JPH01265714A - サンプリング周波数変換回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はＰＣＭ信号を入力とするサンプリング周波数変
換回路に関し、特に入力信号のサンプリングにより折返
し成分を除去したディジタルフィルタをもつ回路に関す
る。

〔従来の技術〕

一般に、ディジタル信号処理において時間領域での情報
圧縮としてサンプリング周波数を変換する場合、変換前
にサンプリングによって発生ずる折返し成分の処理を十
分に行われないと、変換後、折返し成分はノイズとなっ
て帯域内にたたみ込まれる結果となる。この場合、帯域
内への雑音を最小限に抑えるため、最適なディジタルフ
ィルタを選択することがサンプリング周波数を変換する
上て重要なことである。

次に、入力信号がサンプリング周波数８　Ｋ　ＨＺのＰ
ＣＭ信号、出力信号かサンプリング周波数１．６　／　
３　Ｋ　Ｈ２のＰＣＭ信号となるサンプリング周波数変
換回路について説明する。

第５図は従来サンプリング周波数変換回路の一例の構成
を示したブロック図である。図中、１はサンプリング周
波数８ＫＨ２のＰＣＭ信号入力端子、３はサンプリング
周波数８ＫＨ２のＰＣＭ信号を入力とし、「０」を挿入
してサンプリング周波数１６ＫＨ２のＰＣＭ信号を出力
する第１のスイッチ、４′はサンプリング周波数１６Ｋ
Ｈ２のディジタルフィルタ、５はサンプリング周波数１
６ＫＨ２のＰＣＭ信号を入力し、サンプリング周波数１
６　／　３　Ｋ　ＨｚのＰＣＭ信号に間引き出力する第
２のスイッチ、６はサンプリング周波数１、６　／　３
　Ｋ　ＨｚのＰＣＭ信号出力端子である。

第６図（ａ）〜（ｅ）は第５図の動作を説明するための
周波数特性図である。

サンプリング周波数８　Ｋ、　Ｈ２のＰＣＭ信号（第６
図（ａ））を入力端子１より入力し、各サンプル毎に［
ＯＪを挿入する第１のスイッチ３はサンプリング周波数
１６ＫＨ２のＰＣＭ信号（第６図（＋）　）　）を出力
する。このサンプリング周波数１６ＫＨ２のＰＣＭ信号
を入力とし、折返し成分の除去、および帯域制限のため
に第６図（ｃ）の特性をもつディジタルフィルタ４′に
通し出力する。ディジタルフィルタ４′の出力信号（第
６図（ｄ））を入力し、サンプルのうち１サンプルを定
期的に間引きするスイッチ５は出力端子６ヘサンプリン
グ周波数１６／３ＫＨ７のＰＣＭ信号（第６図（ｅ））
を出力する。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来のサンプリング周波数変換回路は、折返し
成分除去および帯域制御のためのディジタルフィルタ４
′か、サンプリング周波数１６■ぐトＩ、、、カットオ
フ周波数２．２ＫＨｚにて設計される。

第７図はフィルタの極（Ｐｏｌｅ）の位置を単位円上に
示している。このフィルタはサンプリング周波数１．６
　Ｋ　Ｈ２に対し、帯域か約２　Ｋ　ＨＺと狭く、急峻
となっている。このなめ極は実軸に非常に近いところに
位置している。詳しくは、図書「ディジタル信号処理（
下）第９章」コロナ社（伊達玄訳）に書かれているが、
本来、演算丸めノイズはサンプリング周波数ｆｓに対し
てｆ　ｓ　／　２領域に平坦に分布する。しかし、Ｑの
高い極が存在した場合、演算丸めノイズはそのＱの高い
極の特性の影響を受ける。このＱの高い極が実軸に非常
に近いところに位置していると、ＤＣレベルの近くにそ
の極の影響を受けた利得の高い演算丸めノイズが存在す
ることになる。このディジタルフィルタ４′の入力信号
をＤＣレベルとすると、ディジタルフィルタ４′の出力
信号として極の特性を受けた演算丸めノイズが出力され
るという欠点がある。

本発明の目的は、このような欠点を除き、サンプリング
周波数か異なる２種のディジタルフィルタを用いること
により、演算丸めノイズを出力されないようにしたサン
プリング周波数変換回路を提供することにある６ 〔課題を解決するための手段〕 本発明のサンプル周波数変換回路の構成は、サンプリン
グ周波数ｆ１のＰＣＭ信号を入力しスイッチングにより
サンプリング゛周波数ｆ２のＰＣＭ信号として出力する
第１のスイッチ回路と、前記サンプリング周波数ｆ２の
ＰＣＭ信号を入力しスイッチングによりサンプリング周
波数ｆ３のＰＣＭ信号とに出力する第２のスイッチ回路
と、これら第１および第２のスイッチ回路の間に挿入さ
れ前記サンプリング周波数ｆ２の折返し周波数成分を除
去する第１のディジタルフィルタと、前記第１のスイッ
チ回路の前段または前記第２のスイッチ回路の後段に挿
入され前記サンプル周波数ｆ１成分またはサンプル周波
数ｆ３の折返し周波数成分を除去する第２のディジタル
フィルタとを少くとも備え、前記第１および第２のディ
ジタルフィルタのサンプル周波数を異らせたことを特徴
とする。

〔実施例〕

次に本発明について図面を参照して説明する。

６一 第１図は本発明の一実施例の構成を示すフロック図であ
る。図において、１はサンプリング周波数８　Ｋ　Ｈｚ
のＰＣＭ信号入力端子、２は入力端子］よりＰＣＭ信号
を入力しサンプリング周波数８ＫＨ２の第１のディジタ
ルフィルタ、３は第１のディジタルフィルタ２の出力を
入力とし、［０」を挿入してサンプリング周波数１．６
ＫＨ２のＰＣＭ信号を出力する第１のスイッチ、４は第
１のスイッチ３の出力を入力するサンプリング周波数１
．６　Ｋ　Ｈｚのディジタルフィルタ、５はディジタル
フィルタ４のサンプリング周波数１６　Ｋ　ｌ−１２の
出力信号を入力しサンプリング周波数］、　６　／　３
　Ｋ、　Ｈ２のＰＣＭ信号に間引きし出力する第２のス
イッチ、６はサンプリング周波数１６　／　３　Ｋ　Ｈ
２のＩ）　ＣＭ信号出力端子である。

第２図（ａ）〜（ｇ）は本実施例の動作を説明する周波
数特性図である。

入力端子１よりサンプリング周波数８　Ｋ　Ｈ□のＰＣ
Ｍ信号（第２図（ａ））を入力とする第１のディジタル
フィルタ２は、４　Ｋ　Ｈ２帯、１２ＫＨ２帯で帯域制
限を行い第２図（ｂ）の特性をもち、第２図（ｃ）の信
号を出力する。第１のディジタルフィルタ２のサンプリ
ング周波数８　Ｋ　Ｈ２の出力信号を入力するスイッチ
３は、各サンプル毎に「０」を挿入し、サンプリング周
波数１６　Ｋ　ＨｚのＰＣＭ信号（第２図（ｄ））を出
力する。周波数８ＫＨ２成分を除去すると共に、第２図
（ｅ）の特性をもつサンプリング周波的１６ＫＨ２の第
２のディジタルフィルタ４は、スイッチ３の出力を入力
とし折返し成分を除去し出力する。第２のディジタルフ
ィルタ４のサンプリング周波数１６ＫＨ２の出力信号（
第２図（ｆ））を入力とする第２のスイッチ５は、３サ
ンプルに対し１サンプル間引きしサンプリング周波数１
６／３ＫＨ２のＰＣＭ信号を出力端子６へ出力する（第
２図（ｇ））。

第１のディジタルフィルタ２は、サンプリング周波数８
ＫＨｚ、カットオフ周波数２．２Ｋｆ（Ｚ、第２のディ
ジタルフィルタ４はサンプリング周波数１６ＫＨｚカツ
トオフ周波数４　Ｋ　Ｈｚにて設計できる。折返し成分
除去および帯域制限のためのディジタルフィルタ特性は
この第１のディジタルフィルタ特性（第２図（１）　）
　）と第２のディジタルフィルタ特性（第２図（ｅ））
の２種のフィルタを畳み込んな特性となるため個々のフ
ィタ特性を緩和することかてきる。

この結果、フィルタの極のＱの高さをフィルタ設計の段
階において制御することが可能であり、演算丸めノイズ
がフィルタの特性を受けても出力信号に演算丸めノイズ
か現われることがない。

第３図は本発明の第２の実施例の構成を示したフロック
図、第４図（ａ）〜（ｇ）は第３図の動作を説明する周
波数特性図である。１はサンプリング周波数１６　／　
３　ＨＫ　ｚのＰＣＭ信号の入力端子、７は入力端子１
から信号を入力し、「０」を挿入しサンプリンタ゛周波
数１６ＫＨ２のＰＣＭ信号を出力する第１のスイッチ、
８は第１のスイッチ７の出力を入力するサンプリング°
周波数１６Ｋ　Ｈｚの第１のディジタルフィルタ、９は
第１のディジタルフィルタ８のサンプリング周波数１６
−９＝ Ｋ　Ｈ，の出力信号を入力し、間引きしサンプリング周
波数８　Ｋ　Ｈｚの信号を出力する第２のスイッチ、１
０は第２のスイッチ９の出力を入力するサンプリング周
波数８ＫＨ２の第２のディジタルフィルタ、６はサンプ
リング周波数８　Ｋ　Ｉ−Ｉ　２の第２のディジタルフ
ィルタ９の出力信号を出力する端子である。

第１の実施例はサンプリング周波数８　Ｋ　Ｈ２を１６
／３ＫＨ２に下げた場合てあったが、第２の実施例は、
サンプリング周波数１．６／３ＫＨ２から８　Ｋ　Ｈｚ
に上げた場合の構成例である。

そのため、第１図に対してディジタルフィルタとスイッ
チの位置が入れかわっており、またフィルタの順序も１
６　Ｋ　Ｈｚの第１のディジタルフィルタ８が先になっ
ている。

なお、本実施例の動作は、第４図＜ａ’）〜（ｇ）に示
された周波数特性図が第１の実施例と対応することから
明らかてあろう。すなわち、第４図＜ａ）か入力信号特
性、第４図（１ツ）かサンブリンクスイッチ７の出力信
号特性、第４図（Ｃ）が８　Ｋ　Ｈ２帯を制御するディ
ジタルフィルタ８の特性、第４図（ｄ）がディジタルフ
ィルタ８の出力特性、第４図（ｅ）がサンプリングスイ
ッチ９の出力特性、第４図（ｆ）が４．　Ｋ　Ｈｚ帯。

１２　Ｋ　Ｈｚ帯を制御するディジタルフィルタ１０の
特性、第４図（ｇ）がディジタルフィルタ１０の出力特
性をそれぞれ示している。

このように本実施例も第１の実施例と同じく、折返し成
分除去、帯域制限のためのディジタルフィルタか、サン
プリング周波数の異なる２種のディジタルフィルタによ
り構成されている。

このためフィルタの特性を緩和させることができ、フィ
ルタの極のＱを制御し、出力信号に演算丸めノイズが現
われないようにすることができる利点がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、折返し成分の除去および
帯域制限のためのディジタルフィルタをサンプリング周
波数の異なる２種のディジタルフィルタを用いて構成す
るなめ、個々のフィルタ特性を緩和させることができ、
極のＱの高さを制御することができる。このフィルタの
極のＱを低くすることにより、ディジタルフィルタの出
力信号にフィルタの特性を受けた演算丸めノイズか現わ
れないようにてきる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示したフロック図、
第２図は第１図の動作を説明する周波性特性図、第３図
は本発明の第２の実施例のブロック図、第４図は第３図
の動作を説明する周波数特性図、第５図は従来例の構成
を示したブロック図、第６図は第５図の動作を説明する
周波数特性図、第７図は従来例におけるディジタルフィ
ルタの極の位置を示した座標図である。 １・・・入力端子、２，８・・第１のディジタルフィル
タ、３，７・・第１のスイッチ、４，１０・第２のディ
ジタルフィルタ、５．９・・・第２のスイッチ、６・・
・出力端子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　サンプリング周波数ｆ＿１のＰＣＭ信号を入力しスイ
   ッチングによりサンプリング周波数ｆ＿２のＰＣＭ信号
   として出力する第１のスイッチ回路と、前記サンプリン
   グ周波数ｆ＿２のＰＣＭ信号を入力しスイッチングによ
   りサンプリング周波数ｆ＿３のＰＣＭ信号とに出力する
   第２のスイッチ回路と、これら第１および第２のスイッ
   チ回路の間に挿入され前記サンプリング周波数ｆ＿２の
   折返し周波数成分を除去する第１のディジタルフィルタ
   と、前記第１のスイッチ回路の前段または前記第２のス
   イッチ回路の後段に挿入され前記サンプル周波数ｆ＿１
   成分またはサンプル周波数ｆ＿３の折返し周波数成分を
   除去する第２のディジタルフィルタとを少くとも備え、
   前記第１および第２のディジタルフィルタのサンプル周
   波数を異らせたことを特徴とするサンプリング周波数変
   換回路。