JP4265119B2 - デジタルフィルタ - Google Patents
デジタルフィルタ Download PDFInfo
- Publication number
- JP4265119B2 JP4265119B2 JP2001216703A JP2001216703A JP4265119B2 JP 4265119 B2 JP4265119 B2 JP 4265119B2 JP 2001216703 A JP2001216703 A JP 2001216703A JP 2001216703 A JP2001216703 A JP 2001216703A JP 4265119 B2 JP4265119 B2 JP 4265119B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- filter
- signal
- reverse
- discrete signal
- digital filter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H17/00—Networks using digital techniques
- H03H17/02—Frequency selective networks
- H03H17/04—Recursive filters
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H17/00—Networks using digital techniques
- H03H17/02—Frequency selective networks
- H03H17/0223—Computation saving measures; Accelerating measures
- H03H2017/0244—Measures to reduce settling time
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H2218/00—Indexing scheme relating to details of digital filters
- H03H2218/08—Resource sharing
- H03H2218/085—Multipliers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルフィルタに関し、特に、直線位相特性を有し、かつ、短時間で急峻に振幅変化する離散信号の過渡応答時間を最小限にとどめて周波数帯域制限するデジタルフィルタに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のデジタルフィルタについて、図面を参照して以下に説明する。図2は従来のデジタルフィルタを示すブロック図である。図2に示すように、デジタルフィルタ20は、FIR((Finite-Impulse-Response)有限インパルス応答)フィルタ21とフィルタ係数テーブル22からなり、直線位相特性を有する。
【0003】
FIRフィルタ21は、サンプリングして得た離散信号S1をFIRフィルタ係数S22に基づき畳み込み積分演算し、FIRフィルタ後信号S21を出力する。フィルタ係数テーブル22は、FIRフィルタ処理に必要なFIRフィルタ係数S22をテーブル化して保有する。フィルタ係数テーブル22のサイズ、すなわちFIRフィルタのタップ数は任意であり、タップ数の増減に伴いFIRフィルタ21内部の遅延および積和回路も増減する。一般に、FIRフィルタにおいて、急峻な遮断特性や遮断周波数帯域の減衰量を大きく取る等、良好なフィルタ特性を得ようとした場合、タップ数は著しく増大する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来のデジタルフィルタには、短時間で急峻に振幅変化する離散信号を入力した場合、FIRフィルタの特性上、振幅が急峻に変化してからフィルタのタップ数の1/2の期間に渡り、振幅変化前の状態が影響してしまい、過渡応答が発生する。この過渡応答は、タップ数を増やすと過渡応答の発生時間が長くなってしまい、また、タップ数を減らすと過渡応答の発生時間は短くなるが、フィルタ特性が悪化してしまう。
【0005】
また、FIRフィルタと同様に従来から知られているIIR((Infinite-Impulse-Response)無限インパルス応答)フィルタは、少ないタップ数で急峻な減衰特性が得られるが、その特性は非直線位相特性である。本発明の課題は、過渡応答に優れ、且つ、直線位相特性を有する新規なデジタルフィルタを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、離散信号S1とフィルタ係数S14とが入力されて、逆方向フィルタ後信号S12を出力する非直線位相特性の逆方向フィルタ12と、前記逆方向フィルタ後信号とフィルタ係数S14とが入力されて、順方向フィルタ後信号S13を出力する非直線位相特性の順方向フィルタ13とを含むと共に、前記逆方向フィルタ12の前段に、入力離散信号を遅延させる遅延手段(離散信号シフト部)を設けることでデジタルフィルタを構成することにより、IIRデジタルフィルタの発散現象を改善すると共に、過渡応答に優れ、且つ、直線位相特性を有する新規なデジタルフィルタが得られる。(請求項1)
【0007】
また、請求項1に記載のデジタルフィルタにおいて、非直線位相特性の逆方向フィルタおよび非直線位相特性の順方向フィルタとしてIIRデジタルフィルタを用いることにより、少ないタップ数で急峻な減衰特性が得られるが、その特性は非直線位相特性であるという、IIRフィルタの問題点を解決できる。(請求項2)
【0008】
また、前記逆方向フィルタと前記順方向フィルタとで、フィルタ係数を共用することにより、フィルタ係数を記憶したテーブルの容量を少なくできると共に、直線位相特性が得られる。(請求項3)
【0009】
また、前記逆方向フィルタ及び前記順方向フィルタを入力離散信号がそれぞれ複数回通過するようにして、より良好な周波数帯域制限が可能になる。(請求項4)
また、前記逆方向フィルタ及び前記順方向フィルタを入力離散信号がそれぞれ複数回通過し、通過する回数を同一にすることにより、直線位相特性が得られる。(請求項5)
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は、デジタルフィルタの構成を示すブロック図である。図1において、デジタルフィルタ10は、離散信号S1を入力してシフト後信号S11を出力する離散信号シフト部11と、前記シフト後信号S11とフィルタ係数S14を入力して逆方向フィルタ後信号S12を出力する逆方向フィルタ12と、前記逆方向フィルタ後信号S12とフィルタ係数S14を入力して順方向フィルタ後信号S13を出力する順方向フィルタ13とから構成されている。ここで、逆方向フィルタ12および順方向フィルタ13として、IIR型デジタルフィルタを用いるのが望ましい。
【0011】
IIRフィルタは、少ないタップ数で急峻な減衰特性を得られることが一般的に知られている。しかし、IIRフィルタは、非直線位相特性を有しているので、単にIIRフィルタを用いたのでは、出力位相が変化してしまうので望ましくはない。
【0012】
そこで、本発明では、図1に示すように、離散信号とフィルタ係数が入力される逆方向IIRフィルタと、逆方向IIRフィルタ後信号とフィルタ係数が入力される順方向フィルタとの従属構成とすることにより、順方向(または逆方向)から1回のみフィルタ処理すると非直線位相特性となるが、再度、反対方向からフィルタ処理することにより直線位相特性を有するようにしている。
【0013】
図1に記載のデジタルフィルタ10では、少ないタップ数で急峻な減衰特性を得るために、逆方向フィルタ12と順方向フィルタ13をIIRフィルタとすると共に、逆方向フィルタ12と順方向フィルタ13のフィルタ係数S14を逆方向フィルタ12と順方向フィルタ13とで共用している。
【0014】
また、逆方向フィルタ12と順方向フィルタ13とによる処理を1回ずつではなく、複数回ずつ通過させることにより、1回ずつフィルタ処理した場合よりも、より良好な周波数帯域制限が可能である。ただし、直線位相特性を得るためには、逆方向フィルタ12を複数回通過させた後に、逆方向フィルタ12と同回数だけ順方向フィルタ13を通過させる必要がある。
【0015】
なお、逆方向フィルタと順方向フィルタにおけるフィルタ係数及び通過させる回数を同一であるものとして説明したが、それは、直線位相特性を得るためであって、任意の非直線位相特性を得るためには、逆方向フィルタと順方向フィルタにおけるフィルタ係数及び通過させる回数を異なった任意の値にすることが可能である。
【0016】
また、図1の構成では、逆方向フィルタ12の前段に離散信号シフト部(遅延手段)を設けているので、デジタルフィルタ10は、短時間で急峻に振幅変化する離散信号S1の過渡応答時間を最小限にとどめて周波数帯域制限することができる。
【0017】
次に、本発明のデジタルフィルタ10において、短時間で急峻に振幅変化する離散信号S1の過渡応答時間を最小限にとどめて周波数帯域制限する動作を、図2の従来のデジタルフィルタの場合と比較して説明する。例えば、図3に示すような、最初から振幅の大きい離散信号S1を受信した場合には、図2の従来のデジタルフィルタ20では、図4に示すような過渡応答時間の長いFIRフィルタ後信号S21を出力することになる。
【0018】
これに対して、図1の本発明のデジタルフィルタ10では、図4に示すような過渡応答時間を最小限にとどめて周波数帯域を制限することが可能になる。離散信号シフト部11は、図5に示すように離散信号S1を、見かけ上時間的に遅延させたシフト後信号S11を出力する。シフト量は任意であるが、逆方向フィルタ12に影響の無い程度のシフト量である。また、シフトした部分の離散信号データは、振幅の無い状態と等しいため「0」とする。
【0019】
逆方向フィルタ12は、シフト後信号S11、すなわち、図5に示す見かけ上時間的に遅延させた離散信号S1を、時間的に逆方向(新しい離散信号から古い離散信号の方向)へフィルタ処理し、IIRフィルタの特性である帰還回路による発散現象を防ぎ、図6に示すような、最初の離散信号よりさらに古い離散信号を持つ逆方向フィルタ後信号S12を出力する。最初の離散信号よりさらに古い離散信号は、図6の点線で描かれた波の部分であり、逆方向フィルタ12の帰還回路が安定するまでに得られる離散信号データである。
【0020】
順方向フィルタ13は、最初の離散信号よりさらに古い離散信号を持つ逆方向フィルタ後信号S12を、時間的に順方向(古い離散信号から新しい離散信号の方向)へフィルタ処理し、IIRフィルタの特性である帰還回路による発散現象を防いだ順方向フィルタ後信号S13を出力する。順方向フィルタ後信号S13は、図6の点線で描かれた波の部分である最初の離散信号よりさらに古い離散信号を含む逆方向フィルタ後信号S12を順方向フィルタ13でフィルタ処理しているため、順方向フィルタ後信号S13の過渡応答時間は、図7に示すように極めて短くなる。
【0021】
また、順方向フィルタ後信号S13のデータ数は、離散信号S1のデータ数に比べ、離散信号シフト部11でシフトした離散信号データ分だけ多くなる。もし、必要であれば、図7の点線で描かれた波の部分である順方向フィルタ信号S13の時間的に古い離散信号からシフト量分離散信号データを削除する。
【0022】
更に、他の動作の一例を説明する。例えば、図8に示すような途中から振幅の大きい離散信号S1を受信した場合、振幅の小さな区間の離散信号データが限りなく「0」に近く、かつ、振幅の小さな区間が逆方向フィルタ12の帰還回路が安定する程度の長さであれば、振幅の小さな区間を離散信号シフト部11でシフトした部分の離散信号部分と同等として扱うことができる。この場合には、デジタルフィルタ10から離散信号シフト部11を省略することが可能である。
【0023】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明では、離散信号とフィルタ係数とが入力されて、逆方向フィルタ後信号を出力する非直線位相特性の逆方向フィルタと、前記逆方向フィルタ後信号とフィルタ係数とが入力されて、順方向フィルタ後信号を出力する非直線位相特性の順方向フィルタとを含むと共に、前記逆方向フィルタの前段に、入力離散信号を遅延させる遅延手段(離散信号シフト部)を設けることでデジタルフィルタを構成することにより、IIRデジタルフィルタの発散現象を改善すると共に、過渡応答に優れ、且つ、直線位相特性を有する新規なデジタルフィルタが得られる。
【0024】
また、請求項2に記載の発明では、請求項1に記載のデジタルフィルタにおいて、非直線位相特性の逆方向フィルタおよび非直線位相特性の順方向フィルタとしてIIRデジタルフィルタを用いることにより、少ないタップ数で急峻な減衰特性が得られるが、その特性は非直線位相特性であるという、IIRフィルタの問題点を解決できる。
【0025】
また、請求項3に記載の発明では、前記逆方向フィルタと前記順方向フィルタとで、フィルタ係数を共用することにより、フィルタ係数を記憶したテーブルの容量を少なくできると共に、直線位相特性が得られる。
【0026】
また、請求項4に記載の発明では、前記逆方向フィルタ及び前記順方向フィルタを入力離散信号がそれぞれ複数回通過するようにして、より良好な周波数帯域制限が可能になる。また、請求項5に記載の発明では、前記逆方向フィルタ及び前記順方向フィルタを入力離散信号がそれぞれ複数回通過し、通過する回数を同一にすることにより、直線位相特性が得られる。
【0027】
上述の如く、本発明によれば、IIRフィルタの発散現象を防ぎ、かつ、急峻な減衰特性および直線位相特性を得ることができるので、短時間で急峻に振幅変化する離散信号であっても、過渡応答時間を最小限にとどめて周波数帯域制限することができるデジタルフィルタを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のデジタルフィルタの構成を示すブロック図である。
【図2】従来のデジタルフィルタの構成を示すブロック図である。
【図3】デジタルフィルタに入力する離散信号の一例を示す図である。
【図4】従来のデジタルフィルタに図3の離散信号を入力した場合のFIRフィルタ後信号を示す図である。
【図5】本発明のデジタルフィルタに図3の離散信号を入力した場合のシフト後信号を示す図である。
【図6】本発明のデジタルフィルタに図3の離散信号を入力した場合の逆方向フィルタ後信号を示す図である。
【図7】本発明のデジタルフィルタに図3の離散信号を入力した場合の順方向フィルタ後信号を示す図である。
【図8】本発明のデジタルフィルタに入力する離散信号の別の例を示す図である。
【符号の説明】
10 デジタルフィルタ
11 離散信号シフト部(遅延手段)
12 逆方向フィルタ
13 順方向フィルタ
14 フィルタ係数テーブル
S1 離散信号
S11 シフト後信号
S12 逆方向フィルタ後信号
S13 順方向フィルタ後信号
S14 フィルタ係数
Claims (5)
- 離散信号とフィルタ係数とが入力されて、逆方向フィルタ後信号を出力する非直線位相特性の逆方向フィルタと、前記逆方向フィルタ後信号とフィルタ係数とが入力されて、順方向フィルタ後信号を出力する非直線位相特性の順方向フィルタと、を含むと共に、前記逆方向フィルタの前段に、入力離散信号を遅延させる遅延手段が設けられていることを特徴とするデジタルフィルタ。
- 前記逆方向フィルタおよび前記順方向フィルタとしてIIRデジタルフィルタを用いることを特徴とする請求項1に記載のデジタルフィルタ。
- 前記逆方向フィルタと前記順方向フィルタとで、フィルタ係数を共用することを特徴とする請求項1〜2のいずれか1項に記載のデジタルフィルタ。
- 前記逆方向フィルタ及び前記順方向フィルタを入力離散信号がそれぞれ複数回通過することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のデジタルフィルタ。
- 前記逆方向フィルタ及び前記順方向フィルタを入力離散信号が、それぞれ複数回通過し、通過する回数が同一であることを特徴とする請求項4に記載のデジタルフィルタ。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001216703A JP4265119B2 (ja) | 2001-07-17 | 2001-07-17 | デジタルフィルタ |
US10/194,341 US20030016742A1 (en) | 2001-07-17 | 2002-07-12 | Digital filter |
DE10232377A DE10232377A1 (de) | 2001-07-17 | 2002-07-17 | Digitalfilter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001216703A JP4265119B2 (ja) | 2001-07-17 | 2001-07-17 | デジタルフィルタ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003032082A JP2003032082A (ja) | 2003-01-31 |
JP4265119B2 true JP4265119B2 (ja) | 2009-05-20 |
Family
ID=19051146
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001216703A Expired - Fee Related JP4265119B2 (ja) | 2001-07-17 | 2001-07-17 | デジタルフィルタ |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20030016742A1 (ja) |
JP (1) | JP4265119B2 (ja) |
DE (1) | DE10232377A1 (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4644011B2 (ja) * | 2005-03-15 | 2011-03-02 | パナソニック株式会社 | 超音波ドプラ血流計 |
KR100778336B1 (ko) * | 2005-10-07 | 2007-11-22 | 한국전자통신연구원 | 동일채널 중계기의 시간 지연을 줄이기 위한 전치등화 장치및 그 방법 |
TR201810171T4 (tr) * | 2006-10-03 | 2018-08-27 | Vestel Elektronik Sanayi Ve Ticaret Anonim Sirketi | Bir girdi görüntüsündeki halka şeklinde artefaktları en aza indirmek için yöntem ve aparat. |
BRPI0808870A2 (pt) | 2007-03-13 | 2014-09-09 | Bridgestone Corp | Pneumático |
KR102058437B1 (ko) * | 2013-02-25 | 2019-12-26 | 삼성전자주식회사 | 필터 값 추출기를 포함하는 터치 감지 장치 및 필터 값 추출기 |
DE102018212750A1 (de) | 2018-07-31 | 2020-02-06 | Pfeifer Holding Gmbh & Co. Kg | Tragbalken für Deckensysteme, Deckensystem und Verfahren zu deren Herstellung |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3749895A (en) * | 1971-10-06 | 1973-07-31 | Bell Telephone Labor Inc | Apparatus for suppressing limit cycles due to quantization in digital filters |
US6404934B1 (en) * | 2000-10-20 | 2002-06-11 | Shih-Jong J. Lee | High speed image processing apparatus using a cascade of elongated filters programmed in a computer |
US6845135B2 (en) * | 2001-01-22 | 2005-01-18 | Agere Systems Inc. | Cascaded biquad infinite impulse response filter |
-
2001
- 2001-07-17 JP JP2001216703A patent/JP4265119B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-07-12 US US10/194,341 patent/US20030016742A1/en not_active Abandoned
- 2002-07-17 DE DE10232377A patent/DE10232377A1/de not_active Ceased
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE10232377A1 (de) | 2003-02-20 |
JP2003032082A (ja) | 2003-01-31 |
US20030016742A1 (en) | 2003-01-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0693235B1 (en) | Decimation filter | |
JP4300272B2 (ja) | デジタルフィルタおよびその設計方法 | |
JP4265119B2 (ja) | デジタルフィルタ | |
US20030195910A1 (en) | Method of designing polynomials for controlling the slewing of adaptive digital filters | |
KR20050075365A (ko) | 디지털 필터의 설계 방법 및 장치, 디지털 필터 설계용프로그램, 디지털 필터 | |
US7584235B2 (en) | Variable passband autoregressive moving average filter | |
US20020136289A1 (en) | Method of slewing a digital filter providing filter sections with matched gain | |
TWI292044B (ja) | ||
Tsui et al. | Design of complex-valued variable FIR digital filters and its application to the realization of arbitrary sampling rate conversion for complex signals | |
Harris | Fixed length FIR filters with continuously variable bandwidth | |
KR100628941B1 (ko) | 보간필터를 구비한 cic 필터 및 그 설계방법 | |
WO2007102611A1 (ja) | 補間関数生成回路 | |
JP4300273B2 (ja) | 音質調整装置及びこれに用いるフィルタ装置、音質調整方法、フィルタの設計方法 | |
KR100869137B1 (ko) | 필터 장치 | |
JPH08162906A (ja) | ディジタル信号処理装置 | |
Blok | Sample rate conversion based on frequency response masking filter | |
JPH1051269A (ja) | ローパスフィルタ | |
JPS63167516A (ja) | デイジタル濾波回路 | |
US6025750A (en) | Digital filter with long impulse response | |
Johansson | Multirate IIR filter structures for arbitrary bandwidths | |
US20020143833A1 (en) | Decimation filter | |
KR0152012B1 (ko) | 신호특성에 따른 디지탈신호에 적응적 보간방법 및 보간장치 | |
Babic et al. | CASCADES OF POLYNOMIAL-BASED AND FIR FILTERS FOR SAMPLING RATE CONVERSION BY ARBITRARY FACTORS | |
JPH0381326B2 (ja) | ||
Milic et al. | Recursive two-channel filter banks based on FRM approach |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20041001 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20041001 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050621 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20050621 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080827 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20081006 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20081024 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090127 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090209 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120227 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130227 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140227 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |