ディジタルフィルタのアナログ回路網理論的研究

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 63550243
• Research Institution: Hokkaido Univ. Research Institute of Applied Electricity
• Principal Investigator: 永井 信夫 北海道大学, 応用電気研究所, 教授 (80001692)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 正清 北海道大学応用電気研究所, 助手 (60192621) ; 三木 信弘 北海道大学応用電気研究所, 助教授 (30002314)
• Keywords: 複素係数ディジタルフィルタ / 虚数抵抗 / シュレ-ディンガ-方程式 / トンネル共鳴エネルギ- / 固有エネルギ- / 音源方向推定 / 最大尤度法 / 補間問題

Research Abstract

1.ディジタル信号処理において注目されているものの一つに複素係数ディジタルフィルタがある。他方,複素係数のアナログ回路は虚数抵抗という理論的素子を用いれば実現されることが知られている。本研究の特長の一つはアナログ素子としては実現不可能な虚数抵抗をディジタル回路としてなら実現できることに着目して,新しい周波数シフトが実現されることを示し,その原理を用いれば,遮断特性の鋭いフィルタがきわめて低次のディジタルフィルタで実現されることを示した(文献(3),(11))。
複素係数の回路はこの世の中には存在しない理論上のものと考えられていた。ところで,量子力学ではシュレ-ディンガ-方程式を用いているが,実はその方程式は虚数の係数を含んでいるので,複素係数の方程式である。そこで,シュレ-ディンガ-方程式を満たす振巾を電圧波と仮定し,その電圧波が伝播する現象を表わす等価回路を求めたところ,虚数抵抗と容量(キャパシタ)とが分布している分布線路とできることが示された。その等価回路を用いると,超格子構造で実現されるトンネル共鳴エネルギ-や固有エネルギ-が極めて容易に求められる(文献(7),(9))。
2.音源方向推定のための最大尤度法は他の手法に比べ高分解能であるが,複雑な処理を必要とする。文献(4)は複雑な非線形処理を回避して,極めて少ない計算量で最大尤度法と同程度の推定精度を出すことができるアルゴリズムを提案している。
3.ARMA過程の伝達関数の係数推定は,システム理論やディジタル信号処理で重要な課題である。文献(2),(5),(6),(8),(10),(12)では回路網理論を基にして係数推定やディジタルフィルタ構成を行い,高精度なフィルタや補間的性質をもつフィルタの構成法を求めている。

Research Products

• [Publications] Nobuo NAGAI: "A consideration on complex reflection coefficients" Signal Processing,Scattering and Operator Theory,and Numerical Methods,Birkhauser. 141-148 (1990)
• [Publications] 大鎌 広,三木 信弘,永井 信夫: "方形窓付回帰的最小2乗法によるスペクトル推定" 電子情報通信学会・回路とシステム研究会. CAS89ー144. (1990)
• [Publications] 高橋 輝,永井 信夫,三木 信弘,鈴木 正清: "複素ポ-トインピ-ダンスの梯子形ウェ-ブディジタルフィルタ" 電子情報通信学会・回路とシステム研究会. CAS89ー161. (1990)
• [Publications] 渡辺 秀行,鈴木 正清,永井 信夫,三木 信弘: "最大ゆう度法に基づく相関音源の方位推定における非線形最大化回避の一手法" 電子情報通信学会論文誌. J73ーA. 895-901 (1990)
• [Publications] 長谷山 美紀,永井 信夫,三木 信弘: "適応型ARMA4線ラティスフィルタについての考察ースラィディング方形窓を用いたスペクトル推定ー" 電子情報通信学会・音声研究会. SP90ー39. (1990)
• [Publications] Miki HASEYAMA,Nobuo NAGAI,Nobuhiro MIKI: "A method for design of adaptive ARMA fourーline lattice filter" International Symposium on Signal Processing and its Application,2ー2. 73-76 (1990)
• [Publications] 大谷 直毅,永井 信夫,鈴木 正清,三木 信弘: "対称2重バリアの接続による共鳴準位合成法に関する一検討" 電子情報通信学会・電子デバイス研究会. ED90ー112. (1990)
• [Publications] 大鎌 広,三木 信弘,永井 信夫: "推定楕円領域を用いたAR係数の一推定法" 第5回ディジタル信号処理シンポジウム. B5ー1. (1990)
• [Publications] 大谷 直毅,永井 信夫,鈴木 正清,三木 信弘: "複素等価回路による量子効果現象の定式化" 電子情報通信学会論文誌. J73ーCーI. 683-689 (1990)
• [Publications] 長谷山 美紀,永井 信夫,三木 信弘: "スラィディング方形窓を用いた4線格子形フィルタの設計法について" 電子情報通信学会論文誌. J74ーA. 9-18 (1991)
• [Publications] 高橋 輝,永井 信夫,三木 信弘: "虚数抵抗にもとずく非対称特性の複素ディジタルフィルタ" 電子情報通信学会論文誌. J74ーA. (1991)
• [Publications] Masakiyo SUZUKI,Nobuo NAGAI,Nobuhiro MIKI: "Wave digital filters and orthogonal filters based on extracting twoーwire lines" IEEE Trans.Circuits and Systems. 38. (1991)
• [Publications] Nobuo NAGAI(editor): "Linear Circuits,Systems and Signal Processing Advanced Theory and Applications" Marcel Dekker,Inc., 433 (1990)