Цифровой нерекурсивный фильтр

 

1»1 Sl6043

О и и 6= л-н И е

И ЗОБРЕТЕ Н ИЯ

-овз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт, свид-ву— (22) Заявлено 03.06.74 (21) 2028956/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 30.05.76. Бюллетень ¹ 20

Дата опубликования описания 31.01.77 (51) М Кл 2 G 06F 15 36

Гаоударстванна1й комите1

Совэта Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681.323 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. И. Степашкин, Л. А. Эмих, Б. А. Алпатов и В. В. Витязев (71) Заявитель

Рязанский радиотехнический институт (54) ЦИФРОВОЙ НЕРЕКУРСИВНЪ|Й ФИЛЬТР

Изобретение относится к специализированным средствам вычц техники и может быть использовано при oopaooI I

Известен цифровой нерекурсивный фильтр, содержащий первый счетчик, соединенный с первым входом первого сумма1ора, подключенный через первый блок элементов «И» к первому входу матричного блока умножения, второй вход которого соединен с выходом второго блока элементов «И», а выход через первый регистр памяти подключен к первому

Входу второго сумматора и соответствующему входу первого био а элемента «И», вторые входы второго и первого сумматоров соединены с входом первого счетчика, причем знаковый выход первого счетчика соединен с одноименным входом первого и второго сумматоров, а выход второго сумма-ора подключен к цифро-аналоговому преобразователю, первый вход второго блока элементов «И» подключен к выходу первого сумматора, второй вход подключен к выходу блока памяти амплитуд, управляющие входы которого соединены с .выходом счетчика адреса, вход которого .соединен с соответствующим входом первого, сумматора.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства, обеспечение его работы как в режиме генерирования весовых коэффициентов, так и в .режиме фильтрации. Достигаешься это тем, что цифровой нерекурсивный фильтр содержит блок памяти отсчетов входного сигнала, второй счетчик адреса, второй и третий регистры памяти, блок памяти весовых коэффициентов, реверcHBIIIBIA счетчик адреса и четвертый регистр памяти, соединенный своим выходом с соот10 ветствующим входом первого блока элементов «И», а входом — с блоком памяти весовых коэффициентов, входы которого подкл1очены к реверсивному счетчику адреса и к выходу второго сумматора, выход второго счет15 чпка адреса соединен с первым входом блока памяти отсчетов входного сигнала, второй

Вход которого пОдкл1очен к Второму регистру памяти, вход которого соедпIIL 1 с выходом третьего регистра памяти и с соответствую20 щнм входом второго блока элементов «И».

На фиг. 1 показана блок-схема фильтра; на фиг. 2 — времен ная диаграмма его управляющих импульсов в режиме «Фильтрация».

Фильтр содержит счетчик 1 числа периодов

25 Т,,накапливающий сумматор 2, блоки элементов «И» 3, 4, матричный блок умножения 5, регистр памяти 6, вход 7 блоков 3 и 4, адресо1ый счетчик 8, блок 9 памяти амплитуд, накапливающий сумматор 10, входы 11 и 12

ЗО реверсивного счетчика 13, блок 14 памяти ве516043 р5

coIIIis коэффициентов с входом 15, вход 16 регистра памяти 17, вход 18 счетчика адреса 19, блок 20 памяти отсчетов входного сигнала с входом 21, регистры памяти 22, 23 с входами 24, 25, 26, вход 27 регистра памяти 6, преобразователь код — аналог 28.

Работа формирователя происходит в двух режимах: генерирование весовых коэффициентов и фильтрация.

Вычисление, весовой функции фильтра устройством о существляется а налогично выработке сигнала частотным синтезатором. Од нако для повышения быстродействия устройства вдвое в режиме «Генерирование весовых коэффициентов», Й, формируются в виде следующей симметричной дискретной функции; гя

h„= Bp + 2 Х В сов гггвои, (1)

m=1 где « о — — аТ вЂ” приведенная основная частота; Т вЂ” период следования входных импульсов счетчика; 0 (n c 2М вЂ” порядковый номер весовых коэффициентов.

Г1ри этом устройство за период Т вырабатывает дискретные значения М косинусоидальных сигнала в с помощью счетчика 1, накапливающего сум матора 2, блоков элементов «И» 3 и 4, матричного блока умножения 5. Каждое з наче| ие гармоники соответствующей частоты пга, хранящееся в определенный момент времени в регистре памяти 6, подается через элементы «И» 3 на матричный блок 5 и умножается при подаче потенциала по входу 7 на свой вес Во или 2В, выбранный с помощью адресного счетчика 8 и управляющих импульсов m из блока памяти 9.

Затем взвешенные от=четы и-го периода / всех М частот накапливаются импульсами Х согласно (1) в сумматоре 10, а вычисленное значение h „çàïèñûâàåòñÿ в блок памяти 14 им|пульсами управления по входу 15 по адресу, установленному импульсами по входу 11 и соответствующим потенциалом на входе 12 в счетчике 13, после чего сумматор 10 обнуляется импульсами «О». Применимая во внимание, что весовая функция (1) четная, достаточно формировать и хранить в блоке памяти весовые коэффициенты половины периода, т. е. М + 1 временных отсчетов. Из ЗУ в режиме считывания коэффициенты /г„можно поочередно записывать импульсами по входу

16 в регистр памяти 17.

Одновременно с вычислением весовых N оэффициентов в устройстве происходит последовательная запись 2М временных отсчетов входного сигнала } х „} = х ., g,II, ..., х., х, 1 в блок, памяти 20 с помощью регистров памяти 22, 23 соответствующими импульсами управления по входам 24 и 25, следующими с частотой квантования входного сигнала. К моменту прихода текущей дискреты в регистр памяти 22 в счетчике 19 вырабатывается адрес с .помощью импульсов по входу 18, и импульсаьми по входу 21 осуществляется запись по этому адресу предыдущей дискреты из

4 регистра 23. Последний х -й дискретный от* счет хранится в регистре памяти 22.

Устройство в режиме «Фильтрация» осуществляет операцию свертки временных от5 счетов входного сигнала и соответствующих им весовых коэффициентов в виде

2 лJ

У.;=1 х,, /г„. (2) л=О

10 Вычислительный такт начинается подачей э качения х., из,регистра 22 импульсами по входу 26 на вход матричного устройства умножения 5 через элементы «И» 4 управляющим п оте нциалом по входу 7. Одновременно

15 на другой вход ум ножителя этим же потенциалом через элементы 4 подастся код весового коэффициента hp из регистра памяти 17.

По истечении времени,,необходимого на умножение, произведение х .. hp записывается

20 импульсами по входу 27 в регистр памяти 6 и импульсами Х накапливается в сумматоре

10. Параллельно с этим значение вход ной дискреты х „перезаписывается импульсами по входу 25 в регистр 23, стоящий на входе

25 блока памяти 20. Этим кончается первый вычислительный такт.

Следующее дискретное значение входного

30 сигнала x„ I выбирается из блока памяти соответствующим состоянием адресного счетчика 19 и перезаписывается в регистр 22 управляющими импульсами по входу 24, а по

его адресу записывается из регистра памяти

23 значение входного отсчета х,, импульсами по,входу 21. Дальнейшее прохождение врез5 менного отсчета х., на умно китель, выборка и прохождение соответствующего весового коэффициента hI, образование их произведения осуществляется так же, как и в описанном вычислительном такте.

40 Для выработки одной выходной дискреты

У,, необходимо 2М + вычислительных такто в. Так как в блоке памяти 14 хранятся отсчеты только полупериода функции (1), то для считывания всех 2М + 1 весовых коэф45 фициентов адресный реверсивный счетчик 13 должен работать в режиме «вычитания» с

М + 2-го такта, для этого .перед поступлением .входных импульсов по входу 11 необходимо изменить управляющий потенциал на вхо50 де 12.

Вычисление следующей У,.1 -й выходной дискреты идет с «временным окном», сдвинуты vI на один период квантования îDHocHTc;Ibно входного сигнала. С этой целью отсчет входного сигнала х., после обработки записывается в адрес х, 1 дискре1ы, которая к этому времени перезаписана и ЗУ в регистр

22. В свою очередь х,, 1 -й отсчет после обработки перезаписывается в адрес х., 2 -й и т. д. Последний в цикле отсчег х, г,и после обработки отбрасывается, а в регистр 22 записывается х.,+1 значение. Таким образом, за цикл вычисления одной выходной дискреты происходит смещение входного сигнала относительно весовой функции за оди н период

516043

7Г квантования. В следующем цикле вычисляется К зна:чение.

Выходной сигнал в дискре«ной форме снимается с накапливающего сумматора 10, а в непрерывной — с преобразователя код — аналог 28.

Устройство позволяет перестраивать форму амплитудно-частотной характеристики пу.тем изменения амплитуд частотных отсчетов

В в соответствии с заданной амплитудночастотной характеристикой.

Формула изобретения

Цифровой нерекурсив ный фильтр, содержащий первый счетчик, соединенный с первым .входом пер ного сумматора, подключенного через первый блок элемен1ов «И» к первому входу матричного блока умножения, второй вход которого соединен с выходом второго блока элементов «И», а выход через первый регистр памяти подключен к первому входу второго сумматора и,соответствующему входу первого блока элементов «И», вторые входы второго и первого сумма|оров соединены с входом первого счетчика, причем знаковый выход парвого счетчика соединен с одноименным входом первого и второго суммато6 ров, а выход второго сумматора подключен к цнфро-аналоговому преобразователю, первый вход второго блока элементов «И» подключен к выходу первого сумматора, второй вход подключен к выходу блока памяти амплитуд, управляющие входы которого соединены с выкодом счетчика адреса, вход которого соединен с соответствующим входом первого сумматора, отличающийся тем, что, с целью

ro расширения функциональных возможностей, цифровой нерекурсивный фильтр содержит блок памяти отсчетоз входного сигнала, второи счетчик адреса, второй и третий,регистры памяти, блок памяти весовык коэффициентов, l5 реверсивный счетчик адреса и четвертый регистр памяти, соединенный своим выкодом с соответствующим входом первого блока элементов «И», а входо.,r — с блоком памяти весовы.; коэффициентов, вкоды которого под20 ключены и реверсивному счетчику адреса и к выходу второго сумматора, выход второго счетчика адреса соединен с первым входом блока памяти отсчетов входного сигнала, второй вкод которого подключен к второму ре25 гистру памяти, в. од которого соединен с выкодом третьего регистра памяти и с соответствующим входом второ; о блока элементов

«И».

100

27

Дуг.. 2 корректор Е. Хмелева

Редактор Н. Батурина

Закaç 5194 Изд, № 1377 Тираж 864 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитста Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7Ê-35, Раушская наб., д. 4/5

МОТ, Загорский филиал

Уу

Составь гель В новинский

Текред 3. Тараненко