Устройство цифровой фильтрации

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЮТВЛЬСТВУ

Сова Соэетекия

Сецналмстимескик

Республик !

«»643890 (61) Дополнительное к аэт. сеид-ву(22) Заявлено2З.01.78 (2l)2572965/18-24

-с присоединением заяввки М(23) Приоритет

Опубликовано 25.01.79.бюллетень N. 3, Дата опубликования описания 29.01.79 (51) М. Кл.

С3 06 F 15/34 йаударатааавй аиатвт

СССР аа делам «аабратеюЮ я аткрмтий (53) УДК 681.14 (088.8) П. Г. Дашевский, A. Я. Зорин, К). С. Ицкович

Б. В. Козловский, Ю. С. Парижский и A. Н. (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БИфРОВОЙ ФИЛЬТРАЦИИ

Изобретение относится к цифровой об работке сигналов, в частности к цифро% вой фильтрации, и может быть использовано в различных цифровых комплексах.

Известно цифровое устройство, выполняющее фильтрацию сигналов, содержащее запоминающее устройство, умножитель и накапливающий сумматор, соединенные в кольцо, а также блок коэффициентов и выполняющее дискретное, asнейное преобразование сигнала в соотватствии с раэиоеи ыи урввнеипем Pj

Выделение необходимой полосы частот s таком ус1 ройстве обеспечивается за счет умножений значений неэадержаниого входного сигнала, а также рада значений задеожанных входного и вь ходного сигналов (записанных в запоминающем устройстве) на соответствующие весовые коэффициенты (хранящиеся в блоке высовых коэффициентов) с последующим накоплением произведений в накапливающем сумматоре. Число, sama.ленное в сумматоре, представляющее

2 значение выходного (отфильтрованного) сигнала, заносится вновь в эапоминаюmee устройство для использовании в следующем такте работы устройсгва.

СМнако такое устройство отличается низкой точностью перестройки частотной характеристики и весьма узким диапа.зоном перестройки.

Наиболее .близким о технической сущности к изобретению является устройство, содержащее запоминающее уст ройство, умножитель, накапливающий сумматор, блок коэффициентов, соединенные в кольцо, измеритель внешнего параметра, управляемый квантукиций генератор, перестраиваемый аналого-пифровой преобразователь и блок переключе-ния диапазонов, предназначенные для пе рестройки частотной характеристики филыгра (21

При настройке с помощью весовых коэффициентов частотной характеристики в низкочастотной области существенно возрастает уровень собственныХ шумов, 6438ЭО что приводит к необходимости увеличения точности вычислений и разрядности входящих в него блоков, т.е. к усложнению устройства. При решении поставленной задачи путем использования набора аналоговых фильтров, коммутируемых внешним сигналом, устройство в целом также существеннО усложняется.

Целью изобретения является упрощение устройства.

Это достигается тем, что устройство, содержащее аналого-цифровой преобра-, зователь, первый вход которого является информационным входом устройства, соединенные в кольцо блок памяти, умJ ножитель и накапливающий сумматор, выход которого явля тся информационным выходом устройства, блок задания коэффициентов, первый выход которого под- . ключен к второму входу умножителя,, блок переюпочения диапазонов, выход которого соединен с первым входом квантуюшего генератора, второй вход кото рого является управляющим входом устройства, включает умножитель частоты, антиэлвйзинговый фильтр и селектор выборок, причем выход квантуюшего гене° ЮВ раторв соединен непосредственно с первым входом селектора выборок и через умножнтель частоты со вторым входом аналого-цифрового преобразователя, вы ход которого соединен с первым входом антиэлайзингового фильтра, выход блока задания, коэффициентов подключен к вто рому входу антиэлвйзингового фильтра, выход которого соединен со вторым входом .селектора выборок, выход селектора выборок йодключеи к второму входу блока памяти.

На чертеже дана структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство для цифоовой фильтрации содержит квантующий генератор 1, блок

2 переключения диапазонов, умножитель

3 частоты квантования, селектор 4 выборок, аналого-цифровой . преобразова- тель 5, цифровой рекурсивный внтиэлайзинговый фильтр 6, блок 7 памяти, умножитель 8, накапливающий сумматор 9, блок 10 задания коэффициентов.

Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал поступает на вход перестраиваемого аналого-цифрового преобразователя 5, где квантуется во времени и по амплитуде. Частоту квантования вырабатывает управляемый кг,янтукипий генератор 1 в зависимости от управляющего сигнала, поступающего йа вход устройства и изменяющего частоту квантования плавно, и от сигнала, поступающего с блока 2 и изменяющего частоту квантования дискретно. Частота квантования увеличивается в целое число К раз нв умножителе 3 до величины, исключаюшей явление элвйзинга, и подается на управляющий вход перестраиваемого впалого-цифрового преобразователя

5. Входной сигнал аналого-цифрового преобразователя, прокввнтованный с высокой частотой квантования, поступает на цифровой антиэлайзинговый фильтр 6, работающий с той же частотой кванто вания. t„выхода блока 10 на фильтр 6 . подаются коэффициенты, обеспечиваю щие такую частотную характеристику фильтра, при которой подавляются высо20 кочастотные составляющие входного сигнала, а преобразованный таким образом сигнал, соответствующий низкочастотной части спектра входного сигнала, подается нв селектор 4, где про25 реживается в К раз до низкой частоты квантования, вырабатываемой управляе мым кваитуюшим генератором 1.

Низкая частота кввнтовмп1я и час

30 тотв среза фильтра 6 подобраны так, чтобы исключить явление элайзинга при квантовании сйГнвла низкой частотой квантования.. Сигнал с выхода селектора 4 поступает на вход блока 7, «ото

И рый вместе с умножителем 8, сумма тором 9 и блоком 10 работает с той же низкой частотои квантования. Вы деление необХОдимой полосы частот обеспечивается за счет умножения в умно-

46 жителе 8 значений незадержанного сиг нала, поступившего на вход блока 7, а также ряда значений задержанных входного и выходного сигналов, записанных в блоке T, на соответствующие ве

4> совые коэффициенты, хранящиеся в блоке 10, с последующим накоплением нолученных произведений в сумматоре 9.

1, Включение цифрового антиэлайзиигового фильтра, работающего с высокой частотой квантования, позволяет пода вить высокочастотные составляющие входного сигнала. Дри этом вследствие простоты антиэлайзингового фильтра не происходит существенного усложнения цифрового фильтра s целом. С другой стороны зто обеспечивает возможность работы основного фильтра, формирукьщего частотную характеристику, с низкой частотой квантования и соотв тст- веино низким отношением частоты квантования к граничным частотам частотной характеристики фильтра. Низкая частота квантования обуславливает низкий уровень собственных шумов фильтра и 5 позволяет снизить требовачия к точности вычислений и не увеличивать разрядность при расширении диапазона перестройки фильтра.

При перестройке частотной характе tO ристики фильтра за счет изменения частоты квантования пропорционально изменяется и высокая частота квантования, с которой работает ц анти;элайзииговый фильтр, а следовательно, 15 пропооционально изменяется и его частота среза. Это исключает явление элайзинга в широком диапазоне перестройки частотной характеристики.

Формула изобретения устройство для цифровой фвиерации,. содержашее аналого цифровой нреобра И зователь, первый вход которэгъ ннннг. ся информационным входом устройства, соединенные в кольцо блек цемятм, ум ножнтель и накаплнвакацнй сумматор, выход которого является информационным 36

90 6 выходбм устройства, блок задания коэффициентов, первый выход которого подклю» чен к второму входу умножителя, блок переключения диапазонов, выход которого соединен с первым входом квантуюшего генератора, второй вход которого является управляюшим входом устройства, о т л и ч а ю m е е с я тем, что, с целью упрошення устройства, оно содержит умножитель частоты, антиэлайзинговый филыр и селектор выборок, притчем выход квантуюшего генератора соедипен непосредственно с первым вхо» дом селектора выборок и входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первым входом антиэлайзингового фищера, выход блока задания коэффипнентов подключен к второму входу антиэлайзннгоВого филыра, выход которого соединен ce вторым входом селектора выборок, выход сеиекто рэ выборок подключен к второму входу блока памяти. " дсточщакн информации, принятые во внимание прн экспертизе :

1 ° Патент США % 37036321,кл. 238152э; 1974.

2. Авторское свидетелей ство СССР

% 563676, кл. 9 06 F 15/34, 1876БНИИПИ Заказ 8023/4S

Тираж 779 Подписное

Филиал ППП "Патент» .Ужгород,ул. Проектная,4