[發(fā)明專利]用于采樣過程的去干擾的方法以及用于實施該方法的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380026100.5
• 申請日: 2013-03-25
• 公開（公告）號: CN104604138B
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: T·武赫特;M·卡利施
• 申請（專利權(quán)）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: H03M1/00
• 分類號: H03M1/00;H03M1/06;H04B1/00;G01B9/02;G11B27/36;H03M1/12;H03M1/18;H04L25/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司72002
• 代理人: 郭毅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于采樣過程的去干擾的方法，其中根據(jù)經(jīng)采樣的并且經(jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換的信號的基頻帶中確定分類的干擾的存在來實施采樣頻率的連續(xù)改變。

背景技術(shù)

為了數(shù)字地分析處理傳感器的測量結(jié)果需要將模擬傳感器信號或者由傳感器采樣的信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。為此經(jīng)常使用模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其利用過采樣的優(yōu)點。在此，窄帶的輸入信號借助高頻節(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。如果輸入信號包含高頻干擾信號，則所述高頻干擾信號由于頻率混疊現(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(Anti-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。

在圖1中示意性示出針對所述情形的頻率圖。以采樣頻率f采樣模擬有用信號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＝1/f的周期性的節(jié)拍信號實現(xiàn)，其中分別在周期內(nèi)的確定時刻(例如當周期性的節(jié)拍信號超過或低于確定的電壓時)檢測采樣值，從而兩個連續(xù)的采樣時刻之間的時間間隔分別相應(yīng)于周期T。然后在時間圖中作為輸入信號與采樣函數(shù)的乘積得到經(jīng)采樣的有用信號，所述采樣函數(shù)通過具有時間間隔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。

輸入信號可以重疊地包含高頻干擾信號，例如其在電磁耦合時出現(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的低通濾波器來濾除所述干擾信號。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12。防頻率混疊濾波器的傳輸函數(shù)14與頻率軸的交點將基頻帶1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1中的模擬有用信號16在典型的有用頻率下盡可能不經(jīng)濾波地通過。所述解決方案的不利是，必須實現(xiàn)防頻率混疊濾波器。尤其在專用集成電路(ASIC)上實現(xiàn)時，這導(dǎo)致開發(fā)耗費和面積消耗。

圖2示出沒有防頻率混疊濾波器的模擬有用信號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1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1中并且因此在以采樣頻率f采樣時錯誤地解釋為有用信號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。

在文章《Digital Alias-free signal processing in the GHz frequency Range》(I.Bilinksis、G.Cain，1996年，第6/1-6/6頁(XP1133893))中，作者描述了消除頻率混疊的采樣方法，其中采樣時刻在時間上相對于周期性的采樣偏移任意的時間量值。

此外，在US 5,485,273中描述了通過環(huán)形激光器陀螺儀(Ringlaser-Gyroskop)放大的分辨系統(tǒng)，其中與快速濾波器組合使用用于采樣頻率調(diào)制的鎖相環(huán)電路。

此外，EP 1 330 036 A1公開了用于高頻模擬信號的頻率混疊抑制的數(shù)字化的方法和裝置，其中節(jié)拍輸出器產(chǎn)生預(yù)確定的頻率F_clk的電脈沖的序列，其中為了從序列中選擇一個脈沖使所述序列除以一個偽任意值。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明提供一種用于采樣過程的去干擾的方法，其中所述方法包括以采樣頻率f采樣模擬信號的方法步驟以及確定是否存在干擾振幅的方法步驟。此外，所述方法包括經(jīng)采樣的信號的模擬/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干擾振幅大于在本方法的范疇內(nèi)實施的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換的噪聲時才存在干擾振幅。在此，僅當在經(jīng)采樣的有用信號的頻譜的基頻帶中存在干擾振幅時，才存在干擾振幅，其中基頻帶在頻率范圍0f至f/2上延伸。當存在干擾振幅時，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采樣模擬信號的方法步驟重新開始所述方法。根據(jù)本發(fā)明，進行連續(xù)地以預(yù)確定的、恒定的量值Δf在具有始終相同符號的方向上增大或減小采樣頻率f直至閾值f_g的步驟。換言之，當存在干擾時以新的、增大的或減小的采樣頻率來采樣。在其他情形中，繼續(xù)以原始的采樣頻率f來采樣。