JP2011106832A - 周波数測定装置 - Google Patents
周波数測定装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011106832A JP2011106832A JP2009259222A JP2009259222A JP2011106832A JP 2011106832 A JP2011106832 A JP 2011106832A JP 2009259222 A JP2009259222 A JP 2009259222A JP 2009259222 A JP2009259222 A JP 2009259222A JP 2011106832 A JP2011106832 A JP 2011106832A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frequency
- signal
- intermediate frequency
- modulation signal
- pulse modulation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 44
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 19
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 claims description 9
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 abstract description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 6
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 4
- 239000012050 conventional carrier Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Measuring Frequencies, Analyzing Spectra (AREA)
Abstract
【解決手段】この周波数測定装置50は、パルス変調信号1に含まれるキャリアパルス数を計数するプリカウント回路3と、プリカウント回路3により計数されたパルス数に基づいてパルス変調信号1を中間周波に変換するための基準周波数を決定するφL0制御回路4と、φL0制御回路4により決定された基準周波数(φL)とパルス変調信号(RF)1を乗算して中間周波(IF)を生成する乗算器5と、デジタル信号8を計数して演算することにより中間周波の周波数を決定するカウント回路9と、パルス変調信号1の測定すべき位置を抽出するタイミング生成部13と、を備えて構成されている。
【選択図】図1
Description
また、キャリア周波数を測定する従来技術として特許文献1には、I/Q位相弁別回路を備え、パルス変調された入力RF信号の搬送周波数を測定するデジタル周波数測定装置において、入力RF信号の周波数測定タイミングを入力RF信号レベルが増加したときに発生する周波数測定タイミングにより行なうデジタル周波数測定装置について開示されている。
即ち、出力信号量が少ないパルス変調システムにおいて、キャリアカウント方式で、キャリア周波数を測定することは、PLL同期に必要な信号を得にくいことから、測定及び精度の維持が困難となっている。実際に、最近の航空管制帯域におけるパルス変調信号では、キャリア周波数の測定が、一般の計測器では出来ないこともある。
また、引用文献1に開示されている従来技術は、周波数測定タイミングを改善する点の発明であり、周波数算出方法の精度を高める内容については記載されていない。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、被測定信号をプリカウントして中間周波を生成し、位相の異なる複数のクロック信号により中間周波を並列に計数して演算することにより、従来の測定方式では測定できない被測定信号の測定が可能となるばかりでなく、高い測定精度の結果を比較的安価に得ることができる周波数測定装置を提供することを目的とする。
また、他の目的は、送信装置に不要な機能を装備することがないため、送信装置の価格増加や回路増加による信頼性の低下を回避することである。
高周波のパルスを計数するためには、カウンタの精度を非常に高くすることが望まれる。しかし、精度が高いカウンタは、回路構成が複雑となり、且つ使用する部品が非常に高価なものを使用しなければならない。そこで本発明では、計数するパルスの周波数を低くするために、パルス変調信号を一旦中間周波に変換して、その周波数を計数するようにする。また、1つのカウンタで計数した場合は、クロック周波数に限界があるため、複数のカウンタを並列に構成して、クロック信号の位相に差を設けてカウントすることにより、クロック周波数を高めたのと等価の効果を出すことができる。これにより、安価な回路構成で高周波のキャリア周波数を正確に測定することができる。
中間周波に変換されたパルス変調信号は、中間周波の周波数差がわかれば元のパルス変調信号からどれ位ずれているかが分かる。そこで本発明では、カウンタのクロック信号として異なる位相差を持たせたクロック信号を複数(例えばn)用意する。夫々のクロック信号毎にn個のカウンタを持ち、同一のパルス変調信号を一斉にカウントすることにより、クロック周波数がn倍の周波数で計数していることと等価となる。そして、各カウンタにより計数された数を合計してカウント数を割り出す。このカウント数にクロック信号周期を位相差数で除算した値を乗算して、周期時間を演算し、その逆数が中間周波数になるので、その値からパルス変調信号のキャリア周波数を得ることができる。これにより、周波数測定手段に使用されるカウンタの部品単価を安価にでき、且つ周波数精度を高めることができる。
請求項3は、前記基準周波数決定手段は、前記周波数測定手段により測定された中間周波数に基づいて前記中間周波の周波数を変更可能とした構成を有することを特徴とする。
パルス変調信号を中間周波に絞り込む場合、周波数差が大きいほどプリカウント回路が簡易に構成できる。そこで本発明では、最初のパルス変調信号からラフな中間周波を生成し、その中間周波の信頼性を確認した後に、次のパルス変調信号から中間周波を変更してパルス数を計数する。これにより、中間周波の信頼性を維持しながらパルス計数手段の回路を簡易に構成することができる。
パルス計数手段によるプリカウントの精度が高いほど中間周波を計数する精度も高くなる。そこで本発明では、プリカウントを行うパルス計数手段の精度を高めるために、パルス変調信号をパルス計数手段により計数する回数を複数回行い、その値を平均化処理する。これにより、簡単な回路構成によりプリカウントを行うパルス計数手段の精度を高めることができる。
請求項5は、前記タイミング生成手段は、前記パルス変調信号又は前記乗算器の出力信号の何れかを検波することにより生成された信号の立ち上がりを基準として、所定の時間幅の信号を生成することを特徴とする。
中間周波のパルス数から周波数を演算するためには、計算が容易にするために一定の時間幅(例えば1マイクロ秒)のパルス数を計数することが必要である。そこで本発明では、パルス変調信号又は乗算器の出力信号の立ち上がりをトリガーとして、一定の時間幅のパルスを生成する。これにより、パルス変調信号又は乗算器の出力信号に同期したパルスを正確に計数することができる。
また、カウンタのクロック信号として異なる位相差を持たせたクロック信号を複数(例えばn)用意し、夫々のクロック信号毎にn個のカウンタを持ち、同一のパルス変調信号を一斉にカウントして、各カウンタにより計数された数を合計して合計カウント数より中間周波の一周期時間を得る。この周期時間の逆数が中間周波数となり、その値からパルス変調信号のキャリア周波数が得られるので、周波数測定手段に使用されるカウンタの部品単価を安価にでき、且つ周波数精度を高めることができる。
また、最初のパルス変調信号からラフな中間周波を生成し、その中間周波の信頼性を確認した後に、次のパルス変調信号から中間周波を変更してパルス数を計数するので、中間周波の信頼性を維持しながらパルス計数手段の回路を簡易に構成することができる。
また、プリカウントを行うパルス計数手段の精度を高めるために、パルス変調信号をパルス計数手段により計数する回数を複数回行い、その値を平均化処理するので、簡単な回路構成によりプリカウントを行うパルス計数手段の精度を高めることができる。
また、パルス変調信号又は乗算器の出力信号の立ち上がりをトリガーとして、一定の時間幅のパルスを生成するので、パルス変調信号又は乗算器の出力信号に同期したパルスを正確に計数することができる。
パルス変調信号1(例えば、1030MHz、0.8μs幅)をキャリアカウント方式のプリカウント回路3を使用して、2MHz間隔の領域に絞り込む。次に、絞り込んだ周波数によりφL0制御回路の内蔵発振器の周波数(φL0)を1MHzステップで設定する。次にパルス変調信号(RF)1と内蔵発信器の信号(φL)とを乗算器5に印加することにより、中間周波(IF≒6MHz)に周波数変換を行う。また、検波回路10により復調した信号11から、測定すべきキャリア信号が存在する位置を抽出する。このとき、IFを復調する方法と、直接RFを復調する方法とがある。ここでは、パルス幅0.6μs以上でIF±1MHzの間を測定できる条件とする。次に複数(例えば、8個)の位相の測定用クロック信号(400MHz)を生成する。これにより元のクロック信号の8倍の分解能(400MHz×8=3200MHz)を得ることが出来る。そして、タイミング16を利用して、中間周波の信号周期を測定用クロック信号でそれぞれ測定する。入力信号が、1029MHzでは、中間周波数は5MHzとなり、1031MHzでは、中間周波数は7MHzとなる。測定した信号周期を加算し、その逆数より中間周波数を得る。また、測定した周波数の分解能と精度を高めるために、複数回(N回)の平均化処理を行う。
中間周波数が5MHzの場合、カウンタの分解能は、≒7.8kHzとなり、7MHzの場合は、≒15.4kHzとなる。相関のある信号では、N回の平均化により、1/√NのS/N改善が行われるので、平均回数によりそれぞれ図6のようになる。
図6から分かるとおり、入力周波数が低くなると分解能が良く(細かく)なり、逆に高くなると分解能が悪く(大きく)なる。そこで、図3に示すとおり、測定周波数から、システムが許す範囲で、平均回数を動的に変更することにより、測定範囲内において、分解能を一定以下に保つことも可能である。何れも本発明の利用分野では、十分な性能を安価に実現できる。
即ち、高周波のパルスを計数するためには、カウンタの精度を非常に高くすることが望まれる。しかし、精度が高いカウンタは、回路構成が複雑となり、且つ使用する部品が非常に高価なものを使用しなければならない。そこで本実施形態では、計数するパルスの周波数を低くするために、パルス変調信号1を一旦中間周波IFに変換して、その周波数を計数するようにする。また、1つのカウンタで計数した場合は、クロック周波数に限界があるため、複数のカウンタを並列に構成して、クロック信号の位相に差を設けてカウントすることにより、クロック周波数を高めたのと等価の効果を出すことができる。これにより、安価な回路構成で高周波のキャリア周波数を正確に測定することができる。
即ち、中間周波IFに変換されたパルス変調信号は、中間周波の周波数差がわかれば元のパルス変調信号からどれ位ずれているかが分かる。そこで本実施形態では、カウンタのクロック信号として異なる位相差を持たせたクロック信号を複数φ1位相出力〜φ7位相出力(例えば7)用意する。夫々のクロック信号毎にカウンタφ0カウンタ〜φ7カウンタを持ち、同一の中間周波を一斉にカウントすることにより、クロック周波数が8倍の周波数で計数していることと等価となる。そして、各カウンタにより計数された数を合計した値にクロック周期を8で除算した値を乗算することにより周期時間を割り出す。この周期時間の逆数が中間周波数となる。この中間周波数がわかれば、パルス変調信号のキャリア周波数がどの位ずれているかを判定することができる。これにより、周波数測定手段に使用されるカウンタの部品単価を安価にでき、且つ周波数精度を高めることができる。
次に、周波数測定装置51の動作例について以下に説明する。
最初のパルス変調信号(例えば、1090MHz、0.45μs幅)1をキャリアカウント方式のプリカウンタを使用して、おおまかに15MHz間隔の領域に絞り込む。次に、絞り込んだ周波数よりφL0制御回路4内の内蔵発振器の周波数(φL0)を設定しIFを15MHzになるように設定する。そして、パルス変調信号(RF)1と内蔵発信器の信号(φL0)とを乗算器5に印加することにより、中間周波数(IF≒15MHz)に周波数変換を行う。次のパルス変調信号1で、そのIF周波数をキャリア周期カウント方式で測定し、IF≒15MHzの信頼性を確認した上で、IFが8MHzになるように、内蔵発振器の周波数(φL0)を設定する。そして、復調した信号11から、測定すべきキャリア信号が存在する位置を抽出する。ここでは、パルス幅0.4μs以上でIF±0.5MHzの間を測定できる条件とする。次に、複数(8個)の位相の測定用クロック信号(400MHz)を生成する。これにより、元のクロック信号の8倍の分解能(400MHz×8=3200MHz)を得ることが出来る。信号11のタイミングを利用して、中間周波の信号周期を8個のクロック信号でそれぞれ測定する。入力信号が、1089.5MHzでは、中間周波数は7.5MHzとなり、1090.5MHzでは、中間周波数は8.5MHzとなる。
測定分解能と改善例については、図7に示す。何れも、本発明の利用分野では、十分な性能を安価に実現できる。第1の実施形態と比較すると、分解能が悪く(大きく)なっているのは、中間周波数を高くしたためであるが、クロック(400MHz)を高めることにより、分解能を良く(細かく)できる。要求される分解能により選定すればよい。
即ち、パルス変調信号1を中間周波に絞り込む場合、周波数差が大きいほどプリカウント回路3の回路が簡易に構成できる。そこで本実施形態では、最初のパルス変調信号からラフな中間周波を生成し、その中間周波の信頼性を確認した後に、次のパルス変調信号から中間周波を変更してパルス数を計数する。これにより、中間周波の信頼性を維持しながらプリカウント回路3の回路を簡易に構成することができる。
Claims (5)
- 航空管制帯域におけるパルス変調信号のキャリア周波数を測定する周波数測定装置において、
前記パルス変調信号に含まれるキャリアパルス数を計数するパルス計数手段と、
該パルス計数手段により計数されたパルス数に基づいて前記パルス変調信号を中間周波に変換するための基準周波数を決定する基準周波数決定手段と、
該基準周波数決定手段により決定された基準周波数と前記パルス変調信号を乗算して前記中間周波を生成する乗算器と、
前記乗算器により生成された中間周波のパルス数を計数して演算することにより前記中間周波の周波数を決定する周波数測定手段と、
前記パルス変調信号の測定すべき位置を抽出するタイミング生成手段と、
を備え、
前記周波数測定手段は、前記中間周波の1周期を複数の異なる位相のクロック信号により計数し、前記各クロック信号による計数結果の合計値から演算することにより前記中間周波の周波数を決定することを特徴とする周波数測定装置。 - 前記周波数測定手段は、前記クロック信号に異なる位相差を生成させる複数の位相差生成手段と、該位相差生成手段により位相差が生じたクロック信号により前記中間周波の1周期を計数する位相差クロック計数手段と、前記各位相差クロック計数手段により夫々計数された計数結果の合計値から周期を演算し、該周期の逆数から前記中間周波数を決定する演算手段と、を備えていることを特徴とする請求項1に記載の周波数測定装置。
- 前記基準周波数決定手段は、前記周波数測定手段により測定された中間周波数に基づいて前記中間周波の周波数を変更可能とした構成を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の周波数測定装置。
- 前記パルス計数手段は、入力した複数の前記パルス変調信号のパルス数を合計して平均化する平均化処理手段を更に備えたことを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の周波数測定装置。
- 前記タイミング生成手段は、前記パルス変調信号又は前記乗算器の出力信号の何れかを検波することにより生成された信号の立ち上がりを基準として、所定の時間幅の信号を生成することを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の周波数測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009259222A JP5119501B2 (ja) | 2009-11-12 | 2009-11-12 | 周波数測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009259222A JP5119501B2 (ja) | 2009-11-12 | 2009-11-12 | 周波数測定装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011106832A true JP2011106832A (ja) | 2011-06-02 |
JP5119501B2 JP5119501B2 (ja) | 2013-01-16 |
Family
ID=44230487
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009259222A Active JP5119501B2 (ja) | 2009-11-12 | 2009-11-12 | 周波数測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5119501B2 (ja) |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62291573A (ja) * | 1986-05-28 | 1987-12-18 | マルコ−ニ インストルメンツ リミテツド | 電気装置 |
JPH0552884A (ja) * | 1991-08-23 | 1993-03-02 | Yokogawa Electric Corp | 周波数測定装置および時間測定装置 |
JPH05249260A (ja) * | 1992-03-06 | 1993-09-28 | Seiko Epson Corp | 時間計測方法 |
JPH06138230A (ja) * | 1992-10-28 | 1994-05-20 | Nec Corp | 測距装置 |
JPH10319058A (ja) * | 1997-05-14 | 1998-12-04 | Mitsubishi Electric Corp | 周波数測定装置 |
JP2003329740A (ja) * | 2002-05-16 | 2003-11-19 | Hitachi Ltd | 半導体検査装置、検査方法および半導体装置の製造方法 |
JP2005181180A (ja) * | 2003-12-22 | 2005-07-07 | Tdk Corp | レーダ装置 |
JP2007333481A (ja) * | 2006-06-13 | 2007-12-27 | Furuno Electric Co Ltd | レーダ装置 |
JP2008045910A (ja) * | 2006-08-11 | 2008-02-28 | Toshiba Corp | パルス信号弁別回路、このパルス信号弁別回路を用いた二次監視レーダ装置、atcトランスポンダ装置、及びads−b受信装置 |
-
2009
- 2009-11-12 JP JP2009259222A patent/JP5119501B2/ja active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62291573A (ja) * | 1986-05-28 | 1987-12-18 | マルコ−ニ インストルメンツ リミテツド | 電気装置 |
JPH0552884A (ja) * | 1991-08-23 | 1993-03-02 | Yokogawa Electric Corp | 周波数測定装置および時間測定装置 |
JPH05249260A (ja) * | 1992-03-06 | 1993-09-28 | Seiko Epson Corp | 時間計測方法 |
JPH06138230A (ja) * | 1992-10-28 | 1994-05-20 | Nec Corp | 測距装置 |
JPH10319058A (ja) * | 1997-05-14 | 1998-12-04 | Mitsubishi Electric Corp | 周波数測定装置 |
JP2003329740A (ja) * | 2002-05-16 | 2003-11-19 | Hitachi Ltd | 半導体検査装置、検査方法および半導体装置の製造方法 |
JP2005181180A (ja) * | 2003-12-22 | 2005-07-07 | Tdk Corp | レーダ装置 |
JP2007333481A (ja) * | 2006-06-13 | 2007-12-27 | Furuno Electric Co Ltd | レーダ装置 |
JP2008045910A (ja) * | 2006-08-11 | 2008-02-28 | Toshiba Corp | パルス信号弁別回路、このパルス信号弁別回路を用いた二次監視レーダ装置、atcトランスポンダ装置、及びads−b受信装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5119501B2 (ja) | 2013-01-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102309359B1 (ko) | 레인지 및 감도가 상승한 시간-디지털 컨버터 | |
CN102334038B (zh) | 相位测定装置、以及频率测定装置 | |
EP2541274B1 (en) | Electronic distance measuring method and electronic distance measuring instrument | |
KR101156233B1 (ko) | 거리 측정 장치 및 거리 측정 방법 | |
CN104808077A (zh) | 一种高灵敏度的相位噪声测量方法及装置 | |
JP2005181180A (ja) | レーダ装置 | |
JP2006329987A (ja) | ジッタ測定装置、及びジッタ測定方法 | |
CN105245203B (zh) | 高精度低速时钟占空比检测系统及方法 | |
JP2008224595A (ja) | 光波測距方式及び測距装置 | |
JP2009300128A (ja) | サンプリング同期装置、サンプリング同期方法 | |
JP2007127645A (ja) | ジッタ測定装置、ジッタ測定方法、試験装置、及び電子デバイス | |
CN108061885B (zh) | 多通道激光引信目标特征识别信号处理电路的实现方法 | |
JP2009180666A (ja) | パルスレーダ装置 | |
JP5119501B2 (ja) | 周波数測定装置 | |
RU2003120779A (ru) | Способ демодуляции сигналов с относительной фазовой модуляцией и устройство для его осуществления | |
EP3220545B1 (en) | Phase measuring device and apparatuses using phase measuring device | |
US20130346022A1 (en) | Physical quantity measuring apparatus and physical quantity measuring method | |
US7649969B2 (en) | Timing device with coarse-duration and fine-phase measurement | |
US8023534B2 (en) | Signal processor latency measurement | |
JP6049328B2 (ja) | 周波数測定装置 | |
JP5654253B2 (ja) | 障害物検知装置 | |
JP2017125807A (ja) | M符号変調マイクロ波測距装置 | |
JP5055721B2 (ja) | 振動センサ式差圧・圧力伝送器 | |
RU2225012C2 (ru) | Фазометр с гетеродинным преобразованием частоты | |
KR100980168B1 (ko) | 위상차 검출 장치 및 회전 위치 검출 장치 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110902 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20111129 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120130 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120925 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20121002 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151102 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5119501 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |