Основы построения радиолокационных станций радиотехнических войск, страница 98

зависи! не только от зна­чений входного сигнала в данный момент, но и от значений выходного сиг­нала в предыдущие мо­менты времени. Зависи­мость между выходными и входными сигналами в цифровых фильтрах (рис, 18.21) в общем слу­чае выражается линей­ным разностным уравне­нием вида

(16.18)

где        х (п) — входной сигнал в момент t_n\

у (п) —выходной сигнал в момент i_n;

a (i), b (V) —весовые коэффициенты.

Рекурсивные фильтры называют еще фильтрами с бесконечной памятью или с бесконечной импульсной характеристикой (БИХ-фильтры), поскольку в них хранится вся «история» входной после-

33S

дователыюсти. Реализация рекурсивных фильтров требует приме­нения обратных связей, а значит принятия дополнительных мер по обеспечению их устойчивости. Примером рекурсивного фильт­ра первого порядка является цифровой рециркулятор. В случае, когда race коэффициенты  Ъ (/)   в   (16.18)   равны  нулю у (п.) =

== 2 ^а {*) X (п —i) не зависит от значений выходного сигнала в

1-0

предыдущие моменты времени. Цифровые, фильтры, реализующие этот алгоритм, называются нерекурсивными или фильтрами с ко­нечной памятью (КИХ-фильтры). Реализация их не требует исполь­зования обратных связей и поэтому такие фильтры всегда устойчи­вы. Это язляется их преимуществом перед рекурсивными ЦФ. Недо­статком рекурсивных ЦФ является накопление ошибок, так как при вычислении последующих отсчетов выходного сигнала исполь­зуются неточно полученные (из-за конечного числа разрядов вы­числительного устройства) предшествующие отсчеты. Преимуще­ство рекурсивных ЦФ состоит в том, что для их реализации тре­буется обычно намного меньше элементов, чем для эквивалентных им (с точки зрения характеристик) нерекурсивных ЦФ. В систе­мах СДЦ могут применяться как рекурсивные, так и нерекурсив­ные ЦФ. Частотная характеристика ЦФ определяется соотноше­нием

(16.19)

Требуемый вид частотной характеристики обеспечивается выбо­ром значений весовых коэффициентов а (I) и & {(). В состав ЦФ (рис. 16.2) входят:

ЗУ входных и выходных сигналов;

оперативное и постоянное запоминающие устройства;

арифметическое устройство.

Запоминающие устройства могут иметь различную структуру. Организация ЗУ Для нерекурсивного фильтра второго порядка (эквивалент двукратного устройства ЧПК) иллюстрируется на рис. 16.22.

Буферный регистр запоминает код выходного сигнала АЦП па время 7*_д. 3*1 обеспечивает запоминание кодов сигналов со всех каналов дальности на Т_П. Емкость его составляет N,m бит. Запоминающее устройство может выполняться на микросхемах памяти, управляемых адресным счетчиком, или сдвиговых регист­рах. В микросхемах памяти в качестве запоминающих элементов используют триггеры. Если одна микросхема запоминает один разряд кода сигналов со всех каналов дальности, то для запомина­ния N, w-разрядных слов необходимо m корпусов микросхем. Так как входные (выходные) сигналы поступают (считываются) на

.. -                                                                                                  339

ЗУ (с ЗУ) последовательно, то управление работой ЗУ в ЦГФП существенно упрощается--ячейки для записи и считывания мож-iio выбирать, например, с помощью адресного счетчика, на вход которого поступают импульсы дискретизации. Принцип построе­ния ЗУ2 аналогичен ЗУ1.

Рис.  16.22. Организация ЗУ а нерекурсивном филы ре   второго порядка   (дву­кратном цифровом череспериодном компенсаторе)

В общем случае емкость ЗУ входных и выходных сигналов примерно равна 2Т_аРцт (!. -\- А') бит.

Рис 16-23. Арифметическое устройство нерекурсивного фильтра второго порядка

Оперативное запоминающее устройство предназначено в общем случае для хранения   промежуточных   результатов   вычислений.

340

В ЦГФП классический вариант ОЗУ, как правило, не применя­ется из-за гсысоких требований к его быстродействию.

Постоянное запоминающее устройство предназначено для хра­нения постоянных весовых коэффициентов или результатов умно-¹, жения возможных значений входных сигналов на их коэффициен­ты. Выполняется обычно на микросхемах памяти.

Арифметическое устройство осуществляет вычисление в соот­ветствии с алгоритмом работы ЦГФП. Например, в случае nepe^J курсивного фильтра второго порядка АУ (рис. 16.23) выполняет операцию вида у (п) = х (я) ■—2х (п — 1) -+- х (п — 2) и может быть реализовано на основе двух полных сумматоров.

Рис. 16.24. Структура сумматора

Каждый разряд сумматора (рис. 16.24) функционирует в соот­ветствии   с  табл.   16.1.

Таблица 16.1

В общем случае АУ включает помимо сумматоров и умножи­тели, реализованные либо по классической схеме, либо на базе ПЗУ.

341

16.7,3. Особенности технической реализаций

цифровых гребенчатых фильтров подавления,

осуществляющих обработку в частотной области

В ряде случаев бывает целесообразным обрабатывать сигналы а частотной области. Это связано, во-первых, с облегчением зада-чи синтеза ЦГФП с заданными частотными характеристиками (поскольку сигналы в каждом частотном канале обрабатываются независимо друг от друга) и, во-вторых, с упрощенней техничес­кой реализации фильтров. Для перехода в частотную область используется дискретное преобразопание Фурье (ДПФ). Для ко­нечного числа N выборок входного сигнала х («) оно определя-

N  I                                             _______

ется соотношением S (к) = JЈ ^х (^п) ^ехР ( ~]2tinfc/N), k = О, ./V — 1,

где S (k) — комплексная составляющая спектра па fi-fi частоте. В общем случае X (п) = х, (я) +/х_г (я) (здесь: x_t (n) и Хг ("} — соответственно вещественная и мнимая" часты сигнала X («)). Поэтому, обозначая 2tt/N = Дф и учитывая, что e-^J'" = = cos а — /SMia, алгоритм ДПФ можно представит], в виде