Цифровой фильтр

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТГЛЬСТВУ Севаз Сееетскнк Сфцнапистнческн я Республик(51) М. Кл,506 Г 15/34 Государственный комите Совета Министров ССС по дмам изобретений н открытий(54) ЦифРОВОй филь гаемое иэ иализиров льной тех ано для о ретение относитным средствамки и может бытьаботки информаПред ся к сп использ ции.алена блок-схем е 1 - блок памя Известно устройство 1, содержащее блоки памяти, сумматор, умножитель, промежуточные регистры, которое позволяет осуществлять фильтрацию сигналов на основе цифровых методов.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство 2, содержащее блок памяти весовых коэффициентов, первый вход которого является входом записи коэффициентов фильтра, второй вход и выход соединены соответственно с первым адресным счетчиком и входом первого регистра, выход которого соединен с первым входом умно- жителя, соединенного своим выходом со входом накопительного сумматора, выход которого соединен с цифроаналоговым преобразователем, два блока памяти входных отсчетов, первые входы которых соединены со вторым и третьим адресными счетчиками соответственно, при этом второй вход и выход первого блока памяти входных отсчетов соедииены соответственно с выходом второгои первым входом третьего регистров,выход третьего регистра соединен совходом второго регистра, а второйвход третьего регистра является входом отсчетов входного сигнала фильтраУказанные устройства для цифровойфильтрации имеют низкое быстродействие для случая симметричных весовыхкоэффициентов фильтра,Целью изобретения являетние быстродействия фильтраного частного вида весовыхентов.15 Укаэанная цель достигается тем,что в устройство введены четвертый ипятый регистры и сумматор, первый ивторой входы которого соединены с выходами соответственно третьего и четвертого регистров, выход - со вторымвходом умножителя, при этом первый нвторой вход пятого регистра соединены со входами соответственно второгои четвертого регистров, а второй входн выход второго блока памяти входныхотсчетов соединены соответственно свыходом пятого и входом четвертогорегистровНа чертеже предста ацифрового фильтра, гд твесовых коэффициентов; 2,3,4 - первый, второй и третий адресные счетчикиг 5 - 9 - регистры с первого по пятыйсоответственно;10, 11 - первый и ,второй блоки памяти входных отсчетов;12 - сумматор 1 13 - умножителЫ 14 накопительный сумматору 15 - цифроаналоговый преобразователь; 16 - вход отсчетов вхолного сигнала Фильтра;17 - вход записи коэффициентов фильтра.Устройство фильтрует сигнал путем вычисления свертки входных отсчетов Хи весовых коэффициентов фильтра Ь по формулеиМ УС й (Х +Х )+Ъ Х,С)злоф я ф ф"+и / Работа цифрового Фильтра сводится к следующему, Коэффициенты Мя при Об иМ, соответствующие полпериоду весовой функции, хранятся в блоке 1 З) памяти весовых коэффициентов, текущий отсчет входного сигнала Хзаписан в регистр 7, отсчеты Хпри 1 п М хранятся в блоке 10 памяти входных отсчетов, а для М +1и2 М в блоке 11 памяти входных отсчетов. Вычисление согласно (1) начинается считыванием коэффициентов по из блока 1 в регистр 5 при соответствующем состоянии адресного счетчика 2. Одновременно значение Х 2 перезаписывается из блока 11 памяти входных отсчетов 11 в регистр 9 в режиме фсчитывание при адресе, установленном в адресном счетчике 4. Затем производится суммирование входных отсчетов Х + Х35 сумматором 12 с послелующим вычислением произведения Ия(Х - Х )на матричном устройстве 13 умножения. По истечении времени, необходимого на умножение, произведение добавляется в 40 накопительный сумматор 14. Отсчет входного сигнала одновременно с поступлением н сумматор 12 переэаписынается в регистр б. Затем в устройство происходит перезапись Ь, иэ 1 в регистр 5 и отсчетов Хиэ блока 10 памяти входных отсчеТов в регистр 7, а Х,ъ 2, из блока памяти 11 входных отсчетов одн временно в регистры 9 и 8. Вслед эа считыванием Х , по его адресу, установленному н адресном счетчике 3, записывается отсчет Х 1, иэ регистра б, Одновременно отсчет Х,перезап сывается иэ регистра 9 в блок 11 памяти входных отсчетов вместо уже сосчи 66 танного н предыдущем цикле отсчета Х для этого устанавливается соот 9-емветствующий адрес в адресном счетчике 4. После этих перезаписей устройством выполняется сложение с последующим умножением И,ГХ 1, Х .И, +. ) 60 затем произведение лобаьлнтся я накопительный сумматор 14. В Фильтре происходит повторение таких вычислительных циклов И раз, н результате которых последовательно образуются произв- ;5 дения И(Х,1 + Х м,л) для Ол М В последнем (М + 1) -м цикле вумножителе 13 вычисляется произведение Ъ Х . Отсчет Ххранитсяпри этом н регистре 7, н который онперезаписан иэ второго бл ка памятивходных отсчетон 11, затем этот отсчет переэаписывается в регистр 8.Вслед за этим Хперезаписывается из регистра 8 в блок 11 памятивходных отсчетов в адрес уже сосчитанного отсчета Х 1. Олнонременно с добавлением н накопительныйсумматор 14 М+1 -до произведения врегистр 7 записывается слелующийвходной отсчет Х,)После чего вычисленное значение У может нылаваться в дискретной форме иэ накопительного сумматора 14 и в непрерывной - с цифроанапогоного преобраэовЮтеля 15, после чего сумматор 14 обнуляется.К этому моменту произошел сдвигвходных отсчетов на период дискретизации при неизменном положении весовых коэффициентов. Дискреты входногосигнала получили следующее распределение". значение Х), в регистре 7,отсчеты Х),1 м для 14 иМ в блоке10 и при М + 1 и2 М в блоке 11.Последний входной отсчет Х ) 2 м привычислении Э -го значения послеобработки отбрасывается. В результате этого Фильтрация следующего отсчета У 11+ будет производиться с временным окном, сдвинутым на периодквантования,Перестройка фильтра на новую амплитудно-частотную характеристику осуществляется в течение одного такта вычисления свертки путем записи каждого нового и -го коэффициента вблок 1 памяти весовых коэффициентонфильтра и течение вычисления соответствующей и-й ариФметической операции под знаком суммы в формуле (1),выполняемой комбинационным сумматором и матричным множительным устройством,Новая организация памяти отсчетоввходного сигнала с помощью дополнительных двух регистрон и подключениек выходным регистрам блоков памятивходных отсчетон сумма,эра, выход которого полается на один иэ входовматричного устройства умножения, позволяют сократить время вычисленияодной выходной дискреты (или такт нычисления свертки) до длительности М+1операцией умножения, т,е. повыситьбыстродействие ПФ в два раза по сравнению с быстродействием иэнестногоцифрового нерекурсинного Фильтра,Формула изобретенияЦифровой Фильтр, содержаний блокпамяти весовых коэффициентов, первый636616- с л Составитель И.Техоед М.Петко риценио едактоо Б. Герцен орре оеров ССС з 6942/39 ЦНИИПИ Государствен по делам 113035 Москва ЖТираж 784ого комитета Совизобретений и от35 Раушская наб Подписета Минискрытийс д 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 вход которс о является входом записикоэффициентов фильтра, второй вход ивыход соединены соответственно с первым адресным счетчиком и входом первого регистра, выход которого соединен с первым входом умножителя, соединенного своим выходом со входомнакопительного сумматора, выход котороо соединен с цифроаналоговым преобразователем, два блока памяти входных отсчетов, первые входы которыхсоединены со вторым и третьим адресными счетчиками соответственно приэтом второй вход и выход первого блока памяти входных отсчетов соединенысоответственно с выходом второго ипервым входом третьего регистров, выход тр"тьего регистра соединен со вхо-дом второго регистра, а второй входтретьего регистра является входомотсчетов входного сигнала фильтра,о т л н ч а ю щ и и с я тем, что сцелью увеличения быстродействияфильтра в него введены четвертый ипятый регистры и сумматор, первыйи второй входы к торого соединены свыходами соответственно третьего ичетвертого регистров, а выход - со 8 вторым входом умножителя, при этомпервый и второй вход пятого регистрасоединены со входами соответственновторого и четвертого регистров, авторо. вход и выход второго блока па мяти входных отсчетов соединены соответственно с выходом пятого и входом четвертого регистров.Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе:1, Авторское свидетельство СССР9 466499, кл. Й 06 Г 1/02, 06.03.74.2, Авторское свидетельство СССР9 516043, кл. 6 06 Г 15/36, 03,07,74,