JP2008111832A - スペクトラムアナライザ、スペクトラムアナライズ方法およびプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】スペクトラムアナライザであって、指定された周波数のローカル信号を発生するローカル信号発生部と、ローカル信号と入力信号とを乗算した合成信号を出力する乗算部と、合成信号の所定の周波数帯域の信号成分を通過させるバンドパスフィルタと、バンドパスフィルタにより通過された信号成分をサンプリングしてデジタル化したデジタル出力信号を出力するAD変換部と、入力信号の測定周波数範囲内の信号成分をバンドパスフィルタにより通過させ、通過させた信号成分から得られたデジタル出力信号に基づき第1周波数スペクトラムを生成するスペクトラム生成部と、スペクトラム生成部により生成された第1周波数スペクトラムに基づき、ノイズを除去した周波数スペクトラムを生成する除去部とを備えるスペクトラムアナライザを提供する。
【選択図】図1
Description
20 ローカル信号発生部
22 乗算部
24 バンドパスフィルタ
26 AD変換部
28 スペクトラム生成部
30 除去部
32 出力部
34 表示部
40 基準クロック発生部
41 同期部
42 発振器
44 フラクショナル分周器
46 位相検出器
48 ローパスフィルタ
52 AD変換器
54 記憶部
56 第1掃引部
58 第2掃引部
62 測定結果出力画面
64 グリッド
66 グラフ
72 第1LPF
74 第2LPF
76 切替部
82 第1FFT演算部
84 第2FFT演算部
1900 コンピュータ
2000 CPU
2010 ROM
2020 RAM
2030 通信インターフェイス
2040 ハードディスクドライブ
2050 フレキシブルディスク・ドライブ
2060 CD−ROMドライブ
2070 入出力チップ
2075 グラフィック・コントローラ
2080 表示装置
2082 ホスト・コントローラ
2084 入出力コントローラ
2090 フレキシブルディスク
2095 CD−ROM
Claims (23)
- 入力信号の周波数毎の信号成分を計測するスペクトラムアナライザであって、
指定された周波数のローカル信号を発生するローカル信号発生部と、
前記ローカル信号と前記入力信号とを乗算した合成信号を出力する乗算部と、
前記合成信号の所定の周波数帯域の信号成分を通過させるバンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタにより通過された信号成分をサンプリングしてデジタル化したデジタル出力信号を出力するAD変換部と、
前記入力信号の測定周波数範囲内の信号成分を前記バンドパスフィルタにより通過させ、通過させた信号成分から得られた前記デジタル出力信号に基づき第1周波数スペクトラムを生成するスペクトラム生成部と、
前記スペクトラム生成部により生成された前記第1周波数スペクトラムに基づき、ノイズを除去した周波数スペクトラムを生成する除去部と
を備えるスペクトラムアナライザ。 - 前記ローカル信号発生部は、基準クロックの基準周波数に小数点以下の精度を有する倍数を乗じたローカル周波数のローカル信号を出力する同期部を備え、
前記スペクトラム生成部は、前記ローカル信号のローカル周波数を制御して前記入力信号の測定周波数範囲内の信号成分を前記バンドパスフィルタにより通過させ、通過させた信号成分から得られた前記デジタル出力信号に基づき前記第1周波数スペクトラムを生成し、前記第1周波数スペクトラムの生成時とは異なる前記ローカル周波数に制御して前記入力信号の前記測定周波数範囲内の信号成分を前記バンドパスフィルタにより通過させ、通過させた信号成分から得られた前記デジタル出力信号に基づき第2周波数スペクトラムを生成し、
前記除去部は、前記第1周波数スペクトラムおよび前記第2周波数スペクトラムに基づいて、ノイズを除去した周波数スペクトラムを生成する
請求項1に記載のスペクトラムアナライザ。 - 前記スペクトラム生成部は、前記ローカル信号のローカル周波数を離散的に順次変化させて前記入力信号の測定周波数範囲内の信号成分を前記バンドパスフィルタにより通過させ、通過させた信号成分から得られた前記デジタル出力信号に基づき周波数スペクトラムを生成する
請求項2に記載のスペクトラムアナライザ。 - 前記スペクトラム生成部は、前記バンドパスフィルタを通過させた信号成分から得られた前記デジタル出力信号をフーリエ変換することにより、周波数スペクトラムを生成する
請求項2に記載のスペクトラムアナライザ。 - 前記除去部は、前記第1周波数スペクトラムおよび前記第2周波数スペクトラムにおける略同一周波数の信号成分のうちの小さい値に基づき、ノイズを除去した周波数スペクトラムを生成する
請求項2に記載のスペクトラムアナライザ。 - 前記同期部は、
制御信号に応じた周波数のローカル信号を発生する発振器と、
整数値の第1分周比で分周する期間と整数値の第2分周比で分周する期間との切替比率が前記ローカル信号の周波数に応じて指定され、前記第1分周比および前記第2分周比を前記切替比率で切り替えながら前記ローカル信号を分周した分周信号を出力する分周器と、
前記分周信号と基準クロックとの位相差に応じた前記制御信号を出力する位相検出器と、
を有する請求項2に記載のスペクトラムアナライザ。 - 前記除去部は、前記第1周波数スペクトラムと前記第2周波数スペクトラムとを比較することにより、前記第1周波数と前記ローカル信号の周波数との差により定まる周波数に発生するフラクショナルスプリアスに応じたノイズを除去した周波数スペクトラムを生成する
請求項6に記載のスペクトラムアナライザ。 - 前記除去部は、前記基準クロックの基準周波数に前記第1分周比を乗じた第1周波数または前記基準周波数に前記第2分周比を乗じた第2周波数との周波数差が予め定められた閾値以下となる周波数のローカル信号が設定されて、前記バンドパスフィルタから出力された入力信号の信号成分に対して、ノイズの除去処理をする
請求項6に記載のスペクトラムアナライザ。 - 前記同期部は、前記位相検出器により出力された制御信号を、第1時定数または当該第1時定数とは異なる第2時定数でローパスフィルタリングして、前記発振器に出力するローパスフィルタを更に有し、
前記スペクトラム生成部は、前記第1周波数スペクトラムの生成時において前記ローパスフィルタの時定数を前記第1時定数に設定し、前記第2周波数スペクトラムの生成時において前記ローパスフィルタの時定数を前記第2時定数に設定し、
前記除去部は、前記第1周波数スペクトラムと前記第2周波数スペクトラムとを比較し、比較結果に基づき信号成分が予め定められた振幅以上変化した周波数を検出し、検出した周波数近傍の信号成分からノイズを除去した周波数スペクトラムを生成する
請求項6に記載のスペクトラムアナライザ。 - 前記除去部は、前記第1周波数スペクトラムと前記第2周波数スペクトラムとを比較することにより、前記バンドパスフィルタを通過した信号にミキシングされた、ローカル周波数の変化に応じて周波数が変化するノイズを除去した周波数スペクトラムを生成する
請求項2に記載のスペクトラムアナライザ。 - 整数値の第1分周比で分周する期間と整数値の第2分周比で分周する期間との切替比率が前記ローカル信号の周波数に応じて指定され、前記第1分周比および前記第2分周比を前記切替比率で切り替えながら前記ローカル信号を分周した分周信号を出力する分周器と、
前記分周信号と基準クロックとの位相差に応じた前記制御信号を出力する位相検出器と、
前記位相検出器により出力された制御信号を、第1時定数または当該第1時定数とは異なる第2時定数でローパスフィルタリングして、前記ローカル信号発生部が有する発振器に出力するローパスフィルタと、
を更に備え、
前記発振器は、前記制御信号に応じた周波数のローカル信号を発生し、
前記スペクトラム生成部は、前記ローパスフィルタの時定数を前記第1時定数に設定し、前記ローカル信号の周波数を離散的に順次変化させて前記入力信号の測定周波数範囲内の信号成分を前記バンドパスフィルタにより通過させ、通過させた信号成分から得られた前記デジタル出力信号に基づき第1周波数スペクトラムを生成し、前記ローパスフィルタの時定数を前記第2時定数に設定し、前記ローカル信号の周波数を離散的に順次変化させて前記入力信号の前記測定周波数範囲内の信号成分を前記バンドパスフィルタにより通過させ、通過させた信号成分から得られた前記デジタル出力信号に基づき第2周波数スペクトラムを生成し、
前記除去部は、前記第1周波数スペクトラムと前記第2周波数スペクトラムとを比較し、比較結果に基づき信号成分が予め定められた振幅以上変化した周波数を検出し、検出した周波数近傍の信号成分からノイズを除去した周波数スペクトラムを生成する
請求項1に記載のスペクトラムアナライザ。 - スペクトラムアナライザにより、入力信号の周波数毎の信号成分を計測するスペクトラムアナライズ方法であって、
指定された周波数のローカル信号を発生し、
前記ローカル信号と前記入力信号とを乗算した合成信号を出力し、
前記合成信号の所定の周波数帯域の信号成分を通過させ、
通過された信号成分をサンプリングしてデジタル化したデジタル出力信号を出力し、
前記入力信号の測定周波数範囲内の信号成分を通過させ、通過させた信号成分から得られた前記デジタル出力信号に基づき第1周波数スペクトラムを生成し、
生成された前記第1周波数スペクトラムに基づき、ノイズを除去した周波数スペクトラムを生成する、
スペクトラムアナライズ方法。 - ローカル信号を発生する段階において、基準クロックの基準周波数に小数点以下の精度を有する倍数を乗じたローカル周波数のローカル信号を出力し、
第1周波数スペクトラムを生成する段階において、前記ローカル信号のローカル周波数を制御して前記入力信号の測定周波数範囲内の信号成分を通過させ、通過させた信号成分から得られた前記デジタル出力信号に基づき前記第1周波数スペクトラムを生成し、
更に、前記第1周波数スペクトラムの生成時とは異なるローカル周波数に制御して前記入力信号の前記測定周波数範囲内の信号成分を通過させ、通過させた信号成分から得られた前記デジタル出力信号に基づき第2周波数スペクトラムを生成し、
ノイズを除去した周波数スペクトラムを生成する段階において、前記第1周波数スペクトラムおよび前記第2周波数スペクトラムに基づいて、ノイズを除去した周波数スペクトラムを生成する
請求項12に記載のスペクトラムアナライズ方法。 - ローカル信号を発生する段階において、制御信号に応じた周波数のローカル信号を発生し、
整数値の第1分周比で分周する期間と整数値の第2分周比で分周する期間との切替比率が前記ローカル信号の周波数に応じて指定され、前記第1分周比および前記第2分周比を前記切替比率で切り替えながら前記ローカル信号を分周した分周信号を出力し、
前記分周信号と基準クロックとの位相差に応じた前記制御信号を出力し、
前記制御信号を、第1時定数または当該第1時定数とは異なる第2時定数でローパスフィルタリングして、前記ローカル信号を発生する段階に出力し、
第1周波数スペクトラムを生成する段階において、前記ローパスフィルタリングの時定数を前記第1時定数に設定し、前記ローカル信号の周波数を離散的に順次変化させて前記入力信号の測定周波数範囲内の信号成分を通過させ、通過させた信号成分から得られた前記デジタル出力信号に基づき前記第1周波数スペクトラムを生成し、
前記ローパスフィルタリングの時定数を前記第2時定数に設定し、前記ローカル信号の周波数を離散的に順次変化させて前記入力信号の前記測定周波数範囲内の信号成分を通過させ、通過させた信号成分から得られた前記デジタル出力信号に基づき第2周波数スペクトラムを生成し、
ノイズを除去した周波数スペクトラムを生成する段階において、前記第1周波数スペクトラムと前記第2周波数スペクトラムとを比較し、比較結果に基づき信号成分が予め定められた振幅以上変化した周波数を検出し、検出した周波数近傍の信号成分からノイズを除去した周波数スペクトラムを生成する
請求項12に記載のスペクトラムアナライズ方法。 - 入力信号の周波数毎の信号成分を計測するスペクトラムアナライザをコンピュータにより制御するプログラムであって、
前記スペクトラムアナライザを、
指定された周波数のローカル信号を発生するローカル信号発生部と、
前記ローカル信号と前記入力信号とを乗算した合成信号を出力する乗算部と、
前記合成信号の所定の周波数帯域の信号成分を通過させるバンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタにより通過された信号成分をサンプリングしてデジタル化したデジタル出力信号を出力するAD変換部と、
前記入力信号の測定周波数範囲内の信号成分を前記バンドパスフィルタにより通過させ、通過させた信号成分から得られた前記デジタル出力信号に基づき第1周波数スペクトラムを生成するスペクトラム生成部と、
前記スペクトラム生成部により生成された第1周波数スペクトラムに基づき、ノイズを除去した周波数スペクトラムを生成する除去部と
して機能させるプログラム。 - 前記ローカル信号発生部は、基準クロックの基準周波数に小数点以下の精度を有する倍数を乗じたローカル周波数のローカル信号を出力する同期部を備え、
前記スペクトラム生成部は、前記ローカル信号のローカル周波数を制御して前記入力信号の測定周波数範囲内の信号成分を前記バンドパスフィルタにより通過させ、通過させた信号成分から得られた前記デジタル出力信号に基づき前記第1周波数スペクトラムを生成し、前記第1周波数スペクトラムの生成時とは異なる前記ローカル周波数に制御して前記入力信号の前記測定周波数範囲内の信号成分を前記バンドパスフィルタにより通過させ、通過させた信号成分から得られた前記デジタル出力信号に基づき第2周波数スペクトラムを生成し、
前記除去部は、前記第1周波数スペクトラムおよび前記第2周波数スペクトラムに基づいて、ノイズを除去した周波数スペクトラムを生成する
請求項15に記載のプログラム。 - 前記プログラムは、
前記スペクトラムアナライザを、
整数値の第1分周比で分周する期間と整数値の第2分周比で分周する期間との切替比率が前記ローカル信号の周波数に応じて指定され、前記第1分周比および前記第2分周比を前記切替比率で切り替えながら前記ローカル信号を分周した分周信号を出力する分周器と、
前記分周信号と基準クロックとの位相差に応じた前記制御信号を出力する位相検出器と、
前記位相検出器により出力された制御信号を、第1時定数または当該第1時定数とは異なる第2時定数でローパスフィルタリングして、前記ローカル信号発生部が有する発振器に出力するローパスフィルタと、
として更に機能させ、
前記発振器は、前記制御信号に応じた周波数のローカル信号を発生し、
前記スペクトラム生成部は、前記ローパスフィルタの時定数を前記第1時定数に設定し、前記ローカル信号の周波数を離散的に順次変化させて前記入力信号の測定周波数範囲内の信号成分を前記バンドパスフィルタにより通過させ、通過させた信号成分から得られた前記デジタル出力信号に基づき前記第1周波数スペクトラムを生成し、前記ローパスフィルタの時定数を前記第2時定数に設定し、前記ローカル信号の周波数を離散的に順次変化させて前記入力信号の前記測定周波数範囲内の信号成分を前記バンドパスフィルタにより通過させ、通過させた信号成分から得られた前記デジタル出力信号に基づき第2周波数スペクトラムを生成し、
前記除去部は、前記第1周波数スペクトラムと前記第2周波数スペクトラムとを比較し、比較結果に基づき信号成分が予め定められた振幅以上変化した周波数を検出し、検出した周波数近傍の信号成分からノイズを除去した周波数スペクトラムを生成する
請求項15に記載のプログラム。 - 前記スペクトラム生成部により前記第1周波数スペクトラムが生成された後、前記除去部によるノイズの除去が完了するまでの間に前記第1周波数スペクトラムを表示し、前記除去部によるノイズの除去が完了したことに応じてノイズを除去した周波数スペクトラムを表示する表示部を更に備える、請求項1に記載のスペクトラムアナライザ。
- 前記スペクトラム生成部は、前記第1の周波数スペクトラムを生成した後に、前記入力信号の測定周波数範囲内の信号成分を前記バンドパスフィルタにより通過させ、通過させた信号成分から得られた前記デジタル出力信号に基づき第2の周波数スペクトラムを生成し、
前記除去部は、前記第1の周波数スペクトラムおよび前記第2の周波数スペクトラムに基づき、前記ノイズ除去済周波数スペクトラムを生成する
請求項18に記載のスペクトラムアナライザ。 - 前記ローカル信号発生部は、
基準クロックの基準周波数に小数点以下の精度を有する倍数を乗じたローカル周波数のローカル信号を出力する同期部を有し、
前記スペクトラム生成部は、前記ローカル信号のローカル周波数を制御して前記入力信号の測定周波数範囲内の信号成分を前記バンドパスフィルタにより通過させ、通過させた信号成分から得られた前記デジタル出力信号に基づき第1の周波数スペクトラムを生成し、前記第1の周波数スペクトラムの生成時とは異なる前記ローカル周波数に制御して前記入力信号の前記測定周波数範囲内の信号成分を前記バンドパスフィルタにより通過させ、通過させた信号成分から得られた前記デジタル出力信号に基づき第2の周波数スペクトラムを生成する
請求項19に記載のスペクトラムアナライザ。 - 第1周波数スペクトラムを生成する段階により前記第1周波数スペクトラムが生成された後、ノイズを除去した周波数スペクトラムを生成する段階によるノイズの除去が完了するまでの間に前記第1周波数スペクトラムを表示し、前記ノイズを除去した周波数スペクトラムを生成する段階によるノイズの除去が完了したことに応じてノイズを除去した周波数スペクトラムを表示する
請求項12に記載のスペクトラムアナライズ方法。 - 前記プログラムは、
前記スペクトラムアナライザを、
前記スペクトラム生成部により前記第1の周波数スペクトラムが生成された後、前記除去部によるノイズの除去が完了するまでの間に前記第1の周波数スペクトラムを表示し、前記除去部によるノイズの除去が完了したことに応じて前記ノイズ除去済周波数スペクトラムを表示する表示部として更に機能させる
請求項15に記載のプログラム。 - 入力信号の周波数毎の信号成分を計測するスペクトラムアナライザであって、
指定された周波数のローカル信号を発生するローカル信号発生部と、
前記ローカル信号と前記入力信号とを乗算した合成信号を出力する乗算部と、
前記合成信号の所定の周波数帯域の信号成分を通過させるバンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタにより通過された信号成分をサンプリングしてデジタル化したデジタル出力信号を出力するAD変換部と、
前記入力信号の測定周波数範囲内の信号成分を前記バンドパスフィルタにより通過させ、通過させた信号成分から得られた前記デジタル出力信号に基づき第1周波数スペクトラムを生成するスペクトラム生成部と
を備え、
前記ローカル信号発生部は、
制御信号に応じた周波数のローカル信号を発生する発振器と、
整数値の第1分周比で分周する期間と整数値の第2分周比で分周する期間との切替比率が前記ローカル信号の周波数に応じて指定され、前記第1分周比および前記第2分周比を前記切替比率で切り替えながら前記ローカル信号を分周した分周信号を出力する分周器と、
前記分周信号と基準クロックとの位相差に応じた前記制御信号を出力する位相検出器と、
を有し、
前記スペクトラム生成部は、前記基準クロックの基準周波数に前記第1分周比を乗じた第1周波数または前記基準周波数に前記第2分周比を乗じた第2周波数との周波数差が予め定められた閾値以下とならない周波数のローカル信号を発生するよう前記ローカル信号発生部を設定する
スペクトラムアナライザ。
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