信号发射系统、信号处理系统及其方法技术方案

本申请公开一种信号发射系统、信号处理系统及其方法。频率相关的动态范围控制方法使用于在高频区域具有较低阻抗的信号发射系统中，借此动态估计电流频谱和调节参数以降低高频区域中的电流。此方法有利地避免了电流过载而不需使用串联电阻器作为电流限制器。不需使用串联电阻器作为电流限制器。不需使用串联电阻器作为电流限制器。

【技术实现步骤摘要】
信号发射系统、信号处理系统及其方法


[0001]本专利技术涉及信号处理装置、系统和方法。更具体地，本专利技术的实施例在信号发射系统中使用频率相关的动态范围控制技术，以避免电流过载。在一些实施例中，该技术应用于压电扬声器(piezo speaker)系统。

技术介绍

[0002]压电扬声器的特征在于高频区域中的阻抗较小，代表电容性负载。因此，较高频率的信号会导致电流过载。已知的动态范围控制方法通常使用串联电阻作为限流器，但是会导致所有频率的信号衰减。
[0003]因此，需要解决上述一些问题的改进方法和系统。

技术实现思路

[0004]在本专利技术的实施例中，频率相关的动态范围控制方法被用在信号发射系统，其高频区域中有较低阻抗。本专利技术实施一种有效的技术来动态估计电流频谱和调节参数以降低高频区域中的电流。本专利技术的方法有利地避免了电流过载，且不需使用串联电阻器作为电流限制器。
[0005]本专利技术的实施例提供了一种信号发射系统，其包含信号发射器、放大器和处理器。信号发射器具有随信号频率增加的导纳，该信号发射器用以基于放大信号发射输出信号。放大器耦接到该信号发射器，该放大器用以接收动态调节的来源信号，并基于该动态调节的来源信号产生该放大信号，以及将该放大信号传输至该信号发射器。
[0006]处理器耦接到该放大器并用以接收来源信号并产生该动态调节的来源信号给该放大器，该处理器包含频率转换模块、频谱
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电压转移函数模块、导纳特性模块、参数提取模块、动态调节滤波器模块、逆转换模块以及后处理模块。频率转换模块用以将该来源信号转换为频域表示，其中该频域表示包含多个频率区间。频谱
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电压转移函数模块用以将该频域表示转换为电压表示。导纳特性模块用以将该电压表示转换为电流频谱。参数提取模块用以确定击穿频率区间索引和滚降因子，其中该击穿频率区间索引是累积电流不超过电流限制的最高频率区间索引，并且使用该滚降因子以指数方式衰减该频域表示，其中该滚降因子是动态确定的数值，范围从0到1，迭代确定使得总电流低于该电流限制。动态调节滤波器模块用以为该多个频率区间构建调节增益向量，其中该调节增益向量包含具有单位增益的平带部分以及具有衰减增益的滚降部分，其中基于该击穿频率区间索引，该平带部分的该频率区间的区间索引低于平带区间索引，该滚降部分的该频率区间的区间索引高于该平带区间索引，以及将该调节增益向量应用于该频域表示，以产生经调节的频域表示。逆转换模块用以将该经调节的频域表示逆转换为中间时域信号。后处理模块用以对该中间时域信号进行梯度控制，以限制该中间时域信号的连续样本之间的差异，以产生该动态调节的来源信号，并将该动态调节的来源信号发送到该放大器。
[0007]在上述信号发射系统的一些实施例中，该参数提取模块被配置为使用二分搜索来
迭代地确定该滚降因子，并且其中该滚降部分中的第一区间的该增益会通过该滚降因子而减小，并且该滚降部分中剩余区间的增益通过该滚降因子的指数减小。
[0008]在一些实施例中，该信号发射器为压电扬声器，该输出信号为音讯信号。
[0009]在一些实施例中，该频域表示包含快速傅里叶转换(FFT)、离散傅里叶转换(DFT)、修正型离散余弦转换(MDCT)、修正型离散正弦转换(MDST)、常数Q转换(CQT)、和使用根据等效矩形带宽(ERB)或巴克尺度的滤波器通道分布的变数Q转换(VQT)。
[0010]在一些实施例中，电流频谱根据膨胀因子修改，该膨胀因子大于1。
[0011]在一些实施例中，后处理模块基于该来源信号以及该中间时域信号的特性确定梯度控制的差阈值，该来源信号以及该中间时域信号的特性包含波峰因数、平均值、标准偏差、均方根、最大幅度、平均幅度、波峰因数、频谱质心、以及频谱扩展中的至少一个。
[0012]本专利技术的一些实施例提供了一种信号处理方法，包含以下步骤：提供来源信号的频域表示，其中该频域表示包含多个频率区间；动态确定击穿频率区间索引和滚降因子，其中该击穿频率区间索引是累积电流低于电流限制的最高频率区间索引，该滚降因子定义该频域表示的指数衰减，其中该滚降因子是一个从0到1的数值，且迭代确定使得总电流低于该电流限制；为多个频率区间构建调节增益向量，其中该调节增益向量包含具有单位增益的平带部分和具有衰减增益的滚降部分，其中基于该击穿频率区间索引，该平带部分的该频率区间的区间索引低于平带区间索引，该滚降部分的该频率区间的区间索引高于该平带区间索引；将该调节增益向量应用于该频域表示以产生经调节的频域表示，使得总电流低于该电流限制。
[0013]在一些实施例中，上述信号处理方法还包含：在时域中接收该来源信号；将该来源信号转换为该频域表示；将该频域表示转换为电压表示；将该电压表示转换为电流频谱；使用该电流频谱估计电流；将该经调节的频域表示逆转换为中间时域信号；对该中间时域信号进行梯度控制，以限制该中间时域信号的连续样本之间的差异，从而产生动态调节的来源信号；将该动态调节的来源信号发送到放大器。
附图说明
[0014]图1绘示本专利技术的各个实施例的信号发射系统100的示意图。
[0015]图2绘示本专利技术的各个实施例的音频系统200的示意方块图。
[0016]图3绘示代表性压电扬声器的阻抗与频率曲线图，其中随着信号频率的增加而阻抗降低。
[0017]图4绘示示例放大器的转移函数图。
[0018]图5A绘示压电扬声器的电流频谱图。
[0019]图5B绘示压电扬声器的谐波幅度分布。
[0020]图6绘示本专利技术一些实施例的处理器600的示意方块图。
[0021]图7A是根据本专利技术的各种实施例的以对数线性标度的增益对频率的转移函数图。
[0022]图7B绘示根据本专利技术的各种实施例的以线性
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线性标度和对数分贝标度的增益对频率的转移函数图。
[0023]图8绘示根据本专利技术的各个实施例的用于信号处理方法的简化流程图。
[0024]图9绘示根据本专利技术的可用于实现各种实施例的装置的简化方块图。
[0025]附图标记
[0026]100、200：信号发射系统；101、132、S
IN
、x[n]、z[n]：来源信号；110：信号发射器；112、205：输出信号；120：放大器；122：放大信号；130、600、960：处理器；200：音频系统；201、Vin：输入信号；202：ADC；203：数字信号；204：数字信号处理器；206：DAC；208：音频放大器；209、Vout：音频输出信号；210：扬声器；310、320、330：曲线；520：谐波；610：频率转换模块；620：转移函数模块；630：导纳特性模块；640：参数提取模块；650：动态调节滤波器模块；660：逆转换模块；670：后处理模块；701
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m1、701
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m2、701
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m3：转移函数；702
‑<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种信号发射系统，其特征在于，包含：信号发射器，具有随信号频率增加的导纳，所述信号发射器用以基于放大信号发射输出信号；放大器，耦接到所述信号发射器，所述放大器用以：接收动态调节的来源信号；基于所述动态调节的来源信号产生所述放大信号；以及将所述放大信号传输至所述信号发射器；以及处理器，耦接到所述放大器并用以接收来源信号并产生所述动态调节的来源信号给所述放大器，所述处理器包含：频率转换模块，用以将所述来源信号转换为频域表示，其中所述频域表示包含多个频率区间；频谱
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电压转移函数模块，用以将所述频域表示转换为电压表示；导纳特性模块，用以将所述电压表示转换为电流频谱；参数提取模块，用以确定击穿频率区间索引和滚降因子，其中所述击穿频率区间索引是累积电流不超过电流限制的最高频率区间索引，并且使用所述滚降因子以指数方式衰减所述频域表示，其中所述滚降因子是动态确定的数值，范围从0到1，迭代确定使得总电流低于所述电流限制；动态调节滤波器模块，用以：为所述多个频率区间构建调节增益向量，其中所述调节增益向量包含具有单位增益的平带部分以及具有衰减增益的滚降部分，其中基于所述击穿频率区间索引，所述平带部分的所述频率区间的区间索引低于平带区间索引，所述滚降部分的所述频率区间的区间索引高于所述平带区间索引；以及将所述调节增益向量应用于所述频域表示，以产生经调节的频域表示；逆转换模块，用以将所述经调节的频域表示逆转换为中间时域信号；以及后处理模块，用以对所述中间时域信号进行梯度控制，以限制所述中间时域信号的连续样本之间的差异，以产生所述动态调节的来源信号，并将所述动态调节的来源信号发送到所述放大器。2.如权利要求1所述的信号发射系统，其特征在于，所述参数提取模块被配置为使用二分搜索来迭代地确定所述滚降因子，并且其中所述滚降部分中的第一区间的增益会通过所述滚降因子而减小，并且所述滚降部分中剩余区间的增益通过所述滚降因子的指数减小。3.如权利要求1所述的信号发射系统，其特征在于，所述信号发射器为压电扬声器，所述输出信号为音讯信号。4.如权利要求1所述的信号发射系统，其特征在于，所述频域表示包含快速傅里叶转换、离散傅里叶转换、修正型离散余弦转换、修正型离散正弦转换、常数Q转换、和使用根据等效矩形带宽或巴克尺度的滤波器通道分布的变数Q转换。5.如权利要求1所述的信号发射系统，其特征在于，所述电流频谱根据膨胀因子修改，所述膨胀因子大于1。6.如权利要求1所述的信号发射系统，其特征在于，所述后处理模块基于所述来源信号以及所述中间时域信号的特性确定梯度控制的差阈值，所述来源信号以及所述中间时域信
号的特性包含波峰因数、平均值、标准偏差、均方根、最大幅度、平均幅度、波峰因数、频谱质心、以及频谱扩展中的至少一个。7.一种信号处理系统，其特征在于，包含：处理器，耦接到放大器并被配置为接收来源信号，并向所述放大器产生动态调节的来源信号，所述处理器包含：频率转换模块，用以将所述来源信号转换为频域表示，其中所述频域表示包含多个频率区间；频谱
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电压转移函数模块，用以将所述频域表示转换为电压表示；导纳特性模块，用以将所述电压表示转换为电流频谱；参数提取模块，用以确定击穿频率区间索引和滚降因子，其中所述击穿频率区间索引是累积电流不超过电流限制的最高频率区间索引，并且使用所述滚降因子以指数方式衰减所述频域表示，其中所述滚降因子是动态确定的数值，范围从0到1，且迭代确定使得总电流低于所述电流限制；动态调节滤波器模块用以：为所述多个频率区间构建调节增益向量，其中所述调节增益向量包含具有单位增益的平带部分以及具有衰减增益的滚降部分，其中基于所述击穿频率区间索引，所述平带部分的所述频率区间的区间索引低于平带区间索引，所述滚降部分的所述频率区间的区间索引高于所述平带区间索引；以及将所述调节增益向量应用于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：波温，
申请(专利权)人：新唐科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：