專利名稱：具有可調(diào)波峰因數(shù)的限帶噪聲的產(chǎn)生的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于測(cè)量、控制以及信號(hào)傳輸應(yīng)用的測(cè)試信號(hào)的產(chǎn)生。具體來(lái)說(shuō)，本發(fā) 明的一個(gè)實(shí)施例涉及一種用于產(chǎn)生具有窄帶、可調(diào)節(jié)波峰因數(shù)的噪聲信號(hào)的新型方法。
背景技術(shù)：
解決測(cè)量問題的一個(gè)重要部分是選擇通常被稱作測(cè)試信號(hào)的輸入信號(hào)。在許多問 題中，例如，對(duì)控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，所述輸入是由環(huán)境或“現(xiàn)實(shí)”系統(tǒng)產(chǎn)生并且在沒有重大問題的 情況下不會(huì)發(fā)生變化。然而，也存在一類非常重要的問題，即輸入信號(hào)的選擇是由一般測(cè) 試規(guī)范，例如，通過生產(chǎn)工藝期間或生產(chǎn)工藝結(jié)束時(shí)的質(zhì)量控制測(cè)量來(lái)確定。另外，測(cè)試信 號(hào)是在測(cè)量中用于測(cè)試并驗(yàn)證產(chǎn)品開發(fā)期間的技術(shù)設(shè)計(jì)。僅舉一個(gè)實(shí)例說(shuō)明，為測(cè)試并驗(yàn) 證包括高保真度(H1-Fi)放大器和擴(kuò)音器的最新設(shè)計(jì)的音頻系統(tǒng)的性能，需要測(cè)試音頻信 號(hào)。過去，實(shí)驗(yàn)的選擇主要依靠開發(fā)者的直覺或與音頻相關(guān)的一般標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定。選擇實(shí)際 的測(cè)試音頻信號(hào)時(shí)可能必須要考慮的典型限制是對(duì)輸入、輸出或內(nèi)部變量的振幅限制，對(duì) 輸入、輸出或內(nèi)部變量的功率約束，實(shí)驗(yàn)可用的總時(shí)間，以及能夠被采樣或被分析的樣本總 數(shù)。
在許多情況下，實(shí)驗(yàn)設(shè)置的目的是盡可能地提高信噪比。由于振幅約束(為保持受 測(cè)試裝置的線性行為并且避免測(cè)量系統(tǒng)上的溢出(overflow))，僅僅通過增大輸入信號(hào)的 振幅無(wú)法進(jìn)行這種信噪比提高。一種更有效的方法是提高針對(duì)給定振幅極值的信號(hào)的能量 或降低針對(duì)給定能量的振幅極值。這種操作被稱為峰值因數(shù)最小化。峰值因數(shù)也通常被稱 作波峰因數(shù)(CF)或峰均比(PAR)。在進(jìn)一步的公開內(nèi)容中，將使用術(shù)語(yǔ)波峰因數(shù)。
盡管在使信號(hào)的波峰因數(shù)最小化方面已進(jìn)行了一些研究，但仍需要產(chǎn)生具有波峰 因數(shù)的測(cè)試信號(hào)，所述波峰因數(shù)能夠被指定來(lái)遵守所述實(shí)驗(yàn)設(shè)置的要求。具體來(lái)說(shuō)，在一些 現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)中，出現(xiàn)了對(duì)特定測(cè)試信號(hào)的需要，所述特定測(cè)試信號(hào)在信號(hào)的頻譜帶寬范 圍內(nèi)具有復(fù)雜的波峰因數(shù)分布。這種測(cè)試的一個(gè)實(shí)例可以是信號(hào)與音樂信號(hào)緊密相關(guān)的測(cè) 試。例如，在表示音樂的音頻信號(hào)中，波峰因數(shù)不僅可能隨時(shí)間發(fā)生變化，而且促成寬帶音 樂信號(hào)的窄帶子帶的波峰因數(shù)可能具有不同的值。對(duì)于這類寬帶測(cè)試信號(hào)來(lái)說(shuō)，需要控制 子帶中的波峰因數(shù)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開一種用于產(chǎn)生具有確定帶寬和所需波峰因數(shù)的信號(hào)的方法。所述信號(hào) 由許多各自具有振幅和頻率的單獨(dú)正弦信號(hào)組成。所述方法包括確定將要用于特定指數(shù) 函數(shù)并且對(duì)應(yīng)于所需波峰因數(shù)的指數(shù)，該指數(shù)是基于先驗(yàn)已知的波峰因數(shù)與指數(shù)之間的關(guān) 系來(lái)確定；使用所述特定指數(shù)函數(shù)和先前所確定的指數(shù)來(lái)計(jì)算每一個(gè)正弦信號(hào)的相位值; 以及，疊加所述正弦信號(hào)以獲得具有所述所需波峰因數(shù)的所述信號(hào)，借此維持所述單獨(dú)信 號(hào)的所述相位。
另外，本發(fā)明公開一種對(duì)應(yīng)的測(cè)試信號(hào)發(fā)生器。


參閱以下附圖和描述能夠更好地理解本發(fā)明。圖中的相同參考數(shù)字指代一致的部分。在附圖中
圖1示出多音信號(hào)的波峰因數(shù)(或PAR)與等式⑷中的指數(shù)P之間的關(guān)系，借此已經(jīng)根據(jù)等式(4)計(jì)算出由八個(gè)正弦波組成的多音信號(hào)的波峰因數(shù)，所述正弦波具有隨機(jī)振幅和相位；
圖2示出由等式⑷針對(duì)不同采樣頻率得到的多音信號(hào)的波峰因數(shù)(或PAR)與指數(shù)P的函數(shù)關(guān)系；
圖3示出由等式(4)針對(duì)多音信號(hào)的不同中心頻率得到的多音信號(hào)的波峰因數(shù) (或PAR)與指數(shù)P的函數(shù)關(guān)系；
圖4示出在中心頻率和采樣頻率是常數(shù)時(shí)，由等式(4)針對(duì)不同數(shù)量的促成多音信號(hào)的正弦波得到的多音信號(hào)的波峰因數(shù)(或PAR)與指數(shù)P的函數(shù)關(guān)系。
具體實(shí)施方式
信號(hào)傳輸技術(shù)中的問題之一是所傳輸信號(hào)的波峰因數(shù)的最小化。關(guān)于這個(gè)最小化問題，已經(jīng)進(jìn)行過一些研究(參見，例如，IEEE電路與系統(tǒng)匯刊(IEEE Transactions on Circuits and Systems)，1986,第 33 卷，第 10 期，第 1018 至 1022 頁(yè)中 S. Boyd 的具有低波峰因數(shù)的多音信號(hào)(Multitone Signals with Low Crest Factor))。雖然波峰因數(shù)的最小化是眾所周知的，但是對(duì)如何以給定的所需水平來(lái)控制波峰因數(shù)或控制信號(hào)的頻譜部分 (子帶，如寬帶信號(hào)的窄帶組分子帶)的波峰因數(shù)卻知之甚少或一無(wú)所知。
典型的帶寬信號(hào)f(t)可被分解成其組分正弦波(也稱作“頻譜線”)，每一個(gè)組分正弦波具有特定的振幅和相位?？赏ㄟ^應(yīng)用傅里葉變換操作來(lái)完成這個(gè)分解(通常使用快速傅里葉變換(FFT)算法來(lái)實(shí)現(xiàn))。因此，信號(hào)f(t)被時(shí)間離散化(數(shù)字化)，從而產(chǎn)生采樣信號(hào)f [η]，其中符號(hào)“Y’表示位于遠(yuǎn)離信號(hào)的原點(diǎn)的“η”個(gè)位置(有時(shí)稱為“點(diǎn)(bin) ”)處的樣本的數(shù)量。所述離散化需要界定如采樣頻率(fs)或時(shí)間分辨率dtzfV1的某些參數(shù)，所述時(shí)間分辨率定義了離散化樣本f[n_l]、f[n]、f[n+l]等之間的時(shí)間間隔。當(dāng)對(duì)具有給定頻譜組成的信號(hào)進(jìn)行采樣時(shí)，采樣頻率必須足夠高(根據(jù)奈奎斯特-香農(nóng)(Nyquist-Shannon) 采樣定理)以避免混疊。為避免混疊問題，進(jìn)一步的討論將集中于所謂的多正弦信號(hào)或多音信號(hào)，所述信號(hào)都是寬帶信號(hào)，并具有組成所述寬帶信號(hào)的確定單個(gè)正弦波組分。這類信號(hào)具有確定的最大頻率，和由此而得的確定的最小采樣頻率，所述最小采樣頻率是所述最大頻率￡ ±的兩倍。單個(gè)正弦波組分(或樣本)的數(shù)量由多音信號(hào)的時(shí)間長(zhǎng)度確定。
一般來(lái)說(shuō)，限帶多正弦信號(hào)f (t)可表示為
權(quán)利要求
1.一種用于提供包括一個(gè)或多個(gè)子帶信號(hào)的測(cè)試信號(hào)的測(cè)試信號(hào)發(fā)生器，所述一個(gè)或多個(gè)子帶信號(hào)各自由許多正弦信號(hào)組成，每一個(gè)正弦信號(hào)具有單獨(dú)頻率和相位，其中每一個(gè)頻率與一個(gè)頻率指數(shù)相關(guān)聯(lián)并且所述對(duì)應(yīng)相位是所述頻率指數(shù)的指數(shù)函數(shù)；所述信號(hào)發(fā)生器被配置來(lái) 接收每一個(gè)子帶信號(hào)的所需波峰因數(shù)值； 基于波峰因數(shù)與指數(shù)之間的先驗(yàn)已知的關(guān)系來(lái)確定對(duì)應(yīng)于所述波峰因數(shù)的指數(shù)； 使用所述指數(shù)函數(shù)和先前確定的指數(shù)來(lái)計(jì)算每一個(gè)正弦信號(hào)的相位值； 疊加與所述子帶信號(hào)相關(guān)聯(lián)的所述正弦信號(hào)以獲得所述子帶信號(hào)，并因此獲得在每一個(gè)子帶中具有所述所需波峰因數(shù)的所述測(cè)試信號(hào)，借此維持所述單獨(dú)信號(hào)的所述相位；以及 輸出所述測(cè)試信號(hào)供進(jìn)一步使用。
2.如權(quán)利要求1所述的測(cè)試信號(hào)發(fā)生器， 其中所述測(cè)試信號(hào)由至少兩個(gè)各自具有對(duì)應(yīng)頻譜的子帶信號(hào)組成，并且所述子帶信號(hào)的所述頻譜組成所述測(cè)試信號(hào)的所述頻譜；并且 其中計(jì)算出組成所述子帶信號(hào)的所述正弦信號(hào)的所述相位，使得每一個(gè)子帶信號(hào)具有對(duì)應(yīng)的所需波峰因數(shù)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的測(cè)試信號(hào)，其中每一個(gè)頻率與一個(gè)頻率指數(shù)相關(guān)聯(lián)并且所述對(duì)應(yīng)相位根據(jù)以下函數(shù)計(jì)算
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的測(cè)試信號(hào)發(fā)生器，其中對(duì)確定所述指數(shù)來(lái)說(shuō)，所述信號(hào)發(fā)生器被配置來(lái)使用近似波峰因數(shù)與指數(shù)之間的所述已知關(guān)系的預(yù)定函數(shù)，所述函數(shù)包括作為輸入?yún)?shù)的所述所需波峰因數(shù)和正弦信號(hào)的數(shù)量，并且提供所述對(duì)應(yīng)指數(shù)。
5.一種用于產(chǎn)生具有確定帶寬和所需波峰因數(shù)的信號(hào)的方法，所述信號(hào)由許多各自具有振幅、頻率的單獨(dú)正弦信號(hào)組成；所述方法包括 確定將要用于特定指數(shù)函數(shù)并且對(duì)應(yīng)于所述所需波峰因數(shù)的指數(shù)，所述指數(shù)是基于波峰因數(shù)與指數(shù)之間的先驗(yàn)已知的關(guān)系來(lái)確定； 使用所述特定指數(shù)函數(shù)和所述先前所確定的指數(shù)來(lái)計(jì)算每一個(gè)正弦信號(hào)的相位值；以及 疊加所述正弦信號(hào)以獲得具有所述所需波峰因數(shù)的所述信號(hào)，借此維持所述單獨(dú)信號(hào)的所述相位。
6.一種用于產(chǎn)生由兩個(gè)或更多個(gè)子帶信號(hào)組成的測(cè)試信號(hào)的方法，所述子帶信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)頻譜組成所述測(cè)試信號(hào)的所述頻譜；所述方法包括 確定具有所需帶寬和所需持續(xù)時(shí)間的原型信號(hào)； 計(jì)算一組正弦信號(hào)，當(dāng)該組正弦信號(hào)被疊加時(shí)，至少近似地形成所述原型信號(hào)，所述正弦信號(hào)的子組被分組，這樣使得每一個(gè)子組的所述正弦信號(hào)與一個(gè)子帶信號(hào)相關(guān)聯(lián)； 將所需波峰因數(shù)值與每一個(gè)子帶信號(hào)關(guān)聯(lián)；以及根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法計(jì)算每一個(gè)子帶信號(hào)的所述相位，使得每一個(gè)子帶信號(hào)的所得波峰因數(shù)與對(duì)應(yīng)的所需波峰因數(shù)相匹配。
7.如權(quán)利要求5或6所述的方法，其中每一個(gè)頻率與一個(gè)頻率指數(shù)相關(guān)聯(lián)并且所述對(duì)應(yīng)相位根據(jù)以下函數(shù)計(jì)算
8.如權(quán)利要求5、6或7所述的方法，其中使用近似波峰因數(shù)與指數(shù)之間的所述已知關(guān)系的預(yù)定函數(shù)，所述函數(shù)包括作為輸入?yún)?shù)的所述所需波峰因數(shù)和正弦信號(hào)的數(shù)量并且提供所述對(duì)應(yīng)指數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于產(chǎn)生具有確定帶寬和所需波峰因數(shù)的信號(hào)的方法。所述信號(hào)由許多各自具有振幅和頻率的單獨(dú)正弦信號(hào)組成。所述方法包括確定將要用于特定指數(shù)函數(shù)并且對(duì)應(yīng)于所述所需波峰因數(shù)的指數(shù)，所述指數(shù)是基于先驗(yàn)已知的波峰因數(shù)與指數(shù)之間的關(guān)系來(lái)確定；使用所述特定指數(shù)函數(shù)和先前所確定的指數(shù)來(lái)計(jì)算每一個(gè)正弦信號(hào)的相位值；以及，疊加所述正弦信號(hào)以獲得具有所述所需波峰因數(shù)的所述信號(hào)，借此維持所述單獨(dú)信號(hào)的所述相位。
文檔編號(hào)G01R1/28GK103033653SQ20121037117
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月5日
發(fā)明者V.岡特查奧弗 申請(qǐng)人:哈曼國(guó)際工業(yè)有限公司