CN108336984B - 一种凹口滤波器及相关的滤波电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种新颖的凹口滤波器及相关的滤波电路，通过改变或调整一可调整参数A的数值，轻易实现适当调整该凹口滤波器的凹口频带的中心频率的衰减量大小，适应性地控制通过该凹口滤波器的一输入信号在某一特定频率成份的信号衰减量大小，部分地抑制或部分衰减该特定频率成份，不影响该凹口滤波器的频带宽度大小。

Description

一种凹口滤波器及相关的滤波电路

技术领域

本发明有关于一种凹口滤波机制，尤指一种可调整一凹口频带的中心频率衰减量的凹口滤波器及相关的滤波电路，以部分抑制一信号频率成份。

背景技术

一般而言，一凹口滤波器(Notch filter)系用以将某一特定频率的信号成份滤除，在频率域来看是衰减该特定频率的信号成份，而现今传统凹口滤波器的凹口频宽的大小会随该凹口滤波器用以衰减该特定频率的信号成份的衰减量而变，具体来说，当用以衰减该特定频率的信号成份的衰减量设计会较少(亦即仅部分衰减该特定频率的信号成份)时，传统凹口滤波器的凹口频宽会变得较窄，而不适用于某些有特定需求的信号处理电路中。

发明内容

因此本发明的目的之一在于提供一种可调整一凹口频带的中心频率衰减量的凹口滤波器及相关的滤波电路，以解决上述的问题。

根据本发明的实施例，其系提供一种凹口滤波器。该凹口滤波器包含：一第一加法器，用以将一输入信号与一第一乘法器的一输出相加以产生一输出；一延迟单元，耦接至该第一加法器，用以对该第一加法器的该输出进行单位延迟，产生一延迟信号；该第一乘法器，耦接至该延迟单元与该第一加法器，用以接收该延迟信号，根据一第一参数，将该第一参数与该延迟信号相乘以产生第一乘法器的该输出至该第一加法器；一第二乘法器，用以根据一第二参数与一可调整参数，将该第二参数与该可调整参数相乘以产生一特定信号；一第三乘法器，耦接至该第二乘法器与该延迟单元，用以将该延迟信号与该特定信号相乘以产生一输出；以及，一第二加法器，耦接至该第三乘法器与该输入信号，用以将该输入信号与该第二乘法器的该输出的一反相信号相加，以产生该凹口滤波器的一输出信号。

根据本发明的实施例，另提供一种凹口滤波器。该凹口滤波器包含：一第一延迟单元，用以接收并延迟一输入信号，产生一第一延迟信号；一第一乘法器，耦接至该第一延迟单元，与该第一延迟信号与一第一参数相乘，以产生一输出；一第一加法器，用以接收该输入信号、该第一乘法器的该输出与一回授信号，产生该凹口滤波器之一输出信号；一第一延迟单元，用以接收并延迟该输出信号，产生一第二延迟信号；以及，一第二乘法器，耦接至该第二延迟单元，用以将一第二参数与该第二延迟信号相乘，以产生该回授信号至该第一加法器。

根据本发明的实施例，提供一种滤波电路。该滤波电路包含：一凹口滤波器，用以通过一可调整参数A调整该凹口滤波器的一中心频率的一信号衰减量；以及一适应性预估电路，耦接至该凹口滤波器，用以预估一信号；其中该凹口滤波器用以先部分地抑制该滤波电路的一输入信号于该凹口滤波器的该中心频率的一频率成份，令该适应性预估电路接着对部分抑制后的该输入信号进行预估与追踪。

本发明的优点在于，可在几乎不改变(等效实质上不变动)该凹口滤波器的凹口频宽参数及/或其他参数下，通过改变或调整一可调整参数A的数值，轻易实现适当调整该凹口滤波器的凹口频带的中心频率的衰减量大小(亦即改变其振幅响应)，适应性地控制通过该凹口滤波器的一输入信号在某一特定频率成份的信号衰减量大小，以部分地抑制或部分衰减该特定频率成份，而不影响该凹口滤波器的凹口频带宽度大小。

附图说明

图1为本发明第一实施例的凹口滤波器的电路示意图。

图2为图1所示的凹口滤波器的一实施例的振幅响应及相位响应的示意图。

图3为本发明第二实施例的凹口滤波器的电路示意图。

图4为本发明第三实施例的一滤波电路的电路示意图。

符号说明

100、300、400 凹口滤波器

105、130、315、425 加法器

110、305、320 延迟单元

115、120、125、325 乘法器

401 滤波电路

405 适应性预估电路

410 延迟电路

415 乘法器电路

420 加法器电路

具体实施方式

本发明的实施例，其发明概念主旨在于提供一种新颖的凹口滤波器(Notchfilter)电路结构，令可在几乎不改变(等效实质上不变动)该凹口滤波器的凹口频宽参数及/或其他参数下，通过改变或调整一可调整参数A的数值，轻易实现适当调整该凹口滤波器的凹口频带的中心频率的衰减量大小(亦即改变其振幅响应)，适应性地控制通过该凹口滤波器的一输入信号在某一特定频率成份的信号衰减量大小，以部分地抑制或部分衰减该特定频率成份，不影响该凹口滤波器的频带宽度大小。以下提供了两种可行的实施例，需注意，凡利用上述发明概念而实现的凹口滤波器的电路结构，均落入本案的范畴。

参照图1，图1为本发明第一实施例的凹口滤波器100的电路示意图。凹口滤波器100包含一加法器105、一延迟单元110、乘法器115/120/125及一加法器130，其中加法器105用以接收一输入信号x(n)与乘法器115的一输出信号，延迟单元110耦接至该加法器105并作为一缓冲器之用，对该加法器105的一输出信号进行一单位的时间延迟，产生一延迟信号，乘法器115系耦接至延迟单元110与该加法器105，并用以接收该延迟信号，根据一第一参数，产生该第一参数与该延迟信号的乘积作为其输出信号，其中该第一参数为α×e^jω，α为用以设定该凹口滤波器100的一凹口频宽的参数，且一般而言，α为一小于1的数值，ω为该凹口频宽的一中心频率参数。

乘法器125根据一可调整参数A，产生该可调整参数A与一第二参数(1-α)×e^jω的乘积作为其输出信号，接着，乘法器120将乘法器125的输出信号与该延迟信号相乘作为其输出信号，而加法器130耦接至乘法器120的输出与该输入信号x(n)，并用以将该输入信号x(n)与该乘法器120的输出信号的反相信号(以“–”标示)相加来产生该输出信号y(n)。

根据图1所示的凹口滤波器100的电路结构，其转换函数H(z)可表示为如下：

图2为图1所示的凹口滤波器100的一实施例的振幅响应及相位响应的示意图，如图2的上半部所示，通过可调整参数A的大小调整，在不改变凹口滤波器100的凹口频带宽度下，可适当地改变其振幅响应的大小，并且实质上不影响其相位响应等等的特性，例如曲线CV1所示为可调整参数A的数值设定为1的振幅响应，而曲线CV2所示为可调整参数A的数值设定为0.8的振幅响应，如图可知只需改变或调整可调整参数A的数值，在不改变频宽参数α及/或其他参数下，轻易实现适当调整凹口滤波器100的振幅响应大小，适应性地控制输入信号x(n)在上述中心频率的信号衰减量，部分地抑制输入信号x(n)在上述中心频率附近的频率成份来产生输入信号y(n)。

参照图3，图3为本发明第二实施例的凹口滤波器300的电路示意图。凹口滤波器300包含一延迟单元305(作为缓冲器)、一乘法器310、一加法器315、一延迟单元320(作为缓冲器)及一乘法器325，其中延迟单元305用以接收并延迟该输入信号x(n)以产生一延迟信号至乘法器310，乘法器310根据一第一参数(亦即-[α+A×(1-α)]×e^jω)，用以将该第一参数与该延迟信号相乘以产生一输出信号至加法器315，加法器315耦接至乘法器310、延迟单元320及乘法器325，并用以对输入信号x(n)、乘法器310的输出信号及乘法器325的输出信号相加，产生输出信号y(n)，延迟单元320用以接收并延迟该输出信号y(n)以产生一延迟信号至乘法器325，而乘法器325根据一第二参数(亦即α×e^jω)，用以将该第二参数与延迟单元320的延迟信号相乘以产生一输出信号至加法器315，其中第一参数中的A为可调整参数，α为用以设定该凹口滤波器100的凹口频宽的参数，ω为该凹口频宽的一中心频率参数。

根据图3所示的凹口滤波器300的电路结构，其转换函数H(z)可表示为如下：

图3所示的凹口滤波器300的电路结构的实施例的振幅响应及相位响应的示意图，相似于图2所示的实施例的振幅响应及相位响应，可参照图2，于此不另绘示。

再者，本案实施例的新颖的凹口滤波器可与一适应性预估电路作搭配使用，使得可先利用该凹口滤波器并通过调整可调整参数A的数值以部分地抑制该输入信号x(n)中某一特定频率的噪声成份，接着再利用该适应性预估电路来预估与追踪部分抑制后的该输入信号x(n)的噪声成份，由于部分地抑制该输入信号x(n)中某一特定频率的噪声成份，所以可令该适应性预估电路以较快的收敛速度准确地预估与追踪部分抑制后的该输入信号x(n)中某一特定频率的噪声成份，将此噪声部分从x(n)中移除。

参照图4，图4为本发明第三实施例的一滤波电路401的电路示意图。该滤波电路401包含凹口滤波器400与适应性预估电路405，凹口滤波器400的电路结构可采用前述图1所示的凹口滤波器100或图3所示的凹口滤波器300来实现，适应性预估电路405包含一延迟电路410(包括n个串联连接的延迟单元，第一个延迟单元用以接收输入信号)、一乘法器电路415(包括n个乘法器)、一加法器电路420(包括n个串联连接的加法器)及一加法器425，n为大于或等于2的数值，每一乘法器连接于一对应的延迟单元的输出，并将该输出乘上一对应参数(C1、C2、…、Cn)来产生一对应的乘积至加法器电路420中的一对应加法器，该些n个加法器用以将每一个乘法器所产生的乘积相加以产生一预估信号Sp(预估噪声信号)，加法器425用以将所接收到的输入信号与该预估噪声信号Sp的反相信号相加以产生一误差信号Sr，并输出该误差信号Sr至乘法器电路415以调整该些对应的参数C1、C2、…、Cn。待适应性预估电路405收敛时，该预估噪声信号Sp即是所预估的输入信号的噪声成份，而凹口滤波器400的输出信号y(n)减去预估噪声信号Sp即是作为滤波电路401的输出。

上述滤波电路401的优点在于，通过利用凹口滤波器400调整可调整参数A的数值(如图2所示)，可部分地抑制该信号x(n)中某一特定频率的噪声成份而产生信号y(n)，信号y(n)即为被部分抑制后的信号x(n)，且含有原来输入信号x(n)中某一特定频率的噪声成份信号，适应性预估电路405可用较快的收敛速度准确地预估与追踪噪声成份信号，以利噪声成份由x(n)中移除，特别是当噪声成份信号包括跳动的频率成份时。

另外，应注意的是，其他实施例中，凹口滤波器400与适应性预估电路405可分别操作在不同的频率域，换言之，凹口滤波器400与适应性预估电路405有不同的操作频率，而凹口滤波器400与适应性预估电路405之间亦可设置其他的电路来进行频率转换。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (9)

1.一种凹口滤波器，包含：

一第一加法器，用以将一输入信号与一第一乘法器的一输出相加以产生一输出；

一延迟单元，耦接至该第一加法器，用以对该第一加法器的该输出进行单位延迟，产生一延迟信号；其中，该第一乘法器，耦接至该延迟单元与该第一加法器，用以接收该延迟信号，将一第一参数与该延迟信号相乘以产生第一乘法器的该输出至该第一加法器；

一第二乘法器，用以根据一第二参数与一可调整参数，将该第二参数与该可调整参数相乘以产生一特定信号；

一第三乘法器，耦接至该第二乘法器与该延迟单元，用以将该延迟信号与该特定信号相乘以产生一输出；以及

一第二加法器，耦接至该第三乘法器与该输入信号，用以将该输入信号与该第二乘法器的该输出的一反相信号相加，以产生该凹口滤波器的一输出信号。

2.如权利要求1所述的凹口滤波器，其特征在于，该可调整参数用以调整该凹口滤波器的一中心频率的信号衰减量，令调整该输入信号于该中心频率的一信号成份衰减量。

3.如权利要求1所述的凹口滤波器，其特征在于，该第一参数为α×e^jω，该第二参数为(1-α)×e^jω，α为用以设定该凹口滤波器的一凹口频宽的参数，ω为一中心频率参数。

4.一种凹口滤波器，包含：

一第一延迟单元，用以接收并延迟一输入信号，产生一第一延迟信号；

一第一乘法器，耦接至该第一延迟单元，与该第一延迟信号与一第一参数相乘，以产生一输出；

一第一加法器，用以接收该输入信号、该第一乘法器之该输出与一回授信号，产生该凹口滤波器的一输出信号；

一第二延迟单元，用以接收并延迟该输出信号，产生一第二延迟信号；以及

一第二乘法器，耦接至该第二延迟单元，用以将一第二参数与该第二延迟信号相乘，以产生该回授信号至该第一加法器。

5.如权利要求4所述的凹口滤波器，其特征在于，该第一参数为-[α+A×1-α×ejω，该第二参数为α×ejω，α为用以设定该凹口滤波器的一凹口频宽的参数，ω为一中心频率参数，以及A为一可调整参数，用以调整该凹口滤波器的一中心频率的信号衰减量，令调整该输入信号于该中心频率的一信号成份衰减量。

6.一种滤波电路，包含：

一凹口滤波器，用以通过一可调整参数A调整该凹口滤波器的一中心频率的一信号衰减量，其中所述可调整参数A包括不等于所述中心频率的参数，以及该凹口滤波器的转换函数H(z)为：

或者

其中，α为用以设定该凹口滤波器的一凹口频宽的参数，ω为一中心频率参数；以及

一适应性预估电路，耦接至该凹口滤波器，用以预估一信号；

其中该凹口滤波器用以先部分地抑制该滤波电路的一输入信号于该凹口滤波器的该中心频率的一频率成份，令该适应性预估电路接着对部分抑制后的该输入信号进行预估与追踪。

7.如权利要求6所述的滤波电路，其特征在于，该凹口滤波器包含：

一第一加法器，用以将一输入信号与一第一乘法器的一输出相加以产生一输出；

一延迟单元，耦接至该第一加法器，用以对该第一加法器的该输出进行单位延迟，产生一延迟信号；其中，该第一乘法器，耦接至该延迟单元与该第一加法器，用以接收该延迟信号，将一第一参数与该延迟信号相乘以产生第一乘法器的该输出至该第一加法器；

一第二乘法器，用以根据一第二参数与一可调整参数，将该第二参数与该可调整参数相乘以产生一特定信号；

一第三乘法器，耦接至该第二乘法器与该延迟单元，用以将该延迟信号与该特定信号相乘以产生一输出；以及

一第二加法器，耦接至该第三乘法器与该输入信号，用以将该输入信号与该第二乘法器之该输出的一反相信号相加，以产生该凹口滤波器的一输出信号。

8.如权利要求6所述的滤波电路，其特征在于，该凹口滤波器包含：

一第一延迟单元，用以接收并延迟一输入信号，产生一第一延迟信号；

一第一乘法器，耦接至该第一延迟单元，与该第一延迟信号与一第一参数相乘，以产生一输出；

一第一加法器，用以接收该输入信号、该第一乘法器的该输出与一回授信号，产生该凹口滤波器的一输出信号；

一第二延迟单元，用以接收并延迟该输出信号，产生一第二延迟信号；以及

一第二乘法器，耦接至该第二延迟单元，用以将一第二参数与该第二延迟信号相乘，以产生该回授信号至该第一加法器。

9.如权利要求6所述的滤波电路，其特征在于，该适应性预估电路包含：

一延迟电路，包括多个串联连接之延迟单元；

一乘法器电路，包括多个乘法器，每一乘法器分别连接至该些延迟单元中一对应延迟单元的一输出，并根据一对应参数，将该对应延迟单元的该输出与该对应参数相乘；

一加法器电路，包括多个串联连接之加法器，每一加法器分别连接至该些乘法器中一对应的乘法器的一输出，该些加法器系以将该些乘法器的多个输出相加以产生一预估信号；

一特定加法器，连接至该加法器电路，用以将部分抑制后的该输入信号与该预估信号的一反相信号相加，以产生一误差信号，该误差信号用以调整该些乘法器的多个对应参数。

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