Design of digital tunable bandpass filters : synthesis and applications

• Autorzy: Petrovsky A. A. , Baszun J.

Warianty tytułu

PL

Projektowanie cyfrowych przestrajanych filtrów pasmowych : synteza i zastosowania

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents a method of designing and selected applications of high order digital tunable bandpass filters. These filters are built as a cascade connection of identical recursive second-order bandpass sections. The result of the design procedure are coefficients of a second-order section and the number of sections need to obtain desired characteristics. Center frequency and passband of the filters can be independently changed by simple correction of filter coefficients. Method of synthesis is discussed in detalis. Presented filters make possible to easy synthesize filter banks with identical bandwidth for all filters and filter banks, where each filter has the same quality factor. Such filters are ideally suited as magnitude equalization filters and for detection of signals with given frequency. Possible applications are dualtone multiple frequency (DTMF) tone detection, speech analyzers for cochlear implants, tonal control, real-time signal enhancement / correction, etc.

PL

Artykuł ten prezentuje metodę projektowania oraz wybrane zastosowanie przestrajanych filtrów pasmowych. Filtry te zbudowano jako połączenie kaskadowe identycznych rekursywnych sekcji środkowo przepustowych drugiego rzędu. Rezultatem procedury projektowania filtru są współczynniki filtru o formie kaskadowej, oraz liczba sekcji drugiego rzędu w kaskadzie potrzebna do otrzymania pożądanej charakterystyki. Częstotliwość środkowa i pasmo przenoszenia filtrów mogą być niezależnie zmieniane przez prostą zmianę współczynników. Omówiono szczegółowo sposób syntezy filtrów. Zaprezentowana metoda umożliwia łatwą syntezę banków filtrów o identycznym paśmie przepustowym dla wszystkich filtów w banku oraz na syntezę banków filtrów o identycznej dobroci. Filtry takie dobrze nadają się jako filtry kształtujące charakterystyką amplitudową sygnału oraz do detekcji sygnałów o określonej częstotliwości. Możliwe zastosowania to detekcja sygnałów DTMF, analizatory mowy dla implantów ślimakowych, korekcja sygnału w czasie rzeczywistym, itp.

Słowa kluczowe

EN

digital tunable bandpass filter; recursive filters

PL

cyfrowe przestrajane filtry pasmowe; filtry rekursywne

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe PWN SA
• Czasopismo: Kwartalnik Elektroniki i Telekomunikacji
• Rocznik: 2001
• Tom: Vol. 47, z. 1
• Strony: 5--25
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., il.

Twórcy

autor

Petrovsky A. A.

• Instytut Informatyki, Politechnika Białostocka

autor

Baszun J.

• Instytut Informatyki, Politechnika Białostocka

Bibliografia

• 1. M. N. S. Swamy, K. S. Thyagarajan: Digital bandpass and bandstop filters with variable center frequency and bandwidth. Proc IEEE, vol. 64, pp. 1632-1634, November 1976.
• 2. E. C. Tan: Variable lowpass wave digital filters. Electron Lett., vol. 18, pp. 324-326, April 15 1982.
• 3. S. K. Mitra, Y. Neuvo, H. Roivainen: Variable cutoff frequency digital IIR filters. Proc. IASTED Int. Symp. Appl. Signal Processing Digital Filtering. Paris, France, June 1985, pp. 5-8.
• 4. A. A. Petrovsky, J. A. Ganushkin: Syntheses of digital bandpass filters. Radiotechnika (Russian, translated in English (USA) - Radiotekh. Electronik, 1985, vol. 10, pp. 24-25, 1985.
• 5. P. A. Regalia, S. K. Mitra: Tunable digital frequency response equalization filters: IEEE Trans. Acoust., Speech, Signal Processing, vol. ASSP-35, no. 1, pp. 118-120, January 1987.
• 6. P. A. Regalia, S. K. Mitra, P. P. Vaidyanathan: The digital all-pass filter: A versatile signal processing building block. Proc. of the IEEE, vol. 76, no. 1, pp. 19-37, January 1988.
• 7. A. A. Petrovsky: Methods and Microprocessor Means of Processing Broadband and Fastflowing Processes in Real-Time. Minsk, Nauka i Technika, 1988.
• 8. E. H. J. Persoon, C. J. B. Vandenbulcke: Digital audio: Examples of the application of the ASP integrated signal processor. Philips Tech. Rev., vol. 42, pp. 201-216, April 1986.
• 9. J. K. J. Van Ginderduen et al.: A high quality digital audio filter set designed by silicon compile, CATHEDRAL-1. IEEE J. Solid-State Circuits., vol. SC-21, pp. 1067-1075, December 1986.
• 10. J. A. Moorer: The manifold joys of conformal mapping: Applications to digital filtering in the studio. J Audio Eng. Soc., vol. 31, pp. 826-841, November 1983.
• 11. M. Winterer, C. Bock, et. al.: Digital filter processor: A low cost one-chip solution for audio and speech processing. Proc. ICSPAT'93, 1993, pp. 32-41.
• 12. L. R. Rabiner, B. Gold: Theory and Application of Digital Signal Processing. Englewood Cliffs, New Jersey, Prentice-Hall, 1975.
• 13. A. Petrovsky: The synthesis of high order digital bandpass filters with tunable center frequency and bandwidth. VIII Europ. Sig. Proc. Conf. (EUSIPCO 96). Trieste, Italy, 10-13 September 1996, pp. 1527-1530.
• 14. A. Birkholc: Analiza matematyczna dla nauczycieli. Warszawa, PWN, 1977.
• 15. P. Mock: Add DTMF Generation and Decoding to DSP-P Designs. vol. 1 of DSP Applications with the TMS320 Family, Texas Instruments, 1989.
• 16. J. Baszun, A. Petrovsky: Design of speech processor for cochlear implants and method of its testing. Proceedings of the 1st Russian International Conference Digital Signal Processing and its Applications. Moscow, Russia, June 30-July 3 1998, vol. 1, pp. 181-189.
• 17. E. Zwicker, H. Fastl: Psyhoacoustics Facts and Models. Berlin, Springer-Verlag, 1990.
• 18. D. D. Greenwood: A cochlear frequency-position function for several species-29 years later. J. Acoust. Soc. Am., vol. 87, no. 6, pp. 2592-2605, June 1990.
• 19. W. Wan, A. A. Petrovsky, C. Fan: A two-dimensional nonlinear cochlear model for speech processing: response to pure tones. Proceedings, 6th International Fase-Congress, Zurich, Switzerland, 29-31 July 1992, pp. 233-236.
• 20. B. Gold, C. M. Rader: Digital Processing of Signals. McGraw-Hill Book Co., 1969.