SU1730723A2 - Цифровой фильтр с линейной дельта-модул цией - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к цифровой обработке сигналов. Использование изобретени  дл  фильтрации случайных процессов позвол ет повысить быстродействие и расширить область применени  за счет обеспечени  возможности оперативной перестройки фильтра. Это достигаетс  благодар  тому, что в фильтре, содержащем регистр 1 сдвига, буферный регистр 2, счетчик 3, накапливающие сумматоры 6,5 и блоки 4 весового суммировани , включающие преобразователь 12 кодов, сумматор 13 и регистр 14, преобразователь 12 выполнен на группе 15 двухвходовых элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, группе 16 двухвходовых элементов ИЛИ-НЕ, группе 17 двухвходовых элементов И, сумматорах 18, 19 и вычитателе 20. 1 ил,

Description

//

ее

о

V

ND СО

ND

Изобретение относитс  к цифровой обработке сигналов и может быть использовано дл  цифровой фильтрации случайных процессов, в частности вспектроанализато- рах параллельного действи  с использова- нием формата линейной дельта-модул ции (ЛДМ) дл  представлени  входного сигнала, и  вл етс  усовершенствованием изобретени  по авт.св. Ms 1601749,

Цель изобретени  - повышение быстро- действи  и расширение области применени  путем обеспечени  возможности оперативной перестройки фильтра.

На чертеже приведена электрическа  структурна  схема цифрового фильтра с ли- нейной дельта-модул цией.

Цифровой фильтр с линейной дельта- модул цией содержит регистр 1 сдвига, буферный регистр 2, счетчик 3, -р- блоков 41

-«№

весового суммировани , где М длина импульсной характеристики фильтра; Р - коэффициент прореживани , первый 5 и второй 6 накапливающие сумматоры, вход 7 логического нул , информационный вход 8, тактовый вход 9, вход 10 сброса и выход 11 цифрового фильтра с линейной дельта-модул цией .

Блоки 4.1 - 4. (-р содержат преобразователь 12 кодов, сумматор 13 и регистр 14. Преобразователь 12 кодов содержит группу 15 из Р двухвходовых элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, группу 16 из -j двухвходовых элементов ИЛИ-НЕ, группу 17 из

р

у двухвходовых элементов И, первый 18 и

второй 19 сумматоры, вычитатель 20, входы 21 задани  значений весовых коэффициентов фильтра.

В блоке 4,i

первым информационным входом  вл етс  первый вход сумматора 13, второй вход которого соединен с выходом преобразовател  12 кодов. Выход сумматора 13 соединен с информационным входом регистра 14, тактовый выход, и вход сброса которого  вл ютс  тактовым выходом и входом сброса блока 4.i весового суммировани .

Первый вход преобразовател  12 кодов  вл етс  вторым информационным входом блока 4.i, второй вход преобразовател  12 кодов  вл етс  входом 21 задани  весовых коэффициентов блока 4.i фильтра. В преобразователе 12 кодов первые входы группы 15 из Р двухвходовых элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ  вл ютс  первым входом

преобразовател  12 кодов, вторые входы группы 15  вл ютс  вторыми входами блока

12, выходы группы 15 соединены с входами

р группы 16 из -х- двухвходовых элементов

р

ИЛИ-НЕ и входами группы 17 из двухвходовых элементов И, выходы которых соединены с входами первого 18 и второго 19 сумматоров,  вл ющихс  сумматорами одноразр дных чисел, выходы которых соединены с первым и вторым входами вычитател  20, выход которого  вл етс  выходом преобразовател  12 кодов.

Первый информационный вход блока 4.1 соединен с входом 7 логического нул .

выход блока 4,i, I 1, -рпервым информационным

М

- 1 соединен с входом блока

4,(i+1), выход блока 4 соединен с последовательно включенными первым 5 и вторым б накапливающими сумматорами, выход последнего  вл етс  выходом 11 фильтра. Вторые информационные входы

блоков 4.i,

объединены и подклю0

5

0

5

0

5

чены к выходу буферного регистра 2, такто- вый вход которого объединен с одноименными входами всех блоков 4, сумматоров 5, 6 и подключен к выходу счетчика 3, вход сброса которого объединен с одноименными входами блоков 1, 2, 4, 5, 6 и  вл етс  входом сброса 10 фильтра, информационным входом 8 которого  вл етс  информационный вход регистра 1 сдвига, тактовый вход которого объединен с тактовым входом счетчика 3 и  вл етс  тактовым входом 9 фильтра. Выход регистра 1 сдвига соединен с информационным входом буферного регистра 2.

Цифровой фильтр с линейной дельта- модул цией работает следующим образом.

Работа фильтра начинаетс  с прихода установочного импульса на вход 10 сброса. В результате воздействи  этого импульса на входы сброса счетчика 3, регистров 14 и накапливающих сумматоров 5 и 6 на всех выходах указанных блоков и на выходе 11 фильтра устанавливаетс  нулевое значение сигнала. В регистры 1 и 2 при этом необходимо занести последовательность из чередующихс  нулей и единиц: (0,1).

На информационый вход 8 фильтра поступает входной сигнал в формате ЛДМ, обладающий спектром, ограниченным частотой Т , в виде

(x)j,, Ln(x) (ln(x) +1)/2, Lx(0Јlp,1/,ln(x)6i-1,lJ,

который сопровождаетс  импульсами с частотой дискретизации Т1Д на тактовом входе 9, . Сигнал по этим импульсам записываетс  и передвигаетс  в регистре 1 сдвига.

Одновременно тактовые импульсы поступают на счетный вход счетчика 3 с коэффициентом пересчета, равным коэффициенту прореживани  Р. Импульс переполнени  с выхода счетчика 3 поступает на тактовые входы блоков 4.1-4. - первого 5 и второго 6 накапливающих сумматоров , а также буферного регистра 2. В регистре 2 фиксируетс  Р-разр дное слово, образованное последовательными значени ми входного сигнала {lJxVp+r}, г 1, р. В

-м блоке 4.1-4. это слово поступает на

первые входы преобразовател  12 кодов, на вторые входы которого подано Р-разр дное слово из значений весовых коэффициентов (i-i)p-r}, г Т, р в формате ЛДМ со входов 21 блока 4.I. В преобразователе 12 кодов из указанных значений на r-ом выходе группы 15 формируетс  значение p+r + (H)p-r. Нулевое значение соответствует приращению частичной свертки на величину -1, единична  - на величину +1. Значени  , сгруппированные попар- но (г О mod 2 и г 1 mod 2), анализируютс  группами 16 и 17 элементов ИЛИ-НЕ и И. Если |JS 2K 0, на к-ом выходе группы 16 формируетс  единичное значение , соответствующее приращению частичной свертки на величину -2, если 0, на к-ом выходе группы 17 формируетс  единичное значение, соответствующее приращению частичной свертки на величину+2. В случае, если 8 2к L s 2K+ii на к-ых выходах групп 16 и 17 сохран етс  нулевое значение сигнала. Сумматоры 15 и 16 суммируют единичные значени  на выходах групп 16 и 17 соответственно, а в блоке 20 производитс  вычитание значени  сумматора 18 из значени  сумматора 19, т.е. на выходе вычитател  20 формируетс  значение частичной свертки

, Р m

V (f-1)p

,fxl .fh) I kp Ifft ,

где {еН}, , , т О, М-1 - соответственно входна  и весова  ЛДМ-последова- тельности, поступающее на выход преобразовател  12 кодов.

Значение б Y 4 - - 1 складываетс  в сумматоре 13 с значением

вычислен0

s (,-i) 1

ным в блоке 4.(i-1) в (к-1)-м такте времени .

С учетом того, что на первый информационный вход блока 4.1 подаетс  сигнал логического нул  с входа 7, на выходе блока 4.i формируетс  сигнал

SW(|-1) t vtl(m-l) + (M

m 1

М

Дл  i -5- - го блока 4 числа слагаемых

15

М

этой суммы равно -р- а значение

Sk(

где

М р

I

i 1

V2Yk 2 ЗУ(Дц-1 - втора  раз

ность, формируема  на выходе блока 4.

М

-р- из последовательности значений

, .

Таким образом, на выходе блока 4 . формируетс  последовательность значений

{72Ук}, , котора  поступает последовательно в первый 5 и второй 6 накапливающий сумматоры, формиру  на выходе последнего выходной сигнал цифрового фильтра с линейной дельта-модул цией в формате ИКМ с частотой дискретизации

- 1

Т

- 1

Yn i i V iih)

r 0 k 1 m 0

При случайных сбо х, например по питанию , нормальна  работа цифрового фильтра с линейной дельта-модул цией восстанавливаетс  подачей сигнала на вход 10 сброса.

Затраты времени на вычисление одного значени  второй разности V2 УК оцениваютс  из выражени  t ti + t2 + ts + t4, где ti - врем  выполнени  логических операций в группах 15-17; t2, ta, t4 - врем  выполнени  арифметических операций в блоках 18(19), 13 и 20 соответствнно. Период частоты дискретизации входного сигнала соответствует

периоду Тд -- - что позвол ет обрабатывать входной сигнал с соответствующим спектром.

Значение р, ограниченное в устройстве- прототипе числом входов преобразовани 

кода (ПЗУ), в предлагаемом устройстве ограничено числом входов группы 15 из р двух- входовых элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛ И, т.е. практически полностью сн ты вс кие ограничени  на величину коэффициента р входного сигнала, что позволило увеличить быстродействие фильтра путем соответствующего увеличени  частоты дискретизации. Например, в предлагаемом фильтре легко реализуетс  значение р 32,..64, в то врем  как в фильтре-прототипе такие значени  р практически нереализуемы вследствие невозможности реализации преобразовател  кода с таким числом входов на ПЗУ. Весова  последовательность в формате ЛДМ позвол ет получить любую наперед заданную разрешающую способность предлагаемого фильтра путем изменени  его длины, а также использовать фильтр дл  сжати  широкополосных ЛДМ- сигналов.

Наличие в каждом блоке 4 весового суммировани  входов 21 задани  значений весовых коэффициентов позвол ет использовать предлагаемое устройство в системах с быстрой перестройкой передаточной характеристики, например, при адаптивной фильтрации, в то врем  как в устройстве-прототипе дл  перестройки фильтра необходимо полностью заменить

записанную в преобразовател х кода информацию , что требует значительно большего времени.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Цифровой фильтр с линейной дельта- модул цией по авт.св. № 1601749, отличающийс  тем, что, с целью повышени  быстродействи  и расширени  области применени  путем обеспечени  возможности оперативной перестройки фильтра, преобразователь кодов в i-м блоке весового суммировани  выполнен на группе из Р/2 двухвходовых элементов ИЛИ-НЕ, группе из Р/2 двухвходовых элементов И, первом и втором сумматорах, вычитателе и группе из Р элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первые входы которых  вл ютс  первыми входами преобразовател  кодов, выходы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ группы соединены с соответствующими входами элементов ИЛИ-НЕ группы и элементов И группы, выходы которых через соответственно первый и второй сумматрры подключены к первым и вторым входам вычитател , выходы которого  вл ютс  выходами преобразовател  кодов, вторые входы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ группы  вл ютс  i- ми входами задани  весовых коэффициентов фильтра.