SU881985A1

SU881985A1 - Программируемый трансверсальный фильтр

Info

Publication number: SU881985A1
Application number: SU802891968A
Authority: SU
Inventors: Юрий Тимофеевич Белоус
Original assignee: Предприятие П/Я В-8466
Priority date: 1980-02-28
Filing date: 1980-02-28
Publication date: 1981-11-15

Description

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

Известны программируемые трансверсальные аналоговые фильтры, перепро10 граммирование которых производится с помощью двоичных коэффициентов. Характ терной особенностью таких устройств является возможность электрического программирования фильтра и получения желаемой частотной характеристики пос-¹⁵ле этапа его изготовления, причем сравнительно простым способом.

Один из таких фильтров выполнен на приборах с зарядовой связью (ПЗС) и содержит аналоговый регистр сдвига, в который с помощью специального устройства осуществляется запись дискре2 газированного входного сигнала, представляющего собой последовательность зарядовых пакетов, имеющую закон возрастания амплитуды, пропорциональный 2' , i = 1,2,..., гл, 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 η-разрядов каждый. Взвешенные входные сигналы записываются в эти регистры, а их считывание и суммирование осуществляется с помощью цифровых сигналов +1 .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 представп ляет собой аналоговое устройство с цифровым управлением [1] .

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 щ 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 15 родержит две идентичных аналоговых Пинии задержки с отводами, два регистра для хранения двоичных коэффициентов (один регистр для хранения коэффициентов, реализующих положительный 20 знак весовых коэффициентов съема, другой для коэффициентов, реализующих отрицательный знак), а также управляемые цифровым кодом аналоговые ключи, которые подключают отводы ЛЗ к устройст- 25 ву суммирования [2] .

Недостатком известного программируемого фильтра является наличие большого числа аналоговых и цифровых регистров, суммарное число которых равно ₃₀учетверенному числу разрядов весовых двоичных коэффициентов, что, в свою очередь, приводит к громоздкости и сложности конструкции фильтра и как следствие этого - к уменьшению надежности. Это весьма существенно при увеличении количества разрядов весовых коэффициентов с целью повышения их точности и увеличения избирательности фильтра. Увеличение числа регистров, 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) . . ⁴⁵

Цель изобретения - повышение надежности фильтра.

Для этого в программируемый трансверсальный фильтр, содержащий аналоговые линии задержки с отводами, и ана- ⁵⁰логовых ключей, каждый из которых состоит из m ключевых элементов, m блоков взвешивания и суммирования и сумматор, причем управляющие входы i-ых ключевых элементов (i = 1,..., η) объ- ⁵⁵единены и подключены к выходу К-ого разряда цифрового регистра (К=1,..., т), введены фазоинвертор, включенный

1985 4 между входами аналоговых линий задержки, и η переключателей, входы каждого из которых подключены соответственно к i-ым отводам аналоговых линий задержки, управляющие входы переключателей объединены и соединены с выходом знакового разряда цифрового регистра, а выход i-ого переключателя соединен со входом i-ого аналогового ключа, при этом выходы К-ых ключевых элементов объединены и подключены ко входу К-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 η отводов. Кроме того, фильтр 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-ί подключен к i-ому отводу линии задержки 1, а другой вход - Ному отводу линии задержки 2. Выход каждого из переключателей 4-1 4-п соединен со входами соответствующих аналоговых ключей 5-1 - 5-п. Каждый ключ 5-1 состоит из m ключевых элементов 6-1 - l-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 и подключены к k-ому блоку взвешивания и суммирования 7-1 -7-ш. ,^й

Выходы блоков взвешивания и суммирования 7-1 - 7-ш подключены ко входам сумматора 8, выход которого является 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 (к= = 1,2,...,т) ί-ого аналогового ключа соединен с выходами k-ых ключевых элементов 6-1-1 - 6-п-т и подключен к k-ому блоку взвешивания и суммирования 7-1 - 7-т. При этом входы управления k-ых ключевых элементов 6-1 - 6-ш подключены к цифровому регистру 9, в котором хранятся k-ые разряды всех весовых коэффициентов, т.е. к одному из разрядов 11-1 - 11-т.

Фильтр работает следующим образом. Входной аналоговый сигнал подается на линии задержки 1 и 2, причем на ли- ₅нию задержки I он подается непосредственно, а на линию задержки 2 - через фазоинвертор 3. Этим обеспечивается противофазность сигналов, снимаемых с одноименных отводов обеих линий задержки, необходимая для реализации положительных и отрицательных весовых коэффициентов. Сигналы с одноименных отводов линии задержки подаются на управляемые переключатели 4-1 - 4-И. При ₎₅этом если логический сигнал управления переключателем 4-1, снимаемый с цифрового регистра 9, равен 0, т.е. Ь;_о= 0, то на выход i-го переключателя подается сигнал с i -ого отвода линии ₂о задержки 1 и реализуется положительный знак ί-ого весового коэффициента. Если же h;₀ = 1, то. сигнал подается на выход этого переключателя с i-ro отвода линии задержки 2 и таким образой ₂₅реализуется отрицательный знак коэффициента. Далее сигналы с выходов переключателей подаются на аналоговые ключи 5-1 - 5-п, которые управляются цифровыми сигналами разрядов 11-1 - ₃₀

11-т. При этом, если сигнал управления k-ым ключевым элементом 6-ΐ-Κ равен 0, т.е. h;^ = 0, то этот ключевой элемент закрыт, если же = 1, /то он открыт, и сигнал с i-ro отвода линии задержки 1 или линии задержки 2 ³⁵' подается на k-ый блок взвешивания и суммирования и 7-К с весом 2”^к(к = = 1,2,...,т). Взвешенные, т.е. умноженные на 2~^к, сигналы суммируются далее в сумматоре 8, с выхода которого снимается выходной аналоговый сигнал, фильтра.

При действии на входе фильтра гармонического сигнала ⁴⁵ где U® - амплитуда входного сигнала;

t - время.

Тогда задержанный сигнал, снимаемый с i-ro отвода линии задержки 1 50 или 2, имеет вид гдеи= 2л4 - круговая частота;

Т - время задержки между со- ₅₅седними отводами;

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

b - число отводов в линии задержки.

(При hj₀ = 0 сигнал снимается с линии задержки 1, при h₁₀ = 1-с линии задержки 2). Сигнал на входе k-го блока взвешивания и суммирования 7~к записывается i=l .

После перемножения на 2'(К= = 1,2,...,щ) и суммирования имеем на выходе

Умножая каждое слагаемое второй суммы на 2'\ а затем меняя порядок суммирования, для коэффициента пере- дачи получим:

i-l К-1 что соответствует коэффициенту передачи любого трансверсального фильтра.

Таким образом, предложенное·устройство представляет собой аналоговый трансверсальный фильтр с цифровым управлением, в котором имеется возможность установки произвольных весовых коэффициентов съема с помощью двоичных коэффициентов, хранящихся в цифровых регистрах. Запись же цифровой инЧ 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 характеристику фильтра в зависимости от нужд потребителя. ·

Claims

1. За вка Франции № 2348606, кл. Н 03 К X, 1977.

10

2. Патент США № 4100513, кл.333-70, 1978 (прототип).