Цифровой фильтр

(23) Приоритет Ъеударстеаиный камитет СССР до делам изобретений н открытийДата опубликования описания 30.08,81,оры ЦИФРОВой ФИЛЬтр Изобретение относится к цифровой обработке сигналов, в частности к цифровой фильтрации, и может быть использовано, например, в цифровйх спектроанализаторах,Известен цифровой фильтр, содержащий запоминающее устройство, умно- житель, накапливающий сумматор и блок коэффициентов, определяющих частотную характеристику фильтра Я .Недостаток этого устройства - сложность аппаратурной реализации при задании структуры частотной характеристики фильтра с узкой полосой пропускания и высокой прямоугольустройсуммато адратного йства - с ализацииием таких устроиство извлечения фильтр, преоб- канала 5 ой фильт оторый б обдвух, з ко- етричпос и состоящий илов, каждый тройство симм тножит ель но чений сумво выборки з во взвещенно ностьюИзвестен циФРреализует коррелработки сигналовквадратурных канаторых содержит усного квантованияройство, устройстсигнала, устройст мирования значений сигналство возведения в квадран устройство извлечениякорня 12 .Недостаток такого устсложность аппаратурной ркоторая обусловлена наличсложных устройств, как.возведения в квадрат иквадратного корня. Известен также цифровой содержащий аналого-циФровой разователь, два квадратурных каждый нз которых состоит из симметричного квантователя опорного сигнала и последовательно включенных . умножителя н накапливающего сумматора, а также блок умножения сигнала на весовую функцию, включенный между аналого-цифровыми преобразователеи н квадратурньйи каналами, и состоящий нз умножителя, запоминающего устройства счетчика и синхронизатора ГЗ.3 8 Ь 02Недостатки известного устройства - низкая точность и невозможность оперативной перестройки дискретных значений весовой функции применительно к задачам спектрального анализа при различных входных сигналах.Цель изобретения - повьппение точности при воэможности оперативной перестройки параметров.Для достижения поставленной цели цифровой фильтр, содержащий аналого" цифровой преобразователь, управляющий вход которого соединен с одним из выходов блока синхронизации и управ ления, первый и второй умножители, один из входов каждого из которых црединен соответственно с вторым и третьим вькодами блока синхронизации и управления, а выходы их подсоединены соответственно к первым входам" накапливающих сумматоров, управляю щие входы которых соединены с четвертым и пятым выходами блока синхронизации и управления, снабжен перрым, вторым, третьим и четвертым сумматорами, первым и вторым элементами сдвига и инверсии кодов, блоком анализа знака и регистром констант, причем один из входов первого сумматора. соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, знаковый выход которого подсоединен к вторым входам первого и второго умножителей, второй и третий входы первого сумматора соединены соответственно с выходами первого и второго элементов сдвига и инверсии кодов, входы которых присоединены соответственно к выходам и первого и второго сумматоров, четвертый и первый входы которых соединены соответственно с выходами и вторыми входами первого и второго накапливающих сумматоров, второй вход второго сумматора соединен с выходомпервого элемента сдвига и инверсии кодов и третьими входами первого и второго умножителей, первый и второй выходы регистра констант соединены соответственно с первыми входами третьего и четвертого .сумматоров, второй вход четвертого сумматора сое" динен с первым его выходом, а третий его вход - с выходом и .вторым входом третьего сумматора, второй вход четвертого сумматора соединен с одним иэ входов блока анализа, знака, второй вход которого присоединен к знаковому выходу второго сумматора, а выход его соединен с управляющими 86входами первого и второго элементовсдвига и.инверсии кодов и знаковымвходом четвертого сумматора, а управляющие входы регистра констант, первого, второго, третьего и четвертогосумматоров и блока анализа знакаподсоединены соответственно к остальным выходам блока синхронизации иуправления.На чертеже представлена структурная электрическая схема цифровогоФильтра.Цифровой фильтр содержит аналогоцифровой преобразователь 1, блок2 синхронизации и управления, регистр 3 констант, первый, второй,третий и четвертый сумматоры 4-7,первый и второй элементы 8 и 9 сдвига и инверсии кодов, блок 10 анализазнака, первый и второй умножители11 и 12, первый и второй накапливающиесумматоры 13 и 14.Устройство работает следующим образом.15 На вход аналого-цифрового преобразователя 1 поступает сигнал 0,а на управляющий вход от блока 2 синхронизации и управления подается серия импульсов Т, следующая с интер- ЭО валом 1 которая определяет моментывзятия выборок сигнала. На выходепреобразователя 1 формируется п-разрядный код выборки Хк, соответствующий по величине модулю выборки, ипризнак знака ЗХ 1. Код Х К)поступает на вход сумматора 4.Блок 2 синхронизации и управленияв зависимости от заданного временинакопления Т 1 вырабатывает признак,по которому из регистра 3 на вход 40сумматора б поступает константа Ао"- ф-, На выходе сумматора б образутиется текущее значение аргумента Тнгде й:Значение"к поступает на один иэ входовсумматора 7, На второй его, вход с-регистра 3 поступает константа, равная агсйц 2Сумматор 7 и блок 10 анализа знака производят следующую операцию:е4,1,=Ч; - ,йс 4 т с 1 г -1Р= я 1;р .860286 6существенно сократить аппаратурные затраты, повысить точность и расширить класс исследуемых сигналов по сравнению с известным устройством. 1 О,ляющий вход которого соединен с одним из выходов блока синхронизациии управления, первый и второй умножители, один из входов каждого изкоторых соединен соответственно с1 з вторым и третьим выходами блока синхронизации и управления, а выходы их у- поцсоединены соответственно х первымвходам накапливающих сумматоров, управляющие входы которых соединены сО четвертым и пятым выходами блока рсинхронизации и управления, о т л и "ч а ю щ и й с я тем, чта, с цельюповьппения точности при вазможностиоперативной перестройки параметров,он снабжен первым, вторым, третьим ичетвертым сумматорами, первым и вторым элементами сдвига и инверсиикодов, блоком анализа знака и регистром констант, причем один изЗО входов первого сумматора соединен свыходом аналого-цифрового преобразова"теля, знаковый выход которого подсоеции: 46х,=.-р,. гч, р,:м ,. при начальных условиях Хо=А, Уб =В. По окончании п) итераций на выходе элемента 8 образуется величина аиплитули сигнала пщкЩКАт+Ве.Таким образам, в цифровом фильтре реализуется весовая обработка по функции Хэннинга, вычисление корня квадратного из суммы квадратов ортогональных составляющих, при этом точность измерения определяется ценой единицы кода младшего разряда аналога-цифрового преобразователя. Использование одной и той же аппаратуры для весовой обработки и определения амплитуды сигнала, возможность оперативной перестройки, отсутствие запоминающего устройства позволило 5 при начальных условиях ЧО "В 1 где 1=0,1,2п.Данная операция производится по команде, поступающей от блока 2 на блок 10. Одновременно,.вычисленное значение поступает на входы элементов сдвига и инверсии кодов 8 и 9, которые совместно с сумматорами 4 и 5 выполняют следующие операциие .при начальных условиях Хо=Хк, Уу=ОеПо окончании п) итераций на выходе элемента 8 образуе значеиние К 1 ХК 1 з 1 пд,1, где К= и 1+РПолученное аначение Киао К пост пает на вход сумматора 4 и цикл операций, указанных вьппе, повторяется. По окончании циклов на выходе элемента 8 образуется значением Я МП которое поступает на входы умножителей 11 и 12. Умнажители 11 и 12 совместно с сумматорами 13 и 14 производят операцииР йЬ= - Е Х ЯП д,Саясан,кд+К=О Кйк В е - П - с"кпи оИВ" споКАе 1к"-О гдеи)о- частота настройки Фильтра.По окончании накопления величины А и В поступают соответственно на ,входы сумматоров 4 и 5. Па команде управления ат блока 2 сумматоры 4 и 5, элементы 8 и 9 и блок 10 ана-, лиза знака выполняют следующие опеформула изобретенияЦифровой фильтр, содержащий анв,лого-цифровой преобразователь, управдинен к вторым входам первого и вто ого умножителей, второй и третий,Рвходы первого сумматора соединены со (, ответственно с выходами первого и второго элементов сдвига и инверсии кодов, входы которых присоединены соответственйо к выходам первого и вто . рого сумматоров, четвертый и первый входы которых соединены соответствен но с выходами и вторыми входами первого и второго накапливающих суммато" ров, второй вход второго сумматора соединен с выходом первого элемента сдвига и инверсии кодов и третьими входами первого и второго умножителей, первый и второй выходы регистра констант соединены соответственно с первыми входами третьего и четвертого сумматоров, второй вход четвертого сумматора соединен с первым еговыходом, а третий его вход - с выходом и вторым входом третьего сумматора, второй выход четвертого сумматора соединен с одним из входовблока анализа знака, второй вход которого присоединен к знаковому выхо"Патент", г. Ужгород, ул. Проек Фили 7ду второго сумматора, а выход егосоединен с управляющими входами первого и второго элементов сдвига иинверсии кодов н знаковым входомчетвертого сумматора, управляющиевходы регистра констант, первого,второго, третьего и четвертого сумматоров и блока анализа знака нодсоединены соответственно костальнымвыходам блока синхронизации и управления,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе81. Патент США В 3703632, кл. 235-152, 1972. 2. Тафис Л.В. и др. "Расчет простык эффективных цифровых фильтров",Сб. перев. "Цифровая фильтрация",сер, "Новые методы обработки информации", вып. б, Головной отдел научно-технической информации, 1971,с, 135,3. Авторское свидетельство СССРУ 443458, кл. Н 03 Н 7/02, 1973