JPH0233214A - デシメーション用ディジタルフィルタ - Google Patents

デシメーション用ディジタルフィルタ

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JPH0233214A
JPH0233214A JP18431988A JP18431988A JPH0233214A JP H0233214 A JPH0233214 A JP H0233214A JP 18431988 A JP18431988 A JP 18431988A JP 18431988 A JP18431988 A JP 18431988A JP H0233214 A JPH0233214 A JP H0233214A
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frequency
filter
digital filter
decimation
digital
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JP18431988A
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Tetsuhiko Kaneaki
哲彦 金秋
Kozo Nuriya
塗矢 康三
Yasunori Tani
泰範 谷
Tetsuya Nakamura
哲哉 中村
Masatoshi Matsushita
正寿 松下
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はデシメーション用のディジタルフィルタに係り
、特に4: 1のデシメーションを行うものに関する。
従来の技術 近年のA/D変換技術として、アンチエイリアス用のア
ナログフィルタを低次のものを用いることができるオー
バーサンプリング型のA/D変換がよく行われているが
、オーバーサンプリング型のA/D変換器によって得ら
れたディジタル信号は、サンプリング周波数が所望の値
のN倍になっているのでデシメーション(ダウンサンプ
リング)用のディジタルフィルタが必要となる。従来デ
シメーション用ディジタルフィルタとしては、例えば第
7図に示すようなフィルタ特性を有する有限インパルス
応答型(以下FIR型と称す)ディジタルフィルタを用
い、デシメーションを行うものであった(例えばラジオ
技術1988年5月号PP134〜139)。
発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、例えば、最終出力
のサンプリング周波数Fsを44.1kHz120kH
z以下を通過帯域、24.1kHz以上を遮断帯域とし
、通過帯域内リプルを0.0005db以内、遮断帯域
減衰量を100db以上が必要な場合、256タツプ以
上のタップ数を有するFIR型フィルタを構成する必要
がある。この場合256個のレジスタを持つ必要がある
ため、1サンプルあたり16ビツトのデータであったと
すると4にビットのレジスタが必要となる。また、演算
回数も出力のサンプリング周期T(=1/Fs)あたり
256回の乗算を必要とし、回路規模が大きくなるとい
う課題があった。
本発明は上記の課題に鑑み、小規模のレジスタで済み、
しかも演算回数も少ないデシメーション用ディジタルフ
ィルタを提供するものである。
課題を解決するための手段 上記課題を解決するため本発明によるデシメーション用
ディジタルフィルタは、ディジタル信号を入力とし、通
過帯域遮断周波数が周波数Fsと周波数Fa (Fs>
2Fa)の間にあり、阻止帯域遮断周波数が周波数Fs
と周波数(2Fs−Fa)の間にあり、上記通過帯域遮
断周波数と阻止帯域遮断周波数の間で一定の匂配を寅す
る転移周波数帯域となるフィルタ特性を有し、入力され
るディジタル信号の標本化周波数の2: 1デシメーシ
ロンヲ行うFIR型の第1のディジタルフィルタと、上
記第1のディジタルフィルタ出力を入力とし、周波数F
a以下を通過帯域、周波数(Fs−Fa)以上を阻止帯
域、上記周波数Faから上記周波数(Fs−Fa)の間
で一発の匂配を有する転移周波数帯域となるフィルタ特
性を有し、入力されるディジタル信号の標本化周波数2
: 1デシメーシロンを行うFIR型の第2のディジタ
ルフィルタより成るようにしたものである。
作用 本発明は上記のような構成とすることにより、なだらか
な特性を持つ第1のディジタルフィルタでサンプリング
周波数を下げ、次いで第1のディジタルフィルタに接続
される急峻な特性を持った第2のディジタルフィルタに
よってさらにサンプリング周波数を下げて所望のサンプ
リング周波数を得るようにしたため、第1、第2のディ
ジタルフィルタともタップ数が少なくて済み、また第2
のディジタルフィルタはすでにサンプリング周波数が下
がっているために単位時間内に行わなければならない演
算回数を少なくすることができるものである。
実施例 以下図面に基づき本発明の説明を行う。
第1図は本発明によるデシメーション用ディジタルフィ
ルタの実施例を示すブロック図である。
第1図において、1は第1のディジタルフィルタ(DP
I)であり、サンプリング周波数4Fsで入力されるデ
ィジタル信号のフィルタリングとデシメーションを行い
、サンプリング周波数を2FSに変換して出力する。2
は第2のディジタルフィルタ(DF2)であり、サンプ
リング周波数2Fsで入力されるディジタル信号のフィ
ルタリングとデシメーションを行い、サンプリング周波
数をFsに変換して出力する。
ディジタルフィルタ1のフィルタ特性は第2図に示すと
おりであり、F s = 44.1 k Hzとした場
合の通過帯域を24.1kHz以下、遮断帯域を84.
1kHz以上、通過帯域内リプルを0゜0001db以
内、遮断帯域減衰量を100dbとした場合、24タツ
プのFIR型フィルタで構成できる。第3図にディジタ
ルフィルタ1の出力における折返しによるスペクトルを
示す。
ディジタルフィルタ2のフィルタ特性は第4図に示すと
おりであり、同様にして、通過帯域を20kHz以下、
遮断帯域を24.1kHz以上、通過帯域内リプルをO
,0O01db以内、遮断帯域減衰量を100db以上
とした場合、145タツプのFIR型フィルタで構成で
きる。第5図にディジタルフィルタ2の出力における折
り返しによるスペクトルを示す。
上記のように構成することにより、サンプリング周波数
4Fsの入力信号の4: 1のデシメーションを行い、
サンプリング周波数Fsのディジタル信号を得ることが
できる。ここで、第1図に示す実施例におけるレジスタ
のビット数について考えると、ディジタルフィルタ1で
は24タツプ、ディジタルフィルタ2では145タツプ
であるので合計189個のレジスタがあればよいことに
なり、従来(256個)と比較して大幅に少なくなって
いる。また、サンプリング周期T(1/Fs)内の演算
量については、ディジタルフィルタ1では周期0.5T
内に24回、ディジタルフィルタ2では周期T内に14
5回であり、トータルで193回で済み、演算回数につ
いても従来(256回)と比較して大幅に少なくて済む
ものである。
第6図は第1図に示す実施例の具体的な構成を示すブロ
ック図である。この図を説明すると10〜19はレジス
タであり、レジスタ10〜13及びレジスタ14〜19
で2個のシフトレジスタを構成している。レジスタ10
〜13−により構成されるシフトレジスタは4Fsのク
ロックでシフト動作を行い、レジスタ14〜19により
構成されるシフトレジスタは周波数2Fgのクロックで
シフト動作を行う。20〜33は乗算器であり、タップ
係数の乗算を行う。40〜51は加算器である。60.
61は1/2デシメ一シ日ンを行うデシメーシロン器で
あり、デシメーション器60では周波数4Fsで入力さ
れる信号を周波数2Fsに変換し、デシメーシロン器6
1では周波数2FSで入力される信号を周波数Fsに変
換する。レジスタ10〜13、乗算器20〜25、加算
器40〜44、デシメーシロン器60によって構成され
るブロックが第1図におけるディジタルフィルタ1に相
当し、レジスタ14〜19、乗算器26〜33、加3Z
W45〜51、デシメーシロン器61によって構成され
るブロックが同ディジタルフィルタ2に相当する。
なお、以上の説明においては、乗算を行う演算器を個々
に示したが、1個あるいは複数個の演算器を時分割で使
用することにより個数を減らしてもよいのもである。
また、フィルタのタップ数についても上記したものに限
ったものではなく、目的に応じて増減してよいのもであ
る。
さらに、タップ係数の対称性を利用して乗算回数を減ら
す、あるいは第1種のナイキスト条件を満足するタップ
係数を用いてタップ係数が14個おきにゼロとなるよう
にして乗算回数を減らすようにしてもよい。
また、2: 1のデシメーションを行うディジタルフィ
ルタを3段縦続に接続することにより8:1のデシメー
ションを行うことができることも言うまでもない。
発明の効果 以上述べたように本発明は、ディジタル信号を入力とし
、通過帯域遮断周波数が周波数Fsと周波数Fa (F
s>Fa)の間にあり、阻止帯域遮断周波数が周波数F
sと周波数(2Fs−Fa)の間にあり、上記通過帯域
遮断周波数と阻止帯域遮断周波数の間で一定の匂配を有
する転移周波数帯域となるフィルタ特性を有し、入力さ
れるディジタル信号の標本化周波数の2: 1デシメー
ションを行う有限インパルス応答型の第1のディジタル
フィルタと、上記第1のディジタルフィルタ出力を入力
とし、周波数Fa以下を通過帯域、周波数(Fs−Fa
)以上を阻止帯域、上記周波数Faから上記周波数(F
s−Fa)の間で一定の匂配を有する転移周波数帯域と
なるフィルタ特性を有し、入力されるディジタル信号の
標本化周波数の2: 1デシメーションを行う有限イン
パルス応答型の第2のディジタルフィルタより構成した
ことにより、第1、第2のディジタルフィルタともタッ
プ数が少なくて済み、また第2のディジタルフィルタは
既にある程度サンプリング周波数が下がっているために
単位時間内に行やなければならない演算回数を少なくす
ることができる。このため性能をおとすことなく全体の
回路構成を小型化することができるとい優れた効果を有
するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるデシメーシ式ン用ディジタルフィ
ルタの構成を示すブロック図、第2図は第1図における
ディジタルフィルタ1のフィルタ特性を示す特性図、第
3図はディジタルフィルタ1出力の折り返しスペクトル
を示すスペクトル図、第4図は第1図におけるディジタ
ルフィルタ2のフィルタ特性を示す特性図、第5図はデ
ィジタルフィルタ2出力の折り返しスペクトルを示すス
ペクトル図、第6図は本発明によるデシメーション用デ
ィジタルフィルタの具体的な構成を示すブロック図、第
7図は従来のデシメーシジン用ディジタルフィルタのフ
ィルタ特性を示す特性図である。 1、 2・・・・・・ディジタルフィルタ、  10〜
19・・・・・・レジスタ、  20〜33・・・・・
・乗算器、40〜51・・・・・・加算器、60.θ1
・・・・・・デシメーション器。 代理人の氏名 弁理士 粟野 重孝 はか1名+1や 部汲敦(んっ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ディジタル信号を入力とし、通過帯域遮断周波数
    が周波数Fsと周波数Fa(Fs>2Fa)の間にあり
    、阻止帯域遮断周波数が周波数Fsと周波数(2Fs−
    Fa)の間にあり、上記通過帯域遮断周波数と阻止帯域
    遮断周波数の間で一定の匂配を有する転移周波数帯域と
    なるフィルタ特性を有し、入力されるディジタル信号の
    標本化周波数の2:1デシメーションを行う有限インパ
    ルス応答型の第1のディジタルフィルタと、上記第1の
    ディジタルフィルタ出力を入力とし、周波数Fa以下を
    通過帯域、周波数(Fs−Fa)以上を阻止帯域、上記
    周波数Faから上記周波数(Fs−Fa)の間で一定の
    匂配を有する転移周波数帯域となるフィルタ特性を有し
    、入力されるディジタル信号の標本化周波数の2:1デ
    シメーションを行う有限インパルス応答型の第2のディ
    ジタルフィルタより成るデシメーション用ディジタルフ
    ィルタ。
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