Нерекурсивный цифровой фильтр-дециматор

09) 01)эся) Н 03 Н 17/06 СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ СТ МУ С А ВТОРО 3430040/ 26.04.82 23.08.84 Л.М.Голь оляк и Т Ленинград ститут св ича+ Бюп. 9 31 денберг, Б.Д. В,Губанова ский электрд язи нм.проф.(56)Ф 66 т ехничес-,.А.Бонч ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ 621.396,6 (088.8)1. Авторское свидетельство СССР9476, кл. Н 03 Н 17/06, 1979.2, Гольденберг Л.М. и др, Цифровые устройства на интегральных схемах в технике связи. М., "Связь", 1979, с . 158-159, рис. 5.28 (прототип)(54)(57) НЕРЕКУРСИВНЫЙ ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР-ДЕЦИМАТОР, содержащий последовательно соединенные сумматор и регистр, выход которого соединен спервым входом сумматора, а такжепоследовательно соединенные генератортактовых импульсов и делитель частоты, при этом выход генератора тактовых импульсов и выход делителя частоты соединены соответственно с входами записи и считывания регистра,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью возможности Формирования произвольной амплитудно-частотной характеристики, в него введены умножитель, первый вход которого является входом фильтра, а выход подключенк второму входу сумматора, и постоянное запоминающее устройство, включенное между вторым входом умножителя и выходом генератора тактовыхимпульсов.10 Поставленная цель достигается тем, что в нерекурсивный цифровой фильтр-дециматор, содержащий последовательно соединенные сумматор ирегистр, выход которого соединен с первым входом сумматора, а также последовательно соединенные генератор тактовых импульсов и делитель частоты, при этом выход генератора тактовых импульсов и выход делителя частоты соединены соответственно с входами. записи и считывания регистра, введены умножитель, первый вход которого является входом фильтра, а выход подключен к второму входу сумматора, и постоянное запоминаю 45 50 Изобретение относится к цифровой технике и может быть использовано в системах цифровой обработки радио" технических сигналов.Известен нерекурсивный цифровой ,5 фильтр-дециматор, содержащий входной буферный регистр, регистр сдвига состоящий из элементов задержки от,счетов входного сигнала на период дискретизации, выходы которых подключены к входам сумматора через умножители отсчетов на коэффициенты фильтра 13Недостатком этого устройства является то,.что если порядок К передаточной функции цифрового фильтра велик, то для реализации данной схемы требуется большая оперативная память (Яэлемент задержки) и большое количество умножителей (Н), т.е. велики аппаратные затраты.Известен нерекурсивный цифровой фильтр-дециматор, содержащий сумматор, выход которого подключен к входам регистра, а выход регистра - 25 к одному из входов сумматора, на другой вход которого подаются отсчеты входного сигнала Г 21.Недостатком известного устройства является то, что амплитудно-частотная 30 характеристика (АЧХ) интегратора далека от идеальной АЧХ фильтра нижних частот (равной 1 в полосе пропусканияи имеющей малые значения в полосе задерживанв), тогда как к ., фильтрам обычно предъявляются доста" точно жесткие тиебования к неравномерности АЧХ в полосе пропускания и уровню полавления в полосе заперживания. 40Цель изобретения - возможность Фовмиоования пооизвольной АЧХ.щее устройство, включенное между вторым входом умножителя и выходом генератора тактовых импульсов.На чертеже представлена структурная электрическая схема нерекурсивного цифрового фильтра-дециматора.Нерекурсивный цифровой фильтр-дециматор содержит умножитель 1, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 2, сумматор 3, регистр 4, генератор 5 тактовых импульсов и делитель 6 частоты. Входной сигнал х(пТ) поступает на первый вход умножителя 1, на второй вход умножителя 1 из ПЗУ 2 поступает очередной коэффициент фильтра, Выход умножителя подключен к одному из входов сумматора 3, выход которого подключен к входу регистра 4. Один из выходов регистра 4 подключен к второму входу сумматора 3, а второй выход является выходом устройства. Генератор 5 и делитель 6 вырабатывают сигналы управления работой отдельных блоков.Нерекурсивный цифровой фильтрдециматор работает следующим образом.Алгоритм работы нерекурсивного цифрового фильтра без децимации описывается разностным уравнениемя-уф(пТ) = Ь х(пТТ), и = 0,1,И где Т Допустим, что Н й в. Тогда за ин,тервал времени Т = шТ, равный интервалу дискретизации выходного, сигнала необходимо вычислить сумму Ю произвецений коэффициентов Ь 1 на отсчеты входного сигнала х(паТ-З.Т) (=0,1, М) .- период дискретизации;Ь, - коэффициентыфильтра,Я - порядок фильтра;х(пТ) и уф(пТ) -. соответственновходной и выход"ной сигналы.Если на выходе фильтра осуществляется уменьшение частоты.дискретизации (децимация) в ж раз, т.е. изпоследовательности отсчетов УМ(пТ)берется только каждый ш-й отсчет,то нерекурсивный цифровой фильтрдециматор описывается раэностнымуравнениемИ-у(пшТ) - 2; Ь, (Т-Т),и =0,1,;.,, Пусть И=в=5. Тогда для вычисления зультат записывается в регистр 4.первого выходного отсчета у(0) необ- Таким образом, на 5-м такте содержиходимо вычислить .произведение Ь х(0) . мое регистра 4 равно требуемому знадля вычисления второго отсчета чению выходного отсчета фильтра-деу(15 Т) необходимо вычислить сумму . 5 циматора у(15 Т). В этот момент вреЪЬ(5 Т) + Ь,1 х(4 Т) + Ьх(ЗТ) + мени с выхода делителя б частоты на+ Ь х(8 Т) + Ь х(7 Т) + Ьх(6 Т) и т,д. регистра 4 на выход устройства. ПриГенератор 5 генерирует последова" О эуом происходит обнуление регистра1 Отельности тактовых импульсов с часто, который таким образом подготавлитой Р и с периодом дискретизации Т вается к вычислению следующего вы-.вхорного сигнала, а делитель 6 час- ходного отсчета у(25 Т). На 6-м так-тоты - с частотой Г и с периодом . те начинается вычисление отсчетадискретизации Т = шТ выходного сиг у(2 "5 Т): в умножителе 1 осуществлянала. Отсчеты входного сигнала ется вычисление произведениях(пТ) поступают на вход умножителя Ьх(6 Т), которое, будучи сложенным1, на другой вход которого из ПЗУ 2 с нулем, записывается в регистр 4с тем же периодом поступают коэффи- и т.д,циенты Фильтра, причем в последова.- 2 Отельности, определяемой циклическим В общем случае алгоритм работысдвигом последовательности 1 Ь, Ь, предлагаемого устройства следующий:Ь, Ь , Ь, Таким образом, на вто- на каждом и-ом такте (и =, 0,1,)мрои вход умножителя 1 поступает по- с частотой дискретизации входногоследовательность чисел Ъ, Ъ, Ь, 5 сигнала в умножителе 1 осуществлле осуществляет 2 юЬре ЬцюЧя умножение отсчета входного сигнаРассмотрим работу устройства при ла х(пТ) на коэффициент фильтра Ь,вычислении выходного отсчета у(15 Т), где= И-(и)шод ш, а (А)вой ВВычисление осуществляется на 5 так- означает число А по модулю В, результах при и = 1-5. К 1-му такту регистрЗО тат умножения складывается в сум 4 бно улен, т.е. с его выхода на вход маторе 2 с частичной сумм йМ яоумматора 3 подается ноль. На 1-ом,Ьх(пТТ), где = 0-(-1)И ш,такте (п=1) на один из входов умножи- а 1 = -г+1, На каждом 1 с-м тактетеля 1 поступает сигнал х(с), а на (к = О,ш,2 ш,) осуществляется счидругой вход - коэ и ент Ь иру д оэффициент 1 и 35 тывание на выход содержимого регистра 4, равного к этому моменту врепоступает на с ммато 3 и бу р З и будучи мени отсчету выходного сигнала фильтсложенным с нулем записывается в Ра(6 а Т) и обнуление регистрегистр 4. На 2-м такте (п=2) на ра 4.входы умножителя 1 поступают сигнал 4 Ох( Т) и коэффициент Ь, результат Применение в предлагаемом устройст"х(2 Тумножения Ьх(2 Т) складывается в,ве новых элементов - умножителя исумматоре 3 с содержимым регистра 4, ПЗУ, выгодно отличает предлагаемыйт.е. с величиной Ь х(Т), и результат нерекурсивный цифровой фильтр-децизаписывается в регистр 4 и т.д. 4 матор от известного, так как позвоНа 5-м такте. на входы умножителя 1 ляет использовать произвольные велипоступают сигнал х(5 Т) и коэффициент чины коэффициентов фильтра полуФВЬ, результат умножения Ь х(5 Т)ченные в результате решения аппрокси.складывается в сумматоре 3 с содержа- мационной задачи по заданным требонием регистра 4 (которое к этому О ваниям к частотным характеристикаммоменту времени равно Ь,х(Т) + и позволяет формировать АЧХ произ+ Ьх(2 Т) + Ьх(ЗТ) + Ъ,х(4 Т) и ре- вольного заданного вида.ВНИИПИ Заказ 6100/41 Тираж 862 Подписиое4 ещиал ШШ "Патеат", г.Ужгород, ул.йровктааа, 4