[发明专利]用于采样过程的去干扰的方法以及用于实施该方法的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于采样过程的去干扰的方法，其中根据经采样的并且经模拟/数字转换的信号的基频带中确定分类的干扰的存在来实施采样频率的连续改变。

背景技术

为了数字地分析处理传感器的测量结果需要将模拟传感器信号或者由传感器采样的信号转换成数字信号。为此经常使用模拟/数字转换器，其利用过采样的优点。在此，窄带的输入信号借助高频节拍采样并且随后借助模拟/数字转换器数字化。在此，有用信号的带宽(也称作有用频带或基频带)明显小于采样频率的一半。如果输入信号包含高频干扰信号，则所述高频干扰信号由于频率混叠现象(Alias-Effekt)下交叠到有用频带中。为了防止以上所述，通常使用防频率混叠滤波器(Anti-Aliasing-Filter)，所述防频率混叠滤波器在采样之前滤除高频干扰信号。

在图1中示意性示出针对所述情形的频率图。以采样频率f采样模拟有用信号16。在理想化的电路或者理想化的方法中，这例如借助具有周期T＝1/f的周期性的节拍信号实现，其中分别在周期内的确定时刻(例如当周期性的节拍信号超过或低于确定的电压时)检测采样值，从而两个连续的采样时刻之间的时间间隔分别相应于周期T。然后在时间图中作为输入信号与采样函数的乘积得到经采样的有用信号，所述采样函数通过具有时间间隔T的等距的采样脉冲的序列给出。在频率图中，所述乘积相应于输入信号的频谱与采样函数的频谱的卷积，所述采样函数的频谱通过具有间距f的等距的谱线给出。在图1中示出采样函数的频谱10。

输入信号可以重叠地包含高频干扰信号，例如其在电磁耦合时出现的那样。根据现有技术，在采样之前借助防频率混叠滤波器、例如借助具有传输函数14的低通滤波器来滤除所述干扰信号。在图1中，在略高于采样频率f的两倍的频率处示例性示出所述经滤波的高频干扰信号12。防频率混叠滤波器的传输函数14与频率轴的交点将基频带1限制在从0*f延伸至频率f/2的区域上。在此，如此构造所述低通滤波器，使得基频带1中的模拟有用信号16在典型的有用频率下尽可能不经滤波地通过。所述解决方案的不利是，必须实现防频率混叠滤波器。尤其在专用集成电路(ASIC)上实现时，这导致开发耗费和面积消耗。

图2示出没有防频率混叠滤波器的模拟有用信号16的采样的频谱。如同在借助防频率混叠滤波器的滤波的情形中那样，基频带1在频率范围0*f至f/2上延伸。然而，在没有使用防频率混叠滤波器的采样的情形中表示未经滤波的高频干扰18的交叠的干扰振幅20大多直接交叠到基频带1中并且因此在以采样频率f采样时错误地解释为有用信号16，所述采样频率的频谱10在图2中与图1中的频谱相同地记录。

在文章《Digital Alias-free signal processing in the GHz frequency Range》(I.Bilinksis、G.Cain，1996年，第6/1-6/6页(XP1133893))中，作者描述了消除频率混叠的采样方法，其中采样时刻在时间上相对于周期性的采样偏移任意的时间量值。

此外，在US 5,485,273中描述了通过环形激光器陀螺仪(Ringlaser-Gyroskop)放大的分辨系统，其中与快速滤波器组合使用用于采样频率调制的锁相环电路。

此外，EP 1 330 036 A1公开了用于高频模拟信号的频率混叠抑制的数字化的方法和装置，其中节拍输出器产生预确定的频率F_clk的电脉冲的序列，其中为了从序列中选择一个脉冲使所述序列除以一个伪任意值。

发明内容

根据本发明提供一种用于采样过程的去干扰的方法，其中所述方法包括以采样频率f采样模拟信号的方法步骤以及确定是否存在干扰振幅的方法步骤。此外，所述方法包括经采样的信号的模拟/数字转换的步骤，其中在确定是否存在干扰振幅的方法步骤中仅当干扰振幅大于在本方法的范畴内实施的模拟/数字转换的噪声时才存在干扰振幅。在此，仅当在经采样的有用信号的频谱的基频带中存在干扰振幅时，才存在干扰振幅，其中基频带在频率范围0f至f/2上延伸。当存在干扰振幅时，增大或减小采样频率f并且以借助增大的或减小的采样频率来采样模拟信号的方法步骤重新开始所述方法。根据本发明，进行连续地以预确定的、恒定的量值Δf在具有始终相同符号的方向上增大或减小采样频率f直至阈值f_g的步骤。换言之，当存在干扰时以新的、增大的或减小的采样频率来采样。在其他情形中，继续以原始的采样频率f来采样。