Цифровой рекурсивный фильтр Советский патент 1977 года по МПК H03H17/00 G06F17/17 

1

Изобретение относится к области цифровой обработки сигналов, в частности к цифровой фильтрации, и может быть использовано в различных цифровых комплексах.

Известно устройство цифровой фильтрации, применяемое в цифровых системах обработки сигналов.

Основной его недостаток состоит в том, что увеличение числа возможных положений полосы пропускания приводит к пропорциональному увеличению объема памяти блока весовых коэффициентов и, следовательно, габаритов фильтра 1.

Ближайшим к изобретению техническим решением является цифровой рекурсивный фильтр, содержащий включенные последовательно запоминающее устройство, блок умножения и накапливающий сумматор, выход которого соединен с первым информационным входом запоминающего устройства, блок хранения весовых коэффициентов, выход которого подключен к второму входу блока умножения 2.

Такой фильтр обладает недостаточно высокой точностью перестройки полосы пропускания из-за ограниченного числа наборов коэффициентов в блоке хранения весовых коэффициентов.

Цель изобретения -расширение диапазона перестройки полосы пропускания и повышение точности перестройки.

Это достигается тем, что в устройство введены управляемый квантующий генератор, измеритель внешнего параметра, коммутатор, блок переключения диапазонов и перестраиваемый аналого-цифровой преобразователь. Первый вход управляемого квантующего генератора подключен к выходу коммутатора, а выход - к унравляющему входу перестраиваемого аналого-цифрового преобразователя. Выход этого преобразователя подсоединен к второму информационному входу запоминающего устройства, управляющим входом связанного с третьим выходом блока переключения диапазонов, первый выход которого подключен к второму входу коммутатора, второй выход - к второму входу управляемого квантующего генератора, а четвертый - к входу блока хранения весовых коэффицнентов. Выход запоминающего устройства соединен с входом блока переключения диапазонов, а выход измерителя внешнего параметра подключен к первому входу коммутатора.

На чертеже представлена функциональная блок-схема устройства.

Ппфровой рекурсивный фильтр содержит запоминающее устройство 1, блок 2 умножения, блок 3 переключения диапазонов, блок 4 хранения весовых коэффициентов, накапливающий сумматор 5, коммутатор 6, измеритель 7 внешнего параметра, управляемый

квантующий генератор 8, перестраиваемый аналого-цифровой преобразователь 9.

Устройство работает следующим образом.

В блоке 3 устанавливается необходимый диапазон перестройки полосы пропускания. Способ переключения диапазонов основан на использовании свойства цифровых фильтров, состоящего в том, что отношение частоты среза частотной характеристики к частоте квантования при фиксированном значении коэффициентов постоянно.

При установке диапазона перестройки на второй вход управляемого квантующего генератора 8 от блока 3 переключения диапазонов поступает импульсный сигнал, по которому дискретно изменяется частота, генерируемая этим генератором.

После установки необходимого диапазона в блоке 3 устанавливается необходимый поддиапазон перестройки полосы пропускания. Выбор поддиапазона обеспечивается за счет перестройки коэффициентов фильтра. При этом на зправляющий вход запоминающего устройства 1 с второго выхода блока 3 переключения диапазонов поступает импульсный сигнал, по которому значения весовых коэффициентов, записанные предварительно в устройстве 1, через блок 3 подаются в блок 4 хранения весовых коэффициентов. В блоке 3 переключения диапазонов обеспечивается отсеивание коэффициентов других поддиапазонов, в результате чего в блоке 4 оказываются записанными коэффициенты только выбранного поддиапазона. Одновременно с установкой поддиапазона производится выбор автоматического или ручного режима плавной перестройки полосы пропускания устройства. Такая перестройка обеспечивается за счет плавного изменения частоты квантования. Для этого устанавливается -необходимое положение коммутатора 6. В автоматическом режиме с помощью коммутатора подключается первый вход управляемого квантующего генератора 8 к выходу измерителя 7 внещнего параметра, а в ручном режиме - к выходу блока 3 иереключения диапазонов.

Фильтруемый сигнал поступает на информационный вход перестраиваемого аналогоцифрового преобразователя 9, на управляющий вход которого подается импульсное напряжение частоты квантования с выхода генератора 8. Очередное значение квантованного по амплитуде и времени входного сигнала (хп) с выхода аналого-цифрового преобразователя 9 поступает в запоминающее устройство 1, в котором, кроме весовых коэффициентов, хранятся прощлые значения входного

и выходного сигналов (Хп-г, Уп-г)

Одновременно в запоминающем устройстве 1 происходит стирание прощлых значений входного и выходного сигналов, записаниых в него соответственно и M-j-l тактов назад (, уп-м-i).

Настоящее и прощлые значения входного сигнала, а также прощлые значения выходного сигнала последовательно поступают с основного выхода запоминающего устройства 1 в блок 2 умножения, на второй вход которого синхронно подаются соответствующие коэффициенты из блока 4. Настоящее и прощлые значения входного сигнала, умноженные на соответствующие коэффициенты (aiXn-i, biyn-i), попадают в накапливающий сумматор 5. Число, накоплен-ное в сумматоре, представляющее собой отфильтрованное значение сигнала, через второй информационный вход поступает вновь в запоминающее устройство 1, а также на выход устройства цифровой фильтрации.

Если устройство работает в режиме автоматической плавиой перестройки, то величина внещнего параметра, вызывающего нежелательные изменения спектра фильтруемого сигнала (например, сдвиг спектра), определяется

измерителем 7. Напряжение с выхода измерителя 7 внещнего параметра через второй вход коммутатора 6 подается на первый вход управляемого квантующего генератора 8, и он изменяет частоту генерируемого импульсного напряжения, поступающего на управляющий вход перестраиваемого аналого-цифрового преобразователя 9. Изменение частоты квантования входного сигнала вызывает плавное передвижение частотной характеристики. В результате медленные изменения величины внещнего параметра приводят к пропорциональной перестройке полосы пропускания и, следовательно, к компенсации ощибки за счет изменения (смещения) спектра фильтруемого сигнала. При работе устройства в режиме ручной перестройки плавное смещение полосы пропускания производится из блока 3 переключения диапазонов.) Регулирующее напряжение с третьего выхода блока 3

через первый вход коммутатора 6 поступает на первый вход управляемого квантующего генератора 8, изменяет его частоту, и, следовательно, частоту работы перестраиваемого аналого-цифрового преобразователя 9.

Таким образом, в устройстве цифровой фильтрации при одинаковом с прототипом числе коэффициентов число возможных положений полосы пропускания оказывается существенно больщим и составляет ki-p, где р - число диапазонов, устанавливаемых дискретным изменением частоты квантования. Поэтому цифровой рекурсивный фильтр при одинаковом с прототипом объеме памяти позволяет значительно расщирить диапазон перестройки полосы пропускания или при одинаковом диапазоне перестройки значительно сократить объем памяти, т. е. уменьщить габариты устройства.

Кроме того, цифровой рекурсивный фильтр за счет плавного изменения частоты квантования позволяет значительно повысить точность перестройки, а также скомпенсировать влияние внещнего параметра на спектр фильтруемого сигнала.

Формула и 3 о б р е т е н н я

Цифровой рекурсивный фильтр, содержащий включенные последовательно запоминающее устройство, блок умножения и накапливающий сумматор, выход которого соединен с первым информационным входом запоминающего устройства, блок хранения весовых коэффициентов, выход которого подключен к второму входу блока умножения, отличающийся тем, что, с целью расщирения диапазона перестройки полосы пропускания и повыщения точности перестройки, в него введены управляемый квантующий генератор, измеритель внещнего параметра, коммутатор, блок переключения диапазонов и перестраиваемый аналого-цифровой преобразователь, при этом первый вход управляемого квантующего генератора подключен к выходу коммутатора, а выход -к управляющему входу перестраиваемого аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к второму информационному входу запоминающего устройства, управляющий вход которого подключен к третьему выходу блока переключения диапазонов, первый выход которого подключен к второму входу коммутатора, второй выход которого подключен к второму входу управляемого квантующего генератора, а четвертый выход которого подключен к входу блока хранения весовых коэффициентов, выход запоминающего устройства соединен с входом блока переключения диапазонов, а выход измерителя внещнего параметра подключен к первому входу коммутатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Гольденберг Л. М., Левчук Ю. П., Поляк М. Н. Цифровые фильтры. М., «Связь, 1974.

2.Цатент США N° 3703632, кл. 235/15; 1974.

ff/77 damvuffa Ф

S

3

о Вход

.у

ff6i,roff

/