一种数字滤波器，是将具有数值列呈对称型的第１滤波器系数的原始滤波器，以及具有可实现于原始滤波器的频率振幅特性（Ａ）中取得极大值的位置上具有接点且于该接点中取得极小值的频率振幅特性（Ｂ）的对称型第２滤波器系数的调整滤波器进行级联连接，并通过第１滤波器系数与第２滤波器系数的卷积运算，来进行设计所欲求得的滤波器系数。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术是有关于数字滤波器及该设计方法、设计装置、数字滤波器设计用程序，尤其是有关于FIR滤波器(Finite Impulse Response Filters，有限长脉冲响应滤波器)的设计法。
技术介绍
以数字滤波器的形态而言，FIR(Finite Impulse Response，有限长脉冲响应)滤波器为其中之一。该FIR滤波器是具有由多个迟延器构成的抽头延迟线(tapped delay line)，且分别通过滤波器系数将各抽头的输出信号放大数倍之后，再将上述相乘结果相加并予以输出的类型的滤波器，其具有以下优点。第一，由于FIR滤波器的转移函数(transfer function)的极点仅在于z平面的原点，因此电路始终保持稳定。第二，若滤波器系数为对称型，则可实现完全准确的直线相位特性。该FIR滤波器中，其以有限时间长度表示的脉冲响应是直接成为滤波器系数。因此，所谓设计FIR滤波器即是指决定滤波器系数，以便以获得预期的频率特性。以往，在设计FIR滤波器时，是根据作为目标的频率特性来计算出滤波器系数，再对其进行开窗处理(windowing)，以获得有限个系数群。接着，将所得到的系数群进行FFT(Fast FourierTransform，快速傅立叶变换)，以由此转换成频率特性，再进行确认其是否满足目标的特性的方法已被设计出来。当由作为目标的频率特性来计算出滤波器系数时，例如根据采样频率(sampling frequency)与临界频率(cutoff frequency)比率，来进行采用契比雪夫近似法(Chebyshev approximation)的卷积运算(convolution operation)等。由此方式求得的系数的数量很大，当使用其所有系数时，将使得滤波器电路的抽头数或乘法器变得非常多，并不符合现实所需。因此，往往通过开窗处理来将由卷积运算求得的滤波器系数的数量减至实际上可利用的程度。然而，以现有设计法所得的FIR滤波器的频率特性是依赖窗口函数或近似式，因此若无法将其设定得当，将无法获得作为目标的良好频率特性。但是，一般而言，适当设定窗口函数或近似式是很困难的。此外，为了减少滤波器系数的数量而进行开窗处理时，由于会对于频率特性产生系数的截断误差(trncation error)，因此难以实现预期的频率特性。尤其是，会产生极难获得阻止带(通带(passband)与遮断带之间的频带)的斜率陡峭的理想频率特性的问题。此外，欲以以往的滤波器设计法获得预期的频率特性时，必须进行将所求的滤波器系数进行FFT后，一面确认其频率特性的尝试错误法。因此，会产生以往熟习的技术者需耗费时间与心力来进行设计，却无法容易设计出预期特性的FIR滤波器的问题。其中，将由上述的以往方法产生的FIR滤波器进行多个段级联连接(cascade connection)，由此实现陡峭的频率特性的方法已为众所周知(参照例如日本专利特开平5-243908号公报)。而且，在抽头延迟线的各接头间(各滤波器系数间)插入多个零值，以由此调整分析滤波器(filterbank)频带的方法已被周知(参照例如日本专利特表平6-503450号公报)。然而，上述任何方法与调整前相较之下，均无法使滤波器的通带(passband)朝变窄的方向作用，且无法扩大通带的频宽(bandwidth)并使斜率陡峭。
技术实现思路
本专利技术是有鉴于前述的问题点而开发，其目的在于重新提供一种可扩大频率特性的频宽且使斜率陡峭的简单的滤波器设计法，以及一种具有斜率陡峭的理想频率特性的FIR数字滤波器。为解决上述课题，本专利技术的数字滤波器的设计方法的特征是在于具有产生数值列呈对称型的第1滤波器系数的第一步骤；求取对称型的第2滤波器系数的第二步骤，该第2滤波器系数可实现在以上述第1滤波器系数表示的第1频率振幅特性中取得极大值的位置上具有接点，且于该接点中取得极小值的第2频率振幅特性；以及进行运算求取将具有上述第1滤波器系数的第1滤波器与具有上述第2滤波器系数的第2滤波器进行级联连接后所得的第3滤波器系数的第三步骤，其中，将在上述第二步骤产生的上述第3滤波器系数决定为所欲求取的滤波器系数。此外，本专利技术的数字滤波器的特征是在于具有原始滤波器，是具有数值列呈对称型的第1滤波器系数；以及调整滤波器，是具有可实现于上述原始滤波器的频率振幅特性中取得极大值的位置上具有接点，且于该接点中取得极小值的频率振幅特性的对称型第2滤波器系数，其中，通过将上述原始滤波器与上述调整滤波器进行级联连接的方式而构成。再者，也可通过将使用上述设计方法而决定的第3滤波器系数设定为相对于各抽头的信号的滤波器系数的单一滤波器来构成数字滤波器。根据以上述方式构成的本专利技术，并不需要使用开窗函数或近似式，即可简单设计出具有通带频宽较宽且阻止带的斜率较陡的频率特性的FIR数字滤波器。附图说明图1是表示本实施方式的FIR数字滤波器的设计方法的步骤流程图。图2是是用以说明本实施方式的FIR数字滤波器的设计方法的概念的频率特性图。图3是是用以说明求取第2滤波器系数的运算内容的图。图4是表示对于原始带通滤波器的频率振幅特性及该原始带通滤波器进行1至3个调整滤波器的级联连接时所得的频率振幅特性图。图5是用以说明将本实施方式的调整滤波器进行级联连接时所得的频率特性变化原理的图。图6是表示对于原始带通滤波器将k＝1.5的调整滤波器进行3段级联连接，并在最后段更进一步将k＝1的调整滤波器进行级联连接时所得的频率特性图。图7是表示原始低通滤波器的频率振幅特性及对该原始低通滤波器进行1至5个调整滤波器的级联连接时所得的频率振幅特性图。图8是将以16位的运算精准度实际计算出的滤波器系数值(进行舍入处理前的值)加以图形化的图。图9是表示进行滤波器系数舍入处理之前的数字滤波器的频率特性图。图10是表示本实施方式的数字滤波器的一构成例图。图11是表示基本低通滤波器L4an的滤波器系数的图。图12是表示基本低通滤波器L4a4的硬件构成图。图13是表示基本低通滤波器L4a4的频率特性图。图14是表示基本低通滤波器L4an的频率一增益特性图。图15是表示基本高通滤波器H4sn的滤波器系数的图。图16是表示基本通带滤波器B4sn的滤波器系数的图。具体实施例方式以下根据图面说明本专利技术的实施方式。图1是表示本实施方式的FIR数字滤波器的设计方法的步骤流程图。此外，图2的频率特性图是用以说明本实施方式的FIR数字滤波器的设计方法的概念。在图1中，首先产生数值列呈对称型的第1滤波器系数(步骤S1)。关于该第1滤波器系数的产生法，在本专利技术中并未特别限定。只要滤波器系数的数值列呈对称型，既可使用以往的采用近似式或窗口函数的设计法，也可使用本专利技术人在过去所提出的设计法(例如，日本专利特愿2001-365146号、日本专利特愿2002-129168号、日本专利特愿2002-205014号、日本专利特愿2002-306315号、日本专利特愿2002-306316号、日本专利特愿2003-56265号等)。以下简单说明本专利技术人在过去所提出的滤波器设计法。日本专利特愿2001-365146号中记载的第一设计法是一种进行输入多个表示预期频率特性的振幅值，再将该输入的数值列进行本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种数字滤波器的设计方法，是对于由多个迟延器构成的带抽头的延迟线中的各抽头的信号分别乘上所提供的滤波器系数之后，将各相乘结果相加并予以输出的数字滤波器的设计方法，其特征在于，具有：产生数值列呈对称型的第１滤波器系数的第一步骤； 求取对称型的第２滤波器系数的第二步骤，该第２滤波器系数可实现在以上述第１滤波器系数表示的第１频率振幅特性中取得极大值的位置上具有接点，且于该接点中取得极小值的第２频率振幅特性；以及在将具有上述第１滤波器系数的第１滤波器与具有上述第 ２滤波器系数的第２滤波器进行级联连接后，进行运算求取所得的第３滤波器系数的第三步骤，将在上述第二步骤产生的上述第３滤波器系数决定为所欲求取的滤波器系数。
【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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