Цифровой трансверсальный фильтр
Патент 1413698
Авторы
Классы МПК
Цифровой трансверсальный фильтр
Иллюстрации
Реферат
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в устройствах обработки, фильтрации и генерирования сигналов. Целью изобретения является повышение точности и обеспечение возможности.оперативной перестройки передаточной функции уст ройства. Поставленная цель достигается за счет введения дополнительных 7 элементов и. связей, позволяющих при той же емкости запоминающего (ЗУ) устройства, что и в прототипе, сущест - венно увеличить точность фютьтра, а также за счет возможности занесения информации в ЗУ, что обеспечивает пе рестройку передаточной функции циф рового трансверсального фильтра На чертеже показана линия 1 задержки, имеющая входы информационной последо вательности {Х,, } адреса записи Л, управления У , . соединенная с К опера тивными запоминающими устройствами 2-15..., имеющими вход зттравления У/; и входы-выходы, соединвнныв с шиной данных и входами пирамидального сумматора 3, состоящего кз сумматоров 3-1,,с,,. Работа трансвер .- сального фильтра описьгоается математической формулой, приведенной в описании изобретения. 1 ил. ssssa Чкгата
СС1ОЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
Q((ФЩ 11, $ (51)4 Н 03 Н 15/00
Е ° с.;
Ь i,"АК() "Я к
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21} 4182721/24-21 (22) 19.01.87 (46) 30.07.88. Бюл.В 28 (71) Ленинградский политехнический институт им. И.И.Калинина (72) В.В.Кудряшов и К.В.Тюленев (53) 621.372(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
N 669476, кл, Н 03 Н 15/00, 1969.
Авторское свидетельство СССР
1045384, кл. Н 03 Н 15/00, 1982. (54) ЦИФРОВОЙ ТРАНСВЕРСАЛЬНЦИ ФИЛЪТР (57) Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в устройствах обработки, фильтрации и генерирования сигналов ° Целью изобретения является повышение точности и обеспечение возможности оперативной перестройки передаточной функции устройства. Поставленная цель достигается за счет введения дополнительных
à — ——
„„Я0„„1413698 А 1 элементов и связей, позволяющих при той же емкости запоминающего (ЗУ) устройства, что и в прототипе, существенно увеличить точность фильтра, а также за счет возможности занесения информации в ЗУ, что обеспечивает перестройку передаточной функции цифрового трансверсального фильтра, На чертеже показана линия 1 задержки, имеющая входы информационной последовательности (Х„ 1 адреса записи А1 управления У>,.соединенная с К опера тивными запоминающими устройствами
2-1,...,2-К, имеющими вход управления У1 и входы-выходы, соединенные с шиной данных и входами пирамидально с го сумматора 3, состоящего кз суммаЯ торов 3-1,...,3-1. Работа трансвер : сального фильтра описывается математической формулок, приведенной в описании изобретения. 1 ил.
) 1413698
Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в устройствах обработки, фильтрации и генерирования сигналов °
Цель изобретения - повышение точности и обеспечение возможности оперативной перестройки передаточной функции устройства.
Поставленная цель достигается за счет введения дополнительных элементов и связей, позволяющих при той же емкости запоминающего устройства, что и в прототипе, существенно увеличить точность фильтра, а также за счет 15 возможности занесения информации в запоминающее устройство, что обеспечивает перестройку передаточной функции устройства.
На чертеже представлена структур- 20 ная схема цифрового трансверсального
Фильтра.
Цифровой трансверсальный фильтр содержит линию задержки 1, имеющей
Входы информационной последовательнос-
25 ти (Х„ 1, адреса записи А ь управления
У ь соединенной отводами с К оперативными запоминающими устройствами
2-1,2-2,...,2-К, имеющими вход управ.пения У, и входы-выходы, соединенные с шиной данных D и входами пирами1 дального сумматора 3, состоящего из
I. сумматоров 3-1,3-2,...,3-1, 3-(1+1), ...З-I., входы 1 первых сумматоров (1-я ступень суммирования) являются входами пирамидального сумматора, вьгходы этих сумматоров соединены с входами сумма торов второй ступени суммирования, выход последнего сумматора соединен с выходной шиной фильтра. 49
Для описания работы цифрового трансверсального фильтра воспользуем ся следующим представлением формулы дискретной свертки:
Д 23 45
Х„= Х,. 1,+Е Х С„
1=1 "„=3+ь
+ бее + Х Х C (1)
1= (k-(13+> где (Х „ 1 — входная информационная последовательность устрой ства;
Г.—
V. n — выходная последовательНоств. (ВЫХОД фнльтРа) ь (1.";11 — коэффициенты импульсной реакции Фильтра;
К - число частичных сумм произведений. в формуле диск« ретной свертки; где N — разрядность фильтра, а следовательно, И-e + 1 og р
Чпц 2
Ь н
Чоз в" (— ) +
От числа оперативных запоминающих устройств зависит количество ступеней суммирования и количество сумматоров в пирамидальном сумматоре
R =". int (log y K), 1ь (5) (6) где R — число ступеней суммирования;
Ь вЂ . количество сумматоров в пирамидальном сумматоре;
К - число оперативных запоминающих устройств.
Х вЂ” число произведений, входящих в частичную сумму произведений.
В цифровом трансверсальном фильтре реализуемом по формуле (1), получаем
К запоминающих устройств, s которых хранятся частичные суммы произведений емкостью и"
1 Ъ)-.Е, ь (2) где N — разрядность цифрового трансверсального фильтра;
К - число запоминающих устройств;
m — разрядность входной последовательности;
int -"наименьшее целое число, не меньшее z;
e(- -разрядность представления частичной суммы произведений в оперативном запоминающем устройстве, данная разрядность будет меньше разрядности р в прототипе из-за меньшего числа произведений в частичной сумме произведений.
Общая емкость всех оперативных запоминающих устройств предлагаемого цифрового трансверсального фильтра
М»
l><(— k <"%г" = К-2
X. н"
2 (— ) ео (3) 1413698
4. int(log, K) (8) Выбрав элементную базу для реализации цифрового трансверсального фильтра, можно определить необходимую емкость запоминающего устройства по
5 формуле (3) при заданном быстродействии фильтра, которое определяется как:!
О где t — минимально возможный интервал времени между сменой информации на выходе цифрового трансверсального фильтра; — время сдвига информации на линии задержки;
t „ — интервал времени от момента выбора адреса оперативного запоминающего устройства до момента появления соответствующей информации на выходе запоминающего устройства;
Р— число ступеней суммирования пирамидального сумматора; среднее время суммирования одной ступени пирамидального суммато- 2 ра, которое может быть найдено по формул
30 где t . — интервал времени от момента
2! подачи двух чисел на входы сумматора цо момента получения суммы чисел на выходе сумматора i-й ступени. Таким образом, можно выбрать оптимальную по аппаратным затратам емкость запоми нающего устройства и количество ступеней суммирования пирамидального сумматора,т.е.выбрать оптимальную по аппаратным затратам структуру цифрового фильтра при эацанном быстродействии.
Для уменьшения собственного цифрового шума фильтра разрядность сумматоров одной стуттени увеличивается на единицу по сравнению с предыдущей ступенью суммирования, а разрядность первой ступени суммирования на единицу больше разрядности запоминающего устройства.
Данная структура цифрового фильтра позволяет увеличить точность реализации Y. sa счет увеличения разрядности представления коэффициентов импульсной реакции С; и увеличить разрядность N цифрового трансвер сальíîrо фильтра при той же емкости запоминающего устройства, что и у прототипа. Точность представления Y зависит от выходной разрядности, которая может быть найдена, как сумма разрядности представления частичных сумм произведений в запоминающем устройстве и число ступеней суммирования. ф = с + R = а + int(1og > К)., (9) где 3+- разрядность представления, п а, R,Ê вЂ” описаны выше °
Формула (4) позволяет определить, как увеличивается разрядность пред ставления результата Уп (см, формулу
i0) или разрядность фильтра N (см. формулу ll) в предлагаемом цифровом трансверсальчом фильтре по cpBBHeHwo с прототипом при одинаковой емкости запоминающего устройства
К-
N.ю- ортк а 2
К-. „т.
- Р 2 « ) 0) при N N, int (N/К) = N/K; г 1о (о(-Rl-1ор g4""1î тК"
7й при int(N 7Ê) = N+/К, N > <„«, p, К„ р = т +- т . p A где р+ — разрядность представления У< в предлагаемом устройстве,= д — разрядность представления Утт в прототипе;
N" — -разрядность предлагаемого фильтра;, И вЂ” ра.зрядность фильтр прототипа;
R — число ступеней сутя:ированття;
К вЂ” количество запоминающих устрой тв.
Введение входов управления в запо": минающие устройства и линию задержки входов А,и D „, а также использование
К оперативных запоминающих устройств позволяет перестраивать передаточную функцию фильтря sa счет перепрограммирования запоминающих устройств. что определяет универсальность данного цифрового фильтра.
Устройство в первом режиме работает следующим образом.
Под действием сигнала управления, поступаюшего на вход У линии зат держки 1, выполненной, например, в вице тп регистров сдвига длиной И, имеющих входы параллельного кода, настраивается на прием адреса записи с шины А;, С отводов линии задержки
1413698
Составитель А,Очеретяный
Редактор Н.Горват Техред А.Кравчук Корректор C,×åðÿè
Заказ 3792/55 Тираж 928 Подписное
ВНИИПИ Государственного коми1ета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
1 адреса записи соответствующие определенному вектору 1Х „1, .. °, Х „, ° .., Х „«11, поступают на адресные входы оперативных залом щих ус TpoAcm 5 определяя ячейки памяти, в которые записываются с шины 13. двоичные чис
1 ла, являющиеся частичными суммами произведений, поступающие на шины П; одновременно с поступлением управляю-,19 щего сигнала на вход "У, переводящего оперативное запоминающее устройство в режим записи, по окончании управляющего сигнала на входе У происходит прием новых адресов в линию за- . держки и запись по данным адресам новых частичных сумм и т.д. до полного перепрограммирования запоминающего устройства, на этом первый режим устройства заканчивается. 20
Устройство во втором режиме работает следующим образом.
На вход линии задержки 1, выполненной, например, в виде ш регистров 25 сдвига длиной N, с входной шины поступает последовательность 1 Х „). С отводов линии задержки 1 двоичные m1У разрядные числа Х „,,...,Х +)
Х „g подаются одновременно на адресные входы операционных запоминающих устройств 2-1, 2-2...,,2-К, на выходе которых появляются при этом частичные суммы произведений, поступающие на входы пирамидального сумматора 3, на выходе пирамидального сумматора
35 формируется двоичное число У, кото- рое поступает на выходную шину фильтра °
Оперативные запоминающие устройст- 4 ва осуществляют непосредственное преобразование частей последовательности Х „„,...,Х 1,...,Х и, хранящихся в данный момент в линии задержки, в частичную сумму произведений, ч ro обеспечивает отсутствие перемножителей в структуре фильтра.
Включение цополнительньы входов линии задержки и .К оперативных запоминающих устройств с пирамидальным сумматором отличает предлагаемый циф» ровой трансверсальный фильтр от прото-., типа тем, что существенно (в тысячи, сотни тысяч раз) уменьшается емкость запоминающего устройства при той же точности устройства или при той же емкости запоминающего устройства, увели чивается точность фильтра за счет увеличения приблизительно в К раз (где Kчисло оперативных запоминающих устройств) разрядности фильтра (си. формулу 1) или за счет увеличения приблизительно в 2 k И в раз разряднос ти выходного результата Ур(см. ф-лу
10).
Формула изобретения
Цифровой трансверсальный фильтр, содержащий линию задержки с отводами, первый вход которой соединен с шиной входной ш-разрядной последовательности, отличающийся тем, что с целью повышения точности и обеспечения возможности оперативной перестройки передаточной функции фильтра, в него введены первая шина управления, соединенная с вторым входом линии задержки с отводами, к третьему входу которой подключена шина адреса записи, пирамидальный сумматор и оперативные запоминающие устройства, входы управления которых подключены к второй шине управления, адресные входы - к -соответствующим отводам линии задержки с отводами, а входы-выходы - к шине данных и к соответствующим входам пирамидального сумматора, причем входы сумматоров первой ступени суммирования являются входами пирамидального сумматора, выходы этих сумматоров соединены с входами сумматоров второй ступени суммирования, выход последнего сумматора соединен с выходной шиной фильтра.