JPH04506132A - ディジタル信号を振幅変調されたアナログ信号に変換する装置 - 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】 ディジタル信号を振幅変調されたアナログ信号に変換する装置 発明の分野 本発明はディジタル信号を振幅変調されたアナログ信号に変換する装置に関し、 そして特にディジタルビチオデータの無線周波数を育する振幅変調されたビデオ 信号への変換に関する。

関連した技術の説明 テレビ受像機は産業標準伝送書式により高周波の振幅変調されたテレビ信号を受 信するようになっている。例えば、ＮＴＳＣテレビ規格は、残留側帯振幅変調テ レビ信号を規定している。高品質通信リンクを介して標準の振幅変調されたテレ ビ信号を伝送することは困難でありかつコスト高になることが判明した。

テレビ信号は各々がテレビ像における画素に関する情報を規定するディジタルデ ータのワードのシーケンスを形成するために計数化することができる。しかしな がら、従来技術によれば、これらのテレビ像を標準のテレビ受像機により受信す るために好適な振幅変調された書式に変換することが困難でありかつコスト高で あった。このようなシステムは、先づ、ディジタルビデオ信号をアナログビデオ に変化し、その後アナログビデオを高周波の搬送波と結合して標準の振幅変調さ れた信号を発生させることを含む。

このような変換器は、製造コストが高く、したがって多数の家庭用テレビ受像機 に使用するには不適当である複雑な電子装置である。

したがって、安価でありかつ家庭へのテレビ信号のディジタル伝送を支持するデ ィジタル信号を振幅変調されたアナログ信号に変換する装置を提供することが望 ましい。そのほかに、ディジタル信号の振幅変調されたアナログ信号への変換は その他のビデオへの適用における広く普及した用途、例えば、ビデオ記録、ビデ オデータのコンピュータ処理ならびにディジタル情報を任意のその他の振幅変調 されたアナログ信号に変換する用途を有している。

発明の要約 本発明は変調信号を表わすディジタルワードのシーケンス、例えば、ビデオ像に 応答して振幅変調された信号を発生させるためのコストが低廉であり、しかも高 品質の装置を提供すものである。

この装置は入力速度においてディジタルワードのシーケンスを供給する通信リン クを含む。ディジタルワードの入力シーケンスはサンプル速度において因子のシ ーケンスと結合されて、サンプル速度において振幅変調された信号を表わすディ ジタルワードの第２シーケンスを発生する。その後、ディジタルワードの第２シ ーケンスは振幅変調された信号に変換される。

一実施例によれば、因子のシーケンスは４５°、１３５°、２２５°および３１ ５６の搬送波位相角における搬送周波数の余弦のシーケンスである。これらの余 弦の値は、それぞれ、＋０．７０７、−０．７０７、−０．７０７、＋０．７０ ７である。これらの値は、＋１、−１、−１および＋１のシーケンスになるよう にｌに正規化される。

この実施例によれば、この装置はサンプル速度において入力ディジタルワードを ＋１または−ｌの因子のシーケンスと乗算するディジタル乗算器を含む。これに より、ディジタル領域において振幅変調された波形のサンプル変型が得られる。

高速ディジタル・アナログ変換器および帯域フィルタを使用することにより、振 幅変調された波形が高精度で、しかも高速度で再構成される。

図面の簡単な説明 第１図は本発明によるディジタル信号を振幅変調されたアナログ出力信号に変換 する変換器のブロック線図、第２図はディジタル入力信号をグラフで簡素化して 示した図、第３図は第２図おディジタル入力信号に応答する第１図のディジタル ・アナログ変換器の出力をグラフで簡素化して示した図、第４図は本発明の好ま しい一実施例の回路図である。

詳細な説明 本発明の好ましい一実施例を添付図面について以下に詳細に説明する。

第１図は本発明のブロック線図を示す。第２図および第３図は第１図の装置の動 作を説明するために使用される。第４図は本発明の特定の実施例を例示している 。

ディジタル信号を振幅変調されたアナログ出力信号に変換する変換器ｌＯは、第 １図に例示したように、通信回線１１によりディジタル入力を受信し、そしてそ の入力を回線１２上で残留側波帯を有する振幅変調された出力信号に変換する。

このディジタル入力はパルス符号変調された直列のデータの流れの形態であって もよい。この直列のデータの流れは直並列変換器１３に供給される。この直並列 変換器１３はｎビットのディジタルワードのシーケンスをクロックディジタル乗 算器１５に回線１４を介して供給する。回線１４上のディジタルワードのシーケ ンスは入力クロック１６に応答して入力クロック速度において供給される。入力 クロック１６は直並列変換器１３に回線１７を介して接続されている。

クロックディジタル乗算器１５はディジタル因子発生器１９からディジタル因子 のシーケンスを回線１８を介して受信する。クロックディジタル乗算器１５はサ ンプルクロック２０と回線２１を介して結合されている。サンプルクロック２０ は、同様に、ディジタル因子発生器１９と回線２１を介して結合されている。デ ィジタル乗算器１５は、サンプルクロック速度において、回線１８を介して供給 されたディジタル因子のシーケンスを回線１４を介して供給された入力データの シーケンスと乗算して、サンプル速度において、回線２２上にｍビットディジタ ルワードのシーケンスを発生する。ｍビットディジタルワードのシーケンスはデ ィジタル・アナログ変換器２３に回線２２を介して供給される。

ディジタル・アナログ変換器２３は回線２２を介して供給されたディジタルワー ドのシーケンスを搬送周波数において方形波に変換する。この搬送周波数の振幅 は回線２２を介して供給されたディジタルワードに応じて変化する。この方形波 は、ディジタル・アナログ変換器２３の出力側において、フィルタ２５に回線２ ４を介して供給される。フィルタ２５の出力は振幅変調された出力である。

振幅変調のプロセスは次のとおり数学的に表示することができる。

Ｅ　（ｔ）　＝　（１＋ｆ　（ｔ））’　ｃｏｓ（Ｗｃ”　ｔ）　（１）式中、 Ｅ（ｔ）＝得られた振幅変調された波形ｆ（ｔ）＝＋１と−１との間に変化する 変調波形Ｗｅ　＝搬送周波数 ナイキストサンプリング理論によれば、もしも所定の波形のサンプルを該波形に おける最高の周波数の二倍よりも大きい速度で採取すれば、当初の波形を正確に 再構成することができる。したがって、もしも搬送周波数および最大変調周波数 の両方の合計の二倍よりも大きい周波数を育するＥ　（ｔ）をサンプルとして抽 出すれば、これらのサンプルから振幅変調された波形Ｅ　（ｔ）を再構成するこ とができる。

もしも最大変調周波数が搬送周波数よりも小さく、かつ搬送周波数の四倍の周波 数において得られる値をサンプルとして抽出すれば、ナイキストサンプリング基 準が満たされる。

波形Ｅ　（ｔ）をサンプル抽出する任意の点を選択することができる。この好ま しいシステムにおいては、４５°、１３５°、２２５°および３１５°の搬送波 位相角においてサンプル抽出することを選択している。この場合には、ｃｏｓ（ Ｗｃ″″ｔ）は＋０．７０７、−０．７０７、−０．７０７および＋０．７０７ のそれぞれの値を有している。もしもこれらの値が１に正規化されれば、これら の値は＋１、−１、−１および＋１になる。したがって、ｃｏｓ（Ｗｅ”　ｔ　 ）を乗算すると、＋！または−１を乗算する簡単な乗算になる。

次の証明は符号のない７ビツトの並列のディジタルワードに適用される乗算プロ セスの特定の実現に関するのである。以下の説明においては、数値はｌＯ進法お よび２進法の両方の形態で表わされる。

先づ、次の範囲内の値を有する符号のない７ビツトデイジタルワードから出発す る。

ｏｏｏｏｏｏｏ　から　１１１１１１１　までＯから　１２７　まで 次に、最も前章なビット位置において８ビツトを加えて符号のない８ビツトワー ドを得る。このビットは１または０のいずれかであり、そしてこのビットの値は 得られた振幅変調の方向（正または負）を決定する。

ｏ　ｏｏｏｏｏｏｏ　から　０　１１１１１１１　まで０　から　１２７　まで または １　０００００００　から　１　１１１１１１１　まで１２８　から　２５５　 まで もしもこの符号のない８ビツトワードを反転すると、次の結果が得られる。

ビット８を０にセットする。

ｏ　ｏｏｏｏｏｏｏ　反転　−＞　１　１１１１１１１０　反転　−〉　２５６ ０　１１１１１１１　反転　−＞　１　０００００００１２７　反転　−〉　１ ２８ 上記は、通常、負の変調と考えられるものである。

ｏｏｏｏｏｏｏの入力値から出力の置火偏位が得られる。

ビット８を１にセットする。

１　０００００００　反転　−＞　１　１１１１１１１１２８　反転　−〉　１ ２７ １　１１１１１１１　反転　−＞　ｏ　ｏｏｏｏｏｏ。

２５５　反転　−〉　０ 上記は、通常、正の変調と考えられるものである。

ｏｏｏｏｏｏｏの入力値から出力の最小偏位が得られる。

もしも当初の符号のない７ビツトワードがＷ、であれば、非反転および反転した 符号のない８ビツトワードの数値は次のとおりである。

得られた値　＝　Ｗ７　（非反転） 得られた値　＝　２５５−Ｗｔ　（反転）もしも得られたワードを１２７．５だ けレベルシフトすれば、次の値が得られる。

得られた値　＝　Ｗ、−１２７，５（非反転）得られた値　＝Ｊ７　＋ｔ　２７ ．５　（、反　転）また、この結果は次のとおり表わすことができる。

得られた値；＋１°（Ｗｔ　−１２７，５）（非反転）得られた値＝＋１”　（ Ｗ、＋１２７．５）（反　転）したがって、符号のない８ビツトワードを反転す るプロセスが先づ−１２７，５のオフセットを符号のない７ビツトワードに加え 、次いで得られた値に−１の因子を乗算することと等価であることが理解できよ う。非反転の符号のない８ビツトワードは同じ得られた値に−１を乗算すること と等価である。

それ故に、８ビツトのインバータ回路により、７ビツトデイジタルワードを＋１ または、−１の因子と乗算することができる等価ディジタル乗算器を実現するこ とができるという結論に達した。

これにより、ディジタル領域において、振幅変調された波形のサンプル波型が得 られる。高速ディジタル・アナログ変換器および帯域フィルタを使用することに より、８ビツトの波高値精度を育する振幅変調された波形を再構成することがで きる。　。

第２図は第１図の回路において回線１４を介して供給することができるようなデ ィジタル入力信号の流れと等価のアナログ信号を例示している。この人力クロッ ク速度は周波数Ｆ、において設定されている。

第３図は第２図に示したディジタル入力に応答したディジタル・アナログ変換器 ２３の出力を例示しており、サンプルクロックＰｓはＦ、の二倍であり、そして ディジタル因子は、前述したように、４５°、１３５°、２２５°および３１５ °の余弦の正規化された値である。速度Ｆ、における入力データの流れは、これ らの因子を使用して、これとは別に、搬送波速度Ｆｃの二倍の速度において反転 させてもよい。これは搬送波速度の四倍の速度において因子のシーケンスを＋１ 、＋１、−１、−１と乗算して搬送波のサイクルあたり４個のサンプルを得るこ とと等価であり、それ故にナイキスト基準を満たしている。得られたディジタル ワードのシーケンスはディジタル・アナログ変換器２３に供給される。ディジタ ル・アナログ変換器２３は、搬送波速度の二倍の速度において、ディジタル入力 をアナログ出力に変換して第３図に示した形態の出力信号を発生する。

第４図は入力シーケンスと乗算されるディジタル因子のシーケンスとして４５° 、１３５°、２２５°および３１５°の余弦の正規化された値を使用して本発明 の変換器を実現する回路を示す。

並列入力ワードが入力クロック速度１０１に応じた入力速度において入力ラッチ １００において受信される。この入力クロック速度は、例えば、１０メガヘルツ とすることができる。この実施例においては、入力シーケンスは回線１０１を介 して第８ビツトが追加される７ビツトワードを含む。この第８ビツトは基準電圧 ＶＥεから抵抗Ｒ１およびダイオードＤ１を介して供給される一定の値“１”で ある。ダイオードＤｉのアノードは接地されている。

１２０メガヘルツのマスタークロックがＤフリップフロップ１０２をクロックさ せるために供給される。Ｄフリップフロップ１０２のＱ出力がＤフリップフロッ プ１０４をクロックさせるために回線１０３を介して供給される。Ｄフリップフ ロップ１０２のＱ出力はＤフリップフロップ１０２へのＤ入力として回線１０５ を介して送りもどされる。同様に、フリップフロップ１０４のＱ出力は回線１０ ６を介してフリップフロップ１０４のＤ入力として供給され、両方の場合におい て２回路によりディバイダを形成する。

フリップフロップ１０４のＱ出力は回線１０７を介して供給される１／４マスタ ークロツク周波数におけるクロック信号である。

回線１０７上のこのクロック信号は排他的論理和ゲート１０８−１１５の配列で 構成されたクロックインバータ回路の入力と接続される。排他的論理和ゲート１ １５への第２人力は回線１０１上の＋１信号である。排他的論理和ゲート１１４ への第２人力はディジタルワードの入力シーケンスの第１ビツトＤＡＴＡＩであ る。

排他的和ゲート１１３への第２人力はディジタルワードの入力シーケンスの第２ ビツトＤＡＴＡ２である。排他的論理和ゲート１１２への第２人力はディジタル ワードの入力シーケンスの第３ビツトＤＡＴＡ３である。排他的論理和ゲート１ １１への第２人力はディジタルワードの入力シーケンスの第４ビツトＤＡＴＡ４ である。排他的論理和ゲート１１０への第２人力はディジタルワードの入力シー ケンスの第５ビツトＤＡＴＡ５である。排他的論理和ゲート１０９への第２人力 はディジタルワードの入力シーケンスの第６ビツトＤＡＴＡ６である。排他的論 理和ゲート１０８への第２人力はディジタルワードの入力シーケンスの第７ビツ トＤＡＴＡ７である。ディジタルワードの入力シーケンスおよび回線１０１から の追加されたビットを排他的論理和ゲートの列における回線１０７上のクロック 信号と結合することにより、１６．７ナノ秒毎に値が変化するディジタルワード の出力シーケンスが回線１１６上に発生せしめられる。（１６，７ナノ秒＝　３ ０　ＭＨｚの方形波の周期の１７２）実際問題として、これとは別に、ディジタ ルワードの入力シーケンスを６０メガヘルツにおいて反転させてもよい。

回線１１６上のディジタルワードのシーケンスはディジタル・アナログ（Ｄ／Ａ ）変換器１１７に入力として供給される。Ｄ／Ａ変換器１１７は、回線１０３お よび１０５上の６０メガヘルツのクロックに応答して、ディジタル入力を１６． ７ナノ秒毎に変換して第３図について説明した方形波と類似の方形波の形態の振 幅変調された出力を発生する。この振幅変調された出力は、第」図について説明 したように、フィルタ１２０に供給されて、３０メガヘルツの搬送波速度を有す る平滑な振幅変調された信号を発生する。フィルタ１２０は鋸歯型残留側波帯フ ィルタである。フィルタ１２０の出力は振幅変調された搬送波である。

第４図の回路は３０メガヘルツの搬送周波数を有する出力を発生する変換器を例 示している。搬送周波数はＤ／Ａ変換器１１７の周波数応答により制限される。

図示の実施例においては、Ｄ／Ａ変換器は、米国カリフォルニア州うジョラ重性 のチー・アール・ダブリュー・エル・ニス・アイ・プロダクト社（ＴＲＷ　ＬＳ Ｉ　ＰＲＯ−ＤＬＩＣＴＳ　ＩＮＣ，）により市販されているＴＤＣ１０１８で ある。このＤ／Ａ変換器は、所望されれば、より低いＮＴＳＣテレビチャネル範 囲内の周波数において駆動することができよう。構成部品、例えばガリウム砒素 で製造された高速の構成部品（例えば、米国オレゴン州のビーバトン重性のトリ キント・セミコンダクト社（ＴｒｉＱｕｉｎｔ　Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ） により製造された毎秒１ギガサンプルのＴｒｉＱｕｉｎｔ　ＴＱ　６１１２Ｂ） を使用することができ、それにより第４図に示した回路を使用して標準テレビチ ャネルの範囲全体を発生することができよう。

また、別の態様として、３０メガヘルツの振幅変調された搬送波を標準テレビチ ャネル周波数に変換するために、この技術において知られているような周波数ミ キサを使用することができよう。

振幅変調された出力信号の質を多数のビットの入力ディジタルシーケンスを使用 することにより改良してテレビ像の各々の画素のためのより大きいディジタル解 像度を得ることができる。

ディジタル信号を振幅変調されたアナログ信号に変換する変換器を小数の比較的 に安価な構成部品を使用して製造することができることは理解できよう。この装 置を使用して、ビデオ信号を多数の受信ステーションにディジタル伝送すること が実行可能になる。そのうえ、ディジタル入力をファイバーオプティックケーブ ルシステムのような通信リンクを介して、または光学的なコンパクト・ディスク 、磁気媒体のようなディジタル記憶媒体から、またはその他の一般的に使用され ているディジタル記憶媒体から供給することができよう。

本発明の好ましい実施例の前記の説明は例示および説明の目的のために記載した ものであって、本発明をこの明細書に開示した形態に正確に限定するものではな い。本発明の多数の変型および変更と当業者には明らかであろう。前記の実施例 は本発明の原理およびその実際の応用を最良に説明して、それにより当業者が企 図された特定の用途に適合した種々の変型を含む種々の実施例のために本発明を 理解できるようにするために選択しかつ記載したものである。本発明の範囲は以 下に述べる請求の範囲および同等の態様により規定されるように意図しである。

平成　年　月　日

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. １．変調信号を表わすディジタルワードの第１シーケンスに応答して振幅変調さ れた信号を発生する装置において、入力速度においてディジタルワードの第１シ ーケンスを供給する手段と、 第１シーケンスのディジタルワードを因子のシーケンスとサンプル速度において 結合して、振幅変調された信号を表わすディジタルワードの第２シーケンスをサ ンプル速度において発生させるために前記供給手段と接続された手段と、ディジ タルワードの第２シーケンスを振幅変調された信号に変換するために前記結合手 段と接続された手段とを備えた振幅変調された信号を発生する装置。
2. ２．サンプル速度が振幅変調された信号のナイキスト速度よりも大きい請求の範 囲第１項に記載の装置。
3. ３．因子のシーケンスが＋１、−１、−１および＋１を含み、そして前記結合手 段がサンプル速度の半分の速度において第１シーケンスのディジタルワードを＋ １および−１と交互に乗算する手段を含む請求の範囲第１項に記載の装置。
4. ４．因子のシーケンスが余弦のシーケンスを含む請求の範囲第１項に記載の装置 。
5. ５．さらに、ｎ＋１ビットディジタルワードのシーケンスを供給するために変調 信号を表わすｎビットディジタルワードの入力シーケンスを受信する手段を含み 、各々のｎ＋１ビットワードの最も有意なビット位置が定数であり、そしてｎ＋ １ビットワードにおける最上位桁からｎ桁小さい有意なビット位置が入力シーケ ンスからのｎビットディジタルワードである請求の範囲第１項に記載の装置。
6. ６．前記定数が振幅変調された信号の方向を決定する請求の範囲第５項に記載の 装置。
7. ７．振幅変調された信号が搬送周波数を有し、かつ搬送周波数がテレビチャネル と合致する請求の範囲第１項に記載の装置。
8. ８．ディジタルワードの第１シーケンスがディジタルビデオ信号を含む請求の範 囲第７項に記載の装置。
9. ９．変調信号を表わすディジタルワードの第１シーケンスに応答して振幅変調さ れた信号を発生する装置において、入力速度においてディジタルワードの第１シ ーケンスを供給する手段と、 第１シーケンスのディジタルワードをサンプル速度において交互に反転して、デ ィジタルワードの第２シーケンスをサンプル速度において発生させるために前記 供給手段と接続された手段と、ディジタルワードの第２シーケンスをアナログ出 力にサンプル速度において変換するために前記の第１シーケンスのディジタルワ ードを交互に反転する手段と接続された手段とを備え、該アナログ出力が振幅変 調された信号を表わす、振幅変調された信号を発生する装置。
10. １０．振幅変調された信号が搬送周波数を有し、かつサンプル速度が搬送周波数 の二倍である請求の範囲第９項に記載の装置。
11. １１．さらに、アナログを濾波するために前記変換手段と接続された手段を含む 請求の範囲第９項に記載の装置。
12. １２．さらに、ｎ＋１ビットディジタルワードのシーケンスをディジタルワード の第１のシーケンスとして供給するために変調信号を表わすｎビットディジタル ワードの入力シーケンスを受信する手段を含み、各々のｎ＋１ビットワードの最 も有意なビット位置が定数であり、かつ各々のｎ＋１ビットワードにおける最上 位桁からｎ桁小さいビット位置が入力シーケンスからのｎビットディジタルワー ドである請求の範囲第９項に記載の装置。
13. １３．前記定数が振幅変調された信号の方向を決定する請求の範囲第１２項に記 載の装置。
14. １４．振幅変調された信号が搬送周波数を有し、かつ搬送周波数がテレビチャネ ルと合致する請求の範囲第９項記載の装置。
15. １５．ディジタルワードの第１シーケンスがディジタルビデオ信号を含む請求の 範囲第９項に記載の装置。