Универсальное звено цифрового фильтра Советский патент 1989 года по МПК H03H17/00 

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Универсальное звено цифрового фильтра содержит сумматоры 1-8, эл-ты задержки 9 и 10 и умножители 11, 12 и 13. Цель достигается путем обеспечения низкочастотной и высокочастотной фильтрации и амплитудной коррекции сигнала с помощью введенных сумматоров 1, 4 и 8. 2 ил.

i

(Л

4;:

сд

00

Фиг.1

I Изобретение относится к радистах нике и может быть использовано для

фильтрации сигналов, задаваемых циф- ровым кодом.

Цель изобретения - расширение функциональнь5х возможностей путем обеспечения низкочастотной и высокочастотной фильтрации и амплитудной коррекции сигнала.

; На фиг, 1 представлена электри- I ческая структурная схема универсального звена цифрового фильтра; на I фиг. 2 - граф универсального звена I цифрового фильтра. ,

I Универсальное звено цифрового I фильтра (фиг. 1).содержит с первого I по восьмой сумматоры 1-8, первый и I второй элементы 9. и 10 задержки,пер- I вый, второй и третий умножители 11- 13, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой входы 14-19 и I выход 20. I Универсальное звено 1щфрового I фильтра работает следующим образом. : На низких частотах, где изменение I сигнала в пределах одного или даже : двух периодов квантования весьма не- ; значительно, коэффициент передачи первого и второго элементов 9 к 10 задержки можно считать приближенно равным единице. Учитывая также, что

коэффициент умножения третьего умно- . жителя 13 невелик, так как нормирова по частота квантования, значение сиг ;нала на выходе 20 (в случае использования входа режекторного фильтра) .будет в основном определяться по ветвям: шестой сумматор 1 - четвертый сумматор 6 - пятый сумматор 8; шее- той сумматор 1 - первый сумматор 2 - второй сумматор 3 - первый элемент 9 задержки - третий сумматор 5 - второй элемент 10 задержки - четвертый сумматор 6 - пятый сумматор 8 шее- той сумматор 1 - первый сумматор 2 - первый умножитель 11 - седьмой сумматор 4 - третий сумматор 5 - второй элемент 10 задержки - четвертый сумматор 6 - пятый сумматор 8. Суммирование передач по этим ветвят дает общий коэффициент передачи, примерно равный единице.

В случае использования четвертого входа 17 (входа полосового фильтра) на низких частотах входные отсчеты сигнала через ветвь: восьмой сумматор 7 - третий умножитель 13 складьшаются выходными отсчетами через цепь об

5

0 5 Q

Q

5

0

5

ратной отрицательной связи: восьмой сумматор 7 - третизЯ умножитель 13 - второй сумматор 3 - первый элемент 9 задержки - третий сумматор 5 - второй элемент 10 задержки - четвертый сумматор 6. Так как входные и выходные отсчеты приближенно равны друг другу, то они практически компенсируются один другим. При рассмотрении достаточно высоких частот коэффициенты передачи первого и второго элементов 9 и 10 задержки устремляются к минус единице,

Сумма передач по указанным ветвям дает общий к оэффициент, примерно равный единице, в случае режекторного фильтра и соответственно - приближенного нулю в случае полосового фильтра. На средних частотах за счет фазового сдвига в первом и втором элементах 9 и 10. задержки происходит ослабление коэффициента передачи для режекторного фильтра и увеличение режекторного фильтра и увеличение коэффициента передачи для посолового фильтра.

Крутизна АЧХ фипьтров опреде.ляет- ся степенью компенсации отсчетов на выходе пятого сумматора 8 с помощью изменения величины коэффициента умножения третьего умножителя 13, ко-- торый определяет полосу пропускания полосового фильтра и полосу затухания для режекторкиго фильтрат Резонансная частота и чшстота режекции при этом определяется частотно-зависимыми связями, образованными первым умножителем 11.

Если использовать первый и третий входы 14 и 16 (входы фазового и амплитудного корректоров), то как на низких, так и на высоких частотах (близких к половине частоты дискретизации) , отсчеты сигнала на выходе пятого сумматора 8 практически определяются амплитудами отсчетов сигнала на выходе четвертого сумматора 6, так как значение отсчетов на выходе третьего умножителя 13 (а значит, и на инвертирующем входе пятого сумматора 8) приближенно равно нулю. Таким образом, коэффициент передачи в этом случае примерно равен единице. На средних частотах для фазового корректора уменьшение амплитуды отсчетов на неинвертирующем входе пятого сумматора В полностью скомпенсировано увеличением а га1Итуды отсчетов на

его инвертирующем входе.

1450080 Следователь

но, коэффициент передачи в этом случае постоянен по всем диапазоне частот и близок к единице. При этом на низких и высоких частотах выходной сигнал совпадает с входным как по амплитуде, так и по фазе. На средни частотах амплитуда сигналов остается постоянной, а разность фаз становит- ся отличной от нуля, стремясь на некоторой частоте - к 180°.

В случае использования первого входа 14 (входа амплитудного корректора) на средних частотах степень компенсации отсчетов на входах пятого сумматора 8 (глубина коррекции АЧХ) определяется .величиной коэффициениа второго умножителя 12. Собственные частоты обоих корректоро определяются значением коэффициента первого умножителя 11. Если использовать входы низкочастотного или высокочастотного фильтров, то как на низких, так и на высоких частотах коэффициент передачи определяетс я дл обоих видов фильтров суммой передачи ветвей: второй сумматор 3 - первый элемент 9 задержки - третий сумматор

5 - второй элемент 10 задержки - чет вертый сумматор 6 - пятый сумматор

8; седьмой сумматор 4 - третий сумматор 5 - второй -элемент 10 задержки - четвертый сумматор 6 - пятый сумматор 8j четвертый сумматор 6 - s пятый сумматор 8. Отличие состоит в том, что при переходе от низкочастотного к высокочастотному фильтру инвертируется коэффициент передачи втоФормула изобретени

Универсальное звено цифрового фильтра, содержащее последрвательно соединенные первьй сумматор, второй сумматор, первый элемент задержки, третий сумматор, второй элемент задержки, четвертый сумматор и пятый

рой из перечисленных выше, ветвей.Это 40 умматор, выход которого соединен с дфиводит к тому, что на низких частотах для НЧ фильтра и на высоких час- Тотах для ВЧ фильтра суммарный коэф- фициент передачи близок к единице,а на высоких частотах для НЧ фильтра и 45 на низких для ВЧ фильтра он близок

вычитающим входом первого сумматор и является выходом универсального звена цифрового фильтра, первый умножитель, вход которого соединен с выходом первого сумматора, второй ум ножитель, вход которого является пер Bbifi входом универсального звена цифрового фильтра, третий умножитель, выход которого соединен с вычитающим входом пятого сумматора и с вторым входом второго сумматора, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения низкочастотной и высокочастотной фильтрации и амп- тудной коррекции сигнала, введены шестой, седьмой и восьмой сумматоры при этом первый вход шестого сумматора соединен с входом второго умножителя

у. нулю. . При этом все изложенные операции

суммирования и умножения выполняются в -промежутке времени между двумя

соседними отсчетами входного сигнала, т.е. в период его квантова ния, равный времени задержки первого и второго элементов 9 и 10 задержки.

Перадаточные функции данного фильтра по различным входам, найденные с помощью графа (фиг. 2) в Z- плоскости имеют вид

н /.-.ч bA(1-K)-(1-A)(1-A(1+K))Z 1-2(1-A)BZ-V(1-2A)Z-

Н

-1

ew

(z-)

(1-А) (1-2Z +Z 0 . 12(1-A)BZ- +(1-2A)Z

Т4 Г7- - (1-A)(1-2Z + г) . нч - 12(1-A)BZ-4(1-2A )Z-

Нп(2-)

А(1 г.г-Ъ

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

н (1-A)(1-2BZ V р ) 12(1-A)BZ-4(1z-)

2A)Z

HtK(Z- )

12A-2B(1-A)Z V(H-2A)Z 12(1-A)BZ- +z-4l-2A)

-1

где Hд(Z ), Hj(Z- ), HM(Z- ), ))

I I.

Hпф(Z ), Hpф(Z ) - передаточные функции амплитудного корректора, высокочастотного, низкочастотного, полосового, режекторного фильтров, фазового корректора соответственно, В, К, А - коэффициенты умножения первого, второго и третьего умножите .1-13.

Формула изобретения

Универсальное звено цифрового фильтра, содержащее последрвательно соединенные первьй сумматор, второй сумматор, первый элемент задержки, третий сумматор, второй элемент задержки, четвертый сумматор и пятый

40 умматор, выход которого соединен с 45

50

55

вычитающим входом первого сумматора и является выходом универсального звена цифрового фильтра, первый умножитель, вход которого соединен с выходом первого сумматора, второй умножитель, вход которого является пер- Bbifi входом универсального звена цифрового фильтра, третий умножитель, выход которого соединен с вычитающим входом пятого сумматора и с вторым входом второго сумматора, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения низкочастотной и высокочастотной фильтрации и амп- тудной коррекции сигнала, введены шестой, седьмой и восьмой сумматоры, при этом первый вход шестого сумматора соединен с входом второго умножителя.

второй вход шестого сумматора является вторым входом универсального звена цифрового фильтра, третий вход соединен с первым суммирующим входом восьмого сумматора и является третьим входом универсального звена цифрового фщтьтра, первый вычитающий вход восьмого сумматора является четвертым входом универсального звена цифрового фильтра, второй вычитающий вход соединен с выходом второго умножителя, второй суммирующий вход - с выходом четвертого сумматора, первый суммирующий вход седьмого сумматора - с выходом первого умноfil. -1

Редактор А.Ворович

Составитель Эо Борисов

Техред Л.Олийньж Корректор Г.Решетник

Заказ 697А/53

Тираж 929

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35„ Раутская наб., ц. 4/5

жителя, второй суммирующий вход - с вторым входом четвертого сумматора и с треты-гм входом второго сумматора и является пятым входом универсального звена цифрового .фильтра, вычитающий вход - с третьим входом четвер того сумматора и с четвертым входом второго cyMjfaTopa и является шестым входом универсального звена цифрового фильтра 5, а выход - с вычитающим входом третьего сум;-штора, при этом суммирующий вход первого с мматора соединен с четвертым входом четвертого сумматора и с выходом шестого суг- матора.

Л

Подписное