(57)【要約】【課題】  １つのチャネルの帯域幅限界を超える広帯域の入力アナログ信号をデジタイズする信号デジタイズ方法およびリアルタイムＤＳＯ（デジタルオシロスコープ）を提供する。【解決手段】  入力アナログデータ信号１００を受け、この入力アナログデータ信号をスプリッタ１１２で複数のスプリット信号にスプリットし、これら複数のスプリット信号を必要に応じてミキサ１１６で所定周波数の周期的関数とミックス（混合）する。次に、スプリットされた信号はアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）１２１、１２２でデジタイズ（デジタル変換）し、更にこれらの出力を合成ユニット１３２で合成して元の入力信号を表す単一の出力データストリームを得る。
2006504100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力アナログデータ信号を受けるステップと、
前記受け取った入力アナログデータ信号を複数のスプリット信号にスプリットするステップと、
前記スプリットされた信号の少なくとも１つを所定周波数の所定の周期的関数とミックスするステップと、
前記スプリットされた信号をデジタイズするステップと、
前記デジタイズされたスプリット信号を数学的に合成して前記元の入力信号を実質的に正確に表す単一の出力データストリームを形成するステップとを備えることを特徴とするデータ信号のデジタイズ方法。
【請求項２】
前記入力アナログデータ信号は、５０Ωスプリッタによりスプリットされることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記所定の周期的関数は、低歪正弦波であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記各スプリット信号は、前記ミックスするステップの前に対応する複数の所定バンドレンジの１つに制限するステップを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記周期的関数の周波数は、前記ミックスされる少なくとも１つのスプリット信号のバンドのローサイド（下側）であることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記周期的関数の周波数は、前記ミックスされるスプリット信号のバンドのハイサイド（上側）であることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記ミックスされた信号を、第２所定周波数を有するイメージ除去フィルタを通過させるステップを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記イメージ除去フィルタは、前記ミックスされた信号のデジタイズに使用されたデジタイズチャネルの固有帯域幅を有することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ミックスするステップは、前記少なくとも１つのスプリット信号のデジタイズに使用されるデジタイザのサンプリング動作により行うことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
入力アナログデータ信号を受け取るステップと、
前記受け取った入力アナログデータ信号を低周波スプリット信号および高周波スプリット信号にスプリットするステップと、
前記低周波および高周波スプリット信号の少なくとも１つを所定周波数の所定の周期的関数とミックスするステップと、
前記スプリットされた信号をデジタイズするステップと、
前記各スプリット信号を所定バンドレンジにバンド制限するステップと、
前期各デジタイズされた信号を所定サンプリングレートにアップサンプリングするステップと、
前記低周波および高周波スプリット信号の少なくとも１つを所定周波数の所定の周期的関数とミックスするステップと、
前記低周波および高周波スプリット信号の少なくとも１つを、第２所定周波数を有するイメージ除去フィルタを通過させて２つのイメージのうち不要な１つを除去するステップと、
前記デジタイズされたスプリット信号を数学的に合成して元の入力信号を実質的に正しく表す単一の出力データストリームを形成するステップとを備えることを特徴とするデータ信号のデジタイズ方法。
【請求項１１】
前記低周波および高周波スプリット信号の少なくとも１つを、バンド制限フィルタを通過させるステップを更に備えることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記低周波および高周波信号を個別に等化してフロントエンドおよびデジタイズシステムの各チャネルの非理想的振幅および位相特性を補償するステップを更に備えることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記入力アナログデータ信号は５０Ωスプリッタによりスプリットされることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記所定の周期的関数は低歪正弦波であることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
入力アナログデータ信号を受け取る入力、
前記受け取られた入力アナログデータ信号を複数のスプリット信号にスプリットするスプリッタ、
前記スプリット信号の少なくとも１つを所定周波数の所定の周期的関数とミックスするミキサ、
前記スプリット信号をデジタイズするデジタイザ、および
前記デジタイズされたスプリット信号を合成して数学的に元の入力信号を略正確に表す単一の出力データストリームを生成する合成ユニットを備えることを特徴とするデータ信号のデジタイズ装置。
【請求項１６】
前記スプリッタは５０Ωスプリッタであることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記所定の周期的関数は低歪正弦波であることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
前記各スプリット信号のバンドを、前記ミキシングの前に複数の所定バンドレンジのうち対応する１つに制限するバンドリミタを更に備えることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１９】
前記周期的関数の周波数は、前記ミックスされるスプリット信号の少なくとも１つの下側であることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記周期的関数の周波数は、前記ミックスされるスプリット信号の少なくとも１つの上側であることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２１】
前記ミックスされた信号を受け且つ通過させる第２所定周波数を有するイメージ除去フィルタを更に備えることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項２２】
前記イメージ除去フィルタは、前記ミックスされた信号のデジタイジングに使用された、デジタイズされたチャネルの固有周波数を有することを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項２３】
前記ミキシングは、前記スプリット信号のうち少なくとも１つのデジタイズに使用されたデジタイザのサンプリング動作により行われることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項２４】
入力アナログデータ信号を受け取る入力、
前記受け取った入力アナログデータ信号を低周波スプリット信号および高周波スプリット信号にスプリットするスプリッタ、
前記高周波および低周波スプリット信号の少なくとも１つを所定周波数の所定の周期的関数とミックスする第１ミキサ、
前記スプリット信号をデジタイズするデジタイザ、
前記各スプリット信号を所定のバンドレンジにバンド制限するバンドリミタ、
前記デジタイズされた各信号を所定のサンプリングレートでアップサンプリングするアップサンプラ、
前記高周波および低周波スプリット信号の少なくとも１つを前記所定周波数の所定の周期的関数とミックスして２つのスプリット信号イメージを得る第２ミキサ、
第２所定周波数を有し、前記高周波および低周波スプリット信号を受け且つ通過させて前記２つのイメージのうち不要な１つを除去するイメージ除去フィルタ、および
前記デジタイズされたスプリット信号を合成して、元の入力信号を略正確に表す単一の出力データストリームを数学的に生成する合成ユニットを備えることを特徴とするデータ信号のデジタイズ装置。
【請求項２５】
前記高周波および低周波スプリット信号の少なくとも１つを受け且つ通過させるバンド制限フィルタを更に備えることを特徴とする請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記高周波および低周波スプリット信号を等化して、フロントエンドおよびデジタイズシステムの各チャネルの非理想的振幅および位相を個別に補償するイコライザを更に備えることを特徴とする請求項２４に記載の装置。
【請求項２７】
前記スプリッタは５０Ωスプリッタであることを特徴とする請求項２４に記載の装置。
【請求項２８】
前記所定の周期的関数は低歪正弦波であることを特徴とする請求項２４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願出願は、２００２年１０月２４日に出願した米国特許出願第６０／４２０，９３７号の利益を請求するものであり、その全ての内容はこの出願に引用され組み込まれるものである。
【０００２】
本発明は高帯域幅リアルタイム（実時間）デジタルサンプリングオシロスコープ（ＤＳＯ）に関し、混合（又はヘテロダイン）手段を組み込んで、制限された帯域幅の典型的なオシロスコープ設計の帯域幅を増加するＤＳＯに関する。
【背景技術】
【０００３】
デジタルサンプリングオシロスコープ（ＤＳＯ）は、電子回路の信号を観測するためにエンジニアにより使用される基本ツール（測定器）である。信号が高速になると、斯かる高速信号のデジタイズ（デジタル化）、表示および解析可能なＤＳＯを有することは極めて有益である。ＤＳＯが高速信号をデジタイズする性能は、帯域幅およびサンプリングレート（サンプリング速度）により決定される。サンプリングレートは、一定時間内に取られる波形のサンプル点の数であり、サンプル周期、即ち隣接するサンプル間の時間に逆比例する。
【０００４】
もしシヌソイド（正弦波および余弦波を含み、本明細書中では正弦波という）周波数をＤＣ（直流）から高周波までスイープ（掃引）すると、帯域幅は、ＤＳＯのスクリーン上に表示される信号が入力正弦波より約３０％小さくなる周波数として定義される。
【０００５】
ＤＳＯの用途の１つは新しい電子デバイスの設計および解析であるので、最上級のＤＳＯはエレクトロニクス技術分野の現時点における技術水準（ステート・オブ・ジ・アート）よりも更に高速で動作しなければならない。斯かる速度は、単により高速のサンプリングチップを提供する等の暴力的（力まかせの）方法では一般に達成できず、この状況を克服するために多くの方法が採用されている。最も一般的な方法の１つは、原始的なオシロスコープ、即ち周期的なイベント（又は現象）で反復的にトリガするオシロスコープの設計に本質的な方法である。もしイベントが頻繁に且つ定期的に繰り返す場合には、そのイベントの時点の波形を反復的にスクリーン上に表示することが可能である。
【０００６】
更に、多数のトリガイベントからのデータを平均化して、良好な観測波形を得る。これは従来のサンプリングスコープ（オシロスコープ）の基本的な方法である。サンプリングスコープは、イベントに反復的にトリガして、各トリガイベントの波形から僅かに数点（場合によっては、その波形から１点）のみを取り込む。反復トリガの後に、これらの点をサンプリングアルゴリズムに基づいて寄せ集めて、極めて高い「実効」サンプリングレートの波形バージョンを形成する。各トリガイベントには比較的低いサンプリングレートが使用され、そして極めて高帯域幅のサンプルが生成できる。更に、反復トリガイベントにより平均化ができ、これは信号対ノイズ比（ＳＮＲ）の増加および更なる帯域幅の増加を可能にする。しかし、斯かるサンプリングスコープは、反復入力信号を前提とし、波形表示は多くのトリガに渡って生成されことができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
複雑な信号解析における共通する課題は、解析すべき信号が反復的でない（即ち、非反復的又は単発的である）ことである。事実、極めて多くの場合に、非反復的なイベントが電子システムの故障の原因である。ここで、ユーザが斯かる故障の原因を特定する手助けをするのが計測機器の機能である。従って、反復的な信号を必要とする一部の計測機器は、その有用性が制限される。例えば、爆弾の爆発解析の如く、トリガイベントは１回のみしか生起しないことが多い。しかし、トリガイベントは反復的に生起するが、トリガイベントの周りの信号が異なることも多い。このような場合には、単一のトリガイベントで高帯域幅およびサンプリングレートを可能にするＤＳＯを必要とする。斯かる特性を有するＤＳＯは、リアルタイムスコープと称され、単一のトリガイベントを用いて行われる信号取り込みは、シングルショット（単発）取り込みと呼ばれている。サンプリングスコープとリアルタイムスコープの区別は重要である。その理由は、反復波形のデジタイズに使用できるトリックがリアルタイムＤＳＯ設計者（デザイナ）には利用できないからである。一般に、リアルタイムＤＳＯは、入力信号が反復的である必要はないので一層有用である。しかし、リアルタイムスコープの帯域幅が制限されているという基本的な制約がある。
【０００８】
リアルタイムＤＳＯ設計において、サンプリングレートの制約を克服するために共通に使用される方法は、補間（インターリーブ）法である。この方法は、多数のデジタイズ素子を使用し、これらの素子は同じ波形の時間的に異なる点をサンプリングし、これら複数のデジタイザにより取り込まれた波形を合成することにより得られる波形が高サンプリングレート取り込みを形成するようにする。高級リアルタイムＤＳＯの大半は、補間技法を採用することにより得られる極めて高いサンプリングレートを有すると共に入力波形の「オーバーサンプリング」が可能である。
【０００９】
オーバーサンプリングは、波形をあるレートでサンプリングし、その半分のサンプリングレートを超える周波数で実質的に信号が含まれないサンプリングと定義される。例えば、１０ＧＨｚ以上の周波数の信号を入れない帯域幅６ＧＨｚのＤＳＯは、２０ＧＨｚのサンプルレートでその波形を十分にサンプリングすることとなる。このサンプリングレートを超えた波形のサンプリングは、オーバーサンプリングされた波形となる。オーバーサンプリングは、本質的に何ら悪くはないが、高いサンプリングレートでサンプリングされた波形を生成するには一層エレガントな方法を採用しなければならないので、単に不必要であるに過ぎない。ナイキストにより概説されるサンプリングレートの十分さのクライテリアによると、波形が十分なサンプリングレートでサンプリングされると、正確なアナログ波形が再生可能であると説明している。換言すると、一度波形が十分にサンプリングされると、物理的に他の如何なるサンプリングレートでデジタイズしても波形が再生可能である。
【００１０】
一般にリアルタイムＤＳＯでは、補間は、チャネル合成（コンビネーション）と呼ばれる方法で制御される。このチャネル合成は、多数のチャネルのデジタイズ資源を一緒に使用して単一の波形をデジタイズすることを意味する。多くの場合、チャネル合成は、サンプリングレートを増加する目的で多数のデジタイザを補間して使用するが、取り込みメモリは一般に各デジタイザに接続されているので、この方法は取り込み長さの増加にも使用されることがある。
【００１１】
高いサンプリングレートのシステムを設計する一般的な技術はあるが、帯域幅が別の問題である。典型的には、帯域幅は、極めて高速のエレクトロニクスの直接アプリケーションにおいて取り扱われる。エレクトロニクスが単に十分高速でない場合には、高帯域幅の達成は、カスタマが単に受け入れなければならない妥協により実現されるのが普通である。例えば、スコープのフロントエンド（前端）の保護回路を除くことにより実現可能であり、静電気放電又は信号の過駆動によるダメージを受け易くなる。また、入力信号のレンジに関し、ユーザに制限が課せられる（アッテネータや能動ゲイン（増幅）素子の除去を行う）。スコープのユーザに押し付けられる妥協は、多くの場合には好まれないが、高帯域幅を必要とするために止むを得ず受け入れなければならない。
【００１２】
この状況にも拘わらず、高帯域幅を得る努力が、スコープの全体的な有用性を犠牲にしてなされているのが現実である。換言すると、高帯域幅のスコープは、多くの場合には汎用スコープとしては使用できない。最後に、可能なあらゆる妥協の下で、リアルタイムスコープのユーザの帯域幅に対するニーズは極めて高いので、最新技術をもってしても実現できないのも事実である。
【００１３】
本発明は、従来技術の斯かる課題に鑑みなされたものであり、アナログ入力信号を既知時点におけるアナログ波形の振幅を表す数値のアレイからなるデジタル出力信号に変換する波形デジタイズシステムを提供する。また、本発明は、帯域幅が制限され、しかも高帯域幅を必要とするシステムを提供する。従って、本発明は極めて高速で変化する信号を正確にデジタイズすることができないシステムの問題に取り組むものである。本発明の特定のアプリケーションは、高級リアルタイムＤＳＯであって、シングルショット取り込みでデジタイズする信号の速度（および帯域幅）に主眼を置いている。
【００１４】
本発明の１つの目的は、デジタイズシステムの帯域幅が増加可能なデータ信号デジタイズ方法および装置を提示することである。
【００１５】
上述した如く、ＤＳＯ内でしばしば複数のチャネルを合成し、サンプリングレートを増加すると共に取り込みメモリ長を増加する。本発明は、帯域幅を増加する目的で、チャネル合成を使用する方法を推し進める。本発明の更なる目的および効果は、以下の説明および図面から部分的に明らかとなろう。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、幾つかのステップおよびこれら１以上のステップと他のステップとの関係によりなり、また本発明の装置は、これらのステップを実行する複数の素子により構成されている。それらについては、以下の好適実施例に開示されていると共に特許請求の範囲に記載されている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の方法および装置によると、リアルタイムデジタルオシロスコープを広帯域化することが可能であるという実用上の顕著な効果が得られる。即ち、入力信号を複数のバンド（周波数帯域又はレンジ）に分割し、それを必要に応じて周波数変換して複数のチャネルにてデジタイズし、これらの出力を合成して単一の出力信号を生成することにより、単一チャネルでは帯域幅の制限により不可能であった広帯域の信号をデジタイズすることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明によるリアルタイムオシロスコープの好適実施例の構成および動作を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明による高帯域幅デジタルオシロスコープのアーキテクチャを示すブロック図である。図１は、システムの帯域幅を実質的に２倍にする方法で波形をデジタイズするように組み合わされた２チャネルＤＳＯを示している。尚、３、４又はそれ以上のチャネルを組み合わせることにより帯域幅を３倍、４倍又はそれ以上にすることが可能であることが理解できよう。
【００１９】
入力信号１００が入力に供給される。周波数領域で見ると、入力信号は、周波数成分１０３を有するかもしれない。標準コンフィギュレーション（構成）では、入力信号１００は、第１チャネル（ＣＨ１）１０４に直接入力される。この信号は、アナログフロントエンド１０５を介してＡＤＣ（アナログ・デジタル変換器）１０６に入力され、ここで波形がデジタイズされる。このチャネルは、有限の帯域１０７を有し、有限帯域幅のデジタイズされた波形１０８となる。後述する目的のために、帯域幅が制限されるカットオフ（遮断）周波数をＦで示す。従来のデジタイザでは、第１チャネル（ＣＨ１）１０４および第２チャネル（ＣＨ２）１０９が合成される。好ましくは、第１チャネル（ＣＨ１）１０４のフロントエンド１０５の付加出力を第２チャネル（ＣＨ２）ＡＤＣの付加入力１１１（接続は図示せず）に接続することにより、取り込みのサンプリングレートおよびメモリ長を２倍にする。少し劣る接続では、５０Ωパワースプリッタを介して両チャネル入力１０４および１０９で両チャネルを合成する。今まで使用されたこれらの方法は、何れも帯域幅を増加しない。もし何らかの効果があるとすると、それは帯域幅を幾分減少する。これは副作用であり、好ましくない。この効果は、慎重に設計することにより最小限に抑えることができる。
【００２０】
本発明は、入力１０１と２チャネル１０４および１０９間に付加的なアナログ回路１０２を付加し、この付加的なハードウエアによるデジタルデータを下流で処理する。本発明によると、例えば周波数成分１０３を含む入力１０１における信号は、５０Ωのパワースプリッタ（又は電力分割器）１１２に入力される。このスプリッタ１１２は、入力信号に対して５０Ωの終端を提供すると共にその２つの出力に同じ６ｄBの減衰を与える。スプリッタ１１２の一方の出力は、第１チャネル（ＣＨ１）１０４に直接接続されている。この信号は、フロントエンド１０５を通って進み、ＡＤＣ（アナログ・デジタル変換器）１０６により通常方法でデジタル変換される。フロントエンド１０５およびＡＤＣ１０６の合成は、１０７で示す如く帯域幅が制限されているので、１０８で示す如き周波数成分を含む帯域幅制限された信号取り込みとなる。第１チャネル（ＣＨ１）１０４信号の低周波（ＬＦ）部分を含むように指定されている。スプリッタ１１２の他の出力を通るパスについては後述すると共に高周波（ＨＦ）パスと称する。
【００２１】
このパワースプリッタ１１２の付加が、第１チャネル（ＣＨ１）１０４の信号パスに直接挿入された唯一の付加コンポーネント（部品）である。換言すると、このスプリッタ１１２を除くと、この低周波信号パスは、本発明を利用しないＤＳＯの信号パスと同じに見える。極めて高帯域幅を有する極めて高品質のスプリッタが市場で容易に入手可能であり、従って、信号強度（振幅）を６ｄＢ減少させる点を除き信号パスを全く劣化させることはない。
【００２２】
次に、ＨＦ信号パスについて詳細に説明する。ミキシング（混合）又はヘテロダイニングと称される処理を使用することにより周波数をシフト可能であることは周知である。このプロセスは「周波数トランスレーション」と呼ばれている。ミキシングは、信号を他の正弦波信号と時間領域でマルチプライする（掛ける）ことにより実現される。もし周波ｆ0の正弦波を周波数ｆ１の他の正弦波とミックス（混合）すれば、これらの周波数の和（即ち、ｆ０＋ｆ１）および差（即ち、ｆ０−ｆ１）の２つの正弦波となり、各正弦波はｆ０およびｆ１の振幅の積の半分となることがよく知られている。
［式１］
[A0.cos(2πf0)]・.[A1.cos(2πf1)]  → A0・A1/2・[cos(2π(f0+f1)) + cos(2π(f0-f1))]
【００２３】
この原理を利用するために、スプリッタ１１２の第２出力からの信号は、ハイパス（広域通過）フィルタ１１３に入力される。ハイパスフィルタ１１３は、１１４に示す如く周波数Ｆ以下の全ての周波数をできる限り除去する。このハイパスフィルタ１１３によるフィルタリングの結果、１０３に示す周波数成分の入力信号は、１１５に示すようになる。ハイパスフィルタ１１の出力は、ミキサ１１６を利用して周波数Ｆの正弦波とミックスされる。１１５に示す周波数成分の信号と１１７に示すミキシング信号Ｆとのミキシングの結果は、１１８に示す周波数成分となる。１１８は、上述した如く、１１５に示す周波数成分の２つのイメージが、和および差周波数で生成される。ハイパスフィルタのカットオフ（遮断）周波数が不十分である場合には、ミキシング周波数は幾分高めに選択され、デッドバンドを利用してハイパスフィルタ出力の低周波数エッジがパスバンド（通過帯域）内に入り込むのを阻止するようにする。マージンを与えながらミキシング周波数を増加すると、達成される最大帯域幅が劣化することとなる。
【００２４】
ミキサ１１６の出力は、高周波チャネルである第２チャネル（ＣＨ２）１０９に接続される。この信号はフロントエンド１１０を通過してＡＤＣ１１１によりデジタイズ（即ち、デジタル変換）される。第１チャネル（ＣＨ１）と同様に、フロントエンド１１０およびＡＤＣ１１１の組み合わせは、１１９に示す如く帯域幅が制限され、従って、１２０に示す如き周波数成分の帯域幅制限された信号取り込みとなる。
【００２５】
ＡＤＣ１０６および１１１を通る信号取り込みは、同時並行に行われ、従ってＣＨ１およびＣＨ２は同時に取り込まれる。
【００２６】
要約すると、各チャネルの入力で見た信号は以下の通りである。ＬＦの第１チャネル１０４は、入力波形を直接見る。ＨＦの第２チャネル１０９は、Ｆから上へ延びる周波数バンドの周波数成分のみを見る。このヘテロダイン技法を使用することにより、周波数位置ΔＦにおいてＦ＋ΔＦの入力信号成分を見る。従って、入力信号はミックスダウン（降下）される。２つのイメージがあるが（図中の１１８参照）、第２イメージ（および第１イメージの一部）は、有限のチャネル帯域幅１１９により除去される。換言すると、ＬＦの第１チャネルは、０−Ｆの入力信号の低周波成分を取り込む。一方、ＨＦの第２チャネルは、Ｆ−２Ｆの入力信号の周波数成分を取り込む。この信号は、周波数Ｆ−＞２＊Ｆから０−＞Ｆのレンジへミックスダウンされるので、それはフロントエンドの帯域幅内に「収め」られる。これから分かる如く、信号の２倍の周波数成分がスコープの帯域幅内に「納め」られる。
【００２７】
ＬＦ信号およびＨＦ信号の両方は、スコープにより通常の方法でデジタイズされる。両チャネルは、チャネル帯域幅に関して十分なサンプリングが行われるものとする。換言すると、各チャネルはサンプリングレート（Ｆｓ）で、Ｆｓ／２を超えて通過する周波数成分が実質的にないようにサンプリングされる。これは、内部でチャネルデジタイザをインターリーブするか又は上述の如く他のチャネルの合成により実現できる。十分にサンプリングされたチャネルは任意サンプリングレートで信号を完全に再現可能であるので、各チャネルはアップサンプラ１２１および１２２を利用して、少なくとも十分なサンプルが取り込まれるようにアップサンプリングされる。チャネルの周波数応答（又は特性）に基づき、チャネルが丁度十分にサンプリングされる場合には、各チャネルの取り込みは、システム帯域幅が最終的に実質２倍になるので、両チャネルが合成されるとき２倍でアップサンプリングされる。このアップサンプリングは、サインＸ／Ｘの如き補間技法を使用し、他の全てのサンプリングポイントを補間することにより実行される。この方法およびこの補間方法の有効性は、当業者には周知である。
【００２８】
ＨＦチャネルＣＨ２からのデータは、ミキサ１２３で、アナログＨＦ信号パスのアナログミキサ１１６において使用されたのと同じ周波数Ｆ１２４の正弦波とデジタル的に（即ち、ソフトウエアプログラムおよびフローティングポイント演算を使用して数的に）ミックスされる。ミキサ１２３の結果は、１２５に示す如くＨＦ信号の２つのイメージとなる。これらの各イメージは、周波数０−ＦおよびＦ−２Ｆの周波数で見える。第１の低周波数イメージは、Ｆの周囲の鏡像であり、使用しない。第２イメージは、入力信号の実際の高周波成分のレプリカである。デジタルミキサ１２３の出力は、１２７に示す周波数応答を有するイメージ除去フィルタ１２６を通過する。その結果得られる周波数成分を１２８に図示する。
【００２９】
この点における結果は、２つのデジタル波形となり、一方は入力信号１０８の低周波部分を表し、他方は入力信号１２８の高周波部分を表す。
【００３０】
両信号は不完全なチャネルを通過するので、それらは個別に等化（イコライズ）され、フロントエンドおよびデジタイザシステムの非理想的な振幅および位相特性を補償する。第１チャネル（ＣＨ１）用の等化器（イコライザ）１２９は、理想的なローパスフィルタ（低域通過フィルタ）である応答１３０で示す。この結果、１０８に示す周波数成分および等化された成分１３１間に違いはない。しかし、信号１３１が不完全である場合には、これは不必要であると理解されたい。第２チャネル（ＣＨ２）の等化器は、イメージ除去フィルタ１２６と一体化され、図示されている。また、これら両等化器は、信号を修復しＬＦからＨＦのクロスオーバを行うべく信号を準備するという困難な作業を行う。
【００３１】
最後に、ＬＦチャネル等化器１２９から得られる波形は、ＨＦチャネル等化器１２６から得られる波形と、加算器３２により加算される。この加算の結果は、ＬＦ周波数成分１３１をＨＦ成分１２８と加算して、１３３により図形的に示している。これは、高帯域幅、高サンプリングレート取り込みの出力１３５となり、その周波数成分を１３４に図示している。
【００３２】
これらのプロセスにおける詳細な数字による例は、ステップ毎に付属書Ａに示されている。
【００３３】
この効果を要約すると、周波数成分１０３の入力信号は、通常単一のチャネルでデジタイズされ、１０８に示す周波数成分の取り込みとなる。これに対して、本発明によると、２チャネルを利用し、１３４に示す信号周波数成分の如く２倍の帯域幅での取り込みとなる。インターリーブによるその他の２つの特徴、即ちサンプリングレートおよびメモリ長を２倍にすることについても留意されたい。
【００３４】
マルチチャネルを同様方法で合成することも可能であり、これによりシステムの帯域幅は、合成されるチャネル数倍に増加可能である。この技法により、４チャネルを使用して帯域幅を４倍に拡大する例が図２に示されている。図２は、ローサイド（下側）変換部を示す。この場合には、２０１の各周波数帯域（Ａ、Ｂ、ＣおよびＤ）はトランスレートされ、それぞれチャネル１、２、３および４によりデジタイズされる。図示するフィルタブロック２０２はオプションであり（任意）である。ゴール（目標）は、希望する周波数幅を十分にアイソレート（隔離）することである。そのために、この例では、ハイパスフィルタ又はバンドパスフィルタを使用するか、或いは全くフィルタを使用することなく行うことが可能である。フィルタを使用しない場合には、隣接周波数バンドの「イメージ」があり、チャネルにてデジタイズされるであろう。これらは再合成ＤＳＰ（デジタル信号処理）ブロック２０３においてＤＳＰ技法を使用して除去可能である。この再合成技法は、付属書Ａにおいて（３チャネルを使用する）ローサイド変換部として示されている。
【００３５】
この技法を適用する別の例が図３に示されている。図３は、ハイサイド変換部を示している。図３を慎重に検討すると、図２および図３の主要相違点は、関心ある周波数バンドの取り込みチャネルの周波数バンドへの「トランスレート」するため使用される周波数の差であることが分かる。図２では、関心あるバンドの下側の周波数（周波数バンド「Ｂ」を取り込みシステムの周波数バンドにトランスレートするためＦ１）を使用し、図３では、関心あるバンドのハイサイド（上側）の周波数（周波数バンド「Ｂ」を取り込みシステムの周波数バンドにトランスレートするためＦ２）を使用している。ハイサイド変換を使用すると、トランスレートされた周波数バンドは「反転」されることに注目されたい。即ち、周波数バンド「Ｂ」の最高周波数Ｆ２は、トランスレートされたバンドの最低周波数となる。これは、信号のＤＳＰ再生におけるアップコンバーションとしてＦ２を使用することにより補正される。この再合成技法は、付属書Ｂにおいて（２チャネルを使用する）ハイサイドコンバーションに示されている。
【００３６】
図２および図３に示すいずれの場合でも、トランスレーション周波数の位相が既知であることが元の信号を再生のために必要である。このためには、例えば、信号チャネル内にパイロットトーンを加算するか又はミキサ位相をサンプリングクロックにロックすることにより達成可能である。
【００３７】
本発明の目的を達成するためのトランスレーション周波数およびフィルタの選択には多くの組み合わせがあることは当業者に自明事項である。それぞれ異なる妥協や特定のアプリケーションに応じた実施上の考慮事項を有する。
【００３８】
以上、本発明の好適実施例について説明したが、本発明の特許請求の範囲内で種々の変形、変更および応用が可能であることが理解されよう。例えば、最も明瞭な変形は、３チャネル以上のチャネルを使用することである。
【００３９】
多くの変形が本発明の精神や範囲を逸脱することなく上述した方法（プロセス）の実施において可能であるので、上述した目的および上述の説明から明らかになった目的が効果的に達成されることが明らかであろう。そして、上述の説明は全て本発明の例示のためであり何ら本発明を制限する目的ではない。
【００４０】
また、特許請求の範囲の記載は、ここに説明した発明の一般的および特定の特徴の全てを包含することを意図するものであることおよび本発明の範囲としての記述は、言語の問題としてそれを含むことを意図しているものであることが理解できよう。
【００４１】
＜付属書Ａ＞
2006504100.tif 000003
2006504100.tif 000004
2006504100.tif 000005
2006504100.tif 000006
2006504100.tif 000007
2006504100.tif 000008
2006504100.tif 000009
2006504100.tif 000010
2006504100.tif 000011
2006504100.tif 000012
2006504100.tif 000013
2006504100.tif 000014
2006504100.tif 000015
2006504100.tif 000016
2006504100.tif 000017
2006504100.tif 000018
2006504100.tif 000019
【００４２】
＜付属書Ｂ＞
2006504100.tif 000020
2006504100.tif 000021
2006504100.tif 000022
2006504100.tif 000023
2006504100.tif 000024
2006504100.tif 000025
2006504100.tif 000026
2006504100.tif 000027
2006504100.tif 000028
2006504100.tif 000029
2006504100.tif 000030
2006504100.tif 000031
2006504100.tif 000032
2006504100.tif 000033
2006504100.tif 000034
2006504100.tif 000035
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明により構成されたデジタイズシステムの好適実施例の全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明により４チャネルを使用して広帯域化を図る１例のブロック図であり、関心ある周波数バンドのローサイドの周波数でミックスするローサイド変換を行っている。
【図３】本発明により４チャネルを使用して広帯域化を図る他の例のブロック図であり、関心ある周波数バンドの上側の周波数でミックスするハイサイド変換を行っている。
【符号の説明】
【００４４】
１００  入力
１０２  付加アナログ回路
１０４  第１チャネル（ＣＨ１）
１０５、１１０  フロントエンド
１０６、１１１  アナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）
１０９  第２チャネル（ＣＨ２）
１１２  スプリッタ（５０Ω）
１１３  ハイパスフィルタ
１１６、１２３  ミキサ
１２１、１２２  アップサンプラ
１２４  周期的関数（正弦波）
１２６  イメージ除去フィルタ
１２９  イコライザ（等化器）
１３２  合成ユニット（加算器）
２０１、３０１  周波数バンド
２０２、３０２  フィルタブロック
２０３、３０３  再合成ブロック（ＤＳＰ）
【図１】
2006504100.tif 000036
【図２】
2006504100.tif 000037
【図３】
2006504100.tif 000038
【国際調査報告】
2006504100.tif 000039
2006504100.tif 000040