Цифровой рекурсивный фильтр Советский патент 1993 года по МПК H03H17/04 

Изобретение относится к радиотехнике, вычислительной технике и может использоваться в устройствах спектрального анализа с представлением входного сигнала в формате линейной дельта-модуляции (ЛДМ).

Цель изобретения - повышение быстродействия при фильтрации сигналов с линейной дельта-модуляцией.

На чертеже приведена структурная электрическая схема цифрового рекурсивного фильтра.

Цифровой рекурсивный фильтр содержит вход 1, первый умножитель 2, первый 3 и второй 4 сумматоры, алгебраический сумматор 5, второй умножитель 6, блоки 7,..10 задержки, первый 11 и второй 12 входы задания коэффициентов, выход 13.

Алгоритм работы цифрового рекурсивного фильтра следующий.

Разностное уравнение первого порядка, в котором входной, выходной сигналы и коэффициенты разностного уравнения представлены в формате ИКМ, имеет вид

yn aiyn-i+boxn,

0)

где{хп}, {yn}, - входная и выходная ИКМ- последовательности;

ai, bo - коэффициенты разностного уравнения;

.

Заменим входной и выходной сигналы последовательностями, характерными для ДМ-формата:

уп 2 Vyi, xn 2 eiw,

где Vyn yn-yn-i; eiw E {-1,1} - входная ЛДМ- последовательность. С учетом выражения (2) уравнение (1) примет вид

2 V yi+bo i eiw.

i 1i 1

w

Откуда имеем алгоритм, реализованный в предлагаемом устройстве:

(x)+ n21(ei(x)bo+Vyiai). (3) i 1

Рассмотрим выражение в правой части формулы (3). Перемножение одноразрядных значений ег№ на постоянный коэффициент bo эквивалентно умножению знака значе

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

ния bo на ± 1 и вырождается в операцию над знаковым битом bo. Второй член - непрерывное накопление значений e x ibo+ +Vyia.i, первая часть которого эквивалентна рассмотренной, а вторая является произведением первой разности выходного сигнала { Vyi} на постоянный коэффициент, причем последовательность { Vyi} имеет разрядность значительно ниже, чем выходная последовательность {yi}.

Приведенный алгоритм реализуется следующим образом.

Работа фильтра начинается с обнуления всех блоков задержки (на чертеже цепи сброса и синхронизации не показаны). В результате этого на выходе 13 устанавливается нулевое значение.

На вход 1 поступает дельта-кодовая последовательность входного сигнала {bi,, , Ы.п(х) G{0,1}, Bi,n(x) (1+еп(х})/2 с частотой дискретизации Т , характерной для этого представления. На выходе умножителя 2 с помощью {Bi.ri } формируется после- довательность значений bo}, соответствующая умножению знака коэффициента bo на значение еп . В первом блоке задержки 7 последовательность {erf bo} задерживается на один такт (задержка в блоках 7... 10 равна периоду частоты дискретизации Т ), в результате чего в п-м такте на первый вход первого сумматора 3 поступает значение сигнала er/ bo, а на первый вход второго сумматора 4 - значение сигнала еп-1х bo.

На выходе первого сумматора 3 в п-м такте формируется значение выходного сигнала уп в формате ИКМ, которое, поступая на входы алгебраического сумматора 5 непосредственно и через третий блок задержки 9, формирует первую разность выходного сигнала Vyn yn-yn-i. Во втором умножителе б значение первой разности Vyn умножается на коэффициент ат, в результате чего на выходе четвертого блока задержки 10, с учетом задержки выходного сигнала на один такт, формируется значение сигнала Vyn-iai.

Указанный сигнал совместно с сигналом с выхода первого блока 7 задержки поступает на входы второго сумматора 4, где суммируется с ранее накопленным значением выходного сигнала второго сумматора 4 на выходе второго.блока задержки 8, что с учетом нулевых начальных значений приводит к формированию на выходе второго сумматора 4 значения сигнала

Vyn-iai+boe п-1(х) + I (Vyiai+boei(x

i 1

z (ai Vyi+boei(x ). 1 1

Выходной сигнал второго сумматора

4 совместно с выходным сигналом первого умножителя 2 формируют на выходе Первого сумматора 3 выходной сигнал фильтра уп в формате ИКМ согласно вы- р ажению (3).

Таким образом, выполняется рекурсивная цифровая фильтрация входного сигнала с линейной дельта-модуляцией при мини- фльных затратах времени в каждом такте благодаря низкой разрядности обрабатыва- е|иых величин (входного сигнала Bi.ri и первой разности выходного сигнала Vyn), п|ричем точность фильтрации определяется разрядностью коэффициентов фильтра и фжет быть равна заданной.

i Операция умножения знака в первом умножителе 2 выполняется следующим образом. Обозначим знаковый бит коэффици- е 1та bo через Во G {0,1}, тогда результат умножения может быть записан в виде 2(Bi,nW )-1 Ibol , где операция суммирования по модулю два, выполняемая п эй помощи элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИПИ; Ibol - модуль коэффициента bo. Остальные блоки могут быть выполнены аналогично прототипу.

Формула изобретения Цифровой рекурсивный фильтр, содержащий последовательно соединенные первый умножитель, первый вход которого является входом цифрового рекурсивного фильтра, и первый сумматор, выход которого является выходом цифрового рекурсивного фильтра, последовательно соединенные первый блок задержки и второй сумматор, второй блок задержки, алгебраический сумматор и второй умножитель, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия при фильтрации сигналов с линейной дельта-модуляцией, введены третий блок задержки, вход которого соединен с первым входом алгебраического сумматора и с выходом первого сумматора, а выход соединен с вторым входом алгебраического сумматора, выход которого соединен с входом второго умножителя, а также четвертый блок задержки, вход которого соединен с выходом второго умножителя, а выход соединен с вторым входом второго сумматора, выход которого соединён с вторым входом первого сумматора и с входом второго блока задержки, выход которого соединен с третьим входом второго сумматора, при этом входы задания коэффициентов первого и второго умножителей являются входами задания коэффициентов цифрового рекурсивного фильтра, а выход первого умножителя соединен с входом первого блока задержки.

Использование: радиотехника и вычислительная техника в устройствах спектрального анализа. Сущность изобретения: цифровой рекурсивный фильтр содержит вход 1 и выход 13, умножители 2, 6, сумматоры 3, 4, алгебраический сумматор 5, блоки 7... 10 задержки, входы 11, 12 задания коэффициентов. 1 ил.

Составитель Э. Борисов Редактор Г. БельскаяТехред М.Моргентал Корректор А. Козориз

Заказ 1060Тираж Подписное

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

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

7)

Ц