JPS63234616A - 位相・振幅制御デジタルフイルタ - Google Patents

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、入力信号の振幅及び位相の各周波数特性を独
立に制御できるように構成した位相・振幅制御デジタル
フィルタに関したものである。

従来の技術 ３ベーノ 従来、アナログ信号処理の分野では、ＬＣフィルタやＲ
Ｏフィルタ等、位相周波数特性を変化させる位相器がよ
く知られており、これらのフィルタの組合せ構成で位相
特性を変化させることが行われている。

また、デジタル信号処理の分野では、振幅周波数特性が
全体域にづいて一定であるという条件のもとに、任意の
位相周波数特性を周波数軸上の伝達関数に変換し、これ
を逆フーリエ変換して時間軸上のＦＩＲフィルタ係数（
以降、ＦＩＲフィルタをフィルタという。）を求め、デ
ジタル入力信号の位相を全帯域について９０度、または
−９０度変化させた信号を前記フィルタ係数の虚数部を
実現するフィルタに入力し、さらにデジタル入力信号を
前記フィルタ係数の実数部を実現するフィルタに入力し
、この結果を前記虚数フィルタの結果に加算することに
より任意の位相周波数特性を実現し、さらに位相特性に
影響を与えずに振幅周波数特性を変化させることの出来
る直線位相フィルタと縦列接続することにより任意の位
相、振幅周波数特性を実現している。

第４図にデジタル信号処理による従来の位相・振幅制御
デジタルフィルタ装置を示す。第４図において、１は入
力端子、２は出力端子、３は任意の位相、振幅周波数特
性を入力するだめの位相・振幅入力手段、１３は上記位
相特性をもとに周波数軸上の伝達関数を算出する第４の
演算手段、６は第４の演算手段によりもとまった伝達関
数を逆フーリエ変換してＦＩＲフィルタ係数を算出する
と共に実数部を実数部フィルタ８に虚数部を虚数部フィ
ルタ１５に係数設定する第１の逆フーリエ変換係数設定
手段、１４はデジタル入力信号を９０度、または−９０
度位相変換するヒルベルト変換器、１５は逆フーリエ変
換係数設定手段６により設定された虚数部係数を実現す
る虚数部フィルタ、８は逆フーリエ変換係数設定手段５
により設定された実数部係数を実現する実数部フィルタ
、１６は実数部フィルタ８の出力と虚数部フィルタ１５
の出力を加算する加算手段、１ｏは入力された振幅特性
の位相が周波数に線形であるという条５　ベーン 件のもとに周波数軸上の伝達関数を算出する第３の演算
手段、１１は第３の演算手段１ｏによりもと１つだ伝達
関数を逆フーリエ変換すると共に実数部を直線位相フィ
ルタ１２に係数設定する第２の逆フーリエ変換係数設定
手段、１２は逆フーリエ変換係数設定手段１１により設
定されたフィルタ係数を実現する直線位相フィルタ、２
０は位相制御器、３０は振幅制御器である。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記した構成のアナログ信号処理では位
相特性がＬＣフィルタ、ＲＣフィルタの構成によって一
義的に決定されてしまい任意に位相を制御することが出
来ず、さらに振幅を変化させようとすると位相もこれに
従属して変化してしまうという欠点がある。

さらにデジタル信号処理では、第４図に示したようにＦ
ＩＲフィルタが最低３つ必要であると共にデジタル入力
信号の位相を９０度、または−９゜度変化させるための
ヒルベルト変換器も必要であるため回路規模が非常に大
きくなシ安価に任意の６へ 位相、振幅周波数特性を実現することが出来ない欠点が
あった。

本発明は上記問題点に鑑み、ＦＩＲフィルタが最大２つ
でよく、またヒルベルト変換器も必要としない位相・振
幅制御デジタルフィルタを提供するものである。

問題点を解決するための手段 本発明は上記目的を達するため、任意の位相特性及び振
幅特性を入力する位相・振幅入力手段と、入力された位
相特性と設定されている実数部あるいは虚数部を用いて
伝達関数を演算する第１の演算手段と、第１の演算手段
により求まった伝達関数を逆フーリエ変換すると共に求
まった実数部フィルタ係数として設定する第１の逆フー
リエ変換係数設定手段と、第１の逆フーリエ変換係数設
定手段の実数部出力を係数とする実数部フィルタと、第
１の逆フーリエ変換係数設定手段により求まった虚数部
をゼロとしてこれをフーリエ変換するフーリエ変換器と
、フーリエ変換器により求まった実数部および虚数部か
ら位相特７へ 性を演算し入力された位相特性と比較評価すると共に演
算され求まった位相特性が入力された位相特性と大きく
異なったときには前記フーリエ変換器で求まった実数部
あるいは虚数部を前記第１の演算手段に実数部あるいは
虚数部として設定する比較設定手段と、第１のフーリエ
変換器の出力から位相制御器が持つ振幅特性の逆特性を
求めこれに入力された振幅特性を加算して目標の振幅特
性を演算する第２の演算手段と、第２の演算手段により
求まった振幅特性を直線位相の条件のもとに伝達関数を
求める第３の演算手段と、第３の演算手段により求まっ
た伝達関数を逆フーリエ変換すると共に求まった実数部
を係数としてフィルタに設定する第２の逆フーリエ変換
係数設定手段と、第２の逆フーリエ変換係数設定手段に
より設定された実数部を係数とする直線位相フィルタと
を備えた構成となっている。

作用 本発明は上記した構成により、実数部フィルタにより位
相が入力位相特性が実現され、直線位相フィルタで入力
振幅特性が実現されると共に位相制御部の持つ振幅特性
が補正され、結果として入力された位相および振幅特性
が独立に制御されるものである。

実施例 第１図は本発明の位相・振幅制御デジタルフィルタの一
実施例を示すブロック図である。第４図と同様の機能を
成すものは同一の番号を付している。第１図において、
４は入力された位相特性と実数部（虚数部）とをもとに
虚数部（実数部）を算出する第１の演算手段、６は第１
の逆フーリエ変換係数設定手段５の出力する実数部のフ
ーリエ変換を行うフーリエ変換器、７はフーリエ変換器
６の結果から求めた位相特性を入力位相特性と比較し大
きく異なっているときにはフーリエ変換器６の結果の実
数部（虚数部）を第１の演算手段に設定する位相比較実
数部（虚数部）設定手段、９はフーリエ変換器６の結果
から位相制御器２ｏの持つ振幅特性を演算してこれを逆
補正する補正逆振幅特性を演算すると共に位相・振幅入
力手段３９ページ から入力された振幅特性を前記補正逆振幅特性に加え直
線位相フィルタ１２が実現する振幅目標特性を演算する
第２の演算手段である。尚、（）内は、例えば実数部が
既知のとき虚数部を位相特性より求めることが可能であ
り、逆に虚数部が既知の時、実数部を位相特性により求
めることも可能で、従って、（）で示した内容に変更す
ることもできる。

第２図に実数部フィルタ８に設定されるフィルタ係数が
求まる概念図を示す。第２図において横軸は全て周波数
であり、縦軸ではψは位相、Ｒは伝達関数の実数部、ｌ
は伝達関数の虚数部である。

第２図（Ａ）において伝達関数の実数部（虚数部）は全
て等しいとして入力された位相特性により伝達関数の虚
数部（実数部）が求められ、逆フーリエ変換係数設定手
段５、フーリエ変換器６を経て、第２図中）に示された
伝達関数が求まシ、これより位相特性が求まる。第２図
中）に示された位相特性は入力された位相特性と大きく
異なるため、フーリエ変換器６の結果の実数部（虚数部
）が第１の１０〜− 演算手段に設定され、第２図（Ｃ）に示されるように設
定された実数部（虚数部）と入力された位相特性をもと
に虚数部（実数部）が求まる。第２図（Ｃ）に示された
伝達関数が上記と同様に演算処理されこれを複数回繰り
返すことにより、第２図（Ｄ）に示すようにフーリエ変
換器６の結果より求めた位相特性が入力された位相特性
とほとんど同一になる。

位相制御器２ｏは第２図（Ｄ）に示したごとく振幅特性
が一定では々いのでこれを新たに逆補正する必要がある
。第３図に振幅制御器３０の目標特性を算出する概念図
を示す。第３図（Ａ）は第２図（Ｄ）に示された伝達関
数である。第３図における縦軸Ｇは振幅値である。上記
伝達関数から第３図中）に示される補正逆振幅特性が求
まり入力振幅特性と加算されて、第３図（Ｃ）に示され
る直線位相フィルタの目標振幅特性が求まる。

実数部フィルタ８だけで入力位相特性が実現されると共
に入力振幅特性も位相制御器２０のもつ振幅特性を補正
しながら直線位相フィルタ１２により実現される。

１１へ一ン 発明の効果 以上述べてきだように、本発明によれば、ＦＩＲフィル
タが２つだけで位相、振幅ともに独立して制御可能とな
り安価に構成出来るなど実用的にきわめて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における位相・振幅制御デジ
タルフィルタを示すブロック図、第２図は位相制御を実
数部フィルタで実現するだめにフィルタ係数を求める概
念図、第３図は位相制御器の持つ振幅特性を逆補正する
と共に入力振幅特性を実現する目標特性を求める概念図
、第４図は従来の位相・振幅制御デジタルフィルタのブ
ロック図である。 １・・・・・デジタル信号入力端子、２・・・・デジタ
ル信号出力端子、３・・・・位相、振幅入力手段、４・
・・・・・第１の演算手段、５・・・・・第１の逆フー
リエ変換係数設定手段、６・・・・フーリエ変換器、７
・・・・位相比較実数部（虚数部）設定手段、８・・・
・・実数部フィルタ、９・・・・第２の演算手段、１ｏ
・・・・・第３の演算手段、１１・・・・・・第２の逆
フーリエ変換係数設定手段、１２・・・・直線位相フィ
ルタ、１３・川・第４の演算手段、１４・・・・・ヒル
ベルト変換器、１５・・・・虚数部フィルタ、１６・・
・・加算手段、２ｏ・・・・・位相制御器、３０・・・
・・・振幅制御器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 任意の位相特性及び振幅特性を入力する位相・振幅入力
   手段と、入力された位相特性と設定されている実数部あ
   るいは虚数部を用いて伝達関数を演算する第１の演算手
   段と、第１の演算手段により求まった伝達関数を逆フー
   リエ変換すると共に求まった実数部フィルタ係数として
   設定する第１の逆フーリエ変換係数設定手段と、この第
   １の逆フーリエ変換係数設定手段の実数部出力を係数と
   する実数部フィルタと、第１の逆フーリエ変換係数設定
   手段により求まった虚数部をゼロとしてこれをフーリエ
   変換するフーリエ変換器と、このフーリエ変換器により
   求まった実数部および虚数部から位相特性を演算し入力
   された位相特性と比較評価すると共に演算され求まった
   位相特性が入力された位相特性と大きく異なったときに
   は前記フーリエ変換器で求まった実数部あるいは虚数部
   を前記第１の演算手段に実数部あるいは虚数部として設
   定する比較設定手段と、第１のフーリエ変換器の出力か
   ら位相制御器が持つ振幅特性の逆特性を求めこれに入力
   された振幅特性を加算して目標の振幅特性を演算する第
   ２の演算手段と、この第２の演算手段により求まった振
   幅特性を直線位相の条件のもとに伝達関数を求める第３
   の演算手段と、この第３の演算手段により求まった伝達
   関数を逆フーリエ変換すると共に求まった実数部を係数
   としてフィルタに設定する第２の逆フーリエ変換係数設
   定手段と、この第２の逆フーリエ変換係数設定手段によ
   り設定された実数部を係数とする直線位相フィルタとを
   備えた位相・振幅制御デジタルフィルタ。