Нерекурсивный цифровой фильтрдециматор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 03 Н 17 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ Сарр ,ОБРЕТЕНИ ЬСТВУ АВТОРСКОМУ 61)21)22 ес оль- льСССР 1982. ИСАНИЕ ИЗ(71) Ленинградский электротехкий институт связиим. проф. М.А,Бонч-Бруевича(54)(57) НЕРЕКУРСИВНЫЙ ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР-ДЕЦИМАТОР по авт. св, Ф 1109890, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения гЛуби затухания вне полосы пропускания; между входом нерекурсивного цифров го фильтра-дециматора и третьим вх дом сумматора включены последовате но соединенные введенные дополните ный умножитель и блоК задержки, а между выходом генератора тактовых импульсов и вторым входом дополни" тельного умножителя - дополнительнтво1195420 1Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в сис-,темах цифровой обработки информации.Цель изобретения - увеличение глубины затухания вне полосы пропускания.На фиг. 1 приведена структурнаяэлектрическая схема нерекурсивногоцифрового фильтра"дециматора; нафиг. 2 - диаграммы, поясняющие егоработу.Нерекурсивный цифровой фильтр-дециматор содержит умножитель 1, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ)2, сумматор 3, регистр 4 сдвига, дополнительный умножитель 5, дополнительное ПЗУ б, блок 7 задержки, генератор 8 тактовых импульсов (ГТИ) иделитель 9 частоты.Нерекурсивныйцифровой фильтр-де"циматор работает следующим образомАлгоритм работы нерекурсивногоцифрового фильтра (НЦФ) без децимации описывается разностным уравнением й У(пТ) , Ь;Х(пТ - 3.Т),1 ои О, 1, 2где Т - порядок дискретизации;Ъ,. - коэффициентыфильтра;Я - порядок фильтра;Х(пТ) и У (пТ) - соответственновходной и выходной сигналы.Если на входе фильтра осуществляется уменьшение частоты дискретизации (децимация в ш раз), т.е, из последовательности отсчетов Уф(пТ) берется только каждый ш-й отсчет, то НЦФдециматор описывается разностнымуравнением Микъ,х(мт-;т 1.,х( ,1,1:О 1:о И(2-( Х шоТ- - - КДопустим, что ш ( Я С 2 ш, тогда эа интервал времени Т = шТ, равный интервалу дискретизации выходного сигнала, необходимо вычислить сумму Я произведений - произведений Ь на отсчеты входного сигнала Х(шпТ -Т), 1 = О, 1 И/2 - 1, и задержанных на И/2 тактов входного 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 Ъ 50 55 сигнала произведений Ъяцр, на Х(шпТ - КТ), К = О, 1 И/2 - 1.Для примера рассмотрим случай,когда М = 2 ш = 6. Тогда для вычисления первого выходного отсчета У(0)необходимо вычислить произведениеЬрХ(0); для вычисления второго отсчета У(1 ЗТ) - сумму ЬрХ(ЗТ) ++ Ь Х(ЗТ) + Ь 4 Х(2 Т) + Ь Х(Т) и т д,Генератор 8 тактовых импульсовгенерирует последовательность тактовых импульсов Р, с периодом дискретизации Т входного сигнала (фиг. 2 а).Делитель 9.частоты вырабатывает изпоследовательности Г последовательность тактовых импульсов Р с пери 2одом дискретизации Т = шТ выходногосигнала (фиг, 2 В ). В ПЗУ 2 записана одна половина коэффициентов фильтра 1,Ър Ъ Ь 2 1( а В дополнительномПЗУ 6 - другая половина коэффициентов Ъэ, Ь, Ь 5 , Отсчеты входногосигнала Х(пТ) поступают на вход умножителя 1, на второй вход которогоиз ПЗУ 2 с таким же периодом подаются коэффициенты фильтра, причем в последовательности, определяемой циклическим сдвигом последовательностиЬр, Ь 2, Ь.Таким образом, на второй вход умножителя 1 поступает последовательность чисел Ь Ь , Ь(, Ьр, Ь 2Ь,. Одновременно отсчеты сигнала Х(пТ) поступают на вход дополнительного умножителя 5, на другойвход которого с тем же периодом издополнительного ПЗУ 6 поступает последовательность коэффициентов Ь 5, Ъ 5, Ь, Ъз, Ь 5, Ь, , , определяемая циклическим сдвигом последовательности Ьэ, Ъ, Ь .Рассмотрим работу НЦФ-дециматорапри вычислении выходных отсчетов У(0 ЗТ), У.(1 ЗТ),У(2-3 Т). Вычисление осуществляется на семи тактах при и = О, 1, 2, 3, 4, 5; 6 (фиг2 а, б, в, г),К нулевому такту регистр 4 сдвига иблок 7 задержки обнулены, т.е. с ихвыходов на вход сумматора 3 подаются нули, На нулевом такте (и = О) на первый вход умножителя 1 поступает сигнал Х(О.Т), а на второй - коэффициент Ър. Результат умножения Ь Х(0Т) подается на сумматор 3 ипосле сложения с нулями записываетсяв регистр 4. Одновременно сигнал195420 3Х(О.Т) поступает на первый вход дополнительного умножителя 5, на второй вход которого поступает коэффициент Ъэ, результат умножения ЬХ(0 Т) подается на блок 7 задержки, который 5 обеспечивает задержку сигнала на И/2 = Э такта. С делителя 9 частоты на регистр 4 поступает тактовый импульс Р, который считывает содержимое регистра 4, равное выходному отсчету У(0 ЗТ), на выход устройства. При этом происходит обнуление регистра 4, который таким образом подготавливается к вычислению следующего выходного отсчета У(1 ЗТ). 5На первом такте (и = 1) на первые входы умножителя 1 и дополнительного умножителя 5 поступает сигнал Х(Т). На второй вход умножителя 1 подается коэффициент Ь из ПЗУ 2, а на второй вход дополнительного умножителя 5 - коэффициент Ь из " дополнительного ПЗУ 6. Результат умножения умножите; ля 1 поступает на сумматор 3, складывается с нулями и записывается в регистр 4. Результат умножения дополнительного умножителя 5 подается на блок 7 задержки. На втором такте (и = 2) на первые входы умножителя 1 и дополнительного умножителя 5 посту"30 пает сигнал Х(2 Т). На второй вход умножителя 1 подается коэффициент Ь , результат умножения Ь Х(2 Т) складывается в сумматоре 3 с содержимым регистра 4, т.е. с величиной35 Ь Х(1.Т), и сумма записывается в регистр 4. С выхода блока 7 задержки по-прежнему поступает ноль. На второй вход дополнительного умножитегля . 5 подается коэффициент Ь. Результат 0 умножения с выхода дополнительного умножителя 5 Ъ,Х(2 Т) поступает на блок 7 задержкй. На третьем такте на первые входы умножителя 1 и дополнительного умножителя 5 приходит сиг нал Х(3 Т). При этом на блок 7 задержки с выхода дополнительного умножителя 5 поступает сигнал Ъ Х(3 Т). С выхода умножителя 1 и на первый вход сумматора 3 подается сигнал ЬОХ(ЗТ), 50 а с выхода блока 7 задержки на тре тий вход сумматора 3 приходит сигнал Ь Х(0 Т). Эти сигналы складываются в сумматоре 3 с содержимым регистра 4, и реэультат записывается в ре- . 55 гистр 4.Таким образом, на третьем такте содержимое регистра 4 равно требуемому значению выходного отсчета НЦФдециматора У( ЭТ) = ЬХ(ЗТ) + ЬХ(2 Т) + + Ь,Х(Т) + Ъ Х(0 Т).В этот момент .времени с делителя 9 частоты на регистр 4 поступает тактовый импульс Г , считывающий содержимое регистра 4 на выход устрой- ства, При этом снова происходит обнуление регистра 4. На четвертом так" те на входы умножителя 1 и дополнительного умножителя 5 поступает сигнал Х(4 Т). На второй вход умножителя 1, как и на первом такте, поступает коэффициент Ь . Результат умножения Ь Х(4 Т) подается на сумматор 3 и складывается с сигналом Ь 5 Х(Т), приходящим с блока 7 задержки. Результат сложения записывается в регистр 4 и т.д. На шестом такте на первые входы умножителя 1 и дополнительного умножнтеля 5 поступает сигнал Х(6 Т). На второй вход умножителя 1 подается коэффициент Ь. Результат умножения Ь Х(6 Т) подается на сумматор 3. На ворой вход сумматора 3 приходит сигнал Ь Х(ЗТ) с выхода блока 7 задержки, а на третий - со- держимое регистра 4, которое к этому моменту равно ЬХ(5 Т) + Ь Х(4 Т) + + ЬХ(2 Т) + ЬХ(Т). Результат суммирования записывается в регистр 4.Таким образом, на шестом такте содержимое регистра 4 становится равным Ъ Х(6 Т) + ЬХ(5 Т) + ЪХ(4 Т) + + Ьэ Х(ЭТ) + Ь, Х(2 Т) + ЬХ(Т), т.е. требуемому значению следующего отсчета НЦФ-дециматора У(2 ЗТ). Поступающий в этотмомент времени на регистр 4 тактовый импульс Р с делителя 9 . частоты считывает содержимое регистра 4 на выход устройства и обнуляет его.В общем случае алгоритм работы предлагаемого устройства следующий,На каждом и-м такте (и = О, 1,) с частотой дискретизации входного сигнала в умножителе 1 осуществляется умножение отсчета входного сигнала Х(пТ) на коэффициент фильтра Ь где д = Б/2 - 1 - (и - 1) ш, в дополнительном умножителе 5 - умножение Х(пТ) на Ь , где К = Я - 1У- . (и - 1),а, а (А) ,дВ означает число А по.модулю В. Результат умножения умножителя 1 и задержанный на Н/2 тактов входного сигнала реэульг йоставитель А.Осиповнехред О Неце рректор Е,Сирохм ежнина едакто ираж 871венногобретенийЖ, Ра одписное омитета СС и открытий шская наб., д. 4/5 атент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 Филиал ПГГП 3 1 тат умножения дополнительного умно- жителя 5 складывается в сумматоре 3 с частотой дискретизации 1/Т с час- . тичной суммой Заказ 7422/57 ВНИИПИ Государс по делам из 113035, Москва, 195420Ьгде Ч= М/2 - (и - 1),1 ш, Ч == Х - (п - 1) дт.шоНа каждом К-м такте (К = О, ш,2 ш, ) осуществляется считываниена выход содержимого регистра 4, равного к этому моменту отсчету выходного сигнала НЦф-дециматораУ(К тТ), и происходит обнуление регистра 4.