RU1803962C - Цифровой рекурсивный фильтр - Google Patents

Abstract

Использование: радиотехника и вычислительна  техника в устройствах спектрального анализа. Сущность изобретени : цифровой рекурсивный фильтр содержит вход 1 и выход 13, умножители 2, 6, сумматоры 3, 4, алгебраический сумматор 5, блоки 7... 10 задержки, входы 11, 12 задани  коэффициентов . 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к радиотехнике , вычислительной технике и может использоватьс  в устройствах спектрального анализа с представлением входного сигнала в формате линейной дельта-модул ции (ЛДМ).

Цель изобретени  - повышение быстродействи  при фильтрации сигналов с линейной дельта-модул цией.

На чертеже приведена структурна  электрическа  схема цифрового рекурсивного фильтра.

Цифровой рекурсивный фильтр содержит вход 1, первый умножитель 2, первый 3 и второй 4 сумматоры, алгебраический сумматор 5, второй умножитель 6, блоки 7,..10 задержки, первый 11 и второй 12 входы задани  коэффициентов, выход 13.

Алгоритм работы цифрового рекурсивного фильтра следующий.

Разностное уравнение первого пор дка , в котором входной, выходной сигналы и коэффициенты разностного уравнени  представлены в формате ИКМ, имеет вид

yn aiyn-i+boxn,

0)

где{хп}, {yn}, - входна  и выходна  ИКМ- последовательности;

ai, bo - коэффициенты разностного уравнени ;

.

Заменим входной и выходной сигналы последовательност ми, характерными дл  ДМ-формата:

уп 2 Vyi, xn 2 eiw,

где Vyn yn-yn-i; eiw E {-1,1} - входна  ЛДМ- последовательность. С учетом выражени  (2) уравнение (1) примет вид

2 V yi+bo i eiw.

i 1i 1

w

Откуда имеем алгоритм, реализованный в предлагаемом устройстве:

(x)+ n21(ei(x)bo+Vyiai). (3) i 1

Рассмотрим выражение в правой части формулы (3). Перемножение одноразр дных значений ег№ на посто нный коэффициент bo эквивалентно умножению знака значе

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

ни  bo на ± 1 и вырождаетс  в операцию над знаковым битом bo. Второй член - непрерывное накопление значений e x ibo+ +Vyia.i, перва  часть которого эквивалентна рассмотренной, а втора   вл етс  произведением первой разности выходного сигнала { Vyi} на посто нный коэффициент, причем последовательность { Vyi} имеет разр дность значительно ниже, чем выходна  последовательность {yi}.

Приведенный алгоритм реализуетс  следующим образом.

Работа фильтра начинаетс  с обнулени  всех блоков задержки (на чертеже цепи сброса и синхронизации не показаны). В результате этого на выходе 13 устанавливаетс  нулевое значение.

На вход 1 поступает дельта-кодова  последовательность входного сигнала {bi,, , Ы.п(х) G{0,1}, Bi,n(x) (1+еп(х})/2 с частотой дискретизации Т , характерной дл  этого представлени . На выходе умножител  2 с помощью {Bi.ri } формируетс  после- довательность значений bo}, соответствующа  умножению знака коэффициента bo на значение еп . В первом блоке задержки 7 последовательность {erf bo} задерживаетс  на один такт (задержка в блоках 7... 10 равна периоду частоты дискретизации Т ), в результате чего в п-м такте на первый вход первого сумматора 3 поступает значение сигнала er/ bo, а на первый вход второго сумматора 4 - значение сигнала еп-1х bo.

На выходе первого сумматора 3 в п-м такте формируетс  значение выходного сигнала уп в формате ИКМ, которое, поступа  на входы алгебраического сумматора 5 непосредственно и через третий блок задержки 9, формирует первую разность выходного сигнала Vyn yn-yn-i. Во втором умножителе б значение первой разности Vyn умножаетс  на коэффициент ат, в результате чего на выходе четвертого блока задержки 10, с учетом задержки выходного сигнала на один такт, формируетс  значение сигнала Vyn-iai.

Указанный сигнал совместно с сигналом с выхода первого блока 7 задержки поступает на входы второго сумматора 4, где суммируетс  с ранее накопленным значением выходного сигнала второго сумматора 4 на выходе второго.блока задержки 8, что с учетом нулевых начальных значений приводит к формированию на выходе второго сумматора 4 значени  сигнала

Vyn-iai+boe п-1(х) + I (Vyiai+boei(x

i 1

z (ai Vyi+boei(x ). 1 1

Выходной сигнал второго сумматора

4 совместно с выходным сигналом первого умножител  2 формируют на выходе Первого сумматора 3 выходной сигнал фильтра уп в формате ИКМ согласно вы- р ажению (3).

Таким образом, выполн етс  рекурсивна  цифрова  фильтраци  входного сигнала с линейной дельта-модул цией при мини- фльных затратах времени в каждом такте благодар  низкой разр дности обрабатыва- е|иых величин (входного сигнала Bi.ri и первой разности выходного сигнала Vyn), п|ричем точность фильтрации определ етс  разр дностью коэффициентов фильтра и фжет быть равна заданной.

i Операци  умножени  знака в первом умножителе 2 выполн етс  следующим образом . Обозначим знаковый бит коэффици- е 1та bo через Во G {0,1}, тогда результат умножени  может быть записан в виде 2(Bi,nW )-1 Ibol , где операци  суммировани  по модулю два, выполн ема  п эй помощи элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИПИ; Ibol - модуль коэффициента bo. Остальные блоки могут быть выполнены аналогично прототипу.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Цифровой рекурсивный фильтр, содержащий последовательно соединенные первый умножитель, первый вход которого  вл етс  входом цифрового рекурсивного фильтра, и первый сумматор, выход которого  вл етс  выходом цифрового рекурсивного фильтра, последовательно соединенные первый блок задержки и второй сумматор, второй блок задержки, алгебраический сумматор и второй умножитель, отличающийс  тем, что, с целью повышени  быстродействи  при фильтрации сигналов с линейной дельта-модул цией , введены третий блок задержки, вход которого соединен с первым входом алгебраического сумматора и с выходом первого сумматора , а выход соединен с вторым входом алгебраического сумматора, выход которого соединен с входом второго умножител , а также четвертый блок задержки, вход которого соединен с выходом второго умножител , а выход соединен с вторым входом второго сумматора, выход которого соединён с вторым входом первого сумматора и с входом второго блока задержки, выход которого соединен с третьим входом второго сумматора, при этом входы задани  коэффициентов первого и второго умножителей  вл ютс  входами задани  коэффициентов цифрового рекурсивного фильтра, а выход первого умножител  соединен с входом первого блока задержки .

   Составитель Э. Борисов Редактор Г. Бельска Техред М.Моргентал Корректор А. Козориз

   Заказ 1060Тираж Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., 4/5

   Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

   7)

   Ц