Цифровой фильтр

 

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - упрощение перестройки полосы пропускания фильтра. Цифровой фильтр содержит алгебраические сумматоры 1, 3, 4, 5, 7 и 10, сумматоры 2, 6, 8 и 9, линии 11 - 14 задержки, умножители 15 - 19. Данное выполнение фильтра обеспечивает его работу в режимах как полосового фильтра, так и режекторного фильтра. При этом все операции суммирования и умножения выполняются в промежутке времени между двумя соседними отсчетами входного сигнала, т.е. в период его квантования, равный времени задержки линий задержки. Цель достигается за счет обеспечения тройного выигрыша в объеме ПЗУ коэффициентов. 2 ил.

„„SU„1555 25

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИА ЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (51)5 Н 03 П 17 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н Д BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4414176/24-09 (22) 20.04.88 (46) 07.04.90. Бюл. № 13 (71) Воронежский папитехнический институт (72) А.Г. Остапенко и С.И. Лавлинский (53) 62 1.396 .6(088 .8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1434538, кл. H 03 Н 17/04, 1987. (54) ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР (57) Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения — упрощение перестройки полосы пропускания фильтра. Цифровой фильтр содержит алгебра2 ические сумматоры 1,3,4,5,7 и 10, сумматоры 2,6,8 и 9, линки 11-14 задержки; умножптели 15-19. бранное выполнение фильтра обеспечивает его работу в режимах как полосового фильтра, так и режекторного фильтра. При этом все операции суммирования и умножения выполняются в промежутке времени двумя соседнимл отсчетами входного сигнала, т.е. в период его квантования, равный времени задержки линий задержки, Цель достигается за счет обеспечения тройного выигрыша в объеме ПЗУ коэффици,ентов. 2 ил.

1555825

-А Z - - 2 Ы2-ЗАВ -2А)2" + 1-2АВ) Z ® ),2)

О -А Š— 2К(2-ЭАВ -2А Е + 1-2АВ )Z э(Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в многозвенных фильтрах для фиксации процессов, задаваемых последовательностью цифровых кодов.

Целью изобретения является упрощение перестройки полосы пропускания (режекции) фильтров.

На фиг. 1 изображена структурная 1() схема цифрового фильтра; на фнг. 2— граф цифрового фильтра.

Цифровой фильтр содержит первый алгебраический сумматор 1, первый сумматор 2, третий 3, четвертый 4 и второй 5 алгебраические сумматоры, второй сумматор 6, шестой алгебраический сумматор 7, третий 8 и четвертый 9 сумматоры, пятый алгебраический сумматор l0 первую 11, вторую 12, 20 третью 13 и четвертую 14 линии задержки, первый 15, второй 16, пятый 17, третий 18 и четвертый 19 умножители, первый 20 и второй 21 входы, первый

22 и второй 23 выходы. 25

Цифровой Фильтр работает следующим образом.

Если использовать цифровой Фильтр в качестве полосового фильтра, то отсчеты входного сигнала поступают с первого входа 20 на первый вход сумматора 8 на второй вход которого поступают отсчеты сигнала, ранее записанные в третью линию 13 задержки и взвешенные на втором умножителе 16.

С выхода сумматора 8 полусуммированные отсчеты поступают на второй вход . ,сумматора 9 и на суммирующий вход алгебраического сумматора 4, где они дважды складываются с проинвертированными отсчетами сигнала, поступив- шими из четвертой линии 14 задержки

Значение отсчетов сигнала на выходе сумматора 4 поступает на первый вход сумматора 9, а также через сумматор

10 на вычитающий вход алгебраического сумматора 7 и на вход умножителя 17, После взвешивания на умножителе 17 отсчеты сигнала поступают на первый выход 22 и на первый суммирующий вход алгебраического сумматора 7. Кроме того, они последовательно взвешиваются на умножителях 18 и 19, а затем по,поступают на третий вход сумматора 6, где дважды складываются с отсчетами .

А(1 — 2Е + Z ) п р 1-2К(2-2А-АВ g) Z +2 (1-АВ -А н (z)

-! (1-А-АВ ) (1-4gz +4< 2, + ф . " = Р : сигнала, поступающими непосредственно

В

1 с выхода умножителя 17. С выхода умно- жителя 19 отсчеты также поступают на второй суммирующий вход алгебраического сумматора 7 и на первый вычитающий вход алгебраического сумматора 1, где они складываются с проинвертированными отсчетами, поступающими из ли- нни 14 задержки и затем записываются в линию 11 задержки. Полусуммированные в алгебраическом сумматоре 7 отсчеты через сумматор 5 поступают на вход умножителя 15. Затем отсчеты сигнала, хранящиеся в линии 13 задержки, перезаписываются в линию 14 задержки. Просуммированные отсчеты с выхода сумматора 9 поступают на первый суммирующий вход алгебраического сумматора 3, где складываются с проинвертированными отсчетами, поступившими с сумматора 6, и отсчетами, пришедшими из линии 12 задержки. Результат сложения записывается в линию 13 задержки. Наконец, отсчеты сигнала, взвешенные на умножителе 15, складываются в сумматоре 2 с отсчетами,поступающими из линии 11 задержки, а результат этого сложения записывается в линию 12 задержки. После этого фильтр готов обрабатывать следующий отсчет входного сигнала. При этом для вычисления следующего отсчета необходимо хранить отсчеты сигнала, записанные в линиях 11-14 задержки (перед приходом первого отсчета сигнала в ннх должны быть записаны нулевые значения).

Если использовать цифровой фильтр в качестве режекторного фильтра, то отсчеты входного сигнала с второго входа 21 поступают на вычитающие входы алгебраических сумматоров 10 и 5, а выходные отсчеты сигнала поступают на второй выход 23 с выхода алгебраического сумматора 7. Все остальные проце- . дуры обработки аналогичны предыдущему случаю. Все изложенные операции суммирования и умножения выполняются в промежутке времени между двумя соседними отсчетами входного сигнала, т.е. в период квантования, равный времени задержки линий 11-14 задержки.

Передаточные функции цифрового фильтра, найденные с помощью графа (Фиг. 2), имеют вид! УТ QT 15

Z = (1 — jtg — )/(1 + jtg — ) (3)

2 2 где Т вЂ” период квантования сигнала.

Далее, решая уравнения нида Н. (jca)(= 1 и Н>,(jr )(= О, можно получить выражение для центральных частот Я,полосового и режекторнбго фильтров ° Как и у известного фильтра, коэффициент oL однозначно определяет центральную частоту всего фильтра в целом:

1

Q, = — arccos eC °

Коэффициентом регулируется полоса всего фильтра в соответствии с выра- 30 жением

g(3 = — arcctgg

Т (5) Поэтому независимо от числа каскадов в многозвенном фильтре, построенном на основе предлагаемого фильтра, значения одинаковы для всех звеньев, что позволяет упростить процесс перестройки полосы, а также сократить 40 объем ПЗУ, отводимого под хранение коэффициентов.

Коэффициент А определяется значениями коэффициента, параметром аналогового прототипа Ь и изменяется по 45 закону А = 1/(f + Ь + 1). Так как параметр аналогового фильтра-прототипа в общем случае неодинаков для различных звеньев, то и значение коэффициента А для каждого звена свое. Ко- 50 эффициепт. В в предлагаемом фильтре целиком определяется параметром аналогового фильтра-прототипа и поэтому при перестройке как полосы, так и центральной частоты значение коэффици-55 ента для каждого звена постоянно.

Применяя метод предельной оценки, получают значение модуля амплитудночастотной характеристики устройства

5 15558 где — коэффициент умножения умножителей 15 и 16;

А — коэффициент умножения умножителя 18;

 — коэффициент умножения умножителя 19; — коэффициент умножения умножителя 17.

Для оценки частотных свойств предлагаемого цифрового фильтра трансформируют передаточные функции (1) и (2) в частотную область посредством известного преобразования.

25 6 (для режекторного фильтра) на нулевой частоте:

Н (е ) 1о 1 (1-А-АВ ) (1-4о 4сС +2-4Ы+1) 1Т -А 4-Ы+4К )+ 1-АВ 4-Ы+4а

1, (6, Из выражения (6) видно, что значение масштабирующего множителя, устанавливаемого на входе фильтра, не зависит от значений коэффициентов передаточной функции (6) (н отличие от прототипа) и при перестройке фильтра не изменяется.

Так, если требуется многозвенный перестраиваемый по полосе пропускания (режекции) фильтр, состоящий из М звеньев с М дискретными значениями полос, то для предлагаемого технического решения потребуется хранить в

ПЗУ (М+1)И значений коэффициентов, в то время как для прототипа потребуется хранить ЗМИ значений коэффициентов. При М > 1 предлагаемый фильтр обеспечивает выигрыш в объеме ПЗУ коэффициентов в три раза по сравнению с известным„

Таким образом, предлагаемый фильтр позволяет упростить процесс перестройки полосы пропускания (режекщии) и обеспечивает автоматическое масштабирование сигнала, что в свою очередь, позволяет значительно сократить объем

ПЗУ, отводимого для хранения коэффициентов, и упростить реализацию фильтра.

Формула изобретения

Цифровой фильтр, содержащий последовательно соединенные первый алгебраический сумматор, первую линию задержки, первый сумматор, к второму входу которого подключен выход второго алгебраического сумматора через первый умножитель, вторую линию задержки, третий алгебраический сумматор, третью линию задержки, выход которой подключен к входу второго умножителя, и четвертую линию задержки, выход которой подключен к первому вычитающему вхо) у первого алгебраического сумматора, к первому и второму вычитаюцим входам четвертого алгебраического сумматора, последовательно соединенные третий умножитель и четвертый умножитель, выход которого подключен к второму вычитающему входу первого алгебраического сумматора, пятый алгебраический сумматор, вычи1555825

Юхан Р(Р

Составитель Л. Тимонина

Техред А.Кравчук Корректор С. Черни

Редактор И. Ымакова

Заказ 561 Тираж 651 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 тающий вход которого является вторым входом цифрового фильтра, шестой алгебраический сумматор, выход которого является вторым выходом цифрового (фильтра, о т л и ч а ю ц и и с я тем, что, с целью упрощения перестройки полосы пропускания, введены пятый умножитель, к входу которого подключен выход пятого алгебраического с;". .матора, к вычитающему входу которого подключен вычитающий вход второго алгебраического сумматора, и вычитающий вход шестого алгебраического сумматора, выход которого подключен к суммирующему входу второго алгебраического сумматора, второй сумматор, выход которого подключен к вычитающему входу третьего алгебраического сумматора, к первому и второму входам второго сумматора подключен выход пятого умножителя, который является первым выходом цифрового фильтра, вход третьего умножителя и первый суммирующий вход шестого алгебраического сумматора, к второму суммирующему входу которого подключен третий вход второго сумматора, последовательно соединенные третий сумматор, первый вход которого является первым входом цифро" вого фильтра, и четвертый сумматор, выход которого подключен к второму суммирующему входу третьего алгебраического сумматора, первый вход — к суммируюцему входу четвертого алгебраического сумматора, выход которого подключен к суммирующему входу пятого алгебраического сумматора и к второму входу четвертого сумматора, а второй вход третьего сумматора подключен к выходу второго умножителя.