Цифровой фильтр с многоуровневой дельта-модуляцией

(56) Известия ника, 1988, МАвторское 1 Ф 1345314, клАвторско М 1413698, кл ерия, Радиоэлектро 21 ВУЗов. З,с, 15 - свидет Н 03 Н свидет ЦО 3 Н льство СССР15/00, 1986,льство СССР15/00, 1987,Э Ж СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯ И ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ(57) Изобретение относится к вычислительной технике и технике связи, Его использование в устройствах цифровой обработки случайных процессов с импульсно-кодовой или дельта-модуляцией позволяет повысить удобство эксплуатации за счет упрощения перестройки на другую передаточную характеристику (ПХ), Цифровой фильтр содержит блок 1 задержки и комбинационные сумматоры 5 - 11, Благодаря введению блока 2 задержки, блоков 3, 4 коммутации и накапливающего сумматора 12 коэффициенты ПХ,вводятся в формате многоуровневой дельта-модуляции с малой размерностью, что позволяет отказаться от перемножителей. 1 ил, БЗдесь(В 1 ),)=1, б 11 и(11),)=1, сР - последовательности различных ненулевых значений из последовательностей (кп) и (Ь).4 Юсоответственно (В 1) =(-2,-1,1,2), (11) =(1,1), которые с увеличением длины весовойпоследовательности остаются неизменными,Одновременно с резким уменьшениемразрядности преобразованной весовой последовательности соответствующий выборпоследовательности (1 п) позволяет уменьшить число Йгп ненулевых членов в ( Вп ),(ь)что приводит к уменьшению числа слагаемых в (5).Таким образом, полное исключение умножений при вычислении выходного сигнала цифрового фильтра с МДМ и замена ихнез 1 начительным числом сумматоров (б +б = 6) позволяет реализовать быстродействующий цифровой фильтр (время суммирования существенно меньше временивыполнения операции умножения, Отметим, что один и тот же набор значений весовых коэффициентов (Вп ) и (Ь) позволяет(ь)реализовать различные типы фильтров -нижних частот, верхних, полосовые и т.д.Фильтр работает следующим образом,Перед началом работы цифрового фильтра с МДМ необходимо провести настройкуего на заданную передаточную характеристику. Для этого на управляющие входы 16и 17 подаются управляющие сигналы, в результате чего устанавливаются связи)-хвыходов блока 1 задержки с одной из группвходов сумматоров 5 - 8 и связи О 2)-х выходов блока 2 задержки с одной из групп входов сумматоров 9 или 10, Связи блоков 1 и2 с сумматорами 5 и 10 устанавливаютсятак, чтобы все отсчеты входного сигнала. (х,г) и первой разности (Чуьг), умножаемыесогласно формуле цифровой свертки (5) наодинаковое значение коэффициентов В 1 и11 поступали на входы сумматорор 5-8(1=1,4) и 9 - 10(к=1,2) соответственно.Затем необходимо провести обнулениефильтра путем подачи установочного импульса на вход 15 обнуления. В результатевоздействия этого импульса на входы обнуления блоков 1 и 2 и накапливающего сумматора 12 на выходах 18 фильтра и всехвыходах блоков 1 и 2 устанавливаются нулевые значения сигналов. Такое обнулениенеобходимо также проводить при случайных сбоях, чтобы предотвратить накопление ошибок в выходном сигнале фильтра,Кроме того, обнуление является принципиально важным для обеспечения устойчивойработы фильтра, так как все полюсы этогофильтра лежат на единичной окружности и только обнуление всех блоков задержки. исумматоров в начале каждого цикла работыпринципиально предотвращает возникновение колебаний предельного цикла в та 5 ких структурах.На информационные входы 13 фильтрапоступает последовательность отсчетоввходного сигнала (х), пО, которая по тактовым импульсам с входа 14 записывается и10 последовательно сдвигается в блоке 1 задержки. Частота следования тактовых импульсов на входе 14 соответствует частотедискретизации входного сигнала Т в формате ИКМ.15 Отсчеты входного сигнала (хл,г),г=1,31( , умножаемые согласно формулецифровой свертки (5) на одно и то же значение весового коэффициента преобразо 1ванной весовой последовательности В 1,20 поступают на входы соответствующего сумматора 5-8 через предварительно установленные при настройке фильтра связи блока3 коммутации; отсчеты входного сигнала,умножаемые на значение коэффициента25 В 1 =-2; поступают на входы сумматора 5; отсчеты, умножаемые на значение коэффициента В 1=-1, поступают на входы сумматора 6;отсчеты, умножаемые на значение коэффициента В) =1, поступают на входы суммато 30 ра 7 и отсчеты, умножаемые на значениекоэффициента В 1=2, - на входы сумматора 8.На входах сумматоров 5 - 8 формируютсясуммы указанных отсчетов входного сигнала, которые одновременно на их выходах35 преобразуются (при необходимости) в своедополнение для выполнения операции вычитания - на выходах сумматоров 5 и 6. Врезультате этого на выходах сумматоров 5 -8 формируются частичные суммы В 1 Х40,Лх , х,г, поступающие на входы седьмого сумг=1матора 11, Умножение на число 2 учитывается при формировании частичных сумм45 путем сдвига их двоичного представленияна единицу в сторону старших, разрядов,На выходах седьмого сумматора 11 иззначений сигналов на выходах первого -шестого сумматоров 5 - 10 формируется пе 50 следовательность значений первой разности (7 уп), и О. Это производитсяследующим образом, Последовательностьпредыдущих (до и-й) значений первой разности с выходов сумматора 11 поступает на55 информационные входы второго блока 2 задержки, где по импульсам с входа 14 производится запись и последовательный сдвигзначений первой разности,Значения первой разности (уп,г),г= 1, К 1умножаемые согласно формулеЗаказ 2135 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 цифровой свертки (5) на одно и то же значение коэффициента вспомогательной последовательности 11, поступают на входысоответствующего сумматора 9 или 10 черезпредварительно установленные при настройке фильтра связи блока 4 коммутации- значения первой разности, умножаемыена значение коэффициента 1 =-1 поступаютна входы сумматора 9, а значения, умножаемые на значение коэффициента 1 =.1 - на 10входы сумматора 10. На выходах сумматоров 9 и 10 формируются суммы указанныхотсчетов входного сигнала, которые одновременно на их выходах преобразуются(при необходимости) в свое дополнение - на 15выходах сумматора 9, т.е, на выходах сумматоров 9 и 10 формируются частичные суммык )уп,г, поступающие на входы седьг=1 20мого сумматора 11.Значение текущего отсчета первой разности Чуп согласно (5) получается на выходах седьмого сумматора 11 путемалгебраического суммирования сигналов на 25его входах, соответствующих суммам отсчетов входного Сигнала и первой разности,умноженных на соответствующие значениякоэффициентов,Текущее значение отсчета первой разности 7 у, п 0 поступает на информационные входы накапливающего сумматора 12,осуществляющего непрерывное накопление значений (7 уп); формируя выходнойсигнал фильтра (у) согласно (4), путем суммирования очередного значения ул с накопленным в сумматоре 12 значением припоступлении каждого тактового импульса свхода 14, Поэтому на выходах накапливающего сумматора 12 формируется последовательность отсчетов выходного сигналацифрового фильтра (уп) в формате ИКМ,поступающая на выходы 18 фильтра.Таким образом, в фильтре осуществляется обработка входного сигнала с ИКМ с 45использованием преобразованной весовойпоследовательности в формате МДМ, чтопозволяет полностью исключить операцию умножения при вычислении выходного сигнала фильтра, обеспечив высокую разрешающую способность. Благодаря тому, что преобразованная весовая последовательность имеет предельно низкую разрядность (1 Й 12,11 1= 1) из схемы фильтра полностью исключены умножители, а перестройка на другую передаточную характеристику осуществляется простым переключением блоков 3 и 4 коммутации.Формула изобретения Цифровой фильтр с многоуровневой дельта-модуляцией, содержащий первый блок задержки, информационные входы, тактовый вход и вход обнуления которого являются одноименными входами фильтра, первый - четвертый комбинационные сумматоры, пятый и шестой комбинационные сумматоры, выходы которых соединены с соответствующими входами седьмого комбинационного сумматора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения удобства эксплуатации за счет упрощения перестройки на другую передаточную характеристику, в фильтр введены второй блок задержки, первый и второй блоки коммутации и накапливающий сумматор, тактовый вход и вход обнуления которого объединены с одноименными входами второго блока задержки и подключены к одноименным входам фильтра, выходы первого и второго блоков задержки подключены к соответствующим информационным входам одноименных блоков коммутации, управляющие входы которых являются соответственно первыми и вторыми управляющими входами фильтра, выходы первой - четвертой групп первого блока коммутации и выходы первой и второй групп второго блока коммутации соединены с входами соответственно первого - шестого комбинационных сумматоров, выходы первого - четвертого комбинационных сумматоров подключены к соответствующим входам седьмого комбинационного сумматора, выходы которого соединены с информационными входами второго блока задержки и накапливающего сумматора, выходы которого являются выходамифильтра.