JP7252492B2 - 同期検波装置、同期検波方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、同期検波装置、同期検波方法及びプログラムに関する。

雑音中の微弱信号を検出する同期検波回路（例えば、ロックインアンプ）が、広く用いられている。例えば、同期検波回路は、無線信号の復調等に広く用いられている。また、同期検波回路は、制御対象（装置）の出力を安定させるためのフィードバックシステムにも広く用いられている。

図１３は、ＤＣ（Direct Current）電源と制御対象との例を示す図である。ＤＣ電源は、制御電圧を制御対象に出力する。制御対象は、制御電圧に応じて、所定の正値の出力（例えば、熱量、光強度）を生成する。

図１４は、制御電圧と制御対象の出力との関係を示す図である。横軸は、制御電圧を示す。縦軸は、制御対象の出力を示す。制御対象の出力は、制御電圧に応じて、実線に示されているように変化する。図１４では、制御対象の出力が最大に保たれることが目標とされる。制御対象の動作が安定しており外部環境の変化に影響をほとんど受けない場合、ＤＣ電源は、目標として定められた電圧を、制御対象に出力する。ＤＣ電源が制御電圧を制御対象に出力し続けることによって、制御対象は最大出力を維持する。

しかしながら、環境温度及び経時劣化によって、制御対象（多くの場合、工業製品）の出力の特性は変化することが多い。図１４の破線に示されているように、最大出力を得ることができる制御電圧は、目標に対して微妙に変化する。最大出力を制御対象が維持するという目標が達成されるために、図１５に示すような同期検波回路を備えるフィードバックシステムが広く用いられている。

図１５は、フィードバックシステム３００の構成の例を示す図である。フィードバックシステム３００は、デジタル回路又はアナログ回路を用いて実現可能である。以下では、フィードバックシステムは、一例としてデジタル回路を用いて実現される。

フィードバックシステム３００は、演算部と、ディザ信号発生器と、加算部と、デジタル・アナログ・コンバータ（ＤＡＣ）と、制御対象と、タップと、モニタ部と、ＡＤＣと、同期検波回路（乗算部、ローパス・フィルタ（ＬＰＦ））とを備える。

演算部は、同期検波回路の出力に応じて、制御信号を生成する。ディザ信号発生器は、ディザリングを制御信号に対して実行する際に用いられるディザ信号を生成する。ディザ信号では、特定の周波数で正値と負値との２値が入れ替わる。ディザ信号の周波数は「ｆｄ」である。加算部は、ディザ信号の周波数「ｆｄ」のタイミングで制御信号に加算する。制御信号及びディザ信号がデジタルデータの信号であるため、加算部は、数値演算によって加算処理を実行する。加算部は、加算処理の結果をＤＡＣに出力する。ＤＡＣは、加算処理の結果に応じて制御電圧を生成する。ＤＡＣは、制御電圧を制御対象に出力する。制御対象が例えば光源である場合、制御対象は、制御電圧に応じて光を出力する。タップは、制御対象の出力の一部をモニタ部に出力する。

制御電圧には、周波数「ｆｄ」で変化するディザ信号が重畳されている。このため、制御対象の出力には、周波数「ｆｄ」で変化するディザ信号による微小な変調が加わる。通常では、変調の振幅は、実用上問題にならない程度に小さく抑えられている。以下、ディザ信号の周波数成分を「ディザ成分」という。

ディザ信号発生器は、ディザ信号を連続的に生成する。ディザ信号が連続的に生成されている場合でも、ディザ成分は、制御対象の状態に応じて、制御対象の出力において消失することがある。また、ディザ成分の位相は、制御対象の状態に応じて反転することもある。

図１６は、制御電圧に対する制御対象の依存性の例を示す図である。横軸は、制御電圧を示す。縦軸は、制御対象の出力を示す。図１７は、ディザ信号と、制御対象の出力波形との例を示す図である。図１６に示された「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」の各範囲は、図１７に示された「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」の各波形に対応付けられている。

通常のフィードバックシステムでは、ディザ成分の振幅は、実用上問題にならない程度に小さいが、図１７では、理解を容易にするため、ディザ成分の振幅が誇張して示されている。ディザ信号の位相と、制御対象の出力に重畳するディザ成分の位相とには、制御対象の応答時間に応じて、僅かな位相遅延が生じることがある。位相遅延が大きければ位相遅延を補正する必要が生じるが、以下では位相遅延の補正は本質ではないので、特に断らない限り、位相遅延を無視をして説明が行われる。

制御電圧が目標よりも低い場合（「Ａ」の場合）、制御対象の出力に、周波数「ｆｄ」のディザ成分が生じる。ディザ信号の位相に対して、ディザ成分の位相は同じである。制御電圧が目標に一致している場合（「Ｂ」の場合）、制御対象の出力にディザ成分が生じない代わりに、折り返しに起因する周波数「２ｆｄ」の成分（２倍波）が制御対象の出力に生じる。制御電圧が目標より高い場合（「Ｃ」の場合）、制御対象の出力に、周波数「ｆｄ」のディザ成分が生じる。制御電圧が目標より高い場合（「Ｃ」の場合）、ディザ信号の位相に対して、ディザ成分の位相は逆である。

図１５に戻り、フィードバックシステム３００の構成の例の説明を続ける。制御対象の出力は、モニタ部（モニタ回路）によって検出される。制御対象（熱源機）の出力が熱である場合、モニタ部には温度計が用いられてもよい。制御対象（例えば、光通信機、光源）の出力が光である場合、制御対象の出力の一部は、光導波路を有するタップによって分岐され、モニタ部に入力されてもよい。以下では、タップを用いたモニタ系における説明が行われる。制御対象の出力におけるディザ成分又は２倍波は、モニタ部によって検出される。

モニタ部によって検出されたディザ成分又はディザ成分の２倍波は、アナログディジタルコンバータ（ＡＤＣ）に送られ、ディジタルデータに変換された上で、ディジタルコントローラの一部を成す同期検波回路に入力される。

ディザ信号発生器は、同期検波のリファレンスクロック（RefClk）の発生器としても用いられる。制御対象の応答時間に応じてディザ成分の位相が遅延した場合には、リファレンスクロックに対してスキュー処理が実行されてもよい。ディザ信号発生器は、リファレンスクロックを、同期検波回路の乗算部に出力する。フィードバックシステム３００では、乗算部は、ＡＤＣの出力にリファレンスクロックを乗算する。ＡＤＣの出力とリファレンスクロックとがデジタルデータであるため、乗算は、数値演算によって乗算処理を実行する。

リファレンスクロックは、図１７に示されたディザ信号と同様に、正及び負に均等に変動する。このため、乗算処理の結果も正及び負に変動する。しかし、乗算処理の結果は、正及び負に均等には変動しない。なぜなら、ＡＤＣの出力は、図１７に示された制御対象の出力に比例して常に正値であっても、ＡＤＣの出力の大きさが一様ではないためである。すなわち、乗算処理の結果の絶対値は一様でない。

図１７に示された「Ａ」の場合、乗算処理の結果の絶対値は、乗算処理の結果が正値である場合に大きい。図１７に示された「Ｂ」の場合、乗算処理の結果の絶対値は、概ね均等になる。ただし、制御対象の出力の波形において折り返しに起因する突出部分は、均等にはならない。図１７に示された「Ｃ」の場合、乗算処理の結果の絶対値は、乗算処理の結果が負値である場合に大きい。

デジタル・ローパスフィルタ（Digital LPF）は、乗算処理の結果を平均化する。演算部（演算処理回路）は、同期検波の結果をデジタル・ローパスフィルタから取得する。図１７に示された「Ａ」の場合、演算部は、正値をデジタル・ローパスフィルタから取得する。図１７に示された「Ｂ」の場合、演算部は、０をデジタル・ローパスフィルタから取得する。図１７に示された「Ｃ」の場合、演算部は、負値をデジタル・ローパスフィルタから取得する。

演算部は、フィードバック制御によって、制御対象の出力を最大値に維持する。演算部は、同期検波の結果が正値である場合、制御信号の値を大きくする。演算部は、同期検波の結果が０である場合、制御信号の値を維持する。演算部は、同期検波の結果が負である場合、制御信号の値を小さくする。

フィードバック系では、同期検波の結果の位相（符号）は、同期検波の結果の絶対値の大きさよりも重要である。フィードバックゲインの最適化のためには、ディザ成分の振幅に比例した同期検波の結果が得られることが望ましい。しかし仮に、ディザ成分の振幅と同期検波の結果との間に非線形性がある場合でも、同期検波の結果の符号が正しく得られていれば、制御信号の過不足は正確に判定される。制御信号の過不足が正確に判定された場合、ディザ成分の振幅と同期検波の結果との間に非線形性があっても、フィードバック制御は可能である（特許文献１参照）。

特開２０００－２２２５８号公報

実際のフィードバック系では、制御対象に対する擾乱とモニタ部の回路雑音とに応じて、制御対象の出力には雑音が常に重畳されている。このため、ＡＤＣの出力にも雑音が常に重畳されている。

図１８は、リファレンスクロックと、制御対象の出力と、ＡＤＣの出力との例を示す図である。デジタル回路は、離散的な量の変化を処理することができても、連続的な量の変化を処理することができない。図１８において黒丸印で示されているように、ＡＤＣの出力は、一定の時間間隔でサンプリングされる。デジタル回路は、サンプリングデータに対してデータ処理を実行する。

図１８では、ディザリングの周波数「ｆｄ」の逆数に相当する周期「Ｔｄ」で、ＡＤＣの出力における６個のサンプリングデータが取得される。しかしながら、一般にディザ成分の振幅は、非常に小さく、回路雑音の振幅と同レベルである。そこで、同期検波が精度よく行われるためには、乗算処理が多数回行われることと、ディジタルＬＰＦによる長時間にわたる平滑化とが重要となる。デジタル・ローパスフィルタは、長時間の乗算処理の結果を平滑化する。このため、同期検波の精度の向上と処理時間の短縮とには、トレードオフの関係がある。このように、同期検波の精度を一定以上にするための処理時間を短縮することができないという問題がある。

上記事情に鑑み、本発明は、同期検波の精度を一定以上にするための処理時間を短縮することが可能である同期検波装置、同期検波方法及びプログラムを提供することを目的としている。

本発明の一態様は、ディザ信号が重畳された波形のサンプリングデータを、前記ディザ信号の周期に応じたリファレンス信号の周期ごとに補正する補正部と、前記リファレンス信号のレベルごとに異なる重み係数であって、前記リファレンス信号のタイミングに対応付けられた前記重み係数を、補正された前記サンプリングデータに乗算する乗算部と、補正された前記サンプリングデータと前記重み係数との乗算結果の平均を検波結果として導出する平均化部とを備える同期検波装置である。

本発明により、同期検波の精度を一定以上にするための処理時間を短縮することが可能である。

第１実施形態における、フィードバックシステムの構成の例を示す図である。 第１実施形態における、同期検波装置のハードウェア構成の例を示す図である。 第１実施形態における、波形の補正の第１例を示す図である。 第１実施形態における、波形の補正の第２例を示す図である。 第１実施形態における、同期検波装置の動作の例を示すフローチャートである。 第２実施形態における、フィードバックシステムの構成の例を示す図である。 第２実施形態における、ディザ信号と、リファレンスクロックと、制御対象の出力と、ＡＤＣの出力との例を示す図である。 第２実施形態における、波形の補正の第１例を示す図である。 第２実施形態における、波形の補正の第２例を示す図である。 第２実施形態における、波形の補正の第３例を示す図である。 第３実施形態における、フィードバックシステムの構成の例を示す図である。 第３実施形態における、ディザ信号と、ディザ信号のパターンを表す信号と、ＡＤＣの出力との例を示す図である。 ＤＣ電源と制御対象との例を示す図である。 制御電圧と制御対象の出力との関係を示す図である。 フィードバックシステムの構成の例を示す図である。 制御電圧に対する制御対象の依存性の例を示す図である。 ディザ信号と、制御対象の出力波形との例を示す図である。 リファレンスクロックと、制御対象の出力と、ＡＤＣの出力との例を示す図である。

本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は、フィードバックシステム１ａの構成の例を示す図である。フィードバックシステム１ａは、同期検波装置１０ａ（同期検波回路）を備える。

同期検波装置１０ａは、ディザ成分を雑音中から検出する装置である。

第１実施形態では、同期検波装置１０ａは、第１条件及び第２条件のうちの少なくとも一つが成立した場合、制御対象の出力（波形）に対して波形補正処理を実行する。これによって、同期検波装置１０ａは、制御対象の出力における雑音成分に対するディザ成分の比率を高くすることができる。

波形補正を実行するか否かの判断基準となる第１条件は、リファレンスクロック（リファレンス信号）の強度変化とは無相関な強度変化が制御対象の出力（波形）において検出されるという条件である。このような強度変化は、ディザ成分ではなく雑音であると判定可能である。このため、乗算処理が実行される前に、同期検波装置１０ａは強度変化（雑音）を抑圧する。

波形補正を実行するか否かの判断基準となる第２条件は、リファレンスクロックとの強い相関又は逆相関（予め定められた値以上の相関又は逆相関）を有する強度変化が制御対象の出力（波形）において検出されるという条件である。このような強度変化は、雑音ではなくディザ成分であると判定可能である。乗算処理が実行される前に、同期検波装置１０ａは、デジタル処理によって強度変化（ディザ成分）を強調する。同期検波装置１０ａは、雑音に対してディザ成分が大きくなるようすることができる。第３の条件は、リファレンス信号のパターンに対して矛盾する強度変化が検出されることである。矛盾する強度変化はディザ成分ではなく雑音と判断できるので、乗算処理が行われる前において、矛盾する強度変化がディジタル処理によって抑圧される。

同期検波装置１０ａは、乗算処理が実行される前に、第１条件から第３条件までのうちの少なくとも一つに応じて波形補正処理を実行する。これによって、同期検波装置１０ａは、短い処理時間で、同期検波の信号対雑音比を一定以上にすることができる。

フィードバックシステム１ａは、同期検波装置１０ａと、ＤＡＣ１１と、制御対象１２と、タップ１３と、モニタ部１４ａと、ＡＤＣ１５とを備える。同期検波装置１０ａは、演算部１００と、ディザ信号発生器１０１ａと、加算部１０２と、逓倍器１０３と、同期検波部１０４とを備える。同期検波部１０４は、データストレージ１０５と、波形補正部１０６とを備える。波形補正部１０６は、補正部４００と、乗算部４０１と、平均化部４０２とを備える。

なお、信号の遅延（制御系の応答時間の遅延）のレベルが無視できないレベルである場合、同期検波装置１０ａは、ディザ信号発生器１０１ａと逓倍器１０３との間に、スキュー補償のための遅延回路を備えてもよい。

図２は、同期検波装置１０ａのハードウェア構成の例を示す図である。同期検波装置１０ａは、プロセッサ２００と、メモリ２０１と、記憶装置２０２とを備える。

図１に示された各機能部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサ２００が、不揮発性の記録媒体（非一時的な記録媒体）である記憶装置２０２からメモリ２０１に展開されたプログラムを実行することにより、ソフトウェアとして実現される。

図１に示されたデータストレージ１０５は、例えば記憶装置２０２を用いて実現される。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置２０２などの非一時的な記録媒体である。プログラムは、電気通信回線を経由して送信されてもよい。

同期検波装置１０ａの一部又は全部は、例えば、ＬＳＩ（Large Scale Integration circuit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）又はＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等を用いた電子回路（electronic circuit又はcircuitry）を含むハードウェアを用いて実現されてもよい。

演算部１００（演算処理回路）は、同期検波の結果を波形補正部１０６から取得する。図１６に示された「Ａ」の場合、演算部１００は、正値を波形補正部１０６から取得する。「Ｂ」の場合、演算部１００は、０を波形補正部１０６から取得する。「Ｃ」の場合、演算部１００は、負値を波形補正部１０６から取得する。演算部１００は、同期検波の結果に応じて制御信号を生成する。

ディザ信号発生器１０１ａは、ディザリングを制御信号に対して実行する際に用いられるディザ信号を生成する。ディザ信号では、特定の周波数で正値と負値との２値が入れ替わる。ディザ信号の周波数は、「ｆｄ」である。ディザ信号発生器１０１ａは、周波数「ｆｄ」のリファレンスクロック（RefClk）を生成する。リファレンスクロックの位相は、ディザ信号の位相に同期している。

加算部１０２は、ディザ信号をディザ信号発生器１０１ａから取得する。加算部１０２は、正値と負値との２値を持つディザ信号を、ディザ信号発生器１０１ａによって生成された周波数「ｆｄ」のタイミングで制御信号に加算する。

ＤＡＣ１１は、加算処理の結果に応じて、制御電圧を生成する。制御対象１２は、予め定められた装置であり、例えば、熱源機、光通信機、光源である。制御対象１２は、制御電圧に応じて、所定の正値の出力（例えば、熱量、光強度）を生成する。制御対象１２（光源）の出力が光である場合、制御対象１２の出力の一部は、光導波路を有するタップ１３によって分岐されてもよい。タップ１３は、制御対象１２の出力の一部を、所定の外部装置及びモニタ部１４ａに出力する。モニタ部１４ａは、制御対象１２の出力におけるディザ成分を検出する。

逓倍器１０３は、周波数「ｆｄ」のリファレンスクロックを、ディザ信号発生器１０１ａから取得する。逓倍器１０３は、ディザ信号発生器１０１ａによって生成された周波数「ｆｄ」（＝１／Ｔｄ）のリファレンスクロックを、「ｎ」逓倍する。以下では、一例として、逓倍器１０３は、ディザ信号発生器１０１ａによって生成された周波数「ｆｄ」のリファレンスクロックを、「ｎ＝６」逓倍する。逓倍器１０３は、逓倍された周波数のリファレンスクロックを、ＡＤＣ１５に出力する。

ＡＤＣ１５は、逓倍されたリファレンスクロックを参照して、「Ｔｄ／６」の時間間隔でデータをサンプリングすることによって、サンプリングデータ（デジタルデータ）を生成する。ＡＤＣ１５は、サンプリングデータをデータストレージ１０５に出力する。

データストレージ１０５は、サンプリングデータを記憶する。リファレンスクロックの「ｐ」周期分のサンプリングデータである「６×ｐ個」のサンプリングデータがデータストレージ１０５に記憶された時点で、データストレージ１０５は、「ｐ」周期分のサンプリングデータを、波形補正部１０６に出力する。ここで、「ｐ」は自然数である。

データストレージ１０５は、波形補正部１０６に出力された「ｐ」周期分のサンプリングデータを、データストレージ１０５から消去する。次の「ｐ」周期において、データストレージ１０５は、「ｐ」周期分の「６×ｐ個」のサンプリングデータを記憶する。データストレージ１０５は、このように作業を繰り返す。

波形補正部１０６の補正部４００は、ＡＤＣ１５の出力（ディザ成分又は２倍波）の波形を補正する。波形補正部１０６の乗算部４０１は、波形が補正されたディザ成分又は２倍波に対して、数値演算によって乗算処理を実行する。波形補正部１０６は、乗算処理の結果に対して、ローパス・フィルタ処理等の平均化処理を実行する。

以下では、波形補正部１０６に出力されたサンプリングデータ「ｄ」の値は、添字「Ｋ」と添字「Ｌ」とを用いて、「ｄＫ＿Ｌ」と表記される。以下では、添字「Ｋ」は、一例として１から「ｐ」までの値である。第１実施形態では、添字「Ｌ」は、一例として１から６までの値である。

添字「Ｋ」の値は、リファレンスクロックの周期ごとに、１増える。つまり、添字「Ｋ」は、リファレンスクロックの周期の識別子である。添字「Ｌ」の値は、サンプリングが実行されるごとに、１増える。つまり、添字「Ｌ」は、サンプリングデータの識別子である。添字「Ｋ」の値が１増加した場合（リファレンスクロックの１周期が経過した場合）、添字「Ｌ」の値は、１にリセットされる。

ＡＤＣ１５のサンプリングは、リファレンスクロックに同期している。このため、「ｄＫ＿１」から「ｄＫ＿６」までの各サンプリングデータに関して、リファレンスクロックが正値である期間において取得されたサンプリングデータであるか、リファレンスクロックが負値である期間において取得されたサンプリングデータであるかを、波形補正部１０６は同定可能である。

第１実施形態では、添字「Ｌ」が１から３までのサンプリングデータは、リファレンスクロックが正値である期間において取得されたサンプリングデータである。添字「Ｌ」が４から６までのサンプリングデータは、リファレンスクロックが負値である期間において取得されたサンプリングデータである。

図３は、第１実施形態における、波形の補正の第１例を示す図である。図３には、リファレンスクロック（RefClk）と、ＡＤＣの出力と、波形補正処理とが表されている。図３では、図１８に示された「Ａ」の場合と同様に、リファレンスクロックの位相とＡＤＣ１５の出力の位相とは概ね同相であるが、図３では、ランダム雑音に起因する不確定性によって、位相関係は不明確になる。

波形補正部１０６は、式（１）で示された演算（平均化処理）を、波形補正処理の後で実行する。

Σ｛（ｄＫ＿１＋ｄＫ＿２＋ｄＫ＿３－ｄＫ＿４－ｄＫ＿５－ｄＫ＿６）×Ｗ｝／（６×ｐ） …（１）

ここで、Σは、「Ｋ＝１」から「Ｋ＝ｐ」までの総和を表す。自然数「ｐ」の大きさは、ＡＤＣ１５の出力における雑音の大きさに応じて定まる。雑音が一定以上である場合、自然数「ｐ」は、所定の大きな値に定められる。係数「Ｗ」の初期値は１である。第１条件及び第２条件のうちの少なくとも一つが満たされた場合、波形補正部１０６は、係数「Ｗ」を変更してもよい。

波形補正部１０６は、式（１）で示された演算を実行する前に、以下の手順によって、係数「Ｗ」を添字「Ｋ」ごとに変更する。又は、波形補正部１０６は、式（１）で示された演算を実行する前に、以下の波形補正処理によって、サンプリングデータ「ｄＫ＿Ｌ」の値を変更してもよい。

図３では、外部環境の変化又は回路雑音に起因して、ＡＤＣ１５の出力のサンプリングデータ「ｄ３＿５」及び「ｄ３＿６」が突出して大きくなっている。サンプリングデータ「ｄ３＿５」及び「ｄ３＿６」の強度変化の位相は、リファレンスクロックの強度変化の位相とは異なる。したがって、第１条件が満たされるので、波形補正部１０６は、サンプリングデータ「ｄ３＿５」及び「ｄ３＿６」の強度変化が雑音であると判定する。

この判定は具体的には次の手順で行われ、かつ対処がなされる。波形補正部１０６は、式（１）で示された演算を実行する前に、添字「Ｋ」と添字「Ｌ」とを変更しながら、ＡＤＣ１５によるサンプリング時刻が隣り合うサンプリングデータ「ｄＫ＿Ｌ－ｄＫ＿（Ｌ＋１）」を導出する。図３に示された例では、添字「Ｋ」が２以下である場合、「ｄＫ＿Ｌ－ｄＫ＿（Ｌ＋１）」は、概ね小さい値である。

これに対して、添字「Ｌ＝３」では、「ｄＫ＿３－ｄＫ＿４」の絶対値は、比較的大きい。しかし、添字「Ｌ＝３」から「Ｌ＝４」までの範囲のサンプリングデータにおいて、リファレンスクロックの大きさが切り替わることは既知である。このため、波形補正部１０６は、添字「Ｌ＝３」から「Ｌ＝４」までの範囲においてサンプリングデータの大きさが切り替わることを、正常な変動として認識する。

これに対して、添字「Ｋ＝３」及び「Ｌ＝４」のサンプリングデータのタイミングでは、リファレンスクロックの大きさが切り替わる瞬間ではない。それにもかかわらず、図３では、「ｄ３＿４－ｄ３＿５」で表されるサンプリングデータの差の絶対値は大きくなっている。予め定められた閾値「ｔｈ１」をサンプリングデータの差「ｄ３＿４－ｄ３＿５」の絶対値が超えている場合、第１条件が満たされるので、雑音が発生したと判定される。

添字「Ｋ＝３」に対応する期間において雑音が生じたと判定された場合、波形補正部１０６は、添字「Ｋ＝３」に対応する期間中に取得されたサンプリングデータに対して、同期検波処理を実行しない。

例えば、添字「Ｋ＝３」である場合のみ、波形補正部１０６は、式（１）に示された係数「Ｗ」の値を０にすることで、添字「Ｋ＝３」のリファレンスクロックの期間中に取得されたサンプリングデータに対して、同期検波処理を実行しない。

又は、波形補正部１０６は、「ｄ３＿１」からｄ３＿６」までのサンプリングデータを破棄し、「ｄ３＿１」から「ｄ３＿６」までの各サンプリングデータを全て同一の値に更新してもよい。図３の下段において白丸印を用いて示されているサンプリングデータに関して、式（１）における分子は、添字「Ｋ＝３」において０となる。このため、白丸印を用いて示されている期間の「ｄ３＿１」から「ｄ３＿６」までのサンプリングデータは、同期検波処理には寄与しない。

このように、波形補正部１０６は、サンプリングデータ「ｄＫ＿Ｌ」の添字「Ｋ」に、所定の整数「ｋ」を代入したうえで、「ｎ×ｍ」個の連続するサンプリングデータ「ｄｋ＿１」から「ｄｋ＿（ｎ×ｍ）」までの変動（強度変化）を検出する。波形補正部１０６は、リファレンス信号発生器の出力がハイレベルであった期間に取得されたサンプリングデータにおいて第１閾値「ｔｈ１」を超える変動がある場合、第１フラグ（第１条件の第１判定フラグ）を立てる。波形補正部１０６は、リファレンス信号発生器の出力がローレベルであった期間に取得されたサンプリングデータにおいて第１閾値「ｔｈ１」を超える変動がある場合、第２フラグ（第１条件の第２判定フラグ）を立てる。波形補正部１０６は、第１フラグ又は第２フラグが立てられている場合、「ｎ×ｍ」個の全てのサンプリングデータ「ｄｋ＿Ｌ」が雑音であると判定する。雑音であると判定されたサンプリングデータ「ｄｋ＿Ｌ」は、同期検波には用いられない。なお、波形補正部１０６は、雑音であると判定された全てのサンプリングデータ「ｄｋ＿Ｌ」を同一の値に変更することによって、該当期間の同期検波結果を０にしてもよい。

図４は、第１実施形態における、波形の補正の第２例を示す図である。図４には、リファレンスクロック（RefClk）と、ＡＤＣの出力と、波形補正処理とが表されている。図４の中段に示されている波形は、ＡＤＣ１５の出力の波形の例である。添字「Ｋ＝１」から「Ｋ＝２」までの範囲のサンプリングデータにおいて、振幅の大きな低周波成分が、雑音としてサンプリングデータに重畳されている。しかし、添字「Ｋ＝１」から「Ｋ＝２」までの範囲では、「ｄＫ＿Ｌ－ｄＫ＿（Ｌ＋１）」のサンプリングデータの絶対値が閾値「ｔｈ１」を超えることがない。したがって、第１条件は満たされない。

図４では、サンプリングデータの波形において雑音が多いので、添字「Ｋ＝１」から「Ｋ＝２」までの範囲のサンプリングデータにおいてディザ成分が検出されたと判定することは困難である。図４の中段において、添字「Ｋ＝３」の各サンプリングデータの強度変化は、リファレンスクロックとの強い相関（一定値以上の相関）を有する。これによって、第２条件が満たされているので、ディザ成分が検出されたと判定される。ディザ成分は、数値演算によって強調（拡大）される。

波形補正部１０６は、式（１）に示された演算を実行する前に、添字「Ｋ」を変更しながら、「（ｄＫ＿１＋ｄＫ＿２＋ｄＫ＿３）－（ｄＫ＿４＋ｄＫ＿５＋ｄＫ＿６）」を導出する。第１項「ｄＫ＿１＋ｄＫ＿２＋ｄＫ＿３」は、リファレンスクロックが正値である期間に取得されたサンプリングデータである。第２項「ｄＫ＿４＋ｄＫ＿５＋ｄＫ＿６」は、リファレンスクロックが負値である期間に取得されたサンプリングデータである。

添字「Ｋ＝１，２，４」の各サンプリングデータの絶対値は、比較的小さい。これに対して、添字「Ｋ＝３」のサンプリングデータの絶対値は、比較的大きい。添字「Ｋ＝３」のサンプリングデータに関して、リファレンスクロックが正値である期間に取得されたサンプリングデータの合計値と、リファレンスクロックが負値である期間に取得されたサンプリングデータの合計値との差の絶対値が、予め定められた閾値「ｔｈ２」を超えている場合、波形補正部１０６は、添字「Ｋ＝３」のサンプリングデータにおいてディザ成分が検出されたと判定する。図４では、「（ｄ３＿１＋ｄ３＿２＋ｄ３＿３）－（ｄ３＿４＋ｄ３＿５＋ｄ３＿６）＞ｔｈ２」が成立している。

添字「Ｋ＝３」のサンプリングデータにおいてディザ成分が検出されたと判定された場合、波形補正部１０６は、添字「Ｋ＝３」のサンプリングデータにおけるディザ成分を、デジタル処理によって強調する。

例えば、添字「Ｋ＝３」である場合のみ、波形補正部１０６は、式（１）に示された係数「Ｗ」の値を１よりも大きい値とすることで、添字「Ｋ＝３」のリファレンスクロックの期間中に取得されたサンプリングデータにおけるディザ成分を、デジタル処理によって強調する。

例えば、波形補正部１０６は、「ｄ３＿１，ｄ３＿２，ｄ３＿３」のサンプリングデータを破棄し、「ｄ３＿１，ｄ３＿２，ｄ３＿３」の各サンプリングデータを全て同一の定数「ｄｍａｘ」に更新してもよい。波形補正部１０６は、、「ｄ３＿４，ｄ３＿５，ｄ３＿６」のサンプリングデータを破棄し、「ｄ３＿４，ｄ３＿５，ｄ３＿６」の各サンプリングデータを全て同一の定数「ｄｍｉｎ」に更新してもよい。図４の下段において白丸印を用いて示されているように、定数「ｄｍａｘ」は、定数「ｄｍｉｎ」よりも大きい。例えば、定数「ｄｍａｘ」はＡＤＣ１５の出力の最大値であり、定数「ｄｍｉｎ」はＡＤＣ１５の出力の最小値又は０でもよい。

なお、「（ｄ３＿１＋ｄ３＿２＋ｄ３＿３）－（ｄ３＿４＋ｄ３＿５＋ｄ３＿６）＜（－ｔｈ２）」が成立しており、かつ、定数「ｄｍａｘ」及び定数「ｄｍｉｎ」を用いてディザ成分が強調される場合、波形補正部１０６は、「ｄ３＿１，ｄ３＿２，ｄ３＿３」の各サンプルデータを定数「ｄｍｉｎ」に変更し、「ｄ３＿４，ｄ３＿５，ｄ３＿６」を各サンプルデータを定数「ｄｍａｘ」に変更する。

回路雑音はランダムに生じる。このため、閾値「ｔｈ２」が小さすぎると誤判定が生じ易くなり、リファレンスクロックの位相に対して逆位相の期間において、ディザ成分が拡大されてしまう確率が高くなる。逆位相の期間においてディザ成分が拡大されてしまう確率が低くなるように、閾値「ｔｈ２」の値は、例えば実験結果に基づいて、所定の大きな値に定められる。

波形補正部１０６の平均化部４０２は、波形補正処理の結果に対して、式（１）に示された演算を実行する。式（１）に示された演算は平均化処理であり、ローパス・フィルタとほぼ同等の処理である。式（１）に示された演算結果は、同期検波信号として用いられる。式（１）に示された演算を波形補正部１０６が実行するので、同期検波部１０４は、図１５に示されているようなローパス・フィルタ「ＬＰＦ」を備えなくてもよい。

第２条件に基づく波形補正ではディザ成分が真値よりも拡大されるので、同期検波されたサンプリングデータの値は、ＡＤＣ１５の出力の真値よりも大きくなる。しかし、フィードバック制御では、同期検波の結果の位相（符号）は、同期検波の結果の絶対値の大きさよりも重要である。したがって、第２条件に基づく波形補正は有効な方法である。

このように、波形補正部１０６は、サンプリングデータ「ｄＫ＿Ｌ」の添字「Ｋ」に、所定の整数「ｋ」を代入したうえで、「ｎ×ｍ」個の連続するサンプリングデータ「ｄｋ＿１」から「ｄｋ＿（ｎ×ｍ）」までの変動（強度変化）を検出する。波形補正部１０６は、リファレンス信号発生器の出力がハイレベルであった期間に取得された全てのサンプリングデータの合計（総和）「ＳｕｍＨ」を導出する。波形補正部１０６は、リファレンス信号発生器の出力がローレベルであった期間に取得された全てのサンプリングデータの合計（総和）「ＳｕｍＬ」を導出する。波形補正部１０６は、「ＳｕｍＨ」と「ＳｕｍＬ」との差の絶対値を導出する。波形補正部１０６は、「ＳｕｍＨ」と「ＳｕｍＬ」との差の絶対値が第２閾値「ｔｈ２」を超えている場合、第３フラグ（第２条件の判定フラグ）を立てる。波形補正部１０６は、第３フラグが立てられている場合、「ｎ×ｍ」個の全てのサンプリングデータ「ｄｋ＿Ｌ」に対して、第２の正の重み係数又は第２の負の重み係数を乗算する。これによって、波形補正部１０６は、ディザリングとの相関又は逆相関を有する変動（ディザ成分）を強調するという波形補正処理を実行することができる。

波形補正部１０６は、第３フラグが立てられている場合、「ｎ×ｍ」個の全てのサンプリングデータ「ｄｋ＿Ｌ」を破棄してもよい。波形補正部１０６は、破棄されたサンプリングデータ「ｄｋ＿Ｌ」の代わりのサンプリングデータ（例えば、「ｄｍａｘ」の値、「ｄｍｉｎ」の値）を、波形補正処理として生成してもよい。これによって、波形補正部１０６は、ディザリングとの相関又は逆相関を有する変動（ディザ成分）を強調するという波形補正処理を実行することができる。

第１実施形態では、第１条件及び第２条件のうちの少なくとも一つを判定基準として、波形補正を実行するか否かを波形補正部１０６が判定することができる。第１条件及び第２条件の両方を用いて波形補正処理が実行される場合、第１条件及び第２条件が同時に成立することもある。この場合、波形補正部１０６は、例えば第１条件を第２条件よりも優先してもよい。

次に、フィードバックシステム１ａの動作の例を説明する。
図５は、フィードバックシステム１ａの動作の例を示すフローチャートである。波形補正部１０６の補正部４００は、ディザ信号が重畳された波形（モニタ部１４ａの出力）のサンプリングデータを、ディザ信号の周期「Ｔｄ」に応じたリファレンスクロック（RefClk）の周期「Ｔｄ／ｍ」（ｍは、自然数であり、例えば「３」）ごとに補正する（ステップＳ１０１）。

波形補正部１０６の乗算部４０１は、リファレンスクロックのレベルごとに異なる重み係数「Ｗ」であって、リファレンスクロックのタイミングに対応付けられた重み係数を、補正されたサンプリングデータに乗算する（ステップＳ１０２）。波形補正部１０６の平均化部４０２は、補正されたサンプリングデータと重み係数との乗算結果の平均を検波結果として導出する（ステップＳ１０３）。演算部１００は、検波結果に応じて制御信号を生成する（ステップＳ１０４）。

以上のように、第１実施形態の同期検波装置１０ａは、波形補正部１０６を備える。波形補正部１０６の補正部４００は、ディザ信号が重畳された波形（アナログ信号）のサンプリングデータを、ディザ信号の周期「Ｔｄ」に応じたリファレンスクロック（リファレンス信号）の周期「Ｔｄ／ｍ」ごとに補正する。波形補正部１０６の乗算部４０１は、リファレンスクロックのレベルごとに異なる重み係数「Ｗ」であって、リファレンスクロックのタイミングに対応付けられた重み係数を、補正されたサンプリングデータに乗算する。波形補正部１０６の平均化部４０２は、補正されたサンプリングデータと重み係数「Ｗ」との乗算結果の平均を検波結果として導出する。波形補正部１０６は、リファレンスクロックの強度変化とは相関しない強度変化がＡＤＣ１５の出力（サンプリングデータ）において検出された場合、サンプリングデータの強度変化を抑圧してもよい。波形補正部１０６は、リファレンス信号との一定値以上の相関又は逆相関を有する強度変化がＡＤＣ１５の出力において検出された場合、ＡＤＣ１５の出力に重畳されているディザ信号の周波数成分を強調してもよい。

これによって、同期検波の精度を一定以上にするための処理時間を短縮することが可能である。

ディザ信号発生器１０１ａは、周期「Ｔｄ」のディザ信号を、連続して生成する。リファレンス信号発生器（ディザ信号発生器１０１ａの逓倍器１０３への出力側）は、リファレンスクロック（リファレンス信号）を生成する。リファレンスクロックは、ハイレベル及びローレベルで表現される二つの状態を有する。リファレンスクロックの周期は、「Ｔｄ／ｍ」（ｍは、自然数）である。データ取得部（タップ１３、逓倍器１０３）は、ディザ信号発生器１０１ａによってディザリングが実行された信号を取得する。データ取得部（ＡＤＣ１５）は、ディザ信号発生器１０１ａによってディザリングが実行された信号（ディザ成分が重畳された信号）を、「ｐ×Ｔｄ」の時間範囲にわたって、一定の時間間隔「Ｔｄ/（ｎ×ｍ）」でサンプリングする。データ取得部（ＡＤＣ１５）は、「ｐ×ｎ×ｍ」個のサンプリングデータを生成する。「ｐ×ｎ×ｍ」個のサンプリングデータのうち、Ｋ番目（Ｋは、１以上、ｐ以下）のディザリングの周期で得られたＬ番目（Ｌは、１以上、「ｎ×ｍ」以下）のデータは、「ｄＫ＿Ｌ」と表記される。波形補正部１０６は、第１の正の重み係数又は第１の負の重み係数の乗算処理と、乗算処理の結果の平均を導出する乗算処理の結果の平均を導出する処理との前段で、波形補正部１０６は、「ｎ×ｍ」個のサンプリングデータ「ｄＫ＿Ｌ」の波形補正処理を、Ｋ番目のディザリングの周期において実行する。波形補正部１０６（データ処理回路）は、リファレンスクロック（RefClk）のハイレベルである時刻にサンプリングデータ「ｄＫ＿Ｌ」がサンプリングされた場合、波形が補正されたサンプリングデータ「ｄＫ＿Ｌ」に第１の正の重み係数を乗算する。波形補正部１０６は、リファレンスクロックがローレベルである時刻にサンプリングデータ「ｄＫ＿Ｌ」がサンプリングされた場合、波形が補正されたサンプリングデータ「ｄＫ＿Ｌ」に第１の負の重み係数を乗算する。波形補正部１０６は、乗算処理の結果の平均を導出する平均化処理を実行し、平均化処理を実行結果を同期検波の結果として出力する。

（第２実施形態）
第２実施形態では、周波数「ｆｄ」ではなくｍ次（ｍは、奇数の自然数）の高調波「ｍ×ｆｄ」のディザ成分が同期検波される点が、第１実施形態と相違する。第２実施形態では、第１実施形態との相違点を説明する。

波形補正を実行するか否かの判断基準となる第３条件は、リファレンスクロックの符号パターン（正及び負のパターン）に対して矛盾する強度変化が、ＡＤＣ１５又は制御対象１２の出力において検出されるという条件である。リファレンスクロックの符号パターンに対して矛盾する強度変化は、ディザ成分ではなく雑音であると判定可能である。乗算処理が実行される前に、同期検波装置１０ａは、デジタル処理によって強度変化（雑音）を抑圧する。

図６は、フィードバックシステム１ｂの構成の例を示す図である。フィードバックシステム１ｂは、同期検波装置１０ｂと、ＤＡＣ１１と、制御対象１２と、タップ１３と、モニタ部１４ｂと、ＡＤＣ１５とを備える。同期検波装置１０ｂは、演算部１００と、ディザ信号発生器１０１ｂと、加算部１０２と、逓倍器１０７と、逓倍器１０８と、同期検波部１０４とを備える。

なお、信号の遅延のレベルが無視できないレベルである場合、同期検波装置１０ｂは、ディザ信号発生器１０１ｂと逓倍器１０７との間に、スキュー補償のための遅延回路を備えてもよい。同期検波装置１０ｂは、逓倍器１０７と逓倍器１０８との間に、スキュー補償のための遅延回路を備えてもよい。

逓倍器１０７は、周波数「ｆｄ」のリファレンスクロックを、ディザ信号発生器１０１ｂから取得する。逓倍器１０７は、ディザ信号発生器１０１ｂによって生成された周波数「ｆｄ」（＝１／Ｔｄ）のリファレンスクロックを、「ｎ」逓倍する。

逓倍器１０８は、「ｎ」逓倍された周波数「ｆｄ」のリファレンスクロックを、逓倍器１０７から取得する。逓倍器１０８は、逓倍器１０８によって生成された周波数「ｎ×ｆｄ」のリファレンスクロックを、「ｍ」逓倍する。逓倍器１０８は、周波数「ｎ×ｍ×ｆｄ」のリファレンスクロックを、ＡＤＣ１５に出力する。

モニタ部１４ｂは、制御対象１２の出力におけるディザ成分のｍ次の高調波を検出する。ＡＤＣ１５のサンプリングレートは、「ｍ×ｆｄ」の「ｎ」倍の値（＝ｎ×ｍ×ｆｄ）である。

第１実施形態では、ディザ信号として方形波が用いられている。このため、第１実施形態における制御対象１２の出力には、周波数「ｆｄ」のディザ成分だけでなく、ｍ次（奇数次）の高調波成分も重畳されている。

第２実施形態では、回路雑音等に起因する周波数「ｆｄ」のディザ成分の検出が困難である場合において、同期検波装置１０ｂは、ｍ次の高調波を同期検波し、フィードバック制御を実行する。また、何らかの非線形性を制御対象１２の出力が有している場合、ＡＤＣ１５の出力において、ディザ成分の周波数成分が生じるよりも、高次成分（奇数次だけでなく、偶数次を含む）がより顕著に生じることがある。このような場合、同期検波装置１０ｂは、ｍ次の高調波を同期検波し、フィードバック制御を実行してもよい。

図７は、ディザ信号と、リファレンスクロック（RefClk）と、制御対象の出力と、ＡＤＣ１５の出力との例を示す図である。図７では、相対的な位相関係を図示することが目的であるため、雑音は表されていない。ＡＤＣ１５のサンプリングの時間間隔は、「Ｔｄ／（ｍ×ｎ）＝Ｔｄ／１２」である。ここで、「ｍ」は３であり、「ｎ」は４である。第２実施形態では、添字「Ｌ」は、１から１２までの値である。図７では、図１８に示された「Ａ」の場合と同様に、リファレンスクロックの位相とＡＤＣ１５の出力の位相とは、概ね同相である。

第２実施形態では、サンプリングデータ「ｄＫ＿Ｌ」における添字「Ｋ」は、１からｐまでの値である。添字「Ｌ」は、１から１２までの値である。逓倍器１０７は、周波数「３ｆｄ」のリファレンスクロックを生成する。逓倍器１０８は、周波数「３ｆｄ」のリファレンスクロックを４逓倍する。逓倍器１０８は、周波数「１２ｆｄ」のリファレンスクロックを、データサンプリング用のクロックとして生成する。

制御対象１２の出力には周波数「ｆｄ」のディザ成分が重畳されている。制御対象１２の出力の波形が方形波であるため、制御対象１２の出力にはディザ成分の３次の高調波も重畳されている。モニタ部１４ｂは、制御対象１２の出力におけるディザ成分を検出する。モニタ部１４ｂは、検出されたディザ成分をＡＤＣ１５に出力する。モニタ部１４ｂは、制御対象１２の出力におけるディザ成分の３次の高調波を検出してもよい。モニタ部１４ｂは、ディザ成分の３次の高調波をＡＤＣ１５に出力してもよい。

データストレージ１０５は、サンプリングデータを記憶する。リファレンスクロックの「ｐ」周期分のサンプリングデータである「１２×ｐ個」のサンプリングデータがデータストレージ１０５に記憶された場合、データストレージ１０５は、「ｐ」周期分のサンプリングデータを、波形補正部１０６に出力する。

データストレージ１０５は、波形補正部１０６に出力された「ｐ」周期分のサンプリングデータを、データストレージ１０５から消去する。データストレージ１０５は、リファレンスクロックの次の「ｐ」周期分のサンプリングデータである「１２×ｐ個」のサンプリングデータを記憶する。

ＡＤＣ１５のサンプリングは、リファレンスクロックに同期している。このため、「ｄＫ＿１」から「ｄＫ＿１２」までの各サンプリングデータに関して、リファレンスクロックが正値である期間において取得されたサンプリングデータであるか、リファレンスクロックが負値である期間において取得されたサンプリングデータであるかを、波形補正部１０６は同定可能である。

第２実施形態では、添字「Ｌ」が「１」から「６」までのサンプリングデータは、リファレンスクロックが正値である期間において取得されたサンプリングデータである。添字「Ｌ」が「７」から「１２」までのサンプリングデータは、リファレンスクロックが負値である期間において取得されたサンプリングデータである。

第１実施形態における式（１）は、第２実施形態では、式（２）のように表される。波形補正部１０６は、式（２）で示された演算（平均化処理）を、波形補正処理の後で実行する。式（２）に示された「Σ」は、「Ｋ＝１」から「Ｋ＝ｐ」までの総和を表す。

Σ｛（ｄＫ＿１＋ｄＫ＿２＋ｄＫ＿５＋ｄＫ＿６＋ｄＫ＿９＋ｄＫ＿１０－ｄＫ＿３－ｄＫ＿４－ｄＫ＿７－ｄＫ＿８－ｄＫ＿１１－ｄＫ＿１２）×Ｗ｝／（１２×ｐ） …（２）

図８は、第２実施形態における、波形の補正の第１例を示す図である。図８には、リファレンスクロック（RefClk）と、ＡＤＣの出力と、波形補正処理とが表されている。波形補正部１０６は、第２条件を用いた波形補正を実行することができる。波形補正部１０６は、式（２）に示された演算を実行する前に、添字「Ｋ」ごとに、式（３）の値を導出する。

（ｄＫ＿１＋ｄＫ＿２＋ｄＫ＿５＋ｄＫ＿６＋ｄＫ＿９＋ｄＫ＿１０）
－（ｄＫ＿３＋ｄＫ＿４＋ｄＫ＿７＋ｄＫ＿８＋ｄＫ＿１１＋ｄＫ＿１２）
…（３）

第１項「ｄＫ＿１＋ｄＫ＿２＋ｄＫ＿５＋ｄＫ＿６＋ｄＫ＿９＋ｄＫ＿１０」は、リファレンスクロックが正値である期間に取得されたサンプリングデータである。第２項「ｄＫ＿３＋ｄＫ＿４＋ｄＫ＿７＋ｄＫ＿８＋ｄＫ＿１１＋ｄＫ＿１２」は、リファレンスクロックが負値である期間に取得されたサンプリングデータである。

添字「Ｋ＝１」の「ｄ１＿Ｌ」のサンプリングデータに関して、リファレンスクロックが正値である期間に取得されたサンプリングデータの合計値と、リファレンスクロックが負値である期間に取得されたサンプリングデータの合計値との差の絶対値が、閾値「ｔｈ２」を超えている。予め定められた閾値「ｔｈ２」を合計値の差の絶対値が超えている場合、第２条件が満たされるので、波形補正部１０６は、３逓倍されたディザ信号（３倍波）が検出されたと判定する。

波形補正部１０６は、添字「Ｋ＝１」のサンプリングデータを破棄し、添字「Ｋ＝１」である「ｄ１＿Ｌ」の各サンプリングデータを全て同一の定数「ｄｍａｘ」に更新してもよい。波形補正部１０６は、「ｄ１＿Ｌ」のサンプリングデータを破棄し、「ｄ１＿Ｌ」の各サンプリングデータを全て同一の定数「ｄｍｉｎ」に更新してもよい。図８の下段において白丸印を用いて示されているように、定数「ｄｍａｘ」は、定数「ｄｍｉｎ」よりも大きい。なお、図８では、式（２）に示された係数「Ｗ」の値は、初期値「１」のまま変更されなくてもよい。

添字「Ｋ＝２」である「ｄ２＿Ｌ」のサンプリングデータに関して、リファレンスクロックが正値である期間に取得されたサンプリングデータの合計値と、リファレンスクロックが負値である期間に取得されたサンプリングデータの合計値との差の絶対値が、閾値「ｔｈ２」を超えていない。予め定められた閾値「ｔｈ２」を合計値の差の絶対値が超えていない場合、第２条件が満たされないので、波形補正部１０６は、３倍波が検出されたと判定せず、判定を保留する。波形補正部１０６は、波形補正処理を実行せず、「ｄ２＿Ｌ」のサンプリングデータを、そのまま式（２）に代入する。

図９は、第２実施形態における、波形の補正の第２例を示す図である。図９には、リファレンスクロック（RefClk）と、ＡＤＣの出力と、波形補正処理とが表されている。添字「Ｋ＝１」である「ｄ１＿Ｌ」のサンプリングデータでは、図９に示されたＡＤＣ１５の出力波形の振幅は、図８に示されたＡＤＣ１５の出力波形の振幅と同じである。これに対して、添字「Ｋ＝２」である「ｄ２＿Ｌ」のうちの「ｄ２＿１，ｄ２＿２，ｄ２＿９，ｄ２＿１０」のサンプリングデータでは、図９に示されたＡＤＣ１５の出力波形の振幅は、図８に示されたＡＤＣ１５の出力波形の振幅よりも大きい。

「ｄ１＿Ｌ」のサンプリングデータに関して、リファレンスクロックが正値である期間に取得されたサンプリングデータの合計値と、リファレンスクロックが負値である期間に取得されたサンプリングデータの合計値との差の絶対値が、閾値「ｔｈ２」を超えている。

「ｄ２＿Ｌ」のサンプリングデータの絶対値に関して、リファレンスクロックが正値である期間に取得されたサンプリングデータの合計値と、リファレンスクロックが負値である期間に取得されたサンプリングデータの合計値との差の絶対値が、閾値「ｔｈ２」を超えている。予め定められた閾値「ｔｈ２」を合計値の差の絶対値が超えている場合、第２条件が満たされるので、波形補正部１０６は、３逓倍されたディザ信号（３倍波）が検出されたと判定する。

波形補正部１０６は、添字「Ｋ＝１」のサンプリングデータを破棄し、添字「Ｋ＝１」である「ｄ１＿Ｌ」の各サンプリングデータを全て同一の定数「ｄｍａｘ」に更新してもよい。波形補正部１０６は、「ｄ１＿Ｌ」のサンプリングデータを破棄し、「ｄ１＿Ｌ」の各サンプリングデータを全て同一の定数「ｄｍｉｎ」に更新してもよい。「ｄ２＿Ｌ」のサンプリングデータについても同様である。

「ｄ２＿５」及び「ｄ２＿６」の各サンプリングデータの値は、波形補正処理が実行される前において定数「ｄｍａｘ」よりも小さい。それにもかかわらず、波形補正部１０６は、「ｄ２＿５」及び「ｄ２＿６」の各サンプリングデータの値を、波形補正処理によって定数「ｄｍａｘ」に補正している。このような補正は、以下の理由によって妥当な補正である。

添字「Ｋ＝２」の期間に取得された１２個のサンプリングデータを、波形補正部１０６は、閾値を用いて、ハイレベル「Ｈｉ」又はローレベル「Ｌｏ」に識別する。

図９におけるＡＤＣ１５の出力の中央値が閾値である場合、添字「Ｋ＝２」の期間に取得されたＡＤＣ１５の出力（「ｄ２＿１」から「ｄ２＿１２」まで）では、「Ｈｉ－Ｈｉ－Ｌｏ－Ｌｏ－Ｌｏ－Ｌｏ－Ｌｏ－Ｌｏ－Ｈｉ－Ｈｉ－Ｌｏ－Ｌｏ」と識別される。理論上では、３逓倍されたディザ信号（３倍波）のマーク率（「Ｈｉ」の出現確率）は０．５である。したがって、「Ｈｉ－Ｈｉ－Ｌｏ－Ｌｏ－Ｌｏ－Ｌｏ－Ｌｏ－Ｌｏ－Ｈｉ－Ｈｉ－Ｌｏ－Ｌｏ」という識別結果が誤っていることは確実である。しかし、この識別結果の誤りには、第１の解釈と第２の解釈とが成り立つ。

・第１の解釈
正しい識別結果は「Ｈｉ－Ｈｉ－Ｌｏ－Ｌｏ－Ｈｉ－Ｈｉ－Ｌｏ－Ｌｏ－Ｈｉ－Ｈｉ－Ｌｏ－Ｌｏ」であるが、「ｄ２＿５」及び「ｄ２＿６」の識別結果が誤りである。

・第２の解釈
正しい識別結果は「Ｌｏ－Ｌｏ－Ｈｉ－Ｈｉ－Ｌｏ－Ｌｏ－Ｈｉ－Ｈｉ－Ｌｏ－Ｌｏ－Ｈｉ－Ｈｉ」であるが、「ｄ２＿５」及び「ｄ２＿６」以外の各識別結果が誤りである。

第２の解釈が正しい確率よりも第１の解釈が正しい確率のほうが、確率論的に高いので、波形補正部１０６は、識別結果を「Ｈｉ－Ｈｉ－Ｌｏ－Ｌｏ－Ｈｉ－Ｈｉ－Ｌｏ－Ｌｏ－Ｈｉ－Ｈｉ－Ｌｏ－Ｌｏ」と推定する。したがって、波形補正部１０６は、「ｄ２＿５」及び「ｄ２＿６」の各サンプリングデータの値を、波形補正処理によって定数「ｄｍａｘ」に補正する。

なお、第１の解釈の識別結果が誤りである可能性もある。このため、誤判定の発生回数が無視できる程度まで低くなるように、閾値「ｔｈ２」の値は、大きな値に定められる。

図１０は、第２実施形態における、波形の補正の第３例を示す図である。図１０には、リファレンスクロック（RefClk）と、ＡＤＣの出力と、波形補正処理とが表されている。添字「Ｋ＝１」である「ｄ１＿Ｌ」のサンプリングデータでは、図１０に示されたＡＤＣ１５の出力の波形は、図８に示されたＡＤＣ１５の出力の波形と同じである。添字「Ｋ＝２」である「ｄ２＿Ｌ」のサンプリングデータでは、図１０に示されたＡＤＣ１５の出力の波形に、単調増加する雑音が重畳されている。

波形補正部１０６は、式（２）に示された演算を実行する前に、リファレンスクロックの符号が切り替わる前におけるＡＤＣ１５の出力の合計値と、リファレンスクロックの符号が切り替わった後におけるＡＤＣ１５の出力の合計値との差を導出する。すなわち、波形補正部１０６は、リファレンスクロックが正値である期間における各サンプリングデータの合計値と、リファレンスクロックが負値である期間における各サンプリングデータの合計値との差を導出する。

添字「Ｋ＝１」である「ｄ１＿Ｌ」のサンプリングデータに関して、「（ｄ１＿１＋ｄ１＿２）－（ｄ１＿３＋ｄ１＿４）」は、正値である。「（ｄ１＿５＋ｄ１＿６）－（ｄ１＿７＋ｄ１＿８）」は、正値である。「（ｄ１＿９＋ｄ１＿１０）－（ｄ１＿１１＋ｄ１＿１２）」は、正値である。

添字「Ｋ＝２」である「ｄ２＿Ｌ」のサンプリングデータに関して、「（ｄ２＿１＋ｄ２＿２）－（ｄ２＿３＋ｄ２＿４）」は、正値である。「（ｄ２＿５＋ｄ２＿６）－（ｄ２＿７＋ｄ２＿８）」が０に近いため、「（ｄ２＿５＋ｄ２＿６）－（ｄ２＿７＋ｄ２＿８）」の符号は判然としない。「（ｄ２＿９＋ｄ２＿１０）－（ｄ２＿１１＋ｄ２＿１２）」は、負値である。

添字「Ｋ＝２」である「ｄ２＿Ｌ」のサンプリングデータにおける、「Ｌ＝１」から「Ｌ＝４」までの期間では、波形補正部１０６は、リファレンスクロックの位相とＡＤＣ１５の出力の位相とが概ね同相であると判定する。「Ｌ＝５」から「Ｌ＝８」までの期間では、３倍波が検出されたか否かの判定が困難あるため、波形補正部１０６は判定を保留する。「Ｌ＝９」から「Ｌ＝１２」までの期間では、波形補正部１０６は、リファレンスクロックの位相とＡＤＣ１５の出力の位相とが逆相であると判定する。

これらの判定結果は、相互に矛盾している。すなわち、リファレンスクロックの符号パターンに対して矛盾する強度変化が、ＡＤＣ１５の出力において検出されている。このため、添字「Ｋ＝２」である「ｄ２＿Ｌ」のサンプリングデータでは、第３条件が満たされているので、３倍波の検出に失敗したと波形補正部１０６は判定する。

波形補正部１０６は、予め定められた閾値「ｔｈ３」を用いて、「（ｄ２＿１＋ｄ２＿２）－（ｄ２＿３＋ｄ２＿４）＞ｔｈ３」という結果を得る。合計値の差「（ｄ２＿１＋ｄ２＿２）－（ｄ２＿３＋ｄ２＿４）」の符号は、正である。波形補正部１０６は、予め定められた閾値ｔｈ３を用いて、「｜（ｄ２＿５＋ｄ２＿６）－（ｄ２＿７＋ｄ２＿８）｜＜ｔｈ３」という結果を得て、判定を保留する。波形補正部１０６は、予め定められた閾値「ｔｈ３」を用いて、「（ｄ２＿９＋ｄ２＿１０）－（ｄ２＿１１＋ｄ２＿１２）＜（－ｔｈ３）」という結果を得る。合計値の差「（ｄ２＿９＋ｄ２＿１０）－（ｄ２＿１１＋ｄ２＿１２）」の符号は、負である。

予め定められた閾値「ｔｈ３」を第１合計値の差の絶対値が超えており、予め定められた閾値「ｔｈ３」を第２合計値の差の絶対値が超えており、かつ、第１合計値の差の符号と第２合計値の差の符号とが互いに逆である。このため、第３条件が満たされていると、波形補正部１０６は判定する。

添字「Ｋ＝２」のリファレンスクロックの期間（周期「Ｔｄ」）において第３条件が満たされていると判定された場合、波形補正部１０６は、添字「Ｋ＝２」のリファレンスクロックの期間中に取得されたサンプリングデータに対して、同期検波処理を実行しない。例えば、「Ｋ＝２」である場合のみ、波形補正部１０６は、式（２）に示された係数「Ｗ」の値を０とすることで、添字「Ｋ＝２」のリファレンスクロックの期間中に取得されたサンプリングデータに対して、同期検波処理を実行しない。添字「Ｋ＝２」以外である場合、波形補正部１０６は、式（２）に示された係数「Ｗ」の値を１とする。

「Ｋ＝２」である場合のみ、波形補正部１０６は、「ｄ２＿１」から「ｄ２＿１２」までのサンプリングデータを破棄してもよい。「Ｋ＝２」である場合のみ、波形補正部１０６は、図１０の下段において白丸印を用いて示されているように、「ｄ２＿１」から「ｄ２＿１２」までの各サンプリングデータを、全て同一の値（例えば、サンプリングデータの平均値）に更新してもよい。

波形補正部１０６は、波形補正処理の結果に対して、式（２）に示された演算を実行する。これによって、波形補正部１０６は、第１実施形態と同様に、同期検波の結果を導出する。

第２実施形態では、第１条件、第２条件及び第３条件のうちの少なくとも一つを判定基準として、波形補正を実行するか否かを波形補正部１０６が判定する。第１条件及び第３条件のうちの少なくとも一つと、第２条件とを用いて波形補正処理が実行される場合、第１条件及び第３条件のうちの少なくとも一つと第２条件とが同時に成立することもある。この場合、波形補正部１０６は、第１条件又は第３条件を、第２条件（ディザ成分を強調する処理のための条件）よりも優先してもよい。第１条件及び第３条件は、波形補正処理の内容が同一であるため、第１条件及び第３条件のうちのどちらの判定が優先されても、波形補正処理の結果は変わらない。

以上のように、第２実施形態の波形補正部１０６は、リファレンスクロック（リファレンス信号）の符号パターンに対して矛盾する強度変化が、ＡＤＣ１５の出力において検出された場合、強度変化を抑圧してもよい。

これによって、同期検波の精度を一定以上にするための処理時間を短縮することが可能である。

ディザ信号発生器１０１ｂは、周期「Ｔｄ」のディザ信号を、連続して生成する。リファレンス信号発生器（ディザ信号発生器１０１ｃの逓倍器１０７への出力側）は、リファレンスクロック（リファレンス信号）を生成する。ディザ信号の周期「Ｔｄ」において、リファレンス信号発生器の出力（リファレンスクロック）には、「ｑ（ｑは、１以上の自然数）」個のハイレベルの期間と、「ｑ」個のローレベルの期間とが存在する。波形補正部１０６は、サンプリングデータ「ｄＫ＿Ｌ」の添字「Ｋ」に、所定の整数「ｋ」を代入したうえで、「ｎ×ｍ」個の連続するサンプリングデータ「ｄｋ＿１」から「ｄｋ＿（ｎ×ｍ）」までの変動（強度変化）を検出する。波形補正部１０６は、リファレンス信号発生器の出力がハイレベルであった期間ごとに取得されたサンプリングデータの合計を表すｑ個の第１合計値（「ＳｕｍＨ１」から「ＳｕｍＨｑ」まで）を導出する。波形補正部１０６は、リファレンス信号発生器の出力がローレベルであった期間ごとに取得されたサンプリングデータの合計を表すｑ個の第２合計値（「ＳｕｍＬ１」から「ＳｕｍＬｑ」まで）を導出する。波形補正部１０６は、ｑ個の第１合計値（「ＳｕｍＨ１」から「ＳｕｍＨｑ」まで）と、ｑ個の第２合計値（「ＳｕｍＬ１」から「ＳｕｍＬｑ」まで）とにおける、隣り合う期間の第１合計値及び第２合計値（例えば、ＳｕｍＨ１及びＳｕｍＬ１）の差の絶対値を導出する。波形補正部１０６は、ディザ信号の周期「Ｔｄ」において、隣り合う期間の第１合計値及び第２合計値の差の絶対値が第３閾値「ｔｈ３」を超えている期間が複数存在している場合、隣り合う期間の第１合計値及び第２合計値の大小関係がリファレンス信号発生器の出力の大小関係との相関又は逆相関を有しているか否かを判定する。波形補正部１０６は、隣り合う期間の第１合計値及び第２合計値の大小関係がリファレンス信号発生器の出力の大小関係との相関又は逆相関を有していない場合、第４フラグ（第３条件の判定フラグ）を立てる。波形補正部１０６は、第４フラグが立っている場合、「ｎ×ｍ」個のサンプリングデータ「ｄｋ＿Ｌ」を、ディザ成分ではなく雑音であると判定する。雑音であると判定されたサンプリングデータ「ｄｋ＿Ｌ」は、同期検波には用いられない。波形補正部１０６は、雑音であると判定されたサンプリングデータ「ｄｋ＿Ｌ」の代わりのサンプリングデータ（例えば、「ｄｍａｘ」の値、「ｄｍｉｎ」の値）を、波形補正処理として生成してもよい。

（第３実施形態）
第３実施形態では、ディザ信号発生器の出力が、正値と負値とを交互に繰り返す信号（交番信号）ではなく、特定パターンを繰り返す信号である点が、第１実施形態及び第２実施形態と相違する。第３実施形態では、第１実施形態及び第２実施形態との相違点を説明する。

図１１は、フィードバックシステム１ｃの構成の例を示す図である。フィードバックシステム１ｃは、同期検波装置１０ｃと、ＤＡＣ１１と、制御対象１２と、タップ１３と、モニタ部１４ｃと、ＡＤＣ１５とを備える。同期検波装置１０ｃは、演算部１００と、ディザ信号発生器１０１ｃと、加算部１０２と、逓倍器１０３と、同期検波部１０４と、クロック発振器１０９とを備える。

なお、信号の遅延のレベルが無視できないレベルである場合、同期検波装置１０ｃは、クロック発振器１０９とＡＤＣ１５との間に、スキュー補償のための遅延回路を備えてもよい。

クロック発振器１０９は、周波数「８×ｆｄ」のクロック信号を生成する。クロック発振器１０９は、周波数「８×ｆｄ」のクロック信号を、ディザ信号発生器１０１ｃ及びＡＤＣ１５に出力する。

ディザ信号発生器１０１ｃは、周波数「８×ｆｄ」のクロックを用いて、ディザ信号のパターンを表す信号（ＲｅｆＰａｔｔｅｒｎ）を生成する。ディザ信号発生器１０１ｃは、ディザ信号のパターンを表す信号を、加算部１０２及び波形補正部１０６に出力する。ディザ信号発生器１０１ｃは、ディザ信号を加算部１０２に出力する。ディザ信号発生器１０１ｃは、ディザ信号のパターンを表す信号を、波形補正部１０６に出力する。

モニタ部１４ｃは、制御対象１２の出力におけるディザ成分を検出する。ＡＤＣ１５は、周波数「８×ｆｄ」のクロックを用いて、ディザ成分のサンプリングのタイミングを決定する。ＡＤＣ１５のサンプリングは、周期「Ｔｄ」ごとに８回である。波形補正部１０６は、同期検波処理を実行する場合、ディザ信号のパターンを表す信号をリファレンス信号として用いる。

ディザ信号発生器１０１ｃの出力（ディザ信号）は、特定パターンを繰り返す信号である。特定パターンは、周期「Ｔｄ」ごとに繰り返される。同期検波の処理が複雑にならないように、正値の期間の個数と、負値の期間の個数とは同じでもよい。

図１２は、ディザ信号と、ディザ信号のパターンを表す信号（ＲｅｆＰａｔｔｅｒｎ）と、ＡＤＣ１５の出力との例を示す図である。図１２では、周期「Ｔｄ」ごとに、正値の期間は３箇所であり、負値の期間は３箇所である。第３実施形態では、図１８に示された「Ａ」の場合と同様に、ディザ信号発生器１０１ｃの出力であるディザ信号のパターンと同じパターンで変化するディザ成分が、制御対象１２の出力に重畳されている。図１８に示された「Ｃ」の場合では、ディザ信号の位相に対して位相が反転したディザ成分が、制御対象１２の出力に重畳される。図１２では、図１８に示された「Ａ」の場合と同様に、ディザ信号のパターンを表す信号の位相とＡＤＣ１５の出力の位相とは、概ね同相である。第３実施形態では、添字「Ｌ」は、１から８までの値である。

ＡＤＣ１５は、「Ｔｄ／８」の時間間隔で、モニタ部１４ｃの出力をサンプリングする。データストレージ１０５は、サンプリングデータを記憶する。ディザ信号のパターンの「ｐ」周期分のサンプリングデータである「８×ｐ個」のサンプリングデータがデータストレージ１０５に記憶された場合、データストレージ１０５は、「ｐ」周期分のサンプリングデータを、波形補正部１０６に出力する。

データストレージ１０５は、波形補正部１０６に出力された「ｐ」周期分のサンプリングデータを、データストレージ１０５から消去する。データストレージ１０５は、ディザ信号のパターンの次の「ｐ」周期分のサンプリングデータである「８×ｐ個」のサンプリングデータを記憶する。

ＡＤＣ１５によるサンプリングの動作は、ディザ信号のパターンに同期している。波形補正部１０６は、ディザ信号のパターン（RefPattern）を参照する。このため、「ｄＫ＿１」から「ｄＫ＿８」までの各サンプリングデータに関して、ディザ信号が正値である期間において取得されたサンプリングデータであるか、ディザ信号が負値である期間において取得されたサンプリングデータであるかを、波形補正部１０６は同定可能である。

波形補正部１０６はデジタル回路であり、ディザ信号のパターンを表す信号は要素数「８」の配列データの信号である。同定処理では、波形補正部１０６は、ディザ信号のパターンを表す信号における配列データの「Ｌ」番目の要素の数値を参照する。このため、データストレージ１０５に記憶された「ｄＫ＿１」から「ｄＫ＿８」までを波形補正部１０６が取得した場合、同定処理は瞬時に終了する。したがって、周期「Ｔｄ」ごとに待機時間が設けられる必要はない。

なお、同定処理が更に簡略化されるために、ディザ信号のパターンは、整数型（８ビット）の変数ではなく、８個のフラグデータで表現されてもよい。ディザ信号のパターンは、正値又は負値で表現される代わりに、「Ｈｉ」と「Ｌｏ」との２値で表現されてもよい。

第３実施形態では、式（１）は、式（３）のように表される。式（３）に示されたΣは、「Ｋ＝１」から「Ｋ＝ｐ」までの総和を表す。

Σ｛（ｄＫ＿１＋ｄＫ＿３＋ｄＫ＿５＋ｄＫ＿６－ｄＫ＿２－ｄＫ＿４－ｄＫ＿７－ｄＫ＿８）×Ｗ｝／（８×ｐ） …（３）

式（３）の分子の多項式において、係数「Ｗ」が正値であるサンプリングデータ「ｄＫ＿Ｌ」は、ディザ信号が正値である期間又は「Ｈｉ」のレベルである期間に取得されたデータである。係数「Ｗ」が負値であるサンプリングデータ「ｄＫ＿Ｌ」は、ディザ信号が負値である期間又は「Ｌｏ」のレベルである期間に取得されたデータである。

第３実施形態では、同期検波装置１０ｃは、第１条件、第２条件及び第３条件のうちの少なくとも一つが成立した場合、ＡＤＣ１５の出力に対して波形補正処理を実行する。しかし、「ｔｈ１」、「ｔｈ２」又は「ｔｈ３」等の閾値と、サンプリングデータの多項式とが比較可能となるためには、サンプリングデータの多項式における各項の符号は、ディザ信号のパターンの符号との相関を有する必要がある。

波形補正部１０６は、ディザ信号のパターンを表す信号のレベルが同じレベルを保っている期間において、変動するサンプリングデータが閾値「ｔｈ１」を超えるか否かに基づいて、第１条件が満たされているか否かを判定する。

図１２では、｜ｄＫ＿５－ｄＫ＿６｜が閾値「ｔｈ１」より大きい場合、又は、｜ｄＫ＿７－ｄＫ＿８｜が閾値「ｔｈ１」より大きい場合に、第１条件が成立する。第１条件が満たされている場合、波形補正部１０６は、「ｄＫ＿１」から「ｄＫ＿８」までの各サンプリングデータに同一の値を代入する。第１条件が満たされている場合、波形補正部１０６は、その添字「Ｋ」における式（３）の係数「Ｗ」を０にしてもよい。しかし、添字「Ｌ」の値が４以下では、ディザ信号のパターンを表す信号のレベルが同じレベルを保っている期間中に、サンプリングポイントが１個しかない。このため、第１条件が満たされているか否かの判定には、１個のサンプリングポイントを用いることができない。

波形補正部１０６は、添字「Ｋ」が共通している８個のサンプリングデータ「ｄＫ＿Ｌ」の多項式を用いて、第２条件が満たされているか否かを判定する。ただし、波形補正部１０６は、多項式における各項の正負の符号を、ディザ信号のパターンのレベルに応じて定める。

例えば、波形補正部１０６は、ディザ信号のパターンのレベルがハイレベルである場合、多項式における項の符号を正と定める。例えば、波形補正部１０６は、ディザ信号のパターンのレベルがハイレベル「Ｈｉ」である場合、多項式における項の符号を正と定める。すなわち、波形補正部１０６は、ディザ信号のパターンのレベルがローレベル「Ｌｏ」である場合、多項式における項の符号を負と定める。

図１２では、添字「Ｋ」に関して、「｜（ｄＫ＿１＋ｄＫ＿３＋ｄＫ＿５＋ｄＫ＿６）－（ｄＫ＿２＋ｄＫ＿４＋ｄＫ＿７＋ｄＫ＿８）｜」の値が閾値「ｔｈ２」を超えている場合、波形補正部１０６は、ディザ成分を検出したと判定する。
波形補正部１０６は、添字「Ｋ」のサンプリングデータ「ｄＫ＿Ｌ」を、図４に示された例と同様に、定数「ｄｍａｘ」と定数「ｄｍｉｎ」とに２値化する。

波形補正部１０６は、第３条件が満たされているか否かを判定してもよい。波形補正部１０６は、共通の添字「Ｋ」のサンプリングデータ「ｄＫ＿Ｌ」の強度変化に関して、ディザ信号のパターン（ＲｅｆＰａｔｔｅｒｎ）のレベルが特定方向（例えば、ハイレベル「Ｈｉ」からローレベル「Ｌｏ」への方向）に切り替わる前及び後における、ＡＤＣ１５の出力（サンプリングデータ）の強度変化に着目する。

図１２では、例えば、サンプリングデータ「ｄＫ＿１」から「ｄＫ＿２」までの間で、ディザ信号のパターンのレベルが、ハイレベル「Ｈｉ」からローレベル「Ｌｏ」に切り替わる。すなわち、サンプリングデータ「ｄＫ＿１」から「ｄＫ＿２」までの間で、ディザ信号のパターンにダウンエッジが存在する。

ディザ信号のパターンのハイレベル「Ｈｉ」からローレベル「Ｌｏ」に切り替わる直前のハイレベル「Ｈｉ」の期間には、サンプリングデータ「ｄＫ＿１」のみが含まれている。ディザ信号のパターンのハイレベル「Ｈｉ」からローレベル「Ｌｏ」に切り替わった直後のローレベル「Ｌｏ」の期間には、サンプリングデータ「ｄＫ＿２」のみが含まれている。

このような切り替わりの前及び後における、サンプリングデータのレベルの差の絶対値「｜ｄＫ＿１－ｄＫ＿２｜」が閾値「ｔｈ３」を超えるか否かを、波形補正部１０６は判定する。サンプリングデータのレベルの差の絶対値「｜ｄＫ＿１－ｄＫ＿２｜」が閾値「ｔｈ３」を超えている場合、波形補正部１０６は、「ｄＫ＿１」及び「ｄＫ＿２」の各符号を、メモリ２０１に記録する。

図１２では、例えば、サンプリングデータ「ｄＫ＿３」から「ｄＫ＿４」までの間で、ディザ信号のパターンのレベルが、ハイレベル「Ｈｉ」からローレベル「Ｌｏ」に切り替わる。サンプリングデータのレベルの差の絶対値「｜ｄＫ＿３－ｄＫ＿４｜」が閾値「ｔｈ３」を超えるか否かを、波形補正部１０６は判定する。サンプリングデータのレベルの差の絶対値「｜ｄＫ＿３－ｄＫ＿４｜」が閾値「ｔｈ３」を超えている場合、波形補正部１０６は、「ｄＫ＿３」及び「ｄＫ＿４」の各符号を、メモリ２０１に記録する。

図１２では、例えば、サンプリングデータ「ｄＫ＿６」から「ｄＫ＿７」までの間で、ディザ信号のパターンのレベルが、ハイレベル「Ｈｉ」からローレベル「Ｌｏ」に切り替わる。サンプリングデータのレベルの差の絶対値「｜ｄＫ＿６－ｄＫ＿７｜」が閾値「ｔｈ３」を超えるか否かを、波形補正部１０６は判定する。サンプリングデータのレベルの差の絶対値「｜ｄＫ＿６－ｄＫ＿７｜」が閾値「ｔｈ３」を超えている場合、波形補正部１０６は、「ｄＫ＿６」及び「ｄＫ＿７」の各符号を、メモリ２０１に記録する。

共通の添字「Ｋ」のサンプリングデータに関して記録された全ての符号が正である場合、ディザ信号のパターンの位相と同じ位相である（図１８に示された「Ａ」に対応する）と、波形補正部１０６は判定する。

共通の添字「Ｋ」のサンプリングデータに関して記録された全ての符号が負である場合、ディザ信号のパターンの位相に対して逆相である（図１８に示された「Ｃ」に対応する）と、波形補正部１０６は判定する。

共通の添字「Ｋ」のサンプリングデータに関して記録された全ての符号のうちで、ディザ信号のパターンの符号に一致しない符号が存在している場合、第３条件が満たされているので、波形補正部１０６は、閾値「ｔｈ３」を超えるか否かの判定処理が実行された添字「Ｋ」の「ｄＫ＿１」から「ｄＫ＿８」までのサンプリングデータを破棄し、「ｄＫ＿１」から「ｄＫ＿８」までの各サンプリングデータを全て同一の値に更新してもよい。波形補正部１０６は、式（１）に示された係数「Ｗ」の値を０にすることで、添字「Ｋ」のサンプリングデータに関して、式（３）を導出する。

なお、波形補正部１０６は、共通の添字「Ｋ」のサンプリングデータ「ｄＫ＿Ｌ」の強度変化に関して、ディザ信号のパターンのレベルがローレベル「Ｌｏ」からハイレベル「Ｈｉ」に切り替わる前及び後に着目してもよい。また、ディザ信号のパターン長が長くなるほど、着目すべきタイミングが増えるので、着目されるディザ信号のパターン長は一部に限定されてもよい。

以上のように、第３実施形態の同期検波装置１０ｃは、波形補正部１０６を備える。波形補正部１０６の補正部４００は、ディザ信号が重畳された波形（アナログ信号）のサンプリングデータを、ディザ信号の周期「Ｔｄ」に応じたディザ信号のパターン（リファレンス信号）の周期「Ｔｄ／ｍ」ごとに補正する。波形補正部１０６（乗算部）は、ディザ信号のパターンのレベルごとに異なる重み係数「Ｗ」であって、ディザ信号のパターンのタイミングに対応付けられた重み係数を、補正されたサンプリングデータに乗算する。波形補正部１０６の平均化部４０２は、補正されたサンプリングデータと重み係数「Ｗ」との乗算結果の平均を検波結果として導出する。

これによって、同期検波の精度を一定以上にするための処理時間を短縮することが可能である。

リファレンス信号発生器（ディザ信号発生器１０１ｃ）の出力において、ハイレベルとローレベルとが予め定められたパターン（特定パターン）は、「周期Ｔｄ／ｍ」で繰り返される。周期「Ｔｄ／ｍ」において、特定パターンに含まれるハイレベルの個数とローレベルの個数とは同数でもよい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

本発明は、ディザリングが施された信号を雑音から切り分けて検出する同期検波装置に適用可能である。

１ａ，１ｂ，１ｃ…フィードバックシステム、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ…同期検波装置、１１…ＤＡＣ、１２…制御対象、１３…タップ、１４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ…モニタ部、１５…ＡＤＣ、１００…演算部、１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ…ディザ信号発生器、１０２…加算部、１０３…逓倍器、１０４…同期検波部、１０５…データストレージ、１０６…波形補正部、１０７…逓倍器、１０８…逓倍器、１０９…クロック発振器、２００…プロセッサ、２０１…メモリ、２０２…記憶装置、３００…フィードバックシステム、４００…補正部、４０１…乗算部、４０２…平均化部

Claims (6)

1. ディザ信号が重畳された波形のサンプリングデータを、前記ディザ信号の周期に応じたリファレンス信号の周期ごとに補正する補正部と、
   前記リファレンス信号のレベルごとに異なる重み係数であって、前記リファレンス信号のタイミングに対応付けられた前記重み係数を、補正された前記サンプリングデータに乗算する乗算部と、
   補正された前記サンプリングデータと前記重み係数との乗算結果の平均を検波結果として導出する平均化部と
   を備える同期検波装置。
2. 前記補正部は、前記リファレンス信号の強度変化とは相関しない強度変化が前記サンプリングデータにおいて検出された場合、前記サンプリングデータの強度変化を抑圧する、請求項１に記載の同期検波装置。
3. 前記補正部は、前記リファレンス信号との一定値以上の相関又は逆相関を有する強度変化が前記波形において検出された場合、前記波形に重畳されている前記ディザ信号の周波数成分を強調する、請求項１に記載の同期検波装置。
4. 前記補正部は、前記リファレンス信号の符号パターンに対して矛盾する強度変化が前記波形において検出された場合、前記強度変化を抑圧する、請求項１に記載の同期検波装置。
5. 同期検波装置が実行する同期検波方法であって、
   ディザ信号が重畳された波形のサンプリングデータを、前記ディザ信号の周期に応じたリファレンス信号の周期ごとに補正する補正ステップと、
   前記リファレンス信号のレベルごとに異なる重み係数であって、前記リファレンス信号のタイミングに対応付けられた前記重み係数を、補正された前記サンプリングデータに乗算する乗算ステップと、
   補正された前記サンプリングデータと前記重み係数との乗算結果の平均を検波結果として導出する平均化ステップと
   を含む同期検波方法。
6. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の同期検波装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム。

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