[发明专利]一种数字方法实现的预加重滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及调频立体声激励器中一种用数字方法实现的预加重滤波器，属 于信号处理和通信领域。

背景技术

目前调频广播主要采用调频立体声导频制广播制式，调频激励器是调频广 播系统中的核心部件，调频激励器的性能决定了整个广播系统的性能。在调频 立体声广播中，音频信号频率高的一端频谱分量振幅很小，使得在调频中高音 频分量调制指数很小，从而造成传输系统的信噪比降低。这样，接收机输出端 得到的信噪比，在高音频端很小。因此通常采用预加重的方法，将调制信号高 频端的电压升高，再在接收机端将高频衰减，这样，发射接收综合起来，信号 的频率特性可保持原貌，而噪声却显著减少，对于所有调制频率，接收机输出 端的信噪比可保持一致。

预加重滤波器传统做法是将模拟音频信号输入模拟RC网络进行预加重滤 波，这种方法易受元器件本身精度及外界环境影响，难以保证预加重滤波后信 号的稳定性和精确性。已知的另一种做法是利用数字芯片对采样得到的数字音 频信号作离散傅立叶变换，之后在频域上与预加重曲线窗函数相乘，再作离散 傅立叶逆变换以实现数字预加重，这种做法所需的计算量较大，且傅立叶变换 的计算过程会带来一定的误差，使得处理结果难以达到预加重滤波器幅频响应 的误差指标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使用数字方法实现的用于调频激励器中的预加 重滤波器，该数字预加重滤波器能够有效解决现有调频立体声激励器中预加重 滤波器处理精度低、参数设置不够灵活等问题。

本发明采用软件无线电的思想，对调频立体声激励器中信号处理和调频调 制整个过程均使用数字信号处理的方法实现。在此基础上本发明提出了预加重 滤波器的数字实现方法，利用FPGA完成预加重滤波器，在处理精度、灵活性 及成本上有较大的优势。

调频立体声激励器信号处理及调制部分的原理框图如图1所示，该部分主 要是在FPGA芯片中完成的，功能包括音频延时、预加重滤波、内插和立体声 合成。本发明中的数字音频延时属于前面所述调频立体声激励器信号处理及调 制的一部分，采用FPGA预加重滤波功能。

本发明提出的用数字方法实现的预加重滤波器，包括时分复用模块、控制 模块、采样数据存储模块、系数存储模块、运算模块和解时分复用模块。其中：

时分复用模块将左右两路音频采样信号进行时分复用合成为一路信号，输 入到采样数据存储模块进行后续滤波运算；

解时分复用模块将运算模块输出的滤波后信号进行解时分复用，得到左右 两路滤波后信号；

采样数据存储模块将时分复用模块输出的数据存储起来，以便进行相应的 运算；采样数据存储模块所存数据个数等于滤波器的系数个数加一；时分复用 模块每输出一个新数据，将其顺序存储到采样数据存储模块中，若采样数据存 储模块已满，则删除第一个数据，将后面数据依次前移，将新数据存储至最后 一个位置；

在每个采样数据到来时，控制模块按照一定的时序控制采样数据存储模块 和系数存储模块依次输出所存数据，具体操作为：控制模块从采样数据存储模 块首地址开始取出两个数据，从系数存储模块首地址开始取出一个系数，输入 到运算模块进行相应的运算，然后依次增加采样数据存储模块和系数存储模块 的地址值，每次都取出两个采样数据和一个系数并输出，当采样数据存储模块 和系数存储模块所存数据都输出之后，本轮操作结束；当下一个采样数据输入 时，控制模块按同样的方式进行下一轮操作；

运算模块将采样数据存储模块输出的两个采样数据取出相加，并同系数存 储模块中取出的系数进行相乘，所得的数再送入累加器进行累加，从而完成对 数据的滤波；运算模块只使用单个乘法累加器(MAC)单元，采用时分复用的工 作方式，在一个数据采样周期内完成滤波所需的所有乘加运算；

系数存储模块存储量化后的FIR滤波器系数h_q(n)，将FIR滤波器系数h(n)进 行量化得到h_q(n)，将h_q(n)存储到系数存储模块当中，由于滤波器长度为奇数且 系数为偶对称，可以只存储前一半滤波器系数，从而使存储滤波器系数的存储 单元减小一半。其中获得h(n)的方法为：

步骤一：设定预加重滤波器参数指标。