Полосовой цифровой фильтр

союз советскисоциАлистичРЕСПУБЛИК 504 НОЗН 17 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ тех 4318256/24-09 19. 0.8707.07.89. Бюл. Мф Воронежский поли т нике. Цель изобретеие перестройки и повыщтвия. Фильтр содержит-4, алгебраические сул ты задержки 9 12 иЭ -1 6 . Цель до с тиг ае тсаметр (, регулирующийастоту, одинаков дляри этом коэффициентыавны между собой, чтулировку полосы пропуа. 2 ил.(54) ПОЛОСОВОЙ ЦИФРОВ (57) Изобретение отно ится ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЬГГИЯПРИ ГКНТ СССР ния - уп рощеение быстродейсумматорымматоры 5-8,умножителия тем, что пацентральнуювсех звеньев.+Ь й + (1+Ь,)(Ь, +Ы,(+Ь Епередаточная функция примет вид Н(Е) 1-Ы(2+Ь,(1+Ь Е + (1+Ь )(Ь, +Ы(1+ЗА Е- ь 2 Ь г + Ь,(1+Ь Е + Ь Е Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано втехнике связи, автоматике и другихобластях для фильтрации сигналов, задаваемых цифровь 1 м кодом.Целью изобретения является упрощение перестройки и повьппение быстродействия полосового цифрового фильтра. 10На фиг. 1 приведена структурнаяэлектрическая схема полосового цифрового фильтра на фиг, 2 - его граф.СПолосовой цифровой фильтр содержит сумматоры с первого по четвертый 1-4, алгебраические сумматоры спервого по четвертый 5-8, элементызадержки с первого по четвертый 9-12и умножители с первого по четвертый 13-16.Полосовой цифровой фильтр работает следующим образом.Входной сигнал вычитается из содержимого второго элемента 1 О задержки в третьем алгебраическом сумматоре 7 и результат умножается накоэффициент Ъг в четвертом умножителе 16, Сигнал с выхода четвертого 1умножителя 6 складывается с вход, ным сигналом в четвертом сумматоре4 . В четвертом алгебраическом сумматоре 8 сигнал с выхода четвертогосумматора 4 складывается с содержимым второго элемента 10 задержки,из этой суммы вычитается содержимое 35 ., четвертого элемента 12 задержки ирезультат умножается на коэффициентЬ 1 в первом умножителе 13, сигнал свьжода которого складывается с сиг(2) 1-Ь, +Ь,1-(с(, + с+Ъэ(с, - ест)+ Ы, Ь,(1-г(2 Ь, + Ь, (1+1 Р)Е+ Ь,Е20Основное применение устройства связано с условием 4, = 4 г = И . Тогда Пустьй015 есть передаточная функция аналогового ФНЧ-прототипа с частотой среза Я Для перехода к полосовому цифровому фильтру воспольэуемся преобразованием налом с выхода четвертого сумматора4 в первом сумматоре 1, Сигнал с выхода первого сумматораскладывается с содержимым второго элемента 10задержки во втором сумматоре 2, сиг нал с выхода которого умножается накоэффициент , и во втором умножителе 14 из результата вычитается содержимое первого элемента 9 задержки в первом алгебраическом сумматоре 5. Сигнал с выхода первого сумматора 1 записывается в первый элемент 9 задержки, сигнал с выходапервого алгебраического сумматора 5записывается во второй элемент 10задержки, сигнал с выхода второгосумматора 2 складывается с содержимым четвертого элемента 12 задержкив третьем сумматоре, результат поступает на выход полосового цифрового фильтра и умножается на коэффициент Ы в третьем умножителе 15. Вовтором алгебраическом сумматоре 6содержимое третьего, элемента 11 задержки вычитается из сигнала с выхо-.да третьего умножителя 15, сигнал свыхода второго сумматора 2 записывается в третий элемент 11 задержки,сигнал с вьжода второго алгебраического сумматора 6 записывается в четвертый элемент 12 задержки, Далее работа полосового цифрового фильтра повторяется для новьж значений входногосигнала. Исходя из графа (фиг.2), находятпередаточную функцию предлагаемогополосового цифрового фильтраг1-2 1-2 оЕ г + Е -гР у гЕ-ггде Ы = сов 6,;с с 1 вд 8Сделав эту подстановку лриполучим цифровой фильтр с резонанснойчастотой В= агссоз с л лолоеМ 15 492450 = 2 агсй,. Передаточная функция цифрового фильтра запишется как Н(Е) = П Н; (2),где Н1(1-Ь 1 ) (1+Ь 1; 1-2) (3) 4ьК 2+Ь,; (+Ь ;) ) 2 +(1+Ь;) (Ь 1, +е(ф Сравнивая выражения (1) и (3) видно, что они отличаются постоянным множителем, коэффициенты Ьи Ь , зависят лишь от параметров ФНЧ-прототипа, а параметр Ы, регулирующий центральную частоту, одинаков для;всех звеньев.Для некоторых классов фильтров, например фильтров Баттерворта,выполняется условие ы ; - сд = с Ы, и коэффициенты Ъ звеньев равны между собой, что облегчает регулировку полосы пропускания полосового цифрового фильтра. Из свойств примененных частотных преобразований и сравнения выражений (1) и (3) следует, что для обеспечения уровня передачи 0 дБ на центральной частоте на входе предлагаемого полосового цифрового фильтра устанавливается масштаб,ный множитель 2 , не зависящий от коэффициентов фильтра. В этом можно убедиться также прямой подстановкой 2 = сов В, - 1 з 1 п 6 в выражениес последующей заменой сов 8= Ы ФФормула изобретения Полосовой цифровой фильтр, содержащий последовательно соединенные первый умножитель, первый сумматор, первый элемент задержки, первый алгебраический сумматор, второй элемент задержки, второй сумматор и третий сумматор, выход которого является выходом полосового цифрового фильтра, второй умножитель, выход 1+ ды; + см ; - (4 а + 2 с(лы)2 +Делая замену Ь1, е+ в (2 б) получают передаточную функцию физически реализуемого звена цифровогофильтра( 1+Ь, ) Е-(2 Ь +Ь (1+Ь.Е-з +Ь Е-акоторого подклкиен к неинпертирующему входу первого алгебраическогосумматора, последовательно соединен 25ные третий умножитель и второй алгебраический сумматор, о т л и ч а -ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения перестройки и повышения быстродействия полосового цифровогофильтра, введены третий и четвертый30элементы задержки и последовательносоединенные третий алгебраическийсумматор, четвертый умножитель, четвертый сумматор и четвертый алгебраический сумматор, выход которого со 35 едннен с входом первого умножителя,а выход первого сумматора соединен свторым входом второго сумматора, выход которого соединен с входом второго умножителя и через третий эле 40мент задержки с инвертирующим входом второго алгебраического сумматора, выход которого соединен черезчетвертый элемент задержки с вторым входом третьего сумматора и ин 455 вертирующим входом четвертого алгебраического сумматора, второй неинвертирующий вход которого соединен свыходом второго элемента задержки инеинвертирующим входом третьего ал 50 гебраического сумматора, инвертирующий вход которого является входомполосового цифрового фильтра и соединен с вторым входом четвертого сум"матора, выход которого подключен к55 второму входу первого сумматора, аыход третьего сумматора соединен сходом третьего умножителя,одписно Проиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 О Закаэ 3892/55 еТираж 884ВНИИПИ Государственного комитета по и113035, Москва, Ж,бретениям и открытиям при ГКНТ СССаущская наб., д, 4/5