Устройство для нерекурсивной цифровой фильтрации (его варианты) Советский патент 1985 года по МПК H03H17/04 H03H17/06 

ройства, при этом к входу инвертора сумматоров подключен выход (2/т,-1)-го знака подключен выход сумматора чет- элемента задержки, причем к входам ных компонент сигнала, а к другим сумматора четных компонент сигналавходам выходного и дополнительного подключены выходы умножителей.

1179520

1.Устройство для нерекурсивной 1гифровой фильтрации, содержащее 11 последовательно соединенных элементов задержки, вход первого и выход каждого из которых соединен с входом соответствующего умножителя, а выходы умножителей подключены к соответствующим входам сумматора, выход которого является вькодом устройства, а вход первого элемента задержки - входом устройства, о тличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем формирования дополнительной полосы фильтрации в области высокой частоты с частотной характеристикой, симметричной исходной, сумматор выполнен в виде сумматора четньк компонент сигнала и сумматора нечетных компонент сигнала, выходы- которых подключены к входам выходного сумматора, кроме того, в устройство введены последовательно соединенные инвертор знака и дополнительньи -сумматор, выход которого является дополнительным выходом устройства, при этом выход сумматора четных компонент сигнала подключен к другому входу дополнительного сумматора, а выход сумматора нечетных компонент сигнала - к входу инвертора знака, причем к входам сумматора четных компонент сигнала подключены выходы умножителей с четными номерами, а к входам сумматора нечетных компонент сигнала - выходы умножителей с нечетными номерами. S 2. Устройство дли йерекурсивной (Л цифровой фильтрации, содержащее () последовательно соединенных с элементов задержки, причем выход каждого

Изобретение относится к радиотехническим устройствам с применением цифровой обработки сигналов.

Цель изобретения - расширение функциональньк возможностей путем формирования дополнительной полосы фильтрации в области высокой частоты с частотной характеристикой, симметричной исходной,

На фиг. 1 представлен первый вариант структурной электрической схемы предлагаемого устройства; на фиг. 2 - второй вариант структурной электрической схемы предлагаемого устройства; на фиг. 3 - частотные характеристики устройства.

Устройство для нерекурсивной цифровой фильтрации (первый вариант) содержит п элементов 1 , . . ., , задержки, (и + 1) умножителей 2, ...,, 2, сумматор 3, состоящий из сумматора 4 четных компонент сигнала , сумматора 5 нечетных компонент сигнала и выходного сумматора 6, инвертор 7 знака и дополнительный сумматор 8.

Устройство для нерекурсивной цифровой фильтрации (второй вариант) содержит () элементов 1 , . . ., Л запержкя, 2 умножителей 2, ..., 2,, сумматор 3, состоящий из сумматора 4 четных компонент сигнала и выходного сумматора 5, инвертор 6 знака и дополнительный сумматор 7..

Устройство для нерекурсивной цифровой фильтрации (фиг. 1) работает следующим образом.

Отсчеты исходного цифрового сигнала АИМ, имеющего основную полосу частот от О до некоторой частоты среза FK () и тактовую час- . тоту F 2F, поступают на вход последовательно соединенных элементов 1, ..., задержки, каждый из которых осуществляет задержку

отсчетов на тактовьм интервал Т 1/F. Полученные отсчеты с входа первого элемента 1| задержки и выходов элементов 1, , . . , 1 ,, задержки умножаются на постоянные коэффициенты Ъ, Ъ,, Ь, ..., Ь„ с помощью умножителей 2, , 2у,, причем произведения с вькодов умножителей с номерами 2i (где i; О, 1, 2, ..,,Г 1 суммируются в сумматоре 4 четных компонент сигнала, а произведения с выходов умножителей с номерами (где л О, 1, 2, .,, ,2.|.суммируются в сумматоре 5 нечетных компонент сигнала. Сигналы с выходов сумматора 4 четных компонент сигнала и сумматора 5 нечетных компонент сигнала поступают на выходной сумматор 6, на выходе которого вьщеляется сигнал в низкочастотной (НЧ) области с полосой, от О до F. С выхода сумматора 4 четных компонент сигнала непосредственно, а с выхода сумматора 5 нечетных компонент сигнала через инвертор 7 знака сигналы поступают на входы дополнительного сумматора 8, на выходе которого выделяется сигнал в высокочастотной (ВЧ) области с полосой от (Fg - F(i.) до Fg.

Рассмотрим алгоритм выделения сигналов,

Обозначим X ц отсчет сигнала на входе устройства в тактовьй момент КГ, а УОц и Y1,(.. - отсчеты сигналов на НЧ и ВЧ вькодах устройства.

Очевидно

YO bgXj, + b,X,.,+ Ь,Х.2, + - 2I- «

ptOiYlK b,X,, + ,.-- ...(-i) bpx,,,,:

где n - число элементов задержки.

Введем безразмерную частоту F/Fg. Комплексный коэффициент 3 передачи на частоте d между входом устройства и выходом сумматора 6 GO ( б ) 11 Ьр - Р--0 а между входом устройства и выход дополнительного сумматора .8 q,(d).iHlXe-«.ib.. Таким образом, G1 (С5 ) СО (d + 1). Однако при цифровой.фильтрации имеет место G (d ) G (2 -d ), где - знак комплексной сопряженности, а поэтому G1(( ) GO (1 -d ). Модули частотных характеристик GO и G1 имеют вид, изображенный на фиг. 3. Из фиг. 3 видно, что если GO это характеристика типа НЧ с переходной областью , имеющий центр в точке Fj,/Fg, то G1 - это характеристика типа ВЧ с центром в т ке 1 - (Fe - Fc)/Ff,. При цифровой фильтрации переход от НЧ фильтра к ВЧ фильтру с той же шириной переходной области сводится лишь к перемене знаков коэффициентов фильтрации b , b J, ... с нечетными номерами, которая легко осуществляется в устройстве в дина мическом режиме. Предлагаемое устройство существенно упрощается в частном случае когда выделяемые сигналы НЧ и ВЧ имеют одинаковую ширину полосы час тот, т.е. FC Рв/2, а (J, (фиг. 3), причем используется симметричный цифровой фильтр с абсолю 04 но линейной фазовой характеристикой , В этом случае всё коэффициенты фильтрации Ь,, Ьй, ... с нечетными номерами обращаются в 0. Второй вариант предлагаемого устройства (фиг. 2) работает аналогичным образом. На выходе сумматора 5, представляющем собой выход сигнала НЧ, общее выражение выходного сигнала 4т-2 ,b,X,.p упрощается за счет двух причин: вопервых, Ьр b,, за счет симметрии, во-вторых, все bjo, О за счет выбора центра переходной области (точка Найквиста) в точке б:, 1/2 (фиг. 3). Итак, не считая постоянной задержи на 2т-1 тактов т УО (; - X )+ Ср(Х С2р+0 :р.О -up-n Ь (р 1, р гт-гр 2р .. . , т) , Аналогично на выходе дополнительного сумматора 7 имеется отсчет выодного сигнала гп 2 К (, Рч) - V-(2p-(). Частотные характеристики на выхоах сумматора 5 и дополнительного сумматора 8 равны соответственно m . GO (и ) 1 + 2 Cpcos f(j (2p-t), G1 () 1 - 2 C..cos7d (2р11) Обе характеристики вещественны, ричем G0(e)+G1 (d) 2, что оответствует виду графиков на иг. 3.