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    • 专利摘要:
    自動調整頻寬的濾波器系統包含一濾波器及一自動調整單元。該濾波器係用以對一數位訊號進行濾波，以產生一輸出訊號至一應用單元；該自動調整單元係用以根據該數位訊號與該輸出訊號，產生一調整訊號至該濾波器；其中該濾波器係根據該調整訊號，動態調整該濾波器的截止頻率。
    公开号:TW201310901A
    申请号:TW100131072
    申请日:2011-08-30
    公开日:2013-03-01
    发明作者:Ping-Hung Kao
    申请人:Richwave Technology Corp；
    IPC主号:H03H17-00
    专利说明:
    自動調整頻寬的濾波器系統及自動調整濾波器頻寬的方法
    本發明係有關於一種自動調整頻寬的濾波器系統及自動調整濾波器頻寬的方法，尤指一種利用自動調整單元根據重力感測器的使用模式及/或周邊環境，控制濾波器動態調整濾波器的頻寬的自動調整頻寬的濾波器系統及自動調整濾波器頻寬的方法。
    一般說來，對於耦接於微機電電路(micro electro-mechanical system,MEMS)的重力感測器的濾波器而言，重力感測器的雜訊係來自微機電電路(例如布朗運動(Brownian movement))、耦接於重力感測器的類比電路(例如熱雜訊、電容耦合的雜訊)及重力感測器所在的環境(例如使用者的振動、裝設重力感測器的機械結構)。
    另外，使用者不僅須考慮濾波器的截止頻率(cut-off frequency)與響應時間(response time)之間的取捨，也須考慮在不同的應用下，截止頻率亦須不同，以因應重力和傾斜偵測。然而在先前技術中，濾波器無法根據上述問題，自動調整頻寬(亦即調整濾波器的截止頻率)。也就是說，在先前技術中，濾波器的頻寬無法隨不同的應用而適當地改變。
    本發明的一實施例提供一種自動調整頻寬的濾波器系統。該濾波器系統包含一濾波器及一自動調整單元。該濾波器係用以對一數位訊號進行濾波，以產生一輸出訊號至一應用單元；該自動調整單元係用以根據該數位訊號與該輸出訊號，產生一調整訊號至該濾波器；其中該濾波器係根據該調整訊號，動態調整該濾波器的截止頻率。
    本發明的另一實施例提供一種自動調整濾波器頻寬的方法。該方法包含一濾波器對一數位訊號進行濾波，以產生一輸出訊號至一應用單元；根據該數位訊號與該輸出訊號，產生一調整訊號至該濾波器；該濾波器根據該調整訊號，動態調整該濾波器的截止頻率。
    本發明提供一種自動調整頻寬的濾波器系統及自動調整濾波器頻寬的方法。該濾波器系統及方法係利用一自動調整單元根據產生自一類比/數位轉換器的一數位訊號，判斷一重力感測器的一周邊環境及/或一使用模式，並根據該重力感測器的該使用模式、該周邊環境、該數位訊號與一輸出訊號，產生一調整訊號至一濾波器。然後，該濾波器即可根據該調整訊號，動態調整該濾波器的頻寬，以濾掉該重力感測器所產生的雜訊。因此，在本發明中，不僅該濾波器可根據該調整訊號，適當地動態調整該濾波器的頻寬，且該自動調整單元的運算負擔亦可被降低。
    請參照第1圖，第1圖係為本發明的一實施例說明一種自動調整頻寬的濾波器系統100的示意圖。濾波器系統100包含一濾波器102及一自動調整單元104。濾波器102係用以對一數位訊號DS進行濾波，以產生一輸出訊號OS至一應用單元106，其中一類比/數位轉換器108係用以轉換一重力感測器110所產生的一感測訊號SS為數位訊號DS，且應用單元106係可為一硬體應用單元或一軟體應用單元。自動調整單元104係用以根據數位訊號DS與輸出訊號OS，產生一調整訊號AS至濾波器102；其中濾波器102係根據調整訊號AS，動態調整濾波器102可程式化的截止頻率。另外，在本發明的另一實施例中，濾波器系統100另包含類比/數位轉換器108及重力感測器110。
    請參照第2圖，第2圖係為說明濾波器102的示意圖。如第2圖所示，濾波器102包含3個D型正反器1022、1024、1026，4個乘法器1028、1030、1032、1034及一加法器1036。但本發明並不受限於3個D型正反器1022、1024、1026和4個乘法器1028、1030、1032、1034。D型正反器1022的輸入端係用以接收數位訊號DS、D型正反器1022的輸出端係耦接於D型正反器1024的輸入端、D型正反器1024的輸出端係耦接於D型正反器1026的輸入端及D型正反器1026的輸出端係耦接於乘法器1034的輸入端。乘法器1028的輸入端係耦接於D型正反器1022的輸入端、乘法器1030的輸入端係耦接於D型正反器1024的輸入端及乘法器1032的輸入端係耦接於D型正反器1026的輸入端。加法器1036係耦接於乘法器1028、1030、1032、1034的輸出端及自動調整單元104，用以接收調整訊號AS及乘法器1028、1030、1032、1034的輸出端的輸出訊號OS1、OS2、OS3、OS4，並根據調整訊號AS及乘法器1028、1030、1032、1034的輸出端的輸出訊號OS1、OS2、OS3、OS4，輸出輸出訊號OS。另外，加法器1036係根據調整訊號AS，調整濾波器102可程式化的截止頻率。
    當重力感測器110開機時及重力感測器110開機後，自動調整元104會根據數位訊號DS，判斷重力感測器110的周邊環境，並根據重力感測器110的周邊環境、數位訊號DS與輸出訊號OS，產生調整訊號AS至濾波器102，其中自動調整元104可根據重力感測器110的周邊環境，決定濾波器102的頻寬，以降低自動調整元104的運算負擔。亦即自動調整元104會從數位訊號DS中，判斷並記錄重力感測器110的周邊環境，並根據重力感測器110的周邊環境所產生的雜訊的模式，產生調整訊號AS至濾波器102。濾波器102即可根據調整訊號AS，調整濾波器102的頻寬(亦即調整濾波器102可程式化的截止頻率)，以濾掉重力感測器110的周邊環境所產生的雜訊。例如，當重力感測器110位於交通工具上時，自動調整元104可根據交通工具的震動所產生的雜訊的模式，產生調整訊號AS至濾波器102。濾波器102即可根據調整訊號AS，調整濾波器102的頻寬，以濾掉交通工具的震動所產生的雜訊。因此，當重力感測器110開機時及重力感測器110開機後，自動調整元104根據數位訊號DS，不斷地判斷並記錄重力感測器110的周邊環境。如此，不僅濾波器102可根據調整訊號AS，適當地調整濾波器102的頻寬，且自動調整元104的運算負擔亦可被降低。
    另外，當重力感測器110開機時及重力感測器110開機後，自動調整元104會根據數位訊號DS，判斷重力感測器110的使用模式，並根據重力感測器110的使用模式、數位訊號DS與輸出訊號OS，產生調整訊號AS至濾波器102，其中自動調整元104可根據重力感測器110的使用模式，決定濾波器102的頻寬，以降低自動調整元104的運算負擔。亦即自動調整元104會從數位訊號DS中，判斷並記錄重力感測器110的使用模式，並根據重力感測器110的使用模式所產生的雜訊的模式，產生調整訊號AS至濾波器102。濾波器102即可根據調整訊號AS，調整濾波器102的頻寬，以濾掉重力感測器110根據重力感測器110的使用模式所產生的雜訊。例如，當重力感測器110係應用於電動玩具的搖桿時，自動調整元104可根據電動玩具的搖桿的使用模式，產生調整訊號AS至濾波器102。濾波器102即可根據調整訊號AS，增加濾波器102的頻寬；當重力感測器110係應用於數位像框時，自動調整元104可根據數位像框的使用模式，產生調整訊號AS至濾波器102。濾波器102即可根據調整訊號AS，降低濾波器102的頻寬。因此，當重力感測器110開機時及重力感測器110開機後，自動調整元104根據數位訊號DS，不斷地判斷並記錄重力感測器110的使用模式。如此，不僅濾波器102可根據調整訊號AS，適當地調整濾波器102的頻寬，且自動調整元104的運算負擔亦可被降低。
    另外，當重力感測器110開機時及重力感測器110開機後，自動調整元104亦可根據數位訊號DS，同時判斷重力感測器110的使用模式與周邊環境，並根據重力感測器110的使用模式、周邊環境、數位訊號DS與輸出訊號OS，產生調整訊號AS至濾波器102。濾波器102即可根據調整訊號AS，調整濾波器102的頻寬，以濾掉重力感測器110根據重力感測器110的使用模式與周邊環境所產生的雜訊。
    請參照第3圖，第3圖係為本發明的另一實施例說明一種自動調整濾波器頻寬的方法的流程圖。第3圖之方法係利用第1圖的濾波器系統100說明，詳細步驟如下：步驟300：開始；步驟302：重力感測器110產生感測訊號SS；步驟304：類比/數位轉換器108轉換感測訊號SS為數位訊號DS；步驟306：自動調整單元104根據數位訊號DS，判斷重力感測器110的周邊環境；步驟308：濾波器102對數位訊號DS進行濾波，以產生輸出訊號OS至應用單元106；步驟310：自動調整單元104根據重力感測器110的周邊環境、數位訊號DS與輸出訊號OS，產生調整訊號AS至濾波器102；步驟312：濾波器102根據調整訊號AS，動態調整濾波器102可程式化的截止頻率，跳回步驟306。
    在步驟306中，自動調整元104會從數位訊號DS中，判斷並記錄重力感測器110的周邊環境，並根據重力感測器110的周邊環境所產生的雜訊的模式，產生調整訊號AS至濾波器102。在步驟312中，濾波器102即可根據調整訊號AS，調整濾波器102的頻寬(亦即調整濾波器102可程式化的截止頻率)，以濾掉重力感測器110的周邊環境所產生的雜訊。
    請參照第4圖，第4圖係為本發明的另一實施例說明一種自動調整濾波器頻寬的方法的流程圖。第4圖之方法係利用第1圖的濾波器系統100說明，詳細步驟如下：步驟400：開始；步驟402：重力感測器110產生感測訊號SS；步驟404：類比/數位轉換器108轉換感測訊號SS為數位訊號DS；步驟406：自動調整單元104根據數位訊號DS，判斷重力感測器110的使用模式；步驟408：濾波器102對數位訊號DS進行濾波，以產生輸出訊號OS至應用單元106；步驟410：自動調整單元104根據重力感測器110的使用模式、數位訊號DS與輸出訊號OS，產生調整訊號AS至濾波器102；步驟412：濾波器102根據調整訊號AS，動態調整濾波器102可程式化的截止頻率，跳回步驟406。
    在步驟406中，自動調整元104會從數位訊號DS中，判斷並記錄重力感測器110的使用模式，並根據重力感測器110的使用模式所產生的雜訊的模式，產生調整訊號AS至濾波器102。當重力感測器110的使用模式係為一劇烈移動模式(例如，重力感測器110應用於電動玩具的搖桿)時，自動調整元104可根據電動玩具的搖桿的使用模式，產生調整訊號AS至濾波器102。濾波器102即可根據調整訊號AS，增加濾波器102的頻寬；當重力感測器110的使用模式係為一溫和移動模式(例如，重力感測器110應用於數位像框)時，自動調整元104可根據數位像框的使用模式，產生調整訊號AS至濾波器102。濾波器102即可根據調整訊號AS，降低濾波器102的頻寬。在步驟412中，濾波器102即可根據調整訊號AS，調整濾波器102的頻寬(亦即調整濾波器102可程式化的截止頻率)，以濾掉重力感測器110的使用模式所產生的雜訊。
    請參照第5圖，第5圖係為本發明的另一實施例說明一種自動調整濾波器頻寬的方法的流程圖。第5圖之方法係利用第1圖的濾波器系統100說明，詳細步驟如下：步驟500：開始；步驟502：重力感測器110產生感測訊號SS；步驟504：類比/數位轉換器108轉換感測訊號SS為數位訊號DS；步驟506：自動調整單元104根據數位訊號DS，判斷重力感測器110的周邊環境與使用模式；步驟508：濾波器102對數位訊號DS進行濾波，以產生輸出訊號OS至應用單元106；步驟510：自動調整單元104根據重力感測器110的使用模式、周邊環境、數位訊號DS與輸出訊號OS，產生調整訊號AS至濾波器102；步驟512：濾波器102根據調整訊號AS，動態調整濾波器102可程式化的截止頻率，跳回步驟506。
    第5圖的實施例和第4圖的實施例的差別在於，在步驟506中，自動調整元104會從數位訊號DS中，判斷並記錄重力感測器110的周邊環境與使用模式，並根據重力感測器110的周邊環境與使用模式所產生的雜訊的模式，產生調整訊號AS至濾波器102；在步驟510中，自動調整單元104係根據重力感測器110的使用模式、周邊環境、數位訊號DS與輸出訊號OS，產生調整訊號AS至濾波器102。另外，第5圖的實施例的其餘操作原理皆和第4圖的實施例相同，在此不再贅述。
    綜上所述，本發明所提供的自動調整頻寬的濾波器系統及自動調整濾波器頻寬的方法，係利用自動調整單元根據產生自類比/數位轉換器的數位訊號，判斷重力感測器的周邊環境及/或使用模式，並根據重力感測器的使用模式、周邊環境、數位訊號與輸出訊號，產生調整訊號至濾波器。然後，濾波器即可根據調整訊號，動態調整濾波器的頻寬，以濾掉重力感測器所產生的雜訊。因此，在本發明中，不僅濾波器可根據調整訊號，適當地動態調整濾波器的頻寬，且自動調整元的運算負擔亦可被降低。
    以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
    100．．．濾波器系統
    102．．．濾波器
    104．．．自動調整單元
    106．．．應用單元
    108．．．類比/數位轉換器
    110．．．重力感測器
    1022、1024、1026．．．D型正反器
    1028、1030、1032、1034．．．乘法器
    1036．．．加法器
    AS．．．調整訊號
    DS．．．數位訊號
    OS、OS1、OS2、OS3、OS4．．．輸出訊號
    SS．．．感測訊號
    300至312、400至412、500至512．．．步驟
    第1圖係為本發明的一實施例說明一種自動調整頻寬的濾波器系統的示意圖。
    第2圖係為說明濾波器的示意圖。
    第3圖係為本發明的另一實施例說明一種自動調整濾波器頻寬的方法的流程圖。
    第4圖係為本發明的另一實施例說明一種自動調整濾波器頻寬的方法的流程圖。
    第5圖係為本發明的另一實施例說明一種自動調整濾波器頻寬的方法的流程圖。
    100．．．濾波器系統
    102．．．濾波器
    104．．．自動調整單元
    106．．．應用單元
    108．．．類比/數位轉換器
    110．．．重力感測器
    AS．．．調整訊號
    DS．．．數位訊號
    OS．．．輸出訊號
    SS．．．感測訊號
    权利要求:
    Claims (20)
    [1] 一種自動調整頻寬的濾波器系統，包含：一濾波器，用以對一數位訊號進行濾波，以產生一輸出訊號至一應用單元；及一自動調整單元，用以根據該數位訊號與該輸出訊號，產生一調整訊號至該濾波器；其中該濾波器係根據該調整訊號，動態調整該濾波器的截止頻率。
    [2] 如請求項1所述之濾波器系統，另包含：一重力感測器，用以產生一感測訊號；及一類比/數位轉換器，用以轉換該感測訊號為該數位訊號。
    [3] 如請求項2所述之濾波器系統，其中該自動調整元係用以根據該數位訊號判斷該重力感測器的周邊環境，並根據該周邊環境、該數位訊號與該輸出訊號，產生該調整訊號至該濾波器。
    [4] 如請求項2所述之濾波器系統，其中該自動調整元係用以根據該數位訊號判斷該重力感測器的使用模式，並根據該使用模式、該數位訊號與該輸出訊號，產生該調整訊號至該濾波器。
    [5] 如請求項2所述之濾波器系統，其中該自動調整元係用以根據該數位訊號判斷該重力感測器的周邊環境和使用模式，並根據該周邊環境、該使用模式、該數位訊號與該輸出訊號，產生該調整訊號至該濾波器。
    [6] 如請求項3或5所述之濾波器系統，其中該周邊環境係用以決定該濾波器的頻寬。
    [7] 如請求項4或5所述之濾波器系統，其中該使用模式係用以決定該濾波器的頻寬。
    [8] 如請求項1所述之濾波器系統，其中該濾波器包含：N個D型正反器，其中一第一D型正反器的輸入端係用以接收該數位訊號；N+1個乘法器，其中一(N+1)th乘法器的輸入端係耦接於一Nth D型正反器的輸出端，以及其餘乘法器中的每一乘法器的輸入端係耦接於一相對應D型正反器的輸入端；及一加法器，耦接於該N+1個乘法器中的每一乘法器的輸出端及該自動調整單元，用以接收該調整訊號及該N+1個乘法器中的每一乘法器的輸出端的輸出訊號，並根據該調整訊號及該N+1個乘法器中的每一乘法器的輸出端的輸出訊號，輸出該輸出訊號。
    [9] 如請求項8所述之濾波器系統，其中該加法器係根據該調整訊號，調整該濾波器的截止頻率。
    [10] 如請求項1所述之濾波器系統，其中該應用單元係為一硬體應用單元。
    [11] 如請求項1所述之濾波器系統，其中該應用單元係為一軟體應用單元。
    [12] 一種自動調整濾波器頻寬的方法，包含：一濾波器對一數位訊號進行濾波，以產生一輸出訊號至一應用單元；根據該數位訊號與該輸出訊號，產生一調整訊號至該濾波器；及該濾波器根據該調整訊號，動態調整該濾波器的截止頻率。
    [13] 如請求項12所述之方法，另包含：一重力感測器產生一感測訊號；及轉換該感測訊號為該數位訊號。
    [14] 如請求項13所述之方法，另包含：根據該數位訊號判斷該重力感測器的周邊環境，其中根據該數位訊號與該輸出訊號，產生該調整訊號至該濾波器，係為根據該周邊環境、該數位訊號與該輸出訊號，產生該調整訊號至該濾波器。
    [15] 如請求項13所述之方法，另包含：根據該數位訊號判斷該重力感測器的使用模式，其中根據該數位訊號與該輸出訊號，產生該調整訊號至該濾波器，係為根據該使用模式、該數位訊號與該輸出訊號，產生該調整訊號至該濾波器。
    [16] 如請求項13所述之方法，另包含：根據該數位訊號判斷該重力感測器的周邊環境與該重力感測器的使用模式，其中根據該數位訊號與該輸出訊號，產生該調整訊號至該濾波器，係為根據該周邊環境、該使用模式、該數位訊號與該輸出訊號，產生該調整訊號至該濾波器。
    [17] 如請求項15或16所述之方法，其中該使用模式係為一劇烈移動模式。
    [18] 如請求項17所述之方法，其中當該使用模式係為該劇烈移動模式時，該濾波器的頻寬較寬。
    [19] 如請求項15或16所述之方法，其中該使用模式係為一溫和移動模式。
    [20] 如請求項19所述之方法，其中當該使用模式係為該溫和移動模式時，該濾波器的頻寬較窄。
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    引用文献:
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