频谱成形的随机信号的制造方法与工艺

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频谱成形的随机信号的制造方法与工艺
不同的实施方式涉及一种设备,该设备包括信号发生器,该信号发生器设置用于产生数字伪随机信号。该设备还包括至少一个滤波器元件,该滤波器元件设置用于对数字伪随机信号使用高通滤波器和低通滤波器,以如此产生频谱成形的伪随机信号。该设备还包括调制器,该调制器设置用于,将频谱成形的伪随机信号用作抖动。不同的实施方式涉及一种相应的方法。

背景技术:
调制器,例如模拟-数字转换器(ADC)或者数字调制器,通常产生量化噪声。该量化噪声能够在输出频谱中造成不希望的分量,所谓的尖峰,其有时也被称作空闲音。该量化噪声通常造成调制器的质量降低。用于降低量化噪声的例如以尖峰的形式的这种不希望的分量的技术是已知的。通常这基于,在调制器的信号处理中,例如在量化之前,应用具有可变的幅度(抖动)的信号。该抖动的幅度通常随机地或者伪随机地变化。由此降低调制器的信噪比(SNR),因为附加的噪声以抖动的形式留下痕迹。但是同时实现,量化噪声均匀地影响输出频谱。由此能够消除或者是减小输出频谱中的尖峰,这在各种应用中,例如在音频信号处理中,可能是值得去做的。在各种参考应用中,为了产生抖动,将模拟信号发生器用作噪声源。该模拟信号发生器能够产生模拟的随机信号,该模拟的随机信号能够频谱成形。该模拟信号发生器能够产生连续的随机信号;通常不存在对模拟的随机信号值的量化。然而,使用模拟信号发生器会是相当昂贵和复杂的。使用模拟信号发生器会造成相当高的硬件复杂性。因此,基于使用产生数字随机信号的数字信号发生器的技术也是已知的。通常该随机信号伪随机地具有两个状态,比如0和1。这种情况也被称作1比特抖动。伪随机的随机信号也能够称作伪随机信号。该伪随机信号能够具有例如在一定的迭代之后反复出现的值。如果在参考应用中仅仅使用单个数字信号发生器,那么如此产生的抖动对减小尖峰通常不具有特别好的特性。例如在使用仅一个单个数字信号发生器的这种常规技术中,可能会出现SNR的特别强烈的降低。为了有效地减小调制器的输出频谱中的尖峰,通常使用多个1比特的数字信号发生器,例如两个或者三个或者更多个数字信号发生器;如此能够产生所谓的多级抖动,即具有多个离散的状态,例如-2、-1、0、1、2(英文:multi-leveldither),或者产生甚至准连续的抖动(英文:continuousdither)。但是这种应用可能具有大量的构件且因此昂贵且容易出错。

技术实现要素:
因此存在更优的技术的需要,以产生抖动。尤其存在这种技术的需要,其一方面有效减小尖峰且其另一方面仅轻微地降低调制器的SNR。在不同的实施方式中,设备包括信号发生器。该信号发生器设置用于产生数字随机信号。该设备也包括至少一个滤波器元件。该至少一个滤波器元件设置用于对数字随机信号应用高通滤波器和低通滤波器;如此产生频谱成形的随机信号。该设备也包括调制器。该调制器设置用于将频谱成形的随机信号用作抖动。在不同的实施方式中,方法包括产生数字随机信号。该方法还包括对随机信号使用高通滤波器和低通滤波器。如此产生频谱成形的随机信号。该方法还包括将频谱成形的随机信号作为抖动使用。在不同的实施方式中,设备包括信号发生器。该信号发生器设置用于产生数字随机信号。该设备还包括至少一个滤波器元件。该至少一个滤波器元件设置用于对数字随机信号使用高通滤波器和低通滤波器;如此产生频谱成形的随机信号。在不同的实施方式中,方法包括产生数字随机信号。该方法还包括对随机信号使用高通滤波器和低通滤波器。如此产生频谱成形的随机信号。上面阐述的特征和下文描述的特征不仅能够在相应明确阐述的组合中使用,而且能够在其他的组合中使用或者分开使用,而不脱离本发明的保护范围。附图说明结合以下描述的多个实施例,更清楚和更易于理解地进一步阐述上面描述的本发明的特性、特征和优点以及实现它们的方式,这些实施例通过多个附图进一步阐述。图1A示意性地示出了一种根据不同的实施方式的设备,该设备包括信号发生器、至少一个滤波器元件和调制器。图1B示意性地示出了数字伪随机信号的矩形概率密度函数,该数字伪随机信号由信号发生器产生。图2A示意性地示出了关于根据不同的实施方式的调制器的细节。图2B示意性地示出了关于根据不同的实施方式的调制器的细节。图3示意性地示出了调制器的量化噪声。图4示意性地示出了频谱成形的伪随机信号的三角形概率密度函数,该伪随机信号能够用作抖动,以减小尖峰。图5示意性地示出了应用和不应用抖动的调制器的输出频谱。图6示意性地示出了根据不同的实施方式的设备。图7示意性地示出了根据不同的实施方式的设备,其中图7示出了关于线性反馈移位寄存器作为信号发生器的细节。图8示意性地示出了根据不同的实施方式的设备。图9示意性地示出了根据不同的实施方式的设备。图10示意性地示出了根据不同的实施方式的设备。图11为根据不同的实施方式的方法的流程图。具体实施方式下文参照附图并根据优选的实施方式进一步阐述本发明。在这些附图中,相同的附图标记表示相同或者相似的元件。这些附图是本发明的不同的实施方式的示意性代表。在这些附图中所示的元件不一定按比例绘制。相反,图中所示的不同的元件如此再现,使得其功能和一般用途是技术人员所显而易见的。这些附图中所示的功能单元和元件之间的连接和耦合也能够实现为间接的连接或者耦合。连接或耦合能够以有线或者无线的方式实现。功能单元能够实现为硬件、软件或者硬件和软件的结合。下文描述不同的技术,以减小由于尖峰导致的调制器的输出频谱的不希望的分量。该调制器调制输入信号,以获得输出信号。输出频谱能够将输出信号的不同特性表示为输入信号的函数。该输出频谱可以包括由输入信号确定的信号分量。该输出频谱也可以包括由噪声确定的噪声分量。该噪声可以包括例如量化噪声和/或白噪声。信号分量和噪声分量之间的比例定义SNR。下文描述以下技术,其能够实现减小例如以尖峰形式的输出频谱的不希望的分量;同时相对少地降低调制器的SNR。在不同的示例中,频谱成形数字随机信号,以获得频谱成形的随机信号,该随机信号能够用作抖动。该频谱成形的随机信号能够是多级信号,该多级信号具有大于1的字长。在不同的示例中,由数字单比特随机信号产生多级抖动。该随机信号能够是可计算的(伪随机信号)。下文主要提及这样的伪随机信号。但是相应的技术能够直接应用到不可计算的真正随机的随机信号上。在不同的示例中,能够特别有效地产生该频谱成形的伪随机信号且不产生大的硬件成本。例如在不同的示例中,能够产生频谱成形的伪随机信号而不需要模拟信号发生器。在不同的示例中,能够以低硬件复杂性产生频谱成形的伪随机信号。例如能够通过单个线性反馈移位寄存器(英文:linearshiftregister;LFSR)产生数字伪随机信号。通过对如此产生的数字伪随机信号使用高通滤波器和低通滤波器能够得到有利的频谱成形。这能够特别有效地减小输出频谱的以尖峰形式的不希望的分量;同时能够相对少地降低SNR。在此描述的不同的示例是基于以下知识,即通过使用高通滤波器和低通滤波器能够产生例如三角形概率密度函数作为频谱成形的伪随机信号的或者是尖峰的频谱形状。在此,已知这种三角形概率密度函数在减少调制器的输出频谱的例如以尖峰形式的不希望的分量方面能够是特别有利的。例如请参阅WannamakerR.A.等,在IEEE期刊,信号处理48(2000)499-516...
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