Цифровой фильтр с линейной дельта-модуляцией

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 02, Н 03 Н 17/О 1)5 Н 0 У ЕТЕНИЯ ледовательский о СССР1988.С ЛИНЕЙНО к цифровой обание изобретеных процессов ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗС)БРАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Изобретение относитсработкесигналов.Использния для фильтрации случа позволяет повысить быстродействие и расширить область применения за счет обеспечения возможности оперативной перестройки фильтра. Это достигается благодаря тому, что в фильтре, содержащем регистр 1 сдвига, буферный регистр 2, счетчик 3, накапливающие сумматоры 6,5 и блоки 4 весового суммирования, включающие преобразователь 12 кодов, сумматор 13 и регистр 14, преобразователь 12 выполнен на группе 15 двухвходовых элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, группе 16 двухвходовых элементов ИЛИ-НЕ, группе 17 двухвходовых элементов И, сумматорах 18, 19 и вычитателе 20. 1 ил,Изобретение относится к цифровой обработке сигналов и может быть использовано для цифровой фильтрации случайныхпроцессов, в частности в спектроанализаторах параллельного действия с использованием формата линейной дельта-модуляции(ЛДМ) для представления входного сигнала,и является усовершенствованием изобретения по авт.св. М 1601749,Цель изобретения - повышение быстродействия и расширение области применения путем обеспечения возможностиоперативной перестройки фильтра.На чертеже приведена электрическаяструктурная схема цифрового фильтра с линейной дельта-модуляцией.Цифровой фильтр с линейной дельтамодуляцией содержит регистр 1 сдвига, буМферный регистр 2, счетчик 3, - блоков 4 1/М- 4- , весового суммирования, где М -рдлина импульсной характеристики фильтра;Р - коэффициент прореживания, первый 5 ивторой 6 накапливающие сумматоры, вход 7логического нуля, информационный вход 8,тактовый вход 9, вход 10 сброса и выход 11цифрового фильтра с линейной дельта-модуляцией,1 МБлоки 4.1 - 4,- )содержат преобразорватель 12 кодов, сумматор 13 и регистр 14,Преобразователь 12 кодов содержит группу15 из Р двухвходовых элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, группу 16 из - двухвходоРвых элементов ИЛИ-НЕ, группу 17 из- двухвходовых элементов И, первый 18 иР2второй 19 сумматоры, вычитатель 20, входы21 задания значений весовых коэффициентов фильтра.МВ блоке 4 ,= 1, - первым информационным входом является первый вход сумматора 13, второй вход которого соединен свыходом преобразователя 12 кодов, Выходсумматора 13 соединен с информационнымвходом регистра 14, тактовый выход, и входсброса которого являются тактовым выходом и входом сброса блока 4, весового суммирования,Первый вход преобразователя 12 кодовявляется вторым информационным входомблока 4., второй вход преобразователя 12кодов является входом 21 задания весовыхкоэффициентов блока 4фильтра, В преобразователе 12 кодов первые входы группы15 из Р двухвходовых элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ являются первым входом 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 преобразователя 12 кодов, вторые входы группы 15 являются вторыми входами блока 12, выходы группы 15 соединены с входамиРгруппы 16 из - двухвходовых элементов2Р ИЛИ - НЕ и входами группы 17 из - двух 2 входовых элементов И, выходы которых соединены с входами первого 18 и второго 19 сумматоров, являющихся сумматорами одноразрядных чисел, выходы которых соединены с первым и вторым входами вычитателя 20, выход которого является выходом преобразователя 12 кодов,Первый информационный вход блока 4.1 соединен с входом 7 логического нуля,Мвыход блока 4 ,= 1, - - 1 соединен с первым информационным входом блокаМ4,(+1), выход блока 4 - соединен с последовательно включенными первым 5 и вторым 6 накапливающими сумматорами, выход последнего является выходом 11 фильтра. Вторые информационные входыМблоков 4 ,= 1, - объединены и подключены к выходу буферного регистра 2, тактовый вход которого объединен с одноименными входами всех блоков 4, сумматоров 5, 6 и подключен к выходу счетчика 3, вход сброса которого объединен с одноименными входами блоков 1, 2, 4, 5, 6 и является входом сброса 10 фильтра, информационным входом 8 которого является информационный вход регистра 1 сдвига, тактовый вход которого объединен с тактовым входом счетчика 3 и является тактовым входом 9 фильтра. Выход регистра 1 сдвига соединен с информационным входом буферного регистра 2.Цифровой фильтр с линейной дельта- модуляцией работает следующим образом.Работа фильтра начинается с прихода установочного импульса на вход 10 сброса, В результате воздействия этого импульса на входы сброса счетчика 3, регистров 14 и накапливающих сумматоров 5 и 6 на всех выходах указанных блоков и на выходе 11 фильтра устанавливается нулевое значение сигнала. В регистры 1 и 2 при этом необходимо занести последовательность из чередующихся нулей и единиц; (0,1).На информационый вход 8 фильтра поступает входной сигнал в формате ЛДМ, обладающий спектром, ограниченным частотой Т , в виде 1 (х) и )0(х) х) +1)гкоторый сопровождается импульсами с частотой дискретизации Т д на тактовом входе 9, Т д Т.1, Сигнал (.(я по этим импульсам записывается и передвигается в регистре 1 сдвига.Одновременно тактовые импульсы поступают на счетный вход счетчика 3 с коэффициентом пересчета, равным коэффициенту прореживания Р. Импульс переполнения с выхода счетчика 3 поступает на тактовые входы блоков 4.1 - 4.М Р первого 5 и второго б накапливающих сумматоров, а также буферного регистра 2. В регистре 2 фиксируется Р-разрядное слово, образованное последоватльными значениями входного сигнала." и-р+г, г=1, р. ВМ)-м блоке 4.1-4. - это слово поступает наРпервые входы преобразователя 12 кодов, на вторые входы которого подано Р-разрядное слово из значений весовых коэффициентОв ( м-(н)р-г), г = 1, р в формате ЛДМ со вхо(ь)дов 21 блока 4,(, В преобразователе 12 кодов из указанных значений на г-ом выхо(де группы 15 формируется значение (.г = ")- р+г + . м-(и)р-г. Нулевое значение(Л) (8 соответствует приращению частичной свертки на величин, единичная - на величину +1. Значения ) , сгруппированные попарно(г= О п)об 2 и г=1 аоо 2), анализируются группами 16 и 17 элементов ИЛИ-НЕ и И. Если2 к = ( 2 к+1 =.О, на к-ом выходе(в) (в)группы 16 формируется единичное значение, соответствующее приращению ча(с)тичной свертки на величину -2, если ( 2 к.= ( 2 к+1 = О, на к-ом выходе группы 17 форми(в)руется единичное значение, соответствующее приращению частичнр(4 свертки на вел ичину+2. В случае, если ) ф 2 к= (.як+1, на к-ых выходах групп 16 и 17 сохраняется нулевое значение сигнала, Сумматоры 15 и 16 суммируют единичные значения на выходах групп 16 и 17 соответственно, а в блоке 20 производится вычитание значения сумматора 18 из значения сумматора 19, т.е. на выходе вычитателя 20 формируется значение частичной свертки, - г )ргде (е г), г 0, (е в, т = О, М- соответст(х)венно входная и весовая ЛДМ-последовательности, поступающее на выход преобразователя 12 кодов.Значвниа д У (к 1 ы -скяадываатся в сумматоре 13 с значением к - 1+( -- ( - 1 ) вычисленм 1 - 1ным в блоке 4.-1) в (к)-м такте времени Ти=рТд.5 С учетом того, что на первый информационный вход блока 4.1 подается сигнал логического нуля с входа 7, на выходе блока 4.) формируется сигнал Для 1= - - го блока 4 числа слагаемыхМРМ15 этой суммы равно - , а значениеРгмЫР) =7 УкгдеМ2 о т ук = Х ду 1+1 - втоРая Раа.)=1ность, формируемая на выходе блока 4.М- из последовательности значенийР25 дУ(1. --Таким образом, на выходе блока 4 - ,МРформируется последовательность значений7 ук), к 0, которая поступает последовагтельно в первый 5 и второй б накапливающий сумматоры, формируя на выходепоследнего выходной сигнал цифровогофильтра с линейной дельта-модуляцией вформате ИКМ с частотойдискретизации Т ",Т,рУ=Х Х Х .1 н) 40г =о к =1 п) =оПри случайных сбоях, например по питанию, нормальная работа цифрового фильтра с линейной дельта-модуляцией восстанавливается подачей сигнала на вход 10 сбросаЗатраты времени на вычисление одногозначения второй разностиР у оцениваются из выражения с = с 1+ с 2+ тз+ ь, где с 1 - время выполнения логических операций в 50 группах 15 - 17; т 2, тз, с 4 - время выполненияарифметических операций в блоках 18(19), 13 и 20 соответствнно. Период частоты дискретизации входного сигнала соответствуетТп т55периоду Тд = = - что позволяет обр ррабатывать входной сигнал с соответствующим спектром.Значение р, ограниченное вустройствепрототипе числом входов преобразования1730723 35 40 45 50 Составитель И.ТихомировТехред М,Моргентал Корректор Н.Ревская Редактор А.Козорез Заказ 1521 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 кода (ПЗУ), в предлагаемом устройстве ограничено числом входов группы 15 из р двухвходовых элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, т,е. практически полностью сняты всякие ограничения на величину коэффициента р входного сигнала, что позволило увеличить быстродействие фильтра путем соответствующего увеличения частоты дискретизации. Например, в предлагаемом фильтре легко реализуется значение р = 32,64, в то время как в фильтре-прототипе такие значения р практически нереализуемы вследствие невозможности реализации преобразователя кода с таким числом входов на ПЗУ. Весовая последовательность в формате ЛДМ позволяет получить любую наперед заданную разрешающую способность предлагаемого фильтра путем изменения его длины, а также использовать фильтр для сжатия широкополосных ЛДМ- сигналов,Наличие в каждом блоке 4 весового суммирования входов 21 задания значений весовых коэффициентов позволяет использовать предлагаемое устройство в системах с быстрой перестройкой передаточной характеристики, например, при адаптивной фильтрации, в то время как в устройстве-прототипе для перестройки фильтра необходимо полностью заменить записанную в преобразователях кода информацию, что требует значительно большего времени.Формула изобретения5 Цифровой фильтр с линейной дельтамодуляцией по авт,св, %1601749, о тл и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышениябыстродействия и расширения области применения путем обеспечения возможности10 оперативной перестройки фильтра, преобразователь кодов в 1-м блоке весового суммирования выполнен на группе из Р/2двухвходовых элементов ИЛИ - НЕ, группеиз Р/2 двухвходовых элементов И, первом и15 втором сумматорах, вычитателе и группе изР элементов ИСКЛ Ю ЧАЮ ЩЕ Е ИЛ И, первые входы которых являются первыми входами преобразователя кодов, выходыэлементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ группы20 соединены с соответствующими входамиэлементов ИЛИ-НЕ группы и элементов Игруппы, выходы которых через соответственно первый и второй сумматоры подключены к первым и вторым входам вычитателя,25 выходы которого являются выходами преобразователя кодов, вторые входы элементовИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ группы являются ми входами задания весовых коэффициентов фильтра,30