用于将模拟输入信号转换成数字输出信号的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于将模拟输入信号转换成数字输出信号的方法，其中从输入信号得出信号水平不同的至少两个模拟信号成分，且各个信号成分经历模拟－数字转换，该方法的特征在于，使用可变加权因子对数字化的信号成分加权，且将加权的信号成分彼此相加。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种使用从输入信号得出的至少两个模拟信号成分将模拟输入信号转换为数字输出信号的方法，其中至少两个模拟信号成分的信号水平彼此不同，且所述信 号成分分别经历模拟-数字转换。本专利技术还涉及可执行该方法的装置。
技术介绍
在数字信号处理的很多领域中，尤其在数字颤噪(digital microphony)中，存在 对模拟-数字变换的需要，由此，可以在最大化信噪比(SNR)的同时发送动态范围尽可能宽 的信号。为了该目的，使用具有高分辨率的高质量高性能A/D转换器。然而，这种A/D转 换器是昂贵的，并且要使用大量的电能，这在便携式应用，例如无线电麦克风中是尤其不利 的。 现有技术尝试通过将模拟输入信号分成两个信号成分并使静态模拟信号成分经 历不同程度的放大，来规避这些问题。存在于不同信号通路(signalpath)中的信号成分现 在具有不同水平(level)，这些信号成分独立地经历A/D转换。如果和另一信号成分相比因 为不同的放大而具有较高水平的信号成分的水平增加到一定阈值之上，该阈值导致在相应 A/D转换器中发生限幅，则会发生向较低水平信号成分的切换(switchover)或向相应信号 通路的切换，其中，由于其较低的水平，在A/D转换器中(到目前为止)不发生限幅。该方 案被称为增益分级(gain staging)。 该方法的优点在于，可以用至少两个低分辨率转换器代替一个高分辨率转换器， 而不会因此对可以传输的动态范围产生限制或影响。然而该方法的主要难题是两个信号通 路之间的切换。这需要各数字化信号成分彼此之间在信号成分的幅度和相位关系方面有极 其精确的匹配。即使是纳秒级的时间偏移也会在"连接点(junction)"处造成不希望的干 扰，在该"连接点"处一个信号成分被附接到另一信号成分。为信号成分的复杂匹配而耗费 的努力与实际A/D转换的简化无关。 上述方法例如在2001年5月12日-15日在荷兰阿姆斯特丹举行的第110界 AES会议上由S.Peus， O.Kern Ne丽皿GmbH， Berlin发表的"TheDigitally Interfaced Microphone"中描述。该出版物的公开内容以及EP 1 253518 Bl中的公开内容通过参引包 括在本说明书中。 上述两个出版物均公开了对信号进行A/D转换的另一方法。该方法也基于用两个 分辨率低的A/D转换器代替一个分辨率高的昂贵的A/D转换器，这两个分辨率低的A/D转 换器组合起来消耗的功率也比一个分辨率高的A/D转换器消耗的少。与上述方法相反，从 原始模拟输入信号产生的信号成分在通过非线性网络之后，被引导到两个信号通路中。信 号成分中的一个信号成分被变形，使得它基本不包含源于阈值信号水平之下的输入信号的 有用信息。另一信号成分源于具有校正符号(correct sign)的输入信号与变形信号成分的 相加(即，从输入信号减去变形信号)，由此产生互补变形的信号形状。在两个信号成分的 A/D转换之后，经由信号成分的相加实现了原始信号的再构，因为信号成分的变形总是精确3互补的，因而产生不变形的数字输出信号。因为减去变形信号导致的幅度降低，相应的A/D 转换器达不到限幅水平。
技术实现思路
本专利技术的目的是改善最初描述的方法，且因而减轻在信号通路之间切换的问题。 关于上述的后一种方法，由于非线性网络和其放大(尤其是具有高信号和噪声幅度)导致 的缺点被减轻。 该目的利用上述类型的方法实现，在该方法中用可变加权因子对数字化的信号成 分加权且经加权的信号成分被相加在一起。 信号成分的加权和后续的分别混合相加使得可以对模拟输入信号的变化特性作 出反应，且因而也可以以简单的方式对模拟信号成分的变化特性作出反应。通过可变的加 权因子，可以平滑地交叉衰减(crossfade)各信号成分。所得输出信号中的信号成分的部 分内容因而可以适应于现有条件。 基本上可以利用两个信号成分中的一个信号成分的任意能够确定的属性或者输 入信号的任意能够确定的属性，以及信号成分的权重的变化标准(例如，信号幅度、信噪 比、谐波失真、限幅等)。已经发现，在信号的幅度仍然与限幅的发生直接相关时，两个信号 成分中的一个信号成分的水平作为参考参数，是尤其有利且可靠的。因此，只要信号的幅度 超过预设阈值且预期发生限幅，则个信号成分被交叉衰减(crossfade)，S卩，所得输出信号 中的信号成分的权重发生变化。通过恒定调整加权因子，交叉衰减连续发生，由此过渡变得 很平滑。 在优选实施例中，加权因子的变化被延时。如果信号水平在达到临界阈值之后再 次减小且如果放大更多的信号成分的加权因子再次在输出信号中被更强地表达时，尤其要 这样做。由于时间延迟，即，由于权重的缓慢调整，交叉衰减不再被听者所觉察。附图说明 下面将基于附图详细描述本专利技术。图1示出具有不同水平的两个信号成分的产生和数字化过程的示意图， 图2示出本专利技术的电路的框图， 图3示出将本专利技术的思想扩展到多于两个信号通路的示图。 具体实施例方式图l以示意图的形式示出，来自模拟输入信号(音频输入)的，例如可以是来自麦 克风l的信号的，具有不同水平的两个信号成分被传送到信号通路3，3'。在此处所示的示 例中，这通过放大器2，2'进行的不同放大来实现，由此在信号通路3中发生比信号通路3' 中更强的放大。例如还可以经由分压器来对两个信号成分中的一个信号成分进行衰减。 优选地，两个模拟信号成分在整个发射频率范围中基本上偏移相同的相位和并具 有基本上恒定的幅度比。这在低频(< 50-60赫兹)情况下尤其具有积极的效果，因为能 在根据本专利技术的后续对数字化信号成分进行合并的过程中，防止在低频处出现不希望的人 工现象(artifact)。 其中的信号成分的水平较高的信号通路3此后被称为"更敏感"信号通路，而其中 的信号成分的水平较低的信号通路3'被成为"鲁棒"信号通路。此后，两个信号成分在各 自的A/D转换器4和4'中被数字化，并在处理单元5中被进一步处理，并被合并，从而产生输出信号y。 图2示出处理单元5的内部工作，并因而示出两个信号通路3、3'的延续部分。敏 感通道3中的信号成分x2的水平现在已经比鲁棒通道3'中的信号成分xl的水平高出恒 定因子(例如在10dB至40dB之间)。如果敏感通道达到限幅水平，则发生向另一 (鲁棒) 通道的交叉衰减(crossfade)。这旨在获得更高的ADC分辨率以及产生由外部引线定义的 SNR约为120dB的系统。各个ADC的仅约为85dB的不良SNR的缺点通过敏感通道和鲁棒通 道的平滑的交叉衰减来规避。 此后描述A/D变换之后信号处理器中的处理在也称为衰减器的加权单元6中，使 用加权因子bf或l-bf对每个数字化信号成分xll、x22进行加权，并将它们相加起来，由此形成本专利技术的装置的输出信号y : y = x22* (l_bf) +xl l*bf ， 其中加权因子bf可以具有0至1之间的值。 在本示例中，信号xl等于xll，而x22是通过对信号水平进行校正从信号x2获得 的。在两个信号成分在加权单元6中合并之前，它们必须再次具有相同的水平，以避免在它 们合并时输出信号y的信号水平发生不希望的变动。可以改为放大xl，本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于将模拟输入信号转换成数字输出信号的方法，其中从输入信号得出至少两个信号水平不同的模拟信号成分，且各个信号成分经历模拟－数字转换，该方法的特征在于，数字化信号成分使用可变加权因子加权，且所述加权的信号成分彼此相加。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：汉尼斯布雷查德尔，萨拜因弗丹，
申请(专利权)人：AKG声学有限公司，
类型：发明
国别省市：AT[奥地利]