Цифровой фильтр

 

ОП ИСАНИНА

ИЗОБРЕТЕНИЯ

" 1 1 j 86459

Союз Советских

Социалистических

Республик

Х АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 15.12.715 (21) 2199576/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.12.77. Бюллетень № 48 (45) Дата опубликования описания 13.02,78 (51) М. Кл. G 06F 15/34

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681.325(088.8) (72) Авторы изобретения А, H. Шполянский, Л. А. Сорочкина, 1О. С. Ицкович и Д. Г. Линне (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР

Изобретение относится к области вычислительной техники.

Известны цифровые фильтры, содержащие элементы задержки, умножители и сумматоры (1).

Из известных фильтров наиболее близким к изобретению по технической сущности является цифровой фильтр (2), который содержит блок хранения весовых коэффициентов, запоминающее устройство, блок перемножения и накапливающий сумматор, причем один вход запоминающего устройства является входом фильтра, а другой вход соединен с выходом фильтра, выход запоминающего устройства соединен с первым входом блока перемножения, второй вход которого соединен с блоком хранения весовых коэффициентов.

Работа такого цифрового фильтра происходит в соответствии с уравнением

N М

Yn raLrn- „ Ь17„ т

i=0 t=I

Основным недостатком указанного цифрового фильтра является его низкая точность.

Это объясняется тем, что накапливающий сумматор имеет такую длину разрядной сетки, чтобы исключалась возможность ее переполнения при максимальном по мощности сигнале на входе фильтра, так как переполнение накапливающего сумматора приводит к весьма большой ошибке, равноценной сбою в работе аппаратуры. Прн поступлении на вход фильтра средних и маломощных сигналов накапливаемый в сумматоре результат не дорастает до старших разрядов. После перезаписи числа нз накапливающего сумматора в запоминающее устройство значащая часть числа оказывается в младших разрядах, а в старших разрядах — нули, что рав1п ноценно уменьшению длины разрядной сетки. В результате резко снижается точность работы цифрового фильтра.

Точность работы такого фильтра существенно зависит также от диапазона перестройки пропускаемых частот. Это объясняется тем, что при перестройке цифрового фильтра с одного диапазона фильтрации на другой путем изменения значений весовых коэффициентов величина накапливаемой суммы резко изменяется, сдвигаясь либо в область старших разрядов сумматора (при фильтрации низкочастотных участков спектра), либо в область младших разрядов (при фильтрации высокочастотных участков спектра). Это приводит к резком изменению реального числа значащих разрядов запомина1ощего устройства и к существенной зависимости точности работы цифрового фильтра от диапазона

30 пропускаемых частот.

586459

Целью изобретения является расширение диапазона перестройки при сохранении точности. Поставленная цель достигается тем, что в цифровой фильтр введены коммутатор и блок фиксации переполнения, при этом вход коммутатора соединен с выходом блока перемножения, выходы — с соответствующими входами накапливающего сумматора, а блок фиксации переполнения включен между выходом накапливающего сумматора и вторым входом запоминающего устройства.

Блок-схема предлагаемого цифрового фильтра приведена на чертеже.

Очередное значение входного сигнала (X ) поступает в запоминающее устройство 1, в котором хранятся прошлые значения (Х

У„;) входного и выходного сигналов. Одновременно в запоминающем устройстве 1 происходит стирание значений входного и выходного сигналов записанных в него соответственно Л +1 и И+1 тактов назад (Х„ . -ь

У м >), Настоящее и прошлые значения входного сигнала, а также прошлые значения выходного сигнала последовательно поступают с выхода запоминающего устройства 1 в блок 2 перемножения, на второй вход которого синхронно подаются соответствующие коэффициенты из блока 3 хранения весовых коэффициентов. Настоящее и прошлые значения входного сигнала, умноженные на соответствующие коэффициенты (а; Х;), через коммутатор 4 поступают поочередно с выхода блока 2 в младшие разряды накапливающего сумматора 5, в то время как прошлые значения выходного сигнала, умноженные на соответствующие коэффициенты, поступают в накапливающий сумматор 5 со сдвигом в сторону старших разрядов. Величина сдвига зависит от диапазона пропускаемых частот и изменяется при переходе с одного частотного диапазона на другой. Число, накопленное в сумматоре 5, подается в блок 6 фиксации переполнения, в котором проверяется, произошло или не произошло переполнение разрядной сетки сумматора 5. Если переполнения не произошло, то накопленная сумма поступает на второй вход запоминающего устройства 1 и на выход цифрового фильтра. В случае переполнения разрядной сетки накапливающего сумматора 5 на второй вход за5

Зо

4 поминающего устройства 1 и выход цифрового фильтра поступает максимальное число, помещающееся в разрядную сетку запоминающего устройства 1. В следующем такте весь цикл работы цифрового фильтра повторяется.

Таким образом, среднее значение чисел, записываемых в накапливающем сумматоре

5 и соответственно в запоминающем устройстве 1, сдвинуто в область более старших разрядов по сравнению с прототипом, что приводит к увеличению реального числа значащих разрядов запоминающего устройства 1 и, следовательно, повышению точности работы цифрового фильтра при той же разрядной сетке. Благодаря изменению величины сдвига коммутатором 4 точность работы цифрового фильтра не снижается при переходе с одного диапазона частот на другой, что существенно расширяет область использования фильтра.

Формула изобретения

Цифровой фильтр, содержащий блок хранения весовых коэффициентов, запоминающее устройство, блок перемножения и накапливающий сумматор, причем один вход запоминающего устройства является входом устройства, другой вход соединен с выходом устройства, выход запоминающего устройства соединен с первым входом блока перемножения, второй вход которого соединен с блоком хранения весовых коэффициентов, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона перестройки при сохранении точности, в цифровой фильтр введены коммутатор и блок фиксации переполнения, при этом вход коммутатора соединен с выходом блока перемножения, выходы — с соответствующими входами накапливающего сумматора, а блок фиксации переполнения включен между выходом накапливающего сумматора и вторым входом запоминающего устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гольденберг Л. М., Левчук Ю. П. и

Поляк М. Н. Цифровые фильтры. «Связь», М., 1974.

2. Патент США Ме 3703632, кл. 235 — 152, 1972.

586459

Составитель Г. Кудеяров

Тсхред И. Михайлова Корректор 3. Тарасова

Редактор Н. Громов

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2988/13 Изд. М 1033 Тираж 818

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретсний и открытий

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