[其他]內插/分數濾波器結構及其陷波濾波器

無效

• 申請號: 86105230
• 申請日: 1986-08-26
• 公開（公告）號: CN86105230A
• 公開（公告）日: 1987-04-29
• 發明（設計）人: 奈杰爾·保羅·戴爾
• 申請（專利權）人: 普列斯海外有限公司
• 主分類號: H03H17/02
• 分類號: H03H17/02
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 肖春京

本發明涉及的改進是關于裝有遞歸數字濾波器類型的內插/分數濾波器結構。本發明還涉及使用這種結構的陷波濾波器的設計。

近來在文獻里曾經敘述過新穎的內插/分數濾波器結構。特別要提到的兩篇文章是：R.A.瓦蘭祖亞拉（R.A.Valanzuala）和AG.康斯但丁奈德土（A.G.Constantinides）于1983年12月在（英國）電氣工程師學會會報第130卷第6期第225-234頁報過的“用于高效內插和分數的數字信號處理方案”以及R.安沙里（R.Ansari）和B.魯依（B.Lui）于1983年12月在（美國）電機與電子工程師學會聲學學報語言信號會刊第ASSP-31卷第6期第1366-1373報導過的“使用遞歸無限脈沖響應（IIR）數字濾波器的高效抽樣率交替”。

所說的結構能夠在二個由因子N聯系（N是一個整數）的抽樣率之間進行內插或進行分數計算。當N為2時，證明是最有效的，因此以后要進一步考慮的也就是按此種情況進行。要注意的是：倍數相差為二的抽樣率之間的內插和分數計算。可以用相同濾波器的級聯不難加以實現，其中每一濾波器的頻率改變為二的倍數。

這些內插和分數濾波器結構的重要性質如下：

ⅰ）重復使用簡單的全通網絡（APNs）以建立濾波器結構，簡化實現方法，

ⅱ）多數的信號處理是在較低的抽樣頻率下進行的，通過減少每單位時間所需進行的乘法和加法次數，以便達到與另一種濾波器結構相似的已知性能要求，

ⅲ）良好的噪聲性能，

ⅳ）濾波器對系數值的靈敏度低這一性能導致短的字長系數。

ⅴ）減少系數數字，這一數字是實現與另一種常規濾波器結構相比具有已知性能的濾波器所必須的。

然而，觀在在文獻里所說的濾波器結構性能存在一些限制。特別是這種濾波器結構不能在一半的較低抽樣頻率處提供超過3分貝的衰減。有許多使用應用要求有超過3分貝的衰減。

本發明要作為解決問題的一個方法，即在一半的較低抽樣頻率處提供超過3分貝的衰減。在所提供的內插和分數濾波器結構中，引進一個陷波濾波器來克服上述問題。這種在較低的兩個脈沖調制頻率下操作的濾波器，在稍小于一半的較低脈沖調制處引進一個傳輸零（transmission????zero），而在一半的較低的脈沖調制頻率處有比3分貝大得多的衰減。

根據本發明提供的內插或分數濾波器結構可以在高低抽樣率之間操作，該結構包括：一個用內插法或分數計數法的轉換分路網絡，它包括有一或多個全通網絡濾波器;以及一個與它串聯的陷波濾波器，這種濾波器在移離一半的較低抽樣率的某一頻率處具有一個傳輸零，并由多個全通網絡濾波器組成;各個全通網絡濾波器包括有一個延遲元件以及至少有一個系數乘法器，并具有變換函數X（Z）特性，其形式為：

X（Z）＝〔Z^-1-K〕/〔1-KZ^-1〕

式中Z^-1是單位延遲算子，K為倍乘系數。

如上陳述，根據本發明提供的一種用于內插/分數濾波器的陷波濾波器包括：

一對順列連接在輸入節點和輸出節點之間的全通網絡，這對濾波器中的第一個輸入端要連接到輸出節點，而這些濾波器中的第二個抽頭輸出要連接到輸入節點，并且其中的各個全通網絡濾波器由一通過量變換函數（throughput????transform????function）X（Z）：

X（Z）＝〔Z^-1-K〕/〔1-KZ^-1〕

定義，而其中的第二個濾波器具有一個中間變換函數（intermediate????transform????function）Y（Z）：

Y（Z）＝αZ^-1〔1-KZ^-1〕

式中α是一個結構常數。

在本說明書的附圖中有：

圖1和2是另一種全通網絡濾波器的線路圖，各種線路都是熟知的接線法，也都適于應用到設計內插/分數濾波器結構：

圖3是按本發明設計的陷波濾器的方框圖，陷波濾波器使用了前兩圖中任一圖所示類型的濾波器組合;

圖4和5分別是分數濾波器結構和內插濾波器結構的方框線路圖，各線路都裝有上述圖3所示的陷波濾波器;以及

圖6和7分別是內插器/分數器結構和陷波濾波器的增益頻率響應圖。

現要通過例子本身，特別要參照上述附圖來敘述本發明的實施例。