CN1164035C - 采样速率变换器 - Google Patents

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Abstract

采样速率变换器是已知的，并且用于将一个带有一个第一采样速率(采样频率)的信号变换为一个带有一个第二采样速率(采样频率)信号。为了获得带有事先并不知道的采样频率的一种灵活的采样速率变换器，至今仅知道带有很高的中间采样频率的采样速率变换器。本发明提供一种灵活的采样速率变换器，它能够处理未知的输入和输出采样频率。这是通过将多相位沉淀滤波器装置与内插装置相结合而达到的。

Description

采样速率变换器
技术领域
本发明涉及一种采样速率变换器。
背景技术
现有技术的采样速率变换器是已知的，并且用于将一个具有一个第一(输入)采样速率(采样频率)的数字信号变换为一个具有一个第二(输出)采样速率(采样频率)的数字信号。采样速率可以增加(上变换器)也可以减小(下变换器)。
当在一个系统中采用一个第一采样速率来处理一个系统的信号时，需要这样的采样速率变换器，所用的是一个第二采样速率。例如，小型光盘采用44.1kHz，数字音频带采用48kHz，卫星广播采用32kHz。
如果原频率和目标频率之间的比值并非一个整数，已知的采样速率变换器就需要一个很高的中间变换频率。而且，多重的电路和滤波器会采用多级，并且所需的系数组的数量与该中间频率成比例地增加。而且，大多数的这些方法并不允许采用一个单一的电路来选择不同的目标频率。
在US-A-5,349,548和US-A-5,625,581中描述了非集成的延迟电路，它可用于这样的一种采样速率变换器。
从US-A-4,748,578可知一种采样速率变换器，它具有一个可选择的输出频率，但带有一个高的中间频率。
从US-A-5,559,513可知一种采样速率变换器，它试图解决已知的采样速率变换器的复杂性，所采用的方法是，首先一个带有因子N(所需的输出信号的分辨率)的上变换建立一个中间信号，然后基于输入和输出采样速率之间的比值在中间信号的两个相邻的采样之间进行一次线性内插。
这种已知的采样速率变换器的一个缺点是其中所采用的线性内插器必须计算高采样速率下的全部采样。而且要采用一个移动时间平均器相该线性内插器提供一个和信号。
发明内容
本发明的一个目的是为了克服现有技术的缺点，并且得到一种采样速率变换器，它采用同样的电路既可以用作上变换器也可以用作下变换器。
为达到此目的，根据本发明的一种灵活的采样速率变换器，包括多相位沉淀滤波器装置和内插装置的一个串联设置，其中所述串联设置的一侧连接至所述灵活的采样速率变换器的一个输入端，用于接收一个带有一个第一采样频率的输入信号，并且所述串联设置的另一侧连接至一个输出端，用于提供一个带有一个第二采样频率的输出信号，其中，所述灵活的采样速率变换器包括控制装置，用于控制所述多相位沉淀滤波器装置和所述内插装置，并且，其中，所述多相位沉淀滤波器装置包括多相位分支，以及，所述内插装置包括连接至所述多相位分支的输出端的开关。
在根据本发明的灵活的采样速率变换器中，所述灵活的采样速率变换器包括一个连接在所述多相位沉淀滤波器装置和内插装置的串联设置之前的辅助上变换器，该辅助上变换器提供至少两级的一个上变换，其中，在操作中，用于所述灵活的采样速率变换器中的一个采样频率或多个采样频率低于或者等于输入和输出采样频率的最高频率乘以辅助上变换因子。
在根据本发明的灵活的采样速率变换器中，所述灵活的采样速率变换器是一个上变换器，其中所述输入端连接至所述多相位沉淀滤波器装置，并且所述输出端连接至所述内插装置。
在根据本发明的灵活的采样速率变换器中，所述灵活的采样速率变换器是一个下变换器，其中所述输入端连接至所述内插装置，并且所述输出端连接至所述多相位沉淀滤波器装置。
在根据本发明的灵活的采样速率变换器中，所述内插装置是线性内插装置。
在根据本发明的灵活的采样速率变换器中，所述内插装置是较高阶的内插装置。
在根据本发明的灵活的采样速率变换器中，所述多相位沉淀滤波器装置包括128个多相位分支。
在根据本发明的灵活的采样速率变换器中，在所述控制装置的控制下确定只有那些必须被内插的采样。
本发明的采样速率变换器所具有的优点是它仅需要计算那些需要计算的采样，而不是像现有技术的采样速率变换器所做的那样去计算全部的采样。而且不需要一个移动时间平均器。
通过采用多相位沉淀滤波器装置和内插装置的组合，可得到一种非常有效的灵活的采样速率变换器，从而可实现上述目的。
每一秒钟只需进行相当少量的计算，并且只需计算和存储相当少量的系数。
而且，此采样速率变换器能够处理任意的输入和输出采样频率。
事先所必须知道的唯一的事情是所谓镜像频谱的抑制和必需的相关的带宽。根据此信息来选择滤波器系数，并且这些系数既可用于上采样器也可用于下采样器。
根据本发明的一种采样速率变换器的一个实施例的特征在于，所述灵活的采样速率变换器包括一个带有至少两级的一个上变换的辅助上变换器，其中，在操作中，用于所述灵活的采样速率变换器中的一个采样频率或多个采样频率低于或者等于输入和输出采样频率的最高频率乘以辅助上变换因子。
通过在串联设置的前面增加一个辅助上变换器，接进一步改进了该灵活的采样速率变换器的操作。通过采用辅助上变换器，上变换可以被分成多级，由此改善了性能。
根据本发明的一种采样速率变换器的一个实施例的特征在于，所述灵活的采样速率变换器是一个上变换器，其中所述输入端连接至所述多相位沉淀滤波器装置，并且所述输出端连接至所述内插装置。
根据本发明的一种采样速率变换器的一个实施例特征在于，所述灵活的采样速率变换器是一个下变换器，其中所述输入端连接至所述内插装置，并且所述输出端连接至所述多相位沉淀滤波器装置。
通过采用本发明的手段，可将灵活的采样速率变换器既用于上变换也用于下变换。
而且，根据所需的图象抑制(镜像频谱)和必需的相关的带宽，可事先确定滤波器。
附图说明
通过参照以下所描述和在附图中所示的例子，可以清楚地明白本发明和可理想地用于实现本发明的优点的附加特征。附图中：
图1是作为上变换器的一个采样速率变换器的例子的方框图；
图2是作为上变换器的一个灵活的采样速率变换器的功能例子；
图3是作为下变换器的一个采样速率变换器的例子的方框图；和
图4是作为下变换器的一个灵活的采样速率变换器的功能例子。
具体实施方式
图1示出一个根据本发明而实施的一个灵活的采样速率变换器FSRC1的第一例子，它具有一个输入端I1和一个输出端O1。此灵活的采样速率变换器包括一个多相位沉淀滤波器装置PDFM1和内插装置IM1的串联设置。
而且，此灵活的采样速率变换器包括控制装置CM1，它控制多相位沉淀滤波器装置PDFM1和内插装置IM1的操作。
在本文中，“灵活的”意即无需事先知道输入和输出采样频率之间的实际比值。而必须知道所需的在变换过程中建立的图象抑制的量。这些图象会导致不希望的混叠失真。对于设计内插滤波器来说，此信息和相关的带宽是需要的。
在本例中，多相位沉淀滤波器装置PDFM1包括128个多相位分支(G128，0(z)-G128，127(z))。在本例中，多相位分支的输出连接至内插装置IM1的开关SW11和SW12。内插装置还包括一个第一和一个第二放大器AMP11和AMP12，其中放大器AMP11以一个因子δ放大所接收的信号，并且放大器AMP12以一个因子(1-δ)放大所接收的信号。
各放大器的输出端连接至一个加法器AD1，该加法器将和信号提供给灵活的采样速率变换器FSRC1的输出端O1。
控制装置CM1确定δ的值。而且，在线性内插的情况下，控制装置确定必须计算哪一对采样。
图2示出作为上变换器的一个灵活的采样速率变换器FSRC2的一个功能例子。在本例中，灵活的采样速率变换器包括第一上变换装置UCM21、第一滤波装置FM21、第二上变换装置UCM22、第二滤波装置FM22和下变换装置DCM2的一个串联设置。将滤波器装置设置其间而将上变换分成两级，采样速率变换器的效率得到改善。第一滤波器装置的转换带宽可以选择得很窄，第二滤波器装置的转换带宽可以选择得很宽。
图3示出作为下变换器FSRC3的一个灵活的采样速率变换器的一个实际例子，它具有一个输入端I3和一个输出端O3。灵活的采样速率变换器包括内插装置IM3和具有Ko个分支(GKo，0(z)-GKo，Ko-1(z))的多相位沉淀滤波器装置PDFM3的一个串联设置。而且，灵活的采样速率变换器包括控制装置CM3，用于控制内插装置和多相位沉淀滤波器装置的操作。
根据此例(作为下变换器)的灵活的采样速率变换器是灵活的采样速率变换器(作为上变换器，见图1)的调转的版本，以此方式，通过互换输入端I3和输出端O3，可将同一个灵活的采样速率变换器既用于上变换也用于下变换。本领域的普通技术人员会明白要进行的改变以得到调转的电路。
图4示出作为下变换器的一个灵活的采样速率变换器FSRC4的一个功能例子，其中在一个输入端I4和一个输出端O4之间设置了上变换装置UCM4、第一滤波装置FM41、第一下变换装置DCM41、第二滤波装置FM42和第二下变换装置DCM42的一个串联设置。可按需要选择各因子，其中Ko和K1是固定的整数，并且L＜＝Ko*K1。第一滤波器装置FM41可实施为一个线性内插器。
已根据一些例子对本发明进行了描述。本领域的普通技术人员会明白属于本发明范围内的许多变化。
除所述的线性内插外，在需要的情况下还可采用较高阶的内插。例如，为了获得被内插的采样的更精确的估计。
而且可增加一个或多个上变换级，例如为了降低其它级的上变换因子。

Claims (8)

1.一种灵活的采样速率变换器，包括多相位沉淀滤波器装置和内插装置的一个串联设置，其中所述串联设置的一侧连接至所述灵活的采样速率变换器的一个输入端，用于接收一个带有一个第一采样频率的输入信号，并且所述串联设置的另一侧连接至一个输出端，用于提供一个带有一个第二采样频率的输出信号，其中，所述灵活的采样速率变换器包括控制装置，用于控制所述多相位沉淀滤波器装置和所述内插装置，并且，其中，
-所述多相位沉淀滤波器装置包括多相位分支，以及
-所述内插装置包括连接至所述多相位分支的输出端的开关。
2.根据权利要求1所述的灵活的采样速率变换器，其特征在于，所述灵活的采样速率变换器包括一个连接在所述多相位沉淀滤波器装置和内插装置的串联设置之前的辅助上变换器，该辅助上变换器提供至少两级的一个上变换，其中，在操作中，用于所述灵活的采样速率变换器中的一个采样频率或多个采样频率低于或者等于输入和输出采样频率的最高频率乘以辅助上变换因子。
3.根据权利要求1所述的灵活的采样速率变换器，其特征在于，所述灵活的采样速率变换器是一个上变换器，其中所述输入端连接至所述多相位沉淀滤波器装置，并且所述输出端连接至所述内插装置。
4.根据权利要求1所述的灵活的采样速率变换器，其特征在于，所述灵活的采样速率变换器是一个下变换器，其中所述输入端连接至所述内插装置，并且所述输出端连接至所述多相位沉淀滤波器装置。
5.根据权利要求1所述的灵活的采样速率变换器，其特征在于，所述内插装置是线性内插装置。
6.根据权利要求1所述的灵活的采样速率变换器，其特征在于，所述内插装置是较高阶的内插装置。
7.根据权利要求1所述的灵活的采样速率变换器，其特征在于，所述多相位沉淀滤波器装置包括128个多相位分支。
8.根据权利要求1所述的灵活的采样速率变换器，其特征在于，在所述控制装置的控制下确定只有那些必须被内插的采样。
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