楊栩

摘要：以建立一種基于雙通道音頻信號的非整數(shù)倍改變采樣頻率的多采樣率系統(tǒng)為目標(biāo)，利用抗混疊、抗鏡像濾波器防止在抽值和插值過程中產(chǎn)生的頻譜混疊和基帶頻率高頻鏡像。提出通過抽樣器系統(tǒng)和插值器系統(tǒng)級聯(lián)組成多采樣率系統(tǒng)，以任意有理數(shù)倍改變采樣頻率，以適應(yīng)采樣頻率任意改變的實際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：多采樣率系統(tǒng)；插值器；抽值器

中圖分類號：TP273文獻標(biāo)志碼：A

文章編號：2095-5383（2019）01-0016-04

Realization of Multirate Sampled System in Dualchannel Audio Signals

YANG Xu

（School of Physics and Engineering Technology， Chengdu Normal University ，Chengdu 611130，China）

Abstract：In this paper， a multirate sampled system based on twochannel audio signal and changes the sampling frequency by a noninteger multiple was proposed. It uses antialiasing and antimirroring filters to prevent spectrum aliasing and highfrequency mirroring of baseband frequency in the process of decimation and interpolation. This paper proposes to form a multirate sampled system by cascading the sampler system and the interpolator system. The sampling frequency can be changed by any rational multiple to adapt to the practical application of arbitrary change of sampling frequency.

Keywords： multirate sampled system； interpolator； value estimator

信號的采樣和重建是信號處理重要環(huán)節(jié)之一，信號的采樣頻率過低會導(dǎo)致信號的頻譜混疊，這種情況在模擬信號采樣和數(shù)字信號采樣中都會發(fā)生。傳統(tǒng)的信號采樣或插值都是整數(shù)倍采樣或插值，從而改變采樣頻率，而實際應(yīng)用中不同采樣頻率轉(zhuǎn)換基本都不是整數(shù)倍變換，對于離散時間信號的音頻信號要做到在不同的采樣頻率間自由轉(zhuǎn)換而不失真，不會發(fā)生頻譜混疊，比如數(shù)字錄音帶的驅(qū)動器采樣頻率為48 kHz與CD的采樣頻率為441 kHz之間的轉(zhuǎn)換，這需要用到內(nèi)插器系統(tǒng)與抽取器系統(tǒng)級聯(lián)組成的多采樣率系統(tǒng)來完成。

雙通道音頻信號作為典型的離散時間信號，采樣頻率為441 kHz，有理數(shù)倍改變采樣頻率，則需要用到多采樣率系統(tǒng)來完成，在改變采樣率過程中會不可避免地發(fā)生頻譜混疊、頻譜拉伸和壓縮，需要用相應(yīng)的濾波器來防止頻譜混疊以及濾掉基帶的高頻鏡像。從圖1可以看出，雙通道系統(tǒng)左右通道信號的幅度特性差別不大，相位差別較大。

1抽樣器系統(tǒng)對音頻信號的影響

2插值器系統(tǒng)對音頻信號的影響

對離散信號進行L倍插零，即在原信號x（n）的兩個采樣點之間插入L-1個零，新的序列y（m）采樣頻率 fs提高到 fs′，采樣周期從T變到T′。y（m）頻譜中不僅包含基帶頻率，而且還包含以原始采樣頻率的諧波

3采樣率按照A/L改變音頻信號采樣頻率

采樣率按照任意有理數(shù)A/L倍改變意味著要用插值器系統(tǒng)和抽值器系統(tǒng)組成的級聯(lián)系統(tǒng)。由于插值不會產(chǎn)生頻譜混疊，可以先用插值系統(tǒng)，插植和采樣的過程如圖4所示。

多采樣率系統(tǒng)很好的改變了采樣率非整數(shù)倍改變的系統(tǒng)，也解決了頻譜混疊問題。通過仿真結(jié)果發(fā)現(xiàn)，抽值系統(tǒng)的頻帶最寬，插值系統(tǒng)的頻帶最窄。這3種系統(tǒng)均有濾波器，均不會產(chǎn)生頻譜混疊，如圖5所示。

采樣率為441 kHz雙通道音頻信號經(jīng)過多采樣率系統(tǒng)后采樣頻率變?yōu)?8 kHz，音頻播放效果很好。時頻域仿真圖如圖6所示。

4結(jié)論

本文以建立一種基于雙通道音頻信號的非整數(shù)倍改變采樣頻率的多采樣率系統(tǒng)為目標(biāo)，利用抗混疊、抗鏡像濾波器防止在抽值和插值過程中產(chǎn)生的頻譜混疊和基帶頻率高頻鏡像。本文提出通過抽樣器系統(tǒng)和插值器系統(tǒng)級聯(lián)組成多采樣率系統(tǒng)，以任意有理數(shù)倍改變采樣頻率，以適應(yīng)采樣頻率任意改變的實際需要。參考文獻：

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