專利名稱：自適應(yīng)極值編碼信號(hào)處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信號(hào)處理的技術(shù)領(lǐng)域，具體來說，涉及極值編碼信號(hào)處理的技術(shù)領(lǐng)域。在進(jìn)行極值編碼的過程中，將模擬信號(hào)編碼;同時(shí)，具有比該模擬信號(hào)中的最高頻率還要高許多的一些頻率的頻譜的寬帶噪聲對(duì)其模擬信號(hào)及其噪聲的極值按照一系列瞬時(shí)值進(jìn)行鑒別。因此，將該極值，也就是說，把該模擬信號(hào)及其噪聲的極大值與極小值轉(zhuǎn)換成為過零的二進(jìn)制信號(hào)。在一個(gè)最佳的實(shí)施例中，該模擬信號(hào)及噪聲首先須經(jīng)過微分。這種微分把這些極大值及極小值轉(zhuǎn)換成許多過零點(diǎn)。而后，再把這些過零點(diǎn)加給寬帶無限限幅器。該限幅器再把這些過零點(diǎn)轉(zhuǎn)換成確定的許多二進(jìn)制信號(hào)的瞬時(shí)值。該二進(jìn)制信號(hào)含有足夠的信息足可以通過濾波器，例如，積分器，再生出模擬信號(hào)?？梢园褬O值編碼所需要的噪聲信號(hào)附加到模擬信號(hào)上去，或者自然出現(xiàn)。如果是附加到模擬信號(hào)上去的話，則可以把該噪聲信號(hào)或者在微分之前或者在微分之后附加到上面去。如果在微分之后附加上噪聲信號(hào)的話，則這些編碼信號(hào)的瞬時(shí)值除了模擬輸入信號(hào)的極值以外還會(huì)專門出現(xiàn)一些過零點(diǎn)的噪聲信號(hào)。但是，無論哪種情況，該編碼過程基本上都是相同的。
極值編碼信號(hào)在主觀上加給人耳的聲音與原始模擬信號(hào)是一樣的，盡管該極值編碼信號(hào)的時(shí)域波形與其原始模擬信號(hào)是很不相同的。假定人耳基本上完成一種濾波或積分的功能。而且，這種功能與用來完全恢復(fù)其模擬信號(hào)所采用的積分器電路是非常想象的。再有，看來人的感覺系統(tǒng)的其它部分，也就是說，人的眼睛，對(duì)極值編碼信號(hào)也是很敏感的。
關(guān)于極值編碼的基本專利是申請人的美國專利4，545，065及4，700，360。這些美國專利揭示了一種極值編碼的數(shù)字信號(hào)處理方法和裝置。其中，極值編碼信號(hào)屬于數(shù)字處理。因此，可以將這種極值編碼信號(hào)沿著傳輸介質(zhì)進(jìn)行傳送。
極值編碼給出了幾方面的優(yōu)點(diǎn)。最值得注意的是，由于極值編碼信號(hào)是二進(jìn)制信號(hào)，電路及信號(hào)波形相對(duì)都比較簡單，并且通過減少傳輸所必需的信息量能夠保持帶寬不變化，所以提高了動(dòng)態(tài)范圍。這個(gè)結(jié)果是由于人的感覺系統(tǒng)最易于接受極值測定，或者說，由感覺系統(tǒng)接收的是極大值及極小值信號(hào)，而并不是出現(xiàn)在信號(hào)中的其它信息。但是這里必須有包括比該模擬輸入信號(hào)中的最高頻率還要高的一些頻率的頻譜的足夠的背景噪聲，才能夠?qū)崿F(xiàn)該極值編碼的原理。如果沒有足夠的背景噪聲，可以通過適當(dāng)?shù)脑肼曉锤郊由显肼暋Ｈ绻粚?duì)模擬輸入信號(hào)附加上背景噪聲，或者如果沒有足夠的模擬噪聲或者如果寬帶無限限幅器沒有足夠高的帶寬，則人的感覺系統(tǒng)就會(huì)感覺到一個(gè)失真的信號(hào)。例如，由Licklider(利克里得)和Pollack(柏來克)在他們的關(guān)于微分、積分及限幅波形的實(shí)驗(yàn)中所觀察到的失真信號(hào)，正如他們發(fā)表在JournaloftheAcousticalSocietyofAmerica(美國聲學(xué)協(xié)會(huì)雜志)Vol，20Nol，1948、pp、42-51(1948年第1號(hào)第20卷第42-51頁上，題目是“EffectsofDifferentition，IntegrationandInfinitePeakClippingupontheIntellingbilityofSpeech”(關(guān)于語音清晰度上的微分、積分及不定峰值限幅效應(yīng))的文章中所指出的那樣。
Licklider和Pollack沒有認(rèn)識(shí)到在模擬信號(hào)中這種背景噪聲的重要性，因此，他們從來沒有理會(huì)到這種極值編碼的原理。
一般來說，本發(fā)明涉及的是電子信號(hào)處理的技術(shù)領(lǐng)域;具體地說，則是涉及探測系統(tǒng)、前置放大器及特征選擇系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)域。
更具體來講，借助于某些感知理論的原理則可以更加清楚地理解本發(fā)明。
在我們周圍世界上的信息有著格外復(fù)雜的特性。這種數(shù)據(jù)的復(fù)雜程度作為觀查者來說，我們可以承受的是讓所有這些數(shù)據(jù)的分析都可以是彼此相關(guān)的，但這又是不可行的。因此，在把人腦作為一種工具作出結(jié)論?，眳Q胱饕桓雒髦塹難≡翊懟Ｕ庵盅≡翊淼迷矯髦牽敲醋詈笪頤嵌醞飩縭瀾緄慕饈鴕步崾竊接行А 本發(fā)明就可以用來建造這樣的選擇系統(tǒng)。通常我們把這種選擇機(jī)構(gòu)認(rèn)為是構(gòu)成生物感覺系統(tǒng)整體所必備的部分。因此，使人料想到根據(jù)本發(fā)明提出的方法，在由于一些原因當(dāng)現(xiàn)有的感知機(jī)構(gòu)出現(xiàn)損傷或需要改進(jìn)的情況下，可能會(huì)發(fā)現(xiàn)是非常有用的。根據(jù)特征選擇機(jī)構(gòu)，本發(fā)明就可以大量地減少信息量。這樣就可以把本發(fā)明使用到通信系統(tǒng)中。本發(fā)明還可以用在模式識(shí)別機(jī)中，并且也可以用在實(shí)現(xiàn)人工智能的一些處理上。
廣義地說，本發(fā)明包括對(duì)現(xiàn)有的進(jìn)行極值編碼的信號(hào)處理系統(tǒng)的改進(jìn)。
現(xiàn)將通過新技術(shù)克服若干困難問題的極值編碼簡述如下。
如上所述，極值編碼是采用不定峰值限幅來檢測、處理并放大輸入波形的一種方法。通常，該限幅處理將以粗糙的方式減少信號(hào)的信息含量。一般可感知到的信息特征在限幅掉的波形中都將全部丟失。該限幅處理將產(chǎn)生出稱之謂調(diào)諧失真的全新的成分。一般來說，這會(huì)使得該限幅不適宜作高質(zhì)量的特征檢測。該極值編碼基于這樣一種概念，即當(dāng)在寬帶內(nèi)出現(xiàn)隨機(jī)噪聲的情況下，波形至少比該信號(hào)大一倍的時(shí)候，對(duì)波形能夠進(jìn)行限幅而不引起顯著衰變。一般伴隨著這種信號(hào)可以找到有足夠能量的背景噪聲確保該極值編碼技術(shù)的可實(shí)施性。這種背景噪聲可以不全是隨機(jī)的，但是對(duì)于能夠?qū)嶋H進(jìn)行極值編碼來說，這種隨機(jī)噪聲必須是足夠充分的。然而，如果出現(xiàn)了沒有足夠的背景噪聲，則如上所述之，可以附加上人工產(chǎn)生的噪聲。
可以參閱圖一對(duì)該極值編碼進(jìn)行描述。通常加給人的感覺系統(tǒng)的那些信號(hào)都是由若干不同的源產(chǎn)生的波形疊加所組成的。簡單來說，該組合波形將由伴隨有若干背景變化、背景激勵(lì)源，通常叫作有焦點(diǎn)的激勵(lì)源的一個(gè)最為主要的有效波形所組成?？梢园雅c由感知機(jī)構(gòu)施加的狀態(tài)相關(guān)的第三波形附加到寬帶隨機(jī)噪聲的結(jié)構(gòu)中去。可以把這個(gè)第三信號(hào)叫作殘留激勵(lì)源。在極值編碼系統(tǒng)的一個(gè)最佳實(shí)施方案中，把如

圖1所示之求和方框10的輸出所組合起來的三個(gè)波形加給微分器20。該微分器20把該組合信號(hào)最小值及最大值(極值)出現(xiàn)的次數(shù)變成為時(shí)域的過零點(diǎn)(Zerocrossing)?？梢杂脽o限限幅器檢測這些過零點(diǎn)，并且把所有其他的輸入電平變成為二個(gè)信號(hào)電平中的一個(gè)，即正幅值或負(fù)幅值。這兩種電平由圖1中的+A或-A表示之。該寬帶無限限幅器由30指出。由于噪聲的帶寬要比有焦點(diǎn)的激勵(lì)源的帶寬大得多，所以該限幅電路則需要相當(dāng)?shù)目?，以便不僅要檢測該有焦點(diǎn)的激勵(lì)源的極值，還要在噪聲的瞬間值上進(jìn)行切換。將該限幅了的輸出信號(hào)加給積分器40或者某些其他的低通濾波電路。在輸出端上，將會(huì)出現(xiàn)與原始有焦點(diǎn)的及背景激勵(lì)源非常相象的波形。該極值編碼系統(tǒng)的輸入/輸出特性在很大程度上取決于輸入信號(hào)中認(rèn)為是噪聲的那部分的概率密度分布。如果所表示的噪聲具有高斯(Gaussian)分布，則該系統(tǒng)表示給出一個(gè)指數(shù)型的如像輸入/輸出關(guān)系那樣的誤差函數(shù)。盡管在一個(gè)短時(shí)間間隔內(nèi)的顯著衰變(例如直到10個(gè)過零點(diǎn))及幅度壓縮與屏蔽效應(yīng)，該極值編碼信號(hào)處理系統(tǒng)均證實(shí)在兼有聲象模擬輸入信號(hào)時(shí)，都給出極小或沒有任何主觀意識(shí)上的衰變。
極值編碼在很大程度上依賴于寬帶隨機(jī)噪聲的可利用性。在沒有這種附加噪聲的情況下，輸出信號(hào)就能強(qiáng)烈地衰弱下來。這就是說，噪聲的帶寬決定著實(shí)際的輸出質(zhì)量。當(dāng)信號(hào)電平適當(dāng)提高的時(shí)候，背景激勵(lì)源往往會(huì)給出足夠充分的極值。在這種情況下，可以不需要附加噪聲或殘留噪聲。在給出低電平波形的情況下，沒有噪聲將會(huì)造成引起嚴(yán)重衰變的低過零速度。當(dāng)不存在有輸出信號(hào)時(shí)，該附加噪聲，特別是它的帶寬是極其關(guān)鍵的。造成非零輸出電平，將會(huì)把噪聲限制掉。為了在沒有輸入信號(hào)的情況下給出一個(gè)零輸出電平，在理論上，該噪聲頻譜將必須是無限的?？梢杂?jì)算出，對(duì)于附加噪聲帶寬的每個(gè)倍頻程，該RMS輸出電壓都將按照3dB的樣子下降。
為了取得能以接受的信噪比，例如，用于通信系統(tǒng)，它要轉(zhuǎn)換成適合于超過10MHz范圍的限幅速度的要求。根據(jù)目前現(xiàn)有技術(shù)中的電子元件及設(shè)計(jì)技術(shù)，在這種速度上進(jìn)行操作，那是很困難的并且是昂貴的。這種情況即適用于限幅器也適用于噪聲源。
進(jìn)而，極值編碼信號(hào)處理技術(shù)也受到由噪聲發(fā)生器設(shè)計(jì)所強(qiáng)加的約束所限制。該極值編碼信號(hào)處理電路的信號(hào)響應(yīng)在很大程度上是由該噪聲的概率密度分布來決定的。該概率密度分布將決定能予以處理的輸入電平的動(dòng)態(tài)范圍。按照感知激勵(lì)系統(tǒng)，該極值編碼信號(hào)處理方法對(duì)于聲學(xué)信號(hào)必須能在超過100dB以上的范圍內(nèi)起作用。這些限制一部分是由限幅器的靈敏度及過驅(qū)動(dòng)能力所加給的，但主要是由噪聲電平的動(dòng)態(tài)范圍強(qiáng)加進(jìn)來的。為了增加其動(dòng)態(tài)范圍也存在一些電路，例如放大器。但這又增加了一些額外的增益/帶寬上的限制。
因此，本發(fā)明的目的是解決如上極值編碼系統(tǒng)中所提到的一些問題。
本發(fā)明再一個(gè)目的是提供一種對(duì)該系統(tǒng)給出的輸入信號(hào)電平是自適應(yīng)的極值編碼信號(hào)處理系統(tǒng)。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種可以自動(dòng)調(diào)整其輸入信號(hào)及噪聲信號(hào)的相對(duì)電平的極值編碼信號(hào)處理系統(tǒng)。
本發(fā)明再有一個(gè)目的是提供一種根據(jù)其輸入的模擬信號(hào)電平可以改變附加到該輸入信號(hào)上的隨機(jī)噪聲的極值編碼信號(hào)處理系統(tǒng)。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種可以把輸入的模擬信號(hào)電平調(diào)整到與噪聲信號(hào)電平相關(guān)的極值編碼信號(hào)處理系統(tǒng)。
本發(fā)明再有一個(gè)目的是提供一種當(dāng)對(duì)該系統(tǒng)加給低電平輸入信號(hào)時(shí)，能夠在很大程度上消除出現(xiàn)在極值編碼信號(hào)處理系統(tǒng)中的進(jìn)行限幅的噪聲的極值編碼信號(hào)處理系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案通過處理模擬信號(hào)的裝置達(dá)到如上所述的發(fā)明目的。該裝置包括有檢測模擬信號(hào)極大值及極小值出現(xiàn)次數(shù)的裝置，由此產(chǎn)生出一個(gè)檢波信號(hào)、對(duì)該模擬信號(hào)或該檢波信號(hào)實(shí)質(zhì)上給出隨機(jī)噪聲的裝置，并且把該噪聲疊加到這些信號(hào)上，而且具有所含頻率在其頻率范圍內(nèi)要比該模擬信號(hào)中的最高頻率高得多的一些頻率的寬帶頻譜、連接到僅僅在把噪聲的出現(xiàn)作為編碼信號(hào)的情況下對(duì)模擬信號(hào)極大值與極小值出現(xiàn)的次數(shù)作編碼進(jìn)行檢測的裝置的裝置，該編碼裝置具有比模擬信號(hào)帶寬大的帶寬，并且該編碼信號(hào)含有足以能夠從中再生該模擬信號(hào)的信息，對(duì)該模擬信號(hào)或檢波信號(hào)實(shí)質(zhì)上給出隨機(jī)噪聲的裝置，它包括有噪聲源裝置，還包括有由放大器和檢波器組成的增益控制裝置;該檢波器具有提供模擬信號(hào)或檢波信號(hào)的輸入，并具有與該模擬信號(hào)或檢波信號(hào)的功率平均值相關(guān)的輸出;將該平均值信號(hào)用作放大器的控制輸入;該放大器具有一個(gè)耦合到噪聲源輸出端的輸入端，而其輸出端耦合到編碼裝置的輸入端;由此該放大器根據(jù)該模擬信號(hào)或檢波信號(hào)的平均值改變噪聲源輸出的幅度。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案通過處理模擬信號(hào)的裝置也能達(dá)到如上所述的發(fā)明目的。該裝置包括有檢測模擬信號(hào)極大值與極小值出現(xiàn)次數(shù)的裝置，由此產(chǎn)生一個(gè)檢波信號(hào)、對(duì)該檢波信號(hào)實(shí)質(zhì)上給出隨機(jī)噪聲的裝置，并且把該噪聲疊加到該檢波信號(hào)上，而且具有所含頻率在其頻率范圍內(nèi)要比該模擬信號(hào)中的最高頻率高得多的一些頻率的寬帶頻譜、連接到僅僅在把噪聲的出現(xiàn)作為編碼信號(hào)的情況下對(duì)模擬信號(hào)極大值與極小值出現(xiàn)的次數(shù)作編碼進(jìn)行檢測的裝置的裝置，該編碼裝置具有比模擬信號(hào)帶寬大的帶寬，并且該編碼信號(hào)含有足以能夠從中再生該模擬信號(hào)的信息，對(duì)該檢波信號(hào)實(shí)質(zhì)上給出隨機(jī)噪聲的裝置，它包括有噪聲源裝置，還包括有由放大器和檢波器組成的增益控制裝置;該檢波器具有提供檢波信號(hào)的輸入，并具有與該檢波信號(hào)的平均值相對(duì)應(yīng)的輸出將該平均值信號(hào)用作放大器的控制輸入;該放大器具有耦合到檢波裝置輸出端的輸入端，而其輸出端耦合到編碼裝置的輸入端;由此該放大器根據(jù)該與噪聲相關(guān)的檢波信號(hào)平均值改變檢波裝置輸出的幅度。
根據(jù)本發(fā)明的方法也能達(dá)到如上述的發(fā)明目的。
參閱如下附圖，在下面詳細(xì)的說明書中將對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
圖1示出極值編碼信號(hào)處理系統(tǒng)的基本方框圖。它以美國專利4，545，065為例，已作過了討論。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的自適應(yīng)極值編碼系統(tǒng)的簡化方框圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的自適應(yīng)極值編碼系統(tǒng)較詳細(xì)的方框圖。
圖4是自適應(yīng)極值編碼系統(tǒng)的詳細(xì)電路圖。
圖5是圖3裝置的輸入/輸出關(guān)系曲線圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的自適應(yīng)極值編碼系統(tǒng)另一個(gè)實(shí)施方案的方框圖。以及圖7是圖6裝置的輸入/輸出特性曲線圖。
現(xiàn)在再參閱附圖，特別是圖2，說明本發(fā)明的基本原理。微分器用標(biāo)號(hào)20表示，噪聲源用標(biāo)號(hào)15表示，用來對(duì)模擬波形附加上噪聲。比較圖1和圖2可看出，可以把該噪聲附加在輸入信號(hào)微分之前，也可以把它附加在輸入信號(hào)微分之后。圖2是把噪聲附加在微分之后。然而，該噪聲發(fā)生器15不再把有恒定能量的隨機(jī)波形加給求和電路10了。采用由RMS檢波器47和壓控放大器50組成的增益控制電路45來變更對(duì)求和電路提供的RMS噪聲電平。因此，噪聲n(t)將適應(yīng)進(jìn)來的信號(hào)電平。向RMS檢波器給出輸入信號(hào)s(t)。在這個(gè)實(shí)施方案中的輸入信號(hào)s(t)是微分后的模擬信號(hào)和任何背景噪聲。由于使這附加的噪聲n(t)適應(yīng)于在該極值編碼信號(hào)處理系統(tǒng)的輸入端上能量的結(jié)果，所以把圖2所示的裝置稱作自適應(yīng)極值編碼系統(tǒng)。人的感知系統(tǒng)看起來似乎不能檢測由該系統(tǒng)引起的信號(hào)失真。這種因素也就決定了該處理系統(tǒng)的整個(gè)實(shí)用性及操作。這種失真可能包括幅度壓縮，而且在更極端一些的情況下，還可能有信息的全部丟失。如圖2所示之，將求和電路10的輸出饋送給無限限幅電路30，再把它的輸出連接到積分器40。
如圖2所示之，RMS檢波器47對(duì)進(jìn)來信號(hào)的RMS電平作檢波，并且相應(yīng)地修改噪聲源的幅度。因此，當(dāng)有一個(gè)低電平模擬信號(hào)或者近于零電平時(shí)，則減少該噪聲的幅度;于是在低電平信號(hào)的操作期間里，也就減少了限幅噪聲的電平。如上討論之，在沒有自適應(yīng)的極值編碼處理系統(tǒng)中，當(dāng)模擬信號(hào)電平極端低時(shí)，噪聲的存在則會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生出可以聽得見的限幅噪聲。
圖3是極值編碼信號(hào)處理系統(tǒng)更為詳細(xì)的方框圖。如果噪聲n(t)的RMS值是以線性方式跟隨著信號(hào)的功率的話，那么該系統(tǒng)的輸入/輸出特性將會(huì)是平的。該系統(tǒng)將非常象有類似平坦的輸入/輸出關(guān)系的自動(dòng)增益控制電路所起的作用一樣，導(dǎo)致主觀上的衰變及許多不穩(wěn)定性的問題。然而，當(dāng)信號(hào)能量與噪聲能量之間的關(guān)系符合某種對(duì)數(shù)曲線的關(guān)系時(shí)，那么這種主觀上的衰變就可能不顯得很重要了。為了實(shí)現(xiàn)這種效果，在RMS檢波器47與電壓控制放大器之間設(shè)有對(duì)數(shù)壓縮電路55。換句話說，如圖4所說明之，可以把該對(duì)數(shù)壓縮電路55歸并成為檢波器47及/或電壓控制放大器50。對(duì)該放大器/壓縮器55一般的輸入/輸出關(guān)系示于圖5。
當(dāng)沒有輸入信號(hào)s(t)時(shí)，該RMS檢波器將給出一個(gè)零電平，于是在增益控制電路的輸出端上迫使噪聲n(t)呈現(xiàn)非常低的幅值。在這種情況下，無限限幅器30就不能得出足夠充分的能夠在瞬變值之間給出有短時(shí)間間隔的輸出信號(hào)的過零點(diǎn)。在積分電路的輸出端上，信號(hào)o(t)會(huì)給出許多與任何輸入均無關(guān)的很強(qiáng)的頻率成份。為了避免這種問題，采用外加的衰減器60始終向求和電路附加上少量的噪聲。如圖2所討論之，在理論上可以作到的是，當(dāng)把壓縮電路55變成在沒有輸入能量的情況下給出一個(gè)低的DC電平輸出，則會(huì)得到同樣的效果。如圖3所示，把噪聲產(chǎn)生器15的輸出加給衰減器60，然后再把它連接到求和電路10。該噪聲產(chǎn)生器15的輸出也加給低通濾波器電路65。該低通濾波器的下降3dB的帶寬大約是5MHz。
現(xiàn)在，我們來說明相對(duì)于非自適應(yīng)極值編碼來說，該自適應(yīng)極值編碼系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。
首先，大大擴(kuò)展了在沒有明顯主觀衰變的情況下所要處理的激勵(lì)的輸入振幅動(dòng)態(tài)范圍。在此，對(duì)于通常的極值編碼來說，這個(gè)范圍在很大程度上取決于背景激勵(lì)和附加噪聲的概率密度分布，而現(xiàn)在經(jīng)過修改的噪聲就可以跟隨著信號(hào)到極高電平及極低電平上。在理論上，該輸入動(dòng)態(tài)范圍是無限的。在考慮設(shè)計(jì)極值時(shí)，實(shí)際值要超過140dB的極限。對(duì)于非自適應(yīng)極值編碼信號(hào)處理來說，這個(gè)范圍要被限制到80dB左右。
第二，可以降低限幅器的限幅速度，并且可以縮短附加噪聲的帶寬。這種特性產(chǎn)生于兩種效應(yīng)。第一是由于它具有可以用輸入波形的時(shí)間關(guān)系特征來表示輸入激勵(lì)的精確性。在非自適應(yīng)極值編碼中，要達(dá)到對(duì)于主觀和客觀評(píng)測來說都可稱之謂足夠充分的近似，那么對(duì)每個(gè)波形段僅只需要一個(gè)相對(duì)適中的過零點(diǎn)數(shù)。在此，比較少的特征數(shù)，將會(huì)造成衰變，并且再高的過零速度也將不會(huì)提高所感知的質(zhì)量。當(dāng)附加的噪聲與信號(hào)不相關(guān)時(shí)，每秒內(nèi)的特征數(shù)將會(huì)變化很大的。通過大部分交義點(diǎn)都是冗余的。用自適應(yīng)極值編碼，則把噪聲附加在一些更為相關(guān)的電平上。這樣就可以更加有效地選擇該噪聲帶寬了。跟隨噪聲所必要的限幅速度也可以降低了?？梢越档拖薹俣鹊牡诙€(gè)原因是根據(jù)在這當(dāng)中現(xiàn)在可以處理許多低強(qiáng)度的激勵(lì)。如果沒有自適應(yīng)噪聲的話，那么該附加的噪聲將會(huì)把低電平信號(hào)屏蔽掉。為了獲得低輸出電平，在沒有其它激勵(lì)的情況下，所附加噪聲的限幅則需要寬帶處理。然而，當(dāng)該噪聲適應(yīng)于該信號(hào)的功率時(shí)，則可以保留這些低強(qiáng)度信號(hào)。心理物理學(xué)的測試說明當(dāng)經(jīng)過處理并由該系統(tǒng)再放大的低電平信號(hào)將會(huì)以原始低電平激勵(lì)的形式出現(xiàn)。經(jīng)過限幅的高斯噪聲則作為多多少少有些不尋常的有時(shí)是刺激性激勵(lì)的形式被感覺到。當(dāng)提高輸入電平時(shí)，該感覺系統(tǒng)看起來似乎并不是去檢測幅值壓縮的效果，通常則是連接到一些自動(dòng)增益控制的裝備上去。
第三，該系統(tǒng)作為一個(gè)特征檢測器工作得更加有效。在該系統(tǒng)的輸出端上，保持其主觀性能的同時(shí)，每秒內(nèi)的特征數(shù)則顯著地減少了。這種特征是由于降低了過零的速度而造成的。對(duì)該系統(tǒng)造成冗余的原始信息部分也大得很多。在實(shí)際的系統(tǒng)中，用于極值編碼信號(hào)處理的信息衰減系數(shù)可以是從1.5到4的范圍，而且自適應(yīng)極值編碼僅僅可以保留原始信號(hào)的30%到10%。在通信系統(tǒng)中，這種特性將會(huì)造成聲音信號(hào)及視頻信號(hào)更惹人注目位速率壓縮。
第四，該系統(tǒng)給出了更加自然的噪聲屏蔽效果。似乎人的感覺系統(tǒng)的操作更像是一個(gè)過零檢測器，通過其自身作用修正激勵(lì)的強(qiáng)度;看來自適應(yīng)極值編碼系統(tǒng)對(duì)于那些需要主動(dòng)使用這些修正功能的信號(hào)來說，將會(huì)起到更好的作用。相信如像在心理物理學(xué)測試中所觀檢到的那樣，將這種屏蔽效果連系到噪聲的適應(yīng)上去。
第五，可以把通過感覺系統(tǒng)連接到屏蔽上去的效果利用在使用自適應(yīng)極值編碼的環(huán)境噪聲或背景噪聲的降低系統(tǒng)之中。當(dāng)背景噪聲兼有一個(gè)聚焦激勵(lì)時(shí)，通常是把其主激勵(lì)保持在環(huán)境噪聲以上至少10至20dB的電平上。這種效果可以由人來完成，例如通過講話。聽覺系統(tǒng)會(huì)使講話者衡量其背景，而后為了區(qū)分出噪聲和信號(hào)，再把話語講到使聽者覺到是一個(gè)足能強(qiáng)的水平上。在這樣的情況下，則是把該自適應(yīng)噪聲給在一個(gè)除了信號(hào)以外足以能夠把絕大部分背景噪聲屏蔽掉的水平上。該自適應(yīng)極值編碼系統(tǒng)的輸出可以提供出一個(gè)帶有增強(qiáng)語音質(zhì)量的波形。對(duì)于視頻信號(hào)來說，同樣也希望有這樣的效果。
圖4是一個(gè)自適應(yīng)極值編碼系統(tǒng)的電路方框圖。主動(dòng)型微分器電路示于20，其中包括有型號(hào)可以是LF356的一個(gè)運(yùn)算放大器22。該微分器電路20最好具有大約10KHz的截止頻率。為了限制其高頻增益，連有電容器C2。
無限限幅器電路示于30，該寬帶無限限幅器30采用兩級(jí)31和32。其中每一級(jí)均可由LM319運(yùn)算放大器形成的比較器電路組成。該限幅器電路的帶寬最好超過10MHz。用多圈電位器R5作精確的DC調(diào)節(jié)，使該比較器在輸入電平接近于零的電平上進(jìn)行轉(zhuǎn)換。連接到電阻器R7上的DC電壓(以5V來進(jìn)行說明)決定其限幅器電路輸出電壓的擺動(dòng)范圍。
積分器示于40。該主動(dòng)型積分器40可以由LF356型運(yùn)算放大器42組成。該電路最好具有由電容器C5和電阻器R8決定的大約為20赫茲的截止頻率。
用標(biāo)號(hào)15和65表示圖4中的組合噪聲源和低通濾波器。該噪聲源15提供出大約為5MHz帶寬的隨機(jī)噪聲。實(shí)際的噪聲是由按照齊納(Zener)二極管的形式進(jìn)行工作的一個(gè)NPN晶體管T1產(chǎn)生的。晶體管T1基極上的RMS電壓大約為4毫伏。將該晶體管T1的基極連接到低噪聲前置放大級(jí)17的正向輸入端。該前置放大器可以是LM387型?？梢园阉局驮肼暻爸梅糯笃?7設(shè)計(jì)成將其低電平噪聲放大約33倍。第二個(gè)前置放大級(jí)19可以提供約3倍的增益，并且也可是LM387型。整個(gè)噪聲產(chǎn)生器電路給出大約400毫伏RMS的噪聲輸出n(t)。通過電容器C14把噪聲信號(hào)電容性地耦聯(lián)到電壓控制放大器電路50。
如圖4所示，衰減器電路60由可變電阻器R21組成，把該可變電阻器R21的輸出加給由運(yùn)算放大級(jí)12組成的求和電路10的部件上。該運(yùn)算放大器12可以是LF356型，并且如以下要說明的，把放大器電路50的輸出與經(jīng)衰減的噪聲信號(hào)相組合起來。
RMS檢波器47如圖4所指出的那樣。實(shí)際上，圖4中的這個(gè)RMS檢波器47也完成圖3中55所示的對(duì)數(shù)放大/壓縮，因?yàn)樗窃谕粫r(shí)間上完成對(duì)數(shù)壓縮的作用。電路47設(shè)在運(yùn)放49和積分電路57周圍。該積分電路可由NF572組成。運(yùn)算放大器49可由LF356型組成。用電容器C7把微分器電路20的輸出s(t)耦聯(lián)到電路47。該積分電路57將起著具有80dB輸入動(dòng)態(tài)范圍的一個(gè)絕對(duì)值檢波器的作用。
該電路47的輸出，當(dāng)把它耦合到第二級(jí)NE572積分電路51時(shí)，則給電壓控制放大器50提供一個(gè)由控制信號(hào)決定的對(duì)數(shù)響應(yīng)。該控制信號(hào)就是該對(duì)數(shù)放大器電路47的輸出信號(hào)。通常用在擴(kuò)展器電路中的積分電路51，非常適用于這種應(yīng)用。當(dāng)輸入信號(hào)在80dB的全范圍上進(jìn)行變動(dòng)時(shí)，則該電壓控制放大器50的增益將在大約50dB的范圍上變化。這種電路相對(duì)其他運(yùn)算放大器的設(shè)計(jì)來說，一個(gè)額外的優(yōu)越性就是它的帶寬很寬。
把由輸入信號(hào)s(t)的RMS電壓控制的RMS噪聲電壓加給運(yùn)算放大器31的正向輸入端;在此，該噪聲信號(hào)與該經(jīng)過微分的模擬輸入信號(hào)相混合。為所指出的那樣，為了給出自適應(yīng)的噪聲信號(hào)n(t)和經(jīng)衰減的噪聲信號(hào)n'(t)，由運(yùn)算放大器12實(shí)現(xiàn)圖3中方框10所示的部分求和操作。然后，再把該組合的噪聲信號(hào)n(t)加上n'(t)通過運(yùn)算放大器31附加到經(jīng)過微分的模擬信號(hào)上。當(dāng)然，還可以提出實(shí)現(xiàn)該求和操作的其他裝置。
用電阻器R18設(shè)置該電壓控制放大器50的增益，該絕對(duì)值檢波器電路47和電壓控制放大器50的響應(yīng)時(shí)間是由四個(gè)電容器控制的。該上升時(shí)間由電容器C10和C15來設(shè)定，而下降時(shí)間由C9和C16來設(shè)定。
如上所述之，該衰減電路60是由電阻器R21和R20及電容器C18給出的。這個(gè)電路在輸入信號(hào)接近于零的情況下，對(duì)限幅器30只提供少量的噪聲。在這種低電平的情況下通過R21調(diào)節(jié)的附加噪聲必須使該限幅器足以能夠以高速進(jìn)行觸發(fā)，以便防止聽到那些低頻噪聲成份。
現(xiàn)將圖4電路中所用的元件及元件值示于如下的表格中22、42、49、12LF35631、32LM31917、19LM38751、57NE572T1BC109C
R16.8kR212kR36.8kR42.2kR520kR610kR71kR8100kR9100kR1015kR1115kR1210kR1310kR141kR151kR161kR171kR1815kR1910kR2015kR21100kR2210kR23100kR2433k
R253.3kR26100kR2733kR2810kR2933k(所有電阻值均以歐姆為單位)C12nC22nC310μC41μC547nC610μC72.2μC82.2μC910μC101μC112.2μC122.2μC132.2μC143.3μC1510μC163.3μC172.2μC1810n
C193.3μC20100nC21100nC2222nC23100nC2410μC251n(所有電容值均以法拉為單位)圖6是根據(jù)本發(fā)明的自適應(yīng)極值編碼系統(tǒng)另一個(gè)實(shí)施方案的方框圖。在圖6所示的裝置中，不是調(diào)節(jié)噪聲源的電平，而是讓噪聲源的電平保持恒定，而后改變輸入信號(hào)的電平，由此來適應(yīng)噪聲源的電平。因此，根據(jù)本發(fā)明，可以相對(duì)于輸入信號(hào)調(diào)節(jié)噪聲，也可以相對(duì)于噪聲調(diào)節(jié)輸入信號(hào)。
用電壓控制放大器50'來產(chǎn)生圖6中所示的修正。將電壓控制放大器50'的控制輸入端連接到DC-DC轉(zhuǎn)換器100，再依次把該轉(zhuǎn)換器的輸入端連接到包絡(luò)跟隨器110的輸出端。關(guān)于該DC-DC轉(zhuǎn)換器所選用方案的輸入/輸出特性曲線示于圖7。把該包絡(luò)跟隨器110的輸入耦合到微分器20'輸出端上所給出的經(jīng)過微分后的輸入信號(hào)上。把該電壓控制放大器50'的輸出饋送到求和電路10'。把該求和電路10'的另一個(gè)輸入端連接到噪聲源15'。同如上所述的實(shí)施方案一樣，把該求和電路的輸出端連接到對(duì)積分器40'給出輸出的無限限幅電路30'。由于該限幅電路30'只起到一個(gè)信號(hào)電平與噪聲電平的比較器的作用，所以分別減小或提高噪聲同分別提高或降低信號(hào)電平基本上是相同的。
圖6所示框圖的裝置的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是對(duì)頻帶有限的輸入信號(hào)進(jìn)行調(diào)整，而不是對(duì)頻帶寬得多的噪聲信號(hào)作修正。此外，它有可能采用傳統(tǒng)的自動(dòng)增益控制電路來代替圖6中所示的包絡(luò)檢波器110、DC-DC轉(zhuǎn)換器100和電壓控制放大器50'。但是，為了取得良好的主觀性能，必須要大幅度地修改現(xiàn)有的這些自動(dòng)增益控制電路。在所選用的設(shè)計(jì)中，該包絡(luò)跟隨器的上升及下降時(shí)間比起常規(guī)的自動(dòng)增益控制電路來，是處在很短的持續(xù)時(shí)間上的(100μs到1ms)。進(jìn)而，在由標(biāo)號(hào)105指示的自動(dòng)增益控制方框之前，接有微分電路20'。因此，對(duì)該自動(dòng)增益控制電路105進(jìn)行簡單的連接，將是不夠充分的。
以上說明借助于實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述。然而，在不脫離本發(fā)明專利申請權(quán)利要求中所指出的發(fā)明精神及范圍的情況下，將完全可以作出各種改型。因此，本說明書及附圖認(rèn)為只是對(duì)本發(fā)明的解釋，但并不存在任何限定的意思。
權(quán)利要求
1.一個(gè)處理模擬信號(hào)的裝置包括有用于檢測模擬信號(hào)極大值和極小值出現(xiàn)次數(shù)的裝置，由此產(chǎn)生一個(gè)檢波信號(hào)；用于實(shí)質(zhì)上對(duì)上述模擬信號(hào)或檢波信號(hào)產(chǎn)生出隨機(jī)噪聲的裝置，并且將該噪聲疊加到這些信號(hào)上，而且具有在頻率范圍上含有比該模擬信號(hào)中的最高頻率高得多的一些頻率的寬帶頻譜；用于連接到僅僅在有上述噪聲的情況下，對(duì)上述模擬信號(hào)極大值和極小值的出現(xiàn)次數(shù)進(jìn)行編碼作為一個(gè)編碼信號(hào)進(jìn)行檢測的裝置的裝置；該編碼裝置具有比上述模擬信號(hào)的帶寬還要寬得多的帶寬，并且該編碼信號(hào)含有足以能使上述模擬信號(hào)從中再生的信息；用于對(duì)上述模擬信號(hào)或檢波信號(hào)實(shí)質(zhì)上產(chǎn)生出隨機(jī)噪聲的裝置；該裝置包括有噪聲源裝置和增益控制裝置；該增益控制裝置由放大器和檢波器組成；把上述模擬信號(hào)或檢波信號(hào)加給上述檢波器的輸入端，然后輸出與上述模擬信號(hào)或檢波信號(hào)的功率平均值相關(guān)的信號(hào)，而后再把該平均值信號(hào)用作上述放大器的控制輸入信號(hào)；該放大器的輸入端連接到上述噪聲源裝置的輸出端上，而其輸出端連接到上述編碼裝置的輸入端上；借此，該放大器根據(jù)上述模擬信號(hào)或檢波信號(hào)的平均值改變上述噪聲源裝置的輸出幅值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中的裝置，其中檢測裝置包括有用于將上述極大值和極小值的出現(xiàn)次數(shù)轉(zhuǎn)換成時(shí)間軸過零點(diǎn)的微分器，以及由用來將上述時(shí)間軸過零點(diǎn)進(jìn)行編碼變成為二進(jìn)制信號(hào)瞬間值的限幅裝置所組成的編碼裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2中的裝置，其中上述限幅裝置由無限限幅裝置組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中的裝置，還包括有連接到接收上述編碼信號(hào)進(jìn)行編碼的裝置的裝置，作為對(duì)于人的感覺系統(tǒng)來說，產(chǎn)生主觀上與上述模擬信號(hào)完全相同的一個(gè)輸入信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4中的裝置，其中的產(chǎn)生信號(hào)的裝置由積分裝置組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1中的裝置，其中的檢波裝置由均方根平均值檢波器組成，而放大器則由電壓控制放大器組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1中的裝置，還包括有連接上述檢波裝置和編碼裝置的求和電路裝置;并且該求和電路裝置的輸入端連接到上述放大器上，用來對(duì)上述檢波信號(hào)及上述放大器的輸出信號(hào)進(jìn)行求和。
8.根據(jù)權(quán)利要求1中的裝置，還包括有用來對(duì)上述放大器提供對(duì)數(shù)輸入控制信號(hào)的對(duì)數(shù)放大或壓縮的裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1中的裝置，還包括有將上述噪聲源裝置的輸出信號(hào)連接到上述編碼裝置上的裝置，從而無需通過上述放大器即把來自上述噪聲源裝置中的部分噪聲信號(hào)加給上述編碼裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9中的裝置，其中的連接裝置由衰減裝置組成。
11.根據(jù)權(quán)利要求10中的裝置，還包括有在上述檢波裝置與上述給出組合信號(hào)的編碼裝置之間設(shè)有的求和電路裝置;該求和電路裝置對(duì)上述檢波信號(hào)、上述放大器的輸出信號(hào)以及上述衰減裝置的輸出信號(hào)進(jìn)行求和，而后再把該組合信號(hào)加給上述編碼裝置
12.一個(gè)處理模擬信號(hào)的方法，包括有對(duì)上述模擬信號(hào)極大值和極小值出現(xiàn)的次數(shù)進(jìn)行檢測，由此產(chǎn)生出一個(gè)檢波信號(hào);對(duì)上述模擬信號(hào)和檢波信號(hào)實(shí)質(zhì)上產(chǎn)生出隨機(jī)噪聲，并將該噪聲疊加到這些信號(hào)上，而且具有一個(gè)頻段內(nèi)含有比上述模擬信號(hào)中的最高頻率還要高得多的一些頻率的寬帶頻譜;在有噪聲的情況下，僅僅對(duì)上述模擬信號(hào)極大和極小值出現(xiàn)的次數(shù)以編碼信號(hào)形式進(jìn)行編碼;該編碼步驟包括用具有比上述模擬信號(hào)的帶寬還要寬得多的編碼裝置進(jìn)行編碼，并且該編碼信號(hào)含有足以能夠從中再生上述模擬信號(hào)的信息;該對(duì)上述模擬信號(hào)或檢波信號(hào)提供實(shí)質(zhì)上是隨機(jī)噪聲的步驟包括附加上來自噪聲源裝置的噪聲，并且還包括通過檢測與上述模擬信號(hào)或檢波信號(hào)的功率平均值相關(guān)的信號(hào)，對(duì)上述噪聲的幅度進(jìn)行控制，從而提供出一個(gè)平均值信號(hào)，并且用這個(gè)平均值信號(hào)作為控制信號(hào)來改變上述噪聲的幅度。
13.根據(jù)權(quán)利要求12中的方法，其中第一個(gè)要求進(jìn)行檢測的步驟包括有對(duì)上述模擬信號(hào)進(jìn)行微分，變成為微分信號(hào)，從而把極大值和極小值出現(xiàn)的次數(shù)轉(zhuǎn)換成為時(shí)間過零點(diǎn);而進(jìn)行編碼的步驟包括有對(duì)上述微分信號(hào)進(jìn)行限幅，從而對(duì)上述時(shí)間軸過零點(diǎn)進(jìn)行編碼，變成為二進(jìn)制信號(hào)的瞬間值。
14.根據(jù)權(quán)利要求13中的方法，其中的限幅步驟由無限限幅形成。
15.根據(jù)權(quán)利要求12中的方法，還包括有對(duì)于人的感覺系統(tǒng)來說，從上述編碼信號(hào)中產(chǎn)生出一個(gè)主觀上與上述模擬信號(hào)完全相同的信號(hào)的步驟。
16.根據(jù)權(quán)利要求15中的方法，其中上述產(chǎn)生步驟通過積分來形成。
17.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中進(jìn)行檢測的第二步驟包括有對(duì)上述模擬信號(hào)或檢波信號(hào)的均方根平均值進(jìn)行檢測，而控制上述噪聲幅度的步驟包括有用放大器對(duì)上述幅值進(jìn)行控制，而且該放大器的輸入端連接到上述噪聲源裝置，并且把上述控制信號(hào)加給一個(gè)控制輸入端。
18.根據(jù)權(quán)利要求12中的方法，還包括有對(duì)上述檢波信號(hào)和經(jīng)過控制的噪聲幅度信號(hào)進(jìn)行求和的步驟，從而對(duì)上述編碼裝置提供出一個(gè)求和的信號(hào)。
19.根據(jù)權(quán)利要求17中的方法，還包括有對(duì)上述加給放大器的控制信號(hào)進(jìn)行對(duì)數(shù)放大或壓縮的步驟。
20.根據(jù)權(quán)利要求12中的方法，還包括有將來自上述噪聲源裝置中的噪聲耦合到上述編碼裝置上去的步驟;借此，無需由上述控制信號(hào)進(jìn)行控制，即把來自上述噪聲源裝置中的一部分噪聲加給上述編碼裝置。
21.根據(jù)權(quán)利要求20中的方法，其中的耦合步驟包括對(duì)來自噪聲源裝置中的噪聲進(jìn)行衰減的步驟。
22.根據(jù)權(quán)利要求21中的方法，還包括有對(duì)上述檢波信號(hào)、由控制信號(hào)控制的噪聲信號(hào)以及衰減信號(hào)進(jìn)行求和的步驟，從而形成一個(gè)組合信號(hào)，而后再把該組合信號(hào)加給上述編碼裝置。
23.一個(gè)處理模擬信號(hào)的裝置，包括有用于檢測上述模擬信號(hào)極大值和極小值出現(xiàn)次數(shù)的裝置，由此產(chǎn)生出一個(gè)檢波信號(hào);用于對(duì)上述檢波信號(hào)實(shí)質(zhì)上給出隨機(jī)噪聲的裝置，并且將該噪聲疊加在這些信號(hào)上，而且具有在一個(gè)頻段內(nèi)含有比上述模擬信號(hào)中的最高頻率還要高得多的一些頻率的寬帶頻譜;連接到僅僅在有上述噪聲的情況下，對(duì)上述模擬信號(hào)極大值和極小值的出現(xiàn)次數(shù)進(jìn)行編碼作為一個(gè)編碼信號(hào)進(jìn)行檢測的裝置的裝置;該編碼裝置具有比上述模擬信號(hào)的帶寬還要寬得多的帶寬，并且該編碼信號(hào)含有足以能使上述模擬信號(hào)從中再生的信息;用于對(duì)上述檢波信號(hào)實(shí)質(zhì)上提供隨機(jī)噪聲的裝置;該裝置包括有噪聲源裝置，并且還包括由放大器和檢波器組成的增益控制裝置;將上述檢波信號(hào)加給上述檢波器的輸入端，然后輸出與上述檢波信號(hào)的功率平均值相關(guān)的信號(hào)，而后在把該平均值信號(hào)用作上述放大器的控制輸入信號(hào);該放大器的輸入端連接到上述檢波裝置的輸出端上，而其輸出端連接到上述編碼裝置的輸入端上;借此，該放大器根據(jù)上述與其噪聲相關(guān)的檢波信號(hào)平均值改變上述檢波裝置輸出信號(hào)的幅度。
24.根據(jù)權(quán)利要求23中的裝置，其中檢測裝置包括有用于將上述極大值和極小值的出現(xiàn)次數(shù)轉(zhuǎn)換成時(shí)間軸過零點(diǎn)的微分器，以及由用來將上述時(shí)間軸過零點(diǎn)進(jìn)行編碼變成為二進(jìn)制信號(hào)瞬間值的限幅裝置所組成的編碼裝置。
25.根據(jù)權(quán)利要求24中的裝置，其中上述限幅裝置由寬帶無限限幅裝置組成。
26.根據(jù)權(quán)利要求23中的裝置，還包括有連接到接收上述編碼信號(hào)進(jìn)行編碼的裝置的裝置，作為對(duì)于人的感覺系統(tǒng)來說，產(chǎn)生主觀上與上述模擬信號(hào)完全相同的一個(gè)輸入信號(hào)。
27.根據(jù)權(quán)利要求26中的裝置，其中的產(chǎn)生裝置由積分裝置組成。
28.根據(jù)權(quán)利要求23中的裝置，其中的檢波器由包絡(luò)跟隨器組成，而放大器則由電壓控制放大器組成。
29.根據(jù)權(quán)利要求23中的裝置，還包括有連接上述增益控制裝置和編碼裝置的求和電路裝置;并且該求和電路裝置的輸入端連接到上述噪聲源裝置上，用來對(duì)上述噪聲源裝置的輸出信號(hào)及上述放大器的輸出信號(hào)進(jìn)行求和。
30.根據(jù)權(quán)利要求23中的裝置，還包括有用來對(duì)上述放大器提供輸入控制信號(hào)的DC-DC轉(zhuǎn)換器。
31.一個(gè)處理模擬信號(hào)的方法，包括有對(duì)上述模擬信號(hào)極大值和極小值出現(xiàn)的次數(shù)進(jìn)行檢測，由此產(chǎn)生出一個(gè)檢波信號(hào);對(duì)上述檢波信號(hào)實(shí)質(zhì)上提供隨機(jī)噪聲，并將該噪聲疊加到這些信號(hào)上，而且具有在一個(gè)頻段內(nèi)含有比上述模擬信號(hào)中的最高頻率還要高得多的一些頻率的寬帶頻譜;在有噪聲的情況下，僅僅對(duì)上述模擬信號(hào)極大值和極小值出現(xiàn)的次數(shù)以編碼信號(hào)形式進(jìn)行編碼;該編碼步驟包括用具有比上述模擬信號(hào)的帶寬還要寬得多的編碼裝置進(jìn)行編碼，并且該編碼信號(hào)含有足以能夠從中再生上述模擬信號(hào)的信息;該對(duì)上述模擬信號(hào)或檢波信號(hào)提供實(shí)質(zhì)上是隨機(jī)噪聲的步驟包括附加上來自噪聲源裝置的噪聲，并且還包括通過檢測與上述檢波信號(hào)的功率平均值相關(guān)的信號(hào)，對(duì)上述檢波信號(hào)的幅度進(jìn)行控制，從而提供出一個(gè)平均值信號(hào)，并且用這個(gè)平均值信號(hào)作為控制信號(hào)來改變上述與其噪聲相關(guān)的檢波信號(hào)的幅度。
32.根據(jù)權(quán)利要求31中的方法，其中進(jìn)行檢測的步驟包括有對(duì)上述模擬信號(hào)進(jìn)行微分，變成為微分信號(hào)，從而把極大值和極小值出現(xiàn)的次數(shù)轉(zhuǎn)換成為時(shí)間過零點(diǎn);而進(jìn)行編碼的步驟包括有對(duì)上述微分信號(hào)進(jìn)行限幅，從而對(duì)上述時(shí)間軸過零點(diǎn)進(jìn)行編碼，變成為二進(jìn)制信號(hào)的瞬間值。
33.根據(jù)權(quán)利要求32中的方法，其中的限幅步驟由無限限幅形成。
34.根據(jù)權(quán)利要求31中的方法，還包括有對(duì)于人的感覺系統(tǒng)來說，從上述編碼信號(hào)中產(chǎn)生出一個(gè)主觀上與上述模擬信號(hào)完全相同的信號(hào)的步驟。
35.根據(jù)權(quán)利要求34中的方法，其中上述產(chǎn)生步驟通過積分來形成。
36.根據(jù)權(quán)利要求31中的方法，其中進(jìn)行檢測的第二個(gè)所要求的步驟包括有對(duì)上述檢波信號(hào)的包絡(luò)進(jìn)行檢測，而控制上述檢波信號(hào)幅度的步驟包括有用放大器控制其幅度，并且把上述檢波信號(hào)加給放大器的輸入端，而把上述控制信號(hào)加給一個(gè)控制輸入端。
37.根據(jù)權(quán)利要求31中的方法，還包括有對(duì)上述經(jīng)過控制的檢波信號(hào)幅度進(jìn)行求和的步驟，從而對(duì)上述編碼裝置提供出一個(gè)求和信號(hào)。
38.根據(jù)權(quán)利要求36中的方法，還包括有對(duì)上述加給放大器的控制信號(hào)進(jìn)行處理的步驟。
全文摘要
一個(gè)處理模擬信號(hào)的裝置，包括有用于檢測該模擬信號(hào)極大值和極小值出現(xiàn)次數(shù)的檢波器，由此產(chǎn)生出檢波信號(hào)、用于對(duì)該模擬信號(hào)或檢波信號(hào)提供實(shí)質(zhì)上是隨機(jī)噪聲的噪聲源，并且將該噪聲疊加到這些信號(hào)上，而且具有在一個(gè)頻段內(nèi)含有比該模擬信號(hào)中的最高頻率高得多的一些頻率的寬帶頻譜，以及連接到在有噪聲的情況下僅對(duì)該模擬信號(hào)極大值和極小值的出現(xiàn)次數(shù)以編碼信號(hào)形式進(jìn)行編碼的編碼器。該編碼器具有比模擬信號(hào)帶寬還要寬得多的帶寬，并且該編碼信號(hào)含有足以能使模擬信號(hào)從中再生的信息。
文檔編號(hào)H01H47/02GK1038374SQ8810527
公開日1989年12月27日 申請日期1988年5月31日 優(yōu)先權(quán)日1988年5月31日
發(fā)明者阿里·維斯 申請人:阿里·維斯