JP2823751B2 - サンプリング周波数変換装置 - Google Patents

サンプリング周波数変換装置

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JP2823751B2 JP4270765A JP27076592A JP2823751B2 JP 2823751 B2 JP2823751 B2 JP 2823751B2 JP 4270765 A JP4270765 A JP 4270765A JP 27076592 A JP27076592 A JP 27076592A JP 2823751 B2 JP2823751 B2 JP 2823751B2
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H17/00Networks using digital techniques
    • H03H17/02Frequency selective networks
    • H03H17/06Non-recursive filters
    • H03H17/0621Non-recursive filters with input-sampling frequency and output-delivery frequency which differ, e.g. extrapolation; Anti-aliasing
    • H03H17/0635Non-recursive filters with input-sampling frequency and output-delivery frequency which differ, e.g. extrapolation; Anti-aliasing characterized by the ratio between the input-sampling and output-delivery frequencies
    • H03H17/0685Non-recursive filters with input-sampling frequency and output-delivery frequency which differ, e.g. extrapolation; Anti-aliasing characterized by the ratio between the input-sampling and output-delivery frequencies the ratio being rational

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はサンプリング周波数変換
装置に関し、周波数Mのサンプリング周波数によってサ
ンプリングされた入力データを周波数Nのサンプリング
周波数によってサンプリングされたデータに変換するサ
ンプリング周波数変換装置に関する。
【0002】
【従来の技術】サンプリング周波数M=F×m1×m2×
……×mK(m1、m2、……、mKは正の整数)によって
サンプリングされた入力データを、サンプリング周波数
N=F×n1×n2×……×nK(n1、n2、……、nK
正の整数)によってサンプリングされたデータに変換す
る場合、従来のサンプリング周波数変換装置は図4に示
すように、入力データをni倍のオーバーサンプリング
をするオーバーサンプリングフィルタOiと入力データ
をmi倍のダウンサンプリングするダウンサンプリング
フィルタDiとの直列接続回路をi段縦続接続して構成
している。
【0003】
【発明が解決しとうとする課題】しかしながらこの場合
に、縦続接続されるオーバーサンプリングフィルタOi
とダウンサンプリングフィルタDiについてみたとき、
(ni/mi)が(ni/mi)<1となる場合があ
る。このようになったときは、入力データをni倍のオ
ーバーサンプリングに続いてmiにダウンサンプリング
されることになり、サンプリング周波数が下がり、信号
の周波数帯域の上限と、折り返し成分の下限との余裕が
少なくなる。その場合に、次段のオーバーサンプリング
フィルタは急峻な特性が必要となり、フィルタのタップ
数が増加し、ハードウエアが大規模になるという問題点
があった。
【0004】それを具体的に示せば図5に示すように、
サンプリング周波数48kHzによってサンプリングさ
れた入力データをサンプリング周波数44.1kHzに
よってサンプリングされたデータに変換する場合、M=
48kHz=300Hz×5×8×4、N=44.1k
Hz=300Hz×7×7×3である。したがって、
接続されるオーバーサンプリングフィルタとダウンサ
ンプリングフィルタとの直列接続回路の段数iはi=3
であり、F=300、m1=5、m2=8、m3=4、n1
=7、n2=7、n3=3である。したがって、この場合
のサンプリング周波数変換装置の構成は図5に示すよう
に、オーバーサンプリングフィルタ11、13、15と
ダウンサンプリングフィルタ12、14、16とで構成
される。
【0005】しかしながら、図5に示す構成の場合に2
段目のオーバーサンプリングフィルタ13の入力側でサ
ンプリング周波数は48kHz×7/5=67.2kH
zであって、信号の周波数帯域を20KHzとした場
合、折り返し成分の下限との余裕は図6(a)に示すよ
うに、27.2(=47.2−20)kHzとなる。つ
ぎに3段目のオーバーサンプリングフィルタ15の入力
側でサンプリング周波数は図6(b)に示すように、5
8.8kHz(=67.2kHz×7/8)となり、折
り返し成分との余裕は18.8kHzとなる。この結果
3段目のオーバーサンプリングフィルタ15のタップ数
は2段目に比較して長くなり、その回路規模は大きくな
る。
【0006】本発明は、小規模の構成で済むサンプリン
グ周波数変換装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のサンプリング周
波数変換装置は、周波数Mのサンプリング周波数によっ
てサンプリングされた入力データを周波数Nのサンプリ
ング周波数によってサンプリングされたデータに変換す
るサンプリング周波数変換装置であって、サンプリング
周波数M=F×m1×m2×……×mK×mK+1(m1
2、……、mK、mK+1は正の整数)とし、サンプリン
グ周波数N=F×n1×n2×……×nK(n1、n2、…
…、nKは正の整数)として、k段縦続接続され、かつ
入力されたデータをni(i=12…k)倍のオーバー
サンプリングするオーバーサンプリングフィルタと該オ
ーバーサンプリングフィルタの出力をmi(i=12…
k)倍のダウンサンプリングするダウンサンプリングフ
ィルタとの直列回路と、k段目のダウンサンプリングフ
ィルタの出力をmK+1倍のダウンサンプリングするダウ
ンサンプリングフィルタとからなり、ni/mi>1に
設定することを特徴とする。
【0008】
【作用】本発明のサンプリング周波数変換装置によれ
ば、入力されたデータがni倍のオーバーサンプリング
フィルタによってni倍のオーバーサンプリングがさ
れ、該オーバサンプリングフィルイタの出力がmi倍の
ダウンサンプリングフィルタによってmi倍のダウンサ
ンプリングされる。このni/mi倍のサンプリングが
k段なされた後、mK+1倍のダウンサンプリングがされ
て、変換された出力データとして出力される。
【0009】しかるに上記のように対をなすオーバサン
プリングフィルタとダウンサンプリングフィルタによる
処理の最後に、1段ダウンサンプリングフィルタが設け
られているために、ni/mi>1に夫々の対をなすオ
ーバーサンプリングフィルタとダウンサンプリングフィ
ルタとのオーバーサンプリング倍数とダウンサンプリン
ブ倍数とが設定できる。したがって、i番目のオーバー
サンプリングフィルタは(i−1)段目のオーバーサン
プリングフィルタのタップ数より少ないタップ数のオー
バーサンプリングフィルタとなり、回路規模が小さくな
る。
【0010】
【実施例】以下本発明を実施例により説明する。図1は
本発明の一実施例の構成を示すブロック図である。本実
施例はサンプリング周波数48kHzによってサンプリ
ングされた入力データをサンプリング周波数44.1k
Hzによってサンプリングされたデータに変換するサン
プリング周波数変換装置を例示している。
【0011】本実施例においては、サンプリング周波数
M(M=48kHz)をM=300Hz×5×4×2×
4に分解し、サンプリング周波数N(N=44.1kH
z)をN=300Hz×7×7×3に分解する。したが
って、i=3、F=300、m1=5、m2=4、m3
2、m4=4、n1=7、n2=7、n3=3となって、対
をなす段数は3段に、さらにダウンサンプリングフィル
タを1個加えて構成する図1に示すようになる。すなわ
ちオーバーサンプリングフィルタ11、13、15と、
ダウンサンプリングフィルタ12、18、20、22と
から構成する。このようにすることにより、対応するオ
ーバーサンプリングフィルタとダウンサンサンプリング
フィルタにおいて、ni/miはni/mi>1とする
ことができる。
【0012】そこで、サンプリング周波数48kHzで
サンプリングされた入力データは、オーバサンプリング
フィルタ11によって7倍のオーバーサンプリングがな
され、ついでダウンサンプリングフィルタ12によって
5倍のダウンサンプリングがなされる。ダウンサンプリ
ングフィルタ12の出力はオーバーサンプリングフィル
タ13によって7倍のオーバーサンプリングがなされ、
続いてダウンサンプリングフィルタ18によって4倍の
ダウンサンプリングがなされる。
【0013】ダウンサンプリングフィルタ18の出力は
オーバーサンプリングフィルタ15によって3倍のオー
バーサンプリングがなされ、続いてダウンサンプリング
フィルタ20によって2倍のダウンサンプリングがなさ
れる。ダウンサンプリングフィルタ20の出力はダウン
サンプリングフィルタ22によって4倍のダウンサンプ
リングがなされて、出力される。
【0014】したがって、ダウンサンプリングフィルタ
22からの出力は、48kHz×(7/5)×(7/
4)×(3/2)×(1/4)=44.1kHzとなっ
て、44.1kHzのサンプリング周波数によってサン
プリングされたデータ、すなわちサンプリング周波数が
変換されたデータが出力されることになる。
【0015】上記の上記のように構成された本実施例の
サンプリング周波数変換装置において、2段目のオーバ
ーサンプリングフィルタ13の入力側でサンプリング周
波数は48kHz×7/5=67.2kHzであって、
信号の周波数帯域を20KHzとした場合、折り返し成
分の下限との余裕は図2(a)に示すように、27.2
(=47.2−20)kHzとなる。つぎに3段目のオ
ーバーサンプリングフィルタ15の入力側でサンプリン
グ周波数は図2(b)に示すように、117.6kHz
(=67.2kHz×7/4)となり、折り返し成分と
の余裕は77.6kHzとなる。
【0016】この結果、3段目のオーバーサンプリング
フィルタ15のタップ数は比較的少なくて済む。前記し
た従来例の場合においては折り返し成分との余裕は1
8.8kHzであったのに対し、本実施例ではそれの4
倍程度の余裕がある。したがって本実施例の3段目のオ
ーバーサンプリングフィルタ15のタップ数は従来の1
/4程度で済むことになる。そこで回路規模は小さくて
済む。
【0017】なお、上記した例を一般化した場合は図3
に示すように、周波数Mのサンプリング周波数によって
サンプリングされた入力データを周波数Nのサンプリン
グ周波数によってサンプリングされたデータに変換する
サンプリング周波数変換装置において、サンプリング周
波数M=F×m1×m2×……×mK×mK+1(m1、m2
……、mK、mK+1は正の整数)とし、サンプリング周波
数N=F×n1×n2×……×nK(n1、n2、……、nK
は正の整数)として、k段縦続接続され、かつ入力され
たデータをni(i=12…k)倍のオーバーサンプリ
ングするオーバーサンプリングフィルタViと該オーバ
ーサンプリングフィルタViの出力をmi(i=12…
k)倍のダウンサンプリングするダウンサンプリングフ
ィルタWiとの直列回路と、k段目のダウンサンプリン
グフィルタWKの出力をmK+1倍のダウンサンプリングす
るダウンサンプリングフィルタWK+1とから構成する。
【0018】図3に示した場合においても、ni/mi
はni/mi>1とすることができて、信号の周波数帯
域の上限と折り返し成分の下限との余裕は十分に取れ
て、オーバーサンプリングフィルタのタップ数を少なく
することができる。この結果、回路規模が小さくなる。
【0019】
【発明の効果】以上説明した如く本発明のサンプリング
周波数変換装置によれば、サンプリング周波数変換装置
を、k段縦続接続され、かつ入力されたデータをni
(i=12…k)倍のオーバーサンプリングするオーバ
ーサンプリングフィルタと該オーバーサンプリングフィ
ルタの出力をmi(i=12…k)倍のダウンサンプリ
ングするダウンサンプリングフィルタとの直列回路と、
k段目のダウンサンプリングフィルタの出力をmK+1
のダウンサンプリングするダウンサンプリングフィルタ
とから構成したため、必ずni/mi>1とすることが
できて、信号の周波数帯域の上限と折り返し成分の下限
との余裕は十分に取れ、オーバーサンプリングフィルタ
のタップ数を少なくすることができ、この結果、回路規
模が小さくなる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。
【図2】本発明の一実施例の作用の説明に供するための
周波数スペクトルを示す模式図である。
【図3】本発明の一実施例を一般化したときの構成を示
すブロック図である。
【図4】従来のサンプリング周波数変換装置の構成を示
すブロック図である。
【図5】従来のサンプリング周波数変換装置における具
体例の構成を示すブロック図である。
【図6】従来のサンプリング周波数変換装置における具
体例の作用の説明に供するための周波数スペクトルを示
す模式図である。
【符号の説明】
11、13、15、ViおよびOi オーバーサンプリ
ングフィルタ 12、18、20、22、Wi、Wi+1およびDi ダ
ウンサンプリングフィルタ
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H03M 7/00 H03H 17/00 H03M 1/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 周波数Mのサンプリング周波数によって
    サンプリングされた入力データを周波数Nのサンプリン
    グ周波数によってサンプリングされたデータに変換する
    サンプリング周波数変換装置であって、サンプリング周
    波数M=F×m1×m2×……×mK×mK+1(m1、m2
    ……、mK、mK+1は正の整数)とし、サンプリング周波
    数N=F×n1×n2×……×nK(n1、n2、……、nK
    は正の整数)として、k段縦続接続され、かつ入力され
    たデータをni(i=12…k)倍のオーバーサンプリ
    ングするオーバーサンプリングフィルタと該オーバーサ
    ンプリングフィルタの出力をmi(i=12…k)倍の
    ダウンサンプリングするダウンサンプリングフィルタと
    の直列回路と、k段目のダウンサンプリングフィルタの
    出力をmK+1倍のダウンサンプリングするダウンサンプ
    リングフィルタとからなり、ni/mi>1に設定する
    ことを特徴とするサンプリング周波数変換装置。
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