用于采樣過(guò)程的去干擾的方法以及用于實(shí)施該方法的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于采樣過(guò)程的去干擾的方法，其中根據(jù)經(jīng)采樣的并且經(jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換的信號(hào)的基頻帶中確定分類的干擾的存在來(lái)實(shí)施采樣頻率的連續(xù)改變。
【背景技術(shù)】
[0002]為了數(shù)字地分析處理傳感器的測(cè)量結(jié)果需要將模擬傳感器信號(hào)或者由傳感器采樣的信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。為此經(jīng)常使用模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其利用過(guò)采樣的優(yōu)點(diǎn)。在此，窄帶的輸入信號(hào)借助高頻節(jié)拍采樣并且隨后借助模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器數(shù)字化。在此，有用信號(hào)的帶寬(也稱作有用頻帶或基頻帶)明顯小于采樣頻率的一半。如果輸入信號(hào)包含高頻干擾信號(hào)，則所述高頻干擾信號(hào)由于頻率混疊現(xiàn)象(Alias-Effekt)下交疊到有用頻帶中。為了防止以上所述，通常使用防頻率混疊濾波器(Ant1-Aliasing-Filter)，所述防頻率混疊濾波器在采樣之前濾除高頻干擾信號(hào)。
[0003]在圖1中示意性示出針對(duì)所述情形的頻率圖。以采樣頻率f采樣模擬有用信號(hào)16。在理想化的電路或者理想化的方法中，這例如借助具有周期T = Ι/f的周期性的節(jié)拍信號(hào)實(shí)現(xiàn)，其中分別在周期內(nèi)的確定時(shí)刻(例如當(dāng)周期性的節(jié)拍信號(hào)超過(guò)或低于確定的電壓時(shí))檢測(cè)采樣值，從而兩個(gè)連續(xù)的采樣時(shí)刻之間的時(shí)間間隔分別相應(yīng)于周期T。然后在時(shí)間圖中作為輸入信號(hào)與采樣函數(shù)的乘積得到經(jīng)采樣的有用信號(hào)，所述采樣函數(shù)通過(guò)具有時(shí)間間隔T的等距的采樣脈沖的序列給出。在頻率圖中，所述乘積相應(yīng)于輸入信號(hào)的頻譜與采樣函數(shù)的頻譜的卷積，所述采樣函數(shù)的頻譜通過(guò)具有間距f的等距的譜線給出。在圖1中示出采樣函數(shù)的頻譜10。
[0004]輸入信號(hào)可以重疊地包含高頻干擾信號(hào)，例如其在電磁耦合時(shí)出現(xiàn)的那樣。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，在采樣之前借助防頻率混疊濾波器、例如借助具有傳輸函數(shù)14的低通濾波器來(lái)濾除所述干擾信號(hào)。在圖1中，在略高于采樣頻率f的兩倍的頻率處示例性示出所述經(jīng)濾波的高頻干擾信號(hào)12。防頻率混疊濾波器的傳輸函數(shù)14與頻率軸的交點(diǎn)將基頻帶I限制在從0*f延伸至頻率f/2的區(qū)域上。在此，如此構(gòu)造所述低通濾波器，使得基頻帶I中的模擬有用信號(hào)16在典型的有用頻率下盡可能不經(jīng)濾波地通過(guò)。所述解決方案的不利是，必須實(shí)現(xiàn)防頻率混疊濾波器。尤其在專用集成電路(ASIC)上實(shí)現(xiàn)時(shí)，這導(dǎo)致開發(fā)耗費(fèi)和面積消耗。
[0005]圖2示出沒有防頻率混疊濾波器的模擬有用信號(hào)16的采樣的頻譜。如同在借助防頻率混疊濾波器的濾波的情形中那樣，基頻帶I在頻率范圍0*f至f/2上延伸。然而，在沒有使用防頻率混疊濾波器的采樣的情形中表示未經(jīng)濾波的高頻干擾18的交疊的干擾振幅20大多直接交疊到基頻帶I中并且因此在以采樣頻率f采樣時(shí)錯(cuò)誤地解釋為有用信號(hào)16，所述采樣頻率的頻譜10在圖2中與圖1中的頻譜相同地記錄。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)本發(fā)明提供一種用于采樣過(guò)程的去干擾的方法，其中所述方法包括以采樣頻率f采樣模擬信號(hào)的方法步驟以及確定是否存在干擾振幅的方法步驟。所述方法的特征在于，當(dāng)存在干擾振幅時(shí)增大或減小采樣頻率f并且以借助增大的或減小的采樣頻率來(lái)采樣模擬信號(hào)的方法步驟重新開始所述方法。換言之，當(dāng)存在干擾時(shí)以新的、增大的或減小的采樣頻率來(lái)采樣。在其他情形中，繼續(xù)以原始的采樣頻率f來(lái)采樣。
[0007]所述方法的優(yōu)點(diǎn)在于，在放棄防頻率混疊濾波器的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換中高頻干擾不再交疊到基頻帶中而交疊到位于基頻帶外部的頻率范圍中。因此通過(guò)采樣頻率的單純改變可以正確解釋經(jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換的有用信號(hào)并且因此可以放棄防頻率混疊濾波器的使用。由此可以在實(shí)現(xiàn)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器時(shí)節(jié)省成本以及空間。此外，在使用防頻率混疊濾波器時(shí)也發(fā)生有用信號(hào)的不期望的衰減，而不能通過(guò)防頻率混疊濾波器抑制總是引起頻率混疊現(xiàn)象的所有頻率分量。也能夠通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明的方法避開所述不利。
[0008]在所述方法的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，所述方法還包括經(jīng)采樣的信號(hào)的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換的步驟，其中在確定是否存在干擾振幅的方法步驟中僅當(dāng)干擾振幅大于在所述方法的范疇內(nèi)實(shí)施的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換的噪聲時(shí)才存在干擾振幅。通過(guò)這種方式，排除在本發(fā)明的范疇內(nèi)應(yīng)用的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換的對(duì)于有用信號(hào)的解釋不顯著的噪聲作為用于改變采樣頻率的觸發(fā)器。由此所述方法獲得效率，因?yàn)閮H當(dāng)有用信號(hào)的解釋由高頻干擾或者干擾振幅損害時(shí)才實(shí)施采樣頻率的改變。
[0009]在所述實(shí)施方式的一種優(yōu)選擴(kuò)展方案中，僅當(dāng)在經(jīng)采樣的有用信號(hào)的頻譜的基頻帶中存在干擾振幅時(shí)才存在干擾振幅。因此，僅當(dāng)在所述頻率范圍的有用頻帶中具有干擾時(shí)才開始所述方法，因此所述方法獲得效率。
[0010]在一種優(yōu)選實(shí)施方式中實(shí)施在具有始終相同的符號(hào)的方向上連續(xù)地使采樣頻率f增大或減小預(yù)確定的、恒定的量值A(chǔ)f直至閾值&的步驟。通過(guò)采樣頻率的確定的改變可以更好地確定或者更準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)所述方法對(duì)高頻干擾的作用，因?yàn)榫€性地、即以等距的步驟進(jìn)行采樣頻率的改變。通過(guò)由閾值fg限制采樣頻率的可能改變可以保證不超出有意義的范圍地實(shí)施所述方法，由此防止基頻帶中的有用信號(hào)的失真。
[0011]在所述實(shí)施方式的一種優(yōu)選擴(kuò)展方案中，Δ?.根據(jù)以下的、包含閾值fe的規(guī)則構(gòu)成:?大/?小=f+Af，其中Af= (fg-fL0)/n, n e Ζ，而是最初的采樣頻率。
[0012]在所述實(shí)施方式的一種優(yōu)選擴(kuò)展方案中，閾值fe通過(guò)在采樣過(guò)程的范疇內(nèi)使用的采樣保持電路的孔徑抖動(dòng)(Aperture-Jitter)的值來(lái)定義。因此對(duì)于所述方法選擇最大可能的閾值fg，這意味著對(duì)于采樣頻率的改變的最大余地。
[0013]在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，閾值4最大相應(yīng)于增大了或減小了 5%的最初的采樣頻率。
[0014]在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，閾值4最大相應(yīng)于增大了或減小了 1%的最初的采樣頻率。
[0015]優(yōu)選地，η從整數(shù)M的子集中選擇，其中M e [1，20]。借助參數(shù)η的所述選擇，將可能的改變步驟的數(shù)量限制到電路技術(shù)上有利地實(shí)現(xiàn)的步驟數(shù)量上。更優(yōu)選地適用M e [2， 10]。
[0016]此外，提供包括節(jié)拍輸出器的裝置，所述節(jié)拍輸出器設(shè)計(jì)用于產(chǎn)生周期性的節(jié)拍信號(hào)并且用于在接收控制信號(hào)時(shí)改變周期性的節(jié)拍信號(hào)的周期。此外，所述裝置包括用于采樣的模塊，所述模塊設(shè)計(jì)用于使用周期性的節(jié)拍信號(hào)來(lái)采樣模擬有用信號(hào)并且產(chǎn)生經(jīng)采樣的有用信號(hào)。此外，模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)用于將經(jīng)采樣的有用信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字有用信號(hào)。
[0017]用于干擾振幅確定的模塊設(shè)計(jì)用于確定數(shù)字有用信號(hào)是否加載有干擾振幅。當(dāng)存在干擾振幅時(shí)，由用于干擾振幅確定的模塊生成控制信號(hào)并且將其輸送給節(jié)拍輸出器。
【附圖說(shuō)明】
[0018]根據(jù)附圖和隨后的描述進(jìn)一步闡述本發(fā)明的實(shí)施例。附圖示出:
[0019]圖1:具有現(xiàn)有技術(shù)的防頻率混疊濾波器的有用信號(hào)的采樣的頻譜；
[0020]圖2:沒有現(xiàn)有技術(shù)的防頻率混疊濾波器的有用信號(hào)的采樣的頻譜；
[0021]圖3:借助根據(jù)本發(fā)明的方法的有用信號(hào)的特定采樣的頻譜；
[0022]圖4:用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的裝置的原理結(jié)構(gòu)；
[0023]圖5:用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的裝置的原理性的特定實(shí)施方式。
【具體實(shí)施方式】
[0024]在圖3中示出在使用根據(jù)本發(fā)明的方法的情況下有用信號(hào)的特定采樣的頻譜?；l帶I在頻率范圍Of至f/2上延伸。以第一采樣頻率17采樣模擬有用信號(hào)16。如果存在高頻的、未經(jīng)濾波的干擾18的干擾振幅20，則在根據(jù)本發(fā)明的方法的范疇內(nèi)識(shí)別所述干擾振幅20。然后，根據(jù)所述方法實(shí)施采樣頻率17到增大的或減小的采樣頻率22的改變24，并且借助增大的或減小的采樣頻率22以采樣模擬有用信號(hào)16的方法步驟重新開始所述方法(未示出)。在所述方法的在圖3中示出的特定實(shí)施中，僅當(dāng)干擾振幅20大于在所述方法的范疇內(nèi)實(shí)施的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換的噪聲3并且干擾振幅20附加地位于基頻帶I中時(shí)，才識(shí)別干擾振幅20。識(shí)別干擾振幅20并且在本實(shí)施例中將采樣頻率17減小到采樣頻率22。因此，引起高頻的、未經(jīng)濾波的干擾18的先前交疊到基頻帶I中的干擾振幅20移位25到位于所述基頻帶I外部的頻率范圍中。在此，連續(xù)地以預(yù)確定的、恒定的量值在具有始終相同的符號(hào)的方向上一直進(jìn)行采樣頻率17到采樣頻率22的改變，直至不再識(shí)別到高頻的、未經(jīng)濾波的干擾18的干擾振幅20，即其不再交疊到基頻帶I中而是交疊到所述基頻帶I旁的頻率范圍中。在所述情形中，存在從