CN1239604A - 梳形滤波器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及了一个由串联积分器(Ⅰ1，Ⅰ2，Ⅰ3)组成的梳形滤波器，用于提供低扫描频率的数字或数据流，该梳形滤波器输入的是高扫描频率的数字式数据流。数字式数据流的最高值位在第一和第二积分器(Ⅰ1，Ⅰ2)中被复位，这里第一积分器(Ⅰ)中数据位的复位被存储在计数器(Z)里。计数器(Z)的计数结果在复位时被输入给末级积分器(Ⅰ3)的最高值位。

Description

梳形滤波器
本发明涉及了一个由串联积分电路组成的梳形滤波器，用来提供低扫描频率的数字式数据流，而这些积分电路输入的是较高扫描频率的数字式数据流。
采用了所谓的衰减滤波器，用于把具有较高扫描频率的数字式数据流转换成具有较低扫描频率的数据流。这种衰减滤波器的滤波函数通常情况下具有低通特性并且导致了通过衰减滤波器衰减的数据的字宽加大。因此有较高频率的1位流被衰减成例如在语音频带中16位的字
在应用领域里有数字电话技术。在这里∑-Δ-模/数转换器后面至少串联一个这种衰减滤波器。
通常情况下衰减滤波器的衰减因子通过二的各次幂，就是说2，4，16，64等等被确定。这种衰减滤波器通常的结构是通过梳形滤波器被提供，因为这种衰减滤波器可以用相对小的费用被实现。
图2给出了熟知的梳形滤波器或衰减滤波器的例子，在这里三个带有各自求和网络S以及反馈支路上的延迟元件V的所谓的清除积分器I(I1，I2，I3)联接在一条链上并且总是通过所属的延迟元件在N个脉冲后被复位，延迟元件通过“复位N”被说明。求和网络S的输出数据流的字宽m1或m2或m3能够匹配于清除积分器I。
由其他求和网络，带有N倍延迟的延迟元件和倍乘器M组成的横向叠加级TS串接于由积分器I组成的链式电路之后，这里N给出了求和因子。
本发明的任务是，构造一个作为衰减滤波器合适的梳形滤波器，这个梳形滤波器以其简单的结构而出众。
对于开始所说形式的梳形滤波器，这个任务依照本发明被如下解决，即在积分器里的数字式数据流的最大值位是可以复位的，第一积分器里的数据位的复位可以存储在计数器，并且在复位时计数器的计数状态至少是一个数据位，首先输入给末级积分器的最大值数据位。
本发明的优点是，在后面的下一级中的复位误差被描述为2的幂的倍数，以便于其在下一级中特别容易修正。
积分器的数量在这里基本上是不被限制，尽管在许多应用情况中三个积分器就足够了。相应的下面给出了带有三个积分器的实例，也就是说三级滤波器。
不同于图2中熟知的梳形滤波器对于依照本发明的梳形滤波器来说复位信号不是被引入所有的积分器，而仅仅被最大值数据位所采用。其结果是，仅需要一个更简单的计数器作为用于复位误差修正的计算器。特别是末级积分器-对于三级布置来说的第三个积分器-不是被设置为零，而是被设置为一个由计数器确定的值。
这个原因在下面被详细的解释：
带有衰减因子256(2∧8)的第三级梳形滤波器计数范围从0到256∧3。在这里256∧3没有被描述而接受了0值，所以对于这个描述需要24位。当描述256∧3时需要25位，这表明，接下来的结果延迟了1位。
计算误差模数256∧3因此不明显并且可以被忽略。为获得一个准确的结果，24位的计算精度足够了。
如果在确定的时间在第一积分器里有一个误差f1，例如通过复位产生的，于是这个误差在256个脉冲后在第三积分器的输出端被计算。然后这个误差总计为f3＝f1*256*257/2＝f1*128*(256＋1)。例如现在误差f1是a*512，于是可以得到f3＝a*512*128*256＋a*512*128。模数256∧3就成了a*256∧2。
解释如下：
如果第三积分器没有被设置成0值，而被设置成-a*256*256，于是误差f1被补偿。相应的不仅对于256个脉冲而且对于任意多倍数都适用。这个原因如下，第三积分器同时也作为微分器工作并且对于所采集的数值的微分一直以-a*256*256作为结果。
a值在这里被如下获取：在第一积分器中有效值为512的位在复位时被复位。如果该位事先有值1，则精确的产生上面列出的误差f1。这个误差累积得出上述相应给出的误差。因此第一积分器的误差计数器在这很容易被增加。这个误差计数器就其而言装在最后一个或第三个积分器上。因为a通常是负的，所以没有负号，在这时在数据位复位时出现了误差。
为了不产生其他误差第一积分器必须总是10位宽。串联在第一积分器后的误差计数器，包含256∧2的倍数并且因此扩展成8位，这是由于假定计算精度总共是24位。也就是说，一个“较小的”计数器就足够了。
因此从第一积分器得出这个值最大到767。在256脉冲里这个值可以积累到小于或等于767*256＝196352的最大值。第二积分器的初始值小于2∧16的值，以便于达到18位的字宽，以避免一个不可控制的溢出。在复位时所有位可以被清除，这些数据位用符号表示为2∧16或其倍数，由于在第三积分器中在256脉冲后的累积误差值是2∧24或其倍数而不需要被考虑。也就是说，复位后的初始值放在第二积分器中，那就是说在小于2∧16数值内，就象上面所提到的。
总的说来依照本发明的梳形滤波器以如下的方式工作：
最高值位的同步复位在第一积分器里是前移1位而在第二积分器里是前移2位。因此在第一积分器里数据位的复位被存储在串联于第一积分器后面的误差计数器里，这个误差计数器有8位字节宽度。然后这样计算出的计数结果在复位时被输入给最后的或第三积分器的最高值位。这个第三积分器同时也用做微分器。最后的或第三积分器的低值位以通常方式被复位，这里就不需要其他的运算步骤了。
本发明给出了一个这样简单的可构造的梳形滤波器，以致于用少的花费来实现同时能够在把高扫描频率的数字式数据流转换成低扫描频率的数字式数据流。
下面本发明借助于一个在附图中所描述实例的框图进一步被解释。图示如下：
图1依照本发明的梳形滤波器的方块图，和
图2传统的梳形滤波器的方块图。
图2在上面已经被说明了。在图1中对于相应的部分采用了和图2中相同的符号。
在图1中把三个积分器I1、I2、I3和如图2中的求和器布置在一条链中，这里字宽m1、m2或m3能够匹配于积分器I1、I2和I3。不同于现有的如图2的梳形滤波器在依照本发明的梳形滤波器里一个8位字宽的计数器串联于积分器I1后面，该计数器计算在积分器里的数据位的复位。然后这样在计数器里得到的计数结果在复位时输入给第三积分器I3最高值位，第三积分器同时被用作微分器，而第三积分器的低值位以通常方式被复位。所有的延迟环节被复位，没有设计有选择的复位。
由减法器Su以及积分器I组成的横向叠加级PS重新串联于由积分器I1、I2、I3组成的链式电路的后面。
通过寄存器K可以选择任意一种选择方式，在寄存器K中存储的修正值被提供给积分器I3。
作为积分器最简单的实现这里采用了计数器。这样得到，例如在第一积分器里对于每个时间步骤一个数据位可以被最大限度的累积，这相应于计数步骤1。这也适应于后面串联的积分器的高值位。因为这里仅导致低值位的溢出。

Claims (6)

1.由至少三个串联积分器(I1，I2，I3)组成的梳形滤波器，用于提供低扫描频率的数字式数据流，该梳形滤波器输入的是高扫描频率的数字式数据流，其特征是，在积分器(I1，I2)里的数字式数据流的最高值位是可复位的，第一积分器(I1)数据位的复位可存储在计数器(Z)里，并且在复位时计数器的计数结果可以有选择的输入到末级积分器(I3)的至少一个数据位里。
2.根据权利要求1的梳形滤波器，其特征是，在复位时计数器(Z)的计数结果可以输入给末级积分器(I3)的最高值位。
3.根据权利要求1的梳形滤波器，其特征是，末级积分器(I3)同时用做微分器。
4.根据上述权利要求之一的梳形滤波器，其特征是，修正值可以输入给末级积分器(I3)的最高值位。
5.根据权利要求4的梳形滤波器，其特征是，修正值可以通过计数器(Z)输入。
6.根据上述权利要求之一的梳形滤波器，其特征是，积分器(I1，I2，I3)是作为计数器来构造的。
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