Устройство для нерекурсивной цифровой фильтрации (его варианты)

-13. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(56) Гольденберг Л,М., Матюшкин Б.Д.Выделение каналов из групповогоцифрового сигнала в системе ИКМ- Электросвязь, 1978, Ф 5, с. 8Рабинер Л., Гоулд Б. Теорияи применение цифровой обработкисигналов. М.: Мир, 1978, с. 59,фиг. 2.23,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕРЕКУРСИВНОЙЦИФРОВОЙ ФИЛЬТРАЦИИ (ЕГО ВАРИАНТЫ),(57) 1,Устройство для нерекурсивнойцифровой фильтрации, содержащее йпоследовательно соединенных элементов задержки,.вход первого и выходкаждого из которых соединен с входом соответствующего умножителя,а выходы умножителей подключенык соответствующим входам сумматора,выход которого является выходом устройства, а вход первого элементазадержки - входом устройства, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью расширения функциональныхвозможностей путем формированиядополнительной полосы фильтрации вобласти высокой частоты с частотнойхарактеристикой, симметричной исход-ной, сумматор выполнен в виде сумматора четных компонент сигнала исумматора нечетных компонент сигнала, выходьг которых подключены квходам выходного сумматора, крометого, в устройство введены последовательно соединенные инвертор знака и дополнительный сумматор, выход которого является дополнительным выходом устройства, при этом выход сумматора четных компонент сигнала подключен к другому входу дополнительного сумматора, а выход сумматора нечетных компонент сигнала - к входу инвертора знака, причем к входам сумматора четных компонент сигнала подключены выходы умножителей с четными номерами, а к входам сумматора нечетных компонент сигнала - выходы умножителей с нечетными номерами,2. Устройство для Мрекурсивной цифровой Фильтрации, содержащее (40 г 2) последовательно соединенных элементов задержки, причем выход каждого (2 М )-го элемента задержки (где М = 0 1, 2, , 2 т-) и вход первого элемента задержки соединены через соответствующий умно- житель, а выход (2 ш)-го элемента задержки непосредственно подключен к входам сумматора, выход которого является выходом устройства, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения Функциональных возможностей путем формирования дополнительной полосы фильтрации в области высокой частоты с частотной характеристикой, симметричной исходной, сумматор выполнен в виде последовательно соединенных сумматора четных компонент сигнала и выходного сумматора, кроме того, в устройство введены последовательно соединенные инвертор знака и дополнительный сумматор, выход которого является дополнительным выходом уст 1 ройства, при этом к входу инвертора знака подключен выход сумматора четных компонент сигнала, а к другим входам выходного и дополнительного 179520сумматоров подключен выход (22 у 1-1)-гоэлемента задержки, причем к входамсумматора четных компонент сигналаподключены выходы умножителей.35 Изобретение относится к радиотехническим устройствам с применением цифровой обработки сигналов.Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей путемформирования дополнительной полосыфильтрации в области высокой частоты с частом ной характеристикой, симметричной исходной.На фиг. 1 представлен первый вари ант структурной электрической схемы предлагаемого устройства; нафиг. 2 - второй вариант структурнойэлектрической схемы предлагаемогоустройства; на фиг. 3 - частотныехарактеристики устройства,Устройство для нерекурсивнойцифровой фильтрации (первый вариант)содержит и элементов 1 у , 1 р)задержки, (и+1) умножителей 2 цу2 у сумматор 3, состоящий изсумматора 4 четных компонент сигнала, сумматора 5 нечетных компонентсигнала и выходного сумматора 6, инвертор 7 знака и дополнительный сумматор 8.Устройство для нерекурсивной цифровой фильтрации (второй вариант)содержит (4 т) элементов 1,.1 щ. задержки, 2умножителей 2 у 30222., сумматор 3, состоящийиз сумматора 4 четных компонентсигнала и выходного сумматора 5,инвертор 6 знака и дополнительныйсумматор 7.Устройство для нерекурсивнойцифровой фильтрации (фиг. 1) работает следующим образом.Отсчеты исходного цифрового сигнала АИМ, имеющего основную полосучастот от О до некоторой частотысреза Р (Рю - Р ) и тактовую частоту Рт = 2 Р, поступают на входпоследовательно соединенных элементов 1, , 1 задержки, каждый 45из которых осуществляет задержку отсчетов на тактовый интервалТ = 1/Рт. Полученные отсчеты с входа первого элемента 1 у задержкии выходов элементов 1 , , 1задержки умножаются на постоянные коэффициенты Ь Ь у Ь , , Ъ с помощью умножителей 2 у , 2 у 1 у причем произведения с выходов умножителей с номерами 21 (где 1 с = О1, 2, ,-1)суммируются а сумматоре 4 четных компонент сигнала,а произведения с выходов умножителей с номерами 21 + 1 (где д = О,1, 2, у)п в 1 суммируют в суммау .у) гторе 5 нечетных компонент сигнала.Сигналы с выходов сумматора 4 четных компонент сигнала и сумматора 5нечетных компонент сигнала поступают на выходной сумматор 6, на выходе которого выделяется сигнал внизкочастотной (НЧ) области с полосой от О до Р . С выхода сумматора4 четных компонент сигнала непосредственно, а с выхода сумматора 5нечетных компонент сигнала черезинвертор 7 знака сигналы поступаютна входы дополнительного сумматора8, на выходе которого выделяетсясигнал в высокочастотной (ВЧ) области с полосой от (Рю - Р) до Рц.Рассмотрим алгоритм выделениясигналов.Обозначим Хотсчет сигнала навходе устрой,гва в тактовый моментКТ, а УОи У 1. - отсчеты сигналовна НЧ и ВЧ выходах устройства.ОчевидноУо=ьх+Ьх,+ахЬ,х,Рис1- ", :- (-1) Ь,х.,-,р:огде и - число элементов задержки.Введем безразмерную частотуТаким образом,3передачи ыа частоте б между входамустройства и выходом сумматора 6равен лСО (б) =Е Ь ГР=оа между входом устройства и выходомдополнительного сумматора .8 1179520 4но линейной фазовой характеристикой, В этом случае все коэффициентыфильтрации Ъ Ь,с нечетныминомерами обращаются в О.Второй вариант предлагаемогоустройства (фиг. 2) работает аналогичным образом. На выходе сумматора5, представляющем собой выход сигнала НЧ, общее выражение выходного1 О сигнала Фе.2УО= Е Ь х.,р:Оупрощается за счет двух причин: вопервых Ь р Ь 4 7 р за счет сим 15 метрии, во-вторйх, все Ь 7 р = О7 Р 1за счет выбора центра переходнойобласти (точка Найквиста) в точке6= 1/2 (фиг. 3) .Итак, не считая постоянной задерж ки на 2 щ -1 тактовуо, = х + , с,(х, +,) +. 7 р-) ф С 1 (б) = СО (б + 1).Однако при цифровой .фильтрацииимеет местоС (б) =С (2 - б),где - знак комплексной сопряженности,а поэтомуС 1(б ) = СО (1 -б ).Модули частотных характеристикСО и С 1 имеют вид, изображенныйна фиг. 3.Из фиг. 3 видно, что если СОэто характеристика типа НЧ с переходной областью, имеющий центр вточке ц = Р/Рз, то С 1 - это характеристика типа ВЧ с центром в точ -ке 1 - с = (Рв - Р,)/РвПри цифровой фильтрации переход 30от НЧ фильтра к ВЧ фильтру с тойже шириной переходной области сводится лишь к перемене знаков коэффициентов фильтрации Ь 1, Ь ,снечетными номерами, которая легкоосуществляется в устроистве в динамическом режиме,Предлагаемое устройство существенно упрощается в частном случае,когда выделяемые сигналы НЧ и ВЧ 40имеют одинаковую ширину полосы частот, т.е. Рс = Рв/2, а Ос = у(фиг. 3), причем используется симметричный цифровой фильтр с абсолютгдеС =Ь =ЬР 7 гпр 7 М+ 2 рр е, ш),Аналогично на выходе дополнительного сумматора 7 имеется отсчет выходного сигнала03у 1, - х- : ср(х) +к-(7 р-),Частотные характеристики на выходах сумматора 5 и дополнительногосумматора 8 равны соответственноСО (б ) = 1 + 2 с. С соз 7 б (2 р-),С 1 ( б ) = 1 - 2 Е С созад (2 р) рОбе характеристики вещественны,причем СО (6 ) + С 1 (б ) = 2, чтосоответствует виду графиков нафиг. 3, ч 52 о1179520 едактор Ю. Ковач ипенко О Тираж 872 Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 35, Москва, Ж, Раушская наб., д.Заказ 5695/6ВНИИПИ сное Филиал ПНП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4