Универсальное звено цифрового фильтра Советский патент 1987 года по МПК H03H17/04 

Изобретение относит ся к радиотехнике и может быть использовано в цифровых фильтрах для фильтрации процессов, задаваемых цифровым коцом,

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения полосно-заграждаюп ей и фазокорректирующей частотных характеристик при сохранении независимой регулировки собственных частот и полос.

На фиг. 1 представлена электрическая структурная схема универсального звена цифрового фильтра; на фиг, 2 - его граф.

Универсальное звено цифрового фильтра содержит первый 1, второй 2, третий 3, четвертьш 4, пятьй 5 и шестой 6 сумматоры, первый 7, третий 8 и второй 9 умножители, первьй 10 и второй 11 элементы задержки первый 12, второй 13 и третий 14 выходы и вход 15.

Универсальное звено цифрового фильтра работает следующим образом.

Универсальное звено цифрового фильтра имеет один вход 15 и три выхода: первый выход 12 является выходом режекторного фильтра,, второй выход 13 - выходом полосового фильтра, третий выход 14 - выходом все- проиускающего фильтра.

На низких частотах, когда изменения сигнала в пределах одного и двух периодов квантования весьма незначительно, коэффициенты передачи элементов 10 и 11 задержки можно считать приближенно равным единице. Учитывая также, что коэффициент умно7ке- ния второго умножителя 9 невелик, так как нормирован по частоте квантования значение сигнала на первом выходе 12 в OCHOBHQM определяется по ветвям: первый умножитель 7 - четвертьш сум- мато.р 4 - пятый сумматор 5; первый 5пу1ножитель 7 - первый сумматор 1 - вто рой сумматор 2 первый элемент 10 задержки - третий сумматор 3 - второй элемент 11 задержки - четвертый сумматор 4 - пятый сумматор, 5, первый умножитель 7 - первьй сумматор 1 третий умножитель 8 - третий сумма-тор 3 - второй эхсемент 11 задержки - четвертый сумматор 4 - пятьш тор 5.

Элементарное суммирование передач по этим ветвям дает общий коэффициент передачи, примерно равньй коэф

фициенту умножения первого умножителя 7.

При использовании второго выхода 13 (выхода полосового фильтра) на

низких частотах входные отсчеты сигнала через ветвь: первый умножитель 7 - первый сумматор 1, складываются с выходными отсчетами через цепь обратной отрицательной связи: пятый

сумматор 5 - первый сумматор 1, Поскольку входные и выходные отсчеты приближенно рсшны друг другу и определяются величиной коэффициента умножения первого умножителя 7, они практически компенсируют друг друга. При рассмотрении достаточно высоких частот коэффициенты передачи элементов 10 и 11 задержки устремляются к минус единице.

Сумма передач пс вышеуказанным ветвям дает общий коэффициент,передачи, примерно равный коэффициенту умножения первого умножителя 7 в случае использования режекторного фильтра, и приближенно равный нулю при использовании полосового фильтра.

На средних частотах за счет фазового сдвига в элементах 10 и 11 задержки происходив ослабление коэффициента передачи для режекторного фильтра, а сле -довательно, у 1еньшает- ся и глубина,обратной отрицательной связи - коэффициенты передачи ветви: пятьш сумматор 5 - первый сумматор 1,

Это приводит к увеличению коэффициента передачи для полосового фильтра. Крутизна АЧХ филътров определяется степенью компенсации отсчетов сигнала на выходе пятого сумматора 5

с помощью изменения величины коэффициента умножения второго умножителя 9, который определяет полосу пропускания полосового фильтра и полосу затухания режекторного фильтра,

Резонансная частота и частота ре- жекдии при этом определяется частотно зависимыми обратными связями, образованными третьим: умножителем 8, Уровень сигнала в полосах прозрачности определяется коэффициентом умножения первого умнюжителя 7 о

Как на низких, так и на высоких частотах (близких к половине частоты дискретизации) отсчеты сигнала на выходе шестого сумматора 6 практически определяются амплитудами отсчетов сигнала на выходе пятого сумматора 5, так как значение отсчетов на выходе

выход 14) фильтров соответственно;

К, В, А - коэффициенты умножения умножителей 7-9.

При этом для всех трех видов фильтра можно независимо регулировать центральн то частоту, которая определяется только коэффициентом Б.

Формула изобретения

Универсальное звено цифрового фильтра, содержащее последовательно

313176504

первого 1, а значит, и на инвертирую- выход 13) и всепропускающего (третий щем входе шестого сумматора 6 приближенно равно нулю. Таким образом, коэффициент передачи на третьем выходе 14 определяется коэффициентом умножения первого з множителя 7. На средних частотах уменьшение амплитуды отсчетов на. неинвертирующем входе шестого сумматора 6 полностью ском- пенсируется увеличением амплитуды от-W счетов на его инвертирующем входе. Следовательно, коэффициент передачи в данном случае постоянен во всем диапазоне частот и определяется величиной коэффициента умножения.первого 15 соединенные первый умножитель, пер- умножителя 7. При этом на низких и вый сумматор, второй сумматор, пер- вь}соких частотах выходной сигнал сов- вьш элемент задержки, третий сумма- падает с входными как по амплитуде, тор, второй элемент задержки, четвертак и по фазе. На средних частотах тьш сумматор, второй умножитель, пя- амплитуда сигналов остается постоян- 20 сумматор и шестой сумматор, а- ной, а разность фаз становится отлич- также третий умножитель, выход кото- ной от нуля, стремясь на некоторой рого соединен с вторым и третьим вхо- частоте к 180°. дами третьего сумматора, о т л и Таким образом, третий выход 14 яв- чающееся тем, что, с целью ляется выходом всепропускающего 25 расширения функциональных возможнос- фильтра. При этом операции суммиро- тей путем обеспечения полосно-заграж- вания и умножения выполняются в про- дающей и фазо-корректирующей частот- межутке времени между двумя соседни- ных характеристик.при сохранении не- ми отсчетами входного сигнала, т.е. зависимой регулировки собственных в период его квантования, равный вре-30 частот и полос, вход первого умножи- мени задержки элементов 10 и 11. Пе- теля является входом универсального редаточные функции данного фильтра на звена цифрового фильтра, выход пер- различных выходах, найденные с по- вого умножителя соединен с вторым мощью графа (фиг, 2) в Z-плоскости, входом четвертого сумматора, выход имеют вид:35 которого соединен с вторым входом пятого сумматора, выход которого явля- -(ется первым выходом универсального

Н ( )К ( ; цифрового фильтра и соединен с Т ZI,I-A; VI-/A;/: вторым входом первого сумматора, вы40 ход которого является вторым выходом универсального звена цифрового фильтра и соединен с входом третьего умножителя и с вторым входом шестого сумматора, выход которого является

45 третьим выходом универсального звена цифрового фильтра, при этом выход второго умножителя соединен с вторым входом второго сумматора.

A(1-Z-2)

Т T-2(1-A) (1-2A)Z-2

И,

ВТ

где Н

()K ( -2A)-2(1-A)BZ +Z-2

1-2(1-A)BZ- +(l-2A)Z-2

- л ТТ /гг- Т1 fr,(Z- ), (Z- ), Hecp(Z- ) -передаточные функции режекторного (пер- вый выход 12), полосового (второй

выход 14) фильтров соответственно;

К, В, А - коэффициенты умножения умножителей 7-9.

При этом для всех трех видов фильтра можно независимо регулироват центральн то частоту, которая определяется только коэффициентом Б.

Формула изобретения

Универсальное звено цифрового фильтра, содержащее последовательно

выход 13) и всепропускающего (третий соединенные первый умножитель, пер- вый сумматор, второй сумматор, пер- вьш элемент задержки, третий сумма- тор, второй элемент задержки, четвертьш сумматор, второй умножитель, пя- сумматор и шестой сумматор, а- также третий умножитель, выход кото- рого соединен с вторым и третьим вхо- дами третьего сумматора, о т л и (S

f3

6ft/X. РФ

l I бб/Х &P

Изобретение относится к радиотехнике и расширяет функциональные возможности путем обеспечения полос- но-заграждающей и фазокорректирующей частотных хар-к при сохранении независимой регулировки собственных частот и полос. Звено содержит шесть сумматоров 1-6, три умножителя 7-9, эл-ты 10 и 11 задержки, три выхода 12-14, вход 15. Выход 12 является выходом режекторного фильтра, выход 13 - выходом полосового фильтра, выход 14 - выходом всепропускакнцего фильтра. 2 ил. СО о ел

к

бй/Х

Составитель Э, Борисов Редактор Л, Пчелинская Техред М.Ходан1-га Корректор А, Ильин

Заказ 2434/54 Тираж 901Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгородз ул. Проектная, 4

-/

6wxW

fe.2

Зб/х 5