Цифровой фильтр

 

„„SU„„1385263

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (51)4 Н 03 Н 17/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБР1:ТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ: "" I

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР (57) Изобретение относится к радиотехнике и м.б. использовано для (21) 4!52402/24-09 (22) 26.11.86 (46) 30.03.88, Бюл, К 12. .(71) Физико механический институт им,Г.В,Карпенко (72) В.В.Грицык, В.Я.Иыхальчишин ) и P.Ì.Ïàëåíè÷êà . (53) 621.396.96 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1327281, кл. Н 03 Н 17/04, 1986. фильтрации сигналов, выраженных циф-,. ровым кодом. Цель изобретения — повышение точности фильтрации. Цифровой фильтр содержит блок 1 памяти, состоящий из последовательно соединенных регистров 1-1... 1-К сдвига, блок сравнения 2; блоки постоянной памяти

3 и 11, мультиплексор 4, блок 5 экспоненциального сглаживания, умножнтель 13. Для достижения цели введены три квадратора 8, 9, 14, два блока усреднения 7, 6, два блока вычитания

10, 12 и второй блок сравнения 15, 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

1385263Изобретение относится к .радиотехцике и может быть использовано для фильтрации сигналов, выраженных цифровым кодом. Цель изобретения " повышение точности фильтрации.

На фиг.1 изображена электрическая структурная схема цифрового фильтра; на фиг.2 †.график треугольной взве10 шивающей функции скользящего усреднения по девяти отсчетам; на фиг.3— электрическая структурная схема первого и второго блоков усреднения; на фиг.4 — электрическая структурная схема блока экспоненциального сглаживания; на фиг.5 — электрическая структурная схема первого сумматора, пер" вого и второго блоков усреднения; на фиг.6 — электрическая структурная. схема первого блока сравнения.

Цифровой фильтр (фиг. 1) содержит блок 1 памяти, состоящий из последовательно соединенных регистров 1-1...

1-К сдвига, первый блок ? сравнения, первый блок 3 постоянной памяти, . мультиплексор 4, блок 5 экспоненци,ального сглаживания, второй блок 6 усреднения, первый блок 7 усреднения, "первый 8 и второй 9 квадраторы, первый блок 10 вычитания, второй блок

11 постоянной памяти, второй блок 12 вычитания, умножитель 13, третий квадратор 14, второй блок 15 сравнения, Первый 7 и второй 6 блоки усреднения (фиг.3) содержат последовательно соединенные регистры 16-1... 16-(0+1) сдвига, сумматор 17 чисел, блок 18 задержки, первый 19 и второй

20 блоки вычитания, сумматор 21, пер° «40 вый 22 и второй 23 блоки постоянной памяти, накапливающий сумматор 24 °

Блок 5 экспоненциального сглаживания (фиг.4). содержит первый 25 и второй 26 блоки постоянной памяти, первый 27 и второй 28 умножители и сумматор 29.

Сумматор 17 чисел первого 7 и второго 6 блоков усреднения (фиг.5) содержит N+1 последовательно соединен- 50 ных блоков 30-1...30-.(N+1.).- задержки, блок 31 вычитания, накапливающий сумматор 32.

Первый блок 2 сравнения (фиг.6) содержит блоки 33 — 35 сравнения и 55 блоки 36 - 38 задержки.

Цифровой фильтр работает следующим образом. с(к) =с(к-1)+8(K)+N (g (к-N) -g (к-N+1)3, где С(К) выходное значение сигнала накапливающего сумматора

24 относительно отсчета

g(K), которое определяется в виде с(к)= M =3 где S (К) n(i)-g (K-i+1), выходное,значейие сигнала первого блока 19 вычитания, равное и И-1 — S(K)=-.С g(K-1)+ K g(K-j).

i=hi . j=0

Сумма чисел, которые последовательно поступают на вход сумматора

17 чисел, вычисляются по формуле

s(к)=s(к-1)+g(к)-g(к-N).

Умножение на постоянный коэффициент, равный N осуществляется таблично посредством второго блока 23 постояннои памяти. Первый блок 25 постоянной памяти реализует. таблично операцию деления значения С(К) на постоянный коэффициент, равный (n -1)/4. Таким l

Отсчеты входного сигнала поступают на вход блока 1 памяти. В результате их обработки на выходе мультиплексора 4 формируется локальная медиана, а на выходе первого блока 10 вычитания — локальная дисперсия входного сигнала.

Локальная дисперсия сигнала относительно отсчета вычисляется как разность среднего значения квадратов отсчетов и квадрата. локального среднего а (К); -q — Е n(i) g (К-i+1))—

4 — 1п-1 — - —,5 n(i) д(,К-j.+1) (n -1

1=1

Операции возведения в квадрат при вычислении локальной дисперсии выполняются в первом 8 и втором 9 квадраторах таблично с использованием ПЗУ, на которых они выполнены и на адресные входы которых поступают коды чисел, возводимых в квадрат. Локальное среднее значение сигнала по отсчетам вычисляется рекурсивно во втором блоке 6 усреднения на основе следующего рекуррентного соотношения:

1385263 вход первого умножителя 27 с выхода первого блока 25 поступает значение коэффнциента сглаживания 6. С выхода второго блока 26 таблично определенное значение 1-р поступает на второй вход умножителя 28. Коды результатов умножения суммируются в сумматоре 29.

Таким образом, на выходе сумматора 29, который является выходом цифрового фильтра, получим результат адаптивной фильтрации входного сигнала который является результатом экспоненциального сглаживания в блоке 5, 1. Цифровой фильтр, содержащий блок памяти, состоящий из К последовательно соединенных регистров.сдвига, где К вЂ” порядок фильтра, вход первого из которых является входом цифрового фильтра, первый блок сравнения, к входам которого подключены выходы регистров сдвига, первый блок постоянной памяти, к группе входов которого подключена группа выходов первого блока сравнения, мультиплексор, к сигнальным входам которого подключены выходы регистров сдвига, а к управляемому входу мультиплексора подключен выход первого блока постоянной памяти, а также второй блок постоянной памяти и,умножитель, отличающийся тем, что, с целью повышения точности фильтрации

В введены последовательно соединенные. первый квадратор, первый блок усред-. нения и первый блок .вычитания выход

У которого соединен с первым входом умножителя, к второму входу которого. подключен выход второго блока постояннои памяти, последсь:ательно соединенные второй блок усреднения, вход которого соединен с входом. первого квадратора и с входом первого регистра. сдвига, и второ1 квадратор, выход которого соединен с другим входом пе—

P вого блока вычитания, последовательна соединенные второй блок вычитания, первый и второй входы которого соединены соответственно с входами первого и второго кггдраторов, третий квадратор и второй б .ск сравнения, к другому входу которогс подключен выобразом, во втором блоке 6 усреднения вычисляется локальное среднее. значение сигнала, отсчеты которого последовательно поступают на его вход.

Вычисленное в первом блоке.7 усредне-.

5 ния локальное, среднее значение.квад-. ратов отсчетов сигнала поступает на вход первого чока 10 вычитания, на другой вход которого подается значение квадрата локального среднего значения. Умножитель 13 реализует операцию умножения локальной дисперсии на пороговый коэффициент, который хранится во втором блоке 11 пос- (К)= 8(К)+(1- I) q (К)., тоянной памяти. Посредством третьего квадратора 14 возводится к квадрат разность между локальным средним значением g(K) и (К-N+1) -м отсчетом сигнала g(K), Третий квадратор.14 20 Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я также может быть реализован в виде .ПЗУ. Если выходной сигнал второго блока 15 сравнения является логической единицей, то на выходе мультиплексора 4 будет. присутствовать код 25 медианы последовательных отсчетов сигнала. В противном случае на вход блока 5 поступает беэ изменения зна-. чение g(K) через мультиплексор 4. На К входов мультиплексора 4 с выходов К регистров, 1-1... 1-К сдвига

30 поступают К последовательных отсчетов входного сигнала, которые также поступают на К входов первого блока

2 сравнения. В первом блоке 2 сравнения посредством блоков 33-.35 сравнения реализуется попарное сравнение текущего К-го отсчета входного сигнала с К-1.предыдущими его отсчетами (рассматривается частный. случай К 4).

С помощью блоков 36 — 38 задержки осуществляется последовательная задержка результатов сравнения текущего отсчета сигнала с его предыдущими отсчетами. Результаты попарного сравнения К последовательных отсчетов .входного сигнала поступают на адрес-, ные входы первого блока 3 постоянной . памяти.

Код результата фильтрации импульсного шума ({К), полученный на выхо-.. 50 де мультиплексора 4, поступает на вход блока 5 экспоненциального.сгла- . живания, а на его второй вход;поступает локаЛьное среднее значение сигнала g(K) с выхода второго. блока 6 55 усреднения. Эти входы флока 5 соответствуют первым входам первого 27 и второго 28 умножителей. На"второй

5 ход умножнтеля, а выход - к первому входу первого блока постоянной памяти, а также блок экспоненциального сгла-.. живания, к первым и вторым входам которого подключены выходы соответст": венно мультиплексора и второго блока усреднения, а выход является выходом цифрового фильтра.

2. Цифровой фильтр по п.1, о т— л и ч а ю шийся тем, .что блок усреднения содержит N-1 последовательно соединенных регистров сдвигa, вход первого из которых является входом блока усреднения, последовательно соединенные сумматор чисел, вход которого соединен с входом первого регистра сдвига, блок задержки, первый блок вычитания, другой вход которого соединен с выходом сумматора чисел,, сумматор, накапливающий сумматор и первый блок постоянной памяти, выход которого является выходом блока усреднения, последовательно соединенные второй блок вы.читания, первый и второй входы кото. рого соединены соответственно с выходом И-ro и (N+1)-го регистров сдвига и второй блок постоянной памяти, выход которого соединен с другим входом сумматора.

1385263 6

3. Цифровой фильтр по п.1, о тл и ч а ю шийся тем, что блок экспоненциального сглаживания содержит первый и второй умножители, первые входы которых являются соответственно первым и вторым входами блока экспоненциального сглаживания, сумматор, .первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго умножителей, а выход является выходом блока экспоненциального сглаживания, первый блок постоянной памяти, выход которого соединен с вторым входом первого умножителя и входом второго блока постоянной памяти, выход которого соединен с вторым входом второго умножителя.

4. Цифровой фильтр по п.2, о т— л и ч а ю шийся тем, что сумматор чисел содержит (N-1) последовательно соединенных блоков задержки, и вход первого из которых является входом сумматора чисел, а также последовательно соединенные блок вычитания, первый и второй входы которого соединены с соответственно выходом первого и (И+1)-го блоков задержки, и накапливающий сумматор, выход которого является выходом сумматора чисел, Х

Фиг.z

1385263

1385263

Составитель Э.Борисов

Редактор E.Êîï÷à . Техред М.Ходанич

КоРРектоР С.Иекмар

Заказ 1421/53 Тираж 928 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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