JP2000131357A - スペクトラムアナライザ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】掃引する周波数スパンにおいて、ユーザーが注
目する指定された周波数区間を繰返し掃引測定して表示
することで、実質的に高速な表示更新が可能なスペクト
ラムアナライザを提供する。 【解決手段】指定された掃引周波数区間を周波数掃引し
て未知の入力信号の周波数スペクトラムを測定して管面
表示するスペクトラムアナライザにおいて、所定時間間
隔毎若しくは所定掃引回数毎に、周波数スパン全体を掃
引測定し、測定結果のスペクトラムを表示更新する周波
数スパン掃引測定手段を具備し、管面表示する周波数ス
パンの中で単一若しくは複数の周波数区間を注目周波数
区間としたとき、上記の周波数スパン掃引測定手段によ
る測定期間以外の期間においては注目周波数区間に対し
てのみ周波数掃引して測定し、所定の表示形態で注目周
波数区間のスペクトラムを表示更新する注目周波数区間
掃引測定手段を具備するスペクトラムアナライザ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、掃引サンプリン
グ測定する装置における掃引測定の高速化に関する。特
に、スペクトラムアナライザで指定された周波数スパン
を掃引測定して表示する更新速度の高速化に関する。

【０００２】

【従来の技術】スペクトラムアナライザは、下限周波数
と上限周波数とで指定された掃引周波数区間（周波数ス
パン）を測定し、そのスペクトラムを表示する。即ち、
下限周波数から上限周波数まで順次周波数掃引し、各掃
引周波数点毎の信号レベルを検波してＡＤ変換した測定
データを順次メモリへ格納していく。この格納データを
基に管面レベルに対応するスペクトラムを表示更新す
る。

【０００３】従来のスペクトラムアナライザの更新表示
形態は、ユーザーが観測しようとする周波数区間は広く
設定される場合が多い。例えば図３に示すように、基本
波１ＧＨｚとその３次高調波までを１画面上でリアルタ
イム表示しようとすると、周波数スパンは０．９ＧＨｚ
〜３．１ＧＨｚと設定される。そしてこの周波数スパン
を繰返し掃引測定することで画面上のスペクトラム表示
がリフレッシュされる。尚、この中でユーザーが注目す
るスペクトラムは基本波近傍と２次高調波近傍と３次高
調波近傍の注目区間（図３Ａ，Ｂ，Ｃ参照）のみであ
る。また試験の状況によっては基本波近傍と３次高調波
近傍のみが注目区間となる場合もある。

【０００４】上記のように、ユーザーが注目したい周波
数区間が全体の周波数スパンにおけるごく一部分である
場合が多々ある。上記では、例えば１ＧＨｚ±２％区
間、２ＧＨｚ±２％区間、３ＧＨｚ±２％区間、と仮定
する。このことは、全体の周波数スパンの中で、わずか
４％程が注目したい周波数区間である。また他の例で、
ＦＭ変調された信号の両サイドバンドに現れる複数ピー
クのスペクトラム列における特定位置のピークレベルを
注目して観測したい場合がある。その他、周波数スパン
の全体の中で特定区間を注目して観測したい場合が多く
ある。

【０００５】次に、上記周波数スパンにおける掃引測定
するサイクル時間は、例えば測定ポイントを１０００ポ
イントと仮定し、１ポイントにおけるサンプリング時間
を１００μ秒と仮定すると、０．１秒もかかることにな
る。更に、ある１ポイントのレベルにおいて実際に測定
実施される期間は、僅か１／１０００の期間のみであ
る。従って当該１ポイントのレベル値は、次にサンプリ
ング測定されるまでの期間において被測定入力信号は一
定レベルで変化しないものと見なして、サンプリング測
定された時点のレベル値を管面上に、みなし表示をして
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述説明したように従
来技術においては、周波数スパンの全てを繰返し掃引し
て測定表示する形態である。このことは、未知の入力信
号が定常レベルの場合、若しくは掃引測定するサイクル
時間の数倍以上の変動サイクルの場合においては、画面
上に表示されるレベル表示と実際のスペクトラムレベル
とが同一若しくはほぼ近似したスペクトラムとして管面
上に表示される為、実用上の支障とはならない。しかし
ながら、未知の入力信号のレベル変動が上記よりも短時
間に発生するような場合には、サイクル時間が０．１秒
と遅い為に、リアルタイムな入力信号の変動推移、例え
ば変調レベルの変動、バースト信号の変動、被試験装置
の間欠不良に伴うレベル変動等は的確なる観測が実用上
困難となる難点がある。このことは、的確なる観測、検
査、及び判断が行いにくく、誤診を招く恐れがあり、こ
の点において実用上の難点がある。そこで、本発明が解
決しようとする課題は、掃引する周波数スパンにおい
て、ユーザーが注目する指定された周波数区間を繰返し
掃引測定して表示することで、実質的に高速な表示更新
が可能な掃引サンプリング測定装置を提供することであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１に、上記課題を解決
するために、本発明の構成では、指定された掃引周波数
区間（周波数スパン）を周波数掃引して未知の入力信号
の周波数スペクトラムを測定して管面表示するスペクト
ラムアナライザにおいて、所定時間間隔毎若しくは所定
掃引回数毎に、周波数スパン全体を掃引測定し、測定結
果のスペクトラムを表示更新する周波数スパン掃引測定
手段を具備し、管面表示する周波数スパンの中で観測者
が注目したい単一若しくは複数の周波数区間を注目周波
数区間としたとき、上記の周波数スパン掃引測定手段に
よる測定期間以外の期間においては注目周波数区間に対
してのみ周波数掃引して測定し、所定の表示形態で注目
周波数区間のスペクトラムを表示更新する注目周波数区
間掃引測定手段を具備して注目周波数区間に対して高速
に測定更新可能とすることを特徴とするスペクトラムア
ナライザである。上記発明によれば、掃引する周波数ス
パンにおいて、ユーザーが注目する指定された周波数区
間を繰返し掃引測定して表示することで、実質的に高速
な表示更新が可能な掃引サンプリング測定装置（例えば
スペクトラムアナライザ）が実現できる。

【０００８】第２に、上記課題を解決するために、本発
明の構成では、指定された掃引周波数区間（周波数スパ
ン）を周波数掃引して未知の入力信号の周波数スペクト
ラムを測定して管面表示するスペクトラムアナライザに
おいて、管面表示する周波数スパンの中で観測者が注目
したい単一若しくは複数の周波数区間を注目周波数区間
としたとき、注目周波数区間に対してのみ周波数掃引し
て測定し、所定の表示形態で注目周波数区間のスペクト
ラムを表示更新する注目周波数区間掃引測定手段を具備
して注目周波数区間に対して高速に測定更新可能とする
ことを特徴とするスペクトラムアナライザがある。

【０００９】注目周波数区間の指定としては、手動区間
指定手段、若しくは自動区間設定手段を備え、上記手動
区間指定手段は観測者が周波数スパン内における所定区
間を手動で指定入力する区間手動指定入力手段（例えば
カーソル区間を指定する入力手段、周波数区間を数値入
力で指定する入力手段、目的の中心周波数ｆ０を指定
し、当該中心周波数ｆ０前後の幅を指定する入力手段）
であり、上記自動区間設定手段は周波数スパンを微小周
波数区間単位（例えば２００分割区間単位）に区分け
し、前記微小区間単位毎の個々において、以前の周波数
スパン掃引測定手段により得た測定データと今回の周波
数スパン掃引測定手段により得た測定データとにおい
て、微小周波数区間毎の変動を求め、少なくとも当該微
小周波数区間の測定データの１ポイントにおいて所定変
動割合以上（例えば±１ｄＢ以上）を示す場合は当該微
小周波数区間を注目周波数区間として自動的に登録設定
する自動区間設定手段を具備することを特徴とする上述
スペクトラムアナライザがある。

【００１０】また、注目周波数区間の表示形態として
は、第１に測定更新されたレベルをそのまま更新表示す
る表示形態、第２に測定更新されたレベル点を累積表示
する表示形態、あるいは第３に所定回数毎（例えば１０
００サンプル毎）、キー入力毎（例えば観測者のリセッ
トキー入力毎）、若しくは所定期間毎（例えば１０秒
毎）に以前の測定データをリセットし、以後の測定デー
タの中で各周波数点毎の最大値と最小値、若しくは最大
値のみ、若しくは最小値のみを求め、そのレベルを更新
表示する表示形態であることを特徴とする上述スペクト
ラムアナライザがある。

【００１１】また、１個所若しくは複数箇所の注目周波
数区間においてズーム指定された当該注目周波数区間に
対して画面全体にズーム表示する手段を備えることを特
徴とする上述スペクトラムアナライザがある。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を実施
例と共に図面を参照して詳細に説明する。

【００１３】本発明の注目周波数区間の実質的な掃引速
度は、周波数スパンに対して注目周波数区間の割合の逆
数にほぼ比例して高速化できる。従って注目周波数区間
の割合が小さくなる程効果的である。ここで、説明を容
易とする為に、図３に示す注目周波数区間の割合は周波
数スパンに対して５％の区間と仮定する。また、前記周
波数スパン掃引測定手段と、前記注目周波数区間掃引測
定手段の掃引測定の実施比率は、例えば１：９９の比率
設定で行うものと仮定する。前記仮定の例では、一巡す
る掃引回数が１００回のときにおける周期時間の割合
は、１回×１００％＋９９回×５％＝１＋４．９５＝
５．９５である。従って掃引速度は、実質的に１００／
５．９５から約１７倍に高速化できたことになる。これ
について以下に説明する。

【００１４】本発明の構成手段は、周波数スパン掃引測
定手段と、注目周波数区間掃引測定手段とで成る。

【００１５】周波数スパン掃引測定手段は、指定された
掃引周波数区間、即ち周波数スパンの全周波数区間を掃
引測定する手段であり、これは従来のスペクトラムアナ
ライザが備える通常の掃引測定手段であるので説明を要
しない。但し、当然ながら周波数スパン掃引測定手段に
より管面全体が表示更新されることは言うまでもない。
これにより、図３に示す非注目区間Ｄ，Ｅも表示更新さ
れることとなる。例えば、上述数値例では５．９５×
０．１秒＝０．５９５秒毎に周波数スパンが実用的な速
度で更新表示される。

【００１６】注目周波数区間掃引測定手段は、予め設定
された注目周波数区間に対してのみ周波数掃引して測定
し、所定の表示形態によって注目周波数区間のスペクト
ラムを表示更新する。従って、もし注目周波数区間が複
数箇所に別れている場合は、飛び飛びに周波数掃引が行
われることは言うまでもない。

【００１７】これらについて図１のフローチャートを参
照して説明する。ステップＳ１１０では、一巡掃引回数
が１００回に達したかをチェックする。もし、一巡回数
に至れば周波数スパン全体を掃引測定するステップＳ１
５０へ進む。もし、未だ一巡回数に達していなければ注
目区間のみを掃引測定するステップＳ１２０へ進む。ス
テップＳ１２０では、一巡掃引回数＋１する。ステップ
Ｓ１３０では、注目区間のみ掃引測定する。もし注目周
波数区間が複数箇所に別れている場合は、飛び飛びに周
波数掃引をして測定する。この為極めて短時間で掃引測
定が終了する。ステップＳ１４０では、上記注目区間の
みの掃引測定による測定データを受けて、管面上におけ
る当該注目区間を所定の表示形態でスペクトラム表示の
更新をする。このとき、注目区間のみの測定データであ
るからして短時間で表示処理完了できる。尚、実際には
掃引測定動作と表示更新動作はハード資源が競合しない
為、オーバーラップしてパラレルに実施可能である。

【００１８】一方、ステップＳ１５０では、一巡掃引回
数を初期値”１”にリセットする。ステップＳ１６０で
は、周波数スパンの全区間を掃引測定する。ステップＳ
１７０では、周波数スパンの全区間の測定データを受け
て、管面上スペクトラム表示の全部を更新表示する。こ
れにより非注目区間を含めた表示更新が例えば０．５９
５秒毎に行われ、実用的速度で非注目区間も表示更新さ
れることとなる。

【００１９】次に、注目周波数区間の表示形態を説明す
る。表示形態の種類として以下に示す３つの形態があ
る。第１の表示形態は、通常の表示形態であり、測定更
新されたレベルを通常の柱状表示若しくはレベル位置を
ドット表示で更新表示する表示形態である。この場合
は、注目周波数区間の表示更新が、例えば１７倍に高速
化されるから０．１秒／１７から約６ミリ秒毎の高速更
新表示ができる結果、リアルタイム性良く、刻々変動す
る被測定入力信号のレベルの変動状況及び変動の有無が
的確容易に視認できる大きな利点が得られる。例えば、
リアルタイムに変動推移する、変調レベルの変動、バー
スト信号の変動、被試験装置の間欠不良に伴うレベル変
動がリアルに観測され得るようになる結果、一層的確な
る観測、及び検査、判断が行え、ユーザーの利便性が向
上する。

【００２０】第２の表示形態は、図２Ｂのスペクトラム
表示に示すように、所定期間（例えば１００００掃引回
数毎、あるいは１分毎、あるいはユーザーのリセットキ
ー入力毎）に初期化クリアした後、前記所定期間の測定
結果のレベル点を累積表示（図２Ｃ参照）する表示形態
である。この場合は、一瞬でもそのレベル点で測定され
た記録表示が得られる結果、容易に視認できる利点が得
られる。尚、表示装置が表示ドットの階調表示機能を備
える場合には、所望により、同一レベル点での多数回発
生頻度に対応して階調表示（明暗階調あるいはカラー階
調）としても良い。

【００２１】第３の表示形態は、図２Ｅのスペクトラム
表示に示すように、上記同様の所定期間毎に初期化クリ
アした後、前記所定期間の測定データの中で各周波数点
毎の最大値（図２Ｆ参照）と最小値（図２Ｇ参照）を求
め、あるいは最大値のみ、あるいは最小値のみを求め、
そのレベル点を表示、若しくは両レベル間を棒状表示す
る表示形態である。この場合は、上述の目視では困難な
瞬間的な表示から、各周波数ポイント毎における最小
値、最大値、及びレベルの最大変動幅（図２Ｈ参照）を
的確容易に表示できる利点が得られる。

【００２２】尚、所望により、スペクトラムの管面表示
において、ユーザーのキー入力により注目周波数区間の
みを周波数軸全体に拡大表示するズーム表示機能を備え
ても良い。

【００２３】次に、注目周波数区間の設定手段について
説明する。この設定手段として以下に示す第１の手動区
間指定手段と、第２の自動区間設定手段、の２つの手段
がある。第１の手動区間指定手段は、ユーザーが周波数
スパン内における所望の区間を手動で指定入力する設定
手段である。具体的には、例えばカーソルを移動させて
始点と終点の区間を指定して行ったり、また、周波数区
間を数値入力キーで入力したり、また、目的の中心周波
数ｆ０をマーカー等で指定し、当該中心周波数ｆ０前後
の幅を数値入力キーで入力する設定手段等がある。

【００２４】第２の自動区間設定手段は、図１に示すス
テップＳ１６０の周波数スパンの全区間を掃引測定した
測定データを受けて、周波数スパンを微小周波数区間単
位（例えば２００分割区間単位）に区分けし、前記微小
区間単位毎の個々において、以前の周波数スパン掃引測
定手段により得た測定データと今回得た測定データとの
全てを受けて、個々の周波数ポイントにおける変動量を
求め、当該微小周波数区間内における測定データの少な
くとも１ポイントにおいて所定変動割合以上（予め所望
値に設定した例えば±１ｄＢ以上の値）を示す場合は当
該微小周波数区間を注目周波数区間として自動的に登録
設定する。これにより、ユーザーは区間設定をすること
なく、自動的に変動のある区間のみが自動的に高速掃引
でき、尚且つ、区間設定を意識することなく、利便性良
く観測できる大きな利点が得られる。無論、手動の注目
区間指定と併用しても良い。また、自動的に登録設定さ
れた区間は、ユーザーの所定のキー入力により随時リセ
ット可能である。更に、所望により、測定レベルにおけ
るノイズレベルのように低レベルは明らかに観測対象で
はないからして、所望のスレッショルド・レベルを追加
して設け、入力レベルが前記スレッショルド・レベル以
下の場合は自動登録設定の検出対象外とする機能を追加
して備えても良い。また、測定レベルにおける所望の上
限レベルと下限レベル区間のみを自動登録設定する検出
対象としても良い。

【００２５】尚、本発明の実現手段は、上述実施の形態
に限るものではない。例えば一巡掃引回数の代わりに所
定時間間隔を一巡としても良い。即ち、一巡掃引時間を
例えば１．０秒と設定した場合、この時間内に１回の周
波数スパン全体を掃引測定をし、残りの時間は注目周波
数区間のみを繰返し掃引測定する。また、所望により、
周波数スパン全体の掃引測定は当初のみ実行し、以後は
ユーザーのキー入力が有った都度実行する実行形態とし
ても良い。この場合は、注目周波数区間のみの掃引測定
が途切れること無く連続測定更新できる利点が得られ
る。また、上述した第２の自動区間設定手段において
は、微小周波数区間単位は周波数スパンを例えば２００
分割する固定間隔の単位区間とする区間設定手段として
いたが、この代わりに、スペクトラムレベルにおいて、
例えば３ｄＢ未満の連続する区間を一群の分割単位とす
る区間設定手段としても良い。この場合は、観測信号の
有る区間は細かく区間分割され、逆に無信号区間は粗く
分割される利点がある。また、周波数スパン内における
所定区間の手動による区間設定において、ＧＰＩＢを介
して外部から所定区間を設定するようにしても良い。ま
た、周波数掃引して未知の入力信号を測定するネットワ
ークアナライザに対しても、上述同様の手段が適用可能
であることは言うまでもない。

【００２６】

【発明の効果】本発明は、上述の説明内容から、下記に
記載される効果を奏する。上述説明したように本発明に
よれば、全体の周波数スパンの中で、ユーザーが注目し
たい周波数区間、即ち注目区間が狭くなる割合に比例し
て測定・表示更新の高速化が実現できる。これにより、
スペクトラムアナライザの測定能力を最大限に発揮させ
た状態でのスペクトラム観測が実現される。この結果、
現有のハード資源の数倍〜数十倍の性能に匹敵する高速
なる観測が可能になる結果、リアルタイムなレベル変動
の視認性が格段に向上する大きな利点が得られる。特に
間欠的に発生する不良現象の解析やバースト適に発生す
る入力信号の解析には大きな利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の、掃引測定と表示のフローチャート。

【図２】本発明の、管面表示形態の例である。

【図３】３次高調波までの周波数スパン設定でスペクト
ラムを観測する例。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 指定された掃引周波数区間（周波数スパ
   ン）を周波数掃引して未知の入力信号の周波数スペクト
   ラムを測定して管面表示するスペクトラムアナライザに
   おいて、 所定時間間隔毎若しくは所定掃引回数毎に、該周波数ス
   パン全体を掃引測定し、測定結果のスペクトラムを表示
   更新する周波数スパン掃引測定手段と、 管面表示する周波数スパンの中で単一若しくは複数の周
   波数区間を注目周波数区間としたとき、上記の周波数ス
   パン掃引測定手段による測定期間以外の期間においては
   注目周波数区間に対してのみ周波数掃引して測定し、所
   定の表示形態で注目周波数区間のスペクトラムを表示更
   新する注目周波数区間掃引測定手段と、 を具備していることを特徴とするスペクトラムアナライ
   ザ。
2. 【請求項２】 指定された掃引周波数区間（周波数スパ
   ン）を周波数掃引して未知の入力信号の周波数スペクト
   ラムを測定して管面表示するスペクトラムアナライザに
   おいて、 管面表示する周波数スパンの中で単一若しくは複数の周
   波数区間を注目周波数区間としたとき、該注目周波数区
   間に対してのみ周波数掃引して測定し、所定の表示形態
   で注目周波数区間のスペクトラムを表示更新する注目周
   波数区間掃引測定手段を具備していることを特徴とする
   スペクトラムアナライザ。
3. 【請求項３】 注目周波数区間の指定は手動区間指定手
   段、若しくは自動区間設定手段を備え、 上記手動区間指定手段は周波数スパン内における所定区
   間を指定入力する区間手動指定入力手段であり、 上記自動区間設定手段は周波数スパンを微小周波数区間
   単位に区分けし、該微小区間単位毎の個々において、以
   前の周波数スパン掃引測定手段により得た測定データと
   今回の周波数スパン掃引測定手段により得た測定データ
   とにおいて、微小周波数区間毎の変動を求め、少なくと
   も当該微小周波数区間の測定データの１ポイントにおい
   て所定変動割合以上を示す場合は当該微小周波数区間を
   注目周波数区間として自動的に登録設定する自動区間設
   定手段を具備することを特徴とする請求項１又は２記載
   のスペクトラムアナライザ。
4. 【請求項４】 注目周波数区間の表示形態は、第１に測
   定更新されたレベルをそのまま更新表示する表示形態、
   第２に測定更新されたレベル点を累積表示する表示形
   態、あるいは第３に所定回数毎、キー入力毎、若しくは
   所定期間毎に以前の測定データをリセットし、以後の測
   定データの中で各周波数点毎の最大値と最小値、若しく
   は最大値のみ、若しくは最小値のみを求め、そのレベル
   を更新表示する表示形態であることを特徴とする請求項
   １又は２記載のスペクトラムアナライザ。
5. 【請求項５】 注目周波数区間においてズーム指定され
   た当該注目周波数区間に対して画面全体にズーム表示す
   る手段を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の
   スペクトラムアナライザ。