JPH0510991A - Digital signal processor - Google Patents

Digital signal processor

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JPH0510991A
JPH0510991A JP16187491A JP16187491A JPH0510991A JP H0510991 A JPH0510991 A JP H0510991A JP 16187491 A JP16187491 A JP 16187491A JP 16187491 A JP16187491 A JP 16187491A JP H0510991 A JPH0510991 A JP H0510991A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
data
filter
band
digital signal
thinning
Prior art date
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Pending
Application number
JP16187491A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomoko Matsumoto
智子 松本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
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Publication of JPH0510991A publication Critical patent/JPH0510991A/en
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  • Measuring Frequencies, Analyzing Spectra (AREA)

Abstract

PURPOSE:To realize analysis in an arbitrary band by converting an input analog signal to digital signal, eliminating the high frequency component in the signal converted to digital signal and decimating the data using a decimation filter provided with a sine interporation circuit. CONSTITUTION:A sine interporation circuit 30 has a decimator 31 for set values and a cut-off frequency variable filter 32. A decimation filter 20 thins out the data after A/D conversion at the rate of the power of 2 and has a function of cutting high frequency. The thinned data FDATA and a data clock FCLK are input to the decimator 31 for decimating according to the set value. In the filter 32, output data DCDATA further thinned by the decimator 31 are input and data limited by a set band are output. By providing a sine interporation circuit 30 including a simple data decimation circuit, the analysis in arbitrary band becomes possible without changing much of the hardware constitution.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はディジタル信号処理装置
に関し、特に、解析周波数帯域の選択自由度を向上させ
たFFT(高速フーリエ変換)アナライザに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a digital signal processing device, and more particularly to an FFT (Fast Fourier Transform) analyzer with improved degree of freedom in selecting an analysis frequency band.

【0002】[0002]

【従来の技術】ディジタル信号処理計測器(例えば、F
FTアナライザ)は、図6に示すように、入力アナログ
データをオーバーサンプリング方式のA/D変換器によ
りディジタル信号に変換し、フィルタ20で高域成分をカ
ットし、かつデータを間引き、DSP40によりFFT解
析を行い、解析結果をディスプレイ50に表示する構成と
なっている。
2. Description of the Related Art Digital signal processing measuring instruments (for example, F
As shown in FIG. 6, the FT analyzer) converts the input analog data into a digital signal by an oversampling A / D converter, cuts high frequency components by a filter 20, and thins out the data, and the DSP 40 makes an FFT. The analysis is performed and the analysis result is displayed on the display 50.

【0003】このようなFFTを用いた信号解析を行う
装置では、ハードウエアおよびソフトウエアの容易さか
ら、フィルタ20では2の間引きを行う構成が多い。
In a device for performing signal analysis using such an FFT, the filter 20 often thins out two because of the ease of hardware and software.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述のようにフィルタ
を2の間引きフィルタとすると、基本帯域の2の累乗分
の1の帯域での解析しか行えず、間引きが多くなると帯
域周波数に端数が生じるという問題点がある。例えば、
図4の上側に示されるような分解能では帯域の区切りが
悪く、解析の際に認識しにくい。従来の技術では、この
ような場合でも、帯域を変更することができない。
If the filter is a decimation filter of 2 as described above, only the analysis can be performed in a band that is a power of 2 of the basic band, and if decimation increases, a fractional band frequency occurs. There is a problem. For example,
With the resolution shown on the upper side of FIG. 4, band division is poor, and it is difficult to recognize during analysis. The conventional technology cannot change the band even in such a case.

【0005】本発明はこのような問題点に着目してなさ
れたものであり、その目的は、実現が容易な構成を用い
て任意の帯域での解析を行えるようにし、きりのよい帯
域での解析を実現することにある。
The present invention has been made in view of such a problem, and an object thereof is to enable analysis in an arbitrary band by using a configuration that is easy to realize and to provide a clear band. It is to realize the analysis.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は専用の帯域変更
回路を設け、上記目的を達成するものである。帯域変更
回路はサイン補間回路(ナイキスト帯域の任意の周波数
点を選択する回路)であり、このサイン補間回路は、簡
潔な間引きを行うための間引き器とカットオフ周波数可
変フィルタとで構成される。
The present invention achieves the above object by providing a dedicated band changing circuit. The band changing circuit is a sine interpolation circuit (a circuit that selects an arbitrary frequency point in the Nyquist band), and this sine interpolation circuit is composed of a decimator and a cutoff frequency variable filter for performing simple decimation.

【0007】[0007]

【作用】一般に、基準周波数帯域をSとすると解析周波
数帯域Kは、 K=S/2×(2/L)=S/2N−M×(1/L)・・・(1) と表される。(1)式において、S/2N−Mの項は2
の間引きを表し、1/Lの項は任意設定項を表す。従来
は2の間引きの項のみであったが、本発明では、サイン
補間を利用して任意設定項による帯域調整を可能として
いる。これにより、任意の帯域での解析を行える。
[Action] Generally, the analysis frequency band K and the reference frequency band and S is, K = S / 2 N × (2 M / L) = S / 2 N-M × (1 / L) ··· (1) Is expressed as In equation (1), the term S / 2 NM is 2
This represents thinning-out, and the 1 / L term represents an arbitrary setting term. Conventionally, only the term of decimation of 2 was used, but in the present invention, band adjustment is possible by an arbitrary setting term using sine interpolation. This allows analysis in any band.

【0008】[0008]

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1は本発明のFFTアナライザの一実施
例の構成を示す図である。本実施例の特徴は、図6の従
来例に、サイン補間回路30が追加されていることであ
る。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an embodiment of the FFT analyzer of the present invention. The feature of this embodiment is that a sine interpolation circuit 30 is added to the conventional example of FIG.

【0009】サイン補間回路30は図2に示すように、設
定値の間引き器31と、カットオフ周波数可変フィルタ32
とを有している。間引きフィルタ20は、A/D変換後の
データを2の累乗で間引き、かつ高域をカットする機能
をもち、従来構成と同等のものを用いる。この2の間引
き後のデータFDATA と、そのデータクロックFCLKは設定
値に応じた間引きを行う間引き器31に入力されるように
なっている。カットオフ周波数が可変な可変フィルタ32
には、設定値の間引き器31によりさらに間引かれた出力
データDCDATAが入力され、設定帯域で制限されたデータ
が出力される。この可変フィルタ32としては、一般のハ
ードウエアまたはソフトウエア構成のフィルタを使用で
きる。
As shown in FIG. 2, the sine interpolation circuit 30 includes a decimator 31 for a set value and a variable cutoff frequency filter 32.
And have. The thinning filter 20 has a function of thinning out the data after A / D conversion with a power of 2 and cutting the high frequency band, and uses the same one as the conventional configuration. The data FDATA after the decimation of 2 and the data clock FCLK thereof are input to the decimation device 31 which performs decimation according to the set value. Variable filter 32 with variable cutoff frequency
The output data DCDATA further thinned out by the thinning-out device 31 of the set value is input to, and the data limited in the set band is output. As the variable filter 32, a general hardware or software filter can be used.

【0010】設定値の間引き器31の、より具体的な構成
が図3に示される。この間引き器は、間引き数を設定す
るレジスタ33と、2の間引きフィルタ20の出力データ数
をカウントするカウンタ34と、レジスタ33およびカウン
タ34の両出力(SETD,CNTD)を比較して、一致検出信号EQ
U を出力するコンパレータ35と、コンパレータ35の一致
検出信号EQU を受けてタイミングパルスDIFEQ を作成す
る微分器36と、タイミングパルスDIFEQ の入力タイミン
グでデータFDATA を捕捉(サンプリング)し、その捕捉
したデータを、間引き後データDCDATAとして出力するレ
ジスタ37とを有している。
A more specific configuration of the setpoint decimation device 31 is shown in FIG. This decimator compares the register 33 for setting the decimating number, the counter 34 for counting the number of output data of the decimating filter 20 of 2 and both outputs (SETD, CNTD) of the register 33 and the counter 34 to detect the coincidence. Signal EQ
The comparator 35 that outputs U, the differentiator 36 that receives the coincidence detection signal EQU of the comparator 35 and creates the timing pulse DIFEQ, and the data FDATA is captured (sampled) at the input timing of the timing pulse DIFEQ, and the captured data is acquired. , And a register 37 for outputting as thinned data DCDATA.

【0011】以下、サイン補間回路31の動作を具体的に
説明する。図4はサイン補間回路31を使用した場合(下
側の図)と、しない場合(上側の図)の解析周波数帯域
の一例の対比を示す。両者とも、間引きフィルタ20は、
2の間引きフィルタとして使用している。この場合、サ
イン補間を利用しない場合(上側)に比べ、利用する場
合(下側)の周波数分解能は区切りがよく、解析に適し
ている。
The operation of the sine interpolation circuit 31 will be specifically described below. FIG. 4 shows an example of the analysis frequency band when the sine interpolation circuit 31 is used (lower figure) and when it is not (upper figure). In both cases, the thinning filter 20
It is used as a thinning filter of 2. In this case, the frequency resolution when using sine interpolation (lower side) is better than that when not using sine interpolation (upper side), and is suitable for analysis.

【0012】図5は、このような帯域の解析を実現する
場合の、図3の間引き器31の動作を示すタイミングチャ
ートである(従来との対比を行うために、上側にサイン
補間回路を使用しないで所望の帯域に近い帯域での解析
を行う場合(1/2の間引き)のクロックのタイミン
グを対比例として示してある)。
FIG. 5 is a timing chart showing the operation of the decimator 31 of FIG. 3 in the case where such a band analysis is realized (a sine interpolation circuit is used on the upper side in order to make a comparison with the conventional one. When the analysis is performed in a band close to the desired band (1/2 3 decimation) without doing so, the clock timing is shown as proportional.

【0013】上述したように、基準周波数帯域をSとす
ると解析周波数帯域Kは、 K=S/2×(2/L)=S/2N−M×(1/L)・・・(1) と表される。(1)式において、S/2N−Mの項は2
の間引きを表し、間引きフィルタ20による間引きに相当
し、1/Lの項は任意設定項を表し、間引き器31による
間引きに相当する。この場合、間引きフィルタ20のフィ
ルタが広帯域であるため、可変フィルタ32で正確な帯域
制限を行う。
[0013] As described above, the analysis frequency band K and the reference frequency band and S is, K = S / 2 N × (2 M / L) = S / 2 N-M × (1 / L) ··· It is expressed as (1). In equation (1), the term S / 2 NM is 2
This represents thinning-out, which corresponds to thinning-out by the thinning-out filter 20, the term of 1 / L represents an arbitrary setting term, and corresponds to thinning-out by the thinning-out device 31. In this case, since the thinning filter 20 has a wide band, the variable filter 32 accurately limits the band.

【0014】間引きフィルタ20は、入力データDATAを1
/2N−Mに間引いてFDATA を出力し、また、入力基準
クロックCLK の1/2N−M周波数のクロックFCLKを出
力する。FDATA およびFCLKは間引き器31に入力する。
The decimation filter 20 sets the input data DATA to 1
FDATA is output by thinning out to / 2 N-M, and a clock FCLK having a frequency of 1/2 N-M of the input reference clock CLK is output. FDATA and FCLK are input to the decimator 31.

【0015】レジスタ33の設定値は“4”であり、カウ
ンタ34は、クロックFCLKの数をカウントし、そのカウン
ト出力CNTDを出力する。カウンタ35は、レジスタ33の設
定値SETD(=“4”)とカウント出力CNTDとの比較を行
い、SETD=CNTDとなったタイミングで一致検出信号EQU
を出力し、これを基に、微分器36はタイミングパルスDI
FEQ を作成する。レジスタ37はこのタイミングパルスDI
FEQ の入力タイミングで入力データFDATA を捕捉する。
この結果、1/(2N−M×L)に間引かれたデータDC
DATA(データA,F,K,P・・・)が出力される。な
お、タイミングパルスDIFEQ は、カウンタ34をリセット
する役割も果たす。
The set value of the register 33 is "4", the counter 34 counts the number of clocks FCLK, and outputs the count output CNTD. The counter 35 compares the set value SETD (= “4”) of the register 33 with the count output CNTD, and at the timing when SETD = CNTD, the match detection signal EQU.
Is output, and based on this, the differentiator 36 outputs the timing pulse DI
Create FEQ. Register 37 uses this timing pulse DI
Capture the input data FDATA at the FEQ input timing.
As a result, 1 / (2 N-M × L) in the decimated data DC
DATA (data A, F, K, P ...) Is output. The timing pulse DIFEQ also serves to reset the counter 34.

【0016】図4の下側に示す解析帯域Kは、S=200K
Hzとした場合、N=3,M=2,L=5とすることによ
り実現でき、解析帯域Kは、K=(200K/8)×(4/
5)=25KHz ×(4/5)=100KHz×(1/5)=20KH
z となる。
The analysis band K shown on the lower side of FIG. 4 is S = 200K.
In the case of Hz, it can be realized by setting N = 3, M = 2, L = 5, and the analysis band K is K = (200K / 8) × (4 /
5) = 25KHz x (4/5) = 100KHz x (1/5) = 20KH
It becomes z.

【0017】本例では、従来どおり、間引きフィルタ20
により1/2の間引きを行い、さらに、間引き器31で1
/5の間引きを行って、可変フィルタ32で20KHz に帯域
制限をしている。
In this example, as in the conventional case, the thinning filter 20
Decimate 1/2 by 1 and 1 by decimator 31
By decimating / 5, the variable filter 32 limits the band to 20 KHz.

【0018】このように、本発明によれば、サイン補間
回路31内のレジスタ33の設定値(あるいはカウンタ34の
ビット数等)を適宜選択することにより、最適構成の間
引き器が構成できる。
As described above, according to the present invention, by appropriately selecting the set value of the register 33 in the sine interpolation circuit 31 (or the number of bits of the counter 34, etc.), a thinning-out device having an optimum configuration can be constructed.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、簡潔なデ
ータ間引き回路を含むサイン補間回路を設けることによ
り、ハードウエア構成を大きく変えることなく、任意の
帯域での解析を可能とする効果がある。これにより、F
FTアナライザ等のディジタル信号処理計測装置の性能
向上を図ることができる。
As described above, according to the present invention, by providing a sine interpolation circuit including a simple data thinning circuit, it is possible to analyze in any band without significantly changing the hardware configuration. is there. This gives F
It is possible to improve the performance of a digital signal processing measuring device such as an FT analyzer.

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

【図1】本発明のディジタル信号処理装置の一実施例
(FFTアナライザ)の構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment (FFT analyzer) of a digital signal processing device of the present invention.

【図2】サイン補間回路30の基本的構成を説明するため
の図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining a basic configuration of a sine interpolation circuit 30.

【図3】サイン補間回路30を構成する間引き器31の、具
体的構成を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a specific configuration of a decimator 31 that constitutes a sine interpolation circuit 30.

【図4】サイン補間回路31を使用した場合(下側の図)
と、しない場合(上側の図)の解析周波数帯域の一例を
対比して示す図である。
[Fig. 4] When the sine interpolation circuit 31 is used (lower figure)
FIG. 4 is a diagram showing an example of an analysis frequency band in the case of not performing the above (upper diagram) in comparison.

【図5】図4に示されるような帯域の解析を実現する場
合の、図3の間引き器31の動作を示すタイミングチャー
トである(従来との対比を行うために、上側にサイン補
間回路を使用しないで所望の帯域に近い帯域での解析を
行う場合(1/2の間引き)のクロックのタイミング
を対比例として示してある)。
5 is a timing chart showing the operation of the decimator 31 of FIG. 3 when realizing the band analysis as shown in FIG. 4 (in order to make a comparison with the conventional case, a sine interpolation circuit is provided on the upper side). In the case where analysis is performed in a band close to a desired band without being used (1/2 3 thinning), clock timings are shown as proportional).

【図6】ディジタル信号処理計測器(例えば、FFTア
ナライザ)の一般的な構成を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a general configuration of a digital signal processing measuring instrument (for example, an FFT analyzer).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 A/D変換器 20 間引きフィルタ 30 サイン補間回路 40 DSP(FFT) 50 ディスプレイ 31 間引き器 32 可変フィルタ 33 レジスタ 34 カウンタ 35 コンパレータ 36 微分器 37 レジスタ 10 A / D converter 20 Thinning filter 30 Sine interpolation circuit 40 DSP (FFT) 50 Display 31 Thinning machine 32 Variable filter 33 Register 34 Counter 35 Comparator 36 Differentiator 37 register

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 入力アナログ信号をA/D変換器により
ディジタル信号に変換し、フィルタを用いて、このA/
D変換された信号の高域成分の除去およびデータの間引
きを行い、ディジタル信号処理を行うディジタル信号処
理装置であって、 前記フィルタは2の間引きを行うフィルタ(20) であ
り、この2の間引きを行うフィルタ(20) の後に帯域変
更回路(30) が設けられ、この帯域変更回路(30) は、
入力データに対し設定値の間引きを行う間引き器(31)
と、カットオフ周波数を変えることができる可変フィル
タ(32)とを備えており、前記設定値の間引きを行う間引
き器(31) は、 設定値を記憶するレジスタ(33) と、 前記2の間引きを行うフィルタの出力データ数をカウン
トするカウンタ(34)と、 このカウンタ(34) のカウント値と前記レジスタ(33)
が記憶している設定値とを比較し、それらの一致を検出
するコンパレータ(35) と、 一致検出タイミングで前記2の間引きを行うフィルタ
(20) の出力データを捕捉するラッチ回路(37) とを有
していることを特徴とするディジタル信号処理装置。
Claim: What is claimed is: 1. An analog input signal is converted into a digital signal by an A / D converter, and this A / D signal is converted by using a filter.
A digital signal processing device for removing a high frequency component of a D-converted signal and thinning out data to perform digital signal processing, wherein the filter is a filter (20) for thinning out 2, The band changing circuit (30) is provided after the filter (20) that performs
Decimator (31) that decimates the set value for input data
And a variable filter (32) capable of changing the cut-off frequency. The thinning-out device (31) for thinning out the set value is a register (33) for storing the set value, and the thinning-out device 2 described above. Counter (34) that counts the number of output data of the filter that performs the above, the count value of this counter (34) and the register (33)
The comparator (35) that compares the set value stored in the memory with the set value stored in the memory, and the latch circuit (37) that captures the output data of the filter (20) that performs the thinning out of 2 at the matching detection timing. A digital signal processing device comprising:
JP16187491A 1991-07-02 1991-07-02 Digital signal processor Pending JPH0510991A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07148465A (en) * 1993-11-29 1995-06-13 Asahi Seisakusho:Kk Vibration generator
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