Устройство для цифровой фильтрации

Устройство для цифровой фильтрации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТРАЦИИ, содержащее первый и второй блсжи памяти, -первый коммута:тор, информационные входы которого соединены с информационными выходами первого блока памяти, информационный , вход которого является информационньмвходом устройства, информационные входы второго коммутатора соединены с информационными выходами второго блока памяти, рекурсивный фильтр, отличающееся тем, что,с цепью расшй-рения функциональных возможностей за счет, обработки последовательности данных произвольной длины и упрощения, оно содержит тре- . тий и четвертый блоки памяти, ч с третьего по восьмой коммутаторы, : генератор тактовых импульсов,первый и второй счетчики, причем информационный выход первого коммутатора соединен с первым инфррмационным входом третьего коммутатора , информационный выход кото-, рого подключен к информационному входу рекурсивного фильтра, информационный выход которого соединен с информационным входом четвертого коммутатора, первый и второй инIформационные выходы которого подключены к информационным входам соответственно второго блока памяти и пятого коммутатора,первый и |Второй информационные выходы которого соединены с информационными входами соответственно третьего и четвертого блоков памяти, информационные выходы которых соединены соответственно с первыми и вторыми информационными входами шестого i коммутатора, информационные выходы которого подключены к информаСЛ ционным входам седьмого коммутатора, информационньй выход которого являС ется информационным выходом устройства , выход генератора тактовых, импульсов соединен с тактовым входом первого счетчика и информационным входом восьмого коммутатора, 00 00 информационньй выход которого соединен с тактовым входом второго САд счетчика, выход переполнения которо41 го соединен с первым управляющим вхосд дом восьмого коммутатора, второй управляющий вход которого подключен к выходу переполнения первого счетчика , информационный выход которого подключен к управляюпщм входам первого , пятого, шестого и седьмого коммутаторов, и первым управляющим входам третьего и четвертого комму- , таторов, информационный выход второго счетчика соединен с управляющим входом второго коммутатора и вторыми управляющими входами третьего и

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ1083345 А д1) Н 03 H 17/04, Н 03 Н 17/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ

3 с .Р1.110

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1" -.: —,, ц

К ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3521410/18-24 (22) 16.12.82 (46) 30.03.84. Бюл. ¹ 12 (72) В.Ю. Артемьев, M.Ã. Грюнберг и С.А. Давыдов (53) 681.32 (088.8) входу рекурсивного фильтра, информационный выход которого соединен (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 643884, кл. Н 03 Н 17/04, 1979.

2. Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сиг" налов. И., "Мир", 1978, с. 228-232 ,(прототип) . (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОЙ

ФИЛЬТРАЦИИ, содержащее первый и второй блоки памяти,-первый коммутатор, информационные входы которого соединены с информационными выходами первого блока памяти, информационный вход которого является информационным входом устройства, информационные входы второго коммутатора соединены с информационными выходами второго блока памяти, рекурсивный фильтр, о т л и ч а ющ е е с я тем, что,с целью расши-. рения функциональных возможностей за счет. обработки последователь. ности данных произвольной длины и упрощения, оно содержит третий и четвертый блоки памяти, с третьего по восьмой коммутаторы, генератор тактовых импульсов,первый и второй счетчики, причем информационный выход первого коммутатора соединен с первым информационным входом третьего коммутатора, информационный выход кото-. рого подключен к информационному с информационным входом четвертого коммутатора, первый и второй ин формационныее выходы которого подключены к информационным входам соответственно второго блока памяти и пятого коммутатора, первый л и второй информационные выходы ко) торого соединены с информационными входами соответственно третьего и четвертого блоков памяти, информационные выходы которых соединены соответственно с первыми и вторыми информационными входами шестого коммутатора, информационные выходы которого подключены к информационным входам седьмого коммутатора, информационный выход которого является информационным выходом устройства, выход генератора тактовых . импульсов соединен с тактовь м входом первого счетчика и информационным входом восьмого коммутатора, информационный выход которого соединен с тактовым входом второго счетчика, выход переполнения которого соединен с первым управляющим входом восьмого коммутатора, второй управляющий вход которого подключен к выходу переполнения первого счетчика, информационный выход которого подключен к управляющим входам первого, пятого, шестого и седьмого коммутаторов, и первым управляющим входам третьего и четвертого коммутаторов, информационный выход второго счетчика соединен с управляющим входом второго коммутатора и вторьяи управляющими входами третьего и четвертого коммутаторов, информационный выход второго коммутатора

10833 5 поцключен к второму информационному входу третьего коммутатора.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах передачи и обработки дискретной информации, гидрои радиолокации, медицинской аппара- 5 туре и других устройствах, Известен цифровой рекурсивный

Фильтр, позволяющий обрабатывать сигнал в реальном масштабе времени (1 1. 10

Недостатком такого устройства является нелинейность фазовых характеристик.

Известно также устройство, реализующее способ Цифровой рекурсивной 15 фильтрации, содержащее два блока памяти, два блока фильтрации и два коммутатора (2 3.

НедостаФками известного устройства являются невозможность обра- 20 ботки массивов информации произвольной длины, а также его сложность. связанная с наличием двух идентичных блоков фильтрации.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет обработки последовательности данных произвольной длины и упрощение устройства.

Поставленная цель достигается 30 тем, что устройство цифровой фильтрации, содержащее первый и второй блоки памяти, первый коммутатор, информационные входы которого соединены с информационными выходами 35 первого блока памяти, информационный вход которого является информационным входом устройства, информационные входы второго коммутатора соединены с информационными выходами 40 второго блока памяти, рекурсивный фильтр, содержит третий и четвертый блока памяти, с третьего по восьмой коммутаторы, генератор тактовых импульсов, первый и второй счетчики, 45

1 прйчем информационный выход первого коммутатора соединен с первым информационным входом третьего коммутатора, информационный выход которого подключен к информационному входу рекурсивного фильтра, информационный выход которого соединен с информационным входом четвертого коммутатора, первый и второй информационные выходы которого подключены к информационным входам соответственно второго блока памяти и пятого коммутатора, первый и второй информационные выходы которого соединены с информационными входами соответственно третьего и четвертого блоков памяти, информационные. выходы которых соединены соответственно с первыми и вторыми информационными входами шестого коммутатора, информационные выходы которого подключены к информационным входам седьмого коммутатора, информационный выход которого является информационным выходом устройства, выход генератора тактовых импульсов соединен с тактовым входом первоГо счетчика и информационным входом восьмого коммутатора, информационный выход которого соединен с тактовым входом второго счетчика, выход переполнения которого соединен с первым управляющим входом восьмого коммутатора, второй управляющий вход которого подключен к выходу переполнения первого счетчика, информационный выход которого подключен к управляющим входам перврго, пятого, шестого и седьмого коммутаторов, и первым управляющим входам третьего и четвертого коммутаторов, информационный выход второго счетчика соединен.с управляющим входом второго коммутатора и вторыми управляющими входами третьего и четвертого коммутаторов, информационный выход второго коммутатора подключен к второму информациойному входу третьего коммутатора.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства для цифровой фильтрации на фиг.2 — блок управления.

Устройство дпя цифровой фильтрации содержит блоки 1 и 2 памяти, з коммутаторы 3 и 4, рекурсивныйфильтр 5, блок 6 управления, блоки

7 и 8 памяти, коммутаторы 9-13, генератор 14 тактовых импульсов, счетчик 15, коммутатор 16 и счетчик 17.

Устройство работает следующим образом.

Предлагаемое устройство осуществляет фильтрацию сигнала циклически, т.е. последовательно массивами длины N, Очередной массив обрабатывается дважды подряд с помощью фильтрации массива данных .цифровым рекурсивным фильтром (с амплитудно-частотной

К (Ю7 и нелинейной фазочастотной Ф(ш ) характеристиками и последуюего инвертирования полученного массива значений сигнала во времени.

Такая обработка эквивалентна фильтрации входного сигнала некоторым другим цифровым фильтром с амплитудно-частотной К (о) и линейной фазочастотной характеристиками.Причем фильтрация осуществляется в блоке 5, который представляет собой . рекурсивный фильтр. При такой обработке в начале и в конце каждого массива возникает переходная зона (соответствующая выходу фильтра на режим), длина К которой зависит от выбора конкретного вида фильтра и определяется заранее. Поэтому в устройстве производится обработки перекрытием переходных зон, т.е ° фильтруются массивы длиной N+2K.Ïðè этом считаются достоверными только

N центральных значений, а обработка следующего куска реализации начинается с (N-2К+1)-го значения. В итоге на выходе устройства для цифровой фильтрации получаются значения профильтрованного входного сигнала без переходных зон и фазовых искажений.

Отсчеты входного сигнала Х; с равномерным шагом N поступают в блок 1 памяти объемом N+2K. Блок 6 управляет работой коммутаторов 10-13 и 3,4 и 9. После прихода на вход устройства Я очередных значений входного сигнала на первом выходе блока 6 (счетчик 15) появляется сигнал управления, по которому коммутаторы 10-13 подключают соответственно выход коммутатора 3 к входу фильтра 5, выход фильтра 5 к входу

10.8 334 5 блока 2 памяти, выход коммутатора

12 к тому из блоков 7 или 8 памяти (каждый объемом N), который был от него отключен, вход коммутатора 9 выходу того иэ бпоков 7 или 8 памяти, который в этот момент отключается коммутатором 12.

По о этому же сигналу управления коммутатор 3 последовательно опрашивает N+2K значений блока 1 памяти от начала массива к концу, заканчивая опрос до поступления в б лок 1 памяти следующего от счета входного сигнала..А коммутатор 9 последовательно опрашивает N значений того из блоков 7 или 8 памяти, который в это время к нему подключен.

Причем опрос осуществляется от конца массива к началу, что соответствует инвертированию сигнала во времени,а частота опроса равна частоте поступления на вход устройства значений входного сигнала, т.е. f З = 1/Д t „

Таким б м образом, на выходе коммутатора

9 формируются значения выходного профильтрованного сигнала Х .t

Отсчеты выходного сигнала с коммутатора 3 через коммутатор 10 поступают в фильтр 5, где обрабатываются и через коммутатор 11 подаются в блок 2 памяти (объемом N+K).

При этом первые К отсчетов сигнала, соответствующие переходной зоне,не запоминаются.

После поступления массива данных в блок 2 памяти на втором выходе блока 6 управления (выход счетчика

17) появпяется сигнал управления,по которому коммутаторы 10 и 11 соответственно вход фильтра 5 отключают от выхода коммутатора 3 и подключают .к выходу коммутатора 4, а выход фильтра 5 отключают от входа блока 2 .памяти и подключают к входу коммутатора 12.

По этому же сигналу управления коммутатор 4 опрашивает блок 2 памя ти, причем опрос осуществляется от конца массива к началу, что соответствует инвертированию сигнаЛа во — времени. Сформированный сигнал с коммутатора 4 через коммутатор 10 поступает в фильтр 5, где вторично фильтруется и через коммутаторы 11

55 и 12 поступает в блок 7 или 8 памяти объемом N, в зависимости от того, какой блок памяти подключен к выходу коммутатора 12. При этом первые К

1083345

20 отсчетов сигнала, соответствующие переходной зоне, не запоминаются.

После прихода .в блок 1 памяти К очередных значений сигнала цикл операций повторяется. При этом блоки 5

7 и В функционально меняются местами. . Блок 6 управления (фиг.2) работает следующим образом.

Генератор 14 вырабатывает импульсы синхронно с поступлением на вход устройства цифровой фильтрации зна1 чений входного сигнала, т.е. с час-! тотой f = 1 kt Эти импульсы поступают на счетчик 15, где подсчитываются, и на информационный вход коммутатора 16. В исходном состоянии коммутатор 16 разомкнут и импульсы с генератора 14 на счетчик 17 не поступают. При поступлении на счетчик 15 и импульсов (за это время иа вход устройства для цифровой фильтрации поступит N очередных значений входного сигнала) íà его выходе формируется сигнал, поступающий на первый выход блока 6. управления, а также на первый управляющий вход коммутатора 16. Счетчик 15 обнуляет ся, а коммутатор 16 замыкается и импульсы с генератора 14 через коммутатор 16 начинают поступать на счетчик 17. После прихода на счетчик 17 р импульсов (за это время массив профильтрованных данных с фильтра 5 поступил на блок 2 памяти) на его выходе формируется сигнал, который поступает на второй выход блока ба управления, а также на второй управляющий вход коммутатора 16. Счетчик 17 обнуляется, а коммутатор 16 размыкается. При поступлении на вход устройства для цифровой фильтрации N новых очередных значений входного сигнала все повторяется.

Таким образом, использование предлагаемого устройства для цифровой фильтрации позволяет обеспечить возможность обработки в реальном масштабе времени массивов информации произвольной длины.При этом предлагаемое устройство проще известного.

1083345

Редактор Т. Мермелштейн

Составителв А. Баранов

ТехРеД,Л.Коцюбняк, КоРРектоР: А. ДзЯтко ю

Заказ 1773/50

Тираж 862, Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,4