本发明专利技术公开一种数字滤波器的设计方法和设计装置、数字滤波器设计用程序、数字滤波器，其输入标准函数而计算这些有限长的插补函数，并通过将插补函数的频率特性沿频率轴方向以规定量移动，从而确定基于标准的输入频率特性。于是，通过对表示该输入频率特性的数值列进行反ＦＦＴ而进行滤波器系数化，并通过对基于系数值的舍去处理，而得到较少数的滤波器系数，由此作为用于减少滤波器系数的数的运算不需要加窗处理，而简易地设计具有所望的频率特性的ＦＩＲ滤波器。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术关于数字滤波器的设计方法及设计装置、数字滤波器设计用程序、数字滤波器、所望频率特性的数值列的生成方法及生成装置，所望频率特性的数值列生成用程序，尤其是关于具备由多个延迟器所构成的附有分接头(tap)的延迟线，使各个分接头的信号成为数倍后，加算这些乘积结果而输出的型式的FIR数字滤波器及该设计法，此外，也关于表示该滤波器设计当中所采用的输入频率特性的数值列的生成法。
技术介绍
在各种
所提供的种种电子机器当中，一般均于该内部进行某种的数字信号处理。在数字信号处理当中最重要的基本操作为，从混入各种信号及噪声的输入信号当中，仅仅取出必要的频率区域的信号的滤波处理。因此，在进行数字信号处理的电子机器当中，较多系采用有数字滤波器。作为数字滤波器，较多系采用IIR(Infinite Impulse Response，无限脉冲响应)滤波器，及FIR(Finite Impulse Response，有限脉冲响应)滤波器。在这当中，FIR滤波器具有下列优点。第一，由于FIR滤波器的传达函数的坐标极仅位于z平面的原点，因此电路可经常处于稳定。第二，若滤波器系数为对称型，则可实现完全正确的直线相位特性。在该FIR滤波器当中，以有限时间长所表示的脉冲响应，自身成为滤波器系数。因此，设计FIR滤波器，是以可获得所望的频率特性的方式来决定滤波器系数。以往，关于算出滤波器系数的方法，提出有几项方法。例如存在有，根据目标频率特性的抽样频率和截止(Cut off)频率的比率，通过采用车比雪夫近似式(Tschebyscheff ApproximateExpression)的叠积运算(Convolution)等来求取滤波器系数的方法。此外，也存在有如下的方法(例如参照专利文献1、2)其中将所望的频率特性的波形来作为输入数值列或是函数而输入，对该输入的数值列或是函数进行反傅立叶转换(Inverse Fast Fourier Transform，反FFT)，并抽出该结果的实数项，由此求取滤波器系数。专利文献1日本特开昭63-234617号公报专利文献2日本特开2003-168958号公报然而，于上述的以往技术所求取的滤波器系数的数目极为庞大，且该数值为极复杂的随机值。因此，若使用所获得的所有的滤波器系数的话，则不仅滤波器电路的分接头数极多，且为了乘算复杂且随机的滤波器系数而必须具备较多的乘法器。亦即必须具备较大的电路规模，因而不太现实。因此，必须通过采用窗口函数(Windowing Function)的加窗运算(Windowing)，而将滤波器系数的数目降低到实用程度可以接收的程度。若为了降低滤波器系数的数目而进行加窗处理，则去除对频率特性产生极大影响的滤波器系数的情况较常地产生，而无法获得良好的目标频率特性。此外，在通过对所输入的波形的数值列进行反FTT而求取滤波器系数的方法当中，依次由表示输入波形的数值列及函数决定频率特性，但求取此数值列及函数本身即较为困难。因此，即使采用以往的任何一种滤波器设计法，均具备难以实现所望的频率特性的问题。此外，在进行加窗处理的以往的滤波器设计法当中，为了获得所望的频率特性，有必要进行试错，即对暂时求得的滤波器系数进行反FTT而一边确认频率特性。尤其是在对输入波形进行反FTT的方法的情况下，必须尝试错误而求取该输入波形的数值列及函数。因此，以往必须通过熟练的技术人员花费时间及工夫来设计，而存在无法容易地设计出所望特性的FIR滤波器的问题。
技术实现思路
本专利技术是为了解决这种问题而创作的专利技术，目的在于可几乎不需进行试错地，简单地设计出，可以较少的滤波器系数数目、较小电路规模而高精准地实现所望的频率特性的FIR数字滤波器。为了解决上述课题，在本专利技术中，通过输入标准函数并由此计算有限长的插补函数，而确定基于标准的输入频率特性。此后，对表示该输入频率特性的数值列进行反傅里叶变换而实现滤波器系数化，并通过基于系数值的舍去处理，而获得与处理位数相对应的较少数目的滤波器系数。根据如上述那样的构成的本专利技术，即使无专业知识亦可简单地设计出低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻(バンドエミリネ一シヨン)滤波器等的具备所望的频率特性的FIR数字滤波器。此外，根据本专利技术，为了减少滤波器系数的数目而不需进行加窗处理，并通过数值的舍去运算，能够在不降低频率特性的精准度的情况下减少滤波器系数的数目(数字滤波器的分接头数)。亦即，可简单地设计出分接头数较少，且具有与波纹(Ripple)较少的通过区域特性一样的衰减特性的优良频率特性的FIR滤波器。附图说明图1是表示本实施方式的数字滤波器的设计方法的处理步骤的流程图。图2是表示图1的步骤S1的输入频率特性的第1生成方法所涉及的计算步骤的流程图。图3是表示图1的步骤S1的输入频率特性的第2生成方法所涉及的计算步骤的流程图。图4是表示，由第2生成方法所生成的插补函数(基于设计标准的低通滤波器)的频率振幅特性的图。图5是表示用来说明图1的步骤S3的互换处理的图。图6是表示在图2的步骤S11中所输入的低通滤波器的标准函数的例子的图。图7是表示从图6的标准函数当中所计算的插补函数的例子的图。图8是表示仅以所望量移位图7的插补函数而获得的频率特性的图。图9是将图8的频率特性变换为左右对称型而生成的输入频率特性的图式。图10是表示关于图46所示的标准的低通滤波器，根据图6所示的标准函数，依循本实施方式的滤波器设计法所求取的滤波器系数(舍去处理前的系数)的分布的图。图11是将对图10所示的滤波器系数实施舍去运算(丸め演算)后的滤波器系数的分布放大而表示的图。图12是表示，通过图11所示的滤波器系数而实现的FIR低通滤波器的频率振幅特性的图。图13是表示在图2的步骤S11中所输入的低通滤波器的标准函数及由此所计算的插补函数的其它例子的图。图14是表示在图2的步骤S11中所输入的低通滤波器的标准函数及由此所计算的插补函数的其它例子的图。图15是表示关于图46所示的标准的低通滤波器，根据图13所示的标准函数，依循本实施方式的滤波器设计法所求取的滤波器系数(舍去处理前的系数)的分布的图式。图16是表示关于图46所示的标准的低通滤波器，根据图14所示的标准函数，依循本实施方式的滤波器设计方法所求取的滤波器系数(舍去处理前的系数)的分布的图。图17是表示在图2的步骤S11中所输入的高通滤波器的标准函数的例子的图。图18是表示根据图17的标准函数所计算的插补函数的例子的图。图19是表示以所望量移位图18的插补函数而获得的频率特性的图。图20是表示将图19的频率特性变换为左右对称型而生成的输入频率特性的图。图21是表示由第2生成方法所生成的插补函数(基于设计标准的高通滤波器)的频率振幅特性的图。图22是表示关于图47所示的标准的低通滤波器，根据图17所示的标准函数，依循本实施方式的滤波器设计法所求取的滤波器系数(舍去处理前的系数)的分布的图。图23是将对图22所示的滤波器系数实施舍去运算后的滤波器系数的分布放大而表示的图。图24是表示通过图23所示的滤波器系数而实现的FIR高通滤波器的频率振幅特性的图。图25是表示在设计图48所示的标准的带通滤波器的情况下，根据图6及图17的标准函数所计算的插补函数本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种数字滤波器的设计方法，是对于由多数的延迟器所构成的附有分接头的延迟线的各分接头的数据，分别乘算各滤波器系数后，加算这些乘算结果而输出的型式的数字滤波器的设计方法，其特征为：具备：第１步骤，其中输入标准函数，并基于所应设计 的滤波器的标准，根据上述标准函数计算连接频率振幅特性的最大振幅值及最小振幅值之间的有限长的插补函数，并利用上述插补函数确定表示与上述所应设计的滤波器的标准相对应的频率特性的数值列；第２步骤，其中对由上述第１步骤所确定的数值列进行反傅 立叶转换，并抽取其结果的实数项；第３步骤，对于由在上述第２步骤中所抽取的实数项所组成的数值列，根据需要而对其前半部和后半部进行互换处理；第４步骤，其中对于在上述第２步骤或上述第３步骤中所算出的数值列的特定位的数据，进行舍去下 位数字位的舍去处理，藉此来减少位数；并将上述第４步骤中所得到的数值列作为上述滤波器系数。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：小柳裕喜生，
申请(专利权)人：神经网路处理有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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