JPH06232692A - ディジタルフィルタの設計方法及びディジタルフィルタ装置 - Google Patents
ディジタルフィルタの設計方法及びディジタルフィルタ装置Info
- Publication number
- JPH06232692A JPH06232692A JP5034497A JP3449793A JPH06232692A JP H06232692 A JPH06232692 A JP H06232692A JP 5034497 A JP5034497 A JP 5034497A JP 3449793 A JP3449793 A JP 3449793A JP H06232692 A JPH06232692 A JP H06232692A
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- Japan
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- filter
- characteristic
- digital filter
- prefilter
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Abstract
(57)【要約】
【目的】特に、連立チェビシェフ特性のディジタルフィ
ルタを集積回路化する際に、回路規模の減少を図る。 【構成】フィルタ係数が整数である前置フィルタで概略
の特性を得る。次に、この前置フィルタの特性を総合特
性が所望の特性を満足するように等化フィルタで等化す
る。このようにディジタルフィルタを設計すると、タッ
プ数が減少し、乗算器の数を減らせ、回路規模が減少さ
れる。
ルタを集積回路化する際に、回路規模の減少を図る。 【構成】フィルタ係数が整数である前置フィルタで概略
の特性を得る。次に、この前置フィルタの特性を総合特
性が所望の特性を満足するように等化フィルタで等化す
る。このようにディジタルフィルタを設計すると、タッ
プ数が減少し、乗算器の数を減らせ、回路規模が減少さ
れる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ディジタルフィルタ
の設計方法及びディジタルフィルタ装置に関するもの
で、特に、連立チェビシェフ特性のディジタルフィルタ
を集積回路化する際の回路規模の削減に係わる。
の設計方法及びディジタルフィルタ装置に関するもの
で、特に、連立チェビシェフ特性のディジタルフィルタ
を集積回路化する際の回路規模の削減に係わる。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば連立チェビシェフ特性のデ
ィジタルフィルタを実現する場合、要求される仕様に従
ってフィルタを直接設計し、設計されたフィルタをハー
ドウェア化していた。このようにして実現されるディジ
タルフィルタのタップ数は、その仕様に基づいて設計さ
れた数となる。ＦＩＲ型ディジタルフィルタは、各タッ
プ出力に係数を乗算し、これらを加算する構成とされ
る。このため、タップ数に対応した数の乗算器が必要で
ある。
ィジタルフィルタを実現する場合、要求される仕様に従
ってフィルタを直接設計し、設計されたフィルタをハー
ドウェア化していた。このようにして実現されるディジ
タルフィルタのタップ数は、その仕様に基づいて設計さ
れた数となる。ＦＩＲ型ディジタルフィルタは、各タッ
プ出力に係数を乗算し、これらを加算する構成とされ
る。このため、タップ数に対応した数の乗算器が必要で
ある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のように、要求さ
れる仕様に従ってディジタルフィルタを直接設計する
と、タップ数が非常に大きくなる場合がある。この場
合、多数の乗算器が必要になる。ディジタルフィルタを
集積回路化する場合、乗算器の数が増加すると、非常に
大きな回路規模が要求される。
れる仕様に従ってディジタルフィルタを直接設計する
と、タップ数が非常に大きくなる場合がある。この場
合、多数の乗算器が必要になる。ディジタルフィルタを
集積回路化する場合、乗算器の数が増加すると、非常に
大きな回路規模が要求される。
【０００４】したがって、この発明の目的は、乗算器の
数を減少でき、回路規模の削減が図れるディジタルフィ
ルタの設計方法及びディジタルフィルタ装置を提供する
ことにある。
数を減少でき、回路規模の削減が図れるディジタルフィ
ルタの設計方法及びディジタルフィルタ装置を提供する
ことにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１に係わる発明
は、フィルタ係数が整数である前置フィルタで概略の周
波数特性を得て、等化フィルタで前置フィルタの特性を
等化し、総合特性が所望の特性を満足するようにしたデ
ィジタルフィルタの設計方法である。
は、フィルタ係数が整数である前置フィルタで概略の周
波数特性を得て、等化フィルタで前置フィルタの特性を
等化し、総合特性が所望の特性を満足するようにしたデ
ィジタルフィルタの設計方法である。
【０００６】請求項２に係わる発明は、フィルタ係数が
整数である前置フィルタで概略の周波数特性を得て、等
化フィルタで前置フィルタの特性を等化し、総合特性が
所望の特性を満足するようにして構成されたディジタル
フィルタ装置である。
整数である前置フィルタで概略の周波数特性を得て、等
化フィルタで前置フィルタの特性を等化し、総合特性が
所望の特性を満足するようにして構成されたディジタル
フィルタ装置である。
【０００７】
【作用】要求される特性を近似する整数係数の前置フィ
ルタから概略の周波数特性を求め、総合特性が連立チェ
ビシェフ特性となるように、その特性を等化し、総合特
性として仕様を満足するフィルタを実現している。この
ように、整数近似の前置フィルタを掛けて概略の周波数
特性を求めてから、総合特性が仕様を満足するように等
化することで、タップ数が減少され、従来に比べて乗算
器の数を減少できる。
ルタから概略の周波数特性を求め、総合特性が連立チェ
ビシェフ特性となるように、その特性を等化し、総合特
性として仕様を満足するフィルタを実現している。この
ように、整数近似の前置フィルタを掛けて概略の周波数
特性を求めてから、総合特性が仕様を満足するように等
化することで、タップ数が減少され、従来に比べて乗算
器の数を減少できる。
【０００８】
【実施例】以下、この発明の一実施例について説明す
る。この発明では、先ず整数係数の前置フィルタで特性
を近似した後、総合特性が要求される仕様となるよう
に、整数係数の前置フィルタの特性を等化している。
る。この発明では、先ず整数係数の前置フィルタで特性
を近似した後、総合特性が要求される仕様となるよう
に、整数係数の前置フィルタの特性を等化している。
【０００９】すなわち、フィルタの伝達関数は、以下の
ように、２つの伝達関数の掛算で表される。 Ｈ（Ｚ）＝Ｆ（Ｚ）・Ｇ（Ｚ） …（１）
ように、２つの伝達関数の掛算で表される。 Ｈ（Ｚ）＝Ｆ（Ｚ）・Ｇ（Ｚ） …（１）
【００１０】ここで、伝達関数Ｆ（Ｚ）及びＧ（Ｚ）
は、係数対称のＦＩＲフィルタで実現されるとする。伝
達関数Ｆ（Ｚ）及びＧ（Ｚ）を実現するフィルタのう
ち、一方の伝達関数Ｇ（Ｚ）を実現するフィルタは、タ
ップ数がｍであり、整数係数であるとする。他方の伝達
関数Ｆ（Ｚ）を実現するフィルタは、タップ数がｎであ
り、浮動小数点係数であるとする。以下、伝達関数Ｇ
（Ｚ）を実現する整数係数のフィルタを前置フィルタ、
伝達関数Ｆ（Ｚ）を実現する浮動小数点係数のフィルタ
を等化フィルタと呼ぶことにする。
は、係数対称のＦＩＲフィルタで実現されるとする。伝
達関数Ｆ（Ｚ）及びＧ（Ｚ）を実現するフィルタのう
ち、一方の伝達関数Ｇ（Ｚ）を実現するフィルタは、タ
ップ数がｍであり、整数係数であるとする。他方の伝達
関数Ｆ（Ｚ）を実現するフィルタは、タップ数がｎであ
り、浮動小数点係数であるとする。以下、伝達関数Ｇ
（Ｚ）を実現する整数係数のフィルタを前置フィルタ、
伝達関数Ｆ（Ｚ）を実現する浮動小数点係数のフィルタ
を等化フィルタと呼ぶことにする。
【００１１】前置フィルタはｍタップのＦＩＲフィルタ
であるから、
であるから、
【数１】 で表される。また、等化フィルタはｎタップのＦＩＲフ
ィルタであるから、
ィルタであるから、
【数２】 で表される。
【００１２】前置フィルタのタップ数ｍが奇数の場合、
【数３】 となる。ここで、 ａk ＝ａm-1-k （ｋ＝０，１，…，（ｍ−１）／２） ｃ0 ＝ａ(m-1)/2 、ｃk ＝２・ａ((m-1)/2)-k （ｋ≠０） …（５） である。
【００１３】また、前置フィルタのタップ数ｍが偶数の
場合、
場合、
【数４】 となる。ここで、 ａk ＝ａm-1-k （ｋ＝０，１，…，（ｍ−２）／２） ｋk ＝２・ａ((m-1)/2)-k …（７） である。
【００１４】同様に、等化フィルタのタップ数ｎが奇数
の場合、
の場合、
【数５】 となる。
【００１５】また、等化フィルタのタップ数ｎが偶数の
場合、
場合、
【数６】 となる。
【００１６】前置フィルタの特性Ｇ（ω）（（４）式又
は（６）式）が与えられたとき、等化フィルタで、通過
域での誤差を等リップル、阻止域の最大誤差が所定の値
になるように等化する方法について説明する。
は（６）式）が与えられたとき、等化フィルタで、通過
域での誤差を等リップル、阻止域の最大誤差が所定の値
になるように等化する方法について説明する。
【００１７】求める変数の数をｎａとする。ｎが奇数の
場合 ｎａ＝（ｎ＋１）／２ ｎが偶数の場合 ｎａ＝ｎ／２
場合 ｎａ＝（ｎ＋１）／２ ｎが偶数の場合 ｎａ＝ｎ／２
【００１８】これを阻止域に対する方程式の数ｎｓと通
過域に対する方程式の数ｎｐに分ける。 ｎｓ＋ｎｐ＝ｎａ＋１ …（１２）
過域に対する方程式の数ｎｐに分ける。 ｎｓ＋ｎｐ＝ｎａ＋１ …（１２）
【００１９】通過域に対する方程式を以下のようにして
作る。 ω1 （＝ωp ），ω2 ，ω，…，ωnp（＝０） を適当にとる。なお、ω1 ＝ωp は、通過域エッジの周
波数である。 Ｆ（ωi ）・Ｇ（ωi ）＝１＋（−１）i δ …（１３） ｉ＝１，２，，ｎｐ これは、ｄk （ｋ＝１，２，…，ｎａ）及びδに関する
連立一次方程式になる。ωi が決まればＧ（ωi ）は定
数になる。
作る。 ω1 （＝ωp ），ω2 ，ω，…，ωnp（＝０） を適当にとる。なお、ω1 ＝ωp は、通過域エッジの周
波数である。 Ｆ（ωi ）・Ｇ（ωi ）＝１＋（−１）i δ …（１３） ｉ＝１，２，，ｎｐ これは、ｄk （ｋ＝１，２，…，ｎａ）及びδに関する
連立一次方程式になる。ωi が決まればＧ（ωi ）は定
数になる。
【００２０】次に、阻止域に対する方程式を以下のよう
に作る。 ωnp+1（ω＝s ），ωnp+2，…，ωnp+ns …（１４） を適当にとる。
に作る。 ωnp+1（ω＝s ），ωnp+2，…，ωnp+ns …（１４） を適当にとる。
【００２１】阻止域の減衰ａｔｓが与えられるとき、そ
の誤差の大きさは、下式のようになる。
の誤差の大きさは、下式のようになる。
【数７】 に対して、
【数８】 （１３）式のδは変数として左辺に移し、ｄk （ｋ＝
１，２，３，…，ｎａ）及びδのｎａ＋１個の変数の連
立一次方程式として解く。
１，２，３，…，ｎａ）及びδのｎａ＋１個の変数の連
立一次方程式として解く。
【００２２】次に求められたｄk を使って
【数９】 の通過域での誤差のピークを探し、それをω1 〜ωnpと
して（１３）式を作成する。
して（１３）式を作成する。
【００２３】また、阻止域での誤差のピークを探し、誤
差の大きいほうからｎｓ個の周波数を ωnp+1〜ωnp+ns として、その誤差の符号が変わらないように、（１６）
式を作成する。
差の大きいほうからｎｓ個の周波数を ωnp+1〜ωnp+ns として、その誤差の符号が変わらないように、（１６）
式を作成する。
【００２４】これらを繰り返すことにより、阻止域の最
大誤差はｄｓとなり、通過域は等リップルとすることが
できる。図１は、以上の設計方法をフローチャートで示
したものである。
大誤差はｄｓとなり、通過域は等リップルとすることが
できる。図１は、以上の設計方法をフローチャートで示
したものである。
【００２５】以下、具体例について説明する。次の仕様
を満たすディジタルフィルタを設計するとする。
を満たすディジタルフィルタを設計するとする。
【００２６】 周波数 振幅特性 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 通過域 ０〜０．２ ±０．１ｄＢ 阻止域 ０．２８〜０．５ −４０ｄＢ
【００２７】図２は、このような仕様のディジタルフィ
ルタを連立チェビシェフ特性となるように直接設計した
場合の周波数特性を示すものである。図２において、横
軸は周波数、縦軸はゲインを示す。この時、タップ数は
２７であり、通過域でのリップルは±０．０８４ｄＢ、
阻止域でのリップルは−４２ｄＢである。
ルタを連立チェビシェフ特性となるように直接設計した
場合の周波数特性を示すものである。図２において、横
軸は周波数、縦軸はゲインを示す。この時、タップ数は
２７であり、通過域でのリップルは±０．０８４ｄＢ、
阻止域でのリップルは−４２ｄＢである。
【００２８】この発明が適用されたディジタルフィルタ
において、先ず伝達関数Ｇ１の前置フィルタの係数とし
て、１，０，−３，０，１０，１６，１０，０，−３，
０，１を与える。図３は、この伝達関数Ｇ１の前置フィ
ルタの周波数特性を示すものである。
において、先ず伝達関数Ｇ１の前置フィルタの係数とし
て、１，０，−３，０，１０，１６，１０，０，−３，
０，１を与える。図３は、この伝達関数Ｇ１の前置フィ
ルタの周波数特性を示すものである。
【００２９】この伝達関数Ｇ１の前置フィルタの特性
を、伝達関数Ｆ１の等化フィルタにより等化する。図４
は、伝達関数Ｇ１の整数係数のフィルタを伝達関数Ｆ１
のフィルタで等化したときの総合周波数特性を示すもの
である。このとき、伝達関数Ｆ１のフィルタのタップ数
は２０になる。直接設計したフィルタは上述のようにタ
ップ数が２７であるから、タップ数が減少する。この総
合特性での通過域でのリップルは±０．０７６ｄＢ、阻
止域でのリップルは−４０ｄＢとなる。
を、伝達関数Ｆ１の等化フィルタにより等化する。図４
は、伝達関数Ｇ１の整数係数のフィルタを伝達関数Ｆ１
のフィルタで等化したときの総合周波数特性を示すもの
である。このとき、伝達関数Ｆ１のフィルタのタップ数
は２０になる。直接設計したフィルタは上述のようにタ
ップ数が２７であるから、タップ数が減少する。この総
合特性での通過域でのリップルは±０．０７６ｄＢ、阻
止域でのリップルは−４０ｄＢとなる。
【００３０】更に、以下のような伝達関数Ｇ２の前置フ
ィルタを用いるとする。
ィルタを用いるとする。
【数１０】 図５は、このＧ２の前置フィルタの特性を示すものであ
る。次にこの伝達関数Ｇ２の前置フィルタを伝達関数Ｆ
２のイコライザで等化する。図６は、この時の総合周波
数特性を示すものである。このフィルタのタップ数は１
７であり、通過域でのリップルは±０．０９９ｄＢ、阻
止域でのリップルは−４０ｄＢである。図７は、総合周
波数特性の通過域の特性を示す。図７から、通過域では
チェビシェフ近似されていることが分かる。
る。次にこの伝達関数Ｇ２の前置フィルタを伝達関数Ｆ
２のイコライザで等化する。図６は、この時の総合周波
数特性を示すものである。このフィルタのタップ数は１
７であり、通過域でのリップルは±０．０９９ｄＢ、阻
止域でのリップルは−４０ｄＢである。図７は、総合周
波数特性の通過域の特性を示す。図７から、通過域では
チェビシェフ近似されていることが分かる。
【００３１】
【発明の効果】この発明では、要求される特性を近似す
る整数係数の前置フィルタから概略の周波数特性を求
め、総合特性が連立チェビシェフ特性となるように、そ
の特性を等化し、総合特性として仕様を満足するフィル
タを実現している。このように、整数近似の前置フィル
タを掛けて概略の周波数特性を求めてから、総合特性が
仕様を満足するように等化することで、タップ数が減少
し、従来に比べて乗算器の数を減少できる。
る整数係数の前置フィルタから概略の周波数特性を求
め、総合特性が連立チェビシェフ特性となるように、そ
の特性を等化し、総合特性として仕様を満足するフィル
タを実現している。このように、整数近似の前置フィル
タを掛けて概略の周波数特性を求めてから、総合特性が
仕様を満足するように等化することで、タップ数が減少
し、従来に比べて乗算器の数を減少できる。
【図１】この発明の一実施例の説明に用いるフローチャ
ートである。
ートである。
【図２】この発明の一実施例の説明に用いる周波数特性
図である。
図である。
【図３】この発明の一実施例の説明に用いる周波数特性
図である。
図である。
【図４】この発明の一実施例の説明に用いる周波数特性
図である。
図である。
【図５】この発明の一実施例の説明に用いる周波数特性
図である。
図である。
【図６】この発明の一実施例の説明に用いる周波数特性
図である。
図である。
【図７】この発明の一実施例の説明に用いる周波数特性
図である。
図である。
Claims (2)
- 【請求項１】 フィルタ係数が整数である前置フィルタ
で概略の特性を得て、上記前置フィルタの特性を総合特
性が所望の特性を満足するように等化フィルタで等化す
るようにしたディジタルフィルタの設計方法。 - 【請求項２】 フィルタ係数が整数である前置フィルタ
で概略の特性を得て、上記前置フィルタの特性を総合特
性が所望の特性を満足するように等化フィルタで等化す
るようにしたて構成されたディジタルフィルタ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5034497A JPH06232692A (ja) | 1993-01-29 | 1993-01-29 | ディジタルフィルタの設計方法及びディジタルフィルタ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5034497A JPH06232692A (ja) | 1993-01-29 | 1993-01-29 | ディジタルフィルタの設計方法及びディジタルフィルタ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06232692A true JPH06232692A (ja) | 1994-08-19 |
Family
ID=12415894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5034497A Pending JPH06232692A (ja) | 1993-01-29 | 1993-01-29 | ディジタルフィルタの設計方法及びディジタルフィルタ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06232692A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3919636A1 (de) * | 1988-06-16 | 1989-12-28 | Tdk Corp | Geraet zur montage elektronischer komponenten |
-
1993
- 1993-01-29 JP JP5034497A patent/JPH06232692A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3919636A1 (de) * | 1988-06-16 | 1989-12-28 | Tdk Corp | Geraet zur montage elektronischer komponenten |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20051125 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051206 |
|
| A521 | Written amendment |
Effective date: 20060119 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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