Полосовой цифровой фильтр Советский патент 1989 года по МПК H03H17/04 

Лгод

15

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в технике связи,автоматике и других областях для фильтрации сигналов, за- даваемых цифровым кодом.

Целью изобретения является упрощение перестройки и повышение быстродействия полосового цифрового фильтра.10

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема полосового цифрового фильтра; на фиг, 2 - его граф.

Полосовой цифровой фильтр содержит сумматоры с первого по четвертый 1-А, алгебраические сумматоры с первого по четвертый 5-8, элементы задержки с первого по четвертый 9-12 и умножители с первого по четвертый 13-16.20

Полосовой цифровой фильтр работает следующим образом.

Входной сигнал вычитается из содержимого второго элемента 10 задержки в третьем алгебраическом сумматоре 7 и результат умножается на коэффициент Ь в четвертом умножителе 16. Сигнал с выхода четвертого умножителя 16 складьгаается с входным сигналом в четвертом сумматоре 4. В-четвертом алгебраическом сумматоре 8 сигнал с выхода четвертого сумматора 4 складывается с содержи- мым второго элемента 10 задержки, из этой суммы вычитается содержимое 35

четвертого Элемента 12 задержки и результат умножается на коэффициент Ь- в первом умножителе 13, сигнал с выхода которого складывается с сиг25

30

5

0

0

5

5

0

налом с выхода четвертого сумматора | 4 в первом сумматоре 1. Сигнал с выхода первого сумматора I складывается с содержимым второго элемента 10 задержки во втором сумматоре 2, сиг- ,нал с выхода которого умножается на коэффициент с1 и во втором умножителе 14 из результата вычитается содержимое первого элемента 9 задержки в первом алгебраическом сумматоре 5. Сигнал с выхода первого сумматора 1 записывается в первый элемент 9 задержки, сигнал с выхода первого алгебраического сумматора 5 записывается во второй элемент 10 задержки, сигнал с выхода второго сумматора 2 складывается с содержимым четвертого элемента 12 задержки в третьем сумматоре, результат поступает на выход полосового цифрового фильтра и умножается на коэффициент в третьем умножителе 15. Во втором алгебраическом сумматоре 6 содержимое третьего, элемента 11 задержки вычитается из сигнала с выхо-. да третьего умножителя I5, сигнал с выхода второго сумматора 2 записывается в третий элемент 11 задержки, сигнал с выхода второго алгебраического сумматора 6 записывается в четвертый элемент 12 задержки. Далее работа полосового цифрового фильтра повторяется для новых значений входного сигнала.

Исходя из графа (фиг.2), находят Передаточную функцию предлагаемого полосового цифрового фильтра

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - упрощение перестройки и повышение быстродействия. Фильтр содержит сумматоры 1-4, алгебраические сумматоры 5-8, эл-ты задержки 9-12 и умножители 13-16. Цель достигается тем, что параметр α, регулирующий центральную частоту, одинаков для всех звеньев. При этом коэффициенты B_1I звеньев равны между собой, что облегчает регулировку полосы пропускания фильтра. 2 ил.

f

H(Z)

(l-bi)Cl+bitj()

1-(о(, +с(+Ь(с1, )+fl/,b,(l+b,))Z- + (l+bi(b, ,-eft(l+b, ))Z -Ji(2ba + b,(I+l)Z

+ b,Z-

20

Основное применение устройства связано с условием о(, o(j ej . Тогда

H(Z)

d-bJcubjXi-z- )

l-rf(2+b,(l-t-)) z- + (l+bi)(b, +0(1+4,- (2b г + b ,(1 bj )Z-3 +

Пусть

Hfp) Pj(p) ij

U),

dW;p +W|.

есть передаточная функция аналогового ФНЧ-прототипа с частотой среза 57 Для перехода к полосовому цифровому фи.пьтру воспользуемся преобразованием

г

,(l+b,))Z- + (l+bi(b, ,-eft(l+b, ))Z

20

передаточная функция примет вид

Z

ч(1)

где

2e(Z + Z - Z i cos бе ;

ле

-г

с/ Я ctg 2 Сделав эту подстановку при j. 1 ,

получим цифровой фильтр с pOTOHnHCHoti

частотой во- arccos с и полпгоГ

51492451

Д0 2arctgi7, Передаточная функция цифрового фильтра запишется как

(l-Z- )

i ( -ь Z-) -ь (l-2rfZ + ) +uj.( d-Z )

4 1-в((2+Ь,; (l+bj;))Z- +(H-b4i)(b,j +c((I+b,i)(2b5;+b,, (1+Ь,;))Е Z

Сравнивая выражения (1) и (3)видно, что они отличаются постоянным множителем, коэффициенты Ь,,- и зависят лишь от параметров ФНЧ-прото- типа, а параметр / , регулирующий центральную частоту, одинаков для; всех звеньев.

Для некоторых классов фильтров, например фильтров Баттерворта,выполняется условие 1л} с 1 Wo и коэффициенты b , звеньев равны между собой, что облегчает регулировку полосы пропускания полосового цифрового фильтра. Из свойств примененных частотных преобразований и сравнения выражений (1) и (3) следует, что для обеспечения уровня передачи О дБ на центральной частоте на входе предлагаемого полосового цифрового фильтра устанавливается масштаб- .ный множитель 2 , не зависящий от коэффициентов фильтра. В этом можно убедиться также прямой подстановкой Z cos 0j- jsinfl в выражение (1)

с последующей заменой

cos в

d.

Формула

изобретения

Полосовой цифровой фильтр, содержащий последовательно соединенные первый умножитель, первый сумматор, первый элемент задержки, первьй алгебраический сумматор, второй элемент задержки, второй сумматор и третий сумматор, выход которого является выходом полосового цифрового фильтра, второй умножитель, выход

H(Z)

П H.(Z)

25

KoTopoj o подключен к неинпертирую- щему входу первого алгебраического

сумматора, последовательно соединен

ные третий умножитель и второй ал30

40

гебраический сумматор, отличающийся тем, что, с целью упрощения перестройки и повьгшения быстродействия полосового цифрового фильтра, введены третий и четвертый элементы задержки и последовательно соединенные третий алгебраический сумматор, четвертый умножитель, четвертый сумматор и четвертый алгебраический сумматор, выход которого со35 единен с входом первого умножителя, а выход первого сумматора соединен с вторым входом второго сумматора, выход которого соединен с входом второго умножителя и через третий элемент задержки с инвертирующим входом второго алгебраического сумматора, выход которого соединен через четвертый элемент задержки с вторым входом третьего сумматора и ин45 вертирующим входом четвертого алгебраического сумматора, второй неинвертирующий вход которого соединен с выходом второго элемента задержки и неинвертирующим входом третьего ал50 гебраического сумматора, инвертирующий вход которого является входом полосового цифрового фильтра и соединен с вторым входом четвертого сумматора , выход которого подключен к

55 второму входу первого сумматора, а выход третьего сумматора соединен с (ВХОДОМ третьего умножителя.

Редактор A. Шандор

Составитель С. Музычук Техред Л.Сердюкова

Заказ 3892/55

.Тираж 884

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

/

N 1

b

«Sj

&

«5

Корректор И. Муска

Подписное