[发明专利]编码装置

说明书

本发明涉及一种由量化器组成的编码装置用于将一输入信号转换成一位编码信号，这种量化器包括一个用于接收输入信号的输入端和一个用于输送一位编码信号的输出端，另外还包括误差反馈装置用于将量化器产生的一种量化误差信号反馈到量化器的输入端，这种误差反馈装置包括一个至少三阶的滤波器，该滤波器具有一个输入端和一个输出端。

这样一种装置适用于模-数和数-模转换器。

在模-数转换中，利用一种模拟低通滤波器，通常基本上将模拟信号的带宽限制在采样频率的一半，经过这种采样以后，再进行量化。这样，可以对例如具有44.1千赫频率的一个模拟音频信号采样，然后可将它变换成一种16位的脉冲编码调制信号。

由于所要求的信号带以上的频响扩展，以及由于16位量化所需要的精度，这样一种模-数转换对模拟输入滤波器和量化器有很严格的要求。为了能减低强加于模-数转换器的输入滤波器的严格要求，已经知道利用一种1位量化器，将输入信号变换成一种1位信号，1位信号的采样频率基本上比最高信号频率高大约2倍。利用一种十进制滤波器（decimating    filter），接着可以将这种1位信号转换成具有较低采样频率的例如一16位脉冲编码调制信号。十进制滤波器包括一数字低通滤波器，继之以一下行采样器（down-sampler）。同时要求低通滤波器在信号带以上具有一种较陡的频响扩展，对于数字滤波器来说比模拟滤波器容易满足这个要求。于是1位编码装置可以是这样一种装置，其中在输入信号加到量化器之前，经过一个回路滤波器，将量化器产生的量化误差从输入信号中扣除。如果这个回路滤波器在信号带内的传递函数基本上等于1并且在信号带以上有陡峭的频响扩展，这就保证，使信号带内的1位编码信号对应于量化误差的量化噪声靠增加信号带外的量化噪声而衰减。

一种类拟的编码装置也可以用于数-模转换器，其中例如一具有44.1千赫采样频率的16位脉冲编码调制信号利用一内插式滤波器首先转换成一具有176.4千赫采样频率的28位编码信号，接着利用编码装置再转换成一种1位信号，而量化误差经过一回路滤波器从输入信号中扣除。这又导致靠增加信号带以上的量化噪声而减少信号带内1位信号中的量化噪声。随后1位输出信号加到现有的1位数-模转换器，这能够以一种相当简易的方式完成。

开始一段中详细说明的那种类型的编码装置可以从德国专利说明书3，021，012中去了解，其中就使用了这种装置，用一种类似于上述的方式以减少数-模转换器中的量化噪声。上述专利说明书也说明了当回路滤波器的阶较高时，会促进信号带内量化噪声的减少。上述专利说明书所描写的回路滤波器具有一个利用公式1-H（Z）＝（Z-b）ⁿ/Zⁿ给出的传递函数，式中n是回路滤波器的阶数而b是一个大体上等于1的常数。这些回路滤波器保证信号带内的量化噪声令人满意地得到减少。但这种已知的编码装置具有这样的缺点，即对于高于二阶的回路滤波器，它显示出不稳定性。

因此，本发明的目的是要提供一种编码装置，对于那些高阶的回路滤波器，它并不呈现不稳定性。根据本发明，开始那段中详细说明的那种类型的编码装置，其特征在于：滤波器的传递函数是由公式

H_n（Z）＝1-（Z-b）ⁿ/（Z-a）ⁿ

给出的，式中：

n≥3是滤波器的阶数

b是一个基本上等于1的常数，而

a为常数，0＜a＜b，

还在于这个装置包括了限幅装置，用于将加到滤波器输入端的量化误差信号进行限幅。使用一种至少三阶，其常数b基本上等于1的滤波器导致信号带内的量化噪声减少得更多，同时通过把那些Z＝a的根加到传递函数，其中实根为正，以及通过添加一幅限器，消除不稳定性的发生。

常数a的值依赖于滤波器的阶而定。对于一个三阶滤波器（n＝3），常数a有一个位于区间0.35＜a＜b内的值，而在一个相应的实施例中，它基本上相当于a＝0.5。对于一个4阶滤波器（n＝4），常数a有一个位于区间0.6＜a＜b内的值，而且相应地基本上相当于a＝0.66。

编码装置的输入信号既可以是一种离散时间、幅值连续的信号，也可以是一种数字信号。

本发明的一个实施例的特征在于：装置还包括

-一个第一加法线路，它具有一个第一输入端用于接收输入信号，一个第二输入端用于接收滤波器的输出信号，以及一个输出端用于将上述两个信号的和信号输送到量化器的输入端，