Устройство цифровой фильтрации

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<и> 448590

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 19.03.73 (21) 1895980/26-9 с присоединением заявки №

ГосУдаРственный комитет (32) 11риоритет

Совета Министров СССР по делам изобретений Опубликовано 30.10.74. Бюллетень № 40 (51) М. Кл. Н 03k 13/02 (53) УДК 681.325(088.8) и открытий

Дата опубликования описания 09.06.75 (72) Автор изобретения

Г. Д. Бахтиаров (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТРАЦИ

Изобретение относится к области радиотехники и может использоваться в устройствах цифровой фильтрации импульсных, а также любых сигналов, у которых произведение длительности на ширину их спектра примерно равно 1, а также любых узкополосных сигналов на фоне помех.

Известно устройство, состоящее из двух квадратурных каналов, содержащих амплитудные ограничители, соединенные с времен- 10 ными дискретизаторами, управляющие входы которых подключены к генератору тактовых импульсов, арифметический блок, цифровые квадраторы, выходы которых подключены к входам сумматора. 15

Однако известное устройство характеризуется большим объемом аппаратуры, вызванным необходимостью иметь два сдвигающих регистра на У позиций и два параллельных сумматора с N входами и одним выходом; ограничительным быстродействием за счет необходимости производить параллельное суммирование М одноразрядных чисел в каждом квадратурном канале.

11редлагаемое устройство отличается от известного тем, что с целью сокращения объема аппаратуры и увеличения быстродействия в нем арифметический блок канала выполнен в виде реверсивного счетчика, выходы разрядов которого через схемы совпадений, фиксирующие нулевые состояния, подключены к одному входу схемы антисовпадений, второй вход которой подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а третий вход — к выходу временного дискретизатора и суммирующему входу реверсивного счетчика.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Схема содержит шины 1 и 2 квадратурных составляющих, по которым поступают с соответствующих фазовых детекторов исходные напряжения; амплитудные ограничители 3 и

4 исходных напряжений; генератор 5 тактовых импульсов, задающий частоту дискретизации; временные дискретизаторы 6 и 7 исходных напряжений; схемы антисовпадений 8 и 9; реверсивные счетчики 10 и 11 с суммирующими входами 12 и 13 и вычитающими входами 14 и 15; схемы совпадений 16 и 17, фиксирующие нулевые состояния реверсивных счетчиков 10 и 11; цифровые квадраторы

18 и 19; сумматор 20; шину 21 выходного кода цифрового фильтра.

Устройство работает следующим образом.

На шины 1 и 2 поступают сигналы с выходов фазовых детекторов, образующих квадратурные каналы. Эта часть устройства фильтрации является традиционной и на чертеже не показана.

448590

55 бО

Сигналы с шин 1 и 2 поступают на амплитудные ограничители 3 и 4, где происходит жесткое ограничение исходных сигналов и преобразование участков превышения уровней ограничения в прямоугольные меандры.

Последние поступают на сигнальные входы временных дискретизаторов 6 и 7. На другие их входы подаются импульсы дискретизации от генератора 5 тактовых импульсов. Частота этого генератора выбирается в конечном счете, исходя из максимально ожидаемой частоты спектра исходных сигналов на выходе фазовых детекторов (шины 1 и 2). В результате совместной работы амплитудных ограничителей 3 и 4 и временных дискретизаторов 6 и 7 на выходах последних имеют место случайные последовательности стандартных импульсов, соответствующие двоично квантованным исходным сигналам на шинах 1 и 2.

При отсутствии полезных сигналов на входе устройства эти последовательности имеют чисто случайный характер с некоторой средней частотой повторения отдельных импульсов, при наличии полезных сигналов в распределении количества случайных импульсов проявляются определенные закономерности, отражающие интенсивность полезных сигналов.

Далее стандартные импульсы с выходов временных дискретизаторов поступают на суммирующие входы 12 и 13 реверсивных счетчиков 10 и 11, в которых производится суммирование всех поступающих импульсов и преобразование их количества в двоичный код. Как только поступление стандартных импульсов прекращается или в последовательности наступает провал, а в счетчике имеется какое-то положительное число, то с помощью схем антисовпадений 8 и 9 начинают поступать тактовые импульсы на вычитающие входы 14 и 15 реверсивных счетчиков

10 и 11, в результате чего их показания начинают уменьшаться на единицу с каждым тактовым импульсом. Этот процесс вычитания продолжается либо до тех пор, пока показа ля реверсивных счетчиков станут равными улю, либо до поступления очередного стан;,артного импульса с выхода временных дискретизаторов 6 или 7. В первом случае прекращение дальнейшего вычитания содержимого реверсивных счетчиков 10 и 11 происходит потому, что схемы совпадений 16 и 17 фиксируют нулевые состояния реверсивных счетчиков 10 и 11 и выдают соответствующие потенциалы запрета на схемы антисовпадений 8 и

9. В результате этого прекращается поступление тактовых импульсов на вычитающие входы 14 и 15. Во втором случае поступление тактовых импульсов на вычитающие входы прекращается, так как наличие стандартных импульсов на выходе временных дискретизаторов 6 и 7 запирает схемы антисовпадений и 9.

Таким образом, схемы антисовпадений 8 и

9, управляющие работой реверсивных счетчи5

1О

25 зо

4 ков 10 и 11, имеют следующую логику работы: на входах а и б, а также на входе в, при наличии потенциала запрета, их выходные импульсы появляются при отсутствии импульсов на входе а и наличии разрешающего потенциалл а на входе в.

Такая логика работы приводит к тому, что рсверсивные счетчики 10 и 11 в любой момент времени дают показания, соответствующие количеству стандартных импульсов, имеющих место за некоторое фиксированное время, определяемое емкостью счетчиков и согласованное с длительностью обрабатываемых сигналов. Непрерывное обновление показаний реверсивных счетчиков 10 и 11 с каждым тактовым импульсом приводит к реализации процедуры суммирования стандартных импульсов по методу подвижного окна, который характерен для цифрового фильтра нерекурсивного типа, взятого в качестве прототипа.

Реализация этого метода с помощью реверсивных счетчиков 10 и 11 позволяет значительно упростить структуру цифрового фильтра по сравнению с вариантом, использующим сдвигающие регистры и параллельные двоичные сумм а тор ы.

Ориентировочно экономия в числе триггерных ячеек, необходимых для реализации предлагаемого устройства цифровой фильтрации, может быть оценена в N/log N раз (где N— число позиций сдвигающих регистров или число используемых временных дискреторов).

При N=1024 возможно уменьшить число триггеров, требующихся для реализации предлагаемого устройства, в 100 раз по сравнению с вариантом решения той же задачи с помощью прототипа.

Показания реверсивных счетчиков 10 и 11 в виде параллельных двоичных кодов поступают на квадраторы 18 и 19, затем на сумматор 20 и с него на выходную шину 21. Эти схемы являются цифровыми. Они завершают процедуру цифровой фильтрации и выполняются известными традиционными методами.

Предмет изобретения

Устройство цифровой фильтрации, состоящее из двух квадратурных каналов, содержащих амплитудные ограничители, соединенные с временными дискретизаторами, управляющие входы которых подключены к генератору тактовых импульсов, арифметический блок, цифровые квадраторы, выходы которых подключены к входам сумматора, о т л и ч а ющееся тем, что, с целью сокращения объема аппаратуры и увеличения быстродействия, в нем арифметический блок капала выполнен в виде реверсивного счетчика, выходы разрядов которого через схемы совпадений, фиксирующие нулевые состояния, подключены к одному входу схемы антисовпадений, второй вход которой подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а третий вход — к вы448590

Составитель А. Кузнецов

Техред Т. Курилко Корректоры: E. Давыдкина и В. Дод

Редактор Е. Караулова

Заказ 1333!12 Изд. Ко 1222 Тираж 811 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, OK-35, Раушская иаб., д. 4/5

Типография, пр, Сапунова, 2 ходу временного дискретизатора и суммирующему входу реверсивного счетчика, вычитающий вход которого соединен с выходом схемы антисовпадений.