Цифровой фильтр

ОЮЗ СОВЕТСКИ ОЦИАЛИСТИЧЕСК 08 СПУБЛИ 9) 3 Н 17(5 ИЗОБ ИОАН ЛЬСТВУ скин ильтрь Пер. с 1983, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ.ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ К АВТОРСКОМУ(57) Изобретение может быть использовано в системах цифровой обработкисигналов в радиосвязи, радионавигации и радиолокации. Цель изобретенияповышение быстродействияФильтр содержит две группы регистров 1 сдвига,блоки преобразования кода (БПК) 9,компараторы 10, счетчик 11, блок памяти(БП) 13, блок умножения (БУ) 15, двасумматора 16 и 17, выходной регистр18, блок инверсии (БИ) 19 и блок 20синхронизации. Цикл обработки каждого входного отсчета состоит из восьмирабочих и одного подготовительного(2) 1 где хи у, соответственно -е Подставив(док суммирова тактов, Операции выполняются над дополнительными кодами чисел. В каждомрабочем такте выполняются следующиеоперации, Компараторами 10 сравниваются коды. преобразованные БПК 9, скодом числа, записанным в счетчике 11. Полученный результат сравненияпоступает в БУ 15 и БИ 19. В БУ 15умножается это число на число, находящееся на выходе БП 3. а в БИ 19число с выхода. БП 13 инвертируетсяв зависимости от значения сигнала навыходе первого компаратора О. Полученные числа на выходах БУ 15 и БИ 19и регистра 18 суммируются в сумматорах 17 и 16, а полученная сумма чи -сел записывается в регистр 8. ЗатемИзобретение относится к цифровой обработке сигналов и может быть использовано в системах цифровой фильтрации в радиосвязи. радиолокации и радионавигации.Цель изобретения - повышение быстродействия цифрового фильтра.На Фиг, 1 приведена структурная электрическая схема цифрового фильтра; нафиг. 2 - значения функциидля цифрового Фильтра 2-го порядка; на фиг. 3 - значения функции Я(1) для цифрового фильтра 2-го порядка без нулей пропускания на вещественных частотах; на. Фиг, 4 техническая реализация блока преобразования кодов.Цифровой фильтр содержит первую группу регистров 1.1-1.3 сдвига, вто. рую группу регистров 1.4 и 1.5 сдвига, входы синхронизации 2.1-2.5 регистров 1.1-1.5 сдвига соответственно, входы 3.1-3.5 регистров 1,1-1.5 сдвига соответственно, выходы (4.1- 4.тп)-(8.1-8.в) регистров 1. 1-1.5 сдвига, блоки 9.1-9,т преобразования кодов, компараторы 10.1-10.щ, счетчик 11, вход 12 синхронизации счетчика, блок 13 памяти, вход 14 синхронизации блока памяти, блок 15 умножения, сумматор 16, дополнительный сумматор 17, выходной регистр 18, блок 19 инверсии блок 20 синхронизации, первый, второй содержимое счетчика 11 увеличиваетсяна единицу, а в БП 13 осуществляетсясдвиг информации. Указанные операцииповторяются последовательно для всехвосьми чисел в БП 13. Далее следуетподготовительный такт, во время которого в соответствующие регистры 1сдвига осуществляется запись входного и выходного отсчетов, а регистр 18устанавливается в нулевое состояние,После этого фильтр принимает исходное состояние и начинаетсяцикл обработки принятого входного отсчета. Цель достигаетсявведением БГК 9, компараторов 10,счетчика 11, БУ 5, сумматора 17и БИ 19. 4 ил. 2третий и четвертый выходы блока синхронизации 21. 1-21.4, вход 22 синхронизации цифрового фильтра и выход 23цифрового фильтра.Принцип работы цифрового фильтрарассматривается на примере цифровогоФильтра 2-го порядка.Передаточной функции цифровогоФильтра 2-го порядка соответствует Оразностное уравнение УР= о г + ах,+ гт-+ 11 У- + 1 э 2 У -г где хг и у - соответственно г-йвыходной и выходной от счеты;а и Ь - соответственно коэффициенты прямых и обратных связей.Как входные, так и выходные отсче ты представлены двоичным дополнительным кодом в форме разряды ш-разрядныхцвоичных чисел х г и у 2) в (1) и изменив поряния, получаем формулуц:п,хс 1,х +а 1,х +Ь,Ь.Значения функции (4) приведены на фиг. 2.В случае реализации циФрового фильтра (Цф), не имеющего нулей пропускания на вещественных частотах, для которого справедливы соотношения(5)а 1 = аг = 0функция цпринимает только восемь различных значений, которые приведены на фиг. 3. Эти значения Ч(г.) записаны в блоке 13 памяти по саатветствующим адресам,Все ш, блоков 9. 1-9.ш преобразования кода имеют одинаковую структуру(фиг. 4), Блоки 9.1-9.тп преобразования кодов предназначены для преобразования кода входных отсчетов (х ,г- ф Г уг- зг-г ) в кад адресаблока 13 памяти, па которому записанозначение функции Ч(1). Этот кад адреса представляетсобой комбинациюлогических переменных (Чо, Ч Чг )в соответствии с выражениямиЗа исходное принимается состояние Цф (фиг. 1), при котором в регистры 1.1-1.3 и регистры 1.4 и 1.5 записаны 1 п-разрядные входные отсчеты х, х х и выходные отсчеты у, и у г соответственно (по окончании записи отсчетов в регистры 1. 1-1.5 на выходах блоков 9,1-9,т преобразования кодов устанавливаются значения преобразованных в соответствии с логическими выражениями (б) кодов, счетчик 11 находится в состоянии 0 0 О, в блоке 13 записаны а-разрядные числа 1) (фиг. 3), выходной регистр 18 находится в нулевом состоянии, на вход 22 блока 20 синхронизации поступает сигнал разрешения обработки. Цикл обработки каждого входного отсчета состоит из Й = 8 рабочих и одного подготовительного тактов. Операции выполняются над дополнительными кодами чисел. В каждом рабочем такте выполняются:1, Сравнение кампаратарами 10. 1- 10.ш преобразованных блоками 9,1-9.ш кодов (Ч , Ч Ч ) с кодом числа, за-писанным в счетчике 11; полученныйна выходах кампараторов 10.1-10.врезультат сравнения Пр поступает вкачестве множителя на первый входблока 19 инверсии и на входы 2-шблока 15 умножения.2. Умножение блоком 15 числац; = р , находящегося на выходе 10 блока 13 памяти на число Пр, а такжеинвертирование блоком 19 числа (,= (р в зависимости от.значения сигнала Ф, на выходе компаратора 10.1.3.Суммирование сумматорами 16 и 15 17 поступивших на их входы чисел:Я , (число с выхода 23 регистра 18,которое получено в предыдущем тактеобработки), Ц 1 (число с выходаблока 15), -сс, ( (число с выхода бло ка 19).4. Запись в выходной регистр 18суммы чисел с выхода сумматора 16синхросигна:чом, поступающим с второго выхода 21,2 блока 20 синхрониза ции на первый вход синхронизации выходного регистра 18.5, Увеличение содержимого счетчика 11 на единицу и сдвиг информациив блоке 13 синхросигналом, поступающим с четвертого выхода 21.4 узла 20синхронизации на вход 12 синхронизации счетчика 11 и на вход 14 синхронизации блока 13, при этом на выход/блока 13 передается очередное число(, а число, находившееся на выходе блока 13, поступает на его входи записывается в освободившуюся .приэтом ячейку блока 13 памяти.6. Действия 1-5 повторяются последовательно для всех й = 8 чисел вблоке 13 памяти. Па окончании выполнения й = 8тактов счетчик 11 находится в исход- .ном состоянии 0 0 О, а числа ц(г.)в блоке 13 также находятся в исходном состоянии, определяемом даннымифиг. 3.Далее следует подготовительныйтакт, ва время которого выполняются;1. Запись в регистры 1.2, 1.3 и1.5 содержимого регистров 1.1, 1.2и 1.4 соответственно, а также записьв регистры 1.1 и 1.4 входного (с входа 3. 1) и выходного (с выхода 23 ре гистра 18) отсчетов соответственносинхроимпульсом, поступающим с выхода 21.1 блока 20 на входы 2.1-2.5 регистров 1. 1-1. 5.2. Установка в нулевое состояние выходного регистра 18 синхроимпульсом с выхода 21.3 блока 20.5После выполнения подготовительноготакта ЦФ принимает исходное состояниеи начинает цикл обработки принятоговходного отсчета.10Формула изобретения Цифровой фильтр, содержащий первую и вторую группы последовательно .оединенных регистров сдвига, сумма Б тор, выходной регистр, блок памяти и блок синхронизации, причем: вход первого регистра сдвига первой группы является входом цифрового фильтра, выход выходного регистра. является ,20 выходом цифрового фильтра и соединен с входом первого регистра сдвига второй, группы и с первым входом сумматора, выход которого соединен с входом выходного регистра, а первый, второй и третий выходы блока синхронизации подключены соответственно к входу синхронизации регистров сдвига первой и второй групп, к первому и второму входам синхронизации .выходного ЗО регистра, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены ш блоков преобразования кода, ш компараторов,счетчик, блок умножения, дополнитель-.ный сумматор и блок инверсии, причемвыход:-го разряда регистров сдвигапервой и второй групп соединен с1-м входом -го блока преобразованиякода, где= 1, ш; 1 = 1 и, и -количество регистров сдвига первойи второй групп, р выходов каждогоблока преобразования кода соединеныс первыми р входами соответствующегокомпаратора, вторые р входы которыхооъединены и соединены с выходамисчетчика, а выход Б-го компаратораподключен к В-му входу блока умножения (Я = 2, ш), выход которого соединен с первым входом дополнительного сумматора, выход которого соединенс вторым входом сумматора, а второйвход дополнительного сумматора соединен с выходом блока инверсии, управляющий вход которого соединен с выходом первого компаратора, -й выходблока памяти (= 1, ) подключен к1-му входу блока памяти, к Х"му входублока .инверсии и к (а + И -му входублока умножения, первый вход которого является входом сигнала логического "О", а вход синхронизации блокапамяти соединен с входом синхронизации счетчика и с четвертым выходомблока синхронизации.1243088 оставитель С, МузьехРед О.Сопка орректор О, Луговая Редакт дол Заказ 3716 Тираж 8 Подписное комитета СССРи открытийская наб., д 4 ВНИИПИ Государственно по делам изобретении 3035, Москва, Ж, Ра