Цифровой фильтр с симметричной импульсной характеристикой

 

Изобретение относится к вычислительной технике и используется для цифровой фильтрации случайных процессов, представленных в формате линейной дельта-модуляции, что позволяет упростить фильтр и повысить его быстродействие. Фильтр содержит источник 4 логического нуля и вычислительные блоки 1, в каждый из которых входят буферные регистры 11-13. Благодаря введению в фильтр накапливающих сумматоров 2, 3, а в каждый блок 1-реверсивного счетчика 10 и элементов. Исключающее ИЛИ 14, 15 взамен многоразрядных сумматоров и перемножителя в фильтре обеспечивается более быстрый подсчет значений выходного сигнала. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (594 Н 03 Н 17 06! ЕЕОЮ31М

МИЮи ill.":лЩЯ6

E ÜËÈU 1 С ;А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCKOMV СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4340183/24-24 (22) 07.12.87 (46) 23.07.89. Бюл. У 27 (72) А.В.Тимченко (53) 681.32(088.8) (56) 1. Стил Р. Принципы дельта-модуляции. — М.: Связь, 1979, с. 330, рис. 11.8.

2. Известия ВУЗов. Сер. Радио электроника, 1984, N - 9, с. 23-27.

3. Авторское свидетельство СССР

В 1242988, кл. H 03 Н 17/06, 1984. (54) ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР С СИИИЕТРИЧНОЙ

ИМПУЛЬСНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и используется для

„„SU„1495979 A 1 цифровой фильтрации случайных процессов, представленных в формате линейной дельта-модуляции, что позволяет упростить фильтр и повысить его быстродействие. Фильтр содержит источник .

4 логического нуля и вычислительные блоки 1, в каждый из которых входят буферные регистры 11-13, Благодаря введению в фильтр накапливающих сумматоров 2,3, а в каждый блок 1 — реверсивного счетчика 1О и элементов

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 14,15 взамен многоразрядных сумматоров и перемножителя в фильтре обеспечивается более быстрый подсчет значений выходного сигнала. 1 ил.

1495979 у„= g j (е„-е„„, „j с,-.

;.1ля удобства вычисления значений

1(у„ разделяем (2) на три последовательных этапа, каждый из которых осуществляется при помощи суммирования с накоплением и у(, (zó;ф

3 ,ру %; у2 у ii- (х! (х1 (a>

%-„- М+ г" (м - 1

r=-o

Рассмотрим выражение под знаком суммы в (3) . Так как е(. е1,-1,1), то значение произведения е 1, е =2(L(,Q L з )-11 (з) (Я (s) (ъ) относительно середины, т.е. е, =-е

Ц W

1 Щ-1-i причем длина импульсной характеристи-55 ки четная M Omod 2. Учитывая это, для получения алгоритма функционирования предлагаемого устройства (1) запишем в виде

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для цифровой фильтрации случайных процессов, представленных в формате линейной дельта-модуляции (ze) .

Цель изобретения — упрощение фильт ра и повышение его быстродействия

,.при фильтрации сигнала в формате ЛДИ. 10

На чертеже приведена функциональная схема фильтра.

Цифровой фильтр содержит нулевой—

, м

1 (- -1)-й вычислительные блоки 1 (И15

1 длина импульсной характеристики), . первый ? и второй 3 накапливающие

, сумматоры и источник 4 логического нуля. На чертеже обозначены информа1 ционный вход 5, первый 6 и второй 7 тактовые входы, вход 8 обнуления и !, :входы 9 задания коэффициентов импульс ной характеристики.

Вычислительный блок 1 содержит ре версивный счетчик 10, первый — третий буферные регистры 11-13 и первый

14 и второй 15 элементы ИСКЛЮЧАЮИ(ЕЕ

ИЛИ. Кроме того, на чертеже обозначены первые 16, второй 17, третий 18 и четвертый 19 информационные входы, первый 20 и второй 21 тактовые входы, вход 22 обнуления, первые 23 и второй

24 выходы.

Цифровой фильтр работает следующим образом. 35

Устройство осуществляет фильтрацию входного сигнала, представленного в формате ЛДИ. Выходной сигнал такого фильтра в формате импульсно-кодовой модуляции (ИКИ) описывается выражением (2 3 м- р=О где 1е ("1 r=o M-1 — весовая после1, - 9 45 довательность; е „", r 0 — входная последовательность

ЛДИ.

Для фильтров с линейной фазочастотной характеристикой весовая последовательность в формате ЛДИ нечетная причем при совпадении значений шагов квантования входного сигнала указанное произведение равно нулю. Тогда число 2 можно вынести из-под знака суммы, а значение (3) вычислить при помощи реверсивного счетчика. Обозначим (х1 (х! 1 (з1

k-z И1 - (м-<)) 2 k-r е 1 е -1, О, 1 . (3}

Значение е (, =0 соответствует блокировке реверсивного счетчика, а остальные значения представим в виде (1 е, +1

L =- — — тогда операцию умножения

4 2 заменяем операцией суммирования по модулю два с отрицанием где О+ — операция суммирования по модулю два.

Указанный алгоритм реализуется следующим образом.

Работа цифрового фильтра начинается с прихода установочного импульса на вход 8. В результате воздействия этого импульса на входы обнуле.ния блоков 1-3 на всех выходах указанных блоков устанавливается нулевое значение сигнала. На вторые входы элементов ИСКЛЮЧАЮЦЕЕ ИЛИ 15 с входов 9 подаются значения весовой последовательности, причем в m-м блоM ке 1.m (m=0 - -1) значение коэффи9 (11 циента равно L„ . На первые входы -1-в элементов ИСКЛЮЧАЮ@ЕЕ ИЛИ 14 и 15

m-ro блока 1.m с входа 5 поступает последовательность шагов квантования (r) э входного сигнала 1. ); К> О, которые

),1 сопровождаются тактовыми импульсами по входу б. По переднему фронту импульса с входа б значение выходного сигнала реверсивного счетчика 10 записывается в регистр 13, а значение сигнала из регистра 13 блока 1.

M (- -1) записывается в накапливаюций

2 сумматор 2, где суммируется с его нулевым значением. Одновременно. значение выходного сигнала сумматора 2 записывается в накапливаюций сумматор

3, в результате на выходах фильтра подтверждается нулевое состояние.

При высоком уровне сигнала на входе

6 значение выходного сигнала регистра 13 блока 1.(m-1) записывается в реверсивный счетчик 10 блока 1.ш, причем в счетчик 1О блока 1.0 из источника 4 записывается нулевое значение. На выходах элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 15 формируется значение (х) (")

L) @Ьм Ь @Ь ) х

2 которое является управляющим для реверсивного счетчика 10 блока 1.

Одновременно входная последовательность $L ),, 1(0 поступает на И-раэ (х) рядный регистр сдвига, образованный одноразрядными регистрами 11 и 12 блоков 1. Поэтому после поступления К .импульсов. с входа 5 элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 14 блока 1.тп выработает зна(х) (х) чение Ь„Ю Ь „, нулевое значение которого соответствует нулевому зна(s) чению сигнала е),, а единичное значение — сигналу, е ) = 1 . Изменение состояния счетчиков 10 блоков происходит при поступлении импульсов с второго тактового входа 7, которые задержаны на некоторое время относительно импульсов на входе 6. В результате воздействия импульса с входа 7 на тактовый вход счетчика 10 блока 1.m с уче(х) (х ) том значения L ЮЬ 1 < на входе

Ъ.- 2 - блокировки счетчика на его выходах (r) (х) фоРмиРУетсЯ значение fe > -е х 2,)x (ь) хе . В следующем такте указанФ-1

1 ное значение переписывается через регистр 13 блока 1.m в счетчик 10

95979 6 блока 1. (m+1) и при поступлении очередного импульса с входа 7 суммируется со значением (е ("") -е " ) "

5 f<+ i )с- 2 (rnid s) (и

re M — 1 (mat)

Дальнейшее функционирование блоков

1.0-1.(2 -1) происходит аналогично.

На входах m-ro блока 1.m (на выходах регистра 13) в (K+m) -м такте входного сигнала с учетом соответствующего заполнения регистров 11 и 12 формируется значение (x) (r) (ъ)

2- е).. е). -2 ад M

На выходе блока 1. (- -1) в (К+-2 2

-1)-м такте число слагаемых этой суммы равно И/2, а ее значение соответствует величине м

-1 (") (х) () ) и )с

25 Таким образом, на выходах блока

1. (- -! ) формируется последователь2 ность значений с у),, К>0, которые поступают на последовательно включен3Р ные накапливаюцие сумматоры 2 и 3.

Рассмотрим формирование из последовательности значений to ó выходного сигнал (у „ цифрового фильтра с момента времени, когда на выходе блоИ ка 1. (2 -t) формируется значение v y

По переднему фронту сигнала на входе 6 значение v y записывается в

1 блок 2, где суммируется с его пре40 дыдущим значением, формируя сигнал ру„. По переднему фронту следующего синхроимпульса производится суммирование выходного сигнала v у суммато1 ра 2 с предыдуцим значением выходно45 го сигнала устройства в сумматоре 3 у„=у +my,= .у,, а в блоке 2 формируется зйачение qy =Ру,+sr у . Дальше работа фильтра происходит аналогично.

В случае случайных сбоев (например, по питанию) нормальная работа

/ фильтра, восстанавливается подачей установочного сигнала на вход 8.

Временная задержка импульсов на входе 7 относительно импульсов на входе 6 должна быть достаточной для выполнения операции суммирования по модулю два в элементах ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ 14 и 15. Затраты времени на получение одного отсчета равны 14959?9

+t где t „ — время выполнения операции суммирования по модулю два элементами ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ

14 и 15;

5 — время выполнения операции суммирования в реверсивном счетчике 10.

Сравнение времени предлагаемого

10 фильтра и известного 3 f с ИКМ, в котором .применяются многоразрядные умнржители и сумматоры, показывает, что затраты времени в предлагаемом фильтре существенно ниже, а значит применение его для фильтрации сигналов с обеспечивает большее быстродействие.

Предлагаемый фильтр значительно у уйрощается при выполнении входа раз- 20 решения предустановки реверсивного советчика 10 динамическим, при этом из схемы может быть исключен регйстр 13, а входы 6 и 7 объединены.

Предустановка в этом случае осуществ-.25 лНется по переднему фронту синхронизйрующего сигнала, а суммирование (накопление) — по заднему фронту указанного сигнала.

Формула изобретения

Цифровой фильтр с симметричной импульсной характеристикой, содержащий

М нулевой — (- -1) -й вычислительные бло->5

2 ки (М вЂ” длина импульсной характеристНки) и источник логического нуля, каждый вычислительный блок содержит пЕрвый — третий буферные регистры,, gp выход первого буферного регистра соединен с информационным входом второго буферного регистра, тактовые вХоды первого †.третьего буферных регистров объединены и подключены к 45 первому тактовому входу вычислительного блока, первые тактовые входы .всех вычислительных блоков объединены и являются первым тактовым входом фйльтра, выходы третьего и выход вто- 5 рого буферных регистров (1 -го выМ чйслительного блока (х=1, †.-1), яв2 ляющиеся соответственно первым и вторым выходами этого блока, соединены соответственно с первыми информационными входами i-го вычислительного блока и информационным входом первого буферного регистра i-. го вычислительного блока, являющимся вторым информационным входом этого блока, выходы третьего буферного регистра (- -1) -ro

2 вычислительного блока являются выхо-. дами этого блока, выходы источника логического нуля соединены с первыми информационными входами нулевого вычислительного блока, информационный вход первого буферного регистра которого, являющийся вторым информационным входом этого блока, объединен с третьими информационными входами всех вычислительных блоков и является информационным входом фильтра, четвертый информационный вход каждого вычислительного блока является входом задания соответствующего коэффициента импульсной характеристики фильтра, отличающийся тем, что, с целью упрощения фильтра и повышения его быстродействия при фильтрации сиграла в формате линейной дельта-модуляции, в фильтр введены первый и второй накапливающие сумматоры, а в каждый вычислительный блок - реверсивный счетчик и первый и второй элементы

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первые входы которых объединены и подключены к третьему информационному входу блока, вторые входы первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключены соответственно к выходу первого буферного регистра и четвертому информационному входу вычислительного блока, выходы первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены с входами соответственно переноса и управления счетом реверсивного счетчика, вход разрешения и установочные входы которого подключены соответственно к первому тактовому и первым информационным входам вычислительного блока, выходы реверсивного счетчика соединены с информационными входами третьего буферного регистра, входы обнуления первого третьего буферных регистров и реверсивного счетчика объединены и являются входом обнуления вычислительного блока, тактовый вход реверсивного счетчика является вторым тактовым входом вычислительного блока, вторые тактовые входы всех вычислительных блоков объединены и являются вторым тактовым входом фильтра, входы обнуления всех вычислительных блоков и первого и второго накаппивающих сумматоров объединены и являются входом обнуления фильтра, такСоставитель О.Ревинский

Техред Л.Олийнык Корректор С.Ыекмар

Редактор И.Шулла

Заказ 4286/56 Тираж 884 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета но изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Гагарина,101 товые входы нак())ишвающих сумматоров объединены и подключены к первому тактовому входу фильтра, выходы (-—

-1) -ro вычислительного блока соедине.— ны с информационными входами первого накал;(ивах)(це(о <-.уммптора, выходы K(1торого подключена(к информационным входам второго накашшвающег() сумматора, выходы которого являются выходами фильтра,