JP2533813B2 - スペクトラム・アナライザ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スペクトラム・アナラ
イザの如き周波数領域の電子測定機器の表示装置に関す
る。

【０００２】

【従来技術】スペクトラム・アナライザは、入力した時
間領域の情報を周波数領域の情報に変換して出力する電
子機器である。時間領域情報は、時間と共にどのように
電気信号の振幅が変化するかを表し、周波数領域情報
は、周波数軸上にどのように信号の電力が分布している
かを表す。

【０００３】従来のスペクトラム・アナライザでは、マ
ーカ或いはカーソルを用いてスペクトル測定の便宜を提
供してきた。例えば、１つのマーカを信号のピーク位置
に表示し、その点における信号の周波数及び振幅を画面
の他の場所に表示するというのが典型的な測定方法であ
る。スペクトラム・アナライザの中には、２つ以上のマ
ーカを用いることにより、ある点における振幅及び周波
数と他の点における振幅及び周波数との間の夫々の差を
測定可能なものもある。

【０００４】テクトロニクス社が販売している４９Ｘ型
シリーズのスペクトラム・アナライザでは、複数のマー
カを相互に関連させて使用することにより、帯域幅の測
定をすることが出来る。例えば、ピーク信号の両側の−
６ｄＢの点に夫々マーカを自動的に表示し、リードアウ
ト機能によりそれらのマーカの間の周波数差を表示する
動作モードがある。これらマーカは個別に移動させた
り、又は１対のマーカを相互に関連（リンク）させた次
のピーク成分の自動測定、例えば、NEXT PEAK-->又は<-
-NEXT PEAKの機能による自動測定を実行したりすること
が出来る。その場合この機器は、（例えば矢印で）指示
された方向の次のピークの中心位置を検出し１つのマー
カをそのピーク位置に表示し、その両側の−６ｄＢ点に
１対のマーカを表示する。

【０００５】アドバンテスト社が販売しているＲ３２６
１／３３６１型スペクトラム・アナライザも相互に関連
した２つのマーカ機能及び水平カーソル機能を具備して
いる。カーソルに関するリードアウトにより、カーソル
位置の振幅並びに主マーカの位置及びカーソル位置間の
振幅レベル差が表示される。２つのマーカは、「Ｘ ｄ
Ｂ ＤＯＷＮ」のソフトキーを用いた帯域幅測定の場合
には相互に関連して動作する。これらマーカを相互に関
連させる場合、両方のマーカを関心あるピークの上に配
置し、測定開始の為のボタンを押さねばならない。この
測定開始操作毎に１回の測定が実行される。１つのマー
カを１つのカーソルに関連させて使用する場合、マーカ
の位置とカーソルの位置との間の振幅レベルの差が表示
される。この機器においても「<--NEXT PEAK-->」の機能
を用いた自動ピーク探索を行うことが出来るが、カーソ
ルをマーカに関連付けたり、相互に関連したマーカを異
なるピーク間で移動させて一連の帯域幅測定を実行する
ことは出来ない。

【０００６】また、アドバンテストのスペクトラム・ア
ナライザの場合、周波数スパン又は中心周波数を変更す
ると、移動したピークにマーカが追従しないという問題
がある。テクトロニクス社の例えば２７１０型又は４９
Ｘ型のアナライザのように、ピーク又は基準フレームが
移動しても自動的にマーカがピークに追従し、ピーク位
置の実際の移動が停止すると直ちに新たな計算処理を実
行するものもある。しかし、このようなマーカ機能を具
備し、帯域幅測定が可能な従来の総べてのスペクトラム
・アナライザにおいて、被測定スペクトルの変動によっ
てマーカの位置が垂直方向にかなりの幅で上下に動いて
しまう。この上下のマーカの移動量は、被測定ピーク波
形の傾斜及び表示分解能に依存している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来のスペクトラム・
アナライザでは垂直軸の情報の解析に基づいてマーカを
表示するので、ピーク位置を検出し、レベルがＸｄＢ低
下した点を検出してそこにマーカを表示し、その後周波
数軸の測定を行うには比較的安定な条件が不可欠であ
る。即ち、信号が変動中であったり、機器の設定が調整
中で諸条件が変化している時には、カーソル位置又はマ
ーカ位置が変動して安定した測定が行えないという問題
があった。

【０００８】従って、本発明の目的は、信号が変動中で
あったり、機器の設定の調整中等の場合でも連続的に安
定な測定を行えるスペクトラム・アナライザを提供する
ことである。

【０００９】

【課題を解決する為の手段及び作用】本発明は、周波数
軸及び振幅軸の座標平面上のグラフとしてスペクトル情
報を表示するスペクトラム・アナライザであって、上記
スペクトル増俸を表す上記グラフ上の点の周波数値及び
振幅値を記憶する記憶手段と、該記憶手段の上記周波数
値及び振幅値に基づいて、上記グラフを画面上に表示す
る表示手段と、上記周波数軸の方向に移動可能で上記ス
ペクトル波形上の関心のある点を指示するマーカを上記
画面上に表示するマーカ表示手段と、上記振幅軸の方向
に移動可能で関心のある振幅レベルを指示するカーソル
を上記画面上に表示するカーソル表示手段と、上記マー
カ及びカーソルの振幅レベルを選択可能な一定の振幅レ
ベル差に設定し、上記マーカで指示された点から上記周
波数軸に沿って一方向及び他方向に夫々存在し上記カー
スロとの交点とみなされる上記スペクトル波形上の２つ
の点に夫々最も近い上記カーソル上の２点を求め、該２
点の間の周波数差を計算する制御手段とを具えることを
特徴とする。 以上の構成により、周波数差を計算する場合の２点
は、常にカーソル上に存在するので、波形上の点に沿っ
て動くことがなく、波形の変動等の影響を殆ど受けな
い。よって、安定した測定が可能となる。

【００１０】

【実施例】本発明は、マーカ及びカーソルを表示し得る
改良されたスペクトラム・アナライザを提供している。
この表示装置による測定において、オペレータはカーソ
ルをマーカに関連付け（リンク）させて又は独立させて
用いることができる。マーカ及びそれに関連付けられた
カーソルを用いることにより、周波数差及び振幅差を同
時に測定することが出来る。マーカに関連付けられたカ
ーソルは、マーカに対して常に一定の振幅差レベルを指
示する。このカーソルと表示スペクトル波形との複数の
交点は確認の便宜上輝度強調され、これらの点の周波数
差が計算され、リードアウト表示される。これらの測定
は、機器の設定が調整中であったり、スペクトル波形が
不安定であっても継続することが出来る。即ち、そのよ
うな変動は、カーソル上の輝点の僅かな位置の変化とし
て現れるに過ぎないからである。カーソルとスペクトル
波形との交点が基準点から一方の方向で存在しない場合
でも、他方の方向の交点の周波数値が表示される。 図１は、本発明によるスペクトラム・アナライザの表
示例であり、背景ノイズ８の上方に７つの周波数ピーク
１乃至７が表示されている。基準マーカ１０が第１ピー
ク１の頂上を示している。マーカ１２は、第２ピークの
頂上を示している。カーソル１４は、マーカ１２と連系
しており、第２ピーク２と強調表示された点１６及び１
８で交差している。このカーソルで測定された帯域幅の
値は、表示画面の右上端部分に「BANDWIDTH」として表
示されている。この画面の左上端部分には、基準マーカ
とマーカとの間の周波数差が「DELTA MARKERS」として
表示されている。この実施例では、マーカ１０及び１２
は、異なる形状で示しているが、カラー表示の場合には
形状を同一にして、異なる色で識別するようにしても良
い。

【００１１】図２は、スペクトラム・アナライザの構成
を簡単に示すブロック図である。入力信号がその周波数
領域の成分に関してスペクトル前処理部２３で解析され
る。この処理済みのアナログ情報がＡ／Ｄ（アナログ・
デジタル）変換器２４で対応するデジタル情報に変換さ
れ、メモリ２５に記憶される。制御装置２６は、本発明
に基づく方法を実行し、メモリ２５内のスペクトル情報
に関してオペレータが指定した測定を行う。また、この
制御装置２６は、測定結果に基づいて本発明に係るカー
ソル及びマーカを表示器２７上に表示し、オペレータに
測定結果を伝達する。

【００１２】図３及び図４は、本発明に係る測定システ
ムの処理手順の一例を示す流れ図である。この例ではオ
ペレータがカーソル１４をマーカ１２に関連付けた測定
モードを既に登録してあるものと仮定している。第１ス
テップ３０では、ノブ等の手動調整手段を介したオペレ
ータの入力によりマーカを移動しても良いし、又は機器
のピーク検出機能等により自動的にマーカを移動しても
良い。

【００１３】第２ステップ３２又は第３ステップ３４
は、選択的に実行されるオプション・ステップで、これ
らが実行されるか否かは、絶対振幅レベル又は相対振幅
レベルの何れがカーソル位置に対して選択されたか否か
で決まる。オペレータが絶対振幅レベルを選択した場合
（絶対モード）、第４ステップ３６で基準しきい値とな
る振幅レベルを設定するようにオペレータが自分でカー
ソルの位置決めをしなければならない。オペレータが相
対振幅レベルを選択した場合（相対モード）、６ｄＢの
初期オフセット値が第２ステップ３２のデルタ振幅値と
して供給される。ユーザ・インタフェースの中には、オ
ペレータがマーカ１２とカーソル１４との間のレベル
差、即ちステップ３２のデルタ振幅値を変化させる為の
手段も含んでいる。カーソル及びマーカ・システムの更
に詳細な動作は、テクトロニクス社製の２７８２型スペ
クトラム・アナライザのオペレータズ・マニュアルに記
載されている。

【００１４】図５は、本発明の装置による他の表示例を
示す図である。この図では、マーカ１２とカーソル１４
との間の関係が図１の如きものである必要がなく、更に
図５に示すように、ステップ３２の負のデルタ振幅値に
係る相対モードにおいて互いに関連付け（リンク）され
ることに留意すべきである。絶対モードにおいても、マ
ーカ１２及びカーソル１４は図５に示すような関係でし
ばしば表示されるが、それは、単にマーカを移動してい
る最中にカーソルが静止したままになっているからであ
る。どちらの場合でも、スペクトル成分とカーソル１４
との交差する最も近い点１６及び１８の輝度が強調さ
れ、帯域幅のリードアウト（BANDWIDTH）２０はこれら
２つの点間の周波数差を表示する。

【００１５】図３のステップ３４では、ステップ３０で
マーカを移動した位置のレベル値からデルタ振幅値を減
算し、後で他のレベル値と比較する為の基準振幅値を得
る。ステップ３６では、画面上のそのレベル値の位置に
カーソル１４を表示する。このステップ３６におけるカ
ーソルの表示は、次のような意味において選択的処理
（オプション・ステップ）である。即ち、スペクトラム
・アナライザは、遠隔操作による画面のない装置でも良
いからである。本発明は、このように、仮想的な表示装
置に表示し、その結果をバスを介して遠隔操作装置に送
るシステムにも適用し得るものである。

【００１６】図３の次の３つのステップ３８、４０及び
４２は、各点の振幅値と基準振幅値を比較しながらスペ
クトル波形の一方向に１つずつ点を動かす処理を行う。
この処理は、比較結果の符号がステップ４０において変
化するまで又はステップ４２で表示データのエッジに達
するまで継続される。比較結果の符号が変化した場合、
スペクトル波形が丁度基準しきい値と交差したことにな
る。その点が正確に交点でなければ、交点の直後の点か
又は直前の点である。何れの場合でもスペクトル波形と
カーソルとの交点の周波数軸上の位置として使用するこ
とが出来る。これら２つの隣合う点の差は、１０００個
或いはそれ以上の表示点の中では一般に僅かな差に過ぎ
ない。他方の側の交点を求める処理は、ステップ４６、
４８及び５０のループで同様に実行される。

【００１７】ステップ４４及び５２における交点１６及
び１８を表示する１つの方法は、図１及び図５に示すよ
うにそれらの点を輝度強調するか又は拡大することであ
るが、他の方法を用いても良い。このように輝度強調或
いは他の方法で表示された点は、スペクトル波形とカー
ソルとの計算された交点に一致した点、直前の点又は直
後の点の何れかである。オペレータに対して表示された
これらの点は、常にカーソル上に存在し、振幅軸に沿っ
たカーソルの振幅値を示しているので、基本スペクトル
の変動に応じて表示された交点の位置が周波数軸（横
軸）に沿って僅かに変化する。

【００１８】このような本発明に基づく動作は、帯域幅
測定をするのに１対の相互に関連したマーカを用いる従
来のスペクトラム・アナライザの動作とは対照的であ
る。このような従来のスペクトラム・アナライザでは、
特にスペクトル波形の急峻なピーク位置においては、基
本スペクトルの変動に応じてマーカの点が振幅軸に沿っ
て上下に不規則に大きく変動するという現象があった。
即ち、従来のマーカ点は波形上の点に沿って動くので、
所望の振幅レベルに最も値かい波形上の点へと不規則に
上下に変動してしまう。本発明によるカーソル・システ
ムでは、輝度強調された点の振幅値は固定されており、
垂直方向に移動することはない。また、一般に波形のピ
ークは急勾配であるので、従来のマーカ点のような垂直
方向への大幅な変動に比較すれば輝点の水平方向への変
動は遥かに目だたず、殆ど問題にならない。

【００１９】ステップ４０の比較結果で符号が変化する
前にステップ４２で表示端に達した場合には、ステップ
４４で指定された点が基準振幅レベルにおけるスクリー
ンの端の点である。

【００２０】カーソルとスペクトル波形が交差すること
なく。表示端の点に達した場合には、帯域幅の測定結果
は無意味となる。このような場合、機器が表示可能な最
も有意義な値は、もし他方の交点が存在すればその点の
値である。従って、ステ４２でイエスと判断されると、
ステップ５０では常にノーであり、ステップ５４でもノ
ー、ステップ５６でイエスとなり、ステップ６０にて他
方の点の周波数値が表示される。これとは逆に、ステッ
プ４２でノーで、更にステップ５０でイエスであれば、
ステップ５６はノーで更にステップ６２もイエスとなる
ので、この点の周波数はステップ６８で表示される。

【００２１】上述のようなカーソルの測定動作によれ
ば、カーソルとスペクトル波形との交点が１つのみの場
合であっても、このカーソルによる有為な測定結果を表
示することが出来る。例えば、フィルタの特性を測定す
る場合、特定の振幅レベルにおける絶対周波数を測定す
る如き一連の一般的な測定をすることが出来る。

【００２２】以上のような交点の探索において何れの方
向でも１つも交点が検出されず、ステップ４２及び５０
で共にイエスと判断されると、ステップ５４でイエスと
なり、ステップ５８に進んで周波数は表示されずに「NO
FREQUENCY DATA」又は「NOT ACTIVE」と表示される。

【００２３】本発明のカーソル測定システムの上述の機
能を用いて、しきい値を超える間欠的な周波数成分やス
プリアス応答成分等の表示周波数幅を監視することが出
来る。例えば、表示範囲では通常はスペクトル波形の振
幅が超えない程度のしきい値レベルにカーソルを表示
し、２つの点をスクリーンの両端に配置する。間欠的な
信号又はスプリアス応答信号がしきい値レベルを超える
と、１つ又は２つの輝点が交点へと移動し、オペレータ
にその現象の発生を認知させる。

【００２４】スペクトラム・アナライザの前処理部２３
の掃引速度は表示器２７のリフレッシュ（画面更新）速
度に比較して遅いのが普通である。ステップ３６から６
８までの計算やその他の処理は、表示スクリーンのリフ
レッシュ毎に総て更新されるが、周波数差の表示２０だ
けはスペクトラム・アナライザの１つおきの掃引が完了
する毎に更新される。周波数差の表示２０は、スクリー
ンのリフレッシュ毎に更新することも出来るが、そうす
ると、周波数掃引毎に大幅に表示値が変化する場合には
非常に表示値が不安定となり読みとり難くなってしまう
おそれがある。

【００２５】以上本発明の好適実施例について説明した
が、本発明はここに説明した実施例のみに限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱することなく必要に応
じて種々の変形及び変更を実施し得ることは当業者には
明らかである。

【００２６】

【発明の効果】本発明のスペクトラム・アナライザによ
れば、カーソルとスペクトル表示波形との交点に最も近
いカーソル上の表示点を交点として表示するので、スペ
クトル波形が不安定に変動したり、装置の設定が調整中
でも交点を表す点の変動はカーソル上（水平方向）の僅
かな範囲であり振幅軸方向（垂直方向）の変動がないの
で、常に安定した測定を継続することが出来る。これ
は、特に急峻なピーク波形付近の測定の際に効果的であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスペクトラム・アナライザの表示例を
示す図である。

【図２】スペクトラム・アナライザの構成を示す簡単な
ブロック図である。

【図３】本発明の一実施例の動作例を示す流れ図の一部
分である。

【図４】本発明の一実施例の動作例を示す流れ図の一部
分である。

【図５】本発明のスペクトラム・アナライザの他の表示
例を示す図である。

【符号の説明】

１〜７ スペクトル波形 １０ 基準マーカ １２ マーカ １４ カーソル １６及び１８ 交点

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】周波数軸及び振幅軸の座標平面上のグラフ
   としてスペクトル情報を表示するスペクトラム・アナラ
   イザであって、 上記スペクトル情報を表す上記グラフ上の点の周波数値
   及び振幅値を記憶する記憶手段と、 該記憶手段の上記周波数値及び振幅値に基づいて、上記
   グラフを画面上に表示する表示手段と、 上記周波数軸の方向に移動可能で上記スペクトル波形上
   の関心のある点を指示するマーカを上記画面上に表示す
   るマーカ表示手段と、 上記振幅軸の方向に移動可能で関心のある振幅レベルを
   指示するカーソルを上記画面上に表示するカーソル表示
   手段と、 上記マーカ及びカーソルの振幅レベルを選択可能な一定
   の振幅レベル差に設定し、上記マーカで指示された点か
   ら上記周波数軸に沿った一方向及び他方向に夫々存在し
   上記カーソルとの交点とみなされる上記スペクトル波形
   上の２つの点に夫々最も近い上記カーソル上の２点を求
   め、該２点の間の周波数差を計算する制御手段とを具え
   ることを特徴とするスペクトラム・アナライザ。