DK163468B - Kredsloeb til efterligning af resistive elementar-toporte til anvendelse i boelgedigitalfiltre - Google Patents

Description

i

DK 163468 B

Opfindelsen angår et kredsløb til efterligning af resistive elementar-toporte til anvendelse i bølgedigitalfiltre.

Bølgedigitalfiltre er eksempelvis blevet kendt 5 gennem tysk_ offentliggørelsesskrift nr. 20 27 303. Som filterbasiskredsløb tjener en sædvanlig LC-kreds for analogsignaler, fortrinsvis som afledet kredsløb, hvorhos selvinduktioner og kapaciteter er udformet som lø-betidsbehæftede énportkredse og ledningselementer som 10 løbetidsbehæftede toportkredse, og hvor tomgang, kortslutning, modstand, modstandsfrie og -behæftede kilder er udformet som løbetidsfrie énportkredse og transformatorer, gyratorer, cirkulatorer som løbetidsfrie fler-portkredse, og hvor énport- og flerportkredsene er 15 sammenkoblet på tilsvarende måde ved hjælp af adaptere. Resistive indbyrdes reciprokke elementar-toporte som vist i fig. 7a og b realiseres som treport-serie- hhv. paralleladaptere med en bølgemodtager på udgangen af den tilsvarende port, se fig. 7c og d.

20 Den foreliggende opfindelse har til opgave at realisere et kredsløb, som gør det muligt på væsentligt enklere måde at realisere bølgedigitalfiltre, hvis transmittens ikke har nulsteder, som ligger på enhedscirklen.

25 Løsningen opnås med de midler, der er angivet i den kendetegnende del af kravene 1 og 9.

Ganske vist fremgår af fig. 15 i det forannævnte offentliggørelsesskrift en lignende digital filterstruktur, men fig. 15 viser en mulig realisering af en 30 toportadapter til sammenkobling af to porte med portmodstande RI hhv. R2 ifølge fig. 14a hhv. 14b.

Kredsløbet ifølge opfindelsen kræver væsentligt færre additionsled og multiplikatorer. Optimale udformninger fremgår af underkravene, i disse optimale ud-35 formninger kræves der kun én multiplikator. Da multiplikatorer som følge af den endelige signalordlængde i 2

DK 163468 B

rekursive filtre, hvortil også bølgedigitalfiltrene skal regnes, nødvendigvis forårsager en støjlyd, bliver også støjforholdene væsentligt gunstigere i kredsløbene ifølge opfindelsen. Kredsløbet ifølge opfindelsen til-5 lader på fordelagtig måde realiseringen af dæmpningsmodf orvrængere .

Som følge af den endelige signalordlængde, navnlig i smalbåndede modforvrængere hhv. filtre, optræder der ustabiliteter, såkaldte grænsecyklussvingninger, 10 hvorved forstås parasitsvingninger, hvis årsag ligger i begrænsningen af de i filtret disponible cifferantal for de tal, der skal bearbejdes som elektriske signalstørrelser (afrunding af et multiplikationsresultat til det oprindelige cifferantal) og dermed har en ulineær 15 virkning. Disse grænsecykler lader sig almindeligvis ikke fuldstændigt eliminere ved realiseringen af digitalfiltre, navnlig ved den direkte realisering af filtre og modforvrængere af højere grad, (se H.W. SchlEssler "Digitale Systeme zur Signalverarbeitung", 20 Springerverlag Berlin, Heidelberg og New York, 1973). Kredsløbet ifølge opfindelsen kan derimod sikre en fuldstændig stabilitet, hvis man træffer de i tysk fremlæggelsesskrift nr. 24 18 923 foreslåede forholdsregler. I de fleste tilfælde er disse forholdsregler 25 til sikring af stabiliteten imidlertid slet ikke nødvendige, fordi modforvrængerne hhv. filtrene ifølge opfindelsen som følge af den yderligere inddragning af resistive toporte har en stærkt pseudopassiv funktion.

Nu følger beskrivelsen på grundlag af figurerne.

30 Figurerne 1-6 viser realiseringen af forskellige resistive elementar-toporte ved hjælp af bølgestrømdiagram-mer. Fig. 7 viser som nævnt i det foranstående to indbyrdes reciprokke resistive elementar-topoler og deres realisering ifølge teknikkens stade. Fig. 8 viser slut-35 telig et udførelseseksempel på et bølgedigitalfilter, idet fig. 8a viser referencefiltret og fig. 8b viser den tilhørende realisering af bølgedigitalfiltret.

3

DK 163468 B

I tabel 1 og tabel 2 findes en sammenstilling af den mulige realisering af modstands- hhv. ledningsevne-elementar-toporte, hvorhos den venstre spalte angiver den tilhørende figur, den efterfølgende spalte den sym-5 bolske skrivemåde, den efterfølgende spalte værdierne af multiplikatorkoefficienterne og sluttelig de to sidste spalter matricerne spredningsmatriks ^ hhv. over-føringsmatriks T.

I fig. 1 ses indgangsporten al, bl og ud-10 gangsporten a2, b2. De to indgangssignaler al, a2 sammenfattes over et første additionsled SI og bliver derefter ved hjælp af to multiplikatorer skaleret negativt med -al og -a2. Det med -al skalerede sumsignal bliver ved hjælp af et yderligere additionsled 15 sammenfattet med indgangsporten al's indgangssignal og tilført indgangsportens udgangssignal bl og ved hjælp af et fjerde additionsled sammenfattet med det -a2 skalerede sumsignal og derpå inverteret ved hjælp af en inverter I tilført udgangsporten b2's udgangs-20 signal. I overensstemmelse med de enkelte værdier af spredningsmatriksen jjS^ fremgår de to udgangssignalers afhængigheder af indgangssignalerne Sil = 1 - al, S12 = - al, S21 = a2 - (1 - al), og S22 = al + a2 af figuren. På tilsvarende måde er de andre kredsløb op-25 bygget. Fig. 2 viser det samme kredsløb som fig. i, idet blot indgangsog udgangsporten er ombyttet. I fig.

3 bliver de to indgangssignaler al, a2 sammenfattet ved hjælp af et første additionsled og derpå skaleret negativt ved hjælp af to multiplikatorer -al og -a3.

30 De således skalerede sumsignaler bliver derefter hver især ved hjælp af yderligere addere sammenfattet med udgangsportens indgangssignal a2 hhv. indgangsportens indgangssignal al og som udgangssignal b2 hhv. bl tilført udgangsporten hhv. indgangsporten. Kreds-35 løbet i fig. 1.1 lader sig aflede af kredsløbet i fig.

1, hvis porten 1 vælges refleksionsfri, dvs. hvis der 4

DK 163468 B

for al sættes værdien 1. Fig. 2.2 viser det samme kredsløb som 1.1 blot med ombyttede porte. På tilsvarende måde lader realiseringen i fig. 1.2 sig aflede af fig. 1, hvis a2 sættes = 1. Det samme kredsløb med om-5 byttede porte vises i fig. 2.1. Fig. 3.1 kan frembringes ud fra fig. 3 for al = l (port 1 er refleksionsfri), og fig. 3.2 kan opnås ud fra 3.1 ved portombytning.

Figurerne 4, 5 og 6 viser den digitale realise-10 ring af de i forhold til figurerne 1-3 reciprokke resistive elementar-toporte. I fig. 4 bliver indgangsportens inverterede indgangssignal al og udgangsporten a2's indgangssignal adderet ved hjælp af et additionsled, derpå skaleret med en multiplikator -al og ved 15 hjælp af et yderligere additionsled opsummeret med udgangsportens ved hjælp af en anden multiplikator -a2 skalerede indgangssignal a2 til udgangssignalet b2.

Dette udgangssignal b2 bliver desuden sammenfattet med indgangsportens inverterede indgangssignal al ved 20 hjælp af et tredje additionsled til indgangsportens udgangssignal bl. Kredsløbet i fig. 5 opnår man ud fra kredsløbet i fig. 4 ved ombytning af ind- og udgangsport. I fig. 6 ses det, at de to indgangssignaler al, a2 inverteres ved hjælp af to invertere, derpå 25 skaleres negativt ved hjælp af to multiplikatorer -al og -a3 og summeres. Sumsignalet bliver ved hjælp af to addere dels kombineret med indgangsportens inverterede indgangssignal til dens udgangssignal bl, dels kombineret med udgangsportens inverterede indgangssig-30 nal a2 til dens udgangssignal b2. Kredsløbet i fig.

4.1 opnår man fra kredsløbet i fig. 4 for al = l. Kredsløbet i fig. 5.2 opnår man igen ud fra kredsløbet i fig. 4.1 ved ombytning af portene. Kredsløbet i fig.

4.2 opnår man ligeledes ud fra kredsløbet i fig. 4, 35 idet a2 vælges til 1. Ved portombytning derudfra kredsløbet i fig. 5.1. Kredsløbet i fig. 6.1 kan opnås 5

DK 163468 B

ud fra kredsløbet i fig. 6, idet al = l. Spejlbilledligt dertil er igen fig. 6.2 (indgangs- hhv. udgangsportombytning) . Fig. 8 viser sluttelig et udførelseseksempel på et bølgedigitalfilter, hvor fig. 8a viser det 5 analoge referencefilter og fig. 8b den tilhørende digitale realisering.

6

DK 163468 B

Tabel 1

% Μ__cC * S__J

* *lf ^ fc) ~ ifW Z) " Z" (/i) , e &*» / \ ** R«+*z-t-k Ί-*-* -oM ^ /-oii

______ L±^j ^L«J

_.^ /k.s;i -»*·/* J Λ/j -οίί-α:^ 5 o.·* +ki f-e j,!

" Ui / M

*?3 = j—— ~^3 Ί-eil \A^Ll ~a j _______k< »1i t g ; \_/ _/_ /,„ -£*ί- -c^\ fi^-oii -4-4))

5 " \m I

__*ι*ι<· g V~^-i /»-o^y W-J? O * L_JU, A/ R.^Ryf-1LRz -°(Λ I 0~ A 2. <r oCt* s _dl_ [

* ***** ^ ^ j \^L ~JL

___;_ <λ) WcL/i A~*L<f S'*,A /<fi -ίι-Λ [ t -* \ .

^ » ^-*-.j^ u, * &»*&> / \^ *57/

Rz*r#.A+/i Uz ^i-1 \ f'-U.-A -M^*\

“ p · “··*·& U Ju J

'"'π ,,.»-j' ")(" 1 ^ -kJ > S «**< U, ,-V fe! -zj **-*'+* /w, -J f~*1 ^-Λ

i-l li I

^ βΛϋΛ \~A 0-j \ Q- -A I

i

DK 163468 B

7

Tabel 2

% %»<»' I- »c1 I g I I

"(!iJ=5Q fl- /. = -2^_ Τ^Λ~Λ /)-^-^\I /~*U ol*-Å I 6A+GHG L·/ H G-(Ga+Gz) , l*^ I_^z~G*-hGn-G \ Λ ^1“*y W*a Λ/ 1 ' £ I7M οή-βΑ r- *" Ga +62--t-G |M_ /

e-injfhg wr^’U J

/_ - -*£* (<A'4 *L3 \| /Wtf-^3-/i ^-vA

1 · M

I_^*6-<-gz*g v ^ -^-y V~a -*/ P“= Gx+G ~T~tr wA Λ-U Λ

4 □ > «-£-& l J (~ J

I |5=Έ7^ϊ U-i-Λ /cr -,^Λ Μ " 'ί^Ρ-'β- ί ) I / ! _ g \-Λ -/J #, / I "7^ «;s\ /<r M_ I G &+& \-w, ./-,/ H4 ' TZ. A \ l· --^Λ r.i » f-u-S. *-$—

Gi &f6 J U ^a/ ΓΨ) , β Λ -\Λ* Μ

<.i L » I

I_ i g< V» ^JU λ) \ei-en-e /^,-^ 4 \ Λ -i=*\ J rr , ) J_ j <?* g^g J\r &/

Claims (10)

1. Kredsløb til efterligning af resistive ele-mentar-toporte til anvendelse i bølgedigitalfiltre med en bølgetop.ort med ind- (a·^ b·^ og udgangsport (a2, b2), over hvilke der optræder ind- (alx a2) og udgangs- 5 signaler (b-^, b2), kendetegnet ved, at indgangssignalerne på indgangsog udgangsporten sammenfattes ved hjælp af et første additionsled, og at det således opstående sumsignal skaleres negativt ved hjælp af en første multiplikator og tilføres mindst én af 10 portene i det mindste som del af dens udgangssignal.

2. Kredsløb ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der findes en anden multiplikator, ved hjælp af hvilken sumsignalet skaleres negativt, og at dette negativt skalerede sumsignal tilføres den anden port i 15 det mindste som del af dens udgangssignal.

3. Kredsløb ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der findes et andet additionsled, ved hjælp af hvilket den ene ports indgangssignal kombineres med det skalerede signal til denne ene ports udgangssignal.

4. Kredsløb ifølge krav 2 og 3, kende tegnet ved, at der findes et tredje additionsled, ved hjælp af hvilket den anden ports indgangssignal kombineres med det den tilførte skalerede signal til denne ports udgangssignal (fig. 3).

5. Kredsløb ifølge krav 2 og 3, kende tegnet ved, at der findes et tredje additionsled og en inverter, hvorhos additionsleddet kombinerer den ene ports udgangssignal med det skalerede signal for den anden port, og inverteren derefter inverterer dette 30 kombinerede signal, hvilket resulterer i den anden ports udgangssignal (fig. 1 og fig. 2).

6. Kredsløb ifølge krav 3, kendetegnet ved, at der findes en inverter, ved hjælp af hvilken den ene ports indgangssignal inverteres, og at det så DK 163468 B ledes inverterede indgangssignal resulterer i den anden ports udgangssignal (fig. 3.1 og 3.2).

7. Kredsløb ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der .findes et yderligere additionsled og en 5 første inverter, hvorhos additionsleddet kombinerer det skalerede signal med den ene ports indgangssignal, og inverteren inverterer dette således kombinerede signal og leverer det til den anden port som udgangssignal, og at der findes en anden inverter, ved hjælp af hvilken 10 den anden ports udgangssignal inverteres og tilføres den ene port som udgangssignal (fig. 1.1 og 2.2).

8. Kredsløb ifølge krav 3, kendetegnet ved, at der findes en inverter, ved hjælp af hvilken den ene ports udgangssignal inverteres og tilføres den 15 anden port som udgangssignal (fig. 1.2 og fig. 2.1).

9. Kredsløb til efterligning af resistive ele-mentar-toporte til anvendelse i bølgedigitalfiltre, med en bølgetoport med ind- (a·^ b^) og udgangsport (a2, b2), over hvilke der optræder ind- (a^^, a2) og 20 udgangssignaler (b·^ b2), kendetegnet ved, at det ene indgangssignal skaleres negativt ved hjælp af en første multiplikator og derefter sammen med det andet indgangssignal tilføres et første additionsled, og at sumsignalet for mindst én af portene tjener som i 25 det mindste en del af dens udgangssignal.

10. Kredsløb ifølge krav 9, kendetegnet ved, at der findes en anden multiplikator, ved hjælp af hvilken det andet indgangssignal skaleres negativt før sumdannelsen.