Универсальное звено цифрового фильтра

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЕЮ 4 Н 03 фг НИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Уит ническии Корнеков лиз и синт ных цепеи сРадио и связь2 ДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) УНИВЕРСАЛЬНОЕ ЗВЕНО ЦИФРОВОГОФИЛЬТРА(57) Изобретение относится к радиотехнике и расширяет функциональныевозможности путем обеспечения полосно-заграждающей и фазокорректирующейчастотных хар-к при сохранении независимой регулировки собственных частот и полос. Звено содержит шестьсумматоров 1-6, три умножителя 7-9,эл-ты 10 и 11 задержки, три выхода12-14, вход 15. Выход 12 являетсявыходом режекторного фильтра, выход13 - выходом полосового фильтра,выход 14 - выходом всепропускающегофильтра. 2 ил.Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в цифровых фильтрах для фильтрации процес-сов, задаваемых цифровым кодом.Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей путемобеспечения полосно-заграждающей иФазокорректирующей частотных характеристик при сохранении независимойрегулировки собственных частот иполос,сНа Фиг, 1 представлена электрическая структурная схема универсального звена цифрового фильтра; нафиг. 2 - его граф.Универсальное звено цифровогофильтра содержит первый 1, второй ,третий 3, четвертый 4, пятый 5 ишестой б сумматоры, первый 7, третий 8 и второй 9 умножители,. первый10 и второй 11 элементы задержки,первый 12, второй 13 и третий 14 выходы и вход 15,Универсальное звено цифровогоФильтра работает следующим образом,Универсальное звено цифровогофильтра имеет один вход 15 и тривыхода: первый выход 12 являетсявыходом режекторного Фильтра, второйвыход 13 - выходом полосового Фильтра, третий выход 14 - выходом всепроиускающего Фильтра. На низких частотах, когда изменения сигнала в пределах одного и даже двух периодов квантования весьма незначительно, коэффициенты передачи элементов 10 и 11 задержки можно считать приближенно равным единице. Учитывая также, что коэффициент умноже ния второго умножителя 9 невелик, так как нормирован по частоте квантования, значение сигнала на первом выходе 12 в основном определяется по ветвям: первый умножитель 7 - четвертый сум матор 4 - пятый сумматор 5,; первый умножитель 7 - первый сумматор 1второй сумматор 2 - первый элемент 10 задержки - третий сумматор 3 - второй элемент 11 задержки - четвертый д 17 сумматор 4 - пятый сумматор, 5; первый умножитель 7 - первый сумматор 1 третий умножитель 8 - третий сумматор 3 - второй элемент 11 задержки - четвертый сумматор 4 - пятый сумма- д тор 5.Элементарное суммирование передач по этим ветвям дает общий коэффициент передачи, примерно равный коэффициенту умножения первого умножителя 7.При использовании второго выхода13 (выхода полосового фильтра) нанизких частотах входные отсчеты сигнала через ветвь: первый умножитель- первый сумматор 1, складываютсяс выходными отсчетами через цепь обратной отрицательной связи: пятыйсумматор 5 - первый сумматор 1. Поскольку входные и выходные отсчетыприближенно равны друг другу и определяются величиной коэффициента умножения первого умножителя 7, онипрактически компенсируют друг друга,При рассмотрении достаточно высокихчастот коэффициенты передачи элементов 10 и 11 задержки устремляются кминус единице.Сумма передач по вышеуказаннымветвям дает общий коэффициент передачи, примерно равный коэффициентуумножения первого умножителя 7 в случае использования режекторного Фильтра, и приближенно равный нулю прииспользовании полосового Фильтра,На средних частотах за счет фазового сдвига в элементах 10 и 11задержки происходит ослабление коэфФициента передачи для режекторногофильтра, а следовательно, уменьшается и глубина обратной отрицательнойсвязи - коэффициенты передачи ветви:пятый сумматор 5 - первый сумматор 1.Это приводит к увеличению коэффициента передачи для полосового фильтра.Крутизна АЧХ фильтров определяется степенью компенсации отсчетовсигнала на выходе пятого сумматора 5с помощью изменения величины коэффициента умножения второго умножителя9, который определяет полосу пропускания полосового фильтра и полосу затухания режекторного фильтра,Резонансная частота и частота режекции при этом определяется частотно зависимыми обратными связями, образованными третьиь. умножителем 8,Уровень сигнала в полосах прозрачности определяется коэффициентом умножения первого умножителя 7. Как на низких, так и на высоких частотах близких к половине частоты дискретизации) отсчеты сигнала на выходе шестого сумматора б практичес" ки определяются амплитудами отсчетов сигнала на выходе пятого сумматора 5, так как значение отсчетов на выхоце3 13176 первого 1, а значит, и на инвертирующем входе шестого сумматора 6 при" ближенно равно нулю, Таким образом, коэффициент передачи на третьем выходе 14 определяется коэффициентом умножения первого умножителя 7. На средних частотах уменьшение амплитуды отсчетов на неинвертирующем входе шестого сумматора 6 полностью скомпенсируется увеличением амплитуды от счетов на его инвертирующем входе.Следовательно, коэффициент передачи в данном случае постоянен во всем диапазоне частот и определяется величиной коэффициента умножения первого 15 умножителя 7. При этом на низких и высоких частотах выходной сигнал совпадает с входными как по амплитуде, так и по фазе. На средних частотах амплитуда сигналов остается постоян ной, а разность фаз становится отличной от нуля, стремясь на некоторой частоте к 180Таким образом, третий выход 14 является выходом всепропускающегофильтра. При этом операции суммирования и умножения выполняются в промежутке времени между двумя соседними отсчетами входного сигнала, т,е.в период его квантования, равный вре-З 0 мени задержки элементов 10 и 11. Передаточные функции данного фильтра на различных выходах, найденные с помощью графа (фиг. 2) в 2-плоскости, имеют вид: 35 Н (Е ) - К-1 (1-2 А)-2 (1-А) ВЕ + Е-гвт 1-2 (1-А) ВЕ + 1-2 А) 2 г45 где Н, (2 ), Н (Е ), Н ,(2 ) - передаточные функции режекторного (первый выход 12), полосового (второй 50 4выход 13) и всепро пускающего (третийвыход 14) фильтров соответственно;К, В, А - коэффициенты умноженияумножителей 7-9.При этом для всех трех видов Фильтра можно независимо регулировать центральную частоту, которая определяется только коэффициентом В.Формула изобретенияУниверсальное звено цифрового фильтра, содержащее последовательно соединенные первый умножитель, первый сумматор, второй сумматор, первый элемент задержки, третий сумматор, второй элемент задержки, четвертый сумматор, второй умножитель, пятый сумматор и шестой сумматор, а также третий умножитель, выход которого соединен с вторым и третьим входами третьего сумматора, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения Функциональных возможностей путем обеспечения полосно-заграждающей и фазо-корректирующей частотных характеристипри сохранении независимой регулировки собственных частот и полос, вход первого умножителя является входом универсального звена цифрового фильтра, выход первого умножителя соединен с вторым входом четвертого сумматора, выход которого соединен с вторым входом пятого сумматора, выход которого является первым выходом универсального звена цифрового фильтра и соединен с вторым входом первого сумматора, выход которого является вторым выходом универсального звена цифрового фильтра и соединен с входом третьего умножителя и с вторым входом шестого сумматора, выход которого является третьим выходом универсального звена цифрового Фильтра, при этом выход второго умножителя соединен с вторым входом второго сумматора.1317 б 50 6 ЬИ РР ЬИ был ЮР Составитель Э, БорисовРедактор Л. Пчелинская Техред М,Ходанич Корректор А, Ильин Заказ 2434/54 Тираж 901ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4