Цифровой фильтр

 

Союз Советски к

Социалистичесиве

Респубпии

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (iii919054 (61) Дополимтельиое к авт. свид-ву (22)Заявлено 08.08.80 (2l) 2972812/18-.24 с присоединением заявки М (23) Пркормтет

Опубликовано 07.04.82. Бюллетень hh 1З (53) NL. Кл.

Н ОЗ Н 17/04

Реуаарстеснкыб кеттктет

СССР ав делам кзабретеккЯ н вткрыткй (53) УДК681.32 (088.8) Дата опубликования описания 07.04.82

В.А. Fpa ea, А. B. Гречухин и В. П. Семенов (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР

Изобретение относится к вычислитель ной технике и может быть использовано в системах цифровой обработки .сигналов.

Известен цифровой фильтр, содержащий два блока циклической памяти, своими выходами соединенных со входами умножнтеля, выход которого соединен со входом накапливающего сумматора, подключенного к выходной шине фильтра.

Вычисление отсчета выходного процесса в этом устройстве производится последовательным считыванием иэ блоков циклической памяти кодов выборок входного процесса и коэффициентов фильтра, кото рые на умножителе перемножаются. Промежуточные произведения накапливаются . в сумматоре. В конпе К -го цикла вычислений с выхода сумматора снимается отсчет выходного процесса. Время вычисления отсчета свертки в этом устройстве равно 4 hit чм, roe t чмвремя вычисления произведения двух чисел jl).

Однако в этом фильтре для вычисления одного отсчета свертки требуется значительное время, так как 4 умножений выполняются на одном оборудовании.

Наиболее близко по техническому решению к предлагаемому устройство pî» вой фильтрации, содержащее блок памяти коэффициентов импульсной характеристи» ки Ъ(),первый вход которого является входом записи массива чисел 1)

16 второй вход и выход соединены с выхт дом адресного счетчика и входом первого регистра соответственно, выход первого регистра соединен с первым вхо3$ дом устройства умножения, соединенного своим выходом cD входом накапливающего сумматора, выход которого подключен ко входу цифроаналогового преобразователя, второй вход устройства умножения подключен к выходу сумматора, первый и второй входы которого соединены с выходами второго s третьего регистров соответственно, первый и второй блоки памяти входных отсчетов, первыми вхс

O з сг1 с;05 4 дами coåäèíåггггые cо вторьгм и третьим адресггыми c !OT ли<ахи соотегетствекко, Q вторыми входами соединенные с выходами четвертого и пятого регистров, выход третьего регистра соединен со входом пятого регистра и ггервыгг входом четвертого регистра, второй вход которого сос)динегг с ггыходолг первого блока памяти входных отсчетов, первый вход третьего регистра является входом фи- 1гз льтря„а второй вход третьего регистра и вход второго регистра соединены с выходами второго и первого блоков памяти вход1гых отсчетов соответстгзенно,2).

Недостаток известного устройства низкое быстродействие, связанное с ffeпроизводительной затратой времени !Г)а

ВЫЛОЛНЕгпгЕ СДВИГа Маоoffâa ВХОДКЫХ От= счетов и большим ко пгчеством уъгггс женггй в одгггпгцу времеглг, ггеобходггм1гх для формирования отсчеTQ выходного саад- гш ла.

Бель изобретеглгя — IlovbffrrefIIfe быстродействия цифрового фильтра.

Поставленная цель достигается тем, To в цифровой ф11льтр, содержацнгй первый и второй блоки памяти, перв1ий, втс рой и третий регистры, умно>китель, накалдиваюший сумматор, первый и второй счет)111ки) блОк Ггамяти коэффи1лгектов и генератор пачек 11мпульсов, выход которого соединен с тактовыми входами первого и второго счетчиков, выход первого регистра подключен K информационному входу первого блОка памяти, выход KÎTO"* рого соединен с первым входом второго регистра, выход которого подключен к первому входу умножитедя, вьгход котороГО СОЕДИНЕН CO ВХОДОМ НаКатитИВаЮгиЕГО сумматора выход которого является вы= ходом фильтра, выходы первого и второго

СЧЕТЧИКОВ ПОДКЛ10 1ЕНЬ> К аДРЕСНЬгМ. ВХОдам соответственно второго блока па" мяти и блОка памяти кОэффггцггентОв „вы=ход которого соединен со входом треть = го регистра, выхои которого подключен ко второму входу умножлтеля) а вход генератора пачек импульсов является входом запуска фильтра, введены "«,ешиф= ратор, третий и четвертый счетчики, мультиплексор и элемент И, выход которого соединен со входом третьего счетчика, выход которого подключен к. Ilep= вому входу мультиплексора, второй вход

f;0gop0I 0 соединен с выходом четвертого счетчика, вход которого Объединен со входом генератора пачек импул1 сов, выход которого соединен с первъгм входом элемента И, второй вход которого обьеI5

2Î

$o

И ,)г Гг

Я

5$ пикс!! со входом .гациси в1орого блока памяти и подключен к ffbfxоду аецпгфратс pQ) Гlе pab! Й е ход к оТ орогo Объединен с установочным входом первого счетчика и является входом:.алания исто гы дискретиозагггтг: фильтра, второй вход дешифратс ра подключен к выходу второго счетчика, выход мультиплексора соединен с адресгГым входом первого блока памяти, выход которого подклк чек ко входу первого регистра и второму входу второго регистра, причем информационный вход перToI o блока памяти является вхс>дом фильт-PQ.

На чертеже Ilp»waoffa схема цифрового фильтра.

Устройство содержит вход 1 фильтря, первый блок 2 памяти, регистр 3„втс рой блок 4 памяти, регистр 5. умножитедь F> и цифроаналоговый преобразователь (БЛЛ) 7, цифровой и якадоговьгй выходы 8 и 0 фильтра, вход 10 задания частоты дискретизации (выходного сигнала), c÷åò÷èê 11, дешифратор 12 (состояний), счетчик 13, блок 14 памяти коэффициентов, регистр 1 5, входа 16 зяпуока, генератор 17 Ггачек импульсов, элемент И 18, счетчик 19, мультиплексор 20, счетчиГ 21, накяпливаГогиий сумматор 22.

Фильтр работает следуюшим образом.

Каждый к-ый затгускаюший импульс, ло времегп1 совладаюшии с выборкой входного процесса, по входу. 16 запускает генератор 17, который формирует и1-1пульсов, где г - порядок фильтра.

Импульсы с выхода генератора 17 передаются на счетные входьг счетчика 11, ряботаюшего по модудю 5 -к, и счетчика

1 3, работаюшего по модулю N . Причем число K,< h /Lt,">,, Ilåðåä началом фильтрации по входу 10 записывается в счетчик 1 1 и дешифратор 12 (состояний, .

ЛО каждому из первых М - ) . им1тудьсов генератора 17 производится считывание выборки входного процесса >f („1 ) из блока 4 памяти в регистр 5 и коэффициентов импульсной характеристики гг (j, фильтра из блока памяти в регистр 15)

На умножителе 6 на:--олится произведение чисед ff(f ) и Л111, и подученные произведения накапливаются в сум.маторе 22. Выборки входного процесса, которые поступают на вход 1 фильтра, в процессе вычисденГпг первых Ч -к произведений гг (r ), г г записываются в блок 2 памяти, объем которого равен K ячейкам. Р,.дрес вьгборок входного процесса в блоке 2 памяти задаетгде „,,, h < — время выпол енення аы

Операции умножения, Обращения к блоку памяти и суммирования соответственно.

Максимальная частота дискретизации входного процесса при заданном быстродействии равна

К, где К ах} Вьх

Такш«обра.toes, в предлагаемом фи;ты

\ ре вы п сляется только часть отсчетов, поэтому число арифметических операпий, выполняемых в едц п1цу времени, меньше, чем в известном устройстве, следователь но, обеспечивается работа с более высокой частотой дискретизации входного про цесся, тяк как увеличивается быстродействие.

Формула изобретения цифровой фильтр, содержащий первый и второй блоки памяти, первый, второй и третий регистры, уъ|ножптсль, накапливающий сумматор, первый и второй счетчики, блок памяти коэффициентов и генератор пачек импульсов, выход которого соединен о тактовыми входами первого и второго с- рчиков, выход первого регHcTpa. подключен к информационному вхс ду первого блока памяти, выход которого соединен с первым входом второго регистра, выход которого подключен к первому входу умножителя, вьixon которого

\ с ое анне н с входом накапливающего ся выходом фильтря, выходы первого н второго счетчиков подключены к адресным входам соответственно второ=

ГО RIQKa памяти и блока памяти коэф фициентов, выход которого соединен с входом третьего регистра, выход КОторого подключен к второму входу умножителя, а вход генератора пачек импульсов является входом запуска фильтря, о т— л н ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены дешифратор, третий и четвертый счетчики, мультиплексор и элемент И, выход которого соединен с входом третьего счетчика, выхon которого подключен к первому входу мультиплексора, второй и од которого соединен с выходом чет вертого счетчика, вход которого объеди» нен с входом генератора пачек импульсов, выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого объединен с входсм записи второго блс

5 91 9054 6 ся счетчиком 21, работающим по модулю К и изменякминм свое состояние импульсами запускя. При этом код апреса с выхona счетчика 21 передается через мультиплексор 20 ня адресные входы блока 2 памяти. Последние К им- пульсов с выхода генератора 17, которьп« соответствует считывание из блока 4 памяти коэффициентов импульсной характеристики Ъ (к-1) ... 1 (О), переда|отся 10 через элемент И 18 на счетный вход счетчика 19, работающего по модулю К

Эго достигается тем, что последние К состояний счетчика 13, начиная с (hl — К +1 ) состояния, выделяются де- l5 шифратором (состояний) 12, при этом на выходе дешифратора (состояний) 12 формируется cm.нал, открывающий епемент И 1 8, переключающий блок 4 памяти в режим записи и открывающий муль 20 тнплексор 20 по входу счетчика 19. С этого момента последние К значений отсчетов входного сигнала из блока 2 памяти считываются через регистр 5 на умножитель 6 для вычисления последних 25

X. произведений <(j . М; 1, а через регистр 3 считываются на информационный вход блока 4 памяти для обновления массива отсчетов входного процесса.

Причем последние < отсчетов входне- 50 го процесса записываются в те ячейки памяти, в которые были записаны отсчеты " „-М, К-<) ... Х,,„, где >— соответствует текущему счету.

Сдвиг массива отсчетов входного сиг- З5 нала, которы и необходимо производить при выполнении фильтрации, производится сумматора, выход которого являе:следуюшим образом.

Пусть при вычислении п, отсчета выходного сигнала в счетчике 11 записано щ число А, удовлетворяюшее неравенству

0 < А Н -K-l, При этом отсчет входного сигнала х (ОΠ— ), который умножается на коэффициент N(i, записан в ячейку памяти с адресом

45 (А+ N - i )mo3><. Вычисление произведения (i ) х (с — i ) производится (й - t )-тым импульсом генератора 17, так KBK счетчик работает по модулю N-K, В конце цикла вычисления отсчета >(no), . в счетчике 11 записан адрес (А+ К ) поД,„, При вычислении следующего отсчета вы- ходного сигнала отсчет х (cc-i) умножится на коэффициент 1 (+ К), что должно иметь место при вычислении свертки.

В данном фильтре время вычисления отсчета свертки равно

Составитель А. Баранов

Техред И. Гайду Корректор В. Бутяга

Редактор И. Ковальчук

Заказ 2160/38 Тираж 954 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

7 91 9054 8 ка памяти и подключен к выходу дешиф- первого блока памяти является входом ратора, первый вход которого объединен фильтра. с установочным входом первого счетчика и является входом задания частоты диск- Источ ники информап:ни, ретизапии фильтра, второй вход дешифра — g принятые во внимание при експертизе тора подключен к выходу второго счет- 1. Рабинер Л., Гоулд Б.. Теория и чика, выход мультиплексора соединен с применение цифровой обработки сигналов. адресным входом первого блока памяти, М., "Мир, 1978. выход которого подключен к в.входу пер- 2. Авторское свидетельство СССР вого регистра и второму входу второго 10 > 663366661166, кл. 5 06 Р 15/332, 1978 регистра, причем информационный вход (прототип) . с I