Цифровой нерекурсивный фильтр

 

" оеаитиетеиыече и «бл иотеив,1д< ) 565300

ОП ИСАНИ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ASTQPCKOMV СВИДЕТЕЙЬСТВМ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свирид-ву— (22) З,ая влено 30.01.76 (21) 2321221/24 с присоединением заявки №вЂ”

,(23) При оритет— (43) Опубликовано 15.07.77. Бюллетень № 26 (45) Дата опубликования описания 28.11,77 (51) М. Кл. б 06F 15/34

Государственный камитет

Санита Министрав СССР па делам изабретений

N открытий (53) УДК 681.14 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Н. Дударов и В, А. Максименко (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ НЕРЕКУРСИВНЫЙ ФИЛЬТР

Изобретение относится к области абработки ни формации. Фильтр может быть использован .для обужения опектра дискрепноа.о клиппированного оивнала.

Из|вестен цифровой,нерекурсивньтй фильтр, содержащий схему форми рова ния входное.о кода, устройство анализа дина мичеокой оптибки, схему запоминания предыдущего значения кода информации, элементы И, ИЛИ, схему делания вхо!дного ко да,,две схемы фо рми рования параметра стлаживания, схему разрешения, схему умножения и сумматор (1). Однако этот фильтр сложен .по построению, недостаточно надежен,в ра боте, хара|ктеризуется возможностью появления сбойных ситуаций при высокой тактовой частоте.

Из|вестен цифровой нерекурсивнььй фильтр, содержащий К+,1 усилителей и сумматор, входы,которо го подключены к выходам усилителей (2). Этот фильтр обладает малым быстродейспвием, что овязано с нео бходимостью совершения за такт большого числа операций суммирования.

Цель изобретения — повышение быстродействия цифрового нереку рси вного фильтра.

Это,достигается в,прадлагаемом фильпре тем, что в него в видены 2k+3 деши фратора, К элементов ИЛИ, два элемента И,и иивертор.

Пр ичем входы дешифраторов подключены к выходу су|мматора, выходы дешифрато|ров, 2 кроме первого и двух последних, .пОдключевы попарно к входам соопветствующих элементов ИЛИ, выход,пер вого дешифратора и выходы элементов ИЛИ, подключены соответственно к входам К + 1 усилителей,,выходы двух последних .деш ифраторов соединены с первыми входами элементов И, вторые входы KOTopbllx подключены к входу устройства, причем один непосредственно, а другой через

1О инвертор, выходы элементов И,подключены к входам последнего элемента ИЛИ, при этом управляющий вход сумматора втс дключен к входу устройства.

На фиг. 1 изображена функциональная блок-схема п редлагаемого фильтра; на фиг. 2 — диа|грамма его работы.

Цифровой нерекурси вный фильтр состоит .из дешифраторов 1 — 9, элементов ИЛИ 10, 11 и 12, усилителей 13 — 16, элементов И 17, 18, ин,aeipzoipa 19 и сумиатОра 20.

Устройство работает сладующим образом. Пусть в данный момент времен и входной сигнал,в виде, дискретного клилпированного воздейспвия имеет, положительную полярность и на выходе сумматора 20 имеется число S, например, лежащее между порогами — S",— — S," (см. ф иг. 2), т. е. S sf — S,", S;). Тогда на выходе дешифратора 1 присутсввует mirнал, на,выходах всех остальных,де!ш ифрато565300

3 ров он отсутствует. Сигнал .подается на усилитель 13, усили1вается в а0 раз и .посту!пает на сумматор. В результате на выходе сумматора получают число S = S —,а0.

Выходное ч1исло сум1матора та1ктовой частоты F, = 1(Т поступает на входы дешифраторо1в. Если число S e f — S,", S", ), то снова ра!ботают,дешиф1ратор 1 и уоилитель 13.

Это продолжает1ся до тех,пор, пока выходное число:не !выйдет за пределы (— S,", S," ) (ом. фиг, 2). В результате на это!м отрез1ке осуществляется линейная аппроисимация кри1вой аб с !коэффициентом 00.

Коща выходное число сумматора превысит,порог S,", срабатывает,деш1ифратор 2 (на:выходах всех о1старльных де!ци!фраторо1в, в том числе и дешифратора 1, сигналы отсутствуют) и сигнал через логический элемент

ИЛИ 10 подается .на усилитель 14 1и затем на сумматор. В результате .на выходе получают число S", + а!. На отрез1ке 15 „, 5", ) осуществляется линейная а1цпроксима1ция кривой аб с коэффицие1нтом а! и т. д.

Копда,выхо1дное число сумматора достигает заданного 1ма1ксимального зна1чения

S„„,. = 5,", + а, на вхо1дах .всех усилителей сигнала не будет, !в результате реалызуется участок бв выходного ситнала. Длина этого участка определяется моментом смены

31HBlKB вхо!дно!го воз!действия. При смене знака свгнал с выхо1да дешифрато1ра 8 через элмент И 17 и элемент ИЛИ 12 поступает на уаилитель 16 и затем на сумматор. Одновременно входное воздействие упра!вляет работой сумматора так, что !при положительном знаке вхо!диого воэдейспвия сумматор осуществляет сложение в пря1мом;коде, а при отрицательном знаке входного воз!дейстэия— в обратном коде, т. е. осуществляет вычитание. В результате аналолично рассмотренному выше реализуется участок вгд кривой выходного сигнала.

:При положительных значе1ниях выходного числа S ра!ботают,дешифрато!ры 1, 2,..., 4, 6, 8, а при отрицательных — дешифраторы 1, 3,, 5, 7, 9. Величины S, и 5 „(см. фчг. 2) — соот!ветст1венно верхняя и н1ижняя границы сумматора, т. е. ма!ксималыно |возможное содержимое сумматора соответст!венно в п1рямо1м и обратном кодах.

Величины коэффыциенто1в а; берутся положительными и равными а;= 20;про,пде а;оро, — СОСтВЕтет1ВуЮщИй КОЭффИцИЕНт В ИЗвестных ци ф ровых нерекурс1ивных фильтрах.

Для то!го что|бы ам1плитуда выходного сигнала фильтра не зависела от частоты входного сигнала и выполнилось услс1вие нерекурсивно!сти фильт1ра, !поло!вина,перно!да входного сигнала Т, /2 должна быть не меньше участка аб или вг на фиг. 2.

Таким сбразом, в предлагаемом фильтре за каждый такт осущест1вляется одна операция суммиро1вания, 4

Фильтрующие свойства !предлагаемой схемы вредны HB ф и!г. 2 и, Кроме того, 1из следующих рассуждений. В из1вестно1м цифровом нерекурси!вном фильт1ре при единичном вход5 ном воздействии на выходе сумматора и zz

i 0

z-o где n — число элементов за!держ!ки в протоI0 типе, !промежуточное значение числа,в l-ый момент

l о

5,р = а! — а,, 1-0 i -- (+1

15 в l + 1-ый мо(мент

l -1- 1 и

5„„,<,1 =У а! — a;, i=0 1-! —, 2

ОтКуда 5 !. +! — S о1.l= 2а +1, 20 т. е, 5ор.l„! = 5„>„+ 2ai! !. а80=1, =2

) =4

=- 8

4

= 1

) a0=a1=-...——

<120

П140 80

a!80 а200

П 240 !320

a8! =

П!21 =— 141 =а!8! ——

a!81 =П201

a24! =

55 регистр сдвига !долже!н содержать 319 триггеров (элементов за1держки) . число,дешифра60 торов в !предлагаемсй схеме в этом случае .,pBIBHo шести. По слож1ности,построения дешифратор и один разряд сдвигающего регистра 1пр1и!близ1ительно одинаковы. Отсюда виден значительный выигрыш в снижении занимаемых габаритов.

Таким о!бразом, ч1исло на !выходе сумматора в последующий момент времени равно его преды1дущему содержимо1му плюс удвоенная

25 величина !коэффициента соответствующего усилителя. Такую операцию и осуществляет пре1длагаемый фильтр. Но если .в известном цифровом,нерекурсивном фильтре !для получения следующего значения выходного числа

30 за!нов!о вычксляет!ся вся сумма чисел на входе сумматора, т. е. осущест1вляется n + 1 операция суммирования за такт, то в п1редлагаемом фильтре осуществляется лишь од4!» опера1ция суммирования. Отсюда быстро1дей35 ствие предлагаемой схемы фильтра в п+ 1 раз больше, чем у прототипа (n — число элементов единичной задержки в известном цифрсвом нерекуроивном фильт1ре).

Уме ныл ечие га1ба ритов,пре дла гаем о!го

40 фильтра,по оравне1нию с известным достигается за счет сокращения ч1исла усилителей в два раза, более простого сумматора !и, кроме того, при наличии одина!ко вых 1коэффициентсв а = а,- более простого построения

45 блока дешифраторсв по сравнению с блоком элементов за1держки (регистроъ! сдвига) в известном цифровом нере1куреивпом фильпре.

Так, на пр!имер, п р1и

565300

Ф г.2

Заказ 5247

Изд. ¹ 583

Тираж 818

Подписное г1ПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113д35, Москва, 7К-35, Раушскап наб., д. 4/5

МОТ, Загорский

Формула изобретения

Цифровой нерекурсивный фильтр, содержащий К + 1 усилителей и сумматор, входы которого подключены к выходам усилителей, отличающийся тем, что с целью повышения быстродействия, в него, введены 2к + 3 дешифратора, К элементов ИЛИ, два элемента И и ин вертор, причем входы,де шиф раторов,пОд1кл1очены к выходу сумматора,,выходы дешиф раторов, кро ме первого и двух последних, подключены попарно к входам соот1ветствующих элементов ИЛИ, выход пер|вого дешифратора и выходы элементов ИЛИ подключены соответсввенно к входам К + 1 уси6

",Hòåëåé, выходы двух последн их депви фраторов соединены с,первыми входами элементов И,,вторые входы которых подключеяы к входу устройства, причем один непосре1дствен5 но, а другой через янвертор, |выходы элементов И подключены к входам последнего элемента ИЛИ, при этом у пра вляющий вход сумматора подключен к входу устройспва.

Источники информации, 1О принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское овидетельспво М 412606, кл. 4 06F 15/36, 27.09.71.

2. Б. Голд, Ч. Рэйдер «Цифровая обработка сш палов», Ч., «Советское радио», 1973, 15 с. 314, рис. и. 4 (п1зототип),