专利名称：降频装置和使用该降频装置的声音讯号处理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及声音讯号的处理，特别是涉及一种能够可适性地于处理不同 规格的声音讯号的降频装置和使用该降频装置的声音讯号处理系统。
背景技术：
r国家电视标准协会」(National Television Standards Committee, NTSC ) 标准与「相位交替线」(Phase Alternating Line, PAL)标准是现今电视所采 用的电视影像标准中最常见的两种，不同地区的电视系统除了可能采用不同 的电视影像标准之外，也可能釆用不同的电视声音标准，举例来说，中国大 陆的电视系统采行的是PAL的电视影像系统，其所使用的声音调制方式可以 为单声道调频(FM-Mono )或丽音(NICAM )，其声音载波(Sound Carrier) 的频率为6.5MHz以及5.85MHz;德国的电视系统采行的是PAL的电视影像 系统，其所使用的声音调制方式为立体声调频(FM-Stereo(A2))，其声音载 波的频率为5.5MHz以及5.74MHz。
因为不同地区的电视系统通常会使用不同的电视声音标准，为了让所生 产的电视可以兼容于各种不同的电视系统，制造商通常会希望其所生产出的 电视具有于不同的电视声音标准下处理不同的电视声音中频讯号(TV sound IF signal)的能力。为此，系统设计者必须使用有限的成本，设计出能够可 适性地于不同的电视声音标准下处理不同的电视声音中频讯号的电视声音 讯号处理系统。
发明内容
本发明的实施例披露了 一种降频装置，用来降频数字输入讯号以产生数
5字输出讯号。该降频装置包含有混波器，用来依据该数字输入讯号产生混 波讯号；串联积分梳状滤波器，耦接于该混波器，用来将该混波讯号除以第 一除数以产生第一分频讯号；以及有限脉冲响应滤波器，耦接于该串联积分 梳状滤波器，用来将该第一分频讯号除以第二除数以产生该数字输出讯号。 本发明的实施例还披露一种声音讯号处理系统，用来处理声音中频讯 号。其包含有可程控增益放大器，用来依据增益来放大该声音中频讯号以 产生放大讯号；低通滤波器，耦接于该可程控增益放大器，用来低通滤波该 放大讯号以产生滤波讯号；模拟数字转换器，耦接于该低通滤波器，用来将 该滤波讯号转换为数字输入讯号；降频装置，耦接于该模拟数字转换器，其 包含有混波器，耦接于该模拟数字转换器,用来依据该数字输入讯号产生 混波讯号；串联积分梳状滤波器，耦接于该混波器，用来将该混波讯号除以 第一除数以产生第一分频讯号；以及有限脉冲响应滤波器，耦接于该串联积 分^f危状滤波器，用来将该第一分频讯号除以第二除数以产生数字输出讯号； 以及数字讯号处理模块，耦接于该降频装置，用来处理该数字输出讯号。
图1为本发明的电视声音讯号处理系统的实施例的示意图。 图2为图1中的降频装置的一实施例示意图。 图3为图2中的同相有限脉沖响应滤波器的实施例的示意图。 图4为图3中的同相有限脉沖响应滤波器的运作状况的示意图。
附图符号说明
100声音讯号处理系统
110可程控增益放大器
120低通滤波器
130模拟数字转换器
140降频装置
150电平/直流感测单元
160寄存器库
170数字讯号处理4莫块
210混波器220、 240
225、 235、 245、 255
230、 250
310、 350
320
330
340
360
串联积分梳状滤波器 缩放单元
有限脉沖响应滤波器
存储器
乘法器
累加模块
加法器
多任务器
具体实施例方式
图1所示为本发明的声音讯号处理系统的一实施例示意图。本实施例的 声音讯号处理系统100包含有一可程控增益放大器(PGA) 110、 一低通滤 波器(LPF) 120、 一模拟数字转换器(ADC) 130、 一降频装置140、 一电 平/直流感测单元(level/DC detection unit) 150、 一寄存器库(register bank) 160、以及一数字讯号处理模块(DSP) 170。其中，数字讯号处理模块170 可依据不同的声音标准，控制声音讯号处理系统IOO对不同声音标准下的声 音中频讯号进行处理。而寄存器库160为供数字讯号处理模块170与可程控 增益放大器110、 一降频装置140、以及电平/直流感测单元150互动的接口 ， 举例来说，数字讯号处理模块170可通过寄存器库160控制降频装置140进 行分频时所使用的除数。此外，数字讯号处理模块170亦可通过寄存器库160 得知电平/直流感测单元150的感测结果，并据以通过寄存器库160控制可程 控增益放大器110的增益以及直流补偿。
于本实施例中，可程控增益放大器110依据一增益来放大一电视声音中 频讯号SIF以产生一放大讯号AS;低通滤波器120低通滤波放大讯号AS 以产生一滤波讯号FS;模拟数字转换器130将滤波讯号FS转换为一数字输 入讯号DIS; —降频装置140对数字输入讯号DIS进行混波(mix )以及分 频以产生一数字输出讯号DOS (其可包含有同相与正交讯号)；数字讯号处 理模块170则处理数字输出讯号DOS以供电视作为声音播放的依据。
图2所示为图1中的降频装置140的一实施例示意 。于本实施例中， 降频装置140包含有一混波器210、 一同相(In Phase )串联积分梳状(Cascade Integrator Comb, CIC)滤波器220、 一同相第一缩放单元(Shifter) 225、 一同相有限脉冲响应(Finite Impulse Response, FIR)滤波器230、 一同相第二 缩放单元235、 一正交(Quadrature Phase)串联积分梳状滤波器240、 一正 交第一缩放单元245、 一正交有限脉沖响应滤波器250、以及一正交第二缩 放单元255。混波器210依据数字输入讯号DIS产生一同相混波讯号IMS以 及一正交混波讯号QMS;同相串联积分才克状滤波器220、同相第一缩放单元 225、同相有限脉冲响应滤波器230、以及同相第二缩放单元235构成对同相 混波讯号IMS进行分频的同相路径(In Phase Path);正交串联积分梳状滤波 器240、正交第一缩放单元245、正交有限脉冲响应滤波器250、以及正交第 二缩放单元255则构成对正交混波讯号QMS进行分频的正交路径 (Quadrature Path )。由于前述的同相路径与正交路径的运作原理大致相同， 不同处主要在于相位，故以下将针对同相路径进行说明。
同相串联积分梳状滤波器220为同相路径中第一级的分频单元，用来将 同相混波讯号IMS除以一第一除数M1以产生一同相第一分频讯号IFDSl。 同相第一缩放单元225是一个可选择加入或忽略的组件，若将其设置于同相 串联积分梳状滤波器220的输出端，将可对同相第一分频讯号IFDSl进行适 当地数位放大/缩小，举例来说，第一缩放单元225可用来将同相第一分频讯 号IFDSl的标度(Scale)适当地调整至满标(Full Scale )。同相有限脉冲响 应滤波器230为同相路径中第二级的分频单元，用来将经过数字放大后的同 相第一分频讯号IFDSl'除以一第二除数D以产生一同相第二分频讯号 IFDS2。同相第二缩放单元235亦是一个可选择加入或忽略的组件，若将其 设置于同相有限脉沖响应滤波器230的输出端，将可对同相第二分频讯号 IFDS2进行适当地数位放大，举例来说，第二缩放单元235可用来将同相第 二分频讯号IFDS2的标度适当地调整至满标。
本实施例中的同相有限脉沖响应滤波器230是一个可程控的滤波器，其 具有一阀数量N以及第二除数D，而第一分频讯号IFDS1'与第二分频讯号 IFDS2分别是同相有限脉沖响应滤波器230的数字输入讯号与数字输出讯 号。若讯号IFDS1'的样本率(SamplingRate)为SR1，则可使用运作频率不 小于SR1的N/D倍的数字电路来实现同相有限脉冲响应滤波器230。图3 所示为图2中的同相有限脉冲响应滤波器230的一实施例示意图。本实施例 中的同相有限脉冲响应滤波器230包含有一第一存储器310、 一乘法器320、 以及一累加模块330。累加模块330则由一加法器340、 一第二存储器350、
8以及一多任务器360所组成。
图4为图3中的同相有限脉沖响应滤波器230的运作状况的示意图。于 此一例子中，假设阀数量N等于6，第二除数D等于2，则如前所述，同相 有限脉冲响应滤波器230的运作频率需不小于同相第一分频讯号IFDS1'的样 本率SR1的6/2=3倍，而由于第二除数D等于2，同相第二分频讯号IFDS2 的样本率SR2将会是同相第一分频讯号IFDS1'的样本率SR1的1/2。图4所
示的Xq、 Xl、 x2........ x12、 x13、以及x,4是同相第一分频讯号IFDS1'中依序
的输入样本，ho、 &、 h2、 h3、 h4、以及h5是同相有限脉沖响应滤波器230 在N等于6的状况下所使用的6个阀系数(tap coefficient)(存储于第1存
储器310中)，y0、 y卜y2........ y5、 y6、以及y7则是同相第二分频讯号IFDS2
中依序的输出样本。而除了存储ho、 h,、 h2、 h3、 h4、以及hs这6个阀系数 以外，第l存储器310中还可以存储有其它的阀系数h6、 h7、 h8......。
于本实施例中，同相第一分频讯号IFDSl'的一个样本周期Tuc对应于同
相有限脉沖响应滤波器230的三个时钟周期T2—3*K、 T2J3*K+1"以及丁2，k+2)，
K为整数。对于同相第一分频讯号IFDSl'于样本周期Tuc的输入样本xK， 第一存储器310于T2—3*K、 T2」3*K+1)、以及丁2」3化+2)三个时钟周期中依序提供 3个相对应的阀系数h[(-K) mod N、h[(-K+2) mod n]以及、h[(_K+4) mod N]。乘法器320
将输入样本XK依序乘上第一存储器310所提供的3个阀系数h[(.K)m。阔、h[(.K+2)
m。dN以及、h[(.K+4)m。dN]，以依序产生3个乘积值pK」、pK—2、 pK—3;加法器340 依序将3个乘积值pK—。 pK—2、 pK—3力。上3个前次累加值AP A2、 A3以依序 产生3个已更新累加值A,'、 A2'、 A3，；第二存储器350用来存储3个前次累 加值A,、 A2、 A3;而对于3个已更新累加值A,'、 A2'、八3'中的任一已更新累 加值A/, J-l或2或3，若A'已累计有N-6个乘积值，则累加模块330输 出A/以作为同相第二分频讯号IFDS2中的一输出样本，多任务器360输出 一归零值0至第二存储器350以更新前次累加值Aj;若已更新累加值A/尚 未累计有N个乘积值，则多任务器360输出已更新累加值A/至该第二存储 器350以更新相对应的前次累加值Aj。
举例来说，输入样本xs对应于同相有限脉冲响应滤波器230的三个时钟 周期丁2—24、 T2—25、以及丁2—26。在时钟周期丁2—24中，第一存储器310提供阀 系数h4，乘法器320产生乘积值psj-X8化4，第二存储器350所存储的前次 累加值A！等于(X7化5)，加法器340将乘积值p8J = Xs化4加上前次累加值A,以产生已更新累加值A!'，由于此时Ai'中仅累计有两个乘积值(x/hs)与 (x^h4),故此时同相有限脉沖响应滤波器230不会将A,'输出作为同相第二分 频讯号IFDS2中的输出样本，多任务器360会输出已更新累加值A!'至该第 二存储器350以更新前次累加值A,。在时钟周期T2—25中，第一存储器310 提供阀系数ho,乘法器320产生乘积值p8j-x^ho，第二存储器350所存储
的前次累加值A2等于(X^h5)+(X4化4)+(X5化3)+(X^h2)+(X7化,)，加法器340将
乘积值p82 == x8*h0加上前次累加值A2以产生已更新累加值A 后，表示A2， 中已累计有六个乘积值(x^h5)、(x/h4) 、(x5*h3) 、(x6*h2) 、(x,hO 、(x8*h0), 故此时同相有限脉冲响应滤波器230会将A2'输出作为同相第二分频讯号 IFDS2中的一输出样本y4，多任务器360会输出归零值0至第二存储器350 以将前次累加值A2归零。在时钟周期T2 26中，第一存储器310提供阀系数 h2,乘法器320产生乘积值p8一3-X8^2,第二存储器350所存储的前次累加 值A3等于(x^h5)+(x^h4)+(x^h3)，加法器340将乘积值p8—3 = x8*h2加上前次 累加值A3以产生已更新累加值A3'，由于此时A3'中仅累计有四个乘积值 (x5*h5)、 (x6*h4)、 (x7*h3)、与(xs承h2),故此时同相有限脉沖响应滤波器230 不会将A3'输出作为同相第二分频讯号IFDS2中的输出样本，多任务器360 会输出已更新累加值Ay至该第二存储器350以更新前次累加值A3。
从以上说明可以发现，当加法器340自乘法器320接收到一输入样本XK 与ho的乘积，并执行完累加工作之后，即代表其所产生的已更新累加值中已 累计有XK-,h5、 xK-4*h4、 xK_3*h3、 xK_2*h2、 XK.,h,、以及x^h。此六个乘积， 此时同相有限脉冲响应滤波器230即可将已更新累加值
(XK-5化5)+(XK-4化4)+(XK.3化3)+(XK-2化2)+(XK,hG+(X^h())输出作为同相第二分
频讯号IFDS2中一个输出样本，多任务器360则输出归零值O至第二存储器 350 以 更 新 原 本 的 前 次 累 加 值 (xK_5*h5)+(xK.4*h4)+(xK.3*h3)+(xK.2*h2)+(xK-1*h1)。
当然，以上所举N等于6， D等于2的例子，仅是一个用以说明的简 单例子，并不限定本发明的范围，事实上，N与D是同相有限脉冲响应滤波 器230的两个可程控的参数，数字讯号处理模块170会依据不同的电视声音 标准来设定N与D此二参数的值。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均 等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
10
权利要求
1.一种降频装置，用来降频一数字输入讯号以产生一数字输出讯号，该降频装置包含有一混波器，用来依据该数字输入讯号产生一混波讯号；一串联积分梳状滤波器，耦接于该混波器，用来将该混波讯号除以一第一除数以产生一第一分频讯号；以及一有限脉冲响应滤波器，耦接于该串联积分梳状滤波器，用来将该第一分频讯号除以一第二除数D以产生该数字输出讯号。
2. 如权利要求1所述的降频装置，其中该数字输入讯号为对一声音中频 讯号进行处理所产生。
3. 如权利要求1所述的降频装置，其还包含有一第一缩放单元，耦接于 该串联积分^f危状滤波器与该有限脉冲响应滤波器之间，用来调整该第一分频 讯号的标度。
4. 如权利要求1所述的降频装置，其还包含有一第二缩放单元，耦接于 该有限脉冲响应滤波器的输出端，用来调整该数字输出讯号的标度。
5. 如权利要求1所述的降频装置，其中该有限脉冲响应滤波器具有一阀 数量N以及该第二除数D,该有限脉沖响应滤波器包含有一第一存储器，用来存储多个阀系数，其中对于该第一分频讯号中的一 输入样本，该第一存储器依序提供该多个阀系数中N/D个相对应的阀系数；一乘法器，耦接于该第一存储器，用来将该输入样本依序乘上该第一存 储器所提供的该N/D个阀系数，以依序产生N/D个乘积值；以及一累加模块，耦接于该乘法器，用来将该N/D个乘积值依序加上N/D 个前次累加值以依序产生N/D个已更新累加值，其中对于该N/D个已更新 累加值中的 一 已更新累加值，若该已更新累加值已累计有N个乘积值，则该 累加模块输出该已更新累加值以作为该数字输出讯号中的 一输出样本。
6. 如权利要求5所述的降频装置，其中该累加模块包含有 一加法器，耦接于该乘法器，用来将该N/D个乘积值依序加上该N/D个前次累加值以依序产生该N/D个已更新累加值；一第二存储器，耦接于该加法器，用来存储该N/D个前次累加值；以及 一多任务器，耦接于该加法器以及该第二存储器，对于该N/D个已更新累加值中的一已更新累加值，若该已更新累加值已累计有N个乘积值，则该 多任务器输出一归零值至该第二存储器以更新该N/D个前次累加值中一相 对应的前次累加值，以及若该已更新累加值尚未累计有N个乘积值，则该多 任务器输出该已更新累加值至该第二存储器以更新该相对应的前次累加值。
7. 如权利要求5所述的降频装置，其中该有限脉冲响应滤波器的运作频 率不小于该第一分频讯号的样本率的N/D倍。
8. —种声音讯号处理系统，用来处理一声音中频讯号，该声音讯号处理 系统包含有一增益放大器，用来依据一增益来放大该声音中频讯号以产生一放大讯号；一低通滤波器，耦接于该增益放大器，用来低通滤波该放大讯号以产生 一滤波讯号；一模拟数字转换器，耦接于该低通滤波器，用来将该滤波讯号转换为一 数字输入讯号；一降频装置，耦接于该模拟数字转换器，该降频装置包含有 一混波器，耦接于该模拟数字转换器，用来依据该数字输入讯号产生一 混波讯号；一串联积分梳状滤波器，耦接于该混波器，用来将该混波讯号除以一第 一除数以产生一第一分频讯号；以及一有限脉沖响应滤波器，耦接于该串联积分梳状滤波器，用来将该第一 分频讯号除以一箄二除数D以产生一数字输出讯号；以及一数字讯号处理模块，耦接于该降频装置，用来处理该数字输出讯号。
9. 如权利要求8所述的声音讯号处理系统，其中该降频装置还包含有一 第一缩放单元，耦接于该串联积分梳状滤波器与该有限脉沖响应滤波器之 间，用来调整该第一分频讯号的标度。
10. 如权利要求8所述的声音讯号处理系统，其中该降频装置还包含有一 第二缩;改单元，耦接于该有限脉冲响应滤波器的输出端，用来调整该数字输 出讯号的标度。
11. 如权利要求8所述的声音讯号处理系统，其中该有限脉沖响应滤波器 具有一 阀数量N以及该第二除数D,该有限脉冲响应滤波器包含有一第一存储器，用来存储多个阀系数，其中对于该第一分频讯号中的一输入样本，该第一存储器依序提供该多个阀系数中N/D个相对应的阀系数； 一乘法器，耦接于该第一存储器，用来将该输入样本依序乘上该第一存 储器所提供的该N/D个阀系数，以依序产生N/D个乘积值；以及一累加模块，耦接于该乘法器，用来将该N/D个乘积值依序加上N/D 个前次累加值以依序产生N/D个已更新累加值，其中对于该N/D个已更新 累加值中的一已更新累加值，若该已更新累加值已累计有N个乘积值，则该 累加模块输出该已更新累加值以作为该数字输出讯号中的 一输出样本。
12. 如权利要求11所述的声音讯号处理系统，其中该累加模块包含有 一加法器，耦接于该乘法器，用来将该N/D个乘积值依序加上该N/D个前次累加值以依序产生该N/D个已更新累加值；一第二存储器，耦接于该加法器，用来存储该N/D个前次累加值；以及 一多任务器，耦接于该加法器以及该第二存储器，对于该N/D个已更新 累加值中的一已更新累加值，若该已更新累加值已累计有N个乘积值，则该 多任务器输出一归零值至该第二存储器以更新该N/D个前次累加值中一相 对应的前次累加值，以及若该已更新累加值尚未累计有N个乘积值，则该多 任务器输出该已更新累加值至该第二存储器以更新该相对应的前次累加值。
13. 如权利要求11所述的声音讯号处理系统，其中该有限脉沖响应滤波 器的运作频率不小于该第 一分频讯号的样本率的N/D倍。
14. 如权利要求11所述的声音讯号处理系统，其还包含有一寄存器库， 耦接于该数字讯号处理模块以及该有限脉冲响应滤波器，该数字讯号处理模 块通过该寄存器库控制该有限脉冲响应滤波器的阀数量N以及第二除数D。
全文摘要
本发明披露了降频装置和声音讯号处理系统，该声音讯号处理系统包含有增益放大器、低通滤波器和模拟数字转换器，其还包含降频装置，耦接于该模拟数字转换器，该降频装置包含有混波器，耦接于该模拟数字转换器，用来依据该数字输入讯号产生一混波讯号；串联积分梳状滤波器，耦接于该混波器，用来将该混波讯号除以一第一除数以产生一第一分频讯号；以及有限脉冲响应滤波器，耦接于该串联积分梳状滤波器，用来将该第一分频讯号除以一第二除数D以产生一数字输出讯号。该声音讯号处理系统进一步包括数字讯号处理模块，耦接于该降频装置，用来处理该数字输出讯号。
文档编号H04N5/60GK101674067SQ20091014067
公开日2010年3月17日 申请日期2006年9月18日 优先权日2006年9月18日
发明者史德立, 陈宏坤 申请人:晨星半导体股份有限公司