SU995280A1 - Рекурсивный цифровой фильтр - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к цифровой обработке сигналов и может быть использовано в системах цифровой фильтрации,в автоматизированных радиотехнических комплексах обработки информации и системах распознавани  образов../

Известен цифровой фильтр с последовательной обработкой сигнала, содержсцций два регистра, один из которых служит дл  хранени  коэффициентов фильтра, другой - дл  приема входных сигналов и задержки их на длительность , определ емую частотой поступлени  входных сигналов. С целью образовани  произведени  входных сигналов на соответствующие коэффициенты, цифровой фильтр содержит также последовательные умножители, которые пре-, дусматривают наличие хот  бы одного сдвигового регистра, конъюнкторов и счетчиков. Выходы счетчиков подключены к параллельному многоразр дному сумматору, результат с которого заноситс  в аккумул тор. Последний формирует выходной сигнал, представленный параллельным двоичным кодом

Однако обработка входного сигнала , представленного последовательным двоичным кодом, начинаетс  со старших разр дов. В силу этого невозможно сформировать значение i-го разр да выходного сигнала, не ожида  приема всех двоичных разр дов входного сигнала, что существенно сьижает : быстродействие фильтра. Кроме того, не предусмотрены средства дл  реализации алгориттиюв рекурсивной цифровой фильтрации, так как значение выходного сигнала представл етс  па10 раллельным кодом, а обработка сигна лов производитс  последовательно. Преобразование параллельного двоичног6 кода в последовательный требует до- i полнительного времени.

15

Известен также рекурсивный цифровой фильтр, содержащий последовательно включенные первый сумматор,регистр задержки и второй сумматор, второй вход которого объединен- с первым вхо20 дом первого сумматора, а выход подключен к второму входу первого сумматора и  вл етс  выходом устройства 23.

Улучшить амплитудно-частотную ха25 рактеристику фильтра возможно путем увеличени  его пор дка. Известные соединени  фильтров.первого пор дка в систему цифровой фильтрации привод т к снижению быстродействи  обра30 ботки сигналов. Цель изобретени  - повышение быс родействи . Поставленна  цель досткгаетс  те что в рекурсивный цифровой фильтр,с держащий последовательно соединенные первый умножитель,-первый cyhiMaTop, другой вход которого подключен к выходу регистра задержки, второй умножитель и второй сумматор, другой вход которого подключен к выходу третьего умножител , вход которого объединен с входом первого умножител  и  вл етс  входом устройства,введено (N-1)-цепей (где И - пор док фильтра , кажда  из которых состоит из последовательно соединенных первого дополнительного умножител ,вход которого объединен с входом первого умножител , первого дополнительного сумматора, к другому входу которого подключен выход дополнительного регистра задержки, и второго дополнительного сумматора, к. другому входу которого подключен выход второго допол ительного умножител , вход которого объединен с входом второго умножител , при этом вход дополнительного регистра задержки первой цепи подключен к выходу второго сукматора , вход дополнительного регистра за 1ержки i-ой цепи (где I 2, 3,.,.,14-1 подключен к выходу второго дополнительного сумматора U1)-ой цепи, а выход второго допол нительного сумматора {М--.1)-ой цепи подключен к входу регистра задержки На чертеже представлена структурна  электрическа  схема рекурсивного цифрового фильтра. Рекурсивный цифровой фильтр содержит умножители 1-0 - 1-N, из кото рах и-М)-ый  вл етс  первьм умножителем , { -О-ый - третьим умножителем , а (l-l - 1-М-1)-ые г- первыми дополнительными умножител ми введенных (N-1) цепей, умножители 2-0 2-N-1 , из которых (2-0)-ой  вл ютс  вторыми умножител ми, а (2-1 2-N-i )- вторыми дополнительными умножител ми введенных (N-1) цепей, сумматоры 3-1 - 3-и, из которых(3-1 3-N-l)-ыe  вл ютс  первыми дополнительными умножител ми введенных (М-1) цепей, а сумматор 3-Я- первым сумматором, сумматоры 4-0 - 4-N-1, из которых сумматор 4-0  вл етс  вто рым, а сумматоры (4-1 -4-N-1) - вторыми дополнительными, регистры задержки 5-1-5-N, из которых регистры 5-1 - ) задержки  вл ютс  дополнительными , и кольцевой регистр б предназначенный дл  управлени  рабол той умножителей 1-0 - l-Nn 2-0 -2-Мт1 , .Цифровой фильтр работает следующим образом. На его вход в моменты времени t тТ;пГГ + Го .,.,тТ+4Г ,...,тГ + и-.(К -1)Тпоступает последовательность двоичных ЦИФР T( |(т),... ,f..H, котсфа  задает m -и отсчет входного сигнала х(т) в соответствии с выражением .lni). isO В ЭТИ моменты времени на выходе цифрового фильтра формируетс  последовательность двоичный цифр (Ь ) , ) 1 --jli) котора   вл етс  двоичным представлением т-го значени  выходного сиг-, нала. fc-t . /iXTOJ-EIiitw, , - где ,Т - интервал дискретизации, Г - интервал времени между последовательно поступающими i-м и (1-И)-м двоичными разр дами , к - количество двоичных разр дов в кодах сигналов. Фильтр реализует зависимость между входным и выходньокш сигналами вида N N тЬ1 oU)x(m-j)-C i(j)v(), jcOjrl где a(j) и.b((j) - коэффициенты фильтра , а N - пор док фильтра. Коэффициенты a(j)K ЪУ) , представ л брнные в виде двоичн;: чисел o()J ,(fb cto(j)(.(n ic-2U - PoO) ° ответственно, хран тс  в умножител х в следухкцем пор дке: умножитель 1-N содержит коэффициент а(0), умножитель l-1-aU) (где 1,2,.. .,N-1) , умножитель 1-0-а(М, умножитель ) (где I 1,2,...,N-1}, умножитель 2-0-WNK Входной сигнал xlm) поступает на входы умножителей 1-0 - 1-N поразр дно, начина  с млгцдшего разр да fod), где производ тс  поразр дные умножени  на соответствующие коэффициенты с последовательной выдачей результатов произведени  на соответствующие бходы сукматоров 3-1 3-N и 4-0. На другие входы сумматоров 3-1 - 3-Н также последовательным кодом синхронно С; выходами умножителей 1-1 - 1-м выдаютс  двоичные числа промежуточных вычислений из соответствующих регистров задержки 5-15-М . В результате на выходе сумматора 3-М происходит поразр дна  выдача выходного сигнала :/(т, начина  9 мпсцфпего |раэр да ({«(т). Этот сигнал по цепи обратной св зи аналогично

входному сигналу поступает на входы умножителей 2-0 - 2-N-1, где производитс  поразр дное умножение на боответствующие коэффициенты с последо вательной выдачей результатов пронэведени  в соответствукнцие сумматоры 4-0- 4-N-1, на входы KOTOptjix последовательным кодЬм поступают результаты вычислений сукматора 3-N-1 и умножит1ел  1-0 соответственно. Результаты сложени  также последовательным кодом записываютс  соответствующие регистры 5-1 - 5-N задержки, выталкива  поразр дно предыдущие значен1;  промежуточных вычислений.

Достоинством предлагаемого устройства ,  вл етс  выЬбкое быстродействие последовательной обработки сигнала , которое не зависит от пор дка фильтрации. В свою очередь, возмож ность увеличени  пор дка фильтра позвол ет достичь требуемой ацдаитудночастотной ха.рактернстики. Особенно эффективно использование устройства в 1Д1фРОВьос системах, s которых до „и после цифрового производитс  последовательна  обработка данншс , начина  с м адцшх разр дов. Такие систекол обладают заметным преимуществен по аппаратурным затратам по сравнению с системами с параллельной , обработкой данЫх.

Claims (2)

1.Патент США 3732409 кл. 235-164, 1973.

2.Финкельштейн М.И. Гребенчатые фнльтры. И., Советское радио, 1969,

с. 58, рис. 2.4.4;i (прототип).