[其他]转接电容器有限冲激响应滤波器

说明书

本发明总的说来是关于滤波器，特别是关于一种转接电容器对称有限冲激响应滤波器。

滤波器的典型设计能满足一种特殊应用的各种不同技术指标或要求。例如，在电话学中，为了在平衡传输线诸如扭绞触点和环形引线对中传输信号，希望传输线和超混合冲激响应加以优化。在数字信号传输中，信号被要求限制在与传输波特率有关的预先规定的频率通带内，以符合预先规定的上下阻带衰减要求。另外，传输信号的振幅谱被要求在付瓣中相对于主瓣信号振幅显示出预先规定的衰减。

数字滤波器已被设计成能满足这些准则，并曾按照其冲激响应的持续时间大致地分成二大类：无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器。有限冲激响应滤波器是其冲激响应被限制在有限数目取样值内的一种滤波器，并在复频率Z-域内用一种众所周知的下列转移函数H（Z）＝Σn=0N]]>h（n）^-n_Z来定义，

其中，h（n）表示限制在从零到N（滤波器的阶数）范围内的有限数“n”个取样值点上的冲激响应，而Z^-n表示滤波器的一系列n个延迟元件。

FIR滤波器已设计成具有线性相位特性和参数量数量化效应的低敏感性，由于字符间的干扰基本上被消除，这些特征有利于沿平衡传输线传输数字信号。并且，FIR滤波器还易于在非循环构造中实施，反之，IIR滤波器则典型地需要一个或多个反馈通路。

前面提及的线性相位特性通过设计具有符合下列关系式

h（n）＝h（N-1-n），0≤n≤N-1

的冲激响应系数的对称FIR滤波器已予实现，其中传输信号的冲激响应h（n）正比于滤波器转移函数中系数N的数目。

数字FIR滤波器先有技术一般在计算机中用算法来实现，即实现在数字输入信号上完成直接卷积或快速富氏变换（FFT）的程序。根据这些程序需要完成大量的计算，诸如乘法、延迟、求和等，导致实质上程序的执行时间显著增长。所以计算机实现的数字滤波器先有技术一般不得实时运行。

最近，专用于数字FIR滤波器的集成电路已可用于实施上述FFT程序而无需计算机的帮助。这些集成电路典型地利用逻辑阵列电路系统以完成高速计算。当这些电路有能力实时运行时，需要大量的晶体管-晶体管逻辑（TTL）电路系统，而这要消耗掉相当大的功率。

模拟对称FIR滤波器先有技术一般地是利用转接电容阵列来实现的。预先规定数量的电容根据数字输入信号相应二进位的逻辑高电平和低电平交替地被转接于参考电压源和偏压源上。

模拟FIR滤波器先有技术以较高的速率工作而比数字式执行先有技术消耗较少的功率。然而，每个电容器对应一个转移函数的各自系数。这样，需要制造一个要求相当面积的大电容器阵列。因为电容器阵列的制造依赖于工艺过程，还发现与等值转移函数系数的对称对相应的电容器对由于电容器的过度蚀刻或蚀刻不足经常不能完善地匹配。因此，转移函数系数的对称对也不能完善地匹配，导致其非线性的相位特性和不良的数字信号传输性能。

根据本发明，数字输入信号的对称位对的逻辑电平被检测以用来控制消耗少量功率而以高速运行（即以实时运行）的转接电容器阵列的运行，因此克服了以前算法TTL滤波器高功率和计算机实现算法FIR滤波器先有技术时间长的缺点。

在对称位对的任何一个双位具有相同逻辑电平的情况下，转接电容器阵列中的相应电容器被充电到一个预先规定的电压。然而，在双位具有相反逻辑电平的情况下，相应电容器保持放电，因此有效地消除了实现滤波器中的一种计算步骤（即乘法），下文参阅图表更详细讨论。

总的说来，本发明是一种对称有限冲激响应滤波器，其特征在于具有预先规定的转移函数，它具有由用于接收包括取得预定逻辑电平的一系列位的输入信号的电路系统所组成的复杂的预定对称系数对，正比于系数对相应值电容的复杂电容器和由此连接在一起的第一接点。本发明还包括用于连续检测接收位逻辑电平並通过第二接点连续对首先预定的电容器充电到一个正电压或负电压的电路系统，因此在对应于预定的相应系数对中第一个对的所接收位中第一预定对的个别位是同一逻辑电平。而且保持电容器中另外的电容器放电，结果在相应系数对中另外的预定对所对应的接收位另外对的个别位是相反逻辑电平。此外，本发明包括与复杂电容器的第一接点相连接的电路，用于电容器上电压连续求和并由此响应产生输出信号，从而输出信号是按照预定转移函数滤波的模拟数字输入信号。