Универсальное звено цифрового фильтра

(9) (11) 51)4 Н 03 Н 17/ ГОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТПРИ ГКНТ СССР ОБРЕТЕ ВИДЕТЕПЬСТ 7 Изобр 09 технике. Ц рение функ Универсаль ра содержи задержки 9 и 13Цель ченпя низк ной фильтр ции сигнал Бюл. У 1й политехнический ко и С,И.Лавлинский088,8)свидетельство СССРН 03 Н 17/04, 1985.НОЕ ЗВЕНО ЦИФРОВОГО то е ОПИСА(21) 4264539/2 (22) 17,06,87 (46) 07.01,89, (1) Воронежск институт (72) А,Г.Остап (53) 62 1.396,6 (56) Авторское У 1290176, кл. (54) УНИВЕРСАЛ ФИЛЪТРА тение относится к радиоль изобретения - расшициональных возможностей, ое звено цифрового фильтсумматоры 1-8, эл-ты и 10 и умножители 11, 12 достигается путем обеспечастотной и высокочастотции и амплитудной коррекс помощью введенных сум 4 и 8, 2 ил.Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для фильтрации сигналов, задаваемых цифровым кодом.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения низкочастотной и высокочастотной фильтрации и амплитудной коррекции сигнала. 1 ОНа фиг, 1 представлена электрическая структурная схема универсаль-ного звена цифрового Фильтра; наФиг. 2 - граф универсального звена цифрового фильтра. 15Универсальное звено цифрового ; фильтра (Фиг. 1) содержит .с первого по восьмой сумматоры 1-8, первый и второй элементы 9.и 10 задержки,пер-вый, второй и третий умножители 11- 13, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой входы 14-19 и выход 20.Универсальное звено цифрового фильтра работает следующим образом. 25На низких частотах, где изменение сигнала в пределах одного или даже двух периодов квантования вес .ма незначительно, коэффициент перед,:чи первого и второго элементов 9 и 10 задержки можно считать приближенно равным единице. Учитывая также, что коэффициент умножения третьего умно- . жителя 13 невелик, так как нормированпо частота квантования, значение сиг,нала на выходе 20 (в случае использования входа режекторного Фильтра) ,будет в основном определяться по ветвям: шестой сумматор 1 - четвертыйсумматор 6 - пятый сумматор 8; шестой сумматор 1 - первый сумматор 2 второй сумматор 3 - первый элемент9 задержки - третий сумматор 5 - второй элемент 10 задержки - четвертыйсумматор 6 - пятый сумматор 8, шестой сумматор 1 - первый сумматор 2 -первый умножитель 11 - седьмой сум"матор 4 - третий сумматор 5 - второйэлемент 10 задержки " четвертый сумматор 6 - пятый сумматор 8. Суммирование передач по этим ветвят даетобщий коэффициент передачи, примерно равный единице,В случае использования четвертого входа 17 (входа полосового фильтра) на низких частотах входные отсчетысигнала через ветвь: восьмой сумматор7 - третий умножитель 13 складываются свыходными отсчетами через цепь обратной отрицательной связи: восьмойсумматор 7 - третий умножитель 13второй сумматор 3 - первый элемент9 задержки - третий сумматор 5 - второй элемент 10 задержки - четвертыйсумматор 6. Так как входные и выходные отсчеты приближенно равны другдругу, то они практически компенсируются один другим. При рассмотрении достаточно высоких частоткоэффициенты передачи первого и второго элементов 9 и 10 задержки устремляются к минус единице,Сумма передач по укаэанным вет 1вям дает общий коэффициент, примерно равный единице, в случае режекторного Фильтра и соответственно - приближенного нулю в случае полосовогофильтра. На средних частотах за счетфазового сдвига в первом и второмэлементах 9 и 10. задержки происходитослабление коэффициента передачи длярежекторного фпльтра и увеличениережекторного фильтра и увеличениекоэффициента передачи для посоловогоФильтра.Крутизна АЧХ фильтров определяется степенью компенсации отсчетов навыходе пятого сумматора 8 с помощьюизменения величинь коэффициента умножения третьего умножителя 13, ко"торый определяет полосу пропусканияполосового фильтра и полосу затухания для режекторного фильтра-. Резонансная частота и астота режекциипри этом определяется частотно-зависимыми связями, образованными первым умножителем 11.Если использовать первый и третийвходы 14 и 16 (вхрды фазового и амплитудного корректоров), то как нанизких, так и на высоких частотах(близких к половине частоты дискрети-.зации), отсчеты сигнала на выходе пятого сумматора 8 практически определяются амплитудами отсчетов сигналана выходе четвертого сумматора 6,так как значение отсчетов на выходетретьего умножителя 13 (а значит, ина инвертирующем входе пятого сумматора 8) приближенно равно нулю. Таким образом, коэффициент передачи вэтом случае примерно равен единице.На средних частотах для фазового корректора уменьшение амплитуды отсчетов на неинвертирующем входе пятогосумматора 8 полностью скомпенсировано увеличением амплитуды отсчетов наз 145008 его инвертирующем входе. Следовательно, коэффициент передачи в этом случае постоянен по всем диапазоне частот и близок к единице. При этом на5 низких и высоких частотах выходной сигнал совпадает с входным как по амплитуде, так и по фазе. На средних частотах амплитуда сигналов остается постоянной, а разность фаз становит ся отличной от нуля, стремясь на некоторой частоте - к 180В случае использования первого входа 14 (входа амплитудного корректора) на средних частотах степень 15 компенсации отсчетов на входах пятого сумматора 8 (глубина кор-рекции АЧХ) определяется, величиной коэффициениа второго умножителя 12, Собственные частоты обоих корректоров 20 определяются значением коэффициента первого умножителя 11, Если использовать входы низкочастотного или высокочастотного фильтров, то как на низких, так и на высоких частотах 25 коэффициент передачи определяется для обоих видов фильтров суммой передачи ветвей: второй сумматор 3 - первый элемент 9 задержки - третий сумматор 5 - второй элемент 10 задержки - чет вертый сумматор 6 - пятый сумматор 8, седьмой сумматор 4 - третий сумматор 5 - второй элемент 10 задержки - четвертый сумматор 6 - пятый сумматор 8 четвертый сумматор 6 - пятый сумматор 8, Отличие состоит в том, что при переходе от низкочастотного к высокочастотному фильтру инвертируется коэффициент передачи второй из перечисленных выше ветвей.Это 40 приводит к тому, что на низких частотах для НЧ фильтра и на высоких частотах для ВЧ фильтра суммарный коэффициент передачи близок к единице,а на высоких частотах для НЧ фильтра и 45 на низких для ВЧ фильтра он близок к нулю.1При этом все изложенные операции суммирования и умножения выполняютсяв промежутке времени между двумя 50 соседними отсчетами входного сигнала, т.е. в период его квантования, равный времени задержки первого и второго элементов 9 и 10 задержки. Универсальное звено цифрового фильтра, содержащее последрвательно соединенные первый сумматор, второй сумматор, первый элемент задержки, третий сумматор, второй элемент задержки, четвертый сумматор и пятый сумматор, выход которого соединен с вычитающим входом первого сумматора и является выходом универсального звена цифрового фильтра, первый умножитель, вхоц которого соединен с выходом первого сумматора, второй умножитель, вход которого является первым входом универсального звена цифрового фильтра, третий умножитель, выход которого соединен с вычитающим входом пятого сумматора и с вторым входом второго сумматора, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения низкочастотной и высокочастотной фильтрации и амптудной коррекции сигнала, введены шестой, седьмой и восьмой сумматоры, при этом первый вход шестого сумматора соединен с входом второго умножителя,5 Р,Перадаточные функции данного фильтра по различным входам, найденные с помощью графа (фиг, 2) в 2- плоскости имеют вид 041-А(1-К) - (1-А) 2 ВЕ - 1-А(1+1 с) ) Едк ( ) 1-2 (1-А) В 2+ (1-2 А) 2.Ф 7 где Н(2 ), Н (2), Н(2 ), П1Нф(2 ), Н рф(2 ) - передаточные функции амплитудного корректора, высокочастотного, низкочастотного, полосового, режекторного фильтров, фазового корректора соответственно, В, К, А - коэффициенты умножения первого, второго и третьего умножителей 11-13. Формула изобретения8 ид Составитель Э БорисовТехред Л.Олийнык А.Ворович Корректор Г.Решетнкк едак Заказ б 974/53 вНИИПИ Госуда ПОДПИСНО Тираж 92го комитета5, Иосква лм и открытиям при ГКНТ ССС наб., д. 4/5 твен 113 О изобрете 35 Раушск Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектна 5 1450080 б второй вход шестого сумматора явля- жителя, второй суммирующий вход - с ется вторым входом универсального вторым входом четвертого сумматора и звена цифроного фильтра, третий вход с третьим входом Второго сумматора и соединен с первым суммирующим входом является пятым входом универсально 5восьмого сумматора и является треть- го звена цифрово о .фи 1 ьтра, вычитаюим входом универсального звена цифро- щий вход " с третьим входом четвервого фильтра, первый вычитающий того сумматора и с четвертым Входом вход восьмого сумматора является второго сумматора и является шестьи четвертым входом универсального зве входом универсального звена цифровона цифрового фильтра, второй вычи- го фильтра а Выход .- с вычитающим тающий вход соединен с выходом вто- входом третьего сум 11 атора, при этом рого умножителя, второй суммирующий суммирующий вход первого сумматора вход - с выходом четвертого суммато- соединен с четвертым входом четверра, первьй суммирующий вход седьмого 1 того сумматора и с выходом шестого сумматора - с выходом первого умно- сумматора,