Цифровой фильтр с перестраиваемым комплексным коэффициентом передачи

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (1115 96 953

Е (61) Дополнительное к авт. свих-ву (22) Заявлено 13.02.75 (21)2104802/18-24 (51) М. Кл, G 06 F 15/34 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.03.78, Бюллетень № с (45) Дата опубликования описания 15.02„78, Гасударственный комитет

Совете Инннстров СССР по делом нзобретеннй н открытий (53) УДК 681.325 (088.8) (72) Авторы изобретения

Л. А, Эмих и А, И. Степашкин (71) Заявитель

Рязанский радиотехнический институт (54} ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР С ПЕРЕСТРАИВАЕМЫМ

КОМПЛЕКСНЫМ КОЭФФИЦИЕНТОМ ПЕРЕДАЧИ

Предлагаемое изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и может быть использовано для обработки нестационарных случайных радиолокационных, гидроакустических и 5 акустических сигналов, а также в качестве корректируюших звеньев в системах автоматического управления, Известен фильтр, построенный на сумматорах и логических элементах (lj. Однако, 1р данное устройство является недостаточно точным, Известно другое ближайшее по технической сушности цифровое устройство, осуществляющее фильтрацию с амплитудно-час- 15 тотилой характеристикой (АЧХ), закон изменения которой задается отсчетами амплитуд, храняшттмися в блоке памяти, и с линейной фазочастотной характеристикой (ФЧХ) (21.

Оно содержит счетчик, выход которого соеди- що нен с первым входом устройства, первый выход — с первым входом первого сумматора, вы ход которого соединен через первый блок элементов И с первым входом блока умножения, второй вход которого соединен с выхо2 дом второго блока элеменнов И, соединенного первым входом с выходом первого сумматора, а выход блока умножения через первый регистр памяти соединен со вторым входом первого блока элементов И и первым входом второго сумматора, знаковый разряд которого соединен со знаковым разрядом первого сумматора, соединенного с одноименным разрядом счетчика, пифро-аналоговый преобразователь, -вход которого соединен с выходом второго сумматора и первым входом блока памяти весовых коэффициентов, второй вход которого соединен с выходом первого адресного счетчика, а выход через второй регистр памяти — с третьим входом первого блока элементов И, второй адресный счетчик, выход которого через блок памяти входных отсчетов соединен с третьим регистром памяти, выход которого соединен через четвертый регистр памяти с блоком памяти входных отсчетов и со вторым входом второго блока элементов И, блок памяти амплитуд, вход которогс соединен с выходом третьего адресного счетчика. а выход - с третьим входом вто596953

И

f1 — + g С Мт (щи т +q ), (1) где и О, 1, 2, .. ° — текущий временной отсчет. (од=и>я Т вЂ” приведенная частота основноФ гармоники;

m 1,2...М вЂ” номер частоты составляющих гармоник.

Весовая функция фильтра с достаточной для практики точностью реализуется устрой-, ством по следующему. алгоритму;

45 отличающаяся от (1) масштабным коэффи- . циентом. В выражении (2) М-1 — емкость

60 числовой линейки вычислителей рого блока элементов И и третьим входом второго сумматора.

Недостаток этого устройства в отсут ствии перестройки ФЧХ.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства. Достигается это тем, что в устройство введены блок памяти отсчетов фаз, вход которого соединен с выходом третьего адресного счетчика, а выход — с четвертым входом первого сумматора, и пятый регистр памяти, вход которого соединен с выходом блока памяти отсчета фаз, а выход — с пятым входом первого сумматора.

На чертеже представлена структурная схема фильтра, Фильтр включает в себя счетчик 1, первый сумматор 2, пятый регистр 3 памяти, первый вход 4 фильтра, блок 5 памяти отсчетов фаз, третий адресный счетчик 6, блоки 7, 8 элементов 20

И, второй вход 9 фильтра, блок 10 умножения, третий вход 1 1 фильтра, первый регистр 12 памяти, второй сумматор 13, блок 14 памяти амплитуд, четвертый вход

15 фильтра, первый адресный счетчик 16, блок 1 7 памяти весовых коэффициентов, блок 18 памяти входных отсчетов„третий и четвертый регистры 19, 20 памяти, пятый и шесток входы 21, 22 фильтра, втоIрой адресный счетчик 23, седьмой вход 24 З0 фильтра, второй регистр 25 памяти, восьмой вход 26 фильтра, цифро-аналоговый преобразователь 27.

Весовая функция цифрового фильтра генерируется по заданным отсчетам амплитуд

С и фаз P и соответствующих частотных характеристик и выражается на интервале представления 0 + nT 4«2MT (Т-период дискретизации), следующим рядом .Фурье:

ЩМ ! К= ) „(7ъ =m - КМ; -g g(q (1 1.

Работа устройства в режиме "генерирование весовой функции сводится к следукзщему. Содержимое счетчика l числа периодов Т, равное n. ", добавляется !. сумматор 2 импульсами " m ". Эти импульсы поступают и на вход дресного счетчика 6, Состоянием " адресного счетчика 6 код начальной фазы основной гармоники подается из ЗУ на вход сумматора

2, импульсами « добавляется в него и одновременно записывается и регистр 3 памяти по входу 4. В сумматор» образуется число т п + Р /, 1, определяк щее текущую фазу основной гармоники, Прямой и обратные коды этого числа поступают на перв ые л ин е йки эл ем енто в И блоков 7, 8 соответственно и через них на быстродействующий матричный блок 10

Умножения. При этом на блоки 7 и 8 подается импульсный потенциал по входу 9, длительность которого равна длительности образования произведения. Код произведения (wa P ) (м - P )/ записывается импульсами по входу" 11 в регистр 12 памяти, с выхода которого подается на вторую цепочку элементов И блока 7. В это время из блока 14 памяти амплитуд состоянием m " адресного счетчика 6 подается на вторую цепочку элементов И блока 8 код амплитуды первой гармоники С, Далее при поступлении управляющих импульсов íà вход 9 на вторую цепочку элементов И блоков 7 и 8 в матричном блоке 10 умножения вычисляется произведение отсчета амплитуд С и величины (3), которое затем записывается импульсами по входу 11 в регистр 12 памяти, а с его выходов в накапливающий сумматор 13 импульсами Е .. Перец. вычислением YL -й дискреты 2-й гармоники, фаза 1 вычитается из содержимого накапливающего сумматора 2 импульсами

Е< при подаче обратного кода из регистра 3 памяти, После чего в сумматор

2 сном добавляется содержимое счетчика

1 импульсами щ и такт вычисления, аналогичный предыдущему, повторяется.

Таким образом выполняются М вычислительных тактов, согласно 2-му слагаемому выражения (2), каждый длительности Т такта. Затем в сумматор 13 импульсами

" добавляется поданная «М+1 -м о состоянием счетчика 6 амплитуда Со/2 из л блока 14 памяти и вычисленное значение

h,ä записывается импульсами по входу

26 в блок 17 памяти весовых коэффициентов по адресу, установленному в счетчике

596953

5 . 16 импульсами по входу 15. Вслед за этим сумматоры 2 и 13 обнуляются. Время вычисления h. определяется временем МТ такта. Формирование следующего „ -го коээфициента аналогично. Таким образом вычисляются значения 2М+1 весовых коэффициентов и записываются в блок 17 памяти, Одновременно устройством производится последовательная запись в блок 18 памяти входных отсчетов 2М временных отсчетов, входного сигнала { g-т )3» ХЧ „ „, Х Х с помощью регистров 19, 20 памяти и управляющих импульсов IIo входам 21,22 при соответствукмпих адресах в счетчике 23, 1 устанавливаемых импульсами по входу 24.

Последний Ху -й отсчет хранится в регистре 19 памяти.

Устройство в режиме фильтрация" выполняет операпию свертки временных отсчес» «а (х tI, cpm .20 1

=*0,1 ° ..2М и соответствующих весовых коэффициентов Ъ@ в виде:

Для этого весовой коэффициентЕ предварительно записывается из блока 17 памяти в регистр 25 памяти импульсами по входу

26. Вычисление свертки начинается подачей ЗО отсчетов х из регистра 19 и весового коэффициента Ъо из регистра 25 на матричный блок 10 умножения через блоки 7 и 8 управляющими импульсами по входу 9. Произведение записывается в сумматор 13 через регистр 12 памяти. Одновременно с этим в устройство перезаписывается q в ре» гистр 20. Следующий отсчет входного.сигнала Х - из блока 18 памяти в режиме считывания записывается в регистр 19, а 4о по его адресу вводится Х -й отсчет. Дальнейшее прохождение временного сигнала

Х и весового коэффициента k< на блок умножения, образование их произведения, накопление в сумматоре 13 выполняется 45 так же, как и в вышеописанном вычислительном такте. Для выработки одной выходной дискреты Ц необходимо 2М+1 таких тактов. К этому моменту в блоке 18 памяти -хранятся отсчеты . 50 Ij х =х

Ф л! ч хи+Й) ° ° ° р )- ф у

Х Х а в регистре 19 Х,1 -значение. В этом случае вычисление следующей у -й выходной дискреты осуществляется устройством с временным окном", определяемым весовой функцией, сдвинутым на один период квантования относительно входного сигнала, 4

Выходной дискретный сигнал Ц снимается с накапливающего сумматора 13, а в непрерывной форме с преобразователя

27 код-аналог, Устройство позволяет перестраивать в пропессе обработки сигнала свой комплексный коэффициент передачи путем изменения амплитуд Сщ и фаз %,ц в соответствии с требуемыми АЧХ и ФЧХ.

Формула изобретения

Цифровой фильтр с перестраиваемым комплексным коэффициентом передачи, содержащий счетчик, выход которого соединеь с первым входом устройства, первый выход с первым входом первого сумматора, выход которого соединен через первый блок элементов И с первым входом блока умножения, второй вход которого соединен с выходом второго блока элементов И, соединенного первым входом с выходом первого сумматора, а выход блока умножения через первый регистр памяти соединен со вторым входом первого блока элементов И и первым входом второго сумматора, знаковый разряд которого соединен со знаковым разрядом первого сумматора, соединенного с одноименным разрядом счетчика, цифро-аналоговый преобразователь, вход которого соединен с выходом второго сумматора и первым входом блока памяти весовых коэффициентов, второй вход которого соединен с выходом первого адресного счетчика, а выход через второй регистр памяти — с третьим входом первого блока элементов И, второй адресный счетчик, выход которого через блок памяти входных отсчетов соединен с тоетьим ре гистром памяти, выход которого соединен через четвертый регистр памяти с блоком памяти входных отсчетов и со вторым входом второго блока элементов И, блок памяти амплитуд, вход которого соединен с выходом третьего адресного счетчика, а выход с ! третьим входом второго блока элементов

И и третьим входом второго сумматора, отличающийся тем,что,с целью расширения функциональных возможностей устройства, в него введены блок памяти отсчетов-фаз, вход которого соединен с выходом третьего адресного счетчика, а выход — с четвертым входом первого сумматора, и пятый регистр памяти, вход которого соединен с выходом блока памяти отсчетов фаз, а выход — с пятым входом первого сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

596953

Составитель С. Громова

Редактор ° Трусов Техред Э. Чужик

Корректор lI. Небола, Заказ 1142/47 Тираж 626 Подписное .

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

1. Коршунов Ю. М., Степашкин A. И., Эмих Л. А. Определение ошибок в частотной характеристике циф ового фильтра, вызванных представлением коэффициентов конечньтм числом разрядов. Известия ВУЗов.

Приборостроение, ¹ 1 2, 1 S 74. .2. СССР, авторское свидетельство

¹ 515043, кл. & 06 F 15/36, 03.06.74.