Программируемый трансверсальный фильтр

 

Союз Советских

Социалистических

Респубпин ()881985 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 28. 02. 80 (21) 2891968/18-09 с присоединением заявки М (23) Приоритет (Ы)М. Кл.

Н ОЭ Н 15/02

Говудерстмнный кемктет

СССР ао делам наебретеинк и еткрмткВ

Опубликовано 15.11.81. Бюллетень М 42

Дата опубликования описания 17. 11 81 (ЬЗ) УДК621. 327. . 5 (088. 8) Ъ

t (72) Автор изобретения

Ю. Т. Белоус (7l) Загвнтель (54) ПРОГРМЯИРУЕМЬП1 ТРАНСВЕРСАЛЬНЬЙ ФИЛЬТР

Изобретение относится к радиотех нике, в частности к устройствам частотной и временной обработки электрических сигналов, и может быть использовано в различной приемо-передающей àïïàратуре, системах автоматического регу- пирования, устройствах распознавания и синтеза образов и т.д.

Известны программируемые трансверсальные аналоговые фильтры, перепрограммирование которых производится с помощью двоичных коэффициентов. Харак-. терной особенностью таких устройств является возможность электрического программирования фильтра и получения желаемой частотной характеристиКи пос1$ ле этапа его изготовления, причем срав. нительно простым способом.

Один из таких фильтров выполнен на приборах с зарядовой связью (ПЗС) и

20 содержит аналоговый регистр сдвига, в который с помощью специального устройства осуществляется запись дискретизированного входного сигнала, представляющего собой последовательность зарядовых пакетов, имеющую закон возрастания амплитуды, пропорциональный

2, i = 1,2,...,m, где m — число разрядов регистра ПЗС, равное количеству разрядов управляющих двоичных коэффициентов. Фильтр содержит также m аналоговых регистров сдвига (дискретноаналоговых линий задержки) на ПЗС, имеющих и-разрядов каждый. Взвешенные входные сигналы записываются в эти регистры, а их считывание и суммирование осуществляется с помощью цифровых сигналов +I.и 0 на сумматоре, причем знак весового коэффициента реализуется за счет подачи считываемых сигналов на инвертирующий или неинвефтирующий входы сумматора. Таким образом, в фильтре осуществляется программирование необходимой АЧХ с помощью логических сигналов, т.е. фильтр представт ляет собой аналоговое устройство с цифровым управлением (1 .

881985

Недостатком этого устройства является наличие большого числа аналоговых регистров сдвига N = m + 1 .

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому является программируемый трансверсальный фильтр, который состоит из m более простых фильтров, входы которых объединены, а выходы подключены к устройствам взвешивания и суммирования. Каждый из

m фильтров представляет собой аналоговый трансверсальный фильтр с цифровым управлением, в котором весовые коэффициенты съема могут принимать лишь три значения: 1, 0 и +1. Этот фильтр содержит две идентичных аналоговых

Минни задержки с отводами, два регистра для хранения двоичных коэффициентов (один регистр для хранения коэффициентов, реализующих положительный знак весовых коэффициентов съема, другой для коэффициентов, реализующих отрицательный знак), а также управляемые цифровым кодом аналоговые ключи, которые подключают отводы ЛЗ к устройст- g ву суммирования (21 .

Недостатком известного программируемого фильтра является наличие большого числа аналоговых и цифровых регистров, суммарное число которых равно учетверенному числу разрядов весовых двоичных коэффициентов, что, в свою очередь, приводит к громоздкости и сложности конструкции фильтра и как следствие этого — к уменьшению надеж35 ности. Это весьма существенно при увеличении количества разрядов весовых коэффициентов с целью повышения их точности и увеличения избирательности фильтра. Увеличение числа регистров, 40 приводящее к возрастанию габаритов и снижению надежности, особенно нежелательно при реализации фильтра в интегральном исполнении, поскольку не позволяет выполнять фильтр в виде одного кристалла (чипа) .

Цель изобретения — повышение надежности фильтра.

Для этого в программируемый трансверсальный фильтр, содержащий аналоговые линии задержки с отводами, и аналоговых ключей, каждый из которых со стоит из ш ключевых элементов, m блоков взвешивания и суммирования и сумматор, причем управляющие входы i-ых ключевых элементов (i 1,..., n) объ- единены и подключены к выходу К-ого разряда цифрового регистра (К=1,..., m), введены фазоинвертор, включенный между входами аналоговых линий задержки, и П переключателей, входы каждого из которых подключены соответственно к 1 -ым отводам аналоговых линий задержки, управляющие входы переключателей объединены и соединены с выходом знакового разряда цифрового регистра, а выход 1-ого переключателя соединен со входом i-ого аналогового ключа, при этом выходы Й-ых ключевых элементов объединены и подключены ко входу

lC-ого блока взвешивания и .суммирования, выход которого подключен ко входу сумматора.

На чертеже представлена структурная электрическая схема программируемого трансверсального фильтра.

Программируемый трансверсальный фильтр содержит две аналоговые линии задержки 1 и 2, каждая из которых

Имеет и отводов. Кроме того, фильтр

I содержит фазоинвертор 3, вход которого соединен со входом линии задержки 1, а выход со входом линии задержки 2. Фильтр имеет также переключатели 4-1 — 4-п. Один из входов каждого переключателя 4-i подключен к 1-ому отводу линии задержки 1, а другой вход — i-ому отводу линии задержки 2.

Выход каждого из переключателей 4-1

4-п соединен со входами соответствующих аналоговых ключей 5-1 — 5-п. Каждый ключ 5-i состоит из m ключевых элементов 6-1 — 1-6-m где m — - число значащих разрядов весовых коэффициентов, представленных в двоичном коде, входы которых объединены, а выходы каждого. ключевого элемента 6-К объединены с выходами других ключевых элементов 6-1 аналоговых ключей 5-i u подключены к k-ому блоку взвешивания и суммирования 7-1 — 7-m.

Выходы блоков взвешивания и суммирования 7-1 — 7-m подключены ко входам сумматора 8, выход которого явля-, ется аналоговым выходом всего фильтра.

К цифровому регистру 9, в котором хранятся знаковые разряды 10 всех весовых коэффициентов, подсоединены управляющие входы переключателей 4-1 — 4-п.

Выход k-го ключевого элемента (k=

1,2,...,m) 1-ого аналогового ключа соединен с выходами k-ых ключевых элементов 6-1-1 — 6-n-m и подключен к

k-oMy блоку взвешивания и суммирования 7-1 — 7-m. При этом входы управления k-ых ключевых элементов 6-1 — 6-.m подключены к цифровому регистру 9, в котором хранятся k-ые разряды всех

881985 Т n iles

Формула изобретения

5 весовых коэффициентов, т. е. к одному из разрядов 11-1 — ll-m.

Фильтр работает следующим образом.

Входной аналоговый сигнал подается на линии задержки 1 и 2, причем на линию задержки 1 он подается непосредственно, а на линию задержки 2 — через фазоинвертор 3. Этим обеспечивается противофазность сигналов, снимаемых с одноименных отводов обеих линий за- EO держки, необходимая для реализации положительных и отрицательных весовых коэффициентов. Сигналы с одноименных отводов линии задержки подаются на управляемые переключатели 4-1 — 4-П. При 5 этом если логический сигнал управления переключателем 4- 1, снимаемый с цифрового регистра 9, равен О, т.е.

11; = О, то на выход i ãî переключателя подается сигнал с i -ого отвода линии задержки 1 и реализуется положительный знак 1-ого весового коэффициента. Если же h;о = 1, то сигнал подается на выход этого переключателя с i -го от,:вода линии задержки 2 и таким образой реализуется отрицательный знак коэф-. фициента. Далее сигналы с выходов переключателей подаются на аналоговые ключи 5-1 — 5-п, которые управляются цифровыми сигналами разрядов 11-1 — 3

ll-m. При этом, если сигнал управления k-ым ключевым элементом 6-i-К равен О, т.е. 611,= О, то этот ключевой элемент закрыт, если же h@ = 1, I то он открыт и сигнал с i-го отвода

Э

35, линии задержки 1 или линии задержки 2 подается на k-ый блок взвешивания и

-к суммирования и 7-К с весом 2 (k =

1,2,...,m). Взвешенные, т.е. умноженные на 2 к, сигналы суммируются да40 лее в сумматоре 8, с выхода которого снимается выходной аналоговый сигнал фильтра.

При действии на входе фильтра гармонического сигнала

U = U в = ое

45 где 0 — амплитуда входного сигнала; — время.

Тогда задержанный сигнал, снимаемый с 1-ro отвода линии задержки 1 или 2, имеет вид ,h;o -, (- TP

0и,,, =(-1) Оое где(d= 2Я вЂ” круговая частота;

T — время задержки между со55 седними отводами;

h; — весовые коэффициенты, снимаемых с отводов линии задержки сигналов;

6 число отводов в линии задержки. (При h;ð = Q сигнал снимается с линии задержки 1, при h o = 1-с линии задержки 2). Сигнал на входе k-ro блока взвешивания и суммирования 7-k записы» вается

После перемножения на 2 (IC

1,2,...,tn) и суммирования имеем на выходе п

-Pl / 2-K (1 ) ю 1 . фи Т

K= I 1=1

Умножая кажцое слагаемое второй . суммы на 2, а затем меняя порядок суммирования, для коэффициента пере-.. дачи получим: что соответствуеr коэффициенту передачи любого трансверсального фильтра.

Таким образом, предложенное устройство представляет собой аналоговый трансверсальный фильтр с цифровым управлением, в котором имеется возмож" ность установки произвольных весовых коэффициентов съема с помощью двоич.ных коэффициентов, хранящихся в цифро1

;вых регистрах. Запись же цифровои ин- формации в эти регистры осуществляется любым из известных способов, например из постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), либо от микропроцессора, в последовательном, параллельном или последовательно-параллельном коде.

Изменяя должным образом цифровую информацию в регистрах, можно изменять (программировать) частотную характерис.

1 тику фильтра в зависимости от нулд потребителя..

Программируемый трансверсальный фильтр, содержащий аналоговые линии задержки с отводами, 11 аналоговых ключей, каждый из которых состоит из

m ключевых элементов,,m блоков взвешивания и суммирования и сумматор, причем управляющие входы i-ых ключевых элементов (1 l,...,п) объединены и подключены к выходу k-oro разряда цифрового регистра (К 1... .,п1), отличающийся тем, что, с целью повьппения надежности, в него

7 881985 8 введены фазоинзертор, включенный меж- тов объединены и подключены ко входу ду входами аналоговых линий задержки, k-ого блока взвешивания и суммирования, и tl переключателей, входы каждого из выход которого подключен ко входу сумкоторых подключены соответственно к матора.

i-ым отводам аналоговых линий задержки, управляющие входы переключателей Источники информации, объединены и соединены с выходом зна- принятые во внимание при экспертизе кового разряда цифрового регистра, 1. Заявка Франции Р 2348606, а выход i-oro переключателя соединен кл. Н 03 К Х, 1977. со входом i-oro аналогового ключа, to 2. Патент США N- 4100513, кл.333-70, при этом выходы k-ых ключевых элемен- 1978 (прототип).

881985

Составитель T. Афанасьева

Редактор Л. Повхан Техред A. Бабинед Корректор М. Пожо .

Заказ 9997/85 Тираж 991 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35 Раушская наб. д. 4/5

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