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» 2013年08月19日 00時00分 UPDATE

これだけは知っておきたいアナログ用語:ナイキスト周波数

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ナイキスト周波数

 ナイキスト周波数とは、ある信号を標本化(サンプリング)する際、その標本化(サンプリング)周波数の1/2に相当する周波数のこと。例えば、サンプリング周波数が500MHzであれば、ナイキスト周波数は250MHzになる。A/D(アナログ/デジタル)コンバータやD/A(デジタル/アナログ)コンバータを設計する場合の基本的な原理である。

 一般に、DC(直流)からナイキスト周波数までの帯域(0〜0.5Fs)を「第1ナイキスト・ゾーン(領域)」、ナイキスト周波数からサンプリング周波数までの帯域(0.5Fs〜Fs)を「第2ナイキスト・ゾーン(領域)」と呼ぶ(図1)。さらにその上の周波数帯域にも名称がある。サンプリング周波数からその1.5倍に相当する周波数までの帯域(Fs〜1.5Fs)を「第3ナイキスト・ゾーン(領域)」、その1.5倍から2倍の領域(1.5Fs〜2Fs)を「第4ナイキスト・ゾーン(領域)」と呼ぶ。

 通常、A/Dコンバータにおいて、ナイキスト周波数を超える周波数成分を標本化する場合、「折り返し(エイリアシング)」と呼ぶ現象が発生する。この結果、デジタル化された出力信号には「折り返しノイズ」と呼ぶノイズが混入してしまう。そこで、A/D変換を実際に実行する前に、フィルタなどの回路(アンチエイリアス・フィルタ)を使って、前処理を施すのが一般的だ。

mm130819ti_analogvocab_fig1.jpg 図1 ナイキスト・ゾーン
標本化(サンプリング)周波数(Fs)の1/2がナイキスト周波数(Fs/2)であり、DCからFs/2までの周波数領域を第1ナイキスト・ゾーンと呼ぶ。

ナイキスト周波数が1.8GHzと高いA/Dコンバータ

 現在、テキサス・インスツルメンツ(TI)では、ナイキスト周波数が1.8GHzと高いA/Dコンバータ「ADC12D1800RF」を製品化している。このA/Dコンバータの分解能は12ビット。1チップに二つのA/Dコンバータ回路を集積しており、この二つの回路をインターリーブ動作させることで最大3.6GHzのサンプリング周波数を実現できる。入力信号の最大周波数は2.7GHzと高い。すなわち、第3ナイキスト・ゾーンも活用できるわけだ。2.7GHz入力時でも、第3次相互変調歪み(IMD3)は−64dBc(標準値)と良好である。

 このほか同社は、最大サンプリング周波数が3.2GHzで、ナイキスト周波数が1.6GHzのA/Dコンバータ「ADC12D1600RF」も市場に投入している。いずれも、用途は無線通信基地局や、無線バックホール装置、軍用電子機器、レーダー機器、テスト機器、計測器など。



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提供:日本テキサス・インスツルメンツ株式会社
アイティメディア営業企画/制作:EDN Japan 編集部/掲載内容有効期限:2014年3月31日

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