Устройство цифровой фильтрации Советский патент 1979 года по МПК H03H17/00 G06F17/17 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТРАЦИИ

I

Изобретение относится к цифровой об. работке сигналов, в частности к вой фильтраоии, и может быть использовано в различные цифровых комплексах

Известно цифровое устройство, выполняющее фильтрацию сигналов, содержащее звпоь4инаюшее устройство, умножитель и накапливакшшй сумматор, соединенные в кольцо, а также блок коэф||н1циентов и выполняющее дискретное .линейное рреобразование сигнала в .соответствие с рбзноспшм уравнением Та..

Выделение необходимой полосы частот в теком устройстве обеспечивается за счет умножения значений незадержанвого входного сигнала, а также ряда значений. задержанныхВХОДНОГО н выходного сигналов (записанных в запоминающем устройстве) на соответствующие весовые коаффшшенты (хранящиеся в блоке высовых коэффициентов) с после цухшшм накоплением проазведеннй в накапливающем сумматоре. Число, накооленное в сумматоре, представлшощее

значение выходного (отфнлм-рованного) сигнала, заносится вновь в запоминающее устройство для использования в ел. дукяцем такте работы устройства.

Однако такое устройство отличается низкой точностью перестройки частотной характеристики в весьма узким диапо- . .арном перестройки.

Наиболее .близким по технической сущности К изобретению является устройство, содержащее запоминающее устп ройство, умножитель, накашшвакшнй сумматор, бяок коэффициентов, соединенные в КОЛЫ10, измеритель внешнего параметра, утфавляёмый квантующий генеsратор, перестраиваемый анвлого.-Ш1фровой преобразователь и блок переключения диапазонов, предназначенные для перестройки частотной характе стнхи фшилгра 12 .

0

при настройке с помощью весовых коэффшшеатов частотной характернстнкв в низкочастотной обпастн существенно возр ютает уровень собственньЦс шумов. что приводит к необходимости увепичени точности вычислений и разрядности входяших в него блоков, т.е. к усложнению устройства. При решении поставленной задачи путем использования набора аналоговых фильтров, коммутируемых внешним сигн1алом, устройство в целом также существеннб усложняется. Целью изобретения является упрощение устройства. Это достигается тем, что устройство соуержашее аналого-цифровой преобра- , зователь, первый вход которого является информационным входом устройства соединенные в кольцо блок памяти, умножитег ь и накапливакяций сумматор, вы ход которого явля1 тся информааионным выходом устройства, блок задания коэффициентов, первый выход которого подключен к второму входу умножителя, . блок переключения диапазонов, выход которого сЬбдийей с первым Ъходом кван тующего генератора, второй вход которого является управляющим входом устройства, включает умножитель частоты, антиэлайзинговый фильтр и селектор выборок, пр11чем выход квантующего генератора соединен непосредственно с пер вым входом селектора выборок и через умно5Китель частоты со вторым входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первым входом аиггиэлайзингового фильФра, выход блока задания, коэффициентов подклкзчен к втр рому входу антиёлайзингового фильт ра, Bbi ход которого соединен со вторым входом селектора выборок, выход селектора выборок подключен к второму входу блока памяти. На чертеже дана структурная схема предлагаемого устройства. Устройство для цифровой фильтрации содержит квантующий генератор 1, блок 2перек; чения диапазонов, умножитель 3частоты квантования, селектор 4 выборок, аналого-цифровой ; преобразоватеяь 5, цифровой рекурсивный антиэлайзинговый фильтр б, блок 7 памяти, умножитель 8, некапливакядий сумматор 9 блок 1О задания коэффициентов. Устройство работает следующим образом. Входной сигнал поступает на вход пв|эестрааваемого аналого-цифрового преобразователя 5, где квантуется во времени и по амплитуде. Частоту квантовашя вырабатывает управляемый кг.ан туюший генератор 1 в зависимсюти от управляющего сигнала, поступающего на вход устройства и изменяющего частоту квантования плавно, и от сигнала, поступающего с блока 2 и изменяющего частоту квантования дискретно. Частота квантования увеличивается в целое число К раз на умножителе 3 до величины, исключающей явление элайзинга, и подается на управляющий вход перестраиваемого аналого-цифрового преобразователя 5. Входной сигнал аналого-цифрового преобразователя, проквантованный с высокой частотой квантования, поступает на цифровой антиэлайзинговый фильтр 6, работбцощий с той же частотой кванто- вания. С выхода блока Ю на фильтр 6 подаются коэффициенты, обеспечива1О. щие такую частотную характеристику фильтра, при которой подавляются высокочастотные составляющие входного сигнала, а преобразованный таким образом сигнал, соответствующий низкочастотной части спектра входного СНГнала, подается на селектор 4, где прореживается в К раз до низкой частоты квантования, вырабатываемой управляемым квантующим генератором 1. Низкая частота квантования и частота среза фильтра 6 подобраны так, чтобы исключить явление элайзинга при квантовании низкой частотой квантования.. Сигнал с выхода селектора 4 поступает на, вход блока 7, которь1й вместе с умножителем 8, сумматором 9 и блоком 10 работает с той же низкой частотой квантования. Вы- . деление необходямой полосы частот обеспечивается за счет умножения в умножителе 8 значений незадержанного сигнала, поступившего на вход блока 7, а также ряда значений задержанных входного и выходного сигналов, записаяных в блоке 7, на соответствующие весовые коэффициенты, хранящийся в блоке 10, с последукшшм накоплением полученных произведений в сумматоре 9. Включение цифрового антиэяайаингбг вот фильтра, работающего с высокой частотой квантования, позволяет подавить высокочастотные составляющие входного сигнала. При этом вследствие простоты антиэлайзинговотч) фильтра не происходит существенного усложнения цифрового фильтра в целом. С другой стороны это обеспечивает возможность работы основного фильтра, формиру -. щего частотную характеристику, с низкой частотой квантовшшя и COOTBQTCTвенно низким отношением частоты квантования к граничным частотам частотной характеристики фильтра. Низкая час тота квантования обуславливает низкий уровень собственных шумов фильтра и позволяет снизить требования к точност вычислений и не увеличивать разрядност при расширении диапазона перестройки {жльтра. При перестройке частотной характе ристики фильтра за счет изменения частоты квантования пропораиональвр вэМеняется и высокая частота квавтоваЕия, с которой работает сифровсЛ asetor ёлайзинговый фильтр, а следовательно, проп(щионапьно изменяется н ert частота среза. Это исключает явление элай зинра в широком диапазоне перестройки 4&GTOVKO& характеристики. Формула и.аобрет е н и я Устройство для цифровой , содержащее аиааог1 аш| о8{ й зователь, первый вхщкрторопЕ ся информационным BxCNitOM ycrpoScrJeie, соединенные вкопшо блек ш&$вти умсожитель я аакапливаивцеД сумматор, вы хоа которого является ивформациовным выходбм устройства блок задания коэффициентов, первый выход которого подклк чен к второму входу умножителя, блок переключения диапазонов, выход которого соединен с первым входом квантующего генератора, второй вход которого является уиравляюшим аходом устройства, отличающееся тем, что, с оелыо упрощения устройства, оно-содержит умножитель частоты, антиэлайзинговый фнлхугр и селектор выборок, путчем выход квантующего генерат« а совдизен непосредственно с первым входом сеяектора шлборок и входом аналого«1 рового прескбразователя, шлход которого соединен с первым вход ом антиаяайаингового фильтра, выход блока зщания козффщЕе ггов подключен к вхойу антиэлайзингобого фш1{л а, выход которого соединен со; вторым входом селектора выборок, выход сеиектогps выборок п1ЭдвЯ10чен к второму входу 6itoK« яамхга-и. Источкжв ивформшош, прнш1тые во вйймание при экспертизе; 1.Штект США № 3703632, ;кл. 235-152,; 1974. 2.Авторское сви детельство СССР № 563676, кл. G 06 F 15/34, 1976.