разрядов четвертого счетчика импульсов соединены с входами второго дешифраторя и третьего блока

tzoñòîÿííîé памяти, первый и вторые выходы которого подключены соответственно к управляющему входу блока суммирования и первым входам второго модульного сумматора, выход переполнения четвертого счетчика импульсов 4О соединен с тактовыми входялги третьих регистра и накапливающего сумматора, входом обнуления блока суммирования и входом пятого счетчика импульсов, выходы которого подк.гночены к вторым входам второго модульного сумматора, выходы которого соединены с ядресныл.и входами второго блокп оперативной памяти, выход второго дешифрятора подключен к входу б гокиро ки блока суммирования и управляющему входу второго блока опера Tzt13llotl памяти, выходы которого соединеьн. с информационными входами блока суммирования, выходы которого tt выходы второго нпкяпливяюцего с уммяторя почключены к инфорл1ационным входпм соответственно третьего и второго регистров, вы:-.оды которых соединены с первыми и вторыми входами комбпнпционног0 сумматора, выходы которого подключены к информационным входам второго блока оператинной памяти и трег»его нпкяпливаю2. Фильтр по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что блок суммирования содержит регистры, сул1матор, элемент

ЗАПРЕТ, группу элементов ИС!(ЛИЧАИ!!!ЕЕ

ИЛИ и формирователь импульсов, вход которого является входом обнуления блока, выход формирователя импульсов подключен к входам обнуления первого и второго регистров, разрешающий и запрещающий входы элемента ЗАПРЕТ являются соответств чно тактовым входом и входом блокировки блока, выход элемента ЗАПРЕТ соединен с тактовыми входами регистров, первый и вторые информационные входы второго регистра являются соответственно управляющими и информационными входами блока, первый выход второго регистра подключен к первому входу группы элементов ИСКЛЛ !АИГ!ЕЕ ИЛИ и входу пере— носа сумматора, выходы первого регистра соединены с входами первого слагаемого сумматора, вторые выходы второго регистра подключены к вторым входам гpy»tzbt элементов СЕГП9ЧА! )!,IF V.

ИЛИ, выходы которых соединены с входами второго слагпемого сумматора, выходы которого подключены к информационным входам первого регистра и являются выходами блока.

17

1587624

Т и б л и ц а 2

l l, ), =о, L l

2

7

Таблица3 (Al

Группа S; (R,) Число коэффициентов в группе

1 L = 2 L = 6 L = 7 L

2

12

52

54

1

49

163

49

256

174

M+L-1

1

3

5

7

9

10 .11

12

13

14

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

1

-3

5

4

8

11

21

82

21

11

8

1 — 1

1 — 1 -1 1 1 -1

1 1 — 1 -1 1 0 1

1 0 0 0 0 0 0

= 8

12

20 8

46 64

102 121

38 58

26 8

12 2.

257 261 262 263

155 140 137 100

1587624

Составитель О.Ревинский

Техред Л,Сердюкова Корректор Т.1".алец

Редактор С. Пекарь

Заказ 2426

Тираж 653

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С(, СР

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

Производственно-издательский комбинат Патент"„ г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Цифровой фильтр с многоуровневой дельта-модуляцией Цифровой фильтр с многоуровневой дельта-модуляцией Цифровой фильтр с многоуровневой дельта-модуляцией Цифровой фильтр с многоуровневой дельта-модуляцией Цифровой фильтр с многоуровневой дельта-модуляцией Цифровой фильтр с многоуровневой дельта-модуляцией Цифровой фильтр с многоуровневой дельта-модуляцией Цифровой фильтр с многоуровневой дельта-модуляцией Цифровой фильтр с многоуровневой дельта-модуляцией Цифровой фильтр с многоуровневой дельта-модуляцией 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технике связи и вычислительной технике, используется в системах передачи информации и позволяет повысить помехоустойчивость формируемого сигнала

Изобретение относится к вычислительной технике и технике связи

Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике

Изобретение относится к вычислительной технике и технике связи

Изобретение относится к вычислительной технике и технике передачи изображений

Изобретение относится к вычислительной технике

Изобретение относится к вычислительной технике и технике связи и может быть использовано в цифровых телевизионных системах

Изобретение относится к вычислительной технике

Изобретение относится к автоматике

Изобретение относится к вычислительной технике и технике средств

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах обработки сейсмических, видео и др

Изобретение относится к вычислительной технике

Изобретение относится к радиотехнике и вычислительной технике и может быть использовано в многоканальных устройствах связи с цифровой отработкой сигналов

Изобретение относится к цифровой обработке сигналов

Изобретение относится к цифровой многоканальной связи и предназначено для выделения канальных сигналов из группового сигнала с частотным разделением каналов

Изобретение относится к вычислительной технике

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для согласованной фильтрации импульсных сигналов на фоне помех в системах передачи информации

Изобретение относится к радиотехнике

Изобретение относится к вычислительной технике

Изобретение относится к радиолокационной технике

Изобретение относится к адаптивному корректирующему фильтру с двумя частичными фильтрами (TF1, ТF2), коэффициенты фильтрации которых являются изменяемыми с помощью схемы подстройки коэффициентов (CORR), чтобы, например, образовать приближенно инверторный фильтр для изменяющегося во времени канала передачи, и при котором с помощью переключения является возможным, как недецимирующий режим работы, при котором частота опроса соответствует частоте символов, так и децимирующий режим работы, при котором частота опроса удовлетворяет теореме отсчетов
Наверх