JPH02234509A - 被サンプリング・デジタル・フィルタ装置 - Google Patents

被サンプリング・デジタル・フィルタ装置

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JPH02234509A
JPH02234509A JP2010763A JP1076390A JPH02234509A JP H02234509 A JPH02234509 A JP H02234509A JP 2010763 A JP2010763 A JP 2010763A JP 1076390 A JP1076390 A JP 1076390A JP H02234509 A JPH02234509 A JP H02234509A
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JP
Japan
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sampling
digital filter
converter
sampling interval
input
Prior art date
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Pending
Application number
JP2010763A
Other languages
English (en)
Inventor
Thomas Joseph Kenny
トーマス・ジョゼフ・ケニー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Westinghouse Electric Corp
Original Assignee
Westinghouse Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Westinghouse Electric Corp filed Critical Westinghouse Electric Corp
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H17/00Networks using digital techniques
    • H03H17/02Frequency selective networks

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)
  • Noise Elimination (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 几肌五1遣 この発明は、一般にデジタル制御装置、特にデジタル制
御装置中の不所望な信号分を最少にしたり除いたりする
デジタル・フィルタ装宣に関するものである. 一aに、デジタル制御装置は、システム・プロセッサへ
の様々な入力を異なる周波数で持つ.これら入力は、線
路周波数雑音、スイッチング雑音またはシステム中の種
々の入力信号線間の漏話のようなシステム雑音に影響さ
れるかもしれない.もし入力信号がシステム雑音に比べ
て低い周波数を持つならば、システム雑音のナイキスト
基準を満足するように入力をサンプリングしかつサンプ
ルをデジタル・フィルタに印加することにより雑音を濾
波できる. しかしながら,或る種の装置では余分の処理回路が必要
になる.その理由は、高いレートでのサンプリングがシ
ステム プロセッサになじまないためである.rJAえ
ば、時間多重化される装置では、プロセッサは多数のチ
ャネルからのチャネル入力サンプルを逐次処理する.所
定のチャネルに割り当てられた最大処理時間は、各チャ
ネルがサンプリングされるサンプリング・レートに依存
する。
従って、システム雑音のナイキスト基準を満足するため
のレートでのサンプリングは、チャネル入力サンプルを
処理するのに使用できる時間量を制限する.プロセッサ
は、デジタル・フィルタ・アルゴリズムおよびチャネル
に割り当てられた時間内の必要なシステム信号処理を実
行しなければならない.システム信号処理は、例えばサ
ンプル・チャネル入力の制限されたチェックおよび直線
化を含み得る. 免肌i里力 この発明の目的は、望ましくは入力信号から多重化法お
よび不連続法で不所望な信号分が効率良くデジタルP波
され、不所望な信号分をP波するのに要する処理時間が
最少にされるデジタル・フィルタ装置を提供することで
ある。
この発明は、その広い意味で、或る周波数fNの不所望
な信号雑音分を持ち得る入力信号を処理するために、2
fNよりもはるかに大きい周波数レートfs2でのサン
プリングを通常要する被サンプリング・デジタル・フィ
ルタ装置において、前記入力信号を受けてサンプリング
、周波数fs+で表わされた第1の時間間隔で或る制限
された数のサンプル バーストを得る(ただし、fsz
はfs+ よりはるかに大きく、1 / f s Iは
第1サンプリング間隔そして1 / f S 2は第2
サンプリング間隔である。)サンプリング手段と、前記
入力信号のサンプル・バーストを入力サンプルとして供
給する手段と、 前記不所望な信号雑音分が事実上濾波された入力信号に
相当するP波出力を供給するように前記入力サンプルを
デジタルP波するデジタル・フィルタ手段と、 を備えたことを特徴とする被サンプリング・デジタル・
フィルタ装置に在る. この目的やその他の目的を達成するために、この発明は
、不所望な信号分を持つかもしれない入力信号を処理す
るための装置を提供する.この装置は、入力信号を受け
、第1サンプリング間隔および第2サンプリング間隔で
入力信号をサンプリングし、かつ入力信号のサンプルを
入力サンプルとして供給するサンプリング手段と、不所
望な信号分が事実上濾波された入力信号に相当する濾波
出力を供給するように入力サンプルをデジタル濾波する
デジタル・フィルタ手段とを備えている.この発明の望
ましい実施例では、サンプリング手段は、例えば各第1
サンプリング間隔中入力信号をサンプリングするアナロ
グ/デジタル(A/D)変換器を備え得る.各第1サン
プリング間隔内のサンプリングは、第1サンプリング間
隔よりもはるかに短い第2サンプリング間隔にある。こ
の発明で使用されたデジタル・フィルタ手段は、既知の
どんなデジタル・フィルタ・アルゴリズムも行うプロセ
ッサまたはハードワイヤード回路を備え得る。
い     の舌 日 第1図にお゛いて、信号調節器10はセンサ15から信
号を受ける.多数のセンサ15および信号調節器10を
設けることができ、その各組がチャネルを構成する.多
数のチャネルがあれば、マルチプレクサ20がチャネル
入力を時間多重化し、チャネル入力はその後A/D変換
器25中でデジタル形態に変換されてからデジタル・フ
ィルタ30に印加される.簡単なカウンタ/デコーダ(
図示しない)は所望のチャネル入力をA/D変換器25
へ発送するための選択信号をマルチプレクサ20に供給
できる。或は、プロセ・ンサ35が適切な選択信号をマ
ルチプレクサ20に供給しても良い. 二一で述べるように、A/D変換器25は、不所望な信
号分を含む入力信号を受ける.不所望な信号分とは、電
力線雑音、スイッチング雑音または他のチャネルからの
漏話のようなどんなタイプの不所望な信号でも良い.入
力信号は、第1図に示されたような信号調節器10やマ
ルチブレクサ20によって供給されてはいけないと認識
されたい. A/D変換器25で受けられた入力信号は、不所望な信
号分よりも長い周期を持つ.周波数に関して、信号を適
切にサンプリングするために、サンプリング中の信号の
周波数の少なくとも2倍の周波数であるナイキスト・レ
ートでサンプルが取り出されなければならないことは周
知である.定義により、ナイキスト間隔とは、信号の波
形の完全測定のために一定帯域幅の波の規則正しく間隔
があけられた瞬時サンプルに与えられ得る最大時間分離
である.数値的には、それは帯域幅の半分に対して数秒
位である.望ましくは、これはサンプリング間隔が入力
信号またはサンプリング中の信号分の周期の少なくとも
半分でなければならないことを意味する. 第2A図を参照すれば、入力信号は1 / f sに等
しい第1サンプリング間隔でサンプリングされる.この
第1サンプリング間隔内で、不所望な信号分を適切にサ
ンプリングするために入力信号は1/fs2に相当する
第2サンプリング間隔でサンプリングされる.第2A図
において、fsは入力信号の第1サンプリング周波数す
なわちサンプリング・レートに相当し、そしてfs2は
不所望な信号分をサンプリングするための第2サンプリ
ング周波数すなわちサンプリング・レートに相当する.
第2A図に示したように、この発明の主な特色は、第2
サンプリング間隔(1/fs2)が第1サンプリング間
隔( 1 / f s + )よりも短いこと、それに
信号のバースト(burst )が第1サンプリング間
隔内で供給される。この発明でのサンブリングは、入力
信号がサンプリング間隔(1/fs2)で連続してサン
プリングされる第2B図》のサンプリングとは対照的で
ある.第1図において、A/D変換器25は入力信号を
沢山の時間サンプリングし、各サンプルは第2サンプリ
ング間隔によって間隔があけられる.このサンプリング
は各第1サンプリング間隔中に1回行われる。A/D変
換器25は、従って各第1サンプリング間隔中サンプル
のバーストをデジタル・フィルタ30に供給する.第1
図において、コントローラ40は、A/D変換器25が
サンプル(その各々が第2サンプリング間隔によって間
隔があけられる)のバーストを供給するように、A/D
変換器25にクロック動作をさせる。コントローラ40
は、第2A図に示したように時々A/D変換器25を使
用可能にするためのクロック回路を備える.例えば、コ
ントローラ4・0゛は、第2サンプリング恒隔に相当す
る間隔で一連のパルスを供給する簡単な発振器および第
1サンプリング間隔に相当する間隔でパルスを供給しか
つ第2A図に示したように幅Xを持つ他の発振器を含む
ことができる.第2のパルスは、第1のパルスにA/D
2換器25をトリガさせるため、ゲートとして(13’
llえばANDゲートへの入力として)使用され得る.
或は、コントローラ40はプロセッサ35内やシスタム
中の他のプロセッサ内に置かれ得る.各第1サンプリン
グ間隔中に1回第2サンプリング間隔でサンプルのパー
ス1〜を供給するためにA/D変換器25がトリガされ
ることを知っておくだけで充分である.A/D変換器2
5とコントローラ40は一緒になってサンプリング手段
を構成する. 第1図において、デジタル・フィルタ3
0およびシステム処理回路45は、プロセッサ35によ
って実施されるものとして概略図で示されている.デジ
タル・フィルタ30およびシステム処理回路45は、例
えばプログラマプル論理回路アレイ中のハードワイヤー
ド論理回路を含む他の方法で実施されることもできるし
、或はハードウェア.デジタル・フィルタおよびハード
ウエア・システム処理論理・信号調節器(アナログでも
良いし、デジタルでも良い)を使って実施されることも
できる. プロセッサ35中のソフトウェアにより或は専用ハード
ウェアにより実施されたデジタル・フィルタ30はデジ
タル・フィルタ手段を構成する.この発明の望ましい実
施例では、デジタル・フィルタ30は下記の不連続時間
式を満足する3ホール・バックワード式低域フィルタを
提供する。
Y2n=Y2n  1+””二Yλ虹」l.<第2ボー
ル)R2 ただし、Y 3 nは更新されたデジタル値、Yjn−
1は先行フィルタ値(J=2.3)Vn  はフィルタ
入力、 Rl,R2,R3はフィルタ除数、 である. この発明の望ましい実施例では、フィルタ除数Rl,R
2,R3はそれぞれ4,4.8の値を持つ.これら値は
、一定数の2進数データ・シフトに対する除算を少なく
するように2の零に選ばれた.上式中のY3nはデジタ
ル・フィルタ30によってP波された出力である. この発明の望ましい実施例では、第1サンプリング・レ
ートは3.584秒であり、そして第2サンプリング・
レートは7ミリ秒である。この7ミリ秒は、ナイキスト
基準を満足するために電力線周波数雑音(50Hz,6
0Hz)がサンプリングされることを確保するために選
ばれる。第3A図および第3B図から分かるように、バ
ースト・サンプリングは連続システムと比べて劣化する
応答を提出する.しかしながら、問題の周波数(電力線
雑音を濾波する)に対して不連続サンプリング・システ
ム(第3B図)は約30dBの正常モード拒否を行う.
この発明の被サンプリング・デジタル・フィルタ装置は
従って入力信号に相当する濾波出力を提供するが、不所
望な信号分(例えば電力線雑音)は事実上濾波される。
この発明をその特定の実施例について述べたが、これら
実施例はこの発明を限定するためではなく、この発明は
その特許請求の範囲によって定められる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明を具体化した装置のブロック図、第2
A図はこの発明のサンプリングを例示するタイミング図
、第2B図は連続的サンプリングを例示するタイミング
図、第3A図、第3B図はそれぞれ連続的サンプリング
・フィルタ、この発明のフィルタの周波数応答を示すグ
ラフ図である.図において、25はA/D変換器、40
はコントローラ、35はプロセッサである.

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)或る周波数fNの不所望な信号雑音分を持ち得る
    入力信号を処理するために、2fNよりもはるかに大き
    い周波数レートfs_2でのサンプリングを通常要する
    被サンプリング・デジタル・フィルタ装置において、 前記入力信号を受けてサンプリングし、周波数fs_1
    で表わされた第1の時間間隔で或る制限された数のサン
    プル・バーストを得る(ただし、fs_2はfs_1よ
    りはるかに大きく、1/fs_1は第1サンプリング間
    隔そして1/fs_2は第2サンプリング間隔である。 )サンプリング手段と、前記入力信号のサンプル・バー
    ストを入力サンプルとして供給する手段と、 前記不所望な信号雑音分が事実上濾波された入力信号に
    相当する濾波出力を供給するように前記入力サンプルを
    デジタル濾波するデジタル・フィルタ手段と、 を備えたことを特徴とする被サンプリング・デジタル・
    フィルタ装置。
  2. (2)第1サンプリング間隔が第2サンプリング間隔よ
    りも大きく、そして サンプリング手段は、前記第1サンプリング間隔1/f
    s_1内の一定時間の間前記第2サンプリング間隔で入
    力信号をサンプリングする手段を含む、 請求項1記載の被サンプリング・デジタル・フィルタ装
    置。
JP2010763A 1989-01-25 1990-01-22 被サンプリング・デジタル・フィルタ装置 Pending JPH02234509A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US301,406 1989-01-25
US07/301,406 US5010507A (en) 1989-01-25 1989-01-25 Sampled digital filter system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH02234509A true JPH02234509A (ja) 1990-09-17

Family

ID=23163211

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010763A Pending JPH02234509A (ja) 1989-01-25 1990-01-22 被サンプリング・デジタル・フィルタ装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US5010507A (ja)
EP (1) EP0380350A3 (ja)
JP (1) JPH02234509A (ja)

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Also Published As

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EP0380350A3 (en) 1991-02-06
EP0380350A2 (en) 1990-08-01
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