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

Изобретение относится к радиотех-; нике и может быть использовано в ,сисг темах цифровой обработки информации. Цель изобретения - повышение устой чивости работы фильтра. . На фиг.1 приведена структурная электрическая схема рекурсивного фильтра} на фиг.2 - его сигнальный граф, на фиг.З - диаграммы работы бло ка синхронизации. Рекурсивный цифровой фильтр содержит первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой блоки элементов И 1-7,. первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой регистры 8-13 сдвига, первый, второй и тре тий сумматоры 14-16, первый и второй .умножители 17 и 18, первый и второй блоки 19 и 20 памяти, первый и второй инверторы 21 и 22 и блок 23 синхрониэации. Фильтр работает следующим образом. Работа предлагаемого рекурсивного цифрового фильтра описывается системо уравнений ,xrK-11+Csigii Р)()УГК-1 ; X K l X K-1j-H(sign Р) .(sign P)), реализующих передаточную функцию вида (6иг.2) Перед началом вычислений выходного сигнала в первом, третьем, пятом и шестом регистрах В, 10, 12 и 13 сдвига записывается соответственно значения переменных ,iXrK-2,4YtK-0 и , где знак + соответствует положительную полюсу фильтра, а знак - - отрицательному. Вычисления в каждом такте проводятся в два этапа. На первом этапе, по команде 1 вырабатьгоаемой блоком 23 синхронизации (фиг.2), подаются разрешающие сиг налы на второй, третий и шестой блоки элементов И 2,3 и 6 и входы управления первого и второго блоков 19 и 20 памяти, в которых хранятся значения коэффициентов. ПрИ этом значения переменных и iXtK-23 поступают на входы первого сумматора 14. Значение суммы . записывается в регистр 9 сдвига и подается на второй вход первого блока 17 умножения, на второй вход которого с выхода первого блока 19 памяти подается значение ;соэффициента а. Сигнал произведения к-Л подается на первый вход второго сумматора 15. Одновременно на второй его вход с выхода второго блока 18 умножения поступает сигнал произведения (sign Р) ( |Р|-1) , для получения которого на пходы второго блока 18 умноже-. йия подаются сигналы (sign Р) (iPj-l) и с выхода второго блока 20 памяти и пятого регистра 12 сдвига соотпетственно. Сигнал суммы .1 a, + (sign P)(|Pl-1) , представляющий собой выходной сигнал рекурсивного цифрового фильтра, за- писывается в четвертый регистр 11 сдвига и поступает на выход фильтра. Одновременно с этим сигнал с выхода пятого регистра 12 сдвига -через шестой блок элементов И 6 и второй инвертор 22 поступает в шестой ; регистр 13 сдвига 4 На втором этапе такта (фиг.2) формируются и записьшаются в первый, третий и пятый регистры 8, 10 и 12 сдвига значения переменных, необходимые для вычисления выходного сигнала фильтра в следующем такте. Для этого п.о команде 2 блока 23 синхронизации подаются разрешающие сигналь на первый, четвертый, пятый и седьмой блоки элементов И 1,4,5 и 7, При этом входной сигнал . с информационного входа фильтра через первый блок элементов И 1 поступает в первый регистр 8 сдвига, сигнал с второго регистра 9 сдвига через пятый блок элементов И 5 и первый инвертор 21 подается в третий регистр 10 сдвига, на входы трет-ьего сумма- тора 16 одновременно поступают с выхода рекурсивного цифрового фильтра через четвертый блок элементов И 4 сигнал и с шестого регистра 13 сдвига через седьмой блок элементов И 7 сигнал i , а. сигнал суммы записьшается в пятый регистр 12 сдвига. В следующем (К+1)-м такте вычислений работа рекурсивного цифрового фильтра описывается аналогично. Таким образом, в каждом такте вычислительного процесса на выходе фильтра вырабатывается значение выходного сигнала , определяются и записываются в соответствующие регистры сдвига данные, необходимые для вычислений в следующем такте.

3 . Первый и второй инверторы 21 и 22 служат для инвертирования знаков поступающих на их входы сигналов при значениях полюса рекурсивного цифрового фильтра . При инвертирование не требуется и эти инверторы могут отсутствовать.

Дисперсия ошибки округления предлагаемого рекурсивного цифрового фильтра равна

Гг 3 H-IPI

известного -

(. г 12 1 + 1PI

Следовательно, ошибка предлагаемого рекурсивного цифрового фильтра не зависит от значений коэффициента а, числителя его передаточной функ719934

ции,а ошибка известного фильтра рас тет с увеличением этого коэффициента .т.е. точность предлагаемого фильтра при реализации передаточных функций, J имеющих достаточно большие значения коэффициента, может быть существенно вьппе, чем точность известного. Как следует из приведенных выражений, предлагаемый фильтр имеет по сравнению с известным меньшее значение дисПерсии ошибки при выполнении неравенства

Sj (,, 2al . 8 1 12 1 + 1РГ 3 I + IPI

что эквивалентно условию 1Р1 3-2а|,

определяющему соотношение между пара 0 метрами передаточной функции, при котором предлагаемый фильтр имеет меньшую ошибку, чем известный.

РЕКУРСИВНЫЙ ОДФРОВОЙ ФИЛЬТР, содержащий первый блок элементов И, первый вход которого является входом рекурсивного цифрового фильтра, второй блок элементов И, последовательно соединенные третий блок элементов И и первый сумматор, последовательно соединенные первый блок памяти, второй умножитель и второй сумматор, последовательно соединенные второй блок памяти и первый умножи,тель, последовательно соединенные четвертый блок элементов И и третий сумматор, а также пятый и шестой бло,ки элементов И и блок синхронизации, выходы которого подключены к вторым входам всех блоков элементов Инк входам управления первого и второго блоков памяти, отличающийс я тем, что, с целью повьшения устойчивости работы, в него введены первый регистр сдвига, включенный между выходом первого блока элементов И и первым входом второго блока элементов- И, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, второй регистр сдвига,- включенный между выходом первого сумматора и объединенными вторым входом первого умножителя и первым входом пятого блока элементов И, между выходом которого и первым входом третьего блока элементов И включены последовательно соединенные первый инвертор и третий регистр сдвига, четвертый регистр сдвига, вход которого подключен к выходу второго сумматора, а выход соединен с первым входом Четверi того блока элементов И и является выходом рекурсивного цифрового фильСЛ тра, пятый регистр сдвига, включенный между выходом третьего сумматора и объединенным вторым входом второго умножителя с первым входом шестого блока элементов И, между выходом которого и вторым входом третьего сумматора включены последовательно соединенные второй инвертор, шестой регистр сдвига и седьмой блок элементов И, при этом выход первого умножителя подключен к второму входу со второго сумматора, выход блока синх( ронизации является парафазным и соединен одним вьшодом с вторыми входами оо второго, третьего и шестого блоков элементов И и входами управления первого и второго блоков памяти, а другим выводом - с вторыми входами первого, четвертого, пятого и седьмого блоков элементов И.

Фиг.1 /

fit

ГМ

ffpff)

rffz) r,(i)

V yfzy

±

Zf

Фиг.З