Цифровой фильтр

 

Изобретение может быть использовано при цифровой обработке сигналов . Цель изобретения - упрощение устройства за счет уменьшения количества разрядов умножителей.Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 1, блоки определения вычетов входного сигнала (БОВВС) 2, (п-1)-каскадные цифровые линии задержки 3, умножители 4, сумматоры 5 по модулю N и блок восста (Л ) I S-S & со 4 3-) , .1 5-У Ю

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ ЕСПУБЛИН

А1

09) (11),(51) 4 Н 03 Н 17/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3-!

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2 1 ) 3820917/09-24 (22) 07.12.84 (46) 23.07.86. Бюл. У 27 (71) Марийский ордена Дружбы народов политехнический институт им. А.М.Горького (72) Е.К.Лебедев (53) 681.325(088.8) (56) Патент Великобритании

И 2032722, кл. Н 03 Н 17/02, 1980.

Патент Великобритании Р 2095067, . кл. Н 03 Н 17/00, 1982. (54) ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР (57) Изобретение может быть использовано при цифровой обработке сигналов. Цель изобретения — упрощение устройства за счет уменьшения icoличества разрядов умножителей.устройство содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 1, блоки опре деления вычетов входного сигнала (БОВВС) 2, (t-1)-каскадные цифровые линии задержки 3, умножители 4, сумматоры 5 по модулю N и блок восста1246344 новления результата (БВР) 6. С выхода АЦП 1 R — - разрядные числа поступают на БОВВС 2, где они разбиваются ..на параллельные ветви, в каждой из которых реализуются произвольные алгоритмы цифровой фильтрации над вычетами чисел и вычетами коэффициентов. Результаты перемножений этих вычетов в умножителях 4 складываются в каждом канале в сумматорах 5

Изобретение относится к цифровой" .1бработке сигналов, в частности к ,дифровой фильтрации, и может использоваться в различных цифровых комплексах. 5

Цель изобретения » упрощение цифрового фильтра за счет уменьшения количества разрядов умножителей.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема цифрового фильт- 1О ра; на фиг. 2 — техническая. реализация блока восстановления результата.

Цифровой фильтр содержит аналого« цифровой преобразователь (АЦП) 1, блоки 2-1,2-2,...,2-S 2- 3 определения вычетов входного сигнала; (m-1)-каскадные цифровые линии 3-1, 3-2,...,3-$,...,3 4 задержки; умножители 4-1-1, 4-1-2,...,4-1-»,..., 4-11-»т - : сумматоры 5-1, 5-2,..., . 20 ...,5-8,...,5-1 по модулю N Ы

N,... Я соответственно и блок 6

9 восстановления результата.

Блок Ь восстановления результата содержит первое 7-1 и второе 7-2 постоянные запоминающие устройства, регистр 8, первый 9-1 и второй 9-2 сумматоры блока восстановления резуль тата, два элемента И 10-1 и 10-2,инвертор 11 и элемент ИЛИ .12. 30

Цифр вой фильтр раббтает следующим образом.

С выходаАЦП К-разрядныечисла Х(пТ) поступают на. 4 блоков определения

35 вычетов входного сигнала. Выполнением операций вычетов в блоках 2-1,22„ ° ...2-S,... 2- по взаимно простым модулям Яз (S I,) ) R-разрядные числа Х (1Т) разбиваются на.4 по модулю N.Ïoëó÷åííûå. результаты поступают в БВР 6, где вычеты локальных результатов каждой ветви позволяют восстановить общий результат в классе вычетов по модулю N в соответствии с теоремой об остатках. Т. обр, однозначное восстановление результата в заданном диапазоне N обеспечивается введением БОВВС 2 и БВР 6. Дан пример выполнения БВР 6. 2 нл, параллельных ветвей с R = 1 +

+31og N (разрядами чисел в каждой ветви, где 3 g (обоз начает наибольшее целое, не превосходящее

Образование вычетов входного сигнала

Х 1. I17) производится в соответствии с соотношением

Х(n T) Х (НТ) =<Х(»Т)) 3 -Х(»1Т)- N (1

S S q 5

S где Х(11Т) — R-разрядные числа на выходе АЦП.

Аппаратно блоки определения вычетов реализуются íà R-разрядных программируемых постоянных запоминающих устройствах (ПЗУ). При этом числа Х(11Т) являются адресами своих вычетов (. Х(пТ) > Из, вычисляемых на этапе проектирования для всех Ж

Таким образом работа цифрового фильтрапереводится в непозиционную систему остаточных классов. Причем если У „ максимально возможный

Ф результат по заданному алгоритму цифровой фильтрации, то должно выполняться условие

И=ПИ >У „„, (2)

S=1

В каждой параплельной 8-й ветви предлагаемого цифрового фильтра (ЦФ) независимо реализуются совершенно произвольные алгоритмы цифровой фильтрации (в том числе адаптивные,что недоступно в известном фильтре над вычетами чисел Х9(нТ) = (Х(» Т) ) Ns и Вычетами кОэффициентОВ 9» 9

Х9(» Т) > И

n=0 где = — операция сравнения по

mod N;

r — вычет результата в S-й

S ветви по той И

Us M — 1 mod N; M — N/И

Например, если N. = 5, N = 7, И = 9, N, = 8, N = 2520, то М„ =

4» M q 360» И 280 ° 14

504 U„= 1 mod 5; .3600 = 1mod 7;

280 U = 1 mod 9;

315U = i mod8, получают U, = 4; U = 5, U = 1;

U„ = 3 и Y =- (2016 r, + 1800 r +

3 1246 где Х(Т) — процесс на выходе схемы вычета;

Х (» Т)- процесс на выходе схемы вычета по модулю N ; г — вычет результата филь- 5 трации в S-й ветви.

Практически для всех схем цифровой фильтрации максимальное число разрядов в ветвях R „, = 5...6.

В связи с этим в каналах предлагаемого ЦФ используются устройства табличной арифметики: ПЗУ вЂ” умножители и ПЗУ вЂ” сумматоры (результаты умножения и сложения по модулю

N с заданной точностью без ошибок 15 округления на этапе проектирования записаны в ПЗУ с максимум 10 — 12разрядным дешнфратором адреса:

Rd. + Rx 4й

Макс макс = 2 . Время умно20 жения и сложения в табличных устройствах равно времени выполнения одной команды (составляет один такт).

После перемножения о „ и Х .(nT) в табличных умножителях 4-1-1,.. °, 4- - » в каждом S-м канале произведения складываются в .табличных сумматорах 5-S по модулю N .БлагоS даря этому разрядность результатов в отдельных каналах равна R и ошиб5

30 ки округления при вычислении исключены (отсутствует переполнение разрядной сетки). Вычеты локальных результатов каждой ветви r (ьТ) позволяют восстановить общий результат У(T) в классе вычетов по модулю N в соответствии с известной теоремой об остатках в блоке 6 восстановления результата.

Алгоритм работы блока 6 определяется уравнением

У(п ) =-(г (Т)05М ) ос й, (3)

344

+ 280 г + 945 r, ) mod 2520.

В соответствии с соотношением (3) Y(o T) вычисляется заранее для всех комбинаций г (Т) . Вектор

r (Т) является R — разрядным ад5 1

1 ресом (R> = 2 R,) для блока 6.

S=1

В блоке 6 восстановления результата при большом R вычеты результата каждой ветви объединяются по два или по три и подаются на ПЗУ, в которых хранятся. промежуточные результаты c Y(T) > N. Далее эти результаты складываются в сумматорах

9-1 и 9-2. При этом, если их сумма (И (значение Х хранится в регистре 8), то в знаковом разряде сумматора 9-2 есть "1", открыт элемент И 10-1 и Y(nT) считывается из сумматора 9-1 на выход ЦФ. Если же сумма >N,òo в знаковом разряде есть

"0". Открыт элемент И 10-2 и положительный результат из сумматора 9-2 считывается на выход ЦФ.Так обеспечивается однозначное восставноление результата в заданом диапазоне N.

Формула изобретения

Цифровой фильтр, содержащий аналого-цифровой преобразователь,(m-1)каскадные цифровые линии задержки, где m — порядок цифрового фильтра, умножители и сумматоры, входы которых подключены к выходам соответствующих умножителей, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью упрощения цифрового фильтра за счет уменьшения количества разрядов умножителей, в него введены блоков определения вычетов входного сигнала, где > 2, и блок восстановления результата, причем входы б.токов определения вычетов входного сигнала объединены и соединены с выходом аналого-цифрового преобразователя, выход S-го блока определения вычетов, где S = 1,2,..., подключен к входу соответствующей (m-1) — каскадной цифровой линии задержки,умножители выполнены в виде 1 групп по m умножителей в каждой, и первые входы умножителей S-й группы подключены к входу и соответствующим отводам S-й (m-1) — каскадной цифроной линии задержки, вторые входы умножителей являются входами задания

5 1246344 4 значений вычетов коэффициентов цифро- блока восстановления результата, вого фильтра, а выходы сумматоров . выход которого является выходом цифсоединены с соответствующими входами рового фильтра. т

Составитель С.Музычук

Редактор Н.Бобкова Техрец JI.0äåéHH Корректор N.Ïîëþ

Заказ 4020/54 Тирам 816 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4