JPH0528807Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、位相が連続な高周波信号を、複数個
時分割的に発生することのできる位相保存型デジ
タル周波数発生装置に係り、特に核磁気共鳴
（NMR）装置に適した位相保存型デジタル周波
数発生装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第４図は時分割的に複数の周波数信号を発生さ
せる例を示す図である。

NMR装置においては、核磁気共鳴を起こすた
めに、試料に高周波磁場（RF）を照射するが、
この場合、該当する核の全スピンを励起するパル
ス法や、該当する核の特定スピンのみを励起する
CW法等が用いられている。例えばCW法を用い
て、特にセレクテイブ・スピン・デカツプリング
を行うような場合には、複数のRF信号源を用い、
複数のスピンを同時に照射することも行われる。
この場合、単一の信号源を用いて時分割的に複数
の周波数信号を発生することにより、複数のスピ
ンを時分割的に照射することも考えられている
が、この時、位相が保存可能でなければならな
い。位相が保存されているとは、もし元の周波数
信号がスイツチされずそのまま連続して発生して
いるとしたときの波形と、一旦他の周波数にスイ
ツチ後元の周波数に戻したときの波形とが位相ず
れなく全く重なるということである。この特性
は、NMR等周波数を変えながら繰り返し位相検
波を行い加算するような装置において特に重要で
ある。

例えば単一の信号源を用い、第４図ａに示すよ
うに、２つの周波数信号₁，₂を順次発生させた
場合において、繰り返し発生する周波数信号₁，
₂のそれぞれで同図ｂ，ｃに示すように位相の連
続性がないと、周波数信号₁，₂は何らかの位相
変調を受けたことと等価となる。その結果周波数
信号₁，₂の主成分周波数は、この位相変調に相
当する量だけずれてしまい、₁（又は₂）で設定
した核磁気共鳴の周波数を発生しないこととなつ
てしまう。

従来、デジタル式周波数発生装置で位相が保存
可能なものとしては、周波数信号を発生する位相
加算器を複数個持ち、他の周波数信号に切り換え
中もそれぞれの周波数信号の位相計算器の動作を
続けるようにするものであり、これにより加算器
の数の種類の周波数信号について位相の保存を可
能にしている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記のような従来のデジタル式
周波数発生装置は、位相加算器の数しか位相が保
存できる周波数信号を持てず、また、位相加算器
の数を増やすと回路的に複雑で大きくなるという
問題がある。

本考案は、上記の問題点を解決するものであつ
て、単一の信号源を用いて、位相が連続した複数
の高周波信号を時分割的に発生させることのでき
るNMR装置に用いて好適な位相保存型デジタル
周波数発生装置を提供することを目的とするもの
である。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案の位相保存型デジタル周波数発生装置
は、基準クロツクを発生する基準周波数発生器、
周波数データとして周波数信号の種別と１基準ク
ロツクで進む単位位相を記憶する周波数データ記
憶部、少なくとも周波数信号の切り換え情報とし
て中断した周波数信号の種別と中断位相とを記憶
する切り換え情報記憶部、前記周波数データ記憶
部から周波数データを選択する選択部、前記基準
周波数発生器の基準クロツク毎に前記選択部で選
択した周波数データに基づき単位位相を加算する
位相加算器、周波数信号の切り換え毎に中断した
周波数信号に対する基準クロツクを計数し中断が
解除された周波数データの単位位相Δφと中断中
に計数した基準クロツク数N_cと前記切り換え情
報記憶部に記憶されていた中断位相φ_xから出力
位相φ_yを φ_y＝Δφ×N_c＋φ_x の式により計算する位相計算器、位相に対応して
波形の強度値を記憶し前記位相計算器で計算して
補正した位相で波形の強度値が読み出される波形
記憶部、該波形記憶部の出力をアナログ信号に変
換するデジタル／アナログ変換器、及び周波数信
号の切り換え指令により前記選択部で選択する周
波数データの切り換え及び位相計算器での位相の
補正を制御する制御部を備え、周波数信号の切り
換え指令により中断した周波数信号の種別と中断
位相とを切り換え情報記憶部に記憶すると共に位
相計算器と位相計算器により単位位相の加算及び
位相の補正を行つて中断が解除された周波数信号
の位相保存された波形を出力するように構成した
ことを特徴とするものである。

〔実施例〕

以下、実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１図は本考案に係る位相保存型デジタル周波
数発生装置の１実施例構成を示すブロツク図、第
２図は多周波信号の発生原理を説明するための波
形図、第３図は多周波信号の位相連続性を説明す
るための図である。第１図において、１は周波数
データ記憶部、２は選択器、３は位相加算器、４
は位相計算器、５は波形記憶部、６はデジタル／
アナログ変換器、７は基準周波数発生器、８はタ
イミング制御器、９は切り換え情報記憶部、１０
はデータ入力設定部を示す。

周波数データ記憶部１は、出力すべき複数個の
周波数データが外部のデータ入力設定部１０によ
つて入力設定されるとこれを記憶するものであ
る。選択器２は、周波数データ記憶部１に記憶さ
れた周波数データの１つをタイミング制御器８に
より決められたタイミングで選択するものであ
り、この選択した周波数データは、位相加算器３
に送られる。位相加算器３は、基準周波数発生器
７の基準クロツク毎に周波数データに基づく加算
を行い、所定の周波数成分を持つ階段状のデジタ
ル値を発生するものである。位相計算器４は、切
り換え情報記憶器９に記憶された周波数信号中断
中のクロツクの数、中断時の位相及び１クロツク
で進む位相より再び出力する周波数の位相を計算
し、位相加算器３で発生したデジタル値を位相補
正して波形記憶部５に記憶されている値を選び出
すものである。そしてこの波形記憶部５から選び
出したデジタル値をアナログ値の電圧に変換して
出力するのがデジタル／アナログ変換器６であ
る。切り換え情報記憶部９は、周波数信号の切り
換え順序、切り換えタイミング、さらには周波数
信号の切り換えが発生すると、切り換えられた周
波数信号の種別、切り換えた時点の基準クロツク
数、１クロツクで進む位相Δφ、及び他の周波数
信号に切り換えられた時の位相φ_x等を記憶する
ものであり、タイミング制御器８は、この切り換
え情報記憶部９に記憶された内容に従つて周波数
信号の切り換えタイミング、位相の保存の制御を
行うものである。

波形記憶部５に記憶される波形データの例を示
したのが第２図であり、第２図ａは波形記憶部５
の入出力特性を示し、横軸にアドレス、縦軸に出
力デジタル値がとられている。この第２図ａに示
す例では、１周期分の正弦波形は、例えば２千点
のデータに分割されている、従つて、1μsec毎に
アドレスを０→１→２→３→……と指定して全デ
ータを順次読出せば、１周期2000μsec（500Hz）の
階段信号がデジタル／アナログ変換器６の出力と
して得られる。同様に、1μsec毎にアドレスを０
→100→200→300→……と指定してデータを100個
おきに飛ばして読み出せば、第２図ｂに示すよう
な１周期20μsec（50KHz）の段階信号が得られ、
データを500個おきに飛ばして読み出せば、第２
図ｃに示すように１周期4μsec（250KHz）の波形
が得られる。例えば、基準周波数発生器７におい
て基準クロツク1MHzで発信している場合、位相
加算器３では、周波数データの内容により1μsec
毎に０→１→２→３……→ｎ→０→１→……のよ
うに位相加算されたり、1μsec毎に０→100→200
→300……→ｍ→０→100→……のように位相加算
される。この位相加算器３の出力は、位相計算器
４へ供給され補正位相が計算されて波形記憶部５
へ入力される。波形記憶部５では、位相計算器４
の出力をアドレス値として合成信号波の波高値デ
ータを読み出し、この出力がデジタル／アナログ
変換器６で通常使用するアナログ波形に変換され
る。

本考案に係る位相保存型デジタル周波数発生装
置の出力波形の例を示したのが第３図である。第
３図において、ａは設定周波数値₁がタイミング
制御器８の指令ｃにより選択されたときの出力の
様子、ｂは同様に設定周波数値₂がタイミング制
御器８の指令ｄにより選択されたときの出力の様
子、ｅは基準周波クロツクをそれぞれ示してい
る。本考案に係る位相保存型デジタル周波数発生
装置では、ａから明らかなように設定周波数値₁
が再び選択・出力された時の周波数信号₁の位相
は、周波数信号₁が連続的に出力されていた場合
と位相と同じになる。

次に第１図に示す位相保存型デジタル周波数発
生装置の動作を説明する。まず、データ入力設定
部１０より所定のデータが入力設定され、周波数
データ記憶部１及び切り換え情報記憶部９に記憶
される。そして、起動がかけられると、タイミン
グ制御器８は、切り換え情報記憶部９に記憶され
た周波数信号の切り換え順序、切り換えタイミン
グに従つて選択器２、位相加算器４、位相計算器
４、波形記憶部５を制御する。そこで今、或るタ
イミング時間において第３図に示すように周波数
信号₁から他の周波数信号₂に切り換えるとす
る。このときタイミング制御器８は、その切り換
えタイミングにおいて他の周波数信号₂への切り
換えを指示する。これによつて選択器２は、周波
数データ記憶部１から周波数信号₂のデータを選
択し、位相加算器３は、周波数信号₂に基づく基
準クロツク数による位相加算を行い、位相計算器
４は、位相が保存される補正位相の計算を行い、
記憶波形部５から周波数信号₂の階段信号が読み
出される。同時に、このようにして周波数信号の
切り換えが発生すると、切り換えられた周波数信
号₁の種別、切り換えた時点の基準クロツク数、
１クロツクで進む位相Δφ、他の周波数信号₂に
切り換えられた時の周波数信号₁の位相φ_xが切り
換え情報記憶部９に記憶される。そして、次に時
間t₁後再び元の周波数信号₁が選択されると、選
択されていない間に基準周波数発生器７で発生す
る基準クロツク数N_cを位相計算器４が計算（引
き算）する。そして、１クロツクで進む位相Δφ
と周波数信号₁から他の周波数信号₂に切り換え
られた時の周波数信号₁の位相φ_x及び基準クロツ
ク数N_cより、再び周波数信号₁が出力される時
の位相φ_yを次の式に従つて計算して位相補正し
波形記憶部５に出力する。

φ_y＝Δφ×N_c＋φ_x 上記式のように本考案に係る位相保存型デジタ
ル周波数発生装置では、周波数信号の切り換え毎
に元の周波数信号の位相情報を記憶しておき、そ
の設定周波数信号に対応して位相加算及び再度出
力するときの位相計算を行うので、少ない回路構
成により多数の周波数信号を容易に時分割的に出
力できる。なお、本考案は、種々の変形が可能で
あり、上記実施例に限定されるものではない。

〔考案の効果〕

以上の説明から明らかなように、本考案によれ
ば、或る周波数信号が切り換えられて再度出力す
るまでの間の時間を計算等により求め、さらにこ
の値より次に選ばれた時の位相を求めるようにし
たので、各周波数毎に位相の変化を追いかける回
路や手段を設けなくてもよい。また、複数の周波
数信号を時分割的に切り換えて発生させても、時
分割された同一周波数の前後での信号の位相連続
性を保持することができ、元の位相を保存でき
る。また、位相連続性が保持されるため、時分割
された特定の周波数₁の信号に着目した場合、位
相ずれによる位相変調を受けることがなく、主キ
ヤリア周波数成分が₁からずれないので、確実に
共鳴周波数信号を発生させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る位相保存型デジタル周波
数発生装置の１実施例構成を示すブロツク図、第
２図は多周波信号の発生原理を説明するための波
形図、第３図は多周波信号の位相連続性を説明す
るための図、第４図は時分割的に複数の周波数信
号を発生させる例を示す図である。 １……周波数データ記憶部、２……選択器、３
……位相加算器、４……位相計算器、５……波形
記憶部、６……デジタル／アナログ変換器、７…
…基準周波数発生器、８……タイミング制御器、
９……切り換え情報記憶部、１０……データ入力
設定部。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 基準クロツクを発生する基準周波数発生器、周
   波数データとして周波数信号の種別と１基準クロ
   ツクで進む単位位相を記憶する周波数データ記憶
   部、少なくとも周波数信号の切り換え情報として
   中断した周波数信号の種別と中断位相とを記憶す
   る切り換え情報記憶部、前記周波数データ記憶部
   から周波数データを選択する選択部、前記基準周
   波数発生器の基準クロツク毎に前記選択部で選択
   した周波数データに基づき単位位相を加算する位
   相加算器、周波数信号の切り換え毎に中断した周
   波数信号に対する基準クロツクを計数し中断が解
   除された周波数データの単位位相Δφと中断中に
   計数した基準クロツク数N_cと前記切り換え情報
   記憶部に記憶されていた中断位相φ_xから出力位
   相φ_yを φ_y＝Δφ×N_c＋φ_x の式により計算する位相計算器、位相に対応して
   波形の強度値を記憶し前記位相計算器で計算して
   補正した位相で波形の強度値が読み出される波形
   記憶部、該波形記憶部の出力をアナログ信号に変
   換するデジタル／アナログ変換器、及び周波数信
   号の切り換え指令により前記選択部で選択する周
   波数データの切り換え及び位相計算器での位相の
   補正を制御する制御部を備え、周波数信号の切り
   換え指令により中断した周波数信号の種別と中断
   位相とを切り換え情報記憶部に記憶すると共に位
   相計算器と位相計算器により単位位相の加算及び
   位相の補正を行つて中断が解除された周波数信号
   の位相保存された波形を出力するように構成した
   ことを特徴とする位相保存型デジタル周波数発生
   装置。