Спосіб синтезу цифрового фільтра

Спосіб синтезу цифрового фільтра, заснований на моделюванні реакції фільтра з нормованою операторною дробово-раціональною передавальною функцією вигляду: m W (p) n b jp j aipi , i 0 m j 0 b jp j - оператор дії, Q(p) n aipi i 0 власний оператор, m - порядок оператора дії, n порядок власного оператора, m n, an=1, на основі опису реакції фільтру в рекурентної формі n Yk Ykj 1 hYkj 1; j 0...n 1, (1) n 1 i ai Yk ; xk ( 2) i bi Yk ; (3 ) i 0 де Yk - вихідний сигнал, Ykj - молодша j-я похіn дна вихідного сигналу, Yk - старша n-я похідна вихідного сигналу, xk - вхідний сигнал, h - крок дискретизації, k - номер кроку. В описі реакції фільтру коефіцієнти оператора дії і власного оператора можуть приймати довільні значення, що забезпечує універсальність пропонованого способу, що дозволяє синтезувати фільтри довільної конфігурації при дотриманні вказаних умов реалізації (m n i an=1). Таким чином, запропонований спосіб синтезу фільтра дозволяє вирішувати поставлену задачу в широкому діапазоні можливих параметрів. Суть пропонованої корисної моделі виражається сукупністю наступних суттєвих відмітних ознак: вихідний сигнал цифрового фільтру формується сумою парних добутків похідних вихідного сигналу фільтру і коефіцієнтів оператора дії з (11) m Yk 12439 i 0 UA де R(p) Ykj (19) Корисна модель відноситься до радіотехніки, зокрема, синтезу пристроїв фільтрації сигналу і може бути використаний в автоматиці і телемеханіці при рішенні задач корекції систем управління. Відомий спосіб синтезу фільтру [1], заснований на дискретному перетворенні сигналу. Недоліком його є складність реалізації. Як прототип вибраний спосіб по а.с. №1828551, МПК G05В5/01 [Нелинейный фильтр, БИ №26,1993г., стр.124]. Його недоліком є обмежені функціональні можливості. В основу корисної моделі постановлена задача реалізації фільтру по заданій нормованій дробово-раціональній передавальній функції вигляду: W(p)=R(p)/Q(p) (13) U j 0 який відрізняється тим, що вихідний сигнал фільтра одержують шляхом підсумовування парних добутків коефіцієнтів оператора дії з індексами, відповідними порядку похідних вихідного сигналу фільтра на ці похідні, величина яких знаходиться підсумовуванням результату множення поточного значення старшої на один порядок похідної на крок дискретизації з попереднім значенням одержуваної похідної, реєстрованим елементом пам'яті, причому старша похідна вихідного сигналу фільтра знаходиться підсумовуванням вхідного сигналу фільтра з інверсними значеннями парних добутків всіх молодших похідних вихідного сигналу фільтра і коефіцієнтів власного оператора, індекси яких співпадають з порядком похідної, що помножується. 3 12439 індексами, співпадаючими з порядком похідних, що помножуються. Старша похідна вихідного сигналу фільтру знаходиться підсумовуванням вхідного сигналу фільтру з інверсними значеннями парних добутків всіх молодших похідних і коефіцієнтів власного оператора, індекси яких співпадають з порядком похідних, що помножується. Кожна молодша похідна виходить рекурентно шляхом підсумовування її попереднього значення, що фіксується елементом пам'яті, з добутком кроку дискретизації на поточне значення старшої на один порядок похідної. На фіг.1 приведена схема, пояснююча єство пропонованої корисної моделі. Вона складається з трьох субблоків з номерами 1, 2 і 3, реалізуючих залежність (1), (2) і (3) відповідно. Субблок 1 призначений для знаходження молодших похідних вихідного сигналу шляхом виконання для кожної з них операцій множення (Prod) поточного значення старшої на один порядок похідної на крок дискретизації, складання (Sum) результату множення з попереднім значенням визначуваної похідної, реєстрованим елементом пам'яті (Mem). Отримані значення молодших похідних вихідного сигналу поступають в субблок 2 для визначення старшої Комп’ютерна верстка А. Попік 4 похідної У по знайденим в субблоці 1 значеннях молодших похідних вихідного сигналу фільтру. Для цього кожна похідна помножується на коефіцієнт ai (i=0…n) власного оператора з індексом, рівним порядку похідної, і поступає на інверсний вхід суматора (суматор Sum II), до прямого входу якого підключений вхідний сигнал фільтру х. В результаті цього на виході субблоку 2 формується старша похідна Yn. Отримані похідні подаються на вхід субблоку 3, де помножуються на коефіцієнти b0, b1, …, bj, …, bm оператора дії з індексами, рівними порядку похідних, що помножуються. Отримані парні добутки підсумовуються (суматор Sum III), утворюючи вихідний сигнал фільтру Y. На фіг.1 в позначенні сигналів опущений індекс номера кроку k. Пропонований спосіб є універсальним, дозволяючим проводити синтез фільтрів з довільними значеннями коефіцієнтів його передавальної функції. Введення процедури обчислення старшої похідної Yn коректує процес, підвищуючи стабільність і точність роботи цифрового фільтру. Бібліографічний список: 1. Адаптивные фильтры: Пер. с англ. / Под ред. К.Ф.Н. Коуэна и П.М. Гранта, - М.: Мир. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601