DE2211376B2

DE2211376B2 - Digitalfilter

Info

Publication number: DE2211376B2
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: 1979-01-04
Also published as: DE2211376C3; JPS5413741B1; DE2211376A1; FR2129290A5; US3794816A; GB1346699A

Description

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

Dabei wird ein Produkt der Spektren des Eingangssignals und der Impulswiedergabe des Filters gebildet. Di? 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 Gewichtungsfaktoren, gebildet.

Die mathematische Theorie zeigt, daß die Genauigkeit der Filterung durch die Anzahl oder die Genauigkeit der Gewichtungsfaktoren definiert ist. Mit steigender Abtastfrequenz nimmt auch die Bedeutung dieser 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, ohr.:: 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 Digitalfiltern des Transversaloder Rekursivtyps, bei dem eine digitale Wechselbeziehung zwischen dem abgetasteten Eingangssignal und der digitalen Filteransprache hergestellt ist, bein steht 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 Gewichtungsfaktoren 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,
ω F i g. 2 den erfindungsgemäßen Filterprozeß,

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

F i g. 4a u. 4b ein ausführliches Schaltbild eines erfindungsgemäßen Filters und das zugehörige Zeit- !5 diagramm und

F i g. 5 das Ansprechverhaltcn eines erfindungsgemäßen Filters.

Um das gewünschte Ergebnis zu erhalten, wird in Wirklichkeit die Anzahl der Gewichtungsfaktoren des 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 Abtasttheorie 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 >o Spektrum des originalen Analogsignals jeweils um jede Harmonische der Abtastfrequenz 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 diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, sich ein transversales Filter in Erinnerung zu rufen, bei dem die erwähnten Gewichtungsfaktoren durch Abtasten der Impulswiedergabe erhalten werden. Das heißt die Impulswiedergabe erfolgt nicht fortlaufend. Die Bandbreite ist kammartig unterbrochen, so daß das durch die Impulsansprache definierte Spektrum des Filters jeweils bei jeder Harmonischen der Abtastfrequenz erscheint. Wie bereits angedeutet, ergibt sich das Spektrum des gefilterten Signals aus dem Produkt des Spek-(^ trums des Eingangssignals und des Spektrums des Filters. Da das Eingangssignal und die Impulswiedergabe abgetastet worden sind, ergibt sich das Signal selbst als Abtastwerte und sein periodisch auftretendes

Spektrum, Bei der Modifikation der Abtastfrequenz sollten 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 wählen. 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 Filt.°rbedingungen 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 2F getastetes Filter mit einer Frequenz F abgetastet wird. Der Durchlaßbereich des Filters ist auf F/2 begrenzt. Dieser Darstellung ist klar zu entnehmen, daß die Rückgewinnung des gefilterten Analogsignals leichter erreicht werden kann, da die kammartig angeordneten Spektralbereiche weiter auscinanderliegen. Wichtiger ist aber die Tatsache, daß dasselbe Ergebnis dadurch erreicht werden kann, daß nicht die Impulswiedergabe, sondern das Eingangssignal herangezogen wird. Wird die Abtastfrequenz beim Eingangssignal erhöht, ohne daß die Anzahl der Gewichtungsfaktoren verändert wird, so verschwinden bestimmte Spektralbereiche des resultierenden Signals, Das Ergebnis ist also etwa dem Ergebnis

ähnlich, das durch Verwendung eines Filters erreicht werden könnte, dessen Impulswiedergabe durch eine höhere Anzahl von Abtastpunkten 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 Wirkungsweise 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 Abtastfrequenz 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 wiederholt wird und daß mit Hilfe des Filters durch Interpolationen zwischen aufeinanderfolgenden Tastungen Ungleichmäßigkeite::_; eliminiert werden. Auf mathematischem Wege kann gercigt werden, daß die genannten Ziele nicht nur durch Beeinflussung der 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 Eingangssignal X(t) liefert Tastungen X{NT), wobei

JV = 1, 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-^, und es werden i) '

effektiv nur in Wiederholungen durchgeführt. Nimmt man an, daß die Amplitude der ersten Tastung gleich einer Einheit ist, dann hat die diese Operation ausführende Einheit eine übertragungsfunktion (p ist die 4ii Laplace Carson Variable):

C₁ (/7) =

+ e"

- - ή ^p+ ■■

+ c - I [m- Up

da das Zeitintervall zwischen /vci aufeinanderfolgenden Wiederholungen — ist. Durch Multiplikation von (I)

mit c η ^p. erhält man

i'+c

Durch Kombination von (I) und (2) erhält man:

G₁

I - e - ■„_ τ

1 - C" π

(3)

hO Gleichung (4) kann auch geschrieben werden:
_s:-/'» . "^lT\

G₁ ijm) =

sin

Gleichung (3) gestattet die Bestimmung des Spektrums, des durch Wiederholung der Tastung X(NT) deshalb· erhaltenen Signals (/»< für ρ eingesetzt)

(4)

. ( m in T \

7(\"",„t\

sin I — · -— )
V" 2 J

22 W

F i g. 2 enthüll cine Darstellung dieser Zusammenhiingc für den Fall, daß η - 5 und m = 3 und 5 ist. I- i g. 2a zeigt den zeitlichen Zusammenhang für ein

mit einer Frequenz t = ψ abgetastetes Fingangssignal. Nach Wiederholung jeder Tastung mit einer Frequenz 5 F und Verwendung von nur drei Wiederholungen ergibt sich das in F i g. 2b dargestellte Signal Das durch Filterung durch Wiederholung der Tastungen erhaltene Spektrum ist aus Fig. 2c zu ersehen. Fs ist ein Spektrum, dessen Finhüllende aus Haupt-Spektralbereichen besteht, die sich jeweils nach 5 7' wiederholen. Außerdem sind sekundäre Spektralbereiche vorhanden. Die Finhüllende ergibt sich aus der Gleichung:

sin 3-, T IO
sin ,;T 10

Soll die Bedeutung der sekundären Spektralbereiehe vermindert werden, so ist es erforderlich, das Verhältnis m η zu beeinflussen. In Fig. 2b ist der lall für m = η - 5 dargestellt. Welcher Wert auch immer für m gewählt wird, wesentlich für die Frfindunji ist die Periodmtät insbesondere der Haupt-Spektralhereiche. Wird folglich ein Signal Λ (ί) in der beschriebenen Weise verarbeitet, so wird das gewünschte Frgebnis erreicht. Im betrachteten Fall wird dieses Signal durch ein Filter geschickt, dessen Ansprechen durch um 7 getrennte Punkte definiert ist. Der Ablauf ist so. als lauen diese Punkte um T 5

2 7

auseinander und ihre Häufigkeit betrage deshalb da; Fünffache. Wie anschließend gezeigt wird, wcrdcr die Wiederholungen der gleichen Tastung durch mehrmalige Zirkulationen im gleichen Register herbeigeführt.

Die Frfindung kann bei der Verwirklichung digitaler Filter beliebiger Art angewendet werden. Rs kann sich um bereits vorgeschlagene Rekursiv- odei Transversalfilter handeln, bei denen Verzögerungsstrecken und Modulatoren oder Speicher verwendet werden, um darin die gewichteten Tcileruebnisse zu speichern.

Insbesondere beim zweiten, mit Speichern ausgestatteten Filtertyp kann die Frfindung in einfachei Weise zur Anwendung gelangen. Fs genügt, der Speicherinhalt zu modifizieren und einige externe Register hinzuzufügen, um die Tastwiederholungen zi speichern. Die Wiederholungsoperalionen könner insbesondere dadurch ausgeführt werden, daß cini Anordnung mit einem Speicherelement verwende! wird, in welchem der zu wiederholende Tastwert ge speichert ist. Sind die Tastwerte digital codiert, sr umfaßt das Speicherelement eine einem Register ent sprechende Stcllenzahl.

Die Frfindung läßt sich an Hand eines einfacher Beispiels leicht erklären: Fs sei ein Transversalfiltei mit vier GcwLhtungsfaktoren betrachtet, bei dcrr /?i = I i-nd Ii -- 2 ist. Die Gewichtungsfaktorcn seicr mit ·>. /ι'. ;.· und λ und die Tastwertc des Signals X(t) zi den Zeiten NT seien mit Λ'. Λ'² usw. bezeichnet. D; m = I und η = 2 ist. liegt zwischen Abtastwerten eint Null. Damit ergibt sich folgende Zusammenstellung

\	I)	I)	Λ
A'¹	A'¹	I)	I)
π	(I	A"	O
A²	V²	I)	I)
I)		V²	A
A"	A'-'	(I	I)
O	U	-Vs ,	•v
W	V,	(I	Il
I)		Y

V;

X² ι ; .V

.V² λ A¹

Yi ../.Y-' ' λ A'²

\ I

Fs ergib! sich cine zyklische Operation. Der Abtastwerl des gefilterten Signals is; Y_A und Y₈ abwechselnd. Wenn, allgemein ausgedrückt, ein Abtastwert X" dem Filter zugeführt wird, so liefert dieses einen Abtastwert des gefilterten Signals

v;

^N ■ ;-.V^V '

^N - Λ X" '

X^X + yX^s

(5)

Ehe dann der Abtastwert Λ"^ν ' zum Eingang gelangt, liefert die Anordnung einen zweiten Abtastwert des gefilterten Signals Y_B:

Y* = ft χ" + _Λ χ*

(6)

Die Ausdrücke (5) und (6) zeigen, daß zwischen Y_A und Yg nur die Gewichtungsfaktoren modifiziert sind. Mit anderen Worten, es genügt bei der genannten Filterart, den gleichen Wert im Adressenregister des als Speicher dienenden ROM gespeichert zu lassen und ein Adressenbit ADR.-Selcktionsbit zu verwen den, welches abwechselnd den Wert I und 0 annimm und dabei abwechselnd Y_A und Y_B wählt.

Ein Ausfühningsbeispiel des erfindungsgemäßei Filters ist aus F i g. 3 zu ersehen. Zum Zeitpunkt Nl erscheint am Eingang ED der Wert X^s. Ein Re gisterfll enthält den WertA"*"¹. Ein Register R; enthält den Wert X^s'². Schalter/1 und /2 sine geöffnet. Der Wert X^s gelangt in das Register RI und den Wert X^s'¹ wird von RegisterRi in Re gisteri?2 übertragen, während der WertA'*"² vor Register R 2 abgegeben wird. Während dieser über tragung und ADR.-Selektionsbit = 0 werden die dei Speicher ROM mit nachfolgendem Akkumulato AKKU adressierender! Bits gleicher Gewichtung de Werte X^s und X^s'¹ zur Berechnung des Wertes Yj₁ verwendet. Dann werden zwischen den Zeitpunktei

NT und (N + I)T clic Schalter /1 und Il geschlossen und die Werte X^s und A"'^v"' in die Register R 1 und Rl zurückgeführt und zur Berechnung des Wertes Yg verwendet. Zum Zeitpunkt (N + \)T werden die Schalter / 1 und /2 wieder geöffnet, der Wert X ^{v + 1} gelangt zum Eingang ED, und der bereits beschriebene Ablauf beginnt erneut. Dieser Vorgang dauert so lange an, bis keine weiteren Eingangswerte mehr vorhanden sind.

Die aus dem Register R, dem Schalter / und der Steuerlogik bestehende Schaltung kann in der in F-'ig. 3 a gezeigten Weise realisiert werden. Diese Schaltung enthält einen Dateneingang E, einen Steuereingang G und einen Datenausgang S. Die am Eingang E ankommenden Abtast werte X^s 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 ( = 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 E' 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 Kapazitä t der beiden Register R1 und Rl um den Faktor 2 (n = 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 l_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-Sdlialtungen A und A' sind über eine ODER-Schaltung (O) mit dem Register R1 verbunden.

Das Zeitdiagramm gemäß F i g. 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-Schal tung A' in den linken Teil des Registers J? 1. Das Adressen-Selektionsbit weist den logischen Pegel 1 auf. Das Filter liefert den Wert 7J, der als Zwischen-Abtastwert verwendet wird. Damit wird dieser Wert nicht am Ausgang gesammelt, sondern über den Schalter IB und das Register W zum Eingang der UND-Schaltung A zurückgeführt. Zur Zeit f 2 wird -, A"¹ durch Einführung von Y\ in den rechten Teil des Registers R 1 geschoben. Das Filter liefert den Wert Z\, wobei das Adressen-Selektionsbit den logischen Pegel 1 aufweist und der Schalter 1„ geöffnet ist. Der letztgenannte Wert wird ausgegeben und liefert den

ίο ersten Abtastwert des gefilterten Signals. Zur Zeit r3 sind /1 und Il geschlossen, so daß in die Reihenfolge der in den Registern R\ und Rl enthaltenen Werte eingegriffen werden kann. Zur Zeit f 4 wird das Adrcssen-Selektionsbit Null, I_n wird geöffnet, eine neue

i", Zirkulation in den Registern R 1 und R 2 wird durchgeführt, und das Filter liefert den Wert Z_n. Zur Zeit f5 ist I₁₁ geschlossen, eine erneute Zirkulation wird durchgeführt, und das Filter liefert den Wert Y₁), der durch das Register W um eine Abtastwertzeit verzögert wird. Zur Zeit f6 sind /I und Il geöffnet, WG = 0, so daß A' geschlossen und A geöffnet ist, Adressen-Selektionsbit = 1, Y_n gelangt in den linken Teil von Rl und der Inhalt der Register R 1 und R2 wird um eine Position nach rechts verschoben. Darauf-

2j hin liefert das Filter den dritten Abtastwert Z\. Anschließend wird zur Zeit ti der Schalter I_n geöffnet, die Schalter /1 und / 2 geschlossen und die Register R1 und R 2 in sich rückgeführt. Zur /8 ist das Adressen-Selektionsbit = 0, die Register RI und R 2 sind

in wiederum in sich rückgeführt, und das Filter liefert den vierten Abtastwert Z\. Schließlich zum Zeitpunkt f9 erscheint am Eingang ED ein neuer Abtastwert X² und der beschriebene Ablauf beginnt von neuem.

)5 Bei dem beschriebenen Filter werden zwei Zwischen-Zirkulationen angewandt. Wie bereits ausgeführt, kann eine beliebige Anzahl von solchen Zirkulationen stattfinden. Die Anzahl hängt alleine von der anfänglichen Wahl von η ab. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, 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 Anzahl der erforderlichen. Operationen möglichst gering ist. Eine derartige Lösung besteht darin, daß die Register R nicht seriell, sondern parallel angeordnet werden.

In Fig. 4a ist ein Beispiel dafür angegeben, und

so 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.
F i g. 4 b gibt den zeitlichen Ablauf der Operation der Anordnung gemäß F i g. 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 Adres- sen-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 47, ODER-Schaltung 07, UND-Schaltung/48 und ODER-Schaltung 08 durch das Filter errechnet. -^ Er wird am Ausgang des Akkumulators zur Verfügung

gestellt, durch Register R7 verzögert und dem Eingang der UND-Schaltung A 13 zugeführt. Das Register R 7 kann eingespart werden, wenn die Verzögerung durch den Akkumulator herbeigeführt wird. Zur Zeil f 2 ist das Adressen-Selektionsbit = 1, WG = I und KY = 1. Der Wert Y\ gelangt über /113, 013, /114, -43 und 03 in das Register R3. Der Inhalt des Registers R 3 wird in R4 übertragen, und nach Adressierung über ,49,07,/110 und 08 liefert das Filter den Wert Z'_AA. Dieser Wert wird durch Rl verzögert und gelangt zur Zeit J 3 über A 13, 013, A 14, /15 und 05 in R 5. Dabei wird der Wert Z~_AA ausgegeben. Dabei adressiert Zj,., den Speicher ROM, so daß am Ausgang des Filtersein Wert H^',derdieAusgangs-UND-SchaltungGO 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 Filier veriüßi, wird das Adiesseii-Seickiiüiisbii = 0. Daher ist das Ausgangssignal der UND-Schaltung Az = 0, so daß infolge des Inverters /3 die UND-Schaltungen /4 5 und Ab gesperrt sind. Zur Zeit f4 ist KZ = 1 und Z\_A Z~_AA wird erneut zur Selektierung des ROM herangezogen. Da jedoch das Adressen-Selektionsbit = 0 ist, liefert der Akkumulator den Wert Wg am Ausgang des Filters. Zu diesem Zeitpunkt ist die UND-Schaltung GO geöffnet. Zur Zeit 15 ist K Y = 1 und das Adressen-Selektionsbit = 0. Daher wird das Filter durch die Konfiguration Y\ Y~i^l adressiert und liefert Z\_B. Dieser Wert findet die UND-Schaltung GO geschlossen und wird durch Rl verzögert. Zur Zeit f6 ist das Adressen-Selektionssignal = 1, deshalb gelangt Zj,„ in R 5, und Zj,,, wird zum Register R 6 übertragen. Die Konfiguration Z\_B Z\_A bewirkt, daß am Filterausgang bei geöffneter UND-Schaltung GO der Wert H^ erscheint. Das Adressen-Selektionsbit wird 0, so daß A'5 und /T6 geöffnet und A 5 und A 6 gesperrt werden. Zur Zeit (7 ist KZ = 1 und das Adressen-Selektionsbit = 0. Z_AB Z\_A liefert W^ bei durchgeschalteter UND-Schaltung GO. Zur Zeit (8 ist KX = 1 und das Adressen-Selektionsbit ebenfalls gleich 1. Dadurch erhält man Vg. Der beschriebene Zyklus beginnt zur Zeit r9 erneut und endet zur Zeit fl4 und liefert die Abtastwerte Wf, Wf, Wq und W}, des gefilterten Signals. Zur Zeit (15 wird WG = 1, und der Wert X¹ gelangt in R 1, während X¹ in R 2 gebracht wird und der Zyklus erneut beginnt.

Zusätzlich ist festzustellen, daß zu jedem Zeitpunkt von (I bis ί 14 die Eingänge KX, KY und KZ, deren Pegel nicht 1 ist, bewirken, daß die Register R in sich

>ii selbst zurückgeführt werden. Dadurch lasser, sich einige dieser Rückführungen der Register R und Rechnungen gleichzeitig durchführen, was Zeitersparnis bedeutet.
F i g. 5 zeigt die Auswirkung der wiederholten

2i Zirkulationen auf die Filteransprache für m = 2 und /ι = 2. Geht man von einer 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

jo durch etwa 100 Punkte definierte Impulsansprache.

Die einzige Bedingung, die bei der Wahl von m und

/i 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 WsIh für jeden Umlauf entspricht.

4. Digitalfilter nach Anspruch 3. bei dem ein Speicher für die Teilresultate 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 m Abtastwerte bei den )i Wiederholungen jedes Abtastweuis zwischen den einzelnen Abtastseilen selektiert und für die restlichen n — m Wiederholungen Nulle, 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.