用于采样过程的去干扰的方法以及用于实施该方法的设备技术

根据本发明专利技术，提供一种用于采样过程的去干扰的方法。所述方法包括以采样频率f(17)采样模拟的有用信号(16)以及确定是否存在干扰振幅(20)的步骤。当存在干扰振幅(20)时，在围绕等距的采样时刻的范围[-Δt；+Δt](21)内进行由所述采样频率f(17)确定的时间上等距的采样时刻的随机移位，其中，Δt是最大移位。然后，进行所述模拟的有用信号(60)的重新采样。重新确定是否存在干扰振幅(20)。当继续存在干扰振幅(20)时，进行所述最大移位的量值|Δt|的变化并且以所述采样时刻的随机移位的方法步骤重新开始。此外，提出一种相应的设备，所述设备包括用于以采样频率f(17)采样有用信号(16)的装置和用于干扰振幅确定的装置(50)，所述用于干扰振幅确定的装置设计用于确定所采样的有用信号(38)是否施加有干扰振幅(20)。用于干扰幅度确定的所述装置(50)还设计用于，当存在干扰幅度(20)时在围绕等距的采样时刻的范围[-Δt；+Δt](21)内随机移位由所述采样频率(17)确定的时间上等距的采样时刻。所述装置(50)还设计用于，当继续存在干扰幅度(20)时使所述最大移位的量值|Δt|变化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于采样过程的去干扰的方法以及用于实施该方法的设备
本专利技术涉及用于采样过程的去干扰的方法以及用于实施该方法的设备。本专利技术尤其涉及用于具有随后的模拟/数字转换的采样过程的相对于高频干扰的去干扰的方法以及涉及根据该方法相对于高频干扰去干扰的具有模拟/数字转换器的设备。
技术介绍
为了数字的分析处理传感器的测量结果，需要将模拟的传感器信号或者由传感器采样的信号转换成数字信号。为此，经常使用模拟/数字转换器，其利用过采样的优点。在此，窄带的输入信号以高频时钟采样并且随后借助模拟/数字转换器数字化。在此，有用信号的带宽(也称作有用频带或基频带)显著小于采样频率的一半。如果输入信号包含高频的干扰信号，则由于频率混叠效应所述高频的干扰信号可能向下交叠进入到有用频带中。为了避免以上所述，通常使用防频率混叠滤波器，其在采样之前滤除高频的干扰信号。在图1中示意性示出所述情况的频率图。以采样频率f采样模拟的有用信号16。在理想化的电路或者理想化的方法中，这例如借助具有周期T＝1/f的周期性的时钟信号实现，其中分别在周期内的确定的时刻、例如当所述周期性的时钟信号超过或低于一个确定的电压时检测采样值，使得两个连续的采样时刻之间的时间间隔分别相应于周期T。然后，在时间示图中得到所采样的有用信号为输入信号与采样函数的乘积，所述采样函数通过以时间间隔T的等距的采样脉冲的序列给定。在频率示图中，所述乘积相应于输入信号的频谱与采样函数的频谱的卷积，所述采样函数的频谱通过以间距f的等距的频谱线的序列给定。在图1中示出采样函数的频谱10。在此，为了更清晰的示图没有示出采样函数的频谱10的以0*f为中心的分量。在真实的电路中，出现不可避免的与所述理想化的情况的随机偏差。因此，相对于理想化的采样时刻容易地移位采样时刻并且因此容易地移位采样函数中的采样脉冲，这在采样函数10的频谱中通过以下镜像：所述理想化的频谱线在以采样频率f整数倍为中心的频率范围上填补(verschmieren)并且随着增大的频率增大地衰减。输入信号可能重叠地包含高频的干扰信号，例如在电磁耦合中出现的那样。根据现有技术，在采样之前借助防频率混叠滤波器、例如借助具有传递函数14的低通滤波器滤除所述干扰信号。在图1中示例性地在以下频率处示出这种经滤波的高频的干扰信号12：所述频率略大于采样频率f的两倍。防频率混叠滤波器的传递函数14与频率轴的交点将基频带1限界到从0*f延伸至频率f/2的范围上。在此，所述低通滤波器构造为，在典型的有用频率时使基频带1中的模拟的有用信号16尽可能没有滤波地通过。这种解决的不利是，必须实现防频率混叠滤波器。尤其在应用特定的集成电路(ASIC)上实现时，这导致开发耗费和面积消耗。图2示出在没有防频率混叠滤波器的情况下的模拟的有用信号16的采样的频谱。如在借助防频率混叠滤波器滤波的情形中那样，基频带1在从0*f至f/2的频率范围上延伸。然而，在没有使用防频率混叠滤波器下的情形中表示没有滤波的高频干扰18的交叠的干扰振幅20大多直接交叠进入到基频带1中，并且因此在以采样频率f的采样时错误地解释为是有用信号16，在图2中与图1中的频谱相同地示出所述采样频率的频谱10。由DE60212795T2已知一种用于采样模拟的输入信号并且用于在存储器中存储采样值的数字示图的方法，其中生成具有预给定的频率Fclk的时钟脉冲的序列并且借助所生成的伪随机序列交替。伪随机的交替的时钟脉冲用于构成采样脉冲的序列。在DE60212795T2中所描述的主题建立在以下教导的基础上：所述教导在《DigitalAlias-FreeSignalProcessingintheGHzFrequencyRange》(I.Bilinskis、G.Cain著，XP-001133893，电子工程学院，1996年，第6/1-6/6页)中描述。此外，由DT2455302A1已知一种用于模拟/数字转换和数字的信号分析的方法以及一种用于实施该方法的设备，其中模拟的输入信号经受以彼此重叠的等距的并且(至少伪)随机变化的采样间隔的采样。
技术实现思路
根据本专利技术，提供一种用于采样过程的去干扰的方法。所述方法包括以采样频率f采样模拟的有用信号的方法步骤以及确定是否存在干扰振幅的步骤。当存在干扰振幅时，在围绕等距的采样时刻的范围[-Δt；+Δt]内进行由采样频率f确定的时间上等距的采样时刻的随机移位，其中Δt是最大移位。然后，进行模拟的有用信号的重新采样。重新确定是否存在干扰振幅。当继续存在干扰振幅时，进行最大移位的量值|Δt|的变化并且以采样时刻的随机移位的方法步骤重新开始。因此，当存在干扰振幅时，首先以量值2Δt的抖动施加采样信号。然后，随机地在围绕由采样频率f确定的时间上等距的采样时刻的、具有边界[-Δt；+Δt]的时间范围内使随机移位的采样时刻、即以下采样时刻变化：至所述采样时刻地采样模拟的有用信号。在此，Δt是最大移位，采样时刻能够以所述最大移位相对于原始的通过采样频率f给定的采样时刻移位。在随机移位的采样时刻采样模拟的有用信号并且随后确定是否仍然存在干扰振幅。如果是这种情形，则减小或者增大最大移位的量值|Δt|，由此同时减小或者增大范围[-Δt；+Δt]的边界。例如可以减半边界[-Δt/2；+Δt/2]，这相应于具有量值Δt的抖动，也可以加倍边界[-2Δt；+2Δt]，这相应于具有量值4Δt的抖动，或者其他任何变化。因为在此采样频率保持恒定，所以有用信号的基频带也保持不变。所述方法的优点在于，在放弃防频率混叠滤波器的模拟/数字转换中，高频干扰不再交叠进入到基频带中，而是进入到位于基频带外部的频率范围中并且此外减小高频的向下交叠的干扰的干扰振幅。因此，在不使用防频率混叠滤波器的情况下，也能够通过采样信号的“抖动”以及通过抖动的连续变化正确解释经模拟/数字转换的有用信号，以所述抖动施加采样信号。由此，在实现模拟/数字转换器的情况下能够节省成本以及空间。此外，在使用防频率混叠滤波器的情况下，也发生有用信号的不期望的衰减，而通过防频率混叠滤波器不能抑制总是引起频率混叠现象的所有频率分量。通过根据本专利技术的方法的使用也能够避开所述不利。在本方法的一种优选的实施方式中，在确定是否存在干扰振幅的方法步骤中，仅仅当干扰振幅大于一个阈值时，才存在干扰振幅。这种实施方式的优点是，仅仅如此长地实施所述方法，直至干扰振幅小于一个确定的阈值，或者仅仅当干扰振幅超过一个预确定的阈值时，才开始所述方法。在此，例如可以如此选择所述阈值，使得位于所述阈值以下的干扰振幅对于有用信号的解释的正确性不具有或者仅仅具有过于微小的影响。由此，所述方法增加效率，因为实现为了干扰振幅抑制所采取的耗费与由此引起的益处的匹配。在本方法的一种优选的实施方式中，所述方法还包括所采样的信号的模拟/数字转换的步骤，其中在确定是否存在干扰振幅的方法步骤中，仅仅当干扰振幅大于在本方法范畴内所实施的模拟/数字转换的噪声时，才存在干扰振幅。通过这种方式，排除在本方法范畴内所应用的模拟/数字转换的、对于有用信号的解释不显著的噪声为采样频率的变化的触发器。由此，所述方法增加效率，因为实现为了干扰振幅抑制而采取的耗费与由此引起的益处的匹配。在本方法的一种优选的实施方式中，仅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于采样过程的去干扰的方法，其中，所述方法包括以下方法步骤：以采样频率f(17)采样模拟的有用信号(16)；确定是否存在干扰振幅(20)；当存在干扰振幅(20)时，在围绕等距的采样时刻的范围[‑Δt；+Δt](21)内随机移位由所述采样频率(17)确定的时间上等距的采样时刻，其中，Δt是最大移位；重新采样所述模拟的有用信号(16)；重新确定是否存在干扰振幅(20)；当继续存在干扰振幅(20)时，使所述最大移位的量值|Δt|变化；并且以所述采样时刻的随机移位的方法步骤重新开始。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.16 DE 102012208281.61.一种用于采样过程的去干扰的方法，其中，所述方法包括以下方法步骤：以采样频率f(17)采样模拟的有用信号；确定是否存在干扰振幅(20)；当存在干扰振幅(20)时，在围绕等距的采样时刻的范围[-Δt；+Δt](21)内随机移位由所述采样频率(17)确定的时间上等距的采样时刻，其中，Δt是最大移位；重新采样所述模拟的有用信号；重新确定是否存在干扰振幅(20)；当继续存在干扰振幅(20)时，使所述最大移位的量值|Δt|变化；并且以所述采样时刻的随机移位的方法步骤重新开始。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在确定是否存在干扰振幅(20)的方法步骤中，仅仅当干扰振幅大于一阈值时，才存在所述干扰振幅(20)。3.根据权利要求1或2所述的方法，所述方法还包括所采样的有用信号的模拟/数字转换的步骤，其中，在确定是否存在干扰振幅(20)的方法步骤中，仅仅当干扰振幅大于在所述方法的范畴内所实施的模拟/数字转换的噪声(3)时，才存在所述干扰振幅(20)。4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，仅仅当在所采样的有用信号的频谱的基频带(1)中存在干扰振幅(20)时，才存在所述干扰振幅(20)。5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，通过时钟信号的相位取阈值来确定所述采样时刻。6.根据权利要求5所述的方法，其中，通过以相位噪声(30)施加具有周期1/f的周期性...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·武赫特，M·卡利施，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE