JPS61296813A - デジタル巡回形フイルタ - Google Patents

デジタル巡回形フイルタ

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JPS61296813A
JPS61296813A JP61145024A JP14502486A JPS61296813A JP S61296813 A JPS61296813 A JP S61296813A JP 61145024 A JP61145024 A JP 61145024A JP 14502486 A JP14502486 A JP 14502486A JP S61296813 A JPS61296813 A JP S61296813A
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JP
Japan
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signal
input
weighted
fed back
delay element
Prior art date
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Pending
Application number
JP61145024A
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English (en)
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ハインツ・ゲツクラー
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Bosch Telecom GmbH
Original Assignee
ANT Nachrichtentechnik GmbH
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H17/00Networks using digital techniques
    • H03H17/02Frequency selective networks
    • H03H17/04Recursive filters
    • H03H17/0461Quantisation; Rounding; Truncation; Overflow oscillations or limit cycles eliminating measures

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Complex Calculations (AREA)
  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
  • Picture Signal Circuits (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)
  • Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
  • Networks Using Active Elements (AREA)

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、特許請求の範囲第1項から第4項までのいづ
れか1項の上位概念に記載のデジタル巡回形フィルタに
関する。
この種のフィルタは公知であり、例えば論文″Elim
ination of Granularity an
d OverflowLimit Cycles in
 Minimum Norm RecursiveDi
gita’l Filters″(Turnerおよび
Brut on著\工KEE Transaction
s on circuits and systems
、VOl、 CAS−27、腐1.1980年1月、第
50頁ないし第53頁)に記載されている。
従来の技術 巡回形デジタルフィルタにおいて、有限信号語長の結果
として2種類の非線形性が生じる。
非線形性の第1種の原因は、信号の粒子性のため所定の
算術操作に引続いて実施されるべき丸め込みおよび/ま
たは打ち切り操作(Schneid−eoperati
on )にある。第2種の非線形性は、算術演算の結果
が、その都度の信号語長によって前板って決められてい
る数値領域を上回ることによって生じる。
この関係においていわいるオーバフロー非線形性も問題
になる。
非線形性の結果として周知のように寄生振動が生じるこ
とがあり、それによりデジタルフィルタの機能性が著し
く損なわれることがある。
寄生振動の発生の原因によれば、これら振動は粒子性な
いしリミットサイクルおよびオーバフロー発振に分けら
れる。
オーバフロー発振はどんな状態においても回避されなげ
ればならない。というのはその振幅は信号のオーダにあ
るからである。数多くの場合、粒子性ないしリミットサ
イクル発振を抑圧することも重要であり、その上そのパ
ワも非常に高くかつそのスペクトルは若干の周波数にの
み集中する可能性がある。
ドイツ連邦共和国特許第2418923号明細書によっ
て、次のデジタル計算機フィルタが公知である。すなわ
ちこのフィルタにおいてこれらデジタル計算機フィルタ
に対して所定の条件が守られているとき、既述のリミッ
トサイクル発振が効果的に抑圧される。これらの条件に
は次のようなものがある。すなわちフィルタのそれぞれ
の回路部分から吸収される擬似パフp(t) =  Σ
 ay (ay2(t) −bν”(t) )が、丸め
ν;1 込みないし打ち切り回路ないしオーバ70−補正を省略
した場合に算術操作が正確に実現されるときに生じる擬
似パワの値と同じかまたはそれ以上であることであり、
その際νは’F”−1−の番号であり(1ないしn)、
aν(1)は2番目デートにおける時点tKおける入力
量であり、bν(1)は、ν番目のデートにおける時点
tにおける出力量であり、Gνはν番目のr−)に所属
する正の量である。
この種のn個のケ゛−トは、擬似受動素子と称される。
インクリメンタル擬似受動素子として、それぞれの回路
部分によって吸収される擬似パワが、オーバフロー補正
を行なわないで算術操作が実施されるとき生じるインク
リメンタルな擬似パワの値と同じであるかまたはそれよ
り大きいフイルタが示される。
インクリメンタルな擬似パワは、入力量aν(1)ない
し出力量bν(1)をインクリメントΔaδ(1)ない
しΔbδ(t) K置き換えることによって既述の擬似
パワから計算される〇 この条件が守られるとき、デジタル系はオーバフロー発
振が生じずかつ応答安定性が高められる。応答安定性と
は、オーバフローによって惹起さ、れるノイズが、理想
的な線形の条件においてオーバフローが一時的にしか発
生しない限り、励振が消失しない場合でも常に減衰され
ることである。
高められた応答安定性とは、絶えず発生する僅かなオー
バフローにより結果的に出力信号にほんの僅かなノイズ
しか生じないことをいう。
発明が解決しようとする問題点 したがって本発明の課題は、冒頭に述べた形式の状態変
数フィルタ構成において、経済的に採算のとれるコスト
において、条件インクリ・メントな擬似受動性およびこ
れと関連した応答安定性が満足されるように、構成する
ことである。
問題点を解決するための手段および発明の効果この課題
は本発明によれば特許請求の範囲第1項ないし第4項の
特徴部分に記載の構成によって解決される。
本発明のデジタル巡回形フィルタの利点は、これにより
まず第1に、条件インクリメンタルな擬似受動性および
これと関連した応答安定性が経済的に採算のとれるコス
トによって実現される、単に理論上のではなくて実際の
回路構成が提供される点にある。
実施例 次に本発明を図示の実施例につき図面を用いて詳細に説
明する。
i1a図は、2次の状態変数フィルタブロック構成を示
し、対応する第1b図は、固定小数点演算に対する信号
補正項を求める図であり、第1C図は、浮動小数点演算
に対する信号補正項を求める図である。
第1a図の2次の状態変数フィルタブロック構成は、1
つのトランスバーサル分岐路および2つの巡回分岐路を
含んでいる。巡回分岐路はそれぞれ1つの遅延素子Tを
有しており、その出力信号は第1ループにおいてそれ自
体の入力側に帰還されかつ第2ループにおいてそれぞれ
別の遅延素子の入力側に帰還される。第1ループにおい
て出力信号x1q(k)はa11によって重み付げされ
、それから2の補数の打ち切り操作Eが行なわれる。引
続いて、a12によって重み付けされかつ2つの補数の
打ち切り操作が行なわれた、別の遅延素子の出力信号と
の結合が行なわれる。和信号SIBは、blによって重
み付けされ引続いて丸め込みないし打ち切り操作が行な
われた入力信号uq (k )に加算され、それから飽
和特性曲線(制限器S)の作用を受けかつそれから遅延
素子Tの入力信号X19(k+1)として使用される。
第2の遅延素子に対する第1ループおよび第2ループも
相応に構成されている。遅延素子Tの2つの出力信号X
I(L(k’)およびX2q(k)はC1ないしC2に
よって重み付げされかつ引続いて丸め込みまたは打ち切
り操作が行なわれる。
加算器を用いてこれら2つの信号およびトランスパーサ
ル分岐路の出力信号は加算されかつ引続いて丸め込みな
いし打ち切り操作が行なわれて、出力信号7q (k)
になる。
本発明の信号補正VZKは、第1a図に示すように、2
つの巡回信号PiiおよびPljの結合後行なわれる。
結合された信号Siqは、その値が零より小さいかにつ
いて検査される。零より小さい場合、信号Siqに補正
項γ1=2qが付加加算される。qば、フィルタの実現
の際固定小数点演算において決まっている(第1b図)
量子化の幅である。
勿論信号補正VZKiは巡回分岐路の別の個所、例えば
制限器Sの前または後または遅延素子Tの前または後に
おいて行なうことができる。
第1a図に示すフィルタ構成が浮動小数点演算において
実現される場合、付加的に斜線を施したブロックが示す
丸め込みR1絶対値打ち切リB’Jたは2つの補数の打
ち切りEの操作が実施されなければならない。これら操
作は、それぞれの加算ないし合計化の後で行なわれなげ
ればならず、その際2つの巡回信号PiiおよびPl、
1の加算後の語長短縮はそれぞれ絶対値打ち切り操作B
 (Betragschneideopsration
 )でなければならない。信号補正の実施は、第1C図
かられかる。第1a図によれば、絶対値打ち切りされた
信号S1qは負の値について検査される。
負の値であれば、補正項rとして、帰還された信号Pi
i、Pljないし検査されかつ場合に応じて補正される
べき信号S1qの量子化の幅q□□、qi3およびq工
。?最大値maxが採用される。しかし第1C図に示す
ように、2つの場合が区別されなげればならないならば
、検査された信号の絶対値が補正項yより大きいかそれ
と等しいとき、固定小数点演算による補正が行なわれる
補正項より小さい場合には信号Slqにその絶対値が付
加され、すなわち零にセットされる。
第2C図の構成は、第1a図の構成に相応しているが、
唯−次の点で相異している。すなわち巡回ループ信号の
重み付け後その都度2の補数の打ち切り操作ではなくて
、絶対値打ち切り操作Bが行なわれる。信号補正は同様
第1b図および第1C図とは多少異なって実mされる。
すなわち加算すべき第1の巡回信号Piiおよび第2の
巡回信号P1jの極性が相互に比較され(第2b図)、
その際一致している場合信号補正は行なわれず、また不
一致の場合固定小数点演算を用いた実施の際補正項γi
 = −sign(Sin)・qが加算され、すなわち
補正すべき信号S1qとは反対の極性を有する単一の量
子化の幅qが加算される。
浮動小数点演算が行なわれる場合の信号補正は、第2C
図に示すように行なわれる。2つの巡回ループ信号の極
性の不一致の場合、補正項■ γとして、これら信号のないし検査すべきかつ場合に応
じて補正すべき和信号S1qの量子化の幅の量大値が採
用される。引続いて次の検査、すなわち、和信号の絶対
値が補正項γより小ざいかどうかについての検査が行な
われる。小さい場合、信号は零にセットされ、大きい場
合固定小数点演算におけるよ5に、補正すべき信号S1
qとは反対の極性を有する補正項γが加算される。
【図面の簡単な説明】
第1a図は、本発明の2次の状態変数フィルタブロック
溝底を示す図であり、第1b図は第1a図に相応する、
固定小数点演算に対する信号補正項の規定を説明する状
態ダイヤグラムの図であり、第1C図は第1a図に相応
する、浮動小数点演算に対する信号補正項の規定を説明
する状態ダイヤグラムの図であり、第2a図は別の本発
明の2次の状態変数ブロック構成のインクリメンタルな
擬似受動実現した場合を示す図であり、第2b図は第2
a図に相応する、固定小数点演算に対する信号補正項の
規定を説明する状態ダイヤグラムの図であり、第2C図
はi@2a図に相応する、浮動小数点演算に対する信号
補正項の規定を説明する状態ダイヤグラムの国である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、b1およびb2によつて重み付けされた入力信号u
    (k)は、2つの遅延素子に供給され、該遅延素子の出
    力信号はa11ないしa22によつて重み付けされて前
    記遅延素子の入力側に帰還されかつa21ないしa12
    によつて重み付けされてそれぞれ別の遅延素子の入力側
    に帰還されかつc1ないしc2によつて重み付けされて
    出力信号y(k)に統合される(2次のフィルタブロッ
    ク)、前以つて決められた信号語長を有する、固定小数
    点演算が行なわれる、状態空間構成のデジタル巡回形フ
    ィルタにおいて、 a11、a12、a21およびa22による重み付け後
    信号はそれぞれ2の補数の打ち切り操作(E)が行なわ
    れかつそれぞれの別の重み付け後打ち切りまたは丸め込
    みの操作 (R、B、E)が行なわれ、かつ遅延素子 (T)の入力信号(X_i_q(k+1))または出力
    信号(X_i_q(k))はそれぞれ飽和特性曲線(制
    限器S)の作用を受けかつ前記遅延素子(T)または制
    限器(S)の入力信号または出力信号または遅延素子の
    入力側に帰還される統合された信号(S_i_q)にそ
    れぞれ、負の信号の場合(S_i_q<0)該信号に2
    つの量子化の幅(q)を付加加算することによつて、信
    号補正(VZKi)が行なわれることを特徴とするデジ
    タル巡回形フィルタ。 2、b1およびb2によつて重み付けされた入力信号u
    (k)が2つの遅延素子に供給され、該遅延素子の出力
    信号がa11ないしa22によつて重み付けされてそれ
    ぞれ前記遅延素子の入力側に帰還されかつa21ないし
    a12によつて重み付けされてそれぞれ別の遅延素子の
    入力側に帰還されかつc1ないしc2によつて重み付け
    されて出力信号y(k)に統合される、(2次のフィル
    タブロック)、前以つて決められた信号語長を有する、
    浮動小数点演算が行なわれる、状態空間構成のデジタル
    巡回形フィルタにおいて、 a11、a12、a21およびa22による重み付け後
    信号はそれぞれ2の補数の打ち切り操作(E)が行なわ
    れかつそれぞれ別の重み付け後打ち切りまたは丸め込み
    操作(R、B、E)が行なわれ、かつ遅延素子(T)の
    入力信号(X_i_q(k+1))または出力信号(X
    _i_q(k))はそれぞれ飽和特性曲線(制限器S)
    の作用を受けかつ遅延素子(T)または制限器(S)の
    入力信号または出力信号または遅延素子の入力側に帰還
    された統合された信号(S_i_q)にそれぞれ、負の
    信号の場合(S_i_q<0)該信号に、次の2つの時
    それぞれ次の信号補正(VZKi)が行なわれる、すな
    わち第1の場合は信号(S_i_q)が絶対値について
    2つの量子化の幅を下回つていな いときであつて、信号路に最後に設けられている加算器
    ないし2つの帰還された信号 (P_i_i、P_i_j)を統合する加算器の3つの
    入力信号ないし出力信号から最高値(max(q_i_
    i、q_i_j、q_i_s))を有する2つの量子化
    の幅を付加することによつて前記信号補正が行なわれる
    かまたは第2の場合は前記信号(S_i_q)が絶対値
    について2つの量子化の幅を下回つているときであつて
    、信号(S_i_q)を零にセットすることによつて前
    記信号補正が行なわれ、また前記2つの場合以外のすべ
    ての場合には信号補正が行なわれない(第1a図)こと
    を特徴とするデジタル巡回形フィルタ。 3、b1およびb2によつて重み付けされた入力信号u
    (k)は、2つの遅延素子に供給され、該遅延素子の出
    力信号はa11ないしa22によつて重み付けされて前
    記遅延素子の入力側に帰還されかつa21ないしa12
    によつて重み付けされてそれぞれ別の遅延素子の入力側
    に帰還されかつc1およびc2によつて重み付けされて
    出力信号y(k)に統合される(2次のフィルタ・ブロ
    ック)、前以つて決められた信号語長を有する、固定小
    数点演算が行なわれる、状態空間構成のデジタル巡回形
    フィルタにおいて、 a11、a12、a21およびa22による重み付け後
    、信号はそれぞれ絶対値打ち切り操作(B)が行なわれ
    かつそれぞれ別の重み付け後打ち切りまたは丸め込み操
    作(R、B、E)が行なわれ、かつ遅延素子(T)の入
    力信号(X_i_q(k+1))または出力信号(X_
    i_q(k))はそれぞれ、飽和特性曲線(制限器S)
    の作用を受けるようにし、かつ遅延素子または制限器(
    S)の入力信号または出力信号または遅延素子の入力側
    に帰還された統合された信号(S_i_q)はそれぞれ
    、信号補正(VZKi)が行なわれ、その際遅延素子の
    入力側に帰還された2つの信号(P_i_i、P_i_
    j)の間の極性比較が実施されかつ不一致の場合統合さ
    れた帰還された信号(S_i_q)に、前記信号とは反
    対の極性(−sign(S_i_q))を有する量子化
    の幅(q)が付加加算され、またその他の場合には信号
    補正は行なわれないことを特徴とするデジタル巡回形フ
    ィルタ。 4、b1およびb2によつて重み付けされた入力信号u
    (k)が2つの遅延素子に供給され、該遅延素子の出力
    信号はa11ないしa22によつて重み付けされてそれ
    ぞれ、前記遅延素子の入力側に帰還されかつa21ない
    し a12によつて重み付けされてそれぞれ、別の遅延素子
    の入力側に帰還されかつc1ないしc2によつて重み付
    けされて出力信号y(k)に統合される(2次のフィル
    タブロック)、前以つて決められた信号語長を有する、
    浮動小数点演算が行なわれる、状態空間構成のデジタル
    巡回形フィルタにおいて、 a11、a12、a21およびa22による重み付け後
    、信号はそれぞれ絶対値打ち切り操作(B)が行なわれ
    かつそれぞれ別の重み付け後およびおのおのの合計後信
    号は丸め込みまたは打ち切り操作(R、B、E)が行な
    われ、かつ遅延素子(T)または制限器(S)の入力信
    号または出力信号または遅延素子の入力側に帰還された
    統合された信号(S_i_q)はそれぞれ信号補正(V
    ZKi)が行なわれ、その際遅延素子の入力側に帰還さ
    れた2つの信号(P_i_i、P_i_j)の間の極性
    比較が実施されかつ不一致の際統合された帰還された信
    号(S_i_q)が絶対値について最高の量子化の幅を
    下回つていないときは、前記信号(S_i_q)に、信
    号路に最後に設けられたないし前記帰還信号を統合する
    加算器の3つの入力ないし出力信号(P_i_i、P_
    i_j、S_i_q)の最高の量子化の幅(max、(
    q_i_i、q_i_j、q_i_s))が付加加算さ
    れるか、または前記信号(S_i_q)が前記最高の量
    子化の幅を下回つているときは、前記信号が零にセット
    され、また他のすべての場合には信号補正が行なわれな
    い(第2a図)ことを特徴とするデジタル巡回形フィル
    タ。
JP61145024A 1985-06-22 1986-06-23 デジタル巡回形フイルタ Pending JPS61296813A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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ATE66106T1 (de) 1991-08-15
EP0205835B1 (de) 1991-08-07
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EP0205835A2 (de) 1986-12-30
DE3522412A1 (de) 1987-01-02
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