JP2006003327A - 周波数検出方法、サンプリング装置および波形観測システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 仮のサンプリング周波数Fsで被測定信号をサンプリングし(S1)、得られた信号のうち、サンプリング周波数Fsの1/2以下の帯域に現れる特定信号の周波数Fhを検出する(S2)。サンプリング周波数を所定量ΔFsだけ変化させ(S3)、そのときの特定信号の周波数変化量ΔFhを検出し(S4)、次式により被測定信号の周波数Fxを算出する(S5)。
Fx=Fh−Fs・ΔFh/ΔFs ……(0>ΔFhの場合)
Fx=−Fh+Fs・ΔFh/ΔFs ……(0<ΔFhの場合)
【選択図】 図3
Description
被測定信号を所定のサンプリング周波数でサンプリングして得られた信号のうち、該サンプリング周波数の1/2以下の帯域に現れる特定信号の周波数を求める段階(S1、S2)と、
前記被測定信号に対するサンプリング周波数を前記所定のサンプリング周波数から所定量変化させたときの前記特定信号の周波数変化量を求める段階(S3、S4)と、
前記所定のサンプリング周波数と、該所定のサンプリング周波数に対する前記特定信号の周波数、前記サンプリング周波数の変化量および前記特定信号の周波数変化量に基づいて、前記被測定信号の波形の繰り返し周波数を算出する段階(S5)とを含んでいる。
サンプリングの対象となる信号を入力するための入力端子(21a)と、
指定されたサンプリング周波数のクロック信号を生成出力する信号発生手段(24)と、
前記クロック信号に同期したサンプリングパルスを発生するサンプリングパルス発生手段(25)と、
前記入力端子に入力された入力信号を前記サンプリングパルスによってサンプリングするサンプリング部(26)と、
前記サンプリング部の出力信号を受け、前記サンプリング周波数の1/2以下の帯域に現れる特定信号の周波数(Fh)を検出する特定信号周波数検出手段(27)と、
前記信号発生手段に対し、仮のサンプリング周波数(Fs′)を指定するとともに、該仮のサンプリング周波数を所定量変化させて、該サンプリング周波数の変化量に対する前記特定信号の周波数変化量を求め、前記仮のサンプリング周波数と、該仮のサンプリング周波数に対する前記特定信号の周波数、前記サンプリング周波数の変化量および前記特定信号の周波数変化量に基づいて、前記入力信号の波形の繰り返し周波数(Fx)を算出する繰り返し周波数算出手段(28)と、
前記繰り返し周波数算出手段によって算出された繰り返し周波数に対応する繰り返し周期(Tx)の整数倍に対して所定のオフセット遅延時間(ΔT)だけ差のある周期(Ts)に対応する周波数(Fs)を前記入力信号に対する正規のサンプリング周波数として算出し、該正規のサンプリング周波数を前記信号発生手段に指定する演算手段(23)と、
前記クロック信号を外部へ出力するためのクロック出力端子(21b)と、
前記サンプリング部から出力された信号を外部へ出力するためのサンプル信号出力端子(21c)とを備えている。
サンプリングの対象となる信号を入力するための入力端子(21a)と、
指定されたサンプリング周波数のクロック信号を生成出力する信号発生手段(24)と、
前記クロック信号に同期したサンプリングパルスを発生するサンプリングパルス発生手段(25)と、
前記入力端子に入力された入力信号を前記サンプリングパルスによってサンプリングするサンプリング部(26)と、
前記サンプリング部の出力信号を受け、前記サンプリング周波数の1/2以下の帯域に現れる特定信号の周波数(Fh)を検出する特定信号周波数検出手段(27)と、
前記信号発生手段に対し、仮のサンプリング周波数(Fs′)を指定するとともに、該仮のサンプリング周波数を所定量変化させて、該サンプリング周波数の変化量に対する前記特定信号の周波数変化量を求め、前記仮のサンプリング周波数と、該仮のサンプリング周波数に対する前記特定信号の周波数、前記サンプリング周波数の変化量および前記特定信号の周波数変化量に基づいて、前記入力信号の波形の繰り返し周波数(Fx)を算出する繰り返し周波数算出手段(28)と、
前記繰り返し周波数算出手段によって算出された繰り返し周波数に対応する繰り返し周期(Tx)の整数倍に対して所定のオフセット遅延時間(ΔT)だけ差のある周期(Ts)に対応する周波数(Fs)を前記入力信号に対する正規のサンプリング周波数として算出し、該正規のサンプリング周波数を前記信号発生手段に指定する演算手段(23)と、
前記サンプリング部から出力される信号をデジタルのデータに変換して出力するA/D変換器(43)と、
波形データを記憶するための波形データメモリ(45)と、
前記A/D変換器が出力するデータを前記クロック信号に同期して前記波形データメモリに書き込むデータ取得制御手段(44)と、
前記波形データメモリに記憶された一連の波形データを読み出して前記オフセット遅延時間間隔の時間軸上に波形表示する波形表示手段(46、47)とを備えている。
前記特定信号周波数検出手段は、前記サンプリング周波数の1/2以下の帯域に現れる複数の特定信号の周波数をそれぞれ検出し、
前記繰り返し周波数算出手段は、前記特定信号周波数検出手段によって検出された複数の特定信号についての周波数変化量に基づいて、前記入力信号に含まれる複数の周波数成分のスペクトラムを求めるように構成され、
さらに、前記波形表示手段は、前記繰り返し周波数算出手段によって得られたスペクトラムを周波数軸上に表示できるように構成されている。
始めに、本発明の周波数検出方法の原理について説明する。
Fh=(Fs/2)−mod[Fx,Fs]
……(mod[Fx,Fs]>Fs/2の場合)
ただし、記号mod[A,B]は、AをBで割ったときの余りを表す。
……(0<mod[Fx,Fs]<Fs/2の場合)
∂Fh/∂Fs=1+quotient[Fx,Fs]
……(mod[Fx,Fs]>Fs/2の場合)
ただし、記号quotient[A,B]は、AをBで割ったときの整数商を表す。
mod[Fx,Fs]=Fx−Fs・quotient[Fx,Fs]
から、被測定信号の周波数Fxは、次の演算で求めることができる。
Fx=−Fh+Fs・∂Fh/∂Fs ……(0<∂Fhの場合)
即ち、仮のサンプリング周波数Fsで被測定信号をサンプリングし(S1)、そのサンプリングによって得られた信号のうち、サンプリング周波数Fsの1/2以下の帯域に現れる特定信号の周波数Fhを検出する(S2)。
Fx=−Fh+Fs・ΔFh/ΔFs ……(0<ΔFhの場合)
……(1)
この波形観測システム20は、サンプリング装置21とデジタルオシロスコープ60によって構成されている。
Fs=Fx/(N+Fx・ΔT)
の演算によって求められる。
Fg=mod[Fx,Fs]=Fs・Fx・ΔT
の演算によって得られる。
109/(N+109・0.1×10−12)
が、9.999MHzから10.001MHzの範囲に入る整数Nを求め、そのNについてFs=Fx/(N+Fx・ΔT)を満たす周波数Fsを求めればよく、上記数値例では、N=100、Fs=9.99999MHzが得られる。
Fx/Fs=N+Fx・ΔT
であるから、FxをFsで割った余りをDとすれば、
D/Fs=Fx・ΔT(<1)
と表すことができる。よって、余りDは、
D=Fs・Fx・ΔT
となる。
Fg=9.99999×106・1×109・0.1×10−12
=9.99999×102(Hz)
となる。
光サンプリング部26は、例えば、図7に示しているように、光ミキサ26aと光電変換器26bとからなり、入力端子21aから入力される光信号Pと光サンプリングパルスPsとを光ミキサ26aに入力して、光信号Pを光サンプリングパルスPsでサンプリングし、そのサンプリングによって得られたパルス光Poを光電変換器26bによって電気のパルス信号Eoに変換して出力する。
始めに、例えば図9の(a)に示すようにデューティ比50パーセントのほぼ矩形波の光信号Pを入力端子21aに入力し、その波形の概略の繰り返し周期Tx′(周波数Fx′)およびサンプリングのオフセット遅延時間ΔTに対応した情報をパラメータ指定手段22によって指定するとともに、図示しない操作部により自動設定モードを指定する。
したがって、特定信号周波数検出手段27は、最低次の周波数Fxと、その周波数Fxに最も近いサンプリング周波数成分n・Fs′との差周波数Fh′を特定信号の周波数として求め、繰り返し周波数算出手段28に出力する。
この場合、特定信号周波数検出手段27が、サンプリング周波数の1/2以下の帯域に現れる複数の特定信号の周波数とレベルをそれぞれ検出して、繰り返し周波数算出手段28に出力する。
Claims (4)
- 被測定信号を所定のサンプリング周波数でサンプリングして得られた信号のうち、該サンプリング周波数の1/2以下の帯域に現れる特定信号の周波数を求める段階(S1、S2)と、
前記被測定信号に対するサンプリング周波数を前記所定のサンプリング周波数から所定量変化させたときの前記特定信号の周波数変化量を求める段階(S3、S4)と、
前記所定のサンプリング周波数と、該所定のサンプリング周波数に対する前記特定信号の周波数、前記サンプリング周波数の変化量および前記特定信号の周波数変化量に基づいて、前記被測定信号の波形の繰り返し周波数を算出する段階(S5)とを含む周波数検出方法。 - サンプリングの対象となる信号を入力するための入力端子(21a)と、
指定されたサンプリング周波数のクロック信号を生成出力する信号発生手段(24)と、
前記クロック信号に同期したサンプリングパルスを発生するサンプリングパルス発生手段(25)と、
前記入力端子に入力された入力信号を前記サンプリングパルスによってサンプリングするサンプリング部(26)と、
前記サンプリング部の出力信号を受け、前記サンプリング周波数の1/2以下の帯域に現れる特定信号の周波数(Fh)を検出する特定信号周波数検出手段(27)と、
前記信号発生手段に対し、仮のサンプリング周波数(Fs′)を指定するとともに、該仮のサンプリング周波数を所定量変化させて、該サンプリング周波数の変化量に対する前記特定信号の周波数変化量を求め、前記仮のサンプリング周波数と、該仮のサンプリング周波数に対する前記特定信号の周波数、前記サンプリング周波数の変化量および前記特定信号の周波数変化量に基づいて、前記入力信号の波形の繰り返し周波数(Fx)を算出する繰り返し周波数算出手段(28)と、
前記繰り返し周波数算出手段によって算出された繰り返し周波数に対応する繰り返し周期(Tx)の整数倍に対して所定のオフセット遅延時間(ΔT)だけ差のある周期(Ts)に対応する周波数(Fs)を前記入力信号に対する正規のサンプリング周波数として算出し、該正規のサンプリング周波数を前記信号発生手段に指定する演算手段(23)と、
前記クロック信号を外部へ出力するためのクロック出力端子(21b)と、
前記サンプリング部から出力された信号を外部へ出力するためのサンプル信号出力端子(21c)とを備えたサンプリング装置。 - サンプリングの対象となる信号を入力するための入力端子(21a)と、
指定されたサンプリング周波数のクロック信号を生成出力する信号発生手段(24)と、
前記クロック信号に同期したサンプリングパルスを発生するサンプリングパルス発生手段(25)と、
前記入力端子に入力された入力信号を前記サンプリングパルスによってサンプリングするサンプリング部(26)と、
前記サンプリング部の出力信号を受け、前記サンプリング周波数の1/2以下の帯域に現れる特定信号の周波数(Fh)を検出する特定信号周波数検出手段(27)と、
前記信号発生手段に対し、仮のサンプリング周波数(Fs′)を指定するとともに、該仮のサンプリング周波数を所定量変化させて、該サンプリング周波数の変化量に対する前記特定信号の周波数変化量を求め、前記仮のサンプリング周波数と、該仮のサンプリング周波数に対する前記特定信号の周波数、前記サンプリング周波数の変化量および前記特定信号の周波数変化量に基づいて、前記入力信号の波形の繰り返し周波数(Fx)を算出する繰り返し周波数算出手段(28)と、
前記繰り返し周波数算出手段によって算出された繰り返し周波数に対応する繰り返し周期(Tx)の整数倍に対して所定のオフセット遅延時間(ΔT)だけ差のある周期(Ts)に対応する周波数(Fs)を前記入力信号に対する正規のサンプリング周波数として算出し、該正規のサンプリング周波数を前記信号発生手段に指定する演算手段(23)と、
前記サンプリング部から出力される信号をデジタルのデータに変換して出力するA/D変換器(43)と、
波形データを記憶するための波形データメモリ(45)と、
前記A/D変換器が出力するデータを前記クロック信号に同期して前記波形データメモリに書き込むデータ取得制御手段(44)と、
前記波形データメモリに記憶された一連の波形データを読み出して前記オフセット遅延時間間隔の時間軸上に波形表示する波形表示手段(46、47)とを備えた波形観測システム。 - 前記特定信号周波数検出手段は、前記サンプリング周波数の1/2以下の帯域に現れる複数の特定信号の周波数をそれぞれ検出し、
前記繰り返し周波数算出手段は、前記特定信号周波数検出手段によって検出された複数の特定信号についての周波数変化量に基づいて、前記入力信号に含まれる複数の周波数成分のスペクトラムを求めるように構成され、
さらに、前記波形表示手段は、前記繰り返し周波数算出手段によって得られたスペクトラムを周波数軸上に表示できるように構成されていることを特徴とする請求項3記載の波形観測システム。
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