Цифровой фильтр

(51)5 Н 03 Н 170 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ЕНИ ические сумматоры 1,3,4,5, маторы 2,6,8 и 9, линни 11 ки; умножптели 15-19. Данн ние фильтра обеспечивает е режимах как полосового Фил режекторного фильтра. 11 ри операции суммирования и ум полняются в промежутке вре соседними отсчетами входно т.е. в период его квантова времени задержки линий зад достигается за счет обеспе ного выигрыша в объеме ПЗУ ,ентов. 2 ил.(56) Авторское свидетельство СУ 1434538, кл. Н 03 Н 1704, 1(57) Изобретение относитсятехнике. Цель изобретения -перестройки полосы пропускара. Цифровой Фильтр содержи сум задержвыполнеработу 13итехнически ра, так иом все вски ожения выени двумя о сигнала, ия, равный ржки, Цель ения трой- коэффициСР 87 диоощениеФильтгебраКупрни ят ал ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ Д ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ1555825 сигнала, поступающими непосредственно В1 с выхода умножителя 17. С выхода умно-жителя 19 отсчеты также поступают на второй суммирующий вход алгебраического сумматора 7 и на первый вычитающий вход алгебраического сумматора 1, где они складываются с проинвертированными отсчетами, поступающими из ли-нни 14 задержки и затем записываются в линию 11 задержки. Полусуммированные в алгебраическом сумматоре 7 отсчеты через сумматор 5 поступают на вход умножителя 15. Затем отсчеты сигнала, хранящиеся в линии 13 задержки, перезаписываются в линию 14 задержки, Просуммированные отсчеты с выхода сумматора 9 поступают на первый суммирующий вход алгебраического сумматора 3, где складываются с проинвертированными отсчетами, поступившими с сумматора 6, и отсчетами, пришедшими из линии 12 задержки. Результат сложения записывается в линию 13 задержки. Наконец, отсчеты сигнала, взвешенные на умножителе 15, складываются в сумматоре 2 с отсчетами,поступающими из линии 11 задержки, а результат этого сложения записывается в линию 12 задержки. После этого Фильтр готов обрабатывать следующий отсчет входного сигнала. При этом для вычисления следующего отсчета необходимо хранить отсчеты сигнала, записанные в линиях 11-14 задержки (перед приходом первого отсчета сигнала в ннх должны быть записаны нулевые значения).Если использовать цифровой фильтр в качестве режекторного фильтра, то отсчеты входного сигнала с второго входа 21 поступают на вычитающие входы алгебраических сумматоров 10 и 5, а выходные отсчеты сигнала поступают на второй выход 23 с выхода алгебраического сумматора 7. Все остальные процедуры обработки аналогичны предыдущему случаю. Все изложенные операции суммирования и умножения выполняются в промежутке времени между двумя соседними отсчетами входного сигнала, т.е. в период квантования, равный времени за" держки линий 11-14 задержки.Передаточные Функции цифрового фильтра, найденные с помощью графа (фиг. 2), имеют вид Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в многозвенных Фильтрах для фиксации процессов, задаваемых последовательностью цифровых кодов.Целью изобретения является упрощение перестройки полосы пропускания(режекции) фильтров,На Фиг. 1 изображена структурная 1схема цифрового фильтра; на фнг. 2 -граф цифрового фильтра,Цифровой фильтр содержит первыйалгебраический сумматор 1, первыйсумматор 2, третий 3, четвертый 4 ивторой 5 алгебраические сумматоры,второй сумматор 6, шестой алгебраический сумматор , третий 8 и четвертый 9 сумматоры, пятый алгебраическийсумматор 1 О, первую 11, вторую 12, 20третью 13 и четвертую 14 линии задержки, первый 15, второй 16, пятый 17,третий 18 и четвертый 19 умножители,первый 20 и второй 21 входы, первый22 и второй 23 выходы. 25ЦиФровой фильтр работает следующим образом.Если использовать цифровой фильтрв качестве полосового Фильтра, то отсчеты входного сигнала поступают спервого входа 20 на первый вход сумматора 8 на второй вход которогопоступают отсчеты сигнала, ранее записанные в третью линию 13 задержкии взвешенные на втором умножителе 16.С выхода сумматора 8 полусуммированные отсчеты поступают на второй вход .,сумматора 9 и на суммирующий вход алгебраического сумматора 4, где онидважды складываются с проинвертированными отсчетами сигнала, поступив-шими из четвертой линии 14 задержки.Значение отсчетов сигнала на выходесумматора 4 поступает на первый входсумматора 9, а также через сумматор10 на вычитающий вход алгебраическогосумматора 7 и на вход умножителя 17,После взвешивания на умножителе 17отсчеты сигнала поступают на первыйвыход 22 и на первый суммирующий входалгебраического сумматора 7. Крометого, они последовательно взвешиваются на умножителях 18 и 19, а затем по,поступают на третий вход сумматора 6,где дважды складываются с отсчетами .А(1 - 2 Е + Е )пр 1-2 К(2-2 А-АВ) Е +2 (1-АВ-АН (Е)м УТ ЯТ 15Е = (1 - ) 1;я - ) /(1 + ) 8 - ) (3)2 2где Т - период квантования сигнала.Далее, решая уравнения нидаПор(З) = 1 и 1 П (3) = 0 можнополучить выражение для центральныхчастот Я,полосового и режекторнбгофильтровКак и у известного Фильтра,коэффициент оС однозначно определяетцентральную частоту всего фильтра вцелом:25 1Я, = - агссозо . Т(4) Коэффициентом регулируется полосавсего фильтра в соответствии с выражением Я = - агсс 1 К2 Т(5) Поэтому независимо от числа каскадов в многозвенном фильтре, построенном на основе предлагаемого Фильтра, значенияодинаковы для всех звеньев, что позволяет упростить процесс перестройки полосы, а также сократить 40 объем ПЗУ, отводимого под хранение коэффициентов.Коэффициент А определяется значениями коэффициента , параметром аналогового прототипа Ь и изменяется по 45 закону А = 1/(+ Ь + 1). Так как параметр аналогового Фильтра-прототипа в общем случае неодинаков для различных звеньев, то и значение коэффициента А для каждого звена свое. Ко эффициепт. В в предлагаемом фильтре целиком определяется параметром аналогового фильтра-прототипа и поэтому при перестройке как полосы, так и центральной частоты значение коэффициента для каждого звена постоянно.Применяя метод предельной оценки, получают значение модуля амплитудно- частотной характеристики устройства 5 15558 где ь - коэффициент умножения умножителей 15 и 16;А - коэффициент умножения умножителя 18;В - коэффициент умножения умножителя 19;- коэффициент умножения умножителя 17.Для оценки частотных свойств предлагаемого циФрового Фильтра трансформируют передаточные функции (1) и (2) в частотную область посредством известного преобразования,25 6, (6,Пз выражения (6) видно, что значение масштабирующего множителя, устанавливаемого на входе Фильтра, не зависит от значений коэффициентов передаточной функции (6) (н отличие от прототипа) и при перестройке фильтра не изменяется.Так, если требуется многозвенный перестраиваемый по полосе пропускания (режекции) фильтр, состоящий из И звеньев с М дискретными значениями полос, то для предлагаемого технического решения потребуется хранить в ПЗУ (М+1)И значений коэффициентов, в то время как для прототипа потребуется хранить ЗМИ значений коэффициентов, При И 1 предлагаемый Фильтр обеспечивает выигрыш в объеме ПЗУ коэффициентов в три раза по сравнению с известнымТаким образом, предлагаемый фильтр позволяет упростить процесс перестройки полосы пропускания (режекщии) и обеспечивает автоматическое масштабирование сигнала, что в свою очередь, позволяет значительно сократить объем ПЗУ, отводимого для хранения коэффициентов, и упростить реализацию фильтра.Формула изобретенияЦифровой фильтр, содержащий последовательно соединенные первый алгебраический сумматор, первую линию задержки, первый сумматор, к второму входу которого подключен выход второго алгебраического сумматора через первый умножитель, вторую линию задержки, третий алгебраический сумматор, третью линию задержки, выход которой подключен к входу второго умно- жителя, и четвертую линию задержки, выход которой подключен к первому вычитающему вхо)у первого алгебраического сумматора, к первому и второму вычитающим входам четвертого алгебраического сумматора, последовательно соединенные третий умножитель и четвертый умножитель, выход которого подключен к второму вычитающему входу первого алгебраического сумматора, пятый алгебраический сумматор, вычи1555825 хаУР(Р г Составитель Л. Тимонинаактор И. Ымакова Техред А.Кравчук Корректор С. Че 61 Тираж 651Государственного комитет а по изобрете113035, Москва, Ж, Раушск Засаз Подпи ниям и от наб., оеытиям при ГКНТ СССР оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород Гагарина, 1 тающий вход которого является вторымвходом цифрового фильтра, шестой алгебраический сумматор, выход которогоявляется вторым выходом цифрового(фильтра, о т л и ч а ю ц и й с я тем,что, с целью упрощения перестройкиполосы пропускания, введены пятыйумножитель, к входу которого подключен выход пятого алгебраическогоср:матора, к вычитающему входу которого подключен вычитающий вход второго алгебраического сумматора, и вычитающий вход шестого алгебраическогосумматора, выход которого подключенк суммирующему входу второго алгебраического сумматора, второй сумматор,выход которого подключен к вычитающему входу третьего алгебраического сумматора, к первому и второму входамвторого сумматора подключен выход пятого умножителя, который является первым выходом цифрового фильтра, входтретьего умножителя и первый суммирующий вход шестого алгебраического сумматора, к второму суммирующему входукоторого подключен третий вход второго сумматора, последовательно соединенные третий сумматор, первый входкоторого является первым входом цифрового фильтра, и четвертый сумматор,выход которого подключен к второмусуммирующему входу третьего алгебраического сумматора, первый вход - ксуммируюцему входу четвертого алгебраического сумматора, выход которогоподключен к суммирующему входу пятогоалгебраического сумматора и к второмувходу четвертого сумматора, а второйвход третьего сумматора подключен квыходу второго умножителя.