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

(54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР

1

Изобретение относится к вычислительной технике. Фильтр предназначен для использования в системах передачи информации в радиолокации и других устройствах, в которых используются многоканальные режимы работы.

Известен цифровой фильтр, содержащий сумматор, устройства умножения, и регистры, реализованные на интегральных схемах 1.

Недостатком данного фильтра являются большие затраты оборудования в многоканальных системах в том случае, когда все характеристик,и каналов одинаковы. -. . , : . .

Наиболее близким по технической . сущности к изобретению является цифровой клътр, содержащий сумматор, на выхода которого поступает входной сигнал фильтра, преобразованный с помощью регистров и устройств умнЬжения. Кроме того, на входы сумматора поступают сигналы с его выхода, ко торые также преобразованы с помощью регистров и ycicpoflCTB умножения. Выходы устройств умножения непосредственно связаны с входами сумматора 2 Для реализации такого фильтра требуется только один сумматор, в то время как при канонической форме реализации фильтра необходимо не менее двух сумматоров. Кроме того, устройство управления для фильтра, где каждой операции (например, умножения) соответствует один операционный элемент (устройство умножения), будет более простым, чем для цифрового фильтра, в котором используется мультиплексный режим с временным разделе0нием.

Одним из недостатков этого фильтра является Гнизкое быстродействие, определяемое, временем обработки одного отсчета входного сигнала, величи5на которого не меньше сумкы минимального времени выполнения операции суммирования И минимального времени выполнения операции умножения. Другим, более существенным недостатком, ограничивающим применение такого фильтра в многоканальных системах, являются большие аппаратурные затраты, так как для каждого кангша практически требуется отдельный фильтр.

Обычно в многоканальных системах цифровой фильтр-прототип используется в мультиплексном режиме обработки информации, где каждое операционное устройство последовательно во

0 времени производит обработку отсчетов нескольких каналов. При этом время обработки одного отсчета входного сиг нала увеличивается в К раз, где К число каналов, а аппаратурные затраты увеличиваются за счет введения дополмительных регистров для х15анёния бтсчетов каналов и за счёт усложнения устройства управления.ПерШё из затрат ртноситель.но малы, так как регистрьа являются регулярными устройствами и эффективно реализуются в виде больших интегральных схем (БИС) . СлоЖ ность устройства управления существенно влияет на сложность фильтра в цеЛом. Это. объясняется тем, что устlioScTBaупр авления в случае яв ;ляются менее регулярными по сравнению с oтIepaциoннt мй элементами, поэтому имеют более низкий десЯзёНЬ интеграции при реализ а(хии и х в виде БИС Цель изобретения - упрощение и повышение быстродействия фильтра. Это ДоСт;йгается тем, чт()7оканальный цифровой фильтр, сумматор и в каждом канале последова, соединенные регистра,выходы кЬтбрых подключены к входам соответ ствующйх устройств умножения, причем входы первого регистра и первогеэ уст ройства умножения в первом канале соединены с входом фи7:ёт р вШгЪд сумматора подКлю сёй к выходку фильтра и к входу первого регистра последнега канала,ддйОлнительно содержит в каждом канале группы последовательно соединенных дополнительныхрегйСтрой причем выход каждого устройства умно жерия через соответствующую группу последовательно соединенных дополнительных регистров подключен к в1к:Ьду сумматора. На чертеже Представлена бхема фил тра, содержащего сумматор 1, устройства умножения 2-6, регистры 7,8, дополнительные регистры 9-14, регист ры 15, 16, дoпoлниteльныe регистры 17-19, вход 20 и выход 21. Входной сигнал фильтра представ ;ляет собой совокупность отечёт с й пер вого X и второго X каналов Ялй рйэлйчных промежутков времени, чередующихся последовательно Ху, (t), х (t + 1), Хнч1 U + 2), Хи (t + 3) 4),.,., где индексы соответствуют номеру отсчета. Для промежутков времени t + 1, t 4- 3, t + 5,, происходит получение выходного отсче та первого канала при условий,;что сигнал при прохождении Через каждый регистр задерживается на один такт (промежуток времени) ,а Ё ШатВ| и .устройства умножения эадёрМки не вно сят. В промежутки времени t, t + 2, t + 4,.... на выходе 21 фильтра полу .чаются отсчетывтор 6г6 канала. Таким образом, введгеннйере:1 йстры не изменяют структуру устройства управления фильтра. Поскольку операии обработки и передачи информации между элементами остаются неизменными. Управление введенными регистрами, осуществляется теми же сигналами, что и управление регистрами в известном фильтре. Эти регистры служат для хранения отсчетов каналов. Их число выбирается: так, чтобы сигналы,.складываемые в сумматоре, относились кодному каналу и имели соответствукщие временные сдвиги. . ; Кроме того, включение регистров между вйходами устройств умножения и входами сумматора позволяет исполь- . зовать в звене фильтра поточный метод обработки информации, при котором быстродействие цифройого фильтра определяется максимальной из двух величин: времёни выполнения операции суммирования и времени выполнения операцйи умножения. В результате- введенные регистры обеспечивают мультиплексный режим обработки информации в. цифровом фильтре для реализации многоканальной работы и повышают его быстродейств.ие без .усложнения устройства управления.. . Рассмотренный цифровой фильтр характеризуется возможностью использования его в многоканальной системе с одинаковыми характеристиками ка налов при получении высокого быстродействия, в многоканальных системах электросвязи или допплеровских системах измерения скорости. Формула; изобретения Многоканальный цифровой фильтр, содержащий сумматор и в каждом канале Последовательно соединенные реги- , стры, выходы которых подключены к входам соответствующих устройств умножения, причем входы первого регистра и первого устройства умножения в . первом канале соединены с входом фильтра, выход сумматора подключен к выходу фильтра и к входу первого рег.йстра последнего канала, о т: л и ч а ю и И и ся тем, что, с целью упрощения и повышения быстродействия фильтра, ok дополнительно содержит в каждом канале группы последовательно соединенных дополнительных регистров, причем выход каждого устройства умножения через соответствующую группу последовательно соединенных дополнительных регистров подключен к вхоДу cyiMMardpai. Источники информации, пр|йй ятые во внимание при экспертизе 1,Фрини Л. Специализированные аппёратные средства для цифровой фильтрации. ТЙИЭР, 4, 1975, с. 108-125. 2.Гольд Б., Рейбер Ч. Цифровые обработки сигналов, пер. с английско|ГО под редакцией Трахнина А. М. М., Советское радио , 1973, .с. 54.