NL8402465A - Banddoorlaatfilter voor de ontvangst van een via een elektrisch energievoorzieningsnet overgedragen audiosignaal. - Google Patents

Description

NL 32.105-dV/lb *'

Banddoorlaatfilter voor de ontvangst van een via een elektrisch energievoorzieningsnet overgedragen audiosignaal.

De uitvinding heeft betrekking op een banddoorlaatfilter voor de ontvangst van een via een elektrisch energievoorzieningsnet overgedragen audiosognaal, dat in de aangegeven volgorde bestaat uit een voorfilter, dat ten minste 5 een laagdoorlaatfilter bevat, een "sample/hold"-schakeling, een analoog/digitaal-omzetter en een digitaal filter. De audiosignalen zijn bijvoorbeeld signalen voor besturing via het net.

Bij de overdracht voor besturing via het net gaat 10 het om bemonsterde, d.w.z. binair amplitudegemoduleerde draaggolfsignalen, waarvan de draaggolffrequentie fT ligt tussen f_ ~ 100 Hz en f_____ ~ 2000 Hz. Een overgedragen nuttig signaal wordt onder andere gestoord door de netfrequen-tiespanning, door de harmonischen hiervan, doch ook door de 15 nuttige signalen van een andere draaggolffrequentie in hetzelfde of, vanwege de netkoppelingen, in naburige energie-voorzieningsnetten.

Het banddoorlaatfilter moet zodanig zijn uitgevoerd, dat het zonder hoge meerkosten bijzonder gemakkelijk 20 kan worden aangepast aan willekeurige draaggolffrequenties f^. Geen van de tot op heden bekende filters is hiertoe in staat.

De tot op heden in ontvangers voor besturing via het net toegepaste filters zijn ten dele te weinig selectief of 25 bijzonder duur.

De uitvoering en de werking van digitale filters voor het verwerken van analoge signalen zijn bekend, bijvoorbeeld uit "Digitale Verarbeitung analoger Signale", Samuel D. Stearns, Verlag Oldenbourg, 1979.

30 De uitvinding beoogt een zo eenvoudig mogelijk uitge voerd banddoorlaatfilter met digitale uitgang van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen, dat alle belangrijke, bij overdracht via elektrische voorzieningsnetten toegepaste draaggolffrequenties bestrijkt en waarvan de overdrachts-35 karakteristiek de telkens vereiste bandbreedte en flanksteil-heid bezit.

— — ........—sMfi 8402465 ' * '* -2-

Hiertoe wordt het banddoorlaatfilter volgens de uitvinding daardoor gekenmerkt, dat het voorfilter voorts nog in kaskade met het laagdoorlaatfilter een banddoorlaatfilter bevat, waarvan de overdrachtskarakteristiek als functie van de 5 frequentie steile flanken bezit, de analoog/digitaal-omzet-ter een 8 bit-omzetter is, het digitale filter bestaat uit een kaskadeschakeling van meerdere deelfilters en het digitale filter nog wordt .gevolgd door een omhullende detector.

De uitvinding wordt hierna nader toegelicht aan de 10 hand van de tekening, waarin een uitvoeringsvoorbeeld is weergegeven.

Fig.. 1 is een blokschema van een met behulp van een digitaal filter uitgevoerd banddoorlaatfilter.

Fig. 2 is een blokschema van een eerste variant van 15 een digitaal filter.

Fig. 3 is een blokschema van een tweede variant van een digitaal filter.

Fig. 4 is een blokschema van een derde variant van een digitaal filter.

20 Fig. 5 is een schema van een klassiek IIR-filter van de tweede orde.

Fig. 6 is een schema van een gewijzigd IIR-filter van de tweede orde.

Fig. 7 is een schema van een klassiek FIR-filter.

25 Fig. 8 is een overdrachtskarakteristiek van een kas kade schakeling van twee IIR-filters van de tweede orde.

Fig. 9 is een overdrachtskarakteristiek van een FIR-filter met enkelvoudige nulpunten.

Fig. 10 is een overdrachtskarakteristiek van een 30 voorfilter.

Fig. 11 toont dezelfde overdrachtskarakteristiek als fig. 8.

Fig. 12 is een overdrachtskarakteristiek van een FIR-filter met dubbele nulpunten.

35 Fig. 13 toont dezelfde overdrachtskarakteristiek als fig. 10.

Fig. 14 is een schema van een verstemmingsfilter.

Fig. 15 is een eerste overdrachtskarakteristiek van 8402465 - 3 - * * de schakeling volgens fig. 4 met een parameter N*4.

Fig. 16 is een tweede overdrachtskarakteristiek van de schakeling volgens fig. 4 met de parameter N=6.

Het in fig. 1 weergegeven banddoorlaatfilter bestaat 5 in de aangegeven volgorde uit de kaskadeschakeling van een voorfilter 1, een "sample/holdl,-schakeling 2, een analoog/digi-taal-omzetter 3 en een digitaal filter 4. De drie laatstgenoemde onderdelen bezitten elk een klokingang, waarbij de klokingangen van de "sample/hold"-schakeling 2 en de ana-10 loog/digitaal-omzetter 3 met elkaar zijn verbonden en worden gevoed door een eerste rechthoekvormig kloksignaal CLO met de frequentie fgQ. De klokingang van het digitale filter 4 wordt gevoed door een tweede en/of derde rechthoekvormig kloksignaal CL1 resp. CL2 (zie fig. 2, 3 en 4X.Het digitale filter 4 15 bezit een gegevensbusingang 5 en een gegevensbusuitgang 6.

Deze laatste vormttevens de uitgang van het totale in fig.

1 weergegeven banddoorlaatfilter. Drie mogelijke varianten van het digitale filter 4 zijn weergegeven in de fig. 2-4.

Het digitale filter 4 volgens fig. 2 bevat twee d'eel-20 filters en bestaat in de aangegeven volgorde uit een met behulp van gegevensbusverbindingen opgebouwde kaskadeschakeling van een eerste IIR-filter 7, een tweede IIR-filter 8 en een omhullende detector 9. De beide IIR-fliters 7 en 8 bezitten elk een klokingang, welke ingangen met elkaar verbonden zijn 25 en de klokingang van het digitale filter 4 vormen. De aftast-frequentie f 2 van de beide IIR-filters 7 en 8 is gelijk aan de frequentie van het aan deze klokingang geleverde derde kloksignaal CL2.

De digitale filters 4 volgens de fig. 3 en 4 bestaan 30 in de aangegeven volgorde uit een eveneens met behulp van gegevensbusverbindingen opgebouwde kaskadeschakeling van een verder filter 10, het eerste IIR-filter 7, het tweede IIR-filter 8 en de omhullende detector 9. Deze digitale filters 4 zijn bijgevolg gelijk aan het digitale filter 4 uit 35 fig. 2, waaraan echter het verdere filter 10 elektrisch.

vooraf gaat. Het filter 10 is bijvoorbeeld in de tweede variant volgens fig. 3 een derde IIR-filter en in de derde variant volgens fig. 4 een FIR-filter. De beide klokingangen van het eerste en het tweede IIR-filter 7 en 8 zijn ook in de fig. 3 8402465 - 4 - ί * en 4 met elkaar verbonden en worden ook hier door het derde kloksignaal CL2 gevoed. Zij worden echter bij de variant uit fig. 4 niet door een extern, maar door een door de uitgang van een frequentiedeler 11 geleverd derde kloksignaal 5 CL2 met de frequentie fg2 gevoed, terwijl bij de variant uit fig. 4 de klokingang van het filter 10 en de hiermee verbonden ingang van de frequentiedeler 11 de klokingang van het digitale filter 4 vormen. Deze ingang wordt gevoed door het tweede kloksignaal CL1, waarvan de frequentie gelijk is 10 aan de aftastfrequentie f . van het filter 10. Bij de variant

S I

uit fig- 3 vormt de klokingang van het filter 10 daarentegen een extra tweede klokingang·van het digitale filter 4, die eveneens wordt gevoed door het tweede kloksignaal CL1 . Voor de twee frequenties f . en f , van de kloksignalen CL1 en 15 CL2 gelden de volgende voorwaarden: fs1 >fs2 en fs1 =N-fs2' waarbij N een geheel getal is.

De omhullende detector bestaat bijvoorbeeld in de 20 aangegeven volgorde uit een kaskadeschakeling van een gelijk-richter en een laagdoorlaatfilter of een kwadrateerorgaan en een laagdoorlaatfilter. De laagdoorlaatfliters zijn hierbij bijvoorbeeld IIR-f.ilters.

Het voorfilter 1 is een relatief goedkoop, conventio-25 neelpassief analoog filter, bijvoorbeeld bestaande uit de kaskadeschakeling van een analoog laagdoorlaatfilter 1a en een analoog banddoorlaatorgaan 1b (zie fig. 1).

De schakelingen van het voorfilter 1 en de omhullende detector 9 zijn op zichzelf bekend en worden derhalve niet 30 nader beschreven en zijn niet in de tekening weergegeven.

Het op zichzelf bekende en in fig. 5 weergegeven klassieke IIR-filter van de tweede orde bestaat uit: - een eerste vermenigvuldigingsorgaan 12 met twee ingangen, - een tweede vermenigvuldigingsorgaan 13 met twee ingangen, 35 - een derde vermenigvuldigingsorgaan 14 met twee ingangen, - een eerste optelorgaan 15 met twee ingangen, - een tweede optelorgaan 16 met drie ingangen, - een derde optelorgaan 17 met twee ingangen, - een eerste vertragingsorgaan 18 en 8402465 - 5 - r * - een tweede vertragingsorgaan 19.

Alle in fig, 5 weergegeven verbindingen zijn gegevens-busverbindingen. Voor de eenvoud van de tekening werden echter slechts eendraadsverbindingen weergegeven.

5 Volgens fig. 5 is de ingang van het IIR-filter respectievelijk verbonden met de eerste ingang van het eerste optelorgaan 15, van het eerste vermenigvuldigingsorgaan 12 en van het derde optelorgaan 17. De uitgang van het eerste optelorgaan 15 ligt aan de uitgang van het IIR-filter en 10 respectievelijk aan de eerste ingang van het tweede en van het derde vermenigvuldigingsorgaan 13 en 14. De uitgang van het eerste vermenigvuldigingsorgaan 12 voedt de eerste, de uitgang van het tweede vermenigvuldigingsorgaan 13 de tweede en de uitgang van het tweede vertragingsorgaan 19 15 de derde ingang van het tweede optelorgaan 16. De uitgang van het derde vermenigvuldigingsorgaan 14 is verbonden met de tweede ingang van het derde optelorgaan 17, waarvan de uitgang is verbonden met de ingang van het tweede vertragingsorgaan 19, terwijl de uitgang van het tweede optelorgaan 16 is 20 verbonden met de ingang van het eerste vertragingsorgaan 18, waarvan de uitgang weer is verbonden met de tweede ingang van het eerste optelorgaan 15. Op de tweede ingang van het tweede vermenigvuldigingsorgaan 13 staat de digitale waarde van een eerste parameter b^, op de tweede ingang van het 25 vermenigvuldigingsorgaan 14 die van een tweede parameter , terwijl op de tweede ingang van het eerste vermenigvuldigingsorgaan 12 de waarde +2 of -2 staat.

Het gewijzigde IIR-filter volgens fig. 6 bestaat uit dezelfde onderdelen als het IIR-filter uit fig. 5 met uit-30 zondering van het derde optelorgaan 17, dat is vervangen door een verschilorgaan 20. Ook in dit geval zijn alle verbindingen gegevensbusverbindingen,.die alle om dezelfde reden als bij fig. 5 zijn weergegeven als eendraadsverbindingen.

Volgens fig. 6 is de ingang van het IIR-filter res-35 pectievelijk verbonden met de eerste ingang van het eerste optelorgaan 15 en de eerste ingang van het vermenigvuldigingsorgaan 12. De uitgang van het derde vermenigvuldigingsorgaan 14 ligt aan de uitgang van het IIR-filter, aan de eerste in- 8402465 » f - 6 - gang van het tweede vermenigvuldigingsorgaan 13 en aan de plus-ingang van het verschilorgaan 20. De uitgang van het eerste optelorgaan 15 voedt de eerste ingang van het derde vermenigvuldigingsorgaan 14, de uitgang van het verschilor-5 gaan 20 is verbonden met de ingang van het tweede vertragings-orgaan 19, de uitgang van het tweede optelorgaan 16 is verbonden met de ingang van het eerste vertragingsorgaan 18, waarvan de uitgang zowel de tweede ingang van het eerste optelorgaan 15 als de min-ingang van het verschilorgaan 20 10 voedt. De uitgang van het eerste vermenigvuldigingsorgaan 12 is met de eerste ingang, die van het tweede vermenigvuldigingsorgaan 13 met de tweede ingang van het tweede optelorgaan 16 verbonden. Op de tweede ingang van het tweede vermenigvuldigingsorgaan 13 staat in dit geval de digitale waarde van 15 een eerste coëfficiënt p, op de tweede ingang van het derde vermenigvuldigingsorgaan 14 de digitale waarde van een tweede coëfficiënt a en op de tweede ingang van het eerste vermenigvuldigingsorgaan 12 de digitale waarde van de derde parameter c, die dezelfde waarde bezit als bij het IIR-filter uit 20 fig. 5.

Het op zichzelf bekend FIR-filter volgens fig. 7 bestaat uit: -n volgende vertragingsorganen 21^, 2^/ 21^/...21^, die in de aangegeven volgorde in kaskade zijn geschakeld en bij-25 gevolg bijvoorbeeld een schuifregister met n trappen vormen -(n+1) volgende vermenigvuldigingsorganen 22^, 22^, 22^, 22^/ ...22 met elk twee ingangen en -een volgend optelorgaan 23 met (n+1) ingangen.

Ook hier zijn alle verbindingen gegevensbusverbindin-30 gen die alle om dezelfde reden als bij de fig. 5 en 6 als eendraadsverbindingen zijn weergegeven.

Volgens fig. 7 is de ingang van het FIR-filter verbonden met de ingang van het eerste volgende vertragingsorgaan 21.j en met de eerste ingang van het eerste volgende 35 vermenigvuldigingsorgaan 22Q. De uitgang van elk van de n vertragingsorganen 21^, 212, 21g....21n is aangesloten op de eerste ingang van een bijbehorend vermenigvuldigingsorgaan 22^, 22.^/ 22^ ... 22^. De uitgangen van alle (n+1) vermenigvul- 8402465 --7- ♦ » digingsorganen 22^, 22^, 22^...22^ voeden elk een van de (n+1) ingangen van 'het volgende optelorgaan 23, waarvan de uitgang op zijn beurt de uitgang , van het FIR-filter vormt. Op de tweede ingang van elk van de vermenigvuldigingsorganen 22^, 5 22^, 222/ 223 ··· 22n staat 3e digitale waarde van de res pectieve coëfficiënten ag, a^, a^, a^ ... a^.

De in de fig. 8 en 11 weergegeven karakteristieken zijn identiek en geven de overdrachtskarakteristiek van de kaskadeschakeling van de beide IIR-filters 7 en 8 weer. Deze 10 karakteristieken zijn als functie van de frequentie f weergegeven. Zij zijn periodiek met een periode gelijk aan fg2/2 en bezitten nulpunten bij alle gehele veelvouden van de halve frequentie van het derde kloksignaal CL2, d.w.z. bij alle gehele veelvouden van fg2/2. De frequentie van een maximum 15 van deze karakteristieken, bijvoorbeeld de frequentie (3/4)fg2r is gelijk aan de draaggolffrequentie f^ van het over te dragen signaal.

De in fig. 9 als functie van de frequentie f weerge-geven overdrachtskarakteristiek van een FIR-filter is even-20 eens periodiek met een periode die ditmaal gelijk is aan fg^ en bezit, wanneer zoals in het voorgaande voorbeeld (3/4)fg2 gelijk aan f^, wordt gekozen, in de eerste periode telkens een enkelvoudig nulpunt bij de frequenties (1/3)f (5/3) fT, (7/3) fT, (9/3) fT-, (11/3)fT en (15/3) fy. Hierbij 25 geldt n=3 en fg<J = (16/3) f^,.

De in fig. 12 als functie van de frequentie f weergegeven overdrachtskarakteristiek van een tweede FIR-filter is eveneens periodiek met een periode gelijk aan fg^ en bezit in de eerste periode telkens een dubbel nulpunt bij de 30 frequenties (.1/3) en (23/3)fT, telkens een enkelvoudig nulpunt bij de frequenties (5/3)fT, (7/3)fT/ (9/3)fTr(11/3)f^, (13/3)fT, (15/3)f^,, (17/3) f^ en (19/3)fT, alsmede telkens een verder enkelvoudig nulpunt in de buurt van.(5/3)f , (9/3) (15/3)fT en (19/3)fT· Hierbij geldt n=8 en fg1=(24/3)fT· 35 De in de fig. 10 en 13 weergegeven karakteristieken zijn identiek en geven als functie van de frequentie f de overdrachtskarakteristiek van het voorfilter 1 weer. Deze karakteristieken bezitten bij de draaggolffrequentie f^ een 8402465 - 8 - ί * maximum en geven een bandfilter aan, dat onder andere de netspanning met de netfrequentie f f 50 Hz in Europa resp. 60 Hz in de USA, zeer sterk dempt.

De schakelingen uit de fig. 5, 6 en 7, die slechts 5 optel-, aftrek-, vermenigvuldigingsbewerkingen en tijdver-tragingen uitvoeren, kunnen zondermeer met behulp van een microcomputer worden gerealiseerd. In dit geval kan de in een ontvanger voor besturing via het net dikwijls reeds aanwezige telegram-decodeermicrocomputer voor dit doel wor-10 den aangewend. Teneinde het rekenwerk te versnellen, dienen bij toepassing van een microcomputer voor de coëfficiënten CL en p bij voorkeur binaire getallen met zo weinig mogelijk van nul verschillende, de afzonderlijke bits voorstellende termen, te worden toegepast.

15 Het schema van het verstemmingsfilter uit fig. 14 bestaat uit een kaskadeschakeling van twee gewijzigde IIR-filters van de tweede orde 7 en 8, waarvan het schema in fig. 6 is weergegeven. Deze beide gewijzigde IIR-filters 7 en 8 onderscheiden zich slechts, doordat bij het voorste 20 IIR-filter 7 enerzijds op de tweede ingang van het eerste vermenigvuldigingsorgaan 12 een waarde -2 en anderzijds op de tweede ingang van het tweede vermenigvuldigingsorgaan 13 een waarde +p staat, terwijl bij het achterste IIR-filter 8 op deze ingangen een waarde +2 resp. -p staat. Aan de 25 ingang van de kaskadeschakeling wordt de aftastfrequentie f 2 geleverd.

De totale overdrachtskarakteristiek van het filter volgens fig. 15 bezit als functie van de frequentie f een reeks naaldvormige doorlaatgebieden bij frequenties, die een 30 veelvoud van ff /3) zijn. Deze doorlaatgebieden zijn echter alle zeer sterk gedempt, met uitzondering van het gebied bij fT· Het hierna minst zwak gedempte doorlaatgebied bij (13/3) fT is reeds -30dB stérker gedempt.

De overdrachtskarakteristiek volgens fig. 16 bezit 35 als functie van de frequentie f eveneens een reeks naaldvormige doorlaatgebieden bij frequenties, die een veelvoud van (fT/3) zijn. Deze doorlaatgebieden zijn ook hier alle, met uitzondering van dat bij fT zeer sterk gedempt. Het hierna 8402465 é %- - 9 - zwakstrgedempte doorlaatgebied bij (21/3)fT is reeds -35 dB sterker gedempt.

Beschrijving van de werking

Een ingangssignaal wordt in het voorfilter 1 van het 5 banddoorlaatfilter eerst op op zichzelf bekende wijze ter be-brenzing van de bandbreedte grof gefilterd. In de tweede plaats zorgt het voorfilter 1 echter voor een voldoende demping van de netgrondgolf en sterke boventonen. Deze demping is noodzakelijk opdat de amplitude van de draaggolffre-10 guentie ook met een goedkoop, met een beperkt aantal bits. uitgevoerde analoog/digitaal-omzetter tot ca. 0,1% ten opzichte van de netamplitude kan worden verwerkt. Het aldus voorgefilterde ontvangstsignaal wordt vervolgens op op zichzelf bekende wijze in de "sample/hold"-schakeling 2 (zie 15 fig. 1) bemonsterd met de aftastfrequentie fsQ.

De bemonsteringswaarden worden aansluitend in de analoog/digitaal-omzetter 3 op eveneens op zichzelf bekende wijze in digitale waarden getransformeerd.

De beide in kaskade geschakelde IIR-filters 7 en 8 20 (zie fig. 2-4) vormen het eigenlijke digitale filter, terwijl de omhullende detector 9 vervolgens het uitgangssignaal hiervan demoduleert en weer omzet in een zuiver ongemoduleerd binair impulstelegram voor de verdere, niet weergegeven verwerking. De beide IIR-filters 7 en 8 zijn bijvoorbeeld 25 filters van de tweede orde en worden bestuurd met behulp van het derde kloksignaal CL2. De schakeling van een IIR-filter van de tweede orde is op zichzelf bekend en slechts volledigheidshalve in de zogenaamde eerste kanonieke vorm in fig. 5 weergegeven. Het filter van de tweede orde wordt 30 gekenmerkt door de parameters b^ en b^. De resonantiefre-quenties van de beide IIR-filters 7 en 8 worden ter verkrijging van een verstemmingsfilter enigszins ten opzichte van elkaar verschoven, zodat de eerdere klokvormige overdrachts-karakteristiek van de beide IIR-filters 7 en 8 bij de kas-35 kadeschakeling op op zichzelf bekende wijze wordt omgezet in een meer rechthoekvormige overdrachtskarakteristiek.

De waarde van de parameter bdie kleiner is dan 1, ligt voor de hoge te bereiken kwaliteiten in de buurtvan 8402465 ; * - 1 o - -1, We beginnen derhalve met een CC ( Q< Ck« 1); b2 = "I + * en schrijven voor b^ met een nieuwe parameter p b^ = p. Ct 5 De IIR-filters 7 en 8 hebben dan een structuur volgens fig.

6 en het verstemmingsfilter een structuur volgens fig. 14. ·

Bij een eerste variant volgens fig. 2 wordt de ver-werkingsfrequentie fg2 van het digitale verstemmingsfilter ge-10 richt op de hoogst voorkomende draaggolffrequentie f : j, f max

^S2 - 2'fT,maX

De oplossing volgens deze variant heeft het voordeel van een eenvoudige uitvoering, echter het nadeel dat de parameters b. en b , resp. de coëfficiënten cG en p niet alleen van de * ώ 15 gewenste bandbreedte, maar ook van de frequentie f^ afhankelijk zijn.

Bij een tweede en derde variant wordt de verwerkings-frequentie gericht op de desbetreffende draaggolffrequentie fT en wel zo dat de verhouding van onafhankelijk van 20 fT vastligt. Bij deze varianten gaat aan het verstemmings-filter, d.w.z. de kaskadeschakeling van de beide IIR-filters, nog een volgend filter vooraf, dat door middel van het tweede kloksignaal CL1 wordt bestuurd met een verwerkingsfrequentie fs1 * 25 Bij de tweede variant volgens fig. 3 is het verdere filter 10 een IIR-filter, waarvan de aftastfrequentie f Λ gelijk wordt gekozen aan een geheel veelvoud van de draaggolffrequentie fT· De bij het verdere filter behorende overdrachts-karakteristiek is weer periodiek, dit maal met een periode 30 gelijk aan fg1 . Wanneer fg.j voldoende groot is, dan valt reeds het tweede doorlaatgebied van het filter 10 in een frequentie-bereik dat zo hoog is, dat het voor de overdracht van gering belang is resp. het analoge voorfilter voor een voldoende demping zorgt. In een voorkeursuitvoering is fg^ het viervou-35 dige van de draaggolffrequentie f^ en fg2=4/3fT, aangezien in dit geval de filterparameters van zowel het nieuwe verdere IIR-f ilter 10 als van het verstemmingsf ilter bijzonder 'eenvoudige waarden aannemen en geen interpolatieproblemen ontstaan.

40 Bij de derde variant, die in fig. 4 is weergegeven, 8402465 - 11 - * is het verdere filter 10 een FIR-filter, waarvan de aftast-frequentie f ^ ter vermijding van interpolatieproblemen een geheel veelvoud N is van de aftastfrequentie f ^ van de nil-filters. Er geldt bijgevolg: f 1 = N.f De aftastfrequentie 5 f 2 wordt met behulp van de frequentiedeler 11 synchroon door frequentiedeling afgeleid van de aftastfrequentie fg^ van het tweede klofcsignaal CL1. Het schema van het FIR-filter is op zichzelf bekend en in fig. 7 weergegeven. Het FIR-filter heeft als doel op de kritische plaatsen van het amplitude-10 verloop van het verstemmingsfilter dempingspolen te verkrijgen. Aangezien het filter zelf ook periodiek is moet ervoor worden gezorgd, dat de hogere doorlaatgebieden van de totale filterreeks op frequenties komen te liggen, waar de netharmo-nischen gering zijn en de demping door het voorfilter alleen 15 voldoende is en waar geen vreemde nethesturingsfrequenties meer zijn te verwachten. Op grond van de microprocessorsnelheid wordt derhalve het FIR-filter voor "hogere" besturingsfrequenties anders uitgevoerd dan voor de "lagere". Het FIR- filter bezit zoveel coëfficiënten aA, a., a0 ... a als u 1 z n 20 er nulpunten nodig zijn plus één, of met andere woorden het FIR-filter kan n nulpunten bezitten, wanneer n de grootste index i is van de verdere coëfficiënten a. = an, a„, a0, ...,a i u I z n rnet'n > N-1.

De overdrachtsfunctie van een FIR-filter met lineair 25 faseverloop is zoals bekend: u_/u. = an/2 + a. .cos(i 6 ) met Ö = {f/f .).2^ (3) ui u 1-1 i si

Voor die waarden f^ van de frequentie f, waarvoor het FIR-filter nulpunten zou bezitten, wordt de vergelijking (3) gelijk aan nul gemaakt, zodat met bijvoorbeeld n=3 de volgende ver-30 gelijkingen ontstaan: 3 a0/2 + a^.cosPJt if^/f^) = 0, met k = 1,2,3.

Evenzo wordt bij een bepaalde waarde van f, bijvoorbeeld bij f=fT, de vergelijking (3) gelijk gemaakt aan een constante D, waarbij de constante D een willekeurige waarde bezit en 35 op grond van de rekenkundige eenvoud gelijk aan 2 wordt gekozen. Dit levert een vierde vergelijking op 8402465

& V

3 - 12 - a0/2 + i=T ai.*cos (2 ^ ifT/fs1) = D = 2.

Er ontstaat bijgevolg een stelsel vergelijkingen met (n+1)=4 vergelijkingen en (n+1) =4 onbekenden aQ, a^ , a'2 en a3.

In een eerste, in de fig. 8, 9 en 10 weergegeven 5· voorbeeld is N=4 en n=3. Een maximum van de overdrachtskarak-teristiek van het FIR-filter (zie.fig. 9) ligt in de buurt van f=fT· De n = 3 nulpunten liggen bij (f^/3) , 5 (f,^/3) en 7(fT/3). Aangezien de overdrachtskarakteristiek van het FIR-filter symmetrisch is ten opzichte van de frequentie f ./2,

S I

10 zijn er behalve de drie reeds genoemde nulpunten nog verdere nulpunten; ons interesseren daarbij vooral de volgende nulpunten bij (9/3f^) en (11/3)f - De kaskadeschakeling van dit FIR-filter 10 met de IIR-verstemmingsfilters 7 en 8 verschaft in de eerste periode tot f ^ = 16/3fT een doorlaatgebied bij 15 fT en pas weer één bij (13/3) fT (zie fig. 15) . Het filter volgens dit eerste voorbeeld is zeer goed geschikt voor draaggolf-frequenties fT > 200 Hz, aangezien in dit geval het tweede doorlaatgebied ten minste bij 13(f^/3) = 13(200/3) Hz - 870 Hz ligt en nu slechts stoorsignalen, waarvan de frequenties ten 20 minste in de grootte orde van 870 Hz liggen, als storingsbron-nen actief kunnen worden. Verdere doorlaatgebieden voor stoorsignalen bezit het totale filter volgens fig. 15 in de hogere perioden, bijvoorbeeld bij (19/3)fT en bij (29/3)fT in de tweede periode. De hierbij behorende stoorsignalen moeten door het 25 voorfilter 1 alleen (zie fig. 10) reeds zo sterk worden gedempt, dat zij op de uitgang van het totale filter onwerkzaam zijn. Voorts dempt het voorfilter 1 nog zeer sterk, zoals reeds opgemerkt, het netspanningssignaal met de frequentie fN* 30 Bij een tweede, in de fig. 11, 12 en 13 weergegeven voorbeeld is N = 6 en n = 8. Een maximum van de overdrachtskarakteristiek van het FIR-filter (zie fig. 12) ligt weer in de buurt van f^,. De n * 8 nulpunten worden als volgt gekozen; twee (d.w.z. een dubbel nulpunt) bij (f^/3), telkens 35 êên bij 5(fT/3), 7(fT/3), 9(fT/3)en 11(fT/3), alsmede telkens êên in de buurt van 5(fT/3) en in de buurt van 9(fT/3).

Elke periode van de overdrachtskarakteristiek is opnieuw symmetrisch ten opzichte van zijn centrale frequentie, 8402465 - 13 - . * zodat verdere n = 8 nulpunten in de eerste periode aanwezig zijn, en wel een dubbel nulpunt bij (24/3)fT - (1/3)fT = (23/3)fT , telkens een enkelvoudig nulpunt bij (24/3)-(5/3)fT = (T9/3)fT, (24/3)fT - (7/3)fT = (17/3)fT, (24/3)^ -5 (9/3)fT = (15/3)fT en (24/3ffT - (11/3)fT = (13/3)^, alsmede telkens een enkelvoudig nulpunt in de buurt van (24/3)£T - (5/3)fT = (19/3)fT en in de buurt van (24/3)-(9/3)fT = (15/3)£τ waarbij fgéf = N.fg2 = ö*fs2 = 6.(4/3).^ = (24/3)fT.

10 De kaskadeschakeling van dit FIR-fliter met de IIR- verstemmingsfilters verschaft in de eerste periode tot = (24/3)een doorlaatgebied bij en bij 7fT (zie fig. 16). Door de keuze van een relatief grote waarde voor N (namelijk N-6) is het filter volgens dit tweede voorbeeld bijzonder 15 goed geschikt voor draaggölffrequenties f < 200 Hz, aangezien in dit geval het tweede doorlaatgebied ten minste bij 21(fT/3) = 21(200/3) Hz ? 700 Hz ligt, met f = fT min -100 Hz en nu slechts stoorsignalen, waarvan de frequenties ten minste in de grootte orde van 700 Hz liggen, als sto-20 ringsbronnen actief kunnen worden. Bij fT/3 werd een dubbel nulpunt gelegd om het netspanningssignaal met de frequentie fN bijzonder sterk te dempen. Ook hier heeft het totale filter verdere doorlaatgebieden voor stoorsignalen in de hogere perioden, bijvoorbeeld bij (24/3)fT + (3/3)fT = (27/3)f^, 25 (zie fig. 16) en bij (24/3)f + (21/3)fT = (45/3)f in de tweede periode. Ook hier moeten mogelijke, bij de doorlaatgebieden voor stoorsignalen behorende stoorsignalen door het voorfilter 1 (zie fig. 13) worden gedempt.

840 246 5

Claims (9)

1. Banddoorlaatfilter voor de ontvangst van een via een elektrisch energievoorzieningsnet overgedragen audio-signaal, dat in de aangegeven volgorde bestaat uit een voorfilter, dat ten minste een laagdoorlaatfilter bevat, een 5 "sample/hold''-schakeling, een analoog/digitaal-omzetter en een digitaal filter, met het kenmerk, dat het voorfilter (1) voorts nog in kaskade met het laagdoorlaat-filter (1a) een banddoorlaatfilter (1b) bevat, waarvan de overdrachtskarakteristiek als functie van de frequentie stéi-10 le flanken bezit, de analoog/digitaal-omzetter (3) een 8 bit-omzetter is, het digitale filter (4) bestaat uit een kaskadeschakeling van meerdere deelfilters (7, 8, 10) ~en het digitale filter (4) nog wordt gevolgd door een omhullende detector (9).

2. Banddoorlaatfilter volgens conclusie 1, met h e't- kenmerk, dat het digitale filter (4) ten minste twee gelijk uitgevoerde en ten opzichte van elkaar verstemde IIR-fliters (7, 8) als deelfilters bevat, waarbij de IIR-fliters (7, 8) van de tweede orde zijn, waarvan de overdrachts-20 functie functies zijn van twee coëfficiënten (<t, p), waarvan de eerste coëfficiënt (p) voor het eerste IIR-filter een waarde gelijk aan minus de absolute waarde (-p) en voor het tweede IIR-filter een waarde gelijk aan de absolute waarde (p) van een waarde van de eerste coëfficiënt (p) bezit.

3. Banddoorlaatfilter volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de aftastfrequentie (fg2) van de beide IIR-filters (7, 8) onafhankelijk van de draaggolf-frequentie fT is vastgelegd, zodat de draaggolffrequentie f^ en de steilheid van het filter alleen in de beide coëffi-30 cienten (<x ,p) is bepaald.

4. Banddoorlaatfilter volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de aftastfrequentie (fg2) van beide IIR-filters (7, 8) gelijk is aan (a/b)*fT, waarbij fT de draaggolffrequentie van het over te dragen gemoduleer-35 de draaggolfsignaal voorstelt en a alsmede b alleen gehele getallen zijn met a>b, en aan de beide IIR-filters (7, 8) een verder filter (10) vooraf gaat, waarvan de aftastfrequentie (f .) groter is dan de aftastfrequentie (f „) van 8402465 - 15 - ® » de beide recursieve filters (7, 8).

5. Banddoorlaatfilter volgens conclusie 4-, met het kenmerk, dat het verdere filter (10) een derde IIR-filter is, waarvan de aftastfrequentie (f ^) een geheel ^ veelvoud is van de draaggolffrequentie (f^) van het over te dragen gemoduleerde draaggolfsignaal*

6. Banddoorlaatfilter volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het veelvoud een viervoud is.

7. Banddoorlaatfilter volgens conclusie 5, m e t het kenmerk, dat het verdere filter (10) een FIR-filter is, waarvan de aftastfrequentie (f een geheel veelvoud is van de aftastfrequentie (f^) van de beide IIR-filter s (7, 8) .

8. Banddoorlaatfilter volgens conclusie 7, met 12 het kenmerk, dat a=4, b=3 en voor de eerste periode van de overdrachtskarakteristiek van het FIR-filter telkens een nulpunt ligt bij (fT/3), 5(fT/3), 7(fT/3), 9(fT/3), 1l(fT/3) en 15 (fT/3) .

9. Banddoorlaatfilter volgens conclusie 7, met 2Q het kenmerk, dat a=4, b=3 en voor de eerste periode van de overdrachtskarakteristiek van het FIR-filter telkens een enkelvoudig nulpunt bij 5(fT/3), 7(fT/3), 9(f /3), t1(fT/3), 13(fT/3), 15(fT/3), 1.7(fT/3) en 19(fT/3), telkens een dubbel nulpunt bij (f^/3) en 23{fT/3), telkens een enkel- 25 voudig nulpunt in de buurt van 5(fT/3), 9{fT/3), 15(fT/3) en 19{fT/3) ligt. 8402465