JP2001244793A - Notch filter - Google Patents

Notch filter

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JP2001244793A
JP2001244793A JP2000055417A JP2000055417A JP2001244793A JP 2001244793 A JP2001244793 A JP 2001244793A JP 2000055417 A JP2000055417 A JP 2000055417A JP 2000055417 A JP2000055417 A JP 2000055417A JP 2001244793 A JP2001244793 A JP 2001244793A
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JP
Japan
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line spectrum
frequency
filter
signal
sine wave
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JP2000055417A
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Kensaku Fujii
健作 藤井
Toshiro Oga
寿郎 大賀
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a notch filter that eliminates unwanted line spectrum components from a broadband signal, on which the undesired line spectrum component is superimposed, easily adjusts the frequency of the eliminated line spectrum and suppresses only the unwanted line spectrum without attenuating the broadband signal component. SOLUTION: The notch filter is provided with a line spectrum frequency specification means 11, that uses a high-degree prediction filter applying linear prediction analysis to an input signal to specify a frequency of a line spectrum, a sine wave/cosine wave generating means 12 that generates a sine wave and a cosine wave with the same frequency as that of the line spectrum, an adaptive filter 13 that receives the sine wave and the cosine wave as its input signals, and an adder 14 that provides an output of the difference between a signal resulting from superimposing the line spectrum on the broadband signal and an output signal from the adaptive filter 13, and also a means that updates the coefficient of the adaptive filter so as to minimize the output from the adder 14.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電源ハムなどの不
要な線スペクトル成分が重畳した広帯域信号から、その
線スペクトル成分を除去し、所要の広帯域信号のみを取
り出すノッチフィルタに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a notch filter which removes a line spectrum component from a broadband signal on which an unnecessary line spectrum component such as a power supply hum is superimposed, and extracts only a required broadband signal.

【0002】ノッチフィルタは、その通過を阻止する線
スペクトル周波数にフィルタ周波数特性の零点を合わせ
ることによって実現される。図8にノッチフィルタの基
本構造を示す。81,82は1標本化周期の遅延を生じ
させる遅延素子、83,84は係数を乗算する乗算器、
85,86は加算器である。
[0002] A notch filter is realized by adjusting the zero point of the filter frequency characteristic to the line spectrum frequency that blocks the passage. FIG. 8 shows the basic structure of the notch filter. 81 and 82 are delay elements for causing a delay of one sampling period, 83 and 84 are multipliers for multiplying coefficients,
85 and 86 are adders.

【0003】図8に示すノッチフィルタは、2次の非巡
回型フィルタであり、その零点周波数f0 は、乗算器8
3の係数aによって決定される。零点周波数f0 と係数
aとの関係は、以下の式(1)によって表される。 a=−2√b・cos(2πf0 T) ・・・(1) ここで、Tは標本化周期である。
[0003] The notch filter shown in FIG. 8 is a second-order non-recursive filter, and its zero point frequency f 0 is determined by a multiplier 8
It is determined by a coefficient a of 3. The relationship between the zero point frequency f 0 and the coefficient a is expressed by the following equation (1). a = −2√b · cos (2πf 0 T) (1) where T is a sampling period.

【0004】そして、図8に示すノッチフィルタの阻止
特性は、乗算器84の係数bを1に近い値とするほど急
峻になる。このことは、乗算器84の係数bを1に近い
値に設定し、乗算器83の係数aを調整することによっ
て、ノッチフィルタの阻止周波数が容易に調整されるこ
とを意味する。
[0004] The blocking characteristic of the notch filter shown in FIG. 8 becomes steeper as the coefficient b of the multiplier 84 is set to a value closer to 1. This means that by setting the coefficient b of the multiplier 84 to a value close to 1 and adjusting the coefficient a of the multiplier 83, the rejection frequency of the notch filter can be easily adjusted.

【0005】[0005]

【従来の技術】図9は2次非巡回型フィルタの周波数特
性を示し、実線は、阻止周波数が800Hzとなるよう
に係数aを与えて計算した図8に示す非巡回型フィルタ
の周波数特性である。但し、係数bには阻止特性が最も
急峻となるb=1を与えている。
2. Description of the Related Art FIG. 9 shows a frequency characteristic of a second-order acyclic filter, and a solid line shows a frequency characteristic of the acyclic filter shown in FIG. 8 calculated by giving a coefficient a so that a stop frequency becomes 800 Hz. is there. However, the coefficient b is set to b = 1 at which the rejection characteristic is the steepest.

【0006】明らかにこの周波数特性において零点が8
00Hzに生じており、これによって800Hzの線ス
ペクトルは通過を阻止される。しかし、その周波数特性
は図から分かるように十分に急峻ではなく、800Hz
以外の周波数成分も大きな減衰を受ける。
Obviously, in this frequency characteristic, the zero point is 8
At 800 Hz, which blocks the 800 Hz line spectrum from passing. However, its frequency characteristic is not sufficiently steep as can be seen from the figure, and is 800 Hz.
Other frequency components are also greatly attenuated.

【0007】阻止しようとする線スペクトル以外の周波
数成分の減衰を少なくするための対策として、通常、極
(pole)を構成する1次或いは2次の巡回型フィルタ
を、ノッチフィルタに縦続的に適当に配置して、阻止す
る線スペクトル以外の通過域の利得を高め、それによっ
てフィルタ全体の周波数特性を急峻にする処置が加えら
れる。
As a countermeasure for reducing attenuation of frequency components other than the line spectrum to be blocked, a first-order or second-order recursive filter constituting a pole is usually cascaded to a notch filter. In order to increase the gain of the pass band other than the line spectrum to be rejected, thereby increasing the frequency characteristic of the entire filter.

【0008】図9の破線は、図10に示すように直流成
分に極を有する伝達関数1/(1−√b・z-1)の巡回
型フィルタ101を、図8に示すノッチフィルタ追加し
たときの周波数特性である。明らかに、この巡回型フィ
ルタ101追加によって、通過域の周波数特性は改善さ
れ、線スペクトル阻止特性も急峻になる。
The dashed line in FIG. 9 indicates that a recursive filter 101 having a transfer function of 1 / (1-√b · z −1 ) having a pole in the DC component as shown in FIG. 10 is added to a notch filter shown in FIG. It is a frequency characteristic at the time. Obviously, the addition of the recursive filter 101 improves the frequency characteristic of the pass band and sharpens the line spectrum rejection characteristic.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ここで問題は二つあ
る。その一つは、極を有する巡回型フィルタの追加によ
って、非巡回型フィルタの利点となっている直線位相性
(周波数に比例した位相遅れ特性)が失われることであ
る。もう一つは、通過させる広帯域信号の成分も、除去
したい線スペクトルと同じ周波数の成分は減衰を受ける
ことである。
There are two problems here. One is that the addition of a recursive filter having a pole loses the linear phase characteristic (phase lag characteristic proportional to frequency) which is an advantage of the non-recursive filter. The other is that the components of the broadband signal to be passed are also attenuated at the same frequency as the line spectrum to be removed.

【0010】更に、このノッチフィルタの重要な応用例
として、除去すべき線スペクトルの周波数が未知である
場合がある。この場合、前述の係数aを自動的に算定す
る仕組みが必要となる。この算定は、一般には適応アル
ゴリズム例えば学習同定法を用いて、時刻jにおいて設
定されている係数aをaj と表し、以下の式(2) aj+1 =aj +μej j-1 /(xj-1 2+xj-2 2) ・・・(2) の演算を行って逐次係数aj を係数aに近づける手法に
よって行われる。
Further, as an important application example of the notch filter, there is a case where the frequency of a line spectrum to be removed is unknown. In this case, a mechanism for automatically calculating the coefficient a is required. This calculation is typically using an adaptive algorithm for example learning identification method, the coefficient a is set at time j is expressed as a j, the following equation (2) a j + 1 = a j + μe j x j-1 / is performed by (x j-1 2 + x j-2 2) approaches closer sequential coefficients a j performs an operation of (2) the coefficient a.

【0011】ここで、μはステップサイズと称される定
数、そして、その他の変数ej 、x j-1 、xj-2 は図8
に示した非巡回型フィルタにける各信号で、ej は非巡
回型フィルタの出力信号、xj-1 は入力信号xj の1標
本化周期分の遅延信号、xj- 2 は入力信号xj の2標本
化周期分の遅延信号である。
Here, μ is a constant called a step size.
Number and other variables ej, X j-1, Xj-2Figure 8
For each signal in the non-recursive filter shown injIs acyclic
The output signal of the round filter, xj-1Is the input signal xjOne of the
Delay signal for the regularization cycle, xj- TwoIs the input signal xjTwo specimens
This is a delay signal for the conversion cycle.

【0012】この適応アルゴリズムは、出力信号ej
最小にするように係数aj をaに収束させる。従って、
入力信号が線スペクトルである場合、係数aj が前述の
式(1)で表される値aに収束し、出力信号ej が最小
になった時点で周波数f0 の線スペクトルの通過が阻止
される。
This adaptive algorithm converges the coefficient a j to a so as to minimize the output signal e j . Therefore,
If the input signal is a line spectrum, the coefficient a j is converged to a value a of the formula (1) described above, the passage of the line spectrum of the frequency f 0 when the output signal e j becomes minimum blocking Is done.

【0013】すなわち、上記適応アルゴリズムを適用す
ることにより、図8に示す非巡回型フィルタは、入力さ
れる線スペクトルの周波数に応じ、該周波数の線スペク
トルを除去するノッチフィルタを構成する。
That is, by applying the above adaptive algorithm, the non-recursive filter shown in FIG. 8 forms a notch filter that removes the line spectrum of the input line spectrum in accordance with the frequency of the line spectrum.

【0014】但し、このようなノッチフィルタでも課題
が二つ指摘される。一つは、零点付近の線スペクトル以
外の周波数成分が減衰しないように、通過域の周波数特
性を平坦にするための極の配置に関して、現在のとこ
ろ、この配置の有効な手法はまだ確立されていない。
However, two problems are pointed out in such a notch filter. First, regarding the arrangement of poles for flattening the frequency characteristics of the passband so that frequency components other than the line spectrum near the zero point are not attenuated, an effective method of this arrangement has not yet been established. Absent.

【0015】もう一つは、阻止する線スペクトルが複数
となった場合に生じる。この場合、複数個の線スペクト
ルに対応する2次非巡回型フィルタを複数個縦続接続し
て用いる必要がある。しかし、適応アルゴリズムは、出
力信号ej の周波数特性が平坦となるように各非巡回型
フイルタの係数を更新するだけで、必ずしも線スペクト
ルの周波数に零点をあわせたノッチフィルタを構成する
ものではない。すなわち、従来のノッチフィルタの構成
法では、複数個の線スペクトルの通過を阻止するノッチ
フィルタを構成することが非常に困難である。
The other occurs when a plurality of line spectra are blocked. In this case, it is necessary to cascade and use a plurality of second-order acyclic filters corresponding to a plurality of line spectra. However, the adaptive algorithm, only the frequency characteristic of the output signal e j updates the coefficients of each FIR filter so that the flat, do not necessarily constitute the notch filter that matches the zero point in the frequency line spectrum . In other words, it is very difficult to form a notch filter that blocks the passage of a plurality of line spectra with the conventional notch filter configuration method.

【0016】本発明の目的は、阻止すべき線スペクトル
周波数の調整の容易性を保持し、周波数が未知の線スペ
クトルに対して、広帯域信号成分を減衰させることなく
残し、線スペクトル成分のみが抑圧される新しい構造を
もったノッチフィルタを提供することにある。
An object of the present invention is to maintain the easiness of adjusting the line spectrum frequency to be rejected, to leave the line spectrum of unknown frequency without attenuating the broadband signal component, and to suppress only the line spectrum component. It is an object of the present invention to provide a notch filter having a new structure.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明のノッチフィルタ
は、(1)広帯域信号に重畳した線スペクトルを除去す
るノッチフィルタにおいて、該線スペクトルと同じ周波
数の正弦波及び余弦波を発生させる正弦波・余弦波生成
手段と、前記正弦波・余弦波生成手段により生成された
正弦波及び余弦波を入力信号とする適応フィルタと、前
記広帯域信号に線スペクトルが重畳した信号と前記適応
フィルタの出力信号との差分を出力する加算器とを具備
し、該加算器の出力が最小となるように前記適応フィル
タの係数を更新する手段を備えたものである。
A notch filter according to the present invention comprises: (1) a notch filter for removing a line spectrum superimposed on a wideband signal, wherein the sine wave generates a sine wave and a cosine wave having the same frequency as the line spectrum; A cosine wave generating means, an adaptive filter using the sine wave and cosine wave generated by the sine wave / cosine wave generating means as input signals, a signal in which a line spectrum is superimposed on the wide band signal, and an output signal of the adaptive filter And an adder for outputting a difference from the adaptive filter, and means for updating the coefficient of the adaptive filter so that the output of the adder is minimized.

【0018】また、(2)前記ノッチフィルタは、入力
信号に対して線形予測分析を行う高次の予測フィルタに
より線スペクトルの周波数を特定する線スペクトル周波
数特定手段を備え、前記正弦波・余弦波生成手段は、該
線スペクトル周波数特定手段により特定された周波数の
正弦波及び余弦波を生成するものである。
(2) The notch filter includes a line spectrum frequency specifying means for specifying a frequency of a line spectrum by a higher-order prediction filter for performing a linear prediction analysis on an input signal, wherein the sine wave / cosine wave is provided. The generating means is for generating a sine wave and a cosine wave having the frequency specified by the line spectrum frequency specifying means.

【0019】また、(3)前記線スペクトル周波数特定
手段における予測フィルタは、予め記憶した正弦波の波
形値を読み出して該予測フィルタの係数に乗じ、入力信
号のスペクトル包絡を算出し、前記線スペクトル周波数
特定手段は、該入力信号のスペクトル包絡の極大点を特
定し、線スペクトルの周波数を決定するものである。
(3) The predictive filter in the line spectrum frequency specifying means reads out a sine wave waveform value stored in advance and multiplies it by a coefficient of the predictive filter to calculate a spectral envelope of an input signal. The frequency specifying means specifies a maximum point of the spectrum envelope of the input signal and determines the frequency of the line spectrum.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】図1は本発明によるノッチフィル
タの原理説明図である。本発明のノッチフィルタは、入
力される線スペクトルの周波数を特定する線スペクトル
周波数特定手段11と、その特定された線スペクトルの
周波数に対応する正弦波及び余弦波を生成する正弦波・
余弦波生成手段12と、その正弦波及び余弦波を参照信
号とする適応フィルタ13と、該適応フィルタ13の出
力信号と入力信号との差分を算出する加算器14とから
構成される。
FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of a notch filter according to the present invention. The notch filter according to the present invention includes a line spectrum frequency specifying unit 11 for specifying a frequency of an input line spectrum, and a sine wave / sine wave for generating a sine wave and a cosine wave corresponding to the frequency of the specified line spectrum.
It comprises a cosine wave generating means 12, an adaptive filter 13 using the sine wave and the cosine wave as reference signals, and an adder 14 for calculating a difference between an output signal of the adaptive filter 13 and an input signal.

【0021】本発明のノッチフィルタは、線スペクトル
の周波数を特定する手段と、その線スペクトルを除去す
る手段とを分離して構成することによって、前述の課題
を解決したものである。すなわち、上記両手段の分離に
よって、線スペクトルの周波数の特定と零点周波数の調
整とを同時に行う必要がなくなり、線スペクトルの周波
数の特定を独立して行うことができるため、その周波数
を正確に特定する種々の手段を利用することができる。
The notch filter according to the present invention has solved the above-mentioned problem by separately providing means for specifying the frequency of the line spectrum and means for removing the line spectrum. In other words, the separation of the two means eliminates the need to simultaneously specify the frequency of the line spectrum and adjust the zero-point frequency, and the frequency of the line spectrum can be specified independently. Various means can be utilized.

【0022】その一例として、例えば、一般調和解析
〔N.Wiener, “The Fourier Integraland Certain of I
ts Applications”Dover Publication Inc.(1958)〕を
用いることができる。これは、ある観測区間内におい
て、入力信号に対して正弦波を差し引き、その差分結果
が最小となるように、その正弦波の数、周波数、位相、
振幅を調整して入力信号を正弦波の組み合わせとして表
す手法である。
As one example, for example, a general harmonic analysis [N. Wiener, “The Fourier Integraland Certain of I
ts Applications ”Dover Publication Inc. (1958)], which subtracts the sine wave from the input signal within a certain observation interval, and reduces the sine wave so that the difference result is minimized. Number, frequency, phase,
This is a method in which the amplitude is adjusted and the input signal is represented as a combination of sine waves.

【0023】この手法を用いることにより、多少時間を
要するが入力信号の線スペクトル周波数を正確に算定す
ることができる。但し、線スペクトル周波数が既知であ
る場合は、この手段が必要でないことは言うまでもな
い。
By using this method, the line spectrum frequency of the input signal can be accurately calculated although it takes some time. However, if the line spectrum frequency is known, it goes without saying that this means is not necessary.

【0024】次に、図2に示すシステム同定系と本発明
の構成とを対応させて考える。まず、一般調和解析など
によって特定した線スペクトルの周波数と同じ周波数の
正弦波及び余弦波を発生させ、それらを図2のシステム
同定系における参照信号Sjに対応させる。
Next, the system identification system shown in FIG. 2 and the configuration of the present invention are considered in association with each other. First, a sine wave and a cosine wave having the same frequency as the frequency of the line spectrum specified by the general harmonic analysis or the like are generated, and correspond to the reference signal Sj in the system identification system of FIG.

【0025】未知系20はその参照信号Sj に対して振
幅を変え(定数を乗じ)、その未知系出力に広帯域信号
j が重畳して信号xj として観測される。ここで、そ
の広帯域信号nj と参照信号Sj は互いに独立と仮定で
きるとすると、適応フィルタ21の係数は、未知系出力
を相殺し、残差Ej が最小になるように更新される。
[0025] is observed as an unknown system 20 (multiplied by a constant) amplitude change with respect to its reference signal S j, signal x j superimposed wideband signal n j in the unknown system output. Here, assuming that the wideband signal n j and the reference signal S j can be assumed to be independent of each other, the coefficients of the adaptive filter 21 are updated so as to cancel the unknown system output and minimize the residual E j .

【0026】この動作を図1に示した構成に対応させる
と、その図1に示す加算器14の一方の入力は未知系出
力と広帯域信号nj との和xj であり、適応フィルタ1
3に供給される正弦波及び余弦波は参照信号Sj に相当
する。
[0026] to correspond to the configuration operation is shown in figure 1, one input of the adder 14 shown in the FIG. 1 is the sum x j of the unknown system output wideband signal n j, the adaptive filter 1
The sine wave and cosine wave supplied to 3 correspond to the reference signal Sj .

【0027】従って、図1に示す構成において、加算器
14の出力が量小となるように適応フィルタ13の係数
を更新すれば、図2に示すシステム同定系における参照
信号Sj に対応する線スペクトル成分だけを除去するノ
ッチフィルタが構成されることになる。
Therefore, in the configuration shown in FIG. 1, if the coefficient of the adaptive filter 13 is updated so that the output of the adder 14 becomes small, a line corresponding to the reference signal Sj in the system identification system shown in FIG. A notch filter that removes only the spectral components is configured.

【0028】本発明に入力される信号の具体例として、
広帯域信号nj に重畳する複数個の線スペクトル信号
を、 gj =Σk=1 K cos(2πfk jT+θk ) ・・・(3) と仮定し、K=32,αk =1.0,fk =102k+
400,θk =π/4,T=1/8000と与え、広帯
域信号nj を白色雑音として、パワー比20dBで重畳
した信号に対して、本発明を適用した場合の動作例につ
いて説明する。
As a specific example of the signal input to the present invention,
Assuming that a plurality of line spectrum signals to be superimposed on the wideband signal n j are g j = Σ k = 1 K cos (2πf k jT + θ k ) (3), K = 32, α k = 1.0 , F k = 102k +
An example of the operation when the present invention is applied to a signal superimposed at a power ratio of 20 dB using the wideband signal n j as white noise and given as 400, θ k = π / 4 and T = 1/8000 will be described.

【0029】更に、その線スペクトルの周波数の特定
に、線形予測分析を利用することとする。なお、上記式
(3)などにおいて、「Σk=1 K 」の記号は、kに関し
て1からKまでとしてその右項を加算することを意味し
ている。
Further, a linear prediction analysis is used to specify the frequency of the line spectrum. In the above equation (3) and the like, the symbol “Σ k = 1 K ” means that the right term of k is added as 1 to K.

【0030】まず、線スペクトル周波数特定手段11と
して、線スペクトル群gj に広帯域信号nj が重畳した
入力信号xj に対して、十分に高い次数をもった予測フ
ィルタを用いて線形予測分析を実行したとき、その入力
信号xj のスペクトル包絡は、予側フィルタの係数とし
て形を変えて得られる。
[0030] First, as a line spectrum frequency specifying means 11, the input signal x j wideband signal n j to line spectral group g j is superimposed, the linear prediction analysis using the prediction filter having a sufficiently high degree When executed, the spectral envelope of the input signal x j is obtained by changing the shape as the coefficient of the pre-filter.

【0031】図3に次数Mの線形予測フィルタの構成を
示す。入力信号xj のスペクトル包絡は、予測フィルタ
の係数H(m)(m=1〜M)として与えられ(これ
は、線形予測分析本来の機能である。)、線形予測フィ
ルタの予測残差εj が最小となった時点で、予測フィル
タの各係数H(m)は、入力信号のスペクトル包絡を表
現する。
FIG. 3 shows the configuration of a linear prediction filter of order M. The spectral envelope of the input signal x j is given as a coefficient H (m) (m = 1 to M) of the prediction filter (this is an original function of the linear prediction analysis), and the prediction residual ε of the linear prediction filter is obtained. When j becomes the minimum, each coefficient H (m) of the prediction filter represents the spectral envelope of the input signal.

【0032】従って、このように入力信号xj のスペク
トル包絡が予測フィルタの係数H(m)として得られ、
該スペクトル包絡から線スペクトルの周波数がその極大
点として算定される。そして算定した線スペクトル周波
数と同じ周波数の正弦波及び余弦波が正弦波・余弦波生
成手段12によって発生される。
Therefore, the spectrum envelope of the input signal x j is obtained as the coefficient H (m) of the prediction filter,
From the spectral envelope, the frequency of the line spectrum is calculated as its maximum. Then, a sine wave and a cosine wave having the same frequency as the calculated line spectrum frequency are generated by the sine wave / cosine wave generation means 12.

【0033】図4は、次数M=256の非巡回型フィル
タを予測フィルタとし、学習同定法を用いて線形予測分
析して得られた係数から算出した入力信号xj のスペク
トル包絡S(f)を示している。但し、その算出は予測
フイルタの係数H(m)を、以下の式(4) S(f)=Σm=1 M {H(m)・exp(−iπmfT)} ・・・(4) に代入して行っている。
FIG. 4 shows a spectral envelope S (f) of an input signal x j calculated from coefficients obtained by performing linear prediction analysis using a learning identification method, using a non-recursive filter of order M = 256 as a prediction filter. Is shown. However, for the calculation, the coefficient H (m) of the prediction filter is calculated by the following equation (4) S (f) = { m = 1 M {H (m) · exp (−iπmfT)} (4) It is done by substituting.

【0034】また、この算出に当たって、式(4)のs
in(2πmfT)及びcos(2mfT)を実際に求
める必要はなく、例えば、周波数を1Hzの精度で特定
する場合には、1Hzの正弦波の波形値を標本化周期T
毎に予め計算してメモリに記憶させ、該波形値をm個お
きに読み出すことによりsin(2πmfT)が、ま
た、1/4周期ずらして該波形値を読み出すことにより
cos(2πmfT)が得られる。
In this calculation, s in equation (4) is used.
It is not necessary to actually calculate in (2πmfT) and cos (2mfT). For example, when specifying the frequency with an accuracy of 1 Hz, the waveform value of a 1 Hz sine wave is sampled at a sampling period T
Each time, it is calculated in advance and stored in a memory, and sin (2πmfT) is obtained by reading out the waveform value every m intervals, and cos (2πmfT) is obtained by reading out the waveform value by shifting by 4 period. .

【0035】更に、実際に記憶する正弦波の波形値は1
周期分である必要はなく、1/2周期分或いは1/4周
期分を記憶し、読み出し順序を制御し、該1/2周期分
或いは1/4周期分の波形値を繰り返し読み出すことに
より同様に取り出すことができる。
Further, the sine wave waveform value actually stored is 1
It is not necessary to store the half cycle or the quarter cycle, the reading order is controlled, and the waveform value of the half cycle or the quarter cycle is repeatedly read out. Can be taken out.

【0036】次に、広帯域信号の例として、伝達関数が
以下の式(5) F(z)=1/{1−γcos(2πfa T)z-1+γ2 -2}・・・(5) となる2次の巡回型フィルタに白色雑音を入力して得ら
れた出力信号wj を与え、この信号に前述の線スペクト
ルgj の重畳した信号xj が入力されるとする。
Next, as an example of a wideband signal, the transfer function is given by the following equation (5): F (z) = 1 / {1−γ cos (2πf a T) z −1 + γ 2 z −2 } ( provides an output signal w j obtained in the secondary cyclic type filter becomes 5) enter the white noise, the superimposed signals x j line spectrum g j described above in the signal.

【0037】上記式(5)による伝達関数F(z)の2
次の巡回型フィルタは、図5に示す加算器51,52
と、係数γcos(2πfa T)を乗じる乗算器53
と、係数(−γ2 )を乗じる乗算器54と、1標本化周
期の遅延素子55,56とにより構成される。また、上
記信号xj は、伝達関数F(z)の2次巡回型フィルタ
の出力信号wj と線スペクトルgj とを加算する加算器
57の出力から得られる。
The transfer function F (z) of equation (5)
The next recursive filter includes adders 51 and 52 shown in FIG.
Multiplied by a coefficient γcos (2πf a T)
, A multiplier 54 for multiplying by a coefficient (−γ 2 ), and delay elements 55 and 56 having one sampling period. The signal x j is obtained from the output of the adder 57 that adds the output signal w j of the second-order recursive filter of the transfer function F (z) and the line spectrum g j .

【0038】図6は広帯域信号wj に線スペクトルgj
が重畳した信号xj に対して、予測フィルタの係数から
算出したスペクトル包絡を示している。ここで、fa
960Hz、γ=0.98とし、また次数M=2048
として線スペクトルgj と広帯域信号wj の分離の強化
を図っている。
[0038] FIG. 6 is a line spectrum g j to the wideband signal w j
There against superimposed signals x j, depicts a spectral envelope calculated from the coefficients of a prediction filter. Where f a =
960 Hz, γ = 0.98, and order M = 2048
To enhance the separation between the line spectrum g j and the wideband signal w j .

【0039】そして、図6に示すスペクトル包絡の極大
点から線スペクトルの周波数gj を線スペクトル周波数
特定手段11により特定し、その周波数gj の正弦波及
び余弦波を正弦波・余弦波生成手段12により発生さ
せ、該正弦波及び余弦波に対する適応フィルタ13の係
数を、適応フィルタ13の出力と入力信号xj との差分
を算出する加算器14の出力が最小となるように調整す
ることにより、線スペクトルが除去された広帯域信号が
加算器14から出力される。
Then, the frequency g j of the line spectrum is specified by the line spectrum frequency specifying means 11 from the maximum point of the spectrum envelope shown in FIG. 6, and the sine wave and cosine wave of the frequency g j are generated by the sine wave / cosine wave generating means. 12 is generated by the coefficients of the adaptive filter 13 for the sine wave and cosine wave, the output of the adder 14 for calculating a difference between the output and the input signals x j of the adaptive filter 13 is adjusted so as to minimize , The broadband signal from which the line spectrum has been removed is output from the adder 14.

【0040】図7は前述の広帯域信号wj と線スペクト
ルgj とが重畳された入力信号xjに対して、本発明に
よるノッチフィルタから出力されるスペクトル包絡を示
している。図7から明らかなように、重畳された線スペ
クトルは除去されるとともに、広帯域信号の該線スペク
トル周波数と同じ周波数成分は減衰されることなく保存
されたまま出力される。
[0040] Figure 7 shows the spectral envelope to be output to the above wideband signal w j and line spectrum g j and is superimposed input signals x j, from the notch filter according to the present invention. As is clear from FIG. 7, the superimposed line spectrum is removed, and the same frequency component as the line spectrum frequency of the broadband signal is output without being attenuated and stored.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
通過を阻止する線スペクトルの周波数を特定する手段
と、その線スペクトルを除去する手段とを分離して構成
することにより、阻止すべき線スペクトル周波数を容易
に調整することができるとともに、該除去すべき線スペ
クトルとは別の信号には、該阻止する線スペクトルと同
じ周波数成分に対しても減衰を与えることなく、不要な
線スペクトルのみを抑圧するノッチフィルタが得られ
る。
As described above, according to the present invention,
By separately configuring the means for specifying the frequency of the line spectrum that blocks passage and the means for removing the line spectrum, it is possible to easily adjust the line spectrum frequency to be blocked and to remove the line spectrum. For a signal other than the power line spectrum, a notch filter that suppresses only unnecessary line spectra without attenuating the same frequency components as the line spectrum to be blocked is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明によるノッチフィルタの原理説明図であ
る。
FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of a notch filter according to the present invention.

【図2】システム同定系と本発明の構成との対応を示す
図である。
FIG. 2 is a diagram showing a correspondence between a system identification system and a configuration of the present invention.

【図3】次数Mの線形予測フィルタの構成を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a linear prediction filter of order M.

【図4】予測フィルタの係数から与えられる入力信号の
スペクトル包絡を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a spectrum envelope of an input signal given from coefficients of a prediction filter.

【図5】広帯域信号を生成する一具体例を示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram illustrating a specific example of generating a wideband signal.

【図6】広帯域信号に線スペクトルが重畳した信号に対
して、予測フィルタの係数から与えられるスペクトル包
絡を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a spectrum envelope given from coefficients of a prediction filter for a signal in which a line spectrum is superimposed on a wideband signal.

【図7】本発明によるノッチフィルタから出力されるス
ペクトル包絡を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a spectrum envelope output from a notch filter according to the present invention.

【図8】従来のノッチフィルタの基本構造を示す図であ
る。
FIG. 8 is a diagram showing a basic structure of a conventional notch filter.

【図9】2次非巡回型フィルタの周波数特性を示す図で
ある。
FIG. 9 is a diagram illustrating frequency characteristics of a second-order acyclic filter.

【図10】極を構成する1次巡回型フィルタをノッチフ
ィルタに縦続的に配置した構成を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration in which a first-order recursive filter constituting a pole is cascadedly arranged in a notch filter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 線スペクトル周波数特定手段 12 正弦波・余弦波生成手段 13 適応フィルタ 14 加算器 11 Line spectrum frequency specifying means 12 Sine wave / cosine wave generating means 13 Adaptive filter 14 Adder

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 広帯域信号に重畳した線スペクトルを除
去するノッチフィルタにおいて、 該線スペクトルと同じ周波数の正弦波及び余弦波を発生
させる正弦波・余弦波生成手段と、 前記正弦波・余弦波生成手段により生成された正弦波及
び余弦波を入力信号とする適応フィルタと、 前記広帯域信号に線スペクトルが重畳した信号と前記適
応フィルタの出力信号との差分を出力する加算器とを具
備し、 該加算器の出力が最小となるように前記適応フィルタの
係数を更新する手段を備えたことを特徴とするノッチフ
ィルタ。
1. A notch filter for removing a line spectrum superimposed on a wide-band signal, comprising: a sine / cosine wave generating means for generating a sine wave and a cosine wave having the same frequency as the line spectrum; An adaptive filter that uses a sine wave and a cosine wave generated by the means as input signals, and an adder that outputs a difference between a signal obtained by superimposing a line spectrum on the broadband signal and an output signal of the adaptive filter. A notch filter comprising means for updating the coefficient of the adaptive filter so that the output of the adder is minimized.
【請求項2】 前記ノッチフィルタは、入力信号に対し
て線形予測分析を行う高次の予測フィルタにより線スペ
クトルの周波数を特定する線スペクトル周波数特定手段
を備え、 前記正弦波・余弦波生成手段は、該線スペクトル周波数
特定手段により特定された周波数の正弦波及び余弦波を
生成することを特徴とする請求項1に記載のノッチフィ
ルタ。
2. The notch filter includes a line spectrum frequency specifying unit that specifies a frequency of a line spectrum by a higher-order prediction filter that performs a linear prediction analysis on an input signal, and the sine wave / cosine wave generation unit includes: 2. The notch filter according to claim 1, wherein a sine wave and a cosine wave having a frequency specified by the line spectrum frequency specifying means are generated.
【請求項3】 前記線スペクトル周波数特定手段におけ
る予測フィルタは、予め記憶した正弦波の波形値を読み
出して該予測フィルタの係数に乗じ、入力信号のスペク
トル包絡を算出し、 前記線スペクトル周波数特定手段は、該入力信号のスペ
クトル包絡の極大点を特定し、線スペクトルの周波数を
決定することを特徴とする請求項2に記載のノッチフィ
ルタ。
3. A predictive filter in the line spectrum frequency specifying means reads out a sine wave waveform value stored in advance and multiplies it by a coefficient of the predictive filter to calculate a spectrum envelope of an input signal. 3. The notch filter according to claim 2, wherein specifies a maximum point of a spectrum envelope of the input signal and determines a frequency of a line spectrum.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011176485A (en) * 2010-02-23 2011-09-08 Oki Electric Industry Co Ltd Demodulator and demodulation method

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