JPH057129A - デイジタル信号等化器 - Google Patents

デイジタル信号等化器

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JPH057129A
JPH057129A JP3148503A JP14850391A JPH057129A JP H057129 A JPH057129 A JP H057129A JP 3148503 A JP3148503 A JP 3148503A JP 14850391 A JP14850391 A JP 14850391A JP H057129 A JPH057129 A JP H057129A
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digital signal
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Shoichi Osawa
正一 大澤
Nobuyuki Seki
信之 関
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
  • Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)
  • Tone Control, Compression And Expansion, Limiting Amplitude (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 ディジタル信号処理により、容易に信号等化
器のカット特性を構成できるようにする。 【構成】 入力端子1を有する加算器2と、出力端子1
0を有する加算器4を、複数のゲイン補正用調整器3に
より並列に接続する。そしてその複数のゲイン補正用調
整器3の各の出力から、カットオフ周波数付近にレスポ
ンスのピークをもつローパスフィルタ5と、遅延器6
と、ゲイン調整器7とからなる直列回路を、それぞれ加
算器2にフィードバック接続する。そして各ゲイン調整
器7の出力を加算器2の入力に累積加算し、加算器4か
ら出力を取り出す。 【効果】 ローパスフィルタ5が遅延器6による位相変
化を相殺し、遅延器6による影響のないディジタル信号
等化器のカット特性が容易に得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、オーディオスペクトル
での周波数レスポンスをディジタル信号処理により調整
するディジタル信号等化器に関する。
【0002】
【従来の技術】図4は、従来のディジタル信号等化器の
構成を示すものである。図4において、1は入力端子で
あり、第1の加算器2の入力側に接続されている。第1
の加算器2の出力側は並列に複数のディジタルバンドパ
スフィルタ8の入力側へ接続され、さらに第2の加算器
4の入力側に接続されている。各バンドパスフィルタ8
の出力側はそれぞれフィードフォワード方向のゲイン調
整器9の入力側および各遅延器6の入力側に接続されて
いる。各遅延器6は1サンプリング周期分の遅延を行
う。各遅延器6の出力はフィードバック方向の各ゲイン
調整器7に入力され、フィードバック方向のゲイン調整
器7の出力は第1の加算器2に入力され、他の複数のフ
ィードバック方向のゲイン調整器7の出力および入力端
子1からの入力と累積加算される。フィードフォワード
方向のゲイン調整器9の出力は第2の加算器4に入力さ
れており、他のフィードフォワード方向のゲイン調整器
9の出力および第1の加算器2の出力と累積加算され、
出力端子10に出力される。
【0003】図5は、図4における2次のディジタルバ
ンドパスフィルタ8を、IIR型フィルタを用いて実現
した場合の構成を示したものである。図5のように構成
されたバンドパスフィルタ8において、入力端子201
への入力はまず乗算器20に入力され、A0倍された
後、加算器11に入力される。これと同時に入力端子2
01への入力は第1の遅延器12に入力され、第1の遅
延器12の出力は第2の遅延器13に入力され、第2の
遅延器13の出力は乗算器21に入力され、−A 0倍さ
れた後、加算器11に入力される。出力端子202は第
3の遅延器14の入力側に接続され、第3の遅延器14
の出力は乗算器18に入力され、B1倍された後、加算
器11へ入力される。これと同時に第3の遅延器14の
出力は第4の遅延器15へ入力され、第4の遅延器15
の出力は乗算器19に入力され、B 2倍された後、加算
器11に入力される。各乗算器からの出力を加算器11
で累積加算することによって得られた加算器11の出力
は出力端子202に出力され、バンドパスフィルタの出
力として取り出される。このようにして構成された、図
4における1〜3個の各ディジタルバンドパスフィルタ
8の伝達関数をHn(Z)とおけば、(数1)として得
ることができる。
【0004】
【数1】
【0005】上記ディジタルバンドパスフィルタ8の伝
達関数(数1)を用いれば、図4の構成によって得られ
る、フィードフォワード方向のあるバンドの伝達関数H
f(Z)は、フィードフォワード方向のゲイン調整器9
の係数をKfとおけば、(数2)として得ることができ
る。
【0006】
【数2】
【0007】また、フィードバック方向のあるバンド伝
達関数Hb(Z)は、フィードバック方向のゲイン調整
器7の係数をKbとおけば、(数3)として得ることが
できる。
【0008】
【数3】
【0009】以上の伝達関数をもとに、図4の構成によ
って得られるシステムの伝達関数を求める。図4におけ
る3つのバンドパスフィルタ8に対して、バンド1にお
いてH1(Z)、バンド2においてH2(Z)、バンド3
においてH3(Z)とし、バンドパスフィルタ8の出力
側に接続されているゲイン調整用の乗算器の係数を、フ
ィードバック側のそれぞれに対して、−Kb1,−Kb2
−Kb3とし、フィードフォワード側のそれぞれのバンド
に対して、Kf1,Kf2,Kf3とすると、図4の構成によ
って得られるシステムの伝達関数Hs(Z)は、(数
4)として得られる。
【0010】
【数4】
【0011】この伝達関数によれば、あるバンド、例え
ばバンド1をブーストする場合、K b1を0とし、Kf1
正の数値を与えれば、バンド1をブーストできる。また
バンド1をカットする場合、Kf1を0とし、Kb1に正の
数値を与えればバンド1をカットできる。そして、伝達
関数Hs(Z)においては、分母と分子が対称となって
いるため、Kf1とKb1が同じ値の場合、バンド1におい
てブーストレベルとカットレベルの絶対値はデシベル値
で同じ値となる。すなわちブースト特性,カット特性の
ゲインの周波数レスポンスは、0dBに対して+ゲイン
と、−ゲインが対称な周波数レスポンスを持つようにな
る。
【0012】以上の動作によって、従来の技術によって
も以下のような利点を有する。1)フィードバック側の
累積加算によって得られる伝達関数とフィードフォワー
ド側の累積加算によって得られる伝達関数は逆数の関係
になっているため、ブースト特性,カット特性のゲイン
の周波数レスポンスは、0dBに対して+ゲインと、−ゲ
インが対称な周波数レスポンスとなる。
【0013】2)各バンドの出力が従属接続でなく並列
に加算されているため、複数のバンドにおいて、ブース
ト,カットを行った時に、他のバンドパスフィルタの干
渉を受けにくく、このため、各ゲイン調整器に与えられ
たゲインの値と出力の周波数レスポンスとがよく近似で
きる。
【0014】3)各バンドパスフィルタに用いられる係
数は、各バンドに対して、一通りの組合わせを持てばよ
く、これによりブースト量,カット量は係数を共用する
ことができ、係数の量を少なくすることができる。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の信号等化器は、ディジタル信号処理の特徴から、フ
ィードバック方向への演算には、必ず最低1サンプリン
グの遅延が必要となる。(数4)におけるフィードバッ
ク方向の伝達関数を示す分母に乗算されているZ -1、す
なわち遅延器による影響により、バンドパスフィルタの
共振周波数が高くなるにつれ、カットしたはずの周波数
レスポンスにおいて図6に示すようなゲインの逆転を生
ずる。したがって従来の技術では、サンプリング周波数
の1/2の近傍の周波数領域では所望の特性であるいわ
ゆるベル型特性をした、ディジタル信号等化器が実現で
きないという課題があった。
【0016】本発明は、このような従来の課題点を解決
するものであり、カット時における周波数レスポンスが
低域から高域の広い周波数範囲において、各ゲイン調整
器に与えたゲインの値と出力の、周波数レスポンスがよ
く近似できる優れたディジタル信号等化器を構成できる
ようにすることを目的とするものである。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、第1の手段として、入力端子を有する第1
の加算器の出力側と出力端子を有する第2の加算器の入
力側との間に複数のゲイン補正用調整器を並列に接続
し、前記複数のゲイン補正用調整器の出力側と前記第1
の加算器の他の入力側との間にカットオフ周波数付近に
レスポンスのピークをもつローパスフィルタと遅延器と
ゲイン調整器とからなる複数の直列回路を接続し、各ゲ
イン調整器の出力を第1の加算器で入力とともに累積加
算し、第2の加算器の出力側より出力を取り出すもので
ある。
【0018】また第2の手段として、上記第1の手段に
加えて、複数のゲイン補正用調整器の出力側と第2の加
算器の他の入力側との間にバンドパスフィルタとフィー
ドフォワード方向のゲイン調整器とからなる複数の直列
回路を接続し、各ゲイン調整器の出力をゲイン補正用調
整器の出力と第2の加算器で累積加算し、第2の加算器
の出力側より出力を取り出すものである。
【0019】
【作用】上記のような構成により本発明は、次のような
作用を有する。すなわち、第1の手段では、ローパスフ
ィルタの係数をカットオフ周波数付近でピークをもった
周波数特性とすることにより、このピークをもったロー
パスフィルタの出力をフィードバックし、遅延器を介し
て入力と加算し、さらにゲイン補正用調整器によって乗
算するとローパスフィルタのピーク部分がノッチフィル
タの逆ベル型特性として作用し、従来例においてゲイン
逆転が生じた部分が、ローパスフィルタの通過域特性と
遅延器による位相特性により補正され、所望の逆ベル型
に近似した特性をもつノッチフィルタを形成できる。
【0020】また第2の手段では、前述のピークをもっ
たローパスフィルタのフィードバックによる作用と併
せ、さらにバンドパスフィルタの出力をフィードフォワ
ード方向に累積加算させることにより、+側ゲインにベ
ル型特性をもったフィルタが構成できる。
【0021】
【実施例】(実施例1)図1は、本発明の第1の実施例
の構成を示すものである。図1において、図4と同じ構
成要素に対しては同じ符号を付する。図1において、1
は入力端子であり、第1の加算器2の入力側に接続され
ている。第1の加算器2の出力は並列接続された複数の
ゲイン補正用調整器3に入力され、ゲイン補正用調整器
3の出力側は、カットオフ周波数付近にピークをもった
ローパスフィルタ5の入力側および第2の加算器4の入
力側にそれぞれ接続され、第2の加算器4の出力側は出
力端子10に接続され、ディジタル信号等化器の出力と
して取り出されている。
【0022】またそれぞれのピークをもったローパスフ
ィルタ5の出力側はそれぞれ各遅延器6の入力側に接続
されていて、各遅延器6は1サンプリング周期分の遅延
を行う。各遅延器6の出力側はそれぞれゲイン調整器7
の入力側に接続され、各ゲイン調整器7の出力は第1の
加算器2に入力され、他のゲイン調整器7の出力と入力
信号とで累積加算される。
【0023】図3は図1におけるローパスフィルタ5
を、IIR型フィルタを用いて実現した場合の構成を示
したものである。各ローパスフィルタ5は、図3に示す
ように乗算器と加算器と遅延器により構成されている。
図3において、図5と同じ構成要素に対しては、同じ符
号を付する。図3において、入力端子101への入力は
まず乗算器16に入力され、D0倍された後、加算器1
1に入力される。これと同時に入力端子101への入力
は第1の遅延器12に入力され、第1の遅延器12の出
力は乗算器17に入力され、D1倍された後、加算器1
1に入力される。
【0024】出力端子102は第3の遅延器14の入力
側に接続され、第3の遅延器14の出力は乗算器18に
入力され、B1倍された後、加算器11へ入力される。
それと同時に第3の遅延器14の出力は第4の遅延器1
5へ入力され、第4の遅延器15の出力は乗算器19に
入力され、B2倍された後、加算器11に入力される。
各乗算器からの出力を加算器11で累積加算することに
よって得られた加算器11の出力は出力端子102に出
力され、ローパスフィルタの出力として取り出される。
【0025】次に、その動作について説明する。図1の
構成によって得られるディジタル信号等化器のフィード
バック方向の伝達関数をHB(Z)とおいた時、H
B(Z)が、従来例の構成によって得られる信号等化器
のブースト特性を示すフィードフォワード側の伝達関数
f(Z)(数2)に対して、
【0026】
【数5】
【0027】という関係にある場合、図1の構成によっ
て得られる信号等化器のカット特性は、従来例の構成に
よって得られる信号等化器のブースト特性に比した時、
そのレスポンスが0dBに対して完全対称な特性が実現さ
れる。そこで、図1に示すディジタル信号等化器に含ま
れるあるバンドの伝達関数HB(Z)を求める。
【0028】図1の構成要素であるフィルタ5を、図3
のように構成されるフィルタHLPF(Z)と仮定し、そ
の伝達関数を(数6)のように定義する。
【0029】
【数6】
【0030】(数6)のようなフィルタと、ゲイン補正
用調整器3にg2という係数を与え、またゲイン調整器
7にゲイン1を与えることによって得られる図1におけ
るフィードバック方向の構成による、あるバンドの伝達
関数HB(Z)は、(数7)のように得られる。
【0031】
【数7】
【0032】ここで、先に説明したように、(数5)を
満足するように各係数D0,D1およびg2を求めると、
【0033】
【数8】
【0034】
【数9】
【0035】
【数10】
【0036】となる。このようにして求めた係数を用い
たフィルタHLPF(Z)は、カットオフ周波数付近でピ
ークをもったローパスフィルタとなり、このようなフィ
ルタを図1のようにフィードバックすることによって得
られたディジタル信号等化器の伝達関数HB(Z)は、
ノッチフィルタの特性を示し、また(数5)の関係か
ら、HB(Z)によって得られる周波数特性は、図4の
フィードフォワード方向の構成の伝達関数Hf(Z)に
よって得られる+側ゲインの周波数特性と0dBに対し
て、完全対称な−側ゲインでの逆ベル型特性となり、ま
た、遅延器を含むことによって、フィードバック方向の
システムの伝達関数が構成されているので、遅延器の影
響によるゲインの逆転を生じることのないディジタル信
号等化器を構成できる。
【0037】(実施例2)図2は、本発明の第2の実施
例の構成を示すものである。第2の実施例は、上記第1
の実施例によるディジタル信号等化器のフィードフォワ
ード方向に、バンドパスフィルタおよび乗算器を用いた
手段を併せ設けたもので、ゲイン補正用調整器3の出力
は、フィードバック方向のローパスフィルタ5に入力さ
れるとともに、各バンドパスフィルタ8および第2の加
算器4に入力されている。各バンドパスフィルタ8の出
力は各フィードフォワード方向のゲイン調整器9に入力
されている。そして各ゲイン調整器9の出力は第2の加
算器4に入力され、ゲイン補正用調整器3の出力と累積
加算され、第2の加算器4の出力を本信号等化器の出力
として取り出す。
【0038】以上の構成により、上記第1の実施例の構
成による動作に加え、フィードフォワード方向の構成が
信号のブースト特性として動作し、結果として、信号の
ブースト特性,カット特性をもったディジタル信号等化
器としての効果が得られる。
【0039】
【発明の効果】上記実施例より明らかなように本発明
は、第1の手段により遅延器による位相変化を相殺する
ようなピークをもったローパスフィルタを、従来の信号
等化器におけるバンドパスフィルタの代わりに設けるこ
とにより、カット特性の逆転現象が解消され、従来の技
術によるディジタル信号等化器による効果に加え、ディ
ジタル信号処理によって、容易にノッチフィルタを構成
することができる。
【0040】また第2の手段により、第1の手段に加
え、フィードフォワード方向に、バンドパスフィルタを
用いた手段を追加することにより、信号のブースト特性
が得られ、第1の手段による効果に加え、ディジタル信
号処理によって容易にディジタル信号等化器を構成でき
るという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例におけるディジタル信号
等化器の構成を示すブロック図
【図2】本発明の第2の実施例におけるディジタル信号
等化器の構成を示すブロック図
【図3】本発明の実施例におけるディジタル信号等化器
に用いられるピークをもったローパスフィルタの構成を
示すブロック図
【図4】従来のディジタル信号等化器の構成を示すブロ
ック図
【図5】同ディジタル信号等化器に用いられたバンドパ
スフィルタの構成を示すブロック図
【図6】同ディジタル信号等化器において発生するゲイ
ンの逆転現象を示す波形図
【符号の説明】
1 入力端子 2 第1の加算器 3 ゲイン補正用調整器 4 第2の加算器 5 ローパスフィルタ 6 遅延器 7 ゲイン調整器 8 バンドパスフィルタ 9 フィードフォワード方向のゲイン調整器 10 出力端子

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力端子を有する第1の加算器の出力側と
    出力端子を有する第2の加算器の入力側との間に複数の
    ゲイン補正用調整器を並列に接続し、前記複数のゲイン
    補正用調整器の出力側と前記第1の加算器の他の入力側
    との間にカットオフ周波数付近にレスポンスのピークを
    もつローパスフィルタと遅延器とゲイン調整器とからな
    る複数の直列回路を接続したディジタル信号等化器。
  2. 【請求項2】複数のゲイン補正用調整器の出力側と第2
    の加算器の他の入力側との間にバンドパスフィルタとフ
    ィードフォワード方向のゲイン調整器とからなる複数の
    直列回路を接続した請求項1記載のディジタル信号等化
    器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006345154A (ja) * 2005-06-08 2006-12-21 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Bv フィルタ回路、及びそれを含むディスク装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006345154A (ja) * 2005-06-08 2006-12-21 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Bv フィルタ回路、及びそれを含むディスク装置

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