[实用新型]变频率信号的自适应低通数字滤波器

说明书

技术领域

本实用新型涉及数字滤波领域。更具体地，本实用新型涉及一种能够对变频率信号进行滤波的自适应低通数字滤波器。

背景技术

滤波技术是信号处理的重要手段之一，一般分为模拟滤波技术和数字滤波技术。

模拟滤波技术主要是通过由模拟器件组成的滤波器对信号进行滤波处理，一般都是时不变系统。然而，模拟滤波技术不能解决信号时变、滤波频率时变的问题。

数字滤波器是现代计算机技术的产物，一般由数字乘法器、加法器和延时单元组成。数字滤波器用来对输入的离散信号的数字代码进行运算处理，以达到改变信号频谱的目的。随着计算机技术和大规模集成电路的发展，数字滤波器已经可以用计算机软件实现，也可以用大规模集成数字硬件实现。数字滤波器是一个离散时间系统，应用数字滤波器处理模拟信号时，必须先对输入的模拟信号进行限带、抽样和模数转换。数字滤波器输入信号的抽样率必须满足抽样定理，即抽样信号大于被处理信号带宽的两倍，其频率响应具有以抽样频率为间隔的周期重复特性，且以折叠频率即1/2抽样频率点呈镜像对称。数字滤波器具有高精度、高可靠性、便于集成等优点。数字滤波器在语言信号处理、图像信号处理、医学生物信号处理以及其他应用领域都得到了广泛应用。数字滤波器包括低通、高通、带通、带阻和全通等类型。它可以是时不变的或时变的、因果的或非因果的、线性的或非线性的。现在技术成熟、应用最广的是线性、时不变数字滤波器。

但是随着数字滤波技术的应用范围的扩大，线性时不变数字滤波器的局限性逐渐显现出来。在一些信号频率是时变的、滤波频率需要随信号频率变化而按一定规律变化、且需要实时滤波的场合，传统模拟滤波器和线性时不变数字滤波器已经难以满足使用的要求了。这就需要研究一种线性时变滤波技术，通过这种技术生产的滤波器能够对频率变化的信号，进行变频率和实时滤波。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种变频率信号的自适应低通数字滤波器，能够对频率变化的信号，进行变频率滤波和实时滤波，从而实现线性时变的滤波技术。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种变频率信号的自适应低通数字滤波器，包括：锁存器，用于对输入信号进行锁存；信号频谱分析器，用于对由锁存器锁存的输入信号进行频谱分析，得到输入信号的频谱分布；信号频率仲裁器，用于根据从信号频谱分析器接收到的频谱分布裁定所需要的信号频率；自适应滤波频率计算器，用于计算由信号频率仲裁器裁定出的信号频率的截止频率；和可变截止频率低通滤波器，用于接收由锁存器锁存的输入信号，并根据自适应滤波频率计算器送来的截止频率对输入信号进行滤波，并输出滤波后的信号。

根据本实用新型的优选实施方式，在上述变频率信号的自适应低通数字滤波器中，可变截止频率低通滤波器可以包括：先进先出堆栈寄存器，用于接收由锁存器锁存的输入信号，并进行实时更新寄存；截止频率寄存器，用于寄存来自自适应滤波频率计算器的截止频率；堆栈长度计算器，用于根据截止频率寄存器中寄存的截止频率和该数字滤波器的时钟频率实时计算先进先出堆栈寄存器的长度，并向先进先出堆栈寄存器输出所计算的长度的数字信号，其中所述长度为截止频率与时钟频率之比；输出仲裁器，用于根据先进先出堆栈寄存器的长度和先进先出堆栈寄存器中寄存的数据判断输出信号的电平；和输出三态门，来自输出仲裁器的输出信号在使能信号的控制下经由输出三态门输出。

根据实用新型的优选实施方式，在上述变频率信号的自适应低通数字滤波器，其中输出仲裁器判断输出信号的电平的规则可以包括：如果先进先出堆栈寄存器里的数字全为0，则输出0电平；如果先进先出堆栈寄存器里的数字全为1，则输出1电平；其它情况下输出的信号电平不变。

根据实用新型的优选实施方式，在上述变频率信号的自适应低通数字滤波器，可变截止频率低通滤波器可以包括使能输入端，使能输入端根据输入的使能信号禁止或允许可变截止频率低通滤波器输出。

附图说明

通过以下结合附图对本实用新型的实施例的详细描述，本实用新型的上述特征和优点将变得更加明显，其中：

图1为根据本实用新型实施例的变频率信号的自适应低通数字滤波器的框图；和

图2为根据本实用新型实施例的变频率信号的自适应低通数字滤波器中的可变截止频率低通滤波器的框图。

具体实施方式

下面将结合附图及具体实施方式对本实用新型做进一步的说明。