Устройство для цифровой фильтрации

,(прототип) . свидетельсН 17/04,Гоулд Б. Твой обрабо1978, с. 2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИ(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОЙФИЛЬТРАЦИИ, содержащее первый и второй блоки памяти,-первый коммутатор,информационные входы которого соединены с информационными выходамипервого блока памяти, информационный вход которого является информационным входом устройства, информационные входы второго коммутатора соединены с информационнымивыходами второго блока памяти, рекурсивный Фильтр, о т л и ч а ющ е е с я тем, что,с целью расширения функциональных возможностейза счет, обработки последователь. ности данных произвольной длины и упрощения, оно содержит третий и четвертый блоки памяти,с третьего по восьмой коммутаторы,генератор тактовых импульсов,первый и второй счетчики, причеминформационный выход первого коммутатора соединен с первым информационным входом третьего коммутатора, информационный выход кото-.рого подключен к информационному 511 Н 03 Н 17/04, Н 03 Н 17/06 входу рекурсивного фильтра, информационный выход которого соединен с информационным входом четвертого коммутатора, первый и второй информационные выходы которого подключены к информационным входам соответственно второго блока памяти и пятого коммутатора, первыйл и второй информационные выходы ко)торого соединены с информационными входами соответственно третьего и четвертого блоков памяти, информационные выходы которых соединены соответственно с первыми и вторыми информационными входами шестого коммутатора, информационные выходы которого подключены к информационным входам седьмого коммутатора, информационный выход которого является информационным выходом устройства, выход генератора тактовых, импульсов соединен с тактовь 1 м входом первого счетчика и информационным входом восьмого коммутатора, информационный выход которого соединен с тактовым входом второго . М счетчика, выход переполнения которого соединен с первым управляющим вхо фь дом восьмого коммутатора, второй уп- СЛ равляющнй вход которого подключен к выходу переполнения первого счетчика, информационный выход которого подключен к управляющим входам первого, пятого, шестого и седьмого ,фЬ коммутаторов, и первым управляющим входам третьего и четвертого коммутаторов, информационный выход второго счетчика соединен с управляющим входом второго коммутатора и вторьяи управляющими входами третьего ичетвертого коммутаторов, информационный выход второго коммутатора 108335поцключен к второму информационному входу третьего коммутатора.25 Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах передачи и обработки дискретной информации, гидрои радиолокации, медицинской аппаратуре и других устройствах,Известен цифровой рекурсивныйфильтр; позволяющий обрабатыватьсигнал в реальном масштабе времени 13. 10Недостатком такого устройстваявляется нелинейность фазовых характеристик,Известно также устройство, реализующее способ Цифровой рекурсивной 15фильтрации, содержащее два блока памяти, два блока фильтрации и двакоммутатора2 3.НедостаФками известного устройства являются невозможность обработки массивов информации произвольной длины, а также его сложность,связанная с наличием двух идентичных блоков фильтрации.Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей за счетобработки последовательности данныхпроизвольной длины и упрощение устройства.Поставленная цель достигается 30тем, что устройство цифровой фильтрации, содержащее первый и второйблоки памяти, первый коммутатор, информационные входы которого соединены с информационными выходами 35первого блока памяти, информационныйвход которого является информационным входом устройства, информационные входы второго коммутатора соединены с информационными выходами 40второго блока памяти, рекурсивныйфильтр, содержит третий и четвертыйблоки памяти, с третьего по восьмойкоммутаторы, генератор тактовыхимпульсов, первый и второй счетчики, 45прйчем информационный выход первогокоммутатора соединен с первым информационным входом третьего коммутатора, информационный выход которого подключен к информационному входу рекурсивного фильтра, информационный выход которого соединен с информационным входом четвертого коммутатора, первый и второй информационные выходы которого подключены к информационным входам соответственно второго блока памяти и пятого коммутатора, первый и второй информационные выходы которого соединены с информационными входами соответственно третьего и четвертого блоков памяти, информационные. выходы которых соединены соответственно с первыми и вторыми информационными входами шестого коммутатора, информационные выходы которого подключены к информационным входам седьмого коммутатора, информационный выход которого является информационным выходом устройства, выход генератора тактовых импульсов соединен с тактовым входом первоГо счетчика и информационным входом восьмого коммутатора, информационный выход которого соединен с тактовым входом второго счетчика, выход переполнения которого соединен с первым управляющим входом восьмого коммутатора, второй управляющий вход которого подключен к выходу переполнения первого счетчика, информационный выход которого подключен к управляющим входам перврго, пятого, шестого и седьмого коммутаторов, и первым управляющим входам третьего и четвертого коммутаторов, информационный выход второго счетчика соединен.с управляющим входом второго коммутатора и вторыми управляющими входами третьего и четвертого коммутаторов, информационный выход второго коммутатора подключен к второму информациойному входу третьего коммутатора.На фиг.1 представлена блок-схема устройства для цифровой фильтрации на фиг.2 - блок управления.Устройство для цифровой Фильтрации содержит блоки 1 и 2 памяти,3коммутаторы 3 и 4, рекурсивный . фильтр 5, блок 6 управления, блоки 7 и 8 памяти, коммутаторы 9-13, генератор 14 тактовых импульсов, счетчик 15, коммутатор 16 и счетчик 17.Устройство работает следующим образом.Предлагаемое устройство осуществляет фильтрацию сигнала циклически, т,е. последовательно массивами длины М, .Очередной массив обрабатывается дважды подряд с помощью фильтрации массива данных .цифровым рекурсивным фильтром (с амплитудно-частотной К (Ю 7 и нелинейной фазочастотнойФ(ш ) характеристиками и последую 1 его инвертирования полученного массива значений сигнала во времени. Такая обработка эквивалентна фильтрации входного сигнала некоторым другим цифровым фильтром с амплитудно-частотной К(М) и линейной фазочастотной характеристиками.Причем фильтрация осуществляется в блоке 5, который представляет собой . рекурсивный фильтр. При такой обработке в начале и в конце каждого массива возникает переходная зона (соответствующая выходу фильтра на режим), длина К которой зависит от выбора конкретного вида фильтра и определяется заранее. Поэтому в устройстве производится обработки перекрытием переходных зон, т.е. фильтруются массивы длиной И+2 К.При этом считаются достоверными только Н центральных значений, а обработка следующего куска реализации начина" ется с (ЯК+1)-го значения. В итоге на выходе устройства для цифровой фильтрации получаются значения профильтрованного входного сигнала без переходных зон и фазовых искаже- нийа Отсчеты входного сигнала Х;с равномерным шагом И поступают в блок 1 памяти объемом И+2 К. Блок 6 управляет работой коммутаторов 10-13 и 3,4 и 9, После прихода на вход устройства Я очередных значений входного сигнала на первом выходе блока б (счетчик 15) появляется сигнал управления, по которому коммутаторы 10-13 подключают соответственно выход коммутатора 3 к входу фильтра 5, выход фильтра 5 к входу 10.83345блока 2 памяти, выход коммутатора12 к тому из блоков 7 или 8 памяти(каждый объемом И), который был отнего отключен, вход коммутатора 9выходу того иэ блоков 7 или 8 памяти, который в этот момент отключается коммутатором 12.кПо этому же сигналу управлениоммутатор 3 последовательно оцярашивает И+2 К значений блока 1 памяти от начала массива к концу,заканчивая опрос до поступления вб лок 1 памяти следующего отсчетавходного сигналаА коммутатор 9последовательно опрашивает М значений того из блоков 7 или 8 памяти,который в это время к нему подключен.П ичр чем опрос осуществляется от концамассива к началу, что соответствуетинвертированию сигнала во времени,ачастота опроса равна частоте поступления на вход устройства значенийвходного сигнала, т.е. Г = 1/Дй,Такиф 3аким образом, на выходе коммутатора9 формируются значения выходногопрофильтрованного сигнала Х.запоминаются.35После поступления массива данныхв блок 2 памяти на втором выходеблока 6 управления (выход счетчика17) появпяется сигнал управления,покоторому коммутаторы 10 и 11 соответственно вход фильтра 5 отключаютот выхода коммутатора 3 и подключают.к выходу коммутатора 4, а выходфильтра 5 отключают от входа блока 2.памяти и подключают к входу коммутатора 12454По этому же сигналу управлениякоммутатор 4 опрашивает блок 2 памяти, причем опрос осуществляется отконца массива к началу, что соот- Ю ветствует инвертированию сигнаЛа во- времени, Сформированный сигнал скоммутатора 4 через коммутатор 10поступает в фильтр 5, где вторичнофильтруется и через коммутаторы 11 55 и 12 поступает в блок 7 или 8 памятиобъемом Я, в зависимости от того,какой блок памяти подключен к выходукоммутатора 12. При этом первые К20 отсчетов сигнала, соответствующие переходной зоне, не запоминаются,После прихода .в блок 1 памяти К очередных значений сигнала цикл операций повторяется. При этом блоки 5 7 и В функционально меняются местами.. Блок 6 управления (фиг.2) работает следующим образом.Генератор 14 вырабатывает импульсы синхронно с поступлением на вход устройства цифровой фильтрации значений входного сигнала, т.е. с частотой Е = 1 Й Эти импульсы поступают на счетчик 15, где подсчитываются, и на информационный вход коммутатора 16, В исходном состоянии коммутатор 16 разомкнут и импульсы с генератора 14 на счетчик 17 не поступают. При поступлении на счетчик 15 Я импульсов (за это время иа вход устройства для цифровой фильтрации поступит И очередных значений входного сигнала) на его выходе формируется сигнал, поступающий на первый выход блока 6. управления, а также на первый управляющий вход коммутатора 16. Счетчик 15 обнуляет ся, а коммутатор 16 замыкается и импульсы с генератора 14 через коммутатор 16 начинают поступать на счетчик 17. После прихода на счетчик 17 р импульсов (за это время массив профильтрованных данных с фильтра 5 поступил на блок 2 памяти) на его выходе формируется сигнал, который поступает на второй выход блока 6 управления, а также на второй управляющий вход коммута" тора 16. Счетчик 17 обнуляется, а коммутатор 16 размыкается. При поступлении на вход устройства для цифровой фильтрации М новых очередных значений входного сигнала все повторяется.Таким образом, использование предлагаемого устройства для цифровой фильтрации позволяет обеспечить возможность обработки в реальном масштабе времени массивов информации произвольной длины,При этом предлагаемое устройство проще известного.1083345 ставителя А. БарановхРеД,Л.Коцюбняк КоРРектоР А. ДзЯтко тор Т. Иермелштейн аз 1773 Тираж 862 , ПодписноНИИПИ Государственного комитета СССРделам изобретений и открытийосква, Ж, Раушская наб., д. 4/ 113035 ал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проект