Цифровой фильтр

Сото з Советски кСоциалистическиреспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ в 919054ав аелзи кзабретеккЯ н вткрыткйДата опубликования описания 07,04,82 В.А. 1 рачев, А. В. Гречухин и В. П. Семенов(54) ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР Изобретение относится к вычислитель ной технике и может быть использовано в системах цифровой обработки .сигналов,Известен цифровой фильтр, содержащий два блока циклической памяти, своими выходами соединенных со входами умножнтеля, выход которого соединен со входом накапливающего сумматора, подключенного к выходной шине фильтра. Вычисление отсчета выходного процесса в этом устройстве производится последовательным считыванием иэ блоков циклической памяти кодов выборок входного процесса и коэффициентов фильтра, кото рые на умножителе перемножаются. Промежуточные произведения накапливаются . в сумматоре. В конце й -го цикла вычислений с выхода сумматора снимается отсчет выходного пропесса. Время вычисления отсчета свертки в этом устройстве равно 1 Я М 1 м , где Ф - время вычисления произведения двух чисел 11. 2Однако в этом фильтре для вычисленияодного отсчета свертки требуется значительное время, так как Ы умножений выполняются на одном оборудовании,Наиболее близко по техническому решению к предлагаемому устройство цифро вой фильтрации, содержащее блок памяти коэффициентов импульсной характеристн ки Ь),первый вход которого является входом записи массива чисел 1) 16второй вход и выход соединены с выходом адресного счетчика и входом первого регистра соответственно, выход первого регистра соединен с первым входом устройства умножения, соединенного своим выходом со входом накапливаютцего сумматора, выход которого подключен ф ко входу цифроаналогового преобразователя, второй вход устройства умножения подключен к выходу сумматора, первый и второй входы которого соединены с выходами второго и третьего регистров соответственно, первый и второй блоки памяти входных отсчетов, первыми вхсз 1 с;05 г 4дами соединенные со вторым ц третьимадресць 1 мц сЕетлл 1 амц сооте 1 етственно, явторыми Входямц соединенные с выходами четвертого и пятого регистров, выход третьего регистра соединен со входом пятого регистра и первым Входомчетвертого регистра, второй вход которого сослццен с выходом первого блокапамяти входных отсчетов, первый ВходтретьеГО реГистра я 1 гдяется Входом фцдыра а второй вход третьего регистраи вход второго регистра соединены свыходами второго и первого блоков памяти Вхолееых отсчетов соответственно,21.Недостаток известного устройстванизкое быстродействие, связанное с непроизводительной затратой ВремениВыло 111 еЕие слв 11 га масс ИВЯ Вхо;1;Ее)х От,счетов и большим ко п 1 чеством уицсжеццй в олц 1 л 1 цу времецц, цеобходцмыхдля формирования отсчета выходногосиг 11 Я ла.Иедь изобретеелея - повышеЕгце быстродействия цифрового фильтра,Поставленная цепь достигается тем,что в цифровой ф 11 дьтр, солержашцй первый и второй блоки памяти, иерВЕ.й, Второй и третий регистры, умножитель, накалдиваюший сумматор, первый и второйсчетч 11 ки, бд Ок гамят и к Оэффи 1 гке нт ОВ игенератор пачек 11 мпульсов, выход которого соединен с тактовыми входами первого и второго счетчиков, Выход первогорегистра подключен к информационномуВходу перВОГО блокЯ памяти, Выход котРрого соединен с первым входом Второгорегистра, выход которого подключен кпервому вЕолу умножитедя, Выход которого соединен со входом накалл 1 ьаюшего 12 2 О 25 35 яц 5 О 5 сумматора., выхоа которого я 11 ляется Вы=ходом фи 1 ьтра, выходы первого и второгосчетчиков подкд 1 очень к адреснь 1 м. вхоаам соответственно Второго блока памяти и блока памяти коэфф 11 циентов вы-ход которого соединен со входом треть=го регистра, выхои которого полк 1 юченко второму входу умнож 1 ггеля, а Входгенератора пачек цмпульсов являетсявходом запуска фильтра, введены аешиф=ратор, третий ц четвертый счетчики,мультиплексор и элемент И, выход которого соединен со входом третьего счетчика, выход которого подключен к. пер=вому входу мультиплексора, второй входкоторого соединен с выходом четвертогосчетчика, вход которого объединен совходом генератора пачек импул 1 сов, выход которого соединен с первым входомэлемента И, второй вход которого обьелицеи со входом .1 аццси В 1 орого блокапамяти и подключен к выходу аецл 1 фратсра, Гервь Й еъхо 11 которого Объединен суста цовочньЕМ входом первого счетчикаи явд 11 ется входом зала 1 лея частогы дискретцзашп 1 фцдьтра, Второй Вход дешифратсра подключен к выходу второго счетчика,Выход мультиплексора соединен с адреснь 1 м входом первого блока памяти, выход которого полклеочен ко входу первого регистра и второму входу Второго регистра, причем информационный вход перВого блока памяти является входом фиды" раНа чертеже приведена сема цифрового фильтра.Устройство содержит вход 1 фильтра, первый блок 2 памяти, регистр 3 втс- рой блок 4 памяти, регистр 5, умножитедь 6 ц цифроянддоговь 1 й преобразователь (ЦЛЛ) 7, цифровой ц ацадоговьй выходы 8 ц 0 фильтра, вход 10 задания частоты дискретизации (выходного сигкада), счетчик 11, дешифратор 12 (состояний), счетчик 1 3, блок 1 4 памяти коэффициентов, регистр 1 5, входа 1 6 запуока, генератор 17 геачек 1 млудьсов, элемент И 1 Я, счетчик 19, мультиплексор 20, счетчец 1 21, накапливаО 1 л 1 й сумматор 22.Фильтр работает сдедуюшим образом, Каждый к-ый запускающий импульс, ло времееп 1 совладаюшии с выборкой Входного процесса, по входу 1 6 запускает генератор 1 7, который формируетИ 1.1 пульсов, где т - порядок фильтра. Импульсы с выхода генератора 1 7 передаются на счетные входы счетчика 1 1, ряботаюшего по модулю е -к, и счетчика 13, работаюшего по модулю х . Причем число К1 А перед началом фильтрации по входу 1 0 записывается в счетчик 1 1 и дешифратор 1 2 (состояний ЛО каждому из первь 1 х М им 1 тульсОВ генераторе 1 7 производится считывание выборки входного процесса х( ) из блока 4 памяти в регистр 5 и коэффициентов ю Епульсной характеристики( , фильтра из блока памяти в регистр 15, На умножителе 6 находится произведение чисед х(1) и л 1), и полученные произведения накапливаются В сумматоре 22. Выборки входного процесса, которые поступают на вход 1 фильтра, в процессе Вычисденеп 1 первых Ч -к Произведений )Е ( Е ),1) записываются в блок 2 памяти, объем которого раВен К ячейкам. Рдрес выборок входного процесса в блоке 2 памяти заааетгдеч., 1 а - ррсмя ВьПолененнягыоперядцц умножения,обращения к блоку памяти и суммированиясоответственно.Мяксцлгальцяя частота дискретизации входного продесся прц заданном быстродействцц равнаК, где К = 6, Вь,х Таким обрязолг, в ггредлагаемом фи;ты ре вы гцсляется только часть отсчетов,поэтому число ар 1 гфлгетггческик операций,выполняемых в епигпгцу времени, меньше,чем в известном устройстве, следовательно, обеспечивается работа с более высокой частотой дискретизации входного продесся, так как увегпгчцвяется быстродействце,формула изобретения 1 Лггфровой фильтр, содержащий первый ц второй блоки пял 1 ятц, первый, второй и третцй регистры, уъгцож 1 гтсль, ггякапливающцй сумматор, первый ц второй счетчики, блок памяти коэффцггисцтов и гецератор пачек импульсов, выход которого соединен с тактовыми вхолюпг первого ц второго сче пгков, выход первого регистра подключен к информационному вхсьду первого блока памяти, выход которого соедццец с первым входом второго регистра, выход которого поггключен к первому входу умцожггеля, выход которогоъсоединен с входом накяпливяюгдего ся выходом фильтра, выходы первого н второго счетчиков подключены кадресным входам соответственно второ-.го блока памяти и блока памяти коэффициентов, выход которого соединен свходом третьего регистра, выход которого подключен к второму входу умножцтеля, а вход генератора пачек импульсовявляется входом запуска фильтра, о т -л ц ч а ю щ ц й с я тем, что, с цельюповышения быстродействия, в него введены дешифратор, третий ц четвертыйсчетчики, мультиплексор и элемент И,выход которого соединен с входом третьего счетчика, выход которого подключенк первому входу мультиплексора, второйиод которого соединен с выходом четвертого счетчика, вход которого объединен с входом генератора пачек импульсов, вьгход которого соединен с первымвходом элемента И, второй вход которогообъединен с входсм записи второго бло 1:Я 1 . Ф 1 ),ц 5 9190-.бся счетчиком 21, ряботяюцгцм по модулю К и нзменяклиим свое состояниеимпульсамц запускя, При этом код адреса с выхода счетчика 21 передается чьрез мультиплексор 20 ня адресньге входы блока 2 памяти. Последние К гж-пульсов с выхода генератора 17, которьписоответствует считывание из блока 4 памяти коэффициентов импульсной характеристики Ъ (к)1 (О), передаются 1 Очерез элемент И 18 на счетный входсчетчика 19, работающего по модулю КЭго достигается тем, что последние Ксостояний счетчика 1 3, начиная с( Ч - К +1) состояния, выделяются дешифратором (состояний) 12, при этомна выходе дешифрятора (состояний) 12формируется сигнал, открывающий элемент И 18,переключающий блок 4 памяти в режим записи и открывающий муль. 2 отцплексор 20 по входу счетчика 19. Сэтого момента последние К значенийотсчетов входного сигнала из блока 2памяти считываются через регистр 5 наумножитель 6 для вычисления последних И1 С произведений х ( М; 1 , а через,регистр 3 считываются на информационный вход блока 4 памяти для обновлениямассива отсчетов входного процесса,Причем последние к отсчетов входньго процесса записываются в ге ячейкипамяти, в которые были записаны отсчеты-М ф , К)Х, где-соответствует текущему счету,Сдвиг массива отсчетов входного сиг- З 5нала, которы й необходимо производитьпри выполнении фильтрации, производитсясумлгатора, выход которого являе:следующим образом,Пусть при вычислении п, отсчета выходного сигнала в счетчике 11 записано щчисло А, удовлетворяющее неравенству0АН -К, При этом отсчет входного сигнала х (по - ), которыйумножается на коэффициент гг(1, записан в ячейку памяти с адресом45(й -)-тым импульсом генератора 17,так как счетчик работает по модулю Н-КВ конце цикла вычисления отсчета (го), .в счетчике 11 записан адрес (А+ К )гподПри вычислении следующего отсчета вы-ходного сигнала отсчет к (по-) умножится на коэффициент тг (+ К), что должноиметь место при вычислении свертки.В данном фильтре время вьгчисленияотсчета свертки равно, Бутяг 16 38 ТираИИПИ Государстве нногпо делам изобретений3035, Москва, Ж954 дпис комитета СССРоткрытий аушская наб ППП "Патент", г. Ужго роектная, 4 7 919054 8ка памяти и подключен к выходу дешиф- первого блока памяти является входомратора, первый вход которого объединен фильтра.с установочным входом первого счетчикаи является входом задания частоты диск- Источ ники информации,ретиэации фильтра, второй вход дешифра -принятые во внимание при експертизетора подключен к выходу второго счет. Рабинер Л., Гоулд Б Теория ичика, выход мультиплексора соединен с применение цифровой обработки сигналов,адресным входом первого блока памяти, М"Мир, 1978,выход которого подключен к в.входу пер. Авторское свидетельство СССРБого регистра и второму входу второго 10 о 636616, кл. 6 06 Г 15/332) 1978регистра, причем информационный вход ( прототип),с