JP2007311882A - Signal analyzer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アナログ信号をA/D変換処理によりデジタルのデータ信号に変換してから所定の解析処理する信号解析装置において、高速な信号に対する解析処理を低速な内部処理で行えるようにするための技術に関する。 The present invention provides a signal analysis apparatus that performs predetermined analysis processing after converting an analog signal into a digital data signal by A / D conversion processing, so that high-speed signal analysis processing can be performed by low-speed internal processing. Regarding technology.
現在、アナログ信号に対する解析処理は、アナログ信号をA/D変換処理によりデジタルのデータ列に変換してから行う方法が一般的に採用されている。 Currently, a method of performing analysis processing for an analog signal after converting the analog signal into a digital data string by A / D conversion processing is generally employed.
ここで、解析できる信号の周波数上限は、A/D変換処理の動作速度の上限で決まってしまうが、入力信号を共通に受けた複数のA/D変換器のサンプリングタイミングを、少しシフトするインタリーブ方式を採用することで、A/D変換器の数分だけ周波数上限を拡げることができ、現在では直流からGHz帯までの信号のサンプリングが可能となっている。 Here, the upper limit of the frequency of the signal that can be analyzed is determined by the upper limit of the operation speed of the A / D conversion process, but interleaving that slightly shifts the sampling timing of a plurality of A / D converters that commonly receive the input signal. By adopting this method, the upper limit of the frequency can be expanded by the number of A / D converters, and now it is possible to sample signals from DC to GHz band.
なお、上記インタリーブ方式のA/D変換装置は、例えば次の特許文献1に開示されている。
The interleaved A / D converter is disclosed in, for example, the following
一方、信号の解析には、例えば直流からGHz帯までをスパンとする広帯域なスペクトラム解析だけでなく、例えば地上デジタル放送波のうちの任意のチャネルに対する狭帯域な周波数解析や変調解析等があり、これらの狭帯域な解析を行うためには、その解析対象の信号成分の抽出処理が必要となる。 On the other hand, signal analysis includes, for example, not only wideband spectrum analysis spanning from DC to GHz band, but also narrowband frequency analysis and modulation analysis for any channel of terrestrial digital broadcast waves, for example, In order to perform these narrow-band analyzes, it is necessary to extract a signal component to be analyzed.
図8は、インタリーブ方式のA/D変換処理を用い、狭帯域の信号抽出を行う信号解析装置1の構成例を示している。
FIG. 8 shows a configuration example of the
この信号解析装置1では、例えば図9の(a)に示すアナログの入力信号s(t)が入力端子1aに入力され、分岐手段2で複数N(この例ではN=4とする)に分岐され、N個のA/D変換器3(1)〜3(4)へ同相で入力される。
In this
各A/D変換器3(1)〜3(4)は、後述する制御部5から図9の(b1)〜(b4)のように、所定周期Ts(周波数fs)で、Ts/Nずつ遅延して出力されるサンプリングクロックCs1〜Cs4をそれぞれ受けて、入力信号s(t)をTs/Nずつシフトしたタイミングでサンプリングし、そのサンプリング値を図9の(c1)〜(c4)のようにデジタルのデータ値S(1)、S(2)、……にそれぞれ変換してデータ選択器4に出力する。
Each of the A / D converters 3 (1) to 3 (4) is Ts / N at a predetermined cycle Ts (frequency fs) as shown in (b1) to (b4) of FIG. Each of the sampling clocks Cs1 to Cs4 output with a delay is received, the input signal s (t) is sampled at a timing shifted by Ts / N, and the sampling values are as shown in (c1) to (c4) of FIG. Are converted into digital data values S (1), S (2),..., And output to the
データ選択器4は、制御部5の制御により、A/D変換器3(1)〜3(4)から出力されたデータ値S(1)、S(2)、……を、図9の(d)のように、Ts/N時間毎に切り換えてサンプリング順に出力する。
The
このデータ選択器4から出力されるデータ値は、入力信号s(t)をTs/Nの周期でサンプリングしたものと等価であり、図10の(a)に示すように、直流からナイキスト周波数N・fs/2までの信号成分のサンプリングが可能となる。例えば、N=8、fs=200MHzとすれば、直流から800MHzまでの信号のサンプリングが可能となる。
The data value output from the
このようにして得られたデータ列は、信号抽出部6に入力される。信号抽出部6では、図10の(a)に示している直流から周波数N・fs/2までの周波数範囲内で、所望周波数fcを中心として所定幅±fwの周波数帯の信号を抽出し、図10の(b)のようにベースバンドに変換している。
The data string obtained in this way is input to the
この信号抽出処理には、図8に示しているように、局所信号発生器7と、2つのミキサ(乗算器)8a、8b、LPF8c、8dからなる直交復調器8が用いられる。
For this signal extraction process, as shown in FIG. 8, a
局所信号発生器7は、所望周波数fcで互いに位相が90°異なる2相の局所信号Ci、Cqを生成し、データ列を共通に受ける直交復調器8の2つのミキサ8a、8bに入力する。ミキサ8a、8bの出力はLPF8c、8dで帯域制限されて周波数fw以下のベースバンド信号I、Qとなり、図9の(e)、(f)のように、順次出力される。
The
ここで、前記したように、解析対象の信号は狭帯域(例えば地上デジタル放送波の任意チャンネルの信号の場合、数MHz)であり、これをベースバンドに変換したときの上限周波数fwは非常に低い。 Here, as described above, the signal to be analyzed is a narrow band (for example, several MHz in the case of a signal of an arbitrary channel of a terrestrial digital broadcast wave), and the upper limit frequency fw when this is converted to baseband is very high. Low.
このベースバンド信号の解析のための演算処理に必要十分なサンプリングレートはfwの2倍であるが、直交復調器8から出力されるベースバンド信号I、Qのサンプリングレートはインタリーブ方式における高速化されたレートN・fsであるため、解析のための演算処理に必要十分なデータ量を大幅に超え、余分なデータが多く含まれている。
The sampling rate necessary and sufficient for the arithmetic processing for analyzing the baseband signal is twice as high as fw. However, the sampling rate of the baseband signals I and Q output from the
そこで、この余分なデータに対する計算処理を行わないように、間引き手段9、10により、例えば図9の(g)(h)のような1/M(図ではM=2で1個おき)の間引き処理(デシメーション)を行い、その間引き処理されたベースバンド信号I′、Q′を解析部11に入力して、周波数解析や変調解析のための演算処理を行う。 Therefore, in order not to perform the calculation process for the extra data, the thinning means 9 and 10 use the thinning means 9 and 10, for example, 1 / M (M = 2 in the figure and every other one in FIG. 9). Decimation processing (decimation) is performed, and the baseband signals I ′ and Q ′ subjected to the decimation processing are input to the analysis unit 11 to perform arithmetic processing for frequency analysis and modulation analysis.
しかしながら、上記構成の信号解析装置1では、複数NのA/D変換器3の出力値選択処理と信号抽出処理とをN・fsの速度で行う必要があり、上記のように等価的に高速なサンプリングを行っていても、後続回路の速度で装置全体の処理速度が大きく制限されてしまう。
However, in the
本発明は、この問題を解決して、高速で且つ狭帯域な信号に対する解析処理を低速な内部処理で行える信号解析装置を提供することを目的としている。 An object of the present invention is to solve this problem and to provide a signal analysis apparatus capable of performing analysis processing on a high-speed and narrow-band signal by low-speed internal processing.
前記目的を達成するために、本発明の請求項1の信号解析装置は、
入力信号を共通に受ける複数NのA/D変換器(22)と、
前記複数NのA/D変換器の出力値を選択的に出力するためのデータ選択器(23)と、
前記複数NのA/D変換器に対し、所定周期TsでTs/Nずつシフトしたサンプリングクロックを与えるとともに、該サンプリングで得られたデータが時系列に出力されるように前記データ選択器を制御する制御部(24)と、
前記データ選択器から出力されたデータを受けて、入力信号のうち所望周波数帯の信号成分を抽出してベースバンド信号に変換する信号抽出部(25)と、
前記信号抽出部から出力されたベースバンド信号について解析処理を行う解析部(38)とを有する信号解析装置において、
前記複数NのA/D変換器は、サンプリング順が連続している複数M個を一組としてP組に分けられており、
前記データ選択器はN対Mのスイッチで構成され、前記複数NのA/D変換器の出力値を周期Ts/Pで前記組単位に選択してM系列で並列出力するように制御され、
さらに、前記信号抽出部が、
所望周波数で互いに位相が90°異なる2相の局所信号を生成する局所信号発生器(26)と、
前記数Mの間引き処理に対応してポリフェーズ分解されたフィルタ(30、31)を有し、前記データ選択器からM系列で出力された信号をそれぞれ受けて前記2相の局所信号によりベースバンド信号に変換して出力する前記複数Mの直交復調器(27)と、
前記複数Mの直交復調器の出力の同相成分同士の総和を周期Ts/Pで求めて出力する第1の積算器(35)と、
前記複数Mの直交復調器の出力の直交成分同士の総和を周期Ts/Pで求めて出力する第2の積算器(36)とにより構成されていることを特徴としている。
In order to achieve the above object, a signal analysis apparatus according to
A plurality of N A / D converters (22) for commonly receiving an input signal;
A data selector (23) for selectively outputting output values of the plurality of N A / D converters;
A sampling clock shifted by Ts / N at a predetermined period Ts is given to the plurality of N A / D converters, and the data selector is controlled so that data obtained by the sampling is output in time series. A control unit (24) to perform,
A signal extraction unit (25) that receives data output from the data selector, extracts a signal component of a desired frequency band from an input signal, and converts the signal component into a baseband signal;
In the signal analysis device having an analysis unit (38) for performing analysis processing on the baseband signal output from the signal extraction unit,
The plurality of N A / D converters are divided into P sets with a plurality of M pieces in which the sampling order is continuous as one set,
The data selector is composed of N to M switches, and is controlled to select the output values of the plurality of N A / D converters in units of groups at a period Ts / P and to output them in parallel in M series,
Furthermore, the signal extraction unit
A local signal generator (26) for generating two-phase local signals that are 90 ° out of phase with each other at a desired frequency;
Filters (30, 31) subjected to polyphase decomposition corresponding to the thinning-out processing of the number M, each receiving signals output in M series from the data selector, and baseband using the two-phase local signals A plurality of M quadrature demodulators (27) for converting into signals and outputting;
A first accumulator (35) for obtaining and outputting a sum of in-phase components of outputs of the plurality of M quadrature demodulators at a period Ts / P;
It is characterized by comprising a second accumulator (36) for obtaining and outputting the sum of the orthogonal components of the outputs of the plurality of M orthogonal demodulators with a period Ts / P.
また、本発明の請求項2の信号解析装置は、
入力信号を共通に受ける複数NのA/D変換器(22)と、
前記複数NのA/D変換器に対し、所定周期Tsで且つTs/Nずつシフトしたサンプリングクロックを与える制御部(24)と、
前記複数NのA/D変換器から出力されたデータを受けて、入力信号のうち所望周波数帯の信号成分を抽出してベースバンド信号に変換する信号抽出部(25)と、
前記信号抽出部から出力されたベースバンド信号について解析処理を行う解析部(38)とを有する信号解析装置において、
前記信号抽出部が、
所望周波数で互いに位相が90°異なる2相の局所信号を生成する局所信号発生器(26)と、
前記数Nの間引き処理に対応してポリフェーズ分解されたフィルタ(30、31)を有し、前記A/D変換器からN系列で出力された信号をそれぞれ受けて前記2相の局所信号によりベースバンド信号にそれぞれ変換して出力する前記複数Nの直交復調器(27)と、
前記複数Nの直交復調器の出力の同相成分同士の総和を周期Tsで求めて出力する第1の積算器(35)と、
前記複数Nの直交復調器の出力の直交成分同士の総和を周期Tsで求めて出力する第2の積算器(36)とにより構成されていることを特徴としている。
The signal analysis device according to
A plurality of N A / D converters (22) for commonly receiving an input signal;
A control unit (24) for providing a sampling clock shifted by Ts / N at a predetermined cycle Ts to the plurality of N A / D converters;
A signal extraction unit (25) that receives data output from the plurality of N A / D converters, extracts a signal component of a desired frequency band from an input signal, and converts the signal component into a baseband signal;
In the signal analysis device having an analysis unit (38) for performing analysis processing on the baseband signal output from the signal extraction unit,
The signal extraction unit is
A local signal generator (26) for generating two-phase local signals that are 90 ° out of phase with each other at a desired frequency;
A filter (30, 31) subjected to polyphase decomposition corresponding to the number N thinning-out processing is received, and the signals output in N series from the A / D converter are respectively received by the local signals of the two phases. A plurality of N quadrature demodulators (27) which respectively convert and output baseband signals;
A first accumulator (35) for obtaining and outputting a sum of in-phase components of the outputs of the plurality of N quadrature demodulators at a period Ts;
It is characterized by comprising a second accumulator (36) for obtaining and outputting the sum of the orthogonal components of the outputs of the plurality of N orthogonal demodulators with a period Ts.
このように構成したため、本発明の請求項1の信号解析装置では、複数のA/D変換器から出力されたデータ値に対する選択処理、信号抽出処理および間引き処理がP/Tsのレートで行われることになり、NとMの比P(=N/M)を少なくすることで低速な内部処理でより高速に信号解析処理を行うことができる。 With this configuration, in the signal analysis apparatus according to the first aspect of the present invention, the selection process, the signal extraction process, and the thinning process for the data values output from the plurality of A / D converters are performed at the rate of P / Ts. In other words, by reducing the ratio P (= N / M) of N and M, signal analysis processing can be performed at higher speed with low-speed internal processing.
また、本発明の請求項2の信号解析装置では、上記請求項1のNとMとが等しい(P=1)場合であり、データ選択処理が不要となり最も高速な解析処理が可能となる。
In the signal analysis apparatus according to
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明を適用した信号解析装置20の構成を示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows the configuration of a
この信号解析装置20は、入力端子20aに入力されたアナログの入力信号s(t)を分岐手段21でN分岐し、複数N(ここではN=8の例を示す)のA/D変換器22(1)〜22(8)に同相入力する。
This
各A/D変換器22(1)〜22(8)は、制御部24から所定周期Tsで、Ts/8時間(位相角2π/8)ずつシフトしたサンプリングクロックCs1〜Cs8をそれぞれ受けて、入力信号s(t)をTs/8ずつ異なるタイミングでサンプリングし、そのサンプリング値をデジタルのデータ値S(1)、S(2)、……にそれぞれ変換してデータ選択器23に出力する。
Each of the A / D converters 22 (1) to 22 (8) receives sampling clocks Cs1 to Cs8 shifted by Ts / 8 hours (phase angle 2π / 8) by a predetermined period Ts from the
なお、ここでは、複数NのA/D変換器22(1)〜22(8)は、サンプリング順が連続している複数M個(この例ではM=4)を一組としてP組(この例ではP=2)に分けられている。つまり、A/D変換器22(1)〜22(4)を1組目、A/D変換器22(5)〜22(8)を2組目としている。 In this case, the plurality of N A / D converters 22 (1) to 22 (8) include a plurality of M sets (M = 4 in this example) in which the sampling order is continuous, In the example, P = 2). That is, the A / D converters 22 (1) to 22 (4) are the first set, and the A / D converters 22 (5) to 22 (8) are the second set.
データ選択器23は、複数NのA/D変換器22(1)〜22(8)の出力値を選択的に出力するためのものであり、N対M(この例では8対4)のスイッチで構成され、8個のA/D変換器22(1)〜(8)の出力値をTs/Pの周期で前記組単位に選択してM系列で並列出力するように、制御部24から周期Ts/Pで出力される切換信号Caによって切り換え制御される。なお、このデータ選択器23はデータラッチ機能を有しており、切換信号Caを受けたときに入力されているデータをラッチして出力する。
The
制御部24は、サンプリングクロックCs1〜Cs8、データ選択器23への切換信号Caおよび後述する第1の積算器35、第2の積算器36に対する積算指示信号Cbを生成出力する。
The
データ選択器23で選択されたM系列のデータは、信号抽出部25に入力される。信号抽出部25は、データ選択器23から出力されたM系列のデータを受けて、入力信号のうち、解析対象である所望周波数帯の信号成分を抽出してベースバンド信号に変換する。
The M-sequence data selected by the
ここで、信号抽出部25は、局所信号発生器26、4(=M)個の直交復調器27(1)〜27(4)と、第1の積算器35と、第2の積算器36とにより構成されている。
Here, the
局所信号発生器26は、解析対象の所望の周波数帯の中心周波数(局所周波数)fcで、互いに位相が90°異なる2相の局所信号Ci、Cq(数値による離散的な信号)を生成して各直交復調器27(1)〜27(4)に与える。
The
直交復調器27(1)〜27(4)は、入力信号を共通に受け、且つ局所信号Ci、Cqをそれぞれ受けるミキサ(乗算器)28、29と、各ミキサ28、29の出力に対するフィルタリング処理をそれぞれ行うフィルタ30、31とを有し、所望周波数帯の信号をベースバンド信号i、qにそれぞれ変換して出力する。
Quadrature demodulators 27 (1) to 27 (4) receive input signals in common and receive mixers (multipliers) 28 and 29 that receive local signals Ci and Cq, respectively, and filtering processing on the outputs of the
第1の積算器35は、制御部24から周期Ts/Nで出力される積算指示信号Cbを受ける毎に、複数Mの直交復調器27(1)〜27(4)から出力された同相成分信号同士i(1)〜i(4)の総和Iを求めて出力する。
The first integrator 35 receives the integration instruction signal Cb output at the cycle Ts / N from the
また、第2の積算器36は、制御部24から周期Ts/Nで出力される積算指示信号Cbを受ける毎に、複数Mの直交復調器27(1)〜27(4)から出力された直交成分信号同士q(1)〜q(4)の総和Qを求めて出力する。
Further, every time the
なお、各直交復調器27(1)〜27(4)のフィルタ30、31は、1/Mの間引き処理に対応してポリフェーズ分解して得られた特性にそれぞれ設定され、第1の積算器35と第2の積算器36の積算処理とあわせて、1/Mの間引き処理と同等の作用を示す。
Note that the
以下、この点について説明する。
先ず、本発明の前提技術として、直交復調器27のミキサ出力信号に対して、次式(1a)〜(1c)で表される4タップのデジタルフィルタによる演算処理と間引き処理を行う場合について考える。
Hereinafter, this point will be described.
First, as a premise technique of the present invention, a case is considered in which arithmetic processing and thinning processing are performed on a mixer output signal of the quadrature demodulator 27 using a 4-tap digital filter expressed by the following equations (1a) to (1c). .
H(z)=h(0)+h(1)z−1+h(2)z−2+h(3)z−3
……(1a)
=h(0)+h(2)z−2+z−1[h(1)+h(3)z−2]
……(1b)
=E0(z2)+z−1E1(z2)
……(1c)
ただし、E0(z)=h(0)+h(2)z−1
E1(z)=h(1)+h(3)z−1
H (z) = h (0) + h (1) z −1 + h (2) z −2 + h (3) z −3
(1a)
= H (0) + h (2) z −2 + z −1 [h (1) + h (3) z −2 ]
(1b)
= E 0 (z 2 ) + z −1 E 1 (z 2 )
(1c)
However, E 0 (z) = h (0) + h (2) z −1
E 1 (z) = h (1) + h (3) z −1
図2の(a)に示すように、上記伝達式H(z)のフィルタ100に対してデータ列x(i)を入力し、その出力y(j)に対して間引き手段101で1/2の間引き処理を行うことを考える。入力データx(i)に対してフィルタの出力y(j)は、次のようになる。
As shown in FIG. 2A, a data string x (i) is input to the
y(0)=h(0)x(0)+h(1)x(−1)
+h(2)x(−2)+h(3)x(−3)
y(1)=h(0)x(1)+h(1)x(0)
+h(2)x(−1)+h(3)x(−2)
y(2)=h(0)x(2)+h(1)x(1)
+h(2)x(0)+h(3)x(−1)
y(3)=h(0)x(3)+h(1)x(2)
+h(2)x(1)+h(3)x(0)
…………
y (0) = h (0) x (0) + h (1) x (−1)
+ H (2) x (-2) + h (3) x (-3)
y (1) = h (0) x (1) + h (1) x (0)
+ H (2) x (-1) + h (3) x (-2)
y (2) = h (0) x (2) + h (1) x (1)
+ H (2) x (0) + h (3) x (-1)
y (3) = h (0) x (3) + h (1) x (2)
+ H (2) x (1) + h (3) x (0)
…………
上記出力y(j)のうち、y(0)、y(2)、……を有効データとし、y(1)、y(3)、……を無効データとする1/2間引き処理を行うことで、最終的な出力Yは、偶数番目の出力y(2k)となる。 Of the output y (j), ½ decimation processing is performed with y (0), y (2),... As valid data and y (1), y (3),. As a result, the final output Y is an even-numbered output y (2k).
ここで、上記式(1b)に対応させて、フィルタ100を図2の(b)のように、遅延器100a、h(0)+h(2)z−2の式で表される演算部100b、h(1)+h(3)z−2の演算を行う演算部100cおよび加算器100dで構成することができる。
Here, in correspondence with the above equation (1b), the
そして、詳述しないが、データ列に対するフィルタリングと間引き処理とをカスケードに行う場合に、フィルタのタップ数を変更することでフィルタリングと間引き処理の順序の入替ができることを示すノーブル恒等変換の技術を用いると、図2の(b)の回路は、図2の(c)のように、上記式(1c)のE0(z)、E1(z)の演算を行う回路を用いて変形することができる。 And although not described in detail, when performing filtering and thinning processing on a data string in cascade, a technique of Noble identity conversion indicating that the order of filtering and thinning processing can be changed by changing the number of filter taps. When used, the circuit shown in FIG. 2B is transformed by using a circuit that calculates E 0 (z) and E 1 (z) in the above equation (1c) as shown in FIG. 2C. be able to.
図2の(c)の回路で、間引き手段101a、101bは1/2の間引き処理を行う。また、演算部100eは、h(0)+h(2)z−1の演算を行い、演算部100fはh(1)+h(3)z−1の演算を行う。 In the circuit of FIG. 2C, the thinning means 101a and 101b perform a half thinning process. The calculation unit 100e calculates h (0) + h (2) z− 1 , and the calculation unit 100f calculates h (1) + h (3) z− 1 .
ここで、入力データx(i)のうち、演算部100eには偶数番目のデータx(2k)が入力され、演算部100fには奇数番目のデータx(2k+1)が入力されることになる。 Here, among the input data x (i), the even-numbered data x (2k) is input to the calculation unit 100e, and the odd-numbered data x (2k + 1) is input to the calculation unit 100f.
したがって、図2の(c)の回路は、図2の(d)に示すように、スイッチ100gにより入力データを演算部100eと演算部100fに交互に振り分けたものと等価である。この図2の(d)の形式のフィルタをポリフェーズ構成という。 Therefore, the circuit shown in FIG. 2C is equivalent to a circuit in which input data is alternately distributed to the arithmetic unit 100e and the arithmetic unit 100f by the switch 100g as shown in FIG. The filter of the form (d) in FIG. 2 is called a polyphase configuration.
このポリフェーズ構成を各直交復調器のミキサ出力に接続することで、1/2間引き処理と等価な処理が行える。 By connecting this polyphase configuration to the mixer output of each quadrature demodulator, processing equivalent to 1/2 decimation processing can be performed.
なお、前記図2の説明はM=2としているが、M=4の場合、図3のように、スイッチ100gの切り換え数が4となり、4個おきのデータに対してE0〜E3の演算をそれぞれ行う4つの演算部100e〜100hを設け、その出力の総和を加算器100dにより求める構成となる。 The description of FIG. 2 assumes that M = 2, but when M = 4, the number of switching of the switch 100g is 4, as shown in FIG. 3, and E 0 to E 3 for every fourth data. Four arithmetic units 100e to 100h that perform arithmetic operations are provided, and the sum of the outputs is obtained by an adder 100d.
ところが、このスイッチ100gによるデータ振り分けの速度としては、間引き数Mとは無関係にインタリーブ方式におけるサンプリング速度N・fsが必要となってしまう。 However, as the data distribution speed by the switch 100g, the sampling speed N · fs in the interleave method is required regardless of the thinning-out number M.
そこで、本発明では、複数のA/D変換器の出力データの選択処理と、ポリフェーズ構成のフィルタ処理に必要なデータスイッチング処理とを一体化して、データ選択処理と信号抽出処理の低速化を可能にしている。 Therefore, in the present invention, the selection processing of the output data of the plurality of A / D converters and the data switching processing necessary for the filter processing of the polyphase configuration are integrated to reduce the speed of the data selection processing and the signal extraction processing. It is possible.
即ち、この実施形態では、A/D変換器22(1)〜22(N)を、サンプリング順が連続している複数M個を一組としてP組(Pは2以上)に分け、データ選択器23をN対Mのスイッチ構成とし、選択したM系列のデータを信号抽出部25を構成するM組の直交復調器27(1)〜27(N)に入力し、そのミキサ出力を前記ポリフェーズ分解されたフィルタ30、31により帯域制限処理し、その出力の同相成分同士を第1の積算器35で加算し、直交成分同士を第2の積算器36で加算して、ベースバンド信号I、Qを求めている。第1の積算器35と第2の積算器36は、制御部24から周期Ts/Pで出力される積算指示信号Cbを受ける毎に積算を行う。
That is, in this embodiment, the A / D converters 22 (1) to 22 (N) are divided into P groups (P is 2 or more) by taking a plurality of M pieces in which the sampling order is continuous as one set, and data selection is performed. The
次に上記実施形態の動作例について説明する。
図4の(a)の入力信号s(t)に対して、同図(b1)〜(b8)のようにTs/8時間ずつシフトしたサンプリングクロックCs1〜Cs8がA/D変換器22(1)〜22(8)にそれぞれに与えられ、各A/D変換器22(1)〜22(8)から同図(c1)〜(c8)のようにデータS(1)〜S(8)が順次出力され、データ選択器23に入力される。
Next, an operation example of the above embodiment will be described.
Sampling clocks Cs1 to Cs8 shifted by Ts / 8 time as shown in (b1) to (b8) of the input signal s (t) in FIG. 4 (a) are A / D converters 22 (1 ) To 22 (8), respectively, and the data S (1) to S (8) from the A / D converters 22 (1) to 22 (8) as shown in (c1) to (c8) of FIG. Are sequentially output and input to the
データ選択器23には、図4の(d)に示すように、周期Ts/2の切換信号Caが入力されており、その立ち上がりタイミング(ここでは、サンプリングクロックCs1、Cs5に同期しているものとする)にデータをラッチして、切り換え動作する。
As shown in FIG. 4 (d), the
したがって、データ選択器23からは、図5の(a1)〜(a4)のようにデータS(i,j)が4系列で周期Ts/2で順次出力されることになり、これら4系列のデータに対して各直交復調器27(1)〜27(4)による周波数変換、成分分離処理およびフィルタ処理がなされて、その出力のうちの同相成分同士が第1の積算器35で積算され、直交成分同士が第2の積算器36で積算され、それぞれの積算結果が同図の(b)、(c)のようにベースバンド信号I、Qとして周期Ts/2で順次出力される。
Therefore, as shown in (a1) to (a4) of FIG. 5, the
ここで、伝達式EUのフィルタに対してデータC・S(i−j)が入力したときの出力をC・EU(i−j)と表すと、ベースバンド信号I、Qは次のようになる。 Here, when representing the output when the data C · S (i-j) is input to the filter of the transfer equation E U and C · E U (i-j ), the baseband signals I, Q are the following It becomes like this.
I(1) =Ci(1)[E0(1-1)+E1(2-1)+E2(3-1)+E3(4-1)]
Q(1) =Cq(1)[E0(1-1)+E1(2-1)+E2(3-1)+E3(4-1)]
I (1) = Ci (1) [E 0 (1-1) + E 1 (2-1) + E 2 (3-1) + E 3 (4-1)]
Q (1) = Cq (1) [E 0 (1-1) + E 1 (2-1) + E 2 (3-1) + E 3 (4-1)]
I(2) =Ci(1)[E0(5-1)+E1(6-1)+E2(7-1)+E3(8-1)]
Q(2) =Cq(1)[E0(5-1)+E1(6-1)+E2(7-1)+E3(8-1)]
I (2) = Ci (1) [E 0 (5-1) + E 1 (6-1) + E 2 (7-1) + E 3 (8-1)]
Q (2) = Cq (1) [E 0 (5-1) + E 1 (6-1) + E 2 (7-1) + E 3 (8-1)]
I(3) =Ci(2)[E0(1-2)+E1(2-2)+E2(3-2)+E3(4-2)]
Q(3) =Cq(2)[E0(1-2)+E1(2-2)+E2(3-2)+E3(4-2)]
I (3) = Ci (2) [E 0 (1-2) + E 1 (2-2) + E 2 (3-2) + E 3 (4-2)]
Q (3) = Cq (2) [E 0 (1-2) + E 1 (2-2) + E 2 (3-2) + E 3 (4-2)]
I(4) =Ci(2)[E0(5-2)+E1(6-2)+E2(7-2)+E3(8-2)]
Q(4) =Cq(2)[E0(5-2)+E1(6-2)+E2(7-2)+E3(8-2)]
…………
I (4) = Ci (2) [E 0 (5-2) + E 1 (6-2) + E 2 (7-2) + E 3 (8-2)]
Q (4) = Cq (2) [E 0 (5-2) + E 1 (6-2) + E 2 (7-2) + E 3 (8-2)]
…………
上記各ベースバンド信号I、Qは、前記したノーブル恒等変換の原理から、前記したフィルタ100による帯域制限処理と間引き手段101による1/4間引き処理を行った結果に等しい。
The baseband signals I and Q are equal to the result of performing the band limiting process by the
しかも、データ選択器23から積算器35、36までの動作は、各A/D変換器22のサンプリング周波数fsの2倍(P倍)の比較的低速で済むことになり、低速な内部処理で、高速な狭帯域信号の解析に必要なベースバンド信号I、Qを得ることができる。
In addition, the operation from the
解析部38は、上記のように間引き処理と等価な処理がなされ、2fsという比較的遅いレートで入力されるベースバンド信号I、Qを受けて、周波数解析(FFT)や変調解析(MER、BER等)の演算処理を行い、その解析結果を表示器(図示せず)等に出力する。 The analysis unit 38 performs processing equivalent to the thinning-out processing as described above, receives baseband signals I and Q input at a relatively slow rate of 2 fs, and performs frequency analysis (FFT) and modulation analysis (MER, BER). Etc.), and the analysis result is output to a display (not shown) or the like.
なお、上記実施形態では、N=8、M=4の例を示したが、N=M・Pの関係を満たせば、他の数値例も実現できる。ただし、装置の作りやすさ等から現実的には、M=64、32、16、……、P=2、4、8、……のように、2のべき乗とするのが望ましい。 In the above embodiment, an example in which N = 8 and M = 4 is shown, but other numerical examples can be realized as long as the relationship of N = M · P is satisfied. However, from the standpoint of ease of manufacturing the device, it is practically desirable to set the power of 2 as M = 64, 32, 16,..., P = 2, 4, 8,.
また、解析対象の信号の帯域幅を任意に可変する場合には、データ選択器23の出力系列数M(つまり間引き数)や各フィルタ伝達式Eをその帯域に応じて変更設定できるようにしてもよい。
Further, when the bandwidth of the signal to be analyzed is arbitrarily changed, the output sequence number M (that is, the thinning number) of the
また、P=1の場合、即ち、N=Mの場合も考えられる。その場合、図6に示すN=4の信号解析装置20′のように、データ選択器は不要で、各A/D変換器22(1)〜22(4)の出力を直交変調器27(1)〜27(4)にそれぞれ直結することができる。また、この場合、直交変調器27(1)〜27(4)から図7の(a1)〜(a4)のようにデータが出力され、1/Nの間引き処理が等価的になされて、ベースバンド信号I、Qが図7の(b)、(c)のようにfsのレートで出力されることになる。 A case where P = 1, that is, a case where N = M is also conceivable. In this case, unlike the N = 4 signal analysis apparatus 20 'shown in FIG. 6, a data selector is unnecessary, and the outputs of the A / D converters 22 (1) to 22 (4) are connected to the quadrature modulator 27 ( 1) to 27 (4) can be directly connected to each other. In this case, data is output from the quadrature modulators 27 (1) to 27 (4) as shown in (a1) to (a4) of FIG. 7, and the 1 / N decimation process is equivalently performed. The band signals I and Q are output at a rate of fs as shown in FIGS. 7B and 7C.
20、20′……信号解析装置、21……分岐手段、22(1)〜22(8)……A/D変換器、23……データ選択器、24……制御部、25……信号抽出部、26……局所信号発生器、27(1)〜27(4)……直交復調器、28、29……ミキサ(乗算器)、30、31……フィルタ、35……第1の積算器、36……第2の積算器、38……解析部
20, 20 '... Signal analysis device, 21 ... Branch means, 22 (1) to 22 (8) ... A / D converter, 23 ... Data selector, 24 ... Control unit, 25 ...
Claims (2)
前記複数NのA/D変換器の出力値を選択的に出力するためのデータ選択器(23)と、
前記複数NのA/D変換器に対し、所定周期TsでTs/Nずつシフトしたサンプリングクロックを与えるとともに、該サンプリングで得られたデータが時系列に出力されるように前記データ選択器を制御する制御部(24)と、
前記データ選択器から出力されたデータを受けて、入力信号のうち所望周波数帯の信号成分を抽出してベースバンド信号に変換する信号抽出部(25)と、
前記信号抽出部から出力されたベースバンド信号について解析処理を行う解析部(38)とを有する信号解析装置において、
前記複数NのA/D変換器は、サンプリング順が連続している複数M個を一組としてP組に分けられており、
前記データ選択器はN対Mのスイッチで構成され、前記複数NのA/D変換器の出力値を周期Ts/Pで前記組単位に選択してM系列で並列出力するように制御され、
さらに、前記信号抽出部が、
所望周波数で互いに位相が90°異なる2相の局所信号を生成する局所信号発生器(26)と、
前記数Mの間引き処理に対応してポリフェーズ分解されたフィルタ(30、31)を有し、前記データ選択器からM系列で出力された信号をそれぞれ受けて前記2相の局所信号によりベースバンド信号に変換して出力する前記複数Mの直交復調器(27)と、
前記複数Mの直交復調器の出力の同相成分同士の総和を周期Ts/Pで求めて出力する第1の積算器(35)と、
前記複数Mの直交復調器の出力の直交成分同士の総和を周期Ts/Pで求めて出力する第2の積算器(36)とにより構成されていることを特徴とする信号解析装置。 A plurality of N A / D converters (22) for commonly receiving an input signal;
A data selector (23) for selectively outputting output values of the plurality of N A / D converters;
A sampling clock shifted by Ts / N at a predetermined period Ts is given to the plurality of N A / D converters, and the data selector is controlled so that data obtained by the sampling is output in time series. A control unit (24) to perform,
A signal extraction unit (25) that receives data output from the data selector, extracts a signal component of a desired frequency band from an input signal, and converts the signal component into a baseband signal;
In the signal analysis device having an analysis unit (38) for performing analysis processing on the baseband signal output from the signal extraction unit,
The plurality of N A / D converters are divided into P sets with a plurality of M pieces in which the sampling order is continuous as one set,
The data selector is composed of N to M switches, and is controlled to select the output values of the plurality of N A / D converters in units of groups at a period Ts / P and to output them in parallel in M series,
Furthermore, the signal extraction unit
A local signal generator (26) for generating two-phase local signals that are 90 ° out of phase with each other at a desired frequency;
Filters (30, 31) subjected to polyphase decomposition corresponding to the thinning-out processing of the number M, each receiving signals output in M series from the data selector, and baseband using the two-phase local signals A plurality of M quadrature demodulators (27) for converting into signals and outputting;
A first accumulator (35) for obtaining and outputting a sum of in-phase components of outputs of the plurality of M quadrature demodulators at a period Ts / P;
A signal analyzer comprising: a second integrator (36) for obtaining and outputting a sum of orthogonal components of outputs of the plurality of M orthogonal demodulators at a period Ts / P.
前記複数NのA/D変換器に対し、所定周期Tsで且つTs/Nずつシフトしたサンプリングクロックを与える制御部(24)と、
前記複数NのA/D変換器から出力されたデータを受けて、入力信号のうち所望周波数帯の信号成分を抽出してベースバンド信号に変換する信号抽出部(25)と、
前記信号抽出部から出力されたベースバンド信号について解析処理を行う解析部(38)とを有する信号解析装置において、
前記信号抽出部が、
所望周波数で互いに位相が90°異なる2相の局所信号を生成する局所信号発生器(26)と、
前記数Nの間引き処理に対応してポリフェーズ分解されたフィルタ(30、31)を有し、前記A/D変換器からN系列で出力された信号をそれぞれ受けて前記2相の局所信号によりベースバンド信号にそれぞれ変換して出力する前記複数Nの直交復調器(27)と、
前記複数Nの直交復調器の出力の同相成分同士の総和を周期Tsで求めて出力する第1の積算器(35)と、
前記複数Nの直交復調器の出力の直交成分同士の総和を周期Tsで求めて出力する第2の積算器(36)とにより構成されていることを特徴とする信号解析装置。 A plurality of N A / D converters (22) for commonly receiving an input signal;
A control unit (24) for providing a sampling clock shifted by Ts / N at a predetermined cycle Ts to the plurality of N A / D converters;
A signal extraction unit (25) that receives data output from the plurality of N A / D converters, extracts a signal component of a desired frequency band from an input signal, and converts the signal component into a baseband signal;
In the signal analysis device having an analysis unit (38) for performing analysis processing on the baseband signal output from the signal extraction unit,
The signal extraction unit is
A local signal generator (26) for generating two-phase local signals that are 90 ° out of phase with each other at a desired frequency;
A filter (30, 31) subjected to polyphase decomposition corresponding to the number N thinning-out processing is received, and the signals output in N series from the A / D converter are respectively received by the two-phase local signals. A plurality of N quadrature demodulators (27) which respectively convert and output baseband signals;
A first integrator (35) for obtaining and outputting a sum of in-phase components of the outputs of the plurality of N quadrature demodulators at a period Ts;
A signal analyzer comprising: a second accumulator (36) configured to obtain and output a sum of orthogonal components of outputs of the plurality of N orthogonal demodulators at a period Ts.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008148026A (en) * | 2006-12-11 | 2008-06-26 | Anritsu Corp | A/d converting device |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07254855A (en) * | 1994-03-16 | 1995-10-03 | Hitachi Ltd | A/d converter |
JPH09252251A (en) * | 1996-03-15 | 1997-09-22 | Tera Tec:Kk | Multiphase clock signal generation circuit and analog/ digital converter |
JP2000059219A (en) * | 1998-08-13 | 2000-02-25 | Mitsubishi Electric Corp | Signal extraction circuit |
JP2002100988A (en) * | 2000-09-26 | 2002-04-05 | Advantest Corp | A/d conversion input delay correction device, method and recording medium |
JP2002246910A (en) * | 2001-02-20 | 2002-08-30 | Advantest Corp | Interleave a/d conversion mode waveform digitizer |
-
2006
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07254855A (en) * | 1994-03-16 | 1995-10-03 | Hitachi Ltd | A/d converter |
JPH09252251A (en) * | 1996-03-15 | 1997-09-22 | Tera Tec:Kk | Multiphase clock signal generation circuit and analog/ digital converter |
JP2000059219A (en) * | 1998-08-13 | 2000-02-25 | Mitsubishi Electric Corp | Signal extraction circuit |
JP2002100988A (en) * | 2000-09-26 | 2002-04-05 | Advantest Corp | A/d conversion input delay correction device, method and recording medium |
JP2002246910A (en) * | 2001-02-20 | 2002-08-30 | Advantest Corp | Interleave a/d conversion mode waveform digitizer |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008148026A (en) * | 2006-12-11 | 2008-06-26 | Anritsu Corp | A/d converting device |
JP4566977B2 (en) * | 2006-12-11 | 2010-10-20 | アンリツ株式会社 | A / D converter |
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