Цифровой согласованный фильтр

 

Изобретение относится к многоканальным цифровым устройствам обработки информации в полосе частот и может использоваться для согласованной обработки сигналов, а также в качестве спектроанализатора. Цель изобретения - повышение быстродействия. Поставленная цель достигается за счет того, что в цифровой согласованный фильтр, содержащий блок 2 оперативной памяти, первый и второй блоки 4, 5 постоянной памяти, первый, второй и третий сумматоры 6, 7 и 14, первый и второй блоки 12 и 13 буферной памяти, первый и второй квадраторы 8 и 9 и блок 18 синхронизации, введены блок 1 измерения временных интервалов, блок 3 формирования адреса, первый и второй блоки 10 и 11 регистровой памяти, третий блок 17 постоянной памяти, умножитель 15 и накапливающий сумматор 16. Предлагаемый цифровой согласованный фильтр позволяет реализовать нерегулярную дискретизацию сигналов и рекурентное вычисление суммы отсчетов копии сигнала, что позволяет при скользящем вычислении свертки входного процесса в темпе поступления входных отсчетов на M частотах в заданной полосе анализа резко сократить число операций умножения и сложения и повысить быстродействие устройства. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ()9) (И) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 )

Г, t l(.

l зации.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTKPbfTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4377380/24"09 (22) 10.02.88 (46) 30.09.90. Бюл. ))! 36 (7?) А.В. Бондаренко, В.И. Глазьев, P.À. Зацерковский и B,Н. Сытник (53) 621.372.544(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1289212, кл. G 01 R 23/16, 1984. (54) ЦИФРОВОЙ СОГЛАСОВАНИЫЙ ФИЛЬТР (57) Изобретение относится к многоканальным цифровым устройствам обработки информации в полосе частот и может использоваться для согласованной обработки сигналов, а также в качестве спектроаналиэатора. Цепь изобретения — повышение быстродействия.

Поставленная цель достигается за счет того, что в цифровой согласованный фильтр, содержащий- блок 2 оперативной памяти, первый и второй блоки 4 5 постоянной памяти, первый, т

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к многоканальным цифровым устройствам обработки информации в полосе частот, и может использоваться для согласованной обработки сигналов в полосе частот, а также в качестве спектроанализатора.

Цель изобретения — повышение быстродействия цифрового согласованного фильтра.

На фиг. 1 приведена электрическая структурная схема цифрового согласованного фильтра; на фиг, 2 — пример выполнения блока измерения временных интервалов. (1)5 G 01 R 23/16, Н 03 Н 17/02

2 второй и третий сумматоры 6. 7 и 14. первый и второй блоки ) 2 и ) 3 буферной < памяти, первый и второй квадраторы

8 и 9 и блок 18 синхронизации, введены блок 1 измерения временных интервалов, блок 3 формирования адреса, первый и второй блоки 10 и 1) регистровой памяти, третий блок 17 постоянной памяти, умножитепь 15 и накапли.вающий сумматор 16. Предлагаемый цифровой согласованный фильтр позволяет реализовать нерегулярную дискретизацию сигналов и рекурентное вычисление суммы отсчетов копии сигнала, что позволяет при скользящем вычислении свертки выходного процесса в темпе поступления входных отсчетов на m частотах в заданной полосе анализа резко сократить число операций умножения и сложения и повысить быстродействие устройства. 2 ил.

Цифровой согласованный фильтр содержит блок l измерения временных интервалов, блок 2 оперативной памяти, блок 3 формирования адреса, первый и второй блоки 4 и 5 постоянной памяти, первый и второй сумматоры 6 и 7, первый и второй квадраторы 8 и !

9, первый и второй блоки )0»1 ре-,,1 Ь гистровой памяти, первый и второй . д. блоки 12 и 13 буферной памяти, тре-! тий сумматор 14, умчожитель 1.5, накапливающий сумматор 16, третий блок 17 постоянной памяти и блок 18 синхрони1596267

Блок 1 измерения временных интервалов содержит компараторы 19.1-19.п и 20.1-20.п, триггеры 21.1-21.п, элементы И 22.1-22.п счетчики 23.1-23.n.

Предлагаемый цифровой согласованный фильтр реализует скользящее вычисление свертки входного процесса в тем,пе поступления входных отсчетов на ! m"÷àñòoòàõ в заданной полосе анализа ip по следующей формуле:

I Z;. i Ц; ®08((с) Й. )+Р; (О) )»

-соз(ю лй;.„)3 +Сз п(ы ut! +Я им) 15

-sin(с0 д t ° )) 1 + ° ° ° +U у! (сов (ю„,d t )+

+Р,. (ы„)-cos(v„dt1„)) +(sin(au dt; )+

+q (ы)-sin(a„bt;g )) }, где Z.. !

5 отсчет спектра мощности в i-й момент íà m-й частоте; 25 значение опорных уровней; значение частоты ш-ой копии сигнала, Й N

q. 7- sine at < 30

1=! !!! 1 ! !

Входной процесс в блоке I преобразуется в последовательность временных интервалов dt; (i=1.. iN) для каждой. пары опорных уровней U (где

n - количество опорных уровней), ко- 45 торые записываются в блок 2 и затем поступают в блок 3 формирования адреса, в котором происходит определение значения фазы íà m -ой частоте сигнала. Значение фазы с!1 фС, поступающее 5ц с частотой f (где п - количество г. !!. i! частот) на блоки 4 и 5, является адресом для считывания квадратурных зна" чений копий сигнала сов ш„д ., si«w !1 С; 1 которые с этой же часто- 55 той поступают на вторые входы первого и второго сумматоров 6 и 7 и на входы первого .и второго блоков 10 и

11 соответственно, где записывается

М - число тактов на интервале времени, равном длительности анализируемого сигнала;

dt - вРеменные интервалы входного . 35 ! процесса в ь;й момент времени.

Отсчет спектра мощности Е ° на фиксированной частоте ш „ вычйсляется следующим образом, I текущее значение квадраторных копий сигнала.

Формирование значения созе дС .+ !!! !

+Р; (в)-созм,„.д t „îñóùåñòâëÿåòñÿ следующим образом.

Квадратурная копия сигнала

cosa) dt; поступает на первый вход ! первого сумматора 6, . на первый блок

10 и, проходя без изменений первый сумматор 6, поступает на первый блок

12. В момент времени N+I квацратур-. ная копия сигнала cosa дС;„ поступает на первый вход первого сумматора 6 и на первый блок 10, где сдвигает значение costa dt . На второй

УК1 1 вход первого сумматора 6 поступает значение cosu 4t,. с выхода первого блока 12, результат суммирования поступает в первый блок 12, затирая значение созе дС .. Так в течение !!!! первых тактов подсчитывается значеи ние Р,-(и),) ;> cos u) dt; Затем на

)!

0+1 такте на первый вход первого сумматора 6 поступает значение созыв gt., на первый вход значение

Р. (оз!) с выхода первого блока 12, а

1 на третий вход — проинвертированное значение cosmic„dt ; . Формирование значения зьпМ,„dt,. +q. (Ы„,,)-sinu„,gt „ осуществляется аналогично на вторых сумматоре 7, блоке 11 и блоке 13.

Вычисленные значения поступают на первый и второй квадраторы 8 и 9, . выходные коды которых суммируются на третьем сумматоре 14 и поступают иа умножитель 15. На первый вход умножителя 15 с третьего блока 17 поступает последовательность значений квадратов опорных уровней U . Результат вычислений последовательно суммируется в накапливающем сумматоре 16.

Вычисление откликов на остальных частотах производится аналогичным способом на интервале между двумя соседними выборками сигнала.

Для синхронизации работы устройст" ва цифровой фильтрации блок 18 выдает синхроимпульсы с частотой следования

f определяемой верхней частотой входного процесса f > для блоха 1 измерения временных интервалов, с частотой f . для третьего блдка 17, с частотой Я „ для блока 3 формирова" ния адреса первого и второго блоков

10 и 11; первого и второго блоков 12 и 13, с частотой 2 f „ для первого и второго сумматоров 6 и 7 и с частоменты времени, когда процесс принимает значения U„(-U). Моменты времени пересечений уровней U „(-U) распределены случайным образом на оси времени и взятие выборок процесса соответствует неравномерной дискретизации входного процесса.

Элементы И 21.1-22.п в блоке 1 предназначены для задержки сигнала с целью согласования временной диаграммы работы блока.

Формула изобретения

Цифровой согласованный фильтр, содержащий блок оперативной памяти, последовательно соединенные первые блок постоянной памяти, сумматор и квадратор, последовательно соединенные вторые блок постоянной памяти, сумматор и квадратор, третий сумматор, первый и второй входы которого соединены с выходами первого и второго квадраторов соответственно, первый блок буферной памяти, вход и выход которого соединен с выходом и вторым входом первого сумматора соответственно, второй блок буферной памяти, вход и выход которого соединены с выходом и вторым входом второго сумматора соответственно, н блок синхронизации, выходы которого соединены с управляющими входами блока оперативной памяти, первого и второго блоков постоянной памяти, первого и второго сумматоров и первого.и второго блоков буферной памяти, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьппения быстродействия, введены блок измерения временных интервалов, выход которого соединен с входом блока оперативной памяти, блок формирования адреса, вход и выход которого соединены с вы-. ходом блока оперативной памяти и входами первого и второго блоков постоянной памяти соответственно, первый блок регистровой памяти, вход и выход которого соединены с выходом первого блока постоянной памяти и третьим входом первого сумматора, второй блок регистровой памяти, вход и выход которого соединены с выходом второго блока постоянной памяти и третьим входом второго сумматора и последовательно соединенные третий блок постоянной памяти, умиожитель, второй вход кото-. рого соединен с выходом третьего сумматора„ и накапливающий сумматор, 5 596267 той f для накапливающего сумматора 16 и блока 2.

Параметры устройства цифровой фильтрации определяются верхней час" тотои входного процесса Е, числом

5 копий сигналов в анализируемой поло, се частот m количеством опорных уровней и быстродействием элементной базы.

Например, при ш200, N 1024, времени сложения двух отсчетов 50 нс и времени перемножения 0,2 мк.с предлагаемое 1-канальное устройство с опорными уровнями U„-U обеспечивает спектральный анализ сигналов в диапазоне частот 0-3 кГц в темпе ноступления отсчетов входного процесса, Блок 1 измерения временных интервалов работает следующим образом. 20

Входной процесс поступает на входы компараторов 19;1-13.п 20-1-.20п, опорными уровнями которых являются напряжения U U, - U U„. С выходов пар компараторов 19.i-20,i, опорными 25 уровнями которых являются напряжения

U(-U), в моменты времени, когда входной процесс достигает значений U(-U) на входы соответствующих триггеров

21.1-21.п поступают сигналы, изменяющие состояние триггера. В результате на выходе триггера 20.6 возникает сигнал типа миандр, длительность перепада которого равна интервалу времени между моментами пересечения значений .

U„(-U) входным процессом. Это соответствует взятию двух отсчетов сигнала за период входного процесса фиксиро ванными уровнями U„(-U). Сигнал, полученный на выходе триггера 21, является управляющим для соответствующего счетчика 23.6, т.е. обнуляет и перезапускает его при каждом перебросе триггера 21.6. Одновременно этот сигнал поступает на вход записи блока 45

2 с задержкой на один такт. На счетный вход счетчика 23.i поступает тактовая частота с периодом gt, обеспечивающим точность вычисления фазы

A t на верхней частоте, иэ блока 18. Таким образом, счетчик 20.1 подсчитывает интервалы времени между моментами пересечения входным процессом значений U„(-U), которые и заносятся в блок 2. Значение временных интервалов используется блоком 3, первым и вторым блоками 4 и 5 для определения значения фазы входного процесса на анализируемой частоте в мо1 596267

I Ф е /Э

r, Составитель С. Музычук

Редактор Н. Горват Техред Л.Олийнык Корректор М. Пожо

Заказ 2907 Тираж 560 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 причем управляющие входы блока изменения временных интервалов, блока формирования адреса, первого и второго блоков регистровой памяти, третьего блока постоянной памяти и накапливающего сумматора подключены к соответствующим выходам блока синхронизации.