JP2016186473A

JP2016186473A - 信号解析装置及び方法

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Publication number: JP2016186473A
Application number: JP2015067274A
Authority: JP
Inventors: 渡邉　直博; Naohiro Watanabe; 直博渡邉; 後藤　剛秀; Takehide Goto; 剛秀後藤; 拓長谷川; Taku Hasegawa; 岩本　守; Mamoru Iwamoto; 守岩本
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 2015-03-27
Filing date: 2015-03-27
Publication date: 2016-10-27
Anticipated expiration: 2035-03-27
Also published as: JP5947943B1

Abstract

【課題】不要信号を容易に除去することができ、安価なハードウェアで広帯域の周波数測定を実行することが可能な信号解析装置及び方法を提供する。
【解決手段】被測定信号を周波数ｆ_Ｌ１で周波数変換して得られる第１周波数領域データと、被測定信号を周波数ｆ_Ｌ２で周波数変換して得られる第２周波数領域データについて、第１周波数領域データの周波数が、周波数ｆ_Ｌ１と周波数ｆ_Ｌ２の周波数差の絶対値だけ第２周波数領域データの周波数よりも相対的に高く又は低くなるように、第１周波数領域データ及び第２周波数領域データの少なくとも一方を周波数軸上でシフトして出力する周波数シフト部１７と、周波数シフト部１７から出力された第１周波数領域データと、周波数シフト部１７から出力された第２周波数領域データとの比較に基づいて、被測定信号から周波数成分を抽出して出力する周波数成分抽出部１８と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、信号解析装置及び方法に関し、特にダイレクトコンバージョン方式を用いた信号解析装置及び方法に関する。

被測定物から出力される広帯域のＲＦ信号を被測定信号として受信し、当該被測定信号の周波数解析を行うスペクトラムアナライザなどの信号解析装置が従来から知られている。このような信号解析装置は、局部発振信号を発生する局部発振器と、被測定信号と局部発振信号を周波数混合して中間周波数信号に変換するミキサと、を備え、中間周波数信号を信号処理することにより、被測定信号の周波数成分を表示部に表示させるようになっている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に開示された信号解析装置は、信号解析装置本体の動作周波数を上回る高い周波数帯域までの周波数解析を可能とするために、高調波ミキサを外部ミキサとして接続可能な構成になっている。つまり、外部ミキサにより被測定信号がダウンコンバートされることにより、信号解析装置本体の動作周波数内での測定を可能としている。

さらに、この信号解析装置は、第１掃引周波数ｆosc1と、第２掃引周波数ｆosc2＝ｆosc1＋2ｆif2／Ｎとを切り替えて周波数掃引するように局部発振器を制御する掃引オフセット制御部を設け、この両掃引周波数ｆosc1、ｆosc2で得られた両スペクトラムデータの値で小さい方のデータ値を選択して出力するイメージ除去処理部を設けている。

特開平８−２３３８７５号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたような従来の信号解析装置は、中間周波数信号を抽出するためのフィルタや、高調波ミキサを備えるため、装置が高価になるという問題があった。

また、高調波ミキサは、本来の被測定信号の周波数以外にイメージレスポンスやマルチプルレスポンスなどの不要な周波数成分を多数発生させてしまうという問題もあった。

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであって、不要信号を容易に除去することができ、安価なハードウェアで広帯域の周波数測定を実行することが可能な信号解析装置及び方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１の信号解析装置は、第１局部発振周波数及び第２局部発振周波数の局部発振信号を発生する局部発振器を有し、当該局部発振信号でアナログの被測定信号を周波数変換するダイレクトコンバージョン方式の周波数変換部と、前記周波数変換部により前記第１局部発振周波数で周波数変換された被測定信号をディジタルデータとしての第１時間領域データに変換し、前記周波数変換部により前記第２局部発振周波数で周波数変換された被測定信号をディジタルデータとしての第２時間領域データに変換するＡ／Ｄ変換部と、前記第１時間領域データ及び前記第２時間領域データをそれぞれ第１周波数領域データ及び第２周波数領域データに変換するデータ変換部と、前記第１周波数領域データの周波数が、前記第１局部発振周波数と前記第２局部発振周波数の周波数差の絶対値だけ前記第２周波数領域データの周波数よりも相対的に高く又は低くなるように、前記第１周波数領域データ及び前記第２周波数領域データの少なくとも一方を周波数軸上でシフトして出力する周波数シフト部と、前記周波数シフト部から出力された第１周波数領域データと、前記周波数シフト部から出力された第２周波数領域データとの比較に基づいて、前記被測定信号から周波数成分を抽出して出力する周波数成分抽出部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の請求項２の信号解析装置においては、前記周波数成分抽出部は、前記周波数シフト部から出力された第１周波数領域データの値と、前記周波数シフト部から出力された第２周波数領域データの値とを周波数ごとに比較して小さい方の値を選択して出力することを特徴とする。

また、本発明の請求項３の信号解析装置においては、前記周波数成分抽出部は、前記周波数シフト部から出力された第１周波数領域データの値と、前記周波数シフト部から出力された第２周波数領域データの値との差の絶対値を周波数ごとに算出する算出部と、前記算出部により算出された差の絶対値が所定値以上であるか否かを周波数ごとに判断する判断部と、を有し、前記算出部は、前記判断部により前記差の絶対値が所定値以上であると判断された周波数について、前記周波数シフト部から出力された第１周波数領域データの値と、前記周波数シフト部から出力された第２周波数領域データの値とを比較して小さい方の値を選択して出力し、前記算出部は、前記判断部により前記差の絶対値が所定値未満であると判断された周波数について、前記周波数シフト部から出力された第１周波数領域データの値と、前記周波数シフト部から出力された第２周波数領域データの値とを平均した値を出力することを特徴とする。

また、本発明の請求項４の信号解析方法は、第１局部発振周波数及び第２局部発振周波数の局部発振信号でアナログの被測定信号を周波数変換するダイレクトコンバージョン方式の周波数変換ステップと、前記周波数変換ステップにより前記第１局部発振周波数で周波数変換された被測定信号をディジタルデータとしての第１時間領域データに変換し、前記周波数変換ステップにより前記第２局部発振周波数で周波数変換された被測定信号をディジタルデータとしての第２時間領域データに変換するＡ／Ｄ変換ステップと、前記第１時間領域データ及び前記第２時間領域データをそれぞれ第１周波数領域データ及び第２周波数領域データに変換するデータ変換ステップと、前記第１周波数領域データの周波数が、前記第１局部発振周波数と前記第２局部発振周波数の周波数差の絶対値だけ前記第２周波数領域データの周波数よりも相対的に高く又は低くなるように、前記第１周波数領域データ及び前記第２周波数領域データの少なくとも一方を周波数軸上でシフトして出力する周波数シフトステップと、前記周波数シフトステップにより出力された第１周波数領域データと、前記周波数シフトステップにより出力された第２周波数領域データとの比較に基づいて、前記被測定信号から周波数成分を抽出して出力する周波数成分抽出ステップと、を含むことを特徴とする。

本発明は、不要信号を容易に除去することができ、安価なハードウェアで広帯域の周波数測定を実行することが可能な信号解析装置及び方法を提供する。

本発明の実施形態としての信号解析装置の構成を示すブロック図である。ダイレクトコンバージョン方式による被測定信号の周波数変換を説明するためのグラフである。本発明の実施形態としての信号解析装置による被測定信号の周波数変換を説明するためのグラフである。本発明の実施形態としての信号解析装置が備える周波数シフト部の動作を説明するためのグラフである。本発明の実施形態としての信号解析装置が備えるデータ変換部から出力される第１周波数領域データ及び第２周波数領域データの例を示すグラフである。本発明の実施形態としての信号解析装置が備える周波数成分抽出部から出力される測定対象信号のスペクトラムの例を示すグラフである。本発明の実施形態としての信号解析装置が備える周波数成分抽出部の詳細な構成を示すブロック図である。本発明の実施形態としての信号解析装置による信号解析処理を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明に係る信号解析装置及び方法の実施形態について、図面を用いて説明する。

図１に示すように、本発明の実施形態としての信号解析装置１は、操作部１１、ダイレクトコンバージョン方式の周波数変換部１２、局部発振周波数設定部１３、Ａ／Ｄ変換部１４、データ変換部１５、データ保存部１６、周波数シフト部１７、周波数成分抽出部１８、表示部１９、及び制御部２０を備える。

操作部１１は、被試験対象（Device Under Test：ＤＵＴ）１００から出力される被測定信号の通信規格を複数の通信規格の中から選択するために、ユーザが操作するものである。操作部１１は、例えば、複数の通信規格を選択可能に表示するディスプレイと、キーボード、ダイヤル又はマウスのような入力デバイスと、を含んで構成される。

ＤＵＴ１００が対応する通信規格としては、例えば、セルラ（ＬＴＥ、Ｗ−ＣＤＭＡ（登録商標）、ＧＳＭ（登録商標）、ＣＤＭＡ２０００、１ｘＥＶ−ＤＯ、ＴＤ−ＳＣＤＭＡ等）、ＷＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ｇ／ａ／ｎ／ａｃ等）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＧＮＳＳ（ＧＰＳ、Ｇａｌｉｌｅｏ、ＧＬＯＮＡＳＳ、ＢｅｉＤｏｕ等）、ＦＭ、及びディジタル放送（ＤＶＢ−Ｈ、ＩＳＤＢ−Ｔ等）が挙げられる。

周波数変換部１２は、局部発振器１２ａ及びミキサ１２ｂを有する。局部発振器１２ａは、例えばＰＬＬ回路により構成されており、局部発振周波数設定部１３により設定される周波数ｆ_Ｌ１，ｆ_Ｌ２の局部発振信号を発生して、ミキサ１２ｂへ送出するようになっている。ミキサ１２ｂは、局部発振器１２ａから入力される周波数ｆ_Ｌ１，ｆ_Ｌ２の局部発振信号と、ＤＵＴ１００から入力される周波数ｆ_Ｒのアナログの被測定信号とを乗算して、被測定信号を周波数変換するようになっている。

局部発振周波数設定部１３は、操作部１１により選択された通信規格に応じて、局部発振器１２ａから出力される局部発振信号の周波数ｆ_Ｌ１，ｆ_Ｌ２を設定するようになっている。周波数ｆ_Ｌ１（第１局部発振周波数）と周波数ｆ_Ｌ２（第２局部発振周波数）の周波数差の絶対値Δｆ_Ｌは、例えば、操作部１１により選択された通信規格に応じた分解能帯域幅（Resolution Bandwidth：ＲＢＷ）よりも大きな値であることが望ましい。ＲＢＷの値は、通信規格ごとに決まっており、例えば１ＭＨｚや３００ｋＨｚなどの値を取る。なお、周波数ｆ_Ｌ１及び周波数ｆ_Ｌ２の値は、操作部１１を介してユーザが設定可能になっていてもよい。

Ａ／Ｄ変換部１４は、局部発振器１２ａ及びミキサ１２ｂによりダウンコンバートされた被測定信号を所定のクロックでサンプリングしてディジタルデータに変換し、データ変換部１５に出力するようになっている。具体的には、Ａ／Ｄ変換部１４は、周波数変換部１２により周波数ｆ_Ｌ１で周波数変換された被測定信号をディジタルデータとしての第１時間領域データに変換し、周波数変換部１２により周波数ｆ_Ｌ２で周波数変換された被測定信号をディジタルデータとしての第２時間領域データに変換する。

データ変換部１５は、Ａ／Ｄ変換部１４から出力される時間領域データを周波数領域データに変換するものである。例えば、データ変換部１５は、Ａ／Ｄ変換部１４からの第１時間領域データ及び第２時間領域データを所定時間間隔でＦＦＴ処理して、それぞれ第１周波数領域データ及び第２周波数領域データに変換する。このとき、データ変換部１５は、操作部１１により選択された通信規格に応じたＲＢＷで各周波数成分とその大きさを算出するようになっている。

データ保存部１６は、周波数ｆ_Ｌ１により得られる第１周波数領域データを保存するメモリ１６ａと、周波数ｆ_Ｌ２により得られる第２周波数領域データを保存するメモリ１６ｂと、を有する。

周波数シフト部１７は、第１周波数領域データ及び第２周波数領域データをそれぞれメモリ１６ａ，１６ｂから読み込み、第１周波数領域データの周波数が、周波数ｆ_Ｌ１と周波数ｆ_Ｌ２の周波数差の絶対値Δｆ_Ｌだけ第２周波数領域データの周波数よりも相対的に高くなるように、第１周波数領域データ及び第２周波数領域データの少なくとも一方を周波数軸上でシフトして出力するようになっている。

あるいは、周波数シフト部１７は、第１周波数領域データの周波数が、周波数ｆ_Ｌ１と周波数ｆ_Ｌ２の周波数差の絶対値Δｆ_Ｌだけ第２周波数領域データの周波数よりも相対的に低くなるように、第１周波数領域データ及び第２周波数領域データの少なくとも一方を周波数軸上でシフトして出力するようになっている。

周波数成分抽出部１８は、周波数シフト部１７から出力された第１周波数領域データと、周波数シフト部１７から出力された第２周波数領域データとの比較に基づいて、ＤＵＴ１００から出力された被測定信号から、周波数ｆ_Ｌ１及び周波数ｆ_Ｌ２よりも高い周波数の周波数成分、又は、周波数ｆ_Ｌ１及び周波数ｆ_Ｌ２よりも低い周波数の周波数成分を抽出して出力するようになっている。

具体的には、周波数成分抽出部１８は、周波数シフト部１７から出力された第１周波数領域データの値と、周波数シフト部１７から出力された第２周波数領域データの値とを周波数ごとに比較して小さい方の値を選択して出力する。

表示部１９は、例えばＬＣＤやＣＲＴなどの表示機器で構成され、制御部２０からの制御信号に応じて各種表示内容を表示するようになっている。この表示内容には、周波数成分抽出部１８から出力された周波数成分や、測定条件などを設定するためのソフトキー、プルダウンメニュー、テキストボックスなどの操作対象が含まれる。

さらに、制御部２０は、データ保存部１６のメモリ１６ａ，１６ｂから適宜第１周波数領域データと第２周波数領域データを読み込んで、それらを表示部１９に表示させてもよい。また、制御部２０は、周波数シフト部１７による周波数シフト後の第１周波数領域データ及び第２周波数領域データを表示部１９に表示させてもよい。

制御部２０は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含むマイクロコンピュータで構成され、信号解析装置１を構成する上記各部の動作を制御するとともに、所定のプログラムを実行することにより、局部発振周波数設定部１３、データ変換部１５、周波数シフト部１７、及び周波数成分抽出部１８をソフトウェア的に構成するようになっている。

なお、信号解析装置１は、ＧＰＩＢ、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、ＵＳＢなどのリモート制御インタフェースを介して、外部制御装置により遠隔制御される構成であってもよい。

以下、ダイレクトコンバージョン方式による被測定信号の受信について説明する。ここでは、図２（ａ）に示すように、被測定信号に、本来測定したい信号（以下、「測定対象信号」という）に加えて、不要信号（以下、「イメージ」ともいう）が重畳されているとする。例えば、ＤＵＴ１００のクロック信号が漏れたものが不要信号になり得る。

ダイレクトコンバージョン方式の周波数変換部１２は、測定対象信号の中心周波数をＡ／Ｄ変換部１４の受信帯域の中心周波数（以下、「Ｉ／Ｆ周波数」という）に変換する。このため、局部発振周波数設定部１３は、局部発振器１２ａの第１局部発振周波数ｆ_Ｌ１を「測定対象信号の中心周波数＋Ｉ／Ｆ周波数」又は「測定対象信号の中心周波数−Ｉ／Ｆ周波数」に設定する。

なお、図２では、測定対象信号の中心周波数が５ＧＨｚ、Ａ／Ｄ変換部１４のＩ／Ｆ周波数が１７５ＭＨｚ、Ａ／Ｄ変換部１４のサンプリングレートが２００Ｍｓｐｓであるとしている。

図２（ｂ）は、第１局部発振周波数ｆ_Ｌ１が「測定対象信号の中心周波数−Ｉ／Ｆ周波数」に設定された場合の周波数変換部１２からの出力信号（周波数変換後の被測定信号）の周波数を示している。なお、周波数変換部１２の出力信号の周波数は正の値であるが、図２（ｂ）等においては理解を助けるために、周波数が負の値となる領域にもイメージを記載している。

従来のダイレクトコンバージョン方式の周波数変換部では、周波数ｆ_Ｌ１を挟んで測定対象信号のほぼ反対側にあるイメージは、Ａ／Ｄ変換部に入力される際に測定対象信号と重なってしまい、測定対象信号と分離できなくなる。つまり、従来は、このようなイメージの強度が無視できないほど高い場合には、ダイレクトコンバージョン方式で測定対象信号を受信することができなかった。

これに対して、本実施形態の信号解析装置１は、周波数ｆ_Ｌ１の局部発振信号と、周波数ｆ_Ｌ１よりもΔｆ_Ｌだけ高い又は低い周波数ｆ_Ｌ２の局部発振信号を用いて、被測定信号に対して２回の測定を行う。例えば、周波数ｆ_Ｌ１が周波数ｆ_Ｌ２よりも高い場合には、図３（ａ）に示すように、測定対象信号の中心周波数と周波数ｆ_Ｌ２との周波数差の絶対値は、測定対象信号の中心周波数と周波数ｆ_Ｌ１との周波数差の絶対値よりも大きくなる。一方、イメージの周波数と周波数ｆ_Ｌ２との周波数差の絶対値は、イメージの周波数と周波数ｆ_Ｌ１との周波数差の絶対値よりも小さくなる。

これにより、図３（ｂ）の上段から下段への変化に示すように、局部発振周波数をｆ_Ｌ１からｆ_Ｌ２にずらすことにより、Ａ／Ｄ変換部１４の受信帯域に対し、周波数変換部１２から出力された測定対象信号は高い周波数へずれ、周波数変換部１２から出力されたイメージは低い周波数にずれる。

局部発振周波数を変化させた２回の測定で、測定対象信号の中心周波数がイメージの周波数に対してずれる量はΔｆ_Ｌの２倍であり、この値は局部発振周波数設定部１３による局部発振周波数の設定から分かる。したがって、図４に示すように、周波数シフト部１７により、１回目の測定と２回目の測定で得られたスペクトラムをΔｆ_Ｌ分ずらして比較すると、測定対象信号は２回の測定で同様の結果が得られるのに対し、イメージは２Δｆ_Ｌ分変動することが分かる。本実施形態の信号解析装置１は、この特徴を利用して測定対象信号とイメージとを分離することができる。

なお、測定対象信号の中心周波数とイメージの周波数の大小関係は、周波数変換部１２による周波数変換前と周波数変換後とで、以下の４通りに分類できる。
（１）測定対象信号の中心周波数＞イメージの周波数、かつ、周波数変換後の測定対象信号の中心周波数＞周波数変換後のイメージの周波数
（２）測定対象信号の中心周波数＞イメージの周波数、かつ、周波数変換後の測定対象信号の中心周波数＜周波数変換後のイメージの周波数
（３）測定対象信号の中心周波数＜イメージの周波数、かつ、周波数変換後の測定対象信号の中心周波数＞周波数変換後のイメージの周波数
（４）測定対象信号の中心周波数＜イメージの周波数、かつ、周波数変換後の測定対象信号の中心周波数＜周波数変換後のイメージの周波数

（１）の場合は、局部発振周波数設定部１３が、局部発振周波数を周波数ｆ_Ｌ１からΔｆ_Ｌ下げる（ｆ_Ｌ１＞ｆ_Ｌ２）ことにより、測定対象信号とイメージとを分離することができる。そして、周波数シフト部１７は、第１周波数領域データの周波数が第２周波数領域データの周波数よりもΔｆ_Ｌだけ相対的に高くなるように、前記第１周波数領域データ及び第２周波数領域データの少なくとも一方を周波数軸上でシフトする。これにより、周波数成分抽出部１８は、ＤＵＴ１００から出力された被測定信号から、周波数ｆ_Ｌ１及び周波数ｆ_Ｌ２よりも高い周波数の測定対象信号を抽出して出力することができる。

（２）の場合は、局部発振周波数設定部１３が、局部発振周波数を周波数ｆ_Ｌ１からΔｆ_Ｌ上げる（ｆ_Ｌ１＜ｆ_Ｌ２）ことにより、測定対象信号とイメージとを分離することができる。そして、周波数シフト部１７は、第１周波数領域データの周波数が第２周波数領域データの周波数よりもΔｆ_Ｌだけ相対的に低くなるように、前記第１周波数領域データ及び第２周波数領域データの少なくとも一方を周波数軸上でシフトする。これにより、周波数成分抽出部１８は、ＤＵＴ１００から出力された被測定信号から、周波数ｆ_Ｌ１及び周波数ｆ_Ｌ２よりも高い周波数の測定対象信号を抽出して出力することができる。

（３）の場合は、局部発振周波数設定部１３が、局部発振周波数を周波数ｆ_Ｌ１からΔｆ_Ｌ上げる（ｆ_Ｌ１＜ｆ_Ｌ２）ことにより、測定対象信号とイメージとを分離することができる。そして、周波数シフト部１７は、第１周波数領域データの周波数が第２周波数領域データの周波数よりもΔｆ_Ｌだけ相対的に高くなるように、前記第１周波数領域データ及び第２周波数領域データの少なくとも一方を周波数軸上でシフトする。これにより、周波数成分抽出部１８は、ＤＵＴ１００から出力された被測定信号から、周波数ｆ_Ｌ１及び周波数ｆ_Ｌ２よりも低い周波数の測定対象信号を抽出して出力することができる。

（４）の場合は、局部発振周波数設定部１３が、局部発振周波数を周波数ｆ_Ｌ１からΔｆ_Ｌ下げる（ｆ_Ｌ１＞ｆ_Ｌ２）ことにより、測定対象信号とイメージとを分離することができる。そして、周波数シフト部１７は、第１周波数領域データの周波数が第２周波数領域データの周波数よりもΔｆ_Ｌだけ相対的に低くなるように、前記第１周波数領域データ及び第２周波数領域データの少なくとも一方を周波数軸上でシフトする。これにより、周波数成分抽出部１８は、ＤＵＴ１００から出力された被測定信号から、周波数ｆ_Ｌ１及び周波数ｆ_Ｌ２よりも低い周波数の測定対象信号を抽出して出力することができる。

つまり、Ａ／Ｄ変換部１４の受信帯域において、周波数変換後の測定対象信号の中心周波数＞周波数変換後のイメージの周波数であり、局部発振周波数を下げることにより、測定対象信号とイメージが分離する場合には、（１）の状態であることが分かる。

また、Ａ／Ｄ変換部１４の受信帯域において、周波数変換後の測定対象信号の中心周波数＞周波数変換後のイメージの周波数であり、局部発振周波数を上げることにより、測定対象信号とイメージが分離する場合には、（３）の状態であることが分かる。

また、Ａ／Ｄ変換部１４の受信帯域において、周波数変換後の測定対象信号の中心周波数＜周波数変換後のイメージの周波数であり、局部発振周波数を下げることにより、測定対象信号とイメージが分離する場合には、（４）の状態であることが分かる。

また、Ａ／Ｄ変換部１４の受信帯域において、周波数変換後の測定対象信号の中心周波数＜周波数変換後のイメージの周波数であり、局部発振周波数を上げることにより、測定対象信号とイメージが分離する場合には、（２）の状態であることが分かる。

したがって、ユーザが操作部１１を介して、局部発振周波数の初期値（周波数ｆ_Ｌ１）を任意に設定し、表示部１９に表示される第１周波数領域データと第２周波数領域データを見ながら、局部発振周波数（周波数ｆ_Ｌ２）を徐々に変化させて、測定対象信号とイメージとを分離することも可能である。

図５，６に、本実施形態の信号解析装置１に入力された被測定信号のスペクトラムの一例を示す。

図５（ａ）は、被測定信号が周波数変換部１２により周波数ｆ_Ｌ１で周波数変換された場合に、データ変換部１５により出力される第１周波数領域データのスペクトラムを示している。また、図５（ｂ）は、被測定信号が周波数変換部１２により周波数ｆ_Ｌ２で周波数変換された場合に、データ変換部１５により出力される第２周波数領域データのスペクトラムを示している。

図６（ａ）は、図５（ａ），（ｂ）のスペクトラムが周波数シフト部１７により周波数シフトされた後に、周波数成分抽出部１８により周波数ごとに値が調整されたスペクトラムを示している。このように、本実施形態の信号解析装置１によれば、被測定信号からイメージを除去して、測定対象信号を抽出することができる。

以下、周波数成分抽出部１８の他の構成について説明する。図７に示すように、周波数成分抽出部１８は、算出部１８ａ及び判断部１８ｂを有するものであってもよい。

算出部１８ａは、周波数シフト部１７から出力された第１周波数領域データの値と、周波数シフト部１７から出力された第２周波数領域データの値との差の絶対値を周波数ごとに算出するようになっている。

判断部１８ｂは、算出部１８ａにより算出された差の絶対値が所定値以上であるか否かを周波数ごとに判断するようになっている。

さらに、算出部１８ａは、判断部１８ｂにより上記差の絶対値が所定値以上であると判断された周波数について、周波数シフト部１７から出力された第１周波数領域データの値と、周波数シフト部１７から出力された第２周波数領域データの値とを比較して小さい方の値を選択して出力するようになっている。

また、算出部１８ａは、判断部１８ｂにより上記差の絶対値が所定値未満であると判断された周波数について、周波数シフト部１７から出力された第１周波数領域データの値と、前記周波数シフト部１７から出力された第２周波数領域データの値とを平均した値を出力するようになっている。

つまり、図７の周波数成分抽出部１８は、上記差の絶対値が所定値以上の場合には、第１周波数領域データと第２周波数領域データのうち、大きい方のデータ値に不要な成分が含まれている可能性が高いため、小さい方のデータ値のみを出力する。また、図７の周波数成分抽出部１８は、上記差の絶対値が所定値以下の場合には、第１周波数領域データと第２周波数領域データのいずれのデータ値も適切であると見なして、それらの平均値を出力する。

図６（ｂ）は、図５（ａ），（ｂ）のスペクトラムが周波数シフト部１７により周波数シフトされた後に、図７の周波数成分抽出部１８により周波数ごとに値が調整された場合の測定対象信号のスペクトラムを示している。

以下、図８のフローチャートを参照しながら、本実施形態の信号解析装置１を用いた信号解析方法について説明する。

まず、ユーザによる操作部１１の操作により、ＤＵＴ１００から出力される被測定信号の通信規格が選択される（ステップＳ１）。

次に、局部発振周波数設定部１３は、操作部１１により選択された通信規格に応じた局部発振信号の周波数ｆ_Ｌ１を周波数変換部１２に設定する。そして、周波数変換部１２は、周波数ｆ_Ｌ１の局部発振信号を用いて被測定信号を周波数変換する（ステップＳ２）。

次に、Ａ／Ｄ変換部１４は、周波数変換部１２により周波数ｆ_Ｌ１で周波数変換された被測定信号を第１時間領域データに変換する（ステップＳ３）。

次に、データ変換部１５は、Ａ／Ｄ変換部１４からの第１時間領域データを所定時間間隔でＦＦＴ処理して、第１周波数領域データに変換する。さらに、データ変換部１５は、第１周波数領域データをメモリ１６ａに保存する（ステップＳ４）。

次に、局部発振周波数設定部１３は、操作部１１により選択された通信規格に応じた局部発振信号の周波数ｆ_Ｌ２を周波数変換部１２に設定する。そして、周波数変換部１２は、周波数ｆ_Ｌ２の局部発振信号を用いて被測定信号を周波数変換する（ステップＳ５）。

次に、Ａ／Ｄ変換部１４は、周波数変換部１２により周波数ｆ_Ｌ２で周波数変換された被測定信号を第２時間領域データに変換する（ステップＳ６）。

次に、データ変換部１５は、Ａ／Ｄ変換部１４からの第２時間領域データを所定時間間隔でＦＦＴ処理して、第２周波数領域データに変換する。さらに、データ変換部１５は、第２周波数領域データをメモリ１６ｂに保存する（ステップＳ７）。

次に、周波数シフト部１７は、第１周波数領域データ及び第２周波数領域データをそれぞれメモリ１６ａ，１６ｂから読み込み、読み込んだ第１周波数領域データ及び第２周波数領域データの少なくとも一方を周波数軸上でΔｆ_Ｌだけシフトする（ステップＳ８）。

次に、周波数成分抽出部１８は、周波数シフト部１７から出力された第１周波数領域データと、周波数シフト部１７から出力された第２周波数領域データとの比較に基づいて、被測定信号から測定対象信号を抽出する（ステップＳ９）。

以上説明したように、本実施形態の信号解析装置１は、被測定信号を周波数ｆ_Ｌ１で周波数変換して得られる第１周波数領域データと、被測定信号を周波数ｆ_Ｌ２で周波数変換して得られる第２周波数領域データについて、第１周波数領域データの周波数が、周波数ｆ_Ｌ１と周波数ｆ_Ｌ２の周波数差の絶対値Δｆ_Ｌだけ第２周波数領域データの周波数よりも相対的に高く又は低くなるように、第１周波数領域データ及び第２周波数領域データの少なくとも一方を周波数軸上でシフトして出力する周波数シフト部１７と、周波数シフト部１７から出力された第１周波数領域データと、周波数シフト部１７から出力された第２周波数領域データとの比較に基づいて、被測定信号から周波数成分を抽出して出力する周波数成分抽出部１８と、を備える。

これにより、ダイレクトコンバージョン方式でありながら、不要信号を容易に除去することができるため、安価なハードウェアで広帯域の周波数測定を実行することができる。

また、本実施形態の信号解析装置１においては、周波数成分抽出部１８は、周波数シフト部１７から出力された第１周波数領域データの値と、周波数シフト部１７から出力された第２周波数領域データの値とを周波数ごとに比較して小さい方の値を選択して出力する。

これにより、簡易な構成で被測定信号から不要信号を除去することができる。

また、本実施形態の信号解析装置１においては、周波数シフト部１７から出力された第１周波数領域データの値と、周波数シフト部１７から出力された第２周波数領域データの値との差の絶対値が所定値以上の場合には、周波数成分抽出部１８は、周波数シフト部１７から出力された第１周波数領域データの値と、周波数シフト部１７から出力された第２周波数領域データの値とを周波数ごとに比較して小さい方の値を選択して出力する。一方、上記差の絶対値が所定値未満の場合には、周波数成分抽出部１８は、周波数シフト部１７から出力された第１周波数領域データの値と、周波数シフト部１７から出力された第２周波数領域データの値とを平均した値を出力する。

これにより、被測定信号にノイズが多く含まれている場合であっても、被測定信号から測定対象信号を精度良く抽出することができる。

１信号解析装置
１１操作部
１２周波数変換部
１２ａ局部発振器
１２ｂミキサ
１３局部発振周波数設定部
１４Ａ／Ｄ変換部
１５データ変換部
１６データ保存部
１６ａ，１６ｂメモリ
１７周波数シフト部
１８周波数成分抽出部
１８ａ算出部
１８ｂ判断部
１９表示部
２０制御部
１００ＤＵＴ

Claims

第１局部発振周波数及び第２局部発振周波数の局部発振信号を発生する局部発振器（１２ａ）を有し、当該局部発振信号でアナログの被測定信号を周波数変換するダイレクトコンバージョン方式の周波数変換部（１２）と、
前記周波数変換部により前記第１局部発振周波数で周波数変換された被測定信号をディジタルデータとしての第１時間領域データに変換し、前記周波数変換部により前記第２局部発振周波数で周波数変換された被測定信号をディジタルデータとしての第２時間領域データに変換するＡ／Ｄ変換部（１４）と、
前記第１時間領域データ及び前記第２時間領域データをそれぞれ第１周波数領域データ及び第２周波数領域データに変換するデータ変換部（１５）と、
前記第１周波数領域データの周波数が、前記第１局部発振周波数と前記第２局部発振周波数の周波数差の絶対値だけ前記第２周波数領域データの周波数よりも相対的に高く又は低くなるように、前記第１周波数領域データ及び前記第２周波数領域データの少なくとも一方を周波数軸上でシフトして出力する周波数シフト部（１７）と、
前記周波数シフト部から出力された第１周波数領域データと、前記周波数シフト部から出力された第２周波数領域データとの比較に基づいて、前記被測定信号から周波数成分を抽出して出力する周波数成分抽出部（１８）と、を備えることを特徴とする信号解析装置。
前記周波数成分抽出部は、前記周波数シフト部から出力された第１周波数領域データの値と、前記周波数シフト部から出力された第２周波数領域データの値とを周波数ごとに比較して小さい方の値を選択して出力することを特徴とする請求項１に記載の信号解析装置。
前記周波数成分抽出部は、
前記周波数シフト部から出力された第１周波数領域データの値と、前記周波数シフト部から出力された第２周波数領域データの値との差の絶対値を周波数ごとに算出する算出部（１８ａ）と、
前記算出部により算出された差の絶対値が所定値以上であるか否かを周波数ごとに判断する判断部（１８ｂ）と、を有し、
前記算出部は、前記判断部により前記差の絶対値が所定値以上であると判断された周波数について、前記周波数シフト部から出力された第１周波数領域データの値と、前記周波数シフト部から出力された第２周波数領域データの値とを比較して小さい方の値を選択して出力し、
前記算出部は、前記判断部により前記差の絶対値が所定値未満であると判断された周波数について、前記周波数シフト部から出力された第１周波数領域データの値と、前記周波数シフト部から出力された第２周波数領域データの値とを平均した値を出力することを特徴とする請求項１に記載の信号解析装置。
第１局部発振周波数及び第２局部発振周波数の局部発振信号でアナログの被測定信号を周波数変換するダイレクトコンバージョン方式の周波数変換ステップ（Ｓ２，Ｓ５）と、
前記周波数変換ステップにより前記第１局部発振周波数で周波数変換された被測定信号をディジタルデータとしての第１時間領域データに変換し、前記周波数変換ステップにより前記第２局部発振周波数で周波数変換された被測定信号をディジタルデータとしての第２時間領域データに変換するＡ／Ｄ変換ステップ（Ｓ３，Ｓ６）と、
前記第１時間領域データ及び前記第２時間領域データをそれぞれ第１周波数領域データ及び第２周波数領域データに変換するデータ変換ステップ（Ｓ４，Ｓ７）と、
前記第１周波数領域データの周波数が、前記第１局部発振周波数と前記第２局部発振周波数の周波数差の絶対値だけ前記第２周波数領域データの周波数よりも相対的に高く又は低くなるように、前記第１周波数領域データ及び前記第２周波数領域データの少なくとも一方を周波数軸上でシフトして出力する周波数シフトステップ（Ｓ８）と、
前記周波数シフトステップにより出力された第１周波数領域データと、前記周波数シフトステップにより出力された第２周波数領域データとの比較に基づいて、前記被測定信号から周波数成分を抽出して出力する周波数成分抽出ステップ（Ｓ９）と、を含むことを特徴とする信号解析方法。