本发明专利技术的实施例包含可编程滤波器电路和方法。在一个实施例中，本发明专利技术包含一种用于对输入信号进行滤波的可编程滤波器，其包括用于存储表示离散时间窗函数的多个数字值的存储元件，以及多个滤波器通道，每个通道包括：相乘数字到模拟转换器，其具有耦合到所述存储元件的多个数字输入，以及用于接收待滤波的所述输入信号的模拟输入；至少一个电容器，其具有耦合到所述相乘数字到模拟转换器的输出的至少一个端子；以及取样装置，其耦合在所述至少一个电容器的所述至少一个端子与所述滤波器的输出之间。在另一实施例中，本发明专利技术包含软件定义的无线电。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及滤波器电路，且特定来说涉及。
技术介绍
滤波器是传递处于某些频率的电子信号分量并抑制(例如，衰减或阻断)处于其它频率的分量的电子电路。图1A说明现有技术滤波器。滤波器101可接收电子信号x(t)，并输出另一信号y(t)。如果输入信号x(t)包含多个频率分量，那么滤波器可能仅传递这些分量中的一些而不是全部分量。因此，输出信号y(t)可能仅包含滤波器传递的频率。图1进一步说明理想滤波器的频率响应F"co)。输入信号可包含两个频率分量110和120。如曲线图所示，零频率(即，DC)处的频率响应为单位一 (即，|F|=1)。频率响应在一个频率范围内保持为单位一，且接着在较高频率处下跌。当滤波器的频率响应在给定频率处为单位一时，处于此频率的信号将被传递通过而到达输出。然而，当频率响应小于单位一时，信号将被衰减。图1说明滤波器输入x(t)的两个频率分量110和120。分量110处于滤波器具有单位一频率响应的频率。因此，输入信号x(t)的频率分量110将传递通过滤波器。然而，频率分量120处于滤波器具有小于单位一的频率响应的频率。因此，输入信号的频率分量120在被传递通过滤波器101时将被衰减。滤波器传递的频率范围有时被称为滤波器的"通频带"，且滤波器衰减或阻断的频率范围有时被称为"抑止频带"。通频带的范围在频率上通常被称为滤波器的"带宽"。图1中曲线图中所说明的频率响应是低通滤波器("LPF")的实例，因为从零至多达所述带宽的低频率被传递，且高于所述带宽的较高频率被逐渐衰减。实际上，滤波器通频带可衰减或放大一个信号。通频带通过每个频带中响应的相对衰减(或增益)而与抑止频带区分开来。可编程滤波器具有可改变的滤波器特性。举例来说，滤波器101可接收改变滤波器频率响应的编程信号。所述编程信号可以是改变(例如)滤波器的通频带和/或抑止频带的特性的模拟或数字信号。如图l中的曲线图中所示，可使用可编程滤波器来在第一频率响应FKco)与第二频率响应F2((0)之间改变频率响应。在此实例中，第二频率响应只不过具有比第一频率响应宽的带宽。因此，在一种配置中，滤波器可仅传递分量IIO且衰减或阻断分量120，且在另一配置中，滤波器可传递分量110与120两者。在电子系统在不同时间实施不同处理功能的应用中，可编程滤波器是有用的。提供单个可编程滤波器并对其进行重新编程，以用于不同使用，而不是包含多个不同的滤波器。图IB进一步说明两种常见的滤波器实施方案。第一示范性滤波器实施方案包含电阻器与电容器网络。在电阻器130的第一端子处提供输入信号x(t)。电阻器130的第二端子连接到电容器131的第一端子。电容器131的第二端子接地。在电阻器130与电容器131之间的节点处取得输出y(t)。这种简单的RC配置实施了低通滤波器，其将传递至多达约如下频率的频率-f = 1/(2丌RC)。高于此频率的频率将随着频率响应下跌(或"下降")而逐渐衰减。第二示范性滤波器实施方案包含电感器与电容器网络。两个电感器141和143串联耦合在输入与输出之间。第一电容器142从中间节点耦合在两个电感器与接地之间，且第二电容器144耦合在输出与接地之间。此滤波器也是带通滤波器，但因为两(2)个电感器-电容器网络耦合在一起，所以与RC网络相比，频率响应的下跌速度将较快，从而导致恰高于截止频率的频率处的较大衰减。对滤波器进行编程的常见方法已经包含改变滤波器中所使用的电阻器、电容器或电感器的值。然而，在需要滤波器特性的实质改变的情况下，此方法可能并不总是实际的。举例来说，在一些应用中，使用此方法将滤波器从100kHz带宽改变到20MHz带宽可能是不实际的。图2说明与滤波器可编程性有关的另一问题。在许多系统中，需要在信号已经被滤波之后对其进行数字化。举例来说，信号x(t)可由滤波器201接收，并接着直接地或通过其它组件耦合到模拟到数字转换器("A/D") 202。 A/D 202将经滤波的信号转换成(例如)可以数字方式处理的N个数字位。然而，当通过以取样频率fs对连续时间信号进行取样来对信号进行数字化时，信号频率的混叠可能导致较高频率转变成较低频率。举例来说，如果经取样的输入信号x(t)具有处于取样频率的整数倍的频率分量，那么混叠将导致这些分量移动到零频率。如图2中的图所示，输入信号x(t)的频率分量210、 211和212可能在取样之后下移到零频率。因此，所关注的信号分量213 (在此实例中是DC信号)可能在较高频率分量移到同一频率时完全丢失。因此，在一些应用中(例如上文的对位于或接近于DC的所关注信号进行取样的实例)，需要具有这样一种滤波器，其将在取样频率的整数倍处提供强衰减，使得取样频率的倍数处的频率分量的影响被减小或消除。5图2还包含可能需要的滤波器规范，其包含低频率通频带221; 223A、 223B和223C(例如，干扰信号混叠在所关注信号上的位置)处的强衰减抑止频带；以及针对222A、222B和222C处的其它频带外信号的适度衰减。用此滤波器规范设计可编程滤波器可能是非常具有挑战性的。在一些应用中，可编程滤波器可能需要适应变化的带宽("BW")、不同的取样频率，或不同的通频带和/或抑止频带频率、增益或衰减等级。在许多应用中，使用传统方法实施这种滤波器并不有效或实际。图3A是理论上的开窗积分取样器(windowed integration sampler)。开窗积分取样器包含乘法器301、电容器302和取样器303 (例如，开关)。在乘法器310的一个输入处接收输入信号x(t)，且乘法器的另一输入接收窗函数(window function) w(t)。乘法器301的输出耦合到电容器302。电容器302首先通过开关304放电，且接着求乘法器输出的积分，且结果被取样。输出y(t。)表示输入信号与窗函数的经求积分的乘积的一个样本。输出y(t。)可表示如下(等式i) f r x(7r>i<r —^)dr■r0 - 其中Tw是窗函数的长度。图3B展示x(t)为输入、y(t)为输出且h(t)为滤波器脉冲响应的连续时间滤波器。输出(y(t。))可由如下积分巻积公式(integral convolution formula)描述(等式2) = f^X("Afe 一 0&对于因果有限脉冲响应(FIR)滤波器，h(t)=0，其中tO且t〉TnR。因此等式2可改写成(等式3) >^。)=f°T比较等式1与等式3，明显可见开窗积分取样器针对具有脉冲响应h(t"w(-t)的滤波器采取巻积积分的形式。因此，可将开窗积分取样器表示为具有连续时间输入和离散时间输出的滤波器。图3B展示开窗积分取样器的功能性。连续时间输入信号受滤波器支配，嵌入开窗积分取样器中，且接着经取样以产生离散的时间输出样本。图3C是使用"n"个并联级的理论上的开窗积分取样器，其使用"n"个移位的有限长度窗函数w(t)、 w(t-Ts)、…和w(t-nTs)来产生样本输出。每个级针对窗函数中的某一位置提供一个样本。举例来说，乘法器311接收输入信号x(t)和第一窗函数w(t)。通过电容器312在窗函数的长度Tw上求窗函数与输入信号的乘积的积分。在350处对结果进行取样，以产本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于对输入信号进行滤波的可编程滤波器，其包括： 存储元件，其用于存储表示离散时间窗函数的多个数字值；以及 多个滤波器通道，每个通道包括 相乘数字到模拟转换器，其具有耦合到所述存储元件的多个数字输入，以及用于接收所述待滤 波的输入信号的模拟输入； 至少一个电容器，其具有耦合到所述相乘数字到模拟转换器的输出的至少一个端子；以及 取样装置，其耦合在所述至少一个电容器的所述至少一个端子与所述滤波器的输出之间。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：拉希姆巴盖里，艾哈迈德米尔扎尼，
申请(专利权)人：维林克斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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