JP4789631B2 - Digitizer and digitizing method - Google Patents
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Description
本発明は、入力信号をサンプリングしたデジタル信号を出力するデジタイザ及びデジタイズ方式に関する。特に本発明は、広帯域の入力信号をサンプリングするデジタイザ及びデジタイズ方式に関する。 The present invention relates to a digitizer and a digitizing method for outputting a digital signal obtained by sampling an input signal. In particular, the present invention relates to a digitizer and a digitizing method for sampling a broadband input signal.
従来、被測定信号をサンプリングする手段として、アナログデジタルコンバータ(以下、AD変換器と称する)が知られている。AD変換器は、所定のサンプリング周波数で被測定信号の信号レベルを検出し、デジタル信号として出力する。 Conventionally, analog-digital converters (hereinafter referred to as AD converters) are known as means for sampling a signal under measurement. The AD converter detects the signal level of the signal under measurement at a predetermined sampling frequency and outputs it as a digital signal.
しかし被測定信号が、AD変換器のサンプリング可能帯域より高い周波数成分を有する場合、被測定信号の情報が失われてしまう。つまり、被測定信号が、AD変換器のナイキスト周波数より高い周波数成分を有する場合、AD変換器の出力信号にはエイリアシング成分が生じてしまい、被測定信号を再現することができない。 However, when the signal under measurement has a frequency component higher than the sampleable band of the AD converter, the information of the signal under measurement is lost. That is, when the signal under measurement has a frequency component higher than the Nyquist frequency of the AD converter, an aliasing component occurs in the output signal of the AD converter, and the signal under measurement cannot be reproduced.
これに対し、被測定信号の周波数帯域を分割し、それぞれAD変換器でサンプリングできる程度の帯域幅を有する複数の分割信号を生成する方法が知られている。これらの分割信号の周波数を、AD変換器のナイキスト周波数以下にダウンコンバートした後に、それぞれの分割信号をAD変換器に入力することにより、それぞれの分割信号をサンプリングする。そして、サンプリングされた分割信号を元の周波数帯域にシフトさせた後に、それぞれの分割信号を合成することにより、被測定信号のサンプリング結果を得ることができる。 On the other hand, there is known a method of dividing a frequency band of a signal under measurement and generating a plurality of divided signals each having a bandwidth that can be sampled by an AD converter. After the frequency of these divided signals is down-converted below the Nyquist frequency of the AD converter, each divided signal is input to the AD converter, thereby sampling each divided signal. Then, after shifting the sampled divided signals to the original frequency band, the respective divided signals are combined to obtain the sampling result of the signal under measurement.
現在、関連する特許文献等は認識していないので、その記載を省略する。 Since related patent documents are not recognized at present, the description is omitted.
しかし、従来のサンプリング方法では、分割信号を周波数シフトする必要がある。このため、例えば周波数シフトを行うミキサの周波数成分毎のゲインが均一でない場合、測定精度が劣化してしまう。また、アナログ的に周波数シフトを行うので、出力にイメージ成分が発生し、測定精度が劣化してしまう。当該イメージ成分はフィルタにより除去することもできるが、この場合、フィルタの周波数特性が測定精度に影響を与えてしまう。 However, in the conventional sampling method, it is necessary to shift the frequency of the divided signal. For this reason, for example, when the gain for each frequency component of the mixer that performs frequency shift is not uniform, the measurement accuracy deteriorates. In addition, since the frequency shift is performed in an analog manner, an image component is generated in the output, and the measurement accuracy is deteriorated. The image component can be removed by a filter, but in this case, the frequency characteristic of the filter affects the measurement accuracy.
また、ミキサによりそれぞれの分割信号をダウンコンバートした場合、それぞれの分割信号の位相関係を保持するのが困難であり、ダウンコンバート後の分割信号の位相関係を補正する必要がある。また、ミキサに入力する周波数シフト用の信号が、ジッタ成分を有する場合、測定精度が劣化してしまう。 Further, when each divided signal is down-converted by the mixer, it is difficult to maintain the phase relationship between the respective divided signals, and it is necessary to correct the phase relationship between the divided signals after the down-conversion. Further, when the frequency shift signal input to the mixer has a jitter component, the measurement accuracy deteriorates.
このため本発明は上記の課題を解決するデジタイザ、及びデジタイズ方法を提供することを目的とする。この目的は、請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。 Therefore, an object of the present invention is to provide a digitizer and a digitizing method that solve the above problems. This object is achieved by a combination of features described in the independent claims. The dependent claims define further advantageous specific examples of the present invention.
上記課題を解決するために、本発明の第1形態においては、入力信号をサンプリングしたデジタル信号を出力するデジタイザであって、入力信号の周波数帯域を分割した複数の分割帯域のそれぞれに対応して設けられ、入力信号に含まれる当該分割帯域内の周波数成分を通過させたバンドパス信号を出力する複数のバンドパスフィルタと、複数のバンドパスフィルタのそれぞれに対応してそれぞれ設けられ、当該バンドパスフィルタを通過した信号をサンプリングしてデジタルのサンプリング信号を出力する複数のAD変換器と、複数のAD変換器のうち、バンドパス信号をアンダーサンプリングしたAD変換器から出力されたサンプリング信号を補間して、元のバンドパス信号をオーバーサンプリングした場合に取得されるべきサンプリング信号を生成する生成部と、複数の分割帯域のそれぞれに対応して、オーバーサンプリングされたサンプリング信号と、アンダーサンプリングされ生成部により補間されたサンプリング信号とを合成し、入力信号のデジタルデータを生成する合成部とを備えるデジタイザを提供する。 In order to solve the above-described problem, in the first embodiment of the present invention, a digitizer that outputs a digital signal obtained by sampling an input signal, corresponding to each of a plurality of divided bands obtained by dividing the frequency band of the input signal. A plurality of bandpass filters that output bandpass signals that pass frequency components in the divided band included in the input signal and a plurality of bandpass filters, respectively, Interpolate sampling signals output from AD converters that undersampled bandpass signals among multiple AD converters that sample the signals that have passed through the filter and output digital sampling signals Sampler to be acquired when the original bandpass signal is oversampled Generates digital data of the input signal by combining the generator that generates the signal and the oversampled sampling signal and the undersampled sampling signal that is interpolated by the generator for each of the multiple divided bands A digitizer including a combining unit is provided.
複数のAD変換器のうち低周波数帯域側の予め定められた数のAD変換器のそれぞれは、対応するバンドパスフィルタから出力されたバンドパス信号をオーバーサンプリングによりサンプリングし、複数のAD変換器のうち予め定められた数のAD変換器を除くAD変換器のそれぞれは、対応するバンドパスフィルタから出力されたバンドパス信号をアンダーサンプリングによりサンプリングしてよい。 Each of the predetermined number of AD converters on the low frequency band side among the plurality of AD converters samples the bandpass signal output from the corresponding bandpass filter by oversampling, and Each of the AD converters excluding a predetermined number of AD converters may sample the bandpass signal output from the corresponding bandpass filter by undersampling.
第1の分割帯域に対応して設けられ、オーバーサンプリングを行う第1のAD変換器のサンプリング周波数は、第1の分割帯域に対して高周波数帯域側に隣接する第2の分割帯域に対応して設けられ、アンダーサンプリングを行う第2のAD変換器のサンプリング周波数より高くてよい。 The sampling frequency of the first AD converter that is provided corresponding to the first divided band and performs oversampling corresponds to the second divided band adjacent to the high frequency band side with respect to the first divided band. Provided, and may be higher than the sampling frequency of the second AD converter that performs undersampling.
複数のバンドパスフィルタの少なくとも1つに対応してそれぞれ設けられ、当該バンドパスフィルタから出力されたバンドパス信号の信号値を、当該バンドパスフィルタに対応するAD変換器がサンプリングに要する期間の間アナログサンプリングしてホールドする少なくとも1つのサンプルホールド回路を更に備えてよい。 A signal value of a band pass signal provided for each of at least one of the plurality of band pass filters and output from the band pass filter is a period required for sampling by the AD converter corresponding to the band pass filter. It may further comprise at least one sample and hold circuit for analog sampling and holding.
少なくとも1つのサンプルホールド回路は、複数のバンドパスフィルタのうち高周波数帯域側の一部のバンドパスフィルタのそれぞれに対応して設けられてよい。デジタイザは、それぞれのサンプルホールド回路に対応して設けられ、当該サンプルホールド回路を、対応するバンドパスフィルタおよびAD変換器の間の経路上に電気的に接続するか否かを切り替える切替部を更に備えてよい。 At least one sample-and-hold circuit may be provided corresponding to each of some band-pass filters on the high frequency band side among the plurality of band-pass filters. The digitizer is provided corresponding to each sample and hold circuit, and further includes a switching unit that switches whether or not the sample and hold circuit is electrically connected to a path between the corresponding bandpass filter and the AD converter. You may be prepared.
サンプルホールド回路は、対応するAD変換器が有する内蔵サンプルホールド回路と比較して、より高周波数帯域の信号をアナログサンプリングしてよい。より低周波数側の分割帯域の周波数帯域幅は、より高周波数側の分割帯域の周波数帯域幅と比較して広くてよい。 The sample hold circuit may perform analog sampling of a signal in a higher frequency band as compared with the built-in sample hold circuit included in the corresponding AD converter. The frequency bandwidth of the lower frequency side divided band may be wider than the frequency bandwidth of the higher frequency side divided band.
本発明の第2の形態においては、入力信号をデジタイザによりサンプリングしたデジタル信号を出力するデジタイズ方法であって、入力信号の周波数帯域を分割した複数の分割帯域のそれぞれに対応して設けられたバンドパスフィルタにより、入力信号に含まれる当該分割帯域内の周波数成分を通過させたバンドパス信号を出力する複数のバンドパス段階と、複数のバンドパスフィルタのそれぞれに対応して設けられたAD変換器により、当該バンドパスフィルタを通過した信号をサンプリングしてデジタルのサンプリング信号を出力するAD変換段階と、複数のAD変換器のうち、バンドパス信号をアンダーサンプリングしたAD変換器から出力されたサンプリング信号を補間して、元のバンドパス信号をオーバーサンプリングした場合に取得されるべきサンプリング信号を生成する生成段階と、複数の分割帯域のそれぞれに対応して、オーバーサンプリングされたサンプリング信号と、アンダーサンプリングされ生成段階により補間されたサンプリング信号とを合成し、入力信号のデジタルデータを生成する合成段階とを備えるデジタイズ方法を提供する。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a digitizing method for outputting a digital signal obtained by sampling an input signal by a digitizer, and bands provided corresponding to each of a plurality of divided bands obtained by dividing the frequency band of the input signal. A plurality of bandpass stages for outputting a bandpass signal through which a frequency component within the divided band included in the input signal is passed by a pass filter, and an AD converter provided corresponding to each of the plurality of bandpass filters An AD conversion stage that samples a signal that has passed through the bandpass filter and outputs a digital sampling signal, and a sampling signal that is output from an AD converter that undersamples the bandpass signal among a plurality of AD converters Is interpolated and the original bandpass signal is oversampled A generation stage for generating a sampling signal to be obtained, and an over-sampled sampling signal and an under-sampled sampling signal interpolated by the generation stage corresponding to each of a plurality of divided bands are synthesized, and an input signal A digitizing method comprising: a synthesizing step for generating digital data of the first digitized data.
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 The above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention, and sub-combinations of these feature groups can also be the invention.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention. However, the following embodiments do not limit the invention according to the scope of claims, and all combinations of features described in the embodiments are included. It is not necessarily essential for the solution of the invention.
図1は、本発明の実施形態に係るデジタイザ100の構成の一例を示す図である。デジタイザ100は、入力信号をサンプリングしたデジタル信号を出力する装置であって、複数のバンドパスフィルタ(10−1、10−2、・・・、10−n、以下10と総称する)、複数のAD変換器(12−1、12−2、・・・、12−n、以下12と総称する)、複数のメモリ(14−1、14−2、・・・、14−n、以下14と総称する)、及び処理部20を備える。以下、デジタイザ100の動作を図2及び図3を用いて説明する。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a
図2は、複数のバンドパスフィルタ10の通過帯域の一例を示す図である。複数のバンドパスフィルタ10は、入力信号の周波数帯域を分割した複数の分割帯域のそれぞれに対応して設けられる。本例では、それぞれのバンドパスフィルタ10は、対応する分割帯域と略同一の通過帯域が設定される。即ち、複数のバンドパスフィルタ10の通過帯域を合成した場合、入力信号の全周波数帯域が含まれる。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of passbands of the plurality of
それぞれのバンドパスフィルタ10には、入力信号が分岐して入力される。また、それぞれのバンドパスフィルタ10は、対応する分割帯域において、入力信号に含まれる周波数成分を通過させたバンドパス信号を出力する。即ち、全てのバンドパス信号を合成した場合、入力信号が復元される。
An input signal is branched and input to each
複数のAD変換器12は、複数のバンドパスフィルタ10のそれぞれに対応してそれぞれ設けられる。即ち、AD変換器12は、バンドパスフィルタ10と一対一に対応して設けられる。また、それぞれのAD変換器12は、対応するバンドパスフィルタ10を通過したバンドパス信号をサンプリングして、デジタルのサンプリング信号を出力する。それぞれのAD変換器12には、予め定められたサンプリング周波数fsが設定される。それぞれのAD変換器12におけるサンプリング周波数fsは略同一であってよい。
The plurality of
また、入力信号の分岐点から、それぞれのAD変換器12までのそれぞれの信号伝送経路における信号遅延量は略同一であることが好ましい。デジタイザ100は、それぞれの信号伝送経路における信号遅延量を略同一に調整する手段を更に備えてよい。
Further, it is preferable that the signal delay amount in each signal transmission path from the branch point of the input signal to each
複数のメモリ14は、複数のAD変換器12のそれぞれに対応してそれぞれ設けられる。即ち、メモリ14は、AD変換器12と一対一に対応して設けられる。また、それぞれのメモリ14は、対応するAD変換器12が出力するサンプリング信号のデータを格納する。
The plurality of
処理部20は、それぞれのサンプリング信号を合成し、入力信号のデジタルデータを生成する。本例において処理部20は、生成部22及び合成部24を備える。生成部22は、複数のAD変換器12のうち、少なくともバンドパス信号をアンダーサンプリングしたAD変換器12から出力されたサンプリング信号を補正する。
The
例えば、複数のAD変換器12におけるサンプリング周波数fsが同一であり、入力信号に、ナイキスト周波数fs/2より高い周波数成分が含まれている場合、少なくともいずれかのバンドパスフィルタ10が出力するバンドパス信号には、ナイキスト周波数fs/2より高い周波数成分が含まれる。当該バンドパス信号が入力されるAD変換器12は、当該バンドパス信号をアンダーサンプリングすることになる。このため、デジタイザ100は、バンドパス信号をオーバーサンプリングするAD変換器12と、バンドパス信号をアンダーサンプリングするAD変換器12とを備える。
For example, when the sampling frequencies fs in the plurality of
図3は、バンドパス信号とサンプリングデータとの一例を示す図である。本例においては、通過帯域の中間周波数がfbであるバンドパスフィルタ10と、サンプリング周波数がfs=2/3fbであるAD変換器12との組み合わせによりバンドパス信号をサンプリングした場合を説明する。係る場合、バンドパス信号の周波数fbは、AD変換器12のナイキスト周波数fs/2より大きいので、AD変換器12においてバンドパス信号はアンダーサンプリングされ、サンプリング信号に周波数fb/3のイメージ成分が生じてしまう。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a bandpass signal and sampling data. In this example, a case will be described in which a bandpass signal is sampled by a combination of a
生成部22は、このようにAD変換器12においてアンダーサンプリングされたサンプリング信号を補正することにより、イメージ成分を除去する。ここで、生成部22は、アンダーサンプリングを行ったAD変換器12に対応するバンドパスフィルタ10の通過帯域に基づいて、当該サンプリング信号を補正する。
The
それぞれのAD変換器12に入力されるバンドパス信号は、対応するバンドパスフィルタ10により所定の周波数帯域に制限される。このため、AD変換器12に入力されるバンドパス信号の帯域は既知となる。このため、AD変換器12においてアンダーサンプリングすることにより生じるイメージ成分と、信号成分との周波数軸上の位置関係は、バンドパス信号の既知の帯域と、AD変換器12の既知のサンプリング周波数により一意に定めることができる。生成部22は、バンドパスフィルタ10の通過帯域、及びAD変換器12のサンプリング周波数に基づいて、当該イメージ成分を除去する補正を行う。
The bandpass signal input to each
例えば生成部22は、複数のAD変換器12のうち、バンドパス信号をアンダーサンプリングしたAD変換器12から出力されたサンプリング信号を補間して、元のバンドパス信号をオーバーサンプリングした場合に取得されるべきサンプリング信号を生成することにより、当該イメージ成分を除去する。
For example, the
図3の例においては、生成部22は、サンプリング信号を補間し、周波数2fsでオーバーサンプリングされた場合のサンプリング信号を生成する。このとき、データ補間は、図3の三角印及びバツ印で示されるように、元のバンドパス信号の波形に応じたデータ補間と、イメージ成分の波形に応じたデータ補間との双方が可能である。しかし、元のバンドパス信号の周波数fbは既知であるので、生成部22は、元のバンドパス信号の波形に応じたデータ補間を行うことができる。このようなデータ補間により、アンダーサンプリングされたサンプリング信号を、オーバーサンプリングにより生成されるべきサンプリング信号に補正することができる。
In the example of FIG. 3, the
また、生成部22は、それぞれのバンドパスフィルタ10の通過帯域と、対応するAD変換器12のサンプリング周波数とが与えられ、当該通過帯域及びサンプリング周波数に基づいて、対応するサンプリング信号を補正するか否かを判定してよい。この場合、生成部22は、バンドパスフィルタ10の通過帯域に含まれる周波数のうち最大の周波数が、対応するAD変換器12のナイキスト周波数より大きい場合に、対応するサンプリング信号を補正してよい。
In addition, the
また、バンドパスフィルタ10及びAD変換器12のサンプリング周波数が固定である場合には、予め定められたAD変換器12が出力するサンプリング信号を補正してもよい。この場合、複数のAD変換器12のうち、対応するバンドパスフィルタ10の通過帯域が低周波数帯域側の予め定められた数のAD変換器12を、対応するバンドパスフィルタ10から出力されたバンドパス信号をオーバーサンプリングによりサンプリングするAD変換器12として設定してよい。AD変換器12が、バンドパス信号をオーバーサンプリングするか否かは、対応するバンドパスフィルタ10の通過帯域と、当該AD変換器12のサンプリング周波数により定まる。このため、オーバーサンプリングするAD変換器12の個数が、当該予め定められた数となるように、それぞれのバンドパスフィルタ10の通過帯域を設定してよい。また、オーバーサンプリングするAD変換器12の個数が、当該予め定められた数となるように、それぞれのAD変換器12のサンプリング周波数を設定してもよい。
Further, when the sampling frequency of the
この場合、複数のAD変換器12のうち、当該予め定められた数のAD変換器12を除くAD変換器12のそれぞれは、対応するバンドパスフィルタ10から出力されたバンドパス信号をアンダーサンプリングによりサンプリングする。また、より低周波数側の分割帯域の周波数帯域幅は、より高周波数側の分割帯域の周波数帯域幅と比較して広くてよい。即ち、通過帯域がより低周波側のバンドパスフィルタ10の通過帯域幅は、通過帯域がより高周波数側のバンドパスフィルタ10の通過帯域幅より広くてよい。
In this case, among the plurality of
また、第1の分割帯域に対応して設けられ、オーバーサンプリングを行う第1のAD変換器12のサンプリング周波数は、第1の分割帯域に対して高周波数帯域側に隣接する第2の分割帯域に対応して設けられ、アンダーサンプリングを行う第2のAD変換器12のサンプリング周波数より高くてよい。
The sampling frequency of the
合成部24は、複数の分割帯域のそれぞれに対応して、オーバーサンプリングされたサンプリング信号と、アンダーサンプリングされ生成部22によりデータ補間されたサンプリング信号とを合成し、入力信号のデジタルデータを生成する。また、それぞれのサンプリング信号のデータレートが異なる場合、それぞれのサンプリング信号のデータレートを一致させるレート変換を行ってよい。合成部24は、それぞれのサンプリング信号に対してデータ補間を行うことにより、それぞれのサンプリング信号のデータレートを一致させてよい。
The synthesizing
また、生成部22において、それぞれのサンプリング信号のデータレートを一致させるレート変換を行ってもよい。この場合、生成部22は、複数のバンドパスフィルタ10のうち、通過帯域の周波数が最も高いバンドパスフィルタ10が出力するバンドパス信号に対しても、ナイキスト定理を満たすデータレートとなるように、それぞれのサンプリング信号に対してデータ補間を行うことが好ましい。これにより、アンダーサンプリングされたサンプリング信号のイメージ成分を除去し、且つそれぞれのサンプリング信号のデータレートを一致させることができる。
Further, the
このように、本例におけるデジタイザ100によれば、周波数シフトを行わずに、広帯域の入力信号のサンプリングを行うことができる。即ち、従来の技術では、AD変換器におけるアンダーサンプリングを防ぐべく、それぞれの分割信号(バンドパス信号)を周波数シフトする必要があるが、デジタイザ100は、当該周波数シフトを行うことなく、入力信号のサンプリングを行うことができる。このため、それぞれのバンドパス信号の位相同期が容易であり、入力信号を精度よくデジタル信号に変換することができる。
Thus, according to the
また、本例におけるデジタイザ100によれば、周波数シフトをすることなくサンプリングを行うので、周波数シフトを行うミキサ等の特性に影響を受けずに、入力信号を精度よくデジタル信号に変換することができる。また、周波数シフト用の信号のジッタ成分の影響を受けずに、入力信号を精度よくデジタル信号に変換することができる。
In addition, according to the
また合成部24は、それぞれのAD変換器12のゲイン特性に基づいて、対応するサンプリング信号のデータを補正してもよい。これにより、AD変換器12のゲイン特性のばらつきによるサンプリング精度の劣化を低減することができる。また、合成部24は、それぞれのAD変換器12の位相特性に基づいて、対応するサンプリング信号のデータ位相を補正してもよい。これにより、AD変換器12の位相特性のばらつきによるサンプリング精度の劣化を低減することができる。
The combining
また、図1に示すように、デジタイザ100は、発振源16及びミキサ18を更に備えてもよい。発振源16及びミキサ18は、入力信号を所望のシフト量で周波数シフトする。例えば、発振源16及びミキサ18は、入力信号をベースバンド信号に変換する周波数シフトを行ってよい。当該周波数シフトは、入力信号の分岐前に行われるので、当該周波数シフトによるバンドパス信号の位相ずれは生じない。
Further, as shown in FIG. 1, the
また、本例においては複数のAD変換器12におけるサンプリング周波数fsを同一として説明したが、それぞれのAD変換器12におけるサンプリング周波数は異なっていてもよい。この場合であっても、生成部22は、それぞれのAD変換器12におけるサンプリング周波数と、対応するバンドパスフィルタ10の通過帯域とに基づいて、データ補間すべきサンプリング信号を検出し、データ補間することができる。
Further, in this example, the sampling frequency fs in the plurality of
図4は、デジタイザ100の構成の他の例を示す図である。本例におけるデジタイザ100は、図1に関連して説明したデジタイザ100の構成に加え、複数のサンプルホールド回路(26−1、26−2、・・・、26−n、以下26と総称する)を更に備える。他の構成要素は、図1において同一の符号を付した構成要素と同一又は同様の機能及び構成を有する。
FIG. 4 is a diagram illustrating another example of the configuration of the
複数のサンプルホールド回路26は、複数のバンドパスフィルタ10の少なくとも1つに対応してそれぞれ設けられる。本例においてサンプルホールド回路26は、バンドパスフィルタ10と一対一に対応して設けられる。
The plurality of sample and hold
それぞれのサンプルホールド回路26は、対応するバンドパスフィルタ10から出力されたバンドパス信号の信号値を、対応するAD変換器12がサンプリングに要する期間の間、アナログサンプリングしてホールドする。AD変換器12に高周波信号を入力した場合、AD変換器12が高速に信号値を検出できなければ、サンプリング結果に誤差が生じてしまう。このため、AD変換器12は、高速に動作できることが求められる。
Each sample and hold
しかし、本例におけるデジタイザ100は、AD変換器12の前にサンプルホールド回路26を設け、AD変換器12が信号値を検出するのに要する期間の間、当該信号値を保持してAD変換器12に入力する。これにより、AD変換器12が低速に動作する場合であっても、高周波信号の信号値を精度よくサンプリングすることができる。
However, the
また、デジタイザ100は、サンプルホールド回路26を、通過帯域が高周波数帯域側であるバンドパスフィルタ10のうちの一部のバンドパスフィルタ10に対応して、サンプルホールド回路26を備えてよい。即ち、デジタイザ100は、より高周波のバンドパス信号が入力され、より高速に動作する必要があるAD変換器12に対して、サンプルホールド回路26を備えてよい。
The
また、AD変換器12の内部に、内臓サンプルホールド回路が存在する場合、サンプルホールド回路26は、対応するAD変換器12の内臓サンプルホールド回路と比較して、より高周波数帯域の信号をアナログサンプリングし、信号値をホールドすることが好ましい。これにより、AD変換器12は、より高周波数のバンドパス信号を、精度よくサンプリングすることができる。
In addition, when a built-in sample hold circuit exists in the
図5は、デジタイザ100の構成の他の例を示す図である。本例におけるデジタイザ100は、図4において説明したデジタイザ100の構成に加え、複数の第1スイッチ(28−1、28−2、・・・28−n、以下28と総称する)、及び複数の第2スイッチ(30−1、30−2、・・・、30−n、以下30と総称する)を更に備える。他の構成要素については、図4において同一の符号を付した構成要素と同一又は同様の機能及び構成を有する。
FIG. 5 is a diagram illustrating another example of the configuration of the
複数の第1スイッチ28及び複数の第2スイッチ30は、それぞれ一対一に対応して設けられる。対応する第1スイッチ28及び第2スイッチ30の組み合わせは、一つの切替部として機能する。切替部は、それぞれのサンプルホールド回路26に対応して設けられ、対応するサンプルホールド回路を、対応するバンドパスフィルタ10及びAD変換器12の間の経路上に電気的に接続するか否かを切り替える。
The plurality of
即ち、それぞれの切替部は、対応するバンドパス信号を、サンプルホールド回路26を介してAD変換器12に入力するか、又はサンプルホールド回路26を介さずにAD変換器12に入力するかを切り替える。このような構成により、任意のAD変換器12に対してサンプルホールド回路26を接続することができる。
That is, each switching unit switches whether the corresponding band pass signal is input to the
図6は、本発明の実施形態に係るデジタイズ方法の処理の一例を示すフローチャートである。当該デジタイズ方法は、入力信号をサンプリングしたデジタル信号を出力する。当該デジタイズ方法は、図1から図5において説明したデジタイザ100を用いて行ってよい。
FIG. 6 is a flowchart showing an example of processing of the digitizing method according to the embodiment of the present invention. The digitizing method outputs a digital signal obtained by sampling an input signal. The digitizing method may be performed using the
まず、バンドパス段階S200において、入力信号の周波数帯域を分割した複数の分割帯域のそれぞれに対応して設けられた、通過帯域の異なる複数のバンドパスフィルタ10により、入力信号に含まれる当該分割帯域内の周波数成分を通過させたバンドパス信号を生成する。 First, in the band pass step S200, the divided bands included in the input signal are provided by the plurality of band pass filters 10 having different pass bands provided corresponding to the plurality of divided bands obtained by dividing the frequency band of the input signal. A band pass signal that passes the frequency component is generated.
次に、AD変換段階S202において、複数のバンドパスフィルタ10のそれぞれに対応して設けられたAD変換器12により、当該バンドパスフィルタ10を通過した信号をサンプリングしてデジタルのサンプリング信号を出力する。
Next, in the AD conversion step S202, the
次に、生成段階S204において、複数のAD変換器12のうち、バンドパス信号をアンダーサンプリングしたAD変換器12から出力されたサンプリング信号を補間して、元のバンドパス信号をオーバーサンプリングした場合に取得されるべきサンプリング信号を生成する。
Next, when the original bandpass signal is oversampled by interpolating the sampling signal output from the
次に、合成段階S206において、複数の分割帯域のそれぞれに対応して、オーバーサンプリングされたサンプリング信号と、アンダーサンプリングされ生成段階S204により補間されたサンプリング信号とを合成し、入力信号のデジタルデータを生成する。上述したように、このような処理により、広帯域の入力信号を精度よくサンプリングすることができる。 Next, in the synthesis step S206, the oversampled sampling signal and the undersampled sampling signal interpolated in the generation step S204 are synthesized corresponding to each of the plurality of divided bands, and the digital data of the input signal is obtained. Generate. As described above, a broadband input signal can be accurately sampled by such processing.
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
以上から明らかなように、本発明によれば、周波数シフトを行わずに、広帯域の入力信号のサンプリングを行うことができる。このため、それぞれのバンドパス信号の位相同期が容易であり、入力信号を精度よくデジタル信号に変換することができる。 As is clear from the above, according to the present invention, it is possible to sample a wideband input signal without performing frequency shift. For this reason, the phase synchronization of each bandpass signal is easy, and an input signal can be converted into a digital signal with high accuracy.
10・・・バンドパスフィルタ、12・・・AD変換器、14・・・メモリ、16・・・発振源、18・・・ミキサ、20・・・処理部、22・・・生成部、24・・・合成部、26・・・サンプルホールド回路、28・・・第1スイッチ、30・・・第2スイッチ、100・・・デジタイザ
DESCRIPTION OF
Claims (9)
入力信号の周波数帯域を分割した複数の分割帯域のそれぞれに対応して設けられ、入力信号に含まれる当該分割帯域内の周波数成分を通過させたバンドパス信号を出力する複数のバンドパスフィルタと、
前記複数のバンドパスフィルタのそれぞれに対応してそれぞれ設けられ、当該バンドパスフィルタを通過した信号をサンプリングしてデジタルのサンプリング信号を出力する複数のAD変換器と、
前記複数のAD変換器のうち、バンドパス信号をアンダーサンプリングしたAD変換器から出力されたサンプリング信号を補間して、元のバンドパス信号をオーバーサンプリングした場合に取得されるべきサンプリング信号を生成する生成部と、
前記複数の分割帯域のそれぞれに対応して、オーバーサンプリングされたサンプリング信号と、アンダーサンプリングされ前記生成部により補間されたサンプリング信号とを合成し、前記入力信号のデジタルデータを生成する合成部と
を備えるデジタイザ。 A digitizer that outputs a digital signal obtained by sampling an input signal,
A plurality of band-pass filters that are provided corresponding to each of a plurality of divided bands obtained by dividing the frequency band of the input signal, and that output a band-pass signal that allows a frequency component in the divided band included in the input signal to pass through;
A plurality of AD converters provided corresponding to each of the plurality of bandpass filters, sampling a signal that has passed through the bandpass filter and outputting a digital sampling signal;
Among the plurality of AD converters, the sampling signal output from the AD converter that undersamples the bandpass signal is interpolated to generate a sampling signal to be acquired when the original bandpass signal is oversampled. A generator,
Corresponding to each of the plurality of divided bands, a combining unit that combines the oversampled sampling signal and the undersampled sampling signal interpolated by the generation unit, and generates digital data of the input signal. Digitizer to be provided.
前記複数のAD変換器のうち前記予め定められた数のAD変換器を除くAD変換器のそれぞれは、対応するバンドパスフィルタから出力されたバンドパス信号をアンダーサンプリングによりサンプリングする
請求項1に記載のデジタイザ。 Each of the predetermined number of AD converters on the low frequency band side among the plurality of AD converters samples the bandpass signal output from the corresponding bandpass filter by oversampling,
The AD converters excluding the predetermined number of AD converters among the plurality of AD converters each sample a bandpass signal output from a corresponding bandpass filter by undersampling. Digitizer.
入力信号の周波数帯域を分割した複数の分割帯域のそれぞれに対応して設けられたバンドパスフィルタにより、入力信号に含まれる当該分割帯域内の周波数成分を通過させたバンドパス信号を出力する複数のバンドパス段階と、
前記複数のバンドパスフィルタのそれぞれに対応して設けられたAD変換器により、当該バンドパスフィルタを通過した信号をサンプリングしてデジタルのサンプリング信号を出力するAD変換段階と、
前記複数のAD変換器のうち、バンドパス信号をアンダーサンプリングしたAD変換器から出力されたサンプリング信号を補間して、元のバンドパス信号をオーバーサンプリングした場合に取得されるべきサンプリング信号を生成する生成段階と、
前記複数の分割帯域のそれぞれに対応して、オーバーサンプリングされたサンプリング信号と、アンダーサンプリングされ前記生成段階により補間されたサンプリング信号とを合成し、前記入力信号のデジタルデータを生成する合成段階と
を備えるデジタイズ方法。 A digitizing method for outputting a digital signal obtained by sampling an input signal by a digitizer,
A plurality of band-pass signals that pass through the frequency components in the divided band included in the input signal are output by band-pass filters provided corresponding to the plurality of divided bands obtained by dividing the frequency band of the input signal. The bandpass stage,
An AD conversion stage that samples a signal that has passed through the band-pass filter by an AD converter provided corresponding to each of the plurality of band-pass filters and outputs a digital sampling signal;
Among the plurality of AD converters, the sampling signal output from the AD converter that undersamples the bandpass signal is interpolated to generate a sampling signal to be acquired when the original bandpass signal is oversampled. Generation stage,
Corresponding to each of the plurality of sub-bands, combining a sampling signal that is oversampled with a sampling signal that is undersampled and interpolated in the generation step, and generating a digital data of the input signal; Digitizing method to provide.
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