Цифровой фильтр

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1695323 А 1 06 Р 15/35 1)5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ В(56) Авторское свидетел ьство СССРВ 1287183, кл, 6 06 Р 15/36, 1987,Авторское свидетельство СССРМ 1568213, кл. 6 06 Р 15/36, 1988.(57) Изобретение относится к автоматике,вычислительной и измерительной технике иможет быть использовано при обработкестационарных (негауссовых) сигналов, например, в системах сжатия данных и обработки иэображений, корреляционного и Изобретение относится к автоматике, вычислительной и измерительной технике и может быть использовано при обработке стационарных (негауссовских) сигналов, например, в системах сжатия данных и обработки изображений, корреляционного и спектрального анализа и т,п,Цель изобретения - расширение области применения за счет определения статистически устойчивого числа нулей высоких порядков повторно-разностных и повторно-суммарных сигналов,На чертеже приведена функциональная схема цифрового фильтра.Цифровой фильтр содержит блок центрирования 1, счетчик 2 (интервала реализации), М+1 вычислительных блоков 3,1-3,М+1, (М2), первый из которых содержит аналого-цифровой преобразователь 4 (АЦП), второй и последующие (входной) буферный регистр 5 и сумматор 6, каждый спектрального анализа и т.п. Цель изобретения - расширение области применения за счет определения статистически устойчивого числа нулей высоких порядков повторнораэностных и повторно-суммарных сигналов. Поставленная цель достигается за счет того, что в состав устройства входит блок центрирования 1, счетчик 2, М+1 (М - порядок фильтра) вычислительных блоков 3.1 - З,М + 1, первый из которых содержит аналого-цифровой преобразователь 4, а последующие - буферный регистр 5 и сумматор б, причем каждый вычислительный блок включает генератор случайных чисел 7, узел сравнения 8, формирователи импульсов 9, 10, 11, элемент ИЛИ 12, счетчик 13 и буферный регистр 14. 1 ил,из вычислительных блоков З.К (К 1) содержит генератор 7 случайных чисел, узел 8 сравнения, формирователи импульсов 9-11, элемент ИЛИ 12, счетчик 13 (импульсов), (выходной) буферный регистр 14, информационный 15, тактовый 16.входы, выходы О 17.1 - 1 - 17.(М + 1) цифрового фильтра,Цифровой фильтр работает следующим (,) образом.Входной аналоговый сигнал подается на информационный вход 15. В блоке 1 из входного сигнала удаляется постоянная составляющая и одновременно производится а коррекция спектра сигнала с подавлением и подчеркиванием отдельных частотных полос, В каждом блоке З.К (К1) за время, равное интервалу 1 реализации и, определяемому частотой Т дискретизации и коэффициентом й деления счетчика 2, производится определение числа нулей к-го порядка стационарного (негауссовского)центрированного входного сигнала: в первом блоке 3.1- число пересечений входнымсигналом случайной кривой, во втором блоке 3.2 - число пересечений первой производной входного сигнала случайной кривой, 5в третьем блоке 3,2 - число пересеченийвторой производной входного сигнала случайной кривой и т.д. Случайные кривые вблоках 3,1 - З,М+1 являются статистическинезависимыми, В конце интервала реалиэацииДиуказанные значения записываются ввыходные буферные регистры 14 блоков 3 ипоступают на выходы 17,Это производится так,С входа 16 на тактовый вход счетчика 2 15поступает непрерывная последовательность импульсов, частота Т которых равначастоте дискретизации входного сигнала иопределяет разрешающую способностьцифрового фильтра и точность определения 20числа нулей высоких порядков входного сигнала. В блоке 3.1 центрированный входнойсигнал подвергается дискретизации и квантованию с частотой Т при помощи АЦП 4,на выходах которого формируется знак и 25абсолютное значение отсчета входного сигнала по правилуР(х) ЕпЕМТ(+ 0 5) (1)Змий30где Р(")п - численное значение отсчета входного с(игнала;Е х)гп - его знак,Хл - отсчет входного сигнала в моментыдискретизации,З( )мин - минимальный ненулевой шагквантования,ЕЙТ(,) - целая часть величины (,).Квантующая характеристика АЦП 4, согласно (1). соответствует квантующей характеристике с центральным подавлениемслабых сигналов.Генератор 7 случайных чисел генерирует по импульсам с тактового входа 16 последовательность случайных чисел ( гп 1(1диапазон изменения которых соответствуетдиапазону изменения квантованного сигнала (Рпрф) с выхода АЦП 4. Узлом 8 сравнения проИзводится сравнение значенийР п и 2 п, пр(ичем при выполнении услох 1)вий Р п2 п на выходе узла 8 формиру(х) 1)ется сигнал логической "единицы", а приР("л (2( )п - сигнал логического "нуля", Завремя интервала реализации й) в первомблоке 3.1 при помощи узла 8 сравнения исчетчика 13 производится подсчет числа пересечений входным центрированньм сиг(1налом случайной кривой ( 2 ),и )изменения выходного сигнала узла 8 сравнения из "единицы" в "ноль" и иэ "ноля" в"единицу", В конце интервала реализации 1 Ипо переднему фронту импульса с выходасчетчика 2 содержимое счетчика 13 записывается в регистр 14, а счетчик 13 обнуляется,т,е, подготавливается к следующему циклунакопления. Таким образом, на выходах регистра 14 блока 3.1 формируется число нулей первого порядка центрированноговходного сигнала, которое сохраняется наэтих выходах в течение следующего интервала реализации,Формирование числа нулей К-го порядка (К2) центрированного входного сигнала рассмотрим на примере блока 3:к ( = 2),Последовательность отсчетов 1 Рх)поступающая с выходов АЦП 4, стробируется в регистре 5 блока 3.2, в результате чегоза период дискретизации Т на входах и выходах этого регистра 5 присутствуют значения Р п и Р п, поступающие на входы(х) (х)сумматора б. Сумматор б осуществляет вычитание (при работе в дополнительном коде)значения Р.1 иэ Р и, т.е, осуществляет операцию повторного вычитанияХп 1 = Р п 1 Р р,(х) (х)которая при к = 2 соответствует формированию первой разности дискретизированногои квантованного центрированного входногосигнала. Одновременно генератор 7 по импульсам с тактового входа 16 генерируетпоследовательность случайных чисел(2 п), диапазон изменения которых соот(2)ветствуетдиапазону изменения первой разности (с Х ) с выхода сумматора б. Припомощи узла 8 п)ооиэводится сравнениеэначенийХП и 2 п причем при выполнении условия хХ П 2 ГП ) на выходе узла 8 формируется сигнал логической "единицы", апри Хп 2 п - сигнал логического "нуля".Изменение выходного сигнала узла 8 сравнения(из "нуля" в "единицу" и из "единицы"в "нуль") подсчитывается счетчиком 13 эаинтеовал реализации,И)и записывается посигналу с выхода счетчика 2 в конце интервала реализации в регистр 14, а счетчик 13обнуляется, чем подготавливается к новомуциклу накопления. Таким образом, на выходах регистра 14 блока 3,2 формируется число нулей второго порядка центрированноговходного сигнала (число пересечений первой разностью входного сигнала случайнойкривой ( 2 п ) ), которое сохраняется на этихвыходах в течение следующего интервалареализации.Блоки З.к (к2) работают аналогично,выполняя раэностную операциюР Ха =-7(Ч Хгп ) =7 Хгп -Г Хщ,и подсчитывая число пересечений сигналомПоэтому на выходах выходного буферного регистра 14 (выходах 17.к) блока З,к формируется значение числа нулей стационарного (негауссовского) центрированного входного сигнала К-го порядка. которое сохраняется на этих выходах в течение следующего интервала реализации, На выходах 17.к+1 формируется повторно-раэностный сигнал (к - 1)-го порядка (д Хп .При повторно-суммарной обработке сигналов сумматоры 6 вычислительных блоков 3.1 - З,М+1 работают с числами в прямом виде, т.е. в режиме суммирования.При генерации генератором 7 случайных чисел последовательности нулей (что эквивалентно его совместному с узлом сравнения 8 исключению из схемы с прямым соединением входов формирователей 9, 11 с выходом сумматоров 6 либо АЦП 4 определение числа нулей будет происходить без статистической устойчивости результатов. Формула изобретения Цифровой фильтр, содержащий блок центрирования, счетчик и М+1 (М - порядок фильтра) вычислительных блоков, причем первый выход 1-го ( = 1, 9+1) вычислительного блока является 1-м информационным выходом фильтра, второй выход)-го= 1, м) вычислительного блока подключен к информационному входу О + 1)-го вычислительного блока, информационный вход первого вычислительного блока подключен к выходу блока центрирования, вход которого является информационным входом фильтра, первые тактовые входы всех вычислительных блоков подключены к выходу переноса счетчика, счетный вход которого соединен с вторыми тактовыми входами всех вычислительных блоков и подключен к тактовому входу фильтра, причем 1-й вычислительный блок содержит три формирователя импульсов, элемент ИЛИ, счетчик и первый буферный регистр, информационный вход которого подключен к информационному выходу счетчика, счетный вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, первый5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 и второй входы которого подключены к выходам соответственно первого и второго формирователей импульсов, вход обнуления счетчика подключен к выходу третьего формирователя импульсов, вход которого соединен с тактовым входом первого буферного регистра и подключен к первому тактовому входу вычислительного блока, первымвыходом которого является выход первого буферного регистра, при этом к-й(к = 2, М+1) вычислительный блок содержит дополнительно сумматор и второй буферный регистр, выход которого подключен к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с информационным входом второго буферного регистра и подключен к информационному входу вычислительного блока, вторым выходом которого является выход сумматора, тактовый вход второго буферного регистра является вторым тактовым входом вычислительного блока, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширения области применения за счет определения статистически устойчивого числа нулей высоких порядков повторно-разностных и повторно-сумма рн ых сигналов, в 1-й вычислительный блок введены генератор случайных чисел и узел сравнения, а в первый вычислительный блок введен аналогоцифровой преобразователь, при этом в 1-м вычислительном блоке выход генератора случайных чисел подключен к первому входу узла сравнения, выход которого подключен к входам первого и второго формирователей импульсов, а тактовый вход генератора случайных чисел подключен к второму тактовому входу вычислительного блока, причем в первом вычислительном блоке выход аналого-цифрового преобразователя подключен к второму входу узла сравнения и второму выходу вычислительного блока, к информационному входу которого подключен информационный вход аналого-цифрового преобразователя, тактовый вход которого подключен к второму тактовому входу вычислительного блока, в к-м вычислительном блоке выход сумматора подключен к второму входу узла сравнения.1695323 7,Г едактор Т,Орлов ектор М.Ш роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 авитель А.Бараноед М,Моргентал аэ 4164 ТиражВНИИПИ Государственного комитета по изобрет113035, Москва, Ж, Раушск Подписноеям и открытиям при ГКНТ Снаб., 4/5