CN102969997A - 自动调整带宽的滤波器系统及自动调整滤波器带宽的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自动调整带宽的滤波器系统及自动调整滤波器带宽的方法。该滤波器系统包含滤波器及自动调整单元。该滤波器是用以对数字信号进行滤波，以产生输出信号至应用单元；该自动调整单元是用以根据该数字信号与该输出信号，产生调整信号至该滤波器；其中该滤波器是根据该调整信号，动态调整该滤波器的截止频率。因此，在本发明中，不仅该滤波器可根据该调整信号，适当地动态调整该滤波器的带宽，且该自动调整元的运算负担亦可被降低。

Description

自动调整带宽的滤波器系统及自动调整滤波器带宽的方法
技术领域
本发明是有关于一种自动调整带宽的滤波器系统及自动调整滤波器带宽的方法，尤指一种利用自动调整单元根据重力传感器的使用模式及/或周边环境，控制滤波器动态调整滤波器的带宽的自动调整带宽的滤波器系统及自动调整滤波器带宽的方法。
背景技术
一般说来，对于耦接于微机电电路(micro electro-mechanical system，MEMS)的重力传感器的滤波器而言，重力传感器的噪声是来自微机电电路(例如布朗运动(Brownian movement))、耦接于重力传感器的模拟电路(例如热噪声、电容耦合的噪声)及重力传感器所在的环境(例如使用者的振动、装设重力传感器的机械结构)。
另外，使用者不仅须考虑滤波器的截止频率(cut-offfrequency)与响应时间(response time)之间的取舍，也须考虑在不同的应用下，截止频率亦须不同，以因应重力和倾斜侦测。然而在现有技术中，滤波器无法根据上述问题，自动调整带宽(亦即调整滤波器的截止频率)。也就是说，在现有技术中，滤波器的带宽无法随不同的应用而适当地改变。
发明内容
本发明的一实施例提供一种自动调整带宽的滤波器系统。该滤波器系统包含滤波器及自动调整单元。该滤波器是用以对数字信号进行滤波，以产生输出信号至应用单元；该自动调整单元是用以根据该数字信号与该输出信号，产生调整信号至该滤波器；其中该滤波器是根据该调整信号，动态调整该滤波器的截止频率。
本发明的还一实施例提供一种自动调整滤波器带宽的方法。该方法包含滤波器对数字信号进行滤波，以产生输出信号至应用单元；根据该数字信号与该输出信号，产生调整信号至该滤波器；该滤波器根据该调整信号，动态调整该滤波器的截止频率。
本发明提供一种自动调整带宽的滤波器系统及自动调整滤波器带宽的方法。该滤波器系统及方法是利用自动调整单元根据产生自模拟/数字转换器的数字信号，判断重力传感器的周边环境及/或使用模式，并根据该重力传感器的该使用模式、该周边环境、该数字信号与输出信号，产生调整信号至滤波器。然后，该滤波器即可根据该调整信号，动态调整该滤波器的带宽，以滤掉该重力传感器所产生的噪声。因此，在本发明中，不仅该滤波器可根据该调整信号，适当地动态调整该滤波器的带宽，且该自动调整单元的运算负担亦可被降低。
附图说明
图1是为本发明的一实施例说明一种自动调整带宽的滤波器系统的示意图。
图2是为说明滤波器的示意图。
图3是为本发明的还一实施例说明一种自动调整滤波器带宽的方法的流程图。
图4是为本发明的还一实施例说明一种自动调整滤波器带宽的方法的流程图。
图5是为本发明的还一实施例说明一种自动调整滤波器带宽的方法的流程图。
其中，附图标记说明如下：
100                            滤波器系统
102                            滤波器
104                            自动调整单元
106                           应用单元
108                           模拟/数字转换器
110                           重力传感器
1022、1024、1026              D型正反器
1028、1030、1032、1034        乘法器
1036                          加法器
AS                            调整信号
DS                            数字信号
OS、OS1、OS2、OS3、OS4        输出信号
SS                            感测信号
300至312、400至412、500至512  步骤
具体实施方式
请参照图1，图1是为本发明的一实施例说明一种自动调整带宽的滤波器系统100的示意图。滤波器系统100包含滤波器102及自动调整单元104。滤波器102是用以对数字信号DS进行滤波，以产生输出信号OS至应用单元106，其中模拟/数字转换器108是用以转换重力传感器110所产生的感测信号SS为数字信号DS，且应用单元106是可为硬件应用单元或软件应用单元。自动调整单元104是用以根据数字信号DS与输出信号OS，产生调整信号AS至滤波器102；其中滤波器102是根据调整信号AS，动态调整滤波器102可程序化的截止频率。另外，在本发明的还丨实施例中，滤波器系统100还包含模拟/数字转换器108及重力传感器110。
请参照图2，图2是为说明滤波器102的示意图。如图2所示，滤波器102包含3个D型正反器1022、1024、1026，4个乘法器1028、1030、1032、1034及加法器1036。但本发明并不受限于3个D型正反器1022、1024、1026和4个乘法器1028、1030、1032、1034。D型正反器1022的输入端是用以接收数字信号DS、D型正反器1022的输出端是耦接于D型正反器1024的输入端、D型正反器1024的输出端是耦接于D型正反器1026的输入端及D型正反器1026的输出端是耦接于乘法器1034的输入端。乘法器1028的输入端是耦接于D型正反器1022的输入端、乘法器1030的输入端是耦接于D型正反器1024的输入端及乘法器1032的输入端是耦接于D型正反器1026的输入端。加法器1036是耦接于乘法器1028、1030、1032、1034的输出端及自动调整单元104，用以接收调整信号AS及乘法器1028、1030、1032、1034的输出端的输出信号OS1、OS2、OS3、OS4，并根据调整信号AS及乘法器1028、1030、1032、1034的输出端的输出信号OS1、OS2、OS3、OS4，输出输出信号OS。另外，加法器1036是根据调整信号AS，调整滤波器102可程序化的截止频率。
当重力传感器110开机时及重力传感器110开机后，自动调整元104会根据数字信号DS，判断重力传感器110的周边环境，并根据重力传感器110的周边环境、数字信号DS与输出信号OS，产生调整信号AS至滤波器102，其中自动调整元104可根据重力传感器110的周边环境，决定滤波器102的带宽，以降低自动调整元104的运算负担。亦即自动调整元104会从数字信号DS中，判断并记录重力传感器110的周边环境，并根据重力传感器110的周边环境所产生的噪声的模式，产生调整信号AS至滤波器102。滤波器102即可根据调整信号AS，调整滤波器102的带宽(亦即调整滤波器102可程序化的截止频率)，以滤掉重力传感器110的周边环境所产生的噪声。例如，当重力传感器110位于交通工具上时，自动调整元104可根据交通工具的震动所产生的噪声的模式，产生调整信号AS至滤波器102。滤波器102即可根据调整信号AS，调整滤波器102的带宽，以滤掉交通工具的震动所产生的噪声。因此，当重力传感器110开机时及重力传感器110开机后，自动调整元104根据数字信号DS，不断地判断并记录重力传感器110的周边环境。如此，不仅滤波器102可根据调整信号AS，适当地调整滤波器102的带宽，且自动调整元104的运算负担亦可被降低。
另外，当重力传感器110开机时及重力传感器110开机后，自动调整元104会根据数字信号DS，判断重力传感器110的使用模式，并根据重力传感器110的使用模式、数字信号DS与输出信号OS，产生调整信号AS至滤波器102，其中自动调整元104可根据重力传感器110的使用模式，决定滤波器102的带宽，以降低自动调整元104的运算负担。亦即自动调整元104会从数字信号DS中，判断并记录重力传感器110的使用模式，并根据重力传感器110的使用模式所产生的噪声的模式，产生调整信号AS至滤波器102。滤波器102即可根据调整信号AS，调整滤波器102的带宽，以滤掉重力传感器110根据重力传感器110的使用模式所产生的噪声。例如，当重力传感器110是应用于电动玩具的游戏杆时，自动调整元104可根据电动玩具的游戏杆的使用模式，产生调整信号AS至滤波器102。滤波器102即可根据调整信号AS，增加滤波器102的带宽；当重力传感器110是应用于数字像框时，自动调整元104可根据数字像框的使用模式，产生调整信号AS至滤波器102。滤波器102即可根据调整信号AS，降低滤波器102的带宽。因此，当重力传感器110开机时及重力传感器110开机后，自动调整元104根据数字信号DS，不断地判断并记录重力传感器110的使用模式。如此，不仅滤波器102可根据调整信号AS，适当地调整滤波器102的带宽，且自动调整元104的运算负担亦可被降低。
另外，当重力传感器110开机时及重力传感器110开机后，自动调整元104亦可根据数字信号DS，同时判断重力传感器110的使用模式与周边环境，并根据重力传感器110的使用模式、周边环境、数字信号DS与输出信号OS，产生调整信号AS至滤波器102。滤波器102即可根据调整信号AS，调整滤波器102的带宽，以滤掉重力传感器110根据重力传感器110的使用模式与周边环境所产生的噪声。
请参照图3，图3是为本发明的还一实施例说明一种自动调整滤波器带宽的方法的流程图。图3的方法是利用图1的滤波器系统100说明，详细步骤如下：
步骤300：开始；
步骤302：重力传感器110产生感测信号SS；
步骤304：模拟/数字转换器108转换感测信号SS为数字信号DS；
步骤306：自动调整单元104根据数字信号DS，判断重力传感器110的周边环境；
步骤308：滤波器102对数字信号DS进行滤波，以产生输出信号OS至应用单元106；
步骤310：自动调整单元104根据重力传感器110的周边环境、数字信号DS与输出信号OS，产生调整信号AS至滤波器102；
步骤312：滤波器102根据调整信号AS，动态调整滤波器102可程序化的截止频率，跳回步骤306。
在步骤306中，自动调整元104会从数字信号DS中，判断并记录重力传感器110的周边环境，并根据重力传感器110的周边环境所产生的噪声的模式，产生调整信号AS至滤波器102。在步骤312中，滤波器102即可根据调整信号AS，调整滤波器102的带宽(亦即调整滤波器102可程序化的截止频率)，以滤掉重力传感器110的周边环境所产生的噪声。
请参照图4，图4是为本发明的还一实施例说明一种自动调整滤波器带宽的方法的流程图。图4的方法是利用图1的滤波器系统100说明，详细步骤如下：
步骤400：开始；
步骤402：重力传感器110产生感测信号SS；
步骤404：模拟/数字转换器108转换感测信号SS为数字信号DS；
步骤406：自动调整单元104根据数字信号DS，判断重力传感器110的使用模式；
步骤408：滤波器102对数字信号DS进行滤波，以产生输出信号OS至应用单元106；
步骤410：自动调整单元104根据重力传感器110的使用模式、数字信号DS与输出信号OS，产生调整信号AS至滤波器102；
步骤412：滤波器102根据调整信号AS，动态调整滤波器102可程序化的截止频率，跳回步骤406。
在步骤406中，自动调整元104会从数字信号DS中，判断并记录重力传感器110的使用模式，并根据重力传感器110的使用模式所产生的噪声的模式，产生调整信号AS至滤波器102。当重力传感器110的使用模式是为剧烈移动模式(例如，重力传感器110应用于电动玩具的游戏杆)时，自动调整元104可根据电动玩具的游戏杆的使用模式，产生调整信号AS至滤波器102。滤波器102即可根据调整信号AS，增加滤波器102的带宽；当重力传感器110的使用模式是为温和移动模式(例如，重力传感器110应用于数字像框)时，自动调整元104可根据数字像框的使用模式，产生调整信号AS  滤波器102。滤波器102即可根据调整信号AS，降低滤波器102的带宽。在步骤412中，滤波器102即可根据调整信号AS，调整滤波器102的带宽(亦即调整滤波器102可程序化的截止频率)，以滤掉重力传感器110的使用模式所产生的噪声。
请参照图5，图5是为本发明的还一实施例说明一种自动调整滤波器带宽的方法的流程图。图5的方法是利用图1的滤波器系统100说明，详细步骤如下：
步骤500：开始；
步骤502：重力传感器110产生感测信号SS；
步骤504：模拟/数字转换器108转换感测信号SS为数字信号DS；
步骤506：自动调整单元104根据数字信号DS，判断重力传感器110的周边环境与使用模式；
步骤508：滤波器102对数字信号DS进行滤波，以产生输出信号OS至应用单元106；
步骤510：自动调整单元104根据重力传感器110的使用模式、周边环境、数字信号DS与输出信号OS，产生调整信号AS至滤波器102；
步骤512：滤波器102根据调整信号AS，动态调整滤波器102可程序化的截止频率，跳回步骤506。
图5的实施例和图4的实施例的差别在于，在步骤506中，自动调整元104会从数字信号DS中，判断并记录重力传感器110的周边环境与使用模式，并根据重力传感器110的周边环境与使用模式所产生的噪声的模式，产生调整信号AS至滤波器102；在步骤510中，自动调整单元104是根据重力传感器110的使用模式、周边环境、数字信号DS与输出信号OS，产生调整信号AS至滤波器102。另外，图5的实施例的其余操作原理皆和图4的实施例相同，在此不再赘述。
综上所述，本发明所提供的自动调整带宽的滤波器系统及自动调整滤波器带宽的方法，是利用自动调整单元根据产生自模拟/数字转换器的数字信号，判断重力传感器的周边环境及/或使用模式，并根据重力传感器的使用模式、周边环境、数字信号与输出信号，产生调整信号至滤波器。然后，滤波器即可根据调整信号，动态调整滤波器的带宽，以滤掉重力传感器所产生的噪声。因此，在本发明中，不仅滤波器可根据调整信号，适当地动态调整滤波器的带宽，且自动调整元的运算负担亦可被降低。
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (20)

1.一种自动调整带宽的滤波器系统，包含：
滤波器，用以对数字信号进行滤波，以产生输出信号至应用单元；及
该滤波器系统的特征在于还包括：
自动调整单元，用以根据该数字信号与该输出信号，产生调整信号至该滤波器；
其中该滤波器是根据该调整信号，动态调整该滤波器的截止频率。
2.如权利要求1所述的滤波器系统，其特征在于，还包含：
重力传感器，用以产生感测信号；及
模拟/数字转换器，用以转换该感测信号为该数字信号。
3.如权利要求2所述的滤波器系统，其特征在于，该自动调整元是用以根据该数字信号判断该重力传感器的周边环境，并根据该周边环境、该数字信号与该输出信号，产生该调整信号至该滤波器。
4.如权利要求2所述的滤波器系统，其特征在于，该自动调整元是用以根据该数字信号判断该重力传感器的使用模式，并根据该使用模式、该数字信号与该输出信号，产生该调整信号至该滤波器。
5.如权利要求2所述的滤波器系统，其特征在于，该自动调整元是用以根据该数字信号判断该重力传感器的周边环境和使用模式，并根据该周边环境、该使用模式、该数字信号与该输出信号，产生该调整信号至该滤波器。
6.如权利要求3或5所述的滤波器系统，其特征在于，该周边环境是用以决定该滤波器的带宽。
7.如权利要求4或5所述的滤波器系统，其特征在于，该使用模式是用以决定该滤波器的带宽。
8.如权利要求1所述的滤波器系统，其特征在于，该滤波器包含：
N个D型正反器，其中第一D型正反器的输入端是用以接收该数字信号；
N+1个乘法器，其中第N+1乘法器的输入端是耦接于第N D型正反器的输出端，以及其余乘法器中的每一乘法器的输入端是耦接于相对应D型正反器的输入端；及
加法器，耦接于该N+1个乘法器中的每一乘法器的输出端及该自动调整单元，用以接收该调整信号及该N+1个乘法器中的每一乘法器的输出端的输出信号，并根据该调整信号及该N+1个乘法器中的每一乘法器的输出端的输出信号，输出该输出信号。
9.如权利要求8所述的滤波器系统，其特征在于，该加法器是根据该调整信号，调整该滤波器的截止频率。
10.如权利要求1所述的滤波器系统，其特征在于，该应用单元是为硬件应用单元。
11.如权利要求1所述的滤波器系统，其特征在于，该应用单元是为软件应用单元。
12.一种自动调整滤波器带宽的方法，包含：
滤波器对数字信号进行滤波，以产生输出信号至应用单元；
该方法的特征在于还包括：
根据该数字信号与该输出信号，产生调整信号至该滤波器；及
该滤波器根据该调整信号，动态调整该滤波器的截止频率。
13.如权利要求12所述的方法，还包含：
重力传感器产生感测信号；及
转换该感测信号为该数字信号。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，还包含：
根据该数字信号判断该重力传感器的周边环境，其中根据该数字信号与该输出信号，产生该调整信号至该滤波器，是为根据该周边环境、该数字信号与该输出信号，产生该调整信号至该滤波器。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，还包含：
根据该数字信号判断该重力传感器的使用模式，其中根据该数字信号与该输出信号，产生该调整信号至该滤波器，是为根据该使用模式、该数字信号与该输出信号，产生该调整信号至该滤波器。
16.如权利要求13所述的方法，还包含：
根据该数字信号判断该重力传感器的周边环境与该重力传感器的使用模式，其中根据该数字信号与该输出信号，产生该调整信号至该滤波器，是为根据该周边环境、该使用模式、该数字信号与该输出信号，产生该调整信号至该滤波器。
17.如权利要求15或16所述的方法，其特征在于，该使用模式是为剧烈移动模式。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，当该使用模式是为该剧烈移动模式时，该滤波器的带宽较宽。
19.如权利要求15或16所述的方法，其特征在于，该使用模式是为温和移动模式。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，当该使用模式是为该温和移动模式时，该滤波器的带宽较窄。
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