Рекурсивный цифровой фильтр Советский патент 1990 года по МПК H03H17/04 G06F17/17 

При реализации процедуры рекурсив- нератора 16 через второй элемент ИЛИ

ной цифровой фильтрации устройство должно вычислять выражение вида:

y(n) i w(i)x(n-i+1) +

)y(Ј-i+i, (О

I

где cu(i), h(i) - коэффициенты импульсной характерис- . тики рекурсивного цифрового фильтра; x(i) - входные отсчеты; у(п) - выходные отсчеты; 2К - количество коэффициентов импульсной характеристики фильтра.

При подаче сигнала низкого уровня на вход 10 (фиг. 4в) входной сумматор 1 работает в режиме суммирования операндов, а блок 9 работает в первом режиме. В этом режиме на пятом выходе блока 9 (фиг. 4г) в 1,3,5... тактах работы фильтра устанавливается сигнал высокого уровня, При этом на втором выходе (фиг, 4б).в этих тактах появляются синхроимпульсы. На четвертом, выходе (фиг. 4д) блока 9 сигнал высокого уровня устанавливается во 2, 4, 6,,.. тактах работы фильтра.

35

40

45

50

55

12 и второй элемент И-НЕ 14 на третий выход блока 9 (фиг. 4е).

Во втором режиме работы блока 9, задающемся подачей сигнала высокого уровняt на его вход управления, на пятом выходе блока 9 устанавливается сигнал низкого уровня, на четвертом выходе - сигнал высокого уровня, а на втором и третьем выходах в каждом такте появляются синхроимпульсы. На первый выход блока 9 (фиг. 4а) в первом и во втором режимах работы с второго выхода генератора J6 в каждом такте поступает синхроимпульс.

Регистры 6.1 и 7.1 второй и третьей групп имеют входы управления выходом. При подаче сигнала низкого уровня на вход управления такого регистра на его выходе устанавливается высокоимпедансное состояние, т.е. регистр отключен. Это позволяет объединять выходы этих регистров.

В начале работы все регистры уста навливаются в нулевое состояние (цепи установки в нулевое состояние не показаны). Каждые два такта работы фильтра на его второй вход подается новый отсчет, т.е. х(1) подается в

5

0

5

0

5

12 и второй элемент И-НЕ 14 на третий выход блока 9 (фиг. 4е).

Во втором режиме работы блока 9, задающемся подачей сигнала высокого уровняt на его вход управления, на пятом выходе блока 9 устанавливается сигнал низкого уровня, на четвертом выходе - сигнал высокого уровня, а на втором и третьем выходах в каждом такте появляются синхроимпульсы. На первый выход блока 9 (фиг. 4а) в первом и во втором режимах работы с второго выхода генератора J6 в каждом такте поступает синхроимпульс.

Регистры 6.1 и 7.1 второй и третьей групп имеют входы управления выходом. При подаче сигнала низкого уровня на вход управления такого регистра на его выходе устанавливается высокоимпедансное состояние, т.е. регистр отключен. Это позволяет объединять выходы этих регистров.

В начале работы все регистры устанавливаются в нулевое состояние (цепи установки в нулевое состояние не показаны). Каждые два такта работы фильтра на его второй вход подается новый отсчет, т.е. х(1) подается в

первом и втором тактах. х(2) - в тре тьем и четвертом тактах, х(3) - в пятом и шестом тактах и т.д. В ре- гистрах второй группы (j 1 , К), информация меняется в конце каждого нечетного такта, а в регистрах 7.J третьей группы - в конце каждого четного такта работы фильтра. В регистрах 3.1, 3.2, -.., 3 (К-1) первой группы информация меняется в каждом такте. На первый вход умножителей 4.1, 4.2,.„.,4.К в четных тактах поступают соответственно коэффициенты импульсной характеристики wO) h(3), о; (3), h(S), w(S), h(7), а в нечетких - h(2), to(2), h(L), co(L), h(6), to (6) соответственно.

При полньд отсчет на выходе 8 появляется в такте.

В первом и втором тактах на вход 2 поступает исходный отсчет х(1), который в первом такте суммируется на входном сумматоре 1 с нулем, поступающим с выхода регистра 7.1, и результат суммирования поступает на второй вход умножителя 4.1, а также на информационный вход первого регистра 3.1 первой группы, где фиксируется в конце первого такта. В первом такте в умножителе 4.1 формируется произведение х(1)ц(1), которое через сумматор 5.1 (так как на второй вход сумматора 5.1 с выхода регистра 6.2 поступает нулевой операнд) поступает на вход первого 6.1 регистра третьей группы. К началу второго такта в регистрах 3.1 и 6.1 находятся операнды х(1) и х(1)и(1) соответственно, На выход 8 в первом такте поступает первый неполный выходной отсчет у(1) х()(о(1).

Во втором такте в умножителях 4.1 и 4.2 формируются произведения x(l)h(2) и хО)си(2), первое из которых через сумматор 5,1 поступает на вход первого регистра 6.1 второй группы, а второе - на вход второго регистра 6.2 второй группы. К началу третьего такта на регистрах 3.) и 3.2 зафиксированы операнды х(1) и х(1) соответственно. На выходе входного сумматора 1 к третьем такте сформирована сумма х(2)+х(1 )h(2) A,.

В третьем такте в умножителях 4.1-4.3 формируются произведения A.,tu(l), x(l)h(3) и x(l)w(3) соответственно. Произведение х(1)и(3) с вы- хода у ножителя 4.3 через сумматор

73532

i

10

15

5,3 поступает на вход регистра 6.3. Па выходе регистра 7.3, который вклю-) чен в этом такте, установлен нуль. Произведение x (l)h(3) с выхода умножителя 4.2 через сумматор 5.2 поступает на вход регистра 6.2. На выходе- регистра 7,2, который включен в этом такте, установлен операнд x(l)tu(2). Произведение А ьи(1), поступающее с выхода первого умножителя 4.1, на сумматоре 5,I суммируется с операндом x(l)ai(2), и результат поступает на вход регистра 6.1. В начале четвертого такта на выходе 8 устанавливается неполный выходной отсчет у(2) х(2)и/(1) + х(1)ш(2) + y(l)h(2) - A w(l) + x(l)w(2). К началу четвертого такта с регистров 3.1, 3,2, 6,2

20 и 6.3 выдаются операнды A1f x(l), x(l)h(3) и x(l)w(3) соответственно. На второй вход первого умножителя 4.1 в четвертом такте с выхода входного сумматора I поступает сумма

25 х(2) + x(l)h(2) А, . В четвертом такте в умножителях 4.1, 4,2 и 4,3 формируются произведения А h ( 2 ) , Afw(2) и x(l)h(4) соответственно. Произведение А,си(2) с выхода умножителя 4.3 через сумматор 5.3 поступает на вход регистра 7.3. На выходе регистра 6.3, который включен в этом такте, установлен операнд x(l)w(3). Произведение A,h(2), поступающее с выхода умножителя 4.2, суммируется

5 на сумматоре 5,2 с операндом x(l)cJ(3)t и результат поступает на вход регистр ра 7.2. Произведение (2), поступающее с выхода первого умножителя

4.I, на сумматоре 5.I суммируется с операндом xUJh(.j;, и результат поступает на вход регистра 7.1. В пятом такте на выходе входного сумматора I сформирована сумма х(3) + x(l)h(3) +

30

40

+ Anh(2) 3.2, 7.2

Ч

а с регистров 3.1,

и 7.3 выдаются соответственi. А,

но операнды А „ A,, x(l)W(3) + A(W(2)

и x(Oh(4).

В пятом такте в умножителях 4.1- 4.3 формируются произведения (1), A.jh(3) и А (лКЗ) соответственно. Произведение с выхода умножителя 4.3 через сумматор 5.3.поступает на ин- формационный вход регистра 6,3. Про-, изведение А ы(3), поступающее с выхода умножителя 4.2, суммируется на сумматоре 5.2 с операндом x()h(4), и результат поступает на вход регистрй 6.2. Операнд, поступающий с вы- хОда регистра 7.2, на сумматоре 5.1 в данном такте суммируется с произведением Azw(l), и результат суммирования поступает на информационный вход первого регистра 6.1 второй группы. В начале шестого такта на выходе 8 установлен новый неполный отсчет у(3) x(3)w(l) + х(2)о(2) + + fx(l)w(l) + y(2)h(2) + y(l)h(3) - A w(l) + A,w(2) + x(l)w(l).

К началу шестого такта с реглет- рфв 3.1, 3.2, 6,2 и 6.3 выдаются операнды Af, А,, ) + x(l)h(4) HiA1w(3) соответственно. На второй вход первого умножителя 4.I с выхода входного сумматора I в шестом такте поступает сумма А2,

В тестом такте в умножителях 4.1- 4 3 формируются произведения A2h(2), Aiw(2) и A h(4) соответственно, Про- ийведение A1h(4) с выхода умножителя 4;3 через сумматор 5.3 поступает на регистра 7.3, Произведение A(jW(2), поступающее с выхода умножит лр 4,2, суммируется на сумматоре 5.2 с операндом AftJ(3), и результат сум- мИройания поступает на вход регистра 7.2. Произведение A2h(2), поступаю- щЈе с выхода первого умножителя 4,1, ни сумматоре 5.1 суммируется с операндом x(4)h(3), и результат поступает на вход регистра 7.1. В седьмом такте на выходе входного сумматора 1 сформирована сумма х(4) + A2h(2) + + Afh(3)-+ x(2)h(4) А3, ас регистров 3,1, 3,2, 7.2 и 7.3 выдаются соответственно операнды А, А2, ) + А,и(3) и А ,11(4).

В седьмом такте в умножителях 4,1 4.3 формируются произведения А3со(1), (3) и Аги(3) соответственно. Произведение (З) с выхода умножителя 4.3 через сумматор 5.3 поступает на вход регистра 6.3, Произведение A4h(3), поступающее с выхода умножителя 4,2, суммируется на сумматоре 5.2 с операндом А Ј(4), и результат поступает на вход регистра 6,2. Произведение Ааьи(1) на сумматоре 5.1 суммируется с операндом Ааш(2) + + A.j6o(3), и результат поступает на Информационный вход первого регистра 6,1 второй группы, В начале восьмого такта на выходе 8 установлен первый полный выходной отсчет у(4) - x(4)w(l) + х(3)ы(2) + x(2)u(3) + 4y(3)h(2) + y(2)h(3) + y(l)h(4)

5 o 0

5

5

Agw(l) Azw(l) + A,to(2) + AlW(3).

В каждом последующем четном такте работы фильтра на выход 8 выдается новый выходной отсчет.

Предлагаемый цифровой фильтр позволяет реализовать два нерекурсивных цифровых фильтра для одной входной последовательности. Этот режим задается подачей сигнала высокого уровня ня вход 10 управления. При этом входной сумматор 1 работает в режиме передачи операнда с первого информационного входа на выход, а блок 9 работает во втором режиме. На вход 2 входные отсчеты поступают в течение двух тактов. На первые входы умножителей 4.1, 4.2,...,4.К в нечет- ных тактах работы устройства поступают соответственно отсчеты ы (1), и/ (2), ы (3), u/ (4), w (5), U)(6), в четных тактах ц/ (05 w/(2), to(3), w(4), со(5), где u/(i, ш (i) - соответственно коэффициенты импульсной характеристики первого и второго фильтров. В четных тактах на выходе 8 выдаются выходные отсчеты первого фильтра, а в нечетных - второго фильтра. Регистры 7,1, 6.2, 6.3,.,..6.К в этом режиме в работе не участвуют.

Формула изобретения

1. Рекурсивный цифровой фильтр, содержащий последовательно соединенные входной сумматор, первый вход которого является входом рекурсивного цифрового фильтра, и К-1 регистров первой группы, К умножителей, первые входы которых являются входами коэффициентов , второй вход 1-го умножителя (, К), кроме К-го, соединен с входом 1-го регистра первой группы, а второй вход К-го умножителя соеди- .нен с выходом (K-l)-ro регистра первой группы, К регистров второй группы, входы записи которых объединены, К регистров третьей группы, входы записи которых объединены, К сумматоров и блок синхронизации, причем первый вход 1-го сумматора соединен с выходом 1-го умножителя, второй вход 1-го сумматора, кроме К-го, соединен с выходом (i+l)-ro регистра второй группы, второй вход К-го сумматора подключен к шине логического нуля, выход 1-го сумматора, кроме первого, соединен с-входом 1-го ре- , гистра второй группы, выход первого

регистра второй группы является выходом рекурсивного цифрового фильтра выход первого регистра третьей группы соединен с вторым входом входного сумматора, а первый выход блока синхронизации соединен с входами записи К регистров первой группы, отличающийся тем, что, с целью упрощения рекурсивного цифрового фильтра путем исключения К умножителей, вход и выход 1-го регистра третьей группы, кроме первого, соединены с входом и выходом 1-го регистра второй группы, вход первого регистра третьей группы соединен с выходом первого сумматора, а входы записи первых регистров второй и третьей групп соединены с вторым и третьим выходами блока синхронизации соответственно, четвертый и пятый выходы которого соединены с управляющими входами регистров второй и третьей групп соответственно, кроме первых регистров этих групп, управляющие входы которых подключены к шине единицы, причем вход блока синхронизации соединен с управляющим

входом входного сумматора и является входом управления рекурсивного цифрового фильтра.

2. Фильтр пЬп.1,отличаю- щ и и с я тем, что блок синхронизации содержит первый и второй элементы ИЛИ, первые входы которых являются входом блока синхронизации, триггер, вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, генератор тактовых импульсов, первый выход которого соединен с тактовым входом триггера и является первым выходом

5 блока синхронизации, и первый и второй элементы И-НЕ, первые входы которых соединены с вторым выходом генератора тактовых импульсов, а их вторые входы - с выходом второго

элемента ИЛИ и прямым выходом триггера соответственно, инверсный выход которого -соединен с вторыми входами первого и второго элементов ИЛИ, причем выходы первого и второго элемен5 тов И-НЕ, а также прямой и инверсный выходы триггера являются вторым, третьим, четвертым и пятым выходами блока синхронизации соответственно.

Изобретение относится к вычислительной технике. Цель изобретения - упрощение рекурсивного цифрового фильтра путем исключения K умножителей. Фильтр содержит входной сумматор 1, (K-1) регистров 3 первой группы, K умножителей 4, К сумматоров 5, K регистров 6 второй группы, K регистров 7 третьей группы, блок 9 синхронизации 9 имеет вход 2, выход 8, а также вход 10 управления. Блок 9 синхронизации состоит из элементов ИЛИ 11 и 12, триггера 13, элементов И-НЕ 14 и 15 и генератора 16 тактовых импульсов. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

Т

ФиеЭ Отит }/пахт 2 таят Зталт

LJlJ JlJlJx,

rU U irLTLrt

LIU U lt

Ж

u

Составитель С«Музычук Редактор Н.Рогулич Техред Л.Сердюкова Корректор М.Кучерявая

Заказ 1647

Тираж 663

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

0

u

Подписное