Цифровой фильтр с симметричной импульсной характеристикой Советский патент 1989 года по МПК H03H17/06 

4 СО СП

со

со

3 . 14959794

Изобретение относится к вычисли- к i -,

УП - 2 le, iM-o г

тельной технике и может быть исполь-i-, ..i t-ro /2)

зовано для цифровой фильтрации слу- удобства вычисления значений

чайных процессов, представленных в разделяем (2) на три аоследоваформате линейной дельта-модуляции.-ельных этапа, каждый из которых осуииДМ;.щестпляется при помощи суммирования

Цель изобретения - упрощение фильт- накоплением

ра и повышение его быстродействия п

при фильтрации сигнала в формате ЛДМ. 10У„ vy; ;

На чертеже приведена функциональ- Ц- 2у ,

ная схема фильтра. гг,

2 /г- г 1 1 f 1

Цифровой фильтр содержит нулевой -V У - si L.f, ь+г-См-О-

i м

( -1)-й вычислительные блоки 1 (М - ., Рассмотрим выражение под знаком

.суммы в (3). Так как е : е{-1, 1 |j, то

длина импульсной характеристики),значение произведения первый 2, и второй 3 накапливающие

сумматоры и источник 4 логическогог с. la irf- п 91

1т ,.)

нуля.. На чертеже обозначены информа-

I ционный вход 5, первый 6 и второй 7 20причем при совпадении значений шагов

I тактовые входы, вход 8 обнуления иквантования входного сигнала указанвходы 9 задания коэффициентов импульс-ное произведение равно нулю. Тогда

ной характеристики.число 2 можно вынести из-под знака

I Вычислительный блок 1 содержит ре-суммы, а значение (3) вычислить при

I версивный счетчик 10, первый - тре- помощи реверсивного счетчика. Обозна тий буферные регистры 11-13 и первыйчим

И4 и второй 15 элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ( , .).

ц 7 fe+r-(M-l)- 9 k-r

; или. Кроме того, на чертеже обозначены первые 16, второй 17, третий 18е е|-1 0,1. и четвертый 19 информационные входы,

первый 20 и второй 21 тактовые входы.Значение е 0 соответствует бловход 22 обнуления, первые 23 и второйкировке реверсивного счетчика, а ос24 выходы. тальные значения представим в виде

Цифровой фильтр работает следую-. тогда операцию умножения

: щим образом. 35k -i

Устройство осуществляет фильтрациюзаменяем операцией суммирования по

входного сигнала, представленного вмодулю два с отрицанием

формате ЛДМ. Выходной сигнал такого. . - р

фильтра в формате импульсно-кодовой . 2( 5 )1 j

модуляции (ИЮО описывается выраже- 40 операция суммирования по

. модулю два.

(W f Указанный алгоритм реализуется

ь Р.о ,.- следующим образом.

у„ ZYLZ . . (1) ic.-i Рго;.

где , ,М-1 - весовая после-.. Работа цифрового фильтра начинадовательность}ется с прихода установочного импуль-

, - входная после-са на вход 8. В результате воздейстдовательностьвия этого импульса на входы обнулеЛДМ.НИН блоков 1-3 на всех выходах укаДля фильтров с линейной фазочас-занных блоков устанавливается нулетотной характеристикой весовая после- вое значение сигнала. На вторые входовательность в формате ЛДМ нечетнаяды элементов ИСКГШЧАМДЕЕ ИЛИ 15 с

входов 9 подаются значения весовой

относительно середины, т.е. е. -е .,последовательности, причем в т-м бло

причем длина импульсной характеристи- з е 1.m (, г -1) значение коэффи- ки четная 2. Учитывая это, (,j

для получения алгоритма функциониро-циента равно L .На первые входы

::™, ™™,. „ ,5

m-го блока 1.m с входа 5 поступает последовательность шагов квантования

(х)

блока 1.(m+1) и при поступлении редного импульса с входа 7 сумми

входного сигнала , которые значением ,

k- г( т 1)

k-(m.i)

сопровождаются тактовыми импульсами по входу 6. По переднему фронту импульса с входа 6 значение выходного сигнала реверсивного счетчика 10 записывается в регистр 13, а значение сигнала из регистра 13 блока 1.

(|-1)

записывается в накапливающий

На входах га-го блока регистра 13) в (К входного сигнала с у вующего заполнения р

сумматор 2, где суммируется с его нулевым значением. Одновременно-значе- 5 Формируется значение

1 (X)

ние выходного сигнала сумматора 2 записывается в накапливающий сумматор 3, в результате на выходах фильтра подтверждается нулевое состояние. При высоком уровне сигнала на входе 6 значение выходного сигнала регистра 13 блока l.(m-l) записывается в реверсивный счетчик 10 блока 1.т, причем в счетчик 10 блока 1.0 из источника 4 записывается нулевое значение . На выходах элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 15 формируется значение

JiO

(/ч

U«f

V ГР -е

i u«i и+г-гг20

25

, -ч-1

На выходе блока 1

-1)-м такте число сл мы равно М/2, а ее зн ствует величине

2.1

. ,, Таким образом, на

М

1.(« -1) формируется ность значений поступают на последов ные накапливающие сум Рассмотрим формирован вательности значений сигнал цифрового мента Ёремени, когда

.,.„.

которое является управляющим для реверсивного счетчика 10 блока 1. Одновременно входная последовательность L ; К70 поступает на М-раз- рядный регистр сдвига, образованный одноразрядными регистрами 11 и 12

35 ка I.Cj 1) формируется значение

блоков 1. Поэтому после поступления К

.импульсов, с входа 5 элемент ИСКЛЮЧАЮ- По переднему фронту сигнала -на вхо- ЩЕЕ ИЛИ 14 блока 1.га выработает знаде 6 значение записывается в

Дх

U)

чение L.©L, , нулевое значение

которого соответствует нулевому значению сигнала Bff , а единичное значе1Й) ..

блок 2, где суммируется с его пре 40 дыдущим значением, формируя сигнал 7У.,. По переднему фронту следующег синхроимпульса производится суммир вание выходного сигнала V у, суммат ра 2 с предьщущим значением выходн го сигнала устройства в сумматоре

у.у +7У

1 о - 1

ние - сигналу, t1 . Изменение состояния счетчиков 10 блоков происходит при поступлении импульсов с второго 5 тактового входа 7, которые задержаны на некоторое время относительно импульсов на входе 6. В результате воздействия импульса с входа 7 на такто- вый вход счетчика 10.блока 1.т с уче- 50 мер, по питанию) нормальная работа

фильтра(Восстанавливается подачей

vy, а в блоке 2 формиру ся значение ,. Дальше р бота фильтра происходит аналогично В случае случайных сбоев (напри

том значения L. ©L , . на входе

К t tYl- 1

блокировки счетчика на его выходах

установочного сигнала на вход 8.

Временная задержка импульсов на входе 7 относительно импульсов на

Временная задержка импульсов на входе 7 относительно импульсов на

г .)( т формируется значение е ц -е ij.ro.iJ 55 входе 6 должна быть достаточной для

(t.)

не .в следующем такте указан- - - «. 1

но.е значение переписывается через регистр 13 блока 1.т в счетчик 10

выполнения операции суммирования по модулю два в элементах ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 14 и 15. Затраты времени на полу чение одного отсчета равны

блока 1.(m+1) и при поступлении очередного импульса с входа 7 суммирует значением ,

k- г( т 1)

г.е

k-(m.i)

(ь)

-1-(тм)

Дальнейшее функционирование блоков

М 1.0-1.( -1) происходит аналогично.

На входах га-го блока .1.т (на выходах регистра 13) в (К+т)-м такте входного сигнала с учетом соответствующего заполнения регистров 11 и 12

Формируется значение

Формируется значение

1 (X)

JiO

(/ч

U«f

V ГР -е

i u«i и+г-гг

, 1ъ) (-г- .

На выходе блока 1 . (я- -1) в (K+j -1)-м такте число слагаемых этой суммы равно М/2, а ее значение соответствует величине

2.1

. ,, ,.,,., 1 e i .i-r

Таким образом, на выходах блока

М

1.(« -1) формируется последовательность значений , , которые поступают на последовательно включенные накапливающие сумматоры 2 и 3. Рассмотрим формирование из последовательности значений выходного сигнал цифрового фильтра с момента Ёремени, когда на выходе блока I.Cj 1) формируется значение ,.

По переднему фронту сигнала -на вхо-

де 6 значение записывается в

блок 2, где суммируется с его пре- дыдущим значением, формируя сигнал 7У.,. По переднему фронту следующего синхроимпульса производится суммирование выходного сигнала V у, сумматора 2 с предьщущим значением выходного сигнала устройства в сумматоре 3

ер, по питанию) нормальная работа

у.у +7У

1 о - 1

мер, по питанию) нормальная работа

vy, а в блоке 2 формируется значение ,. Дальше работа фильтра происходит аналогично. В случае случайных сбоев (наприустановочного сигнала на вход 8.

Временная задержка импульсов на входе 7 относительно импульсов на

входе 6 должна быть достаточной для

выполнения операции суммирования по модулю два в элементах ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 14 и 15. Затраты времени на получение одного отсчета равны

где t., - время выполнения операции

суммирования по модулю два элементами ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 14 и 15;

сч выполнения операции ; суммирования в реверсив- : ном счетчике 10. Сравнение времени t предлагаемого фЦльтра и известного СЗ с ИКМ, в ко- применяются многоразрядные ум- н|эжители и сумматоры, показывает, что затраты времени в предлагаемом фильт- р существенно ниже, а значит приме- его для фильтрации сигналов с ЩЩ обеспечивает большее быстродействие.

вычислительного блока являются выходами этого блока, выходы источника логического нуля соединены с первыми информационными входами нулевого вычислительного блока, информационный вход первого буферного регистра которого , являющийся вторым информационным входом этого блока, объединен с третьими информ ационными входами всех вычислительных блоков и является информационным входом фильтра, четвертый информационный вход каждого вычислительного блока является входом задания соответствующего коэффициента импульсной характеристики фильтра, отличающийся тем, что, с целью упрощения фильтра и повышения его быстродействия при фильтрации сиг- рала в формате линейной дельта-модуляции, в фильтр введены первый и второй

зонного сигнала.

Формула изобретения

Цифровой фильтр с симметричной импульсной характеристикой, содержащий

30

( 4

; Предлагаемый фильтр значительно у укрощается при выполнении входа раз- 20 решения предустановки реверсивного с етчика 10 динамическим, при этом и схемы может быть исключен ре- 13, а входы 6 и 7 объединены.

П)едустановка в этом случае осуществ-.25 накапливающие сумматоры, а в каждый льется по переднему фронту синхрони- вычислительный блок - реверсивный эйрующего сигнала, а суммирование счетчик и первый и второй элементы (Накопление) - по заднему фронту ука- ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первые входы которых

объединены и подключены к третьему информационному входу блока, вторые входы первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключены соответственно к выходу первого буферного регистра и четвертому информационному 1)-й вычислительные входу вычислительного блока, выходы

первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены с входами соответственно пе.реноса и управления счетом реверсивного счетчика, вход разрешения и установочные входы которого подключены соответственно к первому тактовому и первым информационным входам вычислительного блока, выходы реверсивного счетчика соединены с информационными входами третьего буферного регистра, входы обнуления первого - третьего буферных регистров и реверсивного счетчика объединены и являются входом обнуления вычислительного блока, тактовый вход реверсивного счетчика является вторым тактовым входом вычислительного блока, вторые тактовые входы всех вычислитель- ляющиеся соответственно первым и йто- рым выходами этого блока, соединены , соответственно с первыми информационными входами i-го вычислительного блока и информационным входом первого буферного регистра i-ro вычислитель-

40

нулевой

ки (М - длина импульсной характерис- т41ки) и источник логического нуля, кйждый вычислительный блок содержит первый - третий буферные регистры, выход первого буферного ре гистра соединен с информационным уходом второго буферного регистра, тактовые вКоды первого третьего буферных регистров объединены и подключены к первому тактовому входу вычислительного блока, первые тактовые входы всех вычислительных блок;ов объедине- Н)ы и являются первым тактовым входом фильтра, выходы третьего и выход вто- ,д рого буферных регистров (1-1)-го вы, М числительного блока (, -1)j яв45

ных блоков объединены и являются вторым тактовым входом фильтра, входы обнуления всех вычислительных блоков и первого и второго накапливающих сумматоров объединены и являются входом обнуления фильтра, так

кого блока, являющимся вторым информационным входом этого блок а, ..выходы третьего буферного регистра ( -1)-го

вычислительного блока являются выходами этого блока, выходы источника логического нуля соединены с первыми информационными входами нулевого вычислительного блока, информационный вход первого буферного регистра которого , являющийся вторым информационным входом этого блока, объединен с третьими информ ационными входами всех вычислительных блоков и является информационным входом фильтра, четвертый информационный вход каждого вычислительного блока является входом задания соответствующего коэффициента импульсной характеристики фильтра, отличающийся тем, что, с целью упрощения фильтра и повышения его быстродействия при фильтрации сиг- рала в формате линейной дельта-модуляции, в фильтр введены первый и второй

накапливающие сумматоры, а в каждый вычислительный блок - реверсивный счетчик и первый и второй элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первые входы которых

первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены с входами соответственно пе.реноса и управления счетом реверсивного счетчика, вход разрешения и установочные входы которого под ключены соответственно к первому тактовому и первым информационным входам вычислительного блока, выходы реверсивного счетчика соединены с информационными входами третьего буферного регистра, входы обнуления первого - третьего буферных регистров и реверсивного счетчика объединены и являются входом обнуления вычислительного блока, тактовый вход реверсивного счетчика является вторым тактовым входом вычислительного блока, вторые тактовые входы всех вычислитель-

ных блоков объединены и являются вторым тактовым входом фильтра, входы обнуления всех вычислительных блоков и первого и второго накапливающих сумматоров объединены и являются входом обнуления фильтра, так9b 49597QIf)

товые входы накапливающих сумматоровн.чкаплмвяющего сумматора, выхощл кообъединены и подключены к первомуторого подключены к информационным

тактовому входу фильтра, выходы (- -входам второго накапливающего cybfMa

-1)-го вычислительного блока соедине- выходы которого являются выхоны с информационными входами первогодами фильтра.

Изобретение относится к вычислительной технике и используется для цифровой фильтрации случайных процессов, представленных в формате линейной дельта-модуляции, что позволяет упростить фильтр и повысить его быстродействие. Фильтр содержит источник 4 логического нуля и вычислительные блоки 1, в каждый из которых входят буферные регистры 11-13. Благодаря введению в фильтр накапливающих сумматоров 2, 3, а в каждый блок 1-реверсивного счетчика 10 и элементов. Исключающее ИЛИ 14, 15 взамен многоразрядных сумматоров и перемножителя в фильтре обеспечивается более быстрый подсчет значений выходного сигнала. 1 ил.