JP2007509333A - 周波数追跡を用いて電波干渉レベルを測定する方法および装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、指定された周波数範囲において電波干渉レベルを測定するための方法に関する。前記方法は、前測定によって周波数範囲を調整し；各測定周波数についてそれぞれ測定すべき信号の一つの測定レベルを検出し；測定された測定レベルを閾値と比較することからなり、測定レベルの閾値が超過されたとき、測定されたレベルが電波干渉レベルとしてそれぞれの測定周波数に関連付けられ；後測定段階において、マークされた各電波干渉レベルをより精密な仕方でその時間的挙動に関して測定することを特徴とする、マークされた各電波干渉レベルについて、後測定に関して交互の循環的な仕方で反復される後測定の測定周波数範囲の平均周波数は、以前の前測定において最近決定された可変電波干渉レベルの平均周波数に関係して追随させられる。

Description

本発明は電波干渉レベルを測定するための方法および装置に関する。

携帯電話技術におけるますます高くなる送信周波数の使用およびデータ技術におけるますます高くなるクロック周波数の使用は、こうした分野における電子機器およびシステムの電磁環境適合性（EMC: electromagnetic compatibility）に関するますます厳しい要求と結びついている。電磁干渉の精確で信頼できる同定および特性評価のための高品質のＥＭＣ測定技術は、この種の電子機器およびシステムの最適化された、ＥＭＣ適合性のある設計のための本質的な要件と見なすことができる。

最大周波数範囲までの広い帯域幅にわたる高度の測定精度と並んで、時間領域および周波数領域における信号統計ならびに電力および雑音の測定のような高度な測定機能が、高品質のＥＭＣ測定技術のための本質的な仕様を表している。

ＥＭＣ測定におけるスペクトル解析器は最大周波数範囲までの高速の周波数測定を強みとしている一方、対照的に、測定受信器は計算集約的な測定機能の高精度計算において実際上の利点が見られる。

ＥＭＣ測定ステーションにおけるスペクトル解析器と測定受信器とのシステム技術的な組み合わせを通じて、二つの機器のそれぞれの強みを一つのシステムに束ねることができる。DE3817500C1はこの種のシステムを開示しているが、そこでは要求される周波数範囲がスペクトル解析器の機能を通じて修正され、測定された電圧レベルがすべての測定周波数において閾値と比較され、測定された電圧レベルが閾値を超えていれば測定周波数に関連付けられた電圧レベルが電波干渉電圧としてマークされる。この方法で電波干渉電圧が同定されるとすぐ、システムはスペクトル解析器機能から測定受信器機能に切り替わる。測定受信器機能では、各測定周波数における電波干渉電圧は電圧レベルに関して何度かサンプリングされ、選択されている統計評価関数によってその時間的挙動に関してより精確に特性評価される。

スペクトル解析器と測定受信器とのこのシステム技術的組み合わせに関する欠点は、特に連続ＥＭＣ測定の場合、周波数が時間的に変化する電波干渉電圧の動的測定に関する困難である。したがって、たとえば一次スイッチモード電源ユニットによって生成されるようなドリフトのあるこの種の電波干渉電圧は、状況によってはドリフトにより比較的すばやく測定受信器の測定周波数範囲の外に出てしまい、したがってその時間的挙動のより精確な解析に関しては前記測定受信器では不足である。

したがって、本発明は、前測定において同定された周波数が変動する電波干渉レベルが前測定に続く後測定において正しく検出され、評価されるような仕方で電波干渉レベルを測定するための方法および装置をさらに発展させる目的に基づいている。

本発明の目的は、請求項に挙げる特徴をもつ、電波干渉レベルを測定するための方法および装置によって達成される。スペクトル解析器の中央周波数が前測定の枠組み内でそれぞれの電波干渉電圧の周波数に一致させられ、スペクトル解析器のこの周波数調整が後測定における測定受信器によって採用されるため、測定受信器の限られた測定周波数範囲がそれぞれの電波干渉電圧の変化した周波数に追随させられ、正しい時間的解析に関して、それぞれに同定された電波干渉電圧が測定受信器の測定周波数内にはいることが保証されうる。

本発明の有利な実施形態が従属請求項において示される。

電波干渉電圧の周波数ドリフトを正しく検出することに加え、電波干渉電圧を測定するための本発明に基づく方法および本発明に基づく装置は、電波干渉電圧の電圧レベルの時間的変化を正しく同定し、これらを測定受信器の周波数追随において正しく考慮に入れることもできる。このようにして、電波干渉電圧を測定するための本発明に基づく方法および本発明に基づく装置を使って、可変周波数・可変振幅の電波干渉電圧の正しい検出および評価を提供することが可能になる。

測定受信器には、スペクトル解析器の測定時間に比べ著しく長い評価時間にわたる後測定における電波干渉電圧の時間的挙動のより厳密な測定をできるようにするいくつかの選択可能な評価関数が統合されていることが好ましい。

電波干渉電圧を測定するための本発明に基づく方法および本発明に基づく装置はそれぞれ、単一の電波干渉電圧のために設計されるのみならず、スペクトル解析器を使って前測定の枠組み内のいくつかの電波干渉電圧の同時同定を可能にし、測定受信器を使って後測定においてすべての同定された電波干渉電圧のその後の評価をも可能にする。

図面は本発明の好ましい実施形態を示している。そうした実施形態について以下により詳細に述べる。

電波干渉電圧を測定するための本発明に基づく方法および本発明に基づく装置は図１から図３において呈示される。

本特許出願においては、電波干渉電圧および測定電圧の用語は、電波干渉レベルおよび測定レベルという一般的に適用可能な意味において使われる。これは、測定パラメータとしての狭義の意味における電圧のみならず、場の強さ、電流など測定信号を特徴付けるその他の測定パラメータをも指す。電圧、測定電圧、電波干渉電圧などの用語は、したがって、レベル、測定レベルまたは電波干渉レベルと自由に交換可能である。

図１に示されるように、所与の選択可能な測定ポジションにおかれた電波干渉電圧を測定するための本発明に基づく装置において、アンテナ１を通じて、任意の有用な信号および／または干渉信号が受信される。電波干渉電圧を測定するための本発明に基づく装置が有用な信号が発生しない測定ポジションにあるという条件では、干渉のない動作の間、雑音信号のみがアンテナ１によって受信される。電波干渉が生じるときはいつも、これはアンテナ１を通じて高周波ユニット２によって受信される。

その後の第一のミキサー３において中間周波数への変換が起こる。この目的のため、周波数が調整できる第一の局部発振器（local oscillator）４が、本発明に基づく装置の測定周波数範囲全体にわたって、好ましくは特定の、調整可能な周波数目盛りを使って調整される。この第一の局部発振器４が特定の測定周波数範囲内である所与の周波数目盛りに関して調整された状態で、受信された高周波電波干渉電圧の周波数スペクトルが、重畳された高周波雑音電圧とともに、第一のミキサー３において中間周波数範囲に変換される。

中間周波ユニット５において、中間周波信号に関するさまざまな信号処理機能（たとえばフィルタ処理線形化など）が実装される。中間周波信号はその後の第二のミキサー６においてベースバンドに変換される。ベースバンドへの変換のための搬送波周波数は第二の局部発振器７によって固定周波数で生成される。

測定周波数範囲の外にある、あるいは選択されているかもしれない任意の下位周波数範囲の外にある望ましくない高周波成分はその後の低域通過フィルタ８においてベースバンド信号から除去される。アナログ‐デジタル変換器においては、アナログの測定電圧がデジタルデータ形式に変換される。デジタル化された時間変動する測定電圧の絶対値形成は、絶対値形成器１０において実装される。デジタル化された時間変動する測定電圧は対数ユニット１１で対数にされて測定結果の片対数表示を与える。

信号の取り出しは記号的なスイッチ１２によって図示されている。この目的のため、スイッチ１２は、取り出しの時間を決める上位の制御ユニット１７から制御信号を受け取る。取り出しの間、測定電圧のデジタル化された電圧レベルは検出器１３に登録される。

検出器１３に登録された測定電圧のデジタル化された電圧レベルはマイクロコンピュータ１４によって読み込まれる。電波干渉電圧と重畳された雑音電圧とからなる測定電圧は、マイクロコンピュータ１４の機能的なスペクトル解析器ユニット１５によって、前記調整可能な周波数目盛りの調整可能な測定周波数範囲全体にわたって測定される。この目的のため、前記第一の発振器４の周波数は、調整可能な周波数目盛り内の調整可能な測定周波数範囲にわたって、マイクロコンピュータ１４の上位の周波数・サンプリング制御ユニット１７によって逐次調整されて、測定電圧の周波数スペクトルが記録される。第一の測定時間にわたって周波数変動のレートに同期しているデジタル測定電圧の取り出しも、前記上位の周波数・サンプリング制御ユニット１７によって実装される。機能的なスペクトル解析器ユニット１５においては、各測定周波数について測定された電圧レベルが調整可能な閾値と比較され、測定された電圧レベルが閾値を超えていれば測定された電圧レベルが電波干渉電圧としてマークされる。測定周波数範囲内で個々の測定周波数において検出された測定信号の電圧レベルは、同定された電波干渉電圧レベルを含めて、メモリ１８内の中間記憶装置内に置かれる。

測定周波数範囲全体にわたる測定電圧の周波数スペクトルの測定が機能的なスペクトル解析ユニット１５によって完了されると、システムの動作は、マイクロコンピュータ１４内に統合されている図１には示されていない上位のプロセス制御ユニットによって機能的な測定受信器ユニット１６に切り替えられる。機能的な測定受信器ユニット１６の測定周波数範囲は一般に機能的なスペクトル解析器ユニット１５の調整可能な測定周波数範囲よりも狭いが、その範囲内において、機能的な測定受信器ユニット１６では個々の同定された電波干渉電圧の時間的挙動のより精密な解析が、第二の測定時間の枠組み内で何度かの取り出し時にわたって実施される。機能的な測定受信器ユニット１６からの測定および評価結果も、メモリ１８内の中間記憶装置中に入れられる。

測定結果のすべては、該結果の可視化およびその後の議論のため、たとえばディスプレイなどの呈示装置１９においてグラフィックに表示される。

図２のフローチャートにおいて方法ステップが呈示されている、電波干渉電圧を測定するための本発明に基づく方法は、最初の方法ステップＳ１０において、機能的なスペクトル解析器ユニット１５によって実行される初期の前測定において、図１に示した本発明に基づく装置の測定周波数の初期化を実施する。それにはたとえば、測定すべき測定周波数範囲のユーザーによって選択される下限周波数を使う。

次の方法ステップＳ２０においては、電波干渉電圧および重畳された雑音電圧からなる測定電圧の電圧レベルが第一の測定時間内に前記選択された測定周波数において検出される。それぞれに測定された電圧レベルは、方法ステップＳ２０において、ユーザーによって選択された閾値と比較される。閾値は通常は測定周波数範囲全体にわたって一定の値であり、全測定周波数範囲にわたって指標として好適である。しかし、原理的には、測定周波数範囲全体にわたって変化のある閾値特性も可能である。

それぞれの測定周波数において測定された測定電圧の電圧レベルが閾値を超えていれば、この測定周波数における測定電圧は電波干渉電圧であるとマークされ、そのセットされた測定周波数がその後の後測定のための中央周波数として確立される。広帯域電波干渉電圧の場合に測定電圧がある所与の周波数範囲にわたって閾値を超えていれば、機能的なスペクトル解析器ユニット１５は、それぞれの平均周波数を決定し、それを中央周波数として確立する。

方法ステップＳ３０では、方法ステップＳ２０で個々の測定周波数において測定された電圧のすべてが、対応する電圧レベルおよび周波数とともに、ならびに閾値を超えている場合にはその中央周波数および電波干渉電圧としてのマークとともに保存される。

測定周波数の値が測定すべき測定周波数範囲のユーザーによって選択された上限周波数よりも低ければ、測定周波数は周波数目盛りの一きざみ分インクリメントされ、新しい測定周波数を用いて方法ステップＳ２０において新しいレベル測定が実施される。あるいはまた、連続測定（掃引）を実施してもよい。

セットされた測定周波数がユーザーによって選択された測定周波数範囲の上限周波数に達したら、機能的なスペクトル解析器ユニット１５における前測定は完了である。当該方法はここで、機能的な測定受信器ユニット１６によって実装される後測定のための動作モードに切り替わる。

方法ステップＳ６０では、前測定において前記機能的なスペクトル解析器ユニット１５によってマークされた電波干渉電圧のそれぞれについて、所与の調整可能な取り出し回数にわたって広がり、前記機能的なスペクトル解析器ユニット１５の第一の測定時間よりも著しく長い第二の測定時間にわたって測定電圧の電圧レベルが測定される。ここで、機能的な測定受信器ユニット１６の測定周波数範囲は、マークされた電波干渉電圧それぞれについて前記機能的なスペクトル解析器ユニット１５によって決定された中央周波数が、後測定のためのそれぞれの測定周波数範囲の中央周波数となるよう選択される。後測定と前測定の循環的な反復に基づいて、後測定の中央周波数は、前測定において同定されたマークされた電波干渉電圧の中央周波数に追随させられ、それにより可変周波数の電波干渉電圧の動的な測定が可能になる。

次の方法ステップＳ７０において、電波干渉電圧の時間的挙動のより精密な解析が、個々の取り出し時に測定された測定電圧の電圧レベルに基づいて、ユーザーによって選択できる計算関数を用いて実施される。この解析は、機能的な測定受信器ユニット１６の測定周波数範囲にわたって行われ、測定周波数範囲の中央周波数としては前記機能的なスペクトル解析器ユニット１５によって決定されたそれぞれの電波干渉電圧の中央周波数が用いられる。ここで、評価関数としては、例として挙げると、ユーザーは以下の関数を選択することができる：
・サンプリング関数：電波干渉電圧の電圧レベルの瞬時値の同定
・最大ピーク関数：電波干渉電圧の電圧レベルの最大値の同定
・最小ピーク関数：電波干渉電圧の電圧レベル最小値の同定
・擬似ピーク関数：信号の干渉力を評価する評価
・平均関数：電波干渉電圧の電圧レベルのサンプリング値の線形平均
・二乗平均平方根（RMS）関数：電波干渉電圧の電圧レベルのサンプリング値の二乗平均
方法ステップＳ８０では、それぞれの電波干渉電圧に関連付けられた、機能的な測定受信器ユニット１６の測定周波数範囲内の測定周波数のすべてについて、それぞれに選択された評価関数によって決定された電圧レベル関数値が、電波干渉電圧のより精密な時間的解析の結果として保存される。

機能的なスペクトル解析器ユニット１５によってマークされた電波干渉電圧のすべてがまだ機能的な測定受信器ユニット１６によって後測定の枠組みにおいて精密に測定されてはいない場合、後測定においてまだ測定されていない次の電波干渉電圧について時間的挙動のより精密な測定が方法ステップＳ６０において行われる。その際、機能的な測定受信器ユニット１６の測定周波数範囲の中央周波数は、これから測定すべき電波干渉電圧の、機能的なスペクトル解析器ユニット１５によって決定された中央周波数にセットする。そして、機能的な測定受信器ユニット１６の前記セットされた測定周波数範囲内で、測定すべき電波干渉電圧の電圧レベルの反復的なサンプリングが実施される。

前測定において機能的なスペクトル解析器ユニット１５によってマークされた電波干渉電圧のすべてが後測定において機能的な測定受信器ユニット１６によってより精密に測定され、解析されたら、ユーザーがＥＭＣ測定の終了を意図しない限り、電波干渉電圧を測定するための本発明に基づく方法は、上位のプロセス制御ユニットによって、もとの機能的なスペクトル解析器ユニット１５による前測定に切り換えられる。これから方法ステップＳ１０において繰り返される前測定において、スペクトル解析器の測定周波数は、測定すべき測定周波数範囲の下限周波数に一致するようセットされる。

図３は、電波干渉電圧の測定の例示的な測定結果がディスプレイ装置１９に呈示されたところを示している。後測定の結果のためにリザーブされているディスプレイの上側領域２０では、ある同定された電波干渉電圧についてこの例では約99.4MHzの決定された中央周波数を用い、電圧レベル値および周波数値が擬似ピークおよび平均関数を使った評価として呈示されている。ディスプレイの下側領域２１では、電波干渉電圧の周波数スペクトルが、機能的なスペクトル解析器ユニット１５の測定周波数範囲において、隣接雑音電圧を含めて、使用されている測定周波数範囲の中央周波数として決定された電波干渉電圧の中央周波数とともに呈示されている。前測定および後測定の結果は、同定されている残りの電波干渉電圧についても同様の仕方で呈示されることができる。評価関数のスペクトル特性、今の例での擬似ピーク関数および平均関数が下側領域２１において追加的に呈示されることもできる。

本質的な点は、周波数調整が後処理のたびごとに行われるということである。後測定では、新規の最大値が保存され、および／またはそれが以前に登録された最大値のどれよりも大きい場合には以前に保存された最大値に上書きされる。この新しい最大値に関連付けられた周波数値も保存される。

本発明は記載されている例示的な実施形態に制限されるものではない。記載されている機能および要素のいずれも、必要に応じて別の機能や要素と組み合わせることができる。

電波干渉電圧を測定するための本発明に基づく装置の例示的な実施形態の回路図である。 電波干渉電圧を測定するための本発明に基づく方法のフローチャートである。 電波干渉電圧を測定するための本発明に基づく方法および／または本発明に基づく装置からの例示的な結果のグラフィック表現である。

Claims (6)

1. 所与の周波数範囲内の電波干渉レベルを測定するための方法であって、前測定において周波数範囲が調整され、各測定周波数において測定すべき信号の測定レベルが検出されて閾値と比較され、各測定周波数で測定されたレベルは該測定レベルが前記閾値を超えていれば電波干渉レベルとしてマークされ、マークされた各電波干渉レベルがそのそれぞれの時間的挙動に関して後測定においてより精密に測定される方法であって、
   前記前測定と交互に循環的に繰り返される前記後測定の測定周波数範囲の中央周波数が、マークされた各電波干渉レベルについて、先行する前測定において決定されたばかりの変化する電波干渉レベルの中央周波数に追随させられることを特徴とする方法。
2. 請求項１記載の電波干渉レベルを測定する方法であって、
   先行する前測定に対し周波数および／または測定レベルに関して変動する各電波干渉レベルの測定レベルが、前記後測定と交互に循環的に繰り返される各前測定において決定されることを特徴とする方法。
3. 請求項１または２記載の、電波干渉レベルを測定するための方法であって、
   前記前測定における周波数範囲が所与の周波数目盛り内で調整されることを特徴とする方法。
4. 請求項１ないし３のうちいずれか一項記載の、電波干渉レベルを測定するための方法であって、
   各電波干渉レベルの測定レベルが、前記前測定の第一の測定時間と比べて 前記後測定の第二の測定時間において何回か繰り返して測定されることを特徴とする方法。
5. 請求項４記載の、電波干渉レベルを測定するための方法であって、
   いくつかの変更可能な評価方法のうちの一つに従って評価されるレベルが、マークされた各電波干渉レベルについて、前記後測定において繰り返してサンプリングされる一連の測定レベルから決定されることを特徴とする方法。
6. 請求項１ないし４のうちいずれか一項記載の、電波干渉レベルを測定するための装置であって、前測定の枠組みにおいて電波干渉レベルを同定し、該同定された電波干渉レベルの平均周波数を決定するための機能的なスペクトル解析器ユニット（１５）と、後測定の枠組みにおいて前記機能的なスペクトル解析器ユニット（１５）によって同定された電波干渉レベルの測定レベルの複数サンプリングのため、および該サンプリングされた測定レベルの統計的評価のための機能的な測定受信器ユニット（１６）とを有することを特徴とする装置。
   

Images