JP2011080927A - Spectrum analyzer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、周波数掃引されるローカル信号と入力信号とをミキシングして、所望の観測帯域の信号成分を時系列に所定の中間周波数帯に変換し、これをＡ／Ｄ変換器によりサンプリングしてデジタルの信号列に変換し、スペクトラム解析を行うスペクトラムアナライザにおいて、Ａ／Ｄ変換器の入力ダイナミックレンジを向上させるための技術に関する。 The present invention mixes a local signal that is swept in frequency and an input signal, converts a signal component in a desired observation band into a predetermined intermediate frequency band in a time series, and samples this by an A / D converter. The present invention relates to a technique for improving the input dynamic range of an A / D converter in a spectrum analyzer that performs spectrum analysis by converting into a digital signal sequence.
スペクトラムアナライザは、所望観測帯域のどの周波数にどのようなレベルの信号が存在するかを示すスペクトラム波形を表示する装置であり、一般的に図７に示す基本構成を有している。 The spectrum analyzer is a device that displays a spectrum waveform indicating what level of signal is present at which frequency in the desired observation band, and generally has a basic configuration shown in FIG.
即ち、入力信号ＳＩＮは、周波数変換部１１のミキサ１２に入力され、ローカル信号発生器１３からのローカル信号Ｌとミキシングされ、その差または和（以下の説明では差とする）の周波数成分のうち、所定の中間周波帯の信号成分Ｍがフィルタ１４によって抽出される。
That is, the input signal SIN is input to the mixer 12 of the frequency conversion unit 11 and mixed with the local signal L from the
ここで、フィルタ１４の通過中心周波数をＦＩＦ、ローカル信号Ｌの周波数をＦＬとし、中間周波帯へ変換しようとする解析対象信号の周波数ＦＩＮよりローカル周波数が高い上側ヘテロダインでミキシングすると仮定すると、
ＦＬ−ＦＩＦ＝ＦＩＮ
の関係が成り立つ。
Here, the central pass frequency F IF filter 14, the frequency of the local signal L and F L, the local frequency than the frequency F IN of the analyzed signal to be converted into an intermediate frequency band is assumed to mixing at a high upper heterodyne ,
F L -F IF = F IN
The relationship holds.
ここで、例えば、ＦＩＦ＝１ＧＨｚとし、ローカル周波数ＦＬを１．１ＧＨｚから２ＧＨｚまで掃引すれば、解析対象信号の周波数ＦＩＮは、１００ＭＨｚから１ＧＨｚまで変化することになる。つまり、フィルタ１４からは、入力信号のうち、１００ＭＨｚから１ＧＨｚまでの信号成分がその元の周波数順に時系列に抽出されることになる。 Here, for example, the F IF = 1 GHz, if swept local frequency F L from 1.1GHz to 2 GHz, the frequency F IN of the analyzed signal will vary from 100MHz to 1 GHz. That is, from the filter 14, signal components from 100 MHz to 1 GHz are extracted from the input signal in time series in the original frequency order.
なお、ここでは周波数変換を１回行う回路例を示しているが、実際には周波数変換部１１内で複数回の周波数変換処理（一般的には固定周波数のローカル信号による）を行って、より低い周波数帯に変換している。 In addition, although the circuit example which performs frequency conversion once is shown here, in practice, frequency conversion processing (generally by a local signal of a fixed frequency) is performed a plurality of times in the frequency conversion unit 11, and more Converting to a lower frequency band.
このローカル信号発生器１３は、例えばＰＬＬ（位相同期ループ）回路を有し、外部から与えられたデータに対応した周波数のローカル信号Ｌを出力できるように構成されており、そのローカル信号Ｌの周波数掃引は掃引制御部１５から入力される周波数データを順次更新することで行われる。
The
掃引制御部１５は、図示しない操作部によって指定された基準周波数（スタート周波数あるいはセンター周波数）、掃引幅（スパン）、取得サンプル数等に応じて、ローカル信号Ｌの周波数を所定ステップで掃引させるとともに、その各周波数の情報ｆを後述する信号解析部１８に与える。 The sweep control unit 15 sweeps the frequency of the local signal L in a predetermined step according to a reference frequency (start frequency or center frequency) designated by an operation unit (not shown), a sweep width (span), the number of acquired samples, and the like. The information f of each frequency is given to the signal analysis unit 18 described later.
一方、周波数変換部１１から出力された信号Ｍは、Ａ／Ｄ変換器１７により所定のサンプリング周期（フィルタ１４の通過帯域の上限の２倍以上の周波数）でサンプリングされ、そのサンプリングで得られたデジタルの信号列Ｄｍが信号解析部１８に入力される。
On the other hand, the signal M output from the frequency converter 11 is sampled by the A /
信号解析部１８では、掃引によって得られたデジタルの信号列Ｄｍと周波数情報ｆとを対応付けて受けて図示しないメモリに格納し、指定された帯域制限処理などを行って観測帯域内における周波数対信号強度Ｓ（ｆ）の特性、即ちスペクトラム特性を求める。表示部１９は、そのスペクトラム特性の波形を例えば図８のように画面に表示させる。
The signal analysis unit 18 receives the digital signal sequence Dm obtained by the sweep and the frequency information f in association with each other, stores them in a memory (not shown), performs a specified band limiting process, etc., and performs frequency pairing within the observation band. A characteristic of the signal strength S (f), that is, a spectrum characteristic is obtained. The
上記のような基本構成をもつスペクトラムアナライザで、要求される最大の観測帯域が、一つのローカル信号発生器の掃引周波数幅に比べて格段に広い場合がある。 In the spectrum analyzer having the basic configuration as described above, the required maximum observation band may be much wider than the sweep frequency width of one local signal generator.
また、近年では、コストダウンのために、広い掃引幅をもち信号純度の高い高価な発振器（ＹＴＯ）のかわりに、掃引幅は狭いが安価な発振器（ＶＣＯ）を用いて装置を構成したいという要求もある（例えば、特許文献１）。 Also, in recent years, in order to reduce costs, there is a demand for configuring a device using an oscillator (VCO) that has a narrow sweep width but is inexpensive, instead of an expensive oscillator (YTO) having a wide sweep width and high signal purity. There is also (for example, patent document 1).
このような場合には、例えば図９に示すように、要求される最大の観測帯域を複数（この場合３つ）に分割し、その各分割帯域にそれぞれ対応する掃引周波数範囲のローカル信号Ｌａ〜Ｌｃをそれぞれ出力する信号発生器１３ａ〜１３ｃと、それらの出力を選択するスイッチ１３ｄとでローカル信号発生器１３を構成する。
In such a case, for example, as shown in FIG. 9, the required maximum observation band is divided into a plurality (in this case, three), and the local signals La˜ of the sweep frequency range respectively corresponding to each of the divided bands. The
そして、掃引制御部１５は、二つ以上の分割帯域を含む観測帯域が指定された場合に、各信号発生器１３ａ〜１３ｃの掃引制御とスイッチ１３ｄの切り換え制御を行って対応する。 Then, when an observation band including two or more divided bands is designated, the sweep control unit 15 performs the sweep control of each signal generator 13a to 13c and the switching control of the switch 13d.
しかしながら、広い観測帯域を有するスペクトラムアナライザでは、周波数変換部１１の周波数特性が全域で一定ではなく、一般的に図１０のように、周波数が高くなるほど利得が低下する周波数特性Ｇを持っている。この利得低下は、その振幅特性を解析するスペクトラムアナライザの場合、測定誤差の直接的な要因となる。特に、上記のように複数の信号発生器を用いてカバーしなくてはならないほど観測帯域が広い場合には、その利得の低下も大きくなる。 However, in a spectrum analyzer having a wide observation band, the frequency characteristic of the frequency converter 11 is not constant over the entire region, and generally has a frequency characteristic G in which the gain decreases as the frequency increases, as shown in FIG. This decrease in gain is a direct factor of measurement error in the case of a spectrum analyzer that analyzes the amplitude characteristics. In particular, when the observation band is so wide that it must be covered using a plurality of signal generators as described above, the reduction in the gain also increases.
したがって、通常はレベル既知の基準信号を用いて周波数変換部の周波数特性Ｇを求めて、信号解析部１８の内部のメモリに記憶しておき、未知の信号の解析を行う場合には、入力された信号列に対して周波数特性Ｇに応じた補正処理を行う、あるいは、未補正のデータを用いて生成したスペクトラム特性に対して周波数特性Ｇに応じた補正処理を行い、補正処理されたスペクトラム波形を表示している。 Therefore, the frequency characteristic G of the frequency conversion unit is usually obtained using a reference signal whose level is known, stored in the internal memory of the signal analysis unit 18, and input when the unknown signal is analyzed. The corrected spectrum waveform is subjected to correction processing according to the frequency characteristic G, or correction processing according to the frequency characteristic G is performed on spectrum characteristics generated using uncorrected data. Is displayed.
また、レベル管理に関して言えば、Ａ／Ｄ変換器１７は入力上限レベルが規定されており、それを越えないように、入力信号ＳＩＮのレベルを入力側アッテネータ（図示せず）によってリファレンスレベルに合わせる処理が必要で、通常は上記周波数特性Ｇを考慮し、安全をみて観測帯域の低域側の信号をリファレンスレベルに合わせている。
Further, with respect to level management, A /
ところが、上記したように観測帯域が広い場合で低域側の信号をリファレンスレベルに合わせたとき、高域側の信号成分は周波数特性Ｇにより大きく減衰されてＡ／Ｄ変換器１７に入力されることになり、一つの観測帯域内で高域側になる程ダイナミックレンジが低下し、Ｓ／Ｎが小さくなってしまう。
However, when the low frequency band signal is adjusted to the reference level when the observation band is wide as described above, the high frequency signal component is greatly attenuated by the frequency characteristic G and input to the A /
このＳ／Ｎの劣化は、例えば平均化処理を行ってランダム性の雑音を抑圧することで改善できるが、平均化処理を高域側に合わせて行おうとすれば、その平均化の回数が多くなり、測定時間が長くなる。 This S / N degradation can be improved, for example, by performing averaging processing to suppress random noise, but if the averaging processing is performed in accordance with the high frequency side, the number of times of averaging is large. The measurement time becomes longer.
しかも、前記したようにＰＬＬ回路等で構成される信号発生器の切り換え処理に伴うセットアップ時間も必要であり、１掃引当たりの測定時間がさら長くなってしまい、例えば機器の製造ラインでの検査を行う場合に効率が大幅な低下を招く。 Moreover, as described above, a setup time is required for the switching process of the signal generator composed of a PLL circuit or the like, and the measurement time per sweep becomes much longer. In doing so, the efficiency is significantly reduced.
本発明は、この問題を解決して、測定効率の低下を招くことなく、周波数変換部の出力をデジタルの信号列に変換するＡ／Ｄ変換器の入力ダイナミックレンジを向上させたスペクトラムアナライザを提供することを目的としている。 The present invention solves this problem and provides a spectrum analyzer that improves the input dynamic range of an A / D converter that converts the output of the frequency converter into a digital signal sequence without causing a decrease in measurement efficiency. The purpose is to do.
前記目的を達成するために、本発明のスペクトラムアナライザは、
周波数掃引が可能なローカル信号をローカル信号発生器（２５）により生成して入力信号とともにミキサ（２３）に与え、該ミキサの出力から所定の中間周波数帯の信号をフィルタ（２４）で抽出する周波数変換部（２１）と、
前記入力信号のうち、指定された観測帯域の信号成分が前記周波数変換部の前記フィルタから時系列に出力されるように、前記ローカル信号発生器のローカル信号の周波数掃引制御を行う掃引制御部（２６）と、
前記周波数変換部の出力信号をサンプリングしてデジタルの信号列に変換するＡ／Ｄ変換器（３６）と、
前記ローカル信号の掃引中に前記Ａ／Ｄ変換器から出力される信号列を記憶し、周波数対信号強度のスペクトラム特性を求める信号解析部（４０）と、
前記信号解析部で得られたスペクトラム特性を波形表示する表示部（５０）とを有するスペクトラムアナライザにおいて、
前記ローカル信号発生器は、
最大の観測帯域を複数に分割し、該各分割帯域にそれぞれ対応した周波数範囲の掃引が可能な複数のローカル信号を生成し、そのいずれかを選択的に出力できるように構成され、
前記掃引制御部は、入力信号のうち、指定された観測帯域の信号成分が前記周波数変換部の前記フィルタから周波数順に時系列に出力されるように、前記ローカル信号発生器の各ローカル信号の周波数掃引と該ローカル信号の切り換え制御とを行うように構成されているとともに、
最大の観測帯域における前記周波数変換部の周波数特性を前記分割帯域毎に分けて得られる帯域間の周波数特性のレベル差を予め記憶している帯域間レベル差記憶手段（３０）と、
前記周波数変換部と前記Ａ／Ｄ変換器の間に設けられ、前記掃引制御部によってローカル信号が切り換えられるタイミングに、新たに選択されるローカル信号に対応した分割帯域の帯域間レベル差を前記帯域間レベル差記憶手段から読み出して、前記周波数変換部の出力信号の帯域間レベル差を補正して前記Ａ／Ｄ変換器に出力する帯域間レベル差補正手段（３１）と、
前記各分割帯域の周波数特性の帯域内のレベル差を記憶している帯域内レベル差記憶手段（４１）と、
前記信号解析部が生成するスペクトラム特性の前記各分割帯域内のレベル差を前記帯域内レベル差記憶手段に記憶されている前記帯域内レベル差に基づいて補正する帯域内レベル差補正手段（４２）とを備えたことを特徴としている。
In order to achieve the above object, the spectrum analyzer of the present invention comprises:
A frequency at which a local signal capable of frequency sweep is generated by a local signal generator (25) and applied to a mixer (23) together with an input signal, and a signal in a predetermined intermediate frequency band is extracted from the output of the mixer by a filter (24) A conversion unit (21);
Among the input signals, a sweep control unit that performs frequency sweep control of the local signal of the local signal generator so that a signal component in a designated observation band is output in time series from the filter of the frequency conversion unit ( 26)
An A / D converter (36) for sampling the output signal of the frequency converter and converting it into a digital signal sequence;
A signal analysis unit (40) for storing a signal sequence output from the A / D converter during sweeping of the local signal and obtaining a spectrum characteristic of frequency versus signal intensity;
In a spectrum analyzer having a display unit (50) for displaying a waveform of spectrum characteristics obtained by the signal analysis unit,
The local signal generator is
Dividing the maximum observation band into a plurality, generating a plurality of local signals capable of sweeping the frequency range corresponding to each divided band, and configured to selectively output any one of them,
The sweep control unit is configured to output a frequency component of each local signal of the local signal generator so that a signal component of a designated observation band is output in time order from the filter of the frequency conversion unit in the input signal. It is configured to perform sweeping and switching control of the local signal,
An inter-band level difference storage means (30) for storing in advance a level difference of frequency characteristics between bands obtained by dividing the frequency characteristics of the frequency converter in the maximum observation band for each of the divided bands;
Provided between the frequency conversion unit and the A / D converter and at the timing when the local signal is switched by the sweep control unit, the level difference between the bands of the subbands corresponding to the newly selected local signal is set to the band An inter-band level difference correction unit (31) that reads out from the inter-level difference storage unit, corrects the inter-band level difference of the output signal of the frequency conversion unit, and outputs it to the A / D converter;
In-band level difference storage means (41) for storing the level difference in the band of the frequency characteristic of each divided band;
In-band level difference correction means (42) for correcting the level difference in each of the divided bands of the spectrum characteristics generated by the signal analysis unit based on the in-band level difference stored in the in-band level difference storage means. It is characterized by having.
このように本発明のスペクトラムアナライザでは、掃引周波数範囲が異なる複数のローカル信号を生成してそのいずれかを選択して入力信号とともにミキサに与えて周波数変換を行うように構成された広い観測帯域を有するスペクトラムアナライザであっても、その観測帯域を複数に分割して得られる分割帯域間の周波数特性のレベル差と分割帯域内のレベル差を予め記憶しておき、掃引制御部によってローカル信号が切り換えられるタイミングに、新たに選択されるローカル信号に対応した帯域間レベル差で周波数変換部の出力が補正されてＡ／Ｄ変換器に入力されるので、Ａ／Ｄ変換器への入力レベルの低下が阻止され、そのＡ／Ｄ変換器の出力に対しては、帯域内レベル差により補正されので、Ａ／Ｄ変換器の入力ダイナミックレンジを高く維持でき、Ｓ／Ｎの低下を防止できる。 As described above, in the spectrum analyzer of the present invention, a wide observation band configured to generate a plurality of local signals having different sweep frequency ranges, select one of them, and apply it to the mixer together with the input signal to perform frequency conversion. The spectrum analyzer has a frequency characteristic level difference between the divided bands obtained by dividing the observation band into multiple parts and a level difference within the divided band in advance, and the local signal is switched by the sweep controller. Since the output of the frequency converter is corrected by the level difference between the bands corresponding to the newly selected local signal and input to the A / D converter at the timing selected, the input level to the A / D converter is reduced. Since the output of the A / D converter is corrected by the in-band level difference, the input dynamic range of the A / D converter High can be maintained, it is possible to prevent deterioration of S / N.
また、掃引中に行われる帯域間レベル差の変更は、ローカル信号の切り換えタイミングに同期して行われ、このローカル信号の切り換えには、通常ＰＬＬ回路のセットアップ時間等が含まれているので、その間に帯域間のレベル差の変更処理を完了することができる。 In addition, the change in the level difference between the bands performed during the sweep is performed in synchronization with the switching timing of the local signal, and the switching of the local signal usually includes the setup time of the PLL circuit. Thus, the process of changing the level difference between the bands can be completed.
したがって、帯域間レベル差の変更設定による処理遅延は発生せず、測定効率の低下を招くことなく、周波数変換部の出力をデジタルの信号列に変換するＡ／Ｄ変換器の入力ダイナミックレンジを向上させることができる。 Therefore, there is no processing delay due to the change setting of the level difference between the bands, and the input dynamic range of the A / D converter that converts the output of the frequency converter into a digital signal string is improved without causing a decrease in measurement efficiency. Can be made.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明を適用したスペクトラムアナライザ２０の構成を示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a configuration of a
図１において、解析対象の入力ＳＩＮは、周波数変換部２１の入力アッテネータ２２を介してミキサ２３に入力され、ローカル信号発生器２５から出力されるローカル信号Ｌとミキシングされ、そのミキサ２３の出力が所定の中間周波数帯のフィルタ２４に入力される。
In Figure 1, the input S IN to be analyzed is input to the
ローカル信号発生器２５は、広い観測帯域を実現するために、その最大の観測帯域を複数（ここでは３つ）に分割し、各分割帯域の信号成分を中間周波帯に変換できる掃引周波数範囲をそれぞれもつローカル信号Ｌａ〜Ｌｃを出力する信号発生器２５ａ〜２５ｃと、これら信号発生器２５ａ〜２５ｃから出力されるローカル信号Ｌａ〜Ｌｃのいずれかを選択するスイッチ２５ｄにより構成されている。
In order to realize a wide observation band, the
前記したように、フィルタ２４の通過中心周波数をＦＩＦ、ローカル信号の周波数をＦＬ、中間周波帯へ変換しようとする解析対象信号の周波数ＦＩＮよりローカル周波数が高い上側ヘテロダインでミキシングすると仮定すると、
ＦＬ−ＦＩＦ＝ＦＩＮ
の関係が成り立つ。
As described above, the passage of the filter 24 center frequency F IF, the frequency of the local signal FL, the local frequency than the frequency F IN of the analyzed signal to be converted into an intermediate frequency band is assumed to mixing at a high upper heterodyne,
F L -F IF = F IN
The relationship holds.
また、最大の観測帯域を、Ｆ０〜Ｆ１、Ｆ１〜Ｆ２、Ｆ２〜Ｆ３の周波数範囲の分割帯域に分けたとすると、各ローカル信号Ｌａ〜Ｌｃの掃引周波数範囲Ｗａ〜Ｗｃは次のようになる。 Further, assuming that the maximum observation band is divided into frequency bands F0 to F1, F1 to F2, and F2 to F3, the sweep frequency ranges Wa to Wc of the local signals La to Lc are as follows.
Ｗａ＝Ｆ０＋ＦＩＦ〜Ｆ１＋ＦＩＦ
Ｗｂ＝Ｆ１＋ＦＩＦ〜Ｆ２＋ＦＩＦ
Ｗｃ＝Ｆ２＋ＦＩＦ〜Ｆ３＋ＦＩＦ
Wa = F0 + F IF to F1 + F IF
Wb = F1 + F IF to F2 + F IF
Wc = F2 + F IF to F3 + F IF
なお、ここでは説明が容易なように各分割帯域が境界周波数Ｆ１、Ｆ２で分かれている場合について説明するが、各分割帯域を若干オーバーラップさせて、境界周波数近くでのローカル信号の切換頻度を減らし、掃引速度を短縮させることも可能である。 Note that, here, a case where each divided band is divided by the boundary frequencies F1 and F2 will be described for easy explanation. However, the frequency of local signal switching near the boundary frequency is set by slightly overlapping each divided band. It is also possible to reduce the sweep speed.
これらの信号発生器２５ａ〜２５ｃは、例えばＰＬＬ回路により外部から与えられたデータに対応した周波数のローカル信号Ｌを出力できるように構成されており、そのローカルＬの周波数掃引は、掃引制御部２６から順次入力されるデータの更新によって行われる。
These signal generators 25a to 25c are configured to output a local signal L having a frequency corresponding to data given from the outside by, for example, a PLL circuit, and the frequency sweep of the local L is performed by the
なお、ここでは理解しやすいように、独立した３つの信号発生器２５ａ〜２５ｃから、それぞれ掃引周波数が異なるローカル信号Ｌａ〜Ｌｃを出力する構成としているが、例えばＰＬＬ構成の一つの信号発生器の出力信号と、それを逓倍回路で２倍あるいは４倍に逓倍してその逓倍成分をフィルタにより抽出する構成を用いて、掃引周波数が異なる複数のローカル信号を生成し、そのいずれかをスイッチで選択する構成を採用できる。 For ease of understanding, the local signals La to Lc having different sweep frequencies are output from the three independent signal generators 25a to 25c, but for example, one signal generator of a PLL configuration is used. Generate multiple local signals with different sweep frequencies using the output signal and a configuration that doubles or quadruples the output signal and extracts the multiplied component with a filter, and selects one of them with a switch Can be adopted.
また、ここでは周波数変換を１回行う回路例を示しているが、実際には周波数変換部２１内で複数回の周波数変換処理（一般的には固定周波数のローカル信号による）を行って、より低い周波数帯に変換している。 In addition, although a circuit example in which frequency conversion is performed once is shown here, in practice, frequency conversion processing (generally by a local signal of a fixed frequency) is performed a plurality of times in the frequency conversion unit 21, and more Converting to a lower frequency band.
掃引制御部２６は、操作部２７によって指定された基準周波数（スタート周波数あるいはセンター周波数）、掃引幅（スパン）、取得サンプル数等に応じて、ローカル信号Ｌの周波数を所定ステップで掃引させ、入力信号のうち、操作部２７によって指定された解析対象範囲の信号成分が周波数変換部２１のフィルタ２４から元の周波数順に時系列に出力されるように、ローカル信号発生器２５の各ローカル信号Ｌａ〜Ｌｃの周波数掃引と切り換え制御とを行う。
The
つまり、指定された観測帯域が３つの分割帯域のいずれか１つしか含まれない場合には、その分割帯域に対応するローカル信号のみを選択して、指定された観測範囲に対応する周波数範囲を掃引させる。 That is, when the designated observation band includes only one of the three divided bands, only the local signal corresponding to the divided band is selected, and the frequency range corresponding to the designated observation range is selected. Sweep.
また、指定された観測帯域に二つ以上の分割帯域が含まれる場合には、その分割帯域の最も低い周波数の帯域に対応したローカル信号を選択してこれを上限まで掃引し、そのあとに、それに続く分割帯域に対応したローカル信号を選択して下限から掃引を開始する。この処理を指定された観測帯域の上限まで行い、一回の掃引を終了する。この一連の掃引処理を連続的に、あるいは一定回数繰り返すことで、スペクトラム特性の波形生成に必要な情報を取得させる。 In addition, when the specified observation band includes two or more divided bands, the local signal corresponding to the lowest frequency band of the divided band is selected and swept up to the upper limit. The local signal corresponding to the subsequent divided band is selected, and the sweep is started from the lower limit. This process is performed up to the upper limit of the designated observation band, and one sweep is completed. Information necessary for waveform generation of the spectrum characteristic is acquired by repeating this series of sweep processing continuously or by a fixed number of times.
掃引制御部２６は、上記制御を行いつつ、どのローカル信号を選択しているか、つまりどの分割帯域の信号を周波数変換しているかを示す帯域情報Ｂと、解析周波数情報ｆとを出力する。
While performing the above control, the
なお、操作部２７は、上記した掃引に関する周波数の情報の設定機能の他に入力アッテネータ２２の減衰量を設定する機能も有している。
The
周波数変換部２１のフィルタ２４の出力信号Ｍは、帯域間レベル差補正手段３１に入力される。 The output signal M of the filter 24 of the frequency converter 21 is input to the interband level difference correction means 31.
一方、帯域間レベル差記憶手段３０には、図２に示すように、最大の観測帯域Ｆ０〜Ｆ３における周波数変換部２１の周波数特性Ｇを分割帯域毎に分けて得られる帯域間の周波数特性のレベル差の情報Ａ０〜Ａ２が予め記憶されている。図２において、観測帯域の下限周波数Ｆ０の損失Ａ０（ｄＢ）を基準とし、その基準に対する周波数Ｆ１のレベル差Ａ１、基準に対する周波数Ｆ２のレベル差Ａ２を予め求め、これを各帯域についての帯域間レベル差とし、例えば図３のように各帯域情報Ｂ０〜Ｂ２に対応付けて記憶する。 On the other hand, as shown in FIG. 2, the inter-band level difference storage means 30 shows the frequency characteristic between the bands obtained by dividing the frequency characteristic G of the frequency conversion unit 21 in the maximum observation band F0 to F3 for each divided band. Level difference information A0 to A2 is stored in advance. In FIG. 2, the loss A0 (dB) of the lower limit frequency F0 of the observation band is used as a reference, and the level difference A1 of the frequency F1 with respect to the reference and the level difference A2 of the frequency F2 with respect to the reference are obtained in advance. The level difference is stored in association with each band information B0 to B2, for example, as shown in FIG.
帯域間レベル差補正手段３１は、掃引制御部２６によってローカル信号が切り換えられるタイミングに、新たに選択されるローカル信号に対応した分割帯域の帯域間レベル差を帯域間レベル差記憶手段３０から読み出して、周波数変換部２１の出力信号Ｍの帯域間レベル差を補正してＡ／Ｄ変換器３６に出力する。
The inter-band level difference correction means 31 reads the inter-band level difference between the divided bands corresponding to the newly selected local signal from the inter-band level difference storage means 30 at the timing when the local signal is switched by the
帯域間レベル差補正手段３１の構成をより具体的に説明すれば、信号Ｍを増幅する固定利得の増幅器３２、その出力を減衰する可変減衰器（ＡＴＴ）３３、掃引制御部２６からの帯域情報Ｂに対応した帯域間レベル差を帯域間レベル差記憶手段３０から読み出して、それに対応する減衰量を可変減衰器３３に設定して、帯域間レベル差を補正させる設定手段３４により構成されている。
The configuration of the inter-band level difference correcting means 31 will be described more specifically. Band information from the fixed
例えば、ローカル信号Ｌａが選択されているとき（帯域Ｂ１の信号成分が周波数変換部２１から出力されているとき）には、レベル差（初期値）Ａ０に対応した基準減衰量Ｒが可変減衰器３３に設定される。また、ローカル信号Ｌｂが選択されているとき（帯域Ｂ２の信号成分が周波数変換部２１から出力されているとき）には、基準減衰量ＲよりＡ１だけ少ない減衰量（Ｒ−Ａ１）が可変減衰器３３に設定される。また、ローカル信号Ｌｃが選択されているとき（帯域Ｂ３の信号成分が周波数変換部２１から出力されているとき）には、基準減衰量ＲよりＡ２だけ少ない減衰量（Ｒ−Ａ２）が可変減衰器３３に設定される。 For example, when the local signal La is selected (when the signal component of the band B1 is output from the frequency conversion unit 21), the reference attenuation amount R corresponding to the level difference (initial value) A0 is set as the variable attenuator. 33. Further, when the local signal Lb is selected (when the signal component of the band B2 is output from the frequency converter 21), an attenuation amount (R-A1) smaller than the reference attenuation amount R by A1 is variably attenuated. Is set in the device 33. Further, when the local signal Lc is selected (when the signal component of the band B3 is output from the frequency converter 21), an attenuation amount (R−A2) that is smaller than the reference attenuation amount R by A2 is variably attenuated. Is set in the device 33.
このため、周波数変換部２１と帯域間レベル差補正手段３１とを含めた周波数特性Ｇ′は、図４のように補正されることになり、全域にわたり大きな差がない周波数特性となり、特に高域側の利得低下なくなり、Ａ／Ｄ変換器３６の入力ダイナミックレンジが大幅に向上し、Ｓ／Ｎが高くなる。
For this reason, the frequency characteristic G ′ including the frequency converter 21 and the inter-band level difference correcting means 31 is corrected as shown in FIG. Therefore, the input dynamic range of the A /
なお、ここでは可変減衰器３３の減衰量を可変することで帯域間レベル差を補正する構成を説明したが、可変減衰器３３の代わりに可変増幅器を用い、その可変増幅器の利得を設定手段３４から設定して可変することで、帯域間レベル差を補正する構成としてもよい。 Although the configuration in which the level difference between the bands is corrected by changing the attenuation amount of the variable attenuator 33 is described here, a variable amplifier is used instead of the variable attenuator 33, and the gain of the variable amplifier is set by the setting means 34. It may be configured to correct the inter-band level difference by setting and changing from the above.
このようにして帯域間レベル差が補正さたれ状態でＡ／Ｄ変換器３６に入力された信号Ｍ′は、所定のサンプリング周期（フィルタ２４の通過帯域の上限周波数の２倍以上の周波数）でサンプリングされてデジタルの信号列Ｄｍに変換され、信号解析部４０に入力される。
In this way, the signal M ′ input to the A /
信号解析部４０は、ローカル信号の掃引中にＡ／Ｄ変換器３６から出力され信号列を記憶し、その信号列に対して周波数対信号強度の特性を求める処理を行うが、その前処理あるいは後処理として、帯域内レベル差を補正するための処理を行う。
The
そのための構成として、帯域内レベル差記憶手段４１および帯域内レベル差補正手段４２を有している。 For this purpose, an in-band level difference storage unit 41 and an in-band level difference correction unit 42 are provided.
帯域内レベル差記憶手段４１には、図５に示すように、各分割帯域の周波数特性の帯域内のレベル差のＨａ（ｆ）〜Ｈｃ（ｆ）が記憶されている。この帯域内レベル差は、各帯域の低周波側の端を基準（０ｄＢ）とし、それに対する各周波数の減衰量である。 As shown in FIG. 5, the in-band level difference storage means 41 stores Ha (f) to Hc (f) of level differences in the frequency characteristics of each divided band. This in-band level difference is the amount of attenuation of each frequency relative to the low frequency side end of each band as a reference (0 dB).
帯域内レベル差補正手段４２は、信号解析部４０に入力された信号列あるいはその信号列のについての帯域内レベル差、あるいは入力信号列から生成されたスペクトラム特性にの分割帯域内レベル差を、帯域内レベル差記憶手段４１に記憶されている帯域内レベル差に基づいて補正する。
The in-band level difference correction unit 42 calculates the in-band level difference for the signal sequence input to the
これにより、周波数変換部２１から信号解析部４０までを含めた周波数特性は、図６のＧ″のように観測帯域全域でほぼフラットとなり、正確なレベル情報が得られる。
As a result, the frequency characteristics including the frequency conversion unit 21 to the
このように、実施形態のスペクトラムアナライザ２０では、掃引周波数範囲が異なる複数のローカル信号Ｌａ〜Ｌｃを生成してそのいずれかを選択して入力信号とともにミキサ２３に与えて周波数変換を行うように構成された広い観測帯域を有するスペクトラムアナライザであっても、その観測帯域を複数に分割して得られる分割帯域間の周波数特性のレベル差と分割帯域内のレベル差を予め記憶しておき、掃引制御部２６によってローカル信号が切り換えられるタイミングに、新たに選択されるローカル信号に対応した帯域間レベル差で周波数変換部２１の出力が補正されてＡ／Ｄ変換器３６に入力されるので、Ａ／Ｄ変換器３６への入力レベルの低下が阻止され、そのＡ／Ｄ変換器３６の出力に対しては、帯域内レベル差が補正されので、Ａ／Ｄ変換器３６の入力ダイナミックレンジを高く維持でき、Ｓ／Ｎの低下を防止できる。
As described above, the
また、掃引中に行われる帯域間レベル差の変更設定は、ローカル信号の切り換えタイミングに同期して行われ、このローカル信号の切り換えには、通常ＰＬＬ回路のセットアップ時間等が含まれているので、その間に帯域間のレベル差の変更設定処理を完了することができる。 In addition, the change setting of the level difference between the bands performed during the sweep is performed in synchronization with the switching timing of the local signal, and the switching of the local signal usually includes the setup time of the PLL circuit. In the meantime, the level difference change setting process between the bands can be completed.
したがって、帯域間レベル差の変更設定による処理遅延は発生せず、測定効率の低下を招くことなく、周波数変換部の出力をデジタルの信号列に変換するＡ／Ｄ変換器の入力ダイナミックレンジを向上させることができる。 Therefore, there is no processing delay due to the change setting of the level difference between the bands, and the input dynamic range of the A / D converter that converts the output of the frequency converter into a digital signal string is improved without causing a decrease in measurement efficiency. Can be made.
２０……スペクトラムアナライザ、２１……周波数変換部、２２……入力アッテネータ、２３……ミキサ、２４……フィルタ、２５……ローカル信号発生器、２５ａ〜２５ｃ……信号発生器、２５ｄ……スイッチ、２６……掃引制御部、２７……操作部、３０……帯域間レベル差記憶手段、３１……帯域間レベル差補正手段、３２……増幅器、３３……可変減衰器、３４……設定手段、３６……Ａ／Ｄ変換器、４０……信号解析部、４１……帯域内レベル差記憶手段、４２……帯域内レベル差補正手段、５０……表示部
20 ... Spectrum analyzer, 21 ... Frequency converter, 22 ... Input attenuator, 23 ... Mixer, 24 ... Filter, 25 ... Local signal generator, 25a-25c ... Signal generator, 25d ... Switch , 26... Sweep control unit, 27... Operation unit, 30... Band level difference storage means, 31... Band level difference correction means, 32. Means 36... A /
Claims (1)
前記入力信号のうち、指定された観測帯域の信号成分が前記周波数変換部の前記フィルタから時系列に出力されるように、前記ローカル信号発生器のローカル信号の周波数掃引制御を行う掃引制御部（２６）と、
前記周波数変換部の出力信号をサンプリングしてデジタルの信号列に変換するＡ／Ｄ変換器（３６）と、
前記ローカル信号の掃引中に前記Ａ／Ｄ変換器から出力される信号列を記憶し、周波数対信号強度のスペクトラム特性を求める信号解析部（４０）と、
前記信号解析部で得られたスペクトラム特性を波形表示する表示部（５０）とを有するスペクトラムアナライザにおいて、
前記ローカル信号発生器は、
最大の観測帯域を複数に分割し、該各分割帯域にそれぞれ対応した周波数範囲の掃引が可能な複数のローカル信号を生成し、そのいずれかを選択的に出力できるように構成され、
前記掃引制御部は、入力信号のうち、指定された観測帯域の信号成分が前記周波数変換部の前記フィルタから周波数順に時系列に出力されるように、前記ローカル信号発生器の各ローカル信号の周波数掃引と該ローカル信号の切り換え制御とを行うように構成されているとともに、
最大の観測帯域における前記周波数変換部の周波数特性を前記分割帯域毎に分けて得られる帯域間の周波数特性のレベル差を予め記憶している帯域間レベル差記憶手段（３０）と、
前記周波数変換部と前記Ａ／Ｄ変換器の間に設けられ、前記掃引制御部によってローカル信号が切り換えられるタイミングに、新たに選択されるローカル信号に対応した分割帯域の帯域間レベル差を前記帯域間レベル差記憶手段から読み出して、前記周波数変換部の出力信号の帯域間レベル差を補正して前記Ａ／Ｄ変換器に出力する帯域間レベル差補正手段（３１）と、
前記各分割帯域の周波数特性の帯域内のレベル差を記憶している帯域内レベル差記憶手段（４１）と、
前記信号解析部が生成するスペクトラム特性の前記各分割帯域内のレベル差を前記帯域内レベル差記憶手段に記憶されている前記帯域内レベル差に基づいて補正する帯域内レベル差補正手段（４２）とを備えたことを特徴とするスペクトラムアナライザ。 A frequency at which a local signal capable of frequency sweep is generated by a local signal generator (25) and applied to a mixer (23) together with an input signal, and a signal in a predetermined intermediate frequency band is extracted from the output of the mixer by a filter (24) A conversion unit (21);
Among the input signals, a sweep control unit that performs frequency sweep control of the local signal of the local signal generator so that a signal component in a designated observation band is output in time series from the filter of the frequency conversion unit ( 26)
An A / D converter (36) for sampling the output signal of the frequency converter and converting it into a digital signal sequence;
A signal analysis unit (40) for storing a signal sequence output from the A / D converter during sweeping of the local signal and obtaining a spectrum characteristic of frequency versus signal intensity;
In a spectrum analyzer having a display unit (50) for displaying a waveform of spectrum characteristics obtained by the signal analysis unit,
The local signal generator is
Dividing the maximum observation band into a plurality, generating a plurality of local signals capable of sweeping the frequency range corresponding to each divided band, and configured to selectively output any one of them,
The sweep control unit is configured to output the frequency of each local signal of the local signal generator so that the signal component of the designated observation band in the input signal is output in time series from the filter of the frequency converter. It is configured to perform sweeping and switching control of the local signal,
An inter-band level difference storage means (30) for storing in advance a level difference of frequency characteristics between bands obtained by dividing the frequency characteristics of the frequency converter in the maximum observation band for each of the divided bands;
Provided between the frequency conversion unit and the A / D converter and at the timing when the local signal is switched by the sweep control unit, the level difference between the bands of the subbands corresponding to the newly selected local signal is set to the band An inter-band level difference correction unit (31) that reads out from the inter-level difference storage unit, corrects the inter-band level difference of the output signal of the frequency conversion unit, and outputs it to the A / D converter;
In-band level difference storage means (41) for storing the level difference in the band of the frequency characteristic of each divided band;
In-band level difference correction means (42) for correcting the level difference in each of the divided bands of the spectrum characteristics generated by the signal analysis unit based on the in-band level difference stored in the in-band level difference storage means. A spectrum analyzer characterized by comprising:
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