JP2005315586A

JP2005315586A - スペクトラムアナライザ

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Publication number: JP2005315586A
Application number: JP2004130587A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Naito; 誠一内藤; Shoji Adachi; 正二足立
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2004-04-27
Filing date: 2004-04-27
Publication date: 2005-11-10

Abstract

【課題】テラヘルツ領域（１００ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚ）における電磁波のスペクトルの測定が可能なスペクトラムアナライザを実現する。
【解決手段】高周波の電磁波のスペクトルを測定するスペクトラムアナライザにおいて、基準光信号を出力する第１のレーザ光源と、基準光信号の周波数を中心にして波長が可変な第２のレーザ光源と、第１のレーザ光源の出力光を被測定電磁波信号で強度変調する電波光変換器と、第２のレーザ光源の波長を制御する掃引信号を出力する掃引信号発生器と、電波光変換器の出力光と第２のレーザ光源の出力光とをミキシングする光ミキサと、この光ミキサの出力光を電気信号に変換する光電変換器と、フィルタを介して入力された光電変換器の出力をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器の出力を垂直軸信号とし掃引信号を水平軸信号として取り込みスペクトルの表示を行う表示器とを設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、高周波の電磁波のスペクトルを測定するスペクトラムアナライザに関し、特にテラヘルツ領域（１００ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚ）における電磁波のスペクトルの測定が可能なスペクトラムアナライザに関する。

従来の電磁波のスペクトルを測定するスペクトラムアナライザ等に関連する先行技術文献としては次のようなものがある。

特開昭６２−２０１３７３号公報特開平０１−０３５３８６号公報特開平０５−２６４６０９号公報特開平０９−０５１３０７号公報ＷＯ００／０７９２４８号公報

図５はこのような従来の高周波のスペクトラムアナライザの一例を示す構成ブロック図である。図５において１は減衰器、２はローパスフィルタ等のフィルタ、３はミキサ、４は水晶発振器等の基準信号発振器、５は周波数掃引を行うための掃引信号を発生させる掃引信号発生器、６は周波数が可変なローカル発振器、７は中間周波数信号を増幅する増幅器、８はフィルタ、９はログアンプ、１０は検波器、１１はビデオフィルタ、１２がＣＲＴ（Cathode Ray Tube）等の表示器、１００は被測定電磁波信号である。

被測定電磁波信号１００は減衰器１及びフィルタ２を介してミキサ３の一方の入力端子に接続される。一方、基準信号発振器４の出力はローカル発振器６に接続され、掃引信号発生器５の出力がローカル発振器６の制御入力端子に接続される。そして、ローカル発振器６の出力はミキサ３の他方の入力端子に接続される。

ミキサ３の出力は増幅器７、フィルタ８及びログアンプ９を介して検波器１０に接続され、検波器１０の出力はビデオフィルタ１１を介して表示器１２の垂直軸（縦軸）信号の入力端子に接続される。また、掃引信号発生器５の出力は表示器１２の水平軸（横軸）信号の入力端子に接続される。

ここで、図５に示す従来例の動作を説明する。被測定電磁波信号１００は減衰器１及びフィルタ２によって適宜振幅調整や波形整形等を施された後、ミキサ３においてローカル発振器６の出力信号とミキシングされて中間周波数信号に変換される。

一方、ローカル発振器６の出力信号の周波数は掃引信号発生器５の出力である掃引信号によって掃引されて順次変化する。

そして、ローカル発生器６の出力信号の周波数が被測定電磁波信号１００の周波数に一致するとミキサ３から出力される中間周波数信号の強度が増加する。

このような、中間周波数信号は増幅器７、フィルタ８及びログアンプ９を介して適宜処理された後、検出器１０で検出されビデオフィルタ１１を介して表示器１２に対して垂直軸（縦軸）信号として印加される。

一方、表示器１２の水平軸（横軸）信号としては掃引信号発生器５の出力であるローカル発振器６の周波数を制御する掃引信号が印加されるので、表示器１２の表示画面上には被測定電磁波信号１００のスペクトルが横軸を周波数、縦軸を信号強度として表示されることになる。

しかし、図５に示す従来例では、全ての信号が電気信号によって処理されているため、スペクトラムアナライザを構成する電子回路や電子デバイスの高速動作の制約から現状では”７０ＧＨｚ”程度の電磁波信号のスペクトルしか測定できないといった問題点があった。

言い換えれば、現状ではテラヘルツ領域（１００ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚ）における電磁波のスペクトルの測定ができないといった問題点があった。
従って本発明が解決しようとする課題は、テラヘルツ領域（１００ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚ）における電磁波のスペクトルの測定が可能なスペクトラムアナライザを実現することにある。

このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
高周波の電磁波のスペクトルを測定するスペクトラムアナライザにおいて、
基準光信号を出力する第１のレーザ光源と、前記基準光信号の周波数を中心にして波長が可変な第２のレーザ光源と、前記第１のレーザ光源の出力光を被測定電磁波信号で強度変調する電波光変換器と、前記第２のレーザ光源の波長を制御する掃引信号を出力する掃引信号発生器と、前記電波光変換器の出力光と前記第２のレーザ光源の出力光とをミキシングする光ミキサと、この光ミキサの出力光を電気信号に変換する光電変換器と、フィルタを介して入力された前記光電変換器の出力をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器の出力を垂直軸信号とし前記掃引信号を水平軸信号として取り込みスペクトルの表示を行う表示器とを備えたことにより、テラヘルツ領域（１００ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚ）における電磁波のスペクトルの測定が可能になる。

請求項２記載の発明は、
高周波の電磁波のスペクトルを測定するスペクトラムアナライザにおいて、
基準光信号を出力する第１のレーザ光源と、前記基準光信号の周波数を中心にして波長が可変な第２のレーザ光源と、前記第１のレーザ光源の出力光を光分岐させる光分岐器と、この光分岐器の一方の分岐光を被測定電磁波信号で強度変調する電波光変換器と、この電波光変換器の出力光を電気信号に変換する第１の光電変換器と、前記第２のレーザ光源の波長を制御する掃引信号を出力する掃引信号発生器と、前記光分岐器の他方の分岐光と前記第２のレーザ光源の出力光とをミキシングする光ミキサと、この光ミキサの出力光を電気信号に変換する第２の光電変換器と、前記第１及び第２の電光変換器の出力をミキシングするミキサと、フィルタを介して入力された前記ミキサの出力をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器の出力を垂直軸信号とし前記掃引信号を水平軸信号として取り込みスペクトルの表示を行う表示器とを備えたことにより、テラヘルツ領域（１００ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚ）における電磁波のスペクトルの測定が可能になる。また、測定精度を向上させることができる。

請求項３記載の発明は、
高周波の電磁波のスペクトルを測定するスペクトラムアナライザにおいて、
基準光信号を出力する第１のレーザ光源と、前記基準光信号の周波数を中心にして波長が可変な第２のレーザ光源と、光信号を出力する第３のレーザ光源と、前記第３のレーザ光源の出力光を被測定電磁波信号で強度変調する電波光変換器と、この電波光変換器の出力光を電気信号に変換する第１の光電変換器と、前記第２のレーザ光源の波長を制御する掃引信号を出力する掃引信号発生器と、前記第１のレーザ光源の出力光と前記第２のレーザ光源の出力光とをミキシングする光ミキサと、この光ミキサの出力光を電気信号に変換する第２の光電変換器と、前記第１及び第２の電光変換器の出力をミキシングするミキサと、フィルタを介して入力された前記ミキサの出力をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器の出力を垂直軸信号とし前記掃引信号を水平軸信号として取り込みスペクトルの表示を行う表示器とを備えたことにより、テラヘルツ領域（１００ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚ）における電磁波のスペクトルの測定が可能になる。また、Ｓ／Ｎを向上させることが可能になる。

請求項４記載の発明は、
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発明であるスペクトラムアナライザにおいて、
前記電波光変換器が、
電気光学効果を有し印加された前記被測定電磁波信号により入射される光を位相変調する電気光学効果素子と、第１のレンズを介して入射する光のうち前記電気光学効果素子の光軸に対して４５度傾いた直線偏波のみを透過させ前記電気光学効果素子に入射させる偏光子と、前記電気光学効果素子から出射される楕円偏波から特定角度の直線偏波成分を抽出し第２のレンズを介して出射させる検光子とから構成されたことにより、テラヘルツ領域（１００ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚ）における電磁波のスペクトルの測定が可能になる。

請求項５記載の発明は、
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発明であるスペクトラムアナライザにおいて、
前記第２のレーザ光源の波長可変範囲が１００ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚであることにより、テラヘルツ領域（１００ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚ）における電磁波のスペクトルの測定が可能になる。

請求項６記載の発明は、
請求項３記載の発明であるスペクトラムアナライザにおいて、
前記第３のレーザ光源の出力光のパワー若しくは波長が前記電波光変換器の特性に合うように調整されていることにより、強いパワーの光出力を用いることができるのでＳ／Ｎを向上させることが可能になる。

本発明によれば次のような効果がある。
請求項１、請求項４及び請求項５の発明によれば、基準光信号（ｆ０）を被測定電磁波信号で強度変調し、掃引信号によって掃引されるローカル光信号（ｆ０±Δｆ（Δｆ＝１００ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚ））で光ミキシングして表示器に対して垂直軸（縦軸）信号として印加し、掃引信号を表示器に対して水平軸（横軸）信号として印加することにより、テラヘルツ領域（１００ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚ）における電磁波のスペクトルの測定が可能になる。

また、請求項２、請求項４及び請求項５の発明によれば、基準光信号（ｆ０）を被測定電磁波信号で強度変調した後電気信号に変換し、基準光信号（ｆ０）と、掃引信号によって掃引される光信号（ｆ０±Δｆ（Δｆ＝１００ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚ））とを光ミキシングして電気信号に変換し、これらの電気信号をミキシングして表示器に対して垂直軸（縦軸）信号として印加し、掃引信号を表示器に対して水平軸（横軸）信号として印加することにより、テラヘルツ領域（１００ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚ）における電磁波のスペクトルの測定が可能になる。また、光ミキサの代わりに、電気信号をミキシングするミキサを用いて周波数成分が被測定電磁波信号の周波数に一致する際の電気信号を取り出すことにより、測定精度を向上させることができる。

また、請求項３、請求項４、請求項５及び請求項６の発明によれば、光信号（ｆ０）を被測定電磁波信号で強度変調した後電気信号に変換し、基準光信号（ｆ０）と、掃引信号によって掃引される光信号（ｆ０±Δｆ（Δｆ＝１００ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚ））とを光ミキシングして電気信号に変換し、これらの電気信号をミキシングして表示器に対して垂直軸（縦軸）信号として印加し、掃引信号を表示器に対して水平軸（横軸）信号として印加することにより、テラヘルツ領域（１００ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚ）における電磁波のスペクトルの測定が可能になる。また、レーザ光源の出力光のパワー若しくは波長を電波光変換器の特性に合うように調整、言い換えれば、強いパワーの光出力を用いることができるのでＳ／Ｎを向上させることが可能になる。

以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明に係る高周波のスペクトラムアナライザの一実施例を示す構成ブロック図である。図１において１３は基準光信号を出力するレーザ光源、１４は基準光信号の周波数を中心にして波長が可変なレーザ光源、１５は電気光学効果を用いて被測定電磁波により基準光信号を変調する電波光変換器、１６は光信号をミキシングする光ミキサ、１７は周波数掃引を行うための掃引信号を発生させる掃引信号発生器、１８はフォトダイオード等の光電変換器、１９はローパスフィルタ或いは中間周波数のみを通過させるフィルタ等のフィルタ、２０はＡ／Ｄ変換器、２１はＣＲＴやＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の表示器、１０１は被測定電磁波信号、２０１は基準光信号、２０２はローカル光信号、２０３及び２０４は光信号である。

被測定電磁波信号１０１は電波光変換器１５の電波入力端子に印加され、レーザ光源１３の出力光である基準光信号２０１は電波光変換器１５の光入力端子に入射される。電波光変換器１５の出力である光信号２０３は光ミキサ１６の一方の光入力端子に入射され、レーザ光源１４の出力光であるローカル光信号２０２は光ミキサ１６の他方の光入力端子に入射される。また、掃引信号発生器１７の出力がレーザ光源１４の制御入力端子に接続される。

光ミキサ１６の出力光は光電変換器１８に入射され、光電変換器１８の出力は、フィルタ１９を介してＡ／Ｄ変換器２０に接続される。また、Ａ／Ｄ変換器２０の出力は表示器２１の垂直軸（縦軸）信号の入力端子に接続され、掃引信号発生器１７の出力は表示器２１の水平軸（横軸）信号の入力端子に接続される。

ここで、図１に示す実施例の動作を図２を用いて説明する。図２は電波光変換器１５の具体例を示す構成ブロック図である。図２において１３，１５，１０１，２０１及び２０３は図１と同一符号を付してあり、２２及び２６はレンズ、２３は偏光子、２４は電気光学効果を有する電気光学効果素子、２５は検光子であり、２２，２３，２４，２５及び２６は電波光変換器１５を構成している。

レーザ光源１３の出力光である基準光信号２０１はレンズ２２及び偏光子２３を介して電気光学効果素子２４に入射され、電気光学効果素子２４からの出力光は検光子２５及びレンズ２６を介して光信号２０３として出射される。また、被測定電磁波信号１０１は電気光学効果素子２４に印加される。

偏光子２３は基準光信号２０１のうち電気光学効果素子２４の光軸に対して４５度傾いた直線偏波のみを透過させて電気光学効果素子２４に入射させる。電気光学効果素子２４は入射された基準光信号（具体的には、４５度傾いた直線偏波）を印加された被測定電磁波信号１０１により位相変調して楕円偏波とする。

そして、検光子２５は電気光学効果素子２４が出射される楕円偏波から特定角度の直線偏波成分を抽出することにより、被測定電磁波信号１０１によって強度変調された光信号２０３を出射させる。

このように、電波光変換器１５で被測定電磁波信号１０１によって強度変調された光信号２０３は、図１の光ミキサ１６によってレーザ光源１４の出力光であるローカル光信号２０２とミキシングされる。

但し、ここでは、レーザ光源１３の出力光である基準光信号２０１の周波数は”ｆ０”、レーザ光源１４の出力光であるローカル光信号２０２の周波数は”ｆ０±Δｆ：Δｆ＝１００ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚ”であるとする。

この場合、被測定電磁波信号１０１によって強度変調された光信号２０３は、光ミキサ１６においてレーザ光源１４の出力光であるローカル光信号２０２とミキシングされて光ビート信号が中間周波数光信号として取り出される。

一方、レーザ光源１４の出力光であるローカル光信号２０２の周波数は、掃引信号発生器１７の出力である掃引信号によって掃引されて順次変化する。具体的には、ローカル光信号２０２の周波数は、ｆ０±Δｆ（Δｆ＝１００ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚ）となる。

そして、光信号２０３の周波数は”ｆ０”で、ローカル光信号２０２の周波数は、”ｆ０±Δｆ（Δｆ＝１００ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚ）”であるので、掃引されて順次変化する周波数成分”Δｆ”が被測定電磁波信号１０１の周波数に一致すると光ミキサ１６から出力される中間周波数光信号の強度が増加する。

このような、中間周波数光信号は光電変換器１８で電気信号に変換され、フィルタ１９において適宜波形整形等がなされて、Ａ／Ｄ変換器２０においてディジタル信号に変換されると共に表示器２１に対して垂直軸（縦軸）信号として印加される。

一方、表示器２１の水平軸（横軸）信号としては掃引信号発生器１７の出力であるレーザ光源１４の出力光であるローカル光信号２０２の周波数を制御する掃引信号が印加されるので、表示器２１の表示画面上には被測定電磁波信号１０１のスペクトルが横軸を周波数、縦軸を信号強度として表示されることになる。

すなわち、表示器２１の横軸の周波数成分は”Δｆ＝１００ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚ”であるので、テラヘルツ領域（１００ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚ）における電磁波のスペクトルの測定が可能になる。

この結果、基準光信号２０１（ｆ０）が被測定電磁波信号１０１で強度変調され、掃引信号によって掃引されるローカル光信号２０２（ｆ０±Δｆ（Δｆ＝１００ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚ））で光ミキシングして表示器に対して垂直軸（縦軸）信号として印加し、掃引信号を表示器に対して水平軸（横軸）信号として印加することにより、テラヘルツ領域（１００ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚ）における電磁波のスペクトルの測定が可能になる。

また、図３は本発明に係る高周波のスペクトラムアナライザの第２の実施例を示す構成ブロック図である。図３において１３，１４，１５，１７，１９，２０及び２１は図１と同一符号を付してあり、２７はフォトカップラ等の光分岐器、２８は光信号をミキシングする光ミキサ、２９及び３０はフォトダイオード等の光電変換器、３１は電気信号をミキシングするミサキ、１０２は被測定電磁波信号、２０５は基準光信号、２０８はローカル光信号、２０６及び２０７は光信号である。

被測定電磁波信号１０２は電波光変換器１５の電波入力端子に印加され、レーザ光源１３の出力光である基準光信号２０５は光分岐器２７の光入力端子に入射され、光分岐器２７の一方の光出力端子の出射光が電波光変換器１５の光入力端子に入射される。

電波光変換器１５の出力である光信号２０７は光電変換器３０に入射され、光電変換器３０の出力はミキサ３１の一方の入力端子に接続される。

一方、光分岐器２７の他方の光出力端子の出射光は光ミキサ２８の一方の光入力端子に入射され、レーザ光源１４の出力光である光信号２０６は光ミキサ２８の他方の光入力端子に入射される。また、掃引信号発生器１７の出力がレーザ光源１４の制御入力端子に接続される。

光ミキサ２８の出力光は光電変換器２９に入射され、光電変換器２９の出力はミキサ３１の他方の入力端子に接続される。

ミキサ３１の出力は、フィルタ１９を介してＡ／Ｄ変換器２０に接続される。また、Ａ／Ｄ変換器２０の出力は表示器２１の垂直軸（縦軸）信号の入力端子に接続され、掃引信号発生器１７の出力は表示器２１の水平軸（横軸）信号の入力端子に接続される。

ここで、図３に示す第２の実施例の動作を説明する。但し、電波光変換器１５の動作に関しては図１に示す実施例の説明に際して既に行っているので更なる説明は省略する。

また、レーザ光源１３の出力光である基準光信号２０５の周波数は”ｆ０”、レーザ光源１４の出力光である光信号２０６の周波数は”ｆ０±Δｆ：Δｆ＝１００ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚ”であるとする。

レーザ光源１３の出力光である基準光信号２０５は光分岐器２７で２つに分岐されて一方の分岐光が電波光変換器１５に印加されるので、電波光変換器１５の出力光は被測定電磁波信号１０２によって強度変調された光信号２０７となる。

このように、電波光変換器１５で被測定電磁波信号１０２によって強度変調された光信号２０７は、光電変換器３０によって電気信号に変換されるので強度変調された成分が抽出される。

一方、光分岐器２７で２つに分岐された他方の分岐光（ｆ０）は光ミキサ２８によってレーザ光源１４の出力光である光信号２０６（ｆ０±Δｆ：Δｆ＝１００ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚ）と光ミキシングされて、”Δｆ＝１００ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚ”で光変調されたローカル光信号２０８して取り出される。

さらに、このローカル光信号２０８は光電変換器２９によって電気信号に変換されるので、変調成分である”Δｆ＝１００ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚ”の周波数を有する電気信号として抽出され、光電変換器３０の出力と共にミキサ３１においてミキシングされる。

そして、光電変換器２９の出力である電気信号の周波数は、”Δｆ＝１００ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚ”であるので、掃引されて順次変化する周波数成分”Δｆ”が被測定電磁波信号１０２の周波数に一致するとミキサ３１から出力される電気信号の強度が増加する。

このような、電気信号は、フィルタ１９において適宜波形整形等がなされて、Ａ／Ｄ変換器２０においてディジタル信号に変換されると共に表示器２１に対して垂直軸（縦軸）信号として印加される。

一方、表示器２１の水平軸（横軸）信号としては掃引信号発生器１７の出力であるレーザ光源１４の出力光である光信号２０６の周波数を制御する掃引信号が印加されるので、表示器２１の表示画面上には被測定電磁波信号１０２のスペクトルが横軸を周波数、縦軸を信号強度として表示されることになる。

この結果、基準光信号２０５（ｆ０）が被測定電磁波信号１０２により強度変調され電気信号に変換し、基準光信号２０５（ｆ０）と、掃引信号によって掃引される光信号２０６（ｆ０±Δｆ（Δｆ＝１００ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚ））とを光ミキシングして電気信号に変換し、これらの電気信号をミキシングして表示器に対して垂直軸（縦軸）信号として印加し、掃引信号を表示器に対して水平軸（横軸）信号として印加することにより、テラヘルツ領域（１００ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚ）における電磁波のスペクトルの測定が可能になる。

この場合には、光ミキサの代わりに、例えば、電波天文等に用いられているミリ波のミキサ等の電気信号をミキシングするミキサを用いて周波数成分”Δｆ”が被測定電磁波信号１０２の周波数に一致する際の電気信号を取り出すことにより、測定精度を向上させることができる。

また、図４は本発明に係る高周波のスペクトラムアナライザの第３の実施例を示す構成ブロック図である。図４において１３，１４，１５，１７，１９，２０，２１，２８，２９，３０及び３１は図３と同一符号を付してあり、３２はレーザ光信号の周波数とパワーが電波光変換器１５の特性に合うように調整された光信号を出力するレーザ光源、１０３は被測定電磁波信号、２０９は基準光信号、２１１はローカル光信号、２１０，２１２及び２１３は光信号である。

被測定電磁波信号１０３は電波光変換器１５の電波入力端子に印加され、レーザ光源３２の出力光である光信号２１２が電波光変換器１５の光入力端子に入射される。

電波光変換器１５の出力である光信号２１３は光電変換器３０に入射され、光電変換器３０の出力はミキサ３１の一方の入力端子に接続される。

一方、レーザ光源１３の出力光である基準光信号２０９は光ミキサ２８の一方の光入力端子に入射され、レーザ光源１４の出力光である光信号２１０は光ミキサ２８の他方の光入力端子に入射される。また、掃引信号発生器１７の出力がレーザ光源１４の制御入力端子に接続される。

ここで、図４に示す第３の実施例の動作を説明する。但し、図３に示す第２の実施例と同様の動作に関しては説明を省略する。

また、レーザ光源１３の出力光である基準光信号２０９の周波数は”ｆ０”、レーザ光源１４の出力光である光信号２１０の周波数は”ｆ０±Δｆ：Δｆ＝１００ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚ”、レーザ光源３２の出力光である光信号２１２の周波数は”ｆ０”であるとする。

レーザ光源３２の出力光である光信号２１２が電波光変換器１５に印加されるので、電波光変換器１５の出力光は被測定電磁波信号１０３によって強度変調された光信号２１３となる。

このように、電波光変換器１５で被測定電磁波信号１０３によって強度変調された光信号２１３は、光電変換器３０によって電気信号に変換されるので強度変調された光信号２１３が抽出される。

一方、レーザ光源１３の出力光である基準光信号２０９（ｆ０）は光ミキサ２８によってレーザ光源１４の出力光である光信号２１０（ｆ０±Δｆ：Δｆ＝１００ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚ）と光ミキシングされて、”Δｆ＝１００ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚ”で光変調されたローカル光信号２１１として取り出される。

さらに、このローカル光信号２１１は光電変換器２９によって電気信号に変換されるので、変調成分である”Δｆ＝１００ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚ”の周波数を有する電気信号として抽出され、光電変換器３０の出力と共にミキサ３１においてミキシングされる。

そして、光電変換器２９の出力である電気信号の周波数は、”Δｆ＝１００ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚ”であるので、掃引されて順次変化する周波数成分”Δｆ”が被測定電磁波信号１０３の周波数に一致するとミキサ３１から出力される電気信号の強度が増加する。

一方、表示器２１の水平軸（横軸）信号としては掃引信号発生器１７の出力であるレーザ光源１４の出力光である光信号２１０の周波数を制御する掃引信号が印加されるので、表示器２１の表示画面上には被測定電磁波信号１０３のスペクトルが横軸を周波数、縦軸を信号強度として表示されることになる。

この結果、光信号２１２（ｆ０）で被測定電磁波信号１０３を強度変調して電気信号に変換し、基準光信号２０９（ｆ０）と、掃引信号によって掃引される光信号２１０（ｆ０±Δｆ（Δｆ＝１００ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚ））とを光ミキシングして電気信号に変換し、これらの電気信号をミキシングして表示器に対して垂直軸（縦軸）信号として印加し、掃引信号を表示器に対して水平軸（横軸）信号として印加することにより、テラヘルツ領域（１００ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚ）における電磁波のスペクトルの測定が可能になる。

この場合、レーザ光源３２の出力光のパワー若しくは周波数（波長）を電波光変換器１５の特性に合うように調整、言い換えれば、強いパワーの光出力を用いることができるのでＳ／Ｎを向上させることが可能になる。

本発明に係る高周波のスペクトラムアナライザの一実施例を示す構成ブロック図である。電波光変換器の具体例を示す構成ブロック図である。本発明に係る高周波のスペクトラムアナライザの第２の実施例を示す構成ブロック図である。本発明に係る高周波のスペクトラムアナライザの第３の実施例を示す構成ブロック図である。従来の高周波のスペクトラムアナライザの一例を示す構成ブロック図である。

符号の説明

１減衰器
２，８，１９フィルタ
３，３１ミキサ
４基準信号発振器
５，１７掃引信号発生器
６ローカル発振器
７増幅器
９ログアンプ
１０検波器
１１ビデオフィルタ
１２，２１表示器
１３，１４，３２レーザ光源
１５電波光変換器
１６，２８光ミキサ
１８，２９，３０光電変換器
２０Ａ／Ｄ変換器
２２，２６レンズ
２３偏光子
２４電気光学効果素子
２５検光子
２７光分岐器
１００，１０１，１０２，１０３被測定電磁波信号
２０１，２０５，２０９基準光信号
２０２，２０８，２１１ローカル光信号
２０３，２０４，２０６，２０７，２１０，２１２，２１３光信号

Claims

高周波の電磁波のスペクトルを測定するスペクトラムアナライザにおいて、
基準光信号を出力する第１のレーザ光源と、
前記基準光信号の周波数を中心にして波長が可変な第２のレーザ光源と、
前記第１のレーザ光源の出力光を被測定電磁波信号で強度変調する電波光変換器と、
前記第２のレーザ光源の波長を制御する掃引信号を出力する掃引信号発生器と、
前記電波光変換器の出力光と前記第２のレーザ光源の出力光とをミキシングする光ミキサと、
この光ミキサの出力光を電気信号に変換する光電変換器と、
フィルタを介して入力された前記光電変換器の出力をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、
このＡ／Ｄ変換器の出力を垂直軸信号とし前記掃引信号を水平軸信号として取り込みスペクトルの表示を行う表示器と
を備えたことを特徴とするスペクトラムアナライザ。
高周波の電磁波のスペクトルを測定するスペクトラムアナライザにおいて、
基準光信号を出力する第１のレーザ光源と、
前記基準光信号の周波数を中心にして波長が可変な第２のレーザ光源と、
前記第１のレーザ光源の出力光を光分岐させる光分岐器と、
この光分岐器の一方の分岐光を被測定電磁波信号で強度変調する電波光変換器と、
この電波光変換器の出力光を電気信号に変換する第１の光電変換器と、
前記第２のレーザ光源の波長を制御する掃引信号を出力する掃引信号発生器と、
前記光分岐器の他方の分岐光と前記第２のレーザ光源の出力光とをミキシングする光ミキサと、
この光ミキサの出力光を電気信号に変換する第２の光電変換器と、
前記第１及び第２の電光変換器の出力をミキシングするミキサと、
フィルタを介して入力された前記ミキサの出力をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、
このＡ／Ｄ変換器の出力を垂直軸信号とし前記掃引信号を水平軸信号として取り込みスペクトルの表示を行う表示器と
を備えたことを特徴とするスペクトラムアナライザ。
高周波の電磁波のスペクトルを測定するスペクトラムアナライザにおいて、
基準光信号を出力する第１のレーザ光源と、
前記基準光信号の周波数を中心にして波長が可変な第２のレーザ光源と、
光信号を出力する第３のレーザ光源と、
前記第３のレーザ光源の出力光を被測定電磁波信号で強度変調する電波光変換器と、
この電波光変換器の出力光を電気信号に変換する第１の光電変換器と、
前記第２のレーザ光源の波長を制御する掃引信号を出力する掃引信号発生器と、
前記第１のレーザ光源の出力光と前記第２のレーザ光源の出力光とをミキシングする光ミキサと、
この光ミキサの出力光を電気信号に変換する第２の光電変換器と、
前記第１及び第２の電光変換器の出力をミキシングするミキサと、
フィルタを介して入力された前記ミキサの出力をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、
このＡ／Ｄ変換器の出力を垂直軸信号とし前記掃引信号を水平軸信号として取り込みスペクトルの表示を行う表示器と
を備えたことを特徴とするスペクトラムアナライザ。
前記電波光変換器が、
電気光学効果を有し印加された前記被測定電磁波信号により入射される光を位相変調する電気光学効果素子と、
第１のレンズを介して入射する光のうち前記電気光学効果素子の光軸に対して４５度傾いた直線偏波のみを透過させ前記電気光学効果素子に入射させる偏光子と、
前記電気光学効果素子から出射される楕円偏波から特定角度の直線偏波成分を抽出し第２のレンズを介して出射させる検光子とから構成されたことを特徴とする
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のスペクトラムアナライザ。
前記第２のレーザ光源の波長可変範囲が１００ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚであることを特徴とする
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のスペクトラムアナライザ。
前記第３のレーザ光源の出力光のパワー若しくは波長が前記電波光変換器の特性に合うように調整されていることを特徴とする
請求項３記載のスペクトラムアナライザ。