NL8202687A - Decimerende filterinrichting. - Google Patents

Description

,.t * - '-3 v > PHN 10.394 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven "Decimerende filterinrichting" A. Achtergrond van de uitvinding A(1), Gebied van de uitvinding 5 De uitvinding heeft betrekking op een decimerende filterinrichting voor het verlagen van de hemonsterfrequentie van een tijd discreet ingangssignaal van f^ naar fu- Dit ingangssignaal bestaat uit een reeks ingangsccmponenten die optreden net de ingangsbemonster-frequentie f^ Dit ingangssignaal wordt angezet in een tijd discreet 10 uitgangssignaal bestaande uit een reeks uitgangsccmponenten die optreden met de uitgangsbemonsterfrequentie fy. Onder een component van het ingangs- of uitgangssignaal wordt verstaan een grootheid die de grootte van een (analoog) signaal op een bepaald tijdstip karakteriseert. Deze grootheid kan elke waarde aanemen in een bepaald interval of alleen 15 een aantal discrete waarden. In het laatste geval spreekt men van een digitaal signaal en wordt de component doorgaans voorgesteld door een codewoord dat een aantal bits bevat.

A(2). Beschrijving van de stand van de techniek 20

Inrichtingen van de bovengenoemde soort zijn al vele jaren bekend. Ter oriëntatie zij kortheidshalve verwezen naar de referenties 1, 2,- 3 en 4 die in paragraaf C zijn aangegeven. Zoals hieruit blijkt kan door deze inrichting een uitgangssignaal warden ge-25 leverd waarvan de uitgangsbemonsterfrequentie een rationaal deel (1/M) van de ingangsbemonsterfrequentie is; dus f = f^/M waarin M een geheel < getal voorstelt.

Een praktische implementatie van een decimerende filterinrichting is uitvoerig beschreven in bijv. referentie 3. Cm een 30 duidelijk beeld te krijgen van de werking van deze bekende inrichting zal in het hierna volgende de q-de component van het ingangssignaal worden aangeduid net x(q) waarbij q = ... -2, -1, 0, 1, 2, 3, ... en zal de n-de component van het uitgangssignaal net y(n) worden aangegeven waarbij 8202687

t . V

EHN 10.394 2 \ n = ... -2, -1, 0, 1, 2, 3, ... . Deze bekende decimerende filter-inrichting is voorzien van een signaal geheugen voer het opslaan van N opeenvolgende componenten van het ingangssignaal. Tevens bevat zij een coëfficiënten geheugen waarin een groep filter coëfficiënten 5 is opgeslagen, welke groep N filtercoefficienten bevat en waarbij de nrde filter coefficient zal worden aangeduid met a(m), waarbij m = 0, 1, 2, ... N-1. Deze groep filtercoefficienten stelt de eindige impulsrespcnsie voor van een FIR-filter. In een vermenigvuldiginrichting worden de N-ingangscorponenten die in het signaal geheugen zijn opge-10 slagen elk vermenigvuldigd met een bijbehorende filtercoefficient en de verkregen N produkten bij elkaar opgeteld. De hierdoor verkregen somcomponent stelt een uitgangscamponent voor. Meer in het bijzonder kan het verband tussen de n-de uitgangsccmponent y(n) van de decimator en de ingangscorponenten mathematisch als volgt worden beschreven: 15 _£1 y(n) = x(nM-m)a(m) (1) m=0 20 Uit de bovenstaande uitdrukking (1) volgt dat de verlagingsfaktor M slechts een geheel getal kan zijn cmdat anders nM-m géén geheel getal is en cmdat x(q) slechts is gedefinieerd voor gehele waarden van q.

Opgemerkt zij dat een verandering van de bemonster-25 freuqentie met een rationeel getal L/M waarbij zowel L als M een geheel getal is, kan worden gerealiseerd door in cascade met de decimerende filterinrichting, die een verlagingsfaktor M heeft, een interpolerende filter inrichting te plaatsen die een verhogingsfaktor L heeft. Dit is uitvoerig aangegeven In de referenties 1 ai 3. In 30 referentie 4 is een decimerende filterinrichting beschreven waarin op bijzonder efficiënte wijze een verandering van de bemons ter frequentie met de rationale faktor L/M kan warden gerealiseerd.

In de praktijk blijken zich situaties voor te doen waarin de bemonsterfrequentie van een signaal meot warden veranderd 35 met een niet-rationale faktor (bijv. 1/\/2). Een dergelijke situatie doet zich bijv. voor bij digitale audio apparaten die onderling gekoppeld moeten worden, bijv. een digitale tuner, digitale band recorder, digitale pick-up, etc. In de praktijk zijn deze apparaten elk voorzien van 8202687 EHN 10.394 3 't i een eigen klokgenerator voor het opwekken van de benodigde bemonster-pulsen. De frequenties van deze klokpulsgeneratoren zullen nooit volledig aan elkaar gelijk zijn en in de praktijk ook niet aan elkaar gelijk te maken zijn. Om de apparaten toch met elkaar te kunnen laten 5 samen werken, moet de bemonsterfrequentie van het digitale signaal dat door een eerste apparaat wordt toegevoerd aan een tweede apparaat, worden aangepast aan de bemonsterfrequentie van het tweede apparaat.

B. Samenvatting van de uitvinding 10

De uitvinding beoogt een decimerende filter inrichting aan te geven voor het verlagen van de bemonsterfrequentie f^ van een ingangssignaal met een niet-rationale faktar R(R<Cl) zodat een uitgangssignaal wordt verkregen waarvan de uitgangsbemonsterfrequen-15 tie fu gelijk is aan fu = Rf^.

De inrichting volgens de uitvinding is daartoe voorzien van: a) een filter ingang voor het ontvangen van het ingangssignaal; b) eerste middelen voor het leveren van eerste kiokpulsen ki(q) 20 met een snelheid f^; c) tweede middelen voor het leveren van tweede kiokpulsen au(n), met een snelheid f^;

d) een coëfficiënten generator voor het leveren van een groep filter-coefficienten, welke groep N filtercoefficienten bevat, waarbij N

25 een voorafbepaald geheel getal is, welke generator wordt bestuurd door de eerste en de tweede kiokpulsen en is voorzien van: d1) middelen waaraan de eerste en tweede kiokpulsen worden toegevoerd en die ingevolge elke n-de tweede klokpuls een deviatie component d^ levert waarvan de grootte evenredig is met de 30 verhouding tussen het tijdsinterval (Ta(j^nj) gelegen tussen deze n-de tweede klokpuls en de direkt daaraan voorafgaande of de direkt daarop volgende eerste klokpuls én het tijdsinterval (T^) tusen twee opeenvolgende eerste kiokpulsen (0 4 ^ 1); d2) middelen voor het ingevolge de deviatie component dn opwekken 35 van de N filtercoefficienten, waarbij de m-de filtercoefficient (m = 0, 1, 2, ... N-1) gelijk is aan a^im) - hjjcl^ + m)V0~^j waarin de funktie h(v) de impulsresponsie voorstelt van de FIR-fliter, v een continu variabele in het interval - <=» < v 8202687

Claims (6)

1. Decimerende filter inrichting voor het verlagen van de bemonsterfrequentie van een tijd discreet ingangssignaal van naar fu, walk tijd discreet ingangssignaal wordt gevormd door een reeks ingangsccmpanenten x(q), q = ... -2, -1, 0, 1, 2, ... 5 bevattende: a) een filter ingang voor het ontvangen van het ingangssignaal; b) eerste middelen voor het leveren van eerste klokpulsen ki(q) met een snelheid f^; c) tweede middelen voor het leveren van tweede klokpulsen au(n), 10 n = ... -2, -1, 0, 1, 2, ... met een snelheid. fu; d) een coëfficiënten generator voor het leveren van een groep filtercoefficienten, welke groep N filtercoefficienten bevat, waarbij N een voorafbepaald geheel getal is, welke generator wordt bestuurd door de eerste en de tweede klokpulsen en is voorzien van: 15 dl ) middelen waaraan de eerste en tweede klokpulsen worden toegevoerd en die ingevolge elke n-de tweede klokpuls een deviatie component dn levert waarvan de grootte evenredig is met de verhouding tussen het tijdsinterval (Ta^ ^) gelegen tussen deze n-de tweede klokpuls en de direkt daaraan voorafgaande 20 of de direkt daarop volgende eerste klokpuls én het tijds interval (Ί\) tussen twee opeenvolgende eerste klokpulsen (0^(^41),- d2) middelen voor het ingevolge de deviatie component dn opwekken van de N filtercoefficienten, waarbij de m-de filtercoefficient 25 (m = 0, 1, 2, ... N-1) gelijk is aan a^ön) = hjjd^ , + m) V„] waarin de funktie h(v) de impulsresponsie voorstelt van een FIR-filter, v een continu variabele in het interval -oo <_v<1°*° en Vq een voorafbepaalde constante? e) een vermenigvuldiginrichting die is gekoppeld met de filter ingang 30 en de coefficientengenerator en waaraan, ingevolge de n-de tweede klokpuls, N opeenvolgende ingangscoirponenten x(r-m), waarin r een geheel getal voorstelt, én de N filtercoefficienten an(m) worden toegevoerd ter vermenigvuldiging van elk van deze N ingangs-camponenten x(r-m) met een bijbehorende filtercoefficient an(m); 35 f) een qptelinrichting voor het bij elkaar optellen van de N produkten a^m) x(r-m) die door de vermenigvuldiginrichting worden geleverd. 8202687 ς. Η3Ν 10.394 18

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de middelen voor het leveren van de deviatie component een generator bevatten die met een snelheid signaalmonsters levert die een periodiek signaal karakteriseren dat een periode 1/f heeft en welk signaal 5 lineair varieert tussen twee grenswaarden.

3. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat genoemde middelen voor het leveren van de deviatie component verder selektiemiddelen bevat voor het selékteren van die twee opeenvolgende signaalmonsters waarvan er één boven en de ander onder een voor- 10 afbepaalde drempelwaarde ligt.

4. Inrichting volgens conclusies 2 en 3, met het kenmerk, dat genoemd periodiek signaal een zaagtandvorm heeft, dat de twee grenswaarden respl +E en -E zijn, dat genoemde drempelwaarde de nulwaarde is, dat het eerste van de twee geselekteerde signaal- 15 monsters positief is en het tweede geselekteerde signaalmonster negatief is, dat af trekmiddelen aanwezig zijn voor het vormen van twee ver-schilcamponenten waarvan de eerste gelijk is aan het verschil tussen de grenswaarde E en het eerst geselekteerde signaalmonster en waarbij de tweede gelijk is aan het verschil tussen de grenswaarde E en de · 20 absolute waarde van het twee geselekteerde signaalmonster, dat optel-middelen aanwezig zijn voor het bij elkaar optellen van de twee verschilcomponenten voor het vormen van een scircampanent, dat middelen aanwezig zijn voor het delen van de scmccmponent cp de eerste verschil-component.

5. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat middelen aanwezig zijn voor het delen van de somccmponent cp de tweede verschilccmponent.

6. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de irtpulsresponsie h(v) voldoet aan de relaties 30 h(v) = 0 voor v< 0 en v y 2Vq h(v) = v voor O^v^Vq h(v) = 2Vq - N voor VQ < v ^2VQ 35 8202687