SU1661969A1 - Цифровой фильтр с многоуровневой дельта-модул цией - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вычислительной технике и технике св зи. Его использование в устройствах цифровой обработки случайных процессов позвол ет повысить быстродействие и упростить фильтр при сохранении разрешающей способности. Цифровой фильтр содержит блок 1 задержки, группу 3 комбинационных сумматоров, группу 4 перемножителей и комбинационный сумматор 5. Благодар  введению блока 2 коммутации и накапливающего сумматора 6 коэффициенты передаточной характеристики ввод тс  в формате многоуровневой дельта-модул ции, что позвол ет сократить число перемножителей. 1 ил.

Description

10

О

Оч

Ю О Ю

Изобретение относитс  к вычислительной технике и технике св зи и может быть использовано в устройствах цифровой обработки случайных процессов с импуль- сно-кодовой модул цией (ИКМ) и дельта-модул цией (ДМ).

Цель изобретени  - повышение быстродействи  и упрощение фильтра при сохранении разрешающей способности.

(h)

I

Kg при Ку четном; Ку-1при Ку нечетном.

В последнем случае исключено нулевое значение .

Проведем группирование шагов квантовани  входного сигнала по одинаковым значени м коэффициентов. Число шагов

квантовани  импульсной характеристики в

На чертеже приведена функциональна  схема фильтра.

Цифровой фильтр с многоуровневой ДМ (МДМ) содержит блок 1 задержки, блок 2 коммутациии, группу 3 комбинационных сумматоров, группу 4 перемножителей, комбинационный 5 и накапливающий 6 сумматоры . Фильтр имеет информационные входы 7, тактовый вход 8, вход 9 обнулени , управл ющие входы 10, входы 11 задани  весовых коэффициентов и выходы 12.

Блок 1 задержки выполнен на регистре сдвига.

Цифровой фильтр с МДМ работает еле- дующим образом.

Отсчет выходного сигнала цифрового фильтра в привычном формате ИКМ представл ют в виде

J

XI

ah.

1 m 1

(1)

где {xicK k 0 - отсчеты входного сигнала; {Smth)}, m

1,М - шаги квантовани  импульсной характеристики фильтра;

М - длина импульсной характеристики.

Вычисление последовательности отсчетов выходного сигнала организовано в два этапа, каждый из которых реализуетс  при помощи суммировани  с накоплением

Уп Е Vyi; Vyi 2, xi-i 1 1

m 1

S,Јh) . (2)

Квантующа  амплитудна  характеристика дельта-кодера, формирующего весовую последовательность Sm ., соответствует одному из двух типов харак- теристики: с центральным подавлением или центральным клиппированием слабых сигналов . В первом случае дл  некоторых тЈ{1 ,М) возможно равенство 0, а во втором Sm 5й 0 дл  любых т.

Обозначим число уровней квантовани  импульсной арактеристики через КУН Тогда число различных ненулевых значений коэффициентов цифрового фильтра с МДМ

каждой группе Kj, а М Kj . Тогда выJ 1 ражение (2) можно переписать в виде

Vyi Ј s(h)J § х,.г. (Ъ) j 1r 1

5 0

5

0

5

п

45

50 55

Число умножений дл  вычислений одного значени  первой разности Vyi по формуле (3) равно I и с увеличением длины импульсной характеристики значение I остаетс  неизменным, а отношение I/N уменьшаетс , т.е. N, где N M - число ненулевых значений весовой последовательности {Sm }.

При одном и том же числе уровней квантовани  импульсной характеристики цифровой фильтр с МДМ может реализовывать различные АЧХ и ФЧХ, например, можно реализовать фильтр нижних или верхних частот, полосовой и т.п. Кроме того, при вычислении Vyi по (3) разр дность одного из входных сигналов перемножител  4 равна разр дности МДМ, что позвол ет реализовать также высокое быстродействие.

За счет более низкой разр дности коэффициентов импульсной характеристики фильтров с МДМ значение I значительно меньше такого же значени  в аналогичном фильтре с ИКМ, что приводит к существенному (не менее, чем на пор док) уменьше-  ию числа умножителей при параллельной реализации цифрового фильтра.

Перед началом работы цифрового фильтра необходимо провести его программиро- вание, т.е. настройку на заданную передаточную характеристику. Дл  этого на входы 11.1-11.1 задани  значений коэффициентов весовой последовательности подаютс  I различных значений шагов квантовани  импульсной характеристики фильтра , ,l, которые определены при расчете весовой последовательности. Одновременно на управл ющие входы 10 подаютс  управл ющие сигналы, в результате чего устанавливаютс  св зи j-ro выхода блока 1 задержки ) с одним из входов 1-го комбинационного сумматора 3.1, , I

группы. Св зи устанавливаютс  таким образом , что все отсчеты входного сигнала {xn-m}, тб.{1,М}, умножаемые согласно формуле цифровой свертки (2) на одинаковое значение коэффициента, поступают на входы 1-го сумматора 3.1 группы.

Затем необходимо провести обнуление фильтра путем подачи установочного импульса на вход 9 обнулени . В результате воздействи  этого импульса на входы обну- лвни  блока 1 задержки и накапливающего сумматора б на выходах 12 фильтра и всех выходах блока 1 устанавливаютс  нулевые значени  сигналов. Такое обнуление необходимо также проводить при случайных сбо х, чтобы предотвратить накопление ошибок в выходном сигнале фильтра.

На информационные входы 7 фильтра поступает-, последовательность отсчетов входного сигнала {хп}, , которые по тактовым импульсам с входа 8 записываютс  и последовательно сдвигаютс  в блоке 1. Частота следовани  тактовых импульсов на входе 8 соответствует частоте дискретизации входного сигнала Т в формате ИКМ.

Отсчеты входного сигнала {хп.г}, , К|, умножаемые согласно формуле цифровой свертки (2) на одно и то же значение весово-- го коэффициента S , поступают на входы соответствующего сумматора 3.i, H,l группы через предварительно установленные св зи блока 2 коммутации. На выходах сумматора 3.I группы формируетс  сумма указанных отсчетов входного сигнала, котора  умножаетс  перемножителем 4.I группы на значение соответствующего коэффициента весовой последовательности S в форме МДМ. В результате этого формируетс  i- 

К|

частична  сумма S j xn,r, поступающа 

г 1

на входы комбинационного сумматора 5. Сумматор 5, имеющий I групп входов, суммиру  значени  частичных сумм, формирует первую разность выходного сигнала цифрового фильтра согласно (3):

,

vyn 2 s(h)j 2xn,r

&

г 1

Последовательность значений первой разности { Vyn}, поступает на информационные входы накапливающего сумматора 6, осуществл ющего непрерывное накопление значений {Vyn} и формирующего выходной сигнал фильтра {уп} согласно (2) путем суммировани  очередного значени  Vyn с накопленным в сумматоре 6 значением при поступлении каждого тактового импульса с входа 8, Таким образом, на выходах накапливающего сумматора 6 формируетс  последовательность отсчетов выходного сигнала цифрового фильтра { уп} в формате

5 ИКМ, поступающа  на выходы 12 фильтра. Таким образом, в фильтре осуществл етс  обработка входного сигнала с ИКМ с использованием весовой последовательности МДМ формата. В результате обеспечи0 ваетс  высока  разрешающа  способность цифрового фильтра. Благодар  использованию указанной последовательности, коэффициенты которой имеют значительно меньшую разр дность, чем коэффициенты

5 фильтров с ИКМ, а также соответственно меньшее число I различных значений коэффициентов , схема фильтра упрощаетс  за счет резкого уменьшени  числа перемножителей при сохранении высокой разрешаю0 щей способности фильтра. Одновременно за счет того, что разр дность одного из входных сигналов перемножителей 4.1-4.1 низка  (равна разр дности МДМ коэффициента ), врем  выполнени  операции умноже5 ни  незначительное, а это позвол ет реализовать высокое быстродействие фильтра .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   0Цифровой фильтр с многоуровневой

   дельта-модул цией, содержащий блок задержки , информационные входы, тактовый вход и вход обнулени  которого  вл ютс  одноименными входами фильтра, группу

   5 комбинационных сумматоров, группу перемножителей , выходы которых соединены с соответствующими входами комбинационного сумматора, отличающийс  тем, что, с целью повышени  быстродействи  и

   0 упрощени  фильтра при сохранении разрешающей способности, в фильтр введены блоф коммутации и накапдивающий сумматор , тактовый вход и вход обнулени  которого подключены к одноименным входам

   5 фильтра, выходы блока задержки подключены к соответствующим информационным входам блока коммутации, управл ющие входы которого  вл ютс  управл ющими входами фильтра, выходы блока коммута0 ции соединены с входами соответствующих комбинационных сумматоров группы, выходы которых подключены к первым входам одноименных перемножителей группы, вторые входы которых  вл ютс  входами зада5 ни  весовых коэффициентов, выходы комбинационного сумматора соединены с информационными входами накапливающего сумматора, выходы которого  вл ютс  выходами фильтра