專(zhuān)利名稱(chēng)：用于在數(shù)字域處理數(shù)字輸入信號(hào)的方法及用于處理數(shù)字輸入信號(hào)的數(shù)字濾波器電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于處理數(shù)字輸入信號(hào)的方法，例如用于在數(shù)字揚(yáng)聲 器系統(tǒng)中的應(yīng)用。進(jìn)一步地，本發(fā)明涉及數(shù)字濾波器電路，特別是用 在數(shù)字揚(yáng)聲器系統(tǒng)中的數(shù)字濾波器電路。
背景技術(shù)：
在很多應(yīng)用中，數(shù)字濾波器已代替?zhèn)鹘y(tǒng)的模擬濾波器。特別地， 高頻數(shù)字濾波器在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和其他射頻應(yīng)用(如有源揚(yáng)聲器系統(tǒng)) 中的使用日益廣泛。
有源揚(yáng)聲器系統(tǒng)的數(shù)字聲音質(zhì)量由交叉網(wǎng)絡(luò)(crossover network) 和功率放大器提供，并由于受到高級(jí)的MOSFET工藝和集成電路設(shè)計(jì) 技術(shù)的驅(qū)使，在近些年得到充分提高。有源揚(yáng)聲器(如多路揚(yáng)聲器系 統(tǒng))，包括從特定生產(chǎn)商可知的交叉網(wǎng)絡(luò)(如T+A)。有源交叉網(wǎng)絡(luò) 需要大容量的電感和電容。在通常的交叉網(wǎng)絡(luò)中，不論是有源的還是 無(wú)源的，對(duì)應(yīng)每一個(gè)交叉中的一個(gè)通帶，總會(huì)在整體響應(yīng)中引入群時(shí) 延失真。特別地，數(shù)字交叉網(wǎng)絡(luò)使用大量的處理時(shí)間用于數(shù)字濾波。 進(jìn)一步地，已知的支持直接使用有限脈沖響應(yīng)(finite-impulse response, FIR)的數(shù)字濾波器(用于低頻的高Q成形濾波)呈現(xiàn)出非常長(zhǎng)的脈沖 響應(yīng)，并因此通常呈現(xiàn)出非常高的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種改進(jìn)的方法，用于處理數(shù)字輸 入信號(hào)，該方法具有改進(jìn)的抑制特性而沒(méi)有很大地增加濾波器特性的 復(fù)雜度。進(jìn)一步地，本發(fā)明的目的在于提供具有低復(fù)雜度解決方案的 數(shù)字濾波器電路。通過(guò)在數(shù)字域用于處理數(shù)字輸入信號(hào)X (i)的方法，可以實(shí)現(xiàn)以
上提到的目的，該方法包括
使用采樣頻率fs采樣所述數(shù)字輸入信號(hào)x (i)的寬帶輸入頻率，
使用抽取因子D進(jìn)行抽取。
通過(guò)可配置的延遲，線(xiàn)性成形采樣得到的輸入頻率， 產(chǎn)生輸出信號(hào)y (i)，其包含線(xiàn)性成形的輸入頻率，其中輸出信
號(hào)y (i)具有與所述輸入信號(hào)X (i)相同的采樣頻率。
本發(fā)明的關(guān)鍵在于數(shù)字輸入信號(hào)X(i)的線(xiàn)性成形。本發(fā)明提供用 于數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu)的新穎技術(shù)，其使得可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)所需幅度和相位
響應(yīng)的成形濾波器。在這種方法中，與采樣頻率fs相比，甚至對(duì)于非 常低頻率的高Q成形濾波函數(shù)，也能獲得較低的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，在每一級(jí)N，釆樣頻率fs被預(yù)先設(shè)定 的抽取因子D抽取成抽取器輸出信號(hào)，抽取輸出信號(hào)具有頻率fs/Dn， 其中n等于0到N。較佳地，抽取因子D是2。當(dāng)預(yù)先設(shè)定的抽取因 子D是2時(shí)，輸入頻率的一半帶寬被用于線(xiàn)性成形。換句話(huà)說(shuō)所提 議的結(jié)構(gòu)包括連續(xù)線(xiàn)性相位半頻帶抽取濾波器(特別是FIR濾波器) 鏈，以將輸入信號(hào)x (i)分割成倍頻間隔的頻帶(簡(jiǎn)稱(chēng)為"分析鏈")， 其中從一級(jí)N到下一級(jí)N+1，采樣頻率fs被除以2。
在本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述抽取器輸出信號(hào)通過(guò)數(shù)字成形 濾波器組(digital shaping filter bank)(具有不同的通帶以及可配置的 延遲)線(xiàn)性成形為成形濾波器輸出信號(hào)。針對(duì)抽取器輸出信號(hào)的線(xiàn)性 成形濾波，多個(gè)單個(gè)FIR濾波器被通過(guò)這樣一種方式進(jìn)行特別設(shè)計(jì)， 即整體結(jié)構(gòu)接近所需的整體目標(biāo)響應(yīng)。
然后，所述成形濾波器輸出信號(hào)被同一個(gè)預(yù)先設(shè)定的抽取因子D
(如D=2)上采樣和插值成所述輸出信號(hào)y (i)。換句話(huà)說(shuō)使用連 續(xù)的半頻帶插值器(如FIR插值器)鏈，成形濾波器組的成形濾波器 輸出信號(hào)被2上采樣(upsample)。在這種方式中，相同釆樣頻率fs 的信號(hào)在下一次上采樣之前被相加(簡(jiǎn)稱(chēng)為"合成鏈")。 較佳的數(shù)字濾波器電路包括
至少一個(gè)分析鏈，用于使用采樣頻率fs采樣數(shù)字輸入信號(hào)x (i)的寬帶輸入頻率，使用抽取因子D進(jìn)行抽取，
至少一個(gè)數(shù)字成形濾波器組，連接到所述分析鏈的輸出，用于利 用可配置延遲對(duì)采樣得到的輸入頻率進(jìn)行線(xiàn)性成形，
至少一個(gè)合成鏈，連接到所述數(shù)字成形濾波器組的輸出，用于產(chǎn)
生包含所述線(xiàn)性成形輸入頻率的輸出信號(hào)y (i)，其中輸出信號(hào)y (i) 具有與輸入信號(hào)x (i)相同的采樣頻率。
所述分析鏈包括至少一個(gè)抽取器，使用低通濾波和遵從采樣定理
的后續(xù)下采樣對(duì)所述數(shù)字輸入信號(hào)x (i)進(jìn)行抽取，產(chǎn)生抽取器輸出
信號(hào)。此外，所述分析鏈包括至少兩個(gè)抽取器，其中所述抽取器中至 少一個(gè)的抽取器輸出信號(hào)是所述抽取器中另一個(gè)的抽取器輸入信號(hào)。
例如，使用例如FIR半頻帶抽取器鏈，數(shù)字輸入信號(hào)x (i)被抽取因 子D (其值為2)連續(xù)下采樣。
分析鏈的抽取器輸出信號(hào)被饋送到成形濾波器組(包括單獨(dú)FIR 成形濾波器)。所述成形濾波器組特別包括至少兩個(gè)線(xiàn)性相位有限脈沖 響應(yīng)成形濾波器(隨后簡(jiǎn)稱(chēng)為FIR成形濾波器)，每一個(gè)FIR成形濾 波器具有可配置的一定長(zhǎng)度的非零脈沖響應(yīng)，并依次具有可配置的延 遲，且所述抽取器輸出信號(hào)或抽取器輸入信號(hào)之一輸入哪一個(gè)FIR成 形濾波器，哪一個(gè)FIR成形濾波器便因此產(chǎn)生成形濾波器輸出信號(hào)。 這樣設(shè)計(jì)的單個(gè)FIR成形濾波器使得以最小的復(fù)雜度(即最少數(shù)目的 乘法)實(shí)現(xiàn)靈活的濾波器。進(jìn)一步地，為了設(shè)計(jì)成形濾波器組，首先 通過(guò)使用高斯脈沖(其寬度與頻率成比例或其寬度根據(jù)所謂的MEL 比例隨頻率的不同而變化)對(duì)傳遞函數(shù)進(jìn)行濾波來(lái)清理整體目標(biāo)頻率 響應(yīng)。也可使用其他脈沖替代高斯脈沖。清理后，整體目標(biāo)頻率響應(yīng) 被一組交疊的、頻率相關(guān)的加權(quán)函數(shù)加權(quán)，以獲取針對(duì)成形濾波組中 單個(gè)FIR成形濾波器的目標(biāo)響應(yīng)。這些單個(gè)FIR成形濾波器被設(shè)計(jì)以 在頻域使用最小二乘法。
進(jìn)一步地，合成鏈包括被饋送以成形濾波器輸出信號(hào)的至少一個(gè) 加法器和一個(gè)插值器，由此成形濾波輸出信號(hào)被上釆樣并插值以產(chǎn)生 插值器輸出信號(hào)，并由此所述加法器對(duì)一個(gè)所述成形濾波輸出信號(hào)和 一個(gè)所述插值器輸出信號(hào)(兩者都有相同的采樣頻率fs)求和，因此產(chǎn)生加法輸出信號(hào)y (0。特別地，合成鏈包括至少兩個(gè)所述插值器
和至少兩個(gè)所述加法器，其中至少一個(gè)所述插值器的所述成形濾波器 輸出信號(hào)是加法器的加法器輸出信號(hào)。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，所有的
插值器通過(guò)所有抽取器的相同的抽取因子D插值，其中抽取因子是二。
換句話(huà)說(shuō)成形濾波器輸出信號(hào)被饋送到連續(xù)半頻帶插值器鏈，連續(xù)
半頻帶插值器鏈通過(guò)值為2的因子以這樣的方式執(zhí)行上采樣，在下一 次插值/上采樣之前將具有相同釆樣頻率fs的信號(hào)相加。
所描述的數(shù)字濾波器電路可用于設(shè)計(jì)有源揚(yáng)聲器系統(tǒng)(具有數(shù)字 交叉網(wǎng)絡(luò)和用于每一個(gè)揚(yáng)聲器的單個(gè)數(shù)字功率放大器)中的聯(lián)合交叉 和成形網(wǎng)絡(luò)。進(jìn)一步地，本發(fā)明可用于一種使用針對(duì)所有濾波器的目 標(biāo)響應(yīng)(可源自測(cè)量數(shù)據(jù))設(shè)計(jì)寬帶成形濾波器的方法。
在構(gòu)造用于揚(yáng)聲器系統(tǒng)中的數(shù)字交叉網(wǎng)絡(luò)的成形濾波器組的應(yīng) 用中，其中全部的輸入頻帶可在多個(gè)揚(yáng)聲器中被分割，每一個(gè)揚(yáng)聲器
具有其相應(yīng)的頻帶，可以使用單個(gè)合成鏈，因此減少計(jì)算的復(fù)雜度。 進(jìn)一步地，既然每一個(gè)揚(yáng)聲器只覆蓋輸入頻帶的一部分，可節(jié)省用于
每個(gè)揚(yáng)聲器的成形濾波器組中的FIR成形濾波器數(shù)目，因此更減少了
復(fù)雜度。以這種方式，用于揚(yáng)聲器系統(tǒng)的數(shù)字交叉網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜度主要
由用于最高頻率的組件(可只用于高頻揚(yáng)聲器)的FIR成形濾波器決 定，亦即復(fù)雜度并不隨揚(yáng)聲器系統(tǒng)中的揚(yáng)聲器的數(shù)目顯著增長(zhǎng)。


前述的或其他本發(fā)明的目的、特性和優(yōu)點(diǎn)將從以下，特別是對(duì)本
發(fā)明的實(shí)施例的描述并結(jié)合附圖變得明顯。附圖中
圖1示出了具有分析鏈、成形濾波器組和合成鏈的數(shù)字濾波器電 路的示意圖，
圖2示出了用于處理交叉網(wǎng)絡(luò)(用于數(shù)字有源揚(yáng)聲器系統(tǒng))中數(shù) 字輸入的系統(tǒng)應(yīng)用的示意圖，
圖3示出了用于數(shù)字有源揚(yáng)聲器系統(tǒng)的所述數(shù)字交叉網(wǎng)絡(luò)的用戶(hù)
應(yīng)用示意圖，
圖4示出了半頻帶抽取器的示意圖，圖5示出了半頻帶插值器的示意圖，
圖6a、 6b示出了半頻帶抽取器或插值器的可能的漸變區(qū)的圖， 圖7示出了輸入信號(hào)子頻帶的加權(quán)函數(shù)圖， 圖8示出了三路揚(yáng)聲器系統(tǒng)中數(shù)字交叉網(wǎng)絡(luò)的方框圖，且 圖9示出了超低音(subwoofer) /衛(wèi)星揚(yáng)聲器系統(tǒng)中數(shù)字交叉網(wǎng)絡(luò) 的方框圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了具有分析鏈2、成形濾波器組3和合成鏈4的數(shù)字濾
波器電路1的示意圖。
在分析鏈2中，具有采樣頻率fs的輸入信號(hào)x (i)通過(guò)值為2的 抽取因子D進(jìn)行連續(xù)抽取，其中抽取包括抽取濾波，如低通濾波，以 及后續(xù)的滿(mǎn)足釆樣定律的下采樣。在所述的實(shí)施例中，分析鏈2包括 預(yù)定數(shù)量的抽取器5，其中所述抽取器中至少一個(gè)的抽取器輸出信號(hào) 是所述抽取器5中另一個(gè)的抽取器輸入信號(hào)。
抽取器5的預(yù)定數(shù)量取決于所給定的應(yīng)用(如用于3路揚(yáng)聲器系 統(tǒng))并等于相應(yīng)的基于應(yīng)用的級(jí)數(shù)N。更詳細(xì)地，采樣頻率fs被在每 一級(jí)N中預(yù)先設(shè)定的抽取因子D (特別地，D=2)抽取成抽取器輸出 信號(hào)，抽取器輸出信號(hào)具有以下頻率fs/D 其中n等于0到N， fs= 采樣頻率，0=抽取因子，N-級(jí)數(shù)。
這樣抽取得到的輸入頻率fs/2n被傳送到成形濾波器組3中對(duì)應(yīng)的 單個(gè)的FIR成形濾波器6。單個(gè)FIR成形濾波器6的數(shù)目等于級(jí)數(shù)N。 單個(gè)FIR成形濾波器6以這樣的方式特別設(shè)計(jì)，即總結(jié)構(gòu)接近所需的 整體目標(biāo)響應(yīng)。每一個(gè)FIR成形濾波器6具有可配置的一定長(zhǎng)度的非 零脈沖響應(yīng)(其依次具有可配置的延遲)，以支持最小復(fù)雜度下的靈活 的濾波器實(shí)現(xiàn)。
在本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例中， 一個(gè)或多個(gè)FIR成形濾波器6 (如 用于最高頻率的FIR成形濾波器6)基于快速傅里葉變換(fastfourier transformation, FFT)而非直接實(shí)現(xiàn)整個(gè)成形。特別對(duì)于工作在最高 頻率的FIR成形濾波器6而言，這將進(jìn)一步減少?gòu)?fù)雜度。換句話(huà)說(shuō)對(duì)于每一級(jí)N實(shí)現(xiàn)單獨(dú)的FIR成形濾波器6，其中用于最低頻率的FIR 成形濾波器6被直接實(shí)現(xiàn)，而用于最高頻率的FIR濾波器基于FFT實(shí) 現(xiàn)。
然后，在合成鏈4中，成形濾波器組3的成形濾波器輸出信號(hào)通 過(guò)值為2的同一個(gè)抽取因子D連續(xù)插值，其中插值包括上采樣和后續(xù) 的插值濾波，以在相應(yīng)的下一個(gè)插值階段前，對(duì)同一個(gè)采樣頻率fs下 的信號(hào)求和。具體地，合成鏈4包括至少一個(gè)加法器7 (其被輸入成 形濾波器輸出信號(hào))和一個(gè)插值器8，由此成形濾波輸出信號(hào)被上采 樣并插值以產(chǎn)生插值器輸出信號(hào)，并由此所述加法器7對(duì)所述成形濾 波輸出信號(hào)中的一個(gè)和所述插值器輸出信號(hào)中的一個(gè)(兩者都有相同 的采樣頻率fs)求和，從而產(chǎn)生加法器輸出信號(hào)y (i)。
在所示的實(shí)施例中，合成鏈4包括多個(gè)加法器7和插值器8，其 中至少一個(gè)所述插值器8的插值器輸入信號(hào)是加法器7的加法器輸出 信號(hào)。
在圖2中示出了用于交叉網(wǎng)絡(luò)9中數(shù)字濾波器電路1的應(yīng)用的示 意圖，交叉網(wǎng)絡(luò)9和數(shù)字功率放大器IO用于數(shù)字有源揚(yáng)聲器系統(tǒng)11。 數(shù)字輸入信號(hào)x (i)通過(guò)交叉網(wǎng)絡(luò)9在多個(gè)揚(yáng)聲器12.1到12.3中被 分割，每一個(gè)揚(yáng)聲器具有其對(duì)應(yīng)的通帶LP、 BP和HP。
數(shù)字濾波器電路1可在專(zhuān)用集成電路或其他適合的集成電路技術(shù) 中實(shí)現(xiàn)。數(shù)字濾波器l也可通過(guò)程序指令實(shí)現(xiàn)，程序指令執(zhí)行與本發(fā) 明的方法一致的步驟(用于在圖3所示的數(shù)字信號(hào)處理器(簡(jiǎn)稱(chēng)DSP) 13中或通用微處理器中執(zhí)行)。在這樣的應(yīng)用中，揚(yáng)聲器12.1到12.3 的傳遞函數(shù)都會(huì)被測(cè)量?？赏ㄟ^(guò)定義整個(gè)系統(tǒng)的通帶特性、選擇交叉 頻率和形狀、執(zhí)行針對(duì)所有的揚(yáng)聲器12.1到12.3的成形濾波器的聯(lián) 合設(shè)計(jì)以及使用測(cè)量數(shù)據(jù)(可例如通過(guò)高斯濾波進(jìn)行清理(clean)) 定義整體處理延遲，來(lái)配置數(shù)字濾波器電路1的結(jié)構(gòu)。
圖4示出了半頻帶抽取器5的一個(gè)可能的實(shí)施例。該實(shí)施例使用 半頻帶FIR抽取器5來(lái)最小化抽取復(fù)雜度。這些半頻帶FIR抽取器5 基于半頻帶FIR低通濾波器，其對(duì)于長(zhǎng)度M、濾波公式h (m)具有 以下參數(shù)，其中M屬于(3,7,11,15,19…)，0<=m<=M-l:-h(m) = h(M-l-m)
-對(duì)于M為偶數(shù)且m不等于(M-l)/2， h(m) = 0。
對(duì)于濾波器長(zhǎng)度L，只需要(L+l)/4次乘法運(yùn)算。
在圖5中，類(lèi)似示出了半頻帶插值器8，作為基于半頻帶FIR低 通濾波器的半頻帶FIR插值器實(shí)現(xiàn)。
圖6a和6b示出了具有半頻帶抽取器5或插值器8的可能的漸變 區(qū)的圖。通帶范圍從零到采樣頻率fs的六分之一，且阻帶范圍從采樣 頻率的三分之一到耐奎斯特頻率(Nyquist frequency)。換句話(huà)說(shuō)漸 變區(qū)占可用帶寬的三分之一。
在本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例中，單個(gè)FIR成形濾波器6以通過(guò)子頻 帶的特定加權(quán)函數(shù)加權(quán)整體目標(biāo)響應(yīng)的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。加權(quán)函數(shù)以這 樣的方式進(jìn)行定義，如圖7所示(輸入信號(hào)x (i)的子頻帶的加權(quán)函 數(shù)圖)，在第一和最后一個(gè)加權(quán)函數(shù)之間跨越輸入頻率或整個(gè)頻率x(i) 的范圍，累加所有的加權(quán)函數(shù)可以得到一個(gè)常數(shù)。
可替代地，可在頻域中使用最小二乘法，根據(jù)子頻帶特定目標(biāo)響 應(yīng)設(shè)計(jì)FIR成形濾波器6。
在進(jìn)一步的可替代實(shí)施例中，單個(gè)FIR成形濾波器6可根據(jù)整體 目標(biāo)響應(yīng)(原始目標(biāo)響應(yīng)被濾波(清理)后的版本)進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中， 濾波包括在頻域內(nèi)使用高斯信號(hào)對(duì)傳遞函數(shù)進(jìn)行高斯濾波，高斯信號(hào) 的寬度與頻率成比例或遵循所謂Mel比例。也可以使用除了高斯信號(hào)
外的其他公式。
另一個(gè)實(shí)施例以這樣的方式擴(kuò)展成形濾波器組3為多輸出信號(hào)， 如圖8所示，只實(shí)現(xiàn)一個(gè)單獨(dú)的分析鏈2，其將下采樣后的輸入頻率 饋送到多個(gè)成形濾波器組3.1到3.3以及合成鏈4.1到4.3。圖8示出 了三路揚(yáng)聲器系統(tǒng)11中的數(shù)字交叉網(wǎng)絡(luò)9的方框圖。多個(gè)成形濾波器 組3.1到3.3共用一個(gè)單獨(dú)的分析鏈2，以減小復(fù)雜度。在本實(shí)施例中， 對(duì)應(yīng)多輸出信號(hào)yl (i)(高音輸出)、y2 (i)(中音輸出)以及y3 (i)
(低音輸出)的多個(gè)成形濾波器組3.1到3.3以及多個(gè)合成鏈4.1到 4.3只被部分地實(shí)現(xiàn)，以進(jìn)一步減小應(yīng)用(其中對(duì)應(yīng)的yl (i)到y(tǒng)3
(0只發(fā)送輸入頻帶的一部分)中的復(fù)雜度。較佳地，在本應(yīng)用中，通過(guò)改變用于對(duì)應(yīng)揚(yáng)聲器12.1到12.3的級(jí)N的數(shù)目，可以改變用于
每一個(gè)揚(yáng)聲器12.1到12.3的頻帶或子頻帶的數(shù)目。
在可替換的實(shí)施例中，交叉網(wǎng)絡(luò)9使用多個(gè)成形濾波器組3.1到 3.3的聯(lián)合設(shè)計(jì)，以使系統(tǒng)整體響應(yīng)包括數(shù)字交叉網(wǎng)絡(luò)9。多個(gè)揚(yáng)聲器 12.1到12.3滿(mǎn)足在從數(shù)字輸入信號(hào)x (i)到聲波的轉(zhuǎn)換中特定的目標(biāo) 響應(yīng)。
圖9示出了數(shù)字交叉網(wǎng)絡(luò)9的可替換實(shí)施例的方框圖，用于如超 低音/衛(wèi)星揚(yáng)聲器系統(tǒng)11，其具有五個(gè)揚(yáng)聲器12.1到12.5， 一個(gè)超低 音揚(yáng)聲器和兩個(gè)衛(wèi)星揚(yáng)聲器。本實(shí)施例使用多個(gè)輸入信號(hào)xl (i)， x2 (i)和多個(gè)分析鏈2.1、 2.2，并在將抽取的分析鏈輸出饋入成形濾波 器組3.1到3.5和相關(guān)的合成鏈4.1到4.5中的一些組件之前，合并抽 取的分析鏈輸出。對(duì)于超低音通路，在成形濾波前合并兩路分析鏈2.1 和2.3 (也被稱(chēng)為抽取左通道和抽取右通道)。
所描述的本發(fā)明的關(guān)鍵概念使得用于不同有源數(shù)字揚(yáng)聲器的應(yīng)用 成為可能，有源數(shù)字揚(yáng)聲器可以是用于帶有數(shù)字接口的Hi-Fi和多媒體
有源數(shù)字揚(yáng)聲器，包括數(shù)字交叉網(wǎng)絡(luò)、用于所有的揚(yáng)聲器的數(shù)字功率 放大器以及功率管理單元。另外的應(yīng)用包括聲音再現(xiàn)系統(tǒng)，如在移動(dòng) 電話(huà)、汽車(chē)或用于電視設(shè)備的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1. 一種方法，用于在數(shù)字域處理數(shù)字輸入信號(hào)(x(i))，包括使用采樣頻率(fs)對(duì)所述數(shù)字輸入信號(hào)(x(i))的寬帶輸入頻率進(jìn)行采樣，其中使用抽取因子(D)進(jìn)行抽取，利用可配置延遲，對(duì)采樣得到的輸入頻率執(zhí)行線(xiàn)性成形，生成包含線(xiàn)性成形的輸入頻率的輸出信號(hào)(y(i))，其中輸出信號(hào)(y(i))具有與所述輸入信號(hào)(x(i))相同的采樣頻率。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，采樣頻率(fs)被 在每一級(jí)中預(yù)先設(shè)定的抽取因子(D)抽取，從而得到抽取器輸出信號(hào)， 抽取器輸出信號(hào)具有頻率fs/Dn，其中n等于0到N。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，當(dāng)預(yù)先設(shè)定的抽取 因子(D)是2時(shí)，輸入頻率的一半帶寬被用于線(xiàn)性成形。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，通過(guò)具有不同 通帶并具有可配置延遲的數(shù)字成形濾波器組(3、 3.1到3.5)，將所述 抽取器輸出信號(hào)線(xiàn)性成形，從而得到成形濾波器輸出信號(hào)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，通過(guò)相同的預(yù)先設(shè) 定的抽取因子(D)對(duì)所述成形濾波器輸出信號(hào)進(jìn)行上采樣和插值， 從而得到所述輸出信號(hào)(y (i))。
6. —種數(shù)字濾波器電路(1)，包括至少一個(gè)分析鏈(2、 2.1到2.2)，用于使用采樣頻率(fs)對(duì)所 述數(shù)字輸入信號(hào)(x (i))的寬帶輸入頻率進(jìn)行采樣，其中使用抽取因 子(D)進(jìn)行抽取，至少一個(gè)數(shù)字成形濾波器組(3、 3.1到3.5)，連接到所述分析鏈 (2、 2.1到2.2)的輸出，用于利用可配置延遲來(lái)對(duì)采樣得到的輸入 頻率進(jìn)行線(xiàn)性成形。至少一個(gè)合成鏈(4、 4.1到4.5)，連接到所述數(shù)字成形濾波器組 (3、 3.1到3.5)的輸出，用于產(chǎn)生包含線(xiàn)性成形的輸入頻率的輸出 信號(hào)(y (i))，其中輸出信號(hào)(y (i))具有與輸入信號(hào)(x (i))相同 的采樣頻率(fs)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的數(shù)字濾波器電路(1)，其中所述分析鏈(2、 2.1到2.2)包括至少一個(gè)抽取器(5)，所述抽取器(5)使用低 通濾波和遵從采樣定理的后續(xù)下采樣對(duì)所述數(shù)字輸入信號(hào)(x (i))進(jìn) 行抽取，從而產(chǎn)生抽取器輸出信號(hào)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)字濾波器電路，其特征在于，所述數(shù) 字成形濾波器組(3、 3.1到3.5)包括至少兩個(gè)線(xiàn)性相位有限脈沖響 應(yīng)成形濾波器(FIR。，。到FIRk,n， FIRq到FIRn)，每一個(gè)線(xiàn)性相位有限 脈沖響應(yīng)成形濾波器具有可配置的一定長(zhǎng)度的非零脈沖響應(yīng)，并依次 具有可配置的延遲，并且所述抽取器輸出信號(hào)或抽取器輸入信號(hào)之一 輸入哪一個(gè)線(xiàn)性相位有限脈沖響應(yīng)成形濾波器，哪一個(gè)線(xiàn)性相位有限 脈沖響應(yīng)成形濾波器便產(chǎn)生成形濾波器輸出信號(hào)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的數(shù)字濾波器電路，其特征在于所述合成 鏈(4、 4.1到4.5)包括被饋送以成形濾波器輸出信號(hào)的至少一個(gè)加 法器(7)以及一個(gè)插值器(8)，由此所述成形濾波器輸出信號(hào)被上采 樣并插值以產(chǎn)生插值器輸出信號(hào)，從而所述加法器(7)將具有相同的 采樣頻率(fs)的所述成形濾波器輸出信號(hào)之一和所述插值器輸出信 號(hào)之一相加，以產(chǎn)生加法器輸出信號(hào)(y(i))。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6至9中任意一項(xiàng)所述的數(shù)字濾波器電路，其 中所述分析鏈(2、 2.1到2.2)包括至少兩個(gè)抽取器(5)，其中至少 一個(gè)所述抽取器(5)的抽取器輸出信號(hào)是另一個(gè)所述抽取器(5)的 抽取器輸入信號(hào)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9或IO所述的數(shù)字濾波器電路，其中所述合成 鏈(4、 4.1到4.5)包括至少兩個(gè)所述插值器(8)和至少兩個(gè)所述加 法器(7)，其中至少一個(gè)所述插值器(8)的所述成形濾波器輸出信號(hào) 是加法器(7)的加法器輸出信號(hào)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求6至11中任意一項(xiàng)所述的數(shù)字濾波器電路，其 中所有抽取器(5)通過(guò)相同的抽取因子(D)進(jìn)行抽取，并且所有插 值器(8)通過(guò)所述抽取因子(D)進(jìn)行插值。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的數(shù)字濾波器電路，其中抽取因子(D)是2。
14. 一種使用數(shù)字濾波器電路(1)的方法，用于針對(duì)每一個(gè)揚(yáng)聲器(12.1到12.5)設(shè)計(jì)帶有數(shù)字交叉網(wǎng)絡(luò)(9)和單個(gè)數(shù)字功率放大 器(10)的有源揚(yáng)聲器系統(tǒng)(11)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種方法，用于在數(shù)字域處理數(shù)字輸入信號(hào)(x(i))，包括使用采樣頻率(fs)對(duì)所述數(shù)字輸入信號(hào)(x(i))的寬帶輸入頻率進(jìn)行采樣，其中使用抽取因子(D)進(jìn)行抽取，利用可配置延遲，對(duì)采樣得到的輸入頻率執(zhí)行線(xiàn)性成形，生成包含線(xiàn)性成形的輸入頻率的輸出信號(hào)(y(i))，其中輸出信號(hào)(y(i))具有與所述輸入信號(hào)(x(i))相同的采樣頻率。
文檔編號(hào)H03H17/02GK101473535SQ200780023039
公開(kāi)日2009年7月1日 申請(qǐng)日期2007年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月20日
發(fā)明者安德烈亞斯·白瑞 申請(qǐng)人:Nxp股份有限公司