Цифровой трансверсальный фильтр Советский патент 1988 года по МПК H03H15/00 

f-a /

fftHffttff

tyAtni

Ж

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в устройствах обработки, фильтрации и генерирования сигналов. Целью изобретения является повышение точности и обеспечение возможности.оперативной перестройки передаточной функции уст ройства. Поставленная цель достигает- ся за счет введения дополнительных 7 элементов и. связей, позволяющих при той же емкости запоминающего (ЗУ) устройства, что и в прототипе, сущест - венно увеличить точность фютьтра, а также за счет возможности занесения информации в ЗУ, что обеспечивает пе рестройку передаточной функции циф рового трансверсального фильтра На чертеже показана линия 1 задержки, имеющая входы информационной последо вательности {Х,, } адреса записи Л, управления У , . соединенная с К опера тивными запоминающими устройствами 2-15..., имеющими вход зттравле- ния У/; и входы-выходы, соединвнныв с шиной данных и входами пирамидального сумматора 3, состоящего кз сумматоров 3-1,,с,,. Работа трансвер .- сального фильтра описьгоается математической формулой, приведенной в описании изобретения. 1 ил. ssssa Чкгата

f-ал anjattm

Н.

Ул

Изобретение относится к радиотех™ нике и может использоваться в устройствах обработки, фильтрации и генери роваиия сигналов.

Цель изобретения повышение точности и обеспечение возможности оперативной перестройки передаточной функции устройства

Поставленная цель достигается за .счет введения дополнительных элемен- ;тов и связей, позволяющих при той же емкости запоминающего устройства, что и в прототипе, существенно увеличить ;точность фильтра, а также за счет возможности занесения информации в запом гаающее устройство, что обеспе™ :Чивает перестройку передаточной функ :ции устройства,

; На чертеже представлена стрт ктур- :ная схема цифрового трансверсального ; фильтра,

i Цифровой трансверсальный фильтр содержит ЛИН1-ПО задержки 1, имеющей входы Ш формационной последовательное ти , адреса записи А(, управления У, соединенной отводами с К оперативными запом}шающими устройствами 2-1,.,.,, имеющими вход управ леиия У и входы-выходы, соединенные с 1ЛИНОЙ данных В и входами пирами™ дального сумматора 3, состоящего из L сумматоров З ,3-2,... , 3-(1+1), ...3-1,, входы 1 первых сумматоров ( ступень суммирования) являются входами пирамидального сумматора, выходы этих сумматоров соединены с в.хо- дани су гмагторов второй ступени рования, выход последнего сумматора соединен с выходной шиной фильтра.

Для описания работы цифрового трансверсального фильтра воспользуемг ся следующим представлением формулы , дискретной свертки:

п - II Х,.; . 1 4 . X.i Ci .i «

+ «..+ Z X „.; Ci , (1) i ((-()1

где ( входная информационная последовательность устройг- ства; l п } выходная последователь™

ность.(выход фильтра); {C l - коэффициенты ш-1нульсной

реакции фильтра; К число частичных сумм про изведений. в формуле дискретной свертки;

I - число произведений, входящих в частичную сумму произведений,

В цифровом трансверсальном фильтре реализуемом по формуле (1), получаем К запоминающих устройств, в которых хранятся частичные произведений емкостью

,1п(т) .

оэ

(2)

где N - разрядность цифрового трансверсального фильтра; К - число запоминающих устройств ш - разрядность входной последовательности;int - наименьшее целое число, не

меньшее z; 0 - разрядность представления

частичной суммы произведений в оперативном запоминающем устройстве,

данная разрядность будет меньше разрядности /1 в прототипе из-за меньшего числа произведений в частичной произведений.

Общая емкость всех оперативных запоминающих устройств предлагаемого цифрового трансверсального фильтра

irii(T }b-t- ео( V V - К-2

. . , (3)

где N - разрядность фильтра, а следовательно,

.,/3 Vns . 2 Vo37 ,.(

(- i n -t (|.N)W+Po, p - tog ci- fo

(f;

значит емкость предлагаемого фильтра существенно меньше (в тысячи, десятки тысяч раз меньше, так как обычно N - десятки единиц, га и К - едини цы, о( и 10- 20) емкости запоминающего устройства прототипа.

От числа оперативных запоминающих устройств зависит количество ступеней суммирования и количество сумматоров в пирамидальном сумматоре

(5)

R и int (log/; К) L К - 1,

(6)

R - число ступеней суммирования; L - количество сумматоров в пира

мидальном сумматоре; К - число оперативных запоминающих устройств.

Выбрав элементную базу для реализации цифрового трансверсального фильтра, можно определить необходимуго емкость запоминающего устройства по формуле (3) при заданном быстродействии фильтра, которое определяется как;

Ф

t 03V + t ,,

+ R-t,

(7)

-icp

где t|{) - минимально возможный интервал времени между сменой информации на выходе цифрового трансверсального фильтра;

t.j - время сдвига информации на линии задержки;

t (,3tj интервал времени от момента выбора адреса оперативного запоминаю- 1цего устройства до момента появления соответствующей информации на выходе запоминающего устройства;

R - число ступеней суммирования пирамвдального сумматора;

среднее время суммирования одной ступени пирамидального суммато ра, которое может быть найдено по фор муле: JJ

Тер

-i.L

R.

tsi

(8)

где t j- интервал времени от момента подачи двух чисел на входы сумматора до момента получения суммы чисел на выходе сумматора i-й ступени. Таким образом, можно выбрать оптимальную по аппаратным затратам емкость запомк нающего устройства и количество ступе цей суммирования пирамидального сумматора, т.е.выбрать оптимальную по аппаратным затратам структуру цифрового фильтра при заданном быстродействии.

Для т-геньшения собственного цифрового пгума фильтра разрядность сумматоров одной ступени увеличивается на единицу по сравнению с предьщущей ступенью суммирования, а разрядность первой ступени суммирования на единицу больше разрядности запоминающего устройства

Данная структура цифрового фильтра позволяет увеличить точность реализации Yf, за счет увеличения разрядности представления коэффициентов импульсной реакции С i и увеличить разрядность N цифрового трансвер - сального фильтра при той же емкости запоминающего устройства, что и у прототипа. Точность представления Y зависит от выходной разрядности.

которая может быть найдена, как сумма разрядности представления частичных сумм произведений в запоминающем устройстве и число ступеней суммирования,

с/ R а - intUog K)j(9)

где /3 разрядность представления,

YnJ o(,R,K - описаны вьппе.

Формула (4) позволяет определить, как увеличивается разрядность предг ставления результата Yp (см, формулу 10) или разрядность фильтра N (см формулу П) в предлагаемом цифровом трансверсально м фильтре по сравнению с прототипом при одинаковой e fкocти запоминающего устройства

К-(

Л1 N-rn- fog;- К

ft 6.2 n-M-m f3- 2 i

intdogj К) (10)

при N N , int(N/K) N/K;

N K-N 4 к Гi S- l«:-5iIl SI :i slKI,

L mj

0

5

0

5

0

5

(1)

,ft, K,

K-N,

при int() N VK, N oi

p oC + R- /5 , где - разрядность представления Tf,

в предлагаемом устройстве; й - разрядность представления Yp

в прототипеI N - разрядность предлагаемого

фильтра|

N - разрядность фильтра прототипа,

R число ступеней с т а-шрования К - количество запоминающих

устройств.

Введение входов управления Б запо«-: - минающие устройства и линию задержки входов DLS а также использование К оперативных запоминающих устройств позволяет перестраивать передаточн то . функцию фильтра за счет перепрограм - мирования запомг-шающих устройств,, что определяет згниверсальность данного цифрового фильтра

Устройство в первом режиме работа бт следующим образом

Под действием сигнала злтравления, поступающего.на вход У, линии держки 1, выполненной, напримере в виде га регистров сдвига длиной N, имеклцих входы параллельного кода, настраивается на прием адреса записи с шины Aj, С отводов линии задержки

5о

1 адреса записи соответствующие опре- Включение дополнительных входов

деленному вектору IX ., ,... ,Х ,,..,линии задержки и-К оперативных запоХ,цГ поступают на aApeciibie входы .минающих устройств с пирамидальным

оперативных запоминающих устройств, сумматором, отличает предлагаемый цифопределяя ячейки памяти, в которые ровой трансвереальный фильтр от проточ;

записьшаются с шины D. двоичные чисг-типа тем, что существенно (в тысячи,

ла, являющиеся частичными суммамисотни тысяч раз) уменьшается емкость

произведений, поступающие на шины D ;запоминающего устройства при той же

одновременно с поступлением управляю-. Юточности устройства или при той же емщего сигнала на входТ, переводящегокости запоминающего устройства, увелиоперативное запоминающее устройствочивается точность фильтра за счет увев режим записи, по окончании управ-личения приблизительно в К раз (где Кляющего сигнала на входе У происхо-число оперативных запомин ающих устг

дит прием новых адресов в линию за-с 15ройств) разрядности фильтра (см. фор

держки и запись по данным адресам но-мулу 1) или за увеличения привых частичных сумм и т.д. до полногоблизительно в i рзз разрядное-перепрограммирования запоминающеготи выходного результата УП(см. ф-лу

устройства, на этом первый режим10). устройства заканчивается. 20ФоР У а изобретения

Устройство во втором режиме рабо Цифровой трансверсальньй фильтр,

лтлет следующим образом.содержащий линию задержки с отводами,

первый вход которой соединен с шиной

На вход линии задержки 1, вьшол-входной т-ра-зрядной последовательнос- ненной, например, в виде m регистров 25ти, отличающийся тем, что сдвига длиной N, с входной шины по-с целью повышения точности и обеспе- ступает последовательность , Счения возможности оперативной переотводов линии задержки 1 двоичные т-стройки передаточной функции фильтра, разрядные числа X ., ,.,. ,Х ,...,в него введены первая шина управления, Xj,..j подаются одновременно на адрес- осоединенная с вторым входом линии ные входы операционных запоминающихзадержки с отводами, к третьему входу устройств 2-1, 2-2,...,, на выходекоторой подключена шина адреса записи, которых появляются при этом частич-пирамидальный сумматор и оперативные ные суммы произведений, поступайщиезапоминающие устройства, входы управ- на входы пирамидального сумматора 3,ления которых подключены к второй на выходе пирамидального су {маторашине управления, адресные входы - к формируется двоичное число У, кото- - соответствующим отводам линии задерж- рое поступает на выходную шину фильт-ки с отводами, а входы-выходы - к ра.шине данных и к соответствующим вхо- Оперативные запоминающие устройст- .„ дам пирамидального сумматора, причем В2.осуществляют непосредственноевходы сумматоров первой ступени сумми- преобразование частей последователь-рования являются входами пирамидально- ности У, ,..«,Xf,.j ,...,Х|, храня-го сумматора, выходы этих сумматоров щихся в данный момент в линии задерж-соединены с входами сумматоров втоки, в частичную сумму произведений, . рой ступени суммирования, выход почто обеспечивает отсутствие перемно-следнего суг-матора соединен с выход- жителей в структуре фильтра.ной шиной фильтра