Цифровой фильтр с линейной дельта-модуляцией

 

Изобретение относится к цифровой обработке сигналов. Использование изобретения для фильтрации случайных процессов позволяет повысить быстродействие и расширить область применения за счет обеспечения возможности оперативной перестройки фильтра. Это достигается благодаря тому, что в фильтре, содержащем регистр 1 сдвига, буферный регистр 2, счетчик 3, накапливающие сумматоры 6,5 и блоки 4 весового суммирования, включающие преобразователь 12 кодов, сумматор 13 и регистр 14, преобразователь 12 выполнен на группе 15 двухвходовых элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, группе 16 двухвходовых элементов ИЛИ-НЕ, группе 17 двухвходовых элементов И, сумматорах 18, 19 и вычитателе 20. 1 ил,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1601749 (21) 4805783/24 (22) 25.01.90 (46) 30.04.92. Бюл. М 16 (71) Львовский научно;исследовательский радиотехнический институт (72) А.В. Тимченко (53) 621.372.542 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1601749, кл. Н 03 М 3/02, 1988. (54) ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР С ЛИНЕЙНОЙ

ДЕЛЬТА-МОДУЛЯ ЦИ ЕЙ (57) Изобретение относится к цифровой обработке сигналов. Использование изобретения для фильтрации случайных процессов... SU(„> 1730723 А2 (я)л Н 03 М 3/02, Н 03 Н 17/06 позволяет повысить быстродействие и расширить область применения за счет обеспечения возможности оперативной перестройки фильтра. Это достигается благодаря тому, что в фильтре, содержащем регистр 1 сдвига, буферный регистр 2, счетчик 3, накапливающие сумматоры 6, 5 и блоки 4 весового суммирования, включающие преобразователь 12 кодов. сумматор 13 и регистр 14, преобразователь 12 выполнен на группе 15 двухвходовых элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, группе 16 двухвходовых элементов ИЛИ-НЕ, группе 17 двухвходовых элементов И, сумматорах

18, 19 и вычитателе 20. 1 ил, 1730723

Изобретение относится к цифровой обработке сигналов и может быть использовано для цифровой фильтрации случайных процессов, в частности в спектроанализаторах параллельного действия с использованием формата линейной дельта-модуляции (ЛДМ) для представления входного сигнала, и является усовершенствованием изобретения по авт.св. N 1601749, Цель изобретения — повышение быстродействия и расширение области применения путем обеспечения возможности оперативной перестройки фильтра.

На чертеже приведена электрическая структурная схема цифрового фильтра с линейной дельта-модуляцией.

Цифровой фильтр с линейной дельтамодуляцией содержит регистр 1 сдвига, буM ферный регистр 2, счетчик 3, — блоков 4 1

/М вЂ” 4 —; весового суммирования, где М— р: длина импульсной характеристики фильтра;

P — коэффициент прореживания, первый 5 и второй 6 накапливающие сумматоры, вход 7 логического нуля, информационный вход 8, тактовый вход 9, вход 10 сброса и выход 11 цифрового фильтра с линейной дельта-модуляцией, М

Блоки 4.1 — 4. — )содержат преобразо!

Р ватель 12 кодов, сумматор 13 и регистр 14.

Преобразователь 12 кодов содержит группу

15 из P двухвходовых элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, группу 16 из — двухвходоР вых элементов ИЛИ-НЕ, группу 17 из — двухвходовых элементов И, первый 18 и

2 второй 19 сумматоры, вычитатель 20, входы

21 задания значений весовых коэффициентов фильтра.

В блоке 4,i, i = 1, — первым информационным входом является первый вход сумматора 13, второй вход которого соединен с выходом преобразователя 12 кодов, Выход сумматора 13 соединен с информационным входом регистра 14, тактовый выход, и вход сброса которого являются тактовым выходом и входом сброса блока 4.! весового суммирования, Первый вход преобразователя 12 кодов является вторым информационным входом блока 4.1, второй вход преобразователя 12 кодов является входом 21 задания весовых коэффициентов блока 4л фильтра. В преобразователе 12 кодов первые входы группы

15 из P двухвходовых элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ являются первым входом

55 преобразователя 12 кодов, вторые входы группы 15 являются вторыми входами блока

12, выходы группы 15 соединены с входами

Р группы 16 из — двухвходовых элементов

Р

ИЛИ вЂ” НЕ и входами группы 17 из — двух2 входовых элементов И, выходы которых соединены с входами первого 18 и второго 19 сумматоров, являющихся сумматорами одноразрядных чисел, выходы которых соединены с первым и вторым входами вычитателя 20, выход которого является выходом преобразователя 12 кодов, Первый информационный вход блока

4.1 соединен с входом 7 логического нуля, M выход блока 4л, I = 1, — - 1 соединен с первым информационным входом блока

М

4,(i+1), выход блока 4 — соединен с последовательно включенными первым 5 и вторым 6 накапливающими сумматорами, выход последнего является выходом 11 фильтра. Вторые информационные входы

М блоков 4л, i = 1, — объединены и подключены к выходу буферного регистра 2, тактовый вход которого объединен с одноименными входами всех блоков 4, сумматоров 5, 6 и подключен к выходу счетчика

3, вход сброса которого объединен с одноименными входами блоков 1, 2, 4, 5, 6 и является входом сброса 10 фильтра, информационным входом 8 которого является информационный вход регистра 1 сдвига, тактовый вход которого объединен с тактовым входом счетчика 3 и является тактовым входом 9 фильтра. Выход регистра 1 сдвига соединен с информационным входом буферного регистра 2.

Цифровой фильтр с линейной дельтамодуляцией работает следующим образом.

Работа фильтра начинается с прихода установочного импульса на вход 10 сброса.

В результате воздействия этого импульса на входы сброса счетчика 3, регистров 14 и накапливающих сумматоров 5 и 6 на всех выходах указанных блоков и на выходе 11 фильтра устанавливается нулевое значение сигнала. В регистры 1 и 2 при этом необходимо занести последовательность из чередующихся нулей и единиц; (0,1).

На информационый вход 8 фильтра поступает входной сигнал в формате ЛДМ, обладающий спектром, ограниченным частотой Т, в виде

1730723 который сопровождается импульсами с частотой дискретизации Т д на тактовом входе

9, Т 1д» Т 1. Сигнал ((")р по этим импульсам записывается и передвигается в регистре 1 сдвига.

Одновременно тактовые импульсы поступают на счетный вход счетчика 3 с коэффициентом пересчета, равным коэффициенту прореживания P. Импульс переполнения с выхода счетчика 3 поступает на тактовые входы блоков 4.1 — 4.

М

P первого 5 и второго 6 накапливающих сумматоров, а также буферного регистра 2. В регистре 2 фиксируется P-разрядное слово, образованное последовательными значениями входного сигнала (L " n-p+r} r= 1, р. В

М -м блоке 4.1-4. — это слово поступает на

P первые входы преобразователя 12 кодов, на вторые входы которого подано P-разрядное слово из значений весовых коэффициентОв (L м-(н)р-r}, r = 1, р в формате ЛДМ со вхо(ь) дов 21 блока 4,i. В преобразователе 12 кодов из указанных значений на r-ом выходе группы 15 формируется значение L()r = L"") p+r + L м-(и)р-r. Нулевое значение L (r) (s соответствует приращению частичной свертки на величину-1, единичная — на величину

+1. Значения L )r, сгруппированные попарно(г= О mod 2 и r = 1 mod 2), анализируются группами 16 и 17 элементов ИЛИ-НЕ и И.

ЕСЛИ L 2» = L(s 2»+1 =. О, На К-ОМ ВЫХОДЕ (s) (s) группы 1 6 формируется единичное значение, соответствующее приращению частичной свертки на величину -2, если L 2».= (г»+1 = О, на к-ом выходе группы 17 форми() руется единичное значение, соответствующее приращению частичнр(4 свертки на величину+2. В случае, если L" 2»= L")2»+1, на к-ых выходах групп 16 и 17 сохраняется нулевое значение сигнала, Сумматоры 15 и 16 суммируют единичные значения на выходах групп 16 и 17 соответственно, а в блоке 20 производится вычитание значения сумматора 18 из значения сумматора 19, т.е. на выходе вычитателя 20 формируется значение частичной свертки

g y „" м — с; if»} igh)

=(— 1)P где {е r}, r>0, (е..m}, m = О, М-1 — соответст(х) !h) венно входная и весовая ЛДМ-последовательности, поступающее на выход преобразователя 12 кодов.

Значвнив д 1т (g ы — 1 скяадываатся

P в сумматоре 13 с значением

Я к — 1 +- — (— 1 ) ) вычисленM 1 — 1

Р ным в блоке 4.(i-1) в (к-1)-м такте времени

Ти=рТд.

С учетом того, что на первый информационный вход блока 4.1 подается сигнал логического нуля с входа 7, на выходе блока

4 (формируется сигнал

Для i = — - го блока 4 числа слагаемых

P

М

15 этой суммы равно —, а значение

P гм

Sx Р = 7 У » где

Р

1о т ук = g ду(, 11+1 - втоРая Paai =1 ность, формируемая на выходе блока 4.

М вЂ” из последовательности значений

Р

zs дч(, 1МТаким образом, на выходе блока 4 —, М

P формируется последовательность значений

30 p y»}, к>0, которая поступает последоваг тельно в первый 5 и второй 6 накапливающий сумматоры, формируя на выходе последнего выходной сигнал цифрового фильтра с линейной дельта-модуляцией в

35 формате ИКМ с частотой дискретизации Т вЂ” 1

Тд р

z z i(", . 4">

r — — О К=1m O

При случайных сбоях, например по питанию, нормальная работа цифрового фильтра с линейной дельта-модуляцией восстанавливается подачей сигнала на вход

45 10 сброса..

Затраты времени на вычисление одного значения второй разности 7 у» оцениваются из выражения t = t1+ t2 + тз + t4, где t1— время выполнения логических операций в

50 группах 15 — 17; t2, тз, t4 — время выполнения арифметических операций в блоках 18(19), 13 и 20 соответствнно. Период частоты дискретизации входного сигнала соответствует

Tn t

55 периоду Тд = = — что позволяет обр р рабатывать входной сигнал с соответствующим спектром.

Значение р, ограниченное в устройствепрототипе числом входов преобразования

1730723

40

50

Составитель И.Тихомиров

Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревская

Редактор А.Козорез

Заказ 1521 Тираж Подписное

BÍÈÈÏÈ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 кода (ПЗУ), в предлагаемом устройстве ограничено числом входов группы 15 из р двухвходовых элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ, т.е. практически полностью сняты всякие ограничения на величину коэффициента р входного сигнала, что позволило увеличить быстродействие фильтра путем соответствующего увеличения частоты дискретизации. Например, в предлагаемом фильтре легко реализуется значение р =

32...64, в то время как в фильтре-прототипе такие значения р практически нереализуемы вследствие невозможности реализации преобразователя кода с таким числом входов на ПЗУ. Весовая последовательность в формате ЛДМ позволяет получить любую наперед заданную разрешающую способность предлагаемого фильтра путем изменения его длины, а также использовать фильтр для сжатия широкополосных ЛДМсигналов.

Наличие в каждом блоке 4 весового суммирования входов 21 задания значений весовых коэффициентов позволяет использовать предлагаемое устройство в системах с быстрой перестройкой передаточной характеристики, например, при адаптивной фильтрации, в то время как в устройстве-прототипе для перестройки фильтра необходимо полностью заменить записанную в преобразователях кода информацию, что требует значительно большего времени.

Формула изобретения

5 Цифровой фильтр с линейной дельтамодуляцией по авт,св, М 1601749, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения области применения путем обеспечения возможности

10 оперативной перестройки фильтра, преобразователь кодов в i-м блоке весового суммирования выполнен на группе из P/2 двухвходовых элементов ИЛИ вЂ” НЕ, группе из P/2 двухвходовых элементов И, первом и

15 втором сумматорах, вычитателе и группе из

P элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первые входы которых являются первыми входами преобразователя кодов, выходы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ группы

20 соединены с соответствующими входами элементов ИЛИ-НЕ группы и элементов И группы, выходы которых через соответственно первый и второй сумматоры подключены к первым и вторым входам вычитателя, 25 выходы которого являются выходами преобразователя кодов, вторые входы элементов

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ группы являются iми входами задания весовых коэффициентов фильтра, 30