DE3417670A1 - Programmierbares filter - Google Patents

Description

6.J.P.Barnes - M.S.Hurley - A.R.BaxandaLL 18-4-1

Programmierbares Fitter Die Erfindung betrifft ein programmierbares Filter.

Programmierbare Filter werden beispielsweise verwendet, um Signale mit vorgegebenem Spektrum zu erhalten, die zur überprüfung von Fernsprechana Igen benötigt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein programmierbares Filter anzugeben, dessen Frequenzgang automatisch eingestellt werden kann.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Filter nach der Lehre des Hautpanspruchs. Der Unteranspruch enthält eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme der beiliegenden Zeichnung weiter erläutert. Die Zeichnung zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen programmierbaren Filters.

Das Filter enthält im wesentlichen eine Anzahl von parallel geschalteten; Bandpässen, mit einer Bandbreite von

ZT/PI-Bs/Bl

10.Mai 1984 -4-

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jeweiLs einer dritteLs Oktave, Trennverstärkern am Ein- und Ausgang und einer Steuereinheit. Die einzelnen Bestandteile des Filters werden im folgenden beschrieben.

Das Filter ist modular aufgebaut. Es enthält ein Ein-/ Ausgabemodul 1, . eine Reihe von Filtermodulen 2 und ein Steuermodul 3. Die Module sind untereinander durch einen Adressbus 41, einen Datenbus 42, einen Steuerbus 43, einen analogen Signalverteiler 44 und eine analoge Signalsammelleitung 45 verbunden. Nach außen bestehen Verbindungen vom Ein-/Ausgabemodul 1 über eine analoge Eingangs leitung 51 und eine analoge Ausgangs I eitung 52, sowie vom Steuermodul 3 über einen Anschlußbus 53.

Das Ein-/Ausgabemodul 1 enthält einen Eingangstrennverstärker 11, einen Verstärkungseinsteller 12, einen über-Steuerungsdetektor 13, einen Ausgangsverstärker 14, einen Adressdecoder 15 und einen Datenspeicher 16.

Der Eingangstrennverstärker 11 weist ein sehr geringes Eigenrauschen auf C 3 η V / iTT? bei 1 kHz). Mittels des Adressdecoders 15 und des Datenspeichers 16 kann der Verstärkungseinsteller 12 und damit die Verstärkung des Eingangstrennverstärkers 11 programmgesteuert so verändert werden, daß das vorhandene Signal-/RauschverhäItnis des gesamten Filters bestmöglich ausgenutzt werden kann. Der Eingangstrennverstärker 11 weist auch einen niederohmigen Ausgang auf, an den die Eingänge der Filtermodule 2 über den Analogsignalverteiler 44 angeschlossen sind.

Der Übersteuerungsdetektor 13 überwacht den Ausgang des Eingangstrennverstärkers 11 und gibt an das Steuermodul 3 eine Meldung, wenn eine Übersteuerung auftritt.

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Der Ausgangsverstärker 14 summiert die AusgangssignaLe aller in den Filtermodulen 2 bereitgestellten Kanäle und stellt über die analoge Ausgangs Leitung 52 einen niederohmigen Ausgang her.

Jedes Filtermodul 2 enthält drei voneinander unabhängige Bandpässe 21, die in der Zeichnung mit Filter 1, Filter und Filter 3 bezeichnet sind. Jedem Bandpaß 21 ist ein programmierbarer Abschwächer 22 vor- und ein Trennverstärker 23 nachgeschaltet. Die Abschwächung eines jeden Abschwächers 22 ist im Bereich zwischen 0 und 88 dB einstellbar; sie kann auch auf unendlich eingestellt werden. Die Adressierung und Einstellung der Abschwächer 22 erfolgt pro Filtermodul 2 über einen Adressdecoder 24 und einen Datenspeicher 25. Die Adressierung der einzelnen Filtermodule 2 Cdie Adresse des jeweiligen FiltermoduLs 2 ist durch einen Dua I-in-line-Schalter ei nste I Ibar) ist so ausgeführt, daß alle drei Bandpässe 21 eines Filtermoduls 2 unabhängig voneinander eingestellt und verwendet werden können oder zu einem Oktavfilter zusammengefaßt werden können. Alle Daten sind zwischengespeichert, so daß jeder Kanal vom anderen völlig unabhängig ist; es sei denn, daß sie als Oktavfilter adressiert werden.

Das Steuermodul 3 bearbeitet alle Protoko 11 signa Ie, den Datenaustausch usw., übernimmt die Trennung zwischen Adresse und Daten für die angeschlossenen Module und erzeugt die erforderlichen Steuersignale, beispielsweise ein Datenübernahmesigna I, usw. Das Steuermodul 3 fordert auch Hilfe an, wenn vom Ein-/Ausgabemodu I 1 eine Übersteuerung gemeldet wird.

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Das Steuermodul 3 enthält Dua l-in-line-Schalter, mit denen sowohl, die Adressen der angeschlossenen Filter eingestellt wie auch eine Betriebsart ausgewählt werden können. Die Betriebsartenwahl erlaubt eine Umschaltung zwischen schnellem und langsamen Betrieb, zwischen "nur hören" und "sprechen und hören" usw. (die normale Betriebsart ist sprechen und hören mit hoher Geschwindigkeit).

Jeder einzelne Bandpaß 21 (mit einer dritteis Oktave) kann einzeln wie folgt durch einen 6-Bit-Code adressiert werden. Die zwei geringstsignifikaten Bits wählen den einzelnen Bandpaß 21 aus oder verbinden alle drei in einem Filtermodul 2 enthaltenen Bandpässe 21 zu einem Oktavfilter. Mit den übrigen vier Bits wird das jeweilige Filtermodul 2 ausgewählt. Dessen Adresse ist mit Dua l-in-line-Schaltern einstellbar. Vgl. die nachstehende Tabelle:

(MSB) A5__A4„A4__A2 Al AO (LSB)

Modul-Adresse Bandpass-Adresse

A1 AO

0 0 unteres Oktavdrittel

mittleres Oktavdrittel oberes Oktavdrittel ganze Oktave

Um einen Bandpaß einzustellen müssen zwei (6-stellige) Bytes gesendet werden. Mit dem ersten Byte werden Filtermodul and Bandpaß adressiert; mit dem zweiten Byte wird die erforderliche Abschwächung eingestellt. Die Abschwächung kann in Stufen von 0,375 dB vorgegeben werden.

-7-

0	0
0	1
1	0
1	1

— "7 —

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SoLL beispieLsweise im FiLtermoduL 2 mit der Adresse 0100 (4-iq) das mittLere OktavdritteL auf 12 dB Abschwächung eingesteLLt werden, dann sind die beiden aufeinanderfoLgenden Bytes 17_1Q und 32.« wie foLgt zu senden:

1. 17₁₀ = 0100/01 = FiLtermoduL 4/mittLeres OktavdritteL 2. 32₁₀ = 32 χ 0,375 dB = 12 dB

SoLLen mehrere Bandpässe gLeichzeitig eingesteLLt werden, dann müssen diese beiden Bytes abwechseLnd gesendet werden, d.h.: Bandpaß, Abschwächung, Bandpaß, Abschwächung, ...

SoLL ein FiLtermoduL 2 aLs OktavfiLter arbeiten, (Bandpaßadresse gLeich 3.q), dann werden aLLe Bandpässe 21 dieses FiLtermoduLs 2 auf die gLeiche Abschwächung eingesteLLt und aLLe vorangehenden EinsteL Lungen aufgehoben.

Die so übertragenen Daten dürfen nicht durch einen WagenrückLauf oder ZeiLenvorschub oder ähnLiches abgeschLossen werden.

Die EinsteLLung der Verstärkung des Eingangstrennverstärkers 11 erfoLgt ähnLich. Dabei wird die ModuLadresse 0 verwendet und das foLgende Datenbyte gibt die Verstärkung in VieLfachen von Schritten an, wobei in einem FaLL die Schritte je 6 dB betragen. Beim EinschaLten wird die Verstärkung auf 0 dB eingesteLLt.

Damit das FiLter schon auf das erste gesendete Byte richtig reagiert, ist es wünschenswert, daß zunächst ein LöschbefehL gesendet wird.

-8-

— Q _

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Wird der Eingangstrennverstärker 11 vom analogen Eingangssignal übersteuert, was im vorliegenden Fall bei Spitzenwerten von mehr als plus/minus 7 V auftritt, so wird über das Steuermodul 3 ein Hilferuf CSRQ gleich Service Request) abgegeben. Mittels einer Lötbrücke im Steuermodul kann dies verhindert werden.

Ein derartiges Filter weist die folgenden Vorteile auf:

1. Es ist einfach zu verwenden, da es voll programmgesteuertist. Bei den derzeitigen, von Hand einstellbafen Filtern ist es zeitaufwendig,ein gewünschtes Spektrum mit vernünftiger Genauigkeit zu erreichen, weil sich benachbarte Bänder gegenseitig beeinflussen. Mit dem erfindungsgemäßen Filter kann die gesamte Einstellung mit geringem Aufwand durch einen Rechner erfolgen.

2. Es ist vielseitig, da durch Weglassen oder Hinzufügen von Filtermodulen bis zu 12 verschiedene Oktaven (d.h. 36 einzeLne Bandpässe) ausgewählt werden können und so der Frequenzbereich von 10 Hz bis 40 kHz ganz oder teilweise überdeckt werden kann.

3. Jedes Filtermodul kann so adressiert werden, daß entweder drei einzelne Bandpässe entstehen oder daß das Modul als ein Bandpaß wirkt (d.h. daß die drei Bandpässe mit je einer dritteis Oktave gemeinsam ein Oktavfilter ergeben).

4. In prinzipiell derselben Weise sind auch andere Filter und gewichtende Netzwerke möglich. Es sind schon solche Geräte mit Gewichtungskurven nach A-, B- und C-Standard sowie mit psophometrisehen Gewichtungskurven g e baut worden.

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3. Ein Übersteuerungsdetektor erzeugt bei Übersteuerung des Filters sofort eine entsprechende Meldung.

6. Das Filter weist einen großen dynamischen Bereich auf, da einerseits in den Filtermodulen bis zu 88 dB abgeschwächt werden kann und andererseits der Eingangstrennverstärker bis zu 20 dB verstärken kann.

7. Durch die voll modulare Einschubbauweise ergibt sich eine einfache Handhabung des Geräts, da die Module einfach repariert und ausgetauscht werden können.

-AO-

- Leerseite -

Claims (2)

International Standard Electric Corporation, New York G.J.P.Barnes - M.S.Hurley - A.R .Baxanda11 18-4-1 Patentansprüche

1. Programmierbares Filter,mit dem ein analoges Eingangssignal in gewünschter Weise frequenzabhängig abgeschwächt werden kann, dadurch gekennzeichnet , daß es eine Anzahl von Filtermodulen (2) enhält, von denen jedes eine Anzahl von Bandpässen

(21) mit je einer dritteis Oktave Bandbreite enthält, wobei jedem Bandpaß (21) ein einstellbarer Abschwächer (22) und ein Trennverstärker (23) zugeordnet ist; daß die Ausgänge der Bandpässe (21) über die ihnen zugeordneten

Trennverstärker (23) mit einer analogen SignaIsamme I leitung (45) verbunden sind; daß ein Ein-/Ausgabemodul (1) mit
einem Eingangsverstärker (11) vorhanden ist, über welches ein von einer analogen Eingangsleitung (51) kommendes Analogsignal den Bandpässen (21) über die jeweiligen Ab-

schwächer (22) zugeführt wird; und daß ein Steuermodul
(3) vorhanden ist, welches über einen Anschlußbus (53)
Anweisungen erhält und daraus Befehle ableitet, mit denen die zu verwendenden Bandpässe (21) ausgewählt und die Abschwächung der zugehörigen Abschwächer (22) eingestellt

werden.

ZT/P1-3S/BI

10.Mai 1984 -2-

G.J.P.Barnes 18-4-1

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes FiltermoduL (2) drei Bandpässe (21) mit je einer dritteLs Oktave Bandbreite enthält und daß diese Bandpässe (21) so programmierbar sind, daß sie jeweils ein Oktavfilter ergeben.