167449. lajstromszámú szabadalom • Elektromos szűrő
15 167449 16 A találmány szerinti elektromos szűrő digitális szűrőt alkot, pontosabban szólva mintavevő szűrő a mintavételi értékek tiszta digitális feldolgozásával. Az ilyen feldolgozásnál a hibák és ezzel az átviteli függvény eltérései az előirt értékből kizárólag az együttható pontatlanságok és a multiplikátor kerekítési hibái által keletkeznek. Az Összegezési és előjel invertáló folyamatok hibátlanul mennek végbe, feltéve, hogy az analóg digital átalakítás a bemeneten és fordítottja a kimeneten elegendő bitszámmal történik. Az alaptagláncból álló reaktáns szűrőnek a találmány szerinti szűrővel történő leutánzásának fent leírt elmáetéből, különösen a (10) egyenletből felismerhető, hogy az 1-től különböző tényezőkkel végrehajtott szorzások az elemi szűrőből és a feszültségosztó mátrixból képzett hurokban a normált p frekvencia paraméter és D diagonal mátrix elemei között, azaz az (5), (6), (7) egyenletek szerinti normált L és C értékek között történnek. Ezzel szemben a H állapotincidencia mátrix és ugyanígy az l/p integráló függvényt képező Fe(p) elemi szűrő átviteli függvények a (34) egyenlet szerint együtthatókként csak pozitív vagy negatív előjelű tagokat tartalmaznak, tehát digitális megvalósításukhoz csak összegezők és előjelinverterek szükségesek. Ezért célszerű a digitális multiplikátorokat — melyek az elemi szűrők be- vagy kimenetén vannak elhelyezve - ezekhez hozzárendelni és feszültségosztó mátrixként a H állapotincidencia mátrix pontos mását tekinteni. Ekkor a (15) és (16) egyenletek helyett írható: v2 =Hv x +v 0 (37) v,=(DTVv J (38 > ahol \p az l/i// = Fe (p) frekvenciatranszformáció rövidítése a (34) egyenlet szerint és D' az (5), (6), (7) egyenletek szerinti D diagonálmátrix mása: D'diag(r,, r2 ,r 3 ,r 4 ). (39) A (18) egyenlet helyett ekkor ^v.^DT'Hn^D'r'vo- (40) Ez a \p -*• p, D' -*• D figyelembevételével megegyezik a reaktáns szűrő megfelelő (10) egyenletével, úgy hogy a (13) egyenlethez hasonlóan az átviteli függvény: 1 FY» = (41) KVJ det(^D'-H) yH J Mivel itt a D' az egyetlen hibás mennyiség és diagonal mátrix éppúgy mint a D, az F'(</0 átviteli függvény érzékenységei a hibaforrások szerint, azaz az r| multiplikációs együttható szerint pontosan egyenlőek a reaktáns szűrő megfelelő mennyiségeivel, annak reaktáns elemei szerint, és ennek következtében annak összes kedvező tulajdonságaival rendelkezik. A multiplikációs együtthatókkal szemben ezért a legtöbb ismert digitális szűrővel ellentétben nem szükséges nagyobb pontossági követelményeket támasztani, mint. amiknek 5 a szokásos módon a reaktáns szűrők induktivitásai és kapacitásai megfelelnek. A multiplikátorok és az együtthatók pontossága a mintavett értékek digitális feldolgozásánál döntő módon meghatározza a digitális szűrő költségeit, így a találmány szerinti 10 szűrő digitális megvalósítása meglehetősen takarékos megoldás. Ennek ellenére a találmány szerinti digitális szűrő költsége a folytonos működési szűrőkhöz viszonyítva még gazdaságtalanul nagy lehet. Ez 15 elsősorban a multiplikátorok digitális kapcsolóeszközeinek korlátozott műveleti sebessége miatt érvényes akkor, ha a szűrő viszonylag nagy üzemi frekvenciákon működik. A találmányi gondolatot továbbfejlesztve ezért féldigitális változatot alkal-20 mázunk. Itt az elemi szűrő párok be- vagy kimeneteire digitál-analóg vagy analóg-digitál átalakítókat kapcsolunk, melyek ohmos feszültségosztón át vannak összekötve. Az említett digitál-analóg és analóg-digitál át-25 alakító párok a közbekapcsolt feszültségosztókkal együtt analóg multiplikátorokként működnek, úgy hogy a szűrő átviteli függvénye ugyanolyan, mint korábban. Ennek a megoldásnak az az előnye, hogy digitális műveletekként csak az összegezéseket 30 és késleltetéseket kell elvégezni. A digitális kapcsolóeszközök költsége ezért jelentős mértékben csökken, illetve adott ráfordításnál lényegesen nagyobb üzemi frekvenciák is feldolgozhatók. így a digitál-analóg és analóg-digitál átalakítók költségei 35 az ismertetett módon történő többszörös kihasználással csökkennek. Hangsúlyozzuk, hogy a digitális multiplikátoroknak analóg multiplikátorokkal történő költségkímélő helyettesítése csak a találmány szerinti 40 elektromos szűrők kedvező érzékenységi viszonyai miatt lehetséges. Az analóg multiplikátorok ugyanis nem tudnak nagyobb multiplikációs pontosságot elérni, mint amilyet az analóg építőelemek pontossága lehetővé tesz. Jelen esetben a fenti módon 45 kialakított multiplikátorok érzékenysége egyenlő a vonatkoztatási szűrőként alkalmazott reaktáns szűrő reaktáns elemei szerinti érzékenységével. Ezért a digitál-analóg és analóg-digitál átalakítók között elhelyezett ohmos feszültségosztók pon-50 tosságának is csak ezen reaktáns elemek pontosságával kell egyezni. Ez a követelmény az analógdigitál és digitál-analóg átalakítóknál lényegesen könnyebben teljesíthető, mint a feszültségosztóknál. A találmány szerinti féldigitális szűrő 55 ezért gyakorlatilag lényegesen érzéketlenebb, mint egy ugyanolyan komplexitású reaktáns szűrő. Az eddigiekben ismertetett, csak alaptaglánc, azaz csillapításpólusok nélküli szűrők utánzására érvényes megállapítások az ugyanilyen típusú, csil-60 lapításpólusokkal rendelkező szűrőkre is kiterjeszthetők. A csillapításpólusok, azaz az átviteli függvény számlálójában a zérus helyek megvalósítása a találmány szerinti féldigitálisszűrőnél egyszerűen úgy történhet meg, hogy az analóg kimenő jelet, 65 esetleg összegező erősítőn át az elemi szűrők be-8
