Цифровой полосовой фильтр

Л. А. Зм занский радиотехнический институт(71) Заявитед 4) ЦИФРОВОЙ ПОЛОСОВОЙ ФИЛ олн ль увеличени ванне вес слу Наи 5 ности кяется ц блок умносовых коэффи16ных отсче нтов а сое н с емен первым5 И, а ин ый - с первым вх м вт блок ентов И, выходы ключены соотве орому входам м ния-деления, вы входом второго элем го блеме 1 ф): Ь 1 п юф й)етственно атричнокоц котонтов И поа му и вт а умноже оецинен сход втор го бл рого суммацинен совыкодключея ом го счетчика соеока памяти ве тора, вы первым коц которого нтов,Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и может быть использовано на вхо де цифрового анализатора спектра в виде "гребенки полосовых фильтров для расширения частотного диапазона анализатора; при проектировании высокочастотных систем текущей индентификации нестационарных динамических инфранизкочастотных объектов; в системах обработки радиолокационных, акустических и гицроакустическик сигналов.Известны полосовые фильтры 1, со держащие сумматоры, счетчики, регистры, элементы и блок памяти, весовая функция такого фильтра имеет виа Реализация цифрового фильтра вслучае требует память значительногобъема и высокого быстродействия,ри реализации перестраиваемого по ра необхоцимо доп ительноепамяти и времени на формировых коэффициентов кратное строек.ее близким по текнической сущеалагаемому изобретению яв фровой фильтр, содержащий сумтчики, регистры, матричный жения-деления, блок памяти вециентов, блок памяти вкодтов, первый и второй блоки элепричем выход первого счетчин со входом первого суммарно ямой выход которого сое входом первого блокафЪ -собпй и " т=Р гце Р и (- порядковые номера ециничных частотных 20 отсчетов, соответствующие нижней и верхней частотам полосы тотных отсчетов внутная частота при периоде квантования,Однако устройство вычисляет весовыекоэффициенты быстрее в виде следующейсимметричной дискретной функции, которая получается в результате преобразований ряда (1)35 1 Ко входу первого регистра, выход первого регистра соецинен со вторым входом первого блока элементов И, первый вхоц. блока памяти входных отсчетов соединен с выходом третьего счетчика, второй вход - с выхоцом второго регистра, а выхоц - со входом третьего регистра, вход первого счетчика и второй вход первого сумматора являются управляющими входами фильтра, а второй вход третье го регистра - информационным вхоцом фильтра (,2.недостатком этого цифрового фильтра в случае перестраиваемой полосовой фильтрации с "прямоугольной" амплитудно-частотной характеристикой, когда число единичных частотных отсчетов в полосе пропускания ( или число единичных взвешивающих амплитуд Эн а 1) более шести, является его недостаточное быстродействие как в режиме "генерирования весовых коэффициентов", так и в режиме фильтрации".Цель изобретения - повышение быстродействия цифрового полосового фильтра,Поставленная цель достигается тем, что в фильтр введены дополнительно блок памяти входных отсчетов, регистры, сумматор, счетчик, причем первый вход дополнительного блока памяти входных отсчетов соецинен с выхоцом первого дополнительного регистра, второй вход - с выходом дополнительного счетчика, а выхоцс первым вхоцом первого и входом второго дополнительных регистров, выходтретьего регистра соединен са входомвторого регистра, со вторым входомпервого цополнительног о регистра и спервым вхоцом дополнительного сумматора, второй вхоц которого соединен с выходом второго дополнительного регистра,вЫход дополнительного сумматора подключен к третьему входу матричного блокаумножения-деления, выход которого соединен со входами третьего, четвертого ипятого дополнительных регистров, выхоцтретьего дополнительного регистра соединен со вторым вхоцом второго блокаэлементов И, а выхоцы четвертого и пятого дополнительных регистров соединеныс третьим и четвертым входами первогоблока элементов И соответственно, выходвторого сумматора соединен с третьимвходом второго блока элементов И, совторым входом блока памяти весовыхкоэффициентов и с выходом фильтра. 3703 4фильтр содержит счетчики 1-3, дополнительный счетчик 4, сумматоры 5 и 6,дополнительный сумматор 7, регистры8-10, дополнительные регистры 11-15,блоки 16 и 17 элементов И, блок 18 умножения-целения, блок 19 памяти весовыхкоэффициентов, блок 2 О памяти входныхотсчетов, дополнительный блок 21 памяти входных отсчетов,10 Устройство работает в двух режимах:"генерирование весовых коэффициентов"и "полосовая фильтрация",Вычисление весовых коэффициентовустройством можно Осуществлять в вице15 пропускания;- число единичных часри пОлОсы пропускания- относительная основСояа О:Ь Соей О, (4 В(Мфн) Бр Н фн40где (И = дЖ - средняя частота поло 2.сы пропускания Цф,При этом дискретные значения синусоидальных и косинусоидальных сигналов- Ж -й частоты вычисляются по формулам250где и - текущий номер дискреты;- емкость числовой линейкивычислителей;К - целая часть отношения)тай55На чертеже представлена блок-схемацифрового полосового фильтра,( Фн+/л . 2 И,:)пп-Кив (З,а) и тянитею2,ЯИ - масштабный коэффициент,ЛДля формирЬвания Ь необходимовычислять цискреты синусоицальных сигналов частот ЫО/г. " И щойгпе 1( Н 4 1 а , также косинусоидальногосигнала частоты ) (%+ Р);,с 2. О"генерирование весовых коэффициентов"заключается в слецующем.Число счетчика 1 - номер цискреты,деленный на пва ( о(. ) добавляют вобнуленный импульсами Т накапливающий сумматор 5 по цепи перезаписи,т. е, в числовой линейке сумматора образуется величина 2" , )ъ = 1. Прямой и обратный ее коцы через первые входйблоков 16 и 17 поступают на мвтрйчныйблок 18, Результат перемножения, являющийся дискретным значением сигнала 3703 6Одновременно с формированием весов коэффициентов в устройстве происходитпоследовательная запись отсчетов входного си гналаХ,: У3 Х п в блок 20 памяти (с помощью- в блок 21 памяти (с помощью ревфосивного вцресного счетчика 4 и регистров 11 и 12 памяти, текущий входнойчотсчет запоминается в регистре 10 памяти.Режим полосовая фильтрация", Вычисление свертки входных отсчетов Хи весовых коэффициентов )о (2) выполняется путем использования симметриивесовой функции, согласно выражениямИхв :Ььхх ,)+%и хСа)2Вычисления начйнаются считьпиниемвесового коэффициента Но из блока 19 памяти в регистр 8. Одновременно входной отсчет Х.т)считывается иэ блока 21 памяти в регистр 12. Затем осуществляется суммирование входных от30 35 40 45 записывается в регистр 15. Далее путем Й -кратного добавления числа счетчика в сумматор 5, где Й=(-Рм принимает значение от 1 до Щ , формируется фаза, а затем путем умножения и сам отсчет синусоипального сигналати( - с" ), 1) который записывается в сумматор 6. После этого в сумматоре 5 формируется число ( в - ) и , вычисляется писка+вретное значейие косинусоидального сигх СОЭ (ИИ (х С 05 ФОИ ) (6) кс)торое записывается в регистр 14, Затем отсчеты (5) и (4) через соответствующие входы блоков 16 и 17 подаюФ- ся на блок 18, который выполняет операцию деления, Результат деленияМ)(,й - п)(7)ц .мп) . записывается в регистр 1 3.Вслед эа этим с помощью блока 18 происходит умножение этого результата на цискретный отсчет ( 6) и результат умножения --й весовой коэффициент - записывается в сумматор 6, а затем в блок 1 9 по адресу, установлен ному в реверсивном счетчике 2. счетов Х,фК ) комбинационным сумматором 7 и послецующее вычисление произведения Ио (хФ Х,) ) в блоке 1 8, при этом весовой коэффициент Ю поцается в блок 1 6.Представление памяти отсчетов вхоцного сигнала в виде двух блоков входных отсчетов) общая емкость которых равна блоку памяти входных отсчетов иэвестно го цифрового нерекурсивного фильтра, введение при этом цополнительно двух регист 1 ров 1 1 и 12, реверсивного адресного счетчика 4 и комбинированного сумматора рв 6, а также использование при вычислении свертки симметрии весовой функции Цф, позволяют повысить быстропействие предлагаемого цифрового полосового фильтра в два раза в режиме полосовая фильтрация и генерирование весовых коэффициентов". формула изобретения Цифровой прлосовой фильтр, содержащий сумматор счетчики, регистры, матричный блок умножения-деления, блок памяти весовых коэффициентов, блок памяти входных отсчетов, первый и второй блоки элементов И, причем выход первого счетчика соединен со входом первого сумматора, прямой выход которого соединен с813703 первым входом первого блока элементов И, а Инверсный - с первым входом второго блока элементов И, выходы блоков ьпементов И подключены соответственно к первому и второму входам матричного блока умножения-деления, выход которого соединен со входом второго сумматора, выход второго счетчика соецинен с первым входом блока памяти весовых коэффициентов, выход которого поцключеН ко входу первого регистра, выход первого регистра соединен со вторым вхо- дом первого блока элементов И, первый вход блока памяти входых отсчетов сое-: динен с выходом третьего счетчика, второй вход - с выходом второго регистра, а выход - со входом третьего регистра, вход первого счетчика и второй вход первого сумматора являются управляю- . щими входами фильтра, а второй вход третьего регистра - информационным входом фильтра, о т л и ч а ю ш и йс я тем, что, с целью повышения быстроцействия, в фильтр введены дополнительно блок памяти входных отсчетов, регистры, сумматор, счетчик, причем первый вход дополнительного блока памяти входных отсчетов соединен с выходом первого дополнительного регистра второй вход - с выходом дополнительного счетчика, а выход - с первым входом первого и входом второго дополнительных регистров, выход третьего регистра соединен со входом второго регистра, со вторым входом первого дополнительного регистра и с первым входом дополнительного сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго дополнительного регистра, выход дополнительного сумматора подключен к третьему 10 входу матричного блока умножения-деления, выход которого соединен со входами третьего, четвертого и пятого дополнительных регистров, выход третьего дополнительного регистра соединен со вторым вхоцом второго блока элементов И , а выходы четвертого и пятого дополнительных регистров соединены с третьим и четвертым входами первого блока элементов И соответственно, вы 20 хоц второго сумматора соединен с третьим входом второго блока элементов Исо вторым входом блока памяти весовыхкоэффициентов и с вьхоцом фильтра.Источники информации,2 принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 466499, кл. 5 06 Р 102, 1973,2. Авторское свидетельство СССР30Хо 516043, кл. 6 06 Р 15/36, 1975( прототип) . ВНИИПИ Заказ 808 Тираж 988 Подписно филиал ППП Патент" г. Ужгород, ул, Проектная,4