Рекурсивный цифровой фильтр Советский патент 1985 года по МПК H03H17/04 

Изобретение относится к радиотехинке и может использоваться в технике связи, автоматике, измерительной технике. Цель изобретения - упрощение регулировки частоты режекции при постоянной полосе непрозрачности. На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема рекурсивного цифрового фильтра на фиг. 2 - граф рекурсивного цифрового фильтра. Рекурсивный цифровой фильтр содержит первый 1, второй 2, третий 3, четвертьй А и пятый 5 сумматоры, пер вую 6 и вторую 7 линиизадержки,первый 8, второй 9, третий 10, четвертый 11 умножители. Рекурсивный цифровой фильтр работает следующим образом. Входной сигнал подается на соответствующие входы первого, третьего, четвертого и пятого сумматоров 1, 3,4 и 5. На низких частотах, изменения сигнала как на выходе, так-и на входе рекурсивного цифрового фильтра в пределах одного и даже двух периодов квантования весьма незначительно, ко эффициент передачи звеньев линий 6 и 7 задержки можно считать примерно равным единице. С учетом, того, что коэ фициенты умножения 8 и 9 весьма неве лики, так как нормированы по частоте квантования, значение сигнала в основном определяется по ветвям: сумма тор 3 - умножитель 10 - умножитель 11; сумматор 5 - сумматор 2 - линия задержки - сумматор 3 - умножитель 10 - умножитель 11J сумматор 1 - линия 6 задержки - сумматор 2 - линия 7 задёржки - сумматор 3 - умножитель 10умножитель 11 (фиг. 1), Элементарное суммирование передач по этим ветвям дает общий коэффициент передачи, примерно равный коэф фициенту умножителя 11. При рассмотрении достаточно высоких частот сигнала коэффициенты пере дачи звеньев линий 6 и 7 задержки устремляются к 1 .По аналогии с предьдущим сумма передач по вышеуказанным ветвям дает общий коэффициент передачи, также примерно равный коэф фициенту умножителя 11. На средних частотах за счет фазового сдвига в линиях 6 и 7 задержки происходит его ослабление. Крутизна АЧХ рекурсивног цифрового фильтра определяется глубиной отрицательной обратной связи, образованной умножителем 9, коэффициент передачи которого в этом случае определяет полосу непрозначности фильтра. Частота режекции рекурсивного цифрового фильтра определяется частотно-зависимыми обратными связями рекурсивного цифрового фильтра, образованными умножителем 8. Уровень сигнала в полосах прозрачности определяется коэффициентом умножителя 11. Все операции суммирования и умножения выполняются в рекурсивном цифровом фильтре в промежуток времени между двумя соседними значениями сигнала, т.е. в период его квантования, равный времени задержки линий 6 и 7 задержки. Работу предлагаемого рекурсивного цифрового фильтра можно пояснить с помощью его графа, изображенного на фиг. 2. Исходя из этого графа по формуле Мезона передаточная функция фильтра в г-плоскости равна. 1 -.211; где L, b(-1)BoZ Р, ЬВд .Z Р hbB«Z -, (-l), 2BoZ L4 BO(-OZ P аГ, b и h - нормированные no часто- . те коэффициенты умножителей 8,9 и 11. Преобра-г зуя выражение (1), имеем V, 1 + (b-2)ZVz , . н(н ) h TTl+CB i- JrirF -- 2) Для того, чтобы оценить частотные свойства рекурсивного цифрового фильтра, полученное выражение (2) слеует трансформировать в Р-плоскость. Осуществим это, использовав точное -преобразование ()2 Преобразуем H(Z) H( -(Ь-2)гЧг 1 + 5 + (Ъ-а-2П- г«-Z-:fiZ- b() + Z-b °

i-z

в результате получим

)

IHP

T(pbh

h.

арЧЪр р +ра+Ъ

Из выражения (3) можно найти частоту режекции

Wo 4Ь,(4)

полосу прозрачности

UW а

(5)

и коэффициент передачи в полосах прозрачности

k h.(6)

По передаточной режёкторной цифровой функции от (Z) можно составить разностное уравнение

чС -г хИЧЬ-2) + х1;ц-2 (7)

-a-a-2lii n4l-y h-2 y

Вьфажения (4-7) очевидно свидетельствуют, что параметром 1аз можно уп.равлять коэффициентом Ь, не изменяя при этом параметры СОи k.

РЕКУРСИВНЫЙ ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР, содержащий последовательно соединенные первый сумматор, первую линию задержки, третий сумматор, а также четвертый сумматор, выход которого соединен с входом первого умножителя, пятый сумматор, второй, третий, и четвертый умножители, о тличающиися тем, что, с целью упрощения регулировки полосы режекции при постоянной полосе непрозрачности, выход третьего сумматора подключен к входу второго умножителя, выход которого соединен с входами третьего и четвертого умножителей и с объединенными первыми входами первого и четвертого сумматоров, вторые входы которых объединены и являются входом рекурсивного цифрового фильтра, выход пятого сумматора, вькоды первого и четвертого умножителей йодкяючены к второму, третьему и четвертому входам вого сумматора соответственно, при сл этом вход четвертого умножителя подс ключен к выходу второго умножителя, а второй вход третьего сумматора подключен-к входу рекурсивного цифро§ вого фильтра.