Полосовой цифровой фильтр

 

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - упрощение перестройки и повышение быстродействия. Фильтр содержит сумматоры 1-4, алгебраические сумматоры 5-8, эл-ты задержки 9-12 и умножители 13-16. Цель достигается тем, что параметр α, регулирующий центральную частоту, одинаков для всех звеньев. При этом коэффициенты B<SB POS="POST">1I</SB> звеньев равны между собой, что облегчает регулировку полосы пропускания фильтра. 2 ил.

союз советских. ссафелистичесних

РЕСПУБЛИК (51) 4 И 03 Н 17/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬГГИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4318256/24-09 (22) 19.10.87 (46) 07.07.89. Бюл. У 25

<71) Воронежский политехнический институт (72) А.Г. Остапенко и А.В. Корнев (53) 621 .372.542.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 1241420, кл. Н 03 FI 17/04, 1985. (54) ПОЛОСОВОЙ ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР (57) Изобретение относится к радио„.SU„„1492451 А 1

2 технике. Цель изобретения — упрощение перестройки и повыщение быстродей. ствия. Фильтр содержит сумматоры

1 -4, алгебраические сумматоры 5-8, эл-ты задержки 9-12 и умножители

13-16. Цель достигается тем, что параметр o(, регулирующий центральную частоту, одинаков для всех звеньев.

При этом коэффициенты Ь .звеньев

11 равны между собой, что облегчает регулировку полосы пропускания фильтра. 2 ил.

1492451

+Ъ,ф- + (1+Ь,) (Ь, +cC, с), (!+Ь, ))2 передаточная функция примет вид (I-Ь,)(1 Ü )(1-Z ) Н(Е) 1-aC(2+b,(1+b )) Z + (1+Ь ) (Ь1 +а((1+$3 Z — ь((2b q + b,(1+Ü ) ) Z + Ь Л

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в технике связи,.автоматике и других областях для фильтрации сигналов, задаваемых цифровым кодом.

Целью изобретения является упрощение перестройки и повьппение быстродействия полосового цифрового фильтра. l0

На фиг. I приведена структурная электрическая схема полосового цифрового фильтра на фиг, 2 — его граф. с

Полосовой цифровой фильтр содержит сумматоры с первого по четвертый 1-4, алгебраические сумматоры с

nepaoro по четвертый 5-8, элементы задержки с первого по четвертый 9-12 и умножители с первого по четвертый 13-16.

Полосовой цифровой фильтр работает следующим образом.

Входной сигнал вычитается из содержимого второго элемента 10 задержки в третьем алгебраическом сумматоре 7 и результат умножается на коэффициент Ьс в четвертом умножителе 16, Сигнал с выхода четвертого

1 умножителя ) 6 складывается с вход, ным сигналом в четвертом сумматоре

4 . В .четвертом алгебраическом сумматоре 8 сигнал с выхода четвертого сумматора 4 складывается с содержимым второго элемента 10 задержки, из этой суммы вычитается содержимое 35 ., четвертого элемента 12 задержки и результат умножается на коэффициент

Ь) в первом умножителе 13, сигнал с вьжода которого складывается с curf

Н(Е) 1 Ь1 )+Ь»

1-(ы, +Ы,+Ь,(Ы, — ы,)+ Ы, Ь,(1

-Ь

-,(гь, + ь,()+kg)z + ь,к

Основное применение устройства связано с условием e(, = !1 = И . Тогда

Пусть и

Оз

55 есть передаточная функция аналогового ФНЧ-прототипа с частотой среза Я,, Для перехода к полосовому цифровому фильтру воспользуемся преобразованием налом с выхода четвертого сумматора

4 в первом сумматоре 1, Сигнал с выхода первого сумматора I складывается с содержимым второго элемента IО задержки во втором сумматоре 2, сиг° нал с выхода которого умножается на коэффициент a(, и во втором умножителе 14 из результата вычитается содержимое первого элемента 9 задержки в первом алгебраическом сумматоре 5. Сигнал с выхода первого сумматора ) записывается в первый элемент 9 задержки, сигнал с выхода первого алгебраического сумматора 5 записывается во второй элемент 10 задержки, сигнал с выхода второго сумматора 2 складывается с содержимым четвертого элемента 12 задержки в третьем сумматоре, результат поступает на выход полосового цифрового фильтра и умножается на коэффициент a(в третьем умножителе 15. Во втором алгебраическом сумматоре 6 содержимое третьего, элемента )1 задержки вычитается из сигнала с выхо-. да третьего умножителя 15, сигнал с выхода второго сумматора 2 записывается в третий элемент )1 задержки, сигнал с вьжода второго алгебраического сумматора 6 записывается в четвертый элемент 12 задержки. Далее работа полосового цифрового фильтра повторяется для новьж значений входного сигнала.

Исходя из графа (фиг.2), находят передаточную функцию предлагаемого

i ! полосового цифрового фильтра г

I -Z

) -2aZ

Р э

l — Z где d = cos 8.;

d Slc сала дь

Сделав эту подстановку лри 1. = I, получим цифровой фильтр с резонансной частотой Вс = агссоз с If полое М

5 )49245) д 0 = 2arctg< . Передаточная функция цифрового фильтра запишется как

H(Z) = П Н (Z), ыо,. )-Z где Н.

1 () Z - + Z - ) + ((м.(1->Z + Z» ) ()-Z +) + ((»о. (1-2- ) -2

»(>о(1 =Z

2(2,(»- »(+))Z- -(4 -2 (а;)Е +(1-d + <) (2а) 1 — А (((21 1 . д

1 (1-Ь! ) ()+b»i l -Z ) (3) 4 1-»)(2+Ь !; (1+Ь»;) ) Z- +(1+Ь.;) (Ь; +(!)» !

Сравнивая выражения (l ) и (3) видно, что они отличаются постоянным множителем, коэффициенты b „и Ь gl зависят лишь от параметров ФНЧ-прототипа, а параметр Ы, регулирующий центральную частоту, одинаков для; всех звеньев.

Для некоторых классов фильтров, например фильтров Баттерворта,выполняется условие ((,(; — сд,< =,..., »!(, и коэффициенты Ъ „ звеньев равны между собой, что облегчает регулиров-. ку полосы пропускания полосового цифрового фильтра. Из свойств примененных частотных преобразований и сравнения выражений (1) и (3) следует, что для обеспечения уровня передачи

0 дБ на центральной частоте на входе предлагаемого полосового цифрового фильтра устанавливается масштаб.ный множитель 2, не зависящий от коэффициентов фильтра. В этом можно убедиться также прямой подстановкой

Z = cos 9, — jsin H в выражение (I) с последующей заменой

Ф

Формула изобретения

Полосовой цифровой фильтр, содержащий последовательно соединенные первый умножитель, первый сумматор, Ъ первый элемент задержки, первый алгебраический сумматор, второй элемент задержки, второй сумматор и третий сумматор, выход которого является выходом полосового цифрового фильтра, второй у((ножитель, выход

1+ д ((; +» (» (— (4 o(+ 2e(d ((() Z - +

Делая замену Ъ „. T)-+-„,-г

+ ((о(+ (и»; (2б) получают передаточную функцию физически реализуемого звена цифрового фильтра (1+Ь )Е (() (2Ь +Ь (1+Ь;))Z +Ь; Z 4

I которого подклниен к неинвертирующему входу первого алгебраического сумматора, последовательно соединенФ

25 ные третий умножитель и второй алгебраический сумматор, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью упрощения перестройки и повышения быстродействия полосового цифрового фильтра, введены третий и четвертый

30 элементы задержки и последовательно соединенные третий алгебраический сумматор, четвертый умножитель, четвертый сумматор и четвертый алгебраический сумматор, выход которого со35 едннен с входом первого умножителя, а выход первого сумматора соединен с вторым входом второго сумматора, выход которого соединен с входом второго умножителя и через третий эле40 мент задержки с инвертирующим входом второго алгебраического сумматора, выход которого соединен через четвертый элемент задержки с вторым входом третьего сумматора и ин45

5 вертирующим входом четвертого алгебраического сумматора, второй неинвертирующий вход которого соединен с выходом второго элемента задержки и неинвертирующим входом третьего ал50 гебраического сумматора, инвертирующий вход которого является входом полосового цифрового фильтра и соединен с вторым входом четвертого сум" матора, выход которого подключен к

55 второму входу первого сумматора, а

ыход третьего сумматора соединен с ходом третьего умножителя.

149245!

Составитель С. Музычук

Техред Л.Сердокова Корректор И. Муска

Редактор А. Шандор

Заказ 3892/55.Тираж 884

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101