JPH077327A - リニアライザ - Google Patents

リニアライザ

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JPH077327A
JPH077327A JP33682993A JP33682993A JPH077327A JP H077327 A JPH077327 A JP H077327A JP 33682993 A JP33682993 A JP 33682993A JP 33682993 A JP33682993 A JP 33682993A JP H077327 A JPH077327 A JP H077327A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 設計が容易で、特性の良いリニアライザを提
供することである。 【構成】 周波数検波による復調回路を構成するリニア
ライザは、互いの位相差がtan((θa −θb )/
2)=±1で表される第1と第2の全域通過フィルタ
1、2を含む90度ディジタル移相器と、前記90度デ
ィジタル移相器の2つの出力を乗算する乗算回路13
と、第1と第2の全域通過フィルタ1、2のいずれか一
方の出力をフィルタリングする第3の全域通過フィルタ
4と、第3の全域通過フィルタ4の出力と乗算回路3の
出力を加算する加算回路5、から構成される。第1と第
3の全域通過フィルタ1、4の特性は同一である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、周波数検波による復
調回路を構成するリニアライザに関し、特に、2つの全
域通過ディジタルフィルタからなる90度ディジタル移
相器を用いたリニアライザに関する。
【0002】
【従来の技術】従来のSSB(Single Side Band)を改
良したものとして、RZ−SSB(Real Zero SSB )方
式が提案されている。このRZ−SSB(Real Zero SS
B )方式は、従来のSSB方式と比較すると、AGC
(自動利得制御)回路やAFC(自動周波数制御)回路
が不要になることや、フェージングに強い等の特徴を有
する。
【0003】ここで、RZ−SSB方式について説明す
る。
【0004】帯域制限された信号をg(t),そのヒル
ベルト変換をg#(t)とすると、全搬送波SSBのL
SB信号s(t)は次式で示される。
【0005】
【数1】 ここで、Ac とωc はそれぞれ搬送波の振幅と搬送波の
角周波数で、M(0≦M<1)は変調指数である。
【0006】式(1)より次式(2)〜(5)を求める
ことができる。
【0007】
【数2】 式(2)に示す信号については、図6に示すような復調
回路によって復調することができる。
【0008】図6のリニアライザへの入力信号ν(t)
は、
【数3】 とM(<1)のべき乗に展開できる。
【0009】ここで、O(M4 )は、無視できるレベル
である4次以上の歪の総称を示し、以下、この無視でき
るレベルである4次以上の歪の総称をO(M4 )と表
す。
【0010】従来のヒルベルト変換器を用いたリニアラ
イザの出力y(t)は、次式のように表される。
【0011】
【数4】 理論的には、このリニアライザに信号ν(t)が入力さ
れた場合、出力y(t)は次式のようになり、ヒルベル
ト変換された原信号g#(t)と無視できるレベルであ
る4次以上の歪みの総称O(M4 )が出力される。
【0012】
【数5】 このリニアライザは、例えば、図7のように構成され
る。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】図7に示すリニアライ
ザはヒルベルト変換器を用いているが、ヒルベルト変換
器の設計はかなり困難であり、図7に示す回路は実際に
は非常に複雑な構成になる。
【0014】この発明は上記実情に鑑みてされたもの
で、RZ−SSB方式信号の復調回路等に用いて好適な
リニアライザを提供することを目的とする。
【0015】また、この発明は、設計が容易で、特性の
よいリニアライザを提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明にかかるリニアライザは、同一の信号を受
け、互いの位相差がtan((θa −θb )/2)=±
1で表される第1と第2の全域通過フィルタ(θa とθ
b はそれぞれ第1と第2の全域通過フィルタの位相特
性)と、前記第1と第2の全域通過フィルタの出力を乗
算する乗算回路と、前記第1と第2の全域通過フィルタ
のいずれか一方の出力を受け、前記いずれか一方の全域
通過フィルタと同一の位相特性を有する第3の全域通過
フィルタと、前記第3の全域通過フィルタの出力から前
記乗算回路の出力を加算する加算回路と、から構成され
ることを特徴とする。
【0017】上記のリニアライザにおいて、前記第1な
いし第3の全域通過フィルタは、ωTが1より充分に小
さい時、|2mω|/|Pi |<1、でありωTがπに
ほぼ等しい時、|−Pi ωT2 |/2m<1、を満たす
変数mを双一次Z変換に導入したZ=(2m+sT)/
(2m−sT)で表される可変双一次Z変換を用いて、
前記第1ないし第3の全域通過フィルタのアナログ伝達
関数をディジタル伝達関数に変換し、このディジタル伝
達関数を充足するように設計することにより得られる。
【0018】ここで、Tはサンプリング周期、n´=n
/2(n=偶数)、n´=(n+1)/2(n=奇
数)、Pi はアナログ伝達関数におけるフィルタの係数
であり、実数である。ωは角周波数、mは変数である。
【0019】
【作用】上記構成のリニアライザによれば、高性能なリ
ニアライザが比較的簡単な構成及び設計法を用いて得る
ことができる。
【0020】
【実施例】図面を参照して、この発明の一実施例にかか
るリニアライザを説明する。
【0021】このリニアライザは、図1に示すように、
図6の積分器からの同一の入力信号を受ける第1、第2
の全域通過フィルタとしての全域通過ディジタルフィル
タ1、2(位相特性をそれぞれθ1 及びθ2 で示す)
と、全域通過ディジタルフィルタ1と2の出力を乗算す
る乗算回路としての乗算器3と、全域通過ディジタルフ
ィルタ1と同一の位相特性を有し、全域通過ディジタル
フィルタ1の出力信号を受ける第3の全域通過フィルタ
としての全域通過ディジタルフィルタ4、全域通過ディ
ジタルフィルタ4の出力信号から乗算器3の出力信号を
減算する(負の加算を行う)加算回路としての加算器5
より構成される。全域通過ディジタルフィルタ1と2の
位相差は、例えば90度(より正確には、tan((θ
1 −θ2 )/2)=±1)であり、全域通過ディジタル
フィルタ1と2は90度ディジタル移相器を構成する。
【0022】理論的に、図1に示したリニアライザは式
(6)で示した積分器からの出力信号ν(t)の二次歪
みを完全に除去することができる。三次歪みは、ある程
度改善することができる。この点を以下の例に基づいて
説明する。
【0023】帯域制限された原信号を次式のように仮定
する。
【0024】
【数6】 ここでは、そのヒルベルト変換器g#(t)及び全搬送
波SSBのLSB信号s(t)は、従来例で説明したの
で、重複を避けるために説明を省略する。
【0025】この場合、積分器の出力、すなわちリニア
ライザへの出力信号ν(t)は次式で示される。
【0026】
【数7】 全域通過ディジタルフィルタ1の位相特性をθ1 =φ
(t),全域通過ディジタルフィルタ2の位相特性をθ
2 =φ(t)+π/2とすれば、全域通過ディジタルフ
ィルタ1の出力ν1 (t)と全域通過ディジタルフィル
タ2の出力ν#1(t)は、次式で示される。
【0027】
【数8】 乗算器3の出力ν1 (t)・ν1 #(t)は次式で示さ
れる。
【0028】
【数9】 一方、全域通過ディジタルフィルタ4の出力ν2 (t)
は次式で示される。
【0029】
【数10】 従って、リニアライザの出力y(t)は次式で示され
る。
【0030】
【数11】 式(10)と式(15)を比較すれば、二次歪み(M2
項)はすべて除去することができ、三次歪み(M3 項)
は6dB減少することが分かる。また、変調指数Mが1
より充分小さければ、三次以上の歪みはほぼ無視できる
ことが分かる。
【0031】帯域制限された原信号g(t)が音声信号
の場合、人間の耳では信号の位相差を区別できないの
で、復調信号としてはy(t)の形でよい。
【0032】なお、リニアライザを構成する全域通過デ
ィジタルフィルタ1、2、4は、従来知られたものでよ
いが、例えば、所望のアナログ伝達関数を、ωTが1よ
り充分に小さい時、 |2mω|/|Pi |<1、 ωTがπにほぼ等しい時、 |−Pi ωT2 |/2m<1、 を満たす変数mを双一次Z変換に導入したZ=(2m+
sT)/(2m−sT)で表される可変双一次Z変換を
用いて、前記第1ないし第3の全域通過フィルタのアナ
ログ伝達関数をディジタル伝達関数に変換し、このディ
ジタル伝達関数を充足するように設計された全域通過デ
ィジタルフィルタ用いることにより、全域通過ディジタ
ルフィルタ1、2からなる90度ディジタル移相器の低
周波域での特性を向上できる。
【0033】ここで、Tはサンプリング周期、n´=n
/2(n=偶数)、n´=(n+1)/2(n=奇
数)、Pi はアナログ伝達関数におけるフィルタの係数
であり実数、ωは角周波数、mは変数である。
【0034】このような、設計手法を採用すれば、変数
mを可変することにより、全域通過ディジタルフィルタ
1、2からなる90度ディジタル移相器の低周波域又は
高周波域における移相特性を可変できる。
【0035】次に、この設計手法を、1次のフィルタセ
クションの縦続構成によるn´次のディジタルフィルタ
を例に、具体的に説明する。なお、以下、1次のフィル
タセクションの縦続構成によるn′次の全域通過ディジ
タルフィルタを単に全域通過ディジタルフィルタと呼
ぶ。
【0036】移相域の低エッジ角周波数をω1 、高エッ
ジ角周波数をω2 、90度移相誤差をεとすると、全域
通過ディジタルフィルタ1、2からなる90度ディジタ
ル移相器の次数は図2に示されるように位相誤差ε
(度)とω1 /ω2 から決定される。したがって、次式
を用いてアナログ伝達関数におけるフィルタ係数Pai
biを求める。なお、全域通過ディジタルフィルタ4の
設計手法は全域通過ディジタルフィルタ1と同一であ
る。
【0037】
【数12】 ここで、[x]はxを越えない最大の整数を表す。
【0038】この設計法により得られたアナログ伝達関
数Ha (s)とHb (s)は次式で表される。
【0039】
【数13】 ここで、n´=n/2(n=偶数)、n´=(n+1)
/2(n=奇数)と仮定する。
【0040】式(27)及び式(28)のアナログ伝達
関数に対し次式(29)で表される可変双一次Z変換を
行う。
【0041】
【数14】 ここで、Tはサンプリング周期、mは1以外の正の重み
変数(実験によれば、0.7以下又は5以上が望まし
い)、sはラプラス演算子である。
【0042】可変双一次Z変換された全域通過ディジタ
ルフィルタ1と2のディジタル伝達関数Ha (z)、H
b (z)は次式のようになる。
【0043】
【数15】 1 =exp(jωT)とすれば、全域通過ディタルフ
ィルタ1と2の周波数応答Ha (ω)、Hb (ω)は、
次式で表される。
【0044】
【数16】 式(34)と(35)の位相特性は次式で表される。
【0045】
【数17】 次に、上記周波数特性を有する全域通過ディジタルフィ
ルタ1と2の構成の具体例を、図3を参照して説明す
る。
【0046】図3に示すように、この全域通過ディジタ
ルフィルタは、1次のフィルタセクションがn´段縦列
接続されて形成される。各フィルタセクションは、ディ
ジタル伝達関数におけるフィルタの係数bi の乗算器1
1と、入力信号と乗算器11の出力を加算する加算器1
2と、加算器12の出力を1サンプリング時間遅延し、
乗算器11に供給する遅延回路(レジスタ)13と、加
算器12の出力をbi倍する乗算器14と、遅延回路
(レジスタ)13の出力を−1倍する乗算器15と、乗
算器14と15の出力を加算する加算器16から構成さ
れる。
【0047】また、図4に示すように、ROM形構成の
全域通過ディジタルフィルタを形成してもよい。図4
は、1次のフィルタセクションの構成を示し、1次のフ
ィルタセクションがn′段縦列接続されて、全体のn′
次の全域通過ディジタルフィルタが構成される。図4に
おいて、ROM21は3ビットのデータYn-1 j ,Xn
j ,Xn-1 j によりアドレッシングされ、各アドレス位
置に図5に示すデータ(Look Up Table)を記憶する
(jはビット番号を示す)。
【0048】シフトレジスタSR1 は入力データXn
1ビットづつシフトして出力し,シフトレジスタSR2
は出力データYn を1ビットづつシフトして出力する。
【0049】次に、図4の回路の動作を説明する。初め
に、入力データXn の第0ビット(LSB)Xn 0 がR
OM21とシフトレジスタSR1 に供給される。この時
点では、シフトレジスタSR1 は入力データXn-1 を保
持し、入力データXn-1 の第0ビット(LSB)Xn-1
0 をROM21に供給する。一方、シフトレジスタSR
2 は出力データYn-1 を保持し、出力データYn-1 の第
0ビット(LSB)Yn-1 0 をROM21に供給する。
データレジスタDRは値0を保持し、出力データを加算
器に供給する。ROM21は、供給された3ビットに応
じて、出力Ynの第0ビットYn 0 を出力する。同時
に、シフトレジスタSR1 とSR2 は入力データを取り
込む。次に、シフトレジスタSR1 とSR2 の保持値が
1ビットシフトされる。以後、入力データXn-1 の第1
ビットから最上位ビットまで同様の処理が実行される。
【0050】本発明は上記の実施例に限定されない。
【0051】以上の説明では、1次のフィルタセクショ
ンの縦続構成によるn´次の全域通過ディジタルフィル
タを用いた例を中心に本願発明の実施例を説明したが、
2次のフィルタセクションの縦続構成、2次のフィルタ
セクションの並列構成等のn´次の全域通過ディジタル
フィルタを用いてもよい。
【0052】また、本実施例の説明では、第3の全域通
過フィルタは、第1の全域通過フィルタの出力を受け、
第1の全域通過フィルタと同一の位相特性を持つものに
ついて説明したが、これに限定されるものではなく、第
3の全域通過フィルタを、第2の全域通過フィルタの出
力を受けるように構成し、第2の全域通過フィルタと同
一の位相特性を有するようにしても良いことは明かであ
る。
【0053】その他、本発明は、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲で種々応用できることは勿論である。
【0054】
【発明の効果】以上説明したように、この発明において
は、高性能なリニアライザが比較的簡単な構成及び設計
法を用いて得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の一実施例にかかるリニアライザの
構成を示すブロック図。
【図2】 第1と第2の全域通過フィルタからなる90
度ディジタル移相器の次数nと、移相誤差εと、低エッ
ジ角周波数ω1 と高エッジ角周波数ω2 の比ω1 /ω2
の関係を示す図。
【図3】 この発明の一実施例にかかるリニアライザを
構成する全域通過ディジタルフィルタの構成の一例を示
すブロック図。
【図4】 この発明の一実施例にかかるリニアライザを
構成する全域通過ディジタルフィルタの構成の他の例を
示すブロック図。
【図5】 図4のROMに記憶されるデータの一例を示
す図。
【図6】 従来のRZ−SSBを復調する復調回路の一
例を示すブロック図。
【図7】 図6に示すリニアライザの構成の例を示す回
路図。
【符号の説明】
1、2、4…全域通過ディジタルフィルタ、3、11、
14、15…乗算器、5…加算器(減算器)、12、1
6…加算器、13…遅延回路(レジスタ)、21…RO
M、SR…シフトレジスタ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】同一の信号を受け、互いの位相差がtan
    ((θa −θb )/2)=±1で表される第1と第2の
    全域通過フィルタ(θa とθb はそれぞれ第1と第2の
    全域通過フィルタの位相特性)と、 前記第1と第2の全域通過フィルタの出力を乗算する乗
    算回路と、 前記第1と第2の全域通過フィルタのいずれか一方の出
    力を受け、前記いずれか一方の全域通過フィルタと同一
    の位相特性を有する第3の全域通過フィルタと、 前記第3の全域通過フィルタの出力から前記乗算回路の
    出力を加算する加算回路と、 から構成されることを特徴とするリニアライザ。
  2. 【請求項2】前記第1ないし第3の全域通過フィルタ
    は、 ωTが1より充分に小さい時、|2mω|/|Pi |<
    1、でありωTがπにほぼ等しい時、|−Pi ωT2
    /2m<1、 を満たす変数mを双一次Z変換に導入したZ=(2m+
    sT)/(2m−sT)で表される可変双一次Z変換を
    用いて、前記第1ないし第3の全域通過フィルタのアナ
    ログ伝達関数をディジタル伝達関数に変換し、このディ
    ジタル伝達関数を充足するように前記第1ないし第3の
    全域通過フィルタが設計され、前記変数mを可変するこ
    とで、前記第1と第2の全域通過フィルタから構成され
    る90度ディジタル移相器の低周波域または高周波域の
    移相特性を可変できるようにしたことを特徴とする請求
    項1記載のリニアライザ、 ここで、Tはサンプリング周期、 n´=n/2(n=偶数)、n´=(n+1)/2(n
    =奇数)、 Pi はアナログ伝達関数におけるフィルタの係数であ
    り、実数である、 ωは角周波数、 mは変数である。
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US08/220,430 US5654909A (en) 1993-04-15 1994-03-30 90-degree digital phase shift network and linearizer using all-pass digital filters
US08/754,583 US5691929A (en) 1993-04-15 1996-11-21 90-degree phase shift network, system for controlling a 90-degree phase shift characteristic of the network, linearizer using all-pass filters, and system for controlling the linearizer

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JP5-91234 1993-04-19
JP9123493 1993-04-19
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101661713B1 (ko) * 2015-05-28 2016-10-04 제주대학교 산학협력단 파라메트릭 어레이 응용을 위한 변조 방법 및 장치
CN110098818A (zh) * 2019-05-29 2019-08-06 中电国基南方有限公司 一种数字移相器

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KR101661713B1 (ko) * 2015-05-28 2016-10-04 제주대학교 산학협력단 파라메트릭 어레이 응용을 위한 변조 방법 및 장치
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