一种可以减少频率误差的音频信号的校正方法与流程

本发明涉及一种可以减少频率误差的音频信号的校正方法。

背景技术：

音频信号是(audio)带有语音、音乐和音效的有规律的声波的频率、幅度变化信息载体。根据声波的特征，可把音频信息分类为规则音频和不规则声音。其中规则音频又可以分为语音、音乐和音效。规则音频是一种连续变化的模拟信号，可用一条连续的曲线来表示，称为声波。声音的三个要素是音调、音强和音色。声波或正弦波有三个重要参数：频率、幅度和相位，这也就决定了音频信号的特征。

频率响应简称频响，在电子学上用来描述一台仪器对于不同频率的信号的处理能力的差异。同失真一样，这也是一个非常重要的参数指标。频响也称响曲线，是指增益随频率的变化曲线。

放大器有两种失真：线性失真和非线性失真。我们通常把后者叫做“失真”。而线性失真就是指频率等方面的“误差”，为了减少失真，有必要研发出一种降低频率误差的方法。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种可以有效的减少频率误差的可以减少频率误差的音频信号的校正方法。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种可以减少频率误差的音频信号的校正方法，包括以下步骤：

1)将音频信号进行脉冲频率调制处理，得到脉冲频率调制后的第一预对比信号；

2)对第一预对比信号的功率进行放大处理，得到第二预对比信号；

3)将第一预对比信号与第二预对比信号做比较，得出误差信号；

4)生成一个具有预定周期的时钟信号，然后对具有预定周期的时钟信号进行积分，从而生成锯齿波信号；

5)将误差信号与锯齿波信号进行比较，并且生成重新调制的误差信号；

6)根据生成的误差信号来校正经过放大处理的第二信号的频率误差。

作为优选，所步骤1)中的脉冲频率调制处理的具体步骤为：

a)音频信号经过星座映射成为i、q两支路信号；然后对两支路i、q信号分别进行l倍上采样，得到过采样信号，最后采用成形滤波处理，得出i、q支路的基带频谱；

b)分别对i、q支路进行采样速率的转换；

c)对合路i、q信号进行数字中频调制后送数模转换器da重构为模拟信号；

d)模拟信号经过模拟带通滤波处理滤除带外频谱，从而得到已调成形的中频调制信号。

由于采用了数字信号映射为iq支路分别进行处理，适用于多种调制方式数字信号的脉冲成形中频调制。

作为优选，所述步骤1)中，在脉冲频率调制处理前还具有步骤：

一)对音频信号的种类进行检测，确定音频信号属于模拟信号还是属于数字信号；

二)根据检测结果对音频信号进行转换处理，若检测出音频信号属于模拟信号则将音频信号转变为数字信号；若检测出音频信号属于数字信号则不作转换处理。

作为优选，所述步骤a)中的成形滤波处理满足通带归一化截止

频率fcut为：

其中，l代表上抽样倍数，为自然数。

作为优选，所述功率放大处理的具体步骤为：

①)放大第一预对比信号的振幅分量的低频分量以输出第一电压；

②)放大第一预对比信号的振幅分量的高频分量以输出第二电压；

③)放大第一预对比信号的振幅分量以输出电流；

④)组合第一电压、第二电压和电流以产生调制电信号；

⑤)将调制电信号转换到载波频率获得的信号；

⑥)调制放大该信号的振幅，最后输出放大的信号。

采用了第一电压、第二电压和电流以产生调制电信号，将调制电信号转换到载波频率获得的信号，然后调制放大该信号的振幅，最后输出放大的信号，能够在减少功率放大器中的功率消耗的同时提高信号准确性，极为有利于缩少频率误差。

本发明还提供一种音频信号的校正装置，包含

信号类型检测转换模块，用于检测音频信号的类型，并且将模拟信号型的音频信号转换为数字信号型的音频信号；

脉冲频率调制处理模块，用于将音频信号进行脉冲频率调制；

功率放大处理模块，用于放大脉冲频率调制处理模块处理后的脉冲频率调制信号；

误差信号对比提取模块，用于对脉冲频率调制处理模块处理后得到的信号和功率放大处理模块处理后得到的信号进行对比，并提取出误差信号；

参考信号生成模块，用于生成具有预定周期的时钟信号，并对生成的具有预定周期的时钟信号进行积分，从而生成所述锯齿波；以及

校正处理模块，用于将误差信号对比提取模块提取的误差信号与参考信号生成模块生成的锯齿波信号进行比较，并且生成重新调制的误差信号，最后根据生成的误差信号来校正经过放大处理的第二信号的频率误差。

本发明的有益效果为：先将音频信号调制为频率变化的方波信号，利用了脉冲频率调制方式具有调频特性、有较高的传输信噪比，而且信号的脉冲形式便于中继传输、再生整形的特点，有利于后期的校正；通过将脉冲频率调制信号与放大后的脉冲频率调制信号作比较，以提取误差信号，对误差信号进行重新调制后，根据生成的误差信号来校正放大处理后的音频信号的频率误差，使得校正后的经放大处理的音频信号的频率误差可以得到有效的减少。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种可以减少频率误差的音频信号的校正方法的整体结构示意图。

图2为本发明提供的一种音频信号的校正装置的整体结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明的技术方案进行描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些实施例获得其他的实施方式。

实施例1

如图1所示，一种可以减少频率误差的音频信号的校正方法，包括以下步骤：

1)将音频信号进行脉冲频率调制处理，得到脉冲频率调制后的第一预对比信号；

2)对第一预对比信号的功率进行放大处理，得到第二预对比信号；

3)将第一预对比信号与第二预对比信号做比较，得出误差信号；

4)生成一个具有预定周期的时钟信号，然后对具有预定周期的时钟信号进行积分，从而生成锯齿波信号；

5)将误差信号与锯齿波信号进行比较，并且生成重新调制的误差信号；

6)根据生成的误差信号来校正经过放大处理的第二信号的频率误差。

在本实施例中，所步骤1)中的脉冲频率调制处理的具体步骤为：

a)音频信号经过星座映射成为i、q两支路信号；然后对两支路i、q信号分别进行l倍上采样，得到过采样信号，最后采用成形滤波处理，得出i、q支路的基带频谱；

b)分别对i、q支路进行采样速率的转换；

c)对合路i、q信号进行数字中频调制后送数模转换器da重构为模拟信号；

d)模拟信号经过模拟带通滤波处理滤除带外频谱，从而得到已调成形的中频调制信号。

在本实施例中，所述步骤a)中的成形滤波处理满足通带归一化截止频率fcut：

其中，l代表上抽样倍数，为自然数。

实施例2

如图1所示，一种可以减少频率误差的音频信号的校正方法，包括以下步骤：

1)将音频信号进行脉冲频率调制处理，得到脉冲频率调制后的第一预对比信号；

2)对第一预对比信号的功率进行放大处理，得到第二预对比信号；

3)将第一预对比信号与第二预对比信号做比较，得出误差信号；

4)生成一个具有预定周期的时钟信号，然后对具有预定周期的时钟信号进行积分，从而生成锯齿波信号；

5)将误差信号与锯齿波信号进行比较，并且生成重新调制的误差信号；

6)根据生成的误差信号来校正经过放大处理的第二信号的频率误差。

在本实施例中，所步骤1)中的脉冲频率调制处理的具体步骤为：

a)音频信号经过星座映射成为i、q两支路信号；然后对两支路i、q信号分别进行l倍上采样，得到过采样信号，最后采用成形滤波处理，得出i、q支路的基带频谱；

b)分别对i、q支路进行采样速率的转换；

c)对合路i、q信号进行数字中频调制后送数模转换器da重构为模拟信号；

d)模拟信号经过模拟带通滤波处理滤除带外频谱，从而得到已调成形的中频调制信号。

在本实施例中，所述步骤1)中，在脉冲频率调制处理前还具有步骤：

一)对音频信号的种类进行检测，确定音频信号属于模拟信号还是属于数字信号；

二)根据检测结果对音频信号进行转换处理，若检测出音频信号属于模拟信号则将音频信号转变为数字信号；若检测出音频信号属于数字信号则不作转换处理。

在本实施例中，所述步骤a)中的成形滤波处理满足通带归一化截止频率fcut为：

其中，l代表上抽样倍数，为自然数。

实施例3

如图1所示，一种可以减少频率误差的音频信号的校正方法，包括以下步骤：

1)将音频信号进行脉冲频率调制处理，得到脉冲频率调制后的第一预对比信号；

2)对第一预对比信号的功率进行放大处理，得到第二预对比信号；

3)将第一预对比信号与第二预对比信号做比较，得出误差信号；

4)生成一个具有预定周期的时钟信号，然后对具有预定周期的时钟信号进行积分，从而生成锯齿波信号；

5)将误差信号与锯齿波信号进行比较，并且生成重新调制的误差信号；

6)根据生成的误差信号来校正经过放大处理的第二信号的频率误差。

在本实施例中，所步骤1)中的脉冲频率调制处理的具体步骤为：

a)音频信号经过星座映射成为i、q两支路信号；然后对两支路i、q信号分别进行l倍上采样，得到过采样信号，最后采用成形滤波处理，得出i、q支路的基带频谱；

b)分别对i、q支路进行采样速率的转换；

c)对合路i、q信号进行数字中频调制后送数模转换器da重构为模拟信号；

d)模拟信号经过模拟带通滤波处理滤除带外频谱，从而得到已调成形的中频调制信号。

在本实施例中，所述步骤1)中，在脉冲频率调制处理前还具有

步骤：

一)对音频信号的种类进行检测，确定音频信号属于模拟信号还是属于数字信号；

二)根据检测结果对音频信号进行转换处理，若检测出音频信号属于模拟信号则将音频信号转变为数字信号；若检测出音频信号属于数字信号则不作转换处理。

在本实施例中，所述步骤a)中的成形滤波处理满足通带归一化截止频率fcut为：

其中，l代表上抽样倍数，为自然数。

在本实施例中，所述功率放大处理的具体步骤为：

①)放大第一预对比信号的振幅分量的低频分量以输出第一电压；

②)放大第一预对比信号的振幅分量的高频分量以输出第二电压；

③)放大第一预对比信号的振幅分量以输出电流；

④)组合第一电压、第二电压和电流以产生调制电信号；

⑤)将调制电信号转换到载波频率获得的信号；

⑥)调制放大该信号的振幅，最后输出放大的信号。

如图2所示，本发明还提供一种音频信号的校正装置，包含

信号类型检测转换模块，用于检测音频信号的类型，并且将模拟信号型的音频信号转换为数字信号型的音频信号；

脉冲频率调制处理模块，用于将音频信号进行脉冲频率调制；

功率放大处理模块，用于放大脉冲频率调制处理模块处理后的脉冲频率调制信号；

误差信号对比提取模块，用于对脉冲频率调制处理模块处理后得到的信号和功率放大处理模块处理后得到的信号进行对比，并提取出误差信号；

参考信号生成模块，用于生成具有预定周期的时钟信号，并对生成的具有预定周期的时钟信号进行积分，从而生成所述锯齿波；以及

校正处理模块，用于将误差信号对比提取模块提取的误差信号与参考信号生成模块生成的锯齿波信号进行比较，并且生成重新调制的误差信号，最后根据生成的误差信号来校正经过放大处理的第二信号的频率误差。

本发明的有益效果为：先将音频信号调制为频率变化的方波信号，利用了脉冲频率调制方式具有调频特性、有较高的传输信噪比，而且信号的脉冲形式便于中继传输、再生整形的特点，有利于后期的校正；通过将脉冲频率调制信号与放大后的脉冲频率调制信号作比较，以提取误差信号，对误差信号进行重新调制后，根据生成的误差信号来校正放大处理后的音频信号的频率误差，使得校正后的经放大处理的音频信号的频率误差可以得到有效的减少。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。