SU919054A1 - Цифровой фильтр - Google Patents

Description

(54) ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР

1

Изобретение относитс  к вычислитель ной технике и может быть использовано в системах цифровой обработки сигналов.

Известен Ш14ровой фильтр, содержащий два блока шпслической пам ти, своими выходами соединенных со входами умножител , выход которого соединен со входом накапливающего сумматора, подключенного к выходной шине фильтра. Вычисление отсчета выходного процесса , в этом устройстве производитс  посп&- . довательным считыванием из блоков циклической пам ти кодов выборок входного процесса и коэффициентов фильтра, которые на умножителе перемножаютс . Промежуточные произведени  накапливаютс  в сумматоре. В конце N -го цикла вычислений с выхода сумматора снимаетс  отсчет выходного щ оцесса. Врем  вь числени  отсчета свертки в этом устройстве равно t vj , где t ц врем  вычислени  произведени  двух чвсел 1 .

Однако в этом фильтре дл  вычислешш одного отсчета свертки требуетс  знач тельное врем , так как умножений выполн ютс  на одном оборудовании.

Наиболее близко по техническому ре шешоо к пpeдлaгaeмo yry устройство цифровой фильтрации, содержащее блок пам ти коэффициентов импульсной характеристики ( ) первый вход которого  вл етс  входом записи массива чисел (t) , второй вход и выход соединены с выходом адресного счетчика и входом первого регистра соответственно, выход первого регистра соединен с первым вхо- асм устройства умножени , соединенного

IS своим выходом со входом накапливающего сумматора, выход которого подключен ко входу цифроаналогового преобразоват&л , второй вход устройства умножени  подключен к выходу сумматора, первый

20 и второй входы которого соединены с выходами второго и третьего регистров соответственно, первый и второй блоки пам ти входных отсчетов, первыми вхо ам соединен{гыо со вторым и треть пчааресными счетчтжами соотЕ.етственно, а BTOpfciMH входами соепиненные с 1зыходамк четвертого и п того регистро з, выход третьего porvicTpn соединен со вхолом п того регистра и первым входом четв.ертого р егнстра, второй вхоп которого соединен с  лходом первого блока пам ти Bxoflfjbix отсчетов, первый вход третьего регистра  гш етс  входом фильтра , а второй вход третьего регистра и вход второго регистра соединены с выходами второго и первого блоков пам ти входньгх отсчетов соответственно 2 Недостаток известного устройства m-i3Koe быстродействие, св занное с п&щэоиовоаительной затратой времени а выпол1 ение сдвугга массива входных от-счетов -Л большим ко;тчеством «viHo- в едтипшу времени, необход1-1к-1ых дл  формировантш отсчета вььходного сигнала. Цель изобретете - nonbuueirae быстр действи  цифрового фильтра. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в цифровой фтшьтр, содержаил1й первый и второй блоки пам ти, первы:й, вто рой и третий регистры, умножитель, на капливаюший , первый и второй счетч жи, блок naiviHTii коэффишшнтов и генератор пачек импульсов, выход которого соединен с тактовыми входа ли первого и второго счетчиков, выход первог регистра пощслючен к информационному входу первого блока пам ти, выход кото рого соединен с первым входом второго регистра, выход которого подключен к первому в,чоду ;/7у1ножител , выход котор го соединен со входом шкапливаюшего сумматора, выход которого  вл етс  выходом фильтра, выходы первого к второг счетчжов подключены к адресным вхо- соответственно второго блока па м ти и блотса па -с ти Koacf i-mHeHTOiSs выход которого соединен со вхопсы третье го регистра, выход которого подтспючен но второму входу умножител , а взсод генератора аачек импульсов  вл етс  входом запуска фильтра, введены деигаф ратор, третий и четвертый счетчики, мультиплексор и элемент И, выход которого соединен со входом третьего счетчика , выход которого пошшючен к первому входу мультиплексора, второй вход ко орого соединен с выходом четвертого счетчтса, вход которого объединен со входом генератора пачек импуп сов, вы ход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого объ& 9 4 динеи со входом .шписи второго блока па.-г ги и подключен к выходу деиинфрато- ра, первый ход которого объединен с установочным входом первого счетчтаа и  вл етс  входом ;1ада П1Л частоты дискретизашп ф шьтра, второй вход дешифратора подключен к выходу второго счетчика, выход мульт пглексора соединен с адреоным входом первого блока па.1 ти, выход которого ко входу первого регистра и второму входу BTtfporo регистра , причем информшгаонный вход пертзого блока пам ти йвл етс  входом фнльтра , чертеже приведена схема цифрового фкльг ;а. Устройство содерж1гт вход 1 фильтра, первый блок 2 пам ти, регистр 3, второй блок 4 , регистр 5, умножитель G иифроаналоговый преобразо ватель (ПАП) 7, цифровой и аналоговый BbLxoab 8 и О фvIльтpa, вход 10 задашш частоты дискретизации (выходного сигнала ), счетчюс 11, дешифратор 12 (состо ний ), счетчик 13, блок 14 пам ти коэффициентов , регистр 15, входа 16 запуока , генератор 17 пачек имп льсов, эле- Metn- И 18, счетчик 19, мультиплексор 20, счетчик 21, накапливающий сумматор 22. Фтшьтр работает след тошнм образом. Каждь1й к-ый заггускаюший , по време(га совпадающий с выборкой входного процесса, по входу 16 заггускает генератор 17, который формирует N Ш.гпульсов, где г. - пор док фильтра. И2vfflyльcы с выхода генератора 17 передаютс  на счетные входы счетчика 11, работающего по модулю N -к, и счетчика 13, работающего по модулю N . Причем число К )Х SP® началом фильтрацин по входу 10 записываетс  в счетчик 11 и деишфатор 12 (состо ний). По каждому to первзлх К к. им1т;/льсов генератора 17 производитс  считывание выборки входного процесса )((j) из бло ка 4 пам ти в регистр 5 и коэффихгиен тов шлпульсной характеристтаси (jl фильтра из блока в регистр 15, На умножителе 6 находитс  прокзвеДЕ raie чисел xjl и , и полученные проюведени  иагшшгаваютс  в сум- маторе 22, Выборки входного процесса, которые поступают на вход 1 фильтра, в процессе вычислени  первых К -к Провзведен-нй Х() Vi(i) записывают-с  в блок 2 пам ти, объем которого равен fe.  чейкам. Адрес выборок входного процесса в блоке 2 пам ти задает591

с  счетчтжом 21, работающим по ноцулю vL и измен  сл1П м свое состо inie импульсами заггуска. При этсж- код апреса с выхода счетч ика 21 переааетс  через пьтиплексор 20 на ааресньте входы блока 2 пам ти. Последние К импульсов с выхода генератора 17, которым соответствует считывание из блока 4 пам ти коэффициентов имлульгсной характеристики 1 (к-1) ... v(O), передаютс  через элемент И 18 на счетный вход счетчика 19, работающего по модулю К Эго достигаетс  тем, что последние Ч состо ний счетчкка 13, начи;и  с (N - It +1) состо ни , выдел ютс  аешифратором (состо ний) 12, при этом на вылопе дешифратора (состо ний) 12 формируетс  сигнал, открывающий элемент И 1 8, переключающий блок 4 пам ти в pejwiNi записи и открывающий мульгтиплексор 2О по входу счетчтвса 19. С этого момента последние значений отсчетов входного сигнала из блока 2 пам ти считываютс  через регистр 5 на умножитель 6 дл  вычислени  последних К произведений X (j 1 Vi; П , а через .регистр 3 считываютс  на информатюн- ный вход блока 4 пам ти дл  обновлени  массива отсчетов входного процесса. Причем последние К отсчетов входного процесса записываютс  в те  чейки пам ти, в которые были записаны отсчеты „-Н + ЛИ)... X ,гдеМсоответствует текущему счету.

Сдвиг массива отсчетов входного СИРнала , который необходимо производить при вьшолненни фильтрации, производитс  следующим образом.

Пусть при вычислении Пд отсчета выходного сигнала в счетчике 11 записано число А, удовлетвор ющее неравенству О А i К -К.-1, При этом отсчет вхоон ного сигнала X (IQ ) который умножаетс  на коэффициент ti( , затшсан в  чейку пам ти с адресом

(А+ Ы - л ) то8 N-K- Вычисление произведени  ( i ) X ( , производитс  (N- )-тым импульсом генератора 17, так как счетчик работает по модулю Ч- В конце цикла вычислени  отсчета -аСпо в счетчмке 11 записан адрес (A+K)mod При вычислении следующего отсчета выходного сигнала отсчет х () умножис  на коэффициент Vi (i .), что должно иметь место при вычислении свертки.

В данном фильтре врем  вычиспени  отсчета свертки равно

-NlS.)

16

где. , врем  выпапене ш  операции умножени , о6раще1т  к блоку пам ти и сумкпфовани  соответственно.

Макс 1мальиа  частота дискретизашга входного происсса при заданном быстродействии ротш rrof-

ifftV/u f

8biX

Таким обрасшм, в гфедлагаемом фильтре Бычгнсл етс  только частьотсчетов, поэтому число apiKfMeTnnecKTT операций, выполн емых в едшгацу времени, меньще, чем в известном устройстве, следователь но , обеспеч таетс  работа с более высокой частотой дискретизации входного процесса , так как увешгчиЕметс  быстродействие .

Claims (1)

1.Рабинер Л., Гоулд Б.. Теори  и применение цифровой обработки сигналов. М., Мир, 1978.

2,Авторское свидетельство СССР

№ 636616, кл. G, Об Р 15/332, 1978 (прототип).