Цифровой фильтр

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН,за) НОЗ Н Т ,щосьф, с ИЯ 1. 4 Ий ь - : -= 2 т) блок фильтрации состоитиз 20 " селекторов по длительности,каждый из которых выполнен на элементах ИЛИ-НЕ и И-НЕ, первые входы с- которых непосредственно, а вторыевходь через соответствующий элементзадержки объединены и являются входомселектора по длительности, первымвыходом которого является выход элемента И-НЕ, а вторым выходом - выхоДэлемента ИЛИ-НЕ, при этом первый ивторой выходы первого блока фильтрации подключены к входам соответственно первого и второго селекторов подлительности второго блока фильтрации,первый выход к -го (где К = 121 ) 9селектора по длительности -го блокафильтрации подключен к входу (2 к)-госелектора по длительности (1+1)-го,кромещ-го, блока фильтрации, второйвыход К-го селектора по длительности Я-го блока фильтрации - к входу 2 к-госелектора по длительности (+1)-го,кроме Ф-го, блока фильтрации, авыходы селекторов по длительностиМ-го блока фильтрации являются выходами ь -го канала фильтрации.2, Фильтр по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что блок логическойобработки выполнен на элементах ИЛИи И, реализующих уравнение,9) 9") (-0С" с + с- Хсгде р =1 2 щ - количество входов (выходов) блока логической Ьобработки;- значения выходныхсигналов блока логическойобработки;х=1р - значения входных сигналов блока логическойобработки.(71) Всесоюзный научнокий и испытательный инцинской техники-исследовател итут м ьство СС 1973, е 2. Гольденберг Л.М. и др. Цифровые устройства на интегральных схемах в технике связи. М., "Связь", 1979, с. 141-142, рис, 5.14 (прототип).(54)(57) 1. ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР, содержащий и -разрядный квантователь,каналов фильтрации, каждьп из которых включает элемент задержки, и цифроаналоговый преобразователь, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности фильтрации, введены блок логической обработки, включенный между соответствующими выходамиканалов фильтрации и соответствующими входами цифроаналоговогоеобразователя, а в ь-й (где Ъ = 1, ,О) канал фильтрации введены дополнительньп элемент задержки и М блоков фильтрации, причем в-ом канале фильтрации первый блок фильтрации выполнен на элементах ИЛИ-НЕ и И-НЕ, первые входы которых непосредственно, а вторые .входы соответственно через элемент задержки и дополнительный элемент задержки объединены и подключены к ь-му выходу квантователя, выход элемента ИЛИ-НЕ является первым. выходом первого блока фильтрации, вторым выходом которого является выход элемента И-НЕ, . -й (где пр Р 1 уур ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОПИСАНИЕ ИЗОБ ТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬ ЯО З.ЯЯ1 1109Изобретение относится к устройствам дискретно-аналоговой обработки сигналов и может быть применено нри конструировании систем связи, обработке изображений.5Известен аналого-цифровой фильтр, содержащий аналого-цифровой преобразователь, блоки матричного умножения, блок вероятностного округления, блок памяти, динамический блок памяти, 10 сумматоры, цифроаналоговый преобразователь. фильтр в зависимости от ве" личины коэффициентов пропорциональности может быть рекурсивным или не- рекурсивным 113.15Недостатком такого устройства является сложность реализации, требующая использования большого числа пе-ремножителей. В устройствах фильтрации для входныхпоследовательностей конечной длины не обеспечивается вычисление значений, близких к концам этой последовательности, что не обеспечивает достаточной точности фильтрации. 25Наиболее близким техническим решением к предложенному является цифровой фильтр, содержащий й-разрядный квантователь, б каналов фильтрации, каждый из которых включает элемент задержки, и цифроаналоговый преобра-, зователь 21.Известный цифровой фильтр также не обеспечивает достаточной точности фильтрации.35Цель изобретения - повышение точности Фильтрации. Цель достигается. тем, что в цифро вой Фильтр, содержащий б -разрядный квантователь, И каналов фильтрации, 4 О каждый из которых включает элемент задержки, и цифроаналоговый преобразователь, введены блок логической обработки, включенный между соответ ствующими выходами л каналов фильтра-ф 5 циии соответствующими входами цифроаналогового преобразователя, а в -й (где ъ = 1е) канал фильтрации введены дополнительный элемент задержки и Ф блоков Фильтрации, причем в 1 -ом каО ,нале фильтрации первый блок фильтрации выполнен на элементах ИЛИ-НЕ и И-НЕ, первые входы которых непосредственно, а вторые входы соответственно через элемент задержки и дополни тельный элемент задержки объединены и подключены к ъ-му выходу квантователя, выход элемента ИЛИ"НЕ является 888 . 3первым выходомпервого блока фильтрации, вторым выходом которого являетсявыход элемента И-НЕ, Д -й (где2М) блок фильтрации состоитиз 2 селекторов.по длительности,каждый из которых выполнен на элементах ИЛИ-НЕ и И-НЕ, первые входы которых непосредственно, а вторые входычерез соответствующий элемент задержки объединены и являются входом .се.лектора по длительности, первым выходом которого является выход элемента И-НЕ; а вторым выходом - выходэлемента ИЛИ-НЕ, при этом первый ивторой выходы первого блока фильтрации подключены к входам соответственно первого и второго селектора погдлительности второго блока фильтрации,первый выход К -го (где ы = 12 ф)селектора по длительности-го блокафильтрации подключен к входу (2 К)го селектора по длительности (,ф+1)-го,кроме е-го, блока фильтрации, второйвыход -го селектора по длительности-го блока фильтрации - к входу 2 К-госелектора по длительности ( +1)-го,кроме 1 ю -го, блока фильтрации, а вы-.ходы селекторов по длительности щ-гоблока фильтрации являются выходами1 -го канала фильтрации,Блок логической обработки выполненна элементах ИЛИ и И, реализующихуравнение=1. ,р - значения выходных сигСе 1налов блока логическойобработки;хс= 1 .,р - значения входных сигна-лов блока логическойобработки.На чертеже представлена структур- . ная электрическая схема цифрового фильтра (для 2-разрядного квантователя и двух блоков Фильтрациит.е. В 2,м =2).Цифровой фильтр содержит 2-разрядный квантователь 1, два канала 2"1 и 2-2 фильтрации, каждый из которых состоит из двух блоков 3-1-1,3-1.-2, 3-2-1 и 3-2-2 фильтрации, блок 4 логической обработки, цифроаналоговыйпреобразователь 5.Первый блок 3-1-1 фильтрации (дляпервого канала 2-1 Фильтрации образо1109888 еван подключением к каждому из еговходов элемента ИЛИ-НЕ 6-1-1, эле"мента И-НЕ 7-1-1 и элементов 8-1-1задержки.и дополнительного элемента19-1-1 задержки на период центральной (резонансной) частоты цифровогофильтра.Во втором блоке 3-2-1 фильтрациисодержится два селектора по длительности, первый из оторых выполненна элементах И-НЕ 6-2-1 и ИЛИ-НЕ7-2"1, элементах 8-2-1 и 9-2-1 задержки, а второй - на элементахИ-НЕ 6-2-2 и ИЛИ-НЕ 7-2-2, элементах8-2-2 и 9-2-2 задержки.Блок 4 логической обработки выполнен на элементах И и ИЛИ.Цифровой фильтр работает следующим образом,При поступлении входного аналогового сигнала.он квантуется с помощьюквантователя 1. Полученные на еговыходе стандартные по амплитудеимпульсы с различной длительностьюпоступают на блоки 3-1-1 и 3-1-2фильтрации.Длительность задержки одинаковаи равна периоду центральной (резонансной) выделяемой в фильтре частоты. В результате выполнения логических операций и задержки длительностиизменяется и увеличивается их количество. При этом для синусоидальногосигнала, частота которого совпадаетс центральной частотой фильтра привыполнении логических операций И иИЛИ после задержки на период, длительности импульсов не будут изменяться, так как такая задержка простоприводит к их точному наложению,Поэтому после перегруппировки навыходе блока 4 логической обработкиони будут занимать в четыре разабольше выходных шин. На выходе цифроаналогового преобразователя 5 имбудут соответствовать такой же сину-соидальный сигнал учетверенной амплитуды. нения логических операций часть длительностей будет расширена, а частьобужена, В результате часть длительностей, соответствующих крайнимсверху и крайним снизу частям сигналабудет либо тождественно обращаться вноль, либо в единицу. Поэтому общеечисло длительностей, отличных от10тождественных, будет меньше, чемучетверенное число длительностей навходе.Таким образом в результате прохождения синусоидальных сигналов проис(15ходит их неравномерное усиление, которое максимально для выделяемой частоты, что соответствует увеличениюдоли выделяемой частоты в суммарномвходном сигнале.20Упорядоченную форму выходного сигнала позволяет получить блок 4 логической обработки, последовательноподсоединенный к второму блоку 3-2-1или 3-2-2 фильтрацииКоличество входных шин блока 425логической обработки соответствуетколичеству выходных шин второго блока3-1-2 фильтрации двух каналов 2-1 и2-2 фильтрации. Блок 4 логическойЗОобработки работает таким образом что.Эвсе последовательности импульсов выстраиваются упорядоченно по шинамквантования в соответствии с их длительностью,Если, например, логическая единиЗ 5 ца будет на самой верхней входнойшине блока 4 логической обработки,а на всех остальных входных шинах будут в это время нули, то, проходя через элементы ИЛИ, расположенные вдоль40 правой стороны пирамиды, эта логическая единица переместится на самую нижнюю выходную шину.Пусть теперь логическая единицабудет на самой верхней входной шине45 блока 4 логической обработки и навсех входных шинах, исключая вторуюсверху шину. Тогда логические единицы на входных шинах, начиная с третьей сверху, будут в результате взаимо 50 действия проходить на. соответствующиеим выходные шины. В то же время будет обеспечено перемещение логическойединицы на вторую выходную шину,которая пройдет через элемент И с55 левой стороны пирамиды. При отклонении частоты синусоидального сигнала в ту или иную сторону от выделяемой частоты увеличение числа длительностей будет меньше и поэтому амплитуда на выходе цифроаналогового преобразователя 5 будет увеличиваться менее чем в.четыре раза. Это вызвано тем, что при наложении после сдвига на период центральной выделяемой частоты и выполСогласно логике работы этого блокана самом нижнем уровне располагаются последовательности наибольшей дли1109888 3тельности, на втором уровне - с меньшей длительностью и т.д. Тем самым обеспечивается восстановление единой Формы сигнала, разнесенной и раздробленной из-за операций квантования илогической обработки, приводящей кувеличению точности фильтра