Цифровой нерекурсивный фильтр Советский патент 1992 года по МПК H03H17/06 

Изобретение относится к цифровой технике и может быть использовано Б системах цифровой обработки радиотехнических сигналов.

Известен цифровой нерекурсивный фильтр (ЦНФ), содержащий блок регистров задержки отсчетов входного сигнала на период дискретизации, у которого выходы регистров задержки подключены к входам сумматора через умножители отсчетов на коэффициент фильтра 1.

Недостатком такого устройства является наличие умножителей, снижающее быстродействие устройства и препятствующее микросхемной реализации устройства в виде большой интегральной схемы (БИС).

Известен ЦНФ, содержащий последовательно включенные первый и второй блоки фильтрации, причем первый блок фильтрации содержит М регистров задержки и М сумматоров, соединенных соответствующим образом,а второй блок фильтрации содержит первый и второй блоки регистров задержки, состоящие из М регистров, и (М+1)-й и ( сумматоры 2.

Данное устройство не содержит умножителей, что обеспечивает более высокое быстродействие и возможность реализации его в виде БИС.

Однако в ЦНФ данной структуры невозможно получить низкий относительный уровень амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) в полосе режекции. который вблизи частоты режекции составляет порядка -13 ДБ.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является ЦНФ на регистрах задержки, сумматорах и вычита- телях 3.

Недостатком известного устройства является низкое качество фильтрации, обусловленное тем, что его АЧХ имеет высокий относительный уровень боковых лепестков в полосе режекции, который составляет не менее -37,5 дБ. Это ограничивает область использования известного ЦНФ

Целью изобретения является повышение качества фильтрации путем снижения уровня боковых лепестков АЧХ ЦНФ в по- лосе режекции при сохранении малой неравномерности АЧХ в пределах полосы пропускания,

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой фильтр, содержащий последо- вательно соединенные первый и второй блоки регистров задержки, последовательно соединенные третий и четвертый блоки регистров задержки, первый сумматор, первый вход которого объединен с входом первого блока регистров и является информационным входом цифрового фильтра, второй сумматор, первый вход которого подключен к выходу первого блока регистров, последовательно соединенные третий сумматор, четвертый сумматор, пятый блок регистров задержки, пятый сумматор, шестой блок регистров задержки и шестой сумматор, другой вход которого подключен к выходу пятого сумматора, другой вход которого соединен с выходом четвертого сумматора, а также седьмой блок регистров задержки, вход которого объединен с первым входом седьмого сумматора, восьмой блок регистров задержки, выход которого подключен к первому входу восьмого сумматора, девятый блок регистров задержки, десятый блок регистров задержки и последовательно соединенные девятый, десятый, одиннадцатый сумматоры и вычита- тель, выход которого является выходом нерекурсивного цифрового фильтра, дополнительно введены с одиннадцатого по семнадцатый блоки регистров задержки и с двенадцатого по шестнадцатый сумматоры, при этом 1-й (I П7. М - разрядность) разряд выхода второго блока регистров объединен с 1-м разрядом первого входа и (1-4}-м разрядом второго входа двенадцатого сумматора, выход которого соединен с первым входом третьего сумматора, третьего блока регистров соединен с выводом второго блока регистров а выход третьего блока регистров подклюи н к PTOPO V входу второго суммзтооа. i-й разряд выхода которого объединен с i-м разрядом первого входа и 0-4}-м разрядом второго входа тринадцатого сумматооз. i-й разряд выхода которого подключен к ()-му разряду второго входа четвертого сумматооа. выход четвертого блока регистров соединен с вторым входом первого сумматора, i-й разряд выхода которого подключен к 0-2)-му разряду второго входа третьего сумматора, между выходом шестого сумматора и входом седьмого блока регистров включены последовательно одиннадцатый блок регистров, четырнадцатый сумматор, двенадцатый блок регистров, пятнадцатый сумматор, тринадцатый блок регистров, шестнадцатый сумматор, второй вход четырнадцатого сумматора соединен с выходом шестого сумматора, а выход - с вторым входом пятнадцатого сумматора, выход которого подключен к второму входу шестнадцатого сумматора, седьмой, восьмой, девятый, десятый, четырнадцатый, пятнадцатый, шестнадцатый и семнадцатый блоки регистров соединены последовательно, причем 1-й разряд выхода десятого блока регистров подключен к (1+4)-му разряду первого входа девятого сумматора, выход пятнадцатого блока регистров подключен к второму входу восьмого сумматора, а выход семнадцатого блока регистров - к второму входу седьмого сумматора, выход которого соединен с вторым входом девятого сумматора, 1-й разряд восьмого сумматора подключен к (1+3)-му разряду второго входа десятого сумматора и (1+5)кму разряду второго входа одиннадцатого сумматора, 1-й разряд выхода девятого сумматора соединен с (1+3}-м разрядом неинвертирующего входа вычитателя.

На чертеже изображена блок-схема фильтра.

Цифровой нерекурсивный фильтр содержит регистр 1 задержки, семнадцать блоков 2,1-2.17 регистров задержки, шестнадцать сумматоров 3.15-3.16 и вычитэтель 4, при этом информационный вход блока 2.1 является информационным входом нерекурсивного фильтра и подключен к первому входу сумматора 3.1. второй вход которого соединен с выходом блока 2.4, выход блока 2,1 соединен с первым входом сумматора 3.3, второй вход которого подключен к выходу блока 2.3. 1-й (I 1 .М, М - разрядность) разряд выхода блока 2.2 соединен с l-м разрядом первого входа и (К4)-м разрядом второго входа сумматора 3.4, выход которого подключен к второму входу сумматора 3.5, (+2)-й разряд первого входа которого соединен с l-м разрядом выхода сумматора 3 1 1-й разряд выхода сумматора 3.3 соединен с i-м разрядом первого в/с-дэ и (I- 1)-м разрядом второго сумматора 3.2. i-й разряд выхода которого подключен к (i 12}-му разряду второго входа сумматора 3 6. первый вход которого соединен с эыходом сумматора 3.5. выход сумматора 3 6 подключен к входу блока 2.5 и переему эходу сумматора 3.7, второй вход которого соединен с дом блока 2.5. выход сумматора 3J (J 7,11) подключен к входу блока 2.J-1 и первому влоду сумматора 3.J-1-. второй вход сумматора 3.К (К 8,11) соединен с выходом блока 2.К-2, второй вход сумматора 3.12 соединен с выходом блока 2.17, выход блока 2.11 подключен к первому входу сумматора 3.13, второй вход которого соединен с выходом блока 2.15, 1-й разряд выхода блока 2.13 соединен с (+4}-м оазрядом первого входа сумматора 3.14, второй вход которого подключен к выходу сумматора 3.12,1-й разряд выхода сумматора 3.13 соединен с (+3)-м разрядом первого входа сумматора 3.15 и (1+5)-м разрядом первого входа сумматора 3.16, выход которого подключен к инвертирующему входу вычитателя 4,1-й разряд выхода сумматора 3.14 соединен с 1-м

разрядом второго входа сумматора 3.15 и (К3)-м разрядом неинвертирующего входа вычитателя, второй вход сумматора 3 16 подключен к выходу сумматора 3.15. выход

5 вычитателя является выходом ЦНФ.

Фильтр работает следующим образом По каждому тактовому синхроимпульсу, поступающему на синхронизирующие входы блоков 2.1-2.17 регистров, происходит

0 запись очередной выборки процесса в регистр 2.1. Одновременно производится сдвиг двоичной информации в блоках 2.2- 2.4, 2.10-2.17 регистров, а также происходит обновление информации в блоках

5 2.5-2.9 регистров. После завершения переходных процессов в комбинационных сумматорах 3.1-3.16 и вычитателе на входах блоков 2.5-2.10 регистров устанавливаются соответствующие двоичные коды, опреде0 ляющие состояния этих регистров на следующем такте работы, а на выходе вычитателя 4 устанавливается двоичный код, соответствующий значению отсчета выходного процесса фильтра в рассматриваемый такт

5 работы. АЧХ предложенного фильтра описывается выражением

/H(QTy /((8-cos2 QT +

0 Ч-24 cos QT + 17 ( 14-COS4 QT - -80 cos 2 QT + 112 )|32

где Т L Д Т - такт работы цифрового фипь- трэ;

5L - число регистров задержки в каждом из блоков 2.1-2.17(1 1.2...).

Таким образом, сохраняя основные достоинства прототипа - высокое быстродействие и низкий уровень аппаратурных

0 затрат (получаемый за счет отсутствия умножителей в составе устройства), предлагаемое устройство выгодно отличается более высоким качеством фильтрации. Это позволяет расширить область его использования

5 и обеспечить его реализацию в виде БИС. Формула изобретения Цифровой нерекурсивный фильтр, содержащий последовательно соединенные первый и второй блоки регистров задержки,

0 последовательно соединенные третий и четвертый блоки регистров задержки, первый сумматор, первый вход которого обьединен с входом первого блока регистров и является информационным входом цифрового

5 фильтра, второй сумматор, первый вход которого подключен к выходу первого блока регистров, последовательно соединенные третий сумматор, четвертый сумматор, пятый блок регистров задержки, пятый сумматор. шестой блок регистров задержки и шестой сумматор, другой вход которого подключен к выходу пятого сумматора, другой вход которого соединен с выходом четвертого сумматора, а также седьмой блок регистров задержки, вход которого объединен с первым входом седьмого сумматора, восьмой блок регистров задержки, выход которого подключен к первому входу восьмого сумматора, девятый блок регистров задержки, десятый блок регистров задержки и последовательно соединенные девятый, десятый, одиннадцатый сумматоры и вычи- татель, выход которого является выходом нерекурсивного цифрового фильтра, отличающийся тем, что, с целью повышения качества фильтрации путем снижения относительного уровня АЧХ фильтра в полосе режекции при сохранении малой относительной неравномерности АЧХ фильтра в пределах полосы пропускания,в него дополнительно введены с одиннадцатого по семнадцатый блоки регистров задержки и с двенадцатого псгшестнадцатый сумматоры, при этом 1-й (1 1 .М, М - разрядность) разряд выхода второго блока регистров объединен с 1-м разрядом первого входа и (К4)-м разрядом второго еходэ двенадцатого сумматора, выход которого соединен с первым входом третьего сумматора, вход третьего блока регистров соединен выходом второго блока регистров, а выход третьего блока регистров подключен к второму входу второго сумматора, 1-й разряд выхода которого объединен с -м разрядом первого входа и (1 + 1)-м разрядом второго входа тринадцатого сумматора, 1-й разряд выхода которого подключен к ()-му разряду второго входа четвертого сумматора, выход четвертого блока регистров соединен с вторым входом

шестого сумматора, 1-й разряд выхода которого подключен к (I + 1 }-му разряду второго входа третьего сумматора , между выходом шестого сумматора и входом седьмого блока регистров включены последовательно

одиннадцатый блок регистров, четырнадцатый сумматор, двенадцатый блок регистров, пятнадцатый сумматор, тринадцатый блок регистров, шестнадцатый сумматор, второй вход четырнадцатого сумматора соединен с

выходом шестого сумматора, а выход - с вторым входом пятнадцатого сумматора, выход которого подключен к второму входу шестнадцатого сумматора, седьмой, восьмой, девятый, десятый, четырнадцатый, пятнадцатый, шестнадцатый и семнадцатый блоки регистров соединены последовательно, причем 1-й разряд выхода десятого блока регистров подключен к(К4}-му разряду первого входа девятого сумматора,выход пятнадцатого блока регистров подключен к второму входу восьмого сумматора, а выход семнадцатого блока регистров - к второму входу седьмого сумматора, выход которого соединен с вторым входом девятого суммэтора. 1-й разряд выхода восьмого сумматора подключен к (К3)-му разряду второго входа десятого сумматора и (1+5)-му разряду второго входа одиннадцатого сумматора, 1-й разряд выхода девятого сумматора соединен с (К3)-м разрядом неинвертирующего входа вычитателя.

Изобретение относится к цифровой технике и может быть использовано в системах цифровой обработки радиотехнических сигналов. Цель изобретения - повышение качества фильтрации путем снижения уровня боковых лепестков АЧХ фильтра в полосе режекции при сохранении малой неравномерности АЧХ фильтра в пределах полосы пропускания/Устройство состоит из регистра 1 задержки, семнадцати блоков 2 регистров задержки, шестнадцать сумматоров 3 и вычитателя 4, соединенных с соответствующей коммутацией двоичных разрядов. Устройство позволяет получить существенно более низкий относительный уровень боковых лепестков АЧХ в полосе режекции, равный -100 дБ.1ил. fe VJ О vj vj &