DE2211376C3

DE2211376C3 - Digitalfilter

Info

Publication number: DE2211376C3
Application number: DE2211376A
Authority: DE
Inventors: Daniel Jacques La Gaude Esteban (Frankreich)
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1971-03-17
Filing date: 1972-03-09
Publication date: 1979-08-23
Also published as: US3794816A; GB1346699A; FR2129290A5; DE2211376B2; JPS5413741B1; DE2211376A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Digitalfilter, bei dem eine digitale Transformation zwischen einem Eingangssignal und der Fillerübertragungsfunktion durchgeführt wird.

Dabei wird ein Produkt der Spektren des Eingangssignals und der Impulswiedergabe des Filters gebildet. Die Herstellung der genannten Transformation erfolgt digital durch Annäherungen der periodischen Abtastung des Eingangssignals und der Impulswiedergabe. Bei dieser Operation wird in bekannter Weise eine bestimmte Anzahl von Faktoren, sogenannten Gewiclilungsfaktoren, gebildet.

Die mathematische Theorie zeigt, daß die Genauigkeit der l-'iltei unu durch die Anzahl oder die Genauigkeit der Gewiehiungsfaktoren definiert ist. Mit steigender AbtasllVequen/. nimmt auch die Bedeutung diesel Größen zu. Man erkennt jedoch bereits die Schwierigkeiten, die auf technologischem Gebiet auftreten, wenn man die Anzahl der Gewichtungsfaktoren oder ihre Genauigkeit erhöhen will. Insbesondere bei Transversal- oder Rekursivfiltern ergeben sich diese Schwierigkeiten auf Grund der erforderliehen Anzahl von Abgriffen an den verwendeten Verzögerungsstrecken und auf Grund der Kapazitäten der erforderlichen Speicher.

Es ist die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, ein derartiges Digitalfilter anzugeben, bei dem die ίο Genauigkeit der Filterung erhöht wird, ohne daß die genannten Schwierigkeiten auftreten.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine die Abtastfrequenz für das Eingangssignal verändernde Modifiziereinrichtung zur Simulation der Anzahl der Gewichtungsfaktoren vorgesehen ist. Insbesondere bei Dieitalfiltern des Transversaloder Rekursivtyps, bei dem eine digitale Wechselbeziehung zwischen dem abgetasteten Eingangssignal und der digitalen Fiiteransprache hergestellt ist, besteht die Erfindung darin, daß die Modifiziereinrichtung durch Wiederholung der einzelnen Abtastwerte eine Erhöhung der Abtastfrequenz simuliert.

Man erreicht also eine Filterung, deren Genauigkeit durch eine höhere Anzahl von Gewichtungsfak-2^r> toren definiert ist als tatsächlich Abgriffe an den Verzögerungsstrecken vorhanden sind.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen nähert erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine frequenzmäßige Übersicht,
so F i g. 2 den erfindungsgemäßen Filterprozeß,

F i g. 3, 3 a u. 3 b ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Filters,

F i g. 4a u. 4b ein ausführliches Schaltbild eines erfindungsgemäßen Filters und das zugehörige Zeiti'i diagramm und

F i g. 5 das Ansprechverhallen eines erfindungsgemäßen Filters.

Um das gewünschte Ergebnis zu erhalten, wird in Wirklichkeit die Anzahl der Gewichtungsfaktoren des w simulierten Filters nicht modifiziert, aber die Modifikationen werden in Verbindung mit der Tastfrequenz des zu filternden Eingangssignals durchgeführt. Zum besseren Verständnis sei zunächst auf einige Tatsachen aus der Abtasttheoric und der konventionellen ■f"' Signalverarbeitung hingewiesen. Wird ein Analogsignal bei einer Frequenz F abgetastet, so erscheint das Spektrum des resultierenden Signals periodisch, d. h. also in kammartiger Verteilung. Das bedeutet, daß bei der Darstellung des abgetasteten Signals das ■"><· Spektrum des originalen Analogsignals jeweils um jede Harmonische der Ablastfrequcnz herum wieder erscheint. Dies gilt nicht nur im Hinblick auf das Eingangssignal selbst, sondern sie erleichtern auch das Verständnis im Hinblick auf die Digitalisierung. In ^r'^r' diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, sich ein transversales Filter in Erinnerung zu rufen, bei dem die erwähnten Gewichtungsfaktoren durch Abtasten der lmpulswicdergabc erhalten werden. Das heißt die Impulswiedergabe erfolgt nicht fortlaufend. Die Bandwi breite ist kammartig unterbrochen, so daß das durch die Impulsansprache definierte Spektrum des Filters jeweils bei jeder Harmonischen der Abtaslfrequen/ erscheint. Wie bereits angedeutet, ergibt sich das Spektrum des gefilterten Signals aus dem Produkt des Sp. k^h'> trunis des Eingangssignals und des Spektrums des Filters. Da das Eingangssignal und die Impulswiedergabe abgelastet worden sind, ergibt sich das Signal selhsl als Ahtaslwerte und sein periodisch auftretendes

Spektrum. Bei der Modifikation der Abtastfrequenz ?ollten die nicht erforderlichen Bereiche der kammartigen Frequenzbereichsfolgen eliminiert und die, die der neuen Abtastfrequenz entsprechen, erhalten werden. Da das Spektrum des resultierenden Signals gleich dem Produkt zweier kammartiger Spektren ist, ist es für eine korrekte Filterung erforderlich, daß die einzelnen Bereiche der Spektren der beiden kammartigen Folgen jeweils an den gleichen Stellen im Frequenzbereich erscheinen und sich nicht überlappen. Dies ist die Erklärung dafür, warum die Abtastfrequenzen des Eingangssignals und der Impulswiedergabe identisch sind. Diese Frequenz sollte bekanntlich gleich der das zu filternde Originalsignal betreffenden Nyquistfrequenz sein. Theoretisch ist es aber nicht erforderlich, die gleiche Abtastfrequenz für das Eingangssignal und die Impulswiedergabe zu wähien. Da das resultierende Spektrum gleich dem Produkt zweier Spektren ist, ist es möglich, unabhängig voneinander die Abtastfrequenz eines der beiden Produktanteile zu modifizieren, um die Abtastrate zu modifizieren. Sollen demnach Filterbedingungen verbessert werden, so muß die Abtastfrequenz der Impulswiedergabe erhöht werden, aber es kann dasselbe Ergebnis auch durch Erhöhung der Abtastrate des Signals erreicht werden. Aus der Frequenzübersicht gemäß F i g. 1 ist das Ergebnis der Filterung eines Eingangssignals zu ersehen, das durch ein mit einer Frequenz 2 F getastetes Filter mit einer Frequenz F abgetastet wird. Der Durchlaßbereich des Filters is' auf F/2 begrenzt. Dieser Darstellung ist klar zu entnehmen, daß die Rückgewinnung des gefilterten Analogsignals leichter erreicht werden kann, da die kammartig angeordneten Spektralberciche weiter auseinandcrliegen. Wichtiger ist aber die Tatsache, daß dasselbe Ergebnis dadurch erreicht werden kann, daß nicht die Impulswiedergabc, sondern das Eingangssignal herangezogen wird. Wird die Abtastfrequen/ beim Eingangssignal erhöht, ohne daß die Anzahl der Gewichtungsfaktoren verändert wird, so verschwinden bestimmte Spektralbereiche des resultierenden Signals. Das Ergebnis isi also etwa dem Ergebnis ähnlich, das durch Verwendung eines Filters erreicht werden könnte, dessen Impulswiedeigabe durch eine höhere Anzahl von Abtastpunkte·] definiert werden würde. Dies entspricht also einer virtuellen Erhöhung der Anzahl der Gewichtungsfaktoren, und zwar einer Erhöhung, die der Erhöhung der Abtastfrequenz des Eingangssignals entspricht.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich die Wirkungs-

H) weise des erfindungsgemäßen Filters, bei dem eine bessere Filterbedingung erreicht wird, indem die Anzahl der Gewichtungsfaktoren relativ niedrig gehalten und die Abtastfrequenz des Eingangssignals erhöht wird. In der Praxis kann bei vielen Anwendungen die

π Abtasi frequenz nicht gesteuert werden. Dies gilt beispielsweise bei Digitalfiltern in Empfängern von Übertragungssystemen. Es ist aber möglich, die Erhöhung der Abtastfrequenz dadurch zu simulieren, daß jede Tastung während der gleichen Periode mehrmals

.'ο wiederholt wird und daß mit Hilfe des Filters durch Interpolationen zwischen aufeinanderfolgenden Tastungen Ungleichmäßigkeiten eliminiert werden. Auf mathematischem Wege kann gezeigt werden, daß die genannten Ziele nicht nur durch Beeinflussung der

2ϊ Wiederholungsfrequenz einer Tastung, sondern auch durch Beeinflussung der Anzahl der Wiederholungen erreicht werden kann, die schließlich während jeder Periode erhalten werden. Um dies zu zeigen, kann man von folgender Hypothese ausgehen: Ein Ein-

jo gangssignal X(I) liefert Tastungen X(NT), wobei

N = I, 2, 3 usw. ist. Bei einer Frequenz F = γ wird das Signal zwischen X(NT) und X(NT + T) »-mal wiederholt, also mit einer Frequenz ψ, und es werden effekliv nur /» Wiederholungen durchgeführt. Nimmt man an, daß die Amplitude der ersten Tastung gleich einer Einheil ist, dann hat die diese Operation ausführende Einheil eine übertragungsfunktion (p ist die κι Laplace Carson Variable):

C₁ (/>) = I le

t e

im - 2| ρ

\ C

(m lic

ila das Zeitintervall /wischen zwei aufeinanderfolgenden Wiederholungen — ist. Durch Multiplikation von (I

mil c η ^p. erhält man

7' T IT ra _

C, (/') ■ e - „ ι· ■:-- e - „ ρ -l· e - „ ^p -4 · · · I c „ ⁷^

Durch Kombination von (I) und (2) erhält rran:
G, (p) = ' ~ ^C ---''■ . (3)

— e β

Gleichung (4) kann auch geschrieben werden:

(Hl niT\
— · -,- ) ,Tm, IN

Gleichung (3) gestattet die Bestimmung des Spektrums, des durch Wiederholung der Tastung X(NT) deshalb: erhaltenen Signals (jm für /> eingesetzt)

G₁ (j,,,) =

mT

- e „ '■■

I CiI/-) I =

. fm n,T\
^sinU 2 )

sin

I n,T\ '

I- i g. - en·hält eine Darstellung dieser Zusammenhänge fur den Fall, daß ü — 5 und m = 3 und 5 ist. Fi g. 2a zeigt den zeitlichen Zusammenhang für ein

mil einer Frequenz F = γ abgetastetes Fingangs- :;:μπ:ι!. Nach Wieoerholung jeder Tastung mit einer Frequenz 5 F und Verwendung von nur drei Wiederholungen ergibt sich das in Fig. 2b dargestellte Signal. Das durch Filterung durch Wiederholung der Tastungen erhaltene Spektrum ist aus Fig. 2c zu ersehen. Es ist ein Spektrum, dessen Einhüllende aus Haupt-Spektralbercichen besteht, die sich jeweils nach 5 Γ wiederholen. Außerdem sind sekundäre Spekiralbereiche vorhanden. Die Einhüllende ergib! sich aus der Gleichung:

shTT./r/To'

Soll die Bedeutung der sekundären Spcktralberciche vermindert werden, so ist es erforderlich, das Verhältnis m/n zu beeinflussen. In Fig. 2b ist der Fall für in = »i = 5 dargestellt. Welcher Wert auch immer für m gewählt wird, wesentlich für die Erfindung ist die Pcriodizität insbesondere der Haupt-Spektralbercichc. Wird folglich ein Signal A'(/) in der beschriebenen Weise verarbeitet, so wird das gewünschte Ergebnis erreicht. Im betrachteten Fall wird dieses Signal durch ein Filter geschickt, dessen Ansprechen durch um T getrennte Punkte definiert ist. Der Ablauf ist so, als lägen diese Punkte um T 5 auseinander iin.-i ihre Häufigkeit betrage deshalb d;^lv-F'ünffaihc. Wie anschließend gezeigt wird, werden die Wiederholungen der gleichen Tastung durch mehrmalige Zirkulationen im gleichen Register herbeigeführt.

Die Erfindung kann bei der Verwirklichung digitaler Filter beliebiger Art angewendet werden. Es kann sieb, um bereits vorgeschlagene Rekursiv- oder Transversalfilter handeln, bei denen Verzögcrungssireeken und Modulatoren oder Speicher verwendet werden, um darin die gcwichtetcn Teilergebnisse zu speichern.

Insbesondere beim zweiten, mit Speichern ausgestatteten Filtert) ρ kann die Erfindung in einfache! Weise zur Anwendung gelangen. Es genügt, den Speicherinhalt zu modifizieren und einige externe Register hinzuzufügen, um die Tast Wiederholungen zu speichern. Die Wiederholungsoperationen können insbesondere dadurch ausgeführt werden, daß eine Anordnung mit einem Speicherelement verwende! wird, in welchem der zu wiederholende Tastwert gespeichert ist. Sind die Tastwertc digital codiert, se umfaßt das Speicherelement eine einem Register entsprechende Stcllcnzahl.

Die Erfindung läßt sich an Hand eines einfacher Beispiels leicht erklären: Es sei ein Transversalfilter mit vier Gewichtungsfaktoren betrachtet, bei dem m = 1 und η = 2 ist. Die Gewichtungsfaktoren seien mit \, //, ;■ und Λ und die Tastwerte des Signals X(I) zt den Zeiten NT seien mit X¹, X² usw. bezeichnet. Da m = 1 und /i = 2 ist, liegt zwischen Abtast werten eine Null. Damit ergibt sich folgende Zusammenstellung

Vi -

3 7

A²

A"

O	.V²	(I	A"
A'	O	A²	O
O	A'	O	A²

Yi =

-A"

V/j = ,IX¹ = Λ A' )"-I = χ A¹ 4 ;· A² V_A' = ,; A¹ + λ A-²

N 7"

Av

-Vv V,^v =

A^V

λ\

Es ergib! sich eine zyklische Operation. Der Abtastwert des gefilterten Signals ist X₄ und Y_B abwechselnd. Wenn, allgemein ausgedrückt, ein Abtastwert X" dem Filter zugeführt wird, so liefert dieses einen Abtastwert des gefilterten Signals

Ehe dann der Abtastwert X^s'¹ zum Eingang gelangt, liefert die Anordnung einen zweiten Abtastwert des gefilterten Signals Y_B:

Y" = (i X^s + ΛΧ"~^ι. (6)

Die Ausdrücke (5) und (6) zeigen, daß zwischen V₄ und y„ nur die Gewichtungsfaktoren modifiziert sind. Mit anderen Worten, es genügt bei der genannten Filtcrart, den gleichen Wert im Adressenregister des als Speicher dienenden ROM gespeichert zu lassen Av ι );i - /' A + Λ Χ

und ein Adressenbit ADR.-Sclektionsbit zu verwenden, welches abwechselnd den Wert 1 und 0 annimmi und dabei abwechselnd V₄ und Y_B wählt.

Ein Ausfuhrungsbeispiel des erfindungsgemäßer Filters ist aus Fig. 3 zu ersehen. Zum Zeitpunkt Nl erscheint am Eingang ED der Wert X^s. Ein Register Rl enthält den Wert X"''. Ein Register Ri enthält den Wert X ^Λ'~². Schalter/1 und /2 sine

_bo geöffnet. Der Wert X" gelangt in das Register R 1 und den Wert X^N~^l wird von Register Rl in Re gisterR2 übertragen, während der WertA"*"² vor Register R 2 abgegeben wird. Während dieser über tragung und ADR.-Selektionsbit = 0 werden die der

_b5 Speicher ROM mit nachfolgendem Akkumulatoi AKKU adressierenden Bits gleicher Gewichtung dei Werte X^K und X^s'¹ zur Berechnung des Wertes Yj verwendet. Dann werden zwischen den Zeitpunkter

/V7" und ι/V + I)T die Schalter /'i und /2 geschlossen und dii. Worte X^v u::¹ ">' ^v " ' m die iv-gister R 1 unJ Rl zurückgcfühit und zur Berechnung des Wertes Y^ verwendet. Zum Zeitpunkt (.V + 1)7~ ν erden die Schalter / 1 und I 2 wieder gc;-i^rrnct, der Wert X ^s ⁺' ge'nriet zum Fingang ED, und der bereits beschriebene Ablauf beginnt erneut. Dieser Vorgani» Heuert so lange ;mi, bis keine weiteren fiingangswerte mehr vorhanden sind

Die aus dem Register R, dein Schalter / und der Steuerlogik bestehende Schallung kann in der in Fig. 3a gezeigten Weise realisiert werden. Diese Schaltung enthält einen Dateneingang E, einen Steuereingang G und einen Datcnausgang S. Die arn F.ingang E ankommenden Abtastwerte X^N gelangen über eine UND-Schaltung und eine ODER-Schaltung in das Register R. Die am Ausgang S ankommenden Daten werden auf den Eingang des gleichen Registers zurückgeführt, und zwar über eine weitere UND-Schaltung und dieselbe ODER-Schaltung. Ein Steuersignal G = 1 öffnet die eine und das reziproke Steuersignal G = O öffnet die andere UND-Schaltung. Um sicherzustellen, daß die beiden UND-Schaltungen zu Zeitpunkten t = NT oder NT > t > (N + \)T in geeigneter Folge geöffnet und geschlossen werden, wird das Steuersignal G beiden Schaltungen zugeführt, wobei im einen Fall ein Inverter / vorgeschaltet ist. Der Eingang des Registers R ist mit einem Anschluß £' verbunden, an dem die den Speicher ROM adressierenden Daten abgenommen werden.

Ein derartiges Filter simuliert eine Multiplikation der Anzahl der tatsächlich verwendeten Gewichtungsfaktoren mit dem Faktor 2. Das beschriebene Prinzip gestattet jedoch durch wiederholte Zirkulation der Zwischenwerte des gefilterten Signals diesen Faktor exponentiell zu erhöhen. Zu diesem Zweck wird entweder die Anzahl der Register durch parallele Anordnung oder die Kapazität der in F i g. 3 gezeigten Register erhöht. Grundsätzlich kann man feststellen, daß bei dem beschriebenen Filter bei jedem erneuten Umlauf eine Multiplikation der Anzahl der theoretischen Faktoren erfolgt.

Das Blockschaltbild gemäß Fig. 3b zeigt diesen Vorgang. Dieser Vorgang unterscheidet sich von dem der Filteranordnung gemäß F i g. 3 nur durch eine Erhöhung der Kapazität der beiden Register R1 und R 2 um den Faktor 2 (i7 = 2). Außerdem ist eine logische Schaltung hinzugefügt, die die erneute Zirkulation der vom Akkumulator gelieferten Zwischenwerte des gefilterten Signals bewirkt. Ein Register W bewirkt eine Verzögerung im Zirkulationsweg. Dabei ist der Ausgang S über das Register W und einen Schalter I_B mit dem Eingang einer UND-Schaltung A verbunden. Die Werte X[NT) gelangen über eine UND-Schaltung A' zum Eingang ED. Ein Signal WG steuert die Durchschaltung der UND-Schaltungen A und A' entweder direkt (im Fall von A') oder nach Invertierung durch einen Inverter / (im Fall von A). Die Ausgänge der UND-Schaltungen A und A' sind über eine ODER-Schaltung (O) mit dem Register R 1 verbunden.

Das Zeitdiagramm gemäß Fig. 3c zeigt die Wirkungsweise des beschriebenen Filters gemäß F i g. 3 b. Zur Zeit ti, erscheint der Wert X¹ am Eingang ED und gelangt über die durchgeschaltete UND-Schaltung/4' in den linken Teil des Registers R1. Das Adressen-Selektionsbit weist den logischen Pegel 1 auf. Das Filter liefert den Wert Yj, der als Zwischen-Abiastwerl vi-rwendel wird. Damii wird dieser Weil nicht am Ausgang gesammelt, sondern über den Schalter IB und das Register W zum Eingang γΊγ UND-Schaltung A zurückgeführt. Zur Zeil f 2 wird -, A'¹ durch Einführung von Y\ in den rechten Teil des Registers R 1 geschoben. Das Filter liefert den Wert Z¹,. wobei das Adressen-Seiektionsbit den logischen Pegel 1 aufweist und der Schalter /_B geöffnet ist. Der letztgenannte Wert wird ausgegeben und liefert den

κι ersten Abtastwert des gefilterten Signals. Zur Zeit (3 sind / 1 und 72 geschlossen, so daß in die Reihenfolge der in den Registern Rl und Rl enthaltenen Werte eingegriffen werden kann. Zur Zeit t4 wird das Adresscn-bclckiiorisbit Nu!!, !„ wird geöffnet, eine neue

H Zirkulation in den Registern R 1 und Rl wird durchgeführt, und das Filter liefert den Wert Zj,. Zur Zeit ί 5 ist /_B geschlossen, eine erneute Zirkulation wird durchgeführt, und das Filter liefert den Wert Yl₁, der durch das Register W um eine Abtastwertzeit

2" verzögert wird. Zur Zeit r6 sind /1 und 11 geöffnet, WG = 0, so daß A' geschlossen und A geöffnet ist, Adressen-Selektionsbit = 1, I^ gelangt in den linken Teil von Rl und der Inhalt der Register Rl und R2 wird um eine Position nach rechts verschoben. Darauf hin liefert das Filter den dritten Abtastwert Z² _A. Anschließend wird zur Zeit r7 der Schalter /„ geöffnet, die Schalter /1 und 7 2 geschlossen und die Register R 1 und R 2 in sich rückgeführt. Zur t8 ist das Adressen-Selektionsbit = 0, die Register Rl und R 2 sind

in wiederum in sich rückgeführt, und das Filter liefert den vierten Abtastwert Z_ß. Schließlich zum Zeitpunkt 19 erscheint am Eingang ED ein neuer Abtastwert X² und der beschriebene Ablauf beginnt von neuem.

Ii Bei dem beschriebenen Filter werden zwei Zwischenzirkulationen angewandt. Wie bereits ausgeführt, kann eine beliebige Anzahl von solchen Zirkulationen stattfinden. Die Anzahl hängt alkine von der r.nfänglichen Wahl von η ab. Es ist jedoch darauf hinzu-

•Ίΐ weisen, daß mit der Erhöhung der Anzahl der Zirkulationen die erforderliche Rechenzeit erhöht wird. Da die Arbeitsgeschwindigkeiten der Rechenschaltkreise technologisch begrenzt ist, kann es von Nutzen sein, einen Filteraufbau anzugeben, bei dem die An-

•15 zahl der erforderlichen Operationen möglichst gering ist. Eine derartige Lösung besteht darin, daß die Register R nicht seriell, sondern parallel angeordnet werden.

In F i g. 4a ist ein Beispiel dafür angegeben, und zwar für eine auf 2 begrenzte Anzahl von Zwischenzirkulationen. Es sind demnach drei Stufen von Registern R übereinander vorgesehen, die durch Signale KX, KY und KZ gesteuert werden.

Fig. 4 b gibt den zeitlichen Ablauf der Operation der Anordnung gemäß Fig. 4a wieder. Die Periode T ist in 14 Intervalle gleicher Dauer unterteilt. Zur Zeit 11 gelangt der Wert X¹ an den Eingang ED und findet die UND-Schaltung A' 13 auf Grund des Steuersignals WG = 1 geöffnet. Es durchläuft beim Adressen-Selektionssignal = 1 die ODER-Schaltung 013 und die UND-Schaltung A14. Zu diesem Zeitpunkt ist das Steuersignal KX = 1, und X¹ gelangt in das Register R1, während der Inhalt des Registers R1 in R 2 übertragen wird. Während dieser Operation wird

der Wert Y\ nach Adressierung über UND-Schaltung Al, ODER-Schaltung 07, UND-Schaltung/18 und ODER-Schaltung 08 durch das Filter errechnet. Er wird am Ausgang des Akkumulators zur Verfugung

22 Π 376

ίο

gestelli, durch Register ι" 7 verzögert und dem Eingang der UND-Schaltung .113 zugeführt. Das Register Rl kann eingespart werden, wenn die Verzögerung durch den Akkumulator herbeigeführt wird. Zur Zeit I 2 ist das Adressen-Seleklionsbit = I. WG — 1 und KY = I. Der Wert Y\ gelangt über /113, 013, .4 14, .4 3 und ü3 in das Register R3. Der Inhalt des Registers R 3 wird in Λ 4 übertragen, und nach Adressierung über /19, 07, A 10 und 08 liefert das Filter den Wert Zj₁.,. Dieser Wert wird durch Rl verzögert und gelangt zur Zeit t3 über /113, 013, /114, /15 und 05 in RS. Dabei wird der Wert Z~_A ^l _A ausgegeben. Dabei adressiert Z\_A den Speicher ROM, so daß am Ausgang des Filtersein Wert W₄ ¹, der die Ausgangs-UND-Schaltung GO geöffnet findet, zur Verfügung gestellt wird. Die Zirkulationsoperationen könnten theoretisch fortgesetzt werden, sie sind jedoch durch das Verhältnis von Abtastperiode T und den Operationszyklus der Schaltkreise begrenzt. Sobald W\ das Filter verläßt, wird das Adressen-Selektionsbit = 0. Daher ist das Ausgangssignal der UND-Schaltung A: = 0, so daß infolge des Inverters/3 die UND-Schaltungen /4 5 und Ab gesperrt sind. Zur Zeit /4 ist KZ = 1 und Z\_A ZT_AA wird erneut zur Selekticrung des ROM herangezogen. Da jedoch das Adressen-S^plektionsbit = 0 ist, liefert der Akkumulator den Wert W₁] am Ausgang des Filters. Zu diesem Zeitpunkt ist die UND-Schaltung GO geöffnet. Zur Zeit r5 ist K Y = 1 und das Adressen-Selektionsbit = 0. Daher wird das Filter durch die Konfiguration Y\ Y^¹ adressiert und liefert Z\_B. Dieser Wert findet die UND-Schaltung GO geschlossen und wird durch Rl verzögert. Zur Zeit 16 ist das Adressen-Selektions-

sigr.a! -- I, deshalb gelangt Zj₁,; in .RS, und Z_AA wird zum Register R 6 übertragen. Die Konfiguration Z\h Z\ ι bewirkt, daß am Filtcrausgang bei geöffneter UND-Schaltung GO der Wert M'_t' erscheint. Das Adresscn-Selektionsbil wird 0, so daß A' 5 und ,4 6 geöffnet und /15 und /16 gesperrt werden. Zur Zeit f 7 is! KZ = 1 und das Adressen-Seleklionsbit = 0. Z au Ζλλ ^lil?fert ^wi> ^bei durchgeschaltetcr UND-Schaltung GO. 7\u Zeit iH ist .KV = 1 und das Adrcsscn-Selektionsbit ebenfalls gleich I. Dadurch erhält man V₁J. Der beschriebene Zyklus beginnt zur Zeit (9 erneut und endet zur Zeit f 14 und liefert die Abtastwerte Wl₁, W$, W^ und W₁) des gefilterten Signals. Zur Zeit /15 wird WG = 1, und der Wert X² gelangt in R I, während X¹ in K2 gebracht wird und der Zykius erneut beginnt.

Zusätzlich ist festzustellen, daß zu jedem Zeitpunkt von /1 bis /14 die Eingänge KX, KY und KZ, deren Pegel nicht 1 ist, bewirken, daß die Register R in sich selbst zurückgeführt werden. Dadurch lassen sich einige dieser Rückführungen der Register R und Rechnungen gleichzeitig durchführen, was Zeitersparnis bedeutet.

F i g. 5 zeigt die Auswirkung der wiederholten Zirkulationen auf die Filteransprache für m — 2 und η = 2. Geht man vun r^;r>cr Kurve aus, die man bei Verwendung einer Anordnung gemäß F i g. 3 erhält und die etwa durch 25 Punkte definiert ist, so erhält man nach zwei Zwischenzirkulationen eine durch etwa 100 Punkte definierte Impulsansprache.

Die einzige Bedingung, die bei der Wahl von m und η gestellt wird, ist, daß sie ganzzahlig sein müssen.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Digitalfilter, bei dem eine digitale Transformation zwischen einem Eingangssignal und der Filterübertragungsfunktion durchgeführt wird, d adurch gekennzeichnet, daß eine die Abtastfrequenz für das Eingangssignal verändernde Modifiziereinrichtung zur Simulation der Anzahl der Gewichtungsfaktoren vorgesehen ist.

2. Digitalfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Transversal- oder Rekursivfilter ausgebildet ist, wobei die Modifiziereinrichtung durch Wiederholung der einzelnen Abtastwerte die Erhöhung der Abtastfrequenz simuliert.

3. Digitalfilter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhung der Abtastfrequenz durch Wiedereingabe der Abtastwerte in das Filter erfolgt, wobei die Frequenzerhöhung einem Wert η für jeden Umlauf entspricht.

4. Digitalfilter nach Anspruch 3, bei dem ein Speicher für die Tcilresultate vorgesehen ist, der durch die über eine Verzögerungsstrecke geführten Abtastwerte des Eingangssignals adressiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Stufen der Verzögerungsstrecke über eine schaltbare Schleife in sich selbst rückführbar ist, so daß damit eine Wiederholung seines Speicherwertes simulierbar ist.

5. Digitalfilter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Selektionseinrichtung vorgesehen ist, die #n Abtaslwerlc bei den η Wiederholungen jedes Abtastwertes zwischen den einzelnen Abtastseiten selektiert und für die restlichen i! - »ι Wiederholungen Nullen einsetzt.

6. Digitalfilter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Selektion durch Personalisierung des Speichers erfolgt.

7. Digitalfilter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die bewirkt, daß die bei den einzelnen Wiederholungen erhaltenen Abtastwerte des gefilterten Signals P-mal im Filter umlaufen, wobei jeweils der P — 1-te Abtastwert zur Adressierung des Speichers verwendet und in gleicher Weise wie die Abtastwerte des Eingangssignals verarbeitet wird.