(57)【要約】【課題】入力信号の奇数次高調波周波数成分から信号を合成するシステムおよび方法を提供する。【解決手段】例示的実施形態は、デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）１０２を用いて第１の信号を合成し、第１の信号から第２の信号を発生し、出力信号を生成するために、バンドパスフィルタ１０８を通して奇数次高調波周波数成分のうちの選択された１つを濾波する。第１の信号は、第１の周波数によって定義される。第２の信号は、第１の周波数によって定義され、基本周波数成分および複数の奇数次高調波周波数成分を含む。出力信号は、選択された奇数次高調波周波数成分の周波数と実質的に等しい周波数を有する。奇数次高調波周波数成分のうちの前記選択された１つを通すステップは、第３高調波周波数成分を前記バンドパスフィルタに通すステップと、通された第３高調波周波数成分から出力信号を発生するステップと、をさらに含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の周波数によって定義される第１の信号を、デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）によって合成するステップと、
前記第１の周波数によって定義され、基本周波数成分および複数の奇数次高調波周波数成分を含む第２の信号を、前記第１の信号から発生するステップと、
出力信号を生成するために、バンドパスフィルタを通して前記奇数次高調波周波数成分のうちの選択された１つを濾波するステップと、を含み、
前記出力信号は、前記選択された奇数次高調波周波数成分の周波数と実質的に等しい周波数を有する、
信号を合成する方法。
【請求項２】
前記第２の信号を発生するステップは、ほぼ方形波形の信号を発生するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記奇数次高調波周波数成分のうちの前記選択された１つを通すステップは、
第３高調波周波数成分を前記バンドパスフィルタに通すステップと、
前記通された第３高調波周波数成分から出力信号を発生するステップと、をさらに含み、前記出力信号は、前記第３高調波周波数成分の周波数と実質的に等しい周波数を有する、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
直接デジタル合成（ＤＤＳ）デバイスは、正確な可変の周波数を有する波形出力を生成する。一部の用途では、ＤＤＳ出力波形周波数は、その用途向けに十分高くチューニングすることができない。たとえば、ラジエーションハードニングされたシステムおよび／またはデバイスは、ＤＤＳデバイスを用いることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
しかし、入力クロック速度の制限により、比較的高いクロック速度を必要とするシステム用のクロック信号源として出力波形が用いられる場合などの一部の用途に対しては、ラジエーションハードニングされたＤＤＳデバイスによって発生される出力信号の周波数は、十分に高くない場合があり得る。したがって、出力波形の周波数を増加させることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００３】
入力信号の奇数次高調波周波数成分から信号を合成するシステムおよび方法が開示される。例示的実施形態は、デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）、比較器、およびバンドパスフィルタを有する。ＤＡＣは、第１の周波数によって定義される第１の信号を発生するように動作可能である。比較器は、ＤＡＣと通信可能に結合され、ＤＡＣから第１の信号を受信するように動作可能であり、第１の信号の受信に応答してほぼ方形波形の信号を発生するように動作可能であり、このほぼ方形波形の信号は、基本周波数成分および複数の奇数次高調波周波数成分を含む。バンドパスフィルタは、比較器と通信可能に結合され、比較器からほぼ方形波形の信号を受信するように動作可能であり、比較器から受信されたほぼ方形波形の信号の奇数次高調波周波数成分のうちの選択された１つに対応する出力信号を生成するために、ほぼ方形波形の信号を濾波するように動作可能であり、バンドパスフィルタ出力信号は、選択された奇数次高調波周波数成分の周波数と実質的に等しい周波数を有する。
【０００４】
さらなる態様によれば、例示的実施形態は、デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）を用いて第１の信号を合成し、第１の信号から第２の信号を発生し、出力信号を生成するために、バンドパスフィルタを通して奇数次高調波周波数成分のうちの選択された１つを濾波する。第１の信号は、第１の周波数によって定義される。第２の信号は、第１の周波数によって定義され、基本周波数成分および複数の奇数次高調波周波数成分を含む。出力信号は、選択された奇数次高調波周波数成分の周波数と実質的に等しい周波数を有する。
【０００５】
本発明の好ましい実施形態および代替実施形態について、次の図面を参照して以下に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】直接デジタルシミュレーション（ＤＤＳ）高調波波形発生システムの一実施形態のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図１は、直接デジタルシミュレーション（ＤＤＳ）高調波波形合成システム１００の一実施形態のブロック図である。ＤＤＳ高調波波形合成システム１００の実施形態は、非限定的に、他のデバイスへの入力として用いることができるクロック信号などの、波形を発生する。出力波形は、デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）１０２の出力波形の奇数次高調波に対応する。ＤＤＳ高調波波形合成システム１００は、ＤＡＣ変換器１０２、オプションのローパスフィルタ１０４、第１の比較器１０６、バンドパスフィルタ１０８、およびオプションの第２の比較器１１０を備える。ＤＤＳ高調波波形合成システム１００からの出力信号ＶＯＵＴ１１２は、他のシステムおよび／またはデバイス（図示せず）への入力信号として用いることができる。
【０００８】
ＤＡＣ変換器１０２に供給されたデジタル入力１１４により、結果として、ＤＡＣ変換器１０２の出力端１１８にてアナログ信号１１６が発生すなわち合成される。一実施形態では、ＤＡＣ変換器１０２は、ラジエーションハードニングされた変換器である。ラジエーションハードニングにより、出力アナログ信号１１６の周波数は、（ラジエーションハードニングされていないＤＡＣと比べて）比較的低い値に制限される。代替実施形態では、非限定的に、ラジエーションハードニングされていないＤＡＣ変換器１０２などの、任意の適当なＤＡＣ変換器を用いることができる。
【０００９】
一部の用途では、ＤＡＣ変換器１０２によって発生すなわち合成されるアナログ信号１１６は、平滑化などが必要となり得る。したがって、出力アナログ信号１１６は、オプションのローパスフィルタ１０４に入力される。ローパスフィルタ１０４は、その出力端１２２に信号１２０を出力する。この例示的実施形態では、出力信号１２０は一般に正弦波として表すことができる。
【００１０】
ローパスフィルタ１０４からの信号１２０は、第１の比較器１０６に入力される。第１の比較器１０６は、信号１２０の電圧を比較電圧ＶＣＯＭＰと比較する。信号１２０の電圧がＶＣＯＭＰの電圧よりも大きいときは、出力端１２６の比較器出力信号１２４は論理ハイとなる。信号１２０の電圧がＶＣＯＭＰの電圧よりも小さいときは、出力端１２６の比較器出力信号１２４は論理ローとなる。したがって、この例示的実施形態では、比較器出力信号１２４は、方形波形を有する。比較器出力信号１２４は、そのほぼ方形の波形により、基本周波数および複数の奇数次高調波周波数成分を含む。
【００１１】
比較器出力信号１２４の方形波形は、一部のデバイス（図示せず）用のクロック信号として適切となり得る。たとえば、比較器出力信号１２４の周波数は、他のデバイスに対して適切なものとなり得る。しかし、一部の場合には、比較器出力信号１２４の周波数は、他の用途に対して十分高くない場合がある。たとえば他の用途では、非限定的に、比較的高い周波数のクロック信号が必要となり得る。したがって、より高い周波数の信号の合成が、ＤＤＳ高調波波形合成システム１００の実施形態によって発生される。
【００１２】
上記のように、信号１２４の方形波形は、奇数次高調波周波数成分を含んでいることが知られている。最も大きな奇数次高調波は、第３高調波である。高い周波数の信号を発生するために、信号１２４の方形波形の奇数次高調波周波数成分は、選択的にバンドパスフィルタ１０８を通される。したがって比較器出力信号１２４は、バンドパスフィルタ１０８に入力される。バンドパスフィルタ１０８の周波数範囲は、信号１２４の方形波形の所望の奇数次高調波周波数に対応するように設定される。それによって基本周波数成分および選択されない奇数次高調波周波数成分は減衰または阻止され、選択された奇数次高調波周波数成分はバンドパスフィルタ１０８を通る。
【００１３】
この例示的実施形態では、バンドパスフィルタ１０８の周波数範囲は、信号１２４の方形波形の第３高調波周波数に対応する。したがって、信号１２４の方形波形の第３高調波周波数成分は、バンドパスフィルタ１０８を通り、信号１２４の方形波形の基本周波数および他の高調波周波数成分は、減衰（阻止）される。
【００１４】
バンドパスフィルタ１０８の出力端１３０に生成される出力信号１２８は、比較器出力信号１２４の方形波形の選択された第３高調波周波数に対応する信号である。出力信号１２８の波形は、比較器出力信号１２４の方形波形より小さい振幅を有する正弦形状波形として概念的に示される。さらに、出力信号１２８は比較器出力信号１２４の第３高調波周波数成分に対応するので、出力信号１２８の周波数は、比較器出力信号１２４の方形波形の周波数の３倍に実質的に等しい。
【００１５】
一部の実施形態では、バンドパスフィルタ１０８からのより高い周波数の出力信号１２８は、一部のシステムおよび／またはデバイス（図示せず）によって直接用いることができる。しかし、他の場合には、出力信号１２８の振幅およびエッジレートは、意図した動作を行うのに十分でない場合がある。たとえば、出力信号１２８の周波数に対応する周波数を有するが、より大きな振幅とより急峻なエッジを有するクロック信号が特定の用途に対して必要となり得る。
【００１６】
したがって、バンドパスフィルタ１０８からの出力信号１２８は、オプションの第２の比較器１１０に入力される。この例示的実施形態では、出力端１３０における出力信号が接地より大きいとき、ＶＯＵＴ１１２に対応する出力信号１３２は論理ハイとなる。出力信号１２８が接地より低いとき、ＶＯＵＴ１１２に対応する出力信号１３２は論理ローとなる。
【００１７】
この例示的実施形態では、第２の比較器１１０の出力が論理ハイであるとき、出力信号ＶＯＵＴ１１２の電圧をＶＣに対応する値に引っ張るために、プルアップ抵抗１３４が用いられる。それによって出力信号ＶＯＵＴ１１２の振幅は、ＶＣの選択に基づいて所望の値に制御可能とすることができる。したがって増幅された出力信号ＶＯＵＴ１１２が、出力信号１２８から発生される。さらに、出力信号ＶＯＵＴ１１２から他の１つまたは複数の制御可能な電圧を生成するために、他の回路（図示せず）を使用することができる。
【００１８】
上述の実施形態については、出力信号ＶＯＵＴ１１２を発生するのに、発生された信号の第３高調波周波数成分を用いるものとして説明した。一部の場合には、特定の用途に対しては、比較器出力信号１２４の方形波形の第３高調波周波数成分の周波数では十分高くない場合がある。したがって、バンドパスフィルタ１０８は、比較器出力信号１２４の奇数次高調波周波数のうちの他の１つ（第５高調波、第７高調波、第９高調波など）に対応するように設定されたバンドパス周波数をもつことができる。その場合、出力信号１２８の周波数は、選択された奇数次高調波の周波数に対応することになる。それによって基本周波数成分、第３高調波周波数成分、および選択されない奇数次高調波周波数成分は、バンドパスフィルタ１０８によって阻止される。
【００１９】
たとえば、バンドパスフィルタ１０８は、第５高調波周波数成分にチューニングすることができ、それによって比較器出力信号１２４の基本周波数成分、第３高調波周波数成分、および他の奇数次高調波周波数成分を阻止する。したがって、方形波の第５高調波周波数成分に対応する周波数を有する出力信号１２８が発生され、この周波数は、実質的に比較器出力信号１２４の方形波形の周波数の５倍となる。この出力信号１２８は、必要であれば、第２の比較器１１０を用いて所望の電圧まで増幅することができる。
【００２０】
ＤＤＳ高調波波形合成システム１００の例示的実施形態では、第１の比較器１０６は、オープンコレクタまたはオープンドレインタイプの比較器である。したがって、出力端１２６に対するアクティブ電圧プルアップはない。したがって、第１の比較器１０６の出力端を電圧ＶＣ−ＯＵＴに引っ張るために、外部プルアップ回路１３６が使用される。
【００２１】
ＤＤＳ高調波波形合成システム１００の例示的実施形態の出力信号ＶＯＵＴ１１２は、それ自体が方形波形状であるので、出力信号ＶＯＵＴ１１２は、それ自体の１組の奇数次高調波周波数成分を有する。したがって、さらに高い周波数の信号が必要であれば、出力信号ＶＯＵＴ１１２を別のバンドパスフィルタ（図示せず）に入力することができ、より高い周波数の出力信号を発生するように、その奇数次高調波周波数成分を上述のように処理することができる。
【００２２】
代替実施形態は、第１の比較器１０６および／または第２の比較器１１０用に、非限定的に、集積回路トランジスタなどの、任意の適当なタイプのデバイスまたは回路を用いることができる。たとえば、上述の出力信号１２４および／または１３２が発生されるように、プッシュプル構成で２つのトランジスタを協働して動作させることができる。上述の出力信号１２４および／または１３２を発生するのに、トランジスタまたは他の構成要素の任意の適当な構成を用いることができる。
【００２３】
ＤＤＳ高調波波形合成システム１００の上述の実施形態の第２の比較器１１０は、その比較電圧が接地に設定されていた。代替実施形態では、第１の比較器１０６で用いられたＶＣＯＭＰと同様に、他の比較電圧を用いることができる。
【００２４】
さらに、上述の出力信号１２４および／または１３２は、方形波形状を有すると述べられた。代替実施形態では、認識できる奇数次高調波周波数成分を有する他の波形を用いることができる。
【００２５】
本発明の好ましい実施形態を図示し説明してきたが、上記のように、本発明の趣旨および範囲から逸脱せずに多くの変更を行うことができる。したがって、本発明の範囲は、好ましい実施形態の開示に限定されない。代わりに、本発明は、専ら添付の特許請求の範囲によって判断されるべきである。
【符号の説明】
【００２６】
１００  直接デジタルシミュレーション（ＤＤＳ）高調波波形合成システム
１０２  デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）
１０４  ローパスフィルタ
１０６  第１の比較器
１０８  バンドパスフィルタ
１１０  第２の比較器
１１２  出力信号ＶＯＵＴ
１１４  デジタル入力
１１６  ＤＡＣ変換器出力アナログ信号
１１８  ＤＡＣ変換器出力端
１２０  ローパスフィルタ出力信号
１２４  第１の比較器出力信号
１２８  バンドパスフィルタ出力信号
１３２  第２の比較器出力信号
１３４  プルアップ抵抗
１３６  プルアップ回路
【図１】
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【外国語明細書】
2009290867000001.pdf