Цифровой нерекурсивный фильтр
Изобретение относится к цифровой технике и может быть использовано в системах цифровой обработки радиотехнических сигналов . Цель изобретения - повышение качества фильтрации путем снижения уровня боковых лепестков АЧХ фильтра в полосе режекции при сохранении малой неравномерности АЧХ фильтра в пределах полосы пропускания/Устройство состоит из регистра 1 задержки, семнадцати блоков 2 регистров задержки, шестнадцать сумматоров 3 и вычитателя 4, соединенных с соответствующей коммутацией двоичных разрядов. Устройство позволяет получить существенно более низкий относительный уровень боковых лепестков АЧХ в полосе режекции, равный -100 дБ.1ил. fe VJ О vj vj &
СОЮЗ СОВЕТских
СОцИАЛИСТИНЕСКИх
РЕСПУБЛИК
„ф (sl)s Н 03 Н 17/06
ГОС УДАР СТ В Е ННЫ И КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Ч
О
V
Ф
О (21) 4781705/09 (22) 15.01.90 (46) 23.01.92. Бюл. № 3 (71) Научно-исследовательский институт дальней радиосвязи (72) И.Е. Петров, С,А, Шептулин, Jl.Â. Сабаев и Е.К. Костецкая (53) 621.372(088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР № 669476, кл. Н 03 Н 17/06, 1979.
2.Патент США ¹ 3979701, кл. Н 03 Н 7/28, 1977.
3.Заявка ФРГ ¹ 3302550, кл. Н 03 Н 17/06, 1984. (54) ЦИФРОВОИ НЕРЕКУРСИВНЫЙ
ФИЛЬТР
„.,5U, 1707740 А1 (57) Изобретение относится к цифровой технике и может быть использовано в системах цифровой обработки радиотехнических сигналов. Цель изобретения — повышение качества фильтрации путем снижения уровня боковых лепестков АЧХ фильтра в полосе режекции при сохранении малой неравномерности АЧХ фильтра в пределах полосы пропускания. Устройство состоит из регистра 1 задержки, семнадцати блоков 2 регистров задержки, шестнадцать сумматоров 3 и вычитателя 4, соединенных с соответствующей коммутацией двоичных разрядов. Устройство позволяет получить существенно более низкий относительный уровень боковых лепестков АЧХ в полосе режекции, равный -100 д6.1ил.
1707740 регистров задержки, первый сумматор, пер- но выд вход которото объединен с входом пер- ре
Изобретение относится к цифровой технике и может быть использовано в системах цифровой обработки радиотехнических сигналов, Известен цифровой нерекурсивный фильтр (ЦНФ), содержащий блок регистров задержки отсчетов входного сигнала на период дискретизации, у которого выходы регистров задержки подключены к входам сумматора через умножители отсчетов на коэффициент фильтра (1), Недостатком такого устройства является наличие умножителей, снижающее быстродействие устройства и препятствующее микросхемной реализации устройства в виде большой интегральной схемы (БИС).
Известен ЦНФ, содержащий последовательно включенные первый и второй блоки фильтрации, причем первый блок фильтрации содержит M регистров задержки и M сумматоров. соединенных соответствующим образом, а второй блок фильтрации содержит первый и второй блоки регистров задержки, состоящие иэ М регистров, и (У+1)-й и (M+2)-й сумматоры (2).
Данное устройство че содержит умножителей, что обеспечивает более высокое быстродействие и возможность реализации его в виде БИС.
Однако в ЦНФ данной структуры невозможно получить низкий oTHOci»8,".ьчый уровень амплитудно-частотной «арахтеристики (АЧХ) в полосе режехцни, который вблизи частоты режекции со;таяпяе. г орядка -13 дБ.
Наиболее близким по те не вской сущности к предлагаемому является ЦНФ на регистрах задержки. сумматора, и вычитателях (3).
Недостатком известно о уcTðoéñòâà является низкое качество фильтрации, обусловленное тем, что его А4Х имеет высокий относительный уровень боковых лепестков в полосе режекции, который составляет не менее -37,5 дБ. Это ограничивает область использования известного ЦНФ.
Целью изобретения является повышение качества фильтрации путем снижения уровня боковых лепестков АЧХ ЦНФ в полосе режекции при сохранении малой неравномерности АЧХ в пределах полосы пропускания, Поставленная цель достигается тем, что в цифровой фильтр, содержащий последовательно соединенные первый и второй блоки регистров задержки, последовательно соединенные третий и четвертый блоки.5
55 вого блока регистров и является информационным входом цифрового фильтра, второй сумматор, первый вход которого подключен к выходу первого блока регистров, последовательно соединенные третий сумматор, четвертый сумматор, пятый блок регистров задержки, пятый сумматор, шестой блок регистров задержки и шестой сумматор, другой вход которого подключен к выходу пятого сумматора, другой вход которого соединен с выходом четвертого сумматора, а также седьмой блок регистров задержки, вход которого объединен с первым входом седьмого сумматора, восьмой блок регистров задержки, выход которого подключен к первому входу восьмого сумматора, девятый блок регистров задержки, десятый блок регистров задержки и последовательно соединенные девятый, десятый, одиннадцатый сумматоры и вычитатель, выход которого является выходом нерекурсивного цифровсго фильтра, дополнительно введены с одиннадцатого по семнадцатый блоки регистров задержки и с двенадцатого по шестнадцатый сумматоры, при этом i-й (I = 1,М, М вЂ” разрядность) разряд выхода второго блока регистров объединен с 1-м разрядом первого входа и (I-4)-м разрядом BToporo входа двенадцатого сумматора, выход которого соединен с первым входом третьего сумматора. в од третьего блока регистров "о-.-динен с вы*одом в-орого блоеа ре;истров а вы«од третьего блока
РЕГИС;POB ПОДК lKl»H К ВтОПОч ВХОДУ Втсрого сумма-:эа 1-й разряд вы опа роторого обьединен с -б разрядом первого е. oäà и (гд1)-M раэрядгм BTOpOt C в«Ода тринадцатСго сумматооа i-й разряд выхода которого подключен к (i-2)му разряду второго входа четвертого сумматооа. вб,: од четвертого блока регистров саед. .нен с вооым входоч первого сум,- а-,ора. I-й разряд выхода которого подключен к II-2)му разряду второго входа третьего сумматора, между выходом шестого сумматора и входом седьмого блока регистров включены последовательно одиннадцатый блок регистров, четырнадцатый сумматор. двенадцатый блок регистров, пятнадцатый сумматор, тринадцатый блок регистров, шестнадцатый сумматор, второй вход четырнадцатого сумматора соединен с выходом шестого сумматора, а выход — с вторым входом пятнадцатого сумматора, выход которого подключен к второму входу шестнадцатого сумматора, седьмой, восьмой, девятый. десятый, четырнадцатый, пятнадцатый, шестнадцатый и семнадцатый блоки регистров соединены последователь, причем I-й разряд выхода десятого блока гистров подключен к (!+4)-му разряду пер1707710 вого входа девятого сумматора, выход пятнадцатого блока регистров подключен к второму входу восьмого сумматора, а выход семнадцатого блока регистров — к второму входу седьмого сумматора, выход которого соединен с вторым входом девятого сумматора, I-й разряд восьмого сумматора подключен к (1+3)-му разряду второго входа десятого сумматора и (1+5)му разряду второго входа одиннадцатого сумматора, 1-4 разряд выхода девятого сумматора соединен с (I+3)-м разрядом неинвертирующего входа вычитателя.
На чертеже изображена блок-схема фильтра.
Цифровой нерекурсивный фильтр содержит регистр 1 задержки, семнадцать блоков 2,1-2,17 регистров задержки, шестнадцать сумматоров 3.15-3.16 и вычитатель
4, при этом информационный вход блока 2.1 является информационным входом нерекурсивного фильтра и подключен к первому входу сумматора 3.1. второй вход которо о соединен с выходом блока 2.4, выход блока
2,1 соединен с первым входом сумматора
3.3, второй вход которого подключен к выходу блока 2.3, 1-й (! "- 1.М, М вЂ” разрядность) разряд выхода блока 2.2 соединен с I-м разрядом первого входа и (I+4)-м разрядом второго входа сумматора 3.4, выход которого подключен к второму входу сумматора 3.5, (+2)-й разряд первого влода которого соединен c I-м разрядом выхода су лглатора 3 1
I-й разряд выхода сумматора 3 3 соединен с
I-м разрядом первого в "да: (i- l)-м разрядом второго е од 1 су " латоря 3.2. I-и разряд выхода котс; его Гo„.i:ë ionia к (i -2)-му разряду второго в.ода су . вторя 3 6 первый вход которого соединен с выходом сумглатора 3 5, выход сумматора 3 6 подключен к входу блока 2 = и пересглу входу су.лматора
3.7, второй вход которого соеди <ен с вь:ходом блока 2., выход сумматора 3,j Ij = 7,11) подключен к входу блока 2.j-1 и первому входу су>лматща З.j- второй вход сумматора З.К (K = 8,11) соединен с выходом блока
2.К-2, второй вход сумматора 3. I2 соединен с выходом блока 2.17, выход блока 2.11 подключен к первому входу сумматора 3.13, второй вход которого соединен с выходом блока 2.15, I-й разряд выхода блока 2.13 соединен с (!+4)-м оаэрядом первого входа сумматора 3,14, второй вход которого подключен к выходу сумматора 3.12, I-й разряд выхода сумматора 3.13 соединен с (I+3)-м разрядом первого входа сумматора 3.15 и (I+5)-м разрядом первого входа сумматора
3.16, выход которого подключен к инвертирующему входу вычитателя 4, I-й разряд выхода сумматора 3.14 соединен с 1-м
55 разрядом второго входа сумматора 3.15 и (1+3)-м разрядом неинвертирующего входа вычитателя, второй вход сумматора 3 16 подключен к выходу сумматора 3.15, выход вычитателя является выходом ЦНФ
Фильтр работает следующим образом
По каждому тактовому синхроимпульсу. поступающему на синхронизирующие входы блоков 2.1-2.17 регистров, происходит
Запись очередной выборки процесса в регистр 2,1. Одновременно производится сдвиг двоичной информации в блоках 2.22,4, 2.10 — 2.17 регистров, а также происходит обновление информации в блоках
2.5-2.9 регистров. После завершения переходных процессов в комбинационных сумматорах 3.1-3.16 и вычитателе на входах блоков 2,5-2.10 регистров устанавливаются соответствующие двоичные коды. определяющие состояния этих регистров на следующем такте работы, а на выходе вычитателя
4 устанавливается двоичный код, соответствующий значению отсчета выходного процесса фильтра в рассматриваемый такт работы. АЧХ предложенного фильтра описывается выражением
/Н (QT)f=/(cos ) (8 cos 2 QT +
QT
+ 24 cos QT + 17 ) (14. cos 4 QT— — 80 cos 2 QT + 112 )t 32 где Т = I Л Т вЂ” такт работы цифрового фи ьтра;
L — число регистров задержки в каждом иэ блоков 2.1-2.17 (L = 1,2„,).
Таким образом. сохраняя основные достоинства прототипа — высокое быстродействие и низкий уровень аппаратурных затрат(получаемый эа счет отсутствия умножителей в составе устройства), предлагаеМое устройство выгодно отличается более высоки л качеством фильтрации. Это позволяет расширить область его использования и обеспечить его реализацию е виде ЕИС, Формула изобретения
Цифровой нерекурсивный фильтр, содержащий последовательно соединенные первый и второй блоки регистров задержки, последовательно соединенные третий и четвертый блоки регистров задержки. первый сумматор, первый вход которого объединен с входом первого блока регистров и является информационным входом цифрового фильтра, второй сумматор, первый вход которого подключен к выходу первого блока регистров. последовательно соединенные третий сумматор, четвертый сумматор, пятый блок регистров задержки, пятый сумма1707740
Составитель И. Петров
Техред М.Моргентал Корректор М. Максимишинец
Редактор И. Шмакова
Заказ 274 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101 тор, шестой блок регистров задержки и шестой сумматор, другой вход которого подключен к выходу пятого сумматора, другой вход которого соединен с выходом четвертого сумматора, а также седьмой блок реги- 5 стров задержки, вход которого объединен с первым входом седьмого сумматора, восьмой блок регистров задержки, выход которого подключен к первому входу восьмого сумматора, девятый блок регистров эадерж- 10 ки, десятый блок регистров задержки и последовательно соединенные девятый, десятый, одиннвдцат ый сумматоры и вычитатель, выход которого является выходом нерекурсивного цифрового фильтра, о т л и- 15 ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества фильтрации путем снижения относительного уровня АЧХ фильтра в полосе режекции при сохранении малой относительной неравномерности АЧХ фильтра в 20 пределах полосы пропускания.в негодополнительно введены с одиннадцатого по семнадцатый блоки регистров задержки и с двенадцатого по шестнадцатый сумматоры, при этом I-й (1 = 1,M, M — разрядность) разряд 25 выхода второго блока регистров объединен с I-м разрядом первого входа и (I 4)-м разрядом второ с входа двенадцатого сумматора, выход которого соединен с первым входом третьего сумматора, вход третьего 30 блока регистров соедине . яыходом второго блока регистров. э выход третьего блока регистров подключен к второму входу второго сумматора,1-й разряд выхода которого объединен с 1-м разрядом первого входа и 35 (!+1)-м разрядом второго входа тринад атого сумматора, I-й разряд выхода которого подключен к (1+2)-му разряду второго входа четвертого сумматора, выход четвертого блока регистров соединен с вторым входом шестого сумматора, I-й разряд выхода которого подключен к (1+ 2 )-му разряду второго входа третьего сумматора, между выходом шестого сумматора и входом седьмого блока регистров включены последовательно одиннадцатый блок регистров, четырнадцатый сумматор, двенадцатый блок регистров, пятнадцатый сумматор, тринадцатый блок регистров, шестнадцатый сумматор, второй вход четырнадцатого сумматора соединен с выходом шестого сумматора, а выход — с вторым входом пятнадцатого сумматора, выход которого подключен к второму входу шестнадцатого сумматора, седьмой, восьмой, девятый, десятый, четырнадцатый, пятнадцатый, шестнадцатый и семнадцатый блоки регистров соединены последовательно, причем i-й разряд выхода десятого блока регистров подключен к (1+4)-му разряду первого входа девятого сумматора, выход пятнадцатого блока регистров подключен к второму входу восьмого сумматора, а выход семнадцатого блока регистров — к второму входу седьмого сумматора. выход которого соединен с вторым входом девятого суммэторэ. I-й разряд выхода восьмого сумматора подключен к (!+3)-му разряду второго входа десятого сумматора и (I+5)-му разряду второго входа одиннадцатого сумматора, I-й разряд выхода девятого сумматора соединен с (!+Э)-м разрядом неинвертирующего входа вычитателя.
