[其他]低頻數字陷波濾波器

無效

• 申請號: 86105367
• 申請日: 1986-08-26
• 公開（公告）號: CN86105367A
• 公開（公告）日: 1987-02-25
• 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: 許新根

本發明是關于低頻數字陷波濾波器以及包括這種濾波器的復合濾波器的設計的改進。

有許多數字信號處理（DSP）的應用，其中所需的功能元件之一是抑制任何低頻信號的濾波器，可能的話還抑制該信號的任何直流成分。這樣一個濾波器的典型應用場合是在被處理的數字信號是一個模擬信號的數字表示，且該模擬信號包含不需要的50赫或60赫信號時。這些信號會是從鄰近電源設備線路耦合于系統所產生的信號;常常需要除去這些不需的信號及存在的任何直流成分。

至今已有許多不同的濾波器結構被考慮來實施這樣的濾波器，特別是在需要清除的信號的頻率大大小于系統采樣頻率（約1%）的應用場合。在考慮這種結構的適用性時，必須考慮它們的性能的許多方面。譬如為了能保證簡易有效的實施，希望濾波器有合理的有規則的結構，并且考慮到價格因素，復雜性要最小。另外一個必要條件是乘法部件要保持最少，最好乘法器系數的字長也為最小，還有導向提高信號字長需要的其他性能考慮。循環濾波器結構傾向于放大任何分層噪聲，這樣噪聲總是跟隨在乘法器級后面的舍位處理時產生，通常在信號字長中采用附加位來補償這種放大，從而使濾波器噪聲保持在可接受水平。還必須考慮在濾波器內部結點處的信號大小。一個具有高有效Q-因素的濾波器在其內部結點處會有比輸入信號大40dB的信號，在一定的頻率上，即使總的增益是1。提高信號字長還可避免限幅。

例如，設想這樣一種應用情況，在一個采樣頻率為8赫的系統內50赫和60赫的信號至少需要衰減25dB，并消除所有直流分量，而使200赫的信號衰減小于0.7dB。

一個包括雙二次方節的濾波器將是很有規則且易于實施的。然而這樣一個經選擇具有最佳噪聲和信號增加長性能的濾波器包括多至14個9位乘法器和6個延遲單元。在內部結點處的噪聲增益為0d????B情況下，噪聲放大約為13d????B，如前所述，信號字長需增加附加3位來補償濾波器。但應注意到存在許多替換結構，例如，用11個乘法器和5個延遲單元實施的濾波器會具有相當可觀的壞信號增長特性。

本發明的目的是提供一個具有合理通用結構的數字濾波器，但與已有的濾波器相比，結構簡單，性能相當或更好。

根據本發明提供了一種低頻數字陷波濾波器，它包括：

一個輸入節點;

一個連接于上述節點的全通網絡濾波器，包括至少一個延遲單元，至少一個具有乘法系數為K₁的系數乘法器，該濾波器的轉換函數A（Z）由由下式給出：

A（Z）＝〔Z^-1+K₁〕/〔1+K₁Z^-1〕式中Z^-1是單位延遲算子;

一個T型濾波器，其輸入與上述全通網絡濾波器的輸出連接，其輸出與上述輸入節點呈負反饋連接，該T型濾波器包括至少一個延遲單元和至少三個系數乘法器，其乘法系數分別為K₂、K₃和K₄。它的通過量轉換函數B（Z）由下式給出：

B（Z）＝〔1+（K₂·K₄-K₃）Z^-1〕/〔1-K₃Z^-1〕，并且它的輸入至抽頭轉換函數C（Z）由下式給出：

C（Z）＝K₂Z^-1/（1-K₃Z^-1）;以及

一個端輸出節點，它與上述T型循壞濾波器的輸出相連接，并連接到上述輸入節點。

上述陷波濾波器根據應用情況可與一個直流抑制濾波器串聯在一起。

本說明書的附圖包括：

圖1，是根據本發明實施的一個低頻數字陷波濾波器的電路圖;

圖2，是與圖1所示的陷濾波器聯合使用的直流抑制濾波器的電路圖;

圖3，是說明典型的增益頻率響應，和使用上述圖1、圖2所示濾波器的組合所能達到的頻率響應的曲線圖。

現在參考上述附圖，舉例描述本發明的實施例。

一個復合帶阻濾波器的低頻陷波濾波器部件示于圖1中，該部件主要包括2個子濾濾器，即一個全通網絡濾波器1和一個T型濾波器3。

全通網絡濾波器1包括有一個延遲單元5和一個系數乘法器7。該濾波器的轉換函數A（Z）由下式給出：