特開 2022-172940 信号発生器および任意波形発生方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022172940

(43)【公開日】2022-11-17

(54)【発明の名称】信号発生器および任意波形発生方法

(51)【国際特許分類】

   H03M 1/66 20060101AFI20221110BHJP

【ＦＩ】

H03M1/66 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021079304

(22)【出願日】2021-05-07

(71)【出願人】

【識別番号】390005175

【氏名又は名称】株式会社アドバンテスト

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(74)【代理人】

【識別番号】100109047

【弁理士】

【氏名又は名称】村田 雄祐

(74)【代理人】

【識別番号】100109081

【弁理士】

【氏名又は名称】三木 友由

(74)【代理人】

【識別番号】100133215

【弁理士】

【氏名又は名称】真家 大樹

(72)【発明者】

【氏名】浅見 幸司

【テーマコード（参考）】

5J022

【Ｆターム（参考）】

5J022AB01

5J022CA07

5J022CB06

5J022CC03

5J022CD06

(57)【要約】

【課題】時間インタリーブ方式とは異なる方式によって、高速なアナログ任意波形信号を生成可能な信号発生器を提供する。
【解決手段】Ｎ個（Ｎ≧２）のＤ／Ａコンバータ１２０＿１～１２０＿Ｎはそれぞれ、入力データをサンプリング周波数Ｆ_ＳでＤ／Ａ変換する。デジタル信号処理部１１０は、Ｎ個のサブバンド波形データＤｓｂ_１～Ｄｓｂ_Ｎを生成する。各サブバンド波形データＤｓｂ_ｉ（１≦ｉ≦Ｎ）は、アナログ出力信号を表すデジタル波形データＤｗａｖを周波数領域においてＮ分割したうちの対応するひとつであるサブバンドＳＢ_ｉを、最大周波数がＦ_Ｓ／２より低い周波数帯域にシフトされた態様で含んでいる。ローカル信号生成回路１４０は、周波数が異なるＮ個のローカル信号ＬＯＣ_１～ＬＯＣ_Ｎを生成する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

アナログ出力信号を生成する信号発生器であって、
それぞれが、入力データをサンプリング周波数Ｆ_ＳでＤ／Ａ変換する複数Ｎ個（Ｎ≧２）のＤ／Ａコンバータと、
Ｎ個のサブバンド波形データを生成し、前記Ｎ個のＤ／Ａコンバータに供給するデジタル信号処理部であって、前記Ｎ個のサブバンド波形データはそれぞれ、前記アナログ出力信号を表すデジタル波形データを周波数領域においてＮ分割したうちの対応するひとつであるサブバンドを、最大周波数がＦ_Ｓ／２より低い周波数帯域にシフトされた態様で含んでいる、デジタル信号処理部と、
前記Ｎ個のＤ／Ａコンバータと対応するＮ個の第１フィルタであって、それぞれが、前記Ｎ個のＤ／Ａコンバータのうち対応するひとつの出力信号をフィルタリングする、前記Ｎ個の第１フィルタと、
前記Ｎ個のサブバンドと対応するＮ個のローカル信号を生成するローカル信号生成回路であって、前記Ｎ個のローカル信号はそれぞれ、前記Ｎ個のサブバンドのうち対応するひとつの中心周波数と前記Ｎ個のサブバンド波形データの中心周波数の差分に相当する周波数を有する、ローカル信号生成回路と、
前記Ｎ個の第１フィルタと対応するＮ個のアナログ周波数ミキサーであって、それぞれが、前記Ｎ個の第１フィルタのうち対応するひとつの出力信号を、前記Ｎ個のローカル信号のうち対応するひとつと周波数混合する、Ｎ個のアナログ周波数ミキサーと、
前記Ｎ個のアナログ周波数ミキサーと対応するＮ個の第２フィルタであって、それぞれが、前記Ｎ個のアナログ周波数ミキサーのうち対応するひとつの出力信号をフィルタリングする、Ｎ個の第２フィルタと、
前記Ｎ個の第２フィルタの出力信号を合成する合成器と、
を備えることを特徴とする信号発生器。

【請求項2】

Ｎ≧３であり、Ｍ，ＬをＬ＞Ｍである任意の整数とするとき、前記Ｎ個のサブバンドのうち隣接する２つの中心周波数の差は、Ｆ_Ｓ・Ｍ／Ｌであることを特徴とする請求項１に記載の信号発生器。

【請求項3】

Ｌ／Ｍは整数であることを特徴とする請求項２に記載の信号発生器。

【請求項4】

前記Ｎ個のローカル信号は、周波数Ｆ_Ｓ／Ｎ，２Ｆ_Ｓ／Ｎ，…Ｎ・Ｆ_Ｓ／Ｎを有することを特徴とする請求項３に記載の信号発生器。

【請求項5】

前記ローカル信号生成回路は、前記Ｎ個のローカル信号の位相が揃うタイミングを示す同期信号をさらに生成することを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の信号発生器。

【請求項6】

前記デジタル信号処理部は、前記同期信号をトリガーとして、前記Ｎ個のサブバンド波形データの出力を開始することを特徴とする請求項５に記載の信号発生器。

【請求項7】

前記ローカル信号生成回路は、共通のクロック信号を異なる分周比で分周し、前記Ｎ個のローカル信号を生成する分周回路を含むことを特徴とする請求項３または４に記載の信号発生器。

【請求項8】

前記デジタル信号処理部は、前記Ｎ個のＤ／Ａコンバータより後段の複数の経路のミスマッチを補正することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の信号発生器。

【請求項9】

前記デジタル信号処理部は、前記複数の経路の間のスキューを補正することを特徴とする請求項８に記載の信号発生器。

【請求項10】

前記デジタル信号処理部は、前記複数の経路の間の周波数特性のミスマッチを補正することを特徴とする請求項８または９に記載の信号発生器。

【請求項11】

アナログ出力信号の生成方法であって、
サンプリング周波数Ｆ_Ｓで動作する複数Ｎ個（Ｎ≧２）のＤ／Ａコンバータを設けるステップと、
複数Ｎ個のサブバンド波形データを生成するステップであって、前記Ｎ個のサブバンド波形データはそれぞれ、前記アナログ出力信号を表すデジタル波形データを周波数領域においてＮ分割したＮ個のサブバンドのうち対応するひとつを、前記サンプリング周波数Ｆ_Ｓが中心となるように周波数オフセットした態様で含んでいる、ステップと、
前記Ｎ個のＤ／ＡコンバータがＮ個の第１信号を生成するステップであって、前記Ｎ個のＤ／Ａコンバータはそれぞれ、前記Ｎ個のサブバンド波形データのうち対応するひとつをＤ／Ａ変換するステップと、
前記Ｎ個の第１信号をフィルタリングし、Ｎ個の第２信号を生成するステップと、
前記Ｎ個のサブバンドと対応するＮ個のローカル信号を生成するステップであって、前記Ｎ個のローカル信号はそれぞれ、前記Ｎ個のサブバンドのうち対応するひとつの中心周波数と前記Ｎ個のサブバンド波形データの中心周波数の差分に相当する周波数を有する、ステップと、
前記Ｎ個の第２信号それぞれを、前記Ｎ個のローカル信号のうち対応するひとつと周波数混合し、Ｎ個の第３信号を生成するステップと、
前記Ｎ個の第３信号をフィルタリングし、Ｎ個の第４信号を生成するステップと、
前記Ｎ個の第４信号を合成し、前記アナログ出力信号を生成するステップと、
を備えることを特徴とする任意波形発生方法。

【請求項12】

前記Ｎ個のローカル信号の位相が揃うタイミングを示す同期信号を生成するステップをさらに備え、
前記Ｎ個のＤ／Ａコンバータは、前記同期信号をトリガーとして、前記Ｎ個の第１信号の生成を開始することを特徴とする請求項１１に記載の任意波形発生方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、信号発生器に関する。

【背景技術】

【0002】

普及し始めた第５世代（５Ｇ）の移動通信システムや将来の第６世代（６Ｇ）の移動通信システム、第６世代のＷｉＦｉ（登録商標）規格（IEEE 802.11ax）などにおいて、電子回路が扱う信号の周波数が高速化の一途をたどっており、その基幹技術として、高速な任意波形発生器（信号発生器）が必要とされている。

【0003】

高速な任意波形発生器には、広帯域なＤ／Ａコンバータが必要である。複数のＤ／Ａコンバータを組み合わせることにより、単体のＤ／Ａコンバータに比べて信号帯域幅を拡張する時間インタリーブ方式が知られている。

【0004】

図１は、２チャンネルの時間インタリーブＤ／Ａコンバータ１０Ｒのブロック図である。Ｄ／Ａコンバータ１０Ｒは、２個のＤ／Ａコンバータ１２，１４、加算器１６、ローパスフィルタ１８を備える。元の波形データは、サンプリング周期Ｔ_Ｓ（サンプリング周波数Ｆ_Ｓ＝１／Ｔ_Ｓ）でサンプリングされている。元の波形データは、サンプリング周波数２×Ｆ_Ｓにアップサンプリングされ、奇数番目のサンプル群からなる第１波形データＷＤ１と、偶数番目のサンプル群からなる第２波形データＷＤ２が、２系統に分岐して出力される。

【0005】

第１波形データＷＤ１と第２波形データＷＤ２は、２つのＤ／Ａコンバータ１２，１４によってアナログ信号に変換される。Ｄ／Ａコンバータはその原理上、ゼロ次ホールド特性によって帯域幅が制限される。ゼロ次ホールドによる帯域制限を改善するために、ホールド時間は、サンプリング周期Ｔ_Ｓより短いＴ_Ｓ／２に短縮される。これにより、Ｄ／Ａコンバータ１２，１４の出力は、ＲＺ（Return to Zero）波形となる。Ｄ／Ａコンバータ１２，１４には、逆相のサンプリングクロックＣＬＫ１，ＣＬＫ２が入力される。

【0006】

加算器１６によって２つのＤ／Ａコンバータ１２，１４が出力するアナログＲＺ波形ＲＺ１，ＲＺ２を加算し、ローパスフィルタ１８によって高周波成分を除去することにより、サンプリング周期Ｔ_Ｓ／２（サンプリング周波数２×Ｆ_Ｓ）でサンプリングされた広帯域な波形を生成できる。

【0007】

特許文献１には、時間インタリーブを利用した波形発生器が開示される。特許文献１では、ＲＺ波形の代わりに、ＤＣ成分（０次）と高調波（たとえば１次高調波）を含むアナログ／デジタルの高調波信号と、ＤＣ成分（０次）と位相反転された高調波（たとえば１次高調波）を含むアナログ／デジタルの高調波信号を用いる時間インタリーブ技術が開示される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０１４－１８７６９３号公報

【特許文献2】特表２０１３－５０７０４３号公報

【特許文献3】特開２００１－０１６１１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

図１に示す時間インタリーブ方式は、ゼロ次ホールド時間をＴ_Ｓ／２としてＲＺ波形を生成する必要があるため、波形歪みを引き起こす。また信号振幅が低下すること、チャンネル間のミスマッチ特性の補正が難しいという問題がある。

【0010】

本開示は係る状況においてなされたものであり、その例示的な目的のひとつは、時間インタリーブ方式とは異なる方式によって、高速なアナログ任意波形信号を生成可能な信号発生器の提供にある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本開示のある態様は、アナログ出力信号を生成する信号発生器に関する。信号発生器は、それぞれが、入力データをサンプリング周波数Ｆ_ＳでＤ／Ａ変換する複数Ｎ個（Ｎ≧２）のＤ／Ａコンバータと、Ｎ個のサブバンド波形データを生成し、Ｎ個のＤ／Ａコンバータに供給するデジタル信号処理部と、Ｎ個のＤ／Ａコンバータと対応するＮ個の第１フィルタと、Ｎ個のサブバンドと対応するＮ個のローカル信号を生成するローカル信号生成回路と、Ｎ個の第１フィルタと対応するＮ個のアナログ周波数ミキサーと、Ｎ個のアナログ周波数ミキサーと対応するＮ個の第２フィルタと、Ｎ個の第２フィルタの出力信号を合成する合成器と、を備える。Ｎ個のサブバンド波形データはそれぞれ、アナログ出力信号を表すデジタル波形データを周波数領域においてＮ分割したうちの対応するひとつであるサブバンドを、最大周波数がＦ_Ｓ／２より低い周波数帯域にシフトされた態様で含んでいる。Ｎ個のＤ／Ａコンバータはそれぞれ、Ｎ個のサブバンド波形データのうち対応するひとつを、サンプリング周波数Ｆ_ＳでＤ／Ａ変換する。Ｎ個の第１フィルタはそれぞれ、Ｎ個のＤ／Ａコンバータのうち対応するひとつの出力信号をフィルタリングする。ローカル信号生成回路が生成するＮ個のローカル信号はそれぞれ、Ｎ個のサブバンドのうち対応するひとつの中心周波数とＮ個のサブバンド波形データの中心周波数の差分に相当する周波数を有している。Ｎ個のアナログ周波数ミキサーはそれぞれ、Ｎ個の第１フィルタのうち対応するひとつの出力信号を、Ｎ個のローカル信号のうち対応するひとつと周波数混合する。Ｎ個の第２フィルタはそれぞれ、Ｎ個のアナログ周波数ミキサーのうち対応するひとつの出力信号をフィルタリングする。

【0012】

本開示の別の態様は、アナログ出力信号の生成方法に関する。この生成方法は、以下の処理を含む。
・サンプリング周波数Ｆ_Ｓで動作する複数Ｎ個（Ｎ≧２）のＤ／Ａコンバータを設ける。
・複数Ｎ個のサブバンド波形データを生成する。Ｎ個のサブバンド波形データはそれぞれ、アナログ出力信号を表すデジタル波形データを周波数領域においてＮ分割したＮ個のサブバンドのうち対応するひとつを、最大周波数がＦ_Ｓ／２より低い周波数帯域にシフトされた態様で含む。
・Ｎ個のＤ／ＡコンバータがＮ個の第１信号を生成する。
・Ｎ個のＤ／Ａコンバータはそれぞれ、Ｎ個のサブバンド波形データのうち対応するひとつをＤ／Ａ変換する。
・Ｎ個の第１信号をフィルタリングし、Ｎ個の第２信号を生成する。
・Ｎ個のサブバンドと対応するＮ個のローカル信号を生成する。Ｎ個のローカル信号はそれぞれ、Ｎ個のサブバンドのうち対応するひとつの中心周波数とＮ個のサブバンド波形データの中心周波数の差分に相当する周波数を有している。
・Ｎ個の第２信号それぞれを、Ｎ個のローカル信号のうち対応するひとつと周波数混合し、Ｎ個の第３信号を生成する。
・Ｎ個の第３信号をフィルタリングし、Ｎ個の第４信号を生成する。
・Ｎ個の第４信号を合成し、アナログ出力信号を生成する。

【0013】

なお、以上の構成要素を任意に組み合わせたもの、構成要素や表現を、方法、装置などの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

【発明の効果】

【0014】

本開示のある態様によれば、時間インタリーブとは異なる手法によって、高速な任意波形を生成できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】２チャンネルの時間インタリーブＤ／Ａコンバータのブロック図である。

【図2】実施形態に係る信号発生器のブロック図である。

【図3】図３（ａ）～（ｃ）は、信号発生器のデジタル領域の処理を説明する図である。

【図4】図４（ａ）～（ｄ）は、信号発生器のアナログ領域の処理を説明する図である。

【図5】４チャンネルの信号発生器を示す図である。

【図6】図５の信号発生器の動作波形図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

（実施形態の概要）
本開示のいくつかの例示的な実施形態の概要を説明する。この概要は、後述する詳細な説明の前置きとして、実施形態の基本的な理解を目的として、１つまたは複数の実施形態のいくつかの概念を簡略化して説明するものであり、発明あるいは開示の広さを限定するものではない。便宜上、「一実施形態」は、本明細書に開示するひとつの実施形態（実施例や変形例）または複数の実施形態（実施例や変形例）を指すものとして用いる場合がある。

【0017】

この概要は、考えられるすべての実施形態の包括的な概要ではなく、すべての実施形態の重要な要素または重要な要素を特定することも、一部またはすべての態様の範囲を線引きすることも意図していない。その唯一の目的は、後で提示するより詳細な説明の前置きとして、１つまたは複数の実施形態のいくつかの概念を簡略化した形で提示することである。

【0018】

一実施形態に係る信号発生器は、アナログ出力信号を生成する。信号発生器は、デジタル信号処理部、複数Ｎ個（Ｎ≧２）のＤ／Ａコンバータ、Ｎ個の第１フィルタ、ローカル信号生成回路、Ｎ個のアナログ周波数ミキサー、Ｎ個の第２フィルタ、合成器を備える。
デジタル信号処理部は、Ｎ個のサブバンド波形データを生成する。Ｎ個のサブバンド波形データはそれぞれ、アナログ出力信号を表すデジタル波形データを周波数領域においてＮ分割したうちの対応するひとつであるサブバンドを、サンプリング周波数Ｆ_Ｓが中心となるように周波数オフセットした態様で含んでいる。Ｎ個のＤ／Ａコンバータは、Ｎ個のサブバンド波形データと対応しており、Ｎ個のＤ／Ａコンバータはそれぞれ、Ｎ個のサブバンド波形データのうち対応するひとつを、サンプリング周波数Ｆ_ＳでＤ／Ａ変換する。Ｎ個の第１フィルタは、Ｎ個のＤ／Ａコンバータと対応しており、Ｎ個の第１フィルタはそれぞれ、Ｎ個のＤ／Ａコンバータのうち対応するひとつの出力信号をフィルタリングする。ローカル信号生成回路は、Ｎ個のサブバンドと対応するＮ個のローカル信号を生成する。Ｎ個のローカル信号はそれぞれ、Ｎ個のサブバンドのうち対応するひとつの中心周波数とＮ個のサブバンド波形データの中心周波数の差分に相当する周波数を有する。Ｎ個のアナログ周波数ミキサーはＮ個の第１フィルタと対応しており、Ｎ個のアナログ周波数ミキサーはそれぞれ、Ｎ個の第１フィルタのうち対応するひとつの出力信号を、Ｎ個のローカル信号のうち対応するひとつと周波数混合する。Ｎ個の第２フィルタは、Ｎ個のアナログ周波数ミキサーと対応しており、Ｎ個の第２フィルタはそれぞれ、Ｎ個のアナログ周波数ミキサーのうち対応するひとつの出力信号をフィルタリングする。合成器は、Ｎ個の第２フィルタの出力信号を合成する。

【0019】

この構成によると、従来の時間インタリーブとは異なる手法（本明細書において、周波数インタリーブと称する）によって、高速な任意波形を生成できる。この周波数インタリーブでは、最終的なアナログ出力信号の周波数よりも低速で、かつ同じ速度で動作するＮ個のＤ／Ａコンバータを用意すればよいため、従来の時間インタリーブの手法よりも、Ｄ／Ａコンバータに要求される性能を下げることができる。

【0020】

一実施形態において、Ｎ≧３であり、Ｍ，ＬをＬ＞Ｍである任意の整数とするとき、Ｎ個のサブバンドのうち隣接する２つの中心周波数の差は、Ｆ_Ｓ・Ｍ／Ｌであってもよい。これにより、Ｎ個のサブバンドの帯域幅を等しくすることができる。その結果、Ｄ／Ａコンバータより後段において、複数のチャンネルを同様に構成することができる。

【0021】

一実施形態において、Ｌ／Ｍは整数であってもよい。Ｌ／Ｍ＝Ｎであってもよい。

【0022】

一実施形態において、Ｎ≧３であり、Ｎ個のローカル信号は、周波数Ｆ_Ｓ／Ｎ，２Ｆ_Ｓ／Ｎ，…Ｎ・Ｆ_Ｓ／Ｎを有してもよい。Ｎ個のローカル信号を、Ｆ_Ｓ／Ｎの整数倍とすることで、複数のローカル信号の生成が容易となる。

【0023】

一実施形態において、ローカル信号生成回路は、Ｎ個のローカル信号の位相が揃うタイミングを示す同期信号をさらに生成してもよい。

【0024】

一実施形態において、デジタル信号処理部は、同期信号をトリガーとして、Ｎ個のサブバンド波形データの出力を開始してもよい。これにより、アナログ出力信号の精度を高めることができる。

【0025】

一実施形態において、ローカル信号生成回路は、共通のクロック信号を異なる分周比で分周し、Ｎ個のローカル信号を生成する分周回路を含んでもよい。分周器を利用することで、位相同期したＮ個のローカル信号を生成できる。

【0026】

一実施形態において、Ｎ個の第１フィルタは、カットオフ周波数が等しいローパスフィルタであってもよい。

【0027】

一実施形態において、Ｎ個の第２フィルタは、通過周波数帯域が異なるバンドパスフィルタであってもよい。

【0028】

一実施形態において、デジタル信号処理部は、Ｎ個のＤ／Ａコンバータより後段の複数の経路のミスマッチを補正してもよい。

【0029】

一実施形態において、デジタル信号処理部は、複数の経路の間のスキューを補正してもよい。

【0030】

一実施形態において、デジタル信号処理部は、複数の経路の間の周波数特性のミスマッチを補正してもよい。各経路の周波数特性は、第１フィルタの周波数特性、アナログ周波数ミキサーの周波数特性、第２フィルタの周波数特性およびそれらを接続する伝送路の周波数特性を含みうる。つまりデジタル信号処理部は、第１フィルタの周波数特性のチャンネル間のミスマッチ、アナログ周波数ミキサーの周波数特性のチャンネル間のミスマッチ、第２フィルタの周波数特性のチャンネル間のミスマッチの少なくともひとつを補正してもよい。

【0031】

（実施形態）
図２は、実施形態に係る信号発生器１００のブロック図である。信号発生器１００は、アナログ出力信号Ａｏｕｔを表すデジタル波形データＤｗａｖを受け、アナログ出力信号Ａｏｕｔを生成する任意波形発生器である。アナログ出力信号Ａｏｕｔの周波数は特に限定されないが、数百ＭＨｚ以上、たとえばＧＨｚのオーダーであってもよい。

【0032】

信号発生器１００は、デジタル信号処理部１１０、複数Ｎ個（Ｎ≧２）のＤ／Ａコンバータ１２０、Ｎ個の第１フィルタ１３０＿１～１３０＿Ｎ、ローカル信号生成回路１４０、Ｎ個のアナログ周波数ミキサー１５０＿１～１５０＿Ｎ、Ｎ個の第２フィルタ１６０＿１～１６０＿Ｎ、合成器１７０を備える。Ｎをチャンネル数と称する。

【0033】

Ｄ／Ａコンバータ１２０＿１～１２０＿Ｎのサンプリング周波数はＦ_Ｓである。本実施形態において、デジタル波形データＤｗａｖの最大周波数は、Ｄ／Ａコンバータ１２０のナイキスト周波数Ｆ_Ｓ／２を超えている。

【0034】

デジタル信号処理部１１０は、Ｎ個のサブバンド波形データＤｓｂ_１～Ｄｓｂ_Ｎを生成する。Ｎ個のサブバンド波形データＤｓｂ_１～Ｄｓｂ_Ｎはそれぞれ、デジタル波形データＤｗａｖを周波数領域においてＮ分割したＮ個のサブバンドＳＢ_１～ＳＢ_Ｎのうち対応するひとつを、最大周波数がＦ_Ｓ／２（つまりＤ／Ａコンバータ１２０のナイキスト周波数）より低い周波数帯域にシフト（周波数ダウンコンバージョン）された態様で含んでいる。

【0035】

デジタル信号処理部１１０は、帯域分割部１１２および周波数シフト部１１４を含む。帯域分割部１１２は、デジタル波形データＤｗａｖを、周波数領域においてＮ分割することにより、Ｎ個のサブバンドＳＢ_１～ＳＢ_Ｎに分割する。Ｎ個のサブバンドＳＢ_１～ＳＢ_Ｎの中心周波数をそれぞれ、Ｆ_１～Ｆ_Ｎとする。

【0036】

周波数シフト部１１４は、Ｎ個のサブバンドＳＢ_１～ＳＢ_Ｎそれぞれを、最大周波数がＦ_Ｓ／２より低い周波数帯域にシフトし、Ｎ個のサブバンド波形データＤｓｂ_１～Ｄｓｂ_Ｎを生成する。シフト後の中心周波数を、ベースバンド周波数Ｆ_ＢＢと表記する。

【0037】

デジタル信号処理部１１０の処理は、時間領域で行ってもよい。この場合、帯域分割部１１２は、複数のデジタルフィルタで構成することができ、周波数シフト部１１４はデジタルの周波数ミキサーで構成すればよい。

【0038】

もしくはデジタル信号処理部１１０の処理は、周波数領域で行ってもよい。この場合、帯域分割部１１２は、デジタル波形データＤｗａｖをスペクトルデータに変換し、スペクトルデータをＮ個のサブバンドに分割してもよい。周波数シフト部１１４は、Ｎ個のサブバンドＳＢ_１～ＳＢ_Ｎのスペクトルを、周波数軸上でシフトすればよい。

【0039】

デジタル信号処理部１１０は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）で実装してもよいし、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などのデジタルのハードウェアで実装してもよい。あるいはデジタル信号処理部１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やマイコンなどのプロセッサと、ソフトウェアプログラムの組み合わせで実装してもよい。

【0040】

Ｎ個のＤ／Ａコンバータ１２０＿１～１２０＿Ｎは、Ｎ個のサブバンド波形データＤｓｂ_１～Ｄｓｂ_Ｎと対応する。ｉ番目のＤ／Ａコンバータ１２０＿ｉ（１≦ｉ≦Ｎ）は、Ｎ個のサブバンド波形データＤｓｂ_１～Ｄｓｂ_Ｎのうち対応するひとつＤｓｂ_ｉを、サンプリング周波数Ｆ_ＳでＤ／Ａ変換し、第１信号Ａ１_ｉを生成する。

【0041】

Ｎ個の第１フィルタ１３０＿１～１３０＿Ｎは、Ｎ個のＤ／Ａコンバータ１２０＿１～１２０＿Ｎと対応する。ｉ番目の第１フィルタ１３０＿ｉは、Ｎ個のＤ／Ａコンバータ１２０＿１～１２０＿Ｎのうち対応するひとつ１２０＿ｉの出力信号（第１信号）Ａ１_ｉをフィルタリングし、第２信号Ａ２_ｉを生成する。Ｎ個の第１フィルタ１３０＿１～１３０＿Ｎは、カットオフ周波数が等しいアナログのローパスフィルタで構成することができる。

【0042】

ローカル信号生成回路１４０は、Ｎ個のサブバンドＳＢ_１～ＳＢ_Ｎと対応するＮ個のローカル信号ＬＯＣ_１～ＬＯＣ_Ｎを生成する。ｉ番目のローカル信号ＬＯＣ_ｉは、Ｎ個のサブバンドＳＢ_１～ＳＢ_Ｎのうち対応するひとつＳＢ_ｉの中心周波数Ｆ_ｉとＮ個のサブバンド波形データＤｓｂ_１～Ｄｓｂ_Ｎの中心周波数（ベースバンド周波数）Ｆ_ＢＢの差分に相当する周波数（ローカル周波数）ｆ_ｉ＝Ｆ_ｉ－Ｆ_ＢＢを有する。ローカル周波数ｆ_１～ｆ_Ｎは、サンプリング周波数Ｆ_Ｓを超えていて構わない。

【0043】

Ｎ個のアナログ周波数ミキサー１５０＿１～１５０＿Ｎは、Ｎ個の第１フィルタ１３０＿１～１３０＿Ｎと対応する。ｉ番目のアナログ周波数ミキサー１５０＿ｉは、Ｎ個の第１フィルタ１３０＿１～１３０＿Ｎのうち対応するひとつ１３０＿ｉの出力である第２信号Ａ２_ｉを、Ｎ個のローカル信号ＬＯＣ_１～ＬＯＣ_Ｎのうち対応するひとつＬＯＣ_ｉと周波数混合し、第３信号Ａ３_ｉを生成する。ｉ番目のアナログ周波数ミキサー１５０＿ｉにより、第１フィルタ１３０＿ｉの出力である第２信号Ａ２_ｉは周波数アップコンバートされる。アップコンバート後の第３信号Ａ３_ｉの周波数は、Ｆ_Ｓ＋ｆ_ｉ＝Ｆ_Ｓ＋（Ｆ_ｉ－Ｆ_Ｓ）＝Ｆ_ｉとなり、これはもとのサブバンドＳＢの周波数Ｆ_ｉと一致する。

【0044】

Ｎ個の第２フィルタ１６０＿１～１６０＿Ｎは、Ｎ個のアナログ周波数ミキサー１５０＿１～１５０＿Ｎと対応する。ｉ番目の第２フィルタ１６０＿ｉは、Ｎ個のアナログ周波数ミキサー１５０＿１～１５０＿Ｎのうち対応するひとつ１５０＿ｉの出力信号Ａ３_ｉをフィルタリングし、不要なイメージ成分を除去することにより、第４信号Ａ４_ｉを生成する。第２フィルタ１６０＿１～１６０＿Ｎは、通過周波数帯域が異なるバンドパスフィルタで構成することができる。

【0045】

合成器１７０は、Ｎ個の第２フィルタ１６０＿１～１６０＿Ｎが生成する第４信号Ａ４_１～Ａ４_Ｎを合成する。合成器１７０は、第４信号Ａ４_１～Ａ４_Ｎを加算するアナログ加算器で構成してもよいし、第４信号Ａ４_１～Ａ４_Ｎを合波する合波器で構成してもよい。

【0046】

以上が信号発生器１００の構成である。続いてその動作を、デジタル領域すなわちデジタル信号処理部１１０と、アナログ領域（第１フィルタ１３０～合成器１７０）の処理に分けて説明する。

【0047】

図３（ａ）～（ｃ）は、信号発生器１００のデジタル領域の処理を説明する図である。図３（ａ）は、アナログ出力信号Ａｏｕｔを表すデジタル波形データＤｗａｖのスペクトルを示す。図３（ｂ）は、デジタル波形データＤｗａｖのスペクトルをＮ個に分割したサブバンドＳＢ_１～ＳＢ_Ｎを示す。サブバンドＳＢ_１～ＳＢ_Ｎの中心周波数はそれぞれ、Ｆ_１～Ｆ_Ｎである。図３（ｃ）は、Ｎ個のサブバンド波形データＤｓｂ_１～Ｄｓｂ_Ｎのスペクトルを示す図である。Ｎ個のサブバンド波形データＤｓｂ_１～Ｄｓｂ_Ｎの中心周波数は等しくＦ_ＢＢである。

【0048】

図４（ａ）～（ｄ）は、信号発生器１００のアナログ領域の処理を説明する図である。図４（ａ）は、Ｎ個のサブバンド波形データＤｓｂ_１～Ｄｓｂ_ＮをＤ／Ａ変換し、ローパスフィルタを通して得られる第２信号Ａ２_１～Ａ２_Ｎのスペクトルを示す。

【0049】

図４（ｂ）は、第２信号Ａ２_１～Ａ２_Ｎを周波数アップコンバージョンして得られる第３信号Ａ３_１～Ａ３_Ｎのスペクトルを示す。第３信号Ａ３_１～Ａ３_Ｎは、周波数ミキシングにともなうイメージ成分を含んでいる。イメージ成分を第２フィルタ１６０によって除去することにより、図４（ｃ）に示す第４信号Ａ４_１～Ａ４_Ｎが得られる。図４（ｄ）には、第４信号Ａ４_１～Ａ４_Ｎを合成して得られるアナログ出力信号Ａｏｕｔのスペクトルが得られる。

【0050】

以上が信号発生器１００の基本動作である。

【0051】

この信号発生器１００によれば、周波数インタリーブによって、高速な任意波形を生成できる。この周波数インタリーブでは、最終的なアナログ出力信号の周波数よりも低速で、かつ同じ速度で動作するＮ個のＤ／Ａコンバータを用意すればよいため、従来の時間インタリーブの手法よりも、Ｄ／Ａコンバータに要求される性能を下げることができる。

【0052】

図２に戻る。デジタル信号処理部１１０は、ミスマッチ補正部１１６をさらに含みうる。ミスマッチ補正部１１６は、主としてＤ／Ａコンバータを含むアナログ領域における複数の経路（チャンネル）間のミスマッチを補正する。

【0053】

たとえばミスマッチ補正部１１６は、複数の経路のスキューを補正してもよい。ここでのスキューは典型的には伝搬遅延と解しうるが、それに限定されない。複数の経路が、異なるスキューを有する場合、ミスマッチ補正部１１６は、チャンネルごとにスキューのミスマッチを考慮して、複数のサブバンド波形データＤｓｂ_１～Ｄｓｂ_Ｎを補正する（プレディストーション）。補正は、具体的には時間軸上のオフセットである。

【0054】

ミスマッチ補正部１１６は、複数の経路（チャンネル）の間の周波数特性のミスマッチを補正してもよい。各経路の周波数特性は、第１フィルタ１３０の周波数特性、アナログ周波数ミキサー１５０の周波数特性、第２フィルタ１６０の周波数特性およびそれらを接続する伝送路の周波数特性で決まる。つまりミスマッチ補正部１１６は、第１フィルタ１３０の周波数特性のチャンネル間のミスマッチ、アナログ周波数ミキサー１５０の周波数特性のチャンネル間のミスマッチ、第２フィルタ１６０の周波数特性のチャンネル間のミスマッチの少なくともひとつを補正してもよい。補正は、各経路のトータルの周波数特性に対して行ってもよい。あるいは、第１フィルタのチャンネル間のミスマッチ、第２フィルタのチャンネル間のミスマッチ、アナログ周波数ミキサーのチャンネル間のミスマッチを個別に補正することにより、トータルの周波数特性のチャンネル間のミスマッチを補正してもよい。

【0055】

周波数特性は、ゲイン、位相の一方、もしくは両方を含みうる。たとえばあるチャンネルのゲインが他のチャンネルに比べて大きい（小さい）場合、そのチャンネルのサブバンド波形データＤｓｂの信号レベルを小さく（大きく）してもよい。

【0056】

デジタル信号処理部１１０における補正は、チャンネル間のミスマッチに限定されない。たとえばチャンネル間のミスマッチが無視できる状況において、デジタル領域でのプレ補正によって、全チャンネルの周波数特性を均一に補正してもよい。

【0057】

続いて、信号発生器１００の具体例を説明する。

【0058】

図５は、４チャンネル（Ｎ＝４）の信号発生器１００Ａを示す図である。この実施例において、４個（＝Ｎ）のサブバンドＳＢ_１～ＳＢ_４のうち隣接する２つの中心周波数は、Ｆ_Ｓ／４（＝Ｆ_Ｓ／Ｎ）、異なっている。

【0059】

またローカル信号ＬＯＣ_１～ＬＯＣ_４の周波数はそれぞれ、Ｆ_Ｓ／４，２Ｆ_Ｓ／４，３Ｆ_Ｓ／４，４Ｆ_Ｓ／４である。つまり、ローカル信号ＬＯＣ_１～ＬＯＣ_４の周波数の差分は、等しくＦ_Ｓ／４となっている。チャンネル数をＮに一般化した場合、Ｎ個のローカル信号ＬＯＣ_１～ＬＯＣ_Ｎの周波数差は、Ｆ_Ｓ／Ｎとすればよい。

【0060】

なお、複数のサブバンドＳＢ_１～ＳＢ_４のうち隣接する２つの中心周波数の差は、Ｆ_Ｓ・Ｍ／Ｌであってもよい。Ｍ，Ｌは、Ｌ＞Ｍである任意の整数であり、Ｍ／Ｌは整数に限定されず、有理数であればよい。これにより、Ｎ個のサブバンドの帯域幅を等しくすることができる。その結果、Ｄ／Ａコンバータより後段において、複数のチャンネルを同様に構成することができる。

【0061】

Ｌ／ＭはＮとは異なる整数であってもよい。

【0062】

この実施例において、ローカル信号生成回路１４０は、分周器１４２を含む。分周器１４２は、Ｆ_Ｓ以上の周波数（Ｋ×Ｆ_Ｓ、Ｋは１以上の係数）を有するマスタークロックＭＣＬＫを受け、マスタークロックＭＣＬＫを異なる分周比（４×Ｋ，４／２×Ｋ，４／３×Ｋ，４／４×Ｋ）で分周することにより、周波数が、Ｆ_Ｓ／４，２Ｆ_Ｓ／４，３Ｆ_Ｓ／４，４Ｆ_Ｓ／４であるローカル信号ＬＯＣ_１～ＬＯＣ_４を生成する。たとえばＫ＝４である。

【0063】

デジタル信号処理部１１０には、波形出力開始のトリガーとなるスタート信号ＳＴＡＲＴが入力される。デジタル信号処理部１１０は、スタート信号ＳＴＡＲＴがアサート（たとえばハイ）された後、複数のローカル信号ＬＯＣ１～ＬＯＣＮの位相が揃うタイミングを待って、Ｎ個のサブバンド波形データＤｓｂ_１～Ｄｓｂ_４の出力を開始する。

【0064】

ローカル信号生成回路１４０は、Ｎ個のローカル信号ＬＯＣ_１～ＬＯＣ_Ｎの位相が揃うタイミングを示す同期信号ＳＹＮＣをさらに生成する。同期信号ＳＹＮＣは、デジタル信号処理部１１０に入力される。

【0065】

デジタル信号処理部１１０は、スタート信号ＳＴＡＲＴのアサート後、その次の同期信号ＳＹＮＣが発生すると、複数のサブバンド波形データＤｓｂ_１～Ｄｓｂ_４をＤ／Ａコンバータ１２０＿１～１２０＿４に供給し、波形再生をスタートする。

【0066】

複数の第１フィルタ１３０＿１～１３０＿Ｎは、カットオフ周波数が等しいローパスフィルタである。

【0067】

複数の第２フィルタ１６０＿１～１６０＿４は、通過周波数帯域が異なるバンドパスフィルタである。具体的には、第２フィルタ１６０＿ｉの通過周波数帯域は、もとのデジタル波形データＤｗａｖのサブバンドＳＢ_ｉを通過できるように構成される。

【0068】

図６は、図５の信号発生器１００Ａの動作波形図である。時刻ｔ_０，ｔ_１…は、複数のローカル信号ＬＯＣ_１～ＬＯＣ_Ｎの位相が揃うタイミングを示しており、そのタイミングで同期信号ＳＹＮＣが繰り返しアサートされる。

【0069】

時刻ｔ_２に、スタート信号ＳＴＡＲＴがアサートされる。デジタル信号処理部１１０は、直ちに複数のサブバンド波形データＤｓｂ_１～Ｄｓｂ_４の出力を開始せず、その次の、同期信号ＳＹＮＣのアサート（時刻ｔ_１）を待って、出力を開始する。

【0070】

以上が図５の信号発生器１００Ａの動作である。この信号発生器１００Ａによれば、複数のローカル信号ＬＯＣ１～ＬＯＣ４の位相が揃った状態で、波形再生を開始することが可能となり、アナログ出力信号Ａｏｕｔの精度を高めることができる。

【0071】

実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を離脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が可能である。

【符号の説明】

【0072】

１００ 信号発生器
１１０ デジタル信号処理部
１１２ 帯域分割部
１１４ 周波数シフト部
１２０ Ｄ／Ａコンバータ
１３０ 第１フィルタ
１４０ ローカル信号生成回路
１５０ アナログ周波数ミキサー
１６０ 第２フィルタ
１７０ 合成器
Ｄｗａｖ デジタル波形データ
Ａｏｕｔ アナログ出力信号

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】