Цифровой фильтр (его варианты) Советский патент 1985 года по МПК H03H17/04 

11

Изобретение относится к радиотехническим системам передачи, в кото рых производится цифровая обработка сигналов (ЦОС), в оконечных устройствах, но на входе и выходе этих уст ройств действуют аналоговые сигналы, и может найти применение, в частности, в многокганальных системах передачи с частотным уплотнением каналов и трактов, в которых многократно про изводятся перенос и фильтрация сигналов при высоких требованиях к амплитудно-частотной хар актеристике (АЧХ) и фазочастотной характеристике (ФЧХ) применяемых фильтров, а так же для фильтрации цифровых и иных сигналов, когда предъявляются повы шейные требования к крутизне симметрии АЧХ, а также к линейности ФЧХ. ,

Цель изобретения - повышение быстродействия цифрового фильтра путем уменьшення суммарной разрядности постоянных коэффициентов умножителей при точном сохранении исходной АЧХ и линейной ФЧХ.

На фиг. 1 и 2 представлены струк турные электрические схемы двух вариантов цифровьк фильтров.

Цифровой фильтр по первому вари- анту (фиг, 1) содержит ге.нератор тактовых импульсов (ГТИ) 1, элементы задержки 2-i -V 2- {2М+2), сумматоры 3-1 Т- {3-(М+1), умножители 4-1 (4-(М+1), выходной сумматор 5, ре- курсивную цепочку 6 первого порядка, состоящую из вычитателя 7 и элемента задержки 8.

Цифровой фильтр по второму варианту (фиг. 2) содержит генератор так- товьгх импульсов (ГТИ) 9, элементы задержки 10-1 10-(4L+1), сумматоры П- - 11-L, умножители 12-1 Ч- 12(L+), выходной сумматор 13, рекурсивную цепочку 14 второго порядка, состоящую из вычитателя 5, элементов задержки 16 и 17.

Цифровой фильтр (фиг. 1) работает следующим образом.

Отсчеты исходного.сигнала, дискретизованного по времени с тактовым интервалом Т 1 / F, где F.J. - тактовая частота, и квантованного по уровню, поступает на вход элемента за- держь-и 2-1 . В данный тактовый момент отсч«г.г, хранящийся в элементе задержки 2-(М+1+К), сложенный в сумматоре 3-К с отсчетом, хранящимся в эле152

менте задержки 2-(М+2-К), через умножитель 4-К поступает на К-й вход выходного сумматора 5 с коэффициентом умножения Ъ к MI b| - постоянный коэф(}шциент умножения и 1 : К : М. Попарные суммы коэффициентов умножения Ъ« .1 имеют меньшие модули, чем коэффициенты умножения Ъ и, следовательно, меньшие разрядности (Ч. . Поэтому суммарная разрядность цифрового

Z

фильтра ju

при переходе

к постоянным коэффициентам умножения ъ{ становится меньше, что и позволяет повысить быстродействие фильтра. При этом на выходе выходного сумматора 5 образуются попарные суммы исходных отсчетов у У + , где Yh - отсчет вы содного сигнала в п-й

(Т

х +1ъ (х

тактовый момент и у

+х. ). Для восстановления исходных оп-К

счетов у к выходу выходного сумматора 5 подключена рекурсивная цепочка первого порядка, в элементе задержки 8 которой запоминается отсчет У| В (п+1)-й тактовый момент отсчет у находится с помощью вычитателя 7:

Vi У-п УП после чего У.замещает у в элементе задержки 8..

Временной алгоритм записывается в виде

, (А

ъ; (х,

У« + У

tv

п+к

МО

а частотная характеристика в виде

fA

1

G(6) I Ъ cos(K-i) Ti/cos JjJ

.где is- приведенная безразмерная

частота, t 2F/F. ,

Цифровой фильтр (фиг. 2) работает следующим образом.

Отсчеты исходного сигнала, дис- кретизированного по времени с тактовым интервалом Т 1/F , где Р тактовая частота, и квантованного по уровню, поступа:ет на вход элемента задержки .10-1. При этом симметричные пары элементов задержки 10-(2L+1 +2К) и 10-(2L- -l-2K) (при ,...,Ь) не имеют отводов, так как постоянные коэффициенты умножения С 0.

Спектр входного аналогового сигнала ограничен верхней частотой Fg FT./2.

Временной алгоритм на выходе сумматора 13 записывается в виде

yh УП - У.. ,31192П5 + 2- i (у.„+214.- -гк) 2С,х . I где cv Ck + с;;;; Восстановление у происходит в рекурсивной цепочке 1А второго порядка, в элементах задержки 16 и 17 которой хранятся отсчеты Ур, и у. - ,,, ет из предыдущих тактов. В (п+2)-й тактовый момент искомый отсчет находится с помощью вычитателя 15 по ме 5 V2 У п - У ле чего у у , а у , за ает у,. Частотная характеристика записывая в виде ±. , ,,,гм/ 0(6) (C.+COS 1(6+ 2-С cos2K 116}/ , -1 1.-J /cos (16. .

1. Цифровой фильтр, содержащий

г-(

2-2

г-1 г-н)

11 I

(

Z-fMt )

Ргн11реив(ая цгпочна f-eo nofut fto

u-г

/

/

..-vV