JP2009092497A

JP2009092497A - 周波数特性測定装置

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Publication number: JP2009092497A
Application number: JP2007263028A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kurita; 裕之栗田
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 2007-10-09
Filing date: 2007-10-09
Publication date: 2009-04-30

Abstract

【課題】得られた複数の測定結果の比較を容易に行うことができる周波数特性測定装置を提供すること。
【解決手段】スペクトラムアナライザ１００は、少なくとも一組の局部発振器２２とミキサ２０と中間周波フィルタ２４とが含まれており、局部発振器２２の発振周波数を所定の周波数範囲で変化させることにより、所定の帯域を有する入力信号から抽出する信号成分の周波数を掃引する信号成分抽出手段と、抽出された信号成分に対して特性値を測定する検波部５０等を含む測定手段と、複数の表示領域が設定可能な表示画面を有する表示部７０と、測定手段によって複数回の測定結果が得られたときに、これら複数回の測定結果のそれぞれを、複数の表示領域のそれぞれに別々に対応させて表示する表示処理部６０とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、スペクトラムアナライザ等において入力信号の周波数特性等を測定する周波数特性測定装置に関する。

従来から周波数掃引を行うことにより入力信号の周波数特性を測定するスペクトラムアナライザが知られている（例えば、特許文献１参照。）。このスペクトラムアナライザでは、周波数掃引によって測定された周波数特性が表示部に表示される。
特開平８−２３３８７５号公報（第３−４頁、図１−２）

ところで、特許文献１等に開示された従来のスペクトラムアナライザでは、１回あるいは複数回（特許文献１に開示されたスペクトラムアナライザの場合には周波数掃引の回数は２回）の周波数掃引によって得られた１回の測定に対応する周波数特性を表示しているだけであるため、複数回の測定に対応する周波数特性の比較が難しいという問題があった。例えば、周波数掃引の範囲等を変更して２回の測定を行う場合を考えると、１回目の測定で得られた周波数特性を写真で撮影したり外部のパーソナルコンピュータ等に取り込んだりしてその内容を保持し、２回目の測定で得られた周波数特性と比較していた。このため、複数回の測定結果を比較しながら観察する場合に多大な手間がかかっていた。なお、上述した説明では、周波数掃引によって得られた測定結果が「周波数特性」の場合について説明したが、周波数の代わりに経過時間を用いる場合（例えば、経過時間と信号強度との関係を測定する場合）も同様の問題がある。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、得られた複数の測定結果の比較を容易に行うことができる周波数特性測定装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明の周波数特性測定装置は、少なくとも一組の局部発振器とミキサと中間周波フィルタとが含まれており、局部発振器の発振周波数を所定の周波数範囲で変化させることにより、所定の帯域を有する入力信号から抽出する信号成分の周波数を掃引する信号成分抽出手段と、信号成分抽出手段によって抽出された信号成分に対して特性値を測定する測定手段と、複数の表示領域が設定可能な表示画面を有する表示装置と、測定手段によって複数回の測定結果が得られたときに、これら複数回の測定結果のそれぞれを、複数の表示領域のそれぞれに別々に対応させて表示する表示処理手段とを備えている。具体的には、上述した表示処理手段は、複数の表示領域のそれぞれに対応した複数の格納領域を有するビデオメモリを有し、複数回の測定結果のそれぞれを別々の格納領域に書き込むことにより、複数回の測定結果の表示を行うことが望ましい。これにより、同じ表示画面内の複数の表示領域に異なる測定結果を表示させることができるため、複数の測定結果の比較を容易に行うことができる。

また、上述した信号成分抽出手段による周波数掃引の内容と、測定手段による特性値の測定内容とを利用者の操作に応じて指示する操作手段をさらに備えることが望ましい。これにより、それぞれの表示領域に表示する複数の測定結果の内容を個別に設定することが可能になる。

また、上述した複数回の測定結果は、信号成分抽出手段による複数回の周波数掃引に対応して得られることが望ましい。これにより、同じ画面に並行して測定結果が表示される複数回の測定の内容を大きく異ならせることが可能になり、測定の自由度を高めることができる。

また、上述した複数回の測定結果は、信号成分抽出手段による１回の周波数掃引に対応して得られることが望ましい。これにより、１回目の測定と２回目の測定と連続して実施して測定時刻を近づけることができ、より相関の高い２回の測定結果を得ることができる。

また、上述した表示処理手段は、測定手段による１回目の測定が行われたときにその測定結果の表示を複数の表示領域の内の一部の表示領域を用いて行い、この一部の表示領域による表示状態を維持して測定手段による２回目の測定が行われたときにその測定結果の表示を複数の表示領域の内の残りの表示領域を用いて行うことが望ましい。これにより、１回目の測定結果を参照しながら２回目の測定を行うことができる。

また、上述した測定手段による１回目の測定が行われてその測定結果が一部の表示領域に表示されたときに、この一部の表示領域と操作手段とを用いて測定手段による２回目の測定指示が行われることが望ましい。これにより、１回目の測定結果が表示された一部の表示領域と操作手段を組み合わせて２回目の測定指示を行うことにより、１回目の測定指示における操作性を向上させることができる。

また、上述した複数の表示領域の内の残りの表示領域に対応する２回目の測定が行われたときに、同時あるいは前後して１回目の測定と同じ内容で３回目の測定が行われ、３回目の測定の結果が複数の表示領域の内の一部の表示領域に、２回目の測定の結果が複数の表示領域の内の残りの表示領域にそれぞれ表示されることが望ましい。これにより、１回目の測定結果を参照しながら２回目の測定を行うことができ、しかも、連続して測定した２回の測定結果を並行して表示することが可能になる。

以下、本発明を適用した一実施形態の周波数特性測定装置としてのスペクトラムアナライザについて、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、一実施形態のスペクトラムアナライザの構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態のスペクトラムアナライザ１００は、減衰器（ＡＴＴ）１０、ミキサ２０、３０、４０、局部発振器２２、３２、４２、中間周波フィルタ（ＩＦフィルタ）２４、３４、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）４４、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）４６、検波部５０、アナログ−デジタル変換器（Ａ／Ｄ）５２、メモリ５４、イメージ除去処理部５６、表示処理部６０、表示部７０、制御部８０、操作部８２を含んで構成されている。

本実施形態のスペクトラムアナライザ１００は、被測定信号が入力される入力端子ＩＮを備え、この入力端子ＩＮに入力される被測定信号ｆinの周波数特性を測定し、測定結果としてのスペクトラムを表示する。例えば、入力端子ＩＮには、９ｋＨｚ〜８ＧＨｚの周波数帯に含まれる被測定信号ｆinが入力される。

入力端子ＩＮから入力される被測定信号ｆinは、減衰器１０を通すことにより、所定の信号レベルに調整される。ミキサ２０は、減衰器１０から出力されるレベル調整後の被測定信号ｆinと、局部発振器２２から出力される局部発振信号ｆ_OSC1とが入力されており、これらの被測定信号ｆinと局部発振信号ｆ_OSC1とを混合した信号を出力する。局部発振器２２は、発振周波数が所定範囲で掃引可能な局部発振信号ｆ_OSC1を出力する。中間周波フィルタ２４は、ミキサ２０の出力信号から所定の中間周波数成分（第１の中間周波信号）のみを通過させる帯域通過フィルタである。

ミキサ３０は、中間周波フィルタ２４から出力される第１の中間周波信号と局部発振器３２から出力される局部発振信号ｆ_OSC2とを混合した信号を出力する。例えば、第１の中間周波信号と局部発振信号ｆ_OSC2との周波数差が４２１．４ＭＨｚに設定されており、ミキサ３０からは４２１．４ＭＨｚの第２の中間周波信号が出力される。局部発振器３２は、発振周波数が固定の局部発振信号ｆ_OSC2を出力する。中間周波フィルタ３４は、ミキサ３０の出力信号から所定の中間周波数成分（第２の中間周波信号）のみを通過させる帯域通過フィルタである。

ミキサ４０は、中間周波フィルタ３４から出力される第２の中間周波信号と局部発振器４２から出力される局部発振信号ｆ_OSC3とを混合した信号を出力する。例えば、第２の中間周波信号と局部発振信号ｆ_OSC3との周波数差が２１．４ＭＨｚに設定されており、ミキサ４０からは２１．４ＭＨｚの第３の中間周波信号が出力される。局部発振器４２は、発振周波数が固定の局部発振信号ｆ_OSC3を出力する。

ミキサ４０から出力される信号には、２つの入力信号の差成分としての２１．４ＨＭｚの成分の他に和成分も含まれているが、この周波数が高い和成分はローパスフィルタ４４によって除去される。バンドパスフィルタ４６は、バンド幅が変更可能であって、分解能帯域幅（ＲＢＷ；Resolution Band Width）を設定するために用いられる。

検波部５０は、バンドパスフィルタ４６の出力信号を検波し、アナログ−デジタル変換器５２はその検波された信号を所定のサンプリング周波数でデジタルデータ変換する。このデジタルデータはメモリ５４に格納される。イメージ除去処理部５６は、メモリ５４に格納されているデジタルデータを読み出してイメージ除去処理を行う。

表示処理部６０は、イメージ除去処理後のデジタルデータに基づいて所定の表示形式の周波数スペクトラム等を含む所定の測定結果画像を生成して表示部７０に表示する。例えば、横軸に周波数を、縦軸に周波数成分毎の信号レベルを対応させた測定結果の表示が行われる。あるいは、横軸に周波数掃引の経過時間を、縦軸に周波数成分毎の信号レベルを対応させた測定結果の表示が行われる。表示部７０は、別々の測定結果を対応させた複数の表示領域が設定可能な表示画面を有しており、表示処理部６０によって生成された測定結果画像が表示される。例えば、表示処理部６０にはこれら複数の表示領域のそれぞれに対応した複数の格納領域を有するビデオメモリとしてのＶＲＡＭ６２が備わっており、複数回の測定結果のそれぞれを別々の格納領域に格納することにより、表示部７０の表示画面に複数回の測定結果を同時に表示する処理が行われている。

制御部８０は、スペクトラムアナライザ１００を用いた測定動作の全体を制御する。例えば、局部発振器２２の周波数掃引動作が制御部８０によって制御される。操作部８２は、利用者による各種の指示を入力するためのものである。例えば、掃引開始周波数、掃引終了周波数、掃引時間と測定対象となる特性値の種類などの測定内容が、操作部８２を操作することで指示される。

上述した減衰器１０、ミキサ２０、３０、４０、局部発振器２２、３２、４２、中間周波フィルタ２４、３４、ローパスフィルタ４４、バンドパスフィルタ４６が信号成分抽出手段に、検波部５０、アナログ−デジタル変換器５２、メモリ５４、イメージ除去処理部５６が測定手段に、表示処理部６０が表示処理手段に、表示部７０が表示装置に、操作部８２が操作手段にそれぞれ対応する。

本実施形態のスペクトラムアナライザ１００はこのような構成を有しており、次にその動作を説明する。図２は、本実施形態のスペクトラムアナライザ１００の表示例を示す図であり、２回の測定結果を表示画面内に並行して表示した場合が示されている。図２に示すように、表示部７０の表示画面７０Ａには、２つの表示領域７０Ｂ、７０Ｃが含まれている。一方の表示領域７０Ｂは、１回目の測定結果を表示するためのものであり、図２に示す例では周波数範囲ｆ₁₁〜ｆ₁₂の周波数スペクトラムが１回目の測定で得られる。また、他方の表示領域７０Ｃは、２回目の測定結果を表示するためのものであり、図２に示す例では周波数範囲ｆ₂₁〜ｆ₂₂の周波数スペクトラムが２回目の測定で得られる。

図３は、図２に示す表示例に含まれる周波数スペクトラムに対応する測定内容の具体例を示す図である。図３に示すように、周波数範囲ｆ₁₁〜ｆ₁₂と周波数範囲ｆ₂₁〜ｆ₂₂は互いに重複しておらず、時間ｔ₁〜ｔ₂で１回目の測定が、時間ｔ₃〜ｔ₄で２回目の測定が行われる。

図４は、図２に示す表示例に含まれる周波数スペクトラムを測定する動作手順を示す流れ図である。一連の動作手順は、スペクトラムアナライザ１００の各構成を用いて制御部８０によって実施される。

まず、操作部８２を用いて測定内容の入力が行われる（ステップ１００）。図３に示す例では、１回目の測定に対応する周波数範囲ｆ₁₁〜ｆ₁₂と測定対象として周波数スペクトラムを選択する旨の指示と、２回目の測定に対応する周波数範囲ｆ₂₁〜ｆ₂₂と測定対象として周波数スペクトラムを選択する旨の指示とが操作部８２を用いて入力される。

次に、周波数範囲ｆ₁₁〜ｆ₁₂に対応する１回目の測定が実施され（ステップ１０１）、その測定結果がメモリ５４に格納され、この測定結果に対応する周波数スペクトラムの描画データが表示処理部６０のＶＲＡＭ６２内の格納領域ＤＡに格納される（ステップ１０２）。

本実施形態では、ＶＲＡＭ６２の格納領域は表示画面７０Ａ全体に対応しており、ＶＲＡＭ６２の一部の格納領域ＤＡが表示画面７０Ａ内の一方の表示領域７０Ｂに、ＶＲＡＭ６２の他の一部の格納領域ＤＢが表示画面７０Ａ内の他方の表示領域７０Ｃにそれぞれ対応している。１回目の測定結果としての周波数範囲ｆ₁₁〜ｆ₁₂に対応する周波数スペクトラムの描画データが格納領域ＤＡに格納されると、対応する表示領域７０Ｂには周波数範囲ｆ₁₁〜ｆ₁₂の周波数スペクトラムが表示される（ステップ１０３）。

次に、周波数範囲ｆ₂₁〜ｆ₂₂に対応する２回目の測定が実施され（ステップ１０４）、その測定結果がメモリ５４に格納され、この測定結果に対応する周波数スペクトラムの描画データが表示処理部６０のＶＲＡＭ６２内の格納領域ＤＢに格納され（ステップ１０５）、対応する表示領域７０Ｃに周波数範囲ｆ₂₁〜ｆ₂₂の周波数スペクトラムが表示される（ステップ１０６）。なお、図３に示すように、ステップ１０１における１回目の測定とステップ１０４における２回目の測定は間を空けずに１回の周波数掃引によって実施され、これらの測定動作と並行して表示に必要なステップ１０２、１０３、１０５、１０６の各動作が行われる。

このように、本実施形態のスペクトラムアナライザ１００では、同じ表示画面７０Ａ内の複数の表示領域７０Ｂ、７０Ｃに異なる測定結果を表示させることができるため、複数の測定結果の比較を容易に行うことができる。

図５は、本実施形態のスペクトラムアナライザ１００の他の表示例を示す図であり、１回目の測定結果を確認した後に２回目の測定を行ってその結果を表示する場合が示されている。図５に示す例では、１回目の測定結果が表示領域７０Ｂに表示された後、その一部の波形を拡大（周波数範囲を狭く設定）して２回目の測定を実施し、その測定結果が表示領域７０Ｃに表示されている。

図６は、図５に示す表示例に含まれる周波数スペクトラムを測定する動作手順を示す流れ図である。まず、操作部８２を用いて１回目の測定内容の入力が行われる（ステップ２００）。図５に示す例では、１回目の測定に対応する周波数範囲ｆ₁₁〜ｆ₁₂と測定対象として周波数スペクトラムを選択する旨の指示が操作部８２を用いて入力される。

次に、周波数範囲ｆ₁₁〜ｆ₁₂に対応する１回目の測定が実施され（ステップ２０１）、その測定結果がメモリ５４に格納され、この測定結果に対応する周波数スペクトラムの描画データが表示処理部６０のＶＲＡＭ６２内の格納領域ＤＡに格納され（ステップ２０２）、対応する表示領域７０Ｂに周波数範囲ｆ₁₁〜ｆ₁₂の周波数スペクトラムが表示される（ステップ２０３）。

次に、操作部８２を用いて２回目の測定内容の入力が行われる（ステップ２０４）。この測定内容の入力は、表示領域７０Ｂにおける１回目の測定結果の表示を維持した状態で、しかも、好ましくはこの表示領域７０Ｂを利用して行われる。例えば、図５に示すように周波数範囲ｆ₁₁〜ｆ₁₂に対応して周波数ｆ₁₃にピークを有する周波数スペクトラムが得られた場合に、周波数ｆ₁₃のピークの左右を指し示すことにより２回目の測定の対象となる周波数範囲ｆ₁₄〜ｆ₁₅が入力される。なお、このピークを含む周波数範囲ｆ₁₄〜ｆ₁₅を数値で入力するようにしてもよい。

次に、周波数範囲ｆ₁₄〜ｆ₁₅に対応する２回目の測定が実施され（ステップ２０５）、その測定結果がメモリ５４に格納され、この測定結果に対応する周波数スペクトラムの描画データが表示処理部６０のＶＲＡＭ６２内の格納領域ＤＢに格納され（ステップ２０６）、対応する表示領域７０Ｃに周波数範囲ｆ₁₄〜ｆ₁₅の周波数スペクトラムが表示される（ステップ２０７）。

ところで、同じ表示画面７０Ａの２つの表示領域７０Ｂ、７０Ｃに含まれる周波数スペクトラムは、並行して表示する場合にはできるだけ測定時刻が近い方が好ましい。すなわち、図４に示す動作手順では１回目の測定と２回目の測定とを連続して行うことにより計測時刻を近づけることができるが、図６に示す動作手順では１回目の測定と２回目の測定の間に２回目の測定内容入力動作（ステップ２０４）が行われるため、これらの測定時刻が離れてしまう。

図７は、図５に示す動作手順の変形例を示す流れ図である。図７に示す動作手順は、図６に示す動作手順に対してステップ２０７の動作の次にステップ２０８〜２１０を追加したものである。すなわち、２回目の測定結果が表示された後、ステップ２０１で実施された１回目の測定と同じ内容で３回目の測定が実施され（ステップ２０８）、その測定結果がメモリ５４に格納され、この測定結果に対応する周波数スペクトラムの描画データが表示処理部６０のＶＲＡＭ６２内の格納領域ＤＡに上書きされ（ステップ２０９）、対応する表示領域７０Ｂに周波数範囲ｆ₁₁〜ｆ₁₂の新しい周波数スペクトラムが再表示される（ステップ２１０）。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。上述した実施形態では、表示部７０の表示画面７０Ａに２つの表示領域７０Ｂ、７０Ｃを設け、それぞれの表示領域７０Ｂ、７０Ｃに２回の測定によって得られた２種類の測定結果としての周波数スペクトラムを表示する場合を説明したが、表示領域の数は３以上であってもよい。また、表示内容についても周波数スペクトラムに限定されず、周波数掃引によって測定可能な特性値であれば、周波数スペクトラム(信号レベル）以外の特性値を表示するようにしてもよい。また、横軸を周波数に対応させた表示例を示したが、横軸を周波数掃引の経過時間に対応させて特性値を表示するようにしてもよい。さらに、複数の表示領域のそれぞれに表示する特性値は、操作部８２を用いて利用者が適宜指定することができる。

また、周波数掃引の１回目と２回目（３回目以降についても同様）の測定条件は同じである必要はなく、個別に設定するようにしてもよい。例えば、測定条件を指定する際に変更可能なパラメータとしては、分解能帯域幅ＲＢＷ、検波後のビデオフィルタの帯域幅ＶＢＷ、減衰器１０の設定値、表示のための検波方式（Posi-peak、Maxhold等）などが考えられる。

一実施形態のスペクトラムアナライザの構成を示す図である。本実施形態のスペクトラムアナライザの表示例を示す図である。図２に示す表示例に含まれる周波数スペクトラムに対応する測定内容の具体例を示す図である。図２に示す表示例に含まれる周波数スペクトラムを測定する動作手順を示す流れ図である。本実施形態のスペクトラムアナライザの他の表示例を示す図である。図５に示す表示例に含まれる周波数スペクトラムを測定する動作手順を示す流れ図である。図５に示す動作手順の変形例を示す流れ図である。

符号の説明

１０減衰器（ＡＴＴ）
２０、３０、４０ミキサ
２２、３２、４２局部発振器
２４、３４中間周波フィルタ（ＩＦフィルタ）
４４ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
４６バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）
５０検波部
５２アナログ−デジタル変換器（Ａ／Ｄ）
５４メモリ
５６イメージ除去処理部
６０表示処理部
７０表示部
８０制御部
８２操作部
１００スペクトラムアナライザ

Claims

少なくとも一組の局部発振器とミキサと中間周波フィルタとが含まれており、前記局部発振器の発振周波数を所定の周波数範囲で変化させることにより、所定の帯域を有する入力信号から抽出する信号成分の周波数を掃引する信号成分抽出手段と、
前記信号成分抽出手段によって抽出された信号成分に対して特性値を測定する測定手段と、
複数の表示領域が設定可能な表示画面を有する表示装置と、
前記測定手段によって複数回の測定結果が得られたときに、これら複数回の測定結果のそれぞれを、前記複数の表示領域のそれぞれに別々に対応させて表示する表示処理手段と、
を備えることを特徴とする周波数特性測定装置。
請求項１において、
前記表示処理手段は、前記複数の表示領域のそれぞれに対応した複数の格納領域を有するビデオメモリを有し、前記複数回の測定結果のそれぞれを別々の前記格納領域に書き込むことにより、前記複数回の測定結果の表示を行うことを特徴とする周波数特性測定装置。
請求項１または２において、
前記信号成分抽出手段による周波数掃引の内容と、前記測定手段による特性値の測定内容とを利用者の操作に応じて指示する操作手段をさらに備えることを特徴とする周波数特性測定装置。
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記複数回の測定結果は、前記信号成分抽出手段による複数回の周波数掃引に対応して得られることを特徴とする周波数特性測定装置。
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記複数回の測定結果は、前記信号成分抽出手段による１回の周波数掃引に対応して得られることを特徴とする周波数特性測定装置。
請求項３において、
前記表示処理手段は、前記測定手段による１回目の測定が行われたときにその測定結果の表示を前記複数の表示領域の内の一部の表示領域を用いて行い、この一部の表示領域による表示状態を維持して前記測定手段による２回目の測定が行われたときにその測定結果の表示を前記複数の表示領域の内の残りの表示領域を用いて行うことを特徴とする周波数特性測定装置。
請求項６において、
前記測定手段による１回目の測定が行われてその測定結果が前記一部の表示領域に表示されたときに、この一部の表示領域と前記操作手段とを用いて前記測定手段による２回目の測定指示が行われることを特徴とする周波数特性測定装置。
請求項６または７において、
前記複数の表示領域の内の残りの表示領域に対応する２回目の測定が行われたときに、同時あるいは前後して１回目の測定と同じ内容で３回目の測定が行われ、３回目の測定の結果が前記複数の表示領域の内の一部の表示領域に、２回目の測定の結果が前記複数の表示領域の内の残りの表示領域にそれぞれ表示されることを特徴とする周波数特性測定装置。