JP2008232807A

JP2008232807A - 信号分析装置

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Publication number: JP2008232807A
Application number: JP2007072441A
Authority: JP
Inventors: Takahisa Otake; 貴久大竹; Naohiro Watanabe; 直博渡邉
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 2007-03-20
Filing date: 2007-03-20
Publication date: 2008-10-02

Abstract

【課題】広帯域に亘り、一度に、振幅特性、位相特性を測定し、その測定値により中間周波数回路の出力に設けたデジルフィルタの係数を補正することにより、振幅、位相の各特性を校正できる信号分析装置を提供すること。
【解決手段】受信端からの被測定信号を局部発振器４の出力と混合して中間周波数信号に変換後に、デジタルのデータに変換する受信系と、受信系から出力さる前記データを基に、スペクトルを求める信号解析系とを備え、所定帯域に亘ってＦＭ変調された校正用ＲＦ信号を生成し、受信端に被測定信号に代わって入力する校正用信号源と、校正用ＲＦ信号が入力されたときに受信系から出力されるデジタルのデータを基に所定帯域内で、受信系によって生じるレベルの変動及び位相の変動を検出する検出部と、受信系と信号解析系との間に設けられ、検出部で検出された所定帯域内でのレベルの変動及び位相の変動を基に補正されるフィルタ部と、を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＲＦ信号を受信して、分析する信号分析装置に関する。例えば、移動体通信用の特定周波数を中心に広い周波数帯域に分布する広帯域ＲＦ信号を受信し、そのレベル等を受信、解析するにあたって、その広帯域に亘り、信号分析装置自身が有するレベル特性、位相特性を校正可能にした信号分析装置に係る。

一般に、移動体通信機器からのＲＦ信号を信号分析装置（或いはスペクトラムアナライザ）により測定している。信号分析装置は、高周波のＲＦ信号を周波数変換回路及びローカル信号で、中間周波数信号に変換し、中間周波数回路で帯域制限し、その後にベースバンド信号に変換して分析している。そのとき、周波数変換回路及び中間周波数回路においては、中間周波数の帯域内でレベル変動（振幅の変動）が生じてレベル誤差になる。特に、今日、移動体通信機器の使用帯域が広帯域になってきており、信号分析装置においても、その帯域内でのレベル変動を校正することが望まれる（特許文献１）。

特許文献１は、校正用信号を入力端から入力させて、基準帯域及び基準帯域の両サイド帯域の３つの帯域に分割し、それらの帯域について、ローカル信号の周波数を変えてレベルを測定し、その測定値と、基準帯域に対して予め設けられた理想特性とを基に、レベル補正するための補正係数を広帯域に亘り取得しようとするものである。そして、実際の測定時には、この補正係数により、周波数領域データを補正している。

特開２００５―１６４２９５号公報

近年、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅなどのＯＦＤＭＡ変調方式を採用した移動体通信においては、映像信号を扱うようになり、搬送周波数が数ＧＨｚで、１０ＭＨｚ、２０Ｍｚ或いは３０ＭＨｚを越える帯域が要求されるようになってきた。このように広帯域になるにつれ、上記の特許文献１によれば、その帯域を分割した数だけ、ローカル信号の周波数を変えて、測定する必要があり、測定ステップが多くなり、その分、補正係数を求めるのに時間がかかる欠点があった。また、広帯域な通信では、群遅延特性等の信号の位相廻り問題にされるが、上記特許文献１では、周波数変換回路及び中間周波数回路の位相変動については、何ら補正、或いは校正するものではなく、不十分であった。

そこで、本発明の目的は、それらの欠点を無くすため、広帯域に亘り、一度に、レベル特性、位相特性を測定し、その測定値により中間周波数回路の出力に設けたデジルフィルタの係数を補正することにより、レベル、位相の各特性を校正できる信号分析装置を提供することである。

具体的手段は、次の通りである。
請求項１の発明は、受信端からの被測定信号を局部発振器（４）の出力と混合して中間周波数信号に変換後に、デジタルのデータに変換する受信系（１００）と、前記受信系から出力される前記データを基に、スペクトラムを求める信号解析系（２００）とを備えた信号分析装置であって、所定周期でかつ所定帯域に亘って直線的にＦＭ変調された校正用ＲＦ信号を生成し、前記受信端に前記被測定信号に代わって入力する校正用信号源（１２）と、前記校正用ＲＦ信号が入力されたときに前記受信系から出力されるデジタルのデータを基に前記所定帯域内で、前記受信系によって生じるレベルの変動量及び位相の変動量を検出する検出部（９）と、前記受信系と前記信号解析系との間に設けられ、前記検出部で検出された前記所定帯域内での前記レベルの変動量及び前記位相の変動量を基に補正されるフィルタ部（７）と、を備えた。

請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、前記受信系から出力されるデジタルのデータを互いに直交するＱ成分とＩ成分の２つに分離するＩＱ処理部（８）を備え、前記検出部は、前記Ｑ成分と前記Ｉ成分を基に、前記所定帯域内の前記レベルの変動量及び前記位相の変動量を求める変動量算出部（９ａ）と、前記変動量算出部で算出された前記レベルの変動量及び前記位相の変動量に応じて、該レベルの変動量及び前記位相の変動量を減ずるために、該フィルタ部の係数を補正するフィルタ係数補正部（９ｂ）とを備えた。

請求項３の発明は、請求項２に記載の発明において、前記ＩＱ処理部は、前記受信系から出力される前記データを、ベースバンド領域において、前記Ｑ成分としてのＱベースバンド成分と、前記Ｉ成分としてのＩベースバンド成分の２つに分離するＩＱベースバンド処理部（８）であり、前記信号解析系に、少なくとも前記Ｑベースバンド成分と前記Ｉベースバンド成分とを基に前記スペクトラムを求める信号処理部（１０）を備えた。

請求項４の発明は、受信端からの被測定信号を局部発振器（４）の出力と混合して中間周波数信号に変換後に、デジタルのデータに変換する受信系（１００）と、前記受信系からのデータを所定帯域に亘って通過させるフィルタ部（７）と、前記フィルタ部から出力されるデータを互いに直交するＱベースバンド成分とＩベースバンド成分の２つに分離するＩＱベースバンド処理部（８）と、前記ＩＱベースバンド処理部から前記Ｑベースバンド成分と前記Ｉベースバンド成分とを受けてスペクトラム解析を行うＦＦＴ処理手段（１０）とを備えた信号分析装置であって、測定モードと校正モードに切り替え、該校正モード時は前記フィルタ部をスルーにさせる切替手段（２、１５）と、該切替手段が前記校正モードに設定されているときに、所定周期でかつ少なくとも前記所定帯域に亘ってＦＭ変調された校正用ＲＦ信号を生成し、前記受信端に前記被測定信号に代わって入力する校正用信号源（１２）と、前記ＩＱベースバンド処理部から出力される前記Ｑベースバンド成分と前記Ｉベースバンド成分を基に、前記受信系における、かつ前記所定周期内におけるレベルの変動量及び位相の変動量を求める変動量算出部（９ａ）と、前記変動量算出部で算出された前記レベルの変動量及び前記位相の変動量に応じて、該レベルの変動量及び該位相の変動量を減ずるために、前記フィルタ部の係数を補正するフィルタ係数補正部（９ｂ）とを備え、前記切替手段が前記測定モードに設定されて、前記受信端に前記被測定信号が入力されたとき、前記フィルタ部は、前記補正された係数に基づいて前記受信系からのデータを前記所定帯域に亘って通過させる構成とした。

本発明によれば、分析対象の周波数帯域幅（或いは受信帯域幅）が広帯域であっても、信号分析装置の受信系（高周波回路部分）で生じるレベル変動、位相変動を補正して測定できる。したがって、位相が問題となるような広帯域な被測定信号であっても、精度良く測定できる。

本発明に係る信号分析装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、第１の実施形態の全体の機能構成を示す図である。図２は、図１の検出部の詳細な動作を説明する図である。図３は、図２の動作のタイミングを説明するための図である。図４は、レベル、位相の各測定結果の例を示す図である。図５は、第２の実施形態の機能構成を示す図である。

［第１の実施形態］
図１に基づいて、第１の実施形態の構成・動作を説明する。

図１において、第１の実施形態では、スイッチ２は、表面パネルの操作部（不図示）により制御部１３を介して、第１の実施形態全体を測定モード（Ｍｅａｓモード）に、または、レベル特性、位相特性を校正するための校正モード（ＣＡＬモード）の何れかに切り替える切替手段である。測定モードでは、入力端１で受けた被測定信号が受信端２ａを介して測定される。校正モードでは、校正用信号源１２からの校正用ＲＦ信号が受信端２ａへ入力されて測定される。スイッチ２は、高周波スイッチで構成される。

（校正モード時の構成・動作）
受信系１００において、混合部３は、受信端２ａで受けた信号を局部発振器４からのローカル信号の周波数で混合して中間周波数信号ｆ_ｍに変換する。中間処理部５は、帯域が可変なバンドパスフィルタを有し、周波数軸での分解能（ＲＢＷ）を決定する。つまり、ＲＢＷ（ＲｅｓｏｌｕｔｉｏｎＢａｎｄＷｉｄｔｈ）が決定される。ただし、この実施形態では、中間周波数信号ｆ_ｍのその帯域Δｆとしては、２０ＭＨｚ以上、好ましくは３０ＭＨｚ以上の帯域を有することがあるものとする。Ａ／Ｄ変換部６は、クロック発生部１４からのクロックにより、中間処理部５の出力をデジタルデータに変換する。このＡ／Ｄ変換部６は、中間周波数信号ｆ_ｍ及びその帯域Δｆを考慮して、約１００ＭＨｚのクロックで動作するものが望まれる。なお、帯域Δｆに含まれる信号は、後にベースバンド信号として復調される。

校正用信号源１２は、ＤＤＳ（ダイレクトデジタルシンセサイザ）等で構成され、ＦＭ変調された校正用ＲＦ信号を受信端２ａに出力させる。校正用ＲＦ信号は、所定帯域Δｆの範囲において、レベル特性、位相特性が平坦な（変動量が少ない）信号である。或いは、基準に対して校正された値にされている。このとき、校正用信号源１２によっては、図３（Ａ）、（Ｃ）又は（Ｄ）のように時間に応じて周波数を変移させることができる。ただし、図３（Ａ）、（Ｃ）又は（Ｄ）をアナログ的に表現してあるが、詳細にみると，ＤＤＳによって図３（Ｂ）のように階段波的に周波数変調される。

いずれのＦＭ変調であっても図３（Ａ）、（Ｃ）又は（Ｄ）のような傾斜のスピードで変移量のＦＭ変調を起こさせる。この実施形態では、例えば、搬送周波数ＦｏＧＨｚを中心に例えばΔｆ＝３０ＭＨｚの帯域に亘ってＦＭ変調される。そして、変移量Δｆは、アナログ的な表現で、単位時間当たりの周波数変化量をａとすれば時間ｔによって、Δｆ＝ａｔのように表される。

フィルタ部７は、デジタルフィルタで構成され、例えば、中間周波数を中心に約Δｆ＝３０ＭＨｚの帯域のフィルタである。そして、フィルタ係数を変化させることにより、周波数変化に対するレベル特性、及び位相特性が可変調整できる。通常、被測定信号を測定するときはフィルタとして使用されるが、校正モードでは、スイッチ１５により、Ａ／Ｄ変換部６の出力は、フィルタ部７を経由せずに直接に、ＩＱベースバンド処理部８へ入力される。

次に、校正モードでのＩＱベースバンド処理部８の構成・動作を説明する。

ＩＱベースバンド処理部８は、いわば、直交復調手段であって、デジタル化された中間周波数信号ｆ_ｍを基に位相が直交したベースバンド信号を得る。周波数生成手段８ｃは、周波数信号であって、中間周波数信号ｆ_ｍとほぼ同じ周波数の周波数信号ｆ_IFを生成し、これを受けた移相器８ｄは、位相が直交する２つの周波数信号ｆ_IFにして、それぞれをミキサ手段８ａ、８ｂへ送る。ミキサ手段８ａ、８ｂからは、２つの直交信号、ベースバンド信号Ｉ（ｔ）∝ｓｉｎ２πｆｂと、ベースバンド信号Ｑ（ｔ）∝ｃｏｓ２πｆｂとが出力される。ただし、周波数ｆｂ＝ｆ_ｍ−ｆ_IF 。ここで、今、周波数がａｔで変化する校正用信号源１２からの信号（帯域Δｆ内の信号）を受信しているので、ｆ_ｍ＝ｆ_IF＋ａｔと表される。したがって、Ｉ（ｔ）＝Ａ（ｔ）ｓｉｎ２π（ａｔ×ｔ）と、Ｑ（ｔ）＝Ｂ（ｔ）ｃｏｓ２π（ａｔ×ｔ）で表される。Ａ、Ｂはレベルの大きさでＡ／Ｄ変換部６で得られた値であり、通常Ａ（ｔ）＝Ｂ（ｔ）であるので、以下は、Ａ（ｔ）＝Ｂ（ｔ）で説明する。なお、直交信号Ｉ、Ｑを時間の関数としたのは、時間経過で周波数が変化するので、その時間変化に対する値を示すためである。

次にＩ（ｔ）＝Ａ（ｔ）ｓｉｎ２π（ａｔ×ｔ）と、Ｑ（ｔ）＝Ａ（ｔ）ｃｏｓ２π（ａｔ×ｔ）とは、それぞれローパスフィルタ８ｅと８ｆによって、それぞれ分解能に必要な帯域（ＲＢＷ）で必要な信号だけが選択されて出力されてくる。校正時は、十分にΔｆ＝３０ＭＨｚをパスするように設定される。ローパスフィルタ８ｅと、８ｆはクロック周期ｔｓで動作するデジタルフィルタで構成され、そのクロックの周期ｔｓを可変することにより、分解能帯域幅が可変される。そして、Ｉ（ｔ）＝Ａ（ｔ）ｓｉｎ２π（ａｔ×ｔ）と、Ｑ（ｔ）＝Ａ（ｔ）ｃｏｓ２π（ａｔ×ｔ）は、記憶手段８ｇに記憶される。

ここでは、時間変化ｔ_１、ｔ_２、ｔ_３、・・・・・に応じて、或いはＦ_１＝ａｔ_１、Ｆ_２＝ａｔ_２、Ｆ_３、・・・・に応じて、Ｉ（ｔ_１）、Ｑ（ｔ_１）、Ｉ（ｔ_２）、Ｑ（ｔ_２）、Ｉ（ｔ_３）、Ｑ（ｔ_３）、・・・・・・・、を記憶手段８ｇに記憶しておく。

校正モード時においては、記憶手段８ｇにおけるＩＱベースバンド信号のデータを記憶させるタイミングは、クロック発生部１４によって、Ａ／Ｄ変換部６と同期して記憶することが好ましい。例えば、図３に示すような波形でＦＭ変調したタイミングを受けて同期させることが好ましい。ただし、必ずしも同期しなくても良い。例えば、ＦＭ変調の周期のほぼ２倍の時間帯に亘って、Ａ／Ｄ変換、及びＩＱベースバンド信号のデータを取得すれば、データを漏らすことはなくなり、必ずＦＭ変調の１周期分のデータが取得できる。また、校正用信号源１２から出力される校正用ＲＦ信号の時間―周波数の特性を表す波形が、例えば、図３（Ａ）のように時間ｔ_ｎにほぼ急激に波形が変化する波形であって、次の周期との間の時間ＢＴ1がほとんど無い場合は、その急激に変化する時間における値が乱れたデータの取得を避ける必要がある。図３（Ｃ）のように前の周期の終わりと次の周期の始まりとの間の間隔ＢＴ２を広く採って在れば、時間ＢＴ２におけるデータを採用しないようにすることが容易である。なお、図３（Ｄ）のように三角波形であれば、ほぼ連続する波形であるから、値の乱れたデータを取得する心配が無くなる。

検出部９は、変動量算出部９ａ及びフィルタ係数補正部９ｂを備えている。変動量算出部９ａは、記憶手段８ｇに記憶された値を基に、所望の帯域Δｆにおける受信系のレベル特性、位相特性を求める、言い換えるとレベル変動量、位相変動量を検出する。変動量の検出には、幾つかの方法が挙げられる。代表的な方法を次の（１）、（２）、（３）に説明する。いずれの方法を採用しても良い。

（１）ＩＱ平面での測定
記憶手段８ｇに記憶される、互いに直交するＩ（ｔ）＝Ａ（ｔ）ｓｉｎ２π（ａｔ×ｔ）とＱ（ｔ）＝Ａ（ｔ）ｃｏｓ２π（ａｔ×ｔ）を、Ｉ（ｔ）を縦軸、Ｑ（ｔ）を横軸とするＩＱ平面の座標上で、ベクトル加算（Ｉ＋ｊＱ）して時間経過に応じてプロットすると、図２（Ａ）のように表せる。時間経過に応じて、互いのレベル及び位相が変化しなければ、図２（Ａ）の一点鎖線（目的値）で示すように時間経過に応じて円を描くが、時間経過に応じてレベル変動、位相変動が生じると、例えば図２（Ａ）の実線で示す楕円（測定値）のように円形でなくなってくる。したがって、変動量算出部９ａは、この測定値が目的値である円形の値からのレベル、位相差のズレ（ベクトル的なズレ）を検出する。そして、このズレは、時間変化ｔ_１、ｔ_２、ｔ_３、・・・・・に応じて、或いはＦ_１＝ａｔ_１、Ｆ_２＝ａｔ_２、Ｆ_３、・・・・に応じて検出される。そして、フィルタ係数補正部９ｂは検出されたズレを基に、そのズレを消すようにフィルタ部７のデジタルフィルタの係数（補正係数）を算出する。

（２）上記（１）と同じであるが、図２（Ａ）のように測定した値が時間に応じてベクトル回転していたのを、記憶手段８ｇに記憶される、互いに直交するＩ（ｔ）とＱ（ｔ）によるＩＱベクトル和＝Ａ（ｔ）ｓｉｎ２π（ａｔ×ｔ）ｔ＋ｊＡ（ｔ）ｃｏｓ２π（ａｔ×ｔ）ｔに、ＦＭ変調における理想的な時間―周波数特性に基づくベクトル和＝ｃｏｓ２π（ａｔ×ｔ）ｔ＋ｊｓｉｎ２π（ａｔ×ｔ）ｔを掛けることにより、図２（Ａ）のようなＩＱ平面でのＩＱベクトル和の回転を停止して、図２（Ｂ）の測定値のようにＩＱ平面でほぼ同じ座標位置付近でＩＱベクトル和を観測することができる。理想的には、時間経過に関わらず図２（Ｂ）の目的値のベクトルを示すが、時間経過でＩ（ｔ）とＱ（ｔ）のレベル、位相が変動すると、図２（Ｂ）の測定値に示すようなベクトルで示される。そこで、変動量算出部９ａは、この測定値と目的値とのレベルの差ΔＭ、位相の差Δθをそれぞれのズレとして検出する。そして、このズレは、時間変化ｔ_１、ｔ_２、ｔ_３、・・・・・に応じて、或いはＦ_１＝ａｔ_１、Ｆ_２＝ａｔ_２、Ｆ_３、・・・・に応じて検出される。そして、フィルタ係数補正部９ｂは検出されたズレを基に、そのズレを消すようにフィルタ部７のデジタルフィルタの係数（補正係数）を算出する。

図２（Ｃ）は、主として、上記（２）の場合であって、記憶手段８ｇからのＩ＋ｊＱと復調信号生成部９ａ２から出力されるベクトル和＝ｃｏｓ２π（ａｔ×ｔ）ｔ＋ｊｓｉｎ２π（ａｔ×ｔ）ｔを掛ける演算を行うブロックを示す図である。図２（Ｃ）で同期検出部９ａ３は、ＦＭ変調のスタート点からの理想的な時間―周波数特性、つまりΔｆ＝ａｔの「ａ」を求め、復調信号生成部９ａ２は、それを基にベクトル和＝ｃｏｓ２π（ａｔ×ｔ）ｔ＋ｊｓｉｎ２π（ａｔ×ｔ）ｔを生成している。同期検出部９ａ３は、ＦＭ変調のスタート点からの理想的な時間―周波数特性を求めている。ＦＭ変調が図３（Ａ）に示されるような場合は、時刻ｔ_ｎに急峻に周波数変化するので、スタート点（時間位置）が乱れるので注意してスタート点を検出して再生する必要がある。この場合、校正用信号源１２から出力される校正用ＲＦ信号に基づいて再生できればよいが、再生できないときは、記憶手段８ｇに記憶されている測定値を、微分して、乱れた値を示す区間を除き、その他の区間から、予め既知であるΔｆ＝ａｔを基にスタート点を検出する。そして、時間変化ｔ_１、ｔ_２、ｔ_３、・・・・・に応じてベクトル和＝ｃｏｓ２π（ａｔ×ｔ）ｔ＋ｊｓｉｎ２π（ａｔ×ｔ）ｔを生成する。

（３）変動量算出部９ａは、図２（Ｂ）のように構成され、振幅演算部９ａ５が次のレベルＭａｇを求める。
レベルＭａｇ（ｔ）＝（Ｉ^２（ｔ）＋Ｑ^２（ｔ））^１／２
位相演算部９ａ６が次の位相θを求める。
位相θ（ｔ）＝Ａｒｃｔａｎ（Ｑ（ｔ）／Ｉ（ｔ））
これらの式に基づいて、時間変化ｔ_１、ｔ_２、ｔ_３、・・・・・に応じて、或いは
Ｆ_１＝ａｔ_１、Ｆ_２＝ａｔ_２、Ｆ_３、・・・・に応じて、Ｍａｇ（ｔ_１）、
θ（ｔ_１）、Ｍａｇ（ｔ_２）、θ（ｔ_２）、Ｍａｇ（ｔ_３）、θ（ｔ_３）、・・・
を求める。

図４にそのレベル及び位相の演算例を示す。図４（Ａ）は、受信系１００の理想的なレベル特性を示すもので、所望の帯域Δｆ間（時間表示では、Δｆ＝ａｔにより周波数が時間経過で直線変化しているとして、その時間ｔ_１、ｔ_２、ｔ_３、・・・・・ｔ_ｎで表される。）でフラットな特性を示している。図４（Ｂ）、（Ｃ）が実際のレベル、位相の測定例であって、周波数Ｆｏのときのセンター値に対する、―Δｆ／２、＋Δｆ／２における変動量は、レベルＭａｇの場合で、それぞれ［Δｅ＋Δｅ１］、［Δｅ０＋Δｅ２］、位相θの場合で、［Δθ０−Δθ１］、［Δθ２−Δθ０］、として表せる。なお、図４（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、上記（１）〜（３）でも同じく説明される。

検出部９のフィルタ係数補正部９ｂは、フィルタ部７のデジタルフィルタ（バンドパスフィルタ）の標準的な係数値を予め記憶しておき、そして、実際に変動量算出部９ａが算出したレベル、位相の特性を基に、それらがフラットな特性になる係数になるように補正して、フィルタ部７の係数を補正した係数で更新する。係数は、レベルも位相も所望の帯域Δｆの限界領域（図４の―Δｆ／２、＋Δｆ／２付近）で特性が悪化しがちであるので、その領域付近での特性を改善しやすいデジタルフィルタの係数値が選ばれている。さらに、フィルタ係数補正部９ｂはレベル、位相の変動量に対する係数の変動量を対応づけて記憶しておき、算出されたレベル、位相の変動量に応じた係数（補正係数）を設定することができる。
なお、フィルタ部７がＣＰＵによるプログラム演算で達成されるが、そのときに用いられるクロックの周期の大小がフィルタ特性に影響するが、これも係数の範囲に含まれる。

（測定モード時の構成・動作）
図１において、スイッチ２は、「Ｍｅａｓ」側に入り、被測定信号が入力され、測定される。校正用信号源１２は、動作停止にされる。スイッチ１５は、オフにされ、Ａ／Ｄ変換部６でデジタルデータに変換された測定信号は、校正モードで校正されたフィルタ部７によって、受信系１００によるレベル特性、位相特性を補正されてＩＱベースバンド処理部８によりほぼＩＱべースバンド信号に変換され、さらに信号処理部１０によって、スペクトラム解析される。信号処理部１０は、例えば、ＦＦＴ演算手段を有し、ＩＱベースバンド処理部８から送られてきたＩＱベースバンド帯域（帯域Δｆ）にある全信号を周波数領域のスペクトラムを示すデータに変換し、横軸が周波数、縦軸がそのレベルに分解して表示部１１に表示させることができる。ＩＱベースバンド処理部８は、校正モードと測定モードの双方で利用される。ＩＱベースバンド処理部８及び信号処理部１０は、信号解析系２００を構成している。

［第２の実施形態］
図５に第２実施形態の機能構成を示す。図５において、図１との違いを中心に第２の実施形態の構成・動作を説明する。

図１においては、ＩＱベースバンド処理部８は、校正モードと測定モードの双方で兼用していた。図５では、ＩＱベースバンド処理部８は、校正モード専用に用い、信号解析系２００には、フィルタ部７に接続されるＤＳＰ処理部１６で行う構成とした。ＤＳＰ処理部１６として、ＩＱベースバンド処理部８とＦＦＴ演算手段で構成しても良いし、他の高速演算プロセッサーを用いても良い。校正モード時の動作及び測定モード時の動作は、第１の実施形態と同じである。

上記各実施形態で、制御部１３は、パネルの操作部と接続され、校正モードと測定モードの切り替えのほか、測定モードにおける分析に必要な各部の制御を実行する。制御部１３はＣＰＵと上記動作を実行するためのプログラムを記載したメモリで構成される。フィルタ部７、ＩＱベースバンド処理部８、検出部９、信号処理部１０、ＤＳＰ処理部１６等もＣＰＵとプログラムで実行されるが、ほぼリアルタイムで実行されることから高速処理が可能な構成にされる。

［中間周波数領域での変動量算出、補正］
上記第１の実施形態、第２の実施形態は、中間周波数帯でデジタルデータに変換した後に、ＩＱベースバンド処理部８でベースバンドに変換して、受信系１００の中間周波数帯域内でのレベル、位相の各変動量を検出していた。しかし、ベースバンドに変換しなくとも、中間周波数領域内で変動量を測定することができる。第１又は第２の実施形態のＩＱベースバンド処理部８に代えて、中間周波数帯でＩＱに分離する分離回路を用いることによって、達成できる。

つまり、ＩＱベースバンドでは、それぞれの成分が、
Ｉ（ｔ）＝Ａ（ｔ）ｓｉｎ２π（ａｔ×ｔ）と、
Ｑ（ｔ）＝Ａ（ｔ）ｃｏｓ２π（ａｔ×ｔ）とで示されていた。
一方、中間周波数領域（周波数Ｆ_ｍ）での測定値は
Ａ（ｔ）ｓｉｎ（（２π（Ｆ_ｍ＋ａｔ）ｔ）で示され、さらに
＝Ｉ（ｔ）ｃｏｓ（２πＦ_ｍｔ）＋Ｑ（ｔ）ｓｉｎ（２πＦ_ｍｔ）で示される。
つまり、中間周波数Ｆ_ｍの信号、位相の各変動として表されるが、それらの各量は、べースバンドで求めたものと同じ、次の式で示される。
レベルＭａｇ（ｔ）＝（Ｉ^２（ｔ）＋Ｑ^２（ｔ））^１／２
位相θ（ｔ）＝Ａｒｃｔａｎ（Ｑ（ｔ）／Ｉ（ｔ））
したがって、求めた中間周波数領域での測定値を必要な中間周波数までシフトし、逆特性をＦＦＴ等により時間軸情報に変換することで、ベースバンドまで周波数変換しなくとも、レベル、位相の変動分を検出して、それを基にフィルタ部７の補正をすることが可能である。

第１の実施形態の全体の機能構成を示す図である。図１の検出部の詳細な動作を説明する図である。ＦＭ変調のタイミングを説明するための図である。レベル、位相の各測定結果の例を示す図である第２の実施形態の機能構成を示す図である。

符号の説明

１入力端、２スイッチ、２ａ受信端、３混合部、４局部発振器、
５中間処理部、６Ａ／Ｄ変換部、７フィルタ部、
８ＩＱベースバンド処理部、８ａミキサ手段、８ｂミキサ手段、
８ｃ周波数生成手段、８ｅローパスフィルタ、８ｆローパスフィルタ、
９検出部、９ａ変動量算出部、９ｂフィルタ係数補正部、
１０信号処理部、１１表示部、１２校正用信号源、１３制御部、
１４クロック発生部、１５スイッチ、１６ＤＳＰ処理部、
１００受信系
２００信号解析系

Claims

受信端からの被測定信号を局部発振器（４）の出力と混合して中間周波数信号に変換後に、デジタルのデータに変換する受信系（１００）と、前記受信系から出力される前記データを基に、スペクトラムを求める信号解析系（２００）とを備えた信号分析装置であって、
所定周期でかつ所定帯域に亘ってＦＭ変調された校正用ＲＦ信号を生成し、前記受信端に前記被測定信号に代わって入力する校正用信号源（１２）と、
前記校正用ＲＦ信号が入力されたときに前記受信系から出力されるデジタルのデータを基に前記所定帯域内で、前記受信系によって生じるレベルの変動量及び位相の変動量を検出する検出部（９）と、
前記受信系と前記信号解析系との間に設けられ、前記検出部で検出された前記所定帯域内での前記レベルの変動量及び前記位相の変動量を基に補正されるフィルタ部（７）と、を備えたことを特徴とする信号分析装置。
前記受信系から出力されるデジタルのデータを互いに直交するＱ成分とＩ成分の２つに分離するＩＱ処理部（８）を備え、
前記検出部は、前記Ｑ成分と前記Ｉ成分を基に、前記所定帯域内の前記レベルの変動量及び前記位相の変動量を求める変動量算出部（９ａ）と、前記変動量算出部で算出された前記レベルの変動量及び前記位相の変動量に応じて、該レベルの変動量及び前記位相の変動量を減ずるために、該フィルタ部の係数を補正するフィルタ係数補正部（９ｂ）とを備えた請求項１に記載の信号分析装置。
前記ＩＱ処理部は、前記受信系から出力される前記データを、ベースバンド領域において、前記Ｑ成分としてのＱベースバンド成分と、前記Ｉ成分としてのＩベースバンド成分の２つに分離するＩＱベースバンド処理部（８）であり、
前記信号解析系に、少なくとも前記Ｑベースバンド成分と前記Ｉベースバンド成分とを基に前記スペクトラムを求める信号処理部（１０）を備えたことを特徴とする請求項２に記載の信号分析装置。
受信端からの被測定信号を局部発振器（４）の出力と混合して中間周波数信号に変換後に、デジタルのデータに変換する受信系（１００）と、前記受信系からのデータを所定帯域に亘って通過させるフィルタ部（７）と、前記フィルタ部から出力されるデータを互いに直交するＱベースバンド成分とＩベースバンド成分の２つに分離するＩＱベースバンド処理部（８）と、前記ＩＱベースバンド処理部から前記Ｑベースバンド成分と前記Ｉベースバンド成分とを受けてスペクトラム解析を行うＦＦＴ処理手段（１０）とを備えた信号分析装置であって、
測定モードと校正モードに切り替え、該校正モード時は前記フィルタ部をスルーにさせる切替手段（２、１５）と、
該切替手段が前記校正モードに設定されているときに、
所定周期でかつ少なくとも前記所定帯域に亘ってＦＭ変調された校正用ＲＦ信号を生成し、前記受信端に前記被測定信号に代わって入力する校正用信号源（１２）と、
前記ＩＱベースバンド処理部から出力される前記Ｑベースバンド成分と前記Ｉベースバンド成分を基に、前記受信系における、かつ前記所定周期内におけるレベルの変動量及び位相の変動量を求める変動量算出部（９ａ）と、
前記変動量算出部で算出された前記レベルの変動量及び前記位相の変動量に応じて、該レベルの変動量及び該位相の変動量を減ずるために、前記フィルタ部の係数を補正するフィルタ係数補正部（９ｂ）とを備え、
前記切替手段が前記測定モードに設定されて、前記受信端に前記被測定信号が入力されたとき、前記フィルタ部は、前記補正された係数に基づいて前記受信系からのデータを前記所定帯域に亘って通過させることを特徴とする信号分析装置。