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Dokumentenidentifikation DE19930113B4 14.09.2006
Titel Vorrichtung und Verfahren zum Filtern eines einen digitalen Datenstrom repräsentierenden Signals
Anmelder Infineon Technologies AG, 81669 München, DE
Erfinder Matter, Udo, 40489 Düsseldorf, DE;
Van Waasen, Stefan, 47178 Duisburg, DE
Vertreter Jannig & Repkow Patentanwälte, 86199 Augsburg
DE-Anmeldedatum 30.06.1999
DE-Aktenzeichen 19930113
Offenlegungstag 25.01.2001
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 14.09.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 14.09.2006
IPC-Hauptklasse H03H 17/02(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H03M 1/66(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   H03K 5/08(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Bei der beschriebenen Vorrichtung und beim beschriebenen Verfahren wird das zu erzeugende Signal unter Verwendung der Ströme oder Spannungen von aus einer Vielzahl von Strom- oder Spannungsquellen ausgewählten Strom- oder Spannungsquellen generiert. Die Vorrichtung und das Verfahren zeichnen sich dadurch aus, daß die Auswahl der Strom- oder Spannungsquellen, deren Ströme oder Spannungen zur Generierung des zu erzeugenden Signals (I) verwendet werden, abhängig von den Inhalten der Elemente eines Schieberegisters erfolgt, dessen Eingangsanschluß mit dem zu filternden Signal beaufschlagt ist.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 12.

Vorrichtungen und Verfahren dieser Art werden beispielsweise (aber bei weitem nicht ausschließlich) in Informationsübertragungssystemen benötigt, bei welchen die zu übertragende Information durch einen digitalen Datenstrom repräsentiert wird, und bei welchen die zu übertragende Information (der digitale Datenstrom) zur Übertragung auf einen hochfrequenten Träger auf moduliert wird. Ein solches System ist beispielsweise ein nach dem DECT-Standard arbeitendes System.

Würde man den digitalen Datenstrom direkt (ungefiltert) auf den hochfrequenten Träger aufmodulieren, so würde das daraus resultierende Signal wegen des sprungartigen Verlaufs des auf den Träger aufzumodulierenden Signals ein sehr breites Frequenzspektrum belegen, was insbesondere dann, wenn mehrere Übertragungskanäle mit nicht allzuweit auseinanderliegenden Träger-Frequenzen benötigt werden, ein großer Nachteil ist.

Aus diesem Grund werden die zu übertragenden Daten einer Tiefpaßfilterung unterzogen, bevor sie auf das Trägersignal aufmoduliert werden.

Dies kann beispielsweise unter Verwendung eines aus Widerständen, Kondensatoren und/oder Spulen bestehenden Filters geschehen. Der Aufbau eines solchen Filters ist jedoch mit einem relativ hohen Aufwand verbunden: es wird eine Vielzahl von Bauelementen benötigt, und die verwendeten Bauelemente müssen technische Daten aufweisen, die nicht oder nur geringfügig von fest vorgegebenen Soll-Werten abweichen.

Eine andere Möglichkeit zum Filtern eines einen digitalen Datenstrom repräsentierenden Signals besteht darin, daß das zu erzeugende Signal durch die Summe der Ausgangsströme oder Ausgangsspannungen einer Vielzahl von Stromquellen oder Spannungsquellen gebildet werden, wobei die Stromquellen oder Spannungsquellen (beispielsweise unter Verwendung des sogenannten Thermometer-Codes) abhängig vom Verlauf des zu filternden Signals ein- und/oder ausgeschaltet werden.

Vorrichtungen und Verfahren dieser Art erweisen sich als vorteilhaft, weil die Stromquellen oder Spannungsquellen im Gegensatz zu den Elementen der zuvor erwähnten Filter problemlos in integrierten Schaltungen untergebracht werden können, und weil Toleranzen in den technischen Daten der verwendeten Bauelemente leichter zu verkraften oder auszugleichen sind als Toleranzen in den Bauteilen eines herkömmlichen Filters. Andererseits ist jedoch die die Stromquellen oder Spannungsquellen ansteuernde Steuereinrichtung (die Steuereinrichtung, durch welche bestimmt wird, wann welche Stromquelle oder Spannungsquelle einzuschalten und auszuschalten ist), relativ kompliziert. Darüber hinaus kann die praktische Realisierung bei bestimmten integrierten Schaltungen (beispielsweise bei HF-Bausteinen, bei denen eine Bipolar- oder BiCMOS-Technologie verwendet wird) relativ viel Chipfläche beanspruchen, was zu einer nicht unerheblichen Verteuerung des betreffenden Chips führt.

Weitere Vorrichtungen und Verfahren zum Filtern eines einen digitalen Datenstrom repräsentierenden Signals sind aus

  • – ANALOG DEVICES: Data Converter Reference Manual 1992, Volume I, Norwood, USA, Okt. 1991, Seiten 2-371 bis 2-381 und 4-59 bis 4-74,
  • – TIETZE, U.; SCHENK, CH.: Halbleiterschaltungstechnik, 8., überarbeitete Auflage, Berlin [u.a.]: Springer-Verlag, 1986, Seiten 740 bis 744,
  • – der US 4 580 128 A,
  • – der WO 97/04525 A2, und
  • – der nachveröffentlichten WO 00/65789 A1
bekannt. Dabei sind in der WO 97/04525 A2 und in der WO 00/65789 A1 Vorrichtungen und Verfahren gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 12 beschrieben.

Auch die in den genannten Druckschriften beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren weisen zumindest teilweise die vorstehend genannten Probleme auf. Auch durch diese Vorrichtungen ist es nicht möglich, digitale Datenströme repräsentierende Signale mit minimalem Aufwand wunschgemäß zu filtern.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und das Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 12 derart weiterzubilden, daß digitale Datenströme repräsentierende Signale mit minimalem Aufwand wunschgemäß gefiltert werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 beanspruchte Vorrichtung und durch das im Patentanspruch 12 beanspruchte Verfahren gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich digitale Datenströme repräsentierende Signale unter allen Umständen mit minimalem Aufwand wunschgemäß filtern.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Die Figur zeigt den Aufbau der nachfolgend näher beschriebenen Vorrichtung zum Filtern von digitale Datenströme repräsentierenden Signalen.

Die nachfolgend beschriebene Vorrichtung und das nachfolgend beschriebene Verfahren sind eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zum Filtern eines einen digitalen Datenstrom repräsentierenden Signals, wobei das zu erzeugende Signal unter Verwendung der Ströme oder Spannungen von aus einer Vielzahl von Strom- oder Spannungsquellen ausgewählten Strom- oder Spannungsquellen generiert wird.

Die beschriebene Vorrichtung ist Bestandteil eines nach dem sogenannten DECT-Standard arbeitenden Systems. Nach dem DECT-Standard arbeitende Systeme sind Kommunikationssysteme, in welchen zwischen Sende- und/oder Empfangsstationen auszutauschende Informationen in digitale Datenströme umgesetzt und auf einen hochfrequenten Träger aufmoduliert werden. Dabei wird der digitale Datenstrom vor der Aufmodulation auf den hochfrequenten Träger wie nachfolgend beschrieben gefiltert. Durch diese Filterung soll erreicht werden, daß die Bandbreite des mit dem digitalen Datenstrom modulierten Trägers gering gehalten wird.

Es sei bereits an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß die beschriebene Vorrichtung und das beschriebene Verfahren selbstverständlich auch in beliebigen anderen Systemen für beliebige andere Zwecke zum Einsatz kommen können.

Die beschriebene Vorrichtung ist im betrachteten Beispiel zumindest teilweise in einer integrierten Schaltung untergebracht. Auch hierauf besteht allerdings keine Einschränkung. Die Vorrichtung kann natürlich auch ganz oder teilweise außerhalb von integrierten Schaltungen unter Verwendung von diskreten Elementen aufgebaut werden.

Durch die nachfolgend näher beschriebene Filterung wird der zu filternde digitale Datenstrom in ein Signal mit gaußförmigem Verlauf umgesetzt. Durch die nachfolgend beschriebene Vorrichtung und das nachfolgend beschriebene Verfahren können jedoch auch beliebige andere Filter-Charakteristiken praktisch realisiert werden.

Die vorliegend betrachtete Vorrichtung zum Filtern eines einen digitalen Datenstrom repräsentierenden Signals zeichnet sich dadurch aus, daß die Auswahl der Strom- oder Spannungsquellen, deren Ströme oder Spannungen zur Generierung des zu erzeugenden Signals verwendet werden, abhängig von den Inhalten der Elemente eines Schieberegisters erfolgt, dessen Eingangsanschluß mit dem zu filternde Signal beaufschlagt ist.

Im betrachteten Beispiel werden Stromquellen verwendet; statt dessen könnten aber prinzipiell auch Spannungsquellen zum Einsatz kommen.

Der Aufbau der vorliegend betrachteten Vorrichtung ist in der Figur dargestellt.

Im betrachteten Beispiel umfaßt die Vorrichtung 18 Stromquellen Q1, Q2 ... Q18, 18 Schalter S1, S2 ... S18, ein Schieberegister SR mit 22 Schieberegister-Elementen D1, D2, ... D22, und einen Tiefpaßfilter TP; das zu filternde Signal ist mit TXDATA bezeichnet.

Die Stromquellen Q1 bis Q18 erzeugen Ströme I1 bis I18, welche über die Schalter S1 bis S18 auf einen gemeinsamen Knotenpunkt K geführt werden und sich dort zu einem Gesamtstrom I summieren. Dabei sind der Schalter S1 im Strompfad des Stromes I1, der Schalter S2 im Strompfad des Stromes I2, der Schalter S3 im Strompfad des Stromes I3, ..., und der Schalter S18 im Strompfad des Stromes I18 angeordnet.

Die Ströme I1 bis I18 sind im betrachteten Beispiel unterschiedlich groß, wobei jedoch die Ströme I1 und I18, I2 und I17, I3 und I16, I4 und I15, I5 und I14, I6 und I13, I7 und I12, I8 und I11, und I9 und I10 jeweils gleich groß sind, und wobei die Ströme von I1 bis I9 zunehmen. Es erweist sich als vorteilhaft, wenn eine (in der Figur nicht gezeigte) Einstelleinrichtung vorgesehen ist, mittels welcher die von den Stromquellen erzeugten Ströme einzeln oder gemeinsam um einen bestimmten wert oder einen bestimmten Faktor veränderbar sind.

Über die Schalter S1 bis S18 sind die Stromquellen Q1 bis Q18 ein- und ausschaltbar bzw. die die Ströme I18 bis I18 führenden Pfade vor dem Knotenpunkt K unterbrechbar.

Die Schalter S1 bis S18 werden abhängig von den Inhalten der Schieberegister-Elemente D5 bis D22 betätigt. Genauer gesagt werden der Schalter S1 abhängig vom Inhalt des Schieberegister-Elements D5 betätigt, der Schalter S2 abhängig vom Inhalt des Schieberegister-Elements D6 betätigt, der Schalter S3 abhängig vom Inhalt des Schieberegister-Elements D7 betätigt, der Schalter S4 abhängig vom Inhalt des Schieberegister-Elements D8 betätigt, der Schalter S5 abhängig vom Inhalt des Schieberegister-Elements D9 betätigt, der Schalter S6 abhängig vom Inhalt des Schieberegister-Elements D10 betätigt, der Schalter S7 abhängig vom Inhalt des Schieberegister-Elements D11 betätigt, der Schalter S8 abhängig vom Inhalt des Schieberegister-Elements D12 betätigt, der Schalter S9 abhängig vom Inhalt des Schieberegister-Elements D13 betätigt, der Schalter S10 abhängig vom Inhalt des Schieberegister-Elements D14 betätigt, der Schalter S11 abhängig vom Inhalt des Schieberegister-Elements D15 betätigt, der Schalter S12 abhängig vom Inhalt des Schieberegister-Elements D16 betätigt, der Schalter S13 abhängig vom Inhalt des Schieberegister-Elements D17 betätigt, der Schalter S14 abhängig vom Inhalt des Schieberegister-Elements D18 betätigt, der Schalter S15 abhängig vom Inhalt des Schieberegister-Elements D19 betätigt, der Schalter S16 abhängig vom Inhalt des Schieberegister-Elements D20 betätigt, der Schalter S17 abhängig vom Inhalt des Schieberegister-Elements D21 betätigt, und der Schalter S18 abhängig vom Inhalt des Schieberegister-Elements D22 betätigt.

Die ersten vier Schieberegister-Elemente D1 bis D4 sind mit keinem der Schalter S1 bis S18 verbunden.

Die Schieberegister-Elemente D1 bis D22 werden im betrachteten Beispiel übrigens durch D-Flip-Flops gebildet. Sie können prinzipiell aber auch durch beliebige andere Elemente gebildet werden, die sich als Schieberegister-Elemente einsetzen lassen.

Am Eingangsanschluß des Schieberegisters SR liegt das zu filternde Signal TXDATA an. Damit werden die Stromquellen Q1 bis Q18 bzw. die von diesen erzeugten Ströme abhängig vom Verlauf des zu filternden Signals geschaltet.

Beim zu filternden Signal TXDATA handelt es sich um einen digitalen Datenstrom, der im betrachteten Beispiel eine Bitfrequenz von 1 MBit/s aufweist. Die Schiebefrequenz (die Frequenz des den Schieberegister-Elementen D1 bis D22 zugeführten Taktsignals CLK) beträgt im betrachteten Beispiel 13 MHz, also das 13-fache der Bitfrequenz des zu filternden digitalen Datenstroms. Damit wird ein einen Bittakt lang am Schieberegister anliegendes Bit 13 Mal in des erste Schieberegister-Element D1 übernommen und weitergeschoben.

Es sei darauf hingewiesen, daß auf die genannten Frequenzen und deren Größenverhältnis keine Einschränkung besteht. Die Bitfrequenz und die Schiebefrequenz können unabhängig voneinander beliebig groß sein.

Legt man bei geöffneten Schaltern S1 bis S18 dauerhaft eine "1" an den Eingangsanschluß des Schieberegisters an, so stellen sich folgende Verhältnisse ein: So lange eine "1" am Eingangsanschluß des Schieberegisters anliegt, wird im Schiebetakt eine "1" in das erste Schieberegister-Element D1 übernommen und weitergeschoben. Die am Schieberegister-Eingangsanschluß anliegende "1" wird dadurch in eine durch das Schieberegister wandernde "1"-Folge transformiert. Mit dem fünften Schiebetakt erreicht die erste "1" der "1"-Folge das den Schalter S1 steuernde Schieberegister-Element D5. Von da an werden die Schalter S1 bis S18 im Schiebetakt der Reihe nach geschlossen, und durch die nachrückenden "1" der "1"-Folge geschlossen gehalten. Mit jedem Schließvorgang steigt der sich am Knotenpunkt K einstellende Gesamtstrom an. Dieser Anstieg erfolgt jedoch nicht sprungartig wie im zu filternden Signal, sondern nur allmählich, genauer gesagt stufenweise im Rhythmus des Schiebetaktes; der genaue Verlauf des Anstieges hängt von der Schiebefrequenz und von der Größe der Ströme ab, die die Stromquellen Q1 bis Q18 erzeugen.

Entsprechendes gilt, wenn man bei geschlossenen Schaltern S1 bis S18 dauerhaft eine "0" an den Eingangsanschluß des Schieberegisters anlegt. Dann stellen sich folgende Verhältnisse ein: So lange eine "0" am Eingangsanschluß des Schieberegisters anliegt, wird im Schiebetakt eine "0" in das erste Schieberegister-Element D1 übernommen und weitergeschoben. Die am Schieberegister-Eingangsanschluß anliegende "0" wird dadurch in eine durch das Schieberegister wandernde "0"-Folge transformiert. Mit dem fünften Schiebetakt erreicht die erste "0" der "0"-Folge das den Schalter S1 steuernde Schieberegister-Element D5. Von da an werden die Schalter S1 bis S18 im Schiebetakt der Reihe nach geöffnet, und durch die nachrückenden "0" der "0"-Folge geöffnet gehalten. Mit jedem Öffnungsvorgang nimmt der sich am Knotenpunkt K einstellende Gesamtstrom ab. Diese Abnahme erfolgt jedoch nicht sprungartig wie im zu filternden Signal, sondern nur allmählich, genauer gesagt stufenweise im Rhythmus des Schiebetaktes; der genaue Verlauf der Abnahme hängt von der Schiebefrequenz und von der Größe der Ströme ab, die die Stromquellen Q1 bis Q18 erzeugen.

Die sich einstellenden Vorgänge sind im normalen Betrieb, wo sich die am Schieberegister-Eingangsanschluß anliegenden Werte in der Regel häufig (entsprechend dem Inhalt des zu filternden digitalen Datenstroms) ändern, zumindest teilweise etwas anders. Der Grund hierfür liegt darin, daß eine 1 Bittakt lang am Schieberegister-Eingangsanschluß anliegende "1" in eine "nur" 13 "1" umfassende "1"-Folge transformiert wird, und daß eine 1 Bittakt lang am Schieberegister-Eingangsanschluß anliegende "0" in eine "nur" 13 "1" umfassende "0"-Folge transformiert wird. Die Auswirkungen dieses Umstandes werden im folgenden anhand der Bitfolgen 0010 und 0011 erläutert.

Bei der 0010-Folge liegt zunächst zwei Bittakte lang eine "0", dann einen Bittakt lang eine "1", und schließlich einen Bittakt lang wieder eine "0" am Schieberegister-Eingangsanschluß an. In der Zeit, in welcher die betreffenden Werte am Schieberegister-Eingangsanschluß anliegen, werden diese jeweils 13 Mal in das erste Schieberegister-Element D1 übernommen und weitergeschoben, so daß der durch das Schieberegister geschobene Datenstrom 26 Nullen, 13 Einsen, und wieder 13 Nullen umfaßt. Wenn die "1" an den Schieberegister-Eingangsanschluß angelegt wird, passiert zunächst außer den im Schieberegister ablaufenden Vorgängen nichts. Alle Schalter S1 bis S18 sind geöffnet, und keiner wird geschlossen. Dies ändert sich, wenn die erste "1" der "1"-Folge das Schieberegister-Element D5 erreicht. Mit dem Einschreiben einer "1" in das Schieberegister-Element D5 wird der Schalter S1 geschlossen, wodurch der Strom I1 zum Knotenpunkt K fließen kann. Mit dem nächsten Schiebetakt erreicht die erste "1" der "1"-Folge das Schieberegister-Element D6. Mit dem Einschreiben einer "1" in das Schieberegister-Element D6 wird der Schalter S2 geschlossen, wodurch der Strom I2 zum Knotenpunkt K fließen kann. Im fünften Schieberegister-Element steht zu diesem Zeitpunkt die zweite "1" der "1"-Folge, wodurch der Schalter S1 geschlossen bleibt. Dadurch können nun die Ströme I1 und I2 zum Knotenpunkt fließen und sich dort summieren. Durch die anschließenden Schiebevorgänge werden weiter ein Schalter nach dem anderen geschlossen, wodurch der durch den Knotenpunkt K fließende Strom immer weiter zunimmt. Dies setzt sich fort, bis die erste "1" der "1"-Folge das Schieberegister-Element D17 erreicht. Mit dem Einschreiben einer "1" in das Schieberegister-Element D17 wird der Schalter S13 geschlossen, wodurch der Strom I13 zum Knotenpunkt K fließen kann. In den Schieberegister-Elementen D5 bis D16 stehen zu diesem Zeitpunkt die letzten 12 "1" der "1"-Folge, wodurch die Schalter S1 bis S12 geschlossen bleiben. Dadurch können nun die Ströme I1 bis I13 zum Knotenpunkt K fließen und sich dort summieren. In den ersten Schieberegister-Elementen D1 bis D4 stehen mittlerweile die ersten vier "0" der sich an die "1"-Folge anschließenden "0"-Folge. Dies hat jedoch auf den sich am Knotenpunkt K einstellenden Strom keinen Einfluß, denn durch die Schieberegister-Elemente D1 bis D4 werden ja keine Schalter betätigt. Mit dem nächsten Schiebetakt erreicht die erste "1" der "1"-Folge das 18. Schieberegister-Element D18. Mit dem Einschreiben einer "1" in das Schieberegister-Element D18 wird der Schalter S14 geschlossen, wodurch der Strom I14 zum Knotenpunkt K fließen kann. Gleichzeitig erreicht die erste "0" der sich an die "1"-Folge anschließende "0"-Folge das Schieberegister-Element D5. Mit dem Einschreiben einer "0" in das Schieberegister-Element D5 wird der Schalter S1 geöffnet, wodurch der Strom I1 nicht mehr zum Knotenpunkt K fließen kann. Dadurch können nun die Ströme I2 bis I14 zum Knotenpunkt K fließen und sich dort summieren. Weil I1 im betrachteten Beispiel kleiner ist als I14, steigt der durch den Knotenpunkt K fließende Strom gegenüber dem vorhergehenden Schiebetakt dennoch leicht an. Mit dem nächsten Schiebetakt erreicht die erste "1" der "1"-Folge das Schieberegister-Element D19. Mit dem Einschreiben einer "1" in das Schieberegister-Element D19 wird der Schalter S15 geschlossen, wodurch der Strom I15 zum Knotenpunkt K fließen kann. Gleichzeitig erreicht die erste "0" der sich an die "1"-Folge anschließende "0"-Folge das 5chieberegister-Element D6. Mit dem Einschreiben einer "0" in das Schieberegister-Element D6 wird der Schalter S2 geöffnet, wodurch der Strom I2 nicht mehr zum Knotenpunkt K fließen kann. Dadurch können nun die Ströme I3 bis I15 zum Knotenpunkt K fließen und sich dort summieren. Weil I2 im betrachteten Beispiel kleiner ist als I15, steigt der durch den Knotenpunkt K fließende Strom gegenüber dem vorhergehenden Schiebetakt dennoch leicht an. Durch die anschließenden Schiebevorgänge werden weiter je ein Schalter geschlossen und geöffnet, wobei jedoch der durch den Knotenpunkt K fließende Strom nicht mehr weiter steigt, sondern sondern zunächst gleich bleibt (I3 = 16) und dann sogar abfällt (I4 > I17; I5 > 18). Von dem Schiebetakt an, zu dem die erste "0" der sich an die "1"-Folge anschließende "0"-Folge das Schieberegister-Element D10 erreicht, werden (zumindest vorübergehend) nur noch Schalter geöffnet, und kein Schalter mehr geschlossen. Genauer gesagt wird mit dem Einschreiben einer "0" in das Schieberegister-Element D10 der Schalter S6 geöffnet, wodurch der Strom I6 nicht mehr zum Knotenpunkt K fließen kann (ohne daß gleichzeitig ein anderer Schalter geschlossen wird). Dadurch können nun nur noch die Ströme I7 bis I18 zum Knotenpunkt K fließen und sich dort summieren. Durch die anschließenden Schiebevorgänge werden weiter ein Schalter nach dem anderen geöffnet, wodurch der durch den Knotenpunkt K fließende Strom immer weiter abnimmt. Wie weit der Strom abnimmt, hängt davon ab, ob sich an die gerade durch das Schieberegister geschobene "0"-Folge eine weitere "0"-Folge oder eine "1"-Folge anschließt. Wenn sich an die "0"-Folge eine weitere "0"-Folge anschließt sind irgendwann alle Schalter S1 bis S18 geöffnet, wodurch der durch den Knotenpunkt K fließende Strom zu Null wird. Wenn sich an die "0"-Folge eine "1"-Folge anschließt, bleiben mindestens fünf der Schalter S1 bis S18 geschlossen, wodurch der durch den Knotenpunkt K fließende Strom nicht zu Null wird.

Bei einer 0011-Folge des zu filternden (an den Schieberegister-Eingangsanschluß angelegten) Signals liegt zunächst zwei Bittakte lang eine "0", und dann zwei Bittakte lang eine "1" am Schieberegister-Eingangsanschluß an. In der Zeit, in welcher die jeweiligen Werte am Schieberegister-Eingangsanschluß anliegen, werden diese jeweils 13 Mal in das erste Schieberegister-Element D1 übernommen und weitergeschoben, so daß der durch das Schieberegister geschobene Datenstrom 26 Nullen und 26 Einsen umfaßt. Beim Durchschieben dieses Datenstroms durch das Schieberegister laufen bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die erste "1" der ersten "1"-Folge das 17. Schieberegister-Element erreicht, die selben Vorgänge ab wie bei der vorstehend beschriebenen 0010-Folge der zu filternden Daten. Mit dem Einschreiben einer "1" in das Schieberegister-Element D18 wird der Schalter S14 geschlossen, wodurch der Strom I14 zum Knotenpunkt K fließen kann. Gleichzeitig erreicht die erste "1" der sich an die erste "1"-Folge anschließenden "1"-Folge das Schieberegister-Element D5. Durch das Einschreiben einer "1" in das Schieberegister-Element D5 bleibt der Schalter S1 geschlossen, wodurch der Strom I1 auch weiterhin zum Knotenpunkt K fließen kann. Dadurch können nun die Ströme I1 bis I14 zum Knotenpunkt K fließen und sich dort summieren. Mit dem nächsten Schiebetakt erreicht die erste "1" der ersten "1"-Folge das Schieberegister-Element D19. Mit dem Einschreiben einer "1" in das Schieberegister-Element D19 wird der Schalter S15 geschlossen, wodurch der Strom I15 zum Knotenpunkt K fließen kann. Gleichzeitig erreicht die erste "1" der sich an die erste "1"-Folge anschließenden zweiten "1"-Folge das Schieberegister-Element D6, und die zweite "1" der zweiten "1"-Folge das Schieberegister-Element D5. Durch das Einschreiben einer "1" in die Schieberegister-Elemente D5 und D6 bleiben die Schalter S1 und S2 geschlossen, wodurch die Ströme I1 und I2 auch weiterhin zum Knotenpunkt K fließen können. Dadurch können nun die Ströme I1 bis I15 zum Knotenpunkt K fließen und sich dort summieren. Durch die anschließenden Schiebevorgänge wird weiter ein Schalter nach dem anderen geschlossen, wodurch der durch den Knotenpunkt K fließende Strom immer weiter zunimmt. Schließlich sind alle Schalter S1 bis S18 geschlossen, wodurch alle Ströme I1 bis I18 zum Knotenpunkt K fließen und sich dort summieren können.

Der durch den Knotenpunkt K fließende Strom verändert sich abhängig vom Verlauf des zu filternden (an den Schieberegister-Eingangsanschluß angelegten Signals). Der durch den Knotenpunkt K fließende Strom weist einen stufenförmigen Verlauf auf, wobei die Höhe der Stufen von der Größe der Ströme I1 bis I18 abhängt, und wobei die Tiefe der Stufen von der Länge des Schiebetaktes abhängt.

Der durch den Knotenpunkt fließende Strom wird durch den eingangs bereits erwähnten (im betrachteten Beispiel außerhalb einer den Rest der in der Figur gezeigten Anordnung enthaltenden integrierten Schaltung untergebrachten) Tiefpaß TP geglättet. Das daraus resultierende Signal ist das Ergebnis der Filterung des zu filternden Signals. Das resultierende Signal wird, wie vorstehend bereits erwähnt wurde, auf einen hochfrequenten Träger aufmoduliert (Frequenzmodulation). Dies geschieht im betrachteten Beispiel dadurch, daß es an den Steuereingang eines in der Figur mit VCO bezeichneten spannungsgesteuerten Oszillators angelegt wird.

Das aus dem spannungsgesteuerten Oszillator VCO ausgegebene Signal ist das Ergebnis der Aufmodulation des gefilterten Signals auf einen hochfrequenten Träger.

Es dürfte einleuchten, daß mit Vorrichtungen der vorstehend beschriebenen Art nicht nur Gauß-Filter realisierbar sind. Prinzipiell können damit auch beliebige andere Filter-Charakteristiken realisiert werden.

Je nach dem gewünschten Ergebnis kann es hierzu beispielsweise erforderlich sein,

  • – mehr oder weniger Strom- oder Spannungsquellen vorzusehen,
  • – die Größen und/oder die Verhältnisse der von den Strom- oder Spannungsquellen erzeugten Ströme oder Spannungen anders festzulegen,
  • – mehr oder weniger Schieberegister-Elemente vorzusehen,
  • – ein anderes Verhältnis zwischen Bitfrequenz und Schiebefrequenz vorzusehen,
  • – mehr oder weniger Schieberegister-Elemente vorzusehen, durch die kein Schalter betätigt wird,
  • – die Schieberegister-Elemente, durch die kein Schalter betätigt wird, anders innerhalb des Schieberegisters zu positionieren,
  • – andere Zuordnungen zwischen den Schieberegister-Elementen und den Schaltern vorzusehen, und/oder
  • – die Betätigung der Schalter vom Ergebnis einer logischen Verknüpfung der Inhalte mehrerer Schieberegister-Elemente oder sonstiger Signale abhängig zu machen,
wobei es sich als vorteilhaft erweisen kann, wenn einzelne, mehrere oder alle der möglichen Modifikationen durch den Hersteller oder den Benutzer veränderbare Einstellungen sind, die sich statisch oder dynamisch verändern lassen.

Die beschriebene Vorrichtung und das beschriebene Verfahren ermöglichen es unabhängig von den Einzelheiten der praktischen Realisierung, digitale Datenströme repräsentierende Signale mit minimalem Aufwand wunschgemäß zu filtern.

CLKSchiebetaktsignal D1-D22Schieberegister-Elemente I1-I18Ströme der Stromquellen Q1-Q18 Q1-Q18Stromquellen S1-S18Schalter SRSchieberegister TPTiefpaß-Filter TXDATAzu filterndes Signal VCOspannungsgesteuerter Oszillator

Anspruch[de]
  1. Vorrichtung zum Filtern eines einen digitalen Datenstrom repräsentierenden Signals (TXDATA), wobei das zu erzeugende Signal (I) unter Verwendung der Ströme (I1-I18) oder Spannungen von aus einer Vielzahl von Strom- oder Spannungsquellen (Q1-Q18) ausgewählten Strom- oder Spannungsquellen generiert wird, und wobei die Auswahl der Strom- oder Spannungsquellen (Q1-Q18), deren Ströme (I1-I18) oder Spannungen zur Generierung des zu erzeugenden Signals (I) verwendet werden, abhängig von den Inhalten der Elemente (D1-D22) eines Schieberegisters (SR) erfolgt, dessen Eingangsanschluss mit dem zu filternden Signal (TXDATA) beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einstellvorrichtung vorgesehen ist, mittels welcher die von den Stromquellen erzeugten Ströme einzeln um einen bestimmten Wert oder einen bestimmten Faktor veränderbar sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebefrequenz, mit welcher am Eingangsanschluß des Schieberegisters (SR) anliegende Daten (TXDATA) in das erste Schieberegister-Element (D1) übernommen und weitergeschoben werden, ein Vielfaches der Bitfrequenz des durch das zu filternde Signal (TXDATA) repräsentierten digitalen Datenstroms beträgt.
  3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl der Ströme (I1-I18) oder Spannungen, unter Verwendung welcher das zu erzeugende Signal (I) generiert wird, mit Hilfe von Schaltern (S1-S18) erfolgt, über welche die Strom- oder Spannungsquellen (Q1-Q18) ein- und ausschaltbar sind.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl der Ströme (I1-I18) oder Spannungen, unter Verwendung welcher das zu erzeugende Signal (I) generiert wird, mit Hilfe von Schaltern (S1-S18) erfolgt, über welche die Ströme (I1-I18) oder die Spannungen führende Pfade unterbrechbar sind.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalter (S1-S18) abhängig von den Inhalten der Schieberegister-Elemente (D1-D22) betätigt werden.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalter (S1-S18) jeweils abhängig vom Inhalt eines ganz bestimmten Schieberegister-Elements (D5-D22) betätigt werden.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich unter den Schieberegister-Elementen (D1-D22) Schieberegister-Elemente (D1-D4) befinden, denen kein Schalter (S1-S18) zugeordnet ist.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zu erzeugende Signal (I) aus den Strömen (I1-I18) oder Spannungen der jeweils ausgewählten Strom- oder Spannungsquellen (Q1-Q18) zusammengesetzt wird.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ströme (I1-I18) oder Spannungen der jeweils ausgewählten Strom- oder Spannungsquellen (Q1-Q18) addiert werden.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das aus der Addition der Ströme (I1-I18) oder Spannungen resultierende Signal (I) einer Tiefpaß-Filterung unterzogen wird.
  11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterung des zu filternden Signals (TXDATA) eine Gauß-Filterung ist.
  12. Verfahren zum Filtern eines einen digitalen Datenstrom repräsentierenden Signals (TXDATA), wobei das zu erzeugende Signal (I) unter Verwendung der Ströme (I1-I18) oder Spannungen von aus einer Vielzahl von Strom- oder Spannungsquellen (Q1-Q18) ausgewählten Strom- oder Spannungsquellen generiert wird, und wobei die Auswahl der Strom- oder Spannungsquellen (QI-Q18), deren Ströme (I1-I18) oder Spannungen zur Generierung des zu erzeugenden Signals (I) verwendet werden, abhängig von den Inhalten der Elemente (D1-D22) eines Schieberegisters (SR) erfolgt, dessen Eingangsanschluss mit dem zu filternden Signal (TXDATA) beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtercharakteristik änderbar ist, indem mittels einer Einstellvorrichtung die von den Stromquellen erzeugten Ströme einzeln um einen bestimmten Wert oder einen bestimmten Faktor verändert werden.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebefrequenz, mit welcher am Eingangsanschluß des Schieberegisters (SR) anliegende Daten (TXDATA) in das erste Schieberegister-Element (D1) übernommen und weitergeschoben werden, ein Vielfaches der Bitfrequenz des durch das zu filternde Signal (TXDATA) repräsentierten digitalen Datenstroms beträgt.
  14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl der Ströme (I1-I18) oder Spannungen, unter Verwendung welcher das zu erzeugende Signal (I) generiert wird, mit Hilfe von Schaltern (S1-S18) erfolgt, über welche die Strom- oder Spannungsquellen (Q1-Q18) ein- und ausschaltbar sind.
  15. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl der Ströme (I1-I18) oder Spannungen, unter Verwendung welcher das zu erzeugende Signal (I) generiert wird, mit Hilfe von Schaltern (S1-S18) erfolgt, über welche die Ströme (I1-I18) oder die Spannungen führende Pfade unterbrechbar sind.
  16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalter (S1-S18) abhängig von den Inhalten der Schieberegister-Elemente (D1-D22) betätigt werden.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalter (S1-S18) jeweils abhängig vom Inhalt eines ganz bestimmten Schieberegister-Elements (D5-D22) betätigt werden.
  18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass sich unter den Schieberegister-Elementen (D1-D22) Schieberegister-Elemente (D1-D4) befinden, denen kein Schalter (S1-S18) zugeordnet ist.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das zu erzeugende Signal (I) aus den Strömen (I1-I18) oder Spannungen der jeweils ausgewählten Strom- oder Spannungsquellen (Q1-Q18) zusammengesetzt wird.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Ströme (I1-I18) oder Spannungen der jeweils ausgewählten Strom- oder Spannungsquellen (Q1-Q18) addiert werden.
  21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das aus der Addition der Ströme (I1-I18) oder Spannungen resultierende Signal (I) einer Tiefpaß-Filterung unterzogen wird.
  22. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterung des zu filternden Signals (TXDATA) eine Gauß-Filterung ist.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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