JP2000196539A - トランスポンダに蓄積されているデ―タを読み出すプロセス、及びそのプロセスを実行するためのトランスポンダ・システム - Google Patents

トランスポンダに蓄積されているデ―タを読み出すプロセス、及びそのプロセスを実行するためのトランスポンダ・システム

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JP2000196539A
JP2000196539A JP11327310A JP32731099A JP2000196539A JP 2000196539 A JP2000196539 A JP 2000196539A JP 11327310 A JP11327310 A JP 11327310A JP 32731099 A JP32731099 A JP 32731099A JP 2000196539 A JP2000196539 A JP 2000196539A
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Konstantin O Aslanidis
オー．アスラニディス コンスタンチン
Josef H Schuermann
エイチ．シュルマン ヨゼフ
Andreas Hagl
ハグル アンドレアス
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    • G—PHYSICS
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    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
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    • G01S13/75—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems using transponders powered from received waves, e.g. using passive transponders, or using passive reflectors
    • G01S13/751—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems using transponders powered from received waves, e.g. using passive transponders, or using passive reflectors wherein the responder or reflector radiates a coded signal
    • G01S13/758—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems using transponders powered from received waves, e.g. using passive transponders, or using passive reflectors wherein the responder or reflector radiates a coded signal using a signal generator powered by the interrogation signal

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 トランスポンダからの信号の正確な復調。 【解決手段】 トランスポンダに蓄積されているデータ
をインタロゲータを用いて読み出すため、インタロゲー
タは、先ずバックグラウンド・ノイズを受信し、これに
存在する干渉周波数を検出し、それを用いて干渉周波数
を抑制するような方法でこのフィルタが同調されるよう
に、適応フィルタ２２の係数を計算する。ノイズを含む
トランスポンダからの応答信号は、インタロゲータによ
って受信され、適応フィルタ２２を介して送られる。そ
の後、データを読み出す信号が復調される。このプロセ
スの実行はフィルタを制御するデジタル・シグナル・プ
ロセッサ２０により行なわれる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、トランスポンダに
蓄積されているデータを読み出すプロセスに関連し、こ
のトランスポンダは、インタロゲーション・デバイスに
よってそこに送られたＲＦインタロゲーション・パルス
から供給用のエネルギーを引き出し、そこに蓄積されて
いるデータを、そのデータによって変調されるＲＦ応答
信号として送信する。本発明は更に、このプロセスを実
行するためのトランスポンダ・システムに関連する。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】トランスポンダ・システム
は、２つのユニット、即ち、トランスポンダとインタロ
ゲーション・デバイスで構成され、ＥＰ ０ ６８１ １
９２ Ａ２により既知である。データは、トランスポン
ダに蓄積され、インタロゲーション・デバイスを用いて
読み出される。これらのデータは、例えば、その中に又
はそれにトランスポンダが取付けられる物体を識別する
よう機能する。データの送信はＲＦ信号の形式で成さ
れ、このことは、データの読み出し、及び、例えば、ト
ランスポンダが取付けられた物体の識別には、何ら物理
的な接続を必要としないことを意味する。既知のトラン
スポンダ・システムのトランスポンダはバッテリーレス
・トランスポンダであり、これは、インタロゲーション
・デバイスによって送られたＲＦインタロゲーション・
パルスから供給用のエネルギーを引き出す。このＲＦイ
ンタロゲーション・パルスは、トランスポンダで整流さ
れ、そこに蓄積されているデータをＲＦ応答信号の形で
送信するために、トランスポンダによって要求される供
給用エネルギーを提供するエネルギー・ストアを充たす
ために用いられる。この特徴のため、トランスポンダの
送信電力は比較的低いことは明らかであり、これは、デ
ータがインタロゲーション・デバイスによって正確に読
み出され得る範囲が制限されることを意味する。トラン
スポンダとインタロゲーション・デバイスとの間の距離
が大きくなるほど、リトリーブ・デバイスで受信する信
号は弱くなり、そのため必然的に、トランスポンダ・シ
ステムが作動している領域内で受信し得る干渉周波数
は、ＲＦインタロゲーション信号又は少なくともこの信
号の成分をスワンプしがちであり、従って、ＲＦインタ
ロゲーション信号の正確な復調は不可能となる。
【０００３】
【課題を達成するための手段及び作用】本発明の目的
は、上述した種類のプロセス及びトランスポンダ・シス
テムを提供して、作動している周波数範囲内に干渉周波
数が存在する場合でも、しかも、トランスポンダとリト
リーブ・デバイスとの間の距離が比較的大きい場合で
も、ＲＦインタロゲーション信号が正確に復調されるよ
うにすることである。本発明に従って、インタロゲーシ
ョン・デバイスにおいて、 ａ） ＲＦインタロゲーション信号を送ることによって
トランスポンダがＲＦ応答信号を送信することのない時
間の期間内で、トランスポンダとインタロゲーション・
デバイスとの間の信号送信のために確保された周波数の
範囲内でバックグラウンド・ノイズが受信され、受信さ
れたバックグラウンド・ノイズがデジタル信号に変換さ
れ、 ｂ） デジタル信号内の干渉周波数は、所定の閾値を越
える振幅を有する信号が受信されることで得られ、 ｃ） 干渉周波数に基づいて、得られた干渉周波数を抑
制するようにフィルタの通過帯域特性を適応させること
が可能な適応フィルタの係数が計算され、 ｄ） ＲＦインタロゲーション・パルスの送信後、トラ
ンスポンダによって送信されたＲＦ応答信号と、重畳さ
れたバックグラウンド・ノイズを含む合成（aggregat
e）信号が受信され、かつ、デジタル信号に変換され、 ｅ） 受信されたＲＦ信号は適応フィルタを介して送ら
れ、計算された係数を用いて同調され、 ｆ） 適応フィルタからフィルタリングされた出力信号
は、蓄積されているデータを読み出すために復調される
という点で、この要求が満たされる。 本発明に従ったプロセスを用いて、適用する周波数範囲
内でリトリーブ・デバイスによって受信されるＲＦ信号
のいかなる干渉周波数も抑制されるように、先ず、必要
な前条件（precondition）がつくられ、その後、これら
の干渉周波数のないＲＦ信号を、その中に含まれている
データを抽出するための復調に用いることができるよう
になる。本発明に従ったトランスポンダ・システムは、
インタロゲーション・デバイスが以下を含むという点で
特徴づけられ、 I） インタロゲーション・デバイスによって受信され
る全てのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ
コンバータと、 II） その通過帯域特性を、フィルタ係数を用いて調節
することが可能な適応フィルタと、 III） バックグラウンド・ノイズに含まれる干渉周波
数を抑制するため、プロセス・シーケンスを制御し、適
応フィルタの係数を計算して設定するデジタル・シグナ
ル・プロセッサ（ＤＳＰ）と、 IV） 適応フィルタによってフィルタリングされた信号
を、それらによって送信されるデータを抽出するために
復調する復調器と、を備える。更なる本発明の利点を有
する発展の所産をサブクレームに記述する。
【０００４】
【実施例】次に、図面を参照し、実施例を用いて本発明
を更に詳細に説明する。本発明で説明されるべきプロセ
スについて詳細に説明する前に、インタロゲーション・
デバイスとバッテリーレス・トランスポンダとの間のデ
ータ送信がどのように実行されるかについて説明する。
最も簡単な例では、バッテリーレス・トランスポンダは
幾つかの数字から成る番号などの識別コードのみを蓄積
し、それによって、トランスポンダの明確な識別が可能
となる。これにより、トランスポンダが固定して取付け
られる物体の明確な識別も可能となる。トランスポンダ
に蓄積されているこの識別番号を読み出すことが、イン
タロゲーション・デバイスの用途である。トランスポン
ダはそれ自体のエネルギー源を持たないため、インタロ
ゲーション・デバイスは先ず、読み出し工程を開始する
ためにＲＦインタロゲーション・パルスを送り、これが
トランスポンダによって用いられて、識別番号の送信に
必要とされる供給用エネルギーが生成される。これは通
常、ＲＦインタロゲーション・パルスがトランスポンダ
で整流され、その後、キャパシタを充電するために用い
られるというような方法で実現される。全２重方式の場
合、搬送信号を継続的に送信することによって、キャパ
シタを継続的に充電させておくことも可能である。この
キャパシタの充電電圧は、その後、トランスポンダの供
給電圧として用いられる。図１Ａは、インタロゲーショ
ン信号１０を、時間ｔ0の時点とｔ1の時点の間、それに
よって生成される電界強度ｓの形式で表わす。データを
送るために充分なエネルギーが既に蓄積されているかど
うかをチェックするためトランスポンダによって用いら
れる短い遅延τの後、トランスポンダはｔ2とｔSの間の
時間期間にＲＦ応答信号１２を返送し、図１Ａに、この
信号も電界強度で示されている。インタロゲーション・
パルスの送信とＲＦ応答信号の返送とが時間的に互いに
続くため、この動作モードは一般的に、半２重方式と呼
ばれる。しかし、トランスポンダによるＲＦ応答信号の
返送中にＲＦインタロゲーション信号を送り続け、或る
エリア内でＲＦインタロゲーション信号とＲＦ応答信号
の両方が時間的に互いに重なるようにすることも、同様
に可能であり標準のやり方である。返送のための供給用
エネルギーは、先ずトランスポンダで用いることができ
るようにしなければならないため、応答信号の返送が開
始され得る前に、ＲＦインタロゲーション・パルスの送
信を始めなければならないことは明白である。これは、
図１Ｂにおいて、ＲＦインタロゲーション信号１０’及
びＲＦ応答信号１２’で示す。この動作モードは、全２
重方式として一般的に知られている。
【０００５】トランスポンダ・システムにおいて、デー
タ送信に周波数偏位変調（ＦＳＫ変調）が用いられると
仮定する。これは、ＨビットとＬビットがそれぞれ異な
る変調周波数で表わされることを意味する。例を挙げれ
ば、変調周波数Ｆ１はＬビットに、変調周波数Ｆ２はＨ
ビットに用いられ得る。これは、変調後、搬送周波数Ｆ
０のほかに、周波数Ｆ０−Ｆ１、Ｆ０−Ｆ２、Ｆ０＋Ｆ
１、及びＦ０＋Ｆ２もＲＦ応答信号のスペクトル内に存
在することを意味する。このスペクトルを図２Ａに示
す。このようなトランスポンダ・システムの実際の用途
では、固定された干渉周波数が通常存在する。これらの
干渉周波数は、商用の送信デバイスから、又は遮蔽が不
充分な装置又は同様のものからも生じ得る。これらの干
渉周波数は、インタロゲーション・デバイスの位置で非
常に高い電界強度を有することがあり、トランスポンダ
とインタロゲーション・デバイスとの間が或る距離を越
えるか、又は信号対ノイズ比が過剰になるとすぐに、ト
ランスポンダからのデータを正確に読み出すことができ
なくなる。例として、図２Ｂは、その中に干渉周波数Ｆ
Ｓ１、ＦＳ２、ＦＳ３、ＦＳ４、及びＦＳ５が存在する
バックグラウンド・ノイズ・スペクトルを示す。図２Ｃ
は、図２ＡのＲＦ応答信号と、図２Ｂの干渉周波数を含
むバックグラウンド・ノイズの両方が存在するとき含ま
れる全周波数スペクトルを示す。トランスポンダとイン
タロゲーション・デバイスの間の距離が一層大きいと
き、及び干渉周波数が存在するときでも、トランスポン
ダに蓄積されているデータがどのように正確に読み出さ
れ得るかについて、図３を用いて次に説明する。前述し
た様に、ＲＦインタロゲーション・パルスの送信によっ
て開始される読み出し工程を始める前に、インタロゲー
ション・デバイスは先ずバックグラウンド・ノイズを受
信する。このようにして、インタロゲーション・デバイ
スとトランスポンダとの間のデータ送信の周波数範囲内
に存在する干渉周波数が決定され得る。この段階で、所
定の閾値を越える電界強度で受信される全ての周波数
は、干渉周波数として分類される。このように決定され
た干渉周波数に基づいて、適応デジタル・フィルタの係
数が計算され得、それを用いて、これらの干渉周波数が
正確に抑制される一方で、異なる周波数を通すことがで
きるようにフィルタが同調され得る。
【０００６】次に、インタロゲーション・デバイスはＲ
Ｆインタロゲーション・パルスを送信して、トランスポ
ンダに蓄積されているデータの送信をトリガする。イン
タロゲーション・デバイスは、そこに含まれる干渉周波
数と共にバックグラウンド・ノイズが重畳されているＲ
Ｆ応答信号をトランスポンダから受信する。次に、この
信号は、前もって計算された係数を用いて、干渉周波数
を抑制するように同調されている適応フィルタを介して
送られる。従って、このフィルタの出力は、トランスポ
ンダによって送信されたＲＦ応答信号の周波数成分のみ
を含む信号を提供し、この信号はその後、例えば復調な
どの更なる処理を受けることが可能である。説明したよ
うに、適応フィルタの出力信号の干渉周波数は可能な限
り抑制されるため、これによって、トランスポンダとイ
ンタロゲーション・デバイスとの間の実行可能な範囲は
増大する。信号は距離によって弱められるが、干渉成分
がないため、インタロゲーション・デバイスはその信号
を正確に処理することができる。トランスポンダによっ
て送信されるＲＦ応答信号内で側波帯周波数の非常に近
くに干渉周波数が現われる場合、これは、この側波帯周
波数も適応フィルタによって抑制されることを意味す
る。従って、フィルタの出力は、いかなる干渉周波数も
含まないけれども、ＦＳＫ復調に必要とされる側波帯周
波数も含まない信号を出力する。送信されたデータの復
調プロセスが変更されることにおいて、この事実は利点
となり得る。ＦＳＫ変調された信号は、振幅復調を用い
るとき、受信した信号のスペクトルに２つの側波帯周波
数のうちの１つがないときでも正確に復調されることが
知られている。上述のプロセス・シーケンスでは、バッ
クグラウンド・ノイズは、ＲＦインタロゲーション・パ
ルスが送信される前に受信されて分析されることが示さ
れた。しかし、このシーケンスを逆にする、言い換えれ
ば、重畳されたバックグラウンド・ノイズと共にトラン
スポンダによって送信されるＲＦ応答信号を受信した後
にのみ、バックグラウンド・ノイズを受信することも同
様に可能である。特に高い読み出し信頼性が要求される
場合、バックグラウンド・ノイズの受信、及び干渉周波
数の存在に関連する分析は、トランスポンダからＲＦ応
答信号が受信される度、その前又は後に行われ得る。こ
れにより、異なる実施位置によって干渉条件が変化する
ときでも、必要とされる干渉周波数の抑制が常に成され
ることが保証される。しかし、干渉周波数の存在に関連
する環境条件が変化しそうにないと仮定される場合、適
応フィルタが、いずれの場合にも識別された干渉周波数
に恒久的に同調され得るためには、バックグラウンド・
ノイズは１度だけ受信及び分析するだけで充分である。
これによりその後バックグラウンド・ノイズの受信を必
要としなくなるため、読み出し工程を高速にすることが
可能となる。
【０００７】図４は簡略化したブロック図を用いて、上
述したプロセスを実行するためのインタロゲーション・
デバイスの基本的な構造を示す。インタロゲーション・
デバイスは、アンテナ１６を用いてＲＦ信号を送信及び
受信することが可能なＲＦ入力段１４を含む。ＲＦ入力
段１４で出力された信号は、アナログ・デジタル・コン
バータ１８でデジタル信号に変換され、その後、デジタ
ル・シグナル・プロセッサ２０で干渉周波数の存在につ
いて分析される。デジタル・シグナル・プロセッサ２０
は適応フィルタ２２の係数を生成し、適応フィルタは、
これらの係数を用いて、検出された干渉周波数を抑制す
るような方法で同調され得る。デジタル・シグナル・プ
ロセッサ２０は、リトリーブ・デバイスの全体のプロセ
ス・シーケンスも制御する。バックグラウンド・ノイズ
を分析した後、デジタル・シグナル・プロセッサ２０
は、アンテナ１６を介して、ＲＦ出力段２４によるＲＦ
インタロゲーション・パルスの送信を開始し、これが、
ＲＦ応答信号を送信するための図面では示されていない
トランスポンダを付勢する。ＲＦ入力段１４によってト
ランスポンダから受信されたＲＦ応答信号も、アナログ
・デジタル・コンバータ１８でデジタル化され、その出
力で干渉周波数のない信号を用いることできるように、
適応フィルタ２２を介して送られる。その後、この信号
は、必要とされるデータをその出力２８で用いることが
できるように、復調器２６で復調される。
【０００８】適応フィルタ２２及び復調器２６は、図４
では個別のブロックで示しているが、これらのユニット
は実際には、デジタル・シグナル・プロセッサ２０に格
納され、その後、それによって処理されるソフトウェア
・モジュールとして同様に実現されてもよい。デジタル
・シグナル・プロセッサ２０は、アナログ・デジタル・
コンバータ１８によって出力された信号を、必要とされ
るフィルタリング及び復調が得られるような方法で処理
する。この種の信号処理は、従来からあり専門家には既
知であるため、それをここで更に詳細に説明する必要は
ない。アナログ・デジタル変換をデジタル・シグナル・
プロセッサ２０に統合して、ＲＦ入力段１４で受信され
た信号の処理全体がデジタル・シグナル・プロセッサ２
０によって実行されるようにすることも可能である。実
質的には、トランスポンダによって送信されるＲＦ信号
は、２つのＦＳＫ周波数４２３ ｋＨｚ及び４８４ ｋＨ
ｚで変調される１３．５６ ＭＨｚの周波数のキャリア
である。従って、この信号の周波数スペクトルは、搬送
周波数のほかに、上側の側波帯として１３．５６ ＭＨ
ｚ＋４２３ ｋＨｚ及び１３．５６ ＭＨｚ＋４８４ ｋ
Ｈｚの周波数、同様に下側の側波帯として１３．５６
ＭＨｚ−４２３ ｋＨｚ及び１３．５６ ＭＨｚ−４８４
ｋＨｚの周波数を含む。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従ったトランスポンダ・システム内の
インタロゲーション・デバイスとトランスポンダとの間
のデータ送信プロセスを示す図。
【図２】ＲＦ応答信号の周波数スペクトル（図２Ａ）、
バックグラウンド・ノイズ（図２Ｂ）、及びインタロゲ
ーション・デバイスによって受信された重畳されたバッ
クグラウンド・ノイズを含むＲＦ応答信号（図２Ｃ）を
示す図。
【図３】本発明に従ったプロセスの動作シーケンスを示
す図。
【図４】本発明に従ったトランスポンダ・システム内の
インタロゲーション・デバイスの略ブロック図。
【符号の説明】
１４ ＲＦ入力段 １６ アンテナ １８ アナログ・デジタル・コンバータ ２０ デジタル・シグナル・プロセッサ ２２ 適応フィルタ ２４ ＲＦ出力段 ２６ 復調器 ２８ 出力
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヨゼフ エイチ．シュルマン ドイツ連邦共和国 ランゲンバッハ，オバ ーフムメル，アン デル ミューレ ６ (72)発明者 アンドレアス ハグル ドイツ連邦共和国 ダハウ，ウーデシュト ラーセ 23

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ＲＦインタロゲーション・デバイスによ
    ってそこに送信されたＲＦインタロゲーション・パルス
    からその供給エネルギーを引き出し、そこに蓄積されて
    いるデータを、これらのデータで変調されるＲＦ応答信
    号として送信するトランスポンダに蓄積されているデー
    タを読み出すプロセスであって、このインタロゲーショ
    ン・デバイスにおいて、 ａ） ＲＦインタロゲーション信号を送ることによって
    トランスポンダがＲＦ応答信号を送信することのない時
    間の期間内で、トランスポンダとインタロゲーション・
    デバイスとの間の信号送信のために確保された周波数の
    範囲内でバックグラウンド・ノイズが受信され、受信さ
    れたバックグラウンド・ノイズがデジタル信号に変換さ
    れ、 ｂ） デジタル信号内の干渉周波数は、所定の閾値を越
    える振幅を有する信号が受信されることで得られ、 ｃ） 得られた干渉周波数に基づいて、得られた干渉周
    波数を抑制するようにフィルタの通過帯域特性を適応さ
    せることが可能な適応フィルタの係数が計算され、 ｄ） ＲＦインタロゲーション・パルスの送信後、トラ
    ンスポンダによって送信されたＲＦ応答信号、及び重畳
    されたバックグラウンド・ノイズが受信され、かつデジ
    タル信号に変換され、 ｅ） バックグラウンド・ノイズと共に受信されたＲＦ
    信号は、適応フィルタを介して送られ、計算された係数
    を用いて同調され、 ｆ） 適応フィルタからフィルタリングされた出力信号
    は、蓄積されているデータを読み出すため復調される、
    ことを備えたプロセス。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載のプロセスであって、Ｒ
    Ｆ応答信号のデータはＦＳＫ変調を用いて送信され、そ
    れによって、インタロゲーション・デバイスは、受信し
    たバックグラウンド・ノイズのスペクトル内に、受信し
    たＲＦ応答信号の側波帯内の２つの側波帯周波数のうち
    の１つをスワンプする干渉周波数が存在するかどうかを
    検出し、これらの結果に基づき、ＲＦ応答信号の復調
    に、側波帯に存在する２つのＦＳＫ周波数を使うＦＳＫ
    復調が用いられるか、又はＦＳＫ周波数のうちの１つの
    みを使う振幅復調が用いられるかを決定するプロセス。
  3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２のいずれかに記載
    のプロセスであって、干渉周波数を検出するためのバッ
    クグラウンド・ノイズの受信は、重畳されたバックグラ
    ウンド・ノイズを含むＲＦ信号を受信した後に行われる
    プロセス。
  4. 【請求項４】 請求項1から請求項３に記載のプロセス
    を実行するためのトランスポンダ・システムであって、
    ＲＦインタロゲーション・パルスの受信に応答して、そ
    こに蓄積されているデータを、これらのデータで変調さ
    れるＲＦ応答信号の形式で送信するバッテリーレス・ト
    ランスポンダを含み、このインタロゲーション・デバイ
    スは、 Ｉ） インタロゲーション・デバイスによって受信され
    た全てのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ
    コンバータと、 II） その通過帯域特性を、フィルタ係数を用いて調節
    することが可能な適応フィルタと、 III） バックグラウンド・ノイズに含まれる干渉周波
    数を抑制するため、プロセス・シーケンスを制御し、適
    応フィルタの係数を計算して設定するデジタル・シグナ
    ル・プロセッサ（ＤＳＰ）と、 IV） 適応フィルタによってフィルタリングされた信号
    を、それらによって送信されるデータを抽出するために
    復調する復調器と、を備えたシステム。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載のトランスポンダ・シス
    テムであって、適応フィルタ及び復調器は、いずれの場
    合にも所望の機能を達成するために、デジタル・シグナ
    ル・プロセッサによって処理されるソフトウェア・モジ
    ュールとして組込まれるシステム。
  6. 【請求項６】 請求項４又は請求項５のいずれかに記載
    のトランスポンダ・システムであって、Ａ／Ｄコンバー
    タはデジタル・シグナル・プロセッサに統合されるシス
    テム。
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