一種數字式自然脈寬調製方法與裝置的製作方法

2023-07-14 20:22:11

專利名稱：一種數字式自然脈寬調製方法與裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及電子技術領域，尤其涉及一種數字式自然脈寬調製方法與裝
背景技術：
現代立體聲系統都採用數位訊號音源諸如雷射唱片、數字錄音帶、數字 音頻廣播等。對這些數位訊號的處理過程中，功率放大是必不可少的，目前一 個廣泛應用的數字功放方案是採用脈沖寬度調製(Pulse Width Modulation, PWM)技術，該技術是指將一個模擬/數字的低功率信號送入脈寬調製器後產 生一個二進位的PWM波，隨後對所述PWM波進行功率放大得到PWM信號。 其中，PWM波通常由一系列佔空比不同的矩形脈衝構成，其佔空比與輸入信 號的瞬時採樣值成比例。
圖1所示為現有的一種均勻脈衝寬度調製(Uniform Pulse Width Modulation, UPWM)的時序圖。其中，待調製的數位訊號的抽樣頻率等於鋸 齒波11的頻率，且待調製數位訊號的幾個相鄰釆樣點Al、 A2、 A3和A4落 在鋸齒波ll的下降沿上。輸出的均勻脈衝寬度調製波12的佔空比等於鋸齒波 11下降沿的電壓幅值和同 一時刻對應的待調製數位訊號的採樣點的樣本值之 比。例如設時刻T2對應的採樣點A2點的樣本值為U[A2(T2)]，同一時刻對 應的鋸齒波的峰值點的值為U[P(T2)],則圖1中所示的鋸齒波的一個周期(時 刻T2至時刻T3 )內，需要生成的PWM波11的佔空比為
r = 7l:T2 = ^M^I (1)
由式(1 )可見，通過UPWM調製，將輸入的待調製數位訊號的採樣值信 息記錄成了輸出PWM信號的佔空比信息。圖1中還用虛線標出了輸入的待調
制數位訊號對應的理i侖-漠擬信號13的波形圖，其中點Q1、 Q2和Q3分別為該 模擬信號13與鋸齒波11的實際交叉點；此外，在圖1下方用虛線畫出了理論 上使用該模擬信號13與鋸齒波11進行脈衝寬度調製時輸出的自然脈沖寬度調 制波14。
由圖1可見，UPWM輸入的是經過採樣後的數位訊號，由於數位訊號具 有離散的特點，因此在數字輸入信號的兩個樣本點之間的實際信息是缺失的， UPWM無法確定出輸入信號和調製鋸齒波之間的精確交叉點(如圖1中的點 Ql、 Q2、 Q3)。即上述數位訊號轉變為PWM信號時進行的是一種非線性運 算，導致生成PWM波的頻譜中還含有數字輸入信號的頻率的諧波，並且所述 諧波的幅度隨PWM調製率的增加和載波頻率的增加而增加，有很大的協波失 真。而諧波失真會降低數字系統的保真度和可靠性。因此，需要一種能精確計 算數字輸入信號和載波之間所有交叉點的脈衝寬度調製方法。

發明內容
本發明實施例提供一種數字式自然脈寬調製方法與裝置，能有效地計算數 字信號與載波的實際交叉點，解決現有技術中對數位訊號進行脈沖寬度調製時
容易產生諧波失真的問題。
本發明實施例提供的一種數字式自然脈寬調製方法，該方法中使用一頻率 等於待調製數位訊號的採樣頻率的調製鋸齒波對所述待調製數位訊號進行脈 衝寬度調製，該方法具體包括以下步驟
按序獲取所述待調製數位訊號的兩個相鄰採樣點的對應樣本值；
用所述樣本值作為初始值進行二倍內插迭代處理，確定出插值點的對應時
刻及插值；
將所述插值與同一時刻調製鋸齒波的斜邊對應值比較，當兩者的誤差小於 設定的誤差閾值時，將所述插值點作為交叉點；
根據所述交叉點及待調製數位訊號的採樣點進行脈寬調製。
所述用樣本值作為初始值進行二倍內插迭代處理，包括使用所述樣本值 進行二倍內插第一次迭代處理；或者還包括使用所述插值與所述樣本值之一進 行二倍內插迭代處理；或者還包括使用最近兩次迭代處理後的插值進行下一次 二倍內插迭代處理。
當所述第一次迭代處理後的插值與同一時刻調製鋸齒波的斜邊對應值的 誤差大於設定的誤差閾值時，則使用第 一次迭代處理後的插值與所述樣本值之 一進行二倍內插第二次迭代處理；
若所述第二次迭代處理後的插值與同一時刻調製鋸齒波的斜邊對應值的 誤差大於設定的誤差閾值，則使用最近一次迭代處理後的差值與所述樣本值之 一進行下一次二倍內插迭代處理，或者使用最近兩次迭代處理後的插值進行下 一次二倍內插迭代處理。
當所述鋸齒波的上升沿為斜邊，下降沿為垂直邊時，所述使用第一次迭代 處理後的插值與所述樣本值之一進行二倍內插第二次迭代處理，具體包括
當所述第一次迭代處理後的插值大於同一時刻調製鋸齒波的斜邊對應值 時，在所述樣本值中選取對應時刻在所述第 一次迭代處理確定出的插值點對應 時刻之後的樣本值；並對所述第一次迭代處理後的插值與選取的樣本值進行二 倍內插第二次迭代處理；或者
當所述第一次迭代處理後的插值小於同一時刻調製鋸齒波的斜邊對應值 時，在所述樣本值中選取對應時刻在所述第一次迭代處理確定出的插值點對應 時刻之前的樣本值；並對所述第一次迭代處理後的插值與選取的樣本值進行二 倍內插第二次迭代處理。
當所述鋸齒波的上升沿為斜邊，下降沿為垂直邊時，所述進行下一次二倍 內插迭代處理，具體包括
Al、判斷第N次迭代處理後的插值與同一時刻調製鋸齒波的斜邊對應值 的誤差是否小於設定的誤差闊值，若是，則結束本流程；否則，繼續執行步驟 Bl;
Bl、判斷所述第N次迭代處理後的插值點的插值是否大於同一時刻調製 鋸齒波的斜邊對應值，若是，則執行步驟Cl,否則執行步驟D1;
Cl、在生成所述第N次迭代處理後的插值點的兩個二倍內插輸入值中選 取對應時刻在所述第N次迭代處理後的插值點對應的時刻之後的一個二倍內 插輸入值，並選取所述第N次迭代處理後的插值點的插值，繼續執行步驟E1;
Dl、在生成所述第N次迭代處理後的插值的兩個二倍內插輸入值中選取 對應時刻在所述第N次迭代處理後的插值點對應的時刻之前的一個二倍內插 輸入值，並選取所述第N次迭代處理後的插值點的插值，繼續執行步驟E1;
E1 、令N=N+1,並對選取的兩個值進行二倍內插第N次迭代處理，得到 第N次迭代處理後的插值點，並返回執行步驟Al;
其中，N為大於等於2的正整數。
當所述鋸齒波的上升沿為一垂直邊，下降沿為一斜邊時，所述使用第一次 迭代處理後的插值與所述樣本值之一進行二倍內插第二次迭代處理，具體包 括
當所述第一次迭代處理後的插值大於同一時刻調製鋸齒波的斜邊對應值 時，在所述樣本值中選取對應時刻在所述第一次迭代處理確定出的插值點對應 時刻之前的樣本值；並對所述第一次迭代處理後的插值與選取的樣本值進行二 倍內插第二次迭代處理；或者
當所述第一次迭代處理後的插值小於同一時刻調製鋸齒波的斜邊對應值 時，在所述樣本值中選取對應時刻在所述第一次迭代處理確定出的插值點對應 時刻之後的樣本值；並對所述第一次迭代處理後的插值與選取的樣本值進行二 倍內插第二次迭代處理。
當所述鋸齒波的上升沿為一垂直邊，下降沿為一斜邊時，所述進行下一次 二倍內插迭代處理，具體包括
A2、判斷第N次迭代處理後的插值點的插值與同一時刻調製鋸齒波的斜 邊對應值的誤差是否小於設定的誤差閾值，若是，則結束本流程；否則，繼續
執行步驟B2;
B2、判斷所述第N次迭代處理後的插值點的插值是否大於同一時刻調製 鋸齒波的斜邊對應值，若是，則執行步驟C2，否則執行步驟D2;
C2、在生成所述第N次迭代處理後的插值點的兩個二倍內插輸入值中選 取對應時刻在所述第N次迭代處理後的插值點對應的時刻之前的一個二4咅內 插輸入值，並選取所述第N次迭代處理後的插值點的插值，繼續執行步驟E2;
D2、在生成所述第N次迭代處理後的插值的兩個二倍內插輸入值中選取 對應時刻在所述第N次迭代處理後的插值點對應的時刻之後的一個二倍內插 輸入值，並選取所述第N次迭代處理後的插值點的插值，繼續執行步驟E2;
E2、令N二N+1，並對選取的兩個值進行二倍內插第N次迭代處理，得到 第N次迭代處理後的插值點，並返回執行步驟A2;
其中，N為大於等於2的正整數。
本發明實施例提供的一種數字式自然脈寬調製裝置，包括 輸入單元，用於按序獲取待調製數位訊號的兩個相鄰採樣點的對應樣本值 並提供給二倍內插單元；
二倍內插迭代處理單元，用於將接收的兩個樣本值作為初值進行二倍內插 迭代處理，確定出插值點的對應時刻及插值並提供給第一判斷單元；
第一判斷單元，用於將接收的插值與同一時刻調製鋸齒波的斜邊對應值比 較，當兩者的誤差小於設定的誤差閾值時，將所述插值點作為交叉點並提供給 脈寬調製單元；
脈寬調製單元，用於根據接收的交叉點及待調製數位訊號的採樣點進行脈 寬調製。
上述數字式自然脈寬調製裝置還包括第二判斷單元；其中 所述第一判斷單元判斷出接收的插值與同一時刻調製鋸齒波的斜邊對應 值的誤差大於設定的誤差閾值時，將所述插值提供給所述第二判斷單元；
所述第二判斷單元，用於比較接收的插值與同一時刻調製鋸齒波的斜邊對
應值的大小，並從所述二倍內插迭代處理單元中獲取生成所迷插值的兩個二倍
內插輸入值；若比較出所述插值大於同一時刻調製鋸齒波的斜邊對應值，且所 述調製鋸齒波的上升沿為一斜邊，下降沿為一垂直邊時，所述第二判斷單元在 生成所述插值的兩個二倍內插輸入值中選取對應時刻在所述插值對應時刻之 後的值，並將選取的值和所述插值提供給所述二倍內插迭代處理單元進行二倍 內插迭代處理；若比較出所述插值小於同一時刻調製鋸齒波的斜邊對應值，且 所述調製鋸齒波的上升沿為一斜邊，下降沿為一垂直邊時，所述第二判斷單元 在生成所述插值的兩個二倍內插輸入值中選耳又對應時刻在所述插值對應時刻 之前的值，並將選取的值和所述插值提供給所述二倍內插迭代處理單元進行二 倍內插迭代處理；若比較出所述插值大於同一時刻調製鋸齒波的斜邊對應值， 且當所述鋸齒波的上升沿為一垂直邊，下降沿為一斜邊時，所述第二判斷單元 在生成所述插值的兩個二倍內插輸入值中選取對應時刻在所述插值對應時刻 之前的值，並將選取的值和所述插值提供給所述二倍內插迭代處理單元進行二 倍內插迭代處理；若比較出所述插值大於同一時刻調製鋸齒波的斜邊對應值， 且當所述鋸齒波的上升沿為一垂直邊，下降沿為一斜邊時，所述第二判斷單元 在生成所述插值的兩個二倍內插輸入值中選取對應時刻在所述插值對應時刻 之後的值，並將選取的值和所述插值提供給所述二倍內插迭代處理單元進行二 倍內插迭代處理。
所述二倍內插迭代處理單元可以為二倍插值濾波器。
通過本發明實施例提供的上述方案，可以在待調製數位訊號的每兩個相鄰 採樣點之間確定出 一個近似等於該待調製數位訊號對應的理論模擬信號與調 制鋸齒波斜邊的理想交叉點的點，使最終得到的PWM波近似於採用模擬脈寬 調製得到的PWM波，避免了現有的數字脈寬調製方法中由於量化誤差帶來的 協波失真。


圖1為現有的一種均勻脈沖寬度調製的時序圖2為本發明實施例提供的數字式脈寬調製方法流程圖3為本發明實施例1提供的在第N次迭代處理後進行下一次二倍內插迭
代處理的方法流程圖4為根據本發明實施例1提供的數字式自然脈寬調製方法進行脈衝寬度
調製的示意圖5為本發明實施例2提供的在第N次迭代處理後進行下一次二倍內插迭 代處理的方法流程圖6為本發明實施例提供的數字式自然脈寬調製裝置結構示意圖之一； 圖7為本發明實施例提供的數字式自然脈寬調製裝置結構示意圖之二。
具體實施例方式
本發明實施例中，採用一周期性的鋸齒波作為待調製數位訊號的載波，該 鋸齒波的頻率等於待調製數位訊號的採樣頻率。
本發明實施例提供的一種脈衝寬度調製方法，該方法使用插值法在待調製 數位訊號的每兩個相鄰採樣點之間確定出一個該數位訊號對應的理論模擬信 號與鋸齒波斜邊的交叉點；然後以確定出的交叉點對應的時間點作為輸出的 PWM波的一個周期中的一個高低電平跳變點，得到具有近似於理想佔空比的 PWM波，減小現有技術中數位訊號UPWM帶來的諧波失真。
圖2所示為本發明實施例提供的數字式脈寬調製方法流程圖，該方法包括
步驟21:按序獲取待調製數位訊號的兩個相鄰採樣點的對應樣本值。
步驟22:用獲取的樣本值作為初始值進行二倍內插迭代處理，確定出插值 點的對應時刻及插值。
步驟23:將確定出的插值與同一時刻調製鋸齒波的斜邊對應值比較，當兩 者的誤差d、於設定的誤差閾值時，將該插值點作為交叉點；
其中，設定的誤差閾值為由需要計算的交叉點的精度決定，例如如果需
要計算出的交叉點的值與理論模擬信號與鋸齒波斜邊的理想交叉點的值之差
值X滿足-M<X<M (M為大於零的實數)，則可以預先將誤差闊值設定為 (-M,M )。
步驟24:根據確定出的交叉點及待調製數位訊號的採樣點進行脈寬調製。
此步驟中，根據現有的數字脈寬調製方法，將待調製數位訊號位於調製鋸 齒波的直角邊上的各採樣點均作為輸出PWM波的高低電平跳變點，將每兩個 相鄰採樣點之間確定出的交叉點作為生成的PWM波中對應這兩個相鄰採樣點 的一個周期中的高低電平跳變點。
上述步驟22至步驟23中，若步驟23判斷出第一次迭代處理後的插值與 同一時刻調製鋸齒波的斜邊對應值的誤差大於設定的誤差閾值，則選取第一次 迭代處理後的插值與第一次迭代時所取樣本值之一，並返回執行步驟22,進行 二倍內插第二次迭代處理；若第二次迭代處理後的插值與同一時刻調製鋸齒波 的斜邊對應值的誤差還是大於設定的誤差閾值，則使用最近一次迭代處理後的 差值與所述樣本值之一進行下一次二倍內插迭代處理，或者使用最近兩次迭代 處理後的插值進行下一次二倍內插迭代處理。迭代處理的次數可能為三次或更 多次，直到確定出的插值與同一時刻調製鋸齒波的斜邊對應值之差小於設定的 誤差閾值時停止迭代處理過程。
以下以具體實施例詳細說明上述步驟22至23中確定待調製的數位訊號的 任意兩個相鄰採樣點之間的交叉點的方法。
實施例1
本實施例1具體說明當採用的鋸齒波的上升沿為一上升的斜邊，而下降沿 為一垂直邊時，確定待調製的數位訊號的兩個相鄰採樣點之間的交叉點的方 法。
如前面所述，若步驟23判斷出第一次迭代處理後的插值與同一時刻調製 鋸齒波的斜邊對應值的誤差大於設定的誤差閾值時，則需要選取第一次迭代處 理後的插值與兩個相鄰採樣點的樣本值之一進行二倍內插第二次迭代處理。在
本實施例中，由於鋸齒波的上升沿為一上升的斜邊，下降沿為一垂直邊，因此 可根據對分查找原理選擇兩個相鄰採樣點的樣本值之一作為二倍內插第二次
迭代處理的輸入值之一，具體選取方法為若第一次迭代處理後的插值大於同 一時刻調製鋸齒波的斜邊對應值時，在第 一次參與二倍內插迭代處理的兩個樣 本值中選取對應時刻在第 一次迭代處理確定出的插值點對應時刻之後的樣本 值；若第一次迭代處理後的插值小於同一時刻調製鋸齒波的斜邊對應值時，在 第 一次參與二倍內插迭代處理的兩個樣本值中選^l對應時刻在第 一次迭代處 理確定出的插值點對應時刻之前的樣本值。
如前面所述，若步驟23仍判斷出第二次迭代處理後的插值與同一時刻調 制鋸齒波的斜邊對應值的誤差大於設定的誤差閾值時，則需要進行下一次二倍 內插迭代處理。圖3所示為本實施例1提供的在第N次迭代處理後進行下一次 二倍內插迭代處理的方法流程圖，具體包括以下步驟
步驟31:判斷第N次迭代處理後的插值點的插值與同一時刻調製鋸齒波 的斜邊對應值的誤差是否小於設定的誤差閾值，若是，則執行步驟39;否則， 繼續執行步驟32。
起始時，第N次迭代處理後的插值為第二次迭代處理後的插值，即N為 大於等於2的正整數。
步驟39:將該第N次迭代處理後的插值點作為交叉點，並結束流程；
步驟32:判斷第N次迭代處理後的插值點的插值是否大於同一時刻調製 鋸齒波的斜邊對應值，若是，則執行步驟33;否則，執行步驟34。
步驟33:在生成所述第N次迭代處理後的插值的兩個二倍內插輸入值中 選取對應時刻在第N次迭代處理後的插值點對應時刻之後的一個二倍內插輸 入值，並選取第N次迭代處理後的插值點的插值，繼續執行步驟37。
步驟34:在生成所述第N次迭代處理後的插值的兩個二倍內插輸入值中 選取對應時刻在所述第N次迭代處理後的插值點對應時刻之前的一個二倍內 插輸入值，並選取所述第N次迭代處理後的插值點的插值，繼續執行步驟37。
步驟37:令N-N+1，並對選取的兩個值進行二倍內插第N次迭代處理， 得到第N次迭代處理後的插值點，並返回執行步驟31。
從圖3所示流程可看出，若第N次迭代處理後的插值與同一時刻調製鋸齒 波的斜邊對應值的誤差大於設定的誤差閾值，則不斷t丸行上述二倍內插迭代處 理過程，直至確定出初始輸入的兩個相鄰採樣點之間的交叉點為止。
圖4所示為當調製鋸齒波的上升沿為一上升的斜邊，下降沿為一垂直邊時， 根據本發明實施例提供的數字式自然脈寬調製方法進行脈沖寬度調製的示意 圖。如圖4中所示採樣點Al、 A2、 A3、 A4為需要調製的數位訊號中的幾 個相鄰採樣點，使用一鋸齒波進行下降沿調製。當需要在兩個相鄰的採樣點 Al和A2之間確定出交叉點時，首先對Al和A2進行兩倍內插，得到第一次 迭代處理後的插值點Bl(tl)，然後計算B1的插值U[Bl(tl)]與同一時刻(時刻 tl)鋸齒波的斜邊對應值U[Cl(tl)]之差值的絕對值是否小於等於設定閾值M, 假設(U[Bl(tl)]-U[Cl(tl)])〉M,則選取採樣點A2並重複上述二倍內插迭代過 程，繼續計算出插值點Bl(tl)和A2之間的第二次迭代處理後的插值點B2(t2), 然後再比較B2(t2)的採樣值U[B2(t2)]與同一時刻鋸齒波的斜邊值U[C2(t2)]的 大小，若l(U[B2(t2)]-U[C2(t2)川〉M，且U[B2(t2)]小於U[C2(t2)]，因此繼續選 取插值點Bl(tl)和B2(t2),執行圖3所述的流程，假設計算出的Bl(tl)、 B2(t2) 之間的插值點B3(t3)的採樣值U[B3(t3)]和同一時刻鋸齒波的斜邊值U[C3(t3)] 之差值的絕對值小於M，則可將內插點B3(t3)作為需要確定的Al和A2之間 的交叉點，並以B3(t3)對應的時間點t3為觸發點，使輸出的PWM波在圖中所 示的時間點Tl和T2之間( 一個PWM周期內)作一次高電平到低電平的跳變。
通過上述方法，能較為精確地計算出待調製的數位訊號和載波之間的交叉 點，以降低生成的PWM波的諧波失真。
實施例2
本實施例2具體說明當採用的鋸齒波的上升沿為一垂直邊，而下降沿為一向下傾斜的斜邊時，確定待調製的數位訊號的兩個相鄰採樣點之間的交叉點的 方法。
若步驟23判斷出第一次迭代處理後的插值與同一時刻調製鋸齒波的斜邊 對應值的誤差大於設定的誤差閾值，且上升沿為一垂直邊，而下降沿為一向下 傾斜的斜邊時，選擇兩個相鄰採樣點的樣本值之一作為二倍內插第二次迭代處 理的輸入值之一的具體選取方法為若第 一次迭代處理後的插值大於同 一 時刻 調製鋸齒波的斜邊對應值時，在第一次參與二倍內插迭代處理的兩個樣本值中 選取對應時刻在第一次迭代處理確定出的插值點對應時刻之前的樣本值；若第 一次迭代處理後的插值小於同一時刻調製鋸齒波的斜邊對應值時，在第一次參 與二倍內插迭代處理的兩個樣本值中選取對應時刻在第 一次迭代處理確定出 的插值點對應時刻之後的樣本值。
若第二次迭代處理後，步驟23仍判斷出第二次迭代處理後的插值與同一 時刻調製鋸齒波的斜邊對應值的誤差大於設定的誤差閾值時，則需要進行下一 次二倍內插迭代處理。圖5所示為本實施例2提供的在第N次迭代處理後進行 下一次二倍內插迭代處理的方法流程圖，具體包括以下步驟
步驟51:判斷第N次迭代處理後的插值點的插值與同一時刻調製鋸齒波 的斜邊對應值的誤差是否小於設定的誤差閾值，若是，則執行步驟59;否則， 繼續執行步驟52。
起始時，第N次迭代處理後的插值點的插值為第二次迭代處理後的插值， 即N為大於等於2的正整數。
步驟59:將第N次迭代處理後的插值點作為交叉點，並結束流程；
步驟52:判斷第N次迭代處理後的插值點的插值是否大於同一時刻調製 鋸齒波的斜邊對應值，若是，則執行步驟53;否則，執行步驟54。
步驟53:在生成所述第N次迭代處理後的插值的兩個二倍內插輸入值中 選取對應時刻在第N次迭代處理後的插值點對應的時刻之前的一個二倍內插 輸入值，並選取第N次迭代處理後的插值點的插值，繼續執行步驟57;
步驟54:在生成所述第N次迭代處理後的插值的兩個二倍內插輸入值中 選取對應時刻在第N次迭代處理後的插值點對應的時刻之後的一個二倍內插 輸入值，並選取第N次迭代處理後的插值點的插值，繼續執行步驟57。
步驟57:令N二N+1，並對選取的兩個值進行二倍內插第N次迭代處理， 得到第N次迭代處理後的插值點，並返回執行步驟51。
對應於本發明實施例提供的數字式脈寬調製方法，本發明實施例還提供一 種數字式脈寬調製裝置，如圖6所示，具體包括輸入單元61、 二倍內插迭代 處理單元62、第一判斷單元63和脈寬調製單元64;其中
輸入單元61,用於按序獲取待調製數位訊號的兩個相鄰採樣點的對應樣本 值並提供給二倍內插迭代處理單元62。
二倍內插迭代處理單元62，用於將接收的兩個樣本值作為初值進行二倍內 插迭代處理，確定出插值點的對應時刻及插值並提供給第一判斷單元63。
第一判斷單元63,用於將接收的插值與同一時刻調製鋸齒波的斜邊對應值 比較，當兩者的誤差小於設定的誤差閾值時，將所述插值點作為交叉點並提供 給脈寬調製單元64。
脈寬調製單元64,用於根據接收的交叉點及待調製數位訊號的採樣點進行 脈寬調製。
圖7所示為本發明實施例提供的數字式自然脈寬調製裝置結構式意圖之 二，還包括第二判斷單元71;其中
當第一判斷單元.63判斷出接收的插值與同一時刻調製鋸齒波的斜邊對應 值的誤差大於設定的誤差閾值時，該單元將該插值提供給第二判斷單元71。
第二判斷單元71，用於比較接收的插值與同一時刻調製鋸齒波的斜邊對應 值的大小，並從二倍內插迭代處理單元62中獲取生成該插值的兩個二倍內插 輸入值；若比較出該插值大於同一時刻調製鋸齒波的斜邊對應值，且該調製鋸 齒波的上升沿為一斜邊，下降沿為一垂直邊時，第二判斷單元71在生成該插 值的兩個二倍內插輸入值中選取對應時刻在該插值對應時刻之後的值，並將選
取的值和該插值提供給二倍內插迭代處理單元62進行二倍內插迭代處理；或 者
若比較出該插值小於同一時刻調製鋸齒波的斜邊對應值，且該調製鋸齒波 的上升沿為一斜邊，下降沿為一垂直邊時，第二判斷單元71在生成該插值的 兩個二倍內插輸入值中選取對應時刻在該插值對應時刻之前的值，並將選取的 值和該插值提供給二倍內插迭代處理單元62進行二倍內插迭代處理；或者
若比較出該插值大於同一時刻調製鋸齒波的斜邊對應值，且當該調製鋸齒 波的上升沿為一垂直邊，下降沿為一斜邊時，第二判斷單元71在生成該插值 的兩個二倍內插輸入值中選取對應時刻在該插值對應時刻之前的值，並將選取 的值和該插值提供給二倍內插迭代處理單元62進行二倍內插迭代處理；或者
若比較出該插值大於同一時刻調製鋸齒波的斜邊對應值，且當該調製鋸齒 波的上升沿為一垂直邊，下降沿為一斜邊時，第二判斷單元71在生成該插值 的兩個二倍內插輸入值中選取對應時刻在該插值對應時刻之後的值，並將選取 的值和該插值提供給二倍內插迭代處理單元62進行二倍內插迭代處理。
本發明實施例4是供的上述數字式自然脈寬調製裝置中，二倍內插迭代處理 單元的具體實現可以採用二倍插值濾波器。
通過本發明實施例提供的上述方案，可以在待調製數位訊號的每兩個相鄰 採樣點之間確定出一個交叉點，當交叉點的計算精度設定得較高時(即計算出 的交叉點的值與同一時刻調製鋸齒波的斜邊對應值的誤差較小時)，該交叉點 就近似等於該待調製數位訊號對應的理論模擬信號與調製鋸齒波斜邊的理想 交叉點，使最終得到的PWM波近似於採用模擬脈寬調製得到的PWM波，避 免了現有的數字脈寬調製方法中，由於量化誤差引起的協波失真。
顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發 明的精神和範圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬於本發明權利要求及 其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1、一種數字式自然脈寬調製方法，使用一頻率等於待調製數位訊號的採樣頻率的調製鋸齒波對所述待調製數位訊號進行脈衝寬度調製，其特徵在於，包括按序獲取所述待調製數位訊號的兩個相鄰採樣點的對應樣本值；用所述樣本值作為初始值進行二倍內插迭代處理，確定出插值點的對應時刻及插值；將所述插值與同一時刻調製鋸齒波的斜邊對應值比較，當兩者的誤差小於設定的誤差閾值時，將所述插值點作為交叉點；根據所述交叉點及待調製數位訊號的採樣點進行脈寬調製。
2、 如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述用樣本值作為初始值進 行二倍內插迭代處理，包括使用所述樣本值進行二倍內插第一次迭代處理；或者還包括使用所述插值與所述樣本值之一進行二倍內插迭代處理；或者還包括使用最近兩次迭代處理後的插值進行下 一次二倍內插迭代處理。
3、 如權利要求2所述的方法，其特徵在於，當所述第一次迭代處理後的 插值與同一時刻調製鋸齒波的斜邊對應值的誤差大於設定的誤差閾值時，則使 用第 一次迭代處理後的插值與所述樣本值之一進行二倍內插第二次迭代處理；若所述第二次迭代處理後的插值與同一時刻調製鋸齒波的斜邊對應值的 誤差大於設定的誤差閾值，則使用最近一次迭代處理後的差值與所述樣本值之 一進行下一次二倍內插迭代處理，或者使用最近兩次迭代處理後的插值進行下 一次二倍內插迭代處理。
4、 如權利要求3所述的方法，其特徵在於，當所述鋸齒波的上升沿為斜 邊，下降沿為垂直邊時，所述使用第一次迭代處理後的插值與所述樣本值之一 進行二倍內插第二次迭代處理，具體包括當所述第一次迭代處理後的插值大於同一時刻調製鋸齒波的斜邊對應值時，在所述樣本值中選取對應時刻在所述第一次迭代處理確定出的插值點對應時刻之後的樣本值；並對所述第一次迭代處理後的插值與選取的樣本值進行二 倍內插第二次迭代處理；或者當所述第 一次迭代處理後的插值小於同 一時刻調製鋸齒波的斜邊對應值 時，在所述樣本值中選取對應時刻在所述第一次迭代處理確定出的插值點對應 時刻之前的樣本值；並對所述第一次迭代處理後的插值與選取的樣本值進行二 倍內插第二次迭代處理。
5、 如權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述進行下一次二倍內插迭 代處理，具體包括Al、判斷第N次迭代處理後的插值與同一時刻調製鋸齒波的斜邊對應值 的誤差是否小於設定的誤差閾值，若是，則結束本流程；否則，繼續執行步驟 Bl;Bl、判斷所述第N次迭代處理後的插值點的插值是否大於同一時刻調製 鋸齒波的斜邊對應值，若是，則執行步驟Cl,否則執行步驟D1;Cl、在生成所述第N次迭代處理後的插值點的兩個二倍內插輸入值中選 取對應時刻在所述第N次迭代處理後的插值點對應的時刻之後的一個二倍內 插輸入值，並選取所述第N次迭代處理後的插值點的插值，繼續4丸行步驟E1;Dl、在生成所述第N次迭代處理後的插值的兩個二倍內插輸入值中選取 對應時刻在所述第N次迭代處理後的插值點對應的時刻之前的一個二倍內插 輸入值，並選取所述第N次迭代處理後的插值點的插值，繼續執行步驟E1;El、令N-N+1，並對選取的兩個值進行二倍內插第N次迭代處理，得到 第N次迭代處理後的插值點，並返回執行步驟A1;其中，N為大於等於2的正整數。
6、 如權利要求3所述的方法，其特徵在於，當所述鋸齒波的上升沿為一 垂直邊，下降沿為一斜邊時，所述使用第一次迭代處理後的插值與所述樣本值 之一進行二倍內插第二次迭代處理，具體包括 當所述第 一次迭代處理後的插值大於同 一時刻調製鋸齒波的斜邊對應值 時，在所述樣本值中選取對應時刻在所述第一次迭代處理確定出的插值點對應時刻之前的樣本值；並對所述第一次迭代處理後的插值與選取的樣本值進行二 倍內插第二次迭代處理；或者當所述第一次迭代處理後的插值小於同一時刻調製鋸齒波的斜邊對應值 時，在所述樣本值中選取對應時刻在所述第 一次迭代處理確定出的插值點對應 時刻之後的樣本值；並對所述第 一次迭代處理後的插值與選取的樣本值進行二 倍內插第二次迭代處理。
7、 如權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述進行下一次二倍內插迭 代處理，具體包括A2、判斷第N次迭代處理後的插值點的插值與同一時刻調製鋸齒波的斜 邊對應值的誤差是否小於設定的誤差閾值，若是，則結束本流程；否則，繼續 執行步驟B2;B2、判斷所述第N次迭代處理後的插值點的插值是否大於同一時刻調製 鋸齒波的斜邊對應值，若是，則執行步驟C2，否則執行步驟D2;C2、在生成所述第N次迭代處理後的插值點的兩個二倍內插輸入值中選 取對應時刻在所述第N次迭代處理後的插值點對應的時刻之前的一個二倍內 插輸入值，並選取所述第N次迭代處理後的插值點的插值，繼續執行步驟E2;D2、在生成所述第N次迭代處理後的插值的兩個二倍內插輸入值中選取 對應時刻在所述第N次迭代處理後的插值點對應的時刻之後的一個二倍內插 輸入值，並選取所述第N次迭代處理後的插值點的插值，繼續執行步驟E2;E2、令N:N+1，並對選取的兩個值進行二倍內插第N次迭代處理，得到 第N次迭代處理後的插值點，並返回執行步驟A2;其中，N為大於等於2的正整數。
8、 一種數字式自然脈寬調製裝置，其特徵在於，包括輸入單元，用於按序獲取待調製數位訊號的兩個相鄰釆樣點的對應樣本值 並提供給二倍內插單元；二倍內插迭代處理單元，用於將接收的兩個樣本值作為初值進行二倍內插 迭代處理，確定出插值點的對應時刻及插值並提供給第 一判斷單元；第一判斷單元，用於將接收的插值與同一時刻調製鋸齒波的斜邊對應值比較，當兩者的誤差小於設定的誤差閾值時，將所述插值點作為交叉點並提供給 脈寬調製單元；脈寬調製單元，用於根據接收的交叉點及待調製數位訊號的採樣點進行脈 寬調製。
9、如權利要求8所述的裝置，其特徵在於，還包括第二判斷單元；其中 所述第一判斷單元判斷出接收的插值與同 一時刻調製鋸齒波的斜邊對應 值的誤差大於設定的誤差閾值時，將所述插值提供給所述第二判斷單元；所述第二判斷單元，用於比較接收的插值與同一時刻調製鋸齒波的斜邊對 應值的大小，並從所述二倍內插迭代處理單元中獲取生成所述插值的兩個二倍 內插輸入值；若比較出所述插值大於同一時刻調製鋸齒波的斜邊對應值，且所 述調製鋸齒波的上升沿為一斜邊，下降沿為一垂直邊時，所述第二判斷單元在 生成所述插值的兩個二倍內插輸入值中選取對應時刻在所述插值對應時刻之 後的值，並將選取的值和所述插值提供給所述二倍內插迭代處理單元進行二倍 內插迭代處理；若比較出所述插值小於同一時刻調製鋸齒波的斜邊對應值，且 所述調製鋸齒波的上升沿為一斜邊，下降沿為一垂直邊時，所述第二判斷單元 在生成所述插值的兩個二倍內插輸入值中選取對應時刻在所述插值對應時刻 之前的值，並將選取的值和所述插值提供給所述二倍內插迭代處理單元進行二 倍內插迭代處理；若比較出所述插值大於同一時刻調製鋸齒波的斜邊對應值， 且當所述鋸齒波的上升沿為一垂直邊，下降沿為一斜邊時，所述第二判斷單元 在生成所述插值的兩個二倍內插輸入值中選取對應時刻在所述插值對應時刻 之前的值，並將選取的值和所述插值提供給所述二倍內插迭代處理單元進行二 倍內插迭代處理；若比較出所述插值大於同一時刻調製鋸齒波的斜邊對應值，且當所述鋸齒波的上升沿為一垂直邊，下降沿為一斜邊時，所述第二判斷單元 在生成所述插值的兩個二倍內插輸入值中選取對應時刻在所述插值對應時刻 之後的值，並將選取的值和所述插值提供給所述二倍內插迭代處理單元進行二 倍內插迭代處理。
10、如權利要求8或9所述的裝置，其特徵在於，所述二倍內插迭代處理 單元為二倍插值濾波器。
全文摘要
本發明公開了一種數字式自然脈寬調製方法及裝置。本發明提供的方法中，使用一頻率等於待調製數位訊號的採樣頻率的調製鋸齒波對所述待調製數位訊號進行脈衝寬度調製，該方法包括按序獲取所述待調製數位訊號的兩個相鄰採樣點的對應樣本值；用所述樣本值作為初始值進行二倍內插迭代處理，確定出插值點的對應時刻及插值；將所述插值與同一時刻調製鋸齒波的斜邊對應值比較，當兩者的誤差小於設定的誤差閾值時，將所述插值點作為交叉點；根據所述交叉點及待調製數位訊號的採樣點進行脈寬調製。採用本發明提供的方案，可以較為精確地確定出待調製數位訊號對應的理論模擬信號和載波之間的交叉點，減小協波失真。
文檔編號H03F3/217GK101188407SQ20071017826
公開日2008年5月28日 申請日期2007年11月28日 優先權日2007年11月28日
發明者捷 呂 申請人:北京中星微電子有限公司