Цифровой фильтр

Цифровой фильтр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социапистическик

Респубики

<» > 860286

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 30. 03. 79 (21) 2747377/) 8-09 (53)M. Кл.

Р 03 Н 17/00 с присоединением заявки ¹

4)Вудерстееилый кемитет

СССР до делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 30.08.81. Бюллетень ¹ 32 (53) УДК 621.394. ,44(088.8) Дата опубликования описания 30.08.81. (54) ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР

Изобретение относится к цифровой обработке сигналов, в частности к цифровой фильтрации, и может быть использовано, например, B цифровйх спектроанализаторах.

Известен цифровой фильтр, содер.жащий запоминающее устройство, умножитель, накапливающий сумматор и блок коэффициентов, определяющих частотную характеристику фильтра ))) .

Недостаток этого устройства — слож- ность аппаратурной реализации при задании структуры частотной характеристики фильтра с узкой полосой пропускания и высокой прямоугольностью. т5

Известен цифровой фильтр, который реализует корреляционный способ обработки сигналов, состоящий из двух., квадратурных каналов, каждый из которых содержит устройство симметричного квантования, множительное устройство, устройство выборки значений сигнала, устройство взвекенного суммирования значений сигнала, устройство возведения в квадрат, сумматор н устройство извлечения квадратного корня ) 2) .

Недостаток такого устройства — сложсложность аппаратурной реализации, которая обусловлена наличием таких сложных устройств, как устройство возведения в квадрат и извлечения квадратного корня.

Известен также цифровой фильтр, содержащий аналого-цифровой преобразователь, два квадратурных канала, каждый нз которых состоит из симметричного квантователя опорного сигнала и последовательно включенных . умножителя н накапливающего сумматора, а также блок умножения сигнала на весовую функцию, включенный между аналого-цифровыми преобразователем н квадратурньбти каналами, и состоящий нз умножителя, запоминающего устройства счетчика и синхронизатора Щ .

860

Недостатки известного устройства — низкая точность и невозможность оперативной перестройки дискретных значений весовой функции применительно к задачам спектрального анализа при различных входных сигналах.

Цель изобретения — повьппение точности при возможности оперативной перестройки параметров.

Для достижения поставленной цели цифровой фильтр, содержащий аналого" цифровой преобразователь, управляющий вход которого соединен с одним из выходов блока синхронизации и управления, первый и второй умножители, один из входов каждого из которых црединен соответственно с вторым и третьим выходами блока синхронизации и управления, а выходы их подсоединены соответственно к первым входам . накапливающих сумматоров, управляю щие входы которых соединены с четвертым и пятым выходами блока синхронизации и управления, снабжен первым, вторым, третьим и четвертым сумматорами, первым и вторым элементами сдвига и инверсии кодов, блоком анализа знака и регистром констант, причем один из входов первого сумматора. соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, знаковый выход которого подсоединен к вторым входам первого и второго умножителей, второй и третий входы первого сумматора соединены соответственно с выходами первого и второго элементов сдвига и инверсии кодов, входы которых присоединены соответственно к выходам и первого и второго сумматоров, четвертый и первый входы которых соединены соответственно с выходами и вторыми входами первого и второго накапливающих сумматоров, второй вход второго сумматора соединен с выходом

286 4

\ входами первого и второго элементов сдвига и.инверсии кодов и знаковым входом четвертого сумматора, а управляющие входы регистра констант, первого, второго, третьего и четвертого сумматоров и блока анализа знака подсоединены соответственно к остальным выходам блока синхронизации и управления.

На чертеже представлена структурная электрическая схема цифрового фильтра.

Цифровой фильтр содержит аналогоцифровой преобразователь 1, блок

2 синхронизации и управления, регистр 3 констант, первый, второй, третий и четвертый сумматоры 4-7, первый и второй элементы 8 и 9 сдвига и инверсии кодов, блок 10 анализа знака, первый и второй умножители

11 и 12, первый и второй накапливающие сумматоры 13 и 14.

Устройство работает следующим образом.

На вход аналого-цифрового преобразователя 1 поступает сигнал U(t) а на управляющий вход от блока 2 синхронизации и управления подается серия импульсов Т, следующая с интер3О валом 1, которая определяет моменты взятия выборок сигнала. На выходе преобразователя 1 формируется и-разрядный код выборки Х1, соответствующий по величине модулю выборки, и признак знака З„Х . Код (Хк)посту35 пает на вход сумматора 4.

Блок 2 синхронизации и управления в зависимости от заданного времени накопления Т 1 вырабатывает признак, по которому из регистра 3 на вход

40 сумматора 6 поступает константа aLg — На выходе сумматора б образути ется текущее значение аргумента первого элемента сдвига и инверсии кодов и третьими входами первого и второго умножителей, первый и второй выходы регистра констант соединены соответственно с первыми входами третьего и четвертого .сумматоров, второй вход четвертого сумматора соединен с первым его выходом, а третий его вход - с выходом и .вторым входом третьего сумматора, второй вход четвертого сумматора соединен с одним из входов блока анализа, знака, второй вход которого присоединен к зна ковому выходу второго сумматора, а выход его соединен с управляющими гдето=

„Тн

Значение к поступает на один из входов сумматора 7. На второй его, вход с-регистра 3 поступает константа, равная агсйц 2 Сумматор 7 и блок 10 анализа знака производят следующую операцию: 41 4=Ч; —,й„сМт с г g 1

P = Я1;Р М.

5 при начальных условиях ЧО "п 1, где

i=0B1,2,...,ï-1.

Данная операция производится по команде, поступающей от блока 2 на блок 10 ° Одновременно..вычисленное значение поступает на входы элементов сдвига и инверсии кодов 8 и 9, которые совместно с сумматорами

4 и 5 выполняют следующие операции. .при начальных условиях Хо=Хк, Уу=О.

По окончании (и-1) итераций на выходе элемента 8 образуе значев-1 1 ние К1ХК1 sind,1,, где К= т 1+Р °

Полученное аначение Klgl аinä K пост пает на вход сумматора 4 и цикл операций, указанных вьппе, повторяется.

По окончании циклов на выходе элемента 8 образуется значением )Я МП

5l ИФ которое поступает на входы умножителей 11 и 12. Умнажители 11 и 12 совместно с сумматорами 13 и 14 производят операции

2K% hl-1

Ь = — Е У ЯП д.„Саясан,кд+К=О

«1 1 " m

Ь = —  — % KKsin ь.ивмгпокм, у"-О гдето)о- частота настройки фильтра.

По окончании накопления величины А и В поступают соответственно на ,входы сумматоров 4 и 5. Па команде управления от блока 2 сумматоры 4 и 5, элементы 8 и 9 и блок 10 ана-, лиза знака выполняют следующие операции:

1(„,Я.р; L Ч, р;=М п Y. при начальных условиях Х>А, Уб =В.

По окончании (n-1) итераций на выходе элемента 8 образуется величина аиплитули сигнала U=K iiO+B<.

Таким образом, в цифровом фильтре реализуется весовая обработка по функции Хэннинга, вычисление корня квадратного из суммы квадратов ортогональных составляющих, при этом точность измерения определяется ценой единицы кода младшего разряда аналого-цифрового преобразователя.

Использование одной и той же аппаратуры для весовой обработки и определения амплитуды сигнала, возможность оперативной перестройки, отсутствие запоминающего устройства позволило

860286 6 существенно сократить аппаратурные затраты, повысить точность и расширить класс исследуемых сигналов по сравнению с известным устройством.

Формула изобретения

Цифровой Фильтр, содержащий ана,лого-цифровой преобразователь, управ<о,ëÿþùèé вход которого соединен с одним из выходов блока синхронизации и управления, первый и второй умножители, один из входов каждого из которых соединен соответственно с

1Э вторым и третьим выходами блока синхронизации и управления, а выходы их у поцсоединены соответственно х первым входам накапливающих сумматоров, управляющие входы которых соединены с О четвертым и пятым выходами блока р синхронизации и управления, о т л и " ч а ю шийся тем, чта, с целью повьппения точности при вазможности оперативной перестройки параметров, он снабжен первым, вторым, третьим и четвертым сумматорами, первым и вторым элементами сдвига и инверсии кодов, блоком анализа знака и регистром констант, причем один из

ЗО входов первого сумматора соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, знаковый выход которого подсое;динен к вторым входам первого и вто рого умножителей, второй и третий

З5 входы первого сумматора соединены co(„ ответственно с выходами первого и второго элементов сдвига и инверсии г кодов, входы которых присоединены соответственйо к выходам первого и вто . рого сумматоров, четвертый и первый входы которых соединены соответствен но с выходами и вторыми входами первого и второго накапливающих сумматоров, второй вход второго сумматора соединен с выходом первого элемента сдвига и инверсии кодов и третьими входами первого и второго умножителей, первый и второй выходы регистра констант соединены соответственно с первыми входами третьего и четвертого сумматоров, второй вход четвертого сумматора соединен с первым его выходом, а третий его вход — с выходом и вторым входом третьего сумматора, второй выход четвертого сумматора соединен с одним из входов блока анализа знака, второй вход которого присоединен к знаковому выхо860286

7 ду второго сумматора, а выход его соединен с управляющими входами первого и второго элементов сдвига и инверсии кодов и знаковым входом четвертого сумматора, управляющие входы регистра констант, первого, второго, третьего и четвертого сумматоров и блока анализа знака нод» соединены соответственно к остальным выходам блока синхронизации и управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США И 3703632, кл. 235-152, 1972.

2 ° Тафис Л.В. и др. "Расчет простык эффективных цифровых фильтров".

Сб. перев. "Цифровая фильтрация", сер. "Новые методы обработки информации", вып. б, Головной отдел научно-технической информации, 1971 с, 135.

3. Авторское свидетельство СССР 11- 443458, кл. Н 03 Н 7/02, 1973 (прототип), ВННИПИ Заказ 7572/85 Тираж 988 Подписное

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