Цифровой фильтр Советский патент 1987 года по МПК H03H17/04 

1

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах цифровой обработки информации.

Цель изобретения - повышение быстродействия.

На фиг. приведена структурная электрическая схема цифрового фильтра; на фиг.2 - структурная электрическая схема блока сравнения, для цифрового фильтра 4-го порядка,

Цифровой фильтр содержит входной блок 1 памяти, состоящий из п регистров 2 сдвига, блок 3 сравнения, п мультиплексоров 4, п дополнительных блоков памяти, п элементов И б, накапливающий сумматор 7, выходной, выполненный в виде постоянного, перем- ,ножитель 8, блок 9 формирования тактовых импульсов и блок 10 памяти коэффициентов .

Блок 3 сравнения содержит п-1 компараторов 11 и п-2 групп элементов 1 задержки, элементы 13 задержки.

Цифровой фильтр работает следующим образом.

Цифровой фильтр осуществляет ранговую фильтрацию входного сигнала в цифровой форме по cлeдi oщeмy уравнению:

и

Y (xt,n, , . . . ,XK),

ill

где R(x.p ,.. .,х,)-1-я-порядковая (ранговая) статистика п текущих отсчетов входного сигнала х.,, 5...,Х Y - значение k-ro отсчета на выходе фильтра; d - весовой коэффициент, имеющий значение О или 1; ,6- коэффициент усиления, В случае, когда /з

.- .1, а остальные весовые

коэффициенты равны О, то осуществля- ется медианная фильтрация сигнала, которая является очень эффективной для сгла кивания импульсного Diywa, Медиана является порядковой статистикой с номером (п+1)/2 при нечетном п. Если положить о(1, V ,пи , то получим обычньм сглаживающий фильтр, реализующий операцию скользящего усреднения,

Перед началом работы цифрового фильтра в п-разрядный блок 10 памяти коэффициентов (регистр) записываются значения п весовых коэффициентов ei; цифрового фильтра, причем содержимое i.-ro разряда равно значению о/; Перемножитель 8, который реализован в

виде постоянного запоминающего устройства, (ПЗУ), адресный вход кото- , рого является информационным входом перемНолштеля 8, программируется таким образом, чтобы в нем были записаны все возможные произведения кода входного числа ta заданный коэффициент усиления /} ,

0 Отсчеты входного сигнала последовательно поступают на информационный вход цифрового фильтра, который одновременно является параллельным входом первого сдвигового регистра 2,1

15 входного блока 1 памяти, С поступлением каждого нового отсчета на вход цифрового фильтра, на вход управления цифрового фильтра подается импульс, с помощью которого происходит

Q запись этого отсчета в первый регистр 2.1 сдвига и сброс накапливающего сумматора 7 в исходное состояние, В nm-разрядных регистрах 2 сдвига,где m - количество разрядов одного от25 счета сигнала, вначале каждого цикла работы цифрового фильтра временно хранятся коды последовательных отсчетов сигнала Xj, ,, . , ,х,. С параллельных входов регистров 2 сдвига коды

0 отсчетов сигнала поступают параллельно на п входов блока 3 сравнения. В блоке 3 сравнения посредством п-1 компараторов 11 реализуется сравнение текущего k-ro отсчета входного сигнаУ ла с п-1 предьщущими его отсчетами, С помощью (п-2)-х групп 12 элементов задержки осуществляется последовательная задержка результатов сравнения текущего отсчета сигнала с п-1 его

0 предыдущими отсчетами. Таким образом, за счет использования п-1 компараторов 11 и (п-2)-х групп 12 элементов задержки в блоке 3 сравнения рекур- сивно вычисляются результаты всех

g возможных попарных сравнений п последовательных отсчетов -сигнала, об- щее число которых равно п(п-1)/2. Выходные сигналы компараторов 11 и групп I2 элементов задержки в каж-Q дом цикле работы цифрового фильтра поступают на адресные входы п блока 5, Все п блоки 5 запрограммированы- таким образом, что i-й блок 5,1 совместно с блоком 3 сравнения определяg ет номер «того отсчета из последовательных отсчетов, который является

- -,. п п/

1-й порядковой статистикой R;(x ,

,...,Xj). Например, на выходе первого блока 5.1 появляется двоичный

1327281

код номера максимального отсчета сиг-(где п - порядок фильтра) последова- нала из п отсчетов Х|, ., , ,х . Пустьтельно соединенных регистров сдвига, п 4, фиг.2, а к.. является макси-первый элемент И, блок памяти коэф- мальным отсчетом из четырех после- фициентов, последовательно соединен- довательных отсчетов. Тогда на - ные накапливающий сумматор и выходной ;вькоде компараторов 11 бу-перемножитель, блок формирования так- дет сигнал 1, а на выходах трех эле- вых импульсов, тактовый выход кото- ментов 13 задержки будут сигналы,рого соединен с входами управления соответствующие результатам попарно- регистров сдвига входного блока па- го сравнения трех отсчетов х. t-jмяти, причем входы установки первого и х., . В каждом такте работы цифро-регистра сдвига и накапливающего сум- вого фильтра импульс с тактового вы-матора объединены между собой и явля- хода блока 9 формирования тактовых„ ся входом управления цифрового импульсов поступает на вход установ- фильтра, отличающийся тем, ки регистров 2 сдвига. Таким образом, целью повышения быстродействия, в J-M такте каждого цикла работы циф-введены блок сравнения, входы которо- рового фильтра на выходе 1-го муль- подключены к параллельным выходам типлексора 4.1 появляется j-й разряд регистров сдвига входного блока па- 1-й порядковой статистики (,20 мяти соответственно, п дополнительных ,...,Xj), который поступает на вто- блоков памяти, входы которых соедине- рой вход 1-го элемента И 6.1. На пер-„ i с выходами блока сравнения, п вый вход 1-го элемента И 6.i посту-мультиплексоров, информационные вхо- пает значение коэффициента с, . Коды каждого из которых подключены к произведения всех порядковых статис-25 последовательным выходам п регистров тик на соответствующие весовые коэф-сдвига входного блока памяти, а вхо- фициенты поразрядно-параллельно пос-д управления соединены с выходами тупают на п входы накапливающего сум-. соответствующих дополнительных блоков матора 7. Накапливающий сумматор 7памяти, п-1 элементов И, выходы ко- реализует операцию суммирования п .30 торых и выход первого элемента И под- двоичных чисел, которые поразрядноключены к входам накапливающего сум- подаются на.его входы. Перед началомматора, первые входы i-x (где ,п) суммирования накапливающий сумматорэлементов И соединены с выходами i-x 7 сбрасывается.разрядов блока памяти коэффициентов,

После m тактов, т.е. в конце каж-а вторые входы i-x элементов И под- дого цикла на выходе накапливающегоключены к выходам i-x мультиплексо- . сумматора 7 формируется код взвешен-ров, вход синхронизации накапливаю-, ной суммы всех порядковых статистикщего сумматора соединен с тактовым входного сигнала. На выходе перемно-выходом блока формирования тактовых жителя 8 в каждом цикле работы., цифро- импульсов, выход управления которого вого фильтра формируется результатподключен к входам синхронизации до- умножения на коэффициент /) выходногополнительных блоков памяти и к второ- кода накапливающего сумматора 7. Та-„у входу перемножителя, вьтолненного КИМ образом, в конце каждого цикла виде постоянного запоминающего уст- работы цифрового фильтра на его выходройства.

. поступает код отсчета результата ран-2. Фильтр поп.1,отличаюговой фильтрации входного сигнала.щ и и с я тем, что блок сравнения

За счет параллельного определениясодержит п-1 компараторов, первые

.порядковых статистик отсчетов вход-вхоцы которых объединены и являются

кого сигнала с использованием блока первым входом блока сравнения, а

3 сравнения и дополнительных блоковвторые входы п-1 компараторов явля5 постоянной памяти предлагаемый циф- остальными п-1 соответствующими

ровой фильтр обладает высоким быстро-входами блока сравнения и, п-2 групп

действием..элементов задержки, причем j-я (где

55 ) группа элементов задержки соФормула изобретениястоит из j элемент ов задержки, выходы

первых k (где , п-3) элементов за1. Цифровой фильтр, содержащирйдержки (k+l)-й группы элементов завходной блок памяти, состоящий из пдержки подключены к вхо.дам соответст513272816

вующих элементов задержки k-й группы, выходы всех компараторов и элементов а входы элементов задержки (п-2)-й задержки всех- групп элементов задерж- группы элементов задержки соединены с ки являются п (п--1)/2 выходами блока выходами п-2 компараторов, при этом сравнения.

Изобретение относится к радиотехнике и обеспечивает быстродействие. Фильтр содержит входной блок 1 .памяти, состоящий из п регистров 2 сдвига, блок 3 сравнения, п мультиплексоров 4, п дополнительных бло- ков 5 памяти, п эл-тов И 6, накапливающий сумматор 7, перемножитель 8, блок 9 формирования тактовых импульсов и блок 10 памяти коэф. За счет параллельного определения порядковых статистик отсчетов входного сигнала с использованием блока 3 и блоков 5 данный фильтр обладает высоким быстродействием. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. Влод KOdunpat- дения ГГ Я1 О) 00 ю ю 00