CN1175576C - 对包含低频成份的信号进行模拟/数字转换的方法与设备 - Google Patents

Abstract

提供一种方法，用于以只能检测频率高于一个预定频率值的模拟信号的模拟/数字转换器对至少一个模拟低频信号进行模拟/数字转换，其中提供至少一个模拟低频信号和至少一个模拟高频信号。从所述模拟低频信号和所述模拟高频信号生成一个模拟中间信号，并将其输入到模拟/数字转换器中去。模拟中间信号被转换为数字中间信号，并从该数字中间信号中确定出与所述模拟低频信号相应的数字低频信号。

Description

对包含低频成份的信号进行模拟/数字转换的方法与设备

技术领域

本发明涉及用于对至少一个模拟低频信号进行模拟/数字转换的模拟/数字转换器设备，并且涉及用于对至少一个模拟低频信号进行模拟/数字转换的方法。

背景技术

多媒体计算机一般包括用于将捕捉到的模拟语音信号转换为数字信号的声卡，该语音模拟信号由用户通过麦克风或者线路输入插孔输入到计算机中，而该数字信号还可以被一个处理单元进一步处理，如被一个微处理器处理。为了将模拟信号转换为数字信号，在声卡中提供模拟/数字转换器。

然而，在信号被施加到模拟/数字转换器以进行数字化之前，许多投入使用的声卡会衰减甚至切除模拟信号的一些成份。通常，这种声卡具有预定的边界频率值。因而普通声卡一般无法检测并处理频率低于该预定边界频率值的模拟信号，例如，不可能捕捉并处理带有直流(DC)信号成份的模拟信号。边界频率值的一个示例是频率20Hz，即许多声卡不能捕捉并处理频率范围在0Hz到20Hz之间的模拟信号。

虽然音频模拟信号通常具有高于该边界频率值(如20Hz)的频率，但当试图将声卡同样应用于非音频模拟信号的测量时就会产生问题，因为由于只有带有高于声卡预定边界频率值并在声卡频率范围之内的频率成份的模拟高频信号才能被声卡完整地捕捉到，具有低于预定边界频率值的频率成份的模拟低频信号就不能被声卡完整地捕捉到。

在本说明书中的“模拟低频信号”是指带有至少一个低于声卡预定边界频率值的重要频率成份的信号。“重要频率成份”在这里是指由声卡，或者更广泛地，由模拟/数字转换器对这种信号所进行的捕捉与处理会导致从其输出的信号中无法再重现输入的模拟低频信号。所以，模拟低频信号可以是例如DC信号或者带有一个或多个低于声卡预定边界频率的重要频率成份的信号。

于是，就不可能将这种声卡应用于模拟低频信号的测量。

美国5,987,541公开了一种带有声卡的计算机系统。在该系统中，声卡包括一个用于数字化语音信号在预定频率的载波信号上的调制/从预定频率的载波信号中的解调的调制接口。于是，模拟语音信号被声卡检测到、被转换为数字化语音信号并被调制到载波信号上。这是为了在被不同的外围设备同时使用的计算机总线上使用不同的频率信道。但是，对这种计算机系统来说，如果它被使用在上述情况下，由于声卡的边界频率，对模拟低频信号的测量仍然是不可能进行的。

发明内容

所以，本发明的目的之一就是提供一种以只能捕捉频率在预定边界频率值之上的频率范围中的模拟信号的模拟/数字转换器对至少一个模拟低频信号进行模拟/数字转换的方法。

该目的是通过一种只能捕捉并转换频率在预定边界频率值之上的模拟信号的模拟/数字转换器对至少一个模拟低频信号进行模拟/数字转换的方法而达到的，其中提供至少一个模拟低频信号和至少一个模拟高频信号。根据上述定义，模拟低频信号是带有至少一个低于预定边界频率值的重要频率成份的信号，如非音频低频信号或者甚至是直流信号，该信号应被模拟数字转换器转换。模拟高频信号是只含有高于预定边界频率值并在模拟/数字转换器的频率范围之内的频率成份的模拟信号。使用模拟低频信号和模拟高频信号，可以生成模拟中间信号，该模拟中间信号具有可能从模拟中间信号中重现模拟低频信号的特征模拟特性。进一步，模拟中间信号被转换为数字中间信号，即模拟中间信号在模拟/数字转换器中被数字化。这种数字化是通过诸如对模拟中间信号进行采样的方法来完成的。如此产生的数字中间信号具有可能从数字中间信号中确定数字低频信号的特征数字特性。简单地，这种特征数字特性可以是数字化的特征模拟特性。最后一步，期望的数字低频信号被从数字中间信号中使用特征数字特性确定出来。

应当注意的是，模拟中间信号也可以具有低于预定边界频率值的频率成份。然而，它必须具有足够的高于预定边界频率值的频率成份，以便在模拟中间信号被模拟/数字转换器捕捉并数字化并且数字低频信号被从数字中间信号中确定出来之后，有可能从数字化低频信号中重现模拟低频信号。

因此，依据本发明，有可能处理，即捕捉并转换带有至少一个低于模拟/数字转换器预定边界频率值的重要频率成份的至少一个模拟低频信号。

进而，本发明还有一个目的是提供一种用于对至少一个模拟低频信号进行模拟/数字转换的模拟/数字转换器设备，该模拟/数字转换器设备能够使用只能检测频率高于预定边界频率值的模拟信号的模拟数字转换器处理模拟低频信号，其中模拟低频信号具有至少一个低于预定边界频率值的重要频率成份。

该目的是通过一个包含模拟中间信号发生单元的模拟/数字转换器设备来实现的。使用该模拟中间信号发生单元，至少一个模拟低频信号被与相应的模拟高频信号混合在一起。

在这种情况下，当混合两个信号时，可以将两个信号相加、相减、相乘或者卷积(convolve)。通常在这种情况下，混合可以是在两个信号上的任何线性或非线性运算，只要该运算能够产生满足上面所解释的要求的模拟中间信号即可。

由模拟中间信号发生单元产生的模拟中间信号被输入到具有预定边界频率值的模拟/数字转换器中，该转换器会衰减或去除频率低于该边界频率值的输入模拟信号。也就是说，模拟/数字转换器的输入端与模拟中间信号发生单元的输出端相连。

借助模拟/数字转换器，模拟中间信号被数字化，即例如被采样，从而生成数字中间信号。数字中间信号具有至少一个特征数字特性，利用它就有可能从数字中间信号中确定数字低频信号。

输出的数字中间信号被输入到至少一个低频确定单元，该单元的输入端与模拟/数字转换器的输出端相连。利用该低频确定单元可以使用特征数字特性从数字中间信号中确定数字低频信号。

于是就生成了期望的数字低频信号。

低频确定单元可以用独立的硬件单元来实施。或者，可替换地，低频确定单元也可以由软件程序来实现，该软件程序可以为例如计算机系统的任何处理器，例如计算机系统的中央处理单元所执行，这样它就成为了低频确定单元。换句话说，从数字中间信号中对数字低频信号的确定不一定是在声卡自身中进行的，也可以在远端处理器中进行。

例如，当使用模拟低频信号和模拟高频信号的振幅调制时，特征模拟特性可以是模拟中间信号的振幅和/或其导数；当使用模拟低频信号和模拟高频信号的频率调制时，特征模拟特性可以是模拟中间信号的频率和/或其导数；当使用模拟低频信号和模拟高频信号的相位调制时，特征模拟特性可以是模拟中间信号的相位和/或其导数；当使用模拟低频信号和模拟高频信号的脉冲调制时，特征模拟特性可以是模拟中间信号的脉冲和/或其导数；或者特征模拟特性可以是上述特征模拟特性的任意组合。

特征数字特性可以是数字化的特征模拟特征，即例如，当使用振幅调制时，可以是数字中间信号的振幅和/或其导数；当使用频率调制时，可以是数字中间信号的频率和/或其导数；当使用相位调制时，可以是数字中间信号的相位和/或其导数；当使用脉冲调制时，可以是数字中间信号的脉冲和/或其导数；或者可以是上述特征数字特性的任意组合。

这样，特征特性，不管是特征模拟特性还是特征数字特性，能够使解调，即对低频信号的重现得以进行，或者是模拟低频信号或者是数字低频信号。

进而，本发明还提供了一个模拟中间信号发生单元，用于处理至少一个具有低于预定边界频率值的重要频率成份的模拟低频信号，该中间信号发生单元产生模拟中间信号以便该模拟中间信号可以被模拟/数字转换器捕捉到，该模拟/数字转换器只能捕捉频率在预定边界频率值之上的频率范围之内的模拟信号。模拟中间信号发生单元包括使用至少一个频率高于预定边界频率值的模拟高频信号来产生模拟中间信号的单元。

依据本发明的模拟/数字转换器设备或者模拟中间信号发生单元最好与声卡结合使用。如上所述，普通声卡通常具有不能被用来捕捉频率低于声卡预定边界频率值的模拟非音频信号的缺点。于是，将依据本发明的模拟/数字转换器设备或者模拟中间信号发生单元与这种声卡结合使用的优点就变得很明显。如果与声卡结合使用时，依据本发明的模拟/数字转换器设备在下面将被称为“声卡设备”。

可以使用频率高于预定边界频率值的正弦波信号作为模拟高频信号。理想地，正弦波信号具有大约5,000Hz的频率。应当注意的是，许多声卡能够捕捉频率范围从20Hz到20,000Hz的模拟信号。于是，选择大约5,000Hz的频率作为高频正弦波信号的频率可以导致良好的模拟/数字转换而几乎没有模拟输入信号衰减造成的振幅信息损失。

在本发明的又一个实施例中，声卡的模拟输出端与模拟中间信号发生单元的输入端相连。这样，在该情况下为全双工声卡的声卡也可以被用作产生模拟高频信号的信号发生器。有时，声卡的模拟输出端与地电位相连(接地)，而也被称为线路输入插孔的声卡模拟输入端也与地电位相连(接地)。这可能会干扰随后使用声卡线路输入插孔进行的模拟中间信号捕捉。为了解决这个问题，在本发明的又一个优选实施例中，提供一个隔离单元，如隔离变压器(isolating transformer)，其输入端与声卡的模拟输出端相连。利用该隔离单元，声卡模拟输入端的地电位与声卡模拟输出端的地电位被相互隔离开来。这样，随后使用声卡的线路输入插孔进行模拟中间信号的捕捉就不会再发生问题。

依据本发明的模拟/数字转换器设备还可以被提供在视频卡设备或者通用多媒体卡设备中，或者只是作为一个独立设备。

依据本发明的又一个实施例，提供每一个都带有低于预定边界频率值的重要频率成份的多个模拟低频信号，以及每一个都带有高于预定边界频率值的频率的多个模拟高频信号。在本实施例中，模拟中间信号是使用模拟低频信号与相应的模拟高频信号来生成的，其中模拟中间信号具有可能从来自模拟中间信号的多个模拟低频信号中确定出每个模拟低频信号的特征模拟特性。数字中间信号具有可能从数字中间信号中确定多个数字低频信号的特征数字特性，其中多个数字低频信号与所述多个模拟低频信号相对应。

为了生成多个模拟高频信号，可以提供一个信号发生器来产生所有所述的多个模拟高频信号，或者提供多个信号发生器，其中的每个信号发生器产生所述多个模拟高频信号中的一个信号。进而，信号发生器的数目可以多于一个，但少于应产生的模拟高频信号的数目，其中每个信号发生器产生多个模拟高频信号中的某些信号。

在提供一个信号发生器的情况下，该信号发生器的输出端与一个频率分离单元相连，例如与多个带通滤波器相连，以生成相应的多个高频信号。

依据本发明的这种单一信号发生器最好是由用于捕捉并转换模拟中间信号的模拟/数字转换器来实现，更理想的是，如果依据本发明的模拟/数字转换器设备被用作声卡设备的话，该信号发生器由声卡的模拟/数字转换器来实现。在模拟/数字转换器的模拟输出端(特别是声卡的模拟输出端)提供的模拟高频信号被所述频率分离单元分离为多个模拟高频信号，多个模拟高频信号中的每一个都具有高于预定边界频率值的频率。所提供的每个模拟高频信号最好具有唯一的频率范围。

进而，频率分离单元各自的输出端，(如所述多个带通滤波器的输出端)可以可选地与多个用于上述目的的隔离单元相连。

在提供多个信号发生器的情况下，每个信号发生器可以产生频率高于预定边界频率值的模拟高频信号，其中信号发生器与模拟中间信号发生单元的输入端相连。每个信号发生器可以包括隔离单元，以可靠地将其输出与公共电位分离开。

模拟/数字转换器设备最好在或者为计算机系统提供。应当注意的是，该计算机系统可以是个人计算机、Macintosh^TM计算机、笔记本电脑以及掌上电脑等。

附图说明

图1是一个方块图，显示了依据本发明的优选实施例进行的模拟/数字转换的基本概念；

图2是一个方块图，显示了依据本发明的优选实施例的中间信号发生单元的概念；

图3是一个方块图，显示了依据本发明的优选实施例的信号发生单元；

图4是一个方块图，显示了依据本发明的优选实施例的数字低频信号确定单元的概念；

图5是一个方块图，显示了依据本发明的第一优选实施例的包含几个与计算机总线相连的组件的计算机系统；

图6是一个方块图，显示了依据本发明的第二优选实施例的包含几个与计算机总线相连的组件的计算机系统；

具体实施方式

现在将参照附图对本发明的优选实施例及其修改进行详细描述。

1.本发明的第一优选实施例

在图5中，显示了一个计算机系统500。

计算机系统500包括：

-中央处理单元(CPU)501，

-随机存取存储器(RAM)502，

-总线判优器503，

-视频卡504，

-硬盘驱动器505，

-CD-ROM驱动器506，以及

-声卡设备507，

所有这些组件都与计算机总线508相连。

声卡设备507包括用于通过麦克风(未显示)或传感器(未显示)输入模拟信号的输入端509。

在本实施例中，进一步假设模拟信号510经过输入端509被输入到声卡设备507中，其中模拟信号510包括带有至少一个低于预定边界频率值的重要频率的信号成份，并且因此是一个模拟低频信号。在本实施例中，预定边界频率值为20Hz，因为所描述的普通声卡512不能处理，即捕捉并转换带有低于20Hz频率成份的信号。

经过声卡设备507的输入端509，模拟低频信号510被输入到模拟中间信号发生单元511。

如图2中所示，模拟低频信号510被输入到模拟中间信号发生单元511中，在其中使用模拟低频信号510和模拟高频信号201生成一个模拟中间信号203。

模拟高频信号201是只带有高于预定边界频率值的频率成份的模拟信号。

模拟高频信号201由信号发生器202产生，这将在稍后进行描述。依据本发明的第一优选实施例的模拟高频信号201是频率为5,000Hz的正弦波信号。

依据本发明的实施例，在模拟中间信号发生单元511中，以模拟高频正弦波信号201为载波，对模拟低频信号510执行振幅调制。在模拟高频信号为正弦波形式的情况下，所述振幅调制可以通过将模拟低频信号与模拟高频正弦波信号相加并将结果信号输入到作为非线性设备的二极管中来实现。从而在该二极管的输出端提供模拟中间信号203。

应当注意的是，如上面所解释的，替代所使用的振幅调制，任何其他调制技术或者任何线性或非线性变换都可以被应用于模拟中间信号203的发生。例如

-频率调制，

-相位调制，

-脉冲调制，

-分别改变模拟低频信号的振幅、频率、相位或脉冲，或者

-上述技术的任意组合。

模拟中间信号发生单元511的输出端与声卡设备507的普通声卡512的输入端相连，在本实施例中声卡512为Sound Blaster^TM。声卡512实际上会去除频率范围从0Hz到20Hz的模拟信号。声卡512的工作范围在20Hz到20,000Hz之间。在本实施例中，声卡512的采样率为22,050Hz，而每次采样的比特数目为16。

应当注意到，由于使用了线性或非线性变换，就有可能从模拟中间信号203中使用调制信息或者关于线性或非线性变换的一般信息作为特征模拟特性来确定，即重现模拟低频信号510。

在声卡512中，一般意义上来说，在一个模拟/数字转换器中，施加的模拟中间信号203被数字化，从而产生一个数字中间信号301(图3)，在声卡512的数字输出端302提供该数字中间信号。而且，声卡512包括模拟输出端303，也被称为线路/扬声器输出插孔。在这个模拟输出端303提供5,000Hz的正弦波信号304。

通过声卡512进行的数字化，不会丢失属于振幅调制的信息。这种信息使得模拟低频信号的重现成为可能。于是，同样有可能在数字化之后对数字中间信号301进行解调，以重现(现在是数字化的)低频信号。所以，应当注意到，一般来说，被用作特征模拟特性的调制信息或者关于线性或非线性变换的信息在数字化之后就成为了特征数字特性，利用它就有可能重现数字低频信号。

应当注意，在声卡512的模拟输出端303提供的信号可以具有声卡512能够产生的任意信号形式，不必一定是正弦波信号。

出于将声卡512的线路/扬声器输出插孔303与线路输入插孔隔离的目的，正弦波信号304被输入到隔离单元515。应当从这里理解到，依据本发明的这个实施例，声卡512还作为信号发生器202来工作，以产生被中间信号发生单元511所使用的模拟高频信号。然而，也可以依据本发明使用任何其他类型的信号发生器202，它会产生频率成份全部处于声卡512的频率范围之内并高于预定边界频率值的模拟信号。

隔离单元515的输出端进而与中间信号发生单元511的输入端相连，从而向其施加模拟高频信号201。

数字中间信号301被输入到低频信号确定单元513(见图1和5)，在其中产生一个数字低频信号514。

现在将参照图4对低频信号确定单元513进行详细描述。

值得注意的是，数字中间信号301是被转换过的(数字)信号。

数字低频信号确定单元513包括：

-带通滤波器401，依据本实施例，它显著衰减频率范围4,000Hz到6,000Hz之外的频率。

-包络线提取(envelop extractor)单元402，将在后面对其进行描述，

-低通滤波器403，它显著衰减高于150Hz的频率成份，

-参数计算单元404，将在后面对其进行描述，以及

-移位-缩放(shift-and-scale)单元405，将在后面对其进行描述。

如从图4中所能看到的那样，数字中间信号301被输入到带通滤波器401。

经过过滤的、主要处于频率范围4,000Hz到6,000Hz之间的数字中间信号406被输入到包络线提取单元402。

在包络线提取单元402中，以下面的方式对经过过滤的数字中间信号进行处理。

给定经过过滤的数字中间信号406 x(1)，…，x(N)，包络线提取单元402的输出为通过以下公式得到的数字提取信号407：

数字提取信号407被输入到低通滤波器403。

作为由低通滤波器403所产生的信号，经过数字低通滤波的信号z(n)408可以写为以下形式：

z(n)＝A·s(n)+B

其中A和B为常数，s(n)实际上与期望模拟低频信号510的数字版本相同。使用当模拟低频信号510为零时z(n)＝B的情况，常数B可以根据下列公式由B₁来估算(通过参数计算单元404)：

$B_1=\frac{1}{M}\underset{n=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}z\left(n\right)$

其中M(M＜＜N)使得信号段{z(1)，…，z(M)}不包含任何来自模拟低频信号510的输入。估算出的常数B₁409被提供给移位-缩放单元405。

在移位-缩放单元405中，数字低频信号s₁(n)514根据下列公式来产生：

$s_1\left(n\right)=\frac{(z\left(n\right)-B_1)}{A_1}$

其中A₁为出于缩放目的任意选择的常数。

在本实施例中，选择常数值A₁＝0.001。通过使用已知的输入模拟低频信号510，可以为常数A选择良好的估算值来取代任意选择的数值A₁。

通过调整任意选定常数A₁直到s₁(n)的量值实际上与已知的输入模拟低频信号510相同为止，值A₁就成为常数A的良好的估算值。

本发明基本的一般原理将参照图1进行进一步的描述。

模拟低频信号510被输入到产生模拟中间信号203的中间信号发生单元511中。声卡512使用包含能够被声卡512所捕捉的频率成份的模拟中间信号203并将模拟中间信号203数字化，从而产生包含数字低频信号514和数字高频信号的数字中间信号301。

数字中间信号301被输入到产生期望数字低频信号514的低频信号确定单元513，该数字低频信号514构成了模拟低频信号510的数字重现。

2.本发明的第二优选实施例

在第一与第二实施例中相同的组件被以相同的参考号码来表示。

如从图6中能够看到的那样，依据本发明的第二优选实施例，提供n个模拟低频信号601、602、603、604。

n个模拟低频信号601、602、603、604被分别输入到n个模拟中间信号发生单元605、606、607、608中相应号码的模拟中间信号发生单元中。n个模拟中间信号发生单元605、606、607、608与依据本发明的第一实施例的模拟中间信号发生单元相同。

进而，n个模拟中间信号发生单元605、606、607、608的每一个接收来自对应的n个模拟高频信号609、610、611、612的模拟高频信号。

与第一实施例中的模拟低频信号相同，每个模拟低频信号601、602、603、604具有至少一个低于声卡512预定边界频率值的重要频率成份。

每个模拟高频信号609、610、611、612具有高于声卡512预定边界频率值的频率，其中每个模拟高频信号具有在唯一频率范围内的频率。

换句话说，第一模拟高频信号609具有例如在2kHz到4kHz之间范围内的频率，第二模拟高频信号610具有在4kHz到6kHz之间范围内的频率，第三模拟高频信号611具有在6kHz到8kHz之间范围内的频率，…，第n个模拟高频信号612具有在2nkHz到(2n+2)kHz之间范围内的频率，其中所有这些频率范围都处于声卡512的频率范围之内。

因此，模拟高频信号的总数n以及依据本发明要被处理模拟低频信号的总数n受到声卡的总输入带宽的限制，这是因为从模拟低频信号和模拟高频信号产生的模拟中间信号的总带宽之和必须低于声卡的总输入带宽。

模拟高频信号609、610、611、612可以以不同的方式产生。

依据图6中显示的第一替代方案，声卡512在模拟输出端303提供它的一个模拟高频输出信号629，该信号被输入到多信号发生器单元613中。多信号发生单元613包括带有n个带通滤波器615的信号分离单元614，该带通滤波器615具有依据n个模拟高频信号609、610、611、612期望的频率范围的滤波范围。n个带通滤波器615分别与n个隔离单元515相连，它们与第一实施例的隔离单元相同。n个隔离单元515只有在各自模拟/数字转换器的模拟输入端和模拟输出端共享一个公共地电位时才需要，其中依据本实施例的模拟/数字转换器是声卡512。在n个隔离单元515的输出端提供n个模拟高频信号609、610、611、612。

声卡512受经由又一个输入端617的控制信号616来控制，该控制信号由CPU501提供，以使声卡512提供需要的模拟高频输出信号629。模拟高频输出信号629最好是混和模拟信号，该信号包含带有产生n个高频信号609、610、611、612所需频率的信号成份。

依据第二替代方案，n个模拟高频信号609、610、611、612可能由一个或多个单独的信号发生器(未显示)来提供，例如，它们每一个可以提供一个高频信号。

在采用一个信号发生器的情况下，所生成的混和模拟高频信号被输入到上述带有n个带通滤波器615的信号分离单元614中，从而产生n个模拟高频信号609、610、611、612。在采用n个信号发生器的情况下，每个发生器直接提供所期望的n个模拟高频信号609、610、611、612中的一个。

依据第三替代方案，模拟/数字转换器，如声卡512，可以提供多个模拟输出端，从而提供多个模拟高频输出信号，它们可以直接被用于生成n个高频信号609、610、611、612。

进而，每个模拟高频信号，不论是由一个或多个单独的信号发生器产生的，还是由模拟/数字转换器(例如声卡512)产生的，在被施加给相应的n个模拟中间信号发生单元605、606、607和608之前，都被可选地输入到一个用于上述目的的独立隔离单元中。

进而，上面所述的替代方案可以相互之间任意组合，从而产生n个模拟高频信号609、610、611、612。

以与依据第一实施例的模拟中间信号发生单元511相同的方式，n个模拟中间信号发生单元605、606、607、608分别产生模拟中间信号618、619、620、621。

n个模拟中间信号618、619、620、621被输入到信号混和单元622，在其中，n个模拟中间信号618、619、620、621被混和，例如通过简单地将输入的n个模拟中间信号618、619、620、621求和，从而产生模拟混和信号623。

模拟混和信号623被输入到信号调节单元(signal conditioning unit)624。在信号调节单元624中以这样的方式来处理模拟混和信号623，即，使所生成的模拟调节信号满足声卡512的预定规格(例如对于输入电压、电流和阻抗的要求)。

然而，信号调节单元624是可选的。如果通过选择适当的模拟高频信号和n个模拟中间信号发生单元605、606、607、608中的适当组件，从而确保所产生的模拟混和信号623满足声卡512的预定规格，上面的要求能够被满足的话，信号调节单元就不是必须的了。

所产生的模拟调节信号经过其模拟输入端被输入到声卡512中。

在这种背景下，应当注意，例如当在视频卡中使用模拟/数字转换器时，应当由信号调节单元624以一种明确的方式进行调节，以使n个模拟中间信号618、619、620、621按这样一种方式被处理，使得出的模拟调节信号满足相应视频编码标准的规格。

进而，应当理解，信号调节单元624还可以被提供在依据本发明第一实施例的声卡设备中。

依据第二实施例，低频信号确定单元包括n个低频信号确定单元，就象针对第一实施例所做的描述那样。n个低频信号确定单元是这样构造的，以使它们确定期望的n个相应数字低频信号625、626、627、628。n个数字低频信号625、626、627、628被施加到计算机总线508上。

3.本发明的第三优选实施例

依据本发明的第三实施例(未显示)，声卡可以提供k个模拟输入端。在这种情况下，由n个模拟中间信号发生单元产生的n个模拟中间信号可以被处理到k个模拟混和信号中去，或者如果使用了信号调节单元的话，可以被处理到k个模拟调节信号中去，它们被输入到声卡的k个模拟输入端。如果声卡的模拟输入端数目k与模拟中间信号发生单元的数目n相等的话，声卡的每个模拟输入端可以各自被直接连接到一个模拟中间信号发生单元的输出端，即不需要相互连接的信号混和单元。于是，一个模拟中间信号被输入到声卡512相应的一个模拟输入端。

进而要提到的是，同样在本发明的这个第三实施例中，n个模拟中间信号可以可选地与多个用于上面所讨论的目的的隔离单元相连。

进而，可以在各个模拟中间信号发生单元与声卡的模拟输入端之间提供k个信号调节单元。

Claims (32)

1.一种使用只能捕捉频率高于预定边界频率值的模拟信号的模拟/数字转换器对至少一个模拟低频信号进行模拟/数字转换的方法，其中提供至少一个带有至少一个低于预定边界频率值的频率成份的模拟低频信号，所述至少一个频率成份是这样的，当所述模拟/数字转换器转换不含所述频率成份的信号时，就不能从模拟/数字转换器相应的输出信号中重现所述模拟低频信号；

提供至少一个频率高于预定边界频率值的模拟高频信号；

使用模拟低频信号和模拟高频信号生成模拟中间信号，该模拟中间信号具有有可能从模拟中间信号中确定模拟低频信号的特征模拟特性；

模拟中间信号被输入到模拟/数字转换器中；

模拟中间信号被转换为数字信号，从而生成数字中间信号，该数字中间信号具有有可能从数字中间信号中确定数字低频信号的特征数字特性；以及

从数字中间信号中使用特征数字特性确定出数字低频信号。

2.依据权利要求1的使用只能捕捉频率高于预定边界频率值的模拟信号的模拟/数字转换器对至少一个模拟低频信号进行模拟/数字转换的方法，其中生成模拟中间信号的步骤包括在模拟低频信号和模拟高频信号上进行线性或非线性运算。

3.依据权利要求2的使用只能捕捉频率高于预定边界频率值的模拟信号的模拟/数字转换器对至少一个模拟低频信号进行模拟/数字转换的方法，其中线性或非线性运算包括以下步骤之一：

-将模拟低频信号与模拟高频信号相加，

-从模拟高频信号中减去模拟低频信号，

-将模拟低频信号与模拟高频信号相乘，

-将模拟低频信号与模拟高频信号进行卷积。

4.依据权利要求1的使用只能捕捉频率高于预定边界频率值的模拟信号的模拟/数字转换器对至少一个模拟低频信号进行模拟/数字转换的方法，其中特征数字特性是至少一个以下特性：

-数字中间信号的振幅，

-数字中间信号的频率，

-数字中间信号的相位，

-数字中间信号的脉冲，

-数字中间信号的振幅变化，

-数字中间信号的频率变化，

-数字中间信号的相位变化，

-数字中间信号的脉冲变化。

5.依据权利要求1的使用只能捕捉频率高于预定边界频率值的模拟信号的模拟/数字转换器对至少一个模拟低频信号进行模拟/数字转换的方法，其中模拟高频信号是正弦波信号。

6.依据权利要求5的使用只能捕捉频率高于预定边界频率值的模拟信号的模拟/数字转换器对至少一个模拟低频信号进行模拟/数字转换的方法，其中模拟高频信号具有大约5000Hz的频率。

7.依据权利要求1的使用只能捕捉频率高于预定边界频率值的模拟信号的模拟/数字转换器对至少一个模拟低频信号进行模拟/数字转换的方法，其中模拟/数字转换器是与声卡结合使用的。

8.依据权利要求7的使用只能捕捉频率高于预定边界频率值的模拟信号的模拟/数字转换器对至少一个模拟低频信号进行模拟/数字转换的方法，其中声卡的至少一个模拟输出信号被用作至少一个模拟高频信号。

9.依据权利要求7的使用只能捕捉频率高于预定边界频率值的模拟信号的模拟/数字转换器对至少一个模拟低频信号进行模拟/数字转换的方法，其中声卡的模拟输出信号被变换为声卡的隔离输出信号，以便隔离声卡输出端的地电位，以及，

声卡的该隔离输出信号被用作高频信号。

10.依据权利要求1的使用只能捕捉频率高于预定边界频率值的模拟信号的模拟/数字转换器对至少一个模拟低频信号进行模拟/数字转换的方法，其中，

提供多个模拟低频信号，

提供多个模拟高频信号，

使用模拟低频信号与模拟高频信号来生成模拟中间信号，

其中模拟中间信号具有有可能从来自模拟中间信号的多个模拟低频信号中确定出每个模拟低频信号的特征模拟特性，

数字中间信号具有有可能从数字中间信号中确定出多个数字低频信号的特征数字特性，以及

从数字中间信号中使用该特征数字特性确定出多个数字低频信号中的该数字低频信号。

11.依据权利要求10的使用只能捕捉频率高于预定边界频率值的模拟信号的模拟/数字转换器对至少一个模拟低频信号进行模拟/数字转换的方法，其中每个模拟高频信号具有唯一频率范围。

12.依据权利要求11的使用只能捕捉频率高于预定边界频率值的模拟信号的模拟/数字转换器对至少一个模拟低频信号进行模拟/数字转换的方法，其中模拟/数字转换器被与声卡结合使用，以及

声卡的模拟输出信号被分离为多个输出信号，每个输出信号具有各自唯一的频率范围，所述多个输出信号被用作模拟高频信号。

13.依据权利要求12的使用只能捕捉频率高于预定边界频率值的模拟信号的模拟/数字转换器对至少一个模拟低频信号进行模拟/数字转换的方法，其中声卡是由计算机的处理器来控制的，以便产生声卡的模拟输出信号。

14.用于至少一个模拟低频信号的模拟/数字转换的模拟/数字转换器设备，包括

使用模拟低频信号与至少一个模拟高频信号产生模拟中间信号的模拟中间信号发生单元，其中所述模拟低频信号具有至少一个低于预定边界频率值的频率成份，所述模拟高频信号具有高于该预定边界频率值的频率，其中所生成的模拟中间信号具有有可能从模拟中间信号中确定出模拟低频信号的特征模拟特性，

用于将模拟信号转换为数字信号的模拟/数字转换器，它与模拟中间信号发生单元的输出端相连，以使模拟中间信号被输入到模拟/数字转换器中从而生成数字中间信号，其中模拟/数字转换器只能捕捉具有高于预定边界频率值的频率的模拟信号，而数字中间信号具有有可能从数字中间信号中确定出数字低频信号的特征数字特性，

用于从数字中间信号中使用特征数字特性来确定数字低频信号的低频确定单元，该低频确定单元与模拟/数字转换器的输出端相连。

15.依据权利要求14的用于至少一个模拟低频信号的模拟/数字转换的模拟/数字转换器设备，其中模拟中间信号发生单元包括用于对模拟低频信号和模拟高频信号进行线性或非线性运算的装置。

16.依据权利要求15的用于至少一个模拟低频信号的模拟/数字转换的模拟/数字转换器设备，其中模拟中间信号发生单元包括用于处理以下运算之一的装置：

-将模拟低频信号与模拟高频信号相加，

-从模拟高频信号中减去模拟低频信号，

-将模拟低频信号与模拟高频信号相乘，

-将模拟低频信号与模拟高频信号进行卷积。

17.依据权利要求14的用于至少一个模拟低频信号的模拟/数字转换的模拟/数字转换器设备，其中模拟/数字转换器是这样构造的，以使所生成的数字中间信号的特征数字特性是下列特性中的至少一个：

-数字中间信号的振幅，

-数字中间信号的频率，

-数字中间信号的相位，

-数字中间信号的振幅变化，

-数字中间信号的频率变化，

-数字中间信号的相位变化。

18.依据权利要求14的用于至少一个模拟低频信号的模拟/数字转换的模拟/数字转换器设备，还包括至少一个信号发生器，用于产生所述模拟高频信号。

19.依据权利要求18的用于至少一个模拟低频信号的模拟/数字转换的模拟/数字转换器设备，其中信号发生器产生带有大约5000Hz频率的正弦波信号。

20.依据权利要求14的用于至少一个模拟低频信号的模拟/数字转换的模拟/数字转换器设备，其中

用于产生模拟中间信号的模拟中间信号发生单元使用多个模拟低频信号，以及多个模拟高频信号，其中所产生的模拟中间信号具有有可能从模拟中间信号中确定出模拟低频信号的特征模拟特性，

该模拟/数字转换器是以这样的方式构造的，以使所生成的数字中间信号具有有可能从数字中间信号中确定出数字低频信号的特征数字特性，

该模拟/数字转换器设备还包括多个用于产生所述多个模拟高频信号的信号发生器，该信号发生器与模拟中间信号发生单元的输入端相连。

21.依据权利要求14的用于至少一个模拟低频信号的模拟/数字转换的模拟/数字转换器设备，其中

用于产生模拟中间信号的模拟中间信号发生单元使用多个模拟低频信号，以及多个模拟高频信号，其中所生成的模拟中间信号具有有可能从模拟中间信号的确定出模拟低频信号的的特征模拟特性，

该模拟/数字转换器是以这样的方式构造的，以使所生成的数字中间信号具有有可能从数字中间信号中确定出数字低频信号的特征数字特性，

模拟/数字转换器设备还包括用于生成高频信号的信号发生器，以及用于将高频信号分离为所述多个高频信号从而生成所述多个模拟高频信号的频率分离单元。

22.带有依据权利要求14的模拟/数字转换器设备的声卡设备，其中模拟/数字转换器是声卡。

23.依据权利要求22的带有模拟/数字转换器设备的声卡设备，其中提供模拟输出信号的声卡模拟输出端与中间信号发生单元的输入端相连，该模拟输出信号被用作所述模拟高频信号。

24.依据权利要求22的带有模拟/数字转换器设备的声卡设备，其中

提供模拟输出信号的声卡模拟输出端与用于产生隔离输出信号的隔离单元的输入端相连，以隔离声卡输出端的地电位，并且

隔离单元的输出端与中间信号发生单元的输入端相连，隔离模拟输出信号被用作模拟高频信号。

25.依据权利要求22的带有模拟/数字转换器设备的声卡设备，其中提供模拟输出信号的声卡模拟输出端与用于将模拟输出信号分离为被用作所述多个模拟高频信号的多个模拟输出信号的频率分离单元的输入端相连。

26.包含依据权利要求22的声卡设备的计算机系统。

27.依据权利要求26的包含声卡设备的计算机系统，其中该计算机系统的一个处理器与声卡相连，以便以这样一种方式来控制声卡，以提供该声卡的模拟输出信号。

28.一个与模拟/数字转换器连接的模拟中间信号发生单元，其中该模拟/数字转换器只能捕捉并转换频率高于所述模拟/数字转换器预定边界频率值的模拟信号，提供所述模拟中间信号发生单元用于处理一个模拟低频信号，该模拟低频信号具有至少一个低于预定边界频率值的频率成份，所述低频成份是这样的，当所述模拟/数字转换器捕捉并转换的信号不含所述频率成份时，就不能从该模拟/数字转换器的输出信号中重现该模拟低频信号，

所述模拟中间信号发生单元包括

-所述模拟低频信号的输入端，

-频率高于预定边界频率值的模拟高频信号的输入端，

-用于对模拟低频信号和模拟高频信号执行线性或非线性运算的处理单元，以及

-用于提供模拟中间信号的输出端，该模拟中间信号是通过所述运算产生的并且具有足够的高于预定边界频率值的频率成份，以便有可能从由所述模拟/数字转换器对所述模拟中间信号的捕捉及转换而得出的模拟/数字转换器的数字输出信号中重现模拟低频信号。

29.带有依据权利要求28的模拟中间信号发生单元的声卡设备，其中模拟/数字转换器是声卡。

30.依据权利要求29的声卡设备，其中提供模拟输出信号的声卡模拟输出端与中间信号发生单元的输入端相连，模拟输出信号被用作所述模拟高频信号。

31.依据权利要求29的声卡设备，其中

提供模拟输出信号的声卡模拟输出端与用于生成隔离输出信号的隔离单元的输入端相连，以隔离声卡输出端的地电位，以及

隔离单元的输出端与中间信号发生单元的输入端相连，经过隔离的模拟输出信号被用作所述模拟高频信号。

32.包含依据权利要求29的声卡设备的计算机系统。

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