Цифровой нерекурсивный фильтр
О П И С А Н И Е (>942247
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советскин
Сецналистнческин
Республик (В1) Дополнительное к авт. сана-ву (51)M. Кл. (22) заявлено 27, 10. 80 (2l ) 3223737/18-24 с присоединением заявки М
H 03 Н 17/06
5кудврстнаен6 кемнтет
CCCI
at амам нзейретеннй н еткрытнй (2З) ПриоритетОпубликовано 07. 07. 82. Бюллетень №25
Дата опубликования описания 09.07.82 (53) УДК681 32 (088.8) (72) Автор изобретения
Л. В. Сабаев
13:
1 ь 4 (7t) Заявитель (54). ЦИФРОВОЙ НЕРЕКУРСИВНЫЙ ФИЛЬТР ния (1).
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использо .вано в аппаратуре цифровой фильтрации и спектрального анализа.
Известны цифровыь нерекурсивные фильтры, содержащие регистр сдвига, блок памяти коэффициентов, умножители, сумматоры, регистры и осуществляющие выделейие сигналов из помех путем умножения входных выборок сигнала íà tp многоразрядные весовые коэффициенты и суммирования результатов умножегНедостатком таких устройств является то, что при реализации высокой точности обработки необходимо исполь-. зовать многоразрядные весовые коэффи". циенты, что приводит к большому объему блока памяти коэффициентов, а так2о же снижает. быстродействие устройства при выполнении операций умножения.
Дпя повышения быстродействия приходится применять матричные умножители, что также ведет к увеличению объема оборудования устройства.
Наиболее близким к предлагаемому является цифровой фильтр, содержащий блок управления, последовательно включенные коммутатор, регистр, умножи-: тель и накапливающий сумматор, а также, содержащий генератор весовых коэффициентов, состоящий из блока памяти приращений коэффициентов и соединенного с ним другого накапливающего сум матора, выход которого соединен со вторым входом умножителя 121.
Известное устройство отличается от указанных выше устройств тем, что в блоке памяти хранятся не многоразрядные значения весовых коэффициентов, а малоразрядные значения приращений этих коэффициентов, т.е. их первые разности. Значения же самих весовых коэффициентов получаются на выходе накапливающего сумматора при считывании в него приращений из блока памяти. 3а счет сокращения объема
3 94224 блока памяти, объем оборудования такого устройства в ряде случаев уменьшается.
Однако быстродействие известного устроЙства также низкое из-эа наличия операций умножения многоразрядных чисел. Применение же быстродействующих матричных умножителей увеличиваet объем оборудования устройства.
Цель изобретения - повышение быст- 10 родействия .и сокращение объема оборудования цифрового фильтра.
° Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем коммутатор, регистр сдвига, два накапливающих сумматора, умножитель, блок памяти приращений коэффициентов и блок синхронизации, первый выход которого соединен с управляющим входом коммутатора, выход которого соединен со входом регистра сдвига, выход которого подклочен к первому входу коммутатора, второй вход которого является входом фильтра, второй выход блока синхронизации соединен со входом регистра сдвига, третий выход блока синхронизации подключен к управляю- ° щим входам первого и второго накапливающих суйМаторов, а четвертый выход блока синхронизации подключен ко вхо- 30 ду блока памяти приращений коэффици- ентов, причем выход умножителя подключен ко входу второго накапливающего сумматора, выход которого является выходом фильтра, выход регистра сдвиЬ 35 га соединен со входом первого накапли. вающего сумматора, выход которого подключен к первому входу умножителя, второй вход которого соединен с выходом блока памяти приращений коэффи- щ циентов.
На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.
Устройство содержит коммутатор 1, регистр 2 сдвига, накапливающие сум45 маторы 3 и 4, умножитель 5, блок 6 синхронизации, блок 7 памяти приращений коэффициентов.
Для получения алгоритма работы предлагаемого устройства использует50 ся алгоритм сверки.
3(N) = Yg„x(p-w), КО ", (1) где y(n), - значение одного выходного отсчета в И-й момент време-ss ни;
x(n-k) - значение входного (n-k)-ro. отсчета;
7 4 а - значение К-го весового коэффициента;
Й вЂ” количество входных отсче" тов, необходимое для вычис-, li ,. ления одного выходного отсче та (N является длиной регистра сдвига) .
Выражение (1) можно преобразовать путем замены весовых коэффициентов а их пРиРащениЯми абак+„-С1„ -С1
К+1" К+1 к.
П ри этом получ им:
Ми)=аох Ь-o)i(a +гл„)х(и- )+
+ 1о+ьС1„+ьО,) х (и-g+...
° ° +C o+ М-< й-4 =Oo Y ъ(а-1с)+ ЬО,Е Х(-к)+ к=о К"-1 н-Ф (.2 ) +ь 1 1 (> k) " + +N- " (И-(й-1)) К=Я: Иэ выражения (2) видно, что для образования одного выходного отсчета следует сформировать N частичных сумм входных выборок, умножить их на соответствующие приращения коэффициен. тов и результаты сложить между собой. Цифровой нерекурсивный фильтр работает следующим образом. Входная информация- через коммутатор с заданным тактом Т поступает на вход регистра 2 сдвига. Очередное входное число x(n) записывается в пер вый элемент памяти регистра сдвига, а ранее записанные в регистре числа передв игаются вправо на один элемент, причем последнее число из регистра выводится. Управление записью и сдвигом чисел осуществляется импульсом от блока 6, одновременно с этим производится обнуление накапливающих сумматоров 3 и 4. После этого блок 6 переключает коммутатор 1 и выдает на регистр сдвига 2 серию иэ N импульсов. сдвига с тактом t . В результате дейо м ствия этих импульсов производится считывание чисел из,регистра 2 в сумматор 3. Одновременно считываемые числа по цепи обратной связи через коммутатор 1 подаются на вход регистра 2. После К.тактов сдвига в регистре 2 устанавливается первоначальное расположение чисел. Таким образом, на вход сумматора 3 поступают по очереди числа хь-(N- ));х (и-(й- ));..; х(м);х(ь ); 5 94224 На выходе накапливающего сумма" ,тора формируются частичные суммы i Х(и-К); х(и-к);...;i х(ик); К=И-1 К=И-Я. " K1 5 й-3 2 х(и-к), k=o которые затем умножаются в умножите-. ле 5 соответственно на коэффициенты )О1 1,ВОЙ, ° - Ь01,Оср, поступаю10 щие" из блока 7 памяти с тем же тактом tO, задаваемым от блока 6. Вычисляемые произведения в течение N тактов 1р суммируются в на" ) капливающем сумматоре 4. Полученный результат поступает на выход устройства. С приходом следующего входного числа x(n+1) цикл обработки повторяется. Применение изобретения либо повышает быстродействие. устройства при применении в нем умножителя последовательного действия; либо сокращает объем оборудования при применении умножителя матричного типа. Достигается это за счет сокращения разрядности одного из сомножителей (множителя),что позволяет испбльзовать бо-. лее быстродействующие умножители последовательного действия или менее зо громоздкие умножители матричного типа.. Формула изобретения Цифровой нерекурсивный фильтр, содержащий коммутатор, регистр сдвига, 7 б два накапливающих сумматора, умножитель, блок памяти приращений коэффициентов и блок синхронизации, первый выход которого соединен с управляющим входом коммутатора, выход которого .соединен со входом регистра сдвига, выход которого подклочен к первому входу коммутатора, второй вход которого является входом фильтра, второй выход блока синхронизации соединен со, входом регистра сдвига, третий выход бло° x ка синхронизации подключен к управляющим входам первого и второго накапливающих сумматоров, а четвертый выход блока синхронизации .подключен ко axe" ду блока памяти приращений коэффициентов, причем выход умножителя подключен ко входу второго накапливающего сумматора, выход которого является выходом Фильтра, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения быстродействия и сокращения объема обору" дования, выход регистра сдвига соеди" нен со входом первого накапливающего сумматора, выход которого подключен к первому входу умножителя, второй вход которого соединен с выходом блока памяти приращений коэффициентов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Бабинер Л. и Гоулд Б. Теория. и применение цифровой обработки сигналов. И., "Иир", 1978. 2. Патент Великобритании Ю 1545741, кл.. H 03 Н 7/64; опублик. 1979. Л а 3 т 6 Филиал ППП "Патентни г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Составитель А. Баранов Рерактор И. Коаапеаа Texpe)) M.Òåïåð Корректор В Синицкая Заказ 4863/51 Тираж 959 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 11 035 Иосква, Ж- 5 Ра шская наб. . 4 5
