Устройство для цифровой фильтрации

 

Изобретение относится к вычислительной технике, предназначено для вычисления дискретного преобразования Фурье и цифровой фильтрации, может быть использовано в системах цифровой обработки различного рода сигналов. Цель изобретения - упрощение устройства. Поставленная цель достигается за счет того, что устройство содержит информационный вход, N регистров приема, N умножителей, входы задания коэффициентов, N сумматоров , N регистров суммы, информационный выход, генератор тактовых импульсов , N триггеров, N элементов НЕ, N элементов И, элемент ИЛИ, вход задания режима. 3 ил. § (Л оо 4 00 ОО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

Ц

РЕСПУБЛИК (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblT49 (2 1) 4080342/24-24 (22) 23.06.86 (46) 30.10.87. Бюл. У 40 (7 1) Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой

Октябрьской социалистической революции (72) Ю.С.Каневский и Н.Е.Куц (53) 681.32(088.8) (56) Патент США У 4369499, кл. С 06 F 15/31, 1983.

Авторское свидетельство СССР

У 1196894, кл. G 06 F 15/332, 1985. (У 4 G 06 F 15/332, Н 03 Н 17/06 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТРАЦИИ (57) Изобретение относится к вычислительной технике, предназначено для вычисления дискретного преобразования Фурье и цифровой фильтраций, может быть использовано в системах цифровой обработки различного рода сигналов. Цель изобретения — упрощение устройства. Поставленная цель достигается эа счет того, что устройство содержит информационный вход, N регистров приема, N умножителей, входы задания коэффициентов, N сумматоров, N регистров суммы,,информа- а ционный выход, генератор тактовых импульсов, N триггеров, N элементов НЕ, N элементов И, элемент ИЛИ, вход задания режима. 3 ил. выражение

lTl

«к«

k = (О,N-1; (1 э IPMeHTb« исходного ве тора (а„« регулярности N, элементы выходного вектора (х 3 коэффициентов Фурье к регулярности N, весовые коэффициенты, w . 2«г — J— е « «j номер входной последовагде а

«« х

«и) ««ï

W тельности.

«тт

Если вектор (а „) образует действительные элементы, тогда выражение (1) можно переписать в виде

« « — а„ Rew, (2)

« -о

««а Im w, (3)

«l =O

«т

Re x

«к!

Im x (««! где Re u Im — обозначает действительную и мнимую части комплексного числа.

Вычисление выражений (2) и (3) выполняются аналогично, с той лишь разницей, что на вторые входы умножителей подаются или действительные (Re) или мнимые (Im) sacòè комплексного

1 13

Изобретение относится к вычис;«ительной технике, предназначено для вычисления дискретного преобразования

Фурье и процедуры цифровой фильтрации и может быть использовано в системах цифровой обработки различного рода сигналов.

Целью изобретения является упро«цение устройства (за счет уменьшения числа межмодульных связей и исключения блока регистров при сохранении той же производительности).

На чертеже изображена структурная схема устройства.

Устройство содержит информационный вход 1 устройства, N регистров 2.i(i=

=1,И) приема,N 3i, входы

4.1 задания коэффициентов усгройстна, N сумматоров 5.i, N регистров 6.i суммь«, инфор««ацио««ный«выход 7 устроиства, генератор 8 тактовых импульсов, N триггеров 9.i u N элементов !!! 1О.i г1 элементов И 11.i, элемент ИЛИ 12, вход 13 задания режима работы устройства, Б вычислительных модулей

14.i.

Работа устройства при вь«числени«« дискретного преобразования Фурье.

Устройство вы п«сляс, «л «« ш —, 48815 2

1 «

«5

2««

«5

ЛО

«5

45 весового коэффициента w """. Поэтому в дальнейшем работу устройства будем рассматривать при вычислении выражения (2), при этом обозначение действительной Re части числа можно опустить.

Допустим, что прием информации в регистры 2.i, 6 ° i триггера 9.i выполняется положительным перепадом, режиму вычисления выходных отсчетов фильтра соответствует единичный уровень на входе 13, режиму вычисления дискретного преобразования Фурье код 1,0 ... О, ..., О. На второй вход умножителей З.i поступает последовательность весовых коэффициентов

« -, ° ) -к

N,,i = N.

Д.:«м примера рассмотрим работу уст-р«йства при вычислении алгоритма дискретного преобразования Фурье для N = 4.

В исходном остоянии (1-й такт) г« триггере 9,2-9.4 записаны нули, на

; ход 13 пос-.упаст единичное значение.. и, ««ройдя через элемент ИЛИ 12 (на втором входе которого — О), поступает на Р-вход триггера 9.1 положитель«1««т«п« репадом тактового импульса, который поступает с выхода генератора

8 тактовых импульсов. Единичное зна«е.««е записывается в триггер 9.1, c, .««««««÷íoå значение на выходе триггер,« 9.1 разрешает прохождение инвертированного на элементе НЕ 10.1 тактового сигнала на синхровход регистра

2.1 приема и до конца 1-ro такта присутствует на D-входе триггера 9.2. .!а информационный вход поступает

Щ операнд а, который синхроимпульсом о с выхода элемента 11.1 принимается в регистр 2 ° 1. На вход 4.1 задания коэффициентов поступает множитель

В умножителе 3.1 выполняется к,о операция а «", результат умножения нос гупает на вход регистра 6.1 суммы.

Во втором такте íà D-вход тригге-. ра 9.1 поступает нулевое значение, тактовым импульсом выполняется прием. в триггер 9.1 — "0", в триггер 9.2

"1", единичное значение на выходе триггера 9.2 разрешает прием в регистр 2.1 по инвертированному тактоIfl вому входу импульса данного а, этим же тактовым импульсом в регистр 6.1 суммь« принимается à w . На входы о о

4.1, 4.2 коэффициентов поступает w., 48815

5(n=o

5с з 13

Б умножителе 3.2 вычисляется а w

1 и, суммируясь с величиной а w на сумматоре 5.2. поступает на вход регистра 6.2, умножителях 3.1 вычисляется опять а, w .

В третьем такте в триггер 9.3 записывается единичное значение, в триггеры 9.1-9.2 — нулевое; в регистр 2.3 записывается а и выполняется умножение а" .w, регистр 6.2 выполняется прием а w + à w ре1 У гистр 6. 1 — прием а " w, в регистре

6.3 суммы вычисляется à w + à w" + о

+ à w, результат поступает на вход регистра 6.3.

На вход 4.2 задания коэффициентов поступает w и в умножителе 3.1 вы т числяется а, w, на сумматоре 5.2 выполняется суммирование а ы +

+ à, w, на вход 4. 1 задания коэффициентов всегда поступает 11

В четвертом такте в триггер 9.4 записывается единица, в остальные триггеры 9.1-9.3 — нули, в регистр

2.4 записывается а на вход 4.4 задания коэффициентов поступает w, в

ГЧ\ умножителе 3,4 вычисляется а w в

5 регистр 6.3 записывается значение о о о а, w + à, w + à w, которое суммируется с результатом умножения и получается значение нулевого коэффициента Фурье о + î + о+ о о о 2 3

В регистр 6.2 записывается а w +

1 о

+ а, w, на вход 4.3 задания коэффициентов поступает w . В умножителе 3.3 вычисляется а w, на сумматоре 5.3— а w + à w + à v .

Я 4 о

В регистр 6.1 заносится а, на вход 4.2 задания коэффициентов пос2 тупает w . В умножителе 3.2 вычисля Т3 ется а, w, на сумматоре 5.2 — сумма

am Ыо + amw2 о 1

В пятом такте Х заносится в рео гистр 6.4 и поступает на выход 7 устройства. В триггер 9.1 принимается единичное значение, поступающее через элемент ИЛИ 12 с выхода триггера 9.4, в остальные триггеры 9,2-9.4 — нули.

Как и в первом такте в регистр 2.1 приема заносится данное а (m+1)-й последовательности °

В умножителе 3.1 вычисляется а ", о о . w, поступает на вход регистра 6. 1 и заносится в него, на вход 4.2 задания коэффициентов поступает w, в

45 умножителе 3.2 вычисляется а w, на сумматоре 5.2 — à w + à, w, в регистр 6.2 заносится а w + а на вход 4.3 задания коэффициентов ,поступает w, в умножителе 3.3 вычис ляется а .w на сумматоре 5.3

О а w + а W2 + à w в регистр 6.3 о 2 го 1 заносится а w + à w + à w2 на о 1 Э вход 4.4 задания коэффициентов поступает w, в умножителе 3.4 вычисляетз

tn ся а w,, на сумматоре 5.4 — à w + з

+aw+aw2+aw=x

1 Ъ

В шестом такте работа устройства в модулях 14.1, 14.2 аналогична второму такту для данных а и а (m+1) é последовательности. В

1 регистр 6 ° 4 заносится х и поступа1 ет на выход 7 устройства, в регистр

6.2 заносится а w + à™ w, на вход

4.3 задания коэффициентов поступает в умножителе 3.3 вычисляется

2 а w, на сумматоре 5.3 — а w +

+ à, w + а w в регистр 6.3 заноСнтСя а 11о +- а 1;2 +- а 11, На ВХОД

4.4 задания коэффициентов поступает

w, в умножителе 3,4 вычисляется

Г%Ъ

m а ы, на сумматоре 5.4 — à w +

wÎ + a 1 2

2 э

В седьмом такте работа устройства в модулях 14 ° 1-14.3 аналогична третьему такту. В регистр 6.4 заносится т1 х2 и поступает на выход 7 устройства, в регистр 6.3 заносится а w

+ a„ w + à" w, на вход 4.4 адания коэффициента поступает w, на сумма1 торе 5.4 — а w + à w + à w + п, 1 о 1 2

+ à w = х ".

3 з

В восьмом такте работа устройства аналогична четвертому такту. В регистр 6.4 заносится х и поступает з на выход 7 устройства. Таким образом, в каждом такте на выходе 7 устройства получаются значения коэффициентов Фурье х .

При реализации процедуры цифровой фильтрации устройство вычисляет выходные отсчеты в соответствии с выр ажением

Н-1

x <„> = a(k — n) h(n), (4) где h(n) — коэффициенты импульсной характеристики, a(n) — отсчеты входного сигнала.

При работе устройства в режиме цифровой фильтрации на вход 13 подается уровень "1" и прием выходного отсчета а „ выполняется во все ре5 13488 гистры 2.i приема, на вход 4.i задания коэффициентов постоянно поступает коэффициент п(И вЂ” i), вычисление выходного отсчета x(k) осуществляется

5 за четыре такта.

Формула изобретения

Устройство для цифровой фильтрации,10 содержащее N (длина импульсной характеристики) умножителей, N сумматоров, N регистров приема, N регистров суммы, группу из N элементов И, генератор тактовых импульсов, причем информационные входы всех регистров приема соединены и являются информационным входом устройства, выход -го (i

1,N) регистра приема подключен к первому входу i-ro умножителя, второй 20 вход которого является входом задания i-ro коэффициента устройства, а выход 1-го умножителя подключен к первому входу i-ro сумматора, выход которого подключен к информационному входу i-го регистра суммы, выход которого подключен к второму входу

15 6

i-го (j = i + 1,, j = 2, N) сумматора,, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит N триггеров, N элементов НЕ и элемент ИЛИ, первый вход которого является входом задания режима работы устройства, выход i-го триггера подключен к второму входу элемента

ИЛИ, выход которого подключен к Dвходу первого триггера, выход генератора тактовых импульсов подключен к синхровходу i-ro триггера и входу

i-го элемента НЕ, выход k-го (k

1,N-1) триггера подключен к первому входу k-ro элемента И и D-входу (k + 1)-го триггера, второй вход

i-го элемента И соединен с синхровхолом i-го регистра суммы и подключен к выходу i-ro элемента НЕ, выход

i-го элемента И подключен к синхровходу i-го регистра приема, второй вход первого сумматора является входом задания логического нуля устройства, а выход N-го регистра суммы является информационным выходом устройства.

l 3488 l 5

Составитель А.Баранов

Техред А.Кравчук Корректор li.Åîðîëü

Редактор Н.Слободяник

Заказ 5 191/48

Тираж 670 Подписное

В11ИИПИ 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