一種產生對講機亞音頻的方法及數位訊號處理裝置的製作方法

2023-07-27 00:47:16

專利名稱：一種產生對講機亞音頻的方法及數位訊號處理裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及數位訊號處理技術領域，尤其涉及一種產生對講機亞音頻的方法及數位訊號處理(Digital Signal Processing,簡稱 DSP)裝置。
背景技術：
目前對講機在全球範圍內進入「模擬轉數字」的時代，因此兼容模擬對講機功能的數字對講機應運而生。連續語音控制靜噪系統(Continuous ToneControlled SquelchSystem, CTCSS)俗稱亞音頻，是一種將低於音頻頻率的頻率(67Hz_250. 3Hz)附加在音頻信號中一起傳輸的技術。亞音頻可認為是特定頻率的正弦波。CTCSS已經廣泛應用於無線通信中，在數字對講機模擬功能中，採用CTCSS技術可以避免接收到不相干的呼叫，實現特定的組呼或單呼。因此，通過一種方案產生固定頻率且精確穩定連續的亞音頻非常有其必要 性和重要性。目前，生成亞音頻信號的方法主要有兩種一種方法是通過硬體來實現，利用亞音頻發生器晶片發生亞音頻信號，此類晶片可以輸出對講機行業規定的亞音頻率，其頻率準確，輸出誤差小，一般通過串行外設接口(SerialPeripheral Interface,簡稱SPI)或通用異步收發傳輸器(Universal AsynchronousReceiver/Transmitter,簡稱 UART)總線與微控制單元(Multipoint Control Unit,簡稱MCU)進行通信,也可以通過配置直接數字式頻率合成器(Direct DigitalSynthesizer,簡稱DDS)晶片發生任意頻率的信號,包括亞音頻信號；另外一種方法是通過軟體對含有脈衝寬度調製(Pulse Width Modulation，簡稱PWM)模塊的單片機進行編程來實現將存儲的固定正弦數據以不同時間間隔發給PWM模塊來產生亞音頻信號。在上述兩種方法中，使用亞音頻發生晶片和DDS晶片的方法不僅大幅增加了原料成本，增加了產品設計難度和周期，又因為額外的供電使得產品的功耗增加，待機時長減少；而利用軟體對單片機進行編程的方法則受制於單片機的配置，要求使用的單片機必須含有PWM模塊。

發明內容
為解決上述技術問題，本發明提供了一種產生對講機亞音頻的方法及數位訊號處理裝置，解決現有對講機亞音頻產生方法中功耗大以及依賴PWM模塊的問題，為產生對講機亞首頻提供新的解決方案。為了解決上述技術問題，本發明提供了一種產生對講機亞音頻的方法，包括預存sin(x)和cos (X)的值,其中x=2*pi*f/fs, pi為圓周率，f為需產生的亞音頻正弦波的頻率，fs為採樣頻率；將sin(x)的值作為時刻I下亞音頻正弦波的值即sin(l*x)；計算2*sin(x)*cos(x)的值並將其作為時刻2下亞音頻正弦波的值sin(2*x)；根據sin(nx)=2cosx*sin((n-l)x)-sin((n-2)x)依次推導出後續時刻下所述亞音頻正弦波的值，n為大於2的整數。進一步地，上述方法還具有以下特點f 的取值範圍為 67HZ-250. 3Hz。為了解決上述技術問題，本發明還提供了一種產生對講機亞音頻的數位訊號處理裝置，所述裝置包括存儲模塊和計算控制模塊；所述存儲模塊,用於存儲sin(x)和cos(x)的值,其中x=2*pi*f/fs,pi為圓周率，f為需產生的亞音頻正弦波的頻率，fs為採樣頻率；所述計算控制模塊，用於將Sin(X)的值作為n為I時刻下亞音頻正弦波的值即sin(l*x);計算2*sin(x)*cos(x)的值並將其作為n為2時刻下亞音頻正弦波的值sin(2*x);根據 sin(nx) =2cosx*sin((n_l)x)-sin((n_2)x)依次推導出後續時刻下所述亞音頻正弦波的值。進一步地，上述裝置還具有以下特點f 的取值範圍為 67Hz-250. 3Hz。為了解決上述技術問題，本發明還提供了一種產生對講機亞音頻的方法，包括預存 sin(x)、cos(x)和 2*sin(x)*cos(x)的值,其中 x=2*pi*f/fs, pi 為圓周率，f 為需產生的亞音頻正弦波的頻率，fs為採樣頻率；將sin(x)的值作為時刻I下亞音頻正弦波的值即sin(l*x)；將2*sin(x)*cos(x)的值作為時刻2下亞音頻正弦波的值sin(2*x)；根據sin(nx)=2cosx*sin((n-l)x)-sin((n-2)x)依次推導出後續時刻下所述亞音頻正弦波的值，n為大於2的整數。進一步地，上述方法還具有以下特點f 的取值範圍為 67Hz-250. 3Hz。為了解決上述技術問題，本發明還提供了一種產生對講機亞音頻的數位訊號處理裝置，所述裝置包括存儲模塊和計算控制模塊；所述存儲模塊，用於存儲sin (x)、cos (x)和2*sin (x) *cos (x)的值，其中x=2*pi*f/fs，pi為圓周率，f為需產生的亞音頻正弦波的頻率，fs為採樣頻率；所述計算控制模塊，用於將Sin(X)的值作為n為I時刻下亞音頻正弦波的值即sin(l*x);將2*sin(x)*cos(x)的值作為n為2時刻下亞音頻正弦波的值sin(2*x);根據sin(nx)=2cosx*sin((n-l)x)-sin((n-2)x)依次推導出後續時刻下所述亞音頻正弦波的值。進一步地，上述裝置還具有以下特點f 的取值範圍為 67Hz-250. 3Hz。本發明得益於基帶晶片中的DSP強大的性能，不需要增加額外的專用晶片來產生亞音頻信號，無需外圍的硬體支持，節省了硬體資源，節約了成本，又降低了硬體電路設計的複雜性，降低了開發難度，同時降低了產品功耗，使得產品更有競爭力。同時，通過本方法產生亞音頻，頻率可根據需要調整，精度較高，穩定並且連續，靈活性強。因為對硬體設備依賴比較小，所以可移植性比較好。


圖I是實施例一中產生對講機亞音頻的方法示意圖；圖2是實施例二中產生對講機亞音頻的方法示意圖。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下文中將結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明。需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互任意組合。本方案中通過遞推公式sin(nx) ==2cosx*sin((n_l)X)-sin((n_2)X)來產生特定
頻率的亞音頻。由遞推公式可知在計算正弦值時，需要知道cosx, sin(n-l)x, sin(n_2)x的值。如需要產生頻率為f的正弦波，其對應的頻域w=2*pi*f,即sin(wt)。sin(wt) =sin(2*pi*f*t),對於產生採樣頻率為fs的數位訊號來說，t為一系列離散值，即 t=n/fs 為採樣序列。所以 sin(wt) =sin(2*pi*f*t) =sin(2*pi*f*n/fs)=sin(n*(2*pi*f/fs)),其中n為一系列連續整數值。經過以上分析令 x=2*pi*f/fs;sin(wt)=sin(n*(2*pi*f/fs))=sin (nx)sin (X)=sin (2*pi*f/fs)再通過遞推公式可依次計算得到連續正弦波。實施例一需要產生頻率為f，採樣率為fs的正弦波。產生對講機亞音頻的方法包括預存sin(x)和cos (X)的值,其中x=2*pi*f/fs, pi為圓周率，f為需產生的亞音頻正弦波的頻率，fs為採樣頻率；將sin(x)的值作為時刻I下亞音頻正弦波的值即sin(l*x)；計算2*sin(x)*cos(x)的值並將其作為時刻2下亞音頻正弦波的值sin(2*x)；根據sin (nx) =2cosx*sin ((n_l) x)-sin ((n_2) x)依次推導出後續時刻下所述亞音頻正弦波的值，n為大於2的整數。f 的取值範圍為 67Hz-250. 3Hz。本實施例中DSP裝置包括存儲模塊和計算控制模塊。存儲模塊用於存儲sin(x)和cos(x)的值,其中x=2*pi*f/fs, pi為圓周率，f為需產生的亞音頻正弦波的頻率，fs為採樣頻率；計算控制模塊用於將Sin(X)的值作為n為I時刻下亞音頻正弦波的值即sin (l*x)；計算2*sin (x) *cos (x)的值並將其作為n為2時刻下亞音頻正弦波的值sin(2*x);根據 sin (nx) =2cosx*sin ((n_l) X)-sin ((n_2) X)依次推導出後續時刻下所述亞音頻正弦波的值。實施例二需要產生頻率為f，採樣率為fs的正弦波。產生對講機亞音頻的方法包括
預存sin (X)、cos (X)和 2*sin (x) *cos (x)的值,其中 x=2*pi*f/fs, pi 為圓周率，f為需產生的亞音頻正弦波的頻率，fs為採樣頻率；將sin(x)的值作為時刻I下亞音頻正弦波的值即sin(l*x)；將2*sin(x)*cos(x)的值作為時刻2下亞音頻正弦波的值sin(2*x)；根據sin (nx) =2cosx*sin ((n_l) x)-sin ((n_2) x)依次推導出後續時刻下所述亞音頻正弦波的值，n為大於2的整數。f 的取值範圍為 67Hz-250. 3Hz。 本實施例中DSP裝置包括存儲模塊和計算控制模塊。 存儲模塊用於存儲sin(x)、cos (X)和 2*sin (x) *cos (X)的值,其中 x=2*pi*f/fs, Pi為圓周率，f為需產生的亞音頻正弦波的頻率，fs為採樣頻率；計算控制模塊用於將Sin(X)的值作為n為I時刻下亞音頻正弦波的值即sin(l*x);將2*sin(x)*cos(x)的值作為n為2時刻下亞音頻正弦波的值sin(2*x);根據sin(nx)=2cosx*sin((n-l)x)-sin((n-2)x)依次推導出後續時刻下所述亞音頻正弦波的值。本方案中產生的亞音頻具有頻率可調、連續穩定、精度高的特點，可滿足模擬功能中亞音頻的要求。當然，本發明還可有其他多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬於本發明所附的權利要求的保護範圍。本領域普通技術人員可以理解上述方法中的全部或部分步驟可通過程序來指令相關硬體完成，所述程序可以存儲於計算機可讀存儲介質中，如只讀存儲器、磁碟或光碟等。可選地，上述實施例的全部或部分步驟也可以使用一個或多個集成電路來實現。相應地，上述實施例中的各模塊/單元可以採用硬體的形式實現，也可以採用軟體功能模塊的形式實現。本發明不限制於任何特定形式的硬體和軟體的結合。
權利要求
1.一種產生對講機亞音頻的方法，其特徵在於，預存Sin(X)和COS(X)的值，其中x=2*pi*f/fs, pi為圓周率，f為需產生的亞音頻正弦波的頻率，fs為採樣頻率；將sin(x)的值作為時刻I下亞音頻正弦波的值即sin(l*x)；計算2*sin(x)*cos(x)的值並將其作為時刻2下亞音頻正弦波的值sin(2*x)；根據sin(nx)=2cosx*sin((n-l)x)-sin((n-2)x)依次推導出後續時刻下所述亞音頻正弦波的值，η為大於2的整數。
2.如權利要求I所述的方法，其特徵在於， f的取值範圍為67Hz-250. 3Hz。
3.—種產生對講機亞音頻的數位訊號處理裝置，其特徵在於，所述裝置包括存儲模塊和計算控制模塊；所述存儲模塊，用於存儲sin(x)和cos(x)的值,其中x=2*pi*f/fs,pi為圓周率為需產生的亞音頻正弦波的頻率，fs為採樣頻率；所述計算控制模塊，用於將sinOO的值作為η為I時刻下亞音頻正弦波的值即 sin (l*x)；計算2*sin (x) *cos (x)的值並將其作為n為2時刻下亞音頻正弦波的值 sin(2*x);根據 sin(nx) =2cosx*sin((n-1)X)-sin((n-2)X)依次推導出後續時刻下所述亞音頻正弦波的值。
4.如權利要求I所述的裝置，其特徵在於， f的取值範圍為67Hz-250. 3Hz。
5.—種產生對講機亞音頻的方法,其特徵在於，預存 sin(x)、cos(x)和 2*sin (X) *cos (X)的值,其中 x=2*pi*f/fs, pi 為圓周率，f 為需產生的亞音頻正弦波的頻率，fs為採樣頻率；將sin(x)的值作為時刻I下亞音頻正弦波的值即sin(l*x)；將2*sin(x)*cos(x)的值作為時刻2下亞音頻正弦波的值sin(2*x)；根據sin(nx)=2cosx*sin((n-l)x)-sin((n-2)x)依次推導出後續時刻下所述亞音頻正弦波的值，η為大於2的整數。
6.如權利要求5所述的方法，其特徵在於， f的取值範圍為67Hz-250. 3Hz。
7.—種產生對講機亞音頻的數位訊號處理裝置，其特徵在於，所述裝置包括存儲模塊和計算控制模塊；所述存儲模塊，用於存儲sin(x)、cos (X)和2*sin(x)*cos (x)的值，其中x=2*pi*f/fs, Pi為圓周率，f為需產生的亞音頻正弦波的頻率，fs為採樣頻率；所述計算控制模塊，用於將sinOO的值作為η為I時刻下亞音頻正弦波的值即 sin(l*x);將2*sin(x)*cos(x)的值作為η為2時刻下亞音頻正弦波的值sin(2*x);根據 sin (nx) =2cosx*sin ((n-1) x) -sin ((n-2) x)依次推導出後續時刻下所述亞音頻正弦波的值。
8.如權利要求6所述的裝置，其特徵在於， f的取值範圍為67Hz-250. 3Hz。
全文摘要
本發明公開了一種產生對講機亞音頻的方法及數位訊號處理裝置，預存sin(x)和cos(x)的值或者還預存2*sin(x)*cos(x)的值，x=2*pi*f/fs，pi為圓周率，f為需產生的亞音頻正弦波的頻率，fs為採樣頻率；將sin(x)的值作為時刻1下亞音頻正弦波的值即sin(1*x)；計算2*sin(x)*cos(x)的值或直接將其值作為時刻2下亞音頻正弦波的值sin(2*x)；根據sin(nx)=2cosx*sin((n-1)x)-sin((n-2)x)依次推導出後續時刻下亞音頻正弦波的值。本發明為產生對講機亞音頻提供新的解決方案，節省了硬體資源。
文檔編號G05B19/042GK102984602SQ20121046619
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月16日 優先權日2012年11月16日
發明者張洪利, 楊亮, 賈松松, 唐湯磷 申請人:大唐微電子技術有限公司