專利名稱：數(shù)字濾波器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及數(shù)字濾波器。本發(fā)明還涉及對輸入信號數(shù)字濾波的方法。
背景技術：
通信接收器往往必須抑制窄帶信號，其原因在于這一窄帶內的干擾 信號，或者由于所述通信接收器內的接下來的處理步驟中不需要所述窄 帶信號。對于這樣的接收器而言，希望以低實現(xiàn)成本獲得良好的選擇性。發(fā)明內容因此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠應用到這樣的通信接收器內 的以低實現(xiàn)成本實現(xiàn)良好的選擇性的數(shù)字濾波器。所述目的是通過根據(jù)權利要求1所述的數(shù)字濾波器實現(xiàn)的。 從屬權利要求定義了其他實施例。參考附圖和下述說明，本發(fā)明的進一步的細節(jié)將變得顯而易見。


圖la示出了數(shù)字濾波器的實施例。圖lb示出了用于對輸入信號濾波的方法的實施例。圖lc示出了用于對輸入信號濾波的方法的另一實施例。圖ld示出了用于對輸入信號濾波的方法的另一實施例。圖2示出了數(shù)字濾波器的另一實施例。圖3示出了數(shù)字濾波器的另一實施例。圖4示出了根據(jù)現(xiàn)有技術的帶有半帶數(shù)字數(shù)字濾波器的抽取器。圖5示出了采用根據(jù)現(xiàn)有技術的數(shù)字半帶濾波器的插補器。圖6示出了包括插補器和抽取器功能的信號處理機制的實施例。
具體實施方式
在下文中，將說明本發(fā)明的實施例。需要指出的重要的一點是，可以通過任何方式結合所有的下述實施例，即，不存在所描述的某些實施 例不能與其他實施例相結合的限制。在圖la中，將輸入信號100耦合到數(shù)字濾波器104的輸入102內。 所述數(shù)字濾波器包括第一頻移機構106、濾波器108和信號處理器110。 第一頻移機構106使輸入信號100的輸入頻譜偏移第一頻率差Fl，可以 將所述第一頻率差F1耦合到所述第一頻移機構106的第二輸入120內。 所述第一頻移機構106生成具有偏移頻語的頻移信號122,所述偏移頻 譜相對于輸入頻譜偏移了第 一頻率差Fl 。將所述頻移信號122通過第一 信號路徑124耦合至信號處理器110的輸入，通過第二信號路徑126耦 合至濾波器108。濾波器108用于對頻移信號122濾波。在應當將輸入 信號IOO的某些部分陷波或濾除的應用當中，將濾波器108構建為低通 濾波器，并且第一頻移機構106移動輸入信號IOO的輸入頻譜，從而使 應當被濾波器108濾出的頻率范圍大致處于零附近。例如，在濾波器108之后的第二信號路徑126上，僅存在不應從輸 入信號100中濾出的輸入信號IOO的部分。將第一信號路徑124和第二 信號路徑126連接至信號處理器UO的輸入，所述信號處理器110至少 包括一個第二頻移機構22和加法器202，其中，將所述加法器202配置 為使出現(xiàn)在所述加法器202的輸入處的信號相加，將所述至少一個其他 頻移機構222配置為使出現(xiàn)在所述的至少一個其他頻移機構222的輸入 處的頻譜偏移第二頻率距離DF,所述第二頻率距離DF獨立于所述第一 頻率距離Fl。在本說明書中，還可以采用加法器利用負輸入減去信號。從加法器 的正輸入上的信號實際減去負輸入上的信號。為了實現(xiàn)這一獨立性，信號處理器110包括用于頻率偏移Foffset 的另一輸入134，所述頻率偏移Foffset表示所述第一頻率差Fl和所述 第二頻率差DF之間的差值。在所述信號處理器IIO的輸出136處，生成輸出信號140,該信號 是第一路徑124上的偏移信號122與第二路徑126上的經(jīng)濾波的信號 130的結合，所述輸出信號具有相對于頻移信號122的頻譜發(fā)生了偏移 的輸出頻譜。在圖lb中示出了用于對輸入信號濾波的方法的實施例。 在第一步驟SIOO中，使輸入信號的輸入頻譜偏移第一頻率距離Fl，以獲得頻移信號。例如，使輸入頻譜相對更易于實現(xiàn)對輸入信號的濾波 和進一步處理的較低頻率范圍發(fā)生偏移。在第二步驟S102中，(例如)通過數(shù)字濾波器對偏移信號濾波。 所獲得的經(jīng)濾波的信號可以是預計以后從偏移信號中減去的信號。還可 以將所獲得的經(jīng)濾波的信號用于其他處理步驟中對所述經(jīng)濾波的信號 的單獨解調。在第三步驟S104中，使所述經(jīng)濾波的信號和所述頻移信號相加， 并使輸出頻語偏移獨立于所述第 一頻率距離的第二頻率距離。由此可以 使輸出頻語處于與輸入頻譜不同的另 一頻率范圍內。在圖lc中通過展示作為輸入信號100的模擬電視信號的頻率圖示 出了用于對輸入信號濾波的方法的另一實施例。模擬電視信號100包括 受到視頻載波172的殘留邊帶調制的視頻信號170和受到聲音載波176 的殘留邊帶調制的聲音信號174。在步驟S110中，使輸入信號100的輸入頻譜朝向較低頻率范圍移 動頻率距離Fl,在這一實施例中，頻率距離Fl對應于聲音載波176的 頻率，從而使聲音信號174的中心處于頻率0附近。在另一步驟S112中，利用中心處于頻率0附近的轉移(transfer) 函數(shù)對聲音信號174濾波。具有這樣的轉移函數(shù)的低通數(shù)字濾波器易于 實現(xiàn)，并且此后獲得了經(jīng)濾波的信號130。通過在另一步驟S114中從頻移信號122減去經(jīng)濾波的信號130,例 如，通過在加法器202的負輸入上輸入經(jīng)濾波的信號130,在加法器202 的正輸入上輸入平移信號獲得了僅包括由其初始位置偏移了所述第一 頻率距離Fl的碎見頻信號170的中間信號160。在另一步驟SU6中，使所述視頻信號相對于所述中間信號160偏 移第二頻率距離DF,所述第二頻率距離DF獨立于所述第一頻率距離 Fl。因而現(xiàn)在能夠使所述視頻信號170的中心處于頻率0附近，以供進 一步處理。在圖ld中，示出了用于對輸入信號100濾波的方法的另一實施例。 步驟S110和S112與圖lc中相同，因而在圖ld中不再示出，圖ld乂人 濾波步驟之后的結果開始。在另一步驟S118中，使所述頻移信號和所 述經(jīng)濾波的信號偏移第二頻率距離DF,此后，在步驟S120中，將頻移 信號加到反的經(jīng)濾波和偏移的信號上，從而獲得了輸出信號140不帶有聲音信號174的輸出信號140，所述輸出信號140的中心處于頻率0附 近。因此，可以利用第一頻率距離Fl和第二頻率距離DF的獨立性實現(xiàn) (例如)使輸出信號140的中心處于與輸入信號IOO不同的另一中心頻 率處。例如，可以在借助濾波器108陷波(notch)聲音信號174,利用 其設置模擬電視信號的中心。在圖2所示的另一實施例中，將信號處理器U0的加法器202通過 其輸出連接至第一路徑124和第二路徑126。將經(jīng)濾波的信號130輸入 到加法器202的帶有負號的輸入204內，而第一路徑124則連接至帶有 正號的輸入206。在第一路徑124中，提供了用于補償由濾波器108導 致的延遲的延遲元件208。在加法器的輸出210處輸出具有由輸入信號 100減去經(jīng)濾波的信號130的頻鐠的信號220。將加法器202的輸出210 連接至第二頻移機構222的輸入，第二頻移機構222使信號220的頻譜 偏移獨立于第一頻率差F1的第二頻率差DF。這一目的是通過在所述第 二頻移機構222的第二輸入226上施加偏移頻率224實現(xiàn)的，所述偏移 頻率是由第二加法器230的輸出228獲得的，第二加法器230的輸入具 有頻率偏移量Foffset和反的第一頻率差Fl。根椐另一實施例，第二路徑還包括抽取器和插補器，因而可以以較 低的抽樣速率和更少的計算工作量實現(xiàn)濾波器108。在另一實施例中，提供用于將其他頻率范圍從輸入信號IOO濾除的 另一路徑。圖3中示出了這樣一個實施例。將輸入信號IOO耦合到輸入102內， 并將其連接至第一頻移機構106的輸入103。還將輸入102連接至額外 的頻移機構304的輸入302。在第一頻移機構106中使輸入信號100的 頻譜偏移輸入到第一頻移機構106的第二輸入105中的第一預定頻率差 Fl。將頻移信號130經(jīng)由延遲元件208耦合到通往第二頻移機構222的 第一輸入240的第一路徑124內。還將頻移信號126輸入到第二路徑126 上的抽取器310內。將抽取器310的輸出連接至濾波器108的輸入，濾 波器108的輸出連接至插補器312的輸入。采用抽取器310和插補器312降低頻移信號122的抽樣速率，從而 減少濾波器108內的計算工作。將經(jīng)濾波的信號130輸入到第三頻移機構322的第一輸入320內。 通過連接至第一頻移機構222的第二輸入242和第三頻移機構322的第 二輸入324的第二加法器的輸出確定第二頻移機構222和第三頻移機構 322的頻移。將第二加法器230的輸入231、 232連接至頻率偏移量Foffset的輸 入134，以及輸入第一頻率差Fl的輸入120。將第二頻移機構222的輸出244連接至加法器202的第 一輸入206。 將第三頻移機構322的輸出326連接至帶有負號的加法器202的第二輸 入204。就這一實施例而言，在信號處理器110的輸出136處也具有輸出信 號140，在所述輸出處，經(jīng)濾波的信號130被從輸入信號100中濾出， 并且輸入信號100的頻鐠被任意偏移了偏移頻率Foffset。在圖3所示的實施例中，還可能陷波濾除大約以輸入到第三輸入 340內的第三頻率F2為中心的另一頻率范圍。因而，將第三頻率F2輸 入到第四頻移機構304的第二輸入342內，并且將其輸入到第三加法器 352的第一輸入350。在第四頻移機構304內，使輸入信號100的頻譜偏移第三預定頻率 距離F2,并將其輸入到第二抽取器360內，之后使其受到第二濾波器 362的濾波和第二插補器364的內插，進而將輸出連接至笫五頻移機構 366。還將偏移頻率Foffset連接至第三加法器352的第二輸入370。第三 加法器352的輸出372與第五頻移機構366的第二輸入相連接。在這一 第五頻移機構366中，使通過第二濾波器362的第二濾波信號367偏移 第四頻率差，其結果為偏移頻率Foffset和第三預定頻率差F2的和。在第五頻移機構366的輸出375處，獲得了作為結果的頻移濾波信 號376，并將其輸入到帶有負號的加法器202的第三輸入377內。在輸 出136處，獲得了從輸入信號100濾除了兩個信號的信號，輸出頻譜相 對于輸入信號100的輸入頻譜受到了任意偏移。在另一實施例中，提供了一種數(shù)字濾波器，其中，將抽取器310、 360和插補器312、 364 —起實現(xiàn)到信號處理機構內，所述信號處理機構 包括第二數(shù)字濾波器以及兩個輸入和輸出，其中，采用所述兩個輸入之 一和兩個輸出之一作為所述信號處理機構的抽取器功能的輸入和輸出，采用另一個輸入和另一個輸出作為所述信號處理機構的插補器功能的 輸入和輸出。就這一實施例而言，僅采用一個數(shù)字濾波器實現(xiàn)在所述數(shù) 字濾波器的濾波器之前和之后使用的抽取器和插補器功能。在圖4中，示出了基于諸如半帶FIR濾波器的半帶數(shù)字濾波器401 的現(xiàn)有技術抽取器400。將處于抽取器400的輸入404處的信號402輸 入到第一路徑406上的數(shù)字濾波器401內，并且輸入到第二路徑410上 的延遲元件408內。數(shù)字濾波器401的輸出受到第一上抽樣單元412的 上抽樣(upsample ),延遲單元408的輸出受到第二上抽樣原件414的 上抽樣。之后，通過在第一路徑406和第二路徑410之間切換的開關416 將第一路徑406和第二路徑410結合，從而在輸出418處獲得抽取信號。在圖5中示出了插補器500,其通過諸如半帶FIR濾波器的半帶濾 波器501實現(xiàn)。將輸入到輸入504內的輸入信號502劃分到笫一路徑506 和第二路徑508內。通過第一下抽樣單元510對笫一路徑506上的信號 下抽樣(downsample),并將其輸入到通過半帶濾波器實現(xiàn)的數(shù)字濾波 器501內。通過第二下抽樣單元512對第二路徑508上的信號下抽樣， 并將其輸入到延遲單元514內。將數(shù)字濾波器501和延遲單元514的輸 出分別輸入到加法器520的輸入516和518內。在加法器520的輸出處 得到了插補信號524。在圖6中，示出了使抽取器功能和插補器功能相結合的信號處理機 構600。所述信號處理機構600包括第一輸入602、第二輸入604、第一 輸出606和第二輸出608。將第一輸入602連接至第一路徑610和第二 路徑620。將第一路徑610上的信號輸入到第三下抽樣單元612內，第三下抽 樣單元612包括連接至延遲單元614的輸入的輸出。將延遲單元614的 輸出連接至加法器616的輸入。將加法器616的輸出連接至第一輸出 606。第一路徑610對應于圖5所示的插補器的第一路徑506。將第二路 徑620上的信號連接至第二下抽樣單元622。將第二下抽樣單元622的 輸出連接至第一上抽樣單元624。將上抽樣單元624經(jīng)由第一開關626 連接至第二數(shù)字濾波器630。將數(shù)字濾波器630的輸出經(jīng)由第三下抽樣單元632連接至加法器 616的第二輸入，經(jīng)由第四下抽樣單元634、第二上抽樣單元和第二開 關638連接至第二輸出608。將第二輸入604連接至第三上抽樣單元640的輸入。將所述上抽樣 單元640的輸出連接至第一開關626。還將所述第二輸入604連接至延 遲單元650的輸入，將延遲單元650的輸出連接至第四上抽樣單元652， 將第四上抽樣單元652的輸出連接至第二開關638。就這一結構600而言，只有一個起著抽取器功能和插補器功能的作 用的數(shù)字濾波器630。通過第一開關626和第二開關638的適當切換以 及對第一上抽樣624、第三下抽樣單元632和第四上抽樣單元640的適 當調整，可以采用第二數(shù)字濾波器630內的是第二下抽樣單元622之后 的時鐘速率的四倍的時鐘速率實現(xiàn)所述信號處理機構600內的抽取器和 插補器功能。與通過單個濾波器實現(xiàn)對實部和虛部的串行多路復用類似，可以通 過相同的單濾波器實現(xiàn)，例如，第二數(shù)字濾波器630發(fā)送有待抽取的信 號和有待插補的信號。因而，可以采用可能只具有單個乘法器的單濾波 器630實現(xiàn)一個抽取器和一個插補器。如果諸如半帶FIR濾波器的數(shù)字濾波器630內的串行多路復用具有 四個分量(實/抽取器、虛/抽取器、實/插補器、虛/插補器)，那么濾波 器延遲元件(未示出)可以存儲四個抽樣。用于濾波器延遲原件和用于 第二數(shù)字濾波器630的時鐘可以是信號處理機構600的抽樣速率的四 倍。通過這種方式實現(xiàn)了資源共享。可以通過應用CORDIC算法實現(xiàn)所述頻移才幾構。在附圖中示出了因數(shù)為2的抽取和插補。但是，如果所要抑制的信 號具有更窄的帶寬，那么可以選擇大于2的插補和抽取因數(shù)，例如4或 8?？梢酝ㄟ^級聯(lián)幾個抽取器/插補器實現(xiàn)這些更高的因數(shù)?？梢酝ㄟ^增加更多的濾波器路徑抑制更多的頻語區(qū)，延遲元件未必 加倍。
權利要求
1.一種數(shù)字濾波器，包括第一頻移機構(106)，其被配置為使輸入信號(100)的輸入頻譜(H(f))偏移第一頻率距離(F1)，以獲得具有偏移頻譜的頻移信號(122)；濾波器(108)，其被配置為通過預定轉移函數(shù)對所述頻移信號濾波，以獲得經(jīng)濾波的信號(130)；以及信號處理器(110)，所述信號處理器包括加法器(202)，以及至少第二頻移機構(222)，將所述信號處理器(110)配置為生成作為所述經(jīng)濾波的信號(130)和所述頻移信號(122)的和的輸出信號(140)，所述輸出信號(140)具有相對于所述偏移頻譜偏移了第二頻率距離(DF)的輸出頻譜，其中，所述第二頻率距離(DF)獨立于所述第一頻率距離(F1)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的數(shù)字濾波器，其中，將所述加法器(202) 的一個輸入連接至所述濾波器(108)的輸出，將所述加法器(202)的 另一個輸入連接至所述第一頻移機構(106)的輸出，并且其中，將所 述第二頻移機構(222)的輸入連接至所述加法器(202)的所述輸出。
3. 根據(jù)權利要求1所述的數(shù)字濾波器(104),其中，所述信號處 理器(110)還包括被配置為使所迷經(jīng)濾波的信號(130)的濾波頻謙偏 移所述第二頻率距離(DF)的第三頻移機構(322),將所述第二頻移 機構(222)的輸入連接至所述第一頻移機構(106)的輸出，將所述第 三頻移機構的輸入連接至所述濾波器(108)的輸出，并且將所述第二 頻移機構(222)的輸出連接至所述加法器(202)的輸入，將所述第三 頻移機構(322)的輸出連接至所述加法器(202)的另一輸入。
4. 根據(jù)權利要求1到3中的任何一項所述的數(shù)字濾波器(104), 還包括位于所述第一頻移機構(106)和所述信號處理器(100)之間的延 遲元件(208)，將所述延遲元件(208)配置為去調節(jié)所述頻移信號， 以補償所述濾波器(108)內的延遲。
5. 根據(jù)權利要求1到4中的任何一項所述的數(shù)字濾波器(104)， 還包括位于所迷第一頻移機構(106)和所述濾波器(108)之間的抽取器(310);以及位于所述濾波器(108)和所述信號處理器(110)之間的插補器 (312)。
6. 根據(jù)權利要求3到5中的任何一項所述的數(shù)字濾波器(104), 還包括第四頻移機構(304),其被配置為使所述輸入頻語偏移第三頻率 距離(F2),以獲得第二頻移信號(306);第二濾波器(362 ),其具有預定第二轉移函數(shù)，以獲得具有第二 濾波頻諳的第二濾波信號，所述第二濾波器(362)的輸入連接至所述 笫四頻移機構(304)的輸出；第五頻移機構(366)，其被配置為使所述第二濾波頻語偏移笫三 頻率距離，其中，將所述第五頻移機構(366)的輸出連接至所述加法 器(202)的另一輸入。
7. 根據(jù)權利要求1到6中的任何一項所述的數(shù)字濾波器(104), 還包括用于任意偏移頻率(Foffset)的輸入(134 ),所述偏移頻率(Foffset) 表示所述第一頻率距離(Fl)和所述第二頻率距離(DF)之間的差。
8. 根據(jù)權利要求5到7中的任何一項所述的數(shù)字濾波器(104), 其中，將所述抽取器(310)和所述插補器(312) —起實現(xiàn)到一個信號 處理機構(600 )內，所述信號處理機構(600 )包括第二數(shù)字濾波器(630 )、 兩個輸入(602, 604)和兩個輸出(606, 608)，其中，采用所述兩個 輸入(602, 604)之一和所述兩個輸出(606， 608)之一作為抽取器功 能的輸入(602)和輸出(606)，采用另一個輸入和另一個輸出作為插 補器功能的輸入(604)和輸出(608)。
9. 根據(jù)權利要求8所述的數(shù)字濾波器(104)，其中，所述信號處 理機構(600)還包括至少一個在所述抽取器功能和所述插補器功能之 間變化的開關(626, 638 )。
10. 根據(jù)權利要求8或9所述的數(shù)字濾波器(104),其中，所述 第二數(shù)字濾波器(630)是半帶濾波器。
11. 一種用于對輸入信號(100)濾波的方法，包括 通過使所述輸入信號(100)的輸入頻謙偏移第一頻率距離(Fl)生成頻移信號(122);對所述頻移信號(122)濾波，以獲得經(jīng)濾波的信號(130);通過使所述經(jīng)濾波的信號(130)和所述頻移信號(122)相加，以 及通過使輸出信號的輸出頻譜偏移獨立于所述第一頻率距離(Fl)的笫 二頻率距離(DF)而生成輸出信號(140)。
12. 根據(jù)權利要求11所述的方法，其中，在所述生成輸出信號(140) 的步驟中，在使輸出頻語偏移之前首先使所述經(jīng)濾波的信號(130)和 所述頻移信號(122)相加。
13. 根據(jù)權利要求11所述的方法，其中，在所述生成輸出信號(140) 的步驟中，在所述加法步驟之前首先使所述頻移信號(122)和所述經(jīng) 濾波的信號(130)發(fā)生偏移。
14. 根據(jù)權利要求11到13所述的方法，還包括 在將所述頻移信號(122)加到所述經(jīng)濾波的信號(130)上之前，使所述頻移信號(122)延遲對應于所述濾波器(108)的群延遲的時間。
全文摘要
一種數(shù)字濾波器，包括第一頻移機構(106)，其被配置為使輸入信號(100)的輸入頻譜(H(f))偏移第一頻率距離(F1)，以獲得具有偏移頻譜的頻移信號(122)；濾波器(108)，其被配置為通過預定轉移函數(shù)對所述頻移信號濾波，以獲得經(jīng)濾波的信號(130)；以及信號處理器(110)，所述信號處理器包括加法器(202)，以及至少第二頻移機構(222)，將所述信號處理器(110)配置為生成作為所述經(jīng)濾波的信號(130)和所述頻移信號(122)的和的輸出信號(140)，所述輸出信號(140)具有相對于所述偏移頻譜偏移了第二頻率距離(DF)的輸出頻譜，其中，所述第二頻率距離(DF)獨立于所述第一頻率距離(F1)。
文檔編號H03H17/02GK101277102SQ20081008847
公開日2008年10月1日 申請日期2008年3月31日 優(yōu)先權日2007年3月31日
發(fā)明者G·斯帕林克 申請人:索尼德國有限責任公司