Цифровой нерекурсивный фильтр Советский патент 1976 года по МПК G06F7/64 G06F17/18 

1

Изобретение отиоснтся к специализированным средствам вычислительиой техники и может быть использовано при обработке в реальиом масштабе времени радиолокационных и акустических сигналов.

Известен цифровой нерекурсивный фильтр, содержащий первый счетчик, соединенный с первым входом первого сумматора, подключенный через первый бл-ок элементов «И к нервому входу матричного блока умножения, второй вход которого соединен с выходол второго блока элементов «И, а выход через нер.вый регистр памяти иодключеи к первому входу второго сумматора и соответствующему входу первого блока элемента «И, вторые входы второго и нервого суммагоров соединены с входом нервого счетчика, ирнчем знаковый выход иервого счетчика соединен с одноименным .входом первого к второго сумматоров, а выход второго сумматора подключен к цифро-аналоговому преобразователю, нйрвый вход второго бло.ка элементов «И подключен к выходу первого сумматора, второй 1ВХОД подключен к выходу блока памяти амплитуд, управляющие входы которого соединены с выходом счетчика адреса, вход которого соеди1нен с соответствующим входом нервого сум1матора.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства, обеспечение его раооты как в режиме генерирования весовых коэффициентов, так и в режнме фильтрации. Достигается это тем, что цифровой нерекурсивный фильтр содержит блок памяти отсчетов входиого сигнала, второй счетчик адреса, второй и третий регистры иамяти, блок намятн весовых коэффнциеитов, реверсивный счетчик адреса и четвертый регистр иамяти, соединенный своим выходом с соответствующим входом первого блока элементов «И, а входом - с блоком памяти весовых коэффициентов, входы которого подключены к реверси1В) счетчику адреса и к выходу второго сумматора, выход второго счетчика адреса соединен с первым входол блока памяти отсчетов входного снгиала, второй вход которого нодключен к второму регистру памяти, вход которого соединен с выходом третьего регистра памяти и с соответствующим входом .второго блока элементов «И.

Иа фиг. 1 показана блок-схема фильтра; на фиг. 2 - временная диаграмма его управляющих импульсов в «Фильтрация. Фильтр содержит счетчик 1 числа периодов

Т, иаканливающий сумматор 2, блоки элементов «И 3, 4, матричный блок умножения 5, регистр памяти 6, в.ход 7 блоков 3 и 4, адресный счетчик 8, блок 9 памяти амплитуд, накапливающий сумматор 10, входы 11 и 12

реверсивного счетчика 13, блок 14 памяти несовых коэффициентов с входом 15, вход 16 регистра памяти 17, вход 18 счетчика адреса 19, блок 20 памяти отсчетов входного сигнала с входам 21, регистры памяти 22, 23 с входами 24, 25, 26, вход 27 регистра тамяти 6, преобразователь код - аналог 28.

Работа формирователя .происходит в двух режимах: генерирование весовых коэффициентов и фильтрация.

Вычисление весовой функции фильтра устройством осуществляется аналогично выработке сигнала частотным синтезатором. Однако для по вышения бьгстродейслвия устройства вдвое в режиме «Генерирование весовых коэффициентов, /г„ формируются в виде следующей сИММетричной дискретной функции:

м /г„ бо + 22В„-со8тсоо/г,(1)

т 1

где (00 лТ - нривсденная основная частота; Т - нериод следования входных имлульсов счетчика; 0. л 4- 2М - порядковый номер весовых коэффициентов.

При этом устройство за период Г вырабатывает дискретные значения М Косинусоидальных сигналов с помощью счетчика 1, наканливающего cyMiMaTopa 2, блоков элементов «И 3 и 4, матричного блока умножения 5. Каждое значение гармоники соответствующей частоты mcoo, хранящееся в определенный момент времени в регистре памяти б, подается через элементы «И 3 на матричный блок 5 и умножается при подаче потенциала по входу 7 на свой вес BQ или 2В , выбранный с помощью адресного счетчика 8 и управляющих И|Мнульсав т из блока памяти 9. Затем взвещенные отсчеты га-го периода / всех М частот накапливаются импульсаими 2 согласно (1) в сумматоре 10, а вычисленное значение /г„ записывается в бло.к памяти 14 импульсами управления по входу 15 по адресу, установленному импульса ми по входу 11 и соответстеующи.м потенциалом на входе 12 в счетчи-ке 13, после чего сумматор 10 обнуляется импульсами «О. Принимая во внимание, что весовая функция (1) четная, достаточно формировать п хранить в блоке памяти весовые коэффициенты половины периода, т. е. М + I временных отсчетов. Из ЗУ в режиме считывания коэффициенты /г„ можно поочередно записывать импульсами по входу 16 в регистр памяти 17.

Однавремеп.по с вычислением весовых коэффициентов в устройстве происходит последовательная запись 2М временных оточегов входного сигнала} Xv ) X;-2.v., ., х.,-2 , в блок памяти 20 с помощью регистров памяти 22, 23 соответствующимii импульсами управления по входам 24 и 25, следующими с частотой квантования входного сигнала. К моменту прихода текущей дискреты в регистр памяти 22 в счетчике 19 вырабатывается адрес с помощью импульсов по входу 18, и импульсами по входу 21 осуществляется запись по ЭТО.МУ адресу предыдущей дискреты из

регистра 23. Последний л:-и дискретный от счет хранится в регистре памяти 22.

Устройство в режиме «Фильтрация осуществляет операцию свертки временных отсчетов входного сигнала и соответствующих им весовых коэффициентов в виде

-У, 2 x.n-lin (2)

Вычислительный такт начинается подачей значения х., из регистра 22 импульсами по входу 26 на вход матричного устройства умножения 5 через элементы «И 4 управляющим потенциалом по входу 7. Одновременно

на другой вход умножителя этим же потенциалам через элементы 4 подастся код весового коэффициента ho из регистра памяти 17. По истечении времени, необходимого на умножение, произведение х - /IQ записывается

импульсами по входу 27 в регистр памяти 6 и импульсами S накапливается в сумматоре 10. Параллельно с этим значение входной дискреты X , перезаписывается импульсами по входу 25 в регистр 23, стоящий на входе

блока памяти 20. Этим кончается первый вычислительный такт.

Следующее дискретное значение входного сигнала х-,- выбирается из блока соответствующим состоянием адресного счетчика 19 и перезаписывается в регистр 22 управляющими импульсами по входу 24, а по его адресу записывается из регистра памяти 23 значение входного отсчета х., импульсами по входу 21. Дальнейщее прохождение временного отсчета x-. на умножитель, выборка и прохождение соответствующего весового коэффициента hi, образование их произведения осуществляется так же, как и в описанном вычислительном такте.

Для выработки одной выходной дискреты у., необходимо 2М + 1 вычислительных тактов. Так как в блоке памяти 14 хранятся отсчеты только полупериода функции (1), то для считывания всех 2М + 1 весовых коэффициентов адресный реверсивный счетчик 13 должен работать в режиме «вычитания с М + 2-го такта, для этого перед поступлением входных импульсов по входу 11 необходимо изменить управляющий потенциал на входе 12.

Вычисление следующей У,-;-1 -и выходной дискреты идет с «временным окном, сдвинутым на один период квантования относительно входного сигнала. С этой целью отсчет

входного сигнала х-, после обработки записывается в адрес дискреты, которая к этому времепи перезаписана и ЗУ в регистр 22. В свою очередь х .,- -и отсчет после обработки перезаписывается в адрес х-,-2 -и

и т. д. Последний в цикле отсчет х ,-2ж после обработки отбрасывается, а в регистр 22 записывается XvJ-i значение. Таким образом, за цикл вычисления одной выходной дискреты проис.ходит смещение входного сигнала относительно весовой функции за один период

квантования. В следующем цикле вычисляется iVv+i значение.

Выходной сигнал в дискретной форме снимается с на)Капли,вающего сумматора 10, а в непрерывной - с преобразователя код - аналог 28.

Устройство позволяет перестраивать форму амллитудно-частот1ной харак7е,р«стики путем изменения амплитуд частотных отсчетов соответствии с зада-нной амплитудночастотной характе ристикой.

Формула изобретения

Цифровой нерекурсивный фильтр, содержащий первый счетчик, соедияенный с первым входом первого сумматора, подключенного через первый блок элементов «И к первому входу матричного блока умножения, второй вход которого соеди-нен с выходом второго блока элементов «И, а выход через первый регистр памяти подключен к первому входу второго сумматора и соответствующему входу первого блока элементов «И, вторые входы второго и первого сумматоров соединены с входом первого счетчика, причем знаковый выход парвого счетчика соединен с одноименным входом первого и второго сумматоров, а выход второго сумматора подключен к цифро-аналоговому преобразователю, первый вход второго блока элементов «И подключен к выходу первого сумматора, второй вход

подключен к выходу блока памяти амплитуд, управляющие входы которого соединены с выходом счетчика адреса, вход которого соединен с соответствующим входом первого сумматора, отличающийся тем, что, с целью

расширения функциональных возможностей, цифровой 1нерекурсив:ный фильтр содержит блок памяти отсчетов входного сигнала, второй счетчик адреса, второй и третий ;регистры памяти, блок памяти весовых коэффициентов,

реверсивный счетчик адреса и четвертый регистр памяти, соединенный своим выходом с соответствующим входом первого блока элементов «И, а входом - с блоком памяти весовых коэффициентов, входы которого подключены к реверсивному счетчику адреса и к выходу второго сумматора, выход второго счетчика адреса соединен с первым входом блока памяти отсчетов входного сигнала, второй вход которого подключен к второму регистру памяти, вход которого соединен с выходом третьего регистра памяти и с соответствуюЩИм входом второго блока элементов «И.