Нерекурсивный цифровой фильтрдециматор Советский патент 1985 года по МПК H03H17/06 

Х{пГ

L

ел

) 4; 1C

8

НЕРЕКУРСИВНЫЙ ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР-ДЕЦИМАТОР по авт. св. № 1109890, отличающийся тем, что, с целью увеличения глубины затухания вне полосы пропускания , между входом нерекурсивного цифрового фильтра-дециматора и третьим входом сумматора включены последовательно соединенные введенные дополнительный умножитель и блok задержки, а между выходом генератора, тактовых импульсов и вторым входом дополнительного умножителя - дополнительное постоянное запоминающее устройство.

(рг/г./ . Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в си темах цифровой обработки информации Цель изобретения - увеличение гл бины затухания вне полосы пропускания. На фиг, 1 приведена структурная электрическая схема нерекурсивного цифрового фильтра-дециматора; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие его работу. Нерекурсивный цифровой фильтр-де циматор содержит умножитель 1, пост янное запоминающее устройство (ПЗУ) 2, сумматор 3, регистр-4 сдвига, до полнительный умножитель 5, дополнительное ПЗУ 6, блок 7 задержки, генератор 8 тактовых импульсов (ГТИ) делитель 9 частоты. Нерекурсивный цифровой фильтр-де циматор работает следующим образом. Алгоритм работы нерекурсивного цифрового фильтра (НЦФ) без децимации описывается разностным уравнени ем n-t Y(nT) 5Lb-X(nT - iT), . .;. n О,1, 2,..., гдеТ порядок дискре тизации; Ь. - коэффициенты фильтра; N - порядок фильтр Х(пТ) и Y (пТ) - соответственно входной и выход ной сигналы. Если на входе фильтра осуществля ется уменьшение частоты дискретизации (децимация в га раз), т.е. из по следовательности отсчетов Y(nT) бере ся только каждый т-й отсчет, то НЦФ дециматор описывается разностным уравнением ( T) t.X(tT,nr-iT)t.X(mnT-iT) о .,x(«T-f.KT). Допустим, что m N 2m, тогда за интервал времени Т гаТ, равный интервалу дискретизации выходного сигнала, необходимо вычислить сумму N произведений - произведений Ь. на отсчеты входного сигнала X(innT - iT), i О, 1,... , N/2 - 1, и задержанных на N/2-тактов входного 20 сигнала произведений на Х(тпТ- КТ), К О, 1,..., N/2 - К Для примера рассмотрим случай, когда N 2т 6. Тогда для вычисления первого выходного отсчета Y(0) необходимо вычислить произведение (О); для вычисления второго отсчета Y(1.3T) - сумму (ЗТ) + + (2Т) + bj Х(Т) + ЬзХ(О-Т); следующего отсчета Y(2-3T) - сумму Ь,Х(6Т) + (5Т) + Ь2Х(4Т) + + ЬзХ(ЗТ) + Ь4Х(2Т) + bjXd) и т.д. Генератор 8 тактовых импульсов генерирует последовательность тактовых импульсов F с периодом дискретизации Т входного сигнала (фиг. 2 а). Делитель 9 частоты вырабатывает из последовательности F последовательность тактовых импульсов F с периодом дискретизации Т тТ вьпсодного сигнала (фиг. 2 в). В ПЗУ 2 записана одна половина коэффициентов фильтра {bo , Ь , bj }, а в дополнительном ПЗУ 6 - другая половина коэффициентов ibj, b, b. Отсчеты входного сигнала Х(пТ) поступают на вход умножителя 1, на второй вход которого из ПЗУ 2 с таким же периодом подаются коэффициенты фильтра, причем в по-; следовательности, определяемой циклическим сдвигом последоватё-льности bo, bj, . Таким образом, на второй вход умножителя 1 поступает последовательность чисел -о 2 о 2 W I - . Ь , . .. J. Одновременно отсчеты сигнала Х(пТ) поступают на вход дополнительного умножителя 5, на другой вход которого с тем же периодом из дополнительного ПЗУ 6 поступает последовательность коэффициентов fbj, 5 4 3 S 4 определяемая циклическим сдвигом последовательности bj, bj, b4 . Рассмотрим работу НЦФ-дециматора при вычислении выходных отсчетов Y(0-3T) , Y( 1 - ЗТ) , Y(2 -ЗТ) . Вычисление осуществляется на семи тактах при п О, 1, 2, 3, 4, 5, 6 (фиг. 2 а, б, в, г). К нулевому такту регистр А сдвига и блок 7 задержки обнулены, т.е. с их выходов на вход сумматора 3 подаются нули. На нулевом такте (п 0) на первый вход умножителя 1 поступает сигнал Х(О-Т), а на второй - коэффициент bj. Результат умножения bjX(OT) подается на сумматор 3 и после сложения с нулями записывается в регистр 4. Одновременно сигнал

.31

-.

Х(О-Т) поступает на первый вход дополнительного умножителя 5, на второй вход которого поступает коэффициент bj , результат умножения bjXCOT) подается на блок 7 задержки, который обеспечивает задержку сигнала на N/2 3 такта, С делителя 9 частоты на регистр 4 поступает тактовый импульс Fj, который считывает содержимое регистра 4, равное выходному отсчету Y(03T), на выход устройства. При этом происходит обнуление регистра 4, который таким образом подготавливается к вычислению следующего выходного отсчета Y().

На первом такте (п 1) на первые входы умножителя 1 и дополнительного умножителя 5 поступает сигнал Х(1-Т) На второй вход умножителя 1 подается коэффициент Ъ. из ПЗУ 2, а на второй вход дополнительного умножителя 5 коэффициент bj из дополнительного ПЗУ 6. Результат умножения умножите ля 1 поступает на -сумматор 3, складывается с нулями и записывается в регистр 4. Результат умножения дополнительного умножителя 5 подается на блок 7 задержки. На втором такте (п 2) на первые входы умножителя I и дополнительного умножителя 5 .поступает сигнал Х(2Т). На второй вход умножителя 1 подается коэффициент Ь. , результат умножения Ц Х(2Т) складывается в сумматоре 3 с содержимым регистра 4, т.е. с величиной bjXd-Т), и сумма записывается в регистр 4. С выхода блока 7 задержки по-прежнему поступает ноль. На второй вход дополнительного умножителя . 5 подается коэффициент Ь. Результат умножения с выхода дополнительного умножителя 5 (2Т) поступает на блок 7 задержки. На третьем такте на первые входы умножителя 1 и дополнительного ножителя 5 приходит сигнал Х(З-Т). При этом на блок 7 задержки с выхода дополнительного умножителя 5 поступает сигнал Ь КСЗ-Т). С выхода умножителя 1 и на первый вход сумматора 3 подается сигнал ЬдХ(ЗТ), а с выхода блока 7 задержки на третий. вход сумматора 3 приходит сигнал Ь, Х(О-Т). Эти сигналы складьшаются в сумматоре 3 с содержимым регистра 4, и результат записывается в ре-« . гистр 4,

Таким образом, на третьем такте содержимое регистра 4 равно требуе-

4204

мому значению выходного отсчета НЦФдециматора,

Y(b3T) ЬоХ(ЗТ) + (2Т) + + bjX(T) + b XCO-T).

В этот момент времени с делителя 9 частоты на регистр 4 поступает тактовый импульс F, считывающий содержимое регистра 4 на выход устройства. При этом снова происходит обнуление регистра 4. На четвертом такте на входы умножителя 1 и дополнител ного умножителя 5 поступает сигнал Х(4Т). На второй вход умножителя

1, как и на первом такте, поступает коэффициент bj. Результат умножения Ь,Х(4Т) подается на сумматор 3 и складывается с сигналом ), приходящим с блока 7 задержки. Результат сложения записывается в регистр 4 и т.д. На шестом такте на первые входы умножителя 1 и дополнительного умножителя 5 поступает сигнал Х(6Т). На второй вход умножителя 1 подается коэффициент Ь. Результат умножения ) подается на сумматор 3. На ворой вход сумматора

3приходит сигнал (ЗТ) с выхода блока 7 задержки, а на третий - содержимое регистра 4, которое, к этому моменту равно (5Т) -« Ь2Х(4Т) + + (2Т) + bjXd). Результат суммирования записывается в регистр 4. Таким образом, на шестом такте

содержимое регистра 4 становится равным ) + (5Т) + Ь2Х(4Т) + + ЦХСЗТ) + (2) + bjrXCT), т.е. требуемому значению следующего отсчета НЦФ-дециматора Y(23T). Поступающий в этот момент времени на регистр

4тактовый импульс Fj с делителя 9 частоты считывает содержимое регистра 4 на выход устройства и обнуляет его.

В общем случае алгоритм работы предлагаемого устройства следующий.

На каждом п-м такте (п О, 1,...) с частотой дискретизации входного сигнала в умножителе 1 осуществляется умножение отсчета входного сигнала Х(пТ) на коэффициент фильтра Ь , где 1 N/2 - 1 - (п - , в дополнительном умножителе 5 - умножение Х(пТ) на Ь, где К N - 1 - (п - , а (А) означает число А по:модулю в. Результат умножения умножителя 1 и задержанный на N/2 тактов входного сигнала результат умножения дополнительного умножителя 5 складывается в сумматоре 3 с частотой дискретизации 1/Т с час- : тичной суммой

М11Им.

5 Ья X(nT-EJ Ьр х(аТ-е,Т) ,

г 2 /

где V, N/2 - (п - 1), V N - (п - . На каждом К-м такте (К О, га, 2т, ,.,) осуществляется считывание на выход содержимого регистра 4, равного к этому моменту отсчету выходного сигнала НЦФ-дециматора Y(K-mT), и происходит обнуление регистра 4.