Цифровой фильтр с многоуровневой дельта-модуляцией Советский патент 1990 года по МПК H03H17/06 H03M3/04 

1

(21)4363727/24-24

(22)13.01.88

(46) 23.08.90. Бюл. Р 31

(72) А.В.Тимченко

(53).621.35 (088.8)

(56) Авторское свидетельство СССР .К 1494210, кл. 1 03 II 17/06, 1987.

Методы и г-шкроэлектронные средства цифрового преобразования и обработки сигналов: Тезисы докладов конференции. Рига, 1986, Т.1, с.362.

Авторское свидетельство СССР № 1495840, кл. il 03 II 17/06, 1987.

(54) IWPOnoi ФИЛЬТР С МНОГОУР01Я1РВОЙ ДЕЛЬТА-МОДУЛЯЦИЕЙ

(57) Изобретение относится к вычислительной технике и позволяет при его

использовании для цифровой обработки случайных сигналов (фильтрация и спектральньш анализ) повысить быстродействие. Фильтр содер кйт тактовый генератор 1, счетчики 2-4 импульсов, дешифратор 7, блоки 9, 10 постоянной памяти, блок 12 оператив1гой памяти, мультиплексор 13, модульный сумматор 15, регистр 18,, перемноетгтель 22 и накапливающие сумматоры 23-26. Благодаря введению в фильтр счетчиков 5, 6 импульсов, дешифратора 8, блока 11 постоянной памяти, блока 13 оперативной памяти, модульного и комбинационного сум гаторов 16, 17, регистров 19, 20, блока 21 суммирования и элемента 27 И обеспечивается поточная схема вычислений. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 3 табл.

(О

(Л

Изобретение относится к вычислительной технике и позволяет при его использовании для цифровой обработки случайных сигналов (фильтрация и спектральный анализ) повысить быстродействие. Фильтр содержит тактовый генератор 1, счетчики 2 - 4 импульсов, дешифратор 7, блоки 9, 10 постоянной памяти, блок 12 оперативной памяти, мультиплексор 14, модульный сумматор 15, регистр 18, перемножитель 22 и накапливающие сумматоры 23 - 26. Благодаря введению в фильтр счетчиков 5, 6 импульсов, дешифратора 8, блока 11 постоянной памяти, блока 13 оперативной памяти, модульного и комбинационного сумматоров 16, 17, регистров 19, 20, блока 21 суммирования и элемента 27 И обеспечивается поточная схема вычислений. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

ел

2S

О5 ГчЭ

Изобретение относится к.вычислительной технике и может быть исноль- зовано для цифровой обработки случай- |ных процессов, например, в аппаратуре цифровой фильтрации и спектрального анализа, когда выходной сигнал представлен многоуровневой дельта-модуля- :цией (ЩГ1) или дифференциальной им- пульсно-кодовой модуляцией (ДНКМ), а ,выходной сигнал - импульсно-кодовой ;модуляцией (ИгаО .

: Цель изобретения - повышение быст- родействия,

I На фиг.1 показана функциональная |схема цифрового фильтра; на фиг.2 - блок суммирования; на фиг.З - временные диаграммы сигналов. I Цифровой фильтр с многоуровневой .|дельта-модуляцией содержит тактовый генератор 1, первый - пятый счетчики |2-6 импульсов, первый и второй де- шифраторы 7 и 8, первый - третий бдоки 9-11 постоянной памяти, Первый и второй блоки 12 и 13 оперативной памяти, мультиплексор 14, первый и ;второй модульные сумматоры 15 и 16, комбинационный сумматор 17, первый- третий регистры 18 - 20, блок 21 суммирования, иеремножитель 22, пер- |вый - четвертьй накапливающие сум- маторы 23-26, элемент И 2.7, входы 28 I и выходы 29.

Блок 21 суммирования содержит (фиг.2) элемент ЗАПРЕТ 30, формирова- тель 31 импульсов,первый и второй реги- стры 32 и 33,группу 34 элементов ИСКЛЮ- ЧАЮЩЕЕ ИЛИ,сумматор 35,управляющий вхо 36, информационные входы 37, тактовый вход 38, вход 39 блокировки, вход 40 обнуления и выходы 41. . .

Формирователь 31 формирует короткий импульс по переднему фронту входного сигнала.

Цифровой фильтр с многоуровневой дельта-модуляцией работает следующим образом.

Выходной сигнал этого фильтра в формате импульсно-кодовой модуляции соответствует формуле цифровой свертки

f

ST s (П /C Z-. k-h, m k. i

55

входная последовательность в формате НДМ или ДИКИ;

- аналогичная 11ДМ: или

ДИК весовая последовательность;

. :- результат фильтрации в формате ИК11.

(1) реализуется в фильтре разом. Вычисления по (1) в три этапа:

(2)

,,0

Как показано в (2), коэффициенты весовой последовательности

.e , к7 /2 для четного значения К v S 6 Ь/Ь 0, ENT (к у/2) для нечетного значения К , , где соответственно К у и ENT( ) - число уровней квантования и целая часть величины (). Разрядность величии произведений s / , S Ч существенно меньше, чем в фильтрах с Рда1, благодаря чему быстродействие фильтров с ИДИ выше. Однако вычисление указанного произведения все же требует применения умножителя многоразрядных чисел, что не позволяет реализовать более высокое быстродействие фильтра. Кроме того, для четного значения К в весовой последовательности отсутствуют нулевые члены, что требует проведения всех М уноже- ний для получения значения ..

Для получения алгоритма функционирования предлагаемого устройства осуществим преобразование импульсной характеристики (ИХ) фильтра с МДГ

S таким образом, чтобы-одновременно увеличить число нулевых членов весовой последовательности, а разрядность ненулевых уменьшить. Для этого выбираем некоторую вспомогательную последовательность 1 , m О, L,

, 0,1j; 1, (-1),; q 0; Тогда для последовательности значений можно запи

L-1M+L-2

;j V Y,. R.

тгОrt o

K-m

где R,, l(-1).i,.s:%H 0 r для m 0 и m П.

Выделяя значение Y , получим алгоритм вычисления выходного сигнала (Y,, } нредлагаемого устройства

1Л4|,-2

Z (

(х|

(

L-

. - 1 ,

(3)

где Wo YO о.

Благодаря соответствующему выбор элементов .последовательности 1.„}, 0 Ь 1, последователыгость Rffi, m О, М + L-2, имеет в несколько ра более низкую разрядность и значительно большее число нулевых члено чем исходная последовательность

и J позволяет увеличить быстродействие фильтра.

Отметим, что соответствующим вы- бором l, rn-0, L-1, достигается указанная цель преобразования как для нечетных, так и четных , несмотря на то , что в последнем- случае исходная ИХ не имела нулевых членов. Так как L П, наличие в (3) второй свертки практически не приводит к увеличению времени вычислений, кроме того, вторая свертка благодаря выбору t-1,0,1 вычисляется только с применением операщ и суммирования, которая является более быстрой, чем операция ут ножения многоразрядных чисел.

Данное преобразование дает существенный выигрыш по быстродействию благодаря тому, что для фильтров с rjJl М К,, , в то время как для фильтров с HKfl обычно имеет место М 2 г - разрядность весовой последовательности в формате ИИ. В последнем случае практически невозможно определить последовательность , обеспечивающую одновременно как уменьшение разрядности ненулевых весовых коэффициентов, так и увеличение числа нулевых.

Одновременно с уменьшением разрядности коэффициентов преобразованной J J iRtn. , M+L-2, уменьшается и .разброс значений коэффициентов. Это значит, что уменьшается число групп одинаковых ненулевых значений коэффидиентов, которое для преобразованной ИХ равно d К7-1, где К 7- число уровней квантования последо- вательности itp, ) Аналогично для последовательности 1, , L-T, число групп , так как ,0,1.

Проведем группирование шагов квантования входного сигнала и второй разности для одинаковых значений

коэффициентов. Обозначим число козф- фициентов в ка/. группе для {Иг„)

с

через , , а для 1 через

.р j(f ;; „ . L К , где -il, число

ненулевых членов в по следовательнос- ), , M+L-T, и 1„), m 1 Ь-1, соответствегию. Тогда вторую разность в (3) запишем в виде

,(

V Y, -i:

.25

J- r-i

d

Y,,

- . J- r;i

(4)

35

« . .J

30 i .d - последователыгости различных ненулевых значений из последовательностей fR }и 1 Ifp соответственно.

Число умножений для вычисления одного значения Yyj.no формуле (4) равно ,W (f) (К.)

d +d -d +2 и с увеличением длины 40 импульсной характеристики остается неизменным. Отметим, что умножения на элементы последовательности {l являются умножениями на ±1 и няются вместе с суммированием при помощи обычного комбинационного . сумматора.

Разрядность элементов последовательности iRn,JHHxce разрядности исходной ИХ с ГЩГ1, поэтому вычисления 0 первой свертки в (4) выполняются при помощи низкоразрядного перемножителя (в предельщ.гх случаях без него), что позволяет реализовать быстродействие значительно более высокое, чем в прототипе ,

Значение d не только ниже соответствующего значен.ия для фильтров с ИКМ, но и существенно ниже, чем в исходной ИХ с Щfl, Такое уменьшение

5

5

d ПОЯВИЛЯРТ ВЫЧИСЛЯТ, ИП Kf )ГП1С Hlie

сумм 11 ЯГ111 KBaffTonaium fixo;uH ro сигнала и вторых рпзносте п (А) параллельно с умножением предыдущей сум- № на чпачеиие соотпетстпующего коэффициента, т.е. организовать поточную |рбработку.

Пример. Рассмотрим влияние йоследователыюсти разряд- jiocTb и чпсло N ненулевых членов 1Преобразова1И1ой импульсной характеристики т : В табл.1 приведена исходная ИХ

Г (п In) 7 л о с г

J 5 , полосового. Лильтра ф МЛМ для Ку 15 и отно1че}1ия частот1 1 p CKpeTn3a i;ini к средней частоте по- jiocbi пропускат ия Рд/Г 14,25. Фильтр фбеспечивает экпивалентЕгую доброт- $ость 11,7; затуха1Ш.е в боковых поло- 1|:ах не менее 40 дГ. Ч табл.1 приведе- 1|1ы коэЛАицие}1ты s .I, j для ,12.7, фатальные коэффициенты нечетные от- 1}1оситепьно середины. Из вариантов { 1 для Т. 8 выбра 13Ы те, которые дают снижение числа 19енулевых членов ИХ с одновременным уменьшением их разрядности (табл.2). 1г1аиболее приемлемой для реализации Является последовательность 1 (при . 8, имеющая только два ненулевых лена 1 1 f.1, а преобразованная p имеет члены U ni Ь-,1 , О, 1, 2 (табл. 3), Благодаря тому, что 0,2 J, умнох ение на коэффициенты ИХ целесообразно выполнять только ля ненулевых значений R, используя J3 случае тпах |R; | 2 в качестве умно- Кителя мультиплексор на два положения. R некоторьк случаях, для max IRil 1 ,можно обойтись без перемножителя ,передавая сигнал непосредственно в накапливаюкци сумматор для вычисления первой свертки.

Перед началом фильтраци г необходимо провести обнуление регистров 18- 20,блока 21 и накапливаю1ч;их сумм:ато- ров 23-26 (цепи сброса не показаны). При этом на выходах 29 устройства устанавливается нулевое значение вы- ходного сигнала. Такое обнуление необходимо также проводить при случайных сбоях, например, питания, чтобы предотвратить накопление ошибок в выходном сигнале фильтра. R блоки 12 и 13 операт итиюй памяти при этом заносится ну.иевос зн 1чение сигнала, т.е. последонат ельность О.

387624

10

15

20

- 25

30

35

40

45

50

ра

за

За ко на Пе ин R вс св q и па

Я О ло ка на ро пр ад да ву

т че пр ну са но по зн

в па

пи зн но чи ке ци зу

ра за ле

ffT де

j 55 ди бл пр ци

8

0

5

0

5

0

5

0

5

0

Выходы блока J постоянной памяти раздепены на три поля. В первом иоле

записаны .индексы q .- j, , К, -,

j 1, весовых коэффициентов (к,) Запись групп индексов одинаковых коэффициентов производится подряд, начиная с нулевого адреса блока 9. Первая группа согласно (4) начинается индексом q VJ (здесь принято, что R и - первое значение, которое встречается в формуле (3) цифровой свертки).вторая группа - индексом + 1 (если RV(/ #RWHH R V.. 0) и т.д. Если R ,(/., R, Tf) вторая группа нач1И1ается ближайшим индексом

2

Я О W, для которого выполняется условие R (4 Rvi/. Число индексов К в каждой j-й группе равно числу одинаковых коэффициентов в формутге цифровой свертки (3). Во втором поле, представляющем одю разряд, по всем адресам записано нулевое значение кода, и только по адресам, соответствующим началу каждой группы индексов

(пулевому и р.авному Р ., 2

, d -1), записано единичное значение кода. В третьем поле, также представляющем один разряд, записано нулевое значение кода по всем адресам, кроме адреса Р , и еще 1,„ равномерно расположенным по а/хресному полю ячейкам,где записано единичное значе}1ие кода. Таким образом, всего

в блоке 9 используется N ячеек памяти.

В блоке 10 постояпной памяти записаны только различные ненулевые значения коэффициентов преобразованной импульсной характеристики, начиная с значения R .R, в том порядке, как встречаются в формуле цифровой свертки (3). Всего используется d ячеек блока 10 памяти.

Выходы блока 11 постоянной памяти разделены на два поля. В первом поле записаны кодированные значения ненулевых элементов последовательности

К «

J

1

, } , , L-1, 1 для 1 и О для

И)

ffT 1 по втором поле записаны индексы этих коэффици-ентов {r j

, , , L-1. Запись произво- 5 дится подряд, начиная с - адреса блока 11 по уменьшаюпшмся индексам, причем значение индекса i-i-o коэффициента . Лополгпчтельно

во втором поле по адресу L. .,uu,ca значение индекса L. Таким образом всего в блоке 11 используется L +1 ячейка памяти.

Тактовый генератор 1 генерирует . непрерывную последовательность импульсов (фиг. За) с частотой

где Т - период частоты дискретизации входного сигнала. Эти импульсы поступают на счетчик 2, имеющий коэффициент деления N. По коду, соответствующему выходному сигналу счетчика 2 с первых выходов блока 9 памяти счи- тывается последовательность индексов (q , начиная с нулевого адреса блока 9,

В конце кавдого периода дискрети- . зации Т после заполнения счетчика 2 на его выходе переполнения формируется импульс, переключающий счетчик 3 с коэффициентом деления M+L-T в следующее положение. Коды с разрядных выходов счетчика 3 и первых выходов блока 9 памяти суш.ируются по модулю M+L-1 в сумматоре 15, вьгходной сигнал которого поступает на адресные входы блока 12 оперативной памяти шагов квантования входного сигнала.

Последовательность шаг.ов квантования входного сигнала в формате МДМ или ЛИЮ1 с входов 28 устройства поступает одновременно на информационные входы блока .12 памяти и первые входы мультиплексора 14.,По нулевому значению выходного кода счетчика 2 дешифратор 7 генерирует импульс (.фиг.36), при наличиии которого счетчик 4, имеющий коэффициент пересчета d , устанавливается.в (d ( -О-е состояние, блок 12 переводится из режима чтения в рехаш записи, а мультиплексор 14 - в положение, при котором на его выходы передается значение шага квантования входного сигнала с входов 28 фильтра.

Рассмотрим функционирование цифрового фильтра, с момента времени t

записано ния, записанных в блоке 12 по адре10

15

20

25

-.. j -iuc: Jijti L л

когда на выходе дешифратора 7 появля- 50 ется импульс (фиг.Зб). Пусть в этом п-м периоде дискретизации состояние счетчика 3 равно р п mod (M+L-1),

-П

Р,., 0, M+L-2. Тогда значение шага

сам К mod (M+L-1) р +q ( - р

} значения шагов квантований входного сигнала, соответствую щих коэффициенту (значению) R . По заднему фронту тактового сигна ла (фиг.За) эти шаги суммируются в сумматоре 23 и после поступления К тактовых импульсов на втором выходе блока 9 памяти генерируется импульс (.фиг.З), поступающий на первый вход элемента И 27. Из этого и myльca на выходе блока 27 формируется импульс (фиг.Зг), по переднему фронту кото- рого накопленное зтгачение шагов кван- тования из сумматора 23 переписывается в регистр 18, а cyм.aтop 23 обнуляется. По этому же фропту импульса (.фиг.Зг) счетчик 4 переключается в следующее, нулевое,- состояние, в результате чего с выходов блока 10 памяти считывается значение шага квантования R; . Сигналы с выходов регистра 18 и блока 10 памяти перемножаются перемножителем 22 и посае поступления К « тактовых импульсов на втором выходе блока 9 памяти генерируется очередной импульс (фиг.Зв), который, проходя-через элемент И 27 по переднему фронту переписывает накопленную сумму из блока 23 в регистр 18, затем блок 23 обнуляется счетчик 4 переключается в следующее положение, в результате чего блок 10 памяти генерирует сигнал R , а в блок 24 записывается произведение вычисленное ранее перемножителем 22

Аналогично происходит работа цифрового фильтра для всох последч юцих групп индексов. Поэтому после гепе- рировапия d f« импульсов с блока 9 (фиг.Зв) накопленная в блоке 24 величина равна первой свертке в (4). Вре- мя выполнения арифметической операции су№шрования в блоке 24 не превы- поэтому по заднему фронту

30

35

45

;,(х

SPзаписывается в р(Я) „ чейку блока 1 памяти, а на информационные входы сумматора 23 подаются в циклическом порядке К , значений шагов квантова55

шает --- m

импульса с выхода переполнения счетчика 4 (фиг.Зд) значение первой свертки переписывается в регистр 19 а сумматор 24 обнуляется (момент времени t, на фиг.3), чем подготавливается накопление значения первой свертки в и; для следующего периода дискретизации.

Сигнал, значение которого равно первой свертке в (4), подается на

и

о ния, записанных в блоке 12 по адре10

15

20

25

50

сам К mod (M+L-1) р +q ( - р

} значения шагов квантований входного сигнала, соответствующих коэффициенту (значению) R . По заднему фронту тактового сигна ла (фиг.За) эти шаги суммируются в сумматоре 23 и после поступления К тактовых импульсов на втором выходе блока 9 памяти генерируется импульс (.фиг.З), поступающий на первый вход элемента И 27. Из этого и myльca на выходе блока 27 формируется импульс (фиг.Зг), по переднему фронту кото- рого накопленное зтгачение шагов кван- тования из сумматора 23 переписывается в регистр 18, а cyм.aтop 23 обнуляется. По этому же фропту импульса (.фиг.Зг) счетчик 4 переключается в следующее, нулевое,- состояние, в результате чего с выходов блока 10 памяти считывается значение шага квантования R; . Сигналы с выходов регистра 18 и блока 10 памяти перемножаются перемножителем 22 и посае поступления К « тактовых импульсов на втором выходе блока 9 памяти генерируется очередной импульс (фиг.Зв), который, проходя-через элемент И 27 по переднему фронту переписывает накопленную сумму из блока 23 в регистр 18, затем блок 23 обнуляется счетчик 4 переключается в следующее положение, в результате чего блок 10 памяти генерирует сигнал R , а в блок 24 записывается произведение вычисленное ранее перемножителем 22

Аналогично происходит работа цифрового фильтра для всох последч юцих групп индексов. Поэтому после гепе- рировапия d f« импульсов с блока 9 (фиг.Зв) накопленная в блоке 24 величина равна первой свертке в (4). Вре- мя выполнения арифметической операции су№шрования в блоке 24 не превы- поэтому по заднему фронту

30

35

45

5

шает --- m

импульса с выхода переполнения счетчика 4 (фиг.Зд) значение первой свертки переписывается в регистр 19 а сумматор 24 обнуляется (момент времени t, на фиг.3), чем подготавливается накопление значения первой свертки в и; для следующего периода дискретизации.

Сигнал, значение которого равно первой свертке в (4), подается на

первый вход сумматора 17, на второй вХод которого в этот же момент времени t подается значение второй свертки по(4) с выхода регистра 20. Иэ указан1Н:1х сигналов на выходе блока

7

17 формируется значение С Y,. : Рассмотрим формирование значения в|торой свертки по (4) с момента време н t предыдущего периода дискрети- . По переднему фронту импульса с| выхода переполнения счетчика 4 (1фиг. Зд) счетчик 5, имеющий коэффициент пересчета , устанавливаетС|Я в L(j,-e состояние , (фиг . Зе) . Па вы хЬде Дeшифpafopa 8, вьщеляющего это с1остояние счетчика 5, формируется и|мпульс (фиг.Зж), который переводит 6|лок 13 памяти из режима чтения ц режим записи и одновременно блоки- тактовый в:&од блока 21. Так в}ак умножения, выполняемые для вычис- значения, второй свертки, явля- к|тся умножениями ни +1 , они объеди- с накоплением значетшй v YK li блоке 21 .

, Импульсы с третьего выхода блока 9 1||оздействуя па счетный вход счетчика (фнг.Зе), переключают его в следующее состояние. После поступления оче-зо чение vY , переписывается в накапли1{)едного импульса на выходе перепол- рения счетчика 5 формируется импульс, йереключаюгдий счетчик б с коэффициентом пересчета L в следующее состояние. Пусть в п-м периоде дискретизации состояние счетч1Пча 6 равно р п modCL +1), 0, L. Тогда значение f,., с выходов сумматора 17 записывается в () mod L я 1ейку блотса 13.

При поступлении очередного импульса (фиг.Зе) счетчик 5 переключается в следующее, нулевое,, состояние и т.д., в результате чего с выходов блока 11 памяти считывается кодированная последовательность ненулевых

значений из f 1 с соответстг о) 1

вующими индексами г j , , L.

Последовательность индексов суммируется по модулю Ь в сумматоре 16 с выходным сигналом счетчика 6, в результате чего на выходах блока 16

г , (J)

формируется последовательность (.rj + p( l)raod L , поступающая на адресные входы блока 13 памяти, с выходов которого считЕлвается последователь35

40

45

50

55

ность значени

П-1«

Отметим, что на- V L-1 (есличие двух значении г

ли 1 0)обеспечивает считывание

вающий сумматор 26, где суммируется с его предьщущим значением, в рез.уль- тате чего на выходах 29 фильтра формируется выходной сигнал Y в формате ИЮ1.

Для следующих периодов дискретизации работа фильтра происходит аналогично.

Для нормальной работы устройства длительность t тактовых импульсов (фиг.За) должна выбираться из условия

t, i/.т.оз ч.т.оъ:) чтения из блока 12 памяти очередного значения шага квантования входного сигнала.

В.блоке 21 суммирования группа 34 служит для инвертирования разрядов входного сигнала, поэтому работа блока 21 соответствует выполнению арифметических операций в дополнительном коде. Элемент ЗАПРЕТ 30 служит Для блокировки входных тактовых импульсов. В остальном работа блока 21 не отличается от работы других накапливающих сумт-шторов (24-26) .

Элемецт И 27 предназначен для обеспечения нормальной работы фильтра в случае, если число коэффициентов

- (RI

j-й группы равно К J 1. В этом

5

0

5

первым, значения f ru/) , записанного в блок 13 в Г1редыдуы,ем такте. По заднему фронту сигнала (Лиг.Зе) значения

Г 2 1

|v Y .j J суммируются в блоке 21 . При этом учитывается злак соответствующего коэффид1-ге 1та 1,}.. При значении сигнала на первом выходе блока 11 , равном О, производится суммирование, а при единичном значении этого сигнала - вычитание соответствующего зна-.

I

чения V Yfi-i . В результате этого после поступления L -го импульса (фиг.Зе) на вы::оде блока 21 образуется значение второй сверттси в (4) со .своим знаком. При поступлении очередного ()-ro импульса, на выходе . переполнения счетчика 5 формируется импульс (фиг.Зз), но которому значение второй свертки из блока 21 записывается в регистр 20, а блок 21 обнуляется.

По переднему фронту сигнала с выхода переполнения счетчика 5 (фиг.Зз) значение сигнала , записывается в накапливающий сумматор 25, где суммируется с его предыдущим значением, формируя значение vY,. По заднему фронту того же импульса (фиг.Зз) зна5

0

5

0

5

вающий сумматор 26, где суммируется с его предьщущим значением, в рез.уль- тате чего на выходах 29 фильтра формируется выходной сигнал Y в формате ИЮ1.

Для следующих периодов дискретизации работа фильтра происходит аналогично.

Для нормальной работы устройства длительность t тактовых импульсов (фиг.За) должна выбираться из условия

t, i/.т.оз ч.т.оъ:) чтения из блока 12 памяти очередного значения шага квантования входного сигнала.

В.блоке 21 суммирования группа 34 служит для инвертирования разрядов входного сигнала, поэтому работа блока 21 соответствует выполнению арифметических операций в дополнительном коде. Элемент ЗАПРЕТ 30 служит Для блокировки входных тактовых импульсов. В остальном работа блока 21 не отличается от работы других накапливающих сумт-шторов (24-26) .

Элемецт И 27 предназначен для обеспечения нормальной работы фильтра в случае, если число коэффициентов

- (RI

j-й группы равно К J 1. В этом

случае импульс, соответстлуюшии jгруппе (фиг.Зв), расположен рядом (т.е. сливается) с таким хе импульсом (j + O-ii групш,, что при отсутствии элемента И 27 приводит к непереключению счетчика 4.

Максимальное значение частоты дискретизации входного сигнала в фильтре определяется временем вычисления разности сверток (4). Так как вторая свертка вычисляется только

m

при noMoi m операщн сложения и L

«N, то время вычисления по (4)

может быть определено из выражения

(L t 2 1

УМ t ) +

где все времена относятся к трем последовательным группам индексов, tj (К(« ), время выполнения одной операции суммирова}и1я блоком 23; t v,« - время выполнения операции умножения блоком 22; t 53 премя выполнения одной операции суммирования блоками 24 и 17 соответственно. За счет предварительного суммирования соответствующих шагов квантования входного сигнала величина d « N, где число ненулевых членов преобразованной импульсной характеристики. Кроме того, за счет уменьшения разрядности шагов квантования исходной импульсной характеристики и числа ее ненулевых членов значения t, t , и общее число суммирований значительно меньше, чем в прототипе, а значит, фильтр, в котором реализована поточная схема вычислений, обладает большим быстродействием и может обрабатывать более широкополосные сигналы. Так как значение (4) в точности рав- но (3), фильтр полностью сохраняет исходные параметры амплитудно-частотной характеристики и низкий уровень шумов.

За счет установки всех регистров, накапливающих сумматоров и блоков оперативной патти в нулевое начальное состояние фильтр работает устойчиво - в нем принципиально устранены колебания предельного цикла.

Кроме тог о, в да1гно.м фильтре можно роводить рекурсивную фильтрацию игналов в формате Г1Л..1-Г1Д ЬЛЛГ1, г1те ервый формат относится к входному

387624 14

сигналу, второй - к нерекурсивной части импульсной характеристики, третий - к рекурситпюй части. Проведе- 5 ние рекурсивной Лильтрации по сравнению с нерекурсивной позволяет повысить точность Лильтрадии.

10

Формул

изобретения

ск

15

+

ольо

20

25

30

35

40

45

50

55

третий и четпертьш иакаплнвающие сумматоры, тактовые входы которых объединены, выходы третьего накапли- ваюдего сумматора соединены с инфор- laциoнны ffl входами четвертого накап- jiKBaroLuero сумматора, выходы которого . |твляются в лходами фильтра, о ,т л и - JI а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в фильтр рведены пторой блок онеративноГг памя- fn, второй и третий регистры, второй

Дешифратор, третий блок постоянной амяти, второй модульный сумматор, комбинационньш сумматор, четвертый )5 и пятый счет.чики имиульсов, блок суммирования и элемент И, нервый вход и выход которого иодключены соответственно к выходу тактового генератора и счетному входу третьего счет- 20 |ика имнульсов, второй выход нер- 4ого блока ностоянной намяти соединен 4 вторым входом элемента И, третий первого блока постоянной памяти подключав к тактовому входу блока Суммирования и счетному входу чет- ijepToro счетчика импульсов, вход 1|азрешения предустановки которого Объединен с тактовым входом второго регистра и подключен к-выходу пере- 30 г|олнения третьего счетчика имнульсов, фкоды разрядов четвертого счетчика 1|мпульсов соединены с входами второго дешифратора и третьего блока постоянной памяти, первый и вторые йыходы которого подключены соответственно к управляющему входу блока суммирования и первым входам второго модульного сумматора, выход переполнения четвертого счетчика импульсов соединен с тактовыми входами третьих регистра и накапливающего сумматора, входом обнуления блока суммирования и входом пятого счетчика импульсов, выходы которого подключены к вторым 45 входам второго модульного сумматора, выходы которого соединены с адресными входами второго блока оперативной

1587624 6

памяти, выход второтч) дел1И1 1ратора подключен к входу блок1 ро1 ки блока суммирования и управляющему входу вто- 5 рого бло1са оперативной памяти, выходы которого соединены с информационными входами блока суммирования, выходы которого и выходы второго накапливающего сумматора подключены к ин10 Формациониым входам соответственно третьего и второго регистров, выходы которых соединены с первыж и вторы- ми входами комб1И ационного сумматора, выходы которого. нодк,пючены к инфор)5 мационным входам второго блока опера- тинной памяти и третьего накапливающего сумматора.

35

40

2, Фильтр по П.1, отличающийся тем, что блок суммирования содержит регистры, сумматор, элемент ЗАПРЕТ, групну элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и формирователь импульсов, вход которого является входом обнуления блока, выход формирователя имнульсов подключен к входам обнуления первого и второго регистров, разрешающий и запрещающий входы элемента ЗАПРЕТ являются соответственно тактовым входом и входом блокировки блока, выход элемента ЗАПРЕТ соединен с тактовыми входами регистров, первый и вторые информационные входы второго регистра являются соответственно уп- равляющиш и информационными входами блока, перйьп выход второго регистра подключен к первому входу группы элементов ИСКЛЮ ШОЩЕЕ ИЛИ и входу переноса сумматора, выходы первого регистра соединены с входами первого слагаемого сумматора, вторые выходы второго регистра подключены к вторым входам группы элементов С1ШОЧА 0111ЕЕ ИЛИ, выходы которых соединены с входами второго слагаемого сумматора, выходы которого подключены к информационным входам первого регистра и являются выходами блока.

2, Фильтр по П.1, отличающийся тем, что блок суммирования содержит регистры, сумматор, элемент ЗАПРЕТ, групну элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и формирователь импульсов, вход которого является входом обнуления блока, выход формирователя имнульсов подключен к входам обнуления первого и второго регистров, разрешающий и запрещающий входы элемента ЗАПРЕТ являются соответственно тактовым входом и входом блокировки блока, выход элемента ЗАПРЕТ соединен с тактовыми входами регистров, первый и вторые информационные входы второго регистра являются соответственно уп- равляющиш и информационными входами блока, перйьп выход второго регистра подключен к первому входу группы элементов ИСКЛЮ ШОЩЕЕ ИЛИ и входу переноса сумматора, выходы первого регистра соединены с входами первого слагаемого сумматора, вторые выходы второго регистра подключены к вторым входам группы элементов С1ШОЧА 0111ЕЕ ИЛИ, выходы которых соединены с входами второго слагаемого сумматора, выходы которого подключены к информационным входам первого регистра и являются выходами блока.

Таблица

UO

Таблица2 , , L-Г

r Кг k.

(К)

(R)

фие.д