SU563676A1

SU563676A1 - Digital recursive filter

Info

Publication number: SU563676A1
Application number: SU7602311866A
Authority: SU
Inventors: Александр Наумович Шполянский; Исай Аронович Цалкин; Людмила Александровна Сорочкина; Юрий Соломонович Ицкович; Юрий Семенович Парижский
Original assignee: Предприятие П/Я А-7284
Priority date: 1976-01-06
Filing date: 1976-01-06
Publication date: 1977-06-30

Description

1one

Изобретение относитс к области цифровой обработки сигналов, в частности к цифровой фильтрации, и может быть использовано в различных цифровых комплексах.The invention relates to the field of digital signal processing, in particular to digital filtering, and can be used in various digital complexes.

Известно устройство цифровой фильтрации, примен емое в цифровых системах обработки сигналов.A digital filtering device used in digital signal processing systems is known.

Основной его недостаток состоит в том, что увеличение числа возможных положений полосы пропускани приводит к пропорциональному увеличению объема пам ти блока весовых коэффициентов и, следовательно, габаритов фильтра 1.Its main disadvantage is that an increase in the number of possible bandwidth positions leads to a proportional increase in the amount of memory of the block of weight coefficients and, consequently, the dimensions of filter 1.

Ближайшим к изобретению техническим решением вл етс цифровой рекурсивный фильтр, содержащий включенные последовательно запоминающее устройство, блок умножени и накапливающий сумматор, выход которого соединен с первым информационным входом запоминающего устройства, блок хранени весовых коэффициентов, выход которого подключен к второму входу блока умножени 2.The closest technical solution to the invention is a digital recursive filter that includes a sequential storage device, a multiplication unit and an accumulating adder, the output of which is connected to the first information input of the storage device, a weight storage unit, the output of which is connected to the second input of the multiplication unit 2.

Такой фильтр обладает недостаточно высокой точностью перестройки полосы пропускани из-за ограниченного числа наборов коэффициентов в блоке хранени весовых коэффициентов .Such a filter does not have sufficiently high bandwidth tuning accuracy due to the limited number of sets of coefficients in the weight storage unit.

Цель изобретени -расширение диапазона перестройки полосы пропускани и повышение точности перестройки.The purpose of the invention is to expand the bandwidth tuning range and improve the tuning accuracy.

Это достигаетс тем, что в устройство введены управл емый квантующий генератор, измеритель внешнего параметра, коммутатор, блок переключени диапазонов и перестраиваемый аналого-цифровой преобразователь. Первый вход управл емого квантующего генератора подключен к выходу коммутатора, а выход - к унравл ющему входу перестраиваемого аналого-цифрового преобразовател . Выход этого преобразовател подсоединен к второму информационному входу запоминающего устройства, управл ющим входом св занного с третьим выходом блока переключени диапазонов, первый выход которого подключен к второму входу коммутатора, второй выход - к второму входу управл емого квантующего генератора, а четвертый - к входу блока хранени весовых коэффицнентов. Выход запоминающего устройства соединен с входом блока переключени диапазонов, а выход измерител внешнего параметра подключен к первому входу коммутатора.This is achieved by introducing a controlled quantizing oscillator, an external parameter meter, a switch, a range switching unit, and a tunable analog-to-digital converter into the device. The first input of the controlled quantizing oscillator is connected to the output of the switch, and the output to the control input of a tunable analog-to-digital converter. The output of this converter is connected to the second information input of the storage device, which controls the input connected to the third output of the range switching unit, the first output of which is connected to the second input of the switch, the second output to the second input of the controlled quantizing oscillator, and the fourth to the input of the storage unit weight coefficients. The output of the storage device is connected to the input of the range switching unit, and the output of the external parameter meter is connected to the first input of the switch.

На чертеже представлена функциональна блок-схема устройства.The drawing shows a functional block diagram of the device.

Ппфровой рекурсивный фильтр содержит запоминающее устройство 1, блок 2 умножени , блок 3 переключени диапазонов, блок 4 хранени весовых коэффициентов, накапливающий сумматор 5, коммутатор 6, измеритель 7 внешнего параметра, управл емыйPCR recursive filter contains memory 1, multiplication unit 2, range switching unit 3, weight coefficient storage unit 4, accumulating adder 5, switch 6, external parameter meter 7, controlled

квантующий генератор 8, перестраиваемый аналого-цифровой преобразователь 9.quantizing generator 8, tunable analog-to-digital converter 9.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

В блоке 3 устанавливаетс необходимый диапазон перестройки полосы пропускани . Способ переключени диапазонов основан на использовании свойства цифровых фильтров, состо щего в том, что отношение частоты среза частотной характеристики к частоте квантовани при фиксированном значении коэффициентов посто нно.In block 3, the required bandwidth tuning range is established. The band switching method is based on the use of the digital filter property, which consists in the fact that the ratio of the cutoff frequency of the frequency characteristic to the quantization frequency at a fixed value of the coefficients is constant.

При установке диапазона перестройки на второй вход управл емого квантующего генератора 8 от блока 3 переключени диапазонов поступает импульсный сигнал, по которому дискретно измен етс частота, генерируема этим генератором.When the tuning range is set, a pulse signal is received from the range switching unit 3 to the second input of the controlled quantizing generator 8, through which the frequency generated by this generator discretely varies.

После установки необходимого диапазона в блоке 3 устанавливаетс необходимый поддиапазон перестройки полосы пропускани . Выбор поддиапазона обеспечиваетс за счет перестройки коэффициентов фильтра. При этом на зправл ющий вход запоминающего устройства 1 с второго выхода блока 3 переключени диапазонов поступает импульсный сигнал, по которому значени весовых коэффициентов , записанные предварительно в устройстве 1, через блок 3 подаютс в блок 4 хранени весовых коэффициентов. В блоке 3 переключени диапазонов обеспечиваетс отсеивание коэффициентов других поддиапазонов , в результате чего в блоке 4 оказываютс записанными коэффициенты только выбранного поддиапазона. Одновременно с установкой поддиапазона производитс выбор автоматического или ручного режима плавной перестройки полосы пропускани устройства. Така перестройка обеспечиваетс за счет плавного изменени частоты квантовани . Дл этого устанавливаетс -необходимое положение коммутатора 6. В автоматическом режиме с помощью коммутатора подключаетс первый вход управл емого квантующего генератора 8 к выходу измерител 7 внещнего параметра , а в ручном режиме - к выходу блока 3 иереключени диапазонов.After setting the required range in block 3, the necessary bandwidth tuning subband is set. The selection of a subband is achieved by adjusting the filter coefficients. At the same time, a pulse signal is fed to the directing input of the storage device 1 from the second output of the range switching unit 3, through which the weight coefficients previously recorded in the device 1 are fed through the block 3 to the weight storage unit 4. In band 3, the coefficients of the other subbands are screened out, with the result that in block 4, the coefficients of the selected subband are recorded. Simultaneously with the setting of the subband, the selection of the automatic or manual mode of smooth adjustment of the device bandwidth is made. This adjustment is achieved by smoothly changing the quantization frequency. For this, the required position of the switch 6 is established. In automatic mode, using the switch, the first input of the controlled quantizing generator 8 is connected to the output of the meter 7 of the external parameter, and in manual mode to the output of the block 3 and switching off the ranges.

Фильтруемый сигнал поступает на информационный вход перестраиваемого аналогоцифрового преобразовател 9, на управл ющий вход которого подаетс импульсное напр жение частоты квантовани с выхода генератора 8. Очередное значение квантованного по амплитуде и времени входного сигнала (хп) с выхода аналого-цифрового преобразовател 9 поступает в запоминающее устройство 1, в котором, кроме весовых коэффициентов , хран тс прощлые значени входногоThe filtered signal is fed to the information input of a tunable analog-digital converter 9, the control input of which is supplied with a pulse voltage of the quantization frequency from the output of the generator 8. The next value quantized in amplitude and time of the input signal (xn) from the output of the analog-digital converter 9 is fed into the memory device 1, in which, in addition to the weighting factors, the last values of the input are stored

и выходного сигналов (Хп-г, Уп-г) and output signals (Xn-g, Up-g)

Одновременно в запоминающем устройстве 1 происходит стирание прощлых значений входного и выходного сигналов, записаниых в него соответственно и M-j-l тактов назад (, уп-м-i).At the same time, in memory 1, the last values of the input and output signals are erased, respectively, the M-j-l cycles are recorded back (, i-m-i).

Насто щее и прощлые значени входного сигнала, а также прощлые значени выходного сигнала последовательно поступают с основного выхода запоминающего устройства 1 в блок 2 умножени , на второй вход которого синхронно подаютс соответствующие коэффициенты из блока 4. Насто щее и прощлые значени входного сигнала, умноженные на соответствующие коэффициенты (aiXn-i, biyn-i), попадают в накапливающий сумматор 5. Число, накоплен-ное в сумматоре, представл ющее собой отфильтрованное значение сигнала , через второй информационный вход поступает вновь в запоминающее устройство 1, а также на выход устройства цифровой фильтрации .The present and simple values of the input signal, as well as the simple values of the output signal, are sequentially received from the main output of the storage device 1 to the multiplication unit 2, to the second input of which the corresponding coefficients from block 4 are synchronously fed. The present and simple values of the input signal multiplied by the corresponding coefficients (aiXn-i, biyn-i) fall into accumulative adder 5. The number accumulated in the adder, which is the filtered value of the signal, enters through the second information input Bb in the memory 1, and output the digital filtering apparatus.

Если устройство работает в режиме автоматической плавиой перестройки, то величина внещнего параметра, вызывающего нежелательные изменени спектра фильтруемого сигнала (например, сдвиг спектра), определ етс If the device operates in the automatic floating mode, the magnitude of the external parameter causing undesirable changes in the spectrum of the filtered signal (e.g., spectrum shift) is determined by

измерителем 7. Напр жение с выхода измерител 7 внещнего параметра через второй вход коммутатора 6 подаетс на первый вход управл емого квантующего генератора 8, и он измен ет частоту генерируемого импульсного напр жени , поступающего на управл ющий вход перестраиваемого аналого-цифрового преобразовател 9. Изменение частоты квантовани входного сигнала вызывает плавное передвижение частотной характеристики . В результате медленные изменени величины внещнего параметра привод т к пропорциональной перестройке полосы пропускани и, следовательно, к компенсации ощибки за счет изменени (смещени ) спектра фильтруемого сигнала. При работе устройства в режиме ручной перестройки плавное смещение полосы пропускани производитс из блока 3 переключени диапазонов.) Регулирующее напр жение с третьего выхода блока 3The meter 7. The voltage from the output of the meter 7 of the external parameter through the second input of the switch 6 is fed to the first input of the controlled quantizing oscillator 8, and it changes the frequency of the generated pulse voltage supplied to the control input of the tunable analog-digital converter 9. Frequency change quantizing the input signal causes a smooth movement of the frequency response. As a result, slow changes in the magnitude of the external parameter result in a proportional bandwidth adjustment and, consequently, in error compensation due to a change (shift) in the spectrum of the filtered signal. When operating the device in the manual tuning mode, a smooth shift of the bandwidth is made from the range switching unit 3.) Control voltage from the third output of the unit 3

через первый вход коммутатора 6 поступает на первый вход управл емого квантующего генератора 8, измен ет его частоту, и, следовательно , частоту работы перестраиваемого аналого-цифрового преобразовател 9.through the first input of the switch 6 enters the first input of the controlled quantizing oscillator 8, changes its frequency, and therefore the frequency of operation of the tunable analog-to-digital converter 9.

Таким образом, в устройстве цифровой фильтрации при одинаковом с прототипом числе коэффициентов число возможных положений полосы пропускани оказываетс существенно больщим и составл ет ki-p, где р - число диапазонов, устанавливаемых дискретным изменением частоты квантовани . Поэтому цифровой рекурсивный фильтр при одинаковом с прототипом объеме пам ти позвол ет значительно расщирить диапазон перестройки полосы пропускани или при одинаковом диапазоне перестройки значительно сократить объем пам ти, т. е. уменьщить габариты устройства.Thus, in a digital filtering device with the same number of coefficients as the prototype, the number of possible bandwidth positions is significantly larger and is ki-p, where p is the number of ranges set by a discrete change in the quantization frequency. Therefore, a digital recursive filter with the same amount of memory as the prototype allows us to significantly expand the bandwidth tuning range or, with the same tuning band, significantly reduce the memory size, i.e., reduce the size of the device.

Кроме того, цифровой рекурсивный фильтр за счет плавного изменени частоты квантовани позвол ет значительно повысить точность перестройки, а также скомпенсировать вли ние внещнего параметра на спектр фильтруемого сигнала.In addition, a digital recursive filter due to a smooth change in the quantization frequency allows to significantly improve the tuning accuracy, as well as compensate for the effect of the external parameter on the spectrum of the filtered signal.

Формула и 3 о б р е т е н н Formula and 3 optin

Цифровой рекурсивный фильтр, содержащий включенные последовательно запоминающее устройство, блок умножени и накапливающий сумматор, выход которого соединен с первым информационным входом запоминающего устройства, блок хранени весовых коэффициентов, выход которого подключен к второму входу блока умножени , отличающийс тем, что, с целью расщирени диапазона перестройки полосы пропускани и повыщени точности перестройки, в него введены управл емый квантующий генератор, измеритель внещнего параметра, коммутатор, блок переключени диапазонов и перестраиваемый аналого-цифровой преобразователь, при этом первый вход управл емого квантующего генератора подключен к выходу коммутатора , а выход -к управл ющему входу перестраиваемого аналого-цифрового преобразовател , выход которого подключен к второму информационному входу запоминающего устройства, управл ющий вход которого подключен к третьему выходу блока переключени диапазонов, первый выход которого подключен к второму входу коммутатора, второй выход которого подключен к второму входу управл емого квантующего генератора, а четвертый выход которого подключен к входу блока хранени весовых коэффициентов, выход запоминающего устройства соединен с входом блока переключени диапазонов, а выход измерител внещнего параметра подключен к первому входу коммутатора.A digital recursive filter containing a memory device connected in series, a multiplication unit and an accumulating adder, the output of which is connected to the first information input of the storage device, a weight storage unit, the output of which is connected to the second input of the multiplication unit, in order to extend the tuning range bandwidth and increase the accuracy of the adjustment, it introduced a controlled quantizing oscillator, an external parameter meter, a switch, a switch unit range and tunable analog-to-digital converter, the first input of the controlled quantizing oscillator is connected to the switch output, and output -to the control input of the tunable analog-digital converter, the output of which is connected to the second information input of the storage device, the control input of which is connected to the third output of the range switching unit, the first output of which is connected to the second input of the switch, the second output of which is connected to the second input of the controlled kva The generator is connected to the input of the range switching unit, and the output of the external parameter meter is connected to the first input of the switch.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизеSources of information taken into account in the examination

1.Гольденберг Л. М., Левчук Ю. П., Пол к М. Н. Цифровые фильтры. М., «Св зь, 1974.1. Goldenberg L. M., Levchuk Yu. P., Paul to M. N. Digital filters. M., “Holy, 1974.

2.Цатент США N° 3703632, кл. 235/15; 1974.2.Catent of the USA N ° 3703632, cl. 235/15; 1974.

ff/77 damvuffa Ф ff / 77 damvuffa F

SS

33

о Входo Login

.у.u

ff6i,roffff6i, roff

//