JP2001141764A - 信号分析装置 - Google Patents
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Abstract
を低減してより正確な波形表示を行う。 【解決手段】 被測定信号aは、周波数変換部4により
中間周波数信号cに変換され、RBWフィルタ10にお
いて所定バンド幅の周波数成分が選択的に通過する。R
BWフィルタ10を通過した信号は、A/D変換器16
において所定のサンプリング周波数でデジタル信号に変
換される。A/D変換器16で変換されたデジタルデー
タは、データ記憶部17の各アドレスに1つずつ順番に
記憶される。データ記憶部17からデジタルデータを読
み取るにあたっては、A/D変換器16のサンプリング
による1ポイント当たりの掃引時間と、補正データ記憶
部20に記憶された補正データとに基づいてA/D変換
器16に至るまでの信号の遅延時間が演算され、この遅
延時間からデータ記憶部17の読み取り開始位置が演算
され、この読み取り開始位置から順番にデジタルデータ
が読み取られる。
Description
て、例えば自動車電話、携帯電話等の移動通信システム
に採用される信号の周波数特性を測定し、その波形を表
示する信号分析装置に関する。
信システムで採用される信号は種々の方式で変調されて
いる。また、通信回線を有効に使用するために、通信方
式としてTDMA(時分割多元接続)方式が採用されて
いる。このような移動通信システムで用いられる信号を
搬送する搬送波の周波数は数百MHz〜数GHzと非常
に高い。
周波数成分を正確に測定するためにはスペクトラムアナ
ライザ等の信号分析装置が用いられる。図3は上述した
ような高周波の被測定信号の周波数特性を測定する従来
の信号分析装置の概略構成を示すブロック図である。
子52を介して入力された高周波の被測定信号aが減衰
器(ATT)53で予め定められた規定レベルに調整さ
れた後に周波数変換部54へ入力される。周波数変換部
54へ入力された高周波の被測定信号は、信号混合器5
5で局部発振器56からの局部発振信号bと混合され、
中間周波数を有する中間周波数信号に変換される。
ィルタ)57で帯域制限された後、再度、後段の信号混
合器58で局部発振器59からの局部発振信号と混合さ
れて最終の中間周波数信号cとしてこの周波数変換部5
4から出力される。
周波数は、掃引制御部60により、所定の周波数範囲に
亘って掃引される。その結果、周波数変換部54から出
力される中間周波数信号cの周波数も掃引動作に同期し
て変化する。
低減された中間周波数信号cは次のRBWフィルタ61
へ入力される。このRBWフィルタ61は、例えば図4
に示した周波数特性を有するアナログのバンドパスフィ
ルタで構成されており、不要な周波数成分を除き、必要
な中間周波数信号のみを選択する。このバンドパスフィ
ルタの周波数特性の通過中心周波数fcにおけるピーク
レベルから3dB低下した時点におけるバンド幅(RB
W)は、この信号分析装置51における周波数分解能を
表す。
数信号cの周波数f1は掃引動作に同期して変化するの
で、RBWフィルタ61から1掃引期間(掃引周期)内
において時間経過と共に出力される出力信号は、掃引受
信して中間周波数信号cに変換された被測定信号aの各
周波数成分における時系列波形となる。
示の増幅器でゲイン調整された後に、LOG変換器62
で対数変換される。信号レベルがdB単位に変換された
出力信号は次の検波器(DET)63で検波される。そ
の結果、掃引期間内に検波された信号は、掃引された周
波数における時系列波形の大きさを示す。したがって、
横軸を周波数、縦軸を振幅とすれば、周波数スペクトラ
ム波形となる。
クトラム波形を示す信号は不図示のアナログのVBWフ
ィルタへ入力される。なお、VBWフィルタは、装置本
体の前面パネルに設けられる表示部64に最終的に表示
される周波数スペクトラム波形の高周波成分(雑音成
分)を除去するLPF(ローパスフィルタ)で構成され
る。
ナログの周波数スペクトラム波形は、不図示のピーク検
出器にて各時間軸位置におけるピーク値が検出され、包
絡線検波された状態の最終的な周波数スペクトラム波形
が得られる。この最終的な周波数スペクトラム波形を示
す信号は、次のA/D変換器65でデジタルデータに変
換される。デジタルデータに変換された周波数スペクト
ラム波形は前述したように前面パネルの表示部64の管
面上に表示される。
おける周波数の表示範囲を変更すれば、広い周波数範囲
に亘り、かつ任意の周波数範囲内の周波数スペクトラム
が測定可能である。
(RBW)を変更すれば、信号分析装置51の周波数分
解能を任意の値に変更できる。一般的には、掃引周波数
範囲を広くすると、バンド幅(RBW)を広くして周波
数分解能を低下させる。すなわち、RBWフィルタ61
のバンド幅(RBW)を掃引周波数範囲の変化に対応さ
せて変化させている。
が生産性の向上に寄与するには、製品の調整、検査のス
ループットを向上させることである。その一手段として
測定時間の短縮が挙げられ、掃引速度の高速化もその一
手法である。
等の信号分析装置では、1掃引に要する最小掃引時間は
20ms程度であり、余り遅延を問題にしていなかった
が、近年のスペクトラムアナライザ等の信号分析装置で
は、その局部発振器の掃引を高速化することによって高
速掃引を実現している。
において、高速掃引を行うと、局部発振信号が入力され
る信号混合器58からA/D変換器65までの群遅延特
性のため、A/D変換器65でのデータ取り込みのタイ
ミングに対して信号のレスポンスに時間的遅れが生じ
る。
った場合、信号がA/D変換器65に至るまでにアナロ
グのRBWフィルタ61の遅延特性により遅れが生じ、
しかも、RBWフィルタ61のRBW(バンド幅)が狭
いと更に信号の遅延が増すことになる。そして、このよ
うな時間的遅れが表示部64で波形表示を行った際の周
波数のずれとして観測され、表示周波数誤差となって現
れてしまい、正確な測定を困難にさせていた。
されたものであり、特に、高速掃引したときに生じる周
波数誤差を低減してより正確な波形表示を行うことがで
きる信号分析装置を提供することを目的としている。
め、請求項1の発明は、入力信号の周波数を中間周波数
に変換する周波数変換部と、前記周波数変換部における
局部発振周波数を変化させて出力される前記中間周波数
信号の周波数を設定された掃引時間で掃引する掃引部
と、前記周波数変換部から出力される中間周波数信号を
受けて、所定バンド幅の周波数成分を選択的に通過させ
るフィルタと、前記フィルタを通過した信号を所定のサ
ンプリング周波数によるポイント数でデジタルデータに
変換するA/D変換部と、該A/D変換部で変換された
デジタルデータを記憶するデータ記憶部と、該データ記
憶部に記憶されたデジタルデータを周波数スペクトラム
波形に展開して信号処理する信号処理部と、該信号処理
部で信号処理された周波数スペクトラム波形を表示する
表示部とを備えた信号分析装置において、前記データ記
憶部が前記表示部に表示される表示データのポイント数
を超えて前記A/D変換部で変換された複数ポイントの
デジタルデータを記憶し、前記データ記憶部の読み取り
開始位置を前記フィルタによる遅延時間に応じたポイン
ト数分補正して前記信号処理部に入力することを特徴と
する。
間周波数に変換する周波数変換部と、前記周波数変換部
における局部発振周波数を変化させて出力される前記中
間周波数信号の周波数を設定された掃引時間で掃引する
掃引部と、前記周波数変換部から出力される中間周波数
信号を受けて、所定バンド幅の周波数成分を選択的に通
過させるフィルタと、前記フィルタを通過した信号をデ
ジタルデータに変換するA/D変換部と、該A/D変換
部で変換されたデジタルデータを記憶するデータ記憶部
と、該データ記憶部に記憶されたデジタルデータを周波
数スペクトラム波形に展開して信号処理する信号処理部
と、該信号処理部で信号処理された周波数スペクトラム
波形を表示する表示部とを備えた信号分析装置におい
て、前記フィルタの遅延時間分前記データ記憶部のデー
タ取り込みタイミングを遅らせることを特徴とする。
間周波数に変換する周波数変換部と、前記周波数変換部
における局部発振周波数を変化させて出力される前記中
間周波数信号の周波数を設定された掃引時間で掃引する
掃引部と、前記周波数変換部から出力される中間周波数
信号を受けて、所定バンド幅の周波数成分を選択的に通
過させるフィルタと、前記フィルタを通過した信号をデ
ジタルデータに変換するA/D変換部と、該A/D変換
部で変換されたデジタルデータを記憶するデータ記憶部
と、該データ記憶部に記憶されたデジタルデータを周波
数スペクトラム波形に展開して信号処理する信号処理部
と、該信号処理部で信号処理された周波数スペクトラム
波形を表示する表示部とを備えた信号分析装置におい
て、前記フィルタのバンド幅の遅延時間を示すデータが
記憶された補正データ記憶部と、前記A/D変換器のサ
ンプリングによる1ポイント当たりの掃引時間と、前記
補正データ記憶部に記憶された補正データとに基づいて
前記A/D変換器に至るまでの信号の遅延時間を演算
し、さらにこの遅延時間から前記データ記憶部の読み取
り開始位置を演算し、その演算結果を前記信号処理部に
入力する制御部とを備え、前記信号処理部は、前記制御
部で演算された前記データ記憶部の読み取り開始位置か
ら順番にデジタルデータを読み取り、信号処理して周波
数スペクトラム波形に展開して前記表示部に波形表示す
ることを特徴とする。
間周波数に変換する周波数変換部と、前記周波数変換部
における局部発振周波数を変化させて出力される前記中
間周波数信号の周波数を設定された掃引時間で掃引する
掃引部と、前記周波数変換部から出力される中間周波数
信号を受けて、所定バンド幅の周波数成分を選択的に通
過させるフィルタと、前記フィルタを通過した信号をデ
ジタルデータに変換するA/D変換部と、該A/D変換
部で変換されたデジタルデータを記憶するデータ記憶部
と、該データ記憶部に記憶されたデジタルデータを周波
数スペクトラム波形に展開して信号処理する信号処理部
と、該信号処理部で信号処理された周波数スペクトラム
波形を表示する表示部とを備えた信号分析装置におい
て、前記フィルタのバンド幅の遅延時間を示すデータが
記憶された補正データ記憶部と、前記データ記憶部のデ
ータ取り込みタイミング入力に挿入された遅延回路と、
前記補正データ記憶部に記憶された現在設定されている
前記フィルタのバンド幅による遅延時間を演算し、この
演算された遅延時間となるように前記遅延回路の遅延時
間を可変制御する制御部とを備え、前記遅延回路の遅延
時間分前記データ記憶部のデータ取り込みタイミングを
遅らせることを特徴とする。
1A(1)の第1実施の形態の概略構成を示す図であ
る。以下、第1実施の形態の信号分析装置1Aの構成
を、その信号処理手順に沿って説明する。
KHz〜数GHzの高周波のアナログの被測定信号a
は、その信号レベルが減衰器(ATT)2により規定レ
ベルに調整されて周波数変換部4に入力される。
第1の信号混合器6、BPF(バンドパスフィルタ)
7、第2の局部発振器8、第2の信号混合器9を備えて
構成される。周波数変換部4では、減衰器2から入力さ
れる高周波の被測定信号aを第1の信号混合器6で第1
の局部発振器5からの局部発振信号bと合成して中間周
波数を有する中間周波数信号に変換している。そして、
前記中間周波数信号をBPF7で帯域制限した後、再
度、第2の信号混合器9で第2の局部発振器8からの局
部発振信号b1と合成し、最終の中間周波数信号cとし
てRBWフィルタ10に入力している。
定信号aを周波数変換するにあたっては、ユーザによっ
て1掃引時間が設定され、制御部11から掃引時間を示
す制御信号が掃引部12に入力されると、掃引部12に
よって第1の局部発振器5の発振周波数が可変制御さ
れ、設定された掃引時間で掃引周波数範囲にわたって掃
引が行われる。その結果、周波数変換部4から出力され
る中間周波数信号cの周波数も掃引動作に同期して変化
することになる。
るクロック信号を分周して各部の駆動周波数に合ったタ
イミング信号を生成し、個々に位相同期がとれたタイミ
ング信号を制御部11、A/D変換器16、データ記憶
部17、信号処理部18に入力している。
周波数特性を有するバンドパスフィルタで構成され、ユ
ーザの設定により制御部11を介してバンド幅(RB
W)が可変設定される。RBWフィルタ10では、周波
数変換部4から入力される中間周波数信号cの不要な周
波数成分を除き、制御部11により可変設定されるバン
ド幅の周波数成分の中間周波数信号のみを通過させ、不
図示の増幅器でゲイン調整された後にLOG変換部14
に入力している。
介して入力される中間周波数信号は、LOG変換部14
により信号レベルがdB単位に変換されて出力され、次
の検波部15によって検波される。その結果、掃引期間
内に検波された信号は、掃引された周波数における時系
列波形の大きさを示し、横軸を周波数、縦軸を振幅とす
れば、周波数スペクトラム波形となる。
クトラム波形を示す信号は、タイミング発生部13から
のタイミング信号をサンプリング信号(例えば200k
spsのサンプリング周波数)としてA/D変換器16
によりデジタルデータに変換される。
グ周波数は、サンプリングポイント数と掃引時間によっ
て決まる。例えばサンプリングポイント数が500で掃
引時間が5msであれば、100kspsが最小サンプ
リング周波数となる。
数スペクトラム波形を示す個々のデジタルデータは、制
御部11からの制御指令のもとにタイミング発生部13
からのタイミング信号のタイミングでデータ記憶部17
に記憶される。
は、表示部19の管面上の横軸(時間軸)における表示
データのポイント数(例:500)よりも多いデータポ
イント数(例:500+α)のデジタルデータが記憶領
域内の個々のアドレスに1つずつ順番に記憶される。
00)よりも多いポイント数のデータの取り方として
は、サンプリング周波を高くして、数倍のデータ数
(例:2倍として、1000+β。表示は、2つおきに
表示)をとるようにすることもできる。
ータを読み取るにあたって、制御部11は、A/D変換
器16のサンプリングによる1ポイント当たりの掃引時
間と、補正データ記憶部20に記憶された補正データと
に基づいてA/D変換器16に至るまでの信号の遅延時
間を演算し、さらにこの遅延時間からデータ記憶部17
の読み取り開始位置(読み取り開始アドレス)を演算
し、その演算結果を信号処理部18に入力している。
からのタイミング信号のタイミングで、制御部11で演
算されたデータ記憶部17の読み取り開始位置から順番
にデジタルデータを読み取り、信号処理して周波数スペ
クトラム波形に展開して表示部19の管面上に波形表示
する。
1に示すように、ユーザにより可変設定されるRBWフ
ィルタ10の各RBWの遅延時間を示すデータが補正デ
ータとしてテーブル形式に記憶されている。
置1Aでは、高速掃引時に、中間周波数で信号処理した
後のA/D変換器16でデジタルデータに変換される
と、表示部19における表示データのポイント数よりも
多くのデジタルデータを取り込んでデータ記憶部17に
記憶し、設定した掃引時間と補正データ記憶部20に記
憶された補正データに基づいてデータ記憶部17の読み
取り開始位置を演算し、この演算された読み取り開始位
置からデータ記憶部17のデジタルデータを順次読み取
り、既知のRBWフィルタ10の遅延時間に相当する分
だけ有効表示データをずらして周波数スペクトラム波形
を表示部19の管面上に表示している。
延に起因する表示周波数誤差が補正され、従来に比べて
より正確な周波数スペクトラムの波形表示を行うことが
できる。また、表示部19における表示データのポイン
ト数に関係なく、順次A/D変換器16で変換されたデ
ジタルデータをデータ記憶部17に取り込んで記憶させ
ることができる。
第2実施の形態の概略構成を示す図である。なお、図1
の第1実施の形態と同一の構成要素には同一番号を付
し、その説明を省略する。
は、タイミング発生部13とデータ記憶部17との間に
可変可能な遅延回路21を有している。また、データ記
憶部17は、表示部19の管面上に表示される表示デー
タのポイント数分のデジタルデータを記憶する記憶容量
を有している。
力端子2に被測定信号aが入力されてからA/D変換器
16に至るまでの信号処理に関しては第1実施の形態の
信号分析装置1Aと同一であり、それ以降の処理が相違
している。
号に変換されたデータは、データ記憶部17の各アドレ
スに1つずつ順番に記憶される。その際、データ記憶部
17には、表示データのポイント数と同数のデジタルデ
ータが記憶される。そして、このデータ記憶部17に記
憶されたデジタルデータを読み取るにあたって、制御部
11は、現在設定されているRBWフィルタ10のRB
W(バンド幅)による遅延時間を演算し、この演算され
た遅延時間となるように遅延回路21の遅延時間を可変
制御する。
延時間は、補正データ記憶部に予め記憶されたデータが
用いられる。
れた遅延時間分だけタイミング発生部13からデータ記
憶部17に入力されるタイミング信号を遅らせる。これ
により、データ記憶部17には、上記遅延時間分だけ遅
れたタイミング信号によりデジタルデータが順次書き込
まれ、信号処理部18で信号処理された後、周波数スペ
クトラム波形に展開されて表示部19の管面上に波形表
示される。
置1Bでは、データ記憶部17のデータ取り込みタイミ
ング入力に遅延回路21を挿入し、RBWフィルタ10
の時間遅延分だけデータ取り込みタイミングを遅らせて
いる。
置にそのまま採用しても、RBWフィルタ10の時間遅
延に起因する表示周波数誤差を補正でき、従来に比べて
より正確に周波数スペクトラムの波形表示を行うことが
できる。また、データ記憶部17には、表示データのポ
イント数と同一数のデジタルデータが記憶されるので、
記憶容量を必要最小限に小さくすることができる。
速掃引した場合、A/D変換器までの信号の遅延がその
まま表示部の管面上の周波数誤差として現れていたのに
対し、図1および図2に示す本例の信号分析装置1A,
1Bによれば、特に、高速掃引時に、遅延による表示周
波数誤差をA/D変換器16による1データ取り込みポ
イントに相当する周波数誤差まで低減させることができ
る。
形態では、特に、RBWフィルタ10の遅延時間に起因
する表示周波数誤差を補正する構成となっているが、R
BWフィルタ10のみではなく、A/D変換器16に至
るまでの間に配設されるアナログフィルタによる遅延時
間を加味した構成としてもよい。例えばVBWフィルタ
による遅延時間を加味した構成とすることができる。こ
の場合、補正データ記憶部には、RBWフィルタ10お
よびVBWフィルタのバンド幅の遅延時間のデータがテ
ーブル形式で記憶される。
において、検波器15とA/D変換器16との間に挿入
されるもので、表示部19に最終的に表示される周波数
スペクトラム波形の高周波成分(雑音成分)を除去する
LPF(ローパスフィルタ)で構成され、検波器15か
ら出力された周波数スペクトラム波形を示す信号が入力
される。
ナログの周波数スペクトラム波形は、不図示のピーク検
出器にて各時間軸位置におけるピーク値が検出され、包
絡線検波された状態の最終的な周波数スペクトラム波形
が得られる。この最終的な周波数スペクトラム波形を示
す信号は、次のA/D変換器16でデジタルデータに変
換される。
信号分析装置によれば、高速掃引時に、A/D変換器に
至るまでのフィルタの遅延による表示周波数誤差を低減
することができ、従来に比べてより正確に波形表示を行
うことができる。
ば、表示部における表示データのポイント数に関係な
く、順次A/D変換器で変換されたデジタルデータをデ
ータ記憶部に取り込んで記憶させることができる。
来の信号分析装置にもそのまま採用でき、さらに、デー
タ記憶部には、表示データのポイント数と同一数のデジ
タルデータが記憶されるので、記憶容量を必要最小限に
小さくすることができる。
概略構成を示すブロック図
概略構成を示すブロック図
図
10…RBWフィルタ、11…制御部、12…掃引部、
13…タイミング発生部、16…A/D変換部、17…
データ記憶部、18…信号処理部、19…表示部、20
…補正データ記憶部、21…遅延回路。
Claims (4)
- 【請求項1】 入力信号の周波数を中間周波数に変換す
る周波数変換部と、 前記周波数変換部における局部発振周波数を変化させて
出力される前記中間周波数信号の周波数を設定された掃
引時間で掃引する掃引部と、 前記周波数変換部から出力される中間周波数信号を受け
て、所定バンド幅の周波数成分を選択的に通過させるフ
ィルタと、 前記フィルタを通過した信号を所定のサンプリング周波
数によるポイント数でデジタルデータに変換するA/D
変換部と、 該A/D変換部で変換されたデジタルデータを記憶する
データ記憶部と、 該データ記憶部に記憶されたデジタルデータを周波数ス
ペクトラム波形に展開して信号処理する信号処理部と、 該信号処理部で信号処理された周波数スペクトラム波形
を表示する表示部とを備えた信号分析装置において、 前記データ記憶部が前記表示部に表示される表示データ
のポイント数を超えて前記A/D変換部で変換された複
数ポイントのデジタルデータを記憶し、前記データ記憶
部の読み取り開始位置を前記フィルタによる遅延時間に
応じたポイント数分補正して前記信号処理部に入力する
ことを特徴とする信号処理装置。 - 【請求項2】 入力信号の周波数を中間周波数に変換す
る周波数変換部と、前記周波数変換部における局部発振
周波数を変化させて出力される前記中間周波数信号の周
波数を設定された掃引時間で掃引する掃引部と、 前記周波数変換部から出力される中間周波数信号を受け
て、所定バンド幅の周波数成分を選択的に通過させるフ
ィルタと、 前記フィルタを通過した信号をデジタルデータに変換す
るA/D変換部と、 該A/D変換部で変換されたデジタルデータを記憶する
データ記憶部と、 該データ記憶部に記憶されたデジタルデータを周波数ス
ペクトラム波形に展開して信号処理する信号処理部と、 該信号処理部で信号処理された周波数スペクトラム波形
を表示する表示部とを備えた信号分析装置において、 前記フィルタの遅延時間分前記データ記憶部のデータ取
り込みタイミングを遅らせることを特徴とする信号処理
装置。 - 【請求項3】 入力信号の周波数を中間周波数に変換す
る周波数変換部と、前記周波数変換部における局部発振
周波数を変化させて出力される前記中間周波数信号の周
波数を設定された掃引時間で掃引する掃引部と、 前記周波数変換部から出力される中間周波数信号を受け
て、所定バンド幅の周波数成分を選択的に通過させるフ
ィルタと、 前記フィルタを通過した信号をデジタルデータに変換す
るA/D変換部と、 該A/D変換部で変換されたデジタルデータを記憶する
データ記憶部と、 該データ記憶部に記憶されたデジタルデータを周波数ス
ペクトラム波形に展開して信号処理する信号処理部と、 該信号処理部で信号処理された周波数スペクトラム波形
を表示する表示部とを備えた信号分析装置において、 前記フィルタのバンド幅の遅延時間を示すデータが記憶
された補正データ記憶部と、 前記A/D変換器のサンプリングによる1ポイント当た
りの掃引時間と、前記補正データ記憶部に記憶された補
正データとに基づいて前記A/D変換器に至るまでの信
号の遅延時間を演算し、さらにこの遅延時間から前記デ
ータ記憶部の読み取り開始位置を演算し、その演算結果
を前記信号処理部に入力する制御部とを備え、 前記信号処理部は、前記制御部で演算された前記データ
記憶部の読み取り開始位置から順番にデジタルデータを
読み取り、信号処理して周波数スペクトラム波形に展開
して前記表示部に波形表示することを特徴とする信号処
理装置。 - 【請求項4】 入力信号の周波数を中間周波数に変換す
る周波数変換部と、前記周波数変換部における局部発振
周波数を変化させて出力される前記中間周波数信号の周
波数を設定された掃引時間で掃引する掃引部と、 前記周波数変換部から出力される中間周波数信号を受け
て、所定バンド幅の周波数成分を選択的に通過させるフ
ィルタと、 前記フィルタを通過した信号をデジタルデータに変換す
るA/D変換部と、 該A/D変換部で変換されたデジタルデータを記憶する
データ記憶部と、 該データ記憶部に記憶されたデジタルデータを周波数ス
ペクトラム波形に展開して信号処理する信号処理部と、 該信号処理部で信号処理された周波数スペクトラム波形
を表示する表示部とを備えた信号分析装置において、 前記フィルタのバンド幅の遅延時間を示すデータが記憶
された補正データ記憶部と、 前記データ記憶部のデータ取り込みタイミング入力に挿
入された遅延回路と、 前記補正データ記憶部に記憶された現在設定されている
前記フィルタのバンド幅による遅延時間を演算し、この
演算された遅延時間となるように前記遅延回路の遅延時
間を可変制御する制御部とを備え、 前記遅延回路の遅延時間分前記データ記憶部のデータ取
り込みタイミングを遅らせることを特徴とする信号処理
装置。
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