專(zhuān)利名稱：記錄電路的數(shù)字調(diào)頻合成器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信號(hào)的數(shù)字FM記錄，諸如FM視頻信號(hào)的數(shù)字記錄。
FM視頻信號(hào)的模擬生成記錄存在許多問(wèn)題，包括元件的老化、生成載波及載波偏差在電路上的容限，以及與標(biāo)稱值會(huì)有很大變化的予修正電路等方面的問(wèn)題。因此，迄今數(shù)字FM調(diào)制技術(shù)一直很煩索地需要采用復(fù)雜的電路及大容量的存儲(chǔ)器。
本發(fā)明的特征在于可以避免模擬調(diào)制的許多缺點(diǎn)，同時(shí)也可不必有一般進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理那樣復(fù)雜的一種數(shù)字合成技術(shù)和系統(tǒng)。
數(shù)字合成器通過(guò)輸入信號(hào)產(chǎn)生一系列表示載波調(diào)制的數(shù)字輸出取樣值。將表示輸入信號(hào)的數(shù)字輸入取樣值饋送給該合成器。響應(yīng)于這些數(shù)字輸入取樣值的計(jì)算器級(jí)通過(guò)輸入信號(hào)計(jì)算一串規(guī)定表示載波調(diào)制的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的脈沖周期。輸出取樣生成級(jí)則工作在這一串生成一系列表示載波調(diào)制輸出信號(hào)的數(shù)字輸出取樣值的脈沖周期上。


圖1a和圖1b分別表示含有根據(jù)本發(fā)明得出的代表輸入信號(hào)數(shù)字取樣值及輸出信號(hào)數(shù)字取樣值的調(diào)制輸入信號(hào)波形及相應(yīng)的調(diào)制輸出信號(hào)波形例;
圖2示出本發(fā)明的一個(gè)用于計(jì)算由圖1b表示的FM調(diào)制信號(hào)脈沖周期的方法流程圖;
圖3示出從FM信號(hào)脈沖周期的計(jì)算值中計(jì)算FM輸出取樣值的流程圖;
圖4示出應(yīng)用本發(fā)明的數(shù)字FM合成技術(shù)的FM記錄系統(tǒng)方框圖。
在FM調(diào)制系統(tǒng)中，可將FM調(diào)制輸出信號(hào)FM(t)定義為FM(t)＝Sin｛2π＊Freq(t)＊t｝ (1)
之中的瞬態(tài)頻率Freq(t)可定義為Freq(t)＝CAR+DEV＊M(t) (2)其中，M(t)是調(diào)制信號(hào)，CAR是載波頻率，DEV是偏差。
圖1a中的實(shí)線波形示出的是在進(jìn)行記錄之前，將FM調(diào)制到載波上的，如像亮度信號(hào)這樣的一種視頻信號(hào)V(t)的波形。圖1b中的實(shí)線波形表示的是合成的FM調(diào)制信號(hào)FM(t)。
按照本發(fā)明的這種數(shù)字合成技術(shù)，可被用來(lái)從V(t)中產(chǎn)生出FM(t)。這種合成方法是把FM信號(hào)看作是脈沖寬度調(diào)制信號(hào)。也就是說(shuō)，可以把圖1b的FM輸出信號(hào)看作是一個(gè)脈沖序列，1、2、3、…、j…，而且每個(gè)脈沖均有一個(gè)周期T(j)。該周期取決于進(jìn)行調(diào)制的視頻信號(hào)V(t)以及各種如像載波頻率CAR和偏差DEV這樣的FM系統(tǒng)參數(shù)。另外，該信號(hào)可被認(rèn)為是雙極性信號(hào)。這意思就是說(shuō)，這些脈沖在極性上是交替變化著的。
采用近似方程確定每個(gè)脈沖周期T(j)的值，僅僅對(duì)少數(shù)簡(jiǎn)單的調(diào)制信號(hào)是可行的。通常，用近似形式表示的調(diào)制視頻信號(hào)V(t)是非常復(fù)雜的。
有利的是，根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的數(shù)字合成技術(shù)，只需考慮FM(t)在時(shí)間間隔△t內(nèi)的平均頻率FreqAV。考慮到等式(2)，可將該平均頻率FreqAV定義作FreqAV＝CAR+DEV＊VAV(3)其中，VAV=∫ΔtV(t)tdt-----(4)]]>也就是說(shuō)，VAV是調(diào)制視頻信號(hào)V(t)在時(shí)間間隔△t內(nèi)的平均值。
因?yàn)閳D1b中的FM調(diào)制輸出信號(hào)FM(t)的幅值是恒定的，而且只有頻率，即過(guò)零點(diǎn)之間的時(shí)間T(j)，是具有重要意義的變量，所以為此，在考慮計(jì)算方程式(3)及(4)時(shí)，對(duì)于任一給定的脈沖j而言，其最小的時(shí)間間隔△t，也就是該相應(yīng)的脈沖周期T(j)。
根據(jù)本發(fā)明的特征，通過(guò)給出如圖1a所示之具有相對(duì)應(yīng)取樣值V1、V2、V3……、的調(diào)制視頻信號(hào)V(t)的離散時(shí)間取樣值S(i)＝S1、S2、S3、……，大大簡(jiǎn)化了時(shí)間間隔T(j)的計(jì)算。通過(guò)Nyquist(尼奎斯特)準(zhǔn)則，根據(jù)要被記錄的視頻信號(hào)V(t)的最高頻率，例如在VHS制式中，就是3兆赫茲，確定其最低頻率1/τs。有利的是，這個(gè)確定模-數(shù)轉(zhuǎn)換器取樣速度所要求的頻率，可以大大低于加給數(shù)-模轉(zhuǎn)換器的FM調(diào)制信號(hào)的輸出取樣頻率。
要注意的是，在任一給定的輸出脈沖周期T(j)之內(nèi)出現(xiàn)的取樣個(gè)數(shù)K(j)，則隨著FM調(diào)制信號(hào)FM(t)變化的頻率而變化。因此，如圖1a及圖1b所示，在脈沖周期T(2)內(nèi)的取樣個(gè)數(shù)是K(2)＝2，而在時(shí)間間隔T(4)內(nèi)的取樣個(gè)數(shù)是K(4)＝3。
可用方程式(3)及(4)從調(diào)制視頻信號(hào)V(t)的取樣值中計(jì)算出給定的一個(gè)脈沖周期T(j)，并且該脈沖周期的倒數(shù)就等于當(dāng)在該脈沖周期內(nèi)進(jìn)行平均時(shí)，即在時(shí)間△t＝T(j)內(nèi)進(jìn)行平均時(shí)，其平均頻率FreqAV的兩倍。因此，1/T(j)＝2＊FreqAV(△t＝T(j)) (5)當(dāng)?shù)玫秸{(diào)制信號(hào)的離散取樣值后，可將用于計(jì)算方程式(4)平均調(diào)制信號(hào)VAV的積分表達(dá)式通過(guò)在時(shí)間間隔T(j)內(nèi)作分段求和的辦法來(lái)近似。這樣一來(lái)，就可以把在時(shí)間間隔T(j)內(nèi)的平均調(diào)制信號(hào)取作VAV∑(j)，最后得到1/T(j)＝2＊[CAR+DEV＊VAV∑(j)] (6)在此，VAVΣ(j)=τR(j)τΣ(j)*V(j-1,K(j-1))+1τΣ(j)*Σn=1K(j)-1[τS*V(j,n)]----(7)]]>+τL(j)τΣ(j)*V(j,K(j))]]>并且τ∑(j)＝τR(j)+τS＊[K(j)-1]+τL(j) (8)根據(jù)圖1a及圖1b中的標(biāo)示，在此。
V(j，n)＝在一給定的脈沖周期T(j)內(nèi)，基帶調(diào)制視頻信號(hào)V(t)的第n個(gè)取樣值;在此，n是初值設(shè)定為1的計(jì)數(shù)指數(shù);
K(j)＝在輸出脈沖周期T(j)內(nèi)的取樣個(gè)數(shù);
τR(j)＝從對(duì)于一個(gè)給定的脈沖周期T(j)的時(shí)間連續(xù)FM調(diào)制輸出信號(hào)FM(t)的第一個(gè)(最左邊)過(guò)零點(diǎn)到該周期內(nèi)調(diào)制視頻信號(hào)的第一個(gè)取樣點(diǎn)V(j，n＝1)之間的剩余時(shí)間;
τL(j)＝從周期T(j)內(nèi)調(diào)制視頻信號(hào)的最后一個(gè)取樣點(diǎn)V(j，K(j))到該周期內(nèi)FM(t)的第二個(gè)(最右邊)過(guò)零點(diǎn)之間的時(shí)間;
τS＝基帶調(diào)制視頻信號(hào)V(t)的取樣周期。
現(xiàn)以圖1a及1b中的第4個(gè)脈沖周期T(j＝4)為例。此時(shí)需要四個(gè)視頻信號(hào)V(t)的取樣值。在該第4個(gè)時(shí)間間隔(K＝3)內(nèi)，有三個(gè)取樣值V(4，1)、V(4，2)和V(4，3)，還有一個(gè)取樣值就是前一個(gè)脈沖周期遺留下來(lái)的取樣值V(3，2)。
按照方程式(7)計(jì)算該第4個(gè)脈沖周期內(nèi)調(diào)制視頻信號(hào)的平均值VAV∑VAV∑(4)＝τR(4)τΣ(4)*V(3,2)+τSτΣ(4)*[V(4,1)+V(4,2)]+τL(4)τΣ(4)*v(4,3)---(9)]]>在僅僅給出圖1a中調(diào)制視頻信號(hào)V(t)的一串輸入取樣值S(i)的情況下，要采用方程式(6)，(7)和(8)試圖計(jì)算圖1b的一串輸出脈沖的周期T(j)，則存在有一定的困難。要采用這些方程式直接計(jì)算某一給定的脈沖周期T(j)，需要予先知道該周期本身的端點(diǎn)以及V(t)落入該周期內(nèi)的總的取樣個(gè)數(shù)K(j)。
為了克服這個(gè)困難，可用迭代處理，對(duì)出現(xiàn)在某一給定的脈沖j上的前h個(gè)取樣值，保持有一個(gè)連續(xù)的平均周期tavg(j，h)。在某一給定的脈沖周期T(j)開(kāi)始進(jìn)行計(jì)算時(shí)，將其h的初始值設(shè)定為1，而后，當(dāng)計(jì)算該連續(xù)的平均周期tavg(j，h)的新的值時(shí)，為了概括用于另一個(gè)迭代中的另一個(gè)取樣值，則將該h增1。
重復(fù)上述過(guò)程，直到包括的另一個(gè)取樣時(shí)間間隔τS導(dǎo)致總的時(shí)間tsum+τS超出該連續(xù)的平均周期tavg(j，h)。這里，tsum是從該脈沖的起始過(guò)零點(diǎn)到該當(dāng)前輸入取樣點(diǎn)之間的時(shí)間。由此可知，由于增加了一個(gè)附加的取樣時(shí)間間隔，則當(dāng)前脈沖周期的末端過(guò)零點(diǎn)就超出范圍了。為此，人們可得出結(jié)論，該連續(xù)的平均周期tavg(j，h)的當(dāng)前值等于該脈沖周期T(j)，而在該脈沖周期內(nèi)總的取樣個(gè)數(shù)K(j)等于h的當(dāng)前值。
為了計(jì)算該連續(xù)的平均周期tavg(j，h)，考慮到方程式(6)、(7)和(8)對(duì)于任意取樣個(gè)數(shù)h(一旦將某些變量再適當(dāng)進(jìn)行定義后)都是有效的表達(dá)式，因此，可以得出12tavg(j,h)---(10)]]>CAR+DEVτR(j)+(h-1)*τS+τL(j,h)*{τR(j)*V(j-1,K(j-1))+τS*Σn=1h-1j,n(V)]]>+τL(j,h)*V(j,h)}]]>在此，τR(j)＝出現(xiàn)在從該時(shí)間連續(xù)的輸出信號(hào)的最后一個(gè)過(guò)零點(diǎn)到在該當(dāng)前輸出時(shí)間間隔內(nèi)的第一個(gè)輸出取樣點(diǎn)之間的剩余時(shí)間(如果有的話);
τL(j，h)＝在當(dāng)前輸出時(shí)間間隔內(nèi)的剩余時(shí)間;
h＝指示V(t)出現(xiàn)在當(dāng)前輸出時(shí)間間隔內(nèi)的輸入取樣個(gè)數(shù)的計(jì)數(shù)指數(shù)。
為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，引入連續(xù)時(shí)間變量τSUM(j，h-1)＝τR(j)+(h-1)＊τS(11)用于確定為完成一個(gè)全脈沖周期T(j)是否經(jīng)過(guò)了足夠的離散時(shí)間，并且進(jìn)一步引入變量VAVG(j,h-1)=τR(j)*V(j-1,K(j-1))+τS*Σn=1h-1V(j,n)τSUM(j,h-1)---(12)]]>我們可以把該變量VAVG(j，h-1)看作是調(diào)制信號(hào)V(t)在該脈沖周期的開(kāi)始至取樣值h-1端點(diǎn)之間的時(shí)間內(nèi)求得的平均值，也就是在時(shí)間τSUM(j，h-1)上求得的平均值。這一點(diǎn)可由圖1a中的第四個(gè)脈沖周期得到說(shuō)明。該第四個(gè)脈沖周期含有輸入取樣值S7、S8和S9，在這之前還有前一個(gè)脈沖周期的最后一個(gè)取樣值S6。
假設(shè)該迭代過(guò)程進(jìn)行到用通過(guò)取樣點(diǎn)h-1＝2，即通過(guò)第2個(gè)取樣點(diǎn)S8計(jì)算出的τSUM和VAVG的點(diǎn)上。根據(jù)方程式(11)，從該第四個(gè)脈沖時(shí)間間隔的起始點(diǎn)至第3個(gè)取樣點(diǎn)S9的累積連續(xù)時(shí)間τSUM(4，2)則等于τR(4)+2τS。調(diào)制信號(hào)在該累積連續(xù)時(shí)間內(nèi)取平均的時(shí)間離散平均值VAVG(4，2)，則為圖1a中陰影所示的3塊總面積除以τSUM。在計(jì)算中用到的取樣值，包括前一個(gè)脈沖周期里的最后一個(gè)取樣值S6以及在當(dāng)前周期中的前兩個(gè)取樣值S7和S8。
一旦把VAVG計(jì)算出來(lái)之后，便可按如下方法求得該連續(xù)平均周期tavg(j，h)?？蓪⒎匠?10)寫(xiě)作12tavg(j,h)=-----(13)]]>CAR+DEVτSUM(j,h-1)+τL(j,h)*{τSUM(j,h-1)*VAVG(j,h-1)+τL(j,h)*V(j,h)]]]>要注意，輸出信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)必須得在τSUM＞tavg時(shí)出現(xiàn)。若不滿足這個(gè)條件，就不能準(zhǔn)確地得知其瞬態(tài)頻率。然而，通過(guò)對(duì)t＝t1時(shí)的tavg進(jìn)行估算，可以確定是否應(yīng)該有一個(gè)過(guò)零點(diǎn)出現(xiàn)在這兩個(gè)取樣時(shí)間t＝t1和t＝t1+τS之間。例如，在圖1a和1b中，在取樣值S9和S10之間出現(xiàn)有一個(gè)過(guò)零點(diǎn)。為了確定象這樣的過(guò)零點(diǎn)確實(shí)存在，需要注意τL(j，h)＝tavg(j，h)-τSUM(j，h-1) (14)從而導(dǎo)致tavg(j,g)=.5+DEV*{τSUM(j,h-1)*[V(j,h)-VAVG(j,h-1)}CAR+DEV*V(j,h)----(15)]]>因此，在給定CAR及DEV為已知的數(shù)字常數(shù)的情況下，可以從取樣的輸入信號(hào)中計(jì)算出h取任意值時(shí)的τSUM(j，h-1)，VAVG(j，h-1)和tavg(j，h)的值。應(yīng)注意，這里沒(méi)有任何輸入取樣值可以致使tavg(j，h)小于τR(j)+τS。
當(dāng)計(jì)算出tavg(j，h)之后，則需要判斷是否tavg(j，h)＞τR(j)+(h-1)τS。如果是的，則計(jì)算τSUM及VAVG新的值，并且將h增1。
如果τSUM(j，h-1)+τS＞tavg(j，h)，則需要在輸出存儲(chǔ)器隊(duì)列中存儲(chǔ)3個(gè)值。它們是tavg(j，h)＝T(j)，h＝K(j)及剩余時(shí)間τR(j)。連同一個(gè)相對(duì)小容量的正弦ROM查表，使用這些值按以下所說(shuō)明之計(jì)算該FM調(diào)制輸出信號(hào)的時(shí)間離散值。
為了計(jì)算下一個(gè)脈沖周期T(j+1)，則需要對(duì)下一個(gè)輸出脈沖j+1計(jì)算出剩余時(shí)間τR(j+1)的新的值。該新的值為τR(j+1)＝τSUM(j，h-1)+τS-T(j).當(dāng)計(jì)算出該新的τR(j+1)值之后，再將h復(fù)位到1。但是，如果τR總是0，例如，若τR(j+1)＝0，則把h置位到2，當(dāng)完成了這些數(shù)據(jù)修正步之后，則開(kāi)始下一個(gè)連續(xù)的平均周期tavg(j+1，h)的估算過(guò)程。
圖2給出了描述如上過(guò)程的流程圖。應(yīng)注意，為了予置初始值，將圖1b中的第一個(gè)輸出脈沖j＝1任意選定為一個(gè)正脈沖，并且相對(duì)于第一個(gè)輸入取樣值S1定相，因而設(shè)定該第一個(gè)剩余時(shí)間τR(j＝1)＝0。一旦它的先前的脈沖周期計(jì)算出來(lái)之后，那么也就可以確定出任意隨后的剩余時(shí)間了。
根據(jù)存入輸出存儲(chǔ)器隊(duì)列的T(j)、τR(j)及K(j)的值，可以對(duì)每個(gè)脈沖j計(jì)算圖1b中所示之FM調(diào)制輸出信號(hào)的時(shí)間離散值FM(j，n)。該FM(j，n)的計(jì)算式是FM(j，n)＝-SGN(j)＊sin｛ (π)/(T(j)) ＊[τR(j)+(n-1)＊τS]｝ (16)
這里，n＝1、2…，K(j)，而SGN(j)是符號(hào)函數(shù)，即(-1)自乘到第j次冪。由該符號(hào)函數(shù)引出的交變輸出脈沖在極性上的變化就是該輸出信號(hào)量子化的表征。
然后，將這些FM(j，n)的值加給一個(gè)數(shù)-模轉(zhuǎn)換器，從而產(chǎn)生圖1b中的時(shí)間連續(xù)的FM調(diào)制輸出信號(hào)FM(t)。
最好是在調(diào)制器輸出級(jí)上，以一個(gè)快于產(chǎn)生輸入取樣值S(i)的速率τS的速率1/τDA來(lái)運(yùn)行該數(shù)-模轉(zhuǎn)換器。而后，將方程式(1b)修改為FM(j，p)＝-SGN(j)＊sin｛ (π)/(T(j)) ＊[p＊τDA+τO(j)]｝ (17)這里，P＝0、1、2……。時(shí)間τO(j)表示在第j個(gè)輸出脈沖的第一個(gè)過(guò)零時(shí)間點(diǎn)與在該脈沖周期內(nèi)出現(xiàn)第一個(gè)計(jì)算出的輸出取樣值FM(j，o)的時(shí)間點(diǎn)之間的剩余時(shí)間。為了予置初始值，將其第一個(gè)脈沖的剩余時(shí)間τO(1)置位于0。
當(dāng)把計(jì)數(shù)變量P增長(zhǎng)到將要進(jìn)入一個(gè)新的脈沖周期的時(shí)間點(diǎn)上時(shí)，從存儲(chǔ)器中取出下一個(gè)輸出脈沖周期的新的值T(j+1)。在脈沖周期j+1內(nèi)，對(duì)新的一串輸出取樣值開(kāi)始進(jìn)行計(jì)算之前，將計(jì)數(shù)變量P復(fù)位到0。在存儲(chǔ)器中將計(jì)算出來(lái)的值τR(j)及K(j)進(jìn)行存儲(chǔ)是不必要的，因?yàn)樵谟?jì)算輸出取樣值FM(j，p)的過(guò)程中并不用它們。圖3給出了計(jì)算該輸出取樣序列FM(j，p)所采取的步驟的流程圖。
根據(jù)本發(fā)明各方面的特征，可將如上所描述的數(shù)字FM合成技術(shù)用于將輸入信號(hào)記錄在記錄介質(zhì)上。例如，可以把這個(gè)技術(shù)用于將亮度，色度或者合成的視頻信號(hào)記錄在錄像磁帶上。
該電路與所有的FM記錄制式(用于VHS或SVHS的NTSC，PAL及SECAM制式)相兼容，唯一的限制就是A/D的取樣速度及D/A的轉(zhuǎn)換速度。這就大大減少了IC之外的元件數(shù)，例如，多制式錄像機(jī)中的元件數(shù)。
圖4示出了包括有實(shí)施本發(fā)明的數(shù)字FM合成器10的一個(gè)VCR記錄系統(tǒng)30的方框圖。該系統(tǒng)對(duì)數(shù)字部分的時(shí)鐘輸入信號(hào)頻率fck對(duì)于用于SVHS的PAL制式要大于25兆赫茲，對(duì)于用于VHS的PAL制式則大約為20兆赫茲。低通濾波器11用來(lái)消除輸入信號(hào)Vin中高于模-數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D12的Nyquist頻率(10兆赫茲)以上的那些頻率成份。對(duì)于視頻應(yīng)用而言，在信號(hào)不失真的情況下，該A/D實(shí)際上可工作在大約10兆赫茲的時(shí)鐘頻率f1上。為說(shuō)明起見(jiàn)，可以將輸入信號(hào)認(rèn)為是模擬的基帶亮度信號(hào)。
頻應(yīng)予修正濾波器13接收數(shù)字化的輸入信號(hào)?？梢詫⒃摓V波器作成對(duì)于正在使用的記錄系統(tǒng)有逼近予修正功能(對(duì)于PAL VHS而言，為1.3微秒)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)限脈沖響應(yīng)或有限脈沖響應(yīng)的數(shù)字濾波器。
將該予修正濾波器13加到箝制電路14上。該箝制電路14用來(lái)限定輸出的FM信號(hào)的最低頻率及最高頻率。采用該數(shù)字濾波器部件輸出數(shù)據(jù)上的檢查表是很容易實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的。這里假設(shè)在進(jìn)行濾波之前，通過(guò)電路(未示出)把箝位的視頻及AGC作用到信號(hào)上。在附圖中也略去了進(jìn)入調(diào)制器級(jí)之前信號(hào)的其他常規(guī)處理。
實(shí)施本發(fā)明的數(shù)字FM調(diào)制器15接收來(lái)自箝制電路14輸出的數(shù)字取樣S(i)并產(chǎn)生出按照上述數(shù)字合成技術(shù)所計(jì)算出的數(shù)字FM輸出取樣FM(j，n)或FM(j，p)。該數(shù)字FM調(diào)制器級(jí)在概念上類(lèi)似于IIR濾波器，因?yàn)樗捎靡唤M時(shí)間域取樣值來(lái)計(jì)算輸出信號(hào)。這就意味著，從輸入到輸出有一個(gè)固定的延遲。
將調(diào)制器15設(shè)計(jì)成三級(jí)。第一級(jí)16接收數(shù)字輸入取樣S(i)并計(jì)算輸出脈沖周期序列T(j)以及伴隨產(chǎn)生的剩余時(shí)間序列τR(j)和取樣計(jì)數(shù)K(j)。第二級(jí)17是存儲(chǔ)器級(jí)，存儲(chǔ)T(j)、τR(j)和K(j)的值。而后，由最后一級(jí)18，F(xiàn)M調(diào)制器級(jí)，將這些值取出，從而產(chǎn)生出該數(shù)字FM調(diào)制輸出取樣序列FM(j，n)。
存儲(chǔ)器17按照先進(jìn)先進(jìn)排隊(duì)方式運(yùn)行。這種排隊(duì)方式防止在當(dāng)前輸出頻率高于下一個(gè)輸出頻率時(shí)，即在最高白電平向最高黑電平的轉(zhuǎn)換期間，F(xiàn)M調(diào)制器級(jí)18中的計(jì)算器輸出從T(j)、τR(j)和K(j)值中的溢出。如果調(diào)制器級(jí)18根據(jù)圖3流程圖的算法按照取樣值FM(j，p)那樣計(jì)算這些輸出取樣，那么該存儲(chǔ)器級(jí)17則只需要存儲(chǔ)T(j)的值。
工作在輸出時(shí)鐘頻率f2上的數(shù)-模(D/A)轉(zhuǎn)換器19將來(lái)自調(diào)制器級(jí)18的FM輸出取樣轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)FM(t)。然后，再把該FM信號(hào)送給用于將信號(hào)記錄在磁帶上的VCR記錄電路級(jí)20。
如果調(diào)制器級(jí)工作在高于輸入取樣頻率f1的一個(gè)輸出頻率上，例如工作在D/A轉(zhuǎn)換頻率f2上，那么該輸出頻率必須超過(guò)2＊(CAR+fmax+DEV/2)。這里，fmax是輸入調(diào)制信號(hào)的最高頻率。在輸入取樣頻率f2與FM輸出轉(zhuǎn)換頻率之間不必有任何直接關(guān)系。這樣就可以在處理PAL視頻信號(hào)時(shí)，采用VCR中已經(jīng)現(xiàn)有的時(shí)鐘，例如工作在4FSC＝17.734476兆赫茲的時(shí)鐘。
因?yàn)檩斎肴宇l率和輸出轉(zhuǎn)換頻率無(wú)須直接相關(guān)，所以可以在一個(gè)相對(duì)較低的頻率(6-7兆赫茲)上完成該脈沖周期T(j)的計(jì)算，而輸出轉(zhuǎn)換器則運(yùn)行在一個(gè)高頻率(輸入頻率的4倍)上。這樣有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)。該比較復(fù)雜的計(jì)算脈沖周期的電路級(jí)則可以較高的分辨力來(lái)實(shí)現(xiàn)，以便保證信號(hào)的精確度和保真度。由于sine(正弦)函數(shù)的過(guò)取樣，該輸出sine(正弦)表，加法器及D/A則不需要有多么高的精確度。這樣就降低了實(shí)現(xiàn)該調(diào)制器在硬件要求上的復(fù)雜程度。
以上所描述的設(shè)計(jì)有效地使計(jì)算時(shí)間縮到最短，使所需存儲(chǔ)空間減到最小，并使所要求的模擬帶寬壓到最窄;而且，將高精度公差在載波及偏差上都保持在為該系統(tǒng)所用的各種時(shí)鐘的公差范圍之內(nèi);同時(shí)，采用的是低輸入取樣頻率及輸出D/A轉(zhuǎn)換頻率，一般為數(shù)字視頻;不需要任何外加的模擬調(diào)節(jié)，致使有最小的相應(yīng)于時(shí)鐘漂移的老化漂移;在頻應(yīng)予修正中，幾乎不存在裝置對(duì)裝置之間的變化;并且，有可能在軟件控制下使記錄格式發(fā)生變化。
權(quán)利要求
1.一個(gè)用于產(chǎn)生一串表示用輸入信號(hào)(Vin)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制的數(shù)字輸出取樣(FM(j，n)或FM(j，p))的數(shù)字合成器(10)，包括用于提供上述輸入信號(hào)的輸入取樣S(i)的裝置(12-14)；其特征是響應(yīng)于上述數(shù)字輸入取樣用于計(jì)算規(guī)定用脈沖寬度調(diào)制信號(hào)表示由上述輸入信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制而定義的脈沖周期序列(T(j))的裝置(16)；以及工作在上述脈沖周期序列上用于產(chǎn)生表示相應(yīng)于上述脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的調(diào)制載波輸出信號(hào)(FM(t))的一串?dāng)?shù)字輸出取樣序列的輸出取樣裝置(18)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中的裝置，進(jìn)一步由包括有響應(yīng)于上述數(shù)字輸出取樣用于在記錄介質(zhì)上記錄表示上述輸出信號(hào)的信號(hào)的記錄電路的裝置組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2中的裝置，其中，上述記錄介質(zhì)是錄相磁帶。
4.根據(jù)權(quán)利要求3中的裝置，其中，上述輸入信號(hào)由亮度信號(hào)組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中的合成器，其中，上述輸出取樣裝置產(chǎn)生一串規(guī)定具有相應(yīng)于上述脈沖周期序列的脈沖寬度的輸出脈沖串的數(shù)學(xué)輸出取樣序列。
6.根據(jù)權(quán)利要求5中的合成器，其中，上述輸出脈沖串是一串極性交變的脈沖序列。
7.根據(jù)權(quán)利要求1中的合成器，其中，上述數(shù)字輸出取樣表示FM調(diào)制載波輸出信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7中的合成器，其中，上述輸出脈沖串是一串極性交變的脈沖序列。
9.根據(jù)權(quán)利要求1中的合成器，進(jìn)一步包括有接收上述數(shù)字輸出取樣用于產(chǎn)生以上述調(diào)制載波輸出信號(hào)作為模擬輸出信號(hào)的數(shù)-模轉(zhuǎn)換器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9中的裝置，進(jìn)一步包括用于在記錄介質(zhì)上記錄上述模擬輸出信號(hào)的記錄電路。
11.根據(jù)權(quán)利要求10中的裝置，其中，上述記錄介質(zhì)是錄相磁帶。
12.根據(jù)權(quán)利要求11中的裝置，其中，上述輸入信號(hào)由亮度信號(hào)組成。
13.根據(jù)權(quán)利要求12中的裝置，其中，上述輸出信號(hào)的載波調(diào)制是頻率調(diào)制。
14.根據(jù)權(quán)利要求9中的裝置，其中，上述輸入信號(hào)是模擬信號(hào)，并且由模-數(shù)轉(zhuǎn)換器接收該模擬輸入信號(hào)，同時(shí)在其輸出端給出上述數(shù)字輸入取樣。
15.根據(jù)權(quán)利要求14中的裝置，其中，上述模-數(shù)轉(zhuǎn)換器的取樣頻率不同于上述數(shù)-模轉(zhuǎn)換器的取樣頻率。
16.根據(jù)權(quán)利要求14中的裝置，其中，上述模-數(shù)轉(zhuǎn)換器的取樣頻率低于上述數(shù)-模轉(zhuǎn)換器的取樣頻率。
17.根據(jù)權(quán)利要求1中的合成器，包括有用于將上述脈沖周期序列存入存儲(chǔ)器的裝置，并且上述輸出取樣裝置按照需要從上述存儲(chǔ)器中取出上述存入的序列，以便計(jì)算上述數(shù)字輸出取樣值。
18.根據(jù)權(quán)利要求1中的合成器，其中，上述計(jì)算裝置根據(jù)方程式1/T(j)＝2＊[CAR+DEV＊VAV∑(j)]計(jì)算規(guī)定用脈沖寬度調(diào)制信號(hào)表示由上述輸入信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行FM調(diào)制而定義的脈沖周期序列T(j)，j＝1，2，3，…，這里VAVΣ(j)=τR(j)τΣ(j)*V(j-1,K(j-1)+1τΣ(j)*Σn=1K(j)-1[τS*V(j,n)]]]>+τL(j)τΣ(j)*V(j,K(j))]]>而τ∑(j)＝τR(j)+τS＊[K(j)-1]+τL(j)在此，CAR＝FM載波頻率;DEV＝FM偏差V(j.n)＝在某一給定的脈沖周期T(j)內(nèi)，上述輸入取樣中的第n個(gè)取樣值;其中n是初值設(shè)定為1的計(jì)數(shù)指數(shù);K(j)＝在脈沖周期T(j)內(nèi)，上述輸入取樣的個(gè)數(shù);τR(j)＝在某一給定的脈沖周期T(j)內(nèi)，從上述脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的第一個(gè)過(guò)零點(diǎn)到該周期內(nèi)上述輸入取樣中的第一個(gè)取樣點(diǎn)V(j，n＝1)之間的剩余時(shí)間;τL(j)＝在周期T(j)內(nèi)，從上述輸入取樣中的最后一個(gè)取樣點(diǎn)V(j，K(j))到該周期內(nèi)上述脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的第二個(gè)過(guò)零點(diǎn)之間的時(shí)間;以及τS＝伴隨上述輸入取樣而產(chǎn)生出的取樣周期。
19.根據(jù)權(quán)利要求18中的合成器，其中，上述輸出取樣裝置按照方程式FM(j，n)＝-SGN(j)＊sin｛ (π)/(T(j)) ＊[τR(j)+(n-1)＊τS]｝產(chǎn)生上述數(shù)字輸出取樣序列FM(j.n)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19中的合成器，包括有用于將脈沖周期序列T(j)，對(duì)應(yīng)值序列τR(j)以及對(duì)應(yīng)值序列K(j)存入存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)裝置，并且上述輸出取樣裝置按照需要從上述存儲(chǔ)器中取出該存入的三個(gè)序列，以便計(jì)算上述數(shù)字輸出取樣值。
21.根據(jù)權(quán)利要求1中的合成器，其中，上述輸出取樣裝置工作在規(guī)定用脈沖寬度調(diào)制信號(hào)表示由上述輸入信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行FM調(diào)制而定義的脈沖周期序列T(j)，j＝1，2，3，…，上，并且根據(jù)方程式FM(j，p)＝-SGN(j)＊sin｛ (π)/(T(j)) ＊[p＊τDA+τ0(j)]｝P＝0，1，2，…產(chǎn)生出上述數(shù)字輸出取樣序列FM(j.p)，這里，τDA＝上述相鄰兩個(gè)數(shù)字輸出取樣點(diǎn)之間的時(shí)間間隔，以及τO(j)＝在第j個(gè)輸出脈沖的第一個(gè)過(guò)零點(diǎn)與在該脈沖周期內(nèi)第一個(gè)計(jì)算出的輸出取樣點(diǎn)FM(j，o)之間的剩余時(shí)間。
22.根據(jù)權(quán)利要求21中的合成器，其中，時(shí)間間隔τDA要比伴隨上述輸入取樣而出現(xiàn)的取樣周期要短。
全文摘要
提出一種用數(shù)字取樣(si)表示視頻信號(hào)(Vin)的用于記錄電路的數(shù)字合成器(10)，例如VCR。響應(yīng)于該數(shù)字取樣的計(jì)算器級(jí)(16)計(jì)算規(guī)定用脈沖寬度調(diào)制信號(hào)表示由視頻信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行FM調(diào)制而定義的脈沖周期序列(T(j))。輸出取樣生成級(jí)(18)工作在該脈沖周期序列上，用以產(chǎn)生一串?dāng)?shù)字輸出取樣(FM(j，n)或FM(j，p))。然后再把它經(jīng)數(shù)-模轉(zhuǎn)換器(19)轉(zhuǎn)換成用于記錄在磁帶上的FM調(diào)制視頻信號(hào)(FM(t))。
文檔編號(hào)H03C3/00GK1059249SQ9110410
公開(kāi)日1992年3月4日 申請(qǐng)日期1991年5月31日 優(yōu)先權(quán)日1990年6月1日
發(fā)明者尤金·M·奧唐奈 申請(qǐng)人:湯姆森消費(fèi)電子有限公司