Устройство для цифровой фильтрации

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 191 (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ него введены К-ый регистр, М -ыйсумматор, группа из М регистров,блок элементов И, дешифратор,счетчик и генератор тактовых импульсов, выход которого подключен квходу синхрониэации ш-го (в=1, М )регистра, к входам синхронизации регистров группы и счетному входусчетчика, информационный выход которого подключен к входу дешифратора,первый выход которого подключен кустановочному входу в-го регистра,входы записи регистров группы подключены к второму выходу дешифратора, при этом вывод первого умножителя подключен к первому входу-го сумматора, вькод которого подключен к информационному входу пер,вого регистра и.информационномувходу первого регистра группы, второй вход К -го сумматора подключенк выходу К-го регистра, информационный вход которого подключен к выходублока элементов И, первый вход которого соединен с установочным входомсчетчика и является входом запускаустройства, выход 1-го (1=1, К -1)сумматора подключен к первому информационному входу ( 1+1)-го регистрагруппы, выход 1-го (1=1, К -1) регистра группы подключен к второмуинформационному входу (1 +1)-го регистра группы, а выход М-го регистра группы является информационнымвыходом устройства, вькод (К)-госумматора подключен к второму входублока элементов И,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Вели.кой Октябрьской социалистическойреволюции(56) Патент США В 3980873,кл, С 06 Р 15/332, опублик, 1978.Уильямс Ф, Цифровая интегральнаясхема для фильтрации видеосигналов, -Электроника, 1983, У 20, с, 74-79,рис. 4.=1, К -1) регистра подключен к первому входу 1-го сумматора, второйвход которого подключен к выходу(1+1)-го умножителя, первый входкоторого является (1+1)-ым входомзадания коэффициента устройства,вторые входы К умножителей объединены и являются информационным входом устройства, а первый вход первого умножителя является первым входомзадания коэффициента устройства,вывод 1-го (1=1, И -2) сумматораподключен к информационному входу(1+1) регистра, о т л и ч а ю щ е -е с я тем, что, с целью расширенияфункциональных возможностей за счетвыполнения преобразования Фурье, в 6 Р 15/3321 Н 03 Н 17/0496 Р 15/3531Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах цифровой обработки радиолокационных, сейсмических,гидроакустических, видео и другихсигналов.Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей за счетвыполнения дискретного преобразования Фурье,На фиг.1 показана структурнаясхема предлагаемого устройства; нафиг 2 - блок-схема алгоритма работыустройства при вычислении дискретного преобразования Фурье,Устройство для цифровой фильтрации содержит Й умножителей 1.( 1 =1,К), сумматоры 2.1, регистры3.1, 4.1, блок элементов И 5, счетчик 6, генератор 7 тактовых импульсов, дешифратор 8. Счетчик б имееткоэффициент пересчета, равный й. Регистры 4 должны принимать информацию с двух направлений. Дешифратор8 дешифрирует нулевое М(Ясостояние счетчика 6.Работа устройства при вычислениидискретного преобразования Фурье.Устройство должно вычислять следующее выражение:К к(к 1=ххх , (хх км-, (х)ь=о20 25 30 Фурье дляК =5.В исходном состоянии регистры 3,1 обнулены, на управляющий вход устройства поступает сигнал логической единицы, разрешающий прохождение информации через блок элементов И 5 и разрешакпций счет для счетчика 6, Условимся, что информация в регистры 3 и 4 принимается по заднему фронту синхросигнала. При описании работы устройства уразу учитывать, что Ю я = Ф к(к )к 1)х)о иВ первом такте на вход устройства поступает х(0), На вход всехумножителей 1 поступает Ф, В конце такта в каждый регистр 3. записывается значение х(0) )Ч . 196894ит только в том, что при вычислении (2) на вторые входы умножителей 1будут подаваться действительныечасги 1, , при вычислении (3) - мникомые частиЖк". Порядок следованиявходных данных и весовых коэффициентов для выражений (2) и (3) идентичен. Поэтому в дальнейшем будемрассматривать только выражение (2), 1 О,а для компактности записи считатьХ(к) и х 1(/ К действительными числами.(ккНа второй вход умножителя 1.1 подаются весовые коэффициенты Ф";умножителя 1.2 - М/(", 1"; умножите(и" 2+ 1ля 1.3 - як, умножителя 1.ЙЮ(, . Для примера рассмотрим вы(1+х)1 пчисление дискретного преобразованиягде х(п) - элементы исходной после 35 довательности длины М; Х(к) - элементы преобразованной последовательности; пк Щ, - весовые коэффициенты; 40 ьККОчевидно, что разница между выхислением выражения (2) и (3) состо Во втором такте на вход устройства поступает х(1). На вход умно- жителя 1. 1 поступает Щ, умножителя 1.2 - Ю ; умножителя 1.3 - % ,о, 4 умножителя 1.4 - Ж,х умножителя 1,5 - Ф . На сумматоре 2,1 формируется сумма: х(1)Ю +х(0)%ф на сумматоре 2. 2 - х (1) Ю+х (О) % ф на сумматоре 2. 3 - х(1) М +х(0) 11(х е на сумматоре 2,4 - х(1) ЧЧ +х(0) %4; на сумматоре 2.5 - х(1)%+х 40) Фф.В третьем такте на вход устройства поступает х(2), На вход умно- жителя 1.1 поступает 4, умножи теля 1.2 -Юумножителя 1.3 - Ю/; умножителя 1,4 - Щф, умножителя 1.5- Щ, На сумматоре 2.1 формируется сумма: х(2) Ю +х(1) 11 Чф+х(0)Ъ(е на сумматоре 2,2 - х(2) Фф+х(1)% + +х(0) Фф; на сумматоре 2.3 - х(2)Ф+х(1) % +х(0)Фф на сумматоре .2,4 - х(2) Щз+х(1) Ф +х(0)ЪЧ на сумматоре 2.5 - х(2) Ф+х(1) Щ ф+ х(0) Жф3 11В четвертом такте на вход устройстъа поступает х(3), На входумножителя 1,1 поступает % умножителя 1,2 - сй, умножителя 1.3Фумножителя 1,4 - Ф умножите уля 1.5 - Ю, На сумматоре 2.1 формируется сумма: х(3) Ф +х(2) Ф ++х(1) Ф 5+х(0) ФВ пятом такте на вход устройствапоступает х(4), На вход умножителя1. 1 поступает 9/, умножителя 1.2 -Ю умножителя 1.3 - Ю умножиУФтеля 1,4 - 9(, умножителя 15 - %.На сумматоре 2.1 формируется преобразованный отсчет Х(4)=х(4)ЧЧ +х(3)юф+х(2) 9/+х(1)% +х(0) % ; на сумматоре 2.2 - преобразованный отсчет Х(3)=х(4) ЧЧ+х(3) %+к(2)%++х(3) Яф +х(2) Щ +х(1) аф +х(0) аф,Сигнал второго выхода дешифратора 8разрешает прием в регистры 4 информации, поступившей на их первые информационные входы, По отрицательномуперепаду синхроимпульса, поступившего с выхода генератора 7, в концепятого такта в регистры 4.1-4.5принимаются значения Х(4)-Х(0) соответственно,В шестом (8+1) такте на вход устройства поступает нулевой отсчет новой последовательности Х (0). С первого выхода дешифратора 8 поступаетсигнал обнуления регистров 3. На входы умножителей 1 поступают весовыекоэффициенты, как в первом такте работы устройства. На выходах всех сумматоров появляется х(0)ЩфСигналс второго выхода дешифратора 8 разрешает прием в регистры 4 информации, поступающей на их второй информационный вход. В конце такта в ре 9 Ь 894 4гистр 4,2 записывается Х(4), в регистр 4,3 - Х(3); в регистр 4,4-Х(2),в регистр 4,5-Х(1),В седьмом такте на вход устройства поступает х(1), На входы умножителей 1 поступают такие же весовыекоэффициенты, как во втором такте,и продолжается вычисление преобразованных отсчетов новой последователь- .ности Х (к). В конце такта в регистр4.5 принимается Х(2); в регистр 4,4Х(3) в регистр 4,3 - Х(4).В дальнейшем вычисления повторяются с периодом, равным пяти тактам.На фиг.2 приняты следующие условные обозначения: Р 5 =0 - обнуление1,регистров 3,3 , - результат, вычисленный на 1-м умножителе 1, С- результат, вычисленный на-м суммато 20 ре 2, ; Св" - результат, вычисленныйна-м сумматоре 2. 1 в к-м такте;Р 4 =- в регистр 4. принимается1число, которое не 6 лет использовано при.вычислении;1 (к - к-й преоб 25разованньй отсчет Р-той входной по 1следовательности,111 ри реализации процедуры цифровой фильтрации устройство должно вычислять выражение видай-30Х(кЬ х(к-.1 ММ, (+)ь:о где 1(о) - коэФфициенты импульснойхарактеристики, х - отсчетывходного сигнала,При работе устройства в режимецифрового фильтра на вход запускаустройства подается сигнал логичес кого нуля, разрывающий обратнуюсвязь между выходом сумматора 2,Й ивходом регистра 3. 1. Этот же сигналустанавливает счетчик Ь в (м)-есостояние, тем самым разрешая прием 45 в регистры 4 инФормации, поступающейна их первые информационные входы.На вход умножителя 1. 1 постояннопоступает коэффициент (М- ). Вычисление проходит непрерывно. В 50 каждом такте на вход устройства поступает новый отсчет входного сигнала х(к). В конце к-го такта в регистр 4 принимается значение отфильтрованного отсчета Х(к).1196894 Составитель А.Барановг.Шандор Техред Л.Мартяшова Корректор Е.Рошко Ред но лиал ППП Патент", г. Уагород Проектная, 4 Заказ 7566/49 ВНИИПИ по д 113035, МосТирамосударствлам изобрва, Ж,709 Подпинного комитета СССРтений и открытийРаушская наб д, 4/5