Цифровой фильтр Советский патент 1984 года по МПК H03H19/00 

Изобретение относится к радиоте нике, в частности к радиолокационным устройствам цифровой фильтраци сигналов, и может быть использован для вьделения сигналов из помех, а также для корреляционной обработ ки сигналоь. Известен цифровой фильтр, содер жащий последовательно соединенные коммутатор, регистр сдвига, выход которого соединен с входами накапливающих сумматоров, умножитель, первый и второй входы и выход кото го соединены с выходами первого на капливающего сумматора и блока пам ти коэффициентов и с входом второг накапливающего сумматора, и блок синхронизации, выходы которого сое нены с входами синхронизации коммутатора и регистра сдвига fll Недостатком цифрового фильтра является невозможность обработки в реальном масипабе времени сигнал с высокой частотой дискретизации, обусловленная наличием М тактов обработки при каждом поступлении отсчета входного сигнала. Наиболее близким к предлагаемо му по технической сущности являетс 1шФровой фильтр, содержащий канал фильтрации, состоящий из последовательно соединенных первого блока элементов И, первый вход которого является первым входом канала фильтрации, блока элементов ИЛИ, сумматора-вычитателя и регистра, выход которого соединен с вторым входом сумматора-вычитателя и с первым входом второго блока элементов И, выход которого является выходом канала фильтрации, и третьего блока элементов И,первый вход которого является вторым входом канала фильтрации, второй вход объединен со вторым входом первого блока -элементов И и с тре им входом сумматора- вычитателя и является третьим входом канала филь рации, а также блок элементов НЕ Недостатком цифрового фильтра является невозможность его использования для фильтрации широкополос ных сигналов (с высокой частотой дискретизации) в реальном масштабе времени. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устро 52 ства за счет обеспечения обработки широкополосных сигналов. Поставленная цель достигается тем, что в цифровой фильтр, содержащий канал фильтрации, состояний из последовательно соединенных первого блока элементов И, первый вход которого является первым входим канала фильтрации, блока элементов ИЛИ, сумматора-вычитателя и регистра, выход которого соединен с вторым входом сумматора-вычитателя и с первым входом второго блока элементов И, вьЕход которого является выходом канала фильтрации, и третьего блока элементов И, первый вход которого является вторым входом канала фильтрации, второй вход объединен со вторым входом первого блока элементов И и с третьим входом сумматора-вычитателя и является третьим входом канала фильтрации, а также блок элементов НЕ, введены N-1 каналов фильтрации,идентичных первому, в каждый из которых введен элемент задержки, выход которого объединен со вторым входом второго блока элементов И и является четвертым входом канала фильтрации, а выход подключен к установочному входу регистра, а также введены блок элементов задершш, регистр импульсной характеристики, регистр опроса и триггер режима, при этом входы блока элементов задержки и блока элементов НЕ объединены и являются входом цифрового фильтра, выход блока элементов задержки подключен к первому входу |(-го канала фильтрации (где j 1, 2,...,N), выход блока элементов НЕ к второму входу j-го канала фильтрации, первьй вход регистра импульсной характеристики объединен с первым входом регистра опроса и подключен К прямому выходу триггера режима, второй вход объединен со вторым входом регистра опроса и подключен к инверсному выходу триггера режима, третий вход объединен с третьим .входом регистра опроса и первым входом триггера режима и является входом тактирующего сигнала, четвертый вход является входом сигнала импульсной характеристик, i-й выход соединен с третьим входом j-го канала фильтрации, четвертый вход которого подключен к j-му выходу регистра опроса, четвертьй вход которого является входом кода опроса.

3

а второй вход триггера режима является входом сигнала установки режима

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема цифрового фильтра; на фиг. 2 - структурная электрическая схема регистра импульс ной характеристики; на фиг. 3 структурная электрическая схема регистра опроса.

Цифровой фильтр (фиг.1) содержит первый 1, второй 2 и третий 3 блоки элементов И, сумматор-вычитатель 4, регистр 5, блок 6 элементов ИЛИ, элемент 7 задержки. Указанные элементы и узлы элементов образуют канал фильтрации 8-J. Фильтр также содержит блок 9 элементов задержки, блок 10 элементов НЕ, регистр 11 импульсной характеристики, регистр 12 опроса, триггер 13 режима, вход 14 тактирующего сигнала, вход 15 установки режима, вход 16 сигнала импульсной характеристики и вход 17 кода опроса.

Регистр 11 импульсной характеристики (фиг.2) содержит два элемента И 18 и 19, элемент ИЛИ 20 и сдвигающий регистр 21,построенный на триггерах, например на Ъ -триггерах.

Регистр 12 опроса (фиг.З) содержит два элемента И 22 и 23, элемент ИЛИ 24 и сдвигающий регистр 25, построенный на N триггерах, например D -триггерах.

Цифровой фильтр работает следующим образом.

При подаче на вход 15 установки режима потенциала, соответствующего логической единице, триггер 13 режима устанавливается в единичное состояние. Цифровой фильтр переходит в режим записи импульсной характеристики. При этом в регистре 11 импульсной характеристики и регистре 12 опроса разрываются цепи обратной связи и осуществляется запись в регистры 11 и 12 бинарно квантованной импульсной характеристики и кода опроса соответственно Сдвиг информации при записи проис,ходит под воздействием тактирующего сигнала, поступающего на вход 14 Код опроса на вход 17 поступает синхронно с весовыми коэффициентами импульсной характеристики (вход 16) fi представляет собой N -разрядный код, содержащий единицу на одной позиции и нули на всех осталь165354

ных. После записи информаюп в регистры 11 и 12 снимается единичпъп потенциал с входа 15 установки режима. Под воздействием 5 очередного тактирующего сигнала триггер 13 режима устанавливается в нулевое состояние и переводит цифровой фильтр в рабочий режим. При этом замыкаются цепи об10 ратной связи в регистрах 11 и 12, обеспечивая циркуляцию информации в регистрах 11 и 12.

В рабочем режиме синхронно с М-м весовым коэффициентом (в ре15 гистре 11 импульсной характеристики) циркулирует единица в регистре 12 опроса. Синхронность обеспечивается поступ-пением тактирующего сигнала на регистры 11 и 12 с

20 входа 14. Поступающая на вход цифрового фильтра т-разрядная дискрета входного сигнала проходит через блок 9 элементов задержки и через блок 10 элементов НЕ на входы

25 каждого канала фильтрации 8-j . Каждый из каналов фильтрации 8-j обеспечивает накопление информации в сумматоре-вычитателе 4 и регистре 5 в соответствии со значениями и

30 взаимным временным положением сигнала импульсной характеристики фильтра.

В зависимости от значения весового коэффициента (О или 1) для данного канала фильтрации 8-1 на данном тактовом интервале дискрета входного сигнала поступает на сзгмматор-вычитатель 4 либо в прямом коде через первьй блок 1 элементов И, либо в обратном коде через третий блок 3 элементов И. В последнем случае на сумматор-вычитатель 4 поступает также единица в младший разрядчисла для обеспечения работы не с обратным, а с дополнительным кодом.

5 После поступления последнего

(N-ro) весового коэффициента импульсной характеристики в данап фильтрации 8-j на j -м выходе регистра 12 опроса появляется единичный потенциал,

50 содержимое регистра 5 канала фильтра-ции 8- через второй блок 2 элементов И вьдается на выход фильтра импульсом опроса, задержанным в элементе 7 задержки, регистр 5 устанав55 ливается в нулевое состояние, после чего на канал фильтрации 8- j снова приходит первый весовой коэффициент с регистра 11 импульсной характеристики и начинается новый цикл работы этого канала фильтрации.

Таким образом, в цифровом фильтре РАСШИРЯЮТСЯ функциональные возможности за счет обеспечения обработки широкополосных сигналов с большей частотой дискретизации в реальном масштабе времени, что достигается введением регистра импульсной характеристики, обеспечивающего совпадение первых дискрет импульсной характеристики и полезного сигнала при его поступлении на вход фильтра в любой случайный момент времени за счет параллельной скользящей во времени вьщачи импульсной характеристики, а также введением регистра опроса, позволяющего осуществлять согласованный с циркуляцией импульсной характеристики съем выборок отфильтрованного сигнала.

ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР, содержащий канал фильтрации, состоящий из последовательно соединенных первого блока элементов И, первьй Ьход которого является первым входом канала фильтрации, блока элементов ИЛИ, сумматора- вычитателя и регистра, выход которого соединен с вторым входом сумматора-вычитателя и с первым входом второго блока элементов И, выход которого является выходом канала фильтрации, и третьего блока элементов И, первьй вход которого является вторым входом канала фильтрации, второй вход объединен со вторым входом первого блока элементов И и с третьим входом сумматора-вычитателя и является третьим входом канала фильтрации, а также блок элементов НЕ, о т л ичающийся тем, что,.с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения обработки широкополосных сигналов, введены N-1 каналов фильтрации,идентичных первому, в каждый из которых введен : элемент задержки, вход которого объединен со вторым входом второго блока элементов И и является четвертым входом канала фильтрации, а вьшод подключен к установочному входу регистра, а также введены блок элементов задержки, регистр импульсной характеристики, регистр опроса и триггер режима, при этом входы блока элементов задержки и блока элементов НЕ объединены и являютсявходом цифрового фильтра, выход блока элементов задержки подключен к первому входу IJ -го канала фильтрации (где j 1,2...,N), выход блока элементов НЕ - к второму входу J -го канала фильтрации, первый вход регистра импульсной характеристики объединен с первым входом регистра опроса и подключен к прямому выходу триггера режима, второй вход объединен со вторым входом регистра опроса и подключен к инверснойу выходу триггера режима, третий вход объедииен с третьим входом регистра опроса и первым входом триггера режима и 0 является входом тактирующего сигнала, четвертый вход является входом сл сигнала импульсной характеристики, 00 j -и вьпсод соединен с третьим вхосл дом J -го канала фильтрации, четвертый вход которого подключен к j -му выходу регистра опроса, четвертый вход которого является входом кода опроса, а второй вход триггера режима является входом сигнала установки режима.