JP2015158446A - 周波数分析器及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成にて広帯域の周波数特性を測定し得る周波数分析器及び電子機器を提供する。【解決手段】周波数分析器（１０Ａ）は、被試験デバイス（１）に既知の周波数からなる信号を付与し、被試験デバイス（１）の周波数特性を求める。発振器（１１）に基づいて第１周波数群に属する複数の周波数を同時に発生する第１周波数群発生部（１２）と、発振器（１１）に基づいて第１周波数群発生部（１２）にて発生される複数の周波数とは互いに異なり、かつ第２周波数群に属する複数の周波数を同時に発生する第２周波数群発生部（１３）と、発生させた各複数の周波数を含む信号を被試験デバイス（１）に透過又は反射させて混合するミキサ（１４）と、複数の周波数を含む信号を検出する出力周波数群検出部（１５）とが設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、デバイス又は物質等の測定対象の周波数特性を測定する周波数分析器及び電子機器に関するものである。詳細には、幅広い帯域を走査するためのスペクトル分析手法を用いた周波数分析器に関する。

デバイス又は物質等の測定対象の周波数特性を測定する場合、以下のような方法が採られている。

第一の手法としては、図４に示すように、測定対象である被試験デバイス（ＤＵＴ：Device Under Test）１１０に対して既知の単一の周波数を有する入力信号Ｓ１０１を与え、被試験デバイス（ＤＵＴ）１１０からの出力をミキサ１１１にて２乗する。そして、ミキサ１１１からの出力である直流ＤＣ（Direct Current）に現れる信号パワーであるＤＣ出力信号Ｓ１０２の周波数を測定する。これにより、測定対象に既知の特定の単一の周波数を与えたときに、その特定の単一の周波数がどのように変化するかという測定対象の単一の周波数についての周波数特性を求めることができる。

したがって、測定対象の広い範囲の周波数特性を求める場合には、入力信号Ｓ１０１の周波数を変えて測定することにより、測定対象の複数の周波数についての周波数特性を得ることができる。

また、第二の方法としては、図５に示すように、測定対象である被試験デバイス（ＤＵＴ）２１０に対して既知の複数の周波数を含む周波数群からなる入力信号Ｓ２０１を付与する。次いで、被試験デバイス（ＤＵＴ）２１０の出力と、別に用意した掃引基準周波数を有する掃引基準周波数信号Ｓ２０２とをミキサ２１１にてミキシングして、直流ＤＣに現れる信号パワーであるＤＣ出力信号Ｓ２０３の各周波数を測定する。

これにより、測定対象である被試験デバイス（ＤＵＴ）２１０に対して既知の複数の周波数を含む周波数群を入力し、掃引基準周波数信号Ｓ２０２の掃引基準周波数を掃引することにより、一度で、該複数の周波数に対する被試験デバイス（ＤＵＴ）２１０の周波数特性を得ることができる。

上記第一の手法は、例えば特許文献１に開示された周波数変換デバイスに用いられている。

特開２００５−３５４６９９号公報（２００５年１２月２２日公開）

しかしながら、上記従来の周波数分析器では、以下の問題点を有している。

まず、第一の方法では、測定対象の出力信号が単一の周波数で構成されている場合には、その周波数を掃引することによって、パワーの周波数特性を得ることができる。しかし、例えば、図６に示すようなマルチトーンを持った信号や帯域等の複数の周波数を持ったマルチトーン入力信号Ｓ３０１であれば、ＤＣ出力信号Ｓ３０３では全ての周波数成分パワーが直流ＤＣに変換されるため、周波数毎のパワーを測定することは不可能である。

また、第二の方法では、基準周波数が単一の周波数を持っているので、周波数特性を得ることは可能である。しかし、広い帯域を持つ信号の測定にはそれに応じた基準周波数を発生させる発振器が必要であり、装置が複雑となる。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、簡単な構成にて広帯域の周波数特性を測定し得る周波数分析器及び電子機器を提供することにある。

本発明の一態様における周波数分析器は、上記の課題を解決するために、測定対象物に既知の周波数からなる信号を付与し、該測定対象物からの出力信号に基づいて該測定対象物の周波数特性を求める周波数分析器において、複数の周波数を発振する発振手段と、
上記発振手段にて発振された複数の周波数に基づいて、第１周波数群に属する複数の周波数を同時に発生する第１周波数群発生手段と、上記発振手段にて発振された複数の周波数に基づいて、上記第１周波数群発生手段にて発生される複数の周波数とは互いに異なり、かつ第２周波数群に属する複数の周波数を同時に発生する第２周波数群発生手段と、上記第１周波数群発生手段及び第２周波数群発生手段にて発生させた各複数の周波数を含む信号の両方を上記測定対象物に透過又は反射させ、該測定対象物からの各出力信号を混合する混合手段と、混合手段から出力された信号により、複数の周波数を含む信号を検出する周波数群検出手段とが設けられていることを特徴としている。

また、本発明の一態様における周波数分析器は、上記の課題を解決するために、測定対象物に既知の周波数からなる信号を付与し、該測定対象物からの出力信号に基づいて該測定対象物の周波数特性を求める周波数分析器において、複数の周波数を発振する発振手段と、上記発振手段にて発振された複数の周波数に基づいて、第１周波数群に属する複数の周波数を同時に発生する第１周波数群発生手段と、上記発振手段にて発振された複数の周波数に基づいて、上記第１周波数群発生手段にて発生される複数の周波数とは互いに異なり、かつ第２周波数群に属する複数の周波数を同時に発生する第２周波数群発生手段と、上記第１周波数群発生手段及び第２周波数群発生手段にて発生させた各複数の周波数を含む信号のうちの一方を上記測定対象物に透過又は反射させたときの該測定対象物からの出力信号と、該測定対象物に透過又は反射させなかった該第１周波数群発生手段及び第２周波数群発生手段のうちの他方にて発生させた複数の周波数を含む信号とを混合する混合手段と、混合手段から出力された信号により、複数の周波数を含む信号を検出する周波数群検出手段とが設けられていることを特徴としている。

また、本発明の一態様における電子機器は、上記の課題を解決するために、前記記載の周波数分析器を備えている。

本発明の一態様によれば、簡単な構成にて広帯域の周波数特性を測定し得る周波数分析器及び電子機器を提供するという効果を奏する。

本発明の実施形態１における周波数分析器の構成を示すブロック図である。 上記周波数分析器における発振器の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態２における周波数分析器の構成を示すブロック図である。 従来の測定対象の周波数特性を測定する方法を示す回路図である。 従来の他の測定対象の周波数特性を測定する方法を示す回路図である。 従来のさらに他の測定対象の周波数特性を測定する方法を示す回路図である。

〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図１及び図２に基づいて説明すれば、以下のとおりである。

尚、本実施の形態では、測定対象である被試験デバイス（ＤＵＴ：Device Under Test）を透過又は反射させたときの信号強度を測定する周波数分析器に関して例示する。この周波数分析器は、例えば、周波数変換デバイス等の電子機器に適用できる。

（周波数分析器の構成）
本実施の形態の周波数分析器１０Ａの構成について、図１及び図２に基づいて説明する。図１は、本実施の形態の周波数分析器１０Ａの構成を示すブロック図である。図２は、周波数分析器１０Ａの発振器１１の構成を示すブロック図である。

本実施の形態の周波数分析器１０Ａは、図１に示すように、発振器１１と、第１周波数群発生部１２と、第２周波数群発生部１３と、ミキサ１４と、出力周波数群検出部１５とを備えている。

上記発振器１１は、図２に示すように、例えば、基準の周波数を出力する１個の基準発振器１１ａと非線形な特性を持つ回路１１ｂとによって構成されている。非線形な特性を持つ回路１１ｂでは、例えば、基準の周波数ｘに対して、
ｙ＝ａ_０＋ａ_１ｘ＋ａ_２ｘ^２＋ａ_３ｘ^３
にて表される周波数ｙを出力する。ただし、ａ_０、ａ_１、ａ_２、ａ_３は定数である。

この結果、例えば、基準発振器１１ａにてｘ＝基準周波数ω_Ａ１を発生し、このｘ＝基準周波数ω_Ａ１を非線形な特性を持つ回路１１ｂに通す。これによって、定数ａ_０、ａ_１、ａ_２、ａ_３を変化させることによって、種々の高次の高調波である周波数ｙ＝ω_Ａ２、ω_Ａ３…を出力することが可能となる。尚、発振器１１の構成は、必ずしもこれに限らず、他の構成を採用することも可能である。

上記第１周波数群発生部１２は、発振器１１から出力される第１群の複数の周波数の信号を発生する。具体的には、第１周波数群発生部１２は、基本波として周波数ω_Ａ１を有していると共に、高次波として、高次周波数ω_Ａ２・ω_Ａ３を有する第１信号Ｓ_Ａ０を発生する。尚、ここでは、周波数として角周波数ωを用いて表している。角周波数ωは、１秒間に円周上を進む角度である。通常の１秒間の回転数を表す周波数ｆに対して、１回転の角度は２π［ｒａｄ］であるので、角周波数ω＝２πf［ｒａｄ／ｓ］にて表される。

上記第２周波数群発生部１３は、発振器１１から出力される第２群の複数の周波数の信号を発生する。具体的には、第２周波数群発生部１３は、基本波として周波数ω_Ｂ１を有していると共に、高次波として高次周波数ω_Ｂ２・ω_Ｂ３を有する第２信号Ｓ_Ｂ０を発生する。

ここで、
ω_Ｂ１−ω_Ａ１＝Δω_１ （式１）
ω_Ｂ２−ω_Ａ２＝Δω_２ （式２）
ω_Ｂ３−ω_Ａ３＝Δω_３ （式３）
が成立するとする。

また、
Δω_１≠Δω_２≠Δω_３ （式４）
として、差分周波数Δω_１・Δω_２・Δω_３は互いに異なる値となるようにする。

ミキサ１４は、被試験デバイス（ＤＵＴ：Device Under Test）１を透過した信号を混合するものである。具体的には、本実施の形態では、第１周波数群発生部１２から出力された信号が被試験デバイス（ＤＵＴ）１を透過した後の出力信号と、第２周波数群発生部１３から出力された信号が被試験デバイス（ＤＵＴ）１を透過した後の出力信号とを混合する。

上記出力周波数群検出部１５は、ミキサ１４から出力信号を検出する。具体的には、複数の差分周波数Δω_１・Δω_２・Δω_３からなる信号を検出する。

（周波数分析器の動作）
上記構成を有する本実施の形態の周波数分析器１０Ａの動作について、以下に示す。

まず、発振器１１にて出力される複数の発振周波数により第１周波数群発生部１２にて、周波数ω_Ａ１及び高次周波数ω_Ａ２・ω_Ａ３を発生させる。

同様にして、第２周波数群発生部１３においても、発振器１１にて出力される複数の発振周波数により周波数ω_Ｂ１及び高次周波数ω_Ｂ２・ω_Ｂ３を発生させる。

次いで、これら第１周波数群発生部１２及び第２周波数群発生部１３にて発生した第１信号Ｓ_Ａ０及び第２信号Ｓ_Ｂ０の両方を被試験デバイス（ＤＵＴ）１に透過させる。

そして、被試験デバイス（ＤＵＴ）１から出力されるそれぞれのデバイス出力信号Ｓ_Ａ１・Ｓ_Ｂ１の周波数群同士をミキサ１４にて掛け合わせることによって、出力周波数群検出部１５にてその出力信号Ｓ_２の周波数群を得る。また、各周波数群を掃引することにより、出力周波数群検出部１５において、連続的な周波数スペクトルを得ることができる。

したがって、被試験デバイス（ＤＵＴ）１が存在する場合と、被試験デバイス（ＤＵＴ）１が存在しない場合との出力周波数群検出部１５の値を比較することによって、対象とする物質である被試験デバイス（ＤＵＴ）１の周波数特性を得ることができる。

さらに、周波数の掃引範囲も、単一の周波数の掃引に対して狭くてよい。このため、発振器１１の設計の簡単化も図ることができる。

尚、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。

例えば、第１周波数群発生部１２にて発生させる複数の周波数の関係を以下のようにする。

ω_Ａ２＝２×ω_Ａ１ （式５）
ω_Ａ３＝３×ω_Ａ１ （式６）
また、第２周波数群発生部１３にて発生させる複数の周波数の関係を以下のようにする。

ω_Ｂ２＝２×ω_Ｂ１ （式７）
ω_Ｂ３＝３×ω_Ｂ１ （式８）
すなわち、高次の周波数は基本波の倍数である高調波としても、上記（式１）〜（式４）の条件は満たすので、同様な測定が可能である。この場合、基本波を歪ませることにより、高調波を発生させることによって、回路の簡略化を図ることができる。この場合、周波数の掃引範囲は単一の周波数の掃引に対して１／３となる。

また、上述の説明では、第１周波数群発生部１２及び第２周波数群発生部１３にて発生した第１信号Ｓ_Ａ０及び第２信号Ｓ_Ｂ０を被試験デバイス（ＤＵＴ）１に透過させるとしていた。

しかし、必ずしも被試験デバイス（ＤＵＴ）１に透過するだけに限らず、被試験デバイス（ＤＵＴ）１に反射させる場合についても適用が可能である。すなわち、被試験デバイス（ＤＵＴ）１かたの反射信号に対しても同様な測定が可能である。

また、上述の説明では、第１周波数群発生部１２及び第２周波数群発生部１３にて発生する周波数群は、それぞれ３つの周波数成分を持つとして説明した。しかし、必ずしもこれに限らず、さらに多くの周波数成分でも同様の原理を当て嵌めることが可能である。

また、本実施の形態においては、出力周波数群検出部１５にて得られる所望の出力周波数はそれぞれのトーンの差周波数成分としている。しかしながら、ミキサ１４によるミキシングにおいては、和周波数成分も存在すると共に、リークパスによる漏れも存在する。

そこで、例えば、第１周波数群発生部１２における第１周波数群に属する周波数成分（ω_Ａ１，ω_Ａ２，ω_Ａ３）と、第２周波数群発生部１３における第２周波数群に属する周波数成分（ω_Ｂ１，ω_Ｂ２，ω_Ｂ３）との各対応する差分周波数成分（Δω_１，Δω_２，Δω_３）がそれぞれの第１周波数群に属する周波数成分（ω_Ａ１，ω_Ａ２，ω_Ａ３）及び第２周波数群に属する周波数成分（ω_Ｂ１，ω_Ｂ２，ω_Ｂ３）よりも小さくなるようにしておくことが好ましい。すなわち、周波数分析器１０Ａを、以下の式が成立する範囲で動作させる。ただし、本実施の形態では、第１周波数群に属する周波数成分（ω_Ａ１，ω_Ａ２，ω_Ａ３）のうちでは周波数ω_Ａ１が最も小さい値となっており、第２周波数群に属する周波数成分（ω_Ｂ１，ω_Ｂ２，ω_Ｂ３）のうちでは周波数ω_Ｂ１が最も小さい値となっている。また、差分周波数成分（Δω_１，Δω_２，Δω_３）のうちでは差分周波数Δω_３が最も大きい値となっている。

Δω_３＜ω_Ａ１，ω_Ｂ１ （式９）
これにより、これら和周波数や漏れ周波数の影響を低減することが可能となる。

このように、本実施の形態の周波数分析器１０Ａは、測定対象物としての被試験デバイス１に既知の周波数からなる信号を付与し、該被試験デバイス１からの出力信号に基づいて該被試験デバイス１の周波数特性を求める。そして、周波数分析器１０Ａは、複数の周波数を発振する発振手段としての発振器１１と、発振器１１にて発振された複数の周波数に基づいて、第１周波数群に属する複数の周波数を同時に発生する第１周波数群発生手段としての第１周波数群発生部１２と、発振器１１にて発振された複数の周波数に基づいて、第１周波数群発生部１２にて発生される複数の周波数とは互いに異なり、かつ第２周波数群に属する複数の周波数を同時に発生する第２周波数群発生手段としての第２周波数群発生部１３と、第１周波数群発生部１２及び第２周波数群発生部１３にて発生させた各複数の周波数を含む信号の両方を被試験デバイス（ＤＵＴ）１に透過又は反射させ、該被試験デバイス（ＤＵＴ）１からの各出力信号を混合する混合手段としてのミキサ１４と、ミキサ１４から出力された信号により、複数の周波数を含む信号を検出する周波数群検出手段としての出力周波数群検出部１５とが設けられている。

上記構成によれば、一定の間隔を持った複数の周波数を有する第１周波数群からなる入力信号である第１信号Ｓ_Ａ０を被試験デバイス（ＤＵＴ）１に付与する。一方、第１周波数群の複数の周波数とは異なる複数の周波数を有する第２周波数群からなる入力信号である第２信号Ｓ_Ｂ０も被試験デバイス（ＤＵＴ）１に付与する。そして、被試験デバイス（ＤＵＴ）１から出力される各複数の周波数からなるデバイス出力信号Ｓ_Ａ１・Ｓ_Ｂ１をそれぞれミキサ１４にて混合する。これにより、周波数毎の情報を保って低い周波数に変換することができ、被試験デバイス（ＤＵＴ）１の周波数特性を求めることが可能である。

ここで、本実施の形態では、第１周波数群発生部１２は、複数の周波数を発振する発振器１１に基づいて、第１周波数群に属する複数の周波数を同時に発生する。また、第２周波数群発生部１３についても、複数の周波数を発振する発振器１１に基づいて、第２周波数群に属する複数の周波数を同時に発生する。

この結果、本実施の形態では、第２周波数群に属する複数の周波数を同時に発生するために、第１周波数群に属する複数の周波数を発生させるときに用いた発振器１１を用いる。この結果、第２周波数群に属する複数の周波数を同時に発生するために、別途の発振手段を設ける必要がない。このため、構造も複雑にはならない。

また、第１周波数群に属する複数の周波数及び第２周波数群に属する複数の周波数を変化させれば、被試験デバイス（ＤＵＴ）１に対する広帯域の周波数特性を測定することが可能である。

したがって、簡単な構成にて広帯域の周波数特性を測定し得る周波数分析器１０Ａを提供することができる。

また、本実施の形態における周波数分析器１０Ａでは、第１周波数群及び第２周波数群に属する複数の周波数は、それぞれ基本波とその高調波とによって構成されている。

これにより、高調波は、基本波の整数倍にて構成されるので、高調波の取得が容易である。この結果、第１周波数群発生部１２及び第２周波数群発生部１３での複数の周波数の発生が容易となる。

また、本実施の形態における周波数分析器１０Ａでは、ミキサ１４から出力された信号における最大の差分周波数が、第１周波数群発生部１２及び第２周波数群発生部１３にて発生される複数の周波数よりも小さい値となるように設定されている。これにより、混合手段にて発生する和周波数や漏れ周波数の影響を低減することが可能となる。

また、本実施の形態における電子機器は、本実施の形態の周波数分析器１０Ａを備えている。したがって、簡単な構成にて広帯域の周波数特性を測定し得る周波数分析器１０Ａを備えた電子機器を提供することができる。

〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について図３に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

尚、本実施の形態では、測定対象である被試験デバイス（ＤＵＴ：Device Under Test）を透過又は反射させたときの信号強度を測定する周波数分析器に関して例示する。この周波数分析器は、例えば、周波数変換デバイス等の電子機器に適用できる。

前記実施の形態１の周波数分析器１０Ａでは、第１周波数群発生部１２及び第２周波数群発生部１３にて発生した第１信号Ｓ_Ａ０及び第２信号Ｓ_Ｂ０の両方を被試験デバイス（ＤＵＴ）１に反射又は透過させていた。しかし、本実施の形態の周波数分析器１０Ｂでは、第１周波数群発生部１２にて発生した第１信号Ｓ_Ａ０のみを被試験デバイス（ＤＵＴ）１に透過又は反射させている点が異なっている。

（周波数分析器の構成）
本実施の形態の周波数分析器１０Ｂの構成について、図３に基づいて説明する。図３は、本実施の形態の周波数分析器１０Ｂの構成を示すブロック図である。

本実施の形態の周波数分析器１０Ｂは、図３に示すように、発振器１１と、第１周波数群発生部１２と、第２周波数群発生部１３と、ミキサ１４と、出力周波数群検出部１５とを備えている。

すなわち、本実施の形態の周波数分析器１０Ｂの構成要素は、前記実施の形態１の周波数分析器１０Ａの構成要素と同じである。したがって、各構成要素の説明は省略する。

しかし、本実施の形態の周波数分析器１０Ｂでは、第１周波数群発生部１２にて発生した第１信号Ｓ_Ａ０のみを被試験デバイス（ＤＵＴ）１に透過又は反射させ、第２周波数群発生部１３にて発生した第２信号Ｓ_Ｂ０はミキサ１４に直接入力している点が異なっている。

（周波数分析器の動作）
上記構成を有する本実施の形態の周波数分析器１０Ｂの動作について、以下に示す。

まず、発振器１１にて出力される複数の発振周波数により第１周波数群発生部１２にて、周波数ω_Ａ１及び高次周波数ω_Ａ２・ω_Ａ３を発生させる。

同様にして、第２周波数群発生部１３においても、発振器１１にて出力される複数の発振周波数により周波数ω_Ｂ１及び高次周波数ω_Ｂ２・ω_Ｂ３を発生させる。

次いで、第１周波数群発生部１２にて発生した第１信号Ｓ_Ａ０のみを被試験デバイス（ＤＵＴ）１に透過させる。

一方、第２周波数群発生部１３にて発生した第２信号Ｓ_Ｂ０は、被試験デバイス（ＤＵＴ）１に通過させることなく、直接、ミキサ１４に入力する。

そして、被試験デバイス（ＤＵＴ）１から出力されるデバイス出力信号Ｓ_Ａ１の周波数群と、第２周波数群発生部１３にて発生した第２信号Ｓ_Ｂ０の周波数群とをミキサ１４にて掛け合わせることによって、出力周波数群検出部１５にてその出力信号Ｓ_３の周波数群を得る。また、各周波数群を掃引することにより、出力周波数群検出部１５において、連続的な周波数スペクトルを得ることができる。

したがって、被試験デバイス（ＤＵＴ）１が存在する場合と、被試験デバイス（ＤＵＴ）１が存在しない場合との出力周波数群検出部１５の値を比較することによって、対象とする物質である被試験デバイス（ＤＵＴ）１の周波数特性を得ることができる。

また、周波数の掃引範囲も、単一の周波数の掃引に対して狭くてよい。このため、発振器１１の設計の簡単化も図ることができる。

ここで、本実施の形態においても、実施の形態と同様に、第１周波数群発生部１２にて発生させる複数の周波数の関係を以下のようにすることが可能である。

ω_Ａ２＝２×ω_Ａ１ （式５）
ω_Ａ３＝３×ω_Ａ１ （式６）
また、第２周波数群発生部１３にて発生させる複数の周波数の関係を以下のようにする。

ω_Ｂ２＝２×ω_Ｂ１ （式７）
ω_Ｂ３＝３×ω_Ｂ１ （式８）
すなわち、高次の周波数は基本波の倍数である高調波としても、上記（式１）〜（式４）の条件は満たすので、同様な測定が可能である。この場合、基本波を歪ませることにより、高調波を発生させることによって、回路の簡略化を図ることができる。この場合、周波数の掃引範囲は単一の周波数の掃引に対して１／３となる。

尚、上述の説明では、第１周波数群発生部１２にて発生した第１信号Ｓ_Ａ０を被試験デバイス（ＤＵＴ）１に透過させるとしていた。しかし、本実施の形態においても、必ずしも被試験デバイス（ＤＵＴ）１に透過するだけに限らず、被試験デバイス（ＤＵＴ）１に反射させる場合についても適用が可能である。すなわち、被試験デバイス（ＤＵＴ）１かたの反射信号に対しても同様な測定が可能である。

また、上述の説明では、第１周波数群発生部１２及び第２周波数群発生部１３にて発生する周波数群は、それぞれ３つの周波数成分を持つとして説明した。しかし、必ずしもこれに限らず、本実施の形態においても、さらに多くの周波数成分でも同様の原理を当て嵌めることが可能である。

さらに、本実施の形態においても、出力周波数群検出部１５にて得られる所望の出力周波数はそれぞれのトーンの差周波数成分としている。しかしながら、ミキサ１４によるミキシングにおいては、和周波数成分も存在すると共に、リークパスによる漏れも存在する。

そこで、例えば、第１周波数群発生部１２における第１周波数群に属する周波数成分（ω_Ａ１，ω_Ａ２，ω_Ａ３）と、第２周波数群発生部１３における第２周波数群に属する周波数成分（ω_Ｂ１，ω_Ｂ２，ω_Ｂ３）との各対応する差分周波数成分（Δω_１，Δω_２，Δω_３）がそれぞれの第１周波数群に属する周波数成分（ω_Ａ１，ω_Ａ２，ω_Ａ３）及び第２周波数群に属する周波数成分（ω_Ｂ１，ω_Ｂ２，ω_Ｂ３）よりも小さくなるようにしておくことが好ましい。すなわち、周波数分析器１０Ａを、以下の式が成立する範囲で動作させる。ただし、本実施の形態では、第１周波数群に属する周波数成分（ω_Ａ１，ω_Ａ２，ω_Ａ３）のうちでは周波数ω_Ａ１が最も小さい値となっており、第２周波数群に属する周波数成分（ω_Ｂ１，ω_Ｂ２，ω_Ｂ３）のうちでは周波数ω_Ｂ１が最も小さい値となっている。また、差分周波数成分（Δω_１，Δω_２，Δω_３）のうちでは差分周波数Δω_３が最も大きい値となっている。

Δω_３＜ω_Ａ１，ω_Ｂ１ （式９）
これにより、これら和周波数や漏れ周波数の影響を低減することが可能となる。

このように、本実施の形態の周波数分析器１０Ｂでは、測定対象物としての被試験デバイス（ＤＵＴ）１に既知の周波数からなる信号を付与し、該被試験デバイス（ＤＵＴ）１からの出力信号に基づいて該被試験デバイス（ＤＵＴ）１の周波数特性を求める。そして、周波数分析器１０Ｂには、複数の周波数を発振する発振手段としての発振器１１と、発振器１１にて発振された複数の周波数に基づいて、第１周波数群に属する複数の周波数を同時に発生する第１周波数群発生手段としての第１周波数群発生部１２と、発振器１１にて発振された複数の周波数に基づいて、第１周波数群発生部１２にて発生される複数の周波数とは互いに異なり、かつ第２周波数群に属する複数の周波数を同時に発生する第２周波数群発生手段としての第２周波数群発生部１３と、第１周波数群発生部１２及び第２周波数群発生部１３にて発生させた各複数の周波数を含む信号のうちの一方を被試験デバイス（ＤＵＴ）１に透過又は反射させたときの被試験デバイス（ＤＵＴ）１からの出力信号と、被試験デバイス（ＤＵＴ）１に透過又は反射させなかった第１周波数群発生部１２及び第２周波数群発生部１３のうちの他方にて発生させた複数の周波数を含む信号とを混合する混合手段としてのミキサ１４と、ミキサ１４から出力された信号により、複数の周波数を含む信号を検出する周波数群検出手段としての出力周波数群検出部１５とが設けられている。

上記の構成によれば、一定の間隔を持った複数の周波数を有する第１周波数群からなる入力信号を被試験デバイス（ＤＵＴ）１に付与する。一方、例えば、第１周波数群の複数の周波数とは異なる複数の周波数を有する第２周波数群からなる入力信号は、直接、ミキサ１４に入力する。尚、本発明においては、必ずしもこれに限らず、第２周波数群からなる入力信号を被試験デバイス（ＤＵＴ）１に付与し、第１周波数群からなる入力信号を直接ミキサ１４に入力することも可能である。

そして、被試験デバイス（ＤＵＴ）１から出力される第１周波数群に対応する各複数の周波数からなる出力信号と、第２周波数群からなる入力信号とをそれぞれミキサ１４にて混合する。これによって、周波数毎の情報を保って例えば低い周波数に変換することができ、被試験デバイス（ＤＵＴ）１の周波数特性を求めることが可能である。

ここで、本実施の形態では、第１周波数群発生部１２は、複数の周波数を発振する発振器１１に基づいて、第１周波数群に属する複数の周波数を同時に発生する。また、第２周波数群発生部１３についても、複数の周波数を発振する発振器１１に基づいて、第２周波数群に属する複数の周波数を同時に発生する。

この結果、本実施の形態では、第２周波数群に属する複数の周波数を同時に発生するために、第１周波数群に属する複数の周波数を発生させるときに用いた発振器１１を用いる。この結果、第２周波数群に属する複数の周波数を同時に発生するために、別途の発振手段を設ける必要がない。このため、構造も複雑にはならない。

また、第１周波数群に属する複数の周波数及び第２周波数群に属する複数の周波数を変化させれば、被試験デバイス（ＤＵＴ）１に対する広帯域の周波数特性を測定することが可能である。

したがって、簡単な構成にて広帯域の周波数特性を測定し得る周波数分析器１０Ｂを提供することができる。

また、本実施の形態における周波数分析器１０Ｂでは、第１周波数群及び第２周波数群に属する複数の周波数は、それぞれ基本波とその高調波とによって構成されている。

これにより、高調波は、基本波の整数倍にて構成されるので、高調波の取得が容易である。この結果、第１周波数群発生部１２及び第２周波数群発生部１３での複数の周波数の発生が容易となる。

また、本実施の形態における周波数分析器１０Ｂでは、ミキサ１４から出力された信号における最大の差分周波数が、第１周波数群発生部１２及び第２周波数群発生部１３にて発生される複数の周波数よりも小さい値となるように設定されている。

これにより、ミキサ１４にて発生する和周波数や漏れ周波数の影響を低減することが可能となる。

また、本実施の形態における電子機器は、本実施の形態の周波数分析器を備えている。したがって、簡単な構成にて広帯域の周波数特性を測定し得る周波数分析器１０Ｂを備えた電子機器を提供することができる。

〔まとめ〕
本発明の態様１における周波数分析器１０Ａは、測定対象物（被試験デバイス１）に既知の周波数からなる信号を付与し、該測定対象物（被試験デバイス１）からの出力信号に基づいて該測定対象物（被試験デバイス１）の周波数特性を求める周波数分析器において、複数の周波数を発振する発振手段（発振器１１）と、上記発振手段（発振器１１）にて発振された複数の周波数に基づいて、第１周波数群に属する複数の周波数を同時に発生する第１周波数群発生手段（第１周波数群発生部１２）と、上記発振手段（発振器１１）にて発振された複数の周波数に基づいて、上記第１周波数群発生手段（第１周波数群発生部１２）にて発生される複数の周波数とは互いに異なり、かつ第２周波数群に属する複数の周波数を同時に発生する第２周波数群発生手段（第２周波数群発生部１３）と、上記第１周波数群発生手段（第１周波数群発生部１２）及び第２周波数群発生手段（第２周波数群発生部１３）にて発生させた各複数の周波数を含む信号の両方を上記測定対象物（被試験デバイス１）に透過又は反射させ、該測定対象物（被試験デバイス１）からの各出力信号を混合する混合手段（ミキサ１４）と、上記混合手段（ミキサ１４）から出力された信号により、複数の周波数を含む信号を検出する周波数群検出手段（出力周波数群検出部１５）とが設けられていることを特徴としている。

上記の発明によれば、複数の周波数を有する第１周波数群からなる入力信号を測定対象物に付与すると共に、該第１周波数群の複数の周波数とは異なる複数の周波数を有する第２周波数群からなる入力信号も測定対象物に付与する。そして、測定対象物から出力される各複数の周波数からなる出力信号をそれぞれ混合手段にて混合する。これにより、周波数毎の情報を保って例えば低い周波数に変換することができ、測定対象物の周波数特性を求めることが可能である。

ここで、本発明では、第１周波数群発生手段は、複数の周波数を発振する発振手段に基づいて、第１周波数群に属する複数の周波数を同時に発生する。また、第２周波数群発生手段についても、複数の周波数を発振する上記発振手段に基づいて、第２周波数群に属する複数の周波数を同時に発生する。

この結果、本発明では、第２周波数群に属する複数の周波数を同時に発生するために、第１周波数群に属する複数の周波数を発生させるときに用いた発振手段を用いる。この結果、第２周波数群に属する複数の周波数を同時に発生するために、別途の発振手段を設ける必要がない。このため、構造も複雑にはならない。

また、第１周波数群に属する複数の周波数及び第２周波数群に属する複数の周波数を変化させれば、測定対象物に対する広帯域の周波数特性を測定することが可能である。

したがって、簡単な構成にて広帯域の周波数特性を測定し得る周波数分析器を提供することができる。

本発明の態様２における周波数分析器１０Ｂは、測定対象物（被試験デバイス１）に既知の周波数からなる信号を付与し、該測定対象物（被試験デバイス１）からの出力信号に基づいて該測定対象物（被試験デバイス１）の周波数特性を求める周波数分析器において、複数の周波数を発振する発振手段（発振器１１）と、上記発振手段（発振器１１）にて発振された複数の周波数に基づいて、第１周波数群に属する複数の周波数を同時に発生する第１周波数群発生手段（第１周波数群発生部１２）と、上記発振手段（発振器１１）にて発振された複数の周波数に基づいて、上記第１周波数群発生手段（第１周波数群発生部１２）にて発生される複数の周波数とは互いに異なり、かつ第２周波数群に属する複数の周波数を同時に発生する第２周波数群発生手段（第２周波数群発生部１３）と、上記第１周波数群発生手段（第１周波数群発生部１２）及び第２周波数群発生手段（第２周波数群発生部１３）にて発生させた各複数の周波数を含む信号のうちの一方を上記測定対象物（被試験デバイス１）に透過又は反射させたときの該測定対象物（被試験デバイス１）からの出力信号と、該測定対象物（被試験デバイス１）に透過又は反射させなかった該第１周波数群発生手段（第１周波数群発生部１２）及び第２周波数群発生手段（第２周波数群発生部１３）のうちの他方にて発生させた複数の周波数を含む信号とを混合する混合手段（ミキサ１４）と、上記混合手段（ミキサ１４）から出力された信号により、複数の周波数を含む信号を検出する周波数群検出手段（出力周波数群検出部１５）とが設けられていることを特徴としている。

上記の発明によれば、複数の周波数を有する第１周波数群からなる入力信号を測定対象物に付与する。一方、例えば、該第１周波数群の複数の周波数とは異なる複数の周波数を有する第２周波数群からなる入力信号は、直接、混合手段に入力する。

そして、測定対象物から出力される第１周波数群に対応する各複数の周波数からなる出力信号と、第２周波数群からなる入力信号とをそれぞれ混合手段にて混合する。これによって、周波数毎の情報を保って例えば低い周波数に変換することができ、測定対象物の周波数特性を求めることが可能である。

ここで、本発明では、第１周波数群発生手段は、複数の周波数を発振する発振手段に基づいて、第１周波数群に属する複数の周波数を同時に発生する。また、第２周波数群発生手段についても、複数の周波数を発振する上記発振手段に基づいて、第２周波数群に属する複数の周波数を同時に発生する。

この結果、本発明では、第２周波数群に属する複数の周波数を同時に発生するために、第１周波数群に属する複数の周波数を発生させるときに用いた発振手段を用いる。この結果、第２周波数群に属する複数の周波数を同時に発生するために、別途の発振手段を設ける必要がない。このため、構造も複雑にはならない。

また、第１周波数群に属する複数の周波数及び第２周波数群に属する複数の周波数を変化させれば、測定対象物に対する広帯域の周波数特性を測定することが可能である。

したがって、簡単な構成にて広帯域の周波数特性を測定し得る周波数分析器を提供することができる。

本発明の態様３における周波数分析器１０Ａ・１０Ｂは、態様１又は２における周波数分析器において、前記第１周波数群及び第２周波数群に属する複数の周波数は、それぞれ基本波とその高調波とによって構成されているとすることができる。

これにより、高調波は、基本波の整数倍にて構成されるので、高調波の取得が容易である。この結果、第１周波数群発生手段及び第２周波数群発生手段での複数の周波数の発生が容易となる。

本発明の態様４における周波数分析器１０Ａ・１０Ｂは、態様１、２又は３における周波数分析器において、前記混合手段（ミキサ１４）から出力された信号における最大の差分周波数が、前記第１周波数群発生手段（第１周波数群発生部１２）及び第２周波数群発生手段（第２周波数群発生部１３）にて発生される複数の周波数よりも小さい値となるように設定されていることが好ましい。

これにより、混合手段にて発生する和周波数や漏れ周波数の影響を低減することが可能となる。

本発明の態様５における電子機器は、態様１〜４のいずれか１における周波数分析器を備えている。

上記の発明によれば、簡単な構成にて広帯域の周波数特性を測定し得る周波数分析器を備えた電子機器を提供することができる。

尚、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、測定対象物に既知の周波数からなる信号を付与し、該測定対象物からの出力信号に基づいて該測定対象物の周波数特性を求める周波数分析器及びそれを備えた例えば周波数変換デバイス等の電子機器に適用できる。

１ 被試験デバイス
１０Ａ 周波数分析器
１０Ｂ 周波数分析器
１１ 発振器（発振手段）
１２ 第１周波数群発生部（第１周波数群発生手段）
１３ 第２周波数群発生部（第２周波数群発生手段）
１４ ミキサ（混合手段）
１５ 出力周波数群検出部（周波数群検出手段）
Ｓ_Ａ０ 第１信号
Ｓ_Ｂ０ 第２信号
Ｓ_Ａ１ デバイス出力信号
Ｓ_Ｂ１ デバイス出力信号
Ｓ_２ 出力信号
Ｓ_３ 出力信号

Claims (5)

1. 測定対象物に既知の周波数からなる信号を付与し、該測定対象物からの出力信号に基づいて該測定対象物の周波数特性を求める周波数分析器において、
   複数の周波数を発振する発振手段と、
   上記発振手段にて発振された複数の周波数に基づいて、第１周波数群に属する複数の周波数を同時に発生する第１周波数群発生手段と、
   上記発振手段にて発振された複数の周波数に基づいて、上記第１周波数群発生手段にて発生される複数の周波数とは互いに異なり、かつ第２周波数群に属する複数の周波数を同時に発生する第２周波数群発生手段と、
   上記第１周波数群発生手段及び第２周波数群発生手段にて発生させた各複数の周波数を含む信号の両方を上記測定対象物に透過又は反射させ、該測定対象物からの各出力信号を混合する混合手段と、
   上記混合手段から出力された信号により、複数の周波数を含む信号を検出する周波数群検出手段とが設けられていることを特徴とする周波数分析器。
2. 測定対象物に既知の周波数からなる信号を付与し、該測定対象物からの出力信号に基づいて該測定対象物の周波数特性を求める周波数分析器において、
   複数の周波数を発振する発振手段と、
   上記発振手段にて発振された複数の周波数に基づいて、第１周波数群に属する複数の周波数を同時に発生する第１周波数群発生手段と、
   上記発振手段にて発振された複数の周波数に基づいて、上記第１周波数群発生手段にて発生される複数の周波数とは互いに異なり、かつ第２周波数群に属する複数の周波数を同時に発生する第２周波数群発生手段と、
   上記第１周波数群発生手段及び第２周波数群発生手段にて発生させた各複数の周波数を含む信号のうちの一方を上記測定対象物に透過又は反射させたときの該測定対象物からの出力信号と、該測定対象物に透過又は反射させなかった該第１周波数群発生手段及び第２周波数群発生手段のうちの他方にて発生させた複数の周波数を含む信号とを混合する混合手段と、
   上記混合手段から出力された信号により、複数の周波数を含む信号を検出する周波数群検出手段とが設けられていることを特徴とする周波数分析器。
3. 前記第１周波数群及び第２周波数群に属する複数の周波数は、それぞれ基本波とその高調波とによって構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の周波数分析器。
4. 前記混合手段から出力された信号における最大の差分周波数が、前記第１周波数群発生手段及び第２周波数群発生手段にて発生される複数の周波数よりも小さい値となるように設定されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の周波数分析器。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の周波数分析器を備えていることを特徴とする電子機器。

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