Найти

Результаты поиска

• АНАЛИЗ УСТОЙЧИВОСТИ И ОСОБЕННОСТЕЙ ПРАКТИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ ФИЛЬТРОВ ХОГЕНАУЭРА КАК РЕКУРСИВНЫХ ЦИФРОВЫХ ФИЛЬТРОВ С КОНЕЧНОЙ ИМПУЛЬСНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ

  И.Е. Моисеенко , С. П. Тарасов , И.И. Турулин

  37-46

  2025-10-01

  Аннотация ▼

  Рассматриваются вопросы устойчивости каскадных интегратор-гребенчатых (CIC – cascade integrator-comb) фильтров, используемых в цифровой обработке сигналов, в том числе для децимации и интерполяции. Проведен краткий обзор современных публикаций, касающихся архитектурной оптимизации CIC-фильтров. Основное внимание уделено повышению устойчивости фильтров к переполнению разрядной сетки, анализу их устойчивости и методу синтеза рекурсивных
  КИХ-фильтров (фильтров с конечной импульсной характеристикой). Для лучшего понимания природы устойчивости CIC-фильтров в работе приведены математические выкладки, иллюстрирующие особенности накопления постоянной составляющей при различных конфигурациях блоков. Предложено изменение структуры CIC-фильтра, заключающееся в перестановке блоков интегратора и гребенчатого фильтра. Доказано, что такое изменение предотвращает накопление постоянной составляющей сигнала в интеграторах и, следовательно, исключает переполнение разрядной сетки вследствие накопления постоянной составляющей в интеграторе. Этот подход базируется на свойстве линейных фильтров, согласно которому изменение порядка включения не влияет на передаточную функцию. амплитудно-частотную характеристику, но в случае цифровых реализаций позволяет существенно снизить вероятность переполнения. Возможности аппаратной и программной реализации таких структур рассматриваются с точки зрения минимизации потерь точности и увеличения надежности работы систем цифровой обработки сигналов. Предложено использование целых чисел или чисел с фиксированной точкой для устранения накопления ошибок квантования. Кроме того, была разработана программа на языке Python, реализующая CIC-фильтр с учетом устойчивости к постоянной составляющей во входном сигнале и точным выполнением операций. Полученные результаты сопоставлены с современными подходами, представленными в научных исследованиях последних лет. Предложенные решения могут быть полезны при разработке цифровых фильтров для систем с ограниченными вычислительными ресурсами и повышенными требованиями к стабильности.

• МЕТОДИКА РЕАЛИЗАЦИИ НА ПРОГРАММИРУЕМЫХ ЛОГИЧЕСКИХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМАХ УПРАВЛЯЕМОГО РЕКУРСИВНОГО ФИЛЬТРА С КОНЕЧНОЙ ИМПУЛЬСНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ НА ПРИМЕРЕ АППРОКСИМАЦИИ ОКНА ХАННА

  Д.И. Бакшун , С.П. Тарасов , И. И. Турулин

  2025-01-30

  Аннотация ▼

  Рассмотрена методика реализации рекурсивного фильтра с конечной импульсной характери-
  стикой (КИХ) в виде окна Ханна с возможностью управления длительностью (в отсчетах или так-
  тах) КИХ, в том числе в процессе фильтрации, на основе одновременной последовательной компен-
  сации отсчетов из рекурсивной части. Выполнен краткий обзор существующего решения для управ-
  ления длительностью прямоугольной импульсной характеристики и предложены способы реализа-
  ции импульсных характеристик более сложной формы на примере окна Ханна. Предложенный авто-
  рами метод позволяет добиться устойчивости фильтра при изменении длительности импульсной
  характеристики во времени. Разработана структура модуля для реализации фильтра на базе про-
  граммируемых логических интегральных схем (ПЛИС). Рассмотренная в статье, структура рекур-
  сивного фильтра имеет существенно меньшую вычислительную сложность по сравнению с класси-
  ческой структурой КИХ-фильтра, и применять её можно во встраиваемых системах с ограничен-
  ными вычислительными ресурсами. Меньшая вычислительная сложность достигается за счет при-
  менения в качестве КИХ функцию, аппроксимирующую окно Ханна, которая представляет собой
  полином третьей степени. Фильтрация выполняется за счет двух независимых фильтров, один из
  которых настроен на длительность КИХ до ее изменения, а другой – после с последующим суммиро-
  ванием результата. Такой подход базируется на принципе линейности системы, который позволяет
  комбинировать выходные сигналы фильтров без потери их свойств. Управление длительностью
  задержки выполняется на основе возможности двухпортовой RAM-памяти одновременно произво-
  дить запись и чтение. При изменении длительности КИХ вычисление коэффициентов фильтра вы-
  полняется во время фильтрации, за счет чего устраняются обрывы между участками выходного
  сигнала до и после изменения длительности КИХ. Предусмотрена защита от ввода нового парамет-
  ра длительности КИХ до завершения компенсации переходного процесса вследствие предыдущего
  изменения длительности КИХ. После завершения процедуры компенсации фильтр, настроенный на
  длительность КИХ до ее изменения, прекращает свою работу