Перестраиваемый цифровой фильтр Советский патент 1979 года по МПК G06F17/17 H03H17/00 

Изобретение относится к вычислительной технике. Известен цифрювой фильтр, содержа щий запоминающее устройство, блок пе ремножения и накапливающий сумматор, соединенные в кольцо, а также блок весовых коэффициентов 1, Этот фильтр осуществляет дискретное линейное преобразование сигнала в соответствии с разностным уравнением. Вьвделениё необходимой полосы частот в нем обеспечивается за счет умножения значений незадержанного входного сигнала, а также ряда значений задержанных входного и выходного сигналов записанных в запоминающем устройстве на соответствующие весовые коэффициенты, хран оциеся в блоке весовых коэффициентов , с последующим накоплением произведений в накапливаклцем. сумматоре. Число, накопленное в сумматоре, представляющее выходное (отфильтрованное) значение сигнала, заносится вновь в запстлинающее уотройство Щ1п использования в следующем так тераб оты фильтра, Недостатком такого фильтра является низкая точность перестройки частотной характеристики и недостаточно широкий диапазон перестройки. Наиболее близким по технической сущности к данному является-цифровой фильтр, со.двржащий запоминающее устройство, умножитель, накапливающий сумматор, блок коэффициентов, измеритель внешнего параметра, управляемый квантующий генератор, перестраиваемый аналого-цифровой преобразователь и блок переключения диапазог нов, предназначенные для перестройки частотной характеристики фильтра 2. Блок переключения диапазонов дискретно изменяет частоту квантования квантующего генератора, а измеритель внешнего параметра изменяет ее плавно. При этом изменяется положение частотной характеристики фильтра на частотной оси. Кроме того, с помощью, блока переключения диапазонов можно передать в блок коэффициентов данные записанные заранее в запоминающее устройство и определяющие форму частотной характеристики. В этом фильтре при частых перестройках формы частотной характеристики , требующих передачи больших массивов коэффициентов из запоминающего устройства через блок переключения диапазонов в блок коэффициентов, возрастает вероятность искажения отдельных коэффициентов. Кроме того, при непрерывной работе в течение длительного времени могут наблюдаться сбои, вызываемые, нагфимер, электромагнитными помехами, кратковременныfiK перерывами в подаче питания и др. При этом наиболее опасными являются сбои, приводящие к искажению коэффициентов, хранящихся в блоке весовых коэффициентов, и вследствие этого к искажению частотных характеристик фильтров,

Целью изобретения является повышение надежности за счет исправления случайных сбоев коэффициентов без остановки процесса фильтрации.

Это достигается тем, что в перестраиваемый цифровой фильтр, содер-жащий последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, вход которого является информационным входом фильтра, запоминающее устройство, умножительи накапливающий сумматор, выход которого является выходом фильтра и подключен ко входу запоминающего устройства, управляемый квантующий генератор, первый вхо которого подключен к управляющему входу фильтра, второй вход подключен к первому выходу блока переключения диапазонов, выход управляемого квантующего генератора подключен к управляющему входу аналого-цифрового преобразователя, второй выход блока переключения диапазонов подключен к управляющему входу запоминающего устройства, третий выход - ко входу блока памяти коэффициентов, выход которого соединен со входом умножителя, первый вход блока переключения диапазонов подключен к выходу запоминающего устройства, введены группа элементов и, блок вычисления контрольны значений, вх-од которого подключен к выходу блока памяти коэффициентов f блок хранения контрольных символов, вход которого подключен к выходу запоминающего устройства, адресный регистр, управляющий вход которого подключен к выходу управляемого квантующего генератора, выход адрес™ него регистра подключен к адресному входу блока хранения контрольных символов, блок сравнения, входы КОТОРОГО подключены соответственно к выходам блока хранения контрольных символов и блока вычисления контрольных значений, выход блока сравнения соединен с управляющими входами элементов И группы, выход адресного регистра соединен а информационными входами .элементов. И группы, выход з которых подключены к второму входу блока переключения диапазонов.

Схема фильтра представлена на чертеже

Устройство содержит управляемый квантующий генератор 1, аналого-цифровой преобразователь 2, запоминающее устройство 3, умножитель 4, накапливающий сумматор 5, блок 6 переключения диапазонов, блок 7 памяти коэффициентов, блок 8 вычисления контрольных значений, блок 9 хранения контрольных символов, элементы И 10, адресный регистр 11, блок 12 сравнения, управляющий вход 13 фильтра, информационный вход 14 и выход 15 фильтра.

Работает фильтр следующим образом,

В блоке 6 переключения диапазонов устанавливается .необходимыйдиапазон перестройки полосы пропускания, для чего из блока 6 переключения диапазонов на второй вход управляемого квантующего генератора 1 подается сигнал, по которому дискретно изменяется генерируемая им частота. Затем в блоке 6 устанавливается необходимый поддиапазон перестройки полосы пропускания путем установки соответствующих весовых коэффициентов, для чего на управляющий вход запоминающего устройства 3 со второго выхода блока б переключения диапазонов подается импульсный сигнал, по которому значения несовых коэффициентов записанные предварительно в запоминающем устройстве 3, поступают блок 6 переключения диапазонов в

блок 7 памяти коэффициентов и однбвременно контрольные символы этих коэффициентов поступают из запоминающего устройства 3 в блок хранения 9 контрольных символов, Контрольные символы представляют собой некоторую контрольную логическую функцию от значения коэффициента. Например, они могут быть суммой значений разрядов коэффициента по модулю 2 или по модулю 3 или другой функцией. Контрольные сшчволы предварительно вычислены и записаны ъ. запоминающее устройство. 3, причем зона хранения этих коэффициентов может быть выполнена в виде постоянной Пс1мяти. Плавная перестройка полосы пропускания обеспечивается подачей управляющего сигнала на управляемый квантующий генератор 1, Фильтруем1Лй сигнал поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 2 с информационного входа 14 фильтра, на управляющий вход преобразователя 2 подается импульсное напряжение от генератора 1, Очередное значение квантованного по амплитуде и времени входного сигнала с выхода аналого-цифрового преобразователя 2 поступает на вход запоминакщего устройства 3, в котором кроме весовых коэффициентов, хранятся предыдущие значения входного и

выходного сигналов.- Настоящее и предьщуиее значения входного сигнала, а также предьщущие значения выходного сигнала последовательно поступают с выхода запоминающего устройства 3 в умножитель 4, на другой вход которого синхронно подаются соответствующие коэффициенты из блока 7 памяти коэффициентов. Значения входного к выходного сигналов, умноженные на соответствующие коэффициенты с умножителя 4 поступают в накапливающий cyiwviaTop 5. Результат, накопленный в сумматоре 5 и представляющий собой очередное значение выходного сигнала, поступает в запоминающее устройство 3 для использования в последующих тактах работы фильтра

В процессе работы фильтра весовые коэффициенты из блока 7 при поступлении на умножитель 4 одновременно поступают на блок 8 вычисления контрольных значений, с выхода блока 8 вычисленные данные поступают на блок 12 сравнения. На другой вход блока 12 сравнения синхронно подаются контрольные символы тех же коэффициентов из блока 9 хранения контрольных символов. Порядок выдачи контрольных символов из блока 9 определяется адресным регистром 11.Работа адресного регистра 11 синхронкэирована по управляющему входу частотой квантующего генератора 1. Совпадение значений, поступающих на оба входа блока 12 сравнения,означает , что коэффициент, поступающий из блока 7 на умножитель 4, не искажен, В противном случае на выходе блока 12 сравнения вырабатывается импульсный сигнал, открывающий элементы И 10. При этом адрес искаженного коэффициента с выхода адресного регистра 11 через открытые элементы И 10 поступает на блок б переключения диапазонов, в котором на втором выходе вырабатывается сигнал. По этому сигналу истинные значения искаженного весового коэффициента вновь переписываются из запоминающего устройства 3в блок 7 памяти коэффициентов. Ввиду инерционности цифрового фильтра описанное выше кратковременное искажение одного из коэффициентов практически не отражается на выходном сигнале.

Положительный эффект рассмотренного цифрового фильтра заключается в том, что в нем исключена возможность продолжительной работы фильтра с искаженными весовыми коэффициентами, что могло бы привести к искажению выходного сигнала фильтра. Благодаря непрерывному контролю весовых коэффициентов и корректировке их я

случае обнаружения сбоев и неисправностей без прерывания функционирования фильтра, повышается надежность его работы и достоверность результатов фильтрации.

Формула изобретения

Перестраиваемый цифровой фильтр, содержащий последовательно соединенoные аналого-цифровой преобразователь, вход которого является информационным входом фильтра, запоминающее устройство, умножитель и накапливающий сумматор, выход которого является

5 выходом фильтра и подключен ко входу запоминающего устройства,, управляе1«5Ый квантующий генератор, первый вход которого подключен к управляющему входу фильтра, второй вход - под0ключен к первому выходу блока переключения диапазонов, вькод управляемого квантующего генератора подключен к управляющему входу аналого-цифрового преобразователя, второй выход

5 блока переключения диапазонов подключен к управляющему входу запоминающего устройства, третий выход к входу блока памяти коэффициентов, выход которого соединен со входом

0 ут-аножителя, первый вход блока переключения диапазонов подключен к выходу запоминающего устройства, о тл и ч а ю щ и И с я тем, что, с целью повы11;ения надежности, в него

5 введены группа элементов И, блок вычисления контрольных значений, вход которого подключен к выходу блока памяти коэффициентов, .блок хранения контрольньк символов, вход которого поцк.пючен к выходу запомянаюше0го устройства, адресный регистр, управляющий вход которого подключен к выходу управляемого квантующего генератора, выход адресного регистра подключен к адресному входу блока

5 хранения контрольных си.мволов, блок сравнения, входы которого подключены соответственно к выходам блока хранения контрольньлх символов, выход блока сравнения соединен с управ0ляющими входами элементов И группы, выход адресного регистра соединен с инфopмaциoнньт IИ входами элементов И группы, выходы которых подключены к второму входу блока переключенк.я

5 диапазонов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3703632, кл. 235-152, 1972.

0

2.Авторское свидетельство СССР 563676, кл, 606 F 15/34, 1976

(прототип).