Программируемый трансверсальный фильтр

(53)М. Кл. Н ОЭ Н 15/02 Говударетвошы комктет ССВР ао делам наабрвтеинк и аткрцткк(54) ПРОГРМЯИРУЕМЬП 1 ТРАНСВЕРСАЛЬНЬЙ ФИЛЬТР 1Изобретение 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, перепрограммирование которых производится с помощью двоичных коэффициентов. Харак-, терной особенностью таких устройств является возможность электрического программирования фильтра и получения желаемой частотной характеристиКи пос 15 ле этапа его изготовления, причем срав нительно простым способом. Один из таких фильтров выполнен на приборах с зарядовой связью (ПЗС) и20 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,= 1,2в, где щ - число разрядов регистра ПЗС, равное количеству разрядов управляющих двоичных коэффициентов. Фильтр содержит также а аналоговых регистров сдвига (дискретно- аналоговых 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 +1.и О на сумматоре, причем знак весового коэффициента реализуется за счет подачи считываемых сигналов на инвертирующий или неинвертирующий 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 .Недостатком этого устройства является наличие большого числа аналоговых регистров сдвига Й = в + 1;Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому являетсяпрограммируемый трансверсальный фильтр,который состоит из щ более простыхфильтров, входы которых объединены,а выходы подключены к устройствамвзвешивания и суммирования. Каждый из 10е фильтров представляет собой аналоговый трансверсальный фильтр с цифровым управлением, в котором весовые коэффициенты съема могут принимать лишьтри значения: 1, 0 и +1. Этот фильтрсодержит две идентичных аналоговыхМинни задержки с отводами, два регистра для хранения двоичных коэффициентов (один регистр для хранения коэффициентов, реализующих положительныйзнак весовых коэффициентов съема, другой для коэффициентов, реализующих отрицательный знак), а также управляемыецифровым кодом аналоговые ключи, которые подключают отводы ЛЗ к устройст-ву суммирования 121,Недостатком известного программируемого фильтра является наличие большого числа аналоговых и цифровых регистров, суммарное число которых равноучетверенному числу разрядов весовыхдвоичных коэффициентов, что, в своюочередь, приводит к громоздкости исложности конструкции фильтра и какследствие этого - к уменьшению надеж 35ности. Это весьма существенно при увеличении количества разрядов весовыхкоэффициентов с целью повышения их точности и увеличения избирательностифильтра. Увеличение числа регистров,40приводящее к возрастанию габаритови снижению надежности, особенно нежелательно при реализации фильтра винтегральном исполнении, поскольку непозволяет 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 состоит из в ключевых элементов, а блоков взвешивания и суммирования и сумматор, причем управляющие входы 1-ыхключевых элементов (1 1 и) объ-единены и подкяючены к выходу К-огоразряда цифрового регистра (К=1.Р), введены фазоинвертор, включенный между входами аналоговых линий задержки, и И переключателей, входы каждого из которых подключены соответственно к 1 -ым отводам аналоговых линий задержки, управляющие входы переключателей объединены и соединены с выходомзнакового разряда цифрового регистра,а выход -ого переключателя соединенсо входом 1-ого аналогового ключа,при этом выходы Й-ых ключевых элементов объединены и подключены ко входуМ-ого блока взвешивания и .суммирования, выход которого подключен ко входу сумматора.На чертеже представлена структурная электрическая схема программируемого трансверсального фильтра,Программируемый трансверсальныйфильтр содержит две аналоговые линиизадержки 1 и 2, каждая из которыхИмеет и отводов. Кроме того, фильтр1содержит фазоинвертор 3, вход которого соединен со входом линии задержки 1, а выход со входом линии задержки 2. Фильтр имеет также переключатели 4-1 - 4-и. Один из входов каждогопереключателя 4-1 подключен к 1-омуотводу линии задержки 1, а другойвход - 1-ому отводу линии задержки 2,Выход каждого из переключателей 4-14-и соединен со входами соответствующих аналоговых ключей 5-1 - 5-и. Каждый ключ 5-1 состоит из в ключевыхэлементов 6-1 - 1-6-в, где ш - числозначащих разрядов весовых коэффициентов, представленных в двоичном коде,входы которых объединены, а выходыкаждого. ключевого элемента 6-К объединены с выходами других ключевых элементов 6-1 аналоговых ключей 5-1 иподключены к 1 с-ому блоку взвешиванияи суммирования 7-1 - 7-в.Выходы блоков взвешивания и суммирования 7-1 - 7-е подключены ко входам сумматора 8, выход которого явля-,ется аналоговым выходом всего фильтра.К циФровому регистру 9, в котором хранятся знаковые разряды 10 всех весовыхкоэффициентов, подсоединены управляющие входы переключателей 4-1 - 4-и.Выход М-го ключевого элемента (1 с=1,2в) 1-ого аналогового ключасоединен с выходами 1-ых ключевых элементов 6-1-1 - 6-и-е и подключен к1-ому блоку взвешивания и суммирования 7-1 - 7-е. При этом входы управления 1-ых ключевых элементов 6-1 - 6-.шподключены к цифровому регистру 9,в котором хранятся 1-ые разряды всех881985 1: к=1 Формула изобретения 5весовых коэффициентов, т.е. к одному из разрядов 11-1 - 11-в.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 задержки, 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 1-го переключателя подается сигнал с 1 -ого отвода линии задержки 1 и реализуется положительный знак 1-ого весового коэфФициента. Если же Ью = 1, то сигнал подается на выход этого переключателя с 1 -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 11-ш. При этом, если сигнал управления 1-ым ключевым элементом 6-1-К равен О, т.е. Ь;1,= О, то этот ключевой элемент закрыт, если же Ь;1, = 1,. то он открыт и сигнал с 1-го отводаЭ35, линии задержки 1 или линии задержки 2 подается на 1-ый блок взвешивания и-к суммирования и 7-К с весом 2 (к =1,2в). Взвешенные, т.е, умноженные на 2 к, сигналы суммируются да 40 лее в сумматоре 8, с выхода которого снимается выходной аналоговый сигнал фильтра.При действии на входе фильтра гармонического сигналаО = Овх = ое45 где О 0 - амплитуда входного сигнала;- время. Тогда задержанный сигнал, снимаемый с 1-го отвода линии задержки 1 50 или 2, имеет вид,Ыо -(- Т)Опм,; =(-1) Оо егде М= 2 Я - круговая частота;Т - время задержки между со 55седними отводами;Ь; - весовые коэффициенты,снимаемых с отводов линии задержки сигналов; 6число отводов в линии задержки.(При Ь;р = О сигнал снимается с линии задержки 1, при Ь,о = 1-с линии задержки 2), Сигнал на входе 1-го блока взвешивания и суммирования 7-1 записы ваетсяПосле перемножения на 2 (К1,2Р 1) и суммирования имеем на выходе д и-Фф 2-к( 1)" о 11, ц 1 Тк= 1=1Умножая кажцое слагаемое второй .суммы на 2 , а затем меняя порядоксуммирования, для коэффициента пере-.дачи получим: что соответствует коэффициенту передачи любого трансверсального фильтра.Таким образом, предложенное уст" ройство 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 цифро;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 тику фильтра в зависимости от нулд потребителя. Программируемый трансверсальный фильтр, содержащий аналоговые линии задержки с отводами, П аналоговых ключей, каждый из которых состоит из в ключевых элементов, щ блоков взвешивания и суммирования и сумматор, причем управляющие входы 1-ых ключевых элементов (1 1п) объединены и подключены к выходу 1-ого разряда циФрового регистра 1 к = 1.,1 П), о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения надежности, в него7 881985 8 введены фазоинзертор, включенный меж- тов объединены и подключены ко входу ду входами аналоговых линий задержки, 1-ого блока взвешивания и суммирования, и П переключателей, входы каждого из выход которого подключен ковходу сумкоторых подключены соответственно к матора.1-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 1-ого переключателя соединен кл. Н 03 К Х, 1977. со входом 1-ого аналогового ключа, 1 о 2. Патент США У 4100513, кл.333-70, при этом выходы Е-ых ключевых элемен (прототип).ектор М. Пожо з 9997/85 с 4 Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 99) НИИПИ Государстве по делам изобре 3035, Москва, ЖПодного комитета СССений и открытийРаушская наб. д