Универсальное звено цифрового фильтра

 

Изобретение относится к радиотехнике и расширяет функциональные возможности путем обеспечения полосно-заграждающей и фазокорректирующей частотных хар-к при сохранении независимой регулировки собственных частот и полос. Звено содержит шесть сумматоров 1-6, три умножителя 7-9, эл-ты 10 и 11 задержки, три выхода 12-14, вход 15. Выход 12 является выходом режекторного фильтра, выход 13 - выходом полосового фильтра, выход 14 - выходом всепропускакнцего фильтра. 2 ил. СО о ел

А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) ф Н 03 Н 17/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 13, @Q r

ki) :-" --!

У I (21) 3909016/24-09 (22) 05.06.85 (46) 15.06.87. Бюл. М- 22 (71) Воронежский политехнический институт (72) А.Г. Остапенко, А.В. Корнев, С.И. Лавлинский, А.Б. Сушков и А.З. Завадовский (53) 621.372.544(088.8) (56) Остапенко А.Г. Анализ и синтез .линейных радиоэлектронных цепей с помощью графов. — M.: Радио и связь, 1985, с ° 243, рис. 7.22. (54) УНИВЕРСАЛЬНОЕ ЗВЕНО ЦИФРОВОГО

ФИЛЬТРА

1 (57) Изобретение относится к радиотехнике и расширяет функциональные возможности путем обеспечения полосно-заграждающей и фазокорректирующей частотных хар-к при сохранении независимой регулировки собственных частот и полос. Звено содержит шесть сумматоров 1-6, три умножителя 7-9, эл-ты 10 и 11 задержки, три выхода

12-14, вход 15. Выход 12 является выходом режекторного фильтра, выход

13 — выходом полосового фильтра, выход 14 — выходом всепропускающего фильтра. 2 ил.

f 1377650

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в цифровых фильтрах для фильтрации процес- сов, задаваемых цифровым кодом.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем обеспечения полосно-заграждающей и фазокорректирующей частотных характеристик при сохранении независимой регулировки собственных частот и полос. с

На фиг. 1 представлена электрическая структурная схема универсального звена цифрового фильтра; на фиг. 2 — его граф.

Универсальное звено цифрового фильтра содержит первый 1, второй ?, третий 3, четвертый 4, пятый 5 и шестой 6 сумматоры, первый 7, третий 8 и второй 9 умножители, первый

10 и второй 11 элементы задержки, первый 12, второй 13 и третий 14 выходы и вход 15.

Универсальное звено цифрового фильтра работает следующим образом.

Универсальное звено цифрового фильтра имеет один вход 15 и три выхода: первый выход 12 является выходом режекторного фильтра, второй выход 73 — выходом полосового фильтра, третий выход 14 — выходом всепроиускающего фильтра.

На низких частотах, когда изменения сигнала в пределах одного и даже двух периодов квантования весьма незначительно, коэффициенты передачи элементов 10 и 11 задержки можно считать приближенно равным единице. Учи-. тывая также, что коэффициент умноже- Д ния второго умножителя 9 невелик, так как нормирован по частоте квантования, значение сигнала на первом выходе 12 в основном определяется по ветвям: первый умножитель 7 — четвертый сумматор 4 — пятый сумматор 5,; первый умножитель 7 — первый сумматор 1 второй сумматор 2 — первый элемент 10 задержки — третий сумматор 3 — второй элемент 11 задержки — четвертый yg сумматор 4 — пятый сумматор, 5; первый умножитель 7 — первый сумматор 1 третий умножитель 8 — третий сумматор 3 — второй элемент 11 задержки— четвертый сумматор 4 — пятый сумматор 5.

Элементарное суммирование передач по этим ветвям дает общий коэффициент передачи, примерно равный коэффициенту умножения первого умножителя 7.

При использовании второго выхода

13 (выхода полосового фильтра) на низких частотах входные отсчеты сигнала через ветвь: первый умножитель

7 — первый сумматор 1, складываются с выходными отсчетами через цепь обратной отрицательной связи: пятый сумматор 5 — первый сумматор 1. Поскольку входные и выходные отсчеты приближенно равны друг другу и определяются величиной коэффициента умножения первого умножителя 7, они практически компенсируют друг друга.

При рассмотрении достаточно высоких частот коэффициенты передачи элементов 10 и 7 1 задержки устремляются к минус единице.

Сумма передач по вышеуказанным ветвям дает общий коэффициент передачи, примерно равный коэффициенту умножения первого утлножителя 7 в случае использования режекторного фильтра, и приближенно равный нулю при использовании полосового фильтра, На средних частотах за счет фазового сдвига в элементах 10 и 11 задержки происходи ослабление коэффициента передачи для режекторного фильтра, а следовательно, уменьшается и глубина обратной отрицательной связи — коэффициенты передачи ветви: пятый сумматор 5 — первый сумматор 1.

Это приводит к увеличению коэффициента передачи для полосового фильтра.

Крутизна АЧХ фильтров определяется степенью компенсации отсчетов сигнала на выходе пятого сумматора 5 с помощью изменения величины коэффициента умножения второго умножителя

9, который определяет полосу пропускания полосового фильтра и полосу затухания режекторного фильтра, .Резонансная частота и частота режекции при этом определяется частотно зависимыми обратными связями, образованными третьиь. умножителем 8.

Уровень сигнала в полосах прозрачности определяется коэффициентом умножения первого умножителя 7.

Как на низких, так и на высоких частотах (близких к половине частоты дискретизации) отсчеты сигнала на выходе шестого сумматора 6 практически определяются амплитудами отсчетов сигнала на выходе пятого сумматора 5, так как значение отсчетов на выхоце

3 13176 первого 1, а значит, и на инвертирующем входе шестого сумматора 6 приближенно равно нулю. Таким образом, коэффициент передачи на третьем выходе 14 определяется коэффициентом умножения первого умножителя 7. На средних частотах уменьшение амплитуды отсчетов на неинвертирующем входе шестого сумматора 6 полностью скомпенсируется увеличением амплитуды от- 10 счетов на его инвертирующем входе.

Следовательно, коэффициент передачи в данном случае постоянен во всем диапазоне частот и определяется величиной коэффициента умножения первого 15 умножителя 7. При этом на низких и высоких частотах выходной сигнал совпадает с входными как по амплитуде, так и по фазе. На средних частотах амплитуда сигналов остается постоян- 20 ной, а разность фаз становится отличной от нуля, стремясь на некоторой частоте к 180

Таким образом, третий выход 14 является выходом всепропускающего фильтра. При этом операции суммирования и умножения выполняются в промежутке времени между двумя соседними отсчетами входного сигнала, т.е. в период его квантования, равный вре-30 мени задержки элементов 10 и 11. Передаточные функции данного фильтра на различных выходах, найденные с помощью графа (фиг. 2) в Z-плоскости, имеют вид: 35

Н (Z )=К

1-А-2В (1-A) Z + (1-A) Z г

pq 1-2 1-А BZ + 1-2A)Z г о

-1 A(1-Z ) вР 1-2 1-А BZ +

1 (1-2A)-2(1-A)BZ + Z 2 Р 1-2(1-A)BZ + 1-2A)Z г

45 где Hpq(Z ), Н„, (2 ), Н, (2 ) — передаточные функции режекторного (перBbIH выход 12), IIOJIOCOBOI O (BTOpOII

50 4 выход 13) и всепро пускающего (третий выход 14) фильтров соответственно;

К, В, А — коэффициенты умножения умножителей 7-9.

При этом для всех трех видов фильтра можно независимо регулировать центральную частоту, которая определяется только коэффициентом В.

Формула и з обретения

Универсальное звено цифрового фильтра, содержащее последовательно соединенные первый умножитель, первый сумматор, второй сумматор, первый элемент задержки, третий сумматор, второй элемент задержки, четвертый сумматор, второй умножитель, пятый сумматор и шестой сумматор, а также третий умножитель, выход которого соединен с вторым и третьим входами третьего сумматора, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения полосно-заграждающей и фазо-корректирующей частотных характеристи ..при сохранении независимой регулировки собственных частот и полос, вход первого умножителя является входом универсального звена цифрового фильтра, выход первого умножителя соединен с вторым входом четвертого сумматора, выход которого соединен с вторым входом пятого сумматора, выход которого является первым выходом универсального звена цифрового фильтра и соединен с вторым входом первого сумматора, выход которого является вторым выходом универсального звена цифрового фильтра и соединен с входом третьего умножителя и с вторым входом шестого сумматора, выход которого является третьим выходом универсального звена цифрового фильтра, при этом выход второго умножителя соединен с вторым входом второго сумматора.

1317б50

6ЬИ Р Р

ЬИ был BF

Составитель Э, Борисов

Редактор Л. Пчелинская Техред М.Ходанич

Корректор А. Ильин

Заказ 2434/54 Тираж 901

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород„. ул. Проектная, 4