[其他]轉(zhuǎn)接電容器有限沖激響應(yīng)濾波器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 85108578
• 申請(qǐng)日: 1985-11-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN85108578A
• 公開(kāi)（公告）日: 1987-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彼得·吉林厄姆
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 米特爾公司
• 主分類(lèi)號(hào): H04B3/00
• 分類(lèi)號(hào): H04B3/00
• 代理公司: 中國(guó)專(zhuān)利代理有限公司
• 代理人: 李先春

本發(fā)明總的說(shuō)來(lái)是關(guān)于濾波器，特別是關(guān)于一種轉(zhuǎn)接電容器對(duì)稱(chēng)有限沖激響應(yīng)濾波器。

濾波器的典型設(shè)計(jì)能滿(mǎn)足一種特殊應(yīng)用的各種不同技術(shù)指標(biāo)或要求。例如，在電話(huà)學(xué)中，為了在平衡傳輸線(xiàn)諸如扭絞觸點(diǎn)和環(huán)形引線(xiàn)對(duì)中傳輸信號(hào)，希望傳輸線(xiàn)和超混合沖激響應(yīng)加以?xún)?yōu)化。在數(shù)字信號(hào)傳輸中，信號(hào)被要求限制在與傳輸波特率有關(guān)的預(yù)先規(guī)定的頻率通帶內(nèi)，以符合預(yù)先規(guī)定的上下阻帶衰減要求。另外，傳輸信號(hào)的振幅譜被要求在付瓣中相對(duì)于主瓣信號(hào)振幅顯示出預(yù)先規(guī)定的衰減。

數(shù)字濾波器已被設(shè)計(jì)成能滿(mǎn)足這些準(zhǔn)則，并曾按照其沖激響應(yīng)的持續(xù)時(shí)間大致地分成二大類(lèi)：無(wú)限沖激響應(yīng)（IIR）濾波器和有限沖激響應(yīng)（FIR）濾波器。有限沖激響應(yīng)濾波器是其沖激響應(yīng)被限制在有限數(shù)目取樣值內(nèi)的一種濾波器，并在復(fù)頻率Z-域內(nèi)用一種眾所周知的下列轉(zhuǎn)移函數(shù)H（Z）＝Σn=0N]]>h（n）^-n_Z來(lái)定義，

其中，h（n）表示限制在從零到N（濾波器的階數(shù)）范圍內(nèi)的有限數(shù)“n”個(gè)取樣值點(diǎn)上的沖激響應(yīng)，而Z^-n表示濾波器的一系列n個(gè)延遲元件。

FIR濾波器已設(shè)計(jì)成具有線(xiàn)性相位特性和參數(shù)量數(shù)量化效應(yīng)的低敏感性，由于字符間的干擾基本上被消除，這些特征有利于沿平衡傳輸線(xiàn)傳輸數(shù)字信號(hào)。并且，F(xiàn)IR濾波器還易于在非循環(huán)構(gòu)造中實(shí)施，反之，IIR濾波器則典型地需要一個(gè)或多個(gè)反饋通路。

前面提及的線(xiàn)性相位特性通過(guò)設(shè)計(jì)具有符合下列關(guān)系式

h（n）＝h（N-1-n），0≤n≤N-1

的沖激響應(yīng)系數(shù)的對(duì)稱(chēng)FIR濾波器已予實(shí)現(xiàn)，其中傳輸信號(hào)的沖激響應(yīng)h（n）正比于濾波器轉(zhuǎn)移函數(shù)中系數(shù)N的數(shù)目。

數(shù)字FIR濾波器先有技術(shù)一般在計(jì)算機(jī)中用算法來(lái)實(shí)現(xiàn)，即實(shí)現(xiàn)在數(shù)字輸入信號(hào)上完成直接卷積或快速富氏變換（FFT）的程序。根據(jù)這些程序需要完成大量的計(jì)算，諸如乘法、延遲、求和等，導(dǎo)致實(shí)質(zhì)上程序的執(zhí)行時(shí)間顯著增長(zhǎng)。所以計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的數(shù)字濾波器先有技術(shù)一般不得實(shí)時(shí)運(yùn)行。

最近，專(zhuān)用于數(shù)字FIR濾波器的集成電路已可用于實(shí)施上述FFT程序而無(wú)需計(jì)算機(jī)的幫助。這些集成電路典型地利用邏輯陣列電路系統(tǒng)以完成高速計(jì)算。當(dāng)這些電路有能力實(shí)時(shí)運(yùn)行時(shí)，需要大量的晶體管-晶體管邏輯（TTL）電路系統(tǒng)，而這要消耗掉相當(dāng)大的功率。

模擬對(duì)稱(chēng)FIR濾波器先有技術(shù)一般地是利用轉(zhuǎn)接電容陣列來(lái)實(shí)現(xiàn)的。預(yù)先規(guī)定數(shù)量的電容根據(jù)數(shù)字輸入信號(hào)相應(yīng)二進(jìn)位的邏輯高電平和低電平交替地被轉(zhuǎn)接于參考電壓源和偏壓源上。

模擬FIR濾波器先有技術(shù)以較高的速率工作而比數(shù)字式執(zhí)行先有技術(shù)消耗較少的功率。然而，每個(gè)電容器對(duì)應(yīng)一個(gè)轉(zhuǎn)移函數(shù)的各自系數(shù)。這樣，需要制造一個(gè)要求相當(dāng)面積的大電容器陣列。因?yàn)殡娙萜麝嚵械闹圃煲蕾?lài)于工藝過(guò)程，還發(fā)現(xiàn)與等值轉(zhuǎn)移函數(shù)系數(shù)的對(duì)稱(chēng)對(duì)相應(yīng)的電容器對(duì)由于電容器的過(guò)度蝕刻或蝕刻不足經(jīng)常不能完善地匹配。因此，轉(zhuǎn)移函數(shù)系數(shù)的對(duì)稱(chēng)對(duì)也不能完善地匹配，導(dǎo)致其非線(xiàn)性的相位特性和不良的數(shù)字信號(hào)傳輸性能。

根據(jù)本發(fā)明，數(shù)字輸入信號(hào)的對(duì)稱(chēng)位對(duì)的邏輯電平被檢測(cè)以用來(lái)控制消耗少量功率而以高速運(yùn)行（即以實(shí)時(shí)運(yùn)行）的轉(zhuǎn)接電容器陣列的運(yùn)行，因此克服了以前算法TTL濾波器高功率和計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)算法FIR濾波器先有技術(shù)時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)。

在對(duì)稱(chēng)位對(duì)的任何一個(gè)雙位具有相同邏輯電平的情況下，轉(zhuǎn)接電容器陣列中的相應(yīng)電容器被充電到一個(gè)預(yù)先規(guī)定的電壓。然而，在雙位具有相反邏輯電平的情況下，相應(yīng)電容器保持放電，因此有效地消除了實(shí)現(xiàn)濾波器中的一種計(jì)算步驟（即乘法），下文參閱圖表更詳細(xì)討論。

總的說(shuō)來(lái)，本發(fā)明是一種對(duì)稱(chēng)有限沖激響應(yīng)濾波器，其特征在于具有預(yù)先規(guī)定的轉(zhuǎn)移函數(shù)，它具有由用于接收包括取得預(yù)定邏輯電平的一系列位的輸入信號(hào)的電路系統(tǒng)所組成的復(fù)雜的預(yù)定對(duì)稱(chēng)系數(shù)對(duì)，正比于系數(shù)對(duì)相應(yīng)值電容的復(fù)雜電容器和由此連接在一起的第一接點(diǎn)。本發(fā)明還包括用于連續(xù)檢測(cè)接收位邏輯電平並通過(guò)第二接點(diǎn)連續(xù)對(duì)首先預(yù)定的電容器充電到一個(gè)正電壓或負(fù)電壓的電路系統(tǒng)，因此在對(duì)應(yīng)于預(yù)定的相應(yīng)系數(shù)對(duì)中第一個(gè)對(duì)的所接收位中第一預(yù)定對(duì)的個(gè)別位是同一邏輯電平。而且保持電容器中另外的電容器放電，結(jié)果在相應(yīng)系數(shù)對(duì)中另外的預(yù)定對(duì)所對(duì)應(yīng)的接收位另外對(duì)的個(gè)別位是相反邏輯電平。此外，本發(fā)明包括與復(fù)雜電容器的第一接點(diǎn)相連接的電路，用于電容器上電壓連續(xù)求和并由此響應(yīng)產(chǎn)生輸出信號(hào)，從而輸出信號(hào)是按照預(yù)定轉(zhuǎn)移函數(shù)濾波的模擬數(shù)字輸入信號(hào)。