[发明专利]用于波束成形滤波器的FIR滤波器系数计算

权利要求书

1.一种用于为换能器阵列(10)的波束成形滤波器计算FIR滤波器系数的设备，包括：

第一计算装置(44)，用于接收期望定向选择性和描述所述换能器阵列的换能器数据作为第一输入，并针对预定频率光栅由所述第一输入计算所述波束成形滤波器(14₁，…，14_N)的频域滤波器权重，以便获得用于所述波束成形滤波器的目标频率响应，使得对于所述换能器阵列(10)的所述波束成形滤波器的应用近似所述期望定向选择性；及

第二计算装置(46)；

连接在所述第一计算装置(44)和所述第二计算装置(46)之间的目标频率响应修改装置(48)，以便修改由所述第一计算装置(44)获得的所述波束成形滤波器的目标频率响应，所述修改包括

频域平滑(92)和/或

对于每个波束成形滤波器，通过去除线性相位函数部分(88)对各个波束成形滤波器的目标频率响应的以2π相位跳变调整的相位响应的调平，并且存储用于各个波束成形滤波器的延迟，所述延迟对应于所述线性相位函数部分的斜率，

其中所述第二计算装置(46)用于接收以被所述目标频率响应修改装置修改的形式的目标频率响应作为第二输入，并由所述第二输入为所述波束成形滤波器计算FIR滤波器系数，使得所述波束成形滤波器的频率响应以被所述目标频率响应修改装置修改的形式近似所述目标频率响应。

2.如权利要求1所述的设备，其中所述第一计算装置(44)被配置为通过求解第一优化问题来执行计算，根据所述第一优化问题，由频域滤波器权重造成的阵列的定向选择性与所述期望定向选择性之间的偏差被最小化。

3.如权利要求2所述的设备，其中所述第一计算装置(44)被配置为使得所述第一优化问题是凸优化问题。

4.如权利要求2所述的设备，其中所述第一计算装置(44)被配置为组合在相对低的音频频率的第一范围(100)内的计算和在相对高的音频频率的第二范围(102)内的计算，其中在相对低的音频频率的第一范围(100)内的计算是通过求解所述第一优化问题以便获得用于所述波束成形滤波器的低频域目标频率响应，以及在相对高的音频频率的第二范围(102)内的计算是通过根据所述期望定向选择性为阵列计算全局频率延迟和幅度权重，并且随后组合所述低频域目标频率响应和对应于全局频率延迟和幅度权重的高频域目标频率响应。

5.如权利要求1所述的设备，所述设备还包括FIR滤波器系数修改装置(50)，其被配置为使得由所述第二计算装置计算的FIR滤波器系数经受对应于所存储的用于各个波束成形滤波器的延迟的时域移位。

6.如权利要求1所述的设备，其中所述第二计算装置(46)被配置为通过求解第二优化问题来执行计算，根据所述第二优化问题，对应于所述FIR滤波器系数的所述波束成形滤波器的频率响应与所述目标频率响应之间的偏差被最小化。

7.如权利要求6所述的设备，其中所述第二计算装置(46)被配置为使得所述第二优化问题是凸优化问题。

8.如权利要求6所述的设备，其中所述第二计算装置(46)被配置为使得所述第二优化问题

以频率选择性方式定义所述偏差，或者为所述偏差定义频率相依容差阈值。

9.如权利要求6所述的设备，其中所述第二计算装置(46)被配置为使得，作为次要条件，所述第二优化问题在其中所述偏差未被最小化的至少一个频率段中包括对应于FIR滤波器系数的所述波束成形滤波器的频率响应的幅度的限制。

10.如权利要求1所述的设备，其中由所述FIR滤波器系数定义的所述波束成形滤波器的频率分辨率不同于针对其计算了波束成形滤波器的频域滤波器权重的频率光栅的频率分辨率。