JP2005003623A - 信号解析装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】周波数特性を高い精度で測定する。
【解決手段】バンドパスフィルタ１０が組込まれた、一定周波数間隔ΔＦで配列された複数のサブキャリア２からなる被測定信号ａの周波数特性を測定する信号処理装置において、バンドパスフィルタの周波数を基準周波数に設定した状態と、基準周波数からサブキャリアの周波数間隔の整数倍の周波数だけシフトした状態とで被測定信号の周波数特性の測定を実施し、両方の測定結果からバンドパスフィルタの周波数特性を算出する。この周波数特性からバンドパスフィルタの各周波数に対する補正係数を算出する。そして、各補正係数を用いて被測定信号の周波数特性を補正する。
【選択図】 図１
【解決手段】バンドパスフィルタ１０が組込まれた、一定周波数間隔ΔＦで配列された複数のサブキャリア２からなる被測定信号ａの周波数特性を測定する信号処理装置において、バンドパスフィルタの周波数を基準周波数に設定した状態と、基準周波数からサブキャリアの周波数間隔の整数倍の周波数だけシフトした状態とで被測定信号の周波数特性の測定を実施し、両方の測定結果からバンドパスフィルタの周波数特性を算出する。この周波数特性からバンドパスフィルタの各周波数に対する補正係数を算出する。そして、各補正係数を用いて被測定信号の周波数特性を補正する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばＯＦＤＭ変調信号のように一定周波数間隔で配列された複数のサブキャリアからなる被測定信号の周波数特性を測定する信号解析装置（以下スペクトラムアナライザと言う）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ケーブル（線）を使用しないＬＡＮとしての無線ＬＡＮにおける通信媒体として電波を使用するシステムが実用化されている。この電波を用いる通信規格として、ＩＥＥＥ（米国電気電子技術者協会）で制定された規格ＩＥＥＥ８０２．１１ａにおいては、ネットワークの中継器と各端末との間の情報はＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ 直交周波数分割多重）変調されて電波で送受信される。
【０００３】
図６はＯＦＤＭ変調信号の特徴を示す図である。図６（ａ）はこのＯＦＤＭ変調信号１を周波数を横軸として示す模式図である。このＯＦＤＭ変調信号１は、一定の周波数間隔ΔＦ（＝３１２．５ｋＨｚ）で配列された複数（＝５２個）のサブキャリア２で構成されている。そして、各サブキャリア２に送受信される情報が組込まれている。周波数間隔ΔＦ（＝３１２．５ｋＨｚ）は、図６（ｂ）に示すように、互いに隣接するサブキャリア２の周波数軸上の波形が互いに直交するように設定されている。そして、このＯＦＤＭ変調信号１の全体の占有周波数帯域幅ＷＳは、１６．６ＭＨｚとなる。
【０００４】
新規に無線ＬＡＮを構築したり、無線ＬＡＮ用の通信モジュール（無線ＬＡＮ用カード）を新規に開発した場合には、送受信されるＯＦＤＭ変調信号１の周波数特性を測定して信号品質を確認する必要がある。特に、ＯＦＤＭ変調信号１を構成する各サブキャリア２の信号レベルの各サブキャリア２間のバラツキが一定範囲に入っているか否かを確認して、特定のサブキャリア２の信号レベルが上下に大きく外れた場合は、通信モジュールの該当サブキャリア２に対応する回路のゲインを調整する必要がある。なお、ＯＦＤＭ変調信号１においては、この信号レベルの各サブキャリア２間のバラツキを周波数平坦性（周波数フラットネス）と称する。
【０００５】
図６（ｃ）は、スペクトラムアナライザで測定したＯＦＤＭ変調信号１の周波数特性３である。
【０００６】
一般に高周波信号の周波数特性を測定するスペクトラムアナライザは図７に示すように構成されている。
入力端子４から入力されたアナログの高周波の被測定信号ａは、減衰器５で信号レベルが所定の信号レベルに変換されたのち、周波数変換部６の信号合成器７に入力される。この信号合成器７には局部発振器８から周波数信号が入力される。この局部発振器８における周波数信号の周波数は掃引部９から設定された測定周波数範囲に対応する周波数範囲内で掃引される。
【０００７】
信号合成器７は、被測定信号ａの周波数を局部発振器８から周波数信号を用いて中間周波数に変換する。この中間周波数に変換された被測定信号はバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０で不要周波数成分が除去されて中間周波数信号ｂとして出力される。したがって、周波数変換部６から出力された中間周波数信号ｂの周波数は掃引部９にて掃引される。
【０００８】
なお、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０は、例えば、被測定信号ａが無線ＬＡＮで採用されている５ＧＨｚ帯の高周波のＯＦＤＭ変調信号の場合、ＹＴＦフィルタが用いられる。
【０００９】
周波数変換部６から出力された中間周波数信号ｂは、ＲＢＷフィルタ１１で中間周波数成分以外の周波数成分が除去されたのち、対数変換器（ＬＯＧ）１２で対数変換される。この対数変換器１２で対数変換された中間周波数信号ｂは、次のＶＢＷフィルタ１３にて、図９に示すように、最終的に表示器１８に周波数特性１９として表示した場合における高周波成分が除去される。
【００１０】
高周波成分が除去された中間周波数信号ｂは、次の検波器１４にて包絡線検波されて直流の検波信号ｃとなり、Ａ／Ｄ変換器１５に入力される。Ａ／Ｄ変換器１５は、入力された直流の検波信号ｃを例えば所定のサンプリング周波数でＡ／Ｄ変換して、サンプリングされたデジタルの各データＤを順次出力する。Ａ／Ｄ変換器１５から順次出力される各データＤはデータメモリ１６へ一旦記憶されたのち、データ処理部１７にて読出されて、表示部１８に、図９に示すように、被測定信号ａの周波数特性１９として表示出力される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図７に示すスペクトラムアナライザにおいてもまだ改良すべき次のような課題があった。
【００１２】
すなわち、このスペクトラムアナライザにおける周波数変換部５に組込まれたバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の通過周波数帯域は、周波数変換された後の被測定信号ａが有する周波数帯域に設定されている。したがって、このバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の周波数特性は、図８の実線で示すように、中心周波数ｆＣを中心とする被測定信号ａの周波数帯域を含む通過周波数帯域ＷＢ内において平坦な理想特性２０であることが望ましい。
【００１３】
しかしながら、現実には、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の周波数特性は、図８の破線で示すように、通過周波数帯域ＷＢ内において平坦でない現実特性２１となる場合が多い。しかも、このバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の現実特性２１は、製品のバラツキに起因し、このバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０が組込まれたスペクトラムアナライザ毎に異なると考えられる。
【００１４】
このように、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の周波数特性が、通過周波数帯域ＷＢ内において平坦な理想特性２０でないと、このバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０を介して出力される中間周波数信号ｃの信号レベルの変化が、被測定信号ａが有する本来の周波数特性に起因する変化であるのか、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の周波数特性に起因する変化であるのか、さらに、両方の周波数特性に起因する変化であるのかの区別がつかない。したがって、図９に示す表示部１８に表示された被測定信号ａの周波数特性１９が正確に被測定信号ａの周波数特性あるとは言えないので、スペクトラムアナライザの測定精度が低下する。
【００１５】
特に、被測定信号ａがＯＦＤＭ変調信号１の場合、各サブキャリア２間の信号レベルのバラツキを示す周波数平坦性（周波数フラットネス）は重要な信号品質であるので、このバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の周波数特性に起因する測定精度の低下は重要な問題である。
【００１６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）の周波数特性を被測定信号を用いて自動的に測定でき、この測定された周波数特性を用いて、測定された被測定信号の周波数特性を補正でき、被測定信号の周波数特性の測定精度を向上できる信号解析装置（スペクトラムアナライザ）を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、一定周波数間隔で配列された複数のサブキャリアからなる被測定信号と局部発振器からの信号とを合成してバンドパスフィルタを介して中間周波数信号として出力する周波数変換部と、局部発振器の発振周波数を測定周波数範囲に対応した掃引範囲で掃引する掃引部と、周波数変換部から出力された中間周波数信号を検波して検波信号として出力する検波器と、この検波器から出力された検波信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器から順次出力される各データに基づき被測定信号の周波数特性を表示する表示部とを有する信号解析装置（スペクトラムアナライザ）において、
バンドパスフィルタの掃引範囲内の所定の周波数を基準周波数に設定した状態における被測定信号の各サブキャリアの信号レベルを各基準レベルとして求める基準状態測定手段と、バンドパスフィルタの基準周波数をサブキャリアの周波数間隔の整数倍の周波数だけシフトした状態における被測定信号の各サブキャリアの信号レベルを各シフトレベルとして求めるシフト状態測定手段と、各基準レベルと前記各シフトレベルとから前記バンドパスフィルタの各周波数に対する補正係数を算出する補正係数算出手段と、この各補正係数を用いてＡ／Ｄ変換器から順次出力される各データに基づいて被測定信号の周波数特性を算出する周波数特性算出手段とを備えている。
【００１８】
このように構成された信号解析装置（スペクトラムアナライザ）においては、同一の被測定信号に対して、バンドパスフィルタの中心周波数を、例えば通常測定時の周波数である基準周波数状態、及びサブキャリアの周波数間隔の整数倍の周波数だけシフトした状態で、それぞれ周波数特性の測定を実施することによって、バンドパスフィルタの各周波数帯域を被測定信号における同一の周波数成分が通過することになる。
【００１９】
したがって、例えば、同一の周波数成分が通過したバンドパスフィルタの二つの周波数帯域の出力の差は、バンドパスフィルタの二つの周波数帯域の周波数特性の差とみなすことができる。このようにして、バンドパスフィルタの各周波数帯域の周波数特性の差を求めて行くことにより、バンドパスフィルタ全体の相対的な周波数特性が得られる。
【００２０】
バンドパスフィルタ全体の相対的な周波数特性が得られると、バンドパスフィルタの各周波数帯域の補正係数が求まる。したがって、この各補正係数を用いて測定された被測定信号の周波数特性が自動補正され、簡単に被測定信号の周波数特性の測定精度を向上できる。
【００２１】
また別の発明は、上述した信号解析装置において、被測定信号における信号レベルが一定でかつ各サブキャリアのある区間を検出する処理区間検出部を備えている。そして、基準状態測定手段及びシフト状態測定手段は、被測定信号における処理区間検出部で検出された区間の各サブキャリアの信号レベルを求める。
【００２２】
このように、被測定信号における信号レベルが一定でかつ各サブキャリアのある区間を用いることにより、周波数特性の測定精度を向上できる。
【００２３】
また別の発明は、上述した信号解析装置において、周波数特性算出手段は、各基準レベルと各シフトレベルとに基づき、被測定信号の制御情報又は送信情報の区間における周波数特性の平坦度を算出する。
【００２４】
また別の発明は、上述した信号解析装置において、被測定信号がＯＦＤＭ変調信号であると、上述した作用効果がより顕著になる。
【００２５】
さらに別の発明は、上述した信号解析装置において、掃引部における掃引範囲をシフトすることによって、バンドパスフィルタの中心周波数をシフトするようにしている。
【００２６】
バンドパスフィルタの中心周波数をシフトすることは、掃引範囲をシフトして、バンドパスフィルタの同一周波数帯域に入力される被測定信号の周波数成分をシフトさせることと同等である。したがって、掃引範囲をシフトすることによって、簡単に、バンドパスフィルタの中心周波数のシフトが可能となる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る信号解析装置としてのスペクトラムアナライザの概略構成を示すブロック図である。図７に示す従来のスペクトラムアナライザと同一部分には同一符号を付して重複する部分の詳細説明は省略する。
【００２８】
入力端子４から入力されたアナログの高周波の被測定信号ａは、減衰器５で信号レベルが所定の信号レベルに変換され、ＹＴＦからなるバンドパスフィルタ（図示せず）を通過したのち、同期検出部３３、及び周波数変換部６ａの信号合成器７に入力される。
この実施形態のスペクトラムアナライザに入力される被測定信号ａは、図６で示した規格ＩＥＥＥ８０２．１１ａに準拠する無線ＬＡＮで採用される、一定の周波数間隔ΔＦ（＝３１２．５ｋＨｚ）で配列された複数（＝５２個）のサブキャリア２で構成されているＯＦＤＭ変調信号１である。このＯＦＤＭ変調信号１の搬送波の周波数帯域は５ＧＨ帯域である。
【００２９】
そして、この被測定信号ａとしてのＯＦＤＭ変調信号１においては、図２に示すように、各パケット２２がバースト状に組込まれており、各パケット２２のフレーム構成は、先頭にショートトレーニング２３ａとロングトレーニング２３ｂとからなるプリアンブル２３が設定され、このプリアンブル２３に続いて各種の制御情報及び送信情報２４が設定され、最後にＦＣＳ２５が設定されている。プリアンブル２３は、全てのパケット２２に亘って、同一のデータが設定される。そして、ロングトレーニング２３ｂにおいては、１シンボル当たり５２本のサブキャリア２が使用され、各サブキャリア２の振幅は等しい。
【００３０】
図１における信号合成器７には局部発振器８から周波数信号が入力される。この局部発振器８における周波数信号の周波数は、掃引部としての掃引信号発生部２６から出力される掃引信号に応じて変化する。この周波数信号の掃引範囲は掃引範囲設定部２７にて指定される。通常、掃引範囲設定部２７は、被測定信号ａの測定周波数範囲に対応する掃引範囲（Ｅｓ〜Ｅｅ）を掃引信号発生部２６に設定する。測定周波数範囲に対する掃引所要時間は、被測定信号ａのロングトレーニング２３ｂの継続時間に比較して格段に短い。
【００３１】
信号合成器７は、被測定信号ａの周波数を局部発振器８からの周波数信号を用いて５ＧＨｚ帯から低下する。この周波数が低下された被測定信号はバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０で不要周波数成分が除去されて、次段の信号合成器２９へ入力される。この信号合成器２９は、局部発振器２３からの周波数信号を用いて被測定信号ａの周波数をさらに中間周波数に低下する。局部発振器２３からの周波数信号の周波数は局部発振器８の発振周波数に連動するので、最終的に被測定信号ａは周波数変換部６ａから中間周波数信号ｂに変換されて出力される。
【００３２】
タイミング発生部３１は、掃引所要時間が経過する毎に、掃引信号発発生部２６へ掃引開始信号を送出するとともに、検波器１４及びＡ／Ｄ変換器１５へ起動信号を送出する。したがって、被測定信号ａは繰返し掃引される。
【００３３】
周波数変換部６ａから出力された中間周波数信号ｂは、ＲＢＷフィルタ１１で中間周波数成分以外の周波数成分が除去されたのち、対数変換器（ＬＯＧ）１２で対数変換される。この対数変換器１２で対数変換された中間周波数信号ｂは、次のＶＢＷフィルタ１３にて、最終的に表示器１８に周波数特性として表示した場合における高周波成分が除去される。
【００３４】
高周波成分が除去された中間周波数信号ｂは、次の検波器１４にて包絡線検波されて直流の検波信号ｃとなり、Ａ／Ｄ変換器１５に入力される。Ａ／Ｄ変換器１５は、入力された直流の検波信号ｃを所定のサンプリング周波数でＡ／Ｄ変換して、サンプリングされたデジタルの各データＤを順次出力する。Ａ／Ｄ変換器２８から順次出力される各データＤはデータメモリ１６へ一旦記憶されたのち、ゲート部３２へ入力される。
【００３５】
同期検出部３３は、減衰器５から出力された被測定信号ａの立上り位置から被測定信号ａのパケット２２の先頭位置（バーストの立上り位置）を検出して、処理区間検出部３４へ送出する。処理区間検出部３４は、パケット２２の先頭位置に基づいて、ロングトレーニング２３ｂの継続区間（継続時間）を検出して、ゲート部３２へ送出する。ゲート部３２は、データメモリ１６から順次出力される各データＤのうち、ロングトレーニング２３ｂの継続時間内の各データＤをフィルタ特性補正部３５及び周波数特性算出部３６へ送出する。
【００３６】
したがって、フィルタ特性補正部３５及び周波数特性算出部３６には、被測定信号ａのロングトレーニング２３ｂ期間における信号の繰り返し掃引されて得られる各周波数成分の信号レベルを示すデータＤが入力される。言い換えれば、このスペクトラムアナライザは、ゲート部３２を稼働させることにより、被測定信号ａのロングトレーニング２３ｂ期間のみ周波数分析することになる。
【００３７】
フィルタ特性補正部３５は、一種のコンピュータで構成されており、内部に、基準状態測定部３７、基準レベルメモリ３８、シフト状態測定部３９、シフトレベルメモリ４０、相対特性算出部４１、補正係数算出部４２、補正係数メモリ４３が形成されている。
【００３８】
次に、このフィルタ特性補正部３５で周波数変換部６ａに組込まれバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の相対的な周波数特性及びこのバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の補正係数の算出原理を図３、図４を用いて説明する。
【００３９】
図３（ａ）において、被測定信号ａにおける任意の周波数成分（サブキャリア）の信号レベルをＡｉとし、周波数ΔＦだけ上下に離れた周波数成分（サブキャリア）の信号レベルをＡｉ−１、Ａｉ＋１とする。したがって、被測定信号ａがｎ本のサブキャリア２で構成されていた場合は、各周波数成分（サブキャリア）の信号レベルは［Ａ１、Ａ２、…、Ａｉ、…Ａｎ］となる。
【００４０】
同様に、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の周波数特性における任意の周波数の信号レベルをＢｉとし、周波数ΔＦだけ上下に離れた周波数の信号レベルをＢｉ−１、Ｂｉ＋１とする。したがって、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の周波数特性が互いに周波数ΔＦだけ離れたｎ個の周波数帯域で構成されていた場合は、各周波数帯域の信号レベルは［Ｂ１、Ｂ２、…、Ｂｉ、…Ｂｎ］となる。
【００４１】
このバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０を介して周波数分析を実行して得られた周波数特性（出力特性４４）の各周波数帯域の信号レベルは［Ｃ１、Ｃ２、…、Ｃｉ、…Ｃｎ］となるとする。
【００４２】
この場合、出力特性４４のｉ番目の周波数帯域の信号レベルＣｉは
Ｃｉ＝Ａｉ×Ｂｉ …（１）
となる。
【００４３】
この状態で、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の中心周波数ｆＣを周波数ΔＦだけ低下させると、図３（ｂ）に示すように、ｉ番目の周波数帯域の信号レベルは一つ小さい方の信号レベルＢｉ−１となるので、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の各周波数帯域の信号レベルは［Ｂ０、Ｂ１、…、Ｂｉ−１、Ｂｉ、…Ｂｎ−１］となる。
【００４４】
中心周波数ｆＣが周波数ΔＦだけ下方にシフトしたバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０を介して周波数分析を実行して得られた周波数特性（出力特性４４）の各周波数帯域の信号レベルは［Ｃ１ａ、Ｃ２ａ、…、Ｃｉａ、…Ｃｎａ］となるとする。
【００４５】
この場合、出力特性４４のｉ番目の周波数帯域の信号レベルＣｉａは
Ｃｉａ＝Ａｉ×Ｂｉ−１ …（２）
となる。
【００４６】
同様に、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の中心周波数ｆＣを周波数ΔＦだけ上昇させると、図３（ｃ）に示すように、ｉ番目の周波数帯域の信号レベルは一つ大きい方の信号レベルＢｉ＋１となるので、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の各周波数帯域の信号レベルは［Ｂ２、…、Ｂｉ、Ｂｉ＋１、…Ｂｎ＋１］となる。
【００４７】
中心周波数ｆＣが周波数ΔＦだけ上方にシフトしたバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０を介して周波数分析を実行して得られた周波数特性（出力特性４４）の各周波数帯域の信号レベルは［Ｃ１ｂ、Ｃ２ｂ、…、Ｃｉｂ、…Ｃｎｂ］となるとする。
【００４８】
この場合、出力特性４４のｉ番目の周波数帯域の信号レベルＣｉｂは
Ｃｉｂ＝Ａｉ×Ｂｉ＋１ …（３）
となる。
【００４９】
（１）、（２）式から
Ｂｉ／Ｂｉ−１＝Ｃｉ／Ｃｉａ
（１）、（３）式から
Ｂｉ／Ｂｉ＋１＝Ｃｉ／Ｃｉｂ…（４）
が得られる。この（４）式はバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の周波数特性における隣接する周波数帯域の信号レベルの相対値が算出できるので、全ての隣接する周波数帯域の信号レベルの相対値を求めることによって、図４に示すように、このバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の周波数特性における各周波数帯域の相対信号レベル［Ｂ１Ｒ、Ｂ２Ｒ、…、ＢｉＲ、…ＢｎＲ］が求まる。よって、このバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の相対的な周波数特性４５が得られる。
【００５０】
バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の周波数特性４５が求まると、被測定信号ａがこのバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の各周波数領域を通過することに起因して信号レベルが変化することを補償するｎ個の各周波数領域の補正係数［Ｋ１、Ｋ２、…、Ｋｉ、…、Ｋｎ］が求まる。但し、
Ｋｉ＝１／ＢｉＲ …（５）
したがって、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０を介して周波数分析を実行して得られた周波数特性（出力特性４４）の各周波数帯域の信号レベル［Ｃ１、Ｃ２、…、Ｃｉ、…Ｃｎ］に各補正係数［Ｋ１、Ｋ２、…、Ｋｉ、…、Ｋｎ］を乗算した値［Ｋ１・Ｃ１、Ｋ２・Ｃ２、…、Ｋｉ・Ｃｉ、…、Ｋｎ・Ｃｎ］が補正後の信号レベルとなる。
【００５１】
次に、フィルタ特性補正部３５の全体動作を図５の流れ図を用いて説明する。基準状態測定部３７が起動して、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の中心周波数ｆＣが例えば通常測定時の周波数である基準周波数であることを掃引範囲設定部２７へ確認する（Ｓ１）。
【００５２】
なお、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の中心周波数ｆＣをシフトすることは、掃引範囲（Ｅｓ〜Ｅｅ）をシフトして、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の同一周波数帯域に入力される被測定信号ａの周波数成分をシフトさせることと同等である。したがって、この実施形態のスペクトラムアナライザにおいては、掃引範囲（Ｅｓ〜Ｅｅ）をシフトさせることによって、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の中心周波数ｆＣをシフトさせている。
【００５３】
バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の基準状態において、被測定信号ａのロングトレーニング２３ｂ部分の周波数特性の測定を実施して（Ｓ２）、得られた周波数特性４４における各周波数領域である各サブキャリア２の信号レベル［Ｃ１、Ｃ２、…、Ｃｉ、…Ｃｎ］を読取り（Ｓ３）、基準レベルメモリ３８へ書込む（Ｓ４）。
【００５４】
シフト状態測定部３９が起動して、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の中心周波数ｆＣを周波数ΔＦだけ上方へシフトさせる。具体的には、掃引範囲（Ｅｓ〜Ｅｅ）をΔＥだけシフトさせる（Ｓ５）。バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０のシフト状態において、被測定信号ａのロングトレーニング２３ｂ部分の周波数特性の測定を実施して（Ｓ６）、得られた周波数特性４４における各周波数領域である各サブキャリア２の信号レベル［Ｃ１ａ、Ｃ２ａ、…、Ｃｉａ、…Ｃｎａ］を読取り（Ｓ７）、シフトレベルメモリ４０へ書込む（Ｓ８）。
【００５５】
次に、相対特性算出部４１が起動して、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の周波数特性における隣接する周波数帯域の信号レベルの相対値を算出する（Ｓ９）。
【００５６】
Ｂｉ／Ｂｉ−１＝Ｃｉ／Ｃｉａ
そして、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の周波数特性における各周波数帯域の相対信号レベル［Ｂ１Ｒ、Ｂ２Ｒ、…、ＢｉＲ、…ＢｎＲ］からなる相対的な周波数特性４５を算出する（Ｓ１０）。
【００５７】
この相対的な周波数特性４５から、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の各補正係数［Ｋ１、Ｋ２、…、Ｋｉ、…、Ｋｎ］を求めて（Ｓ１１）、補正係数メモリ４３へ書込む（Ｓ１２）。その後、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の中心周波数ｆＣを元の基準周波数に戻す。すなわち、掃引範囲を元に戻す（Ｓ１３）。
【００５８】
このようにして、補正係数メモリ４３に各補正係数［Ｋ１、Ｋ２、…、Ｋｉ、…、Ｋｎ］が書込まれた状態において、被測定信号ａに対する周波数特性の測定を実施すると、ゲート部３２を経由したロングトレーニング２３ｂ部分の各周波数成分の各データＤは周波数特性算出部３６へ入力される。
【００５９】
周波数特性算出部３６は、入力された各周波数帯域の信号レベル［Ｃ１、Ｃ２、…、Ｃｉ、…Ｃｎ］に各補正係数［Ｋ１、Ｋ２、…、Ｋｉ、…、Ｋｎ］を乗算した値［Ｋ１・Ｃ１、Ｋ２・Ｃ２、…、Ｋｉ・Ｃｉ、…、Ｋｎ・Ｃｎ］を補正後の各信号レベルとして、表示部１８へ送出する。表示部１８は、入力された補正後の各信号レベルを被測定信号ａの周波数特性として表示する。
【００６０】
このように構成されたスペクトラムアナライザにおいては、周波数変換部６ａ内に組込まれたバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０自体の周波数特性をスペクトラムアナライザ内に組込まれたフィルタ特性補正部３５で自動的に実施している。
【００６１】
そして、得られたバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０全体の相対的な周波数特性［Ｂ１Ｒ、Ｂ２Ｒ、…、ＢｉＲ、…ＢｎＲ］に基づいて、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の各周波数帯域の補正係数［Ｋ１、Ｋ２、…、Ｋｉ、…、Ｋｎ］が求まる。したがって、この各補正係数を用いて測定された被測定信号ａの周波数特性が自動補正され、簡単に被測定信号ａの周波数特性の測定精度を向上できる。
【００６２】
さらに、この実施形態のスペクトラムアナライザにおいては、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の中心周波数ｆＣを基準周波数からシフトさせる手法として、掃引範囲（Ｅｓ〜Ｅｅ）をシフトして、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の同一周波数帯域に入力される被測定信号ａの周波数成分をシフトする手法を採用している。したがって、簡単に、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の中心周波数ｆＣをシフトできるので、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の周波数特性を簡単に補正できる。
【００６３】
さらに、この実施形態のスペクトラムアナライザにおいては、被測定信号ａにおける、全てのパケット２２に亘って、同一のデータが設定されるロングトレーニング２３ｂ部分の信号を用いて周波数特性を測定しているので、周波数特性の測定精度をさらに向上できる。
【００６４】
なお、被測定信号ａにおいて、各サブキャリア２の信号レベルが一定レベルである区間がない場合でも、複数回のパケット２２に亘り披測定信号ａの信号レベルを、基準レベルメモリ３８及びシフトレベルメモリ４０に複数記憶し、その平均化処理をすることによっても、バンドパスフィルタ１０の周波数特性の補正係数を求めることもできる。
【００６５】
先ず、披測定信号ａのパケット２２を受信し、周波数特性算出部３６は、バンドパスフィルタ１０の周波数特性の補正係数を算出する。次に周波数特性算出部３６は、次のパケット２２で、制御情報又は送信情報の区間で基準状態測定部３７、及びシフト状態測定部３９で求めた各信号レベルに基いて、披測定信号ａの制御情報又は送信情報の区間における周波数特性の平坦度を算出する。
【００６６】
また、１つのパケット２２で、処理区間検出部３４がプリアンブル２３、制御情報又は送信情報の区間２４、２５を検出し、ゲート部３２により、それぞれ信号レベルを求め、基準レベルメモリ３８、シフトメモリ４０に記憶する。それにより、リアルタイムで、バンドパスフィルタ１０の周波数特性の補正係数を求め、披測定信号ａの周波数平坦度を算出することができる。
【００６７】
このように、この実施形態のスペクトラムアナライザにおいては、１つのフィルタ特性補正部３５で、バンドパスフィルタ１０の周波数特性の補正係数の算出、及び披測定信号ａの周波数平坦度の算出をすることができる。
【００６８】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。
実施形態においては、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の中心周波数ｆＣを基準周波数からサブキャリア２の周波数間隔ΔＦだけシフトしたが、周波数間隔ΔＦの２倍の周波数、又は周波数間隔ΔＦの３倍の周波数だけシフトさせることも可能である。
【００６９】
さらに、被測定信号ａは、図６に示したＯＦＤＭ変調信号１に限定されるものではない。一定周波数間隔で配列された複数のサブキャリアが含まれる信号であればよい。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の信号解析装置（スペクトラムアナライザ）においては、内部に組込まれたバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）の周波数特性を被測定信号を用いて自動的に測定している。したがって、この測定された周波数特性を用いて、測定された被測定信号の周波数特性を補正し、バンドパスフィルタの周波数特性の影響を除去でき、被測定信号の周波数特性の測定精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るスペクトラムアナライザの概略構成を示すブロック図
【図２】被測定信号のパケット構成を示す図
【図３】同実施形態のスペクトラムアナライザにおけるバンドパスフィルタの周波数特性の測定原理を示す図
【図４】同実施形態のスペクトラムアナライザで測定されるバンドパスフィルタの周波数特性を示す図
【図５】同実施形態のスペクトラムアナライザにおけるフィルタ特性補正部の動作を示す流れ図
【図６】一般的なＯＦＤＭ変調信号の構成を示す図
【図７】従来のスペクトラムアナライザの概略構成を示すブロック図
【図８】スペクトラムアナライザに組込まれたバンドパスフィルタの周波数特性を示す図
【図９】同従来のスペクトラムアナライザで測定された被測定信号の周波数特性を示す図
【符号の説明】
１…ＯＦＤＭ変調信号、２…サブキャリア、５…減衰器、６ａ…周波数変換部、７，２９…信号合成器、８，３０…局部発振器、１０…バンドパスフィルタ、１２…対数変換器、１４…検波器、１５…Ａ／Ｄ変換器、１６…データメモリ、１８…表示部、２２…パケット、２３ｂ…ロングトレーニング、２６…掃引信号発生部、２７…掃引範囲設定部、３１…タイミング発生部、３２…ゲート部、３３…同期検出部、３４…処理区間検出部、３５…フィルタ特性補正部、３６…周波数特性算出部、３７…基準状態測定部、３８…基準レベルメモリ、３９…シフト状態測定部、４０…シフトレベルメモリ、４１…相対特性算出部、４２…補正係数算出部、４３…補正係数メモリ
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばＯＦＤＭ変調信号のように一定周波数間隔で配列された複数のサブキャリアからなる被測定信号の周波数特性を測定する信号解析装置（以下スペクトラムアナライザと言う）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ケーブル（線）を使用しないＬＡＮとしての無線ＬＡＮにおける通信媒体として電波を使用するシステムが実用化されている。この電波を用いる通信規格として、ＩＥＥＥ（米国電気電子技術者協会）で制定された規格ＩＥＥＥ８０２．１１ａにおいては、ネットワークの中継器と各端末との間の情報はＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ 直交周波数分割多重）変調されて電波で送受信される。
【０００３】
図６はＯＦＤＭ変調信号の特徴を示す図である。図６（ａ）はこのＯＦＤＭ変調信号１を周波数を横軸として示す模式図である。このＯＦＤＭ変調信号１は、一定の周波数間隔ΔＦ（＝３１２．５ｋＨｚ）で配列された複数（＝５２個）のサブキャリア２で構成されている。そして、各サブキャリア２に送受信される情報が組込まれている。周波数間隔ΔＦ（＝３１２．５ｋＨｚ）は、図６（ｂ）に示すように、互いに隣接するサブキャリア２の周波数軸上の波形が互いに直交するように設定されている。そして、このＯＦＤＭ変調信号１の全体の占有周波数帯域幅ＷＳは、１６．６ＭＨｚとなる。
【０００４】
新規に無線ＬＡＮを構築したり、無線ＬＡＮ用の通信モジュール（無線ＬＡＮ用カード）を新規に開発した場合には、送受信されるＯＦＤＭ変調信号１の周波数特性を測定して信号品質を確認する必要がある。特に、ＯＦＤＭ変調信号１を構成する各サブキャリア２の信号レベルの各サブキャリア２間のバラツキが一定範囲に入っているか否かを確認して、特定のサブキャリア２の信号レベルが上下に大きく外れた場合は、通信モジュールの該当サブキャリア２に対応する回路のゲインを調整する必要がある。なお、ＯＦＤＭ変調信号１においては、この信号レベルの各サブキャリア２間のバラツキを周波数平坦性（周波数フラットネス）と称する。
【０００５】
図６（ｃ）は、スペクトラムアナライザで測定したＯＦＤＭ変調信号１の周波数特性３である。
【０００６】
一般に高周波信号の周波数特性を測定するスペクトラムアナライザは図７に示すように構成されている。
入力端子４から入力されたアナログの高周波の被測定信号ａは、減衰器５で信号レベルが所定の信号レベルに変換されたのち、周波数変換部６の信号合成器７に入力される。この信号合成器７には局部発振器８から周波数信号が入力される。この局部発振器８における周波数信号の周波数は掃引部９から設定された測定周波数範囲に対応する周波数範囲内で掃引される。
【０００７】
信号合成器７は、被測定信号ａの周波数を局部発振器８から周波数信号を用いて中間周波数に変換する。この中間周波数に変換された被測定信号はバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０で不要周波数成分が除去されて中間周波数信号ｂとして出力される。したがって、周波数変換部６から出力された中間周波数信号ｂの周波数は掃引部９にて掃引される。
【０００８】
なお、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０は、例えば、被測定信号ａが無線ＬＡＮで採用されている５ＧＨｚ帯の高周波のＯＦＤＭ変調信号の場合、ＹＴＦフィルタが用いられる。
【０００９】
周波数変換部６から出力された中間周波数信号ｂは、ＲＢＷフィルタ１１で中間周波数成分以外の周波数成分が除去されたのち、対数変換器（ＬＯＧ）１２で対数変換される。この対数変換器１２で対数変換された中間周波数信号ｂは、次のＶＢＷフィルタ１３にて、図９に示すように、最終的に表示器１８に周波数特性１９として表示した場合における高周波成分が除去される。
【００１０】
高周波成分が除去された中間周波数信号ｂは、次の検波器１４にて包絡線検波されて直流の検波信号ｃとなり、Ａ／Ｄ変換器１５に入力される。Ａ／Ｄ変換器１５は、入力された直流の検波信号ｃを例えば所定のサンプリング周波数でＡ／Ｄ変換して、サンプリングされたデジタルの各データＤを順次出力する。Ａ／Ｄ変換器１５から順次出力される各データＤはデータメモリ１６へ一旦記憶されたのち、データ処理部１７にて読出されて、表示部１８に、図９に示すように、被測定信号ａの周波数特性１９として表示出力される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図７に示すスペクトラムアナライザにおいてもまだ改良すべき次のような課題があった。
【００１２】
すなわち、このスペクトラムアナライザにおける周波数変換部５に組込まれたバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の通過周波数帯域は、周波数変換された後の被測定信号ａが有する周波数帯域に設定されている。したがって、このバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の周波数特性は、図８の実線で示すように、中心周波数ｆＣを中心とする被測定信号ａの周波数帯域を含む通過周波数帯域ＷＢ内において平坦な理想特性２０であることが望ましい。
【００１３】
しかしながら、現実には、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の周波数特性は、図８の破線で示すように、通過周波数帯域ＷＢ内において平坦でない現実特性２１となる場合が多い。しかも、このバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の現実特性２１は、製品のバラツキに起因し、このバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０が組込まれたスペクトラムアナライザ毎に異なると考えられる。
【００１４】
このように、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の周波数特性が、通過周波数帯域ＷＢ内において平坦な理想特性２０でないと、このバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０を介して出力される中間周波数信号ｃの信号レベルの変化が、被測定信号ａが有する本来の周波数特性に起因する変化であるのか、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の周波数特性に起因する変化であるのか、さらに、両方の周波数特性に起因する変化であるのかの区別がつかない。したがって、図９に示す表示部１８に表示された被測定信号ａの周波数特性１９が正確に被測定信号ａの周波数特性あるとは言えないので、スペクトラムアナライザの測定精度が低下する。
【００１５】
特に、被測定信号ａがＯＦＤＭ変調信号１の場合、各サブキャリア２間の信号レベルのバラツキを示す周波数平坦性（周波数フラットネス）は重要な信号品質であるので、このバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の周波数特性に起因する測定精度の低下は重要な問題である。
【００１６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）の周波数特性を被測定信号を用いて自動的に測定でき、この測定された周波数特性を用いて、測定された被測定信号の周波数特性を補正でき、被測定信号の周波数特性の測定精度を向上できる信号解析装置（スペクトラムアナライザ）を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、一定周波数間隔で配列された複数のサブキャリアからなる被測定信号と局部発振器からの信号とを合成してバンドパスフィルタを介して中間周波数信号として出力する周波数変換部と、局部発振器の発振周波数を測定周波数範囲に対応した掃引範囲で掃引する掃引部と、周波数変換部から出力された中間周波数信号を検波して検波信号として出力する検波器と、この検波器から出力された検波信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器から順次出力される各データに基づき被測定信号の周波数特性を表示する表示部とを有する信号解析装置（スペクトラムアナライザ）において、
バンドパスフィルタの掃引範囲内の所定の周波数を基準周波数に設定した状態における被測定信号の各サブキャリアの信号レベルを各基準レベルとして求める基準状態測定手段と、バンドパスフィルタの基準周波数をサブキャリアの周波数間隔の整数倍の周波数だけシフトした状態における被測定信号の各サブキャリアの信号レベルを各シフトレベルとして求めるシフト状態測定手段と、各基準レベルと前記各シフトレベルとから前記バンドパスフィルタの各周波数に対する補正係数を算出する補正係数算出手段と、この各補正係数を用いてＡ／Ｄ変換器から順次出力される各データに基づいて被測定信号の周波数特性を算出する周波数特性算出手段とを備えている。
【００１８】
このように構成された信号解析装置（スペクトラムアナライザ）においては、同一の被測定信号に対して、バンドパスフィルタの中心周波数を、例えば通常測定時の周波数である基準周波数状態、及びサブキャリアの周波数間隔の整数倍の周波数だけシフトした状態で、それぞれ周波数特性の測定を実施することによって、バンドパスフィルタの各周波数帯域を被測定信号における同一の周波数成分が通過することになる。
【００１９】
したがって、例えば、同一の周波数成分が通過したバンドパスフィルタの二つの周波数帯域の出力の差は、バンドパスフィルタの二つの周波数帯域の周波数特性の差とみなすことができる。このようにして、バンドパスフィルタの各周波数帯域の周波数特性の差を求めて行くことにより、バンドパスフィルタ全体の相対的な周波数特性が得られる。
【００２０】
バンドパスフィルタ全体の相対的な周波数特性が得られると、バンドパスフィルタの各周波数帯域の補正係数が求まる。したがって、この各補正係数を用いて測定された被測定信号の周波数特性が自動補正され、簡単に被測定信号の周波数特性の測定精度を向上できる。
【００２１】
また別の発明は、上述した信号解析装置において、被測定信号における信号レベルが一定でかつ各サブキャリアのある区間を検出する処理区間検出部を備えている。そして、基準状態測定手段及びシフト状態測定手段は、被測定信号における処理区間検出部で検出された区間の各サブキャリアの信号レベルを求める。
【００２２】
このように、被測定信号における信号レベルが一定でかつ各サブキャリアのある区間を用いることにより、周波数特性の測定精度を向上できる。
【００２３】
また別の発明は、上述した信号解析装置において、周波数特性算出手段は、各基準レベルと各シフトレベルとに基づき、被測定信号の制御情報又は送信情報の区間における周波数特性の平坦度を算出する。
【００２４】
また別の発明は、上述した信号解析装置において、被測定信号がＯＦＤＭ変調信号であると、上述した作用効果がより顕著になる。
【００２５】
さらに別の発明は、上述した信号解析装置において、掃引部における掃引範囲をシフトすることによって、バンドパスフィルタの中心周波数をシフトするようにしている。
【００２６】
バンドパスフィルタの中心周波数をシフトすることは、掃引範囲をシフトして、バンドパスフィルタの同一周波数帯域に入力される被測定信号の周波数成分をシフトさせることと同等である。したがって、掃引範囲をシフトすることによって、簡単に、バンドパスフィルタの中心周波数のシフトが可能となる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る信号解析装置としてのスペクトラムアナライザの概略構成を示すブロック図である。図７に示す従来のスペクトラムアナライザと同一部分には同一符号を付して重複する部分の詳細説明は省略する。
【００２８】
入力端子４から入力されたアナログの高周波の被測定信号ａは、減衰器５で信号レベルが所定の信号レベルに変換され、ＹＴＦからなるバンドパスフィルタ（図示せず）を通過したのち、同期検出部３３、及び周波数変換部６ａの信号合成器７に入力される。
この実施形態のスペクトラムアナライザに入力される被測定信号ａは、図６で示した規格ＩＥＥＥ８０２．１１ａに準拠する無線ＬＡＮで採用される、一定の周波数間隔ΔＦ（＝３１２．５ｋＨｚ）で配列された複数（＝５２個）のサブキャリア２で構成されているＯＦＤＭ変調信号１である。このＯＦＤＭ変調信号１の搬送波の周波数帯域は５ＧＨ帯域である。
【００２９】
そして、この被測定信号ａとしてのＯＦＤＭ変調信号１においては、図２に示すように、各パケット２２がバースト状に組込まれており、各パケット２２のフレーム構成は、先頭にショートトレーニング２３ａとロングトレーニング２３ｂとからなるプリアンブル２３が設定され、このプリアンブル２３に続いて各種の制御情報及び送信情報２４が設定され、最後にＦＣＳ２５が設定されている。プリアンブル２３は、全てのパケット２２に亘って、同一のデータが設定される。そして、ロングトレーニング２３ｂにおいては、１シンボル当たり５２本のサブキャリア２が使用され、各サブキャリア２の振幅は等しい。
【００３０】
図１における信号合成器７には局部発振器８から周波数信号が入力される。この局部発振器８における周波数信号の周波数は、掃引部としての掃引信号発生部２６から出力される掃引信号に応じて変化する。この周波数信号の掃引範囲は掃引範囲設定部２７にて指定される。通常、掃引範囲設定部２７は、被測定信号ａの測定周波数範囲に対応する掃引範囲（Ｅｓ〜Ｅｅ）を掃引信号発生部２６に設定する。測定周波数範囲に対する掃引所要時間は、被測定信号ａのロングトレーニング２３ｂの継続時間に比較して格段に短い。
【００３１】
信号合成器７は、被測定信号ａの周波数を局部発振器８からの周波数信号を用いて５ＧＨｚ帯から低下する。この周波数が低下された被測定信号はバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０で不要周波数成分が除去されて、次段の信号合成器２９へ入力される。この信号合成器２９は、局部発振器２３からの周波数信号を用いて被測定信号ａの周波数をさらに中間周波数に低下する。局部発振器２３からの周波数信号の周波数は局部発振器８の発振周波数に連動するので、最終的に被測定信号ａは周波数変換部６ａから中間周波数信号ｂに変換されて出力される。
【００３２】
タイミング発生部３１は、掃引所要時間が経過する毎に、掃引信号発発生部２６へ掃引開始信号を送出するとともに、検波器１４及びＡ／Ｄ変換器１５へ起動信号を送出する。したがって、被測定信号ａは繰返し掃引される。
【００３３】
周波数変換部６ａから出力された中間周波数信号ｂは、ＲＢＷフィルタ１１で中間周波数成分以外の周波数成分が除去されたのち、対数変換器（ＬＯＧ）１２で対数変換される。この対数変換器１２で対数変換された中間周波数信号ｂは、次のＶＢＷフィルタ１３にて、最終的に表示器１８に周波数特性として表示した場合における高周波成分が除去される。
【００３４】
高周波成分が除去された中間周波数信号ｂは、次の検波器１４にて包絡線検波されて直流の検波信号ｃとなり、Ａ／Ｄ変換器１５に入力される。Ａ／Ｄ変換器１５は、入力された直流の検波信号ｃを所定のサンプリング周波数でＡ／Ｄ変換して、サンプリングされたデジタルの各データＤを順次出力する。Ａ／Ｄ変換器２８から順次出力される各データＤはデータメモリ１６へ一旦記憶されたのち、ゲート部３２へ入力される。
【００３５】
同期検出部３３は、減衰器５から出力された被測定信号ａの立上り位置から被測定信号ａのパケット２２の先頭位置（バーストの立上り位置）を検出して、処理区間検出部３４へ送出する。処理区間検出部３４は、パケット２２の先頭位置に基づいて、ロングトレーニング２３ｂの継続区間（継続時間）を検出して、ゲート部３２へ送出する。ゲート部３２は、データメモリ１６から順次出力される各データＤのうち、ロングトレーニング２３ｂの継続時間内の各データＤをフィルタ特性補正部３５及び周波数特性算出部３６へ送出する。
【００３６】
したがって、フィルタ特性補正部３５及び周波数特性算出部３６には、被測定信号ａのロングトレーニング２３ｂ期間における信号の繰り返し掃引されて得られる各周波数成分の信号レベルを示すデータＤが入力される。言い換えれば、このスペクトラムアナライザは、ゲート部３２を稼働させることにより、被測定信号ａのロングトレーニング２３ｂ期間のみ周波数分析することになる。
【００３７】
フィルタ特性補正部３５は、一種のコンピュータで構成されており、内部に、基準状態測定部３７、基準レベルメモリ３８、シフト状態測定部３９、シフトレベルメモリ４０、相対特性算出部４１、補正係数算出部４２、補正係数メモリ４３が形成されている。
【００３８】
次に、このフィルタ特性補正部３５で周波数変換部６ａに組込まれバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の相対的な周波数特性及びこのバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の補正係数の算出原理を図３、図４を用いて説明する。
【００３９】
図３（ａ）において、被測定信号ａにおける任意の周波数成分（サブキャリア）の信号レベルをＡｉとし、周波数ΔＦだけ上下に離れた周波数成分（サブキャリア）の信号レベルをＡｉ−１、Ａｉ＋１とする。したがって、被測定信号ａがｎ本のサブキャリア２で構成されていた場合は、各周波数成分（サブキャリア）の信号レベルは［Ａ１、Ａ２、…、Ａｉ、…Ａｎ］となる。
【００４０】
同様に、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の周波数特性における任意の周波数の信号レベルをＢｉとし、周波数ΔＦだけ上下に離れた周波数の信号レベルをＢｉ−１、Ｂｉ＋１とする。したがって、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の周波数特性が互いに周波数ΔＦだけ離れたｎ個の周波数帯域で構成されていた場合は、各周波数帯域の信号レベルは［Ｂ１、Ｂ２、…、Ｂｉ、…Ｂｎ］となる。
【００４１】
このバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０を介して周波数分析を実行して得られた周波数特性（出力特性４４）の各周波数帯域の信号レベルは［Ｃ１、Ｃ２、…、Ｃｉ、…Ｃｎ］となるとする。
【００４２】
この場合、出力特性４４のｉ番目の周波数帯域の信号レベルＣｉは
Ｃｉ＝Ａｉ×Ｂｉ …（１）
となる。
【００４３】
この状態で、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の中心周波数ｆＣを周波数ΔＦだけ低下させると、図３（ｂ）に示すように、ｉ番目の周波数帯域の信号レベルは一つ小さい方の信号レベルＢｉ−１となるので、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の各周波数帯域の信号レベルは［Ｂ０、Ｂ１、…、Ｂｉ−１、Ｂｉ、…Ｂｎ−１］となる。
【００４４】
中心周波数ｆＣが周波数ΔＦだけ下方にシフトしたバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０を介して周波数分析を実行して得られた周波数特性（出力特性４４）の各周波数帯域の信号レベルは［Ｃ１ａ、Ｃ２ａ、…、Ｃｉａ、…Ｃｎａ］となるとする。
【００４５】
この場合、出力特性４４のｉ番目の周波数帯域の信号レベルＣｉａは
Ｃｉａ＝Ａｉ×Ｂｉ−１ …（２）
となる。
【００４６】
同様に、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の中心周波数ｆＣを周波数ΔＦだけ上昇させると、図３（ｃ）に示すように、ｉ番目の周波数帯域の信号レベルは一つ大きい方の信号レベルＢｉ＋１となるので、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の各周波数帯域の信号レベルは［Ｂ２、…、Ｂｉ、Ｂｉ＋１、…Ｂｎ＋１］となる。
【００４７】
中心周波数ｆＣが周波数ΔＦだけ上方にシフトしたバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０を介して周波数分析を実行して得られた周波数特性（出力特性４４）の各周波数帯域の信号レベルは［Ｃ１ｂ、Ｃ２ｂ、…、Ｃｉｂ、…Ｃｎｂ］となるとする。
【００４８】
この場合、出力特性４４のｉ番目の周波数帯域の信号レベルＣｉｂは
Ｃｉｂ＝Ａｉ×Ｂｉ＋１ …（３）
となる。
【００４９】
（１）、（２）式から
Ｂｉ／Ｂｉ−１＝Ｃｉ／Ｃｉａ
（１）、（３）式から
Ｂｉ／Ｂｉ＋１＝Ｃｉ／Ｃｉｂ…（４）
が得られる。この（４）式はバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の周波数特性における隣接する周波数帯域の信号レベルの相対値が算出できるので、全ての隣接する周波数帯域の信号レベルの相対値を求めることによって、図４に示すように、このバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の周波数特性における各周波数帯域の相対信号レベル［Ｂ１Ｒ、Ｂ２Ｒ、…、ＢｉＲ、…ＢｎＲ］が求まる。よって、このバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の相対的な周波数特性４５が得られる。
【００５０】
バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の周波数特性４５が求まると、被測定信号ａがこのバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の各周波数領域を通過することに起因して信号レベルが変化することを補償するｎ個の各周波数領域の補正係数［Ｋ１、Ｋ２、…、Ｋｉ、…、Ｋｎ］が求まる。但し、
Ｋｉ＝１／ＢｉＲ …（５）
したがって、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０を介して周波数分析を実行して得られた周波数特性（出力特性４４）の各周波数帯域の信号レベル［Ｃ１、Ｃ２、…、Ｃｉ、…Ｃｎ］に各補正係数［Ｋ１、Ｋ２、…、Ｋｉ、…、Ｋｎ］を乗算した値［Ｋ１・Ｃ１、Ｋ２・Ｃ２、…、Ｋｉ・Ｃｉ、…、Ｋｎ・Ｃｎ］が補正後の信号レベルとなる。
【００５１】
次に、フィルタ特性補正部３５の全体動作を図５の流れ図を用いて説明する。基準状態測定部３７が起動して、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の中心周波数ｆＣが例えば通常測定時の周波数である基準周波数であることを掃引範囲設定部２７へ確認する（Ｓ１）。
【００５２】
なお、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の中心周波数ｆＣをシフトすることは、掃引範囲（Ｅｓ〜Ｅｅ）をシフトして、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の同一周波数帯域に入力される被測定信号ａの周波数成分をシフトさせることと同等である。したがって、この実施形態のスペクトラムアナライザにおいては、掃引範囲（Ｅｓ〜Ｅｅ）をシフトさせることによって、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の中心周波数ｆＣをシフトさせている。
【００５３】
バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の基準状態において、被測定信号ａのロングトレーニング２３ｂ部分の周波数特性の測定を実施して（Ｓ２）、得られた周波数特性４４における各周波数領域である各サブキャリア２の信号レベル［Ｃ１、Ｃ２、…、Ｃｉ、…Ｃｎ］を読取り（Ｓ３）、基準レベルメモリ３８へ書込む（Ｓ４）。
【００５４】
シフト状態測定部３９が起動して、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の中心周波数ｆＣを周波数ΔＦだけ上方へシフトさせる。具体的には、掃引範囲（Ｅｓ〜Ｅｅ）をΔＥだけシフトさせる（Ｓ５）。バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０のシフト状態において、被測定信号ａのロングトレーニング２３ｂ部分の周波数特性の測定を実施して（Ｓ６）、得られた周波数特性４４における各周波数領域である各サブキャリア２の信号レベル［Ｃ１ａ、Ｃ２ａ、…、Ｃｉａ、…Ｃｎａ］を読取り（Ｓ７）、シフトレベルメモリ４０へ書込む（Ｓ８）。
【００５５】
次に、相対特性算出部４１が起動して、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の周波数特性における隣接する周波数帯域の信号レベルの相対値を算出する（Ｓ９）。
【００５６】
Ｂｉ／Ｂｉ−１＝Ｃｉ／Ｃｉａ
そして、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の周波数特性における各周波数帯域の相対信号レベル［Ｂ１Ｒ、Ｂ２Ｒ、…、ＢｉＲ、…ＢｎＲ］からなる相対的な周波数特性４５を算出する（Ｓ１０）。
【００５７】
この相対的な周波数特性４５から、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の各補正係数［Ｋ１、Ｋ２、…、Ｋｉ、…、Ｋｎ］を求めて（Ｓ１１）、補正係数メモリ４３へ書込む（Ｓ１２）。その後、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の中心周波数ｆＣを元の基準周波数に戻す。すなわち、掃引範囲を元に戻す（Ｓ１３）。
【００５８】
このようにして、補正係数メモリ４３に各補正係数［Ｋ１、Ｋ２、…、Ｋｉ、…、Ｋｎ］が書込まれた状態において、被測定信号ａに対する周波数特性の測定を実施すると、ゲート部３２を経由したロングトレーニング２３ｂ部分の各周波数成分の各データＤは周波数特性算出部３６へ入力される。
【００５９】
周波数特性算出部３６は、入力された各周波数帯域の信号レベル［Ｃ１、Ｃ２、…、Ｃｉ、…Ｃｎ］に各補正係数［Ｋ１、Ｋ２、…、Ｋｉ、…、Ｋｎ］を乗算した値［Ｋ１・Ｃ１、Ｋ２・Ｃ２、…、Ｋｉ・Ｃｉ、…、Ｋｎ・Ｃｎ］を補正後の各信号レベルとして、表示部１８へ送出する。表示部１８は、入力された補正後の各信号レベルを被測定信号ａの周波数特性として表示する。
【００６０】
このように構成されたスペクトラムアナライザにおいては、周波数変換部６ａ内に組込まれたバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０自体の周波数特性をスペクトラムアナライザ内に組込まれたフィルタ特性補正部３５で自動的に実施している。
【００６１】
そして、得られたバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０全体の相対的な周波数特性［Ｂ１Ｒ、Ｂ２Ｒ、…、ＢｉＲ、…ＢｎＲ］に基づいて、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の各周波数帯域の補正係数［Ｋ１、Ｋ２、…、Ｋｉ、…、Ｋｎ］が求まる。したがって、この各補正係数を用いて測定された被測定信号ａの周波数特性が自動補正され、簡単に被測定信号ａの周波数特性の測定精度を向上できる。
【００６２】
さらに、この実施形態のスペクトラムアナライザにおいては、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の中心周波数ｆＣを基準周波数からシフトさせる手法として、掃引範囲（Ｅｓ〜Ｅｅ）をシフトして、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の同一周波数帯域に入力される被測定信号ａの周波数成分をシフトする手法を採用している。したがって、簡単に、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の中心周波数ｆＣをシフトできるので、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の周波数特性を簡単に補正できる。
【００６３】
さらに、この実施形態のスペクトラムアナライザにおいては、被測定信号ａにおける、全てのパケット２２に亘って、同一のデータが設定されるロングトレーニング２３ｂ部分の信号を用いて周波数特性を測定しているので、周波数特性の測定精度をさらに向上できる。
【００６４】
なお、被測定信号ａにおいて、各サブキャリア２の信号レベルが一定レベルである区間がない場合でも、複数回のパケット２２に亘り披測定信号ａの信号レベルを、基準レベルメモリ３８及びシフトレベルメモリ４０に複数記憶し、その平均化処理をすることによっても、バンドパスフィルタ１０の周波数特性の補正係数を求めることもできる。
【００６５】
先ず、披測定信号ａのパケット２２を受信し、周波数特性算出部３６は、バンドパスフィルタ１０の周波数特性の補正係数を算出する。次に周波数特性算出部３６は、次のパケット２２で、制御情報又は送信情報の区間で基準状態測定部３７、及びシフト状態測定部３９で求めた各信号レベルに基いて、披測定信号ａの制御情報又は送信情報の区間における周波数特性の平坦度を算出する。
【００６６】
また、１つのパケット２２で、処理区間検出部３４がプリアンブル２３、制御情報又は送信情報の区間２４、２５を検出し、ゲート部３２により、それぞれ信号レベルを求め、基準レベルメモリ３８、シフトメモリ４０に記憶する。それにより、リアルタイムで、バンドパスフィルタ１０の周波数特性の補正係数を求め、披測定信号ａの周波数平坦度を算出することができる。
【００６７】
このように、この実施形態のスペクトラムアナライザにおいては、１つのフィルタ特性補正部３５で、バンドパスフィルタ１０の周波数特性の補正係数の算出、及び披測定信号ａの周波数平坦度の算出をすることができる。
【００６８】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。
実施形態においては、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０の中心周波数ｆＣを基準周波数からサブキャリア２の周波数間隔ΔＦだけシフトしたが、周波数間隔ΔＦの２倍の周波数、又は周波数間隔ΔＦの３倍の周波数だけシフトさせることも可能である。
【００６９】
さらに、被測定信号ａは、図６に示したＯＦＤＭ変調信号１に限定されるものではない。一定周波数間隔で配列された複数のサブキャリアが含まれる信号であればよい。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の信号解析装置（スペクトラムアナライザ）においては、内部に組込まれたバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）の周波数特性を被測定信号を用いて自動的に測定している。したがって、この測定された周波数特性を用いて、測定された被測定信号の周波数特性を補正し、バンドパスフィルタの周波数特性の影響を除去でき、被測定信号の周波数特性の測定精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るスペクトラムアナライザの概略構成を示すブロック図
【図２】被測定信号のパケット構成を示す図
【図３】同実施形態のスペクトラムアナライザにおけるバンドパスフィルタの周波数特性の測定原理を示す図
【図４】同実施形態のスペクトラムアナライザで測定されるバンドパスフィルタの周波数特性を示す図
【図５】同実施形態のスペクトラムアナライザにおけるフィルタ特性補正部の動作を示す流れ図
【図６】一般的なＯＦＤＭ変調信号の構成を示す図
【図７】従来のスペクトラムアナライザの概略構成を示すブロック図
【図８】スペクトラムアナライザに組込まれたバンドパスフィルタの周波数特性を示す図
【図９】同従来のスペクトラムアナライザで測定された被測定信号の周波数特性を示す図
【符号の説明】
１…ＯＦＤＭ変調信号、２…サブキャリア、５…減衰器、６ａ…周波数変換部、７，２９…信号合成器、８，３０…局部発振器、１０…バンドパスフィルタ、１２…対数変換器、１４…検波器、１５…Ａ／Ｄ変換器、１６…データメモリ、１８…表示部、２２…パケット、２３ｂ…ロングトレーニング、２６…掃引信号発生部、２７…掃引範囲設定部、３１…タイミング発生部、３２…ゲート部、３３…同期検出部、３４…処理区間検出部、３５…フィルタ特性補正部、３６…周波数特性算出部、３７…基準状態測定部、３８…基準レベルメモリ、３９…シフト状態測定部、４０…シフトレベルメモリ、４１…相対特性算出部、４２…補正係数算出部、４３…補正係数メモリ
Claims (5)
- 一定周波数間隔で配列された複数のサブキャリア（２）からなる被測定信号（ａ）と局部発振器（８）からの信号とを合成してバンドパスフィルタ（１０）を介して中間周波数信号として出力する周波数変換部（６ａ）と、
前記局部発振器の発振周波数を測定周波数範囲に対応した掃引範囲で掃引する掃引部（２６）と、
前記周波数変換部から出力された中間周波数信号を検波して検波信号として出力する検波器（１４）と、
この検波器から出力された検波信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器（１５）と、
このＡ／Ｄ変換器から順次出力される各データに基づき前記被測定信号の周波数特性を表示する表示部（１８）と
を有する信号解析装置において、
前記バンドパスフィルタの前記掃引範囲内の所定の周波数を基準周波数に設定した状態における前記被測定信号の各サブキャリアの信号レベルを各基準レベルとして求める基準状態測定手段（３７）と、
前記バンドパスフィルタの前記基準周波数を前記サブキャリアの周波数間隔の整数倍の周波数だけシフトした状態における前記被測定信号の各サブキャリアの信号レベルを各シフトレベルとして求めるシフト状態測定手段（３９）と、
前記各基準レベルと前記各シフトレベルとから前記バンドパスフィルタの各周波数に対する補正係数を算出する補正係数算出手段（４１、４２）と、
この各補正係数を用いて前記Ａ／Ｄ変換器から順次出力される各データに基づいて前記被測定信号の周波数特性を算出する周波数特性算出手段（３６）と
を備えたことを特徴とする信号解析装置。 - 前記被測定信号における信号レベルが一定でかつ各サブキャリアのある区間を検出する処理区間検出部（３４）を備え、
前記基準状態測定手段及び前記シフト状態測定手段は、前記被測定信号における前記処理区間検出部で検出された区間の各サブキャリアの信号レベルを求めることを特徴とする請求項１記載の信号解析装置。 - 前記周波数特性算出手段は、前記各基準レベルと前記各シフトレベルとに基づき、前記被測定信号の制御情報又は送信情報の区間における周波数特性の平坦度を算出することを特徴とする請求項１又は２記載の信号解析装置。
- 前記被測定信号はＯＦＤＭ変調信号（１）であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の信号解析装置。
- 前記掃引部における掃引範囲をシフトすることによって、前記バンドパスフィルタの中心周波数をシフトすることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の信号解析装置。
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