JP2000174625A - Signal detector - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、入力信号が微少で
あっても、ディザーを用いて検出を可能とする信号検出
装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a signal detecting device capable of detecting even a small input signal using dither.
【0002】[0002]
【従来の技術】入力したアナログ信号をデジタル処理す
る場合、アナログ信号がADコンバータの分解能以下の
大きさの微少信号になると量子化ノイズと判別がつかな
く検出することが難しい。2. Description of the Related Art When digitally processing an input analog signal, if the analog signal becomes a small signal having a size smaller than the resolution of the AD converter, it is difficult to detect the analog signal because it cannot be distinguished from quantization noise.
【0003】例えば、万引き防止装置のように、送信側
で多数波信号を同時出力して受信側でタグによる変化分
を検出する装置のような微少信号を検出する装置におい
ては、送受信間のアンテナ間隔は接近させなければ検出
できず、現状は90cm程度と狭く、お客様が不快に感
じていた。そのため、受信信号のAD変換後のデータを
アベレージング処理することでS/N比の改善を行った
りしているが、この効果を上げるためには多くのデータ
を必要とし、お客様がアンテナ間を通過する時間内で処
理結果を出力しなければならず、アベレージング回数を
増やすにも限界があった。また、デジタルフィルタ処理
によるS/Nの改善も行っているが、これはADコンバ
ータのビット精度が有限値であるためにノイズフロアに
埋もれた信号は検出できない。For example, in a device for detecting a small signal such as a device for simultaneously outputting a multi-wave signal on the transmitting side and detecting a change due to a tag on the receiving side, such as an anti-shoplifting device, an antenna between transmitting and receiving is used. The distance could not be detected unless approached, and the current situation was as narrow as about 90 cm, and customers felt uncomfortable. For this reason, the S / N ratio is improved by averaging the data after AD conversion of the received signal. However, in order to improve this effect, a large amount of data is required, and the customer needs to connect between antennas. The processing result must be output within the passing time, and there is a limit to increasing the number of averaging. Although the S / N is improved by digital filter processing, the signal buried in the noise floor cannot be detected because the bit accuracy of the AD converter is a finite value.
【0004】このような理由から、ADコンバータの分
解能以下の信号を検出する技術が望まれ、ディザーと称
するランダム化されたノイズを入力信号に加えてデジタ
ル処理して信号を検出する、いわゆるディザリング法が
試みられている。これは、ディザー信号をADコンバー
タに入力することで、AD変換に伴って発生する高調波
を抑えることを可能とするもので、AD変換後にデジタ
ルフィルタ処理等により検出したい信号のみ得ることが
可能となるものである。For this reason, a technique for detecting a signal having a resolution equal to or lower than the resolution of an AD converter is desired, and so-called dithering, in which a randomized noise called dither is added to an input signal and digitally processed to detect the signal, is used. Law is being attempted. This is to input a dither signal to an AD converter to suppress harmonics generated by AD conversion, and it is possible to obtain only a signal to be detected by digital filter processing or the like after AD conversion. It becomes.
【0005】ディザー信号の入力は、従来ノイズダイオ
ードにより基準ノイズを発生させて、そのノイズの帯域
制限、レベル制御等を行った後、ADコンバータの入力
部で入力信号に加えて行っていた。図5はその構成を示
すブロック図であり、1は信号の入力端、12は増幅回
路、3はADコンバータ、15はノイズ源、6はフィル
タ、7は信号の出力端である。また、R1,R2は信号
レベル調整用の入力抵抗、Rは増幅回路12の利得を調
整する帰還抵抗である。Conventionally, the input of a dither signal is performed by adding a reference noise to the input signal of an AD converter after a reference noise is generated by a noise diode, the band of the noise is controlled, the level is controlled, and the like. FIG. 5 is a block diagram showing the configuration, wherein 1 is a signal input terminal, 12 is an amplifier circuit, 3 is an AD converter, 15 is a noise source, 6 is a filter, and 7 is a signal output terminal. R1 and R2 are input resistances for adjusting the signal level, and R is a feedback resistance for adjusting the gain of the amplifier circuit 12.
【0006】こうして、ADコンバータのAD変換によ
り発生する高調波を抑えることができるし、直線性誤差
の反復特性を強制的にランダム化することができるの
で、ノイズを除去すると共にAD変換に伴って発生する
スプリアスを抑制していた。In this way, harmonics generated by the AD conversion of the AD converter can be suppressed, and the repetitive characteristics of the linearity error can be forcibly randomized, so that noise is eliminated and the AD conversion is performed. The generated spurious was suppressed.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかし上記従来のディ
ザリング技術は、シンプルな構成でノイズを発生させる
ことができるものの、ADコンバータ3のサンプリング
周波数の2分の1の帯域内の広い範囲に渡りマルチキャ
リア信号が存在する場合、例えば図6に示すように、
0.9MHz〜2.7MHz内に10kHz間隔でキャ
リアが並ぶ場合、ダイオードノイズ帯域と重なった帯域
が存在してしまう。その場合、ダイオードノイズをデジ
タルフィルタで除去すると、キャリア信号も除去される
という問題が生じ、この重なった部分のキャリア信号は
検出できなくなる。However, the above-described conventional dithering technique can generate noise with a simple configuration, but over a wide range within a half band of the sampling frequency of the AD converter 3. When a multicarrier signal exists, for example, as shown in FIG.
When carriers are arranged at an interval of 10 kHz within a range of 0.9 MHz to 2.7 MHz, a band overlapping with a diode noise band exists. In that case, if the diode noise is removed by a digital filter, a problem arises that the carrier signal is also removed, and the carrier signal in the overlapping portion cannot be detected.
【0008】これをさけるためにダイオードノイズ帯域
を更に狭帯域にしてしまうと、ランダム性が失われてし
まいノイズ源として利用できなくなってしまうし、アナ
ログフィルタで阻止量が120〜140dBの特性を有
するものを作るのは困難である。また、逆に2.7MH
zより高い周波数をノイズ帯域としようとしてもダイオ
ードからその様な周波数帯のノイズを引き出すのは難し
い。If the diode noise band is further narrowed in order to avoid this, the randomness is lost and it cannot be used as a noise source, and the analog filter has the characteristic that the amount of rejection is 120 to 140 dB. It is difficult to make things. 2.7 MH
Even if a frequency higher than z is set as a noise band, it is difficult to extract noise in such a frequency band from the diode.
【0009】そこで本発明は、ADコンバータのサンプ
リング周波数の2分の1の周波数内の広い範囲に渡りマ
ルチキャリア信号が存在しても、信号を除去することな
くノイズの除去が可能で、ADコンバータの分解能以下
の信号であっても検出を可能とする信号検出装置を提供
することを課題とする。Accordingly, the present invention provides an AD converter which can remove noise without removing a signal even if a multicarrier signal exists over a wide range within a half frequency of the sampling frequency of the AD converter. It is an object of the present invention to provide a signal detection device capable of detecting a signal having a resolution lower than the resolution of the signal.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1の発明は、アナログ信号をデジタル信号に
変換する際、ディザー信号を前記アナログ信号に加えて
デジタル変換する信号検出装置において、前記ディザー
信号をデジタル化してディザーデータとしてメモリに格
納し、前記アナログ信号の特性に応じて前記メモリから
必要な帯域のディザーデータを引き出し、アナログに変
換してディザー信号としたことを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a signal detecting apparatus for converting a digital signal into a digital signal by adding a dither signal to the analog signal. Digitizing the dither signal, storing the digitized dither signal in a memory as dither data, extracting dither data of a required band from the memory according to the characteristics of the analog signal, and converting the dither signal into an analog signal to obtain a dither signal. .
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】以下本発明を具体化した実施の形
態の1例を、図面を基に詳細に説明する。図1は本発明
に係る信号検出装置の回路ブロック図であり、入力端1
より入力されたアナログ信号は加算器14でディザー信
号が加算され、フィルタ回路2bでアナログ信号とディ
ザー信号のみが通過され、ADコンバータ3によりデジ
タル信号に変換されてデータ処理制御部10でデジタル
フィルタ処理等により信号周波数以外の帯域を削除し
て、出力端7から出力される。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit block diagram of a signal detection device according to the present invention, and an input terminal 1 is shown.
The input analog signal is added to the dither signal by the adder 14, only the analog signal and the dither signal are passed by the filter circuit 2b, converted into a digital signal by the AD converter 3, and subjected to digital filter processing by the data processing control unit 10. For example, a band other than the signal frequency is deleted, and output from the output terminal 7.
【0012】加算器14で加えられるディザー信号は、
メモリ4に予め格納されているディザーデータをDAコ
ンバータ5でアナログ信号に変換して、フィルタ2aで
ディザー信号以外が削除されて入力信号に加えられる。
尚、メモリへのディザーデータの書き込みは、例えば、
パソコンを用いて公知の乱数発生プログラムによりノイ
ズデータを作成し、HEX(16進数)等のデジタルデ
ータに変換し書き込めばよい。但し、乱数データは周期
性をなくすために十分長いものが良く、ランダム性が維
持される帯域幅でディジタルフィルタ処理により帯域制
限すると良い。The dither signal added by the adder 14 is
The dither data stored in advance in the memory 4 is converted into an analog signal by the DA converter 5, and the filter 2a deletes other than the dither signal and adds it to the input signal.
The writing of dither data to the memory is performed, for example, by
The noise data may be created by a known random number generation program using a personal computer, converted into digital data such as HEX (hexadecimal), and written. However, it is preferable that the random number data is long enough to eliminate the periodicity, and it is preferable that the band is limited by a digital filter process in a bandwidth in which the randomness is maintained.
【0013】データ処理制御部10はプログラムされた
コンピュータが内蔵され、ディザー信号が加算された信
号から入力信号以外の帯域を削除するデジタルフィルタ
機能を有すると共に、ADコンバータ3やDAコンバー
タ5を制御したり、メモリ4のメモリアドレスを制御し
ている。The data processing controller 10 has a built-in programmed computer, has a digital filter function of removing a band other than the input signal from the signal to which the dither signal is added, and controls the AD converter 3 and the DA converter 5. Or the memory address of the memory 4 is controlled.
【0014】そして、メモリ4からデータ処理部10に
より引き出すディザー信号を図2に示すような周波数特
性とすれば、上記従来の技術で示す如く入力信号が0.
9MHz〜2.7MHzで10kHz間隔でキャリアが
並ぶようなマルチキャリア信号であっても、ADコンバ
ータの出力信号を図3に示すようにノイズとキャリアと
が重ならないようにすることができる。If the dither signal extracted from the memory 4 by the data processing unit 10 has a frequency characteristic as shown in FIG.
Even in the case of a multicarrier signal in which carriers are arranged at intervals of 10 kHz in a range of 9 MHz to 2.7 MHz, the output signal of the AD converter can prevent the noise and the carrier from overlapping as shown in FIG.
【0015】尚、入力信号に加えるディザー信号はAD
変換後の信号のみを通過させるデジタルフィルタの帯域
以外であればどのような周波数間隔でも良いし、ディザ
ー信号のレベルはADコンバータのアナログ入力電圧範
囲を越えない範囲でできるだけ振幅を大きく決めると良
い。The dither signal added to the input signal is AD
Any frequency interval other than the band of the digital filter that passes only the converted signal may be used, and the amplitude of the dither signal may be set as large as possible within a range not exceeding the analog input voltage range of the AD converter.
【0016】こうして、メモリー4内に書き込むディザ
ーデータを広帯域とし、それをノイズ源として利用すれ
ば、任意の周波数帯のディザー信号を容易に作り出すこ
とが可能であり、どのような受信信号でも信号周波数と
ディザーノイズ周波数帯域とを分離することができ、デ
ジタルフィルタ等で加えたディザー信号を削除すれば、
ADコンバータの分解能以下の信号であっても検出する
ことが可能となる。従って、入力信号にサンプリング周
波数の2分の1の周波数帯域のマルチキャリアが存在し
ても、その信号に重なることのないディザーノイズを作
成して加えることができ、ノイズのみを削減することが
できる。Thus, if the dither data written in the memory 4 is widened and used as a noise source, a dither signal in an arbitrary frequency band can be easily generated. And the dither noise frequency band can be separated, and if the dither signal added by the digital filter etc. is deleted,
Even if the signal is lower than the resolution of the AD converter, it can be detected. Therefore, even if the input signal includes a multi-carrier having a frequency band equal to one-half the sampling frequency, dither noise that does not overlap the signal can be created and added, and only noise can be reduced. .
【0017】また、メモリ内にアドレス別に帯域の異な
るディザーデータを格納することも可能で、こうすれば
入力信号に応じて必要な帯域のディザー信号を取り出し
て入力側に注入することもできるため、どのような信号
の受信機にも対応し、ノイズを削減することができる。Further, it is also possible to store dither data having different bands for each address in the memory, so that a dither signal of a necessary band can be taken out according to an input signal and injected to the input side. It is compatible with any signal receiver and can reduce noise.
【0018】図4は第2の実施の形態を示している。こ
れは電波信号を受信する受信機の1例を示すブロック図
であり、ここでは入力信号(受信信号)にディザー信号
を加えてAD変換した後、アベレージング処理回路8に
よりアベレージング処理をすることで更にノイズを削減
している。アベレージング処理回路8は、例えばゲート
アレーを組み合わせて構成することができ、ディザーデ
ータを格納したメモリ4のアドレスコントロールをした
り、ADコンバータ3,DAコンバータ5の制御も行う
ようにすると良い。尚、9はDFT/FFT(フーリエ
変換)フィルタによりキャリア成分のみを抽出するDS
P(デジタル信号処理器)であり、16は受信アンテ
ナ、11フィルタ、12は増幅器、13a,13bはフ
ィルタである。FIG. 4 shows a second embodiment. This is a block diagram showing an example of a receiver for receiving a radio signal. In this example, an A / D conversion is performed by adding a dither signal to an input signal (reception signal) and then performing an averaging process by an averaging processing circuit 8. The noise is further reduced. The averaging processing circuit 8 can be configured by combining, for example, a gate array, and is preferably configured to control the address of the memory 4 storing the dither data and to control the AD converter 3 and the DA converter 5. 9 is a DS for extracting only a carrier component by a DFT / FFT (Fourier transform) filter.
P is a digital signal processor, 16 is a receiving antenna, 11 filters, 12 is an amplifier, and 13a and 13b are filters.
【0019】このように構成することで、例えばADコ
ンバータを14ビットした場合、実験からADコンバー
タ単体で検出できる上記マルチキャリアのレベルは−8
0dBであるが、14ビットADコンバータとディザー
とにより検出レベルは−110dB、更に100回のア
ベレージング処理をした場合−130dBとなり、ノイ
ズフロアを更に下げることができる。したがって、万引
き防止装置のように、多数波の微少信号を検出する場合
であっても、容易に検出することができ、送受信アンテ
ナの間隔も拡大することが可能となる。With this configuration, for example, when the AD converter has 14 bits, the level of the multicarrier that can be detected by the AD converter alone from an experiment is −8.
Although the detection level is 0 dB, the detection level is -110 dB by the 14-bit AD converter and dither, and is -130 dB when the averaging process is further performed 100 times, so that the noise floor can be further reduced. Therefore, even if a small signal of many waves is detected as in a shoplifting prevention device, it can be easily detected, and the interval between the transmitting and receiving antennas can be increased.
【0020】[0020]
【発明の効果】以上詳述したように、請求項1の発明に
よれば、メモリにディザーデータを格納することで、受
信信号に応じて信号周波数帯と異なる帯域のディザー信
号を発生させて加えることが可能であり、ADコンバー
タの分解能以下の信号を検出することができ、入力信号
にサンプリング周波数の2分の1の周波数帯域のマルチ
キャリアがあっても、その帯域に重ならない任意の帯域
でディザー信号を作成でき、ノイズのみを確実に削減す
ることができる。As described in detail above, according to the first aspect of the present invention, by storing dither data in a memory, a dither signal having a band different from the signal frequency band is generated and added according to a received signal. It is possible to detect a signal having a resolution equal to or less than the resolution of the A / D converter. A dither signal can be created, and only noise can be reliably reduced.
【図1】本発明の実施の形態の1例を示す信号検出装置
の回路ブロック図である。FIG. 1 is a circuit block diagram of a signal detection device showing an example of an embodiment of the present invention.
【図2】図1のメモリから取り出したノイズ特性を示す
図である。FIG. 2 is a diagram illustrating noise characteristics extracted from the memory of FIG. 1;
【図3】図1のADコンバータ出力の特性を示す図であ
る。FIG. 3 is a diagram showing characteristics of the output of the AD converter of FIG. 1;
【図4】他の実施の形態を示す信号検出装置の回路ブロ
ック図である。FIG. 4 is a circuit block diagram of a signal detection device according to another embodiment.
【図5】従来の信号検出装置の回路ブロック図である。FIG. 5 is a circuit block diagram of a conventional signal detection device.
【図6】従来のマルチキャリア信号を有した場合の発生
ノイズと信号の関係の1例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a relationship between generated noise and a signal when a conventional multicarrier signal is provided.
1・・入力端、3・・ADコンバータ、4・・メモリ、
5・・DAコンバータ、7・・出力端、10・・データ
処理制御部、14・・加算器。1. Input terminal 3. AD converter 4. Memory
5 ··· DA converter, 7 ··· output end, 10 ··· data processing control unit, 14 ··· adder.
Claims (1)
際、ディザー信号を前記アナログ信号に加えてデジタル
変換する信号検出装置において、前記ディザー信号をデ
ジタル化してディザーデータとしてメモリに格納し、前
記アナログ信号の特性に応じて前記メモリから必要な帯
域のディザーデータを引き出し、アナログに変換してデ
ィザー信号としたことを特徴とする信号検出装置。When converting an analog signal into a digital signal, a signal detection device that converts a dither signal into a digital signal by adding the dither signal to the analog signal, digitizes the dither signal, stores the digitized dither signal in a memory as dither data, A signal detection device for extracting dither data of a required band from the memory according to the characteristic of the above, and converting the dither data into an analog signal to obtain a dither signal.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10347479A JP2000174625A (en) | 1998-12-07 | 1998-12-07 | Signal detector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10347479A JP2000174625A (en) | 1998-12-07 | 1998-12-07 | Signal detector |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000174625A true JP2000174625A (en) | 2000-06-23 |
Family
ID=18390509
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10347479A Pending JP2000174625A (en) | 1998-12-07 | 1998-12-07 | Signal detector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000174625A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006129483A (en) * | 2004-10-26 | 2006-05-18 | Agilent Technol Inc | Linearization adcs using single-bit dither |
JP2011529668A (en) * | 2008-07-30 | 2011-12-08 | マイクロ・モーション・インコーポレーテッド | ΔΣ modulator and dithering method including dithering function for removing idle tone |
US10145604B2 (en) | 2012-03-16 | 2018-12-04 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Refrigerator |
-
1998
- 1998-12-07 JP JP10347479A patent/JP2000174625A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006129483A (en) * | 2004-10-26 | 2006-05-18 | Agilent Technol Inc | Linearization adcs using single-bit dither |
JP2011529668A (en) * | 2008-07-30 | 2011-12-08 | マイクロ・モーション・インコーポレーテッド | ΔΣ modulator and dithering method including dithering function for removing idle tone |
US10145604B2 (en) | 2012-03-16 | 2018-12-04 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Refrigerator |
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