Цифровой фильтр с многоуровневой дельта-модуляцией

(5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ТОРСКОМ ДЕТЕЛ ЬСТВУ 21) 4719424(2422) 11.07.8946) 07,07.91. Бюл.72) А, В.Тимченко53) 621,372(088,8) 7(56) Известия вузов, Сер.: Радиоэлектрони ка, 1988, М 3, с, 15-21. Авторское свидетельство СССР М 1345314, кл. Н 03 Н 15(00, 1986. Авторское свидетельство СССР Иг 1413698, кл. Ц 03 Н 15(00, 1987.(57) Изобретение относится к вычислительной технике и технике связи. Его использование в устройствах цифровой обработки случайных процессов позволяет повысить быстродействие и упростить фильтр при сохранении разрешающей способности, Цифровой фильтр содержит блок 1 задержки, группу 3 комбинационных сумматоров, группу 4 перемножителей и комбинационный сумматор 5, Благодаря введению блока 2 коммутации и накапливающего сумматора 6 коэффициенты передаточной характеристики вводятся в формате многоуровневой дельта-модуляции, что позволяет сократить число перемножителей, 1 ил.Изобретение относится к вычислительной технике и технике связи и может быть использовано в устройствах цифровой обработки случайных процессов с импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ) и дельта-модуляцией (ДМ).Цель изобретения - повышение быстродействия и упрощение фильтра при сохранении разрешающей способности.На чертеже приведена функциональная, схема фильтра.Цифровой фильтр с многоуровневойДМ (МДМ) содержит блок 1 задержки, блок2 коммутациии, группу 3 комбинационныхсумматоров, группу 4 перемножителей, комбинационный 5 и накапливающий 6 сумматоры. Фильтр имеет информационныевходы 7, тактовый вход 8, вход 9 обнуления,управляющие входы 10, входы 11 заданиявесовых коэффициентов и выходы 12,Блок 1 задержки выполнен на регистресдвига.Цифровой фильтр с МДМ работает следующим образом,Отсчет выходного сигнала цифровогофильтра в привычном формате ИКМ представляют в видегде 1 хк) МО - отсчеты входного сигнала;(Ящ ), а - 1,М - шаги квантования имп)пульсной характеристики фильтра;М - длина импульсной характеристики, Вычисление последовательности отсчетов выходного сигнала организовано в два этапа, каждый иэ которых реализуется при помощи суммирования с накоплениемКвантующая амплитудная характеристика дельта-кодера, формирующего весовую последовательность Яп,),(Ь)соответствует одному из двух типов характеристики: с центральным подавлением илицентральным клиппированием слабых сигналов, В первом случае для некоторыхгпту(1,М) возможно равенство Яп= О, а вовтором Я 1 Ф О для любых гп,Обозначим число уровней квантованияимпульснойхарактеристики через Ку . Тогь)да число различных ненулевых значений коэффициентов цифрового фильтра с МДМК при Ку четном; (л) (л) Ку-при л Ку ) нечетном. г =1 Число умножений для вычисления одного значения первой разности Чу по формуле (3) равнои с увеличением длиныимпульсной характеристики значениеостается неизменным, а отношение/Й уменьшается, т,е. 14 М, где М М - числоненулевых значений весовой последовательности 1 ЯП ".При одном и том же числе уровней квантования импульсной характеристики Ку )цифровой фильтр с МДМ может реализовы 30 вать различные АЧХ и ФЧХ, например, можно реализовать фильтр нижних или верхнихчастот, полосовой и т.п. Кроме того, привычислении 7 у по (3) разрядность одногоиз входных сигналов перемножителя 4 равна разрядности МДМ, что позволяет реализовать также высокое быстродействие,За счет более низкой разрядности коэффициентов импульсной характеристикифильтров с МДМ значение 1 значительноменьше такого же значения в аналогичномфильтре с ИКМ, что приводит к существенному (не менее, чем на порядок) уменьшению чИсла умножителей при параллельнойреализации цифрового фильтра,Перед началом работы цифрового фильтра необходимо провести его программирование, т.е. настройку на заданнуюпередаточную характеристику. Для этого навходы 11.1-11.1 задания значений коэффициентов весовой последовательности подаютсяразличных значений шаговквантования импульсной характеристикифильтра (Я ), 1=1,1, которые определеныЛ)при расчете весовой последовательности,Одновременно на управляющие входы 10подаются управляющие сигналы, в результате чего устанавливаются связи)-го выходаблока 1 задержки 0=ГМ) с одним из входов1-го комбинационного сумматора 3,1, 1=1, 1 5 В последнем случае исключено нулевое зна-,чение,Проведем группирование шагов квантования входного сигнала по одинаковым значениям коэффициентов, Число шагов10 квантования импульсной характеристики вкаждой группе К), а М К 1, Тогда вы=1ражение (2) можно переписать в виде157 у=РНх з)группы. Связи устанавливаются таким образом, что все отсчеты входного сигнала (хп-гп, щй(1,М, умножаемые согласно формуле цифровой свертки (2) на одинаковое значение коэффициента, поступают на входы )-го сумматора 3. группы.Затем необходимо провести обнуление фильтра путем подачи установочного импульса на вход 9 обнуления. В результате воздействия этого импульса на входы обнуления блока 1 задержки и накапливающего сумматора 6 на выходах 12 фильтра и всех выходах блоКа 1 устанавливаются нулевые значения сигналов. Такое обнуление необходимо также проводить при случайных сбоях, чтобы предотвратить накопление ошибок в выходном сигнале фильтра.На информационные входы 7 фильтра поступает, последовательность отсчетов входного сигнала (хп, и 0, которые по тактовым импульсам с входа 8 записываются и последовательно сдвигаются в блоке 1. Частота следования тактовых импульсов на входе 8 соответствует частоте дискретизации входного сигнала Т в формате ИКМ.Отсчеты входного сигнала (хп,г, г=1, Кь умножаемые согласно формуле цифровой свертки (2) на одно и то же значение весового коэффициента Я, поступают на входы(ь)соответствующего сумматора 3 1, )=1, группы через предварительно установленные связи блока 2 коммутации. На выходах сумматора 3группы формируется сумма указанных отсчетов входного сигнала, которая умножается перемножителем 4. группы на значение соответствующего коозгфициента весовой последовательности Я в форме МДМ. В результате этого формируется -я частичная сумма Яхп,г, поступающая(л)г=1на входы комбинационного сумматора 5, Сумматор 5, имеющийгрупп входов, суммируя значения частичных сумм, формирует первую разность выходного сигнала цифрового фильтра согласно (3):г=1Последовательность значений первой разности (Чугу, п 0 поступает на информационные входы накапливающего сумматора 6, осуществляющего непрерывное накопт ление значений (Чуп и формирующего выходной сигнал фильтра (усу согласно (2) путем суммирования очередного значения Чуп с накопленным в сумматоре 6 значением при поступлении каждого тактового импульса с входа 8, Таким образом, на выходах накапливающего сумматора 6 формируется последовательность отсчетов выходного сигнала цифрового фильтра ( уп в формате 5 ИКМ, поступающая на выходы 12 фильтра.Таким образом, в фильтре осуществляется обработка входного сигнала с ИКМ с использованием весовой последовательности МДМ формата, В результате обеспечи вается высокая разрешающая способностьцифрового фильтра. Благодаря использованию указанной последовательности, коэффициенты которой имеют значительно меньшую разрядность, чем коэффициенты 15 фильтров с ИКМ, а также соответственноменьшее числоразличных значений коэффициентов, схема фильтра упрощается за счет резкого уменьшения числа перемножителей при сохранении высокой разрешаю щей способности фильтра. Одновременноза счет того, что разрядность одного из входных сигналов перемножителей 4.1 - 4, низкая (равна разрядности МДМ коэффициента), время выполнения операции умноже ния незначительное, а это позволяетреализовать высокое быстродействие фильтра. Формула изобретения30 Цифровой фильтр с многоуровневойдельта-модуляцией, содержащий блок задержки, информационные входы, тактовыйвход и вход обнуления которого являютсяодноименными входами фильтра, группу35 комбинационных сумматоров, группу перемножителей, выходы которых соединены ссоответствующими входами комбинационного сумматора, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения быстродействия и40 упрощения фильтра при сохранении разрешающей способности, в фильтр введеныблог коммутации и накапливающий сумматор, тактовый вход и вход обнуления которого подключены к одноименным входам45 фильтра, выходы блока задержки подключены к соответствующим информационнымвходам блока коммутации, управляющиевходы которого являются управляющимивходами фильтра, выходы блока коммута 50 ции соединены с входами соответствующихкомбинационных сумматоров группы, выходы которых подключены к первым входамодноименных перемножителей группы, вторые входы которых являются входами зада 55 ния весовых коэффициентов, выходыкомбинационного сумматора соединены синформационными входами накапливающего сумматора, выходы которого являютсявыходами фильтра,