Цифровой фильтр с симметричной импульсной характеристикой Советский патент 1986 года по МПК G06F17/17 H03H17/06 

Изобретение относится к вычислительной технике и ножет быть использовано в системах цифровой обработки радиолокационных, сейсмических, гидроакустических, видео7 и других сигналов .

Целью изобретения является упрощение фильтра.

На фиг.1 изображена структурная схема цифрового фильтра; на фиг.2 - блок-схема алгоритма вычисления вы-. ходного отсчета y(k).

Цифровой фильтр содержит вычислительные блоки I.. 1-1 . (N+1)/2, входы 2.1-2. (N+0/2, 3.I-3.(N+l)/2 и 4.1- 4.(N+1)/2 вычислительных блоков, выходы 5.Г-5.(К+1)/2 вычислительных блоков, выходы 6.1-6. (N+1)/2 вычислительных блоков, выходы 7.1-7.(N+1)/2 вычислительных блоков, сумматор 8, регистры 9 и 10, .умнолштель 11, сумматор 12, регистр 13.

.При реализащш процедуры цифровой с11 шьтрации устройство должно вычислять выражение врща

Y x(k-i).a(i), . (1) UQ

коэффициенты импульсной характеристики цифрового фштьтра; , входные отсчеты;, выходные отсчеты; количество коэффициентов и шульсной характеристики цифрового фильтра.

Учитывая, что коэффициенты импульной характеристики, равноудапенные от це1ггрального ((п-1)/2) коэф(1)ици- ента, равны между (1) можно переписать в виде

(м-1Уг-н Uo

выражение

П-где

y(k) a(i)

x(i)

y(k) n

coбoй выражение

y(k)

x(k-i),+x(k-(n-l)i)a Vx(k-(n-l)/2)a((n-l)/2)

(2)

т.е. симметричные относительно центрального коэффициента импульсной характеристики входные отсчеты предварительно суммируются, а затем умножаются на соответствующий им коэффициент a(i)a(n-1-i).

Рассмотрим работу цифрового фильтра. Он реализует вычисление выражения С 2) Б виде

(

k) „ rx(k--i)+x(k-(n-l)-bi)a(i) + u.-О(3)

+2x(k-(n-1)/2) a((n-1)/2)/2

y(k

5

0

l

так как на первый вход уг 1ножт-1теля - 11, (п+1)/2 нодаетс я удвоенное значение соответствующего входного счета, то, соответственно на его второй вход подается значение центрального коэффициента импульсной характеристики а((п-1)/2Jделенное на два.

Через каждай такт работы цифрового, фильтра, равный времени срабатывания двух сумматоров и одного умножителя, на вход фильтра подается новый входной отсчет. На выходах регистров 9, 10 и 13 информация меняется в начале каждого такта работы фильтра. В первом такте работы на вход фильтра поступает х(0), во втором - х(1) и так далее. Первые (п-1)/2 тактов работы фильтра являются холос- ты№1,Так как вычисление полных выходных отсчетов у(k) начинается после того, как на вход фильтра поступает (п-1)/2 входной отсчет X ((п-1)/2), что происходит Б (п+1)/2 такте работы фил;ьтра.

Пример работы фильтра для случая .

В (п-ь1)/2 3-м такте в су и-1аторе 8.3. формируется 2 х (2), в умнолсите- ле 11.3 - 2 X С2) а(2)/2 и через сумматор 12.3 на вход регистра 13.3 поступает х(2) а(2),

В четвертом такте в модуле 1.3 формируется х(3) t а(2), с первого выхода 5,3 выдается х 1 , с второго выхода 7.3 - X (2)tа (2). В блоке 1.2 сумматор 8.2 формирует х(3) + х(1), умножитель 11.2 - х (3) + х (1) - а (1), сумматор 12.2 - х(2),а(2) + х(3) + + х(1)-.а(1).

В пятом такте в блоке 1.3 формируется X (4) «а (2)., с первого выхода 5.3 выдается х(2), с второго выхода 7.3 - x(3)ia(2). Б блоке 1.2 формируется х(3),а(2) -I- х(4) + х(2) а(1) с первого выхода 5.2 выдается х(0), выхода 7.2 - х(2) а(2) + х(1) а(1). Б блоке 1 . 1 .1 формирует х(4) + х (0), умножитель 11.1 - х(4) + ix(0)J.a(0), сумматор 12.1 -- х(4) + х(0).а(0) +

5

0

40

45

с второго + х(3) + сумматор

50

Гх(3) + х(1), . II

первый полный

х(2) . а(2), выходной отсчет

+

т ,е У (4).

В шестом такте в блоке 1.3 формируется х(5) а(2), с первого выхода 5.3 гллдается х(3), с второго выхода 7.3 - х(4) . а(2), В блоке 1.2 формируется x(5)-bx(3)J va(l)+x(4) - а(2) , с первого выхода 5.2 выдается. х(1).

с ьторого выхода 7.2 - x( 4)-t-x(2)j х ха(1) + х(3) а (2). В блоке 1.1 формируется (5)+x(l)j а(0) + х(4) + +х(2) а.

у(5),

с второго

первого регистра j-ro (, (N-3)/2) вычислительного блока соедшген с первым входом первого сумматора j-ro вычислительного блока и подключен к 5 выходу второго регистра (j+l)-ro вычислительного блока, вторые входы первых сумматоров всех вычислительных блоков объединены и являются информационным входом фильтра, о т л и ч а - На фиг. 2 приняты следующие услов- О ю щ и и с я тем, что, с целью упровыхода 7.1 выдается выходной отсчет у(4), В каждом следугацем такте на выходе фильтра появляется новый выходной отсчет.

щения, он содержит (N+I)/2-n вычислительный блок, а k-й ( (ЖТУ72) вычислительный блок содержит второй и третий регистр, информаные обозначения:

(p) - на первый вход 2j-го блока 1.J ( т.е. на вход фильтра подается входной отсчет х(р);

у , j - результат, вычисленный на умюжителе 1 1 вычислительного мо - дуля .j ;

CMB.J - результат, вычисленный на сумматоре 8 j--ro вычислительного блока 1.j ;

C|vj 12.J - результат, вычисленный на дополнительном сумматоре 2.j j.-ro вычислительного блока l.j.

каждыи из которых содержит первый и второй регистры, первый сумматор и умножитель, первый вход которого подключен к выходу первого сумматора, второй вход является входом задания i-ro ( (N-1 T7T) коэффициента фильтра, выход первого регистра подключен к информационному входу второго регистра, информационный вход

формационным выходом фильтра, выход

Ф о р м у л а изобретения 25 второго регистра (N+)/2-ro вычислительного блока подключен к первому

Цифровой фильтр с сиймметричной им- входу первого сумматора и информа- пульсной характеристикой, содержа- циоиному входу первого регистра щий (N-)/2 вычислительных блоков (N-l)/2-ro вычислительного блока, (N - длина импульсной характеристики) ЗО вторые входы умножителя и второго

сумматора (N+l)/2-ro вычислительного блока являются соответственно входом задания (N+I)/2-ro коэффици- ента и входом задания нуля фильтра, а первый и второй входы первого сумматора и информационный вход первого регистра (N+l)/2-ro вычислительного блока объединены и являются информационным входом ф11льтра.

35

первого регистра j-ro (, (N-3)/2) вычислительного блока соедшген с первым входом первого сумматора j-ro вычислительного блока и подключен к выходу второго регистра (j+l)-ro вычислительного блока, вторые входы первых сумматоров всех вычислительных блоков объединены и являются информационным входом фильтра, о т л и ч а - ю щ и и с я тем, что, с целью упрощения, он содержит (N+I)/2-n вычислительный блок, а k-й ( (ЖТУ72) вычислительный блок содержит второй и третий регистр, информационный вход которого подключен к выходу второго сумматора, первый вход которого подключен к выходу умножи- теля, выход третьего регистра т-го (га(N+I)/2,2) вычислительного блока

подключен к второму входу второго сумматора (m-l)-ro вычислительного блока, выход третьего регистра, первого вычислительного блока является инQiLJ

(n- i}/ZModMb )({K - J3 ij,2(-)

c//.()

y,,(J)2X(( Смй ()УнИ-(

J-{n4)/2

J-ii подуло

2.(k-J-i-f} CHQJ X()) yH..a{J4) CMfZ..U fj-f-i/Mj

J-J-f

МШОШЯИ И1 Й.К ИЯИИНГЬ«ЖГ

Фив2

Редактор A.Шандор

Составитель А. Баранов Техред И.Га{1дош

Заказ 3708/50 Тираж 671 . Подписное ВНИШИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственногполиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

См12,(1)

Корректор В.Бутяга

.Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах цифровой обработки радиолокационных, сейсмических, гидроакустических и других сигналов. Цель изобретения - упрощение устройства. Цель достигается за счет того, что в состав цифрового фильтра входит (N+l)/2 (N - длина импульсной характеристики) вычислительных блоков, каждый из которых содержит три регистра, два сумматора и умножитель с соответствующими связями между узлами и блоками цифрового фильтра. 2 1ш. С (Л 1C N9 СО 00 00