JPH0625055Y2 - デジタルフイルタ - Google Patents
デジタルフイルタInfo
- Publication number
- JPH0625055Y2 JPH0625055Y2 JP5403187U JP5403187U JPH0625055Y2 JP H0625055 Y2 JPH0625055 Y2 JP H0625055Y2 JP 5403187 U JP5403187 U JP 5403187U JP 5403187 U JP5403187 U JP 5403187U JP H0625055 Y2 JPH0625055 Y2 JP H0625055Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- register
- multiplier
- output
- group
- coefficient
- 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 - Lifetime
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- Complex Calculations (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この考案は、時系列データに演算処理を施してフィルタ
リング処理を行うデジタルフィルタに関し、特にＦＦＴ
(fast fourier transform)アナライザのズーミング機構
に用いて好適なデジタルフィルタに関するものである。
リング処理を行うデジタルフィルタに関し、特にＦＦＴ
(fast fourier transform)アナライザのズーミング機構
に用いて好適なデジタルフィルタに関するものである。
〈従来技術〉 ＦＦＴアナライザにおいてその周波数分解能を拡大する
ズーミングの為には、解析する時系列データをデジタル
フィルタに通し、その出力を１つおきに取出す１／２間
引きが行なわれている。このデジタルフィルタとしてハ
ーフバンドフィルタが用いられる。ハーフバンドフィル
タはその入力時系列データをｘ、その出力をｙとする
と、 で表わされる。括弧内の数字は時系列データの順番を表
わし、数字が大きいほど先行するデータであることを表
わす。また、ｈ（ｉ）はハーフバンドデジタルフィルタ
の係数であり、周波数遮断特性が理想的なハーフバンド
フィルタを２Ｎ＋１項で近似すると、 ｈ（Ｎ）＝１／２ ｈ（ｉ）＝sin｛（Ｎ−ｉ）π／２｝／｛（Ｎ−ｉ）
π｝ ｉ＝０〜２Ｎ、但しｉ＝Ｎを除く で表わされる。すなわち、ハーフバンドデジタルフィル
タの係数はｉ＝Ｎを除いて１つおきにゼロになる。理想
的でないハーフバンドフィルタでもこのハーフバンドデ
ジタルフィルタの係数が１つおきにゼロになるという特
性は保持される。
ズーミングの為には、解析する時系列データをデジタル
フィルタに通し、その出力を１つおきに取出す１／２間
引きが行なわれている。このデジタルフィルタとしてハ
ーフバンドフィルタが用いられる。ハーフバンドフィル
タはその入力時系列データをｘ、その出力をｙとする
と、 で表わされる。括弧内の数字は時系列データの順番を表
わし、数字が大きいほど先行するデータであることを表
わす。また、ｈ（ｉ）はハーフバンドデジタルフィルタ
の係数であり、周波数遮断特性が理想的なハーフバンド
フィルタを２Ｎ＋１項で近似すると、 ｈ（Ｎ）＝１／２ ｈ（ｉ）＝sin｛（Ｎ−ｉ）π／２｝／｛（Ｎ−ｉ）
π｝ ｉ＝０〜２Ｎ、但しｉ＝Ｎを除く で表わされる。すなわち、ハーフバンドデジタルフィル
タの係数はｉ＝Ｎを除いて１つおきにゼロになる。理想
的でないハーフバンドフィルタでもこのハーフバンドデ
ジタルフィルタの係数が１つおきにゼロになるという特
性は保持される。
出願人は、実願昭６１−８４８８８号明細書においてこ
の様なＦＦＴアナライザに用いる、１／２間引きを行う
デジタルフィルタを実現する簡易な装置を提案した。以
下にこの装置を第２図に基づいて説明する。この例では
フィルタの次数を２Ｎ＋１とし、かつＮを奇数とする。
第２図において、１はマルチプレクサであり、時系列デ
ータｘ（ｎ）が入力され、この時系列データを交互にレ
ジスタ群２および３に出力する。レジスタ群２および３
は複数のレジスタが直列に接続されたものであり、入力
された時系列データは順にシフトされる。レジスタ群２
には（Ｎ＋１）／２個、レジスタ群３にはＮ＋１個のレ
ジスタが含まれる。４は乗算器であり、レジスタ群２の
最後のレジスタに格納されているデータとハーフバンド
デジタルフィルタの係数ｈ（Ｎ）を乗算する。５は乗算
器であり、レジスタ群３の各々のレジスタに格納された
データとハーフバンドデジタルフィルタの係数ｈ
（０），ｈ（２）………ｈ（Ｎ−１），ｈ（Ｎ＋１）…
……ｈ（２Ｎ）を乗算する。乗算器５はレジスタ群３内
のレジスタの数と同じくＮ＋１個ある。この乗算器４お
よび５の出力は加算器６で加算される。前述したよう
に、ハーフバンドフィルタではそのハーフバンドデジタ
ルフィルタの係数はｉ＝Ｎを除いては１つおきにゼロに
なりかつその出力は１つおきにとればよいので、１つの
演算結果を求める為には時系列データを２回シフトす
る。そのため、奇数番目の時系列データは常に奇数番目
に、偶数番目の時系列データは常に偶数番目に現れる。
従って、奇数番目の時系列データをレジスタ群２に、偶
数番目の時系列データをレジスタ群３に入れて演算する
ようにする。この様にすると、レジスタの数が少なくな
り、かつ各レジスタおよび乗算器の処理周期は時系列デ
ータのサンプリング周期の倍の時間がとれるので、処理
速度の遅い部品を使えるという効果がある。
の様なＦＦＴアナライザに用いる、１／２間引きを行う
デジタルフィルタを実現する簡易な装置を提案した。以
下にこの装置を第２図に基づいて説明する。この例では
フィルタの次数を２Ｎ＋１とし、かつＮを奇数とする。
第２図において、１はマルチプレクサであり、時系列デ
ータｘ（ｎ）が入力され、この時系列データを交互にレ
ジスタ群２および３に出力する。レジスタ群２および３
は複数のレジスタが直列に接続されたものであり、入力
された時系列データは順にシフトされる。レジスタ群２
には（Ｎ＋１）／２個、レジスタ群３にはＮ＋１個のレ
ジスタが含まれる。４は乗算器であり、レジスタ群２の
最後のレジスタに格納されているデータとハーフバンド
デジタルフィルタの係数ｈ（Ｎ）を乗算する。５は乗算
器であり、レジスタ群３の各々のレジスタに格納された
データとハーフバンドデジタルフィルタの係数ｈ
（０），ｈ（２）………ｈ（Ｎ−１），ｈ（Ｎ＋１）…
……ｈ（２Ｎ）を乗算する。乗算器５はレジスタ群３内
のレジスタの数と同じくＮ＋１個ある。この乗算器４お
よび５の出力は加算器６で加算される。前述したよう
に、ハーフバンドフィルタではそのハーフバンドデジタ
ルフィルタの係数はｉ＝Ｎを除いては１つおきにゼロに
なりかつその出力は１つおきにとればよいので、１つの
演算結果を求める為には時系列データを２回シフトす
る。そのため、奇数番目の時系列データは常に奇数番目
に、偶数番目の時系列データは常に偶数番目に現れる。
従って、奇数番目の時系列データをレジスタ群２に、偶
数番目の時系列データをレジスタ群３に入れて演算する
ようにする。この様にすると、レジスタの数が少なくな
り、かつ各レジスタおよび乗算器の処理周期は時系列デ
ータのサンプリング周期の倍の時間がとれるので、処理
速度の遅い部品を使えるという効果がある。
〈考案が解決すべき問題点〉 しかしながら、この様なデジタルフィルタはレジスタの
数をその次数の３／４にすることが可能であるが、フィ
ルタの特性をよくするために次数を高くするとレジスタ
の数が多くなり、構成が複雑になるという欠点があっ
た。
数をその次数の３／４にすることが可能であるが、フィ
ルタの特性をよくするために次数を高くするとレジスタ
の数が多くなり、構成が複雑になるという欠点があっ
た。
〈考案の目的〉 この考案の目的は、構成がより簡単なデジタルフィルタ
を提供することにある。
を提供することにある。
〈問題点を解決するための手段〉 前記問題点を解決するために、本考案では 複数のレジスタが直列接続されデータが順にシフトされ
るレジスタ群と、 時系列データが入力されこれらの時系列データを交互に
前記レジスタ群および第１のレジスタに入力するマルチ
プレクサと、 前記レジスタ群を構成する前記複数のレジスタの各々に
格納されているデータに次式、 ｈ(i)＝sin{(Ｎ−ｉ）π／２}/{(Ｎ−ｉ）π｝ （ｉ＝０〜２Ｎ、但しｉ＝Ｎを除く。） で表されるハーフバンドフィルタの係数ｈ(i)を乗算し
て出力する第１および第２の乗算器群と、 前記第１のレジスタに格納されているデータに前式にお
ける係数ｈ(N)で表される係数を乗算して出力する第１
の乗算器と、 前記第１のレジスタに格納されているデータに前式にお
けるｈ(N)で表される係数を乗算して出力する第１の乗
算器と、 この第１の乗算器の出力および前記第１の乗算器群の出
力を加算する第１の加算器と、 この第１の加算器の出力を所定の時間遅延させる遅延器
と、 この遅延器の出力および前記第２の乗算器の出力を加算
する第２の加算器と を備えたことを特徴とするものである。
るレジスタ群と、 時系列データが入力されこれらの時系列データを交互に
前記レジスタ群および第１のレジスタに入力するマルチ
プレクサと、 前記レジスタ群を構成する前記複数のレジスタの各々に
格納されているデータに次式、 ｈ(i)＝sin{(Ｎ−ｉ）π／２}/{(Ｎ−ｉ）π｝ （ｉ＝０〜２Ｎ、但しｉ＝Ｎを除く。） で表されるハーフバンドフィルタの係数ｈ(i)を乗算し
て出力する第１および第２の乗算器群と、 前記第１のレジスタに格納されているデータに前式にお
ける係数ｈ(N)で表される係数を乗算して出力する第１
の乗算器と、 前記第１のレジスタに格納されているデータに前式にお
けるｈ(N)で表される係数を乗算して出力する第１の乗
算器と、 この第１の乗算器の出力および前記第１の乗算器群の出
力を加算する第１の加算器と、 この第１の加算器の出力を所定の時間遅延させる遅延器
と、 この遅延器の出力および前記第２の乗算器の出力を加算
する第２の加算器と を備えたことを特徴とするものである。
〈実施例〉 第１図に本考案に係るデジタルフィルタの一実施例を示
す。なお、この実施例はフィルタの次数を２Ｎ＋１、か
つＮを奇数とする。第１図において、１０はマルチプレ
クサであり、時系列データｘ（ｎ）が入力される。１１
は第１のレジスタ、１２はレジスタ群であり、マルチプ
レクサ１０はこの第１のレジスタ１１、レジスタ群１２
に交互に時系列データｘ（ｎ）を出力する。レジスタ群
１２内には（Ｎ＋１）／２個のレジスタが直列に接続さ
れ、入力された時系列データはこれらのレジスタを順に
シフトされる。１３は乗算器であり、第１のレジスタ１
１に格納された時系列データとハーフバンドデジタルフ
ィルタの係数ｈ（Ｎ）を乗算する。１４は第１の乗算器
群であり、内部に（Ｎ＋１）／２個の乗算器を含んでい
る。この第１の乗算器群１４内の乗算器はそれぞれレジ
スタ群１２のレジスタと１対１に対応しており、この対
応するレジスタに格納されている時系列データとハーフ
バンドデジタルフィルタの係数を乗算する。すなわち第
１の乗算器群１４のｊ番目（１≦ｊ≦（Ｎ＋１）／２）
の乗算器はレジスタ群１２のｊ番目のレジスタに格納さ
れている時系列データとハーフバンドデジタルフィルタ
の係数ｈ（Ｎ−１＋２ｊ）を乗算する。この第１の乗算
器群１４の各乗算器の出力および乗算器１３の出力は加
算器１５で加算される。１６は遅延器であり、内部に
（Ｎ＋３）／２個のレジスタが含まれている。遅延器１
６に入力されたデータはこれらのレジスタを順にシフト
され、出力される。１７は第２の乗算器群であり、内部
に（Ｎ＋１）／２の乗算器が含まれている。これらの乗
算器は第１の乗算器群１４内の乗算器と同じようにレジ
スタ群１２内のレジスタと１対１に対応し、そのｊ番目
（１≦ｊ≦（Ｎ＋１）／２）の乗算器はレジスタ群１２
のｊ番目のレジスタに格納されている時系列データにハ
ーフバンドデジタルフィルタの係数ｈ（２ｊ−２）を乗
算する。１８は加算器であり、遅延器１６の出力および
第２の乗算器１７内の各乗算器の出力を加算して出力す
る。各レジスタ、乗算器、加算器は同一のクロックによ
り同期して駆動される。
す。なお、この実施例はフィルタの次数を２Ｎ＋１、か
つＮを奇数とする。第１図において、１０はマルチプレ
クサであり、時系列データｘ（ｎ）が入力される。１１
は第１のレジスタ、１２はレジスタ群であり、マルチプ
レクサ１０はこの第１のレジスタ１１、レジスタ群１２
に交互に時系列データｘ（ｎ）を出力する。レジスタ群
１２内には（Ｎ＋１）／２個のレジスタが直列に接続さ
れ、入力された時系列データはこれらのレジスタを順に
シフトされる。１３は乗算器であり、第１のレジスタ１
１に格納された時系列データとハーフバンドデジタルフ
ィルタの係数ｈ（Ｎ）を乗算する。１４は第１の乗算器
群であり、内部に（Ｎ＋１）／２個の乗算器を含んでい
る。この第１の乗算器群１４内の乗算器はそれぞれレジ
スタ群１２のレジスタと１対１に対応しており、この対
応するレジスタに格納されている時系列データとハーフ
バンドデジタルフィルタの係数を乗算する。すなわち第
１の乗算器群１４のｊ番目（１≦ｊ≦（Ｎ＋１）／２）
の乗算器はレジスタ群１２のｊ番目のレジスタに格納さ
れている時系列データとハーフバンドデジタルフィルタ
の係数ｈ（Ｎ−１＋２ｊ）を乗算する。この第１の乗算
器群１４の各乗算器の出力および乗算器１３の出力は加
算器１５で加算される。１６は遅延器であり、内部に
（Ｎ＋３）／２個のレジスタが含まれている。遅延器１
６に入力されたデータはこれらのレジスタを順にシフト
され、出力される。１７は第２の乗算器群であり、内部
に（Ｎ＋１）／２の乗算器が含まれている。これらの乗
算器は第１の乗算器群１４内の乗算器と同じようにレジ
スタ群１２内のレジスタと１対１に対応し、そのｊ番目
（１≦ｊ≦（Ｎ＋１）／２）の乗算器はレジスタ群１２
のｊ番目のレジスタに格納されている時系列データにハ
ーフバンドデジタルフィルタの係数ｈ（２ｊ−２）を乗
算する。１８は加算器であり、遅延器１６の出力および
第２の乗算器１７内の各乗算器の出力を加算して出力す
る。各レジスタ、乗算器、加算器は同一のクロックによ
り同期して駆動される。
次にこの実施例の動作を説明する。そのために前述した
（１）式を次のように変形する。
（１）式を次のように変形する。
すなわち、最後の式の２項目ｈ（Ｎ＋１＋２ｉ）・ｘ
｛２ｎ−２ｉ（Ｎ＋１）｝は１項目ｈ（２ｉ）・ｘ（２
ｎ−２ｉ）より（Ｎ＋１）だけ遅延していると考えるこ
とができる。第１図において、時系列データｘ（ｎ）は
マルチプレクサ１０によりその奇数番目が第１のレジス
タ１１に、偶数番目がレジスタ群１２に入力される。レ
ジスタ群１２内の各レジスタに格納されたデータは乗算
器群１７でハーフバンドデジタルフィルタの係数と乗算
される。レジスタ群１２の入口側に格納されているデー
タが入力される乗算器に対応するハーフバンドデジタル
フィルタの係数をｈ（０）とし、ｈ（２），ｈ（４），
………ｈ（Ｎ−１）になるようにする。乗算器群１７の
出力は加算器１８に入力され加算される。また前述した
ように奇数番目のハーフバンドデジタルフィルタの係数
はｈ（Ｎ）のみゼロでないので、乗算器１３により第１
のレジスタ１１に格納されたデ−タにハーフバンドデジ
タルフィルタの係数ｈ（Ｎ）を乗算して加算器１５に入
力する。また、偶数番目の時系列データはレジスタ群１
２に入力されるので、乗算器群１４によりレジスタ群１
２内の各レジスタ入力格納されたデータとハーフバンド
デジタルフィルタの係数を乗算する。ハーフバンドデジ
タルフィルタの係数はレジスタ群１２の入口に近い側の
レジスタからｈ（Ｎ＋１），ｈ（Ｎ＋３）………ｈ（２
Ｎ）になるようにする。これら第１の乗算器群１４で乗
算された結果は加算器１５に入力され加算される。前記
（２）式の説明から明らかなように、この加算器１５の
出力は乗算器群１７の出力より（Ｎ＋１）だけずれるの
で、遅延器１６で遅延させたのち加算器１８に入力され
る。この様にして前記（２）式の演算が実行される。
｛２ｎ−２ｉ（Ｎ＋１）｝は１項目ｈ（２ｉ）・ｘ（２
ｎ−２ｉ）より（Ｎ＋１）だけ遅延していると考えるこ
とができる。第１図において、時系列データｘ（ｎ）は
マルチプレクサ１０によりその奇数番目が第１のレジス
タ１１に、偶数番目がレジスタ群１２に入力される。レ
ジスタ群１２内の各レジスタに格納されたデータは乗算
器群１７でハーフバンドデジタルフィルタの係数と乗算
される。レジスタ群１２の入口側に格納されているデー
タが入力される乗算器に対応するハーフバンドデジタル
フィルタの係数をｈ（０）とし、ｈ（２），ｈ（４），
………ｈ（Ｎ−１）になるようにする。乗算器群１７の
出力は加算器１８に入力され加算される。また前述した
ように奇数番目のハーフバンドデジタルフィルタの係数
はｈ（Ｎ）のみゼロでないので、乗算器１３により第１
のレジスタ１１に格納されたデ−タにハーフバンドデジ
タルフィルタの係数ｈ（Ｎ）を乗算して加算器１５に入
力する。また、偶数番目の時系列データはレジスタ群１
２に入力されるので、乗算器群１４によりレジスタ群１
２内の各レジスタ入力格納されたデータとハーフバンド
デジタルフィルタの係数を乗算する。ハーフバンドデジ
タルフィルタの係数はレジスタ群１２の入口に近い側の
レジスタからｈ（Ｎ＋１），ｈ（Ｎ＋３）………ｈ（２
Ｎ）になるようにする。これら第１の乗算器群１４で乗
算された結果は加算器１５に入力され加算される。前記
（２）式の説明から明らかなように、この加算器１５の
出力は乗算器群１７の出力より（Ｎ＋１）だけずれるの
で、遅延器１６で遅延させたのち加算器１８に入力され
る。この様にして前記（２）式の演算が実行される。
なお、この実施例ではＮを奇数として説明したが、偶数
であってもよい。この場合はｎ＝Ｎを除く偶数のｎに対
するハーフバンドデジタルフィルタの係数がゼロになる
ので、マルチプレクサ１０で偶数番目の時系列データを
第１のレジスタ１１に、奇数番目の時系列データをレジ
スタ群１２に入力するようにすればよい、 また、この実施例では遅延器１６をレジスタ構成した
が、他の構成でもよい。要は所定の遅延時間が得られる
ものであればよい。
であってもよい。この場合はｎ＝Ｎを除く偶数のｎに対
するハーフバンドデジタルフィルタの係数がゼロになる
ので、マルチプレクサ１０で偶数番目の時系列データを
第１のレジスタ１１に、奇数番目の時系列データをレジ
スタ群１２に入力するようにすればよい、 また、この実施例では遅延器１６をレジスタ構成した
が、他の構成でもよい。要は所定の遅延時間が得られる
ものであればよい。
〈考案の効果〉 以上実施例に基づいて具体的に説明したように、この考
案ではレジスタ群と第１のレジスタに交互に時系列デー
タを入力し、この第１のレジスタとレジスタ群に格納さ
れているデータにハーフバンドデジタルフィルタの係数
を乗算した値を加算したものを所定時間遅延させたもの
と前記レジスタ群のデータにハーフバンドデジタルフィ
ルタの係数を乗算した値とを加算するようにした。その
ため、レジスタの数を従来の少なくとも２／３にするこ
とができ、構成を簡単にかつ小型にすることができると
いう効果がある。
案ではレジスタ群と第１のレジスタに交互に時系列デー
タを入力し、この第１のレジスタとレジスタ群に格納さ
れているデータにハーフバンドデジタルフィルタの係数
を乗算した値を加算したものを所定時間遅延させたもの
と前記レジスタ群のデータにハーフバンドデジタルフィ
ルタの係数を乗算した値とを加算するようにした。その
ため、レジスタの数を従来の少なくとも２／３にするこ
とができ、構成を簡単にかつ小型にすることができると
いう効果がある。
第１図は本考案に係るデジタルフィルタの一実施例を示
すブロック図、第２図は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。 １０…マルチプレクサ、１１…第１のレジスタ、１２…
レジスタ群、１３…乗算器、１４…第１の乗算器群、１
５，１８…加算器、１６…遅延器、１７…第２の乗算器
群。
すブロック図、第２図は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。 １０…マルチプレクサ、１１…第１のレジスタ、１２…
レジスタ群、１３…乗算器、１４…第１の乗算器群、１
５，１８…加算器、１６…遅延器、１７…第２の乗算器
群。
Claims (1)
- 【請求項１】複数のレジスタが直列接続されデータが順
にシフトされるレジスタ群と、 時系列データが入力されこれらの時系列データを交互に
前記レジスタ群および第１のレジスタに入力するマルチ
プレクサと、 前記レジスタ群を構成する前記複数のレジスタの各々に
格納されているデータに次式、 ｈ(i)＝sin{(Ｎ−ｉ）π／２}/{(Ｎ−ｉ）π｝ （ｉ＝０〜２Ｎ、但しｉ＝Ｎを除く。） で表されるハーフバンドフィルタの係数ｈ(i)を乗算し
て出力する第１および第２の乗算器群と、 前記第１のレジスタに格納されているデータに前式にお
ける係数ｈ(N)で表される係数を乗算して出力する第１
の乗算器と、 この第１の乗算器の出力および前記第１の乗算器群の出
力を加算する第１の加算器と、 この第１の加算器の出力を所定の時間遅延させる遅延器
と、 この遅延器の出力および前記第２の乗算器の出力を加算
する第２の加算器と を有することを特徴とするデジタルフィルタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5403187U JPH0625055Y2 (ja) | 1987-04-09 | 1987-04-09 | デジタルフイルタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5403187U JPH0625055Y2 (ja) | 1987-04-09 | 1987-04-09 | デジタルフイルタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63163026U JPS63163026U (ja) | 1988-10-25 |
| JPH0625055Y2 true JPH0625055Y2 (ja) | 1994-06-29 |
Family
ID=30880643
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5403187U Expired - Lifetime JPH0625055Y2 (ja) | 1987-04-09 | 1987-04-09 | デジタルフイルタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0625055Y2 (ja) |
-
1987
- 1987-04-09 JP JP5403187U patent/JPH0625055Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63163026U (ja) | 1988-10-25 |
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