JP2008076112A

JP2008076112A - シグナル・アナライザ及び周波数領域データ生成方法

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Publication number: JP2008076112A
Application number: JP2006253262A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Miyake; 健一三宅; Hiroyuki Sankaki; 宏之山垣; Kuniharu Hori; 邦晴堀
Original assignee: Tektronix International Sales GmbH
Current assignee: Tektronix International Sales GmbH
Priority date: 2006-09-19
Filing date: 2006-09-19
Publication date: 2008-04-03
Anticipated expiration: 2026-09-19
Also published as: JP4675300B2; CN101558318B; WO2008072091A2; CN101558318A; WO2008072091A3; EP2069806A2; US7945407B2; US20080144856A1

Abstract

【課題】広帯域の被測定信号の周波数領域データの測定を可能にしたシグナル・アナライザ及び周波数領域データ生成方法を提供する。
【解決手段】周期性のある入力信号Ｆｓの複数の周波数帯域Ｆｄ−１〜Ｆｄ−ｎごとに時間領域データを取得する（ステップＳ１０〜６０）。取得した複数の周波数帯域のうち、周波数帯域Ｆｄ−１及びＦｄ−２の時間領域データから共通周波数帯域の時間領域データを抽出し（ステップＳ７０）、これら共通周波数帯域の時間領域データの時間関係を互いにずらしながら相関性を判定し、対応関係にある時間領域データを特定する（ステップＳ８０，９０）。隣接する周波数帯域Ｆｄ−１及びＦｄ−２の時間領域データのうち、対応する時間領域データをそれぞれ周波数領域データに変換して（ステップＳ１００）、これら周波数領域データを合成し（ステップＳ１１０）、合成周波数領域データを生成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、シグナル・アナライザ及び周波数領域データ生成方法に関する。詳細には、周期性のある入力信号の複数の周波数帯域の時間領域データを取得し、隣接する周波数帯域の共通周波数帯域の相関を利用してこれらを合成することで、広帯域の入力信号を測定できるシグナル・アナライザ及び周波数領域データ生成方法に関する。

近年、インターネットや携帯電話等では、大容量かつ高速にデータ通信を行う広帯域通信が主流となっている。広帯域通信への移行に伴い、これらデータ信号の品質を周波数領域で測定するシグナル・アナライザにおいても、広帯域化が要求されている。なお、シグナル・アナライザは、被測定信号の時間領域データ、周波数領域データを生成し、これらデータを利用して被測定信号を様々な観点から解析できる装置である。

広帯域測定を実現する技術の一つとして、特許文献１（対応日本出願公開番号：特開２００５−０２４４８７）には、複数の周波数変換パスを設けることで、広帯域信号の測定を可能にしたシグナル・アナライザが開示されている。具体的には、シグナル・アナライザは、第１、第２及び第３周波数変換パスを有しており、これらの複数の周波数変換パスによって連続する異なる周波数帯域の時間領域データを取得する。そして、これら連続する異なる周波数帯域を合成した合成周波数帯域の帯域幅に応じて、これらの時間領域データを補間によってデータ数を増加させた後、ＦＦＴ演算処理により１つの周波数領域データを生成することで、一度に広帯域の信号を測定可能にしている。

米国特許出願公報第２００５／００２１２６１号明細書

しかしながら、上記特許文献１に開示されるシグナル・アナライザでは以下に示す問題がある。
（１）上記シグナル・アナライザでは、広帯域の信号を解析するために、複数の周波数変換パスが必要となるため、単体の周波数変換パスにより信号を解析する場合と比較して、シグナル・アナライザのコストが高くなるという問題がある。
（２）複数の周波数変換パスにより広帯域の信号を解析する場合でも、ハードウェアの処理速度の限界から、一度に取得できる周波数帯域幅には限界がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、広帯域の被測定信号の周波数領域データの測定を可能にしたシグナル・アナライザ及び周波数領域データ生成方法を提供する。

本発明のシグナル・アナライザは、上記課題を解決するために、周期性を有する入力信号を受けて、隣接部分に共通周波数帯域を設けた前記入力信号の複数の周波数帯域それぞれの時間領域データを異なる時間において取得するデータ取得手段と、取得した前記複数の周波数帯域の時間領域データのうち、隣接する周波数帯域の前記共通周波数帯域の時間領域データをそれぞれ抽出し、抽出した前記共通周波数帯域の時間領域データを用いて前記隣接する周波数帯域の互いに対応する時間領域データを特定し、前記対応する時間領域データをそれぞれ周波数領域データに変換して合成する演算手段とを備えることを特徴とする。

このとき、もし隣接する周波数帯域の互いに対応する時間領域データが所定数に満たないときには、データ取得手段が隣接する周波数帯域の一方又は両方の前記時間領域データを再度取得するようにしても良い。

また本発明の周波数領域データ生成方法は、周期性を有する入力信号から、隣接部分に共通周波数帯域を設けた前記入力信号の複数の周波数帯域それぞれの時間領域データを異なる時間において取得するデータ取得ステップと、取得した前記複数の周波数帯域の時間領域データから、隣接する周波数帯域の前記共通周波数帯域の時間領域データをそれぞれ抽出する抽出ステップと、抽出した前記共通周波数帯域の時間領域データを用いて前記隣接する周波数帯域の互いに対応する時間領域データを特定する対応データ特定ステップと、前記対応する時間領域データをそれぞれ周波数領域データに変換して合成する合成周波数領域データ生成ステップとを備えることを特徴とする。

本発明によれば、アナログ・デジタル変換回路のサンプリング周波数によって入力信号の帯域幅が制限されることはなく、広帯域の入力信号の周波数領域データを生成できる。また、本発明によれば、複数の周波数変換パスを使用しなくても広帯域の入力信号を測定することができるため、複数の周波数変換パスを使用する場合と比較して、低コスト化を図ることができる。更に、本発明は、複数の周波数変換パスを使用したシグナル・アナライザでも実施でき、この場合、一度に生成できる周波数領域データの帯域幅が広いため、より短時間で広帯域の周波数領域データを生成できる。

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。
まず、被測定信号Ｄ１を測定するためのシグナル・アナライザ１０の構成について説明する。図１は、シグナル・アナライザ１０のブロック図である。本発明によるシグナル・アナライザ１０は、周期性のある被測定信号を受けて、その周期性を利用してそれぞれ別々に取得した時間領域データから生成される周波数領域データを合成し、広帯域の合成周波数領域データを生成する。

図１に示すように、シグナル・アナライザ１０は、増幅回路１２と、データ取得部３０（データ取得手段）と、メモリ２２と、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)２４（演算手段）と、ディスプレイ２６と、制御部２８（制御手段）とを備えている。更にデータ取得部３０は、Ａ／Ｄ変換回路２０と、アナログ・ダウンコンバータを構成する局部発振器１４とミキサ１６とＢＰＦ(Band-Pass Filter)１８とを備えている。

データ取得部３０は、被測定信号の複数の周波数帯域（図２にＦｄ−１〜Ｆｄ−６として示す）それぞれ時間領域データを生成する。なお、複数の周波数帯域Ｆｄ−１〜Ｆｄ−６の隣接する部分には、図２でＦｃ１２〜Ｆｃ５６として示す重複する共通周波数帯域がそれぞれ設けられる。

増幅回路１２は、入力端子から入力される被測定信号Ｄ１（入力信号）を増幅させてミキサ１６に供給する。

局部発振器１４は、入力される被測定信号Ｄ１を周波数変換させるための局部発振信号Ｄ２を生成してミキサ１６に供給する。また、局部発振器１４は、後述する制御部２８からの制御信号Ｄ５に基づいて、局部発振信号Ｄ２の周波数を切り替える。

ミキサ１６は、入力される局部発振信号Ｄ２及び被測定信号Ｄ１を掛け合わせてＩＦ（中間周波数）信号Ｄ３を生成してＢＰＦ１８に供給する。

ＢＰＦ１８は、ミキサ１６から周波数変換（ダウンコンバート）されて供給されたＩＦ信号Ｄ３のうち所定帯域幅以外の周波数成分をカットしてＡ／Ｄ変換回路２０に供給する。

Ａ／Ｄ変換回路２０は、ＢＰＦ１８から出力された所定の周波数帯域のＩＦ信号Ｄ３をデジタル信号の時間領域データに変換する。

メモリ２２は、局部発振信号Ｄ２の周波数の切り替えによって周波数変換された被測定信号Ｄ１の周波数帯域Ｆｄ−１〜Ｆｄ−６それぞれ（図２参照）の時間領域データを周波数帯域識別値ｎ（ｎは自然数）に対応付けて記憶する。これにより、周波数帯域識別値ｎを参照することで、メモリ２２に記憶された複数の時間領域データが、被測定信号Ｄ１のいずれの周波数帯域に対応しているかを読み出すことができる。

ＤＳＰ２４は、隣接する周波数帯域それぞれの共通周波数帯域の時間領域データをデジタル・フィルタ演算によって抽出する。このデジタル・フィルタ演算は、共通周波数帯域を通過帯域とするバンドパス・フィルタをデジタル演算によって実現するものである。次にこの抽出した共通周波数帯域の時間領域データの相関性を判定する。相関性は、例えばユーザが所定の相関係数（例えば、０．９）を設定し、この設定した相関係数を基準として判定する。このとき、ＤＳＰ２４は、隣接する２つの周波数帯域それぞれの共通周波数帯域に係る時間領域データを互いに時間軸方向にずらしながら相関係数を算出する。これら時間領域データは、異なる時間に取得されたものであるが、被測定信号に周期性があり、しかもデジタル・フィルタ演算で共通周波数帯域の周波数成分のみとなっているので、互いの時間関係をずらしていくと、設定した所定の相関係数以上となる時間領域データの部分が現れる。この所定相関係数以上の相関がある隣接する周波数帯域それぞれの共通周波数帯域に係る時間領域データの部分を互いに対応関係にある時間領域データとして特定する。言い換えると、これら対応関係にある時間領域データは、時間軸上で波形として描いたときに、それら波形が非常に良く似た波形を描く部分である。なお、もし所定相関係数以上となる時間領域データの部分がユーザの設定する所定データ数に満たない場合には、再度、時間領域データを取得するようにしても良い（後述）。

隣接する周波数帯域それぞれの共通周波数帯域に係る時間領域データ間の対応関係が判明すれば、共通周波数帯域に係る時間領域データの取得された時間から、共通周波数帯域以外の周波数成分も含めた隣接する２つの周波数帯域それぞれの時間領域データの対応するデータが特定できる。そこで、ＤＳＰ２４は、これら隣接する２つの周波数帯域の対応する時間領域データをＦＦＴ演算処理してそれぞれを周波数領域データに変換し、続いてこれら隣接する周波数帯域の周波数領域データを合成する。隣接する周波数帯域の周波数領域データの合成が終了すると、ＤＳＰ２４はデータ取得信号Ｄ４を制御部２８に供給すると共に、ディスプレイ２６に合成した隣接する周波数帯域の周波数領域データを供給する。なお、ＤＳＰ２４は、デジタル・ダウンコンバータとしても機能し、アナログ・ダウンコンバータにおける周波数変換と合わせて、取得された時間領域データをユーザの設定等に応じてデジタル演算により更に周波数変換することもできる。

制御部２８は、ＤＳＰ２４からデータ取得信号Ｄ４が供給されると、メモリ２２から周波数帯域識別値ｎを読み出してこれをインクリメントする。そして、制御部２８は、周波数帯域識別値ｎに基づく各周波数帯域に対応した制御信号Ｄ５を生成して局部発振器１４に供給する。インクリメントされた周波数帯域識別値ｎはメモリ２２に記憶される。

ディスプレイ２６は、ＤＳＰ２４から供給される周波数領域データに基づいて画像信号を生成して、画像信号に基づいた表示動作を行い、被測定信号Ｄ１を周波数領域データとして画面に表示する。

次に、被測定信号Ｄ１の周波数領域データを生成する原理について説明する。図２は、被測定信号Ｄ１の周波数領域データを生成する原理を説明する図である。図２において、グラフの横軸は周波数であり、縦軸は振幅である。

本実施の形態では、図２に示すように、被測定信号Ｄ１の占有周波数帯域Ｆｓ及びその前後の帯域を含めた周波数帯域を、複数の周波数帯域Ｆｄ−１〜Ｆｄ−６ごとの時間領域データを順次取得する。これら周波数帯域それぞれの帯域幅は、好適には、使用するシグナル・アナライザで一度に取得できる最大の帯域幅である。このとき、隣接する周波数帯域の隣接部分には重複する共通周波数帯域Ｆｃ（Ｆｃ１２〜Ｆｃ５６）が設けられる。

本発明では、被測定信号Ｄ１として、上述の如く、時間領域から見て、ほぼ同一の波形の信号が周期的に繰り返して現れる周期性のあるものを対象とする。このため、本発明では、異なる周波数帯域Ｆｄ−１〜Ｆｄ−６の時間領域データをそれぞれ異なる時間に取得するが（後述）、被測定信号Ｄ１の周期性のため、これら時間領域データ間には相関係数の高いデータが存在する。

ＢＰＦ１８の通過周波数帯域幅Ｆ_BPFは、各周波数帯域の帯域幅と例えば同一に設定される。制御部２８は、周波数帯域Ｆｄ−１〜Ｆｄ−６それぞれの時間領域データを取得する際に、ミキサ１６の出力信号の周波数帯域Ｆｄ−１〜Ｆｄ−６のそれぞれに対応する周波数帯域がＢＰＦ１８の通過周波数帯域幅Ｆ_BPF内に収まるように局部発信器１４の局部発振信号Ｄ２の局部周波数を制御する。図２では、周波数帯域Ｆｄ−ｎ（ｎは自然数）の時間領域データ取得時に使用する局部発振信号Ｄ２の局部周波数をＦｏｎ（ｎは自然数）として示している。メモリ２２には、各周波数帯域に対応した時間領域データが周波数帯域識別値ｎに対応付けられて記憶される。ＤＳＰ２４は、隣接する周波数帯域それぞれの共通周波数帯域Ｆｃの時間領域データの相関性を判定し、相関性が所定値（例えば、相関係数が０．９）以上ある時間領域デ―タを対応関係にあるデータとして特定する。この対応関係を用いて、共通周波数帯域Ｆｃ以外の周波数成分も含めた隣接する周波数帯域それぞれの時間領域データ中の対応する時間領域データをそれぞれ周波数領域データに変換し、一つの周波数領域データに合成する。このようにして、本実施の形態では、広帯域の被測定信号Ｄ１の周波数領域データを生成している。

次に、上述した測定原理に基づいたシグナル・アナライザ１０の動作について図１〜図４を参照して説明する。図３は、シグナル・アナライザ１０の動作を示すフローチャートである。図４は、各周波数帯域の時間領域データの取得タイミングの一例を示すグラフである。図４において、横軸は周波数であり、縦軸は時間である。

まず、図３に示すように、ステップＳ１０で、局部発振信号Ｄ２の周波数を第ｎ局部周波数に設定し、周波数帯域Ｆｄ−ｎの時間領域データを取得する。具体例では、制御部２８は、測定が開始されると、メモリ２２の周波数帯域識別値ｎに初期値「１」を設定し、これに対応した周波数帯域Ｆｄ−１の制御信号Ｄ５を生成して局部発振器１４に供給する。局部発振器１４は、制御信号Ｄ５に基づいて局部発振信号Ｄ２の周波数を第１局部周波数Ｆｏ１（図２参照）に切り替えて、切り替えた局部発振信号Ｄ２をミキサ１６に供給する。ミキサ１６は、被測定信号Ｄ１と局部発振信号Ｄ２とを掛け合わせてＩＦ信号Ｄ３を生成してＢＰＦ１８に供給する。ＢＰＦ１８は、ダウンコンバートされたＩＦ信号Ｄ３のうち周波数帯域Ｆｄ−１に対応した信号のみを通過させてＡ／Ｄ変換回路２０に供給する。

ステップＳ２０でＡ／Ｄ変換回路２０は、ＢＰＦ１８を通過した周波数帯域Ｆｄ−１に対応した信号をデジタル信号の時間領域データに変換する。ステップＳ３０でメモリ２２は、デジタル信号に変換された周波数帯域Ｆｄ−１の時間領域データを周波数帯域識別値「１」の領域に対応付けて記憶する。このようにして、周波数帯域Ｆｄ−１の時間領域データを図４に示す時間Ｔ１内において取得する。

ステップＳ３５で制御部２８は、メモリ２２の周波数帯域識別値ｎ（ｎ＝１）をインクリメントして、周波数帯域識別値ｎを「２」に更新する。

ステップＳ４０で、局部発振信号Ｄ２の周波数を第ｎ局部周波数に設定し、周波数帯域Ｆｄ−ｎの時間領域データを取得する。具体例では、制御部２８は、ＤＳＰ２４からデータ取得信号Ｄ４が供給されると（周波数帯域Ｆｄ−１の時間領域データの取得が終了すると）、メモリ２２から周波数帯域識別値「２」を読み出し、この周波数帯域識別値「２」に対応した周波数帯域Ｆｄ−２の制御信号Ｄ５を局部発振器１４に供給する。局部発振器１４は、制御信号Ｄ５に基づいて、局部発振信号Ｄ２の周波数を第１局部周波数Ｆｏ１から第２局部周波数Ｆｏ２に切り替えて（図２参照）、切り替え後の局部発振信号Ｄ２をミキサ１６に供給する。ミキサ１６は、被測定信号Ｄ１と局部発振信号Ｄ２とを掛け合わせてＩＦ信号Ｄ３を生成してＢＰＦ１８に供給する。ＢＰＦ１８は、ダウンコンバートされたＩＦ信号Ｄ３のうち周波数帯域Ｆｄ−２に対応した信号のみを通過させてＡ／Ｄ変換回路２０に供給する。

ステップＳ５０で、Ａ／Ｄ変換器２０が周波数帯域Ｆｄ−ｎの時間領域データを生成する。具体例では、Ａ／Ｄ変換回路２０は、ＢＰＦ１８を通過した周波数帯域Ｆｄ−２に対応した信号をデジタル信号の時間領域データに変換する。

ステップＳ６０でメモリ２２は、周波数帯域Ｆｄ−ｎの時間領域データを周波数帯域識別値ｎに対応付けて記憶する。具体例では、メモリ２２は、デジタル信号に変換された周波数帯域Ｆｄ−２の時間領域データを周波数帯域識別値「２」の領域に対応付けて記憶する。このようにして、図４に示す時間Ｔ２内において周波数帯域Ｆｄ−１に隣接する周波数帯域Ｆｄ−２の時間領域データを取得する。

ステップＳ７０で、隣接する周波数帯域それぞれの時間領域データから共通周波数帯域Ｆｃ１２に係る時間領域データをデジタル・フィルタ演算により抽出する。このデジタル・フィルタ演算は、共通周波数帯域Ｆｃ１２の帯域を持つバンドパス・フィルタに通した場合に得られる結果と等価なことを、デジタル演算で行うものである。

ステップＳ８０でＤＳＰ２４は、隣接する周波数帯域の時間領域データの対応関係が求まったか否かを判定する。具体例では、フィルタ演算により（ステップＳ７０）、周波数帯域Ｆｄ−１及び周波数帯域Ｆｄ−２の共通周波数帯域Ｆｃ１２の時間領域データが得られたときは、これらの時間関係をずらしながら相関係数を計算し、所定値（例えば、０．９）以上の相関係数が得られる時間領域データを対応関係にある時間領域データとして特定する。そして、特定した隣接する周波数帯域の時間領域データ間で対応関係があると判定したときにはステップＳ９０に進む。

一方、フィルタ演算により、共通周波数帯域Ｆｃ１２の時間領域データが得られないとき、又は相関係数が０．９未満の時間領域データしかないときには、相関性がないと判定してステップＳ４０に戻る。この場合のステップＳ４０では、相関性の高い時間領域データが得られるように、周波数帯域Ｆｄ−２の測定時間や測定周期等を変更し、再度周波数帯域Ｆｄ−２（図４中破線で囲まれた部分）の測定を行い、時間Ｔ２’内において周波数帯域Ｆｄ−２の時間領域データを取得する（図４参照）。

ステップＳ９０でＤＳＰ２４は、周波数帯域Ｆｄ−１及びＦｄ−２それぞれの時間領域データ間で対応関係がある（例えば、相関係数が０．９以上）と判定された時間領域データのデータ数が所定数以上求まったか否かを判定する。所定数以上であると判定した場合には、ステップＳ１００に進む。一方、所定数以上でないと判定した場合には、ステップＳ４０に戻る。この場合のステップＳ４０では、相関性の高い共通周波数帯域Ｆｃ１２の時間領域データが所定数以上得られるように、周波数帯域Ｆｄ−２の測定時間や測定周期等を変更し、再度、周波数帯域Ｆｄ−２の測定を行う。そして、相関性の高いデータが所定数以上得られるまで、ステップＳ４０〜ステップＳ９０までの処理を繰り返す。

なお、上述したステップＳ８０及びステップＳ９０において、隣接する周波数帯域の相関性を向上させて周波数帯域の再測定を減らす方法としては例えば以下の方法が挙げられる。
（１）各周波数帯域の測定時間の長さを変更して長くする。これにより、共通周波数帯域Ｆｃ１２の時間領域データも多くなり、相関係数の高い時間領域データが多くなる。
（２）測定開始のタイミングを調節し、被測定信号の周期とタイミングを合わせる。例えば、被測定信号Ｄ１の周期の繰り返しの開始部分でトリガをかけ、このトリガに応じて時間領域データを取得する。どの部分を開始部分とするかは、ユーザがトリガ条件を予め設定しておくことで決定される。トリガ条件は、時間領域データを用いた設定、周波数領域データを用いた設定、又はこれらを組み合わせて設定しても良い。

ステップＳ１００で、共通周波数帯域に係る時間領域データを用いて特定された隣接する周波数帯域の時間領域データの対応関係を用いて、ＤＳＰ２４が共通周波数帯域以外の周波数成分も含めた隣接する周波数帯域の時間領域データのうち、対応関係のある時間領域データをそれぞれＦＴＴ演算して周波数領域データに変換する。具体例としては、ＤＳＰ２４が、周波数帯域Ｆｄ−１及び周波数帯域Ｆｄ−２の時間領域データのうち、互いに対応関係がある時間領域データのそれぞれをＦＦＴ演算処理して周波数領域データに変換する。

ステップＳ１１０で、隣接する周波数帯域の周波数領域データ同士を合成する。具体例としては、ＤＳＰ２４が、周波数帯域Ｆｄ−１及び周波数帯域Ｆｄ−２それぞれ周波数領域データを１つに合成し、合成周波数領域データを生成する。なお、共通周波数帯域Ｆｃ１２に係る周波数領域データについては、周波数帯域Ｆｄ−１の時間領域データから生成したものと、周波数帯域Ｆｄ−２の時間領域データから生成したものの２つが生じる。この場合、一方の周波数領域データだけを採用して合成周波数領域データを生成しても良いし、共通周波数帯域の中間から上半分及び下半分の帯域について、周波数帯域Ｆｄ−１及びＦｄ−２の時間領域データから生成した周波数領域データをそれぞれ採用して合成周波数領域データを生成しても良い。他の周波数帯域に関しても同様である。

ステップＳ１２０でＤＳＰ２４は、全周波数帯域（帯域Ｆｄ−１〜帯域Ｆｄ−６）の時間領域データを取得したか否かをメモリ２２の周波数帯域識別値ｎに基づいて判断する。全周波数帯域の時間領域データを取得した場合（周波数帯域識別値ｎ＝６）には１３０に進み、全周波数帯域の時間領域データの測定が終了していない場合（周波数帯域識別値ｎ≠６）には、ステップＳ３５に進む。本実施の形態では、ここまでの説明でメモリ２２の周波数帯域識別値ｎが「２」となっているので、ステップＳ３５に進む。

後述のステップＳ３５，Ｓ４０の局部発振器１４の局部周波数の設定変更（切り替え）は、図４に示す時間Ｔ２と時間Ｔ３の間の時間Ｔ２３内で行われる。また、上述したステップＳ７０〜１２０までの隣接する周波数帯域の共通周波数帯域の時間領域データの相関係数の計算やＦＴＴ演算は、基本的にはデータ取得と並列して行われるが、時間Ｔ２３内でも行っても良い。

ステップＳ３５では、メモリ２２の周波数帯域識別値ｎがインクリメントされ、ステップＳ４０に進む。本実施の形態では、ここまでの説明で周波数帯域識別値ｎが「２」となっているため「３」に更新される。

ステップＳ４０で制御部２８は、上述したように、周波数帯域識別値ｎ（ｎ＝３）に基づいて周波数帯域Ｆｄ−３に対応した制御信号Ｄ５を局部発振器１４に供給する。局部発振器１４は、この制御信号Ｄ５に基づいて、局部発振信号Ｄ２の周波数を周波数帯域Ｆｄ−２に対応した第２局部周波数Ｆｏ２から周波数帯域Ｆｄ−３に対応した第３局部周波数Ｆｏ３に切り替えて、切り替え後の局部発振信号Ｄ２をミキサ１６に供給する。Ａ／Ｄ変換回路２０は、ＢＰＦ１８を通過した周波数帯域Ｆｄ−３の信号を時間領域データに変換し（ステップＳ５０）、図４に示す時間Ｔ３内における周波数帯域Ｆｄ−３の時間領域データをメモリ２２の周波数帯域識別値「３」の領域に対応付けて記憶する（ステップＳ６０）。そして、ＤＳＰ２４は、メモリ２２から周波数帯域Ｆｄ−２及び周波数帯域Ｆｄ−３の時間領域データを読み出し、周波数帯域Ｆｄ−２及び周波数帯域Ｆｄ−３の共通周波数帯域Ｆｃ２３を抽出し（ステップＳ７０）、互いに時間関係をずらしながら相関性を判定し、対応関係にある時間領域データを特定する（ステップＳ８０，ステップＳ９０）。対応関係にある時間領域データが所定数以上ある場合には、共通周波数帯域Ｆｃ２３以外の周波数成分も含め、隣接する周波数帯域Ｆｄ−２及びＦｄ−３それぞれの時間領域データのうち、対応関係にある時間領域データをＦＦＴ演算処理により周波数領域データに変換して（ステップＳ１００）、周波数帯域Ｆｄ−２及び周波数帯域Ｆｄ−３の周波数領域データを一つの周波数領域データに合成する（ステップＳ１１０）。

このような処理を、本実施の形態では周波数帯域識別値ｎが「６」となるまで、つまり周波数帯域Ｆｄ−６の周波数領域データを取得するまで繰り返す。これにより、周波数帯域Ｆｄ−１〜周波数帯域Ｆｄ−６のそれぞれの周波数領域データが一つの周波数領域データに合成され、被測定信号Ｄ１の占有周波数帯域Ｆｓを含む合成周波数領域データが生成される。

ステップＳ１３０でＤＳＰ２４は、全周波数帯域の周波数領域データの合成が終了すると、合成した周波数領域データをディスプレイ２６に供給する。ディスプレイ２６の画面には、図２に示すように、一つに合成された被測定信号Ｄ１の周波数領域データが表示される。なお、ディスプレイ２６の表示は、本実施の形態のように被測定信号Ｄ１の全周波数帯域の合成が終了した後に行っても良いし、隣接する周波数帯域の周波数領域データの合成が終了するごとに遂次行っても良い。

本実施の形態によれば、Ａ／Ｄ変換回路２０のサンプリング周波数によって被測定信号Ｄ１の帯域幅が制限されることはなく、広帯域の被測定信号Ｄ１の周波数領域データを生成できる。
また、本実施の形態によれば、複数の周波数帯域（Ｆｄ−１〜Ｆｄ−６）のそれぞれを信号を、ＢＰＦ１８の周波数帯域Ｆ_BPFまでダウンコンバートさせてそれぞれの周波数帯域の時間領域データを取得するため、１個のＢＰＦ１８で足りる。これにより、シグナル・アナライザ１０の小型化及び低コスト化が図られる。
ただし、本発明は、複数の周波数変換パスを使用したシグナル・アナライザであっても実施できる。即ち、複数の周波数帯域（Ｆｄ−１〜Ｆｄ−６）それぞれ時間領域データを特許文献１に示す如き複数の周波数変換パスを用いて求めても良い。この場合、一度に生成される周波数領域データの周波数帯域幅が広いため、より短時間で広帯域の周波数領域データを生成できる。

なお、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
例えば、上述した実施の形態では、被測定信号Ｄ１の周波数領域データを６つの周波数帯域から得た時間領域データから生成する例を示したが、これに限定されることはなく、少なくとも２以上の周波数帯域であれば本発明を適用することができる。更に、複数の周波数帯域は同一の帯域幅に設定されていたが、複数の周波数帯域のそれぞれは異なる帯域幅に設定されていても良い。この場合には、各周波数帯域に対応させてＢＰＦ１８の通過周波数帯域幅も変更させる。

本発明の一実施形態に係るシグナル・アナライザの構成ブロック図である。被測定信号の測定原理を示すグラフである。シグナル・アナライザの動作を示すフローチャートである。異なる周波数帯域の時間領域データ取得タイミングの一例を示す図である。

符号の説明

Ｆｃ１２〜Ｆｃ５６…共通周波数帯域、Ｆｓ…占有周波数帯域、ｎ…周波数帯域識別値、Ｄ１…被測定信号（入力信号）、Ｄ２…局部発振信号、Ｄ３…ＩＦ信号、Ｄ４…データ取得信号、Ｄ５…制御信号、１０…シグナル・アナライザ、１２…増幅回路、１４…局部発振器、１６…ミキサ、１８…ＢＰＦ、２０…Ａ／Ｄ変換回路、２２…メモリ、２４…ＤＳＰ（演算手段）、２６…ディスプレイ、２８…制御部（制御手段）、３０…データ取得部（データ取得手段）

Claims

周期性を有する入力信号を受けて、隣接部分に共通周波数帯域を設けた前記入力信号の複数の周波数帯域それぞれの時間領域データを異なる時間において取得するデータ取得手段と、
取得した前記複数の周波数帯域の時間領域データのうち、隣接する周波数帯域の前記共通周波数帯域の時間領域データをそれぞれ抽出し、抽出した前記共通周波数帯域の時間領域データを用いて前記隣接する周波数帯域の互いに対応する時間領域データを特定し、前記対応する時間領域データをそれぞれ周波数領域データに変換して合成する演算手段と
を備えることを特徴とするシグナル・アナライザ。
前記互いに対応する時間領域データが所定数に満たないときに、前記データ取得手段が前記隣接する周波数帯域の一方又は両方の前記時間領域データを再度取得する
ことを特徴とする請求項１記載のシグナル・アナライザ。
周期性を有する入力信号から、隣接部分に共通周波数帯域を設けた前記入力信号の複数の周波数帯域それぞれの時間領域データを異なる時間において取得するデータ取得ステップと、
取得した前記複数の周波数帯域の時間領域データから、隣接する周波数帯域の前記共通周波数帯域の時間領域データをそれぞれ抽出する抽出ステップと、
抽出した前記共通周波数帯域の時間領域データを用いて前記隣接する周波数帯域の互いに対応する時間領域データを特定する対応データ特定ステップと、
前記対応する時間領域データをそれぞれ周波数領域データに変換して合成する合成周波数領域データ生成ステップと
を備えることを特徴とする周波数領域データ生成方法。
前記互いに対応する時間領域データが所定数に満たない場合に、前記隣接する周波数帯域の一方又は両方の前記時間領域データを再度取得するステップを更に備えることを特徴とする請求項３記載の周波数領域データ生成方法。