[发明专利]集成音频混合器

说明书

技术领域

本发明涉及数字式混合多个模拟输入信号的集成音频混合器。

背景技术

电子技术领域有两种基本类型的混合电路。第一种是外差混合电路，该电路通过将2个输入信号的瞬时电压相乘组合其能量，以产生具有新频率分量的输出信号。第二种常称为音频混合器，该混合器产生多个输入信号的线性和。音频混合器常用于组合多个话音和音乐源。

参阅图1，基本音频混合器9具有分别加到各自独立的增益级11～15的多个输入Ain1～Ain3。增益级11～15调节各输入的权重，一般做成固定或可变的模拟放大器。增益级11～15的输出加到产生模拟输入Ain1～Ain3的加权线性和的模拟加法器17。ARRL手册(74版，1997年，第15.1～15.3页)中有对音频混合器的进一步讨论。如果需要，可将模拟输出Aout加到模/数变换器(A/D变换器)21，以产生数字输出Dout。美国专利5589830号(Linz等人)中也有相同的音频混合器。

图2的结构按图1的结构建立，而且与图1中各单元相同的图2中各单元具有与其相同的参考符号。音频混合器9的输入(诸如Din1～Din3)为数字信号时，该输入一般先提供给相应的数/模(D/A)变换器25～29后，再加到模拟音频混合器9。美国专利5647008号(Farhangi等人)提供这种音频混合器的一个例子。通过在进行混合前将数字输入Din1～Din3变换到模拟域，能避免具有多个独立数字输入Din1～Din3所连带的一些复杂性。这些复杂性来自必须使数字输入同步或者某些特定环境，诸如数字输入没有相同的采样率、量化电平或公共系统时钟。

然而，在数字域工作肯定在一致性和处理灵活性方面具有优点。由于通过能在编码电路或数字电路实现的一系列处理算法涉及数字处理，数字处理不需要像模拟电路时那样，因环境改变或老化而调谐元件。此外，还能以数字电路变化量少或没有变化实现处理算法的改变。因此，用数字域处理并混合模拟输入信号，令人满意。

图3示出在数字域处理模拟输入的一例音频混合器。图3中与图2的元件相同的所有元件均标注相同的参考标号并按上文定义。首先在音频混合器控制下，将模拟输入Ain1～Ain3加给相应的模/数(A/D)变换器31～35。所得每一A/D变换器31～35的多比特输出字可具有由各乘法器37～41和各增益系数G1～G3数字调节的各种权重。例如，乘法器37接收来自A/D变换器31的多比特字，并将所接收的字乘以其相应的多比特增益系数G1。可将可乘法器37～41相乘所得输出字直接加给各自的数/模变换器43～47、或者也可选择通过各自的附加处理步骤51～55后，再分别加给D/A变换器43～47。每一D/A变换器43～47的输出加到模拟加法器17，并后续与图1中模拟混合器9相同的输出级。

图3中避免了混合独立数字输入信号所连带的上述参照图2讨论的困难。这是因为在音频混合器9控制下，对所有模拟输入Ain1～Ain3进行量化和数字化，因而所得数字信号没有未知特性。然而，图3的结构仍将相乘并处理后的数字信号变回到模拟域后，才在加法器17进行混合。本技术领域中(电路规模不成问题)通常就是这样进行，以利用模拟加法器比较简单且稳固的结构。美国专利5438623号(属于Begault)中有相同的音频混合器。

虽然与本发明关系不大，但为了提供对音频混合器较全面的观察，图4示出一例对多个独立数字化输入进行混合的数字音频混合器。此例中，示出第1数字输入D1具有比第2数字输入D2低的采样频率。数字音频混合器49还接收模拟输入Ain1。为了补偿各独立数字化输入D1和D2关联的未知数字化因数，进行处理和混合前，数字输入必须同步。本例中，将D1的低采样频率插入(即上变频)到选择的公共因数频率。同样，对D2的高频进行抽取(下变频)，使其为相同的所选公共因数频率。

有各种插入和抽取数字信号的方法，图4中示出一种典型的方法。首先，将A/D变换器61的采样时钟CLK1选为公共因数频率，用于使D1和D2同步。将CLK1提供给接收D1的内插器57，并提供给接收D2的抽取器59。内插器57在输入的D1采样之间加入新采样值，以便以CLK1支配的频率在线56上产生输出采样率。有各种算法用于选择新采样值，但这对讨论并不重要。抽取器59同样也以CLK1决定的频率在线58上产生输出采样率。本例中，抽取器59完成上述过程的方法是将每隔一个输入D2的采样加以忽略(即舍去)。ARRL手册(74版，1997年，第18.1～18.18)中能找到抽取器和内插器的进一步讨论。