Цифровой рекурсивный фильтр
Использование: в автоматике и вычислительной технике при спектральном анализе с представлением входного сигнала в формате линейной дельта-модуляции. Сущность изобретения: устройство содержит последовательно соединенные первый умножитель и первый сумматор. Вход первого умножителя объединен с входом второго блока задержки, выход которого соединен с входом второго умножителя, а выход первого сумматора соединен с первым входом алгебраического сумматора и входом третьего блока задержки. Выход третьего .блока задержки подключен к второму входу алгебраического сумматора, выход которого подключен к последовательно соединенным умножителю и четвертому блоку задержки. Выходы первого блока задержки, второго умножителя и четвертого блока задержки соединены с соответствующими входами второго сумматора, выход которого подключен к входу первого блока задержки и первому входу первого сумматора. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 Н 03 Н 17/04
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4808050/09 (22) 29.03;90 (46) 28,02,93. Бюл. М 8 (71) Львовский научно-исследовательский радиотехнический институт и Львовский политехнический институт (72) В.А.Погрибной и А,В.Тимченко (56) Остапенко А,г. Анализ и синтез линейных радиоэлектронных цепей с помощью графов. M.: Радио и связь, 1985, с, 235, рис.
7.15, б, (54) ЦИФРОВОЙ РЕКУРСИВНЫЙ ФИЛЬТР (57) Использование: в автоматике и вычислительной технике при спектральном анализе с представлением входного сигнала в формате линейной дельта-модуляции. Сущность изобретения: устройство содержит
Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано при спектральном анализе с представлением входного сигнала в формате линейной дельта-модуляции (ЛДМ), Цель изобретения — повышение быстродействия при фильтрации сигналов с линейной дельта-модуляцией;
На чертеже приведена структурная электрическая схема фильтра, Цифровой рекурсивный фильтр содержит вход фильтра 1, первый, второй и третий умножители 2, 3 и 4, первый и второй сумматоры 5 и 6, алгебраический сумматор 7, первый-четвертый блоки задержки 8 — 11, . первый, второй и третий входы 12, 13 и 14 задания значений коэффициентов фильтра, выход 15 фильтра.... Я „„1798891 А1 последовательно соединенные первый умножитель и первый сумматор, Вход первого умножителя объединен с входом второго блока задержки, выход которого соединен с входом второго умножителя, а выход первого сумматора соединен с первым входом алгебраического сумматора и входом третьего блока задержки. Выход третьего блока задержки подключен к второму входу алгебраического сумматора, выход которого подключен к последовательно соединенным умножителю и четвертому блоку задержки, Выходы первого блока задержки, второго умножителя и четвертого блока задержки соединены с соответствующими входами второго сумматора, выход которого подключен к входу первого блока задержки и первому входу первого сумматора. 1 ил.
Вход первого умножителя 2 объединен с входом второго блока задержки 9 и является входом 1 фильтра, выход второго блока задержки 9 соединен с входом второго умножителя 3, выход первого сумматора 5 является выходом 15 фильтра и соединен с первым входом алгебраического сумматора 7 и входом третьего блока задержки 10, выход которого соединен с вторым входом алгебраического сумматора 7, выход которого соединен с входом умножителя 4, выход которого соединен со входом четвертого блока задержки 11, выход которого и выходы первого блока задержки 8 и второго умножителя 3 соединены с соответствующими входами второго сумматора 6, выход которого соединен со входом первого блока задержки 8 и первым входом первого сумматора 5, второй вход которого подклю1798891 чен к выходу первого умножителя 2, вторые входы первого, второго и третьего умножителей 2, 3, 4 являются соответственно первым, вторым и третьим входами 12, 13 и 14 задания значений коэффициентов фильтра.
Цифровой рекурсивный фильтр работает следующим образом.
Алгоритм работы цифрового рекурсивного фильтра следующий.
Разностное уравнение первого порядка, а котором входной, выходной сигналы и коэффицйенты разностного уравнения представлены в формате ИКМ, имеет вид:
Уи = Э7 У -1+ ЬоХи + Ь1ки-1 (1) где (xn}, (yn}, и > 0 — входная и выходная
ИКМ-ПОСЛЕдОаатЕЛЬНОСтИ; а1, Ьо, Ь1 — КОЭффициенты разностного уравнения уо = О, Заменим входной и выходной сигналы последовательностями, характерными для
ДМ-формата
yn=
i =1 х1= „, е (х)
1=1
Гдв>yn = уи - уи-1 Е " «{ 1,1} — ВХОдНая (х)
ЛДМ вЂ” последовательность. С учетом (2) уравнение (1) примет вид и — 1 и n — 1 у = a1 g у у + bo „e;(") + b1 „ei(") i=1 i=1 I =1 Откуда имеем и — 1
Уи = Ьо Е(")и+ X ((Ьо+-Ь1) Е (")+ а1ЧУ).
1=1
Рассмотрим выражение в правой части (3), Перемножение одноразрядных значений е(" л на постоянный коэффициент bp эквивалентно умножению знака значения bo нэ +1 и вырождается в операцию над знаковым битом bp. Второй член — непрерывное накопление значений (bp + Ь1)е(i + а Чуь первая часть которого эквивалентна рассмотренной, а вторая является перемножением значений первой разности выходного сигнала (Vyi } на постоянный коэффициент а1, причем последовательность (vyl } имеет разрядность значительно ниже, чем выходная последовательность (у }.
Приведенный алгоритм реализуется следующим образом.
-.Работа фильтра начинается с обнуления всех блоков задержки (на чертеже цепи сброса и синхронизации не приведены), В
n — 2
Vyn-1 а1+ (Ь + Ь1) е(" n 1 +,!". (Vy;a1 +
1=1
n — 1
+(bp+ b1)e(")lj=, >„(Vyi а1+ (Ьо+ Ь1)е(")1
i 1
Выходной сигнал сумматора 6 совместно с выходным сигналом умножителя 2 формирует на выходе первого сумматора 5 результате этого на выходе 13 фильтра устанавливается нулевое значение.
На вход 1 фильтра поступает дельта-кодовая последовательность входного сигнала: (В(").},и > 0, В("). (0,13, В(х) = (1 + е(х) .) у с частотой дискретизации Г, характерной для этого представления. На выходе умно10 жителя,2 с помощью В(")и Формируется послеДоаательность значений (е n bp}, cooT" . (х) аетствующая умножению знака коэффициента bp на входе 13 на значение е " и.
Одновременно входная последователь15 ность1 В " и)через одноразрядный блок задержки 9 поступает на второй умножитель
3, на выходе которого из значения bp + ь1 на входе 14 и входной, задержанной на один . такт (рааный периоду частоты дискретизации) последовательности, формируется в им такте значение сигнала (ех)„1 (Ьо + Ь1)}, Указанные операции наиболее просто выполняются при помощи элемента ИСКЛ)0ЧАЮЩЕЕ ИЛИ.
Таким образом а и-м такте на входы второго 6 и первого 5 сумматоров поступают
ЗНаЧЕНИЯ СИГНаЛОВ Е и-1(bo+ Ь1) И Е и bo (х х) соответственно, а на выходе последнего формируется значение выходного сигнала
30 уи в формате ИКМ, которбе, поступая на входы алгебраического сумматора 7.непосредственно и через третий блок задержки 10 (с задержкой на один такт), формирует на выходе блока 7 первую разНОСТЬ ВЫХОДНОГО СИГНЭЛаУУи = yn - yn-1. В умножителе 4 значение первой рэзности1 уи умножается на коэффициент а1, поступающий на входы 12, в результате чего нэ выходе четвертого блока задержкй 11, с учетом
40 задержки на один такт, формируется.знэчеНИЕ СИГНаЛаЧУи а1.
Этот сигнал совместно с выходным сигналом с умножителя 3 поступает на входы второго сумматора 6, где суммируется с ранее накопленным значением выходного сигнала сумматора 6 на выходе первого блока задержки 8. С учетом нулевых начальных значений это приводит к формированию на выходе сумматора 6 значения сигнала
1798891
Формула изобретения
Цифровой рекурсивный фильтр, содержащий последовательно соединенные первый умножитель, вход которого является
Составитель А. Тимченко
Техред М.Моргентал Корректор . П. Гереши
Редактор А. Бер
Заказ 778 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 выходной сигнал фильтра ул в формате ИКМ согласно {3), Таким образом, за счет введения в известное устройство блоков 7, 10 и 11 с соответствующими связями в предлагаемом устройстве выполняется рекурсивная цифровая фильтрация входного сигнала с линейной дельта-модуляцией при сокращении затрат времени в каждом такте благодаря низкой разрядности обрабатываемых величин (входного сигнала В " и первой разности выходного сигнала 7у ), при высокой точности фильтрации, обеспечиваемой высокой разрядностью ИКМ-коэффициентов фильтра, Операция умножения знака в блоках 2 и 3 выполняется следующим образом. Обозначим знаковый бит коэффициента Ьо через
В„610,1), тогда результат уцрркания может быть записан в виде (2(В лц ®Bo) -1j tbol..
"где Š— операция суммирования по модулю два, выполняемая при помощи элемента
ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, Iboi — модуль коэффициента bo, входом цифрового рекурсивного фильтра, и первый сумматор, выход которого является выходом цифрового рекурсивного фильтра, последовательно соединенные первый блок
5 задержки и второй сумматор, второй блок ° задержки, второй и третий умножители, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия при фильтрации сигналов с линейной дельта-модуляцией, 10 введены последовательно соединенные третий блок задержки и алгебраический сумматор, второй вход которого соединен с входом третьего блока задержки и выходом первого сумматора, а выход — с входом
15 третьего умножителя, а также четвертый блок задержки, вход которого соединен с выходом третьего умножителя, а выход — со вторым входом второго сумматора, выход которого соединен со вторым входом перво-.
20 го сумматора и входом первого блока задержки, при этом вход второго блока задержки соединен с входом первого умножителя, выход — через второй умножитель соединен с третьим входом второго сумматора, а входы
25 задания коэффициентов первого, второго и третьего умножителей явля котся соответственно первым, вторым и третьим входами задания коэффициентов цифрового рекурсивного фильтра.
