JPH09245109A - 関数変換演算器 - Google Patents

関数変換演算器

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JPH09245109A
JPH09245109A JP8079472A JP7947296A JPH09245109A JP H09245109 A JPH09245109 A JP H09245109A JP 8079472 A JP8079472 A JP 8079472A JP 7947296 A JP7947296 A JP 7947296A JP H09245109 A JPH09245109 A JP H09245109A
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伸章 川原
Kenzo Urabe
健三 占部
Nagaaki Shu
長明 周
Kokuriyou Kotobuki
国梁 寿
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    • G06G7/19Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers for forming integrals of products, e.g. Fourier integrals, Laplace integrals, correlation integrals; for analysis or synthesis of functions using orthogonal functions
    • G06G7/1921Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers for forming integrals of products, e.g. Fourier integrals, Laplace integrals, correlation integrals; for analysis or synthesis of functions using orthogonal functions for forming Fourier integrals, harmonic analysis and synthesis

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 FFT等の関数変換演算器をアナログ回路を
用いて構成するとともに出力信号系列の並びの順序を所
定の順序に入れ換えることにより、並列処理によって迅
速なるバタフライ演算を実現する。 【解決手段】 関数変換演算回路部5にFFT等といっ
た所定の関数変換を行うバタフライ演算回路を加算器
2、減算器3及び乗算器4−0〜4−3を用いて構成す
る。入力されたアナログ信号系列aをアナログ直並列変
換回路部1で並列な離散信号系列x0〜x7に変換してバ
タフライ演算回路の各入力端子に供給し、バタフライ演
算回路の各出力端子から得られる信号系列X0〜X7をス
イッチ回路部6でスイッチング処理して直列な信号系列
fに変換する。このスイッチ回路部6のスイッチング動
作は制御部7により予め設定された手順に基づいて制御
され、各信号系列はX0〜X7の順序で整列された直列信
号系列fに変換される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高速フーリエ変換(FF
T:Fast Fourier Transform)や高速アダマール変換
(FHT:Fast Hadmard Transform)等といった関数変
換演算処理を行う関数変換演算器に関し、特に、入力さ
れたアナログ信号系列を離散的な並列信号に変換してバ
タフライ演算により関数演算処理を並列処理する関数変
換演算器に関する。
【0002】
【従来の技術】離散数値の信号系列を関数変換する信号
処理の一例として、式1に示すN点の離散フーリエ変換
(DFT:Disdrete Fourier Transform)が知られてい
る。このN点DFT(長さNの信号列のDFT)の数値
計算にはN2回の乗算が必要であるが、その内の同じ演
算をまとめ込んで演算回数を大幅に減らし、DFTを効
率的に計算するアルゴリズムとして高速フーリエ変換
(FFT)が知られている。以下、N=23(=8)点
のDFTを例にとってFFTによる計算処理を説明す
る。
【0003】
【数1】 ここに、n=0,〜N−1,WN k=exp{−2πjk
/N}
【0004】N=8とした式1において、xnの偶数番
目の項だけをとったN/2個の系列のDFTをB0
1、B2、B3とし、奇数番目の項だけをとったN/2
個の系列のDFTをC0、C1、C2、C3とすると、下記
の式2がつくられる。なお、回転因子WN knは図12に
示すように角度2π/Nに対して求められる複素数であ
り、式3に示す性質を有している。式2における下4行
(X4〜X7)は、この回転因子の性質を用いてW8 4〜W
8 7をそれぞれ−W8 0〜−W8 3に置き換えて示してある。
【0005】
【数2】 X0=B0+C08 01=B1+C18 12=B2+C28 23=B3+C38 3 ・・・・・(式2) X4=B4+C48 4=B0−C08 05=B5+C58 5=B1−C18 16=B6+C68 6=B2−C28 27=B7+C78 7=B3−C38 3
【0006】
【数3】WN k=−WN (k・N/2) ・・・・・(式3)
【0007】上記の式2はxnの8点DFTを偶数項
0、x2、x4、x6と奇数項x1、x3、x5、x7とのそ
れぞれの4点DFTに時間領域分割した結果であり、信
号の流れ図として示すと図13のように表される。更
に、B0、B1、B2、B3は、x0、x2、x4、x6の偶数
番目の項(x0、x4)のDFTであるD0、D1に、奇数
番目の項(x2、x6)のDFTであるE0、E1にW8 0
8 2、W8 4(=−W8 0)、W8 6(=−W8 2)を乗じたも
のとの和であるので、式4によって求められる。そし
て、図13に示したN/2点DFT(4点DFT)の部
分を式4の演算過程の信号の流れ図に置き換えると、図
14に示すようになる。
【0008】
【数4】 B0=D0+E08 01=D1+E18 22=D0+E28 4=D0−E08 03=D1+E38 6=D1−E18 2 ・・・・・(式4) C0=F0+G08 01=F1+G18 22=F0+G28 4=F0−G08 03=F1+G38 6=F1−G18 2
【0009】更に、式4のD0、D1、E0、E1、F0
1、G0、G1は、それぞれN/4DFT(2点DF
T)であるので、W8 0=1及びW8 4=−1に注目して式
5のように表される。
【0010】
【数5】 D0=x0+x48 0=x0+x41=x0+x48 4=x0−x40=x2+x68 0=x2+x61=x2+x68 4=x2−x6 ・・・・・(式5) F0=x1+x58 0=x1+x51=x1+x58 4=x1−x50=x3+x78 0=x3+x71=x3+x78 4=x3−x7
【0011】これら式2〜式5の演算過程をまとめて信
号の流れ図として表すと、図15に示すようにバタフラ
イ演算で構成される演算過程となり、連続時間信号系列
(アナログ信号系列)を時間領域分割してサンプリング
した8個の離散信号系列x0〜x7を、8個の周波数信号
系列X0〜X7に変換することとなる。なお、図15中の
信号線の交差点では加算演算がなされ、この交差点の内
の”−1”を付記した点では負の加算演算(減算)がな
され、WN kを付記した点では当該係数WN kの乗算がなさ
れ、図中に付記したD0、D1、E0、E1、F0、F1、G
0、G1、B0、B1、B2、B3、C0、C1、C2、C3は信
号x0〜x7をこれら演算した途中の結果を示している。
例えば、信号x0とx4の加算によってD0が得られると
ともに、信号x0とx4の減算によってD1が得られて式
5に示した関係が実現され、更に、E0にW8 0を乗じた
ものとD0との加算によってB0が得られるとともに、E
1にW8 2を乗じたものとD1との加算によってB1が得ら
れて式4に示した関係が実現され、更に、C0にW8 0
乗じたものとB0との加算によってX0が得られるととも
に、C1にW8 1を乗じたものとB1との加算によってX1
が得られて式2に示した関係が実現されている。
【0012】ここで、図15に示すように、出力される
信号系列をX0〜X7の順に整列させるためには、入力さ
れる信号系列x0〜x7の並び順序をバタフライ演算(図
中に示す、たすき掛けの信号の流れ図に従った演算)を
行う前に所定の順序に入れ換える必要がある。このよう
な入力信号系列x0〜x7の並びを入れ換えない場合に
は、図16に示すような信号の流れ図となり、出力信号
系列の並び順序が整列されていないものとなる。これら
図15の信号流れ図と図16の信号流れ図とは入力信号
系列又は出力信号系列の並び順序が異なるだけで、等価
な関数変換演算を行うものとして知られている。また、
以上においてはFFTを例にとって説明したが、式6に
示すような関数sgn(x)で上記の重み付け係数(回転
因子WN k)を±1の2値に整形すれば、高速アダマール
(FHT)を構成ができることは広く知られている。
【0013】
【数6】 sgn(x)=1 (x>0) ・・・・・(式6) =−1 (x<0)
【0014】
【発明が解決しようとする課題】従来においては、上記
のようなFFTやFHT等といった関数変換演算を行う
場合、デジタル方式の関数変換演算器を用いている。し
かしながら、上記のような並列的な計算処理をデジタル
方式の関数変換演算器で行う場合には、乗算器の個数が
多くなって演算器の回路規模が大きなものとなってしま
うという問題があった。また、DSP(Digital Signal
Processor)等を用いたアセンブラ記述により、逐次計
算でFFT演算やFHT演算を行う演算器をソフトウエ
ア的に構成した場合には、多数のバタフライ演算を並列
的ではなく直列的に順次行わなければならず、入力され
た信号系列の数が大きなときには膨大な演算処理を行わ
なければならないという問題があった。
【0015】本発明は上記従来の事情に鑑みなされたも
ので、関数変換演算器をアナログ回路を用いて構成する
とともに入力信号系列或いは出力信号系列の並びの順序
を所定の順序に入れ換えることにより、同時並行的な並
列処理によって迅速なるバタフライ演算を支障なく実現
することを目的とする。また、本発明は、アナログ回路
を構成するインピーダンス素子にはコンデンサを用いる
ことにより、消費電力が低減された関数変換演算器を提
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、本発明に係る関数変換演算器では、関数変換演算回
路部にFFTやFHT等といった所定の関数変換を行う
バタフライ演算回路を加算器、減算器及び乗算器を用い
て構成する。そして、入力されたアナログ信号系列をア
ナログ直並列変換回路部で並列な離散信号系列に変換し
て、バタフライ演算回路の各入力端子に供給し、バタフ
ライ演算されて当該バタフライ演算回路の各出力端子か
ら得られる信号系列をスイッチ回路部でスイッチング処
理して直列な信号系列に変換する。ここで、スイッチ回
路部のスイッチング動作は制御部により予め設定された
手順に基づいて制御され、前記出力端子から得られる各
信号系列は所定の順序で整列された直列信号系列に変換
される。すなわち、8点FFTとして図16に示した例
では、入力された信号系列の並びがx0〜x7の順序であ
る場合には、バタフライ演算回路から出力される信号系
列の並びはX0、X4、X2、X6、X1、X5、X3、X7
なってしまうが、この出力信号系列の並びをスイッチン
グ処理してX0〜X7の順序で整列された直列信号とす
る。
【0017】上記のアナログ直並列変換回路部として、
好ましくは、並列変換される離散信号数と同数のサンプ
ルホールド回路を有したアナログシフトレジスタを用
い、各サンプルホールド回路は、直列接続されて互いに
クロックに対して相反して開閉動作する一対のスイッチ
と、各スイッチの出力信号を保持するコンデンサと、コ
ンデンサが保持した信号を出力するバッファとを有した
構成として、直列接続されたスイッチに入力されたアナ
ログ信号系列をクロックに同期して並列な離散信号系列
に変換する。
【0018】また、本発明に係る関数変換演算器では、
関数変換演算回路部にFFTやFHT等といった所定の
関数変換を行うバタフライ演算回路を加算器、減算器及
び乗算器を用いて構成する。そして、入力されたアナロ
グ信号系列をアナログ直並列変換回路部で並列な離散信
号系列に変換するとともに所定の順序に並べ換えて、バ
タフライ演算回路の各入力端子に供給し、バタフライ演
算されて当該バタフライ演算回路の各出力端子から得ら
れる信号系列をスイッチ回路部で順次スイッチング処理
して直列な信号系列に変換する。ここで、アナログ直並
列変換回路部での並べ換え処理は予め設定された手順に
基づいて制御され、前記出力端子から得られる各信号系
列は単純なスイッチング処理によって所定の順序で整列
された直列信号系列に変換される。すなわち、8点FF
Tとして図15に示した例では、入力された信号系列の
並びがx0〜x7の順序のままでは出力される信号系列の
並びをX0〜X7の整列したのもとすることができない
が、入力された信号系列の並びをx0、x4、x2、x6
1、x5、x3、x7の順に並べ換えることによって、出
力信号系列を単純に順次スイッチングするだけでX0
7の順序で整列された直列信号とする。
【0019】上記のアナログ直並列変換回路部として、
好ましくは、アナログデマルチプレクサを用い、アナロ
グデマルチプレクサは、入力されたアナログ信号系列を
並列変換される離散信号数で所定の順序に切り換え出力
するスイッチと、スイッチから出力された信号をそれぞ
れ保持する複数のコンデンサと、各コンデンサが保持し
た信号を互いに同期して出力する複数のバッファとを有
した構成として、入力されたアナログ信号系列を所定の
順序で並列変換して関数変換演算回路部のそれそれの入
力端子に供給する。
【0020】また、本発明に係る関数変換演算器では、
関数変換演算回路部に備えられた加算器を、オペアンプ
と、当該オペアンプに対する複数の入力インピーダンス
素子と、当該オペアンプに対する帰還インピーダンス素
子とを有し、入力インピーダンス素子及び帰還インピー
ダンス素子は互いにインピーダンス値が等しいコンデン
サにより構成する。また、本発明に係る関数変換演算器
では、関数変換演算回路部に備えられた減算器を、オペ
アンプと、当該オペアンプに対する複数の入力インピー
ダンス素子と、当該オペアンプに対する帰還インピーダ
ンス素子とを有した差動増幅器によって構成され、入力
インピーダンス素子及び帰還インピーダンス素子は互い
にインピーダンス値が等しいコンデンサにより構成す
る。また、本発明に係る関数変換演算器では、関数変換
演算回路部に備えられた乗算器を、オペアンプと、当該
オペアンプに対する入力インピーダンス素子と、当該オ
ペアンプに対する帰還インピーダンス素子とを有し、入
力インピーダンス素子と帰還インピーダンス素子は乗算
値を決定するインピーダンス値のコンデンサにより構成
する。このように、アナログ直並列変換回路部、加算
器、減算器、乗算器等といった関数変換演算器の要素回
路を、インピーダンス素子等としてコンデンサを用いた
アナログ回路で構成し、消費電力の低減を実現してい
る。
【0021】
【発明の実施の形態】8点FFT演算に適用した本発明
の一実施例に係る関数変換演算器を、図1〜図8を参照
して説明する。なお、本実施例は前述した図16の信号
流れ図を具現化したものであり、図16も適宜参照して
説明する。図1に示すように、本実施例の関数変換演算
器は、入力されたアナログ信号系列aを並列な離散信号
系列x0、x1、x2、x3、x4、x5、x6、x7に変換す
るアナログ直並列変換回路部1と、複数の加算器2、減
算器3及び乗算器4−0、4−1、4−2、4−3から
バタフライ演算回路が構成された関数変換演算回路部5
と、関数変換演算回路部5から出力される離散信号系列
0、X4、X2、X6、X1、X5、X3、X7をスイッチン
グ処理によって直列な信号系列fに変換するスイッチ回
路部6と、スイッチ回路部6を制御して各信号系列
0、X4、X2、X6、X1、X5、X3、X7を元の順序通
りに整列された直列信号系列X0、X1、X2、X3
4、X5、X6、X7に変換させる制御部7とを備え、図
16に示した信号の流れを具現化した構成となってい
る。
【0022】アナログ直並列変換回路部1は図2に示す
アナログシフトレジスタによって構成されている。この
アナログシフトレジスタは、並列に変換される離散信号
0〜x7の数と同数の8段のサンプルホールド回路10
と、直列接続されたサンプルホールド回路10の入出力
部にそれぞれ接続されたバッファ11とを備えており、
各サンプルホールド回路10はクロックCKに基づく制
御によって入力されたアナログ信号系列Vin(図1では
a)をサンプリングした並列離散信号x0、x1、x2
3、x4、x5、x6、x7に変換して信号TP1、T
2、・・・TP8として出力する。すなわち、1段目の
サンプルホールド回路10は入力部のバッファ11を介
して入力された信号VinをクロックCKの立ち上がりに
同期してサンプリングして信号TP1を出力し、2段目
のサンプルホールド回路10は1段目のサンプルホール
ド回路10の出力TP1をクロックCKの立ち上がりに
同期してサンプリングして信号TP2を出力するといっ
たように、各段について1クロックずつ信号をシフトさ
せて出力する。
【0023】また、このアナログシフトレジスタには、
クロックCKの立ち上がりをカウントしてスイッチ制御
信号を出力するスイッチ制御回路8と、このスイッチ制
御信号によって一斉にオン・オフ制御される8つのスイ
ッチ9とが備えられており、各スイッチ9に入力される
各サンプルホールド回路10からの出力TP1〜TP8
スイッチ9をオンさせることによって一斉にバタフライ
演算回路へ出力する。すなわち、スイッチ制御回路8は
クロックCKの立ち上がりに同期して内部カウンタに1
を加算し、この加算結果と2N−1(2Nは出力TPの数
であり、本実施例では8)とを比較し、比較結果が同一
の時にはスイッチ9をオンさせる制御信号を出力し、比
較結果が異なる時にはスイッチ9をオフさせる制御信号
を出力する。したがって、クロックCKの立ち上がり回
数が2N回(すなわち、本実施例では8回)毎に全ての
スイッチ9がONされて各サンプルホールド回路10か
らの出力TP1〜TP8がバタフライ演算回路へ一斉に入
力される。なお、スイッチ制御回路8の内部カウンタは
加算結果が2N(すなわち、本実施例では8)となる毎
に”0”にリセットされ、次回の信号処理も上記と同様
にして行う。
【0024】各サンプルホールド回路10は、図3に示
すように、直列接続されて互いにクロックCKに対して
相反して開閉動作する一対のスイッチ12、13と、各
スイッチ12、13の出力信号を保持するコンデンサ1
4、15と、コンデンサ14、15が保持した信号を出
力するバッファ16、17と、入力部に接続されたバッ
ファ18とを有し、直列接続されたスイッチ12、13
に入力バッファ18を介して入力された信号系列をクロ
ックCKに同期して並列な離散信号系列x0〜x7に変換
する。
【0025】すなわち、入力バッファ18を介して入力
された信号Sin(上記したVin或いは前段からのT
n)を、クロックCKがローでスイッチ12がオンの
ときにコンデンサ14に伝達し、クロックCKがハイと
なってスイッチ12がオフとなったときの信号レベルを
コンデンサ14に保持させる。また、このスイッチ動作
と同時に、クロックCKがハイでスイッチ13がオンの
ときにコンデンサ14からバッファ16を介して出力さ
れた信号(図中のA点)をコンデンサ15に伝達し、ク
ロックCKがローとなってスイッチ13がオフとなった
ときの信号レベルをコンデンサ15に保持させる。な
お、コンデンサ15に保持された信号はバッファ17を
介して後段のサンプルホールド回路10へ信号S
out(図2ではTPn)として出力される。上記のような
サンプルホールド回路10の動作により、図5に示すよ
うに、入力信号Sinを各段について1クロックCKずつ
シフトさせてサンプリングし、離散的な出力信号Sout
に変換している。
【0026】また、上記したバッファ11、16、1
7、18は例えば図4の(a)や(b)に示すような公
知の構成であり、(a)に示すバッファはオペアンプ1
9を用いたボルテージホロワ回路で構成され、(b)に
示すバッファはオペアンプ20と入力インピーダンス素
子21及び帰還インピーダンス素子22とで構成されて
いる。
【0027】バタフライ演算回路を構成する加算器2
は、図6に示すように、正入力端子を接地させたオペア
ンプ25と、オペアンプ25の負入力端子に並列接続さ
れた1対のインピーダンス素子26、27と、オペアン
プ25の出力端子と負入力端子との間に介装された帰還
インピーダンス素子28とにより構成されており、公知
のようにインピーダンス素子26及び27のインピーダ
ンス値Z1と帰還インピーダンス素子28のインピーダ
ンス値Z2とを等価にして、1対の入力信号s1、s2
(すなわち、バタフライ演算過程の1対の信号)がそれ
ぞれインピーダンス素子26、27を介してオペアンプ
25に入力されると、これら信号s1、s2の和が信号
s3として出力される。
【0028】また、減算器3は図7に示すように差動増
幅器によって構成されており、オペアンプ31と、オペ
アンプ31の負入力端子に接続されたインピーダンス素
子32と、オペアンプ31の正入力端子に接続されたイ
ンピーダンス素子33と、オペアンプ31の正入力端子
を接地させるインピーダンス素子34と、オペアンプ3
1の出力端子と負入力端子との間に介装された帰還イン
ピーダンス素子35とにより構成されている。この減算
器3では、公知のようにインピーダンス素子32及び3
3のインピーダンス値Z3と帰還インピーダンス素子3
5のインピーダンス値Z4とを等価にして、1対の入力
信号s4、s5(すなわち、バタフライ演算過程の1対
の信号)がそれぞれインピーダンス素子32、33を介
してオペアンプ31に入力されると、これら信号s4、
s5の差が信号s6として出力される。
【0029】また、乗算器4−0、4−1、4−2、4
−3はそれぞれ図8に示すような非反転増幅器によって
構成されており、オペアンプ41と、オペアンプ41の
負入力端子を接地させるインピーダンス素子42と、オ
ペアンプ31の出力端子と負入力端子との間に介装され
た帰還インピーダンス素子43とにより構成されてい
る。この乗算器では、V1を入力信号s7(バタフライ
演算過程の信号)の電圧、V0を出力信号s8(バタフ
ライ演算過程の信号)の電圧、Z5をインピーダンス素
子42のインピーダンス値、Z6をインピーダンス素子
43のインピーダンス値とすると、入力信号s7と出力
信号s8との関係は式7に示す通りとなる。
【0030】
【数7】 V0={1+(Z6/Z5)}V1 ・・・・・(式7)
【0031】本実施例では式7に示す括弧内の値を所定
の回転因子W8 kの値に設定しており、乗算器からの出力
信号s8は入力信号s7に回転因子W8 kの値を乗じた値
となる。すなわち、回転因子の値を、乗算器4−0につ
いてはW8 0、乗算器4−1についてはW8 1、乗算器4−
2についてはW8 2、乗算器4−3についてはW8 3に設定
しており、図1に示すバタフライ演算回路の構成が図1
6に示した信号流れ図と等価となるようにしている。な
お、上記の回転因子の値はインピーダンス値の比(Z6
/Z5)によって決定されるため、各インピーダンス素
子42、43の相対的な精度が高ければ個々の絶対的な
精度がそれほど高くなくともよく、乗算器は比較的安価
なインピーダンス素子によって容易に構成することがで
きる。
【0032】スイッチ回路部6は、制御信号に基づいて
複数の端子との接続状態を切り換えるトランジスタ回路
等によって構成されており、本実施例においては、スイ
ッチ回路部6は8つの並列な信号系列X0、X4、X2
6、X1、X5、X3、X7を制御信号に基づく所定の順
序でスイッチング処理して直列信号系列fに変換する。
制御部7は、上記のスイッチング処理に係る手順が予め
プログラミングされており、この手順に従ってスイッチ
回路部6へ制御信号を出力することにより、スイッチ回
路部6に並列信号系列を所定の順序で並べ換えて直列信
号系列に変換させる。すなわち、スイッチ回路部6に所
定の順序でスイッチング処理させることにより、関数変
換演算回路部5からX0、X4、X2、X6、X1、X5、X
3、X7の並びで出力される並列信号をX0、X1、X2
3、X4、X5、X6、X7の並びの整列された直列信号
fに変換する。
【0033】上記のように本実施例の関数変換演算器
は、アナログ回路を用いて構成されており、また、上記
したアナログ直並列変換器1、加算器2、減算器3、乗
算器4−0、4−1、4−2、4−3、バッファ11、
16、17、18等を構成するインピーダンス素子はコ
ンデンサ(キャパシタンス)によって構成されて、熱消
費を抑えて消費電力の低減化が図られている。なお、こ
れらインピーダンス素子は他の公知の種々な形式で構成
することも可能である。
【0034】上記構成の関数変換演算器によると、アナ
ログ信号系列aが入力されると、このアナログ信号系列
aをアナログ直並列変換回路部1が並列な離散信号系列
0〜x7に変換し、これら並列信号列を関数変換演算回
路部5でバタフライ演算によりFFTの計算を並列処理
し、図16に示した信号流れに従った関数変換演算を行
う。そして、制御部7による制御の下にスイッチ回路部
6がスイッチング処理を行って、関数変換演算回路部5
の出力端子からX0、X4、X2、X6、X1、X5、X3
7の並びで出力される並列な信号系列をX0、X1
2、X3、X4、X5、X6、X7の並びの整列された直列
信号fに変換して出力する。すなわち、この関数変換演
算器では、アナログ回路から構成されるバタフライ演算
により、入力された時間系列信号が周波数系列信号に変
換して出力される。
【0035】次に、8点FFT演算に適用した本発明の
他の一実施例に係る関数変換演算器を、図9〜図11を
参照して説明する。なお、本実施例は前述した図15の
信号流れ図を具現化したものであり、図15も適宜参照
して説明する。また、上記した実施例と同一部分につい
ては同一符号を付して重複する説明は省略する。図9に
示すように、本実施例の関数変換演算器は、上記した実
施例のアナログ直並列変換回路部1をアナログデマルチ
プレクサから成るアナログ直並列変換回路部50に変更
し、また、関数変換演算回路部5のバタフライ演算回路
を図15に示したバタフライ演算過程を具現化する構成
とし、また、上記した実施例のスイッチ回路部6を端子
との接続関係を順次切り換える単純なスイッチ回路部6
0に変更したものであり、図15に示した信号の流れを
具現化した構成となっている。
【0036】アナログデマルチプレクサ50は、図10
に示すように、接地されたコンデンサ51と、コンデン
サ51が保持した信号を出力するバッファ52とから成
るサンプルホールド部を並列変換される離散信号x0
7の数と同数備えており、更に、各サンプルホールド
部に入力信号Vinを所定のタイミングで切り換え供給す
るスイッチ53を備えている。
【0037】このスイッチ53は、図11に示すように
1/N分周器(本実施例では1/8分周器)54を介し
てクロックCKが供給されるデコーダ55により制御さ
れ、スイッチング動作によって、入力されたアナログ信
号系列Vin(図9ではa)を各サンプルホールド部に供
給するとともに信号系列の並べ換えを行い、x0、x4
2、x6、x1、x5、x3、x7の並びの並列な離散信号
に変換して信号TP1、TP2、・・・TP8として出力
する。また、各サンプルホールド部にはスイッチングに
応じて信号TP1、TP2、・・・TP8が順次保持され
るが、各サンプルホールド部のバッファ52からの出力
をオン・オフするスイッチ49がスイッチ制御回路48
によって一斉にオン・オフ制御されており、最終段のサ
ンプルホールド部に信号TP8が保持された後に、全て
の信号TP1、TP2、・・・TP8を一斉に関数変換演
算回路部5へ出力する。
【0038】すなわち、このスイッチ制御回路48によ
るスイッチ49の制御は図2に示したスイッチ制御回路
8によるスイッチ9の制御と同様であり、スイッチ制御
回路48はクロックCKの立ち上がり回数が2N−1
(2Nは出力TPの数であり、本実施例では8)となっ
た時にスイッチ49をオンさせる制御信号を出力し、ク
ロックCKの立ち上がり回数が2N回(すなわち、本実
施例では8回)毎に全てのスイッチ49がONされて各
サンプルホールド部からの出力TP1〜TP8をバタフラ
イ演算回路へ一斉に入力させる。
【0039】また、関数変換演算回路部5の出力部に設
けられたスイッチ回路部60は、クロックに基づいた所
定のタイミングで順次スイッチ切り換え動作し、X0
1、X2、X3、X4、X5、X6、X7の整列された並び
で出力される並列信号系列を直列信号fに変換して出力
する。したがって、本実施例の関数変換演算器による
と、アナログ信号系列aが入力されると、このアナログ
信号系列aをアナログ直並列変換回路部50が信号の並
びがx0、x4、x2、x6、x1、x5、x3、x7の並列な
離散信号系列に変換し、これら並列信号列を関数変換演
算回路部5でバタフライ演算によりFFTの計算を並列
処理し、図15に示した信号流れに従った関数変換演算
を行う。そして、関数変換演算回路部5の出力端子から
アナログ信号aに対応してX0、X1、X2、X3、X4
5、X6、X7の並びで出力される並列信号系列を、ス
イッチ回路部60が順次スイッチング処理を行って直列
信号fに変換して出力する。
【0040】なお、上記した各実施例では8点FFTを
例にとって説明したが、入力信号系列が2n(nは1以
上の整数)の場合にも、上記と同様にして2nFFT演
算器を構成することができる。また、本発明はFHT等
の他の関数変換演算器にも適用することができ、FFT
に適用した場合と同様な作用効果を得ることができる。
また、本発明の関数変換演算器は1チップ素子として構
成するのが好ましく、画像処理や通信信号処理等に広く
利用することができる。
【0041】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の関数変換
演算器によれば、アナログ回路を用いて構成し、関数変
換演算回路部に入力する信号の並びを変更し、或いは、
関数変換演算回路部から出力される信号の並びを変更す
るようにしたため、入力された信号系列の数が大きな場
合にあっても、バタフライ演算を並列処理によって迅速
に実現することができる。また、本発明の関数変換演算
器によれば、アナログ回路を構成するインピーダンス素
子にはコンデンサを用いたため、熱消費される電力を抑
えて消費電力を大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る関数変換演算器を示す
構成図である。
【図2】本発明の一実施例に係るアナログシフトレジス
タを示す構成図である。
【図3】本発明の一実施例に係るサンプルホールド回路
を示す構成図である。
【図4】バッファの例を示す構成図である。
【図5】アナログ直並列変換の動作を説明するタイムチ
ャートである。
【図6】加算器の一例を示す構成図である。
【図7】減算器の一例を示す構成図である。
【図8】乗算器の一例を示す構成図である。
【図9】本発明の他の一実施例に係る関数変換演算器を
示す構成図である。
【図10】本発明の他の一実施例に係るアナログデマル
チプレクサを示す構成図である。
【図11】本発明の他の一実施例に係るスイッチ制御部
を示す構成図である。
【図12】回転因子の性質を示す概念図である。
【図13】4点DFTによる信号に流れを示す概念図で
ある。
【図14】2点DFTによる信号に流れを示す概念図で
ある。
【図15】8点FFTによる信号の流れを示す概念図で
ある。
【図16】8点FFTによる信号の流れを示す概念図で
ある。
【符号の説明】
1・・・アナログ直並列変換回路部(アナログシフトレ
ジスタ)、2・・・加算器、 3・・・減算器、4−
0,4−1,4−2,4−3・・・乗算器、5・・・関
数変換演算回路部、 6,60・・・スイッチ回路部、
7・・・制御部、50・・・アナログ直並列変換回路部
(アナログデマルチプレクサ)、a・・・アナログ信号
系列、 f・・・出力される直列信号系列、x0〜x7
・・入力される並列信号系列、X0〜X7・・・出力され
る並列信号系列、
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 周 長明 東京都世田谷区北沢3−5−18 株式会社 鷹山内 (72)発明者 寿 国梁 東京都世田谷区北沢3−5−18 株式会社 鷹山内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 離散信号系列を関数変換処理する関数変
    換演算器において、 複数の入力端子と当該入力端子と同数の出力端子とを有
    するとともに、複数の加算器、減算器及び乗算器を有し
    て所定の関数変換を行うバタフライ演算回路が当該入力
    端子から当該出力端子へ至る経路に構成された関数変換
    演算回路部と、 入力されたアナログ信号系列を並列な離散信号系列に変
    換して前記入力端子に供給するアナログ直並列変換回路
    部と、 バタフライ演算されて前記出力端子から得られる信号系
    列をスイッチング処理によって直列な信号系列に変換す
    るスイッチ回路部と、 予め設定された手順に基づき前記スイッチ回路部を制御
    して前記出力端子から得られる各信号系列を所定の順序
    で直列信号系列に変換させる制御部と、 を備えたことを特徴とする関数変換演算器。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の関数変換演算器におい
    て、 アナログ直並列変換回路部は、並列変換される離散信号
    数と同数のサンプルホールド回路を有したアナログシフ
    トレジスタを備え、 各サンプルホールド回路は、直列接続されて互いにクロ
    ックに対して相反して開閉動作する一対のスイッチと、
    各スイッチの出力信号を保持するコンデンサと、コンデ
    ンサが保持した信号を出力するバッファとを有し、直列
    接続されたスイッチに入力されたアナログ信号系列をク
    ロックに同期して並列な離散信号系列に変換することを
    特徴とする関数変換演算器。
  3. 【請求項3】 離散信号系列を関数変換処理する関数変
    換演算器において、 複数の入力端子と当該入力端子と同数の出力端子とを有
    するとともに、複数の加算器、減算器及び乗算器を有し
    て所定の関数変換を行うバタフライ演算回路が当該入力
    端子から当該出力端子へ至る経路に構成された関数変換
    演算回路部と、 入力されたアナログ信号系列を並列な離散信号系列に変
    換するとともに所定の順序に並べ換えて前記入力端子に
    供給するアナログ直並列変換回路部と、 バタフライ演算されて前記出力端子から得られる信号系
    列を順次スイッチング処理によって直列な信号系列に変
    換するスイッチ回路部と、 を備えたことを特徴とする関数変換演算器。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載の関数変換演算器におい
    て、 アナログ直並列変換回路部はアナログデマルチプレクサ
    を有し、 アナログデマルチプレクサは、入力されたアナログ信号
    系列を並列変換される離散信号数で所定の順序に切り換
    え出力するスイッチと、スイッチから出力された信号を
    それぞれ保持する複数のコンデンサと、各コンデンサが
    保持した信号を互いに同期して出力する複数のバッファ
    とを有し、入力されたアナログ信号系列を所定の順序で
    並列変換して前記関数変換演算回路部のそれそれの入力
    端子に供給することを特徴とする関数変換演算器。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至請求項4のいずれか1項に
    記載の関数変換演算器において、 関数変換演算回路部に備えられた加算器は、オペアンプ
    と、当該オペアンプに対する複数の入力インピーダンス
    素子と、当該オペアンプに対する帰還インピーダンス素
    子とを有し、入力インピーダンス素子及び帰還インピー
    ダンス素子は互いにインピーダンス値が等しいコンデン
    サにより構成されていることを特徴とする関数変換演算
    器。
  6. 【請求項6】 請求項1乃至請求項4のいずれか1項に
    記載の関数変換演算器において、 関数変換演算回路部に備えられた減算器は、オペアンプ
    と、当該オペアンプに対する複数の入力インピーダンス
    素子と、当該オペアンプに対する帰還インピーダンス素
    子とを有した差動増幅器によって構成され、入力インピ
    ーダンス素子及び帰還インピーダンス素子は互いにイン
    ピーダンス値が等しいコンデンサにより構成されている
    ことを特徴とする関数変換演算器。
  7. 【請求項7】 請求項1乃至請求項4のいずれか1項に
    記載の関数変換演算器において、 関数変換演算回路部に備えられた乗算器は、オペアンプ
    と、当該オペアンプに対する入力インピーダンス素子
    と、当該オペアンプに対する帰還インピーダンス素子と
    を有し、入力インピーダンス素子と帰還インピーダンス
    素子は乗算値を決定するインピーダンス値のコンデンサ
    により構成されていることを特徴とする関数変換演算
    器。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017515337A (ja) * 2014-04-17 2017-06-08 ライ ラディオテレヴィズィオーネ イタリアーナ エッセ.ピー.アー. 軌道角運動量を持つ電磁モードを有する信号を送信及び/又は受信するためのシステム、並びに、そのデバイス及び方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11259454A (ja) * 1998-03-09 1999-09-24 Sharp Corp フーリエ変換装置
CA2416525A1 (en) * 2000-08-09 2002-02-14 Astrazeneca Ab Indole, azaindole and indazole derivatives having vegf inhibiting activity
US6957241B2 (en) * 2002-02-14 2005-10-18 Gallitzin Allegheny Llc FFT and FHT engine
US6954423B2 (en) * 2003-01-21 2005-10-11 Tinker Frank A Analog implementation of linear transforms
JPWO2012014876A1 (ja) 2010-07-27 2013-09-12 日本電気株式会社 信号検出装置、その制御方法、プログラム及び無線通信装置
US9876487B2 (en) 2013-09-27 2018-01-23 International Business Machines Corporation Contactless readable programmable transponder to monitor chip join

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4288858A (en) * 1979-10-01 1981-09-08 General Electric Company Inverse two-dimensional transform processor

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017515337A (ja) * 2014-04-17 2017-06-08 ライ ラディオテレヴィズィオーネ イタリアーナ エッセ.ピー.アー. 軌道角運動量を持つ電磁モードを有する信号を送信及び/又は受信するためのシステム、並びに、そのデバイス及び方法
JP2020039129A (ja) * 2014-04-17 2020-03-12 ライ ラディオテレヴィズィオーネ イタリアーナ エッセ.ピー.アー. 軌道角運動量を持つ電磁モードを有する信号を送信及び/又は受信するためのシステム、並びに、そのデバイス及び方法
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