Цифровой фильтр (его варианты)

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (I!) (51)4Н 03 .Н 17/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPGHOIVlY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3372073/24-09 (22) 25.12.81 (46} 15.11.85. Бюл. 11 42 (72) Л.Н. Бескин (53) 621.396.6(088.8) (56) Рабинер Л. и Гоулд Б. Теория и практика цифровой обработки сигналов. М.: Мир, 1978, с. 364,.фиг. 526. (54) ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР (ЕГО ВАРИАНТЫ). (57) 1. Цифровой фильтр, содержащий (2М+1) последовательно соединенных элементов задержки, М сумматоров, причем первый вход каждого К-го сумматора (где .К = 1,...,М) соединен с выходом (M+1+K)-го элемента задержки, М умножителей, вход каждого из которых подключен к выходу соответствующего сумматора, а выход - к соответствующему входу выходного сумматора, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия цифрового фильтра путем уменьшения суммарной разрядности постоянных коэф фициентов умножителей при точном сохранении исходной амплитудно-частотной характеристики и линейной фазочастотной характеристики, введены (2М+2)-й элемент задержки, последовательно включенный с (2М+1)-и элемен-. том задержки,.(М+1)-й сумматор, первый вход которого подключен к выходу (2М+2)-го элемента задержки, и (И+1)-й умножитель, вход которого подключен к выходу (М+1)-го суммато-. ра, а выход — к (М+1)-му входу выходного сумматора, причем второй вход каждого К-го сумматора (где К=1,..., M+1) соединен с выходом (М+2-К)-ro элемента задержки, а также введена рекурсивная цепочка первого порядка, подключенная входом к -выходу выходного сумматора.

2. Цифровой фильтр, содержащий (4Ь+1) последовательно соединенных элементов задержки, L сумматоров и Ь умножителей, вход каждого из которых подключен к выходу соответствующего сумматора, а выход — к соответствующему входу выходного сумматора, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения быстродействия цифрового фильтра путем уменьшения суммарной разрядности постоянных коэффициентов умножителей при точном сохранении исходной амплитудно-частотной характеристики и линейной фазочастотной характеристики, введены (Ь+1)-й умножитель и рекурсивная цепочка второго порядка, вход которой подключен к выходу выходного сумматора, причем первый вход каждого К-го сумматора (где К = 1,...,Ь) соединен с выходом (2Ь+1-2К)-го элемента задержки, его второй вход — с выходом (2Ь+1+2К)-го элемента задержки, а выход 2?г-ro элемента задержки, выход (2L+!)-го элемента задержки через (Ь+1)-й умножитель и выход (2L+2)-го элемента задержки соединены с соответствующими входами выходного сумматора.

11921

Изобретение относится к радиотехническим системам передачи, в которых производится цифровая обработка сигналов (ЦОС), в оконечных устройствах, но на входе и выходе этих устройств действуют аналоговые сигналы, и может найти применение, в частности, в многоканальньгх системах передачи с частотным уплотнением каналов и трактов, в которых многократно про- !О изводятся перенос и фильтрация сигналов при высоких требованиях к амплитудно-частотной характеристике (АЧХ) и фазочастотной характеристике (ФЧХ) применяемьгх фильтров, а так- !5 же для фильтрации цифровых и иных сигналов, когда предъявляются повышенные требования к крутизне и симметрии АЧХ, а также к линейности

ФЧХ. 20

Цель изобретения — повышение быстродействия цифрового фильтра путем уменьшения суммарной разрядности постоянных коэффициентов умножителей при точном сохранении исходной АЧХ и линейной ФЧХ.

На фиг. 1 и 2 представлены струк турные электрические схемы двух вариантов цифровых фильтров.

Цифровой фильтр по первому вари- 30 анту (фиг. 1) содержит генератор тактовых импульсов (ГТИ) l, элементы задержки 2-! + 2- (2И+2), сумматоры 3-1 -; (2+1), умножители 4-1 (4-(11+1), выходной сумматор 5, рекурсивную цепочку 6 первого порядка, состоящую из вычитателя 7 и элемента задержки 8.

Цифровой фильтр по второму варианту (фиг. 2) содержит генератор так- 40 товых импульсов (ГТИ) 9, элементы задержки 10-1 - . 10-(4L+1), сумматоры

11-! †: 11-L, умножители 12-! + 12(L+l), выходной сумматор 13, рекурсивную цепочку 14 второго порядка, 45 состоящую из вычитателя 15, элементов задержки 16 и 17.

Цифровой фильтр (фиг. 1} работает следующим образом.

Отсчеты исходного. сигнала, диск- 50 ретизованного по времени с тактовым интервалом Т = 1/ Р, где 0 — тактовая частота, и квантованного по уровню, поступает на вход элемента задержки 2-1, В данный тактовый момент 55 отсчьг, хранящийся в элементе задержки 2-(M+1+K), сложенный в сумматоре 3-К с î" ñ÷åòîì,,хранящимся в эле!

5 2 менте задержки 2-(M+2-К), через умножитель 4-К поступает на К-й вход выходного сумматора 5 с коэффициентом умножения Ъ|, = Ък+ Ь„ где

КФ)

Ь вЂ” постоянный коэффициент умноженйя и 1 (K (М. Попарные суммы коэффициентов умножения b „ = Ь„+ b)|.„

| имеют меньшие модули, чем коэффициенты умножения Ь„ и, следовательно, I меньшие разрядности )г )| . Поэтому суммарная разрядность цифрового

I фильтра )» =,и при переходе к постоянным коэффициентам умножения

b> становится меньше, что и позволя) ет повысить быстродействие фильтра.

При этом на выходе выходного сумматора 5 образуются попарные суммы ис| ходных отсчетов у), = y> + у„,„, .где

У), — отсчет выходного сигнала в и-й тактовый момент и у = х„ +X b „ (х, +

né. Ic

К 1

+х ). Для восстановления исходных отм счетов у к выходу выходного суммато) ра 5 подключена рекурсивная цепочка 6 первого порядка, в элементе задержки 8 которой запоминается отсчет у

В (и+1)-й тактовый момент отсчет у и+ ) находится с помощью вычитателя 7: у „= у „- у„, после чего у,„замещает у„ в элементе задержки 8.

Временной алгоритм записывается в виде

М

+ у„„b к (,„х), к „) ° ко а частотная характеристика в виде

)А

G(6) =, b „cos(K+ — ) 7 4/cos — $, Ко

2 где Й- приведенная безразмерная частота, 6 = 2F/F> .

Цифровой фильтр (фиг. 2) работает следующим образом.

Отсчеты исходного сигнала,,цискретизированного по времени с тактовым интервалом Т = 1/Рт, где FT— тактовая частота, и квантованного по уровню, поступает на вход элемента задержки !0-1. При этом симметричные пары элементов задержки 10-(2Ь+1+

+2К) и 10-(2L+1-2K) (при K=1,...,Ь) не имеют отводов, так как постоянные коэффициенты умножения С = О.

Спектр входного аналогового сигнала ограничен верхней частотой Г

= F712.

Временной алгоритм на выходе сумматора 13 записывается в виде

ytl = у + у ъ=. х + х и2 з 11 " пн . 2 " 1 где С,= С + С

Восстановление у„+ происходит в рекурсивной цепочке 14 второго порядка, в элементах задержки 16 и 17 которой хранятся отсчеты у„ и у + из предыдущих тактов. В (a+2)-й тактовый момент искомый отсчет находится с помощью вычитателя 15

92115 4

Ц у г= у у после чего у„„„ замЕщает у, а у зам2. мещяет y> „°

Частотная характеристика записывается в виде

G(6) . (С +cos II 6+ X С cos2K 4) /

/соз 7!Ь.. К 1

Ф

« «1 а М

t

1 н

ВНИИПИ Закаэ 7! 72/56 Тираж 871 Подписное

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