JP2012247276A - 信号シフト装置及び方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、離散信号をサンプリング周期の実数倍シフトすることを実現する信号シフト装置及び方法に関する。
【解決手段】本発明の信号シフト装置は、実数であるシフト量m[f]の整数部分のa[f]及び小数部分のb[f]を出力する整数小数分離部と、a[f]+1を出力する整数加算部と、1−b[f]を出力する小数減算部と、離散フーリエ変換信号を出力する離散フーリエ変換部と、シフト換算量を出力する第1及び第2のシフト量換算部と、シフト済み離散信号を出力する第1及び第2の周波数毎乗算部と、重み付け離散信号を出力する第1及び第2の係数乗算部と、離散フーリエ変換合成信号を出力する合成部と、合成信号を出力する離散フーリエ逆変換部とを備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、連続的な信号をサンプリングすることによって得られた離散信号をシフト(移動)する装置及び方法に関する。
図5は、典型的な電力測定装置の構成を示す。図5には、電圧A/D変換部501と、電流A/D変換部502と、信号シフト装置503と、積和演算部504と、電力量表示部505とを備えた電力測定装置500が示されている。
電圧A/D変換部501は、アナログ電圧信号Vaを入力し、入力したアナログ電圧信号Vaをサンプリングおよび量子化して、ディジタル電圧信号Vdを出力する。電流A/D変換部502は、アナログ電流信号Iaを入力し、入力したアナログ電流信号Iaをサンプリングおよび量子化して、ディジタル電流信号Idを出力する。信号シフト装置503は、ディジタル電流信号Idとシフト量mとを入力し、ディジタル電流信号Idをシフト量mだけ時間的にシフトして、シフト済みディジタル電流信号Id’を出力する。積和演算部504は、ディジタル電圧信号Vdとシフト済みディジタル電流信号Id’を入力し、ディジタル電圧信号Vdとシフト済みディジタル電流信号Id’とを積和演算して電力値Pを算出し、算出した電力値Pを出力する。電力量表示部505は、積和演算部504から出力された電力値Pを入力し、入力した電力値Pを表示する。積和演算部504は、下記の(式1)に従ってディジタル電圧信号Vdとシフト済みディジタル電流信号Id’とを積和演算して電力値Pを算出する。
Figure 2012247276
ただし、Vd[i]及びId’[i]は、それぞれ、i番目のディジタル電圧信号Vd及びi番目のシフト済みディジタル電流信号Id’を示す。このように、典型的な電力測定装置において、正確に電力量を測定するためには、サンプリング毎のディジタル電圧信号Vdとディジタル電流信号Idとの間の位相のずれを小さくする必要がある。
従来の信号シフト装置としては、シフトレジスタ等を用いて離散信号をサンプリング周期の整数倍でシフトするものがあった。例えば、特許文献1によると、サンプリングされた電流値をサンプリング周期の整数倍(特許文献1の図2では1倍)だけシフトする構成が記載されている。また、特許文献2によると、シフト量は離散値であり、A/D変調器でサンプリングした周期の整数倍だけシフトする構成が記載されている(特許文献2においては、分解能は角度で示されているが、この分解能はA/D変換器のサンプリング周期を角度に換算したものであり、結局、シフト量はサンプリング周期の整数倍となる)。また、非特許文献1には、離散フーリエ変換を用いて、サンプリング周期の整数倍だけ離散信号をシフトする構成が記載されている。
特許第2813508号公報 特開2000−206161号公報
E. Oran Bringham著、宮川洋、今井秀樹訳、「高速フーリエ変換」、科学技術出版社、p. 138、1979.
従来の信号シフト装置は、離散信号をサンプリング周期の整数倍だけシフトするものであり、サンプリング周期の実数倍のシフトを実行することができなかった。従って、ディジタル電圧信号Vdとディジタル電流信号Idとの間の実際の位相差がサンプリング周期の整数倍ではない場合に、当該位相差を正確に補正することができなかった。本発明は、このような従来の構成が有していた問題を解決するものであり、離散信号をサンプリング周期の実数倍シフトすることを実現することを目的とするものである。
上述のような問題を解決するために、本発明の請求項1に係る一次元信号シフト装置は、周波数情報f毎に、外部から出力された実数であるシフト量m[f]を入力し、該入力したシフト量m[f]の整数部分の整数a[f]及びシフト量m[f]の小数部分の実数b[f]を出力する整数小数分離部と、周波数情報f毎に、前記整数小数分離部から出力された整数a[f]を入力し、入力した数a[f]に1を加算することにより整数a[f]+1を出力する整数加算部と、周波数情報f毎に、前記整数小数分離部から出力された実数b[f]を入力し、入力した実数b[f]を1から減算することにより実数1−b[f]を出力する小数減算部と、外部から出力されたi番目の離散信号を示す離散信号s[i]を入力して、該入力した離散信号s[i]を離散フーリエ変換することにより、離散フーリエ変換信号S[f]を出力する離散フーリエ変換部と、周波数情報f毎に、前記整数加算部から出力された整数a[f]+1を入力して、該入力した整数a[f]+1に基づいて周波数情報fに対するシフト換算量Ga[f]+1[f]=exp(j・2πf(a[f]+1)/N)を出力する第1のシフト量換算部と、周波数情報f毎に、前記整数小数分離部から出力された整数a[f]を入力して、該入力した整数a[f]に基づいて周波数情報fに対するシフト換算量Ga[f][f]=exp(j・2πf・a[f]/N)を出力する第2のシフト量換算部と、周波数情報f毎に、前記第1のシフト量換算部から出力されたシフト換算量Ga[f]+1[f]と前記離散フーリエ変換部から出力された離散フーリエ変換信号S[f]とを入力して、該入力したシフト換算量Ga[f]+1[f]と該入力した離散フーリエ変換信号S[f]とを乗算することにより、シフト済み離散信号S[f]Ga[f]+1[f]を出力する第1の周波数毎乗算部と、周波数情報f毎に、前記第2のシフト量換算部から出力されたシフト換算量Ga[f][f]と前記離散フーリエ変換部から出力された離散フーリエ変換信号S[f]とを入力して、該入力したシフト換算量Ga[f][f]と該入力した離散フーリエ変換信号S[f]とを乗算することにより、シフト済み離散信号S[f]Ga[f][f]を出力する第2の周波数毎乗算部と、周波数情報f毎に、前記第1の周波数毎乗算部から出力されたシフト済み離散信号S[f]Ga[f]+1[f]と前記整数小数分離部から出力された実数b[f]とを入力し、該入力したシフト済み離散信号S[f]Ga[f]+1[f]の周波数情報fの信号強度S[f]Ga[f]+1[f]に、該入力した実数b[f]に基づいて生成された係数Cb[f][f]=sin(2πf・b[f]/N)/sin(2πf/N)を乗算することにより、重み付け離散信号Cb[f][f]S[f]Ga[f]+1[f]を出力する第1の係数乗算部と、周波数情報f毎に、前記第2の周波数毎乗算部から出力されたシフト済み離散信号S[f]Ga[f][f]と前記小数減算部から出力された実数1−b[f]とを入力し、該入力したシフト済み離散信号S[f]Ga[f][f]の周波数情報fの信号強度S[f]Ga[f][f]に、該入力した実数1−b[f]に基づいて生成された係数C1-b[f][f]=sin(2πf(1−b[f])/N)/sin(2πf/N)を乗算することにより、重み付け離散信号C1-b[f][f]S[f]Ga[f][f]を出力する第2の係数乗算部と、周波数情報f毎に、前記第1の係数乗算部から出力された重み付け離散信号Cb[f][f]S[f]Ga[f]+1[f]と前記第2の係数乗算部から出力された重み付け離散信号C1-b[f][f]S[f]Ga[f][f]とを入力して、該入力した重み付け離散信号Cb[f][f]S[f]Ga[f]+1[f]と該入力した重み付け離散信号C1-b[f][f]S[f]Ga[f][f]とを加算することにより、離散フーリエ変換合成信号S’[f]={Cb[f][f]Ga[f]+1[f]+C1-b[f][f]Ga[f][f]}S[f]を出力する合成部と、前記合成部から出力された離散フーリエ変換合成信号S’[f]を周波数情報f毎に入力して、周波数情報f毎に入力した全ての離散フーリエ変換合成信号S’[f]を離散フーリエ逆変換することにより、合成信号s’[i]を出力する離散フーリエ逆変換部とを備えることを特徴とする。
本発明の請求項2に係る一次元信号シフト装置は、周波数情報f毎に、外部から出力された実数であるシフト量m[f]を入力し、該入力したシフト量m[f]の整数部分の整数a[f]及びシフト量m[f]の小数部分の実数b[f]を出力する整数小数分離部と、周波数情報f毎に、前記整数小数分離部から出力された整数a[f]を入力し、入力した数a[f]に1を加算することにより整数a[f]+1を出力する整数加算部と、周波数情報f毎に、前記整数小数分離部から出力された実数b[f]を入力し、入力した実数b[f]を1から減算して、実数1−b[f]を出力する小数減算部と、外部から出力されたi番目の離散信号を示す離散信号s[i]を入力して、該入力した離散信号s[i]を離散フーリエ変換して、離散フーリエ変換信号S[f]を出力する離散フーリエ変換部と、周波数情報f毎に、前記整数加算部から出力された整数a[f]+1を入力して、該入力した整数a[f]+1に基づいて周波数情報fに対するシフト換算量Ga[f]+1[f]=exp(j・2πf(a[f]+1)/N)を出力する第1のシフト量換算部と、周波数情報f毎に、前記整数小数分離部から出力された整数a[f]を入力して、該入力した整数a[f]に基づいて周波数情報fに対するシフト換算量Ga[f][f]=exp(j・2πf・a[f]/N)を出力する第2のシフト量換算部と、周波数情報f毎に、前記第1のシフト量換算部から出力されたシフト換算量Ga[f]+1[f]と前記整数小数分離部から出力された実数b[f]とを入力し、該入力したシフト換算量Ga[f]+1[f]に、該入力した実数b[f]に基づいて生成された係数Cb[f][f]=sin(2πf・b[f]/N)/sin(2πf/N)を乗算することにより、重み付けシフト換算量Cb[f][f]Ga[f]+1[f]を出力する第1の係数乗算部と、周波数情報f毎に、前記第2のシフト量換算部から出力されたシフト換算量Ga[f][f]と前記小数減算部から出力された実数1−b[f]とを入力し、該入力したシフト換算量Ga[f][f]に、該入力した実数1−b[f]に基づいて生成された係数C1-b[f][f]=sin(2πf(1−b[f])/N)/sin(2πf/N)を乗算することにより、重み付けシフト換算量C1-b[f][f]Ga[f][f]を出力する第2の係数乗算部と、周波数情報f毎に、前記第1の係数乗算部から出力された重み付けシフト換算量Cb[f][f]Ga[f]+1[f]と前記第2の係数乗算部から出力された重み付けシフト換算量C1-b[f][f]Ga[f][f]とを入力して、該入力した重み付けシフト換算量Cb[f][f]Ga[f]+1[f]と重み付けシフト換算量C1-b[f][f]Ga[f][f]を加算することにより、合成シフト換算量G’[f]=Cb[f][f]Ga[f]+1[f]+C1-b[f][f]Ga[f][f]を出力する合成部と、周波数情報f毎に、前記合成部から出力された合成シフト換算量G’[f]と前記離散フーリエ変換部から出力された離散フーリエ変換信号S[f]とを入力して、該入力した合成シフト換算量G’[f]と該入力した離散フーリエ変換信号S[f]とを乗算することにより、離散フーリエ変換合成信号S’[f]=G’[f]S[f]={Cb[f][f]Ga[f]+1[f]+C1-b[f][f]Ga[f][f]}S[f]を出力する周波数毎乗算部と、前記周波数毎乗算部から出力された離散フーリエ変換合成信号S’[f]を周波数毎に入力して、周波数毎に入力した全ての離散フーリエ変換合成信号S’[f]を離散フーリエ逆変換することにより、合成信号s’[i]を出力する離散フーリエ逆変換部と
を備えることを特徴とする。
本発明の請求項3に係る一次元信号シフト装置は、請求項1又は2に記載の一次元信号シフト装置において、前記シフト量m[f]は、周波数情報fによらず一定であることを特徴とする。
本発明の請求項4に係る方法は、整数小数分離部が、周波数情報f毎に、外部から出力された実数であるシフト量m[f]を入力し、該入力したシフト量m[f]の整数部分の整数a[f]及びシフト量m[f]の小数部分の実数b[f]を出力するステップと、整数加算部が、周波数情報f毎に、前記整数小数分離部から出力された整数a[f]を入力し、入力した数a[f]に1を加算することにより整数a[f]+1を出力するステップと、小数減算部が、周波数情報f毎に、前記整数小数分離部から出力された実数b[f]を入力し、入力した実数b[f]を1から減算することにより実数1−b[f]を出力するステップと、離散フーリエ変換部が、外部から出力されたi番目の離散信号を示す離散信号s[i]を入力して、該入力した離散信号s[i]を離散フーリエ変換することにより、離散フーリエ変換信号S[f]を出力するステップと、第1のシフト量換算部が、周波数情報f毎に、前記整数加算部から出力された整数a[f]+1を入力して、該入力した整数a[f]+1に基づいて周波数情報fに対するシフト換算量Ga[f]+1[f]=exp(j・2πf(a[f]+1)/N)を出力するステップと、第2のシフト量換算部が、周波数情報f毎に、前記整数小数分離部から出力された整数a[f]を入力して、該入力した整数a[f]に基づいて周波数情報fに対するシフト換算量Ga[f][f]=exp(j・2πf・a[f]/N)を出力するステップと、第1の周波数毎乗算部が、周波数情報f毎に、前記第1のシフト量換算部から出力されたシフト換算量Ga[f]+1[f]と前記離散フーリエ変換部から出力された離散フーリエ変換信号S[f]とを入力して、該入力したシフト換算量Ga[f]+1[f]と該入力した離散フーリエ変換信号S[f]とを乗算することにより、シフト済み離散信号S[f]Ga[f]+1[f]を出力するステップと、第2の周波数毎乗算部が、周波数情報f毎に、前記第2のシフト量換算部から出力されたシフト換算量Ga[f][f]と前記離散フーリエ変換部から出力された離散フーリエ変換信号S[f]とを入力して、該入力したシフト換算量Ga[f][f]と該入力した離散フーリエ変換信号S[f]とを乗算することにより、シフト済み離散信号S[f]Ga[f][f]を出力するステップと、第1の係数乗算部が、周波数情報f毎に、前記第1の周波数毎乗算部から出力されたシフト済み離散信号S[f]Ga[f]+1[f]と前記整数小数分離部から出力された実数b[f]とを入力し、該入力したシフト済み離散信号S[f]Ga[f]+1[f]の周波数情報fの信号強度S[f]Ga[f]+1[f]に、該入力した実数b[f]に基づいて生成された係数Cb[f][f]=sin(2πf・b[f]/N)/sin(2πf/N)を乗算して、重み付け離散信号Cb[f][f]S[f]Ga[f]+1[f]を出力するステップと、第2の係数乗算部が、周波数情報f毎に、前記第2の周波数毎乗算部から出力されたシフト済み離散信号S[f]Ga[f][f]と前記小数減算部から出力された実数1−b[f]とを入力し、該入力したシフト済み離散信号S[f]Ga[f][f]の周波数情報fの信号強度S[f]Ga[f][f]に、該入力した実数1−b[f]に基づいて生成された係数C1-b[f][f]=sin(2πf(1−b[f])/N)/sin(2πf/N)を乗算して、重み付け離散信号C1-b[f][f]S[f]Ga[f][f]を出力するステップと、合成部が、周波数情報f毎に、前記第1の係数乗算部から出力された重み付け離散信号Cb[f][f]S[f]Ga[f]+1[f]と前記第2の係数乗算部から出力された重み付け離散信号C1-b[f][f]S[f]Ga[f][f]とを入力して、該入力した重み付け離散信号Cb[f][f]S[f]Ga[f]+1[f]と該入力した重み付け離散信号C1-b[f][f]S[f]Ga[f][f]とを加算することにより、離散フーリエ変換合成信号S’[f]={Cb[f][f]Ga[f]+1[f]+C1-b[f][f]Ga[f][f]}S[f]を出力するステップと、離散フーリエ逆変換部が、前記合成部から出力された離散フーリエ変換合成信号S’[f]を周波数情報f毎に入力して、周波数情報f毎に入力した全ての離散フーリエ変換合成信号S’[f]を離散フーリエ逆変換することにより、合成信号s’[i]を出力するステップとを備えることを特徴とする。
本発明の請求項5に係る方法は、整数小数分離部が、周波数情報f毎に、外部から出力された実数であるシフト量m[f]を入力し、該入力したシフト量m[f]の整数部分の整数a[f]及びシフト量m[f]の小数部分の実数b[f]を出力するステップと、整数加算部が、周波数情報f毎に、前記整数小数分離部から出力された整数a[f]を入力し、入力した数a[f]に1を加算することにより整数a[f]+1を出力するステップと、小数減算部が、周波数情報f毎に、前記整数小数分離部から出力された実数b[f]を入力し、入力した実数b[f]を1から減算することにより実数1−b[f]を出力するステップと、離散フーリエ変換部が、外部から出力されたi番目の離散信号を示す離散信号s[i]を入力して、該入力した離散信号s[i]を離散フーリエ変換することにより、離散フーリエ変換信号S[f]を出力するステップと、第1のシフト量換算部が、周波数情報f毎に、前記整数加算部から出力された整数a[f]+1を入力して、該入力した整数a[f]+1に基づいて周波数情報fに対するシフト換算量Ga[f]+1[f]=exp(j・2πf(a[f]+1)/N)を出力するステップと、第2のシフト量換算部が、周波数情報f毎に、前記整数小数分離部から出力された整数a[f]を入力して、該入力した整数a[f]に基づいて周波数情報fに対するシフト換算量Ga[f][f]=exp(j・2πf・a[f]/N)を出力するステップと、第1の係数乗算部が、周波数情報f毎に、前記第1のシフト量換算部から出力されたシフト換算量Ga[f]+1[f]と前記整数小数分離部から出力された実数b[f]とを入力し、該入力したシフト換算量Ga[f]+1[f]に、該入力した実数b[f]に基づいて生成された係数Cb[f][f]=sin(2πf・b[f]/N)/sin(2πf/N)を乗算することにより、重み付けシフト換算量Cb[f][f]Ga[f]+1[f]を出力するステップと、第2の係数乗算部が、周波数情報f毎に、前記第2のシフト量換算部から出力されたシフト換算量Ga[f][f]と前記小数減算部から出力された実数1−b[f]とを入力し、該入力したシフト換算量Ga[f][f]に、該入力した実数1−b[f]に基づいて生成された係数C1-b[f][f]=sin(2πf(1−b[f])/N)/sin(2πf/N)を乗算することにより、重み付けシフト換算量C1-b[f][f]Ga[f][f]を出力するステップと、合成部が、周波数情報f毎に、前記第1の係数乗算部から出力された重み付けシフト換算量Cb[f][f]Ga[f]+1[f]と前記第2の係数乗算部から出力された重み付けシフト換算量C1-b[f][f]Ga[f][f]とを入力して、該入力した重み付けシフト換算量Cb[f][f]Ga[f]+1[f]と重み付けシフト換算量C1-b[f][f]Ga[f][f]を加算することにより、合成シフト換算量G’[f]=Cb[f][f]Ga[f]+1[f]+C1-b[f][f]Ga[f][f]を出力するステップと、周波数毎乗算部が、周波数情報f毎に、前記合成部から出力された合成シフト換算量G’[f]と前記離散フーリエ変換部から出力された離散フーリエ変換信号S[f]とを入力して、該入力した合成シフト換算量G’[f]と該入力した離散フーリエ変換信号S[f]とを乗算することにより、離散フーリエ変換合成信号S’[f]=G’[f]S[f]={Cb[f][f]Ga[f]+1[f]+C1-b[f][f]Ga[f][f]}S[f]を出力するステップと、離散フーリエ逆変換部が、前記周波数毎乗算部から出力された離散フーリエ変換合成信号S’[f]を周波数毎に入力して、周波数毎に入力した全ての離散フーリエ変換合成信号S’[f]を離散フーリエ逆変換することにより、合成信号s’[i]を出力するステップとを備えることを特徴とする。
本発明の請求項6に係る方法は、請求項4又は5に記載の方法において、前記シフト量m[f]は、周波数情報fによらず一定であることを特徴とする。
本発明に係る一次元信号シフト装置を使用することにより、シフト量がサンプリング周期の整数倍でなくても、離散信号を、当該シフト量だけシフトした信号を高精度に生成することができる。また、シフト量が周波数毎に異なっていても、離散信号を周波数毎にシフトする構成となっているので、周波数毎に異なるシフトを実行することできる。
図5に示される電力測定装置の信号シフト装置として本発明に係る一次元信号シフト装置を使用して、サンプリング周期の実数倍で信号をシフトすることにより、特許文献1で示されるようなサンプリング周期の時間精度でシフトする従来の構成よりも、電圧及び電流を入力するプローブの時間遅れを高精度で補正できるため(時間遅れを信号のシフトによって相殺できるため)、高い精度の電力測定値を得ることができる。
本発明の実施例1に係る一次元信号シフト装置の構成を示す図である。 本発明の実施例1に係る一次元信号シフト装置の動作フロー図である。 本発明の実施例2に係る一次元信号シフト装置の構成を示す図である。 本発明の実施例2に係る一次元信号シフト装置の動作フロー図である。 典型的な電力測定装置の構成を示す図である。
(実施例1)
図1は、本発明の実施例1に係る一次元信号シフト装置100の構成を示す。図1には、整数小数分離部101と、整数加算部102と、小数減算部103と、離散フーリエ変換部104と、第1のシフト量換算部105と、第2のシフト量換算部106と、第1の周波数毎乗算部107と、第2の周波数毎乗算部108と、第1の係数乗算部109と、第2の係数乗算部110と、合成部111と、離散フーリエ逆変換部112とを備えた一次元信号シフト装置100が示されている。図2は、本発明の実施例1に係る一次元信号シフト装置100の動作フロー図であり、以下、図1及び図2を用いて本発明の実施例1に係る一次元信号シフト装置100の動作を説明する。
周波数情報をfとすると、図2のs101で示されるように、周波数情報f毎に、整数小数分離部101が、外部から出力された実数であるシフト量m[f]を入力し、入力したシフト量m[f]を用いて、下記の(式2)及び(式3)に従って、シフト量m[f]の整数部分の整数a[f]及びシフト量m[f]の小数部分の実数b[f]を算出して出力する。
a[f]=floor(m[f]) (式2)
b[f]=m[f]−a[f] (式3)
ここで、(式2)において、y=floor(x)とすると、floor(x)は0≦x−y<1を満たす整数yを返す関数である。したがって、(式2)のa[f]=floor(m[f])においては、0≦m[f]−a[f]<1となる整数aが算出される。また、(式2)及び(式3)より、0≦b[f]<1となる。以下、シフト量m[f]を周波数情報f毎のシフト量(実数)とし、a[f]を周波数情報f毎のシフト量m[f]の整数部分の値とし、b[f]を周波数情報f毎のシフト量m[f]の小数部分の値とする。
図2のs102で示されるように、整数加算部102は、周波数情報f毎に、整数小数分離部101から出力された整数a[f]を入力し、入力した数a[f]に1を加算することにより整数a[f]+1を出力する。図2のs103で示されるように、小数減算部103は、周波数情報f毎に、整数小数分離部101から出力された実数b[f]を入力し、入力した実数b[f]を1から減算することにより実数1−b[f]を出力する。
iを整数とし、s[i]はi番目の離散信号を示すと共にその信号強度も示すものとすると、図2のs104で示されるように、離散フーリエ変換部104は、外部から出力された離散信号s[i]を入力して、入力した離散信号s[i]を下記の(式4)に従って離散フーリエ変換することにより離散フーリエ変換信号S[f]を出力する。
Figure 2012247276
ただし、Nは離散信号の値の数(サンプル数)であり、周波数情報fは0〜N−1の整数であり、exp(x)はネーピア数eのx乗を表す関数であり、jは虚数単位である。
図2のs105で示されるように、第1のシフト量換算部105は、周波数情報f毎に、整数加算部102から出力された整数a[f]+1を入力して、入力した整数a[f]+1に基づいて周波数情報fに対するシフト換算量Ga[f]+1[f]=exp(j・2πf(a[f]+1)/N)を算出して出力する。図2のs106で示されるように、第2のシフト量換算部106は、周波数情報f毎に、整数小数分離部101から出力された整数a[f]を入力して、入力した整数a[f]に基づいて周波数情報fに対するシフト換算量Ga[f][f]=exp(j・2πf・a[f]/N)を算出して出力する。
図2のs107に示されるように、第1の周波数毎乗算部107は、周波数情報f毎に、第1のシフト量換算部105から出力されたシフト換算量Ga[f]+1[f]と離散フーリエ変換部104から出力された離散フーリエ変換信号S[f]とを入力して、入力したシフト換算量Ga[f]+1[f]と離散フーリエ変換信号S[f]とを乗算することにより、シフト済み離散信号S[f]Ga[f]+1[f]を算出して出力する。図2のs108に示されるように、第2の周波数毎乗算部108は、周波数情報f毎に、第2のシフト量換算部106から出力されたシフト換算量Ga[f][f]と離散フーリエ変換部104から出力された離散フーリエ変換信号S[f]とを入力して、入力したシフト換算量Ga[f][f]と離散フーリエ変換信号S[f]とを乗算することにより、シフト済み離散信号S[f]Ga[f][f]を算出して出力する。
図2のs109で示されるように、第1の係数乗算部109は、周波数情報f毎に、第1の周波数毎乗算部107から出力されたシフト済み離散信号S[f]Ga[f]+1[f]と整数小数分離部101から出力された実数b[f]とを入力し、入力したシフト済み離散信号S[f]Ga[f]+1[f]の周波数情報fの信号強度S[f]Ga[f]+1[f]に、入力した実数b[f]に基づいて生成された係数Cb[f][f]を乗算することにより、重み付け離散信号Cb[f][f]S[f]Ga[f]+1[f]を算出して出力する。ここで、Cp[f][f]は、周波数情報fにおけるp[f]の関数であり、例えば、以下で説明するように、Cp[f][f]=sin(2πf・p[f]/N)/sin(2πf/N)とすることができる。また、2πf/N及びp[f]が小さい場合、sin(2πf・p[f]/N)/sin(2πf/N)≒(2πf・p[f]/N)/(2πf/N)=p[f]となるので、Cp[f][f]=p[f]としてもよい。図2のs110で示されるように、第2の係数乗算部110は、周波数情報f毎に、第2の周波数毎乗算部108から出力されたシフト済み離散信号S[f]Ga[f][f]と小数減算部103から出力された実数1−b[f]とを入力し、入力したシフト済み離散信号S[f]Ga[f][f]の周波数情報fの信号強度S[f]Ga[f][f]に、入力した実数1−b[f]に基づいて生成された係数C1-b[f][f]を乗算することにより、重み付け離散信号C1-b[f][f]S[f]Ga[f][f]を算出して出力する。
図2のs111に示されるように、合成部111は、周波数情報f毎に、第1の係数乗算部109から出力された重み付け離散信号Cb[f][f]S[f]Ga[f]+1[f]と第2の係数乗算部110から出力された重み付け離散信号C1-b[f][f]S[f]Ga[f][f]とを入力して、入力した重み付け離散信号Cb[f][f]S[f]Ga[f]+1[f]と重み付け離散信号C1-b[f][f]S[f]Ga[f][f]とを同一サンプル位置毎に(すなわち周波数情報f毎に)加算することにより、離散フーリエ変換合成信号S’[f]={Cb[f][f]Ga[f]+1[f]+C1-b[f][f]Ga[f][f]}S[f]を生成して出力する。
図2のs112に示されるように、離散フーリエ逆変換部112は、合成部111から出力された離散フーリエ変換合成信号S’[f]を周波数情報f毎に入力して、周波数情報f毎に入力した全ての離散フーリエ変換合成信号S’[f]を下記の(式5)に従って離散フーリエ逆変換することにより、合成信号s’[i]を生成して出力する。
Figure 2012247276
係数Cp[f][f]は、例えば、Cb[f][f]=sin(2πf・b[f]/N)/sin(2πf/N)、及びC1-b[f][f]=sin(2πf(1−b[f])/N)/sin(2πf/N)とすることができるが、以下、この係数の導出方法を説明する。
連続信号s(t)(ただし、tは時間であり、s(t)はtをパラメータとした関数)をm[f]サンプル分だけシフトした信号をフーリエ変換したものは、S(k)exp(j2πk・m[f]Ts)となる(ただし、kは周波数、Tsはサンプリング周期、S(k)はs(t)をフーリエ変換した連続信号とする)。すなわち、元の信号をフーリエ変換したものに、exp(j・2πk・m[f]Ts)をかけると、m[f]サンプル分だけシフトした信号をフーリエ変換したものとなる。
連続信号s(t)をサンプリング周期Tsで離散化した離散信号s[i]をm[f]サンプル分シフトすることは、単純にシフトレジスタや離散フーリエ変換を使ってもできないので、a[f]サンプル分及びa[f]+1サンプル分だけシフトした信号を加算することにより線形結合して、m[f]だけシフトした信号を合成することを考える。a[f]サンプル分だけシフトさせた離散信号s[i]をフーリエ変換したものは、S[f]exp(j・2πf・a[f]/N)であり、a+1サンプルだけシフトさせた離散信号s[i]をフーリエ変換したものは、S[f]exp(j・2πf(a[f]+1)/N)であるので、
Figure 2012247276
となる係数A、Bを求めることができれば、a[f]サンプルとa[f]+1サンプルだけそれぞれシフトさせた信号にそれぞれAとBをかけて足せば、m[f]サンプルシフトした信号を生成できる。(式6)の両辺をexp(j・2πf・a[f])で整理すると、
Figure 2012247276
となるので、(式7)の両辺からexp(j・2πf・a[f])を除くと、
Figure 2012247276
となる。さらに(式8)を三角関数で表現すると、
Figure 2012247276
となる。(式9)の実数部及び虚数部についてそれぞれ示すと、
Figure 2012247276
となる。(式11)より、
Figure 2012247276
となる。また、(式12)を(式10)に代入してAについて解くと、Aは、
Figure 2012247276
となる。従って、A、Bが求まる。ここで、
Figure 2012247276
とすると、(式12)、(式13)、(式14)から、
Figure 2012247276
となる。
上述のような方法によって離散フーリエ変換合成信号S’[f]={Cb[f][f]Ga[f]+1[f]+C1-b[f][f]Ga[f][f]}S[f]を離散フーリエ逆変換した合成信号s’[i]を真のシフト信号の予測値として用いることにより、シフト量mがサンプリング周期の整数倍でなくサンプリング周期の実数倍であっても、実数であるシフト量mの整数部分の整数aだけでなく、シフト量mの小数部分の実数bも真のシフト信号の予測値に反映させることが可能となる。これにより、真のシフト信号をより精細に予測することが可能となり、予測値の真のシフト信号からの誤差をより小さくすることができ、離散信号を当該シフト量だけシフトした信号を高精度に生成することができる。さらに、計算が簡単であるため、計算を早くすることができる、プログラム規模を小さくすることができる、低コストの一次元信号シフト装置を実現することができる、等の効果を奏することができる。
また、2πf/Nが小さく、pの絶対値が小さい場合は、sin(2πfp/N)/sin(2πf/N)≒(2πfp/N)/(2πf/N)=pとなるので、Cp[f]=pとしてもよい。例えば、サンプリング周波数が1GHzであって、離散信号の周波数情報fの最大値が1MHz程度であれば、2πf/N<2π106/109≒0.006であるので、その場合はCp[f]=pとしてもよい。つまり、Cb[f][f]=b[f]、C1-b[f][f]=1−b[f]としてもよい。Cb[f][f]=b[f]、C1-b[f][f]=1−b[f]とする場合は、三角関数を計算する必要が無いので、計算速度を速くすることができ、回路規模も簡単にすることができる。
特に、実施例1に係る一次元信号シフト装置100において、シフト量m[f]が周波数情報fによらず一定の場合、すなわち、離散信号s[i]が全体的にmサンプル分だけシフトする場合、m[f]=m、a[f]=a、b[f]=bとすることができる。この場合、整数小数分離部101、整数加算部102、及び小数減算部103で算出するa、b、a+1、及び1−bがfによらず一定となるため、整数小数分離部101、整数加算部102、及び小数減算部103において1回の計算でそれぞれa、b、a+1、及び1−bを得ることができる。さらに、第1の係数乗算部109及び第2の係数乗算部110で算出する係数Cb[f][f]、係数C1-b[f][f]はfによらず一定となるため、一回の計算で係数Cb[f][f]及びC1-b[f][f]を算出することができる。このように、シフト量m[f]が周波数情報fによらず一定の場合、1回の計算でそれぞれa、b、a+1、1−b、係数Cb[f][f]、及びC1-b[f][f]を算出することができるので、計算速度をより速くすることができる。
典型的な電力測定装置では、一般的に、電圧及び電流を入力するプローブの遅れ量が周波数毎に異なる場合があるが、本発明に係る一次元信号シフト装置を利用することにより、周波数毎に信号をシフトして周波数毎に時間遅れを補正できるため、電圧及び電流を入力するプローブの遅れ量が周波数毎に異なる場合であっても、高い精度の電力測定値を得ることができる。
(実施例2)
図3は、本発明の実施例2に係る一次元信号シフト装置200の構成を示す。図3には、整数小数分離部201と、整数加算部202と、小数減算部203と、離散フーリエ変換部204と、第1のシフト量換算部205と、第2のシフト量換算部206と、第1の係数乗算部207と、第2の係数乗算部208と、合成部209と、周波数毎乗算部210と、離散フーリエ逆変換部211とを備えた一次元信号シフト装置200が示されている。図4は、本発明の実施例2に係る一次元信号シフト装置200の動作フロー図であり、以下、図3及び図4を用いて本発明の実施例2に係る一次元信号シフト装置200の動作を説明する。
図4のs201で示されるように、整数小数分離部201が、周波数情報f毎に、外部から出力された実数であるシフト量m[f]を入力し、入力したシフト量m[f]を用いて、前述の(式2)及び(式3)に従ってシフト量m[f]の整数部分の整数a[f]及びシフト量m[f]の小数部分の実数b[f]を算出する。
図4のs202で示されるように、整数加算部202は、周波数情報f毎に、整数小数分離部201から整数a[f]を入力し、入力した数a[f]に1を加算することにより整数a[f]+1を出力する。図4のs203で示されるように、小数減算部203は、周波数情報f毎に、整数小数分離部201から実数b[f]を入力し、入力した実数b[f]を1から減算することにより実数1−b[f]を出力する。
図4のs204で示されるように、離散フーリエ変換部204は、周波数情報f毎に、離散信号s[i]を入力して、入力した離散信号s[i]を前述の(式4)に従って離散フーリエ変換することによって算出された離散フーリエ変換信号S[f]を出力する。
図4のs205で示されるように、第1のシフト量換算部205は、周波数情報f毎に、整数加算部202から出力された整数a[f]+1を入力して、入力した整数a[f]+1から周波数情報fに対するシフト換算量Ga[f]+1[f]=exp(j・2πf(a[f]+1)/N)を算出して出力する。図4のs206で示されるように、第2のシフト量換算部206は、周波数情報f毎に、整数小数分離部201から出力された整数aを入力して、入力した整数a[f]から周波数情報fに対するシフト換算量Ga[f][f]=exp(j・2πf・a[f]/N)を算出して出力する。
図4のs207で示されるように、第1の係数乗算部207は、周波数情報f毎に、第1のシフト量換算部205から出力されたシフト換算量Ga[f]+1[f]と整数小数分離部101から出力された実数b[f]とを入力し、入力したシフト換算量Ga[f]+1[f]に、入力した実数b[f]に基づいて生成された係数Cb[f][f]を乗算することにより、重み付けシフト換算量Cb[f][f]Ga[f]+1[f]を算出して出力する。図4のs208で示されるように、第2の係数乗算部208は、周波数情報f毎に、第2のシフト量換算部206から出力されたシフト換算量Ga[f][f]と小数減算部203から出力された実数1−b[f]とを入力し、入力したシフト換算量Ga[f][f]に、入力した実数1−b[f]に基づいて生成された係数C1-b[f][f]を乗算することにより、重み付けシフト換算量C1-b[f][f]Ga[f][f]を算出して出力する。
図4のs209に示されるように、合成部209は、第1の係数乗算部207から出力された重み付けシフト換算量Cb[f][f]Ga[f]+1[f]と第2の係数乗算部208から出力された重み付けシフト換算量C1-b[f][f]Ga[f][f]とを入力して、入力した重み付けシフト換算量Cb[f][f]Ga[f]+1[f]と重み付けシフト換算量C1-b[f][f]Ga[f][f]を同一サンプル位置毎に(すなわち周波数情報f毎に)加算することにより、合成シフト換算量G’[f]=Cb[f][f]Ga[f]+1[f]+C1-b[f][f]Ga[f][f]を生成して出力する。
図4のs210に示されるように、周波数毎乗算部210は、周波数情報f毎に、合成部209から出力された合成シフト換算量G’[f]と離散フーリエ変換部204から出力された離散フーリエ変換信号S[f]とを入力して、入力した合成シフト換算量G’[f]と離散フーリエ変換信号S[f]とを乗算することにより、離散フーリエ変換合成信号S’[f]=G’[f]S[f]={Cb[f][f]Ga[f]+1[f]+C1-b[f][f]Ga[f][f]}S[f]を算出して出力する。
図4のs211に示されるように、離散フーリエ逆変換部211は、周波数毎乗算部210から出力された離散フーリエ変換合成信号S’[f]を周波数毎に入力して、周波数毎に入力した全ての離散フーリエ変換合成信号S’[f]を前述の(式5)に従って離散フーリエ逆変換することにより、合成信号s’[i]を算出して出力する。
実施例2に係る一次元信号シフト装置200の構成とすることにより、実施例1に係る一次元信号シフト装置100よりも周波数毎乗算部が1つ少なくてよいため、装置規模が小さくすることができる。さらに、周波数毎乗算部での計算が1つ分少ないため、実施例1に係る一次元信号シフト装置100よりもよりも高速に動作することができる。
特に、実施例2に係る一次元信号シフト装置200において、シフト量m[f]が周波数情報fによらず一定の場合、すなわち、離散信号s[i]が全体的にmサンプル分だけシフトする場合、m[f]=m、a[f]=a、b[f]=bとすることができる。この場合、整数小数分離部201、整数加算部202、及び小数減算部203で算出するa、b、a+1、及び1−bがfによらず一定となるため、整数小数分離部201、整数加算部202、及び小数減算部203において1回の計算でそれぞれa、b、a+1、及び1−bを得ることができる。さらに、第1の係数乗算部207及び第2の係数乗算部208で算出する係数Cb[f][f]、係数C1-b[f][f]はfによらず一定となるため、一回の計算で係数Cb[f][f]及びC1-b[f][f]を算出することができる。このように、シフト量m[f]が周波数情報fによらず一定の場合、1回の計算でそれぞれa、b、a+1、1−b、係数Cb[f][f]、及びC1-b[f][f]を算出することができるので、計算速度をより速くすることができる。
100、200 一次元信号シフト装置
101、201 整数小数分離部
102、202 整数加算部
103、203 小数減算部
104、204 離散フーリエ変換部
105、205 第1のシフト量換算部
106、206 第2のシフト量換算部
210 周波数毎乗算部
107 第1の周波数毎乗算部
108 第2の周波数毎乗算部
109、207 第1の係数乗算部
110、208 第2の係数乗算部
111、209 合成部
112、211 離散フーリエ逆変換部
500 電力測定装置
501 電圧A/D変換部
502 電流A/D変換部
503 シフト装置
504 積和演算部
505 電力量表示部

Claims (6)

  1. 周波数情報f毎に、外部から出力された実数であるシフト量m[f]を入力し、該入力したシフト量m[f]の整数部分の整数a[f]及びシフト量m[f]の小数部分の実数b[f]を出力する整数小数分離部と、
    周波数情報f毎に、前記整数小数分離部から出力された整数a[f]を入力し、入力した数a[f]に1を加算することにより整数a[f]+1を出力する整数加算部と、
    周波数情報f毎に、前記整数小数分離部から出力された実数b[f]を入力し、入力した実数b[f]を1から減算することにより実数1−b[f]を出力する小数減算部と、
    外部から出力されたi番目の離散信号を示す離散信号s[i]を入力して、該入力した離散信号s[i]を離散フーリエ変換することにより、離散フーリエ変換信号S[f]を出力する離散フーリエ変換部と、
    周波数情報f毎に、前記整数加算部から出力された整数a[f]+1を入力して、該入力した整数a[f]+1に基づいて周波数情報fに対するシフト換算量Ga[f]+1[f]=exp(j・2πf(a[f]+1)/N)を出力する第1のシフト量換算部と、
    周波数情報f毎に、前記整数小数分離部から出力された整数a[f]を入力して、該入力した整数a[f]に基づいて周波数情報fに対するシフト換算量Ga[f][f]=exp(j・2πf・a[f]/N)を出力する第2のシフト量換算部と、
    周波数情報f毎に、前記第1のシフト量換算部から出力されたシフト換算量Ga[f]+1[f]と前記離散フーリエ変換部から出力された離散フーリエ変換信号S[f]とを入力して、該入力したシフト換算量Ga[f]+1[f]と該入力した離散フーリエ変換信号S[f]とを乗算することにより、シフト済み離散信号S[f]Ga[f]+1[f]を出力する第1の周波数毎乗算部と、
    周波数情報f毎に、前記第2のシフト量換算部から出力されたシフト換算量Ga[f][f]と前記離散フーリエ変換部から出力された離散フーリエ変換信号S[f]とを入力して、該入力したシフト換算量Ga[f][f]と該入力した離散フーリエ変換信号S[f]とを乗算することにより、シフト済み離散信号S[f]Ga[f][f]を出力する第2の周波数毎乗算部と、
    周波数情報f毎に、前記第1の周波数毎乗算部から出力されたシフト済み離散信号S[f]Ga[f]+1[f]と前記整数小数分離部から出力された実数b[f]とを入力し、該入力したシフト済み離散信号S[f]Ga[f]+1[f]の周波数情報fの信号強度S[f]Ga[f]+1[f]に、該入力した実数b[f]に基づいて生成された係数Cb[f][f]=sin(2πf・b[f]/N)/sin(2πf/N)を乗算することにより、重み付け離散信号Cb[f][f]S[f]Ga[f]+1[f]を出力する第1の係数乗算部と、
    周波数情報f毎に、前記第2の周波数毎乗算部から出力されたシフト済み離散信号S[f]Ga[f][f]と前記小数減算部から出力された実数1−b[f]とを入力し、該入力したシフト済み離散信号S[f]Ga[f][f]の周波数情報fの信号強度S[f]Ga[f][f]に、該入力した実数1−b[f]に基づいて生成された係数C1-b[f][f]=sin(2πf(1−b[f])/N)/sin(2πf/N)を乗算することにより、重み付け離散信号C1-b[f][f]S[f]Ga[f][f]を出力する第2の係数乗算部と、
    周波数情報f毎に、前記第1の係数乗算部から出力された重み付け離散信号Cb[f][f]S[f]Ga[f]+1[f]と前記第2の係数乗算部から出力された重み付け離散信号C1-b[f][f]S[f]Ga[f][f]とを入力して、該入力した重み付け離散信号Cb[f][f]S[f]Ga[f]+1[f]と該入力した重み付け離散信号C1-b[f][f]S[f]Ga[f][f]とを加算することにより、離散フーリエ変換合成信号S’[f]={Cb[f][f]Ga[f]+1[f]+C1-b[f][f]Ga[f][f]}S[f]を出力する合成部と、
    前記合成部から出力された離散フーリエ変換合成信号S’[f]を周波数情報f毎に入力して、周波数情報f毎に入力した全ての離散フーリエ変換合成信号S’[f]を離散フーリエ逆変換することにより、合成信号s’[i]を出力する離散フーリエ逆変換部と
    を備えることを特徴とする一次元信号シフト装置。
  2. 周波数情報f毎に、外部から出力された実数であるシフト量m[f]を入力し、該入力したシフト量m[f]の整数部分の整数a[f]及びシフト量m[f]の小数部分の実数b[f]を出力する整数小数分離部と、
    周波数情報f毎に、前記整数小数分離部から出力された整数a[f]を入力し、入力した数a[f]に1を加算することにより整数a[f]+1を出力する整数加算部と、
    周波数情報f毎に、前記整数小数分離部から出力された実数b[f]を入力し、入力した実数b[f]を1から減算して、実数1−b[f]を出力する小数減算部と、
    外部から出力されたi番目の離散信号を示す離散信号s[i]を入力して、該入力した離散信号s[i]を離散フーリエ変換して、離散フーリエ変換信号S[f]を出力する離散フーリエ変換部と、
    周波数情報f毎に、前記整数加算部から出力された整数a[f]+1を入力して、該入力した整数a[f]+1に基づいて周波数情報fに対するシフト換算量Ga[f]+1[f]=exp(j・2πf(a[f]+1)/N)を出力する第1のシフト量換算部と、
    周波数情報f毎に、前記整数小数分離部から出力された整数a[f]を入力して、該入力した整数a[f]に基づいて周波数情報fに対するシフト換算量Ga[f][f]=exp(j・2πf・a[f]/N)を出力する第2のシフト量換算部と、
    周波数情報f毎に、前記第1のシフト量換算部から出力されたシフト換算量Ga[f]+1[f]と前記整数小数分離部から出力された実数b[f]とを入力し、該入力したシフト換算量Ga[f]+1[f]に、該入力した実数b[f]に基づいて生成された係数Cb[f][f]=sin(2πf・b[f]/N)/sin(2πf/N)を乗算することにより、重み付けシフト換算量Cb[f][f]Ga[f]+1[f]を出力する第1の係数乗算部と、
    周波数情報f毎に、前記第2のシフト量換算部から出力されたシフト換算量Ga[f][f]と前記小数減算部から出力された実数1−b[f]とを入力し、該入力したシフト換算量Ga[f][f]に、該入力した実数1−b[f]に基づいて生成された係数C1-b[f][f]=sin(2πf(1−b[f])/N)/sin(2πf/N)を乗算することにより、重み付けシフト換算量C1-b[f][f]Ga[f][f]を出力する第2の係数乗算部と、
    周波数情報f毎に、前記第1の係数乗算部から出力された重み付けシフト換算量Cb[f][f]Ga[f]+1[f]と前記第2の係数乗算部から出力された重み付けシフト換算量C1-b[f][f]Ga[f][f]とを入力して、該入力した重み付けシフト換算量Cb[f][f]Ga[f]+1[f]と重み付けシフト換算量C1-b[f][f]Ga[f][f]を加算することにより、合成シフト換算量G’[f]=Cb[f][f]Ga[f]+1[f]+C1-b[f][f]Ga[f][f]を出力する合成部と、
    周波数情報f毎に、前記合成部から出力された合成シフト換算量G’[f]と前記離散フーリエ変換部から出力された離散フーリエ変換信号S[f]とを入力して、該入力した合成シフト換算量G’[f]と該入力した離散フーリエ変換信号S[f]とを乗算することにより、離散フーリエ変換合成信号S’[f]=G’[f]S[f]={Cb[f][f]Ga[f]+1[f]+C1-b[f][f]Ga[f][f]}S[f]を出力する周波数毎乗算部と、
    前記周波数毎乗算部から出力された離散フーリエ変換合成信号S’[f]を周波数毎に入力して、周波数毎に入力した全ての離散フーリエ変換合成信号S’[f]を離散フーリエ逆変換することにより、合成信号s’[i]を出力する離散フーリエ逆変換部と
    を備えることを特徴とする一次元信号シフト装置。
  3. 前記シフト量m[f]は、周波数情報fによらず一定であることを特徴とする請求項1又は2に記載の一次元信号シフト装置。
  4. 整数小数分離部が、周波数情報f毎に、外部から出力された実数であるシフト量m[f]を入力し、該入力したシフト量m[f]の整数部分の整数a[f]及びシフト量m[f]の小数部分の実数b[f]を出力するステップと、
    整数加算部が、周波数情報f毎に、前記整数小数分離部から出力された整数a[f]を入力し、入力した数a[f]に1を加算することにより整数a[f]+1を出力するステップと、
    小数減算部が、周波数情報f毎に、前記整数小数分離部から出力された実数b[f]を入力し、入力した実数b[f]を1から減算することにより実数1−b[f]を出力するステップと、
    離散フーリエ変換部が、外部から出力されたi番目の離散信号を示す離散信号s[i]を入力して、該入力した離散信号s[i]を離散フーリエ変換することにより、離散フーリエ変換信号S[f]を出力するステップと、
    第1のシフト量換算部が、周波数情報f毎に、前記整数加算部から出力された整数a[f]+1を入力して、該入力した整数a[f]+1に基づいて周波数情報fに対するシフト換算量Ga[f]+1[f]=exp(j・2πf(a[f]+1)/N)を出力するステップと、
    第2のシフト量換算部が、周波数情報f毎に、前記整数小数分離部から出力された整数a[f]を入力して、該入力した整数a[f]に基づいて周波数情報fに対するシフト換算量Ga[f][f]=exp(j・2πf・a[f]/N)を出力するステップと、
    第1の周波数毎乗算部が、周波数情報f毎に、前記第1のシフト量換算部から出力されたシフト換算量Ga[f]+1[f]と前記離散フーリエ変換部から出力された離散フーリエ変換信号S[f]とを入力して、該入力したシフト換算量Ga[f]+1[f]と該入力した離散フーリエ変換信号S[f]とを乗算することにより、シフト済み離散信号S[f]Ga[f]+1[f]を出力するステップと、
    第2の周波数毎乗算部が、周波数情報f毎に、前記第2のシフト量換算部から出力されたシフト換算量Ga[f][f]と前記離散フーリエ変換部から出力された離散フーリエ変換信号S[f]とを入力して、該入力したシフト換算量Ga[f][f]と該入力した離散フーリエ変換信号S[f]とを乗算することにより、シフト済み離散信号S[f]Ga[f][f]を出力するステップと、
    第1の係数乗算部が、周波数情報f毎に、前記第1の周波数毎乗算部から出力されたシフト済み離散信号S[f]Ga[f]+1[f]と前記整数小数分離部から出力された実数b[f]とを入力し、該入力したシフト済み離散信号S[f]Ga[f]+1[f]の周波数情報fの信号強度S[f]Ga[f]+1[f]に、該入力した実数b[f]に基づいて生成された係数Cb[f][f]=sin(2πf・b[f]/N)/sin(2πf/N)を乗算して、重み付け離散信号Cb[f][f]S[f]Ga[f]+1[f]を出力するステップと、
    第2の係数乗算部が、周波数情報f毎に、前記第2の周波数毎乗算部から出力されたシフト済み離散信号S[f]Ga[f][f]と前記小数減算部から出力された実数1−b[f]とを入力し、該入力したシフト済み離散信号S[f]Ga[f][f]の周波数情報fの信号強度S[f]Ga[f][f]に、該入力した実数1−b[f]に基づいて生成された係数C1-b[f][f]=sin(2πf(1−b[f])/N)/sin(2πf/N)を乗算して、重み付け離散信号C1-b[f][f]S[f]Ga[f][f]を出力するステップと、
    合成部が、周波数情報f毎に、前記第1の係数乗算部から出力された重み付け離散信号Cb[f][f]S[f]Ga[f]+1[f]と前記第2の係数乗算部から出力された重み付け離散信号C1-b[f][f]S[f]Ga[f][f]とを入力して、該入力した重み付け離散信号Cb[f][f]S[f]Ga[f]+1[f]と該入力した重み付け離散信号C1-b[f][f]S[f]Ga[f][f]とを加算することにより、離散フーリエ変換合成信号S’[f]={Cb[f][f]Ga[f]+1[f]+C1-b[f][f]Ga[f][f]}S[f]を出力するステップと、
    離散フーリエ逆変換部が、前記合成部から出力された離散フーリエ変換合成信号S’[f]を周波数情報f毎に入力して、周波数情報f毎に入力した全ての離散フーリエ変換合成信号S’[f]を離散フーリエ逆変換することにより、合成信号s’[i]を出力するステップと
    を備えることを特徴とする方法。
  5. 整数小数分離部が、周波数情報f毎に、外部から出力された実数であるシフト量m[f]を入力し、該入力したシフト量m[f]の整数部分の整数a[f]及びシフト量m[f]の小数部分の実数b[f]を出力するステップと、
    整数加算部が、周波数情報f毎に、前記整数小数分離部から出力された整数a[f]を入力し、入力した数a[f]に1を加算することにより整数a[f]+1を出力するステップと、
    小数減算部が、周波数情報f毎に、前記整数小数分離部から出力された実数b[f]を入力し、入力した実数b[f]を1から減算することにより実数1−b[f]を出力するステップと、
    離散フーリエ変換部が、外部から出力されたi番目の離散信号を示す離散信号s[i]を入力して、該入力した離散信号s[i]を離散フーリエ変換することにより、離散フーリエ変換信号S[f]を出力するステップと、
    第1のシフト量換算部が、周波数情報f毎に、前記整数加算部から出力された整数a[f]+1を入力して、該入力した整数a[f]+1に基づいて周波数情報fに対するシフト換算量Ga[f]+1[f]=exp(j・2πf(a[f]+1)/N)を出力するステップと、
    第2のシフト量換算部が、周波数情報f毎に、前記整数小数分離部から出力された整数a[f]を入力して、該入力した整数a[f]に基づいて周波数情報fに対するシフト換算量Ga[f][f]=exp(j・2πf・a[f]/N)を出力するステップと、
    第1の係数乗算部が、周波数情報f毎に、前記第1のシフト量換算部から出力されたシフト換算量Ga[f]+1[f]と前記整数小数分離部から出力された実数b[f]とを入力し、該入力したシフト換算量Ga[f]+1[f]に、該入力した実数b[f]に基づいて生成された係数Cb[f][f]=sin(2πf・b[f]/N)/sin(2πf/N)を乗算することにより、重み付けシフト換算量Cb[f][f]Ga[f]+1[f]を出力するステップと、
    第2の係数乗算部が、周波数情報f毎に、前記第2のシフト量換算部から出力されたシフト換算量Ga[f][f]と前記小数減算部から出力された実数1−b[f]とを入力し、該入力したシフト換算量Ga[f][f]に、該入力した実数1−b[f]に基づいて生成された係数C1-b[f][f]=sin(2πf(1−b[f])/N)/sin(2πf/N)を乗算することにより、重み付けシフト換算量C1-b[f][f]Ga[f][f]を出力するステップと、
    合成部が、周波数情報f毎に、前記第1の係数乗算部から出力された重み付けシフト換算量Cb[f][f]Ga[f]+1[f]と前記第2の係数乗算部から出力された重み付けシフト換算量C1-b[f][f]Ga[f][f]とを入力して、該入力した重み付けシフト換算量Cb[f][f]Ga[f]+1[f]と重み付けシフト換算量C1-b[f][f]Ga[f][f]を加算することにより、合成シフト換算量G’[f]=Cb[f][f]Ga[f]+1[f]+C1-b[f][f]Ga[f][f]を出力するステップと、
    周波数毎乗算部が、周波数情報f毎に、前記合成部から出力された合成シフト換算量G’[f]と前記離散フーリエ変換部から出力された離散フーリエ変換信号S[f]とを入力して、該入力した合成シフト換算量G’[f]と該入力した離散フーリエ変換信号S[f]とを乗算することにより、離散フーリエ変換合成信号S’[f]=G’[f]S[f]={Cb[f][f]Ga[f]+1[f]+C1-b[f][f]Ga[f][f]}S[f]を出力するステップと、
    離散フーリエ逆変換部が、前記周波数毎乗算部から出力された離散フーリエ変換合成信号S’[f]を周波数毎に入力して、周波数毎に入力した全ての離散フーリエ変換合成信号S’[f]を離散フーリエ逆変換することにより、合成信号s’[i]を出力するステップと
    を備えることを特徴とする方法。
  6. 前記シフト量m[f]は、周波数情報fによらず一定であることを特徴とする請求項4又は5に記載の方法。
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