Цифровой рекурсивный фильтр

 

Использование: радиотехника и вычислительная техника в устройствах спектрального анализа. Сущность изобретения: цифровой рекурсивный фильтр содержит вход 1 и выход 13, умножители 2, 6, сумматоры 3, 4, алгебраический сумматор 5, блоки 7... 10 задержки, входы 11, 12 задания коэффициентов . 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s»s Н 03 Н 17/04

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4808044/09 (22) 23.03.90 (46) 23,03,93, Бюл. М 11 (71) Львовский научно-исследовательский радйотехнический институт и Львовский политвхнический институт (72) В,А.Погрибной, А.В.Тимченко, А,Н.Атам нчук и З.И.Домбровский (56) Остапенко А.Г. Анализ и синтез радиоэлектронных цепей с помощью графов. — М.;

Радио и связь, 1985, с. 230, рис, 7; 7, б.

„„Ы „„1803962 А1

2 (54) ЦИФРОВОЙ РЕКУРСИВНЫЙ ФИЛЬТР (57) Использование: радиотехника и вычислительная техника в устройствах спектрального анализа. Сущность изобретения: цифровой рекурсивный фильтр содержит вход 1 и выход 13, умножители 2, 6, сумматоры 3, 4, алгебраический сумматор 5, блоки

7...10 задержки, входы 11, 12 задания коэффициентов. 1 ил.

1803962

Уи=а1Уи-1+boxn, yo=0. (2) Изобретение относится к радиотехнике, вычислительной технике и может использоваться в устройствах спектрального анализа с представлением входного сигнала в формате линейной дельта-модуляции (ЛДМ).

Цель изобретения — повышение быстродействия при фильтрации сигналов с линейной дельта-модуляцией.

На чертеже приведена структурная электрическая схема цифрового рекурсивного фильтра, Цифровой рекурсивный фильтр содержит вход 1, первый умножитель 2, первый 3 и второй 4 сумматоры, алгебраический сумматор 5, второй умножитель 6, блоки 7...10 задержки, первый 11 и второй 12 входы задания коэффициентов, выход 13.

Алгоритм работы цифрового рекурсивного фильтра следующий.

Разностное уравнение первого порядка, в котором входной, выходной сигналы и коэффициенты разностного уравнения представлены в формате ИКМ, имеет вид где(хи), (yn), h>0 — входная и выходная ИКМпоследовательности; а1, Ьо — коэффициенты разностного уравнения;

Заменим входной и выходной сигналы последовательностями, характерными для

ДМ-формата: уи= X Vyi, xn= Х е ", .(х) l=1 i=1 где Vyn-yn-yn-1; el(х) Е (-1,1) — входная ЛДМпоследовательность, С учетом выражения (2) уравнение (1) примет вид и — 1 и,(х) уи=а1 Х V у+Ьо Х е ".

i=1 i 1

Откуда имеем алгоритм, реализованный в предлагаемом устройстве:

n — 1

yn=boen®+ Х (е;®bo+ Vyia1). (3)

i=1

Рассмотрим выражение в правой части формулы (3). Перемножение одноразрядных значений еи(х) на постоянный коэффициент

bp эквивалентно умножению знака значе5

55 ния bo на 1 и вырождается в операцию над знаковым битом bo. Второй член — непрерывное накопление значений е(х Ьп+

+Vyia1, первая часть которого эквивалентна рассмотренной, а вторая является произведением первой разности выходного сигнала (Vyi) на постоянный коэффициент, причем последовательность (V y ) имеет разрядность значительно ниже, чем выходная последовательность (у ).

Приведенный алгоритм реализуется следующим образом.

Работа фильтра начинается с обнуления всех блоков задержки (на чертеже цепи сброса и синхронизации не показаны). В результате этого на выходе 13 устанавливается нулевое значение.

На вход 1 поступает дельта-кодовая поСЛЕДОВатЕ(ЛЬНОСтЬ ВХОДНОГО СИГНаЛа (Ь1,n х")), п>0, Ь |.и х) Е(0,1). В1,n(") =(1+еи "))/2 с частотой дискретизации Т, характерной для этого представления, На выходе умножитеЛЯ 2 С ПОМОЩЬЮ (В1,и(") ) фОРМИРУЕтСЯ ПОСЛЕдовательность значений (еи("), bp), соответствующая умножению знака коэффициента Ьо на значение en . B первом (х) бл оке задержки 7 последовательность (еи х Ьо) задерживается на один такт (задержка в блоках 7...10 равна периоду частоты дискретизации Т ), в результате чего в и-м такте на первый вход первого Чумматора 3 поступает значение сигнала en bo, а на пер(х вый вход второго сумматора 4 — значение

СИГНаЛа Еи-1(х) ЬО.

На выходе первого сумматора 3 в и-м такте формируется значение выходного сиг-нала уи в формате ИКМ, которое, поступая на входы алгебраического сумматора 5 непосредственно и через третий блок задержки 9, формирует первую разность выходного сигнала Vyn=yn-yn-1. Во втоРом Умножителе

6 значение первой разности Vyn умножается на коэффициент а1, в результате чего на выходе четвертого блока задержки 10, с учетом задержки выходного сигнала на один такт, формируется значение сигнала

Vyn-1à1.

Указанный сигнал совместно с сигналом с выхода первого блока 7 задержки поступает на входы второго сумматора 4, где суммируется с ранее накопленным значением выходного сигнала второго сумматора 4 на выходе второго. блока задержки 8, что с учетом нулевых начальных значений приводит к формированию на выходе второго сумматора 4 значения сигнала

n — 2

Vón-131+boe и-1 + Х (Vy;a1+bpei ")=

i =1

1803962 и — 1

Х (а1 V yi+boeiI" ), 1=1

Выходной сигнал второго сумматора

4 совместно с выходным сигналом первого умножителя 2 формируют на выходе

rlepaoro сумматора 3 выходной сигнал фильтра у в формате ИКМ согласно выражению (3).

45

Составитель Э. Борисов

Редактор Г. Бельская Техред М.Моргентал Корректор А. Козориз

Заказ 1060 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Таким образом, выполняется рекурсивная цифровая фильтрация входного сигнала с линейной дельта-модуляцией при миниальных затратах времени в каждом такте лагодаря низкой разрядности обрабатывае чых величин (входного сигнала B>, " и первой разности выходного сигнала 7ул), причем точность фильтрации определяется рйзрядностью коэффициентов фильтра и

Может быть равна заданной.

Операция умножения знака в первом умножителе 2 выполняется следующим обр зом. Обозначим знаковый бит коэффицие та bo через Во Е {0,1),.тогда результат у ножения может быть записан в виде ((B1,п ®Во)-1) Ibol, где ® — операция суммирования по модулюдва, выполняемая п и помощи элемента ИСКЛ ЮЧАЮ Щ Е Е

И И; lbol — модуль коэффициента Ьо. Ост льные блоки могут быть выполнены анал гично прототипу.

Формула изобретения

Цифровой рекурсивный фильтр, содержащий последовательно соединенные первый умножитель, первый вход которого

5 является входом цифрового рекурсивного фильтра, и первый сумматор, выход которого является выходом цифрового рекурсивного фильтра, последовательно соединенные первый блок задержки и второй сумматор, второй

10 блок задержки, алгебраический сумматор и второйумножитель, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия при фильтрации сигналов с линейной дельта-модуляцией, введены третий блок задержки, вход

15 которого соединен с первым входом алгебраического сумматора и с выходом первого сумматора, а выход соединен с вторым входом алгебраического сумматора, выход которого соединен с входом второго умножителя, а так20 же четвертый блок задержки, вход которого соединен с выходом второго умножителя, а выход соединен с вторым входом второго сумматора, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора и с входом

25 второго блока задержки, выход которого соединен с третьим входом второго сумматора, при этом входы задания коэффициентов первого и второго умножителей являются входами задания коэффициентов цифрового

30 рекурсивного фильтра, а выход первого умножителя соединен с входом первого блока задержки.