In FIR (Finite Impulse Response) filter applications, Nth-band FIR digital filters are known to be important due to their reduced computational requirements. The conventional methods for designing FIR filters use iterative approaches such as the well-known Parks-McClellan algorithm. The Parks-McClellan algorithm is also used to design Nth-band FIR digital filters after Mintzer's research. However, a disadvantage of the Parks-McClellan algorithm is that it needs a large amount of design time. This paper describes a direct design method for Nth-band FIR Filters using Chebyshev polynomials, which provides a reduced design time over indirect methods such as the Parks-McClellan algorithm. The response of the resulting filter is equi-ripple in passband. Our proposed method produces a passband response that is equi-ripple to within a minuscule error, comparable to that of Mintzer's design method which uses the Parks-McClellan algorithm.
본 논문에서는 분산증폭기 구조를 기반으로 한 아날로그 FIR 필터 구조를 제안하고 그 특성을 분석한다. 또한, 디지털 필터 설계 기술을 이용한 간단한 아날로그 FIR 필터 설계 방법을 제시한다. 제안된 아날로그 FIR 필터는 이동평균필터와 콤필터 형태로 그 회로 구조안에 곱셈기를 포함하지 않기 때문에 multi-GHz 의 높은 주파수 대역에서도 동작 가능하게 하며, RF 시스템에서 필터와 증폭기를 결합한 형태의 응용이 가능하도록 한 구조이다. 제안된 아날로그 FIR 필터는 표준 $0.18{\mu}m$ CMOS 공정 기술을 이용하여 시뮬레이션을 수행하였고 그 결과를 MATLAB으로 모델링하여 얻은 디지털 필터의 결과와 비교하였다. 시뮬레이션 결과 제안된 아날로그 FIR 필터는 디지털 필터와 의 시뮬레이션 결과에 잘 부합하였다.
In FIR (Finite Impulse Response) filter applications, Nth-band F]U digital filters are known to be important due to their reduced computational requirements. The conventional methods for designing F]U filters use iterative approaches such as the well-known Parks-Mcclellan algorithm. The Parks-Mcclellan algorithm is also used to design Nth-band FIR digital filters. But a disadvantage of the Parks-Mcclellan algorithm is that it needs a good amount of design time. This paper describes a direct design method for Nth-band FIR Filters using Chebyshev polynomials, which provides a reduced design time over indirect methods such as the Parks-Mcclellan algorithm. The response of the resulting filter is equiripple in passband. Our proposed method produces a passband response that is equripple to within a minuscule error, comparable to that of the Parks-Mcclellan algorithm.
In FIR (Finite Impulse Response) filter applications, Nth-band FIR digital filters are known to be important due to their reduced computational requirements. The conventional methods for designing FIR filters use iterative approaches such as the well-known Parks-Mcclellan algorithm. the Parks-Mcclellan algorithm is also used to design Nth-band FIR digital filters. But a disadvantage of the Parks-McClellan algorithm Is that it needs a good amount of design time. This paper describes a direct design method for third-band FIR Filters using Chebyshev polynomial, which provide a reduction in design time over indirect methods such as the Parks-McClellan algorithm. The response of the resulting filter is equi-ripple in passband. The proposed method of design produces a passband response that is equi-ripple to within a minuscule error, compare to that of the Parks-McClellan algorithm.
현대 사회의 정보처리 기술은 디지털 기술을 기반으로 하여 빠르게 성장하고 있다. 이러한 디지털 처리기술은 신호를-음성 및 영상처리- 전달하고 해석하는 과정에서 다양한 방법을 사용하여 신호를 획득, 저장하고 있다. 효과적인 신호처리를 위해 다양한 필터가 사용되고 있으며 대표적인 디지털 필터로써는 FIR 필터와 IIR 필터가 있다. 디지털 FIR 필터는 IIR 필터에 비해 안정적이며, 선형위상 응답특성을 갖고 있다. 하지만, 디지털 FIR 필터의 불연속 구간에서의 깁스현상이 발생하는 문제점을 가지며 이것을 극복하는 것이 주요한 관건이라 하겠다. 따라서 본 논문에서는 창함수를 이용한 FIR 필터를 제시하였으며, 기존에 사용한 창함수와 비교를 통하여 성능의 우수함을 나타내었다.
기존 FIR 필터에는 回路가 複雜하고 高價의 乘算器가 많이 所要되기 때문에 實現에 제약을 받는다. 本 論文에서는 小型, 低價, 低電力消費, 高速 디지털필터로 實現하기에 적합하면서 乘算器를 사용하지 않는 FIR 필터 構造를 제시한다. 그 構造는 {0,{\pm}$2^n$;n=integer} 에서 두 개의 원소조합으로 표시되는 係數를 갖는 트랜스버설필터와 積分器로 구성된다. 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 성능을 검토하였는바, 기존의 有限語長 FIR 필터의 경우와 비교하여 유사한 정도의 양호한 應答特性이 나타났다.
변환을 이용한 2차원 zero-phase FIR 디지털 필터의 설계는 인기가 있고 잘 발전된 기술이나, 현재 설계된 4상한 대칭 필터의 형태는 원점에서 원거리의 주파수에서 정확하게 환상 대칭이 되지 못하는 단점을 가지고 있다. 적절한 급수의 확장 방법에 의한 변환을 이용하여 어떻게 다차원 필터에 대해 임의의 정확성을 갖는 대칭의 필요성이 만족되게 할 수 있는가를 보인다. 이러한 변환 방법으로써 일반적으로 McClellan 변환이 알려져 왔다. 본 논문에서는 원점으로부터 원거리의 주파수에서 훌륭한 환상 대칭이 되는 간단한 방법을 제시하였다. 이 방법은 1차원 필터로부터 2차원 환상 대칭 FIR디지탈 필터의 설계를 위해서 변형된 McClellan 변환을 이용하는 것으로써 band-pass 필터와 같은 다수의 cut-off 영역을 갖는 2차원 FIR필터의 설계에 매우 유용하다.
현대산업사회의 발전에 따라 신호처리 분야 중 디지털필터의 사용은 급격히 증가하고 있으며, 특히 디지털 영상처리, 디지털 음성처리, CATV 및 각종 통신 분야 등에서 카메라의 Detail processor, Y/C separator, Ghost제거 필터, 표준변환기(NTSC-PAL), Noise reducer 등으로 많이 사용되고 있다. 이러한 디지털필터에는 일반적으로 IIR(infinite impulse response)과 FIR(finite impulse response) 필터가 있으며, 본 논문에서는 구현이 용이하고 선형위상특성을 갖는 FIR 디지털필터를 설계하였다. FIR 디지털필터 설계에 있어서 통과대역의 차단주파수 부근에서 깁스(gibbs) 현상에 의해 생긴 리플을 완화하기 위해 window함수를 사용한다. 그러나, 기존의 window는 고정된 값으로 되어 있으므로 설계목적에 적합한 window함수를 선택함에 있어 다소 문제점이 있다. 따라서, 본 논문에서는 설계목적에 따라 서 융통성있게 선택이 가능한 파라메터를 부가한 변형된 Hanning window를 설계하였으며, 타당성을 입증하기 위해 디지털필터를 설계하여 기존의 Hamming, Hanning, Blackman, Kaiser window와 비교하였으며, 판단기준으로 peak side-lobe와 천이특성 등을 사용하였다.
현대산업사회의 발전에 따라 신호처리 분야에서 디지털필터의 사용이 급격히 증가하고 있으며, 이러한 디지털필터에는 일반적으로 IIR과 FIR 필터가 있다. 그리고, FIR 디지털필터는 구현이 용이하고 선형위상특성을 나타내며, 설계에 있어서 통과대역의 차단주파수 부근에서 깁스 현상에 의해 발생하는 리플을 완화하기 위해 window 함수를 사용한다. 본 논문에서는 새로운 window 함수를 설계하여 기존의 Manning, Hamming, Blackman window와 비교하였으며, 판단기준으로 peak side-lobe와 천이특성 둥을 사용하였다.
본 논문에서는 적응 델타 변조기 (ADM)를 A/D 변환기로 사용하는 FIR ADM 디지탈 필터의 성능과 구현 방법을 연구하였다. 이 필터는 지금까지 사용되는 PCM 필터와는 달리 승산이 필요 없을 뿐만 아니라 또한 저전력 소모, 크기 및 가격면 등에서 여러 가지 장점이 있다. 필터의 성능 해석을 위하여 필터의 mean-squared error의 식과 원하는 성능을 갖기 위한 필터의 word Length의 식을 유도하였고 이를 computer simulation에 의해서 입증하였다. 또한 디지탈 필터의 성능을 최적화 하기 위해서 parameter값들을 simulation에 의해서 최적화 하였다. 마지막으로 단일 및 다수의 신호를 동시에 처리할 수 있는 FIR ADM 디지탈 필터의 설계에 관해서 고찰하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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