[其他]轉接電容器有限沖激響應濾波器

無效

• 申請號: 85108578
• 申請日: 1985-11-23
• 公開（公告）號: CN85108578A
• 公開（公告）日: 1987-02-04
• 發明（設計）人: 彼得·吉林厄姆
• 申請（專利權）人: 米特爾公司
• 主分類號: H04B3/00
• 分類號: H04B3/00
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 李先春

本發明總的說來是關于濾波器，特別是關于一種轉接電容器對稱有限沖激響應濾波器。

濾波器的典型設計能滿足一種特殊應用的各種不同技術指標或要求。例如，在電話學中，為了在平衡傳輸線諸如扭絞觸點和環形引線對中傳輸信號，希望傳輸線和超混合沖激響應加以優化。在數字信號傳輸中，信號被要求限制在與傳輸波特率有關的預先規定的頻率通帶內，以符合預先規定的上下阻帶衰減要求。另外，傳輸信號的振幅譜被要求在付瓣中相對于主瓣信號振幅顯示出預先規定的衰減。

數字濾波器已被設計成能滿足這些準則，并曾按照其沖激響應的持續時間大致地分成二大類：無限沖激響應（IIR）濾波器和有限沖激響應（FIR）濾波器。有限沖激響應濾波器是其沖激響應被限制在有限數目取樣值內的一種濾波器，并在復頻率Z-域內用一種眾所周知的下列轉移函數H（Z）＝Σn=0N]]>h（n）^-n_Z來定義，

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

FIR濾波器已設計成具有線性相位特性和參數量數量化效應的低敏感性，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傳輸數字信號。并且，FIR濾波器還易于在非循環構造中實施，反之，IIR濾波器則典型地需要一個或多個反饋通路。

前面提及的線性相位特性通過設計具有符合下列關系式

h（n）＝h（N-1-n），0≤n≤N-1

的沖激響應系數的對稱FIR濾波器已予實現，其中傳輸信號的沖激響應h（n）正比于濾波器轉移函數中系數N的數目。

數字FIR濾波器先有技術一般在計算機中用算法來實現，即實現在數字輸入信號上完成直接卷積或快速富氏變換（FFT）的程序。根據這些程序需要完成大量的計算，諸如乘法、延遲、求和等，導致實質上程序的執行時間顯著增長。所以計算機實現的數字濾波器先有技術一般不得實時運行。

最近，專用于數字FIR濾波器的集成電路已可用于實施上述FFT程序而無需計算機的幫助。這些集成電路典型地利用邏輯陣列電路系統以完成高速計算。當這些電路有能力實時運行時，需要大量的晶體管-晶體管邏輯（TTL）電路系統，而這要消耗掉相當大的功率。

模擬對稱FIR濾波器先有技術一般地是利用轉接電容陣列來實現的。預先規定數量的電容根據數字輸入信號相應二進位的邏輯高電平和低電平交替地被轉接于參考電壓源和偏壓源上。

模擬FIR濾波器先有技術以較高的速率工作而比數字式執行先有技術消耗較少的功率。然而，每個電容器對應一個轉移函數的各自系數。這樣，需要制造一個要求相當面積的大電容器陣列。因為電容器陣列的制造依賴于工藝過程，還發現與等值轉移函數系數的對稱對相應的電容器對由于電容器的過度蝕刻或蝕刻不足經常不能完善地匹配。因此，轉移函數系數的對稱對也不能完善地匹配，導致其非線性的相位特性和不良的數字信號傳輸性能。

根據本發明，數字輸入信號的對稱位對的邏輯電平被檢測以用來控制消耗少量功率而以高速運行（即以實時運行）的轉接電容器陣列的運行，因此克服了以前算法TTL濾波器高功率和計算機實現算法FIR濾波器先有技術時間長的缺點。

在對稱位對的任何一個雙位具有相同邏輯電平的情況下，轉接電容器陣列中的相應電容器被充電到一個預先規定的電壓。然而，在雙位具有相反邏輯電平的情況下，相應電容器保持放電，因此有效地消除了實現濾波器中的一種計算步驟（即乘法），下文參閱圖表更詳細討論。

總的說來，本發明是一種對稱有限沖激響應濾波器，其特征在于具有預先規定的轉移函數，它具有由用于接收包括取得預定邏輯電平的一系列位的輸入信號的電路系統所組成的復雜的預定對稱系數對，正比于系數對相應值電容的復雜電容器和由此連接在一起的第一接點。本發明還包括用于連續檢測接收位邏輯電平並通過第二接點連續對首先預定的電容器充電到一個正電壓或負電壓的電路系統，因此在對應于預定的相應系數對中第一個對的所接收位中第一預定對的個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，結果在相應系數對中另外的預定對所對應的接收位另外對的個別位是相反邏輯電平。此外，本發明包括與復雜電容器的第一接點相連接的電路，用于電容器上電壓連續求和并由此響應產生輸出信號，從而輸出信號是按照預定轉移函數濾波的模擬數字輸入信號。