Цифровой вероятностный фильтр Советский патент 1990 года по МПК G06F17/17 H03H17/04 

Изобретение относится к 1а1фровой обработке сигналов и может быть исользовано при построении цифровьк ормирующих фильтров с заданными час- тотными свойствами.

Цель изобретения - упрощение устройства .

На фиг. 1 представлена функциональная схема цифрового вероятностно- Q го фильтра; на фиг. 2 - структурная схема распределителя импульсов.

Цифровой вероятностный фильтр со- держиг генератор 1 тактовых импульсов, распределитель 2 импульсов, 15 группу преобразователей 3 код-число, элемент ИЛИ 4, делитель 5 частоты, аналого-цифровой преобразователь 6, группу регистров 7 сдвига, элементы 8 и 9 задержки, мультиплексор 10, 20 вероятностный двоичный элемент 11, блок 12 постоянной памяти, элемент 13 эквивалентности и интегратор 14.

Распределитель 2 импульсов состоит из счетчика 15 импульсов и де- 25 мультиплексора 16.

Цифровой вероятностный фильтр работает следующим образом.

Алгоритм работы цифрового фильтра основан на скользящем суммировании ЗО

Un |:c,.x.n-k

с некоторым весом Cj,, k 1 ,N, определяющим ядро сглаживания в соот- j«j ветствии с заданной передаточной функцией фильтра.

Поток тактовых импульсов с частотой F; с выхода генератора 1 поступает на вход распределителя 2, кото- Q рый формирует N неперекрывающихся во времени последовательностей импульсов с одинаковыми частотами

Fi

F -. i 1,N. Эти последова2. N 45

тельности импульсов поступают на первые входы соответствующих преобразователей 3.

Центрированный входной процесс x(t), подлежащий фильтрации, посту- пает на вход преобразователя 6. В тактовые моменты времени п t At-n, n 00, 1,2,..., где ut

2 - , определяемые импульсами

лителя 5 частоты с коэффициентом деления Ы 2, преобразователь 6 вырабатывает ()- aзpядиыe двоичные цифровые отсчеты х п , У которого

один разряд является знаковьм. За время Nut, являющееся переходным режимом, регистры сдвига группы 7 за- полняются N цифровыми отсчетами х |п n 1,N. В дальнейшем прием новых (N+1)-ro, (N+2)-ro и т.д. 1и1фровых отсчетов приводит к потере (сбросу) 1,2-го и т.д. отсчетов. Поэтому работу фильтра рассматривать в установившемся режиме, т.е. спустя N тактов с момента его включения.

.Предварительно в блок постоянной памяти 12 по адресам k 1,N заносят двоичные коды весовых коэффициентов С , k 1,N.

С помощью группы преобразователей 3 N цифровых отсчетов , k 1,N находящихся в регистрах сдвига 7 преобразуются в N неперекрывающихся чис- лоимпульсных кодов, размещенных на общем интервале t, С помощью элемента ИЛИ числоимпульсные коды объединяются в общую последовательность импульсов.

По текущему - коду k счетчика рас- пред елителя 2 импульсов, принимающему на интервале выборки последовательные значения от О до N-1, т выход блока постоянной памяти 2 вызывается двоичный код весового коэффициента ,1, задающий вероятность пропускания двоичным элементом 11 импульса его опроса. Одновременно знаковый разряд коэффициента С предъявляется на вход элемента 13 эквивалентности 13, на другой вход которого по адресному коду k с помощью мультиплексора 10 предъявляется знак цифрового отсчета х ГпЧГ . Результат Z перемножения знаков в виде двоичнь уровней 0,1 с выхода элемента 13 эквивалентности поступает на знаковый вход интегратора 14. Импульсы опроса с выхода элемента ИЛИ 4 через элемент задержки 9, задающий время ожидания перенастройки вероятностного двоичного элемента 11, с вероятностью PU С| проходят на информационный вход интегратора, увеличивая (Z 1) или уменьшая () его содержимое на единицу.

В течение интервала выборки At все импульсы числоимпульсных кодов N цифровых отсчетов х n-kj, k 1 ,N подвергаются случайным испытаниям, заключающимся в пропускании их на выход вероятностного двоичного элемента 11 с вероятностью Р t; Су;, из5

меняемой синхронно с порядковым номером k обрабатываемого цифрового отсчета х n-kj. Математическое ожидание числа импульсов k-ro число- импульсного кода, которые проходят на выход вероятностного двоичного элемента за время t составляет CK n-k.

При этом необходимое быстродействие вероятностного двоичного элемента 11 (определяемое минимальным периодом его опроса, при котором случайные двоичные исходы независимы.) и не выше быстродействия вероятностных двоичньк элементов фильтра-прототипа и равно IL . Существуто

шая в предложенном фильтре положительная корреля1щя случайных испытаний, проводимых на интервале N/F сществования элемента (импульса) N числоимпульсных кодов не ухудшает точностных характеристик вероятностного фильтра. I

Импульс с выхода делителя частоты 5 определяет начало нового интервала At. Воздействуя на вход синхронизации преобразователя 6, он формирует новый цифровой отсчет хИ . Спустя небольшое время, заданное элементом 8 задержки, осуществляется сдвиг информации в группе регистров 7 и фиксируется двоичный код выходного цифрового отсчета nj, подготавливая интегратор 14 к новому гщк- лу накопления.

Формула изобретения

Цифровой вероятностный фильтр, содержащий интегратор, элемент эквивалентности, вероятностный двоичный элемент, элемент ИЛИ, К (К - порядок фильтра) преобразователей код-число импульсов, группу регистров сдвига, первый элемент задержки, делитель частоты, аналого-цифровой преобразователь, счетчик, демультиплексор и генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к информацион74486

ному входу демультиплексора и счетному входу счетчика, информационный выход которого подключен к управляю- щему входу демультиплексора, К-й (к 1,К) вькод которого подключен к тактовому вхолу К-го преобразователя код-число импульсов, а К-й выход ,- демультиплексора подключен к такто- 0 вому входу делителя частоты, выход которого подключен к тактовому входу аналого-цифрового преобразователя и входу парного элемента задержки, выход которого подключен к тактовым 15 входам регистров сдвига группы и входу обнуления интегратора, в.ыход которого является информационным выходом фильтра, информационным входом которого является информационный вход 20 аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к информационному входу первого регистра сдвига группы, выход К-го регистра сдвига которой подключен к информацион- 5 ному входу К-го преобразователя код- число импульсов, отлича,ющий- с я тем, что, с целью упрощения, он содержит второй элемент задержки, блок постоянной памяти и мультиплек- 0 сор, выход которого подключен к первому входу элемента эквивалентности, выход которого подключен к знаковому входу интегратора, информационный вход которого подключен к выходу ве- роятностного двоичного элемента, тактовый вход которого подключен к выходу второго элемента задержки,вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, К-й вход которого подключен к выходу К-го преобразователя код-число импульсов, информационный выход счетчика подключен к управляющему входу мультиплексора и адресному входу блока постоянной памяти, знаковый и информационный выходы которого подключены соответственно к второму входу элемента эквивалентности и входу задания вероятности вероятностного двоичного элемента, выход знакового разряда К-го регистра сдвига группы подключен к К-му информационному входу мультиплексора.

0

5

G

7

Фиг.2

Изобретение относится к цифровой обработке сигналов и может быть использовано при построении цифровых формирующих фильтров с заданным частотными свойствами. Цель изобретения - упрощение устройства. Поставленная цель достигается за счет того, что в состав фильтра входят генератор 1 тактовых импульсов, распределитель импульсов 2, преобразователи 3 код-число импульсов, элемент ИЛИ 4, делитель частоты 5, аналого-цифровой преобразователь 6, группа 7 регистров сдвига, элементы задержки 8, 9, мультиплексор 10, вероятностный двоичный элемент 11, блок 12 постоянной памяти, элемент Эквивалентность 13, интегратор 14. 2 ил.