Цифровой фильтр

(57) Изобретение может исполь ся в радиосвязи, радиолокации цифровой обработки сигналов и печивает повышение быстродейс цифрового фильтра. Цифровой р сивный Аильтр второго порядка держит регистры сдвига (РС) 1 первой группы, РС 1.4, 1.5 вт группы, сумматор 2, выходной оватьбес инов ССОР1984. АР кр ОЮЗ СОВЕТСНИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ354393 Продолжение табл.14 Адрес Г в фЪфг Ф Ф) Ъ Ъ; О 0 1 1 0 0 О 1 1 0 1 0 1 3 О О 1 30 О О 1 1О 0 .1 1 1 1 0 1 3 1 О 1 1 1 1 О 1 0 0 О 0 1 О 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 О 0 О 1 О О. 1 О 1 0 0 3 1 1 0 01 0 О 00 1 О 3 0 0 1 0 3 0 1 1 0 1 0 1 О 0 1 О 0 1 0 1 1 О 1 0 1 1 1 1 0 3 1 3 0 0 1 1 О 1 1 О 0 1 0 0 0 0 1 1 1 О 0 1 О 1 0 О О 1 1 0 1 1 О 0 О 1 3 1 1 О 3 1 О 1 00 1 1 1 0 1 0.0 1 0 1 1 1.1 О 1 0 1О О 1 1 1 1 1 О 0 1 1 1 1 11О 1 3 1 Составитель С.ИузычукРедактор С.Патрушева Техред А.Кравчук Корректор С, 3 екмарЗаказ 5713/54 Тираж 900 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий(ВР) 3, блок памяти (БП, 4, блокипреобразования кода 5.1-5,п 1, кампараторы 6,1-6,щ, счетчик 7, блок умножения 8, блок синхронизации 9 иинверторы 10, 11. Отсчеты входной ивыходной последовательностей прсд-.ставлявтся п-разрядным двоичным дополнительным кодом. В каждом тактевыполняптся,следув 1 чие действия. Компараторы 6.1-6.п сравнивают коды свыходов блока преобразования кодоВ5 с кадом счетчика 7. Результат сра 1 Изобретение относится к циАр 11 айобработке сигналов и может быть ; -пользовано в системах цисЬровой Альи рации В радиосвязи, радиолокации иРВГДИОНЯВИГЯЦИИаЦель изобретения - повьпиение:стродействия циАрово 1 о йил 1 1.ра,.На чертеже приведена структурн;".схема циАрового Аильтра второго 1 прядка.Цийровой 1 ильтр содержит первый,второй, третий регистры 1,1-1,3 сдви.га первой группы, первый и Второйрегистры 1.4 и 1.5 сдвига вт, Вгруппы, сумматор 2, выходной рс.гист 13, блок 4 памяти, 1 и блоков 5.1-:.кпреобразования кода, 1 п компараторов6,1-6.п, счетчик 7, блок 8 умноженияблок 9 синхронизации, первый и второй инверторы 10 и 11,Работа цис 1 рового фильтра описывается разнастным уравнением Ук а Х к+а 1 Х к.1+аг Хк- г+1 к-+г Ук-г 1 ( 1 ) где хк,у, - отсчеты входной и выходной последовательностейсоответственно;а,и Ъ; - коэйфициенты прямых и обратных связей соответственно;1 - номер отсчета (Е=01)Значения отсчетов выходной последовательности ук вычислявтся цифровым фильтром и Аормиру 10 тс 51 на вь:ходГ нам регистре 3. Отсчеты входной и выходной последовательностей пред ставлены ти-разрядным двоичным дополнительным кдм нения поступает на блок умножения 8, в котором умножается на числа, считанные из БП 4. В сумматоре 2 скла,цывактся результат умножения и число, установленное в ВР 3 в предыдущем такте, и результат заносится в ВР 3. По синхроимпульсу увеличивается содержимое счетчика 7 и сдвигается инАормация в БП 4, Все эти действия повторявтся для всех М чисел БП 4. Затем следует подготовительный так г Вывода отсчета. 1 ил., 14 табл. где х",у - )-е разряды отсчетов 10 х к и ук соответственно(счет ат старпглх разрядов),Первьи и второй инверторы 10 и1 инвертирукт знаковые разряды отсчетов у, и х, соответственно, поэтому в регистрах 1,1-1,5 сдвига хра.нятся отсчеты хкр х , х , уу соответственнок.г 20 х =1-х+ х 2 =х+ х 2111- 1о:огде х,ч - инверсия значений х,оу соответственно;ху - 1-е разряды отсчетов х,у соответственно.В блоке 4 памяти хранятся числа дГ)=а,( -Э, )+а, Ь.-%,)+агЬ,-,)+ +о, (,-Ъ,1+Ь (а,-Ъ ), (6) ГГ I тгде Ъ =(Ъ 111) - вектор, компоненты которого 3,., 71 могут принимать только зна-:ения 0 или 1, 1354393Значения йункции (а) приведены в табл. 1,В реальных цийровых йильтрах некоторые коэййициенты прямых связей связаны между собой определенными соотношениями. Например, для цийрового йильтра нижних частот (ЦФНЧ) второго порядка с баттервортовской или чебншерской аппроксимацией амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) справедливы соотношения 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55(7) а =а, а,=2 ао. Значения йункции Ч ( ) для данного случая приведены в табл. 2. Для цифрового йильтра верхних частот (ЦФВЧ) второго порядка с баттервортовской или чебышевской аппроксимацией АЧХ справедливы соотношения(8) а =а а =-2 аО 2 фофЗначения йункции Ъ) для данного случая приведены в табл, 3.Для полосовых цийровых йильтров (ПЦФ) второго порядка с баттервортовской или чебышевской аппроксимацией АЧХ справедливы соотношения(9) а аа (10)Значения функции с(%) для данного случая приведены в табл. 5. Для полосовых цийровых йильтров без нулей пропускания на вещественных частотах справедливо соотношение.а,=а=О. (11)Значения йункции(%) для данного случая приведены в табл. 6.При выполнении соотношений (7)- (11) некоторые значения функции с(%) повторяются. В блок 4 памяти записываются только неповторяющиеся значения функции ц(%),В табл. 7 приведен пример распределения памяти для ЦФНЧ и ЦФВЧ второго порядка с чебышевской или баттервортовской аппроксимацией АЧХ. а,=-а, а,=ОЗначения йункции ц для данного случая приведены в табл. 4.Для режекторных цийровых йильтров (РЦФ) второго порядка, эллиптических цифровых фильтров второго порядка и цийровых йильтров второго порядка с инверсной чебышевской аппроксимацией АЧХ справедливо соотношение В табл. 8 приведен пример распределения памяти для ПЦФ вторрго порядка с чебышевской или баттервортов скай аппроксимацией АЧХ,В табл, 9 приведен пример распределения памяти для ПЦФ второго порядка без нулей пропускания на вещественных частотах.В табл. 10 приведен пример распределения памяти для РЦФ, эллиптических цийровых йильтров и цийровыхфильтров с инверсной чебышевской аппроксимацией АЧХ.Блок 4 памяти реализован как стек,в котором.на выходе подается первоечисло из записанных ранее М чисел.После считывания из него первого числа в стеке осуществляется сдвиг информации, при котором место 1-го числа занимает (Е+1)-е, а число, находившееся на выходе в предыдущем такте, записывается на вход стека,.1Счетчик 7 имеет коэййициент пересчета, равный И - числу слов, записанных в блок 4 памяти. Число раз-,рядов р счетчика 7 равно ближайшемуцелому числу, большему 3.ор, М. Компараторы 6.1-6.ш осуществляют сравнениекода в счетчике 7 с кодом, получаемым на выходе блоков 5.1-5.ш преобразования кодов. При равенстве сравниваемых кодов на выходе компараторов6.1-6.ш йормируется сигнал "1", впротивном случае - "О".Блоки 5,1-5.ш преобразования кода осуществляют преобразование кодоФ /вых комбинаций=(Я,Ъ )составленных из одноименных разрядоврегистров .1.1-1.5 ш сдвига, в кодадреса Г=() блока 4 памяти,в котором хранятся деповторяющиесязначения йункции с(% ).В табл. 11 приведено преобразование кода для ЦФНЧ второго порядка сбаттервортовской и чебышевской аппроксимацией, в соответствии с которым работают блоки 5,1-5.ш преобразования кода. В табл. 12, 13 и 14приведены преобразования кода соответственно для ПЦФ второго порядкас Ьаттервортовской или чебышевскойаппроксимацией АЧХ, для ПЦФ второгопорядка без нулей пропускания и дляРЦФ, эллиптических цийровых йильтров и цийровых йильтров с инверснойчебышевской аппроксимацией АЧХ.В исходном состоянии в регистрахд1.1-1.5 сдвига записаны отсчеты х, 1354393Х.гу уку, СООтВЕтСтВЕННО,на выходах блоков 5.1-5.ш преобразования кода устанавливаются значения преобразованных кодов в соответствии с табл, 11-14, счетчик 7 находится в состоянии О, в блоке 8 памяти находятся значения ее(Г) в соответствии с табл. 7-10, в выходномрегистре 3 устанавливается числоБ =(а,+а,+а +Ъ 1 +Ъ ) 2 синхроимпульсом, поступающим с второго выхода9.2 блока 9 синхронизации. На вход9.5 блока 9 синхронизации поступаетзапускающий импульс, разрешающий начать обработку. Цикл обработки состоит из М рабочих и одного подготовительного такта,В каждом рабочем такте выполняются следующие действия,1. Сравнение компараторами 6.16.ш кодов, полученных на выходахблоков 5,1-5.ш преобразования кодовс кодом, записанным в счетчике 7.Полученный на ныходах компараторон6,1-6.щ результат сравнения поступает в качестве множителяП = 11 е 2,где П - код на выходе )-го компараетора в 1-м такте, на первыеш входов блока 8 умножения.Блок умножения всегда умножает числа, считанние из блока 4 памяти на положительные числа.2. Умножение блоком 8 умножения числа(е(Ге ), находящегося на выходе блока 4 памяти, на число 1 е . В результате на выходе блока умножения Я образуется числогде 1 - номер такта.3. Суммирование сумматором 2 поступивших на его входы чисел МЕ иБЕ где ЯЕ ( - число, установленноев выходном регистре 3 н предыдущемтакте.4. Запись числа Б = Ы +БЕ, в выходной регистр 3 синхросигналом с выхода 9.3 блока 9 синхронизации, поступающим на тактовый вход выходного регистра 3,5. Увеличение содержимого счетчика 7 на единицу синхроимпульсом, по-,ступающим с четвертого выхода 9.4блока 9 синхронизации на тактовыйвход счетчика 7. 6. Сдвиг информации н блоке 4 памяти, при котором на его выход подается следующее число (р(Ге предыдущее число с(1 е ) подается на входблока 4 памяти. Все зти действия выполняются синхросигналом, поступающим с четвертого выхода 9,4 блокасинхронизации на тактовый вход блока 10 4 памяти.=4 Г, ) П", 2 +Бе=ГЕ)к1 х 1 Еа(2 +Б (12)Поскольку 11 прч фиксированномможет принять значение "1" йе более, чем для одного значения 1 (каждое число( (Ге ) в цикле поступает навыход блока 4 памяти только один З 0 раз) то