JPS592350B2 - デイジタルレベル検出装置 - Google Patents

デイジタルレベル検出装置

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JPS592350B2
JPS592350B2 JP53130284A JP13028478A JPS592350B2 JP S592350 B2 JPS592350 B2 JP S592350B2 JP 53130284 A JP53130284 A JP 53130284A JP 13028478 A JP13028478 A JP 13028478A JP S592350 B2 JPS592350 B2 JP S592350B2
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JP
Japan
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frequency
signal
output
digital
multiplier
Prior art date
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Expired
Application number
JP53130284A
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JPS5556741A (en
Inventor
寛 吉村
文雄 真野
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication of JPS5556741A publication Critical patent/JPS5556741A/ja
Publication of JPS592350B2 publication Critical patent/JPS592350B2/ja
Expired legal-status Critical Current

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  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はディジタル信号に変換された原信号のレベル
を短かい演算語長、係数語長で急峻な選択特性で高精度
に測定可能にするディジタルレベル検出装置に関するも
のである。
従来、この種の検出装置としては第1図に示すように、
DFT法やウイーバ変調器の構成と似た構造を有する直
交検波による方法が考えられていた。
即ち入力端子11より入力されたディジタル信号はそれ
ぞれ乗算器12及び13で端子14及び15からのco
sfo及びslnfoと掛算されて複素変調される。端
子14、15からの信号もディジタル信号として与えら
れ、その周波数foは入力信号中のレベル検出しようと
する成分の周波数である。乗算器12、13の出力は低
域通過ディジタルフィルタ16、ITにそれぞれ通され
、その各出力は乗算器18、19でそれぞれ自乗され、
その自乗出力は加算器21で加算され、出力端子22へ
出力される。この装置では例えばディジタルフィルタ1
6、ITの次数を4次、阻止域減衰量を70dB、係数
語長を15ビットとして設計すると、第2図に示すよう
に、サンプリング周波数の5/1024以下の周波数選
択幅では通過域リップルが急激に大きくなり、測定精度
が悪化し、測定不能となる。
またさらにディジタルフィルタ16、ITの伝達関数の
Qが大きくなるため、レベル変動が大きくなり、測定可
能なダイナミックレンジが減少するという欠点もあつた
。周波数選択幅を小さくしても通過域リップルが小さく
、またレベル変動が小さいようにするには係数語長のビ
ツト数を多くするか、フイルタ次数を高くする必要があ
り、ハードウエアが大規模になる。この発明はこれらの
欠点を解決するために、複素変調及び低域通過ディジタ
ルフィルタを縦続展開し、さらにサンプル値間引を行な
うことにより係数語長数を大にすることなく、またフイ
ルタ次数を大きくすることなく、測定精度の向上、ダイ
ナミツクレンジの増大を図つたもので、以下図面を用い
て詳細に説明する。
第3図はこの発明の実施例であつて信号入力端子11よ
りの入カデイジタル信号は乗算器23,24へ供給され
、端子25,26よりの信号により複素変調される。
これ等乗算器23及び24の各出力はそれぞれ基本回路
1a−Ma及び1b〜Mbの各直列回路にそれぞれ供給
される。これ等直列回路の出力はそれぞれ乗算器18,
19で自乗され、加算器21でl!]算されて出力され
る。基本回路1a−Ma、1b−Mbはそれぞれ同様の
構成であり、i段目(1=1〜M)の基本回路は例えば
第4図に示すように、入力端子27よりの周波数Fs/
21−1の信号が掛算器28で端子29よりの周波数士
Fs/21+2の信号と乗算される。その乗算出力は動
作周波数がFs/21−1の低域通過デイジタルフイル
タ31に通され、その出力は周波数Fs/21でサンプ
ル値間引用スイツチ32により間引されて周波数Fs/
21の信号が端子33に得られる。端子29に与える入
力信号は二つの基本回路列の≦方はCOSl他方はSl
nの関係とされる。入力端子11から入力されるデイジ
タル信号はサンプリング周波数をFsとすると第5図A
の斜線部分0−Fs/2の成分である。
この入力信号は乗算器23,24において端子25,2
6より入力される余弦、正弦関係にある周波数−Fs/
4の変調信号により掛算されて−Fs/4周波数移動さ
れ、第5図Bに示すようになる。この信号は第3図の基
本回路1a,1bの入力、すなわち第4図の端子27に
入力され、乗算器28において端子29より入力された
変調信号Fs/8(または−Fs/8)により、周波数
移動され、第5図Cに示すようにこの例では+FsAだ
け周波数移動される。
この信号は第5図Dに示すように遮断周波数の裾が士F
s/8肩が±3fs/8でこれ等間を通過域とする周波
数特性をもつデイジタルフイルタ31に入力され、第5
図Eに示す出力を得る。
フイルタ31の動作周波数はFsであるが、フイルタの
出力の帯域幅はFs/4であるからスイツチ32により
1つおきにサンプル値が間引かれ、低いサンプリング周
波数Fs/2の出力として第5図Fに示す出力が端子3
3に現われる。第5図Fは同図Aの斜線部分の下側半分
、すなわち1/2を選択したことに相当する。同様に端
子33に現われた出力が基本回路2a,2bによりさら
にl/2に選択され、以下同様にしてM段目の基本回路
Ma,Mbによりl/2Mに周波数選択される。その後
乗算器18,19、加算器21により2乗和されて出力
端子22VC出力される。以上の動作より、ディジタル
フィルタ31はスイツチ32のサンプル値間引による折
返し成分のみを減衰させればよく、第5図Dに示すゆる
やかな特性でよい。
そのため周波数特性に及ぼす係数感度が著しく低下し、
伝達関数の次数を4次、阻止域減衰量を75dB以上と
したとき第6図に示すように通過域リツプル0.1dB
以下を得るには係数語長8ビツトでよい。またディジタ
ルフィルタの伝達関数のQが小さくなるためレベル変動
が1/3以下となり、演算語長も低減できる。また第3
図に示したように基本回路が直列接続されているため、
その段数を変えることにより周波数選択幅を自由に設定
できるだけでなく、基本回路のデイジタルフイルタ31
も同一にできる。ただその制御クロツク周波数だけを変
更すればよい。そのうえ、変調周波数は入力周波数を−
Fsとすれば乗算器23,24における−Fs/4と、
各基本回路においてはその入力周波数をFs/21−1
とすれば乗算器28の士Fs/21七とスイツチ32の
Fs/21との3周波でよく、これは検出信号周波数F
Oに無関係であり、正弦波信号、余弦波信号を発生する
ためのROMの容量及び番地設定回路を極めて簡単にで
きる。しかし第1図に示した装置によれば変調信号は検
出信号周波数FOであるため、これに応じてROMの容
量や番地設定をかえる必要がある。したがつて、このよ
うな利点を禾用してデイジタル信号レベルを急峻な選択
幅で容易にかつ正確に測定できる。
第3図に示した構成は数式で説明することもできる。
即ち従来の直交変調による方法はデイジタルフイルタの
伝達関数をH(z)、複素変調信号(選択周波数)をf
oとすると、目的とする伝達関数Gいは…式で表現でき
る。ここでH(z)は(2)式のように縦続展開できる
(2)式を(l)式に代入すると(3)式となる。いま
選択周波数foは第5図Aにおける斜線で示した領域に
存在し、サンプリング周波数fsとの間には次の関係が
ある。すなわち、 と表現できる。
式(5)を式(3)に代入すると式(6)を得る。上式
のeづ2’/1は第3図における乗算器23,24での
周波数移動に相当し、の前項は乗算器28 による周波数移動、後項のHi(zりはデイジタルフイ
ルタ31に相当する。
このデイジタルフイルタ.3 1はziの関係であるか
らサンプル値をi個にl個取出せばよいからスイツチ3
2のサンプル値間引ができることになる。(5)式にお
いてkを正としてiを無限大にするとfo/f sは1
/2となり、kを負としてiを無限大にすると、fo/
fs=0となる。
これよりkiの正、負を適当に選定すると、fn/f
sは0〜1/2の任意の値とすることができ、つまり選
択周波数foを任意に選ぶことができる。また選択周波
数foを2進数表示し、その最下位ビツトを基本回路の
M段目に対応させ、順次上位ビツトをl段目の基本回路
に順次近ずけて対応させ各ビツトにおいで0”の場合は
kを正とし、゛l”の場合はkを負とすればよい。土述
では複数の基本回路を直列に接続したが、基本回路は後
段になるに従つてその入力信号周波数は1/2ずつ低く
なり、つまり処理周期が2倍になるため、l時記憶を用
いて1個の基本回路を繰返し使用して、複数の基本回路
を通したと同様の処理をすることもできる。また上述で
は変調周波数をfs/2iの関係としたが、fs/5i
の関係にしてもよい。以土説明したようにこの発明にお
いてはレベル検出用のデイジタルフイルタは係数を含め
て全て同一で周波数特性も急峻でないため、係数語長及
び演算語長を短縮できる。
また基本回路の接続段数を増すことにより急峻な選択特
性を得ることができる。更にフイルタ設計を単純化でき
る。かつ変調回路が簡単になるなどの利点が生じ、短か
い演算時間で高精度、高分解能なレベル側定が可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の直交検波による検出方法を実現する構成
図、第2図は第1図の方法を用いたときの通過域周波数
と通過域リツプルとの関係を示す図、第3図はこの発明
によるデイジメルレベル検出装置の実施例を示す構成図
、第4図はその基本回路の−伊リを示すブロツク図、第
5図は第3図の動作説明図、第6図は第3図を用いたと
きの係数語長と通過域リツプルとの関係を示す図である
。 11・・・・−・信号入力端子、2 1・・・・・・加
算器、22・・・・・・信号出力端子、18,19,2
3,24,2 8 ・・・・・・乗算器、2 5,2
6,2 9・・・・・唆調用信号入力端子、3 1・・
・・・・デイジノルフイルタ、Ia〜M a,Ib N
M b ・・・・・・基本回路、3 2・・・・−・サ
ンプル値間引用スイツチ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 サンプリング周波数がfsの入力ディジタル信号を
    、周波数−fs/4のディジタル正弦波信号及びディジ
    タル余弦波信号とそれぞれ掛算する第1及び第2乗算器
    と、その第1乗算器の出力が供給され、周波数fs/2
    ^i^−^1の入力信号と周波数±fs/2^i^+^
    2の正弦波信号とを乗算器で掛算し、その出力を動作周
    波数がfs/2^i^−^1の低域通過ディジタルフィ
    ルタを通し、その出力からfs/2^iの間引を間引手
    段により行つて周波数fs/2^iを出力する基本動作
    をM回(Mは2以上の整数であり、i=1、2……M
    )行う第1回路と、上記第2乗算器の出力が供給され、
    周波数fs/2^i^−^1の入力信号と、周波数±f
    s/2^i^+^2の余弦波信号とを乗算器で掛算し、
    その出力を動作周波数がfs/2^i^−^1の低域通
    過ディジタルフィルタを通し、その出力を動作周波数が
    fs/2^i^−^1の低域通過ディジタルフィルタを
    通じ、その出力からfs/2^iの間引を間引手段によ
    り行つて、周波数fs/2^iを出力する基本動作をM
    回行う第2回路と、上記第1及び第2回路の各出力がそ
    れぞれ供給されてこれらをそれぞれ自乗する第3及び第
    4乗算器と、これ等第3及び第4乗算器の出力を加算し
    て出力する加算器とを具備し、上記各基本動作における
    正弦波及び余弦波信号の符号はレベル検出しようとする
    信号の周波数に応じて選定されるディジタルレベル検出
    装置。
JP53130284A 1978-10-23 1978-10-23 デイジタルレベル検出装置 Expired JPS592350B2 (ja)

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JPS5556741A JPS5556741A (en) 1980-04-25
JPS592350B2 true JPS592350B2 (ja) 1984-01-18

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KR20200080105A (ko) * 2018-12-26 2020-07-06 엑설런스 옵토일렉트로닉스 인코포레이티드 Led 차량용 선형 발광 모듈

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