JP3004315B2 - 周波数分析装置 - Google Patents
周波数分析装置Info
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- JP3004315B2 JP3004315B2 JP2121313A JP12131390A JP3004315B2 JP 3004315 B2 JP3004315 B2 JP 3004315B2 JP 2121313 A JP2121313 A JP 2121313A JP 12131390 A JP12131390 A JP 12131390A JP 3004315 B2 JP3004315 B2 JP 3004315B2
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- fourier transformer
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- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、雑音に埋れた信号を周波数分析により検出
する周波数分析装置に関するものである。
する周波数分析装置に関するものである。
［従来の技術］ 第３図は例えば特公昭53−2743号公報に示された従来
の周波数分析装置を示すブロック図である。
の周波数分析装置を示すブロック図である。
図において、（101）は前置低域通過フィルタ、（10
2）はA/D変換器、（103）はデジタル複素信号周波数変
換器、（104）はデジタル複素信号低域通過フィルタ、
（105）は２次サンプリング回路、（106）はデジタル複
素信号高速フーリエ変換器である。
2）はA/D変換器、（103）はデジタル複素信号周波数変
換器、（104）はデジタル複素信号低域通過フィルタ、
（105）は２次サンプリング回路、（106）はデジタル複
素信号高速フーリエ変換器である。
次に、上記のように構成された従来の周波数分析装置
の動作を説明する。入力信号は、前置低域通過フィルタ
（101）を通って帯域制限を受け、A/D変換器（102）で
デジタル信号に変換される。そして、更にこのデジタル
信号をデジタル複素信号周波数変換器（103）に入れて
周波数変換させ、その後にデジタル複素信号低域通過フ
ィルタ（104）に通して再び帯域制限を行ない、入力信
号の必要帯域のみを取り出す。この取り出した周波数帯
域を２次サンプリング回路（105）でサンプル数を減ら
し、デジタル複素信号高速フーリエ変換器（106）に入
れると、高分解能の周波数分析を行なうことができる。
の動作を説明する。入力信号は、前置低域通過フィルタ
（101）を通って帯域制限を受け、A/D変換器（102）で
デジタル信号に変換される。そして、更にこのデジタル
信号をデジタル複素信号周波数変換器（103）に入れて
周波数変換させ、その後にデジタル複素信号低域通過フ
ィルタ（104）に通して再び帯域制限を行ない、入力信
号の必要帯域のみを取り出す。この取り出した周波数帯
域を２次サンプリング回路（105）でサンプル数を減ら
し、デジタル複素信号高速フーリエ変換器（106）に入
れると、高分解能の周波数分析を行なうことができる。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記のような従来の周波数分析装置
で、複数の異なる周波数帯域に対する周波数分析を行な
おうとすると、デジタル複素信号周波数変換器（103）
以降の処理が周波数帯域毎に必要なため、該周波数変換
器（103）以降の処理を周波数帯域毎に繰り返し実施す
るか、該周波数変換器（103）以降の装置を周波数帯域
毎に用意する必要があった。そのため演算処理に時間が
かかり、装置が複雑になるという問題点があった。
で、複数の異なる周波数帯域に対する周波数分析を行な
おうとすると、デジタル複素信号周波数変換器（103）
以降の処理が周波数帯域毎に必要なため、該周波数変換
器（103）以降の処理を周波数帯域毎に繰り返し実施す
るか、該周波数変換器（103）以降の装置を周波数帯域
毎に用意する必要があった。そのため演算処理に時間が
かかり、装置が複雑になるという問題点があった。
本発明は、かかる課題を解決するためになされたもの
で、複数の異なる周波数帯域に対する高分解能の周波数
分析を短かい演算処理時間で、かつ簡単な構造で実現す
る周波数分析装置を得ることを目的とする。
で、複数の異なる周波数帯域に対する高分解能の周波数
分析を短かい演算処理時間で、かつ簡単な構造で実現す
る周波数分析装置を得ることを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 本発明に係る周波数分析装置は、デジタル化された入
力信号を所定時間間隔で、所定時間分取り出し、取り出
した各信号をフーリエ変換する第１のデジタル高速フー
リエ変換器と、前記フーリエ変換による周波数分析結果
を分析結果毎に蓄積する蓄積器と、前記蓄積器に蓄積さ
れた周波数分析結果を選択し、該周波数分析結果を各デ
ータをフーリエ変換して複素信号の周波数分析を行なう
第２のデジタル高速フーリエ変換器とを備えたものであ
る。
力信号を所定時間間隔で、所定時間分取り出し、取り出
した各信号をフーリエ変換する第１のデジタル高速フー
リエ変換器と、前記フーリエ変換による周波数分析結果
を分析結果毎に蓄積する蓄積器と、前記蓄積器に蓄積さ
れた周波数分析結果を選択し、該周波数分析結果を各デ
ータをフーリエ変換して複素信号の周波数分析を行なう
第２のデジタル高速フーリエ変換器とを備えたものであ
る。
［作用］ 本発明は、音波、地震波、脳波などの解析に有効な装
置である。入力されたアナログ信号は低域通過フィルタ
を介して帯域の制限を受け、A/D変換器でデジタル信号
に変換され、第１のデジタル高速フーリエ変換器に送出
される。
置である。入力されたアナログ信号は低域通過フィルタ
を介して帯域の制限を受け、A/D変換器でデジタル信号
に変換され、第１のデジタル高速フーリエ変換器に送出
される。
第１のデジタル高速フーリエ変換器は、入力されたデ
ジタル信号を所定時間間隔で、所定時間分取り出す。
ジタル信号を所定時間間隔で、所定時間分取り出す。
この時、前回の取り出しデータの一部と、今回の取り
出しデータの一部とが重なる（オーバーラップする）よ
うに順次取り出す。
出しデータの一部とが重なる（オーバーラップする）よ
うに順次取り出す。
第１のデジタル高速フーリエ変換器は、更にそのオー
バーラップさせた各信号をフーリエ変換して蓄積器に送
出する。蓄積器はフーリエ変換された各データを周波数
分析結果毎に蓄積する。第２のデジタル高速フーリエ変
換器は、この蓄積器に蓄積された周波数分析結果を選択
するとともに、この周波数分析結果をフーリエ変換して
複素信号の周波数分析を行なう。
バーラップさせた各信号をフーリエ変換して蓄積器に送
出する。蓄積器はフーリエ変換された各データを周波数
分析結果毎に蓄積する。第２のデジタル高速フーリエ変
換器は、この蓄積器に蓄積された周波数分析結果を選択
するとともに、この周波数分析結果をフーリエ変換して
複素信号の周波数分析を行なう。
［実施例］ 第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図
はデータ蓄積器の入出力の状態を示す概念図である。
はデータ蓄積器の入出力の状態を示す概念図である。
第１図において、（201）は低域通過フィルタ、（20
2）はA/D変換器、（203）は前置デジタル複素信号高速
フーリエ変換器、（204）はデータ蓄積器、（205）はデ
ジタル複素信号高速フーリエ変換器である。
2）はA/D変換器、（203）は前置デジタル複素信号高速
フーリエ変換器、（204）はデータ蓄積器、（205）はデ
ジタル複素信号高速フーリエ変換器である。
上記のように構成された周波数分析装置において、低
域通過フィルタ（201）を通って帯域制限を受けた入力
信号は、A/D変換器（202）でデジタル信号に変換された
後、第１のデジタル高速フーリエ変換器に相当する前置
デジタル複素信号高速フーリエ変換器（203）によりオ
ーバーラップするように所定時間間隔で、所定時間分取
り出され、フーリエ変換される。
域通過フィルタ（201）を通って帯域制限を受けた入力
信号は、A/D変換器（202）でデジタル信号に変換された
後、第１のデジタル高速フーリエ変換器に相当する前置
デジタル複素信号高速フーリエ変換器（203）によりオ
ーバーラップするように所定時間間隔で、所定時間分取
り出され、フーリエ変換される。
データ蓄積器（204）は前記フーリエ変換による各デ
ータを周波数分析結果毎に蓄積し、更に第２のデジタル
高速フーリエ変換器に相当するデジタル複素信号高速フ
ーリエ変換器（205）がデータ蓄積器（204）に蓄積され
た周波数分析結果を選択し、その周波数分析結果をフー
リエ変換して複素信号の周波数分析を行なう。
ータを周波数分析結果毎に蓄積し、更に第２のデジタル
高速フーリエ変換器に相当するデジタル複素信号高速フ
ーリエ変換器（205）がデータ蓄積器（204）に蓄積され
た周波数分析結果を選択し、その周波数分析結果をフー
リエ変換して複素信号の周波数分析を行なう。
ところで、前置デジタル複素信号高速フーリエ変換器
（203）の出力結果は、フーリエ変換時の次数と、入力
信号のサンプル周波数とから決まる周波数分解能を持つ
スペクトル列であり、またこのスペクトル列は、該周波
数分解能なる帯域幅を持つ複数の帯域通過フィルタ列の
周波数軸上の出力結果と考えられる。そこで、本発明で
は、前置デジタル複素信号高速フーリエ変換器（203）
を複数の帯域通過フィルタ列と考え、この出力結果を周
波数分析結果毎（周波数帯域毎）にデータ蓄積器（20
4）に蓄積している。
（203）の出力結果は、フーリエ変換時の次数と、入力
信号のサンプル周波数とから決まる周波数分解能を持つ
スペクトル列であり、またこのスペクトル列は、該周波
数分解能なる帯域幅を持つ複数の帯域通過フィルタ列の
周波数軸上の出力結果と考えられる。そこで、本発明で
は、前置デジタル複素信号高速フーリエ変換器（203）
を複数の帯域通過フィルタ列と考え、この出力結果を周
波数分析結果毎（周波数帯域毎）にデータ蓄積器（20
4）に蓄積している。
第２図は、上述したデータ蓄積器（204）へのデータ
の入出力状態を示す概念図であり、横軸（ｆ）は周波数
軸、縦軸（ｔ）は時間軸である。また、（301）はtoな
る時間に、前置デジタル複素信号高速フーリエ変換器
（203）から入力したデータ列であり、（302）は中心周
波数fo及び帯域幅Ｗを有する周波数分析結果のデータ列
である。なお、帯域幅Ｗは上述したように前置デジタル
複数信号高速フーリエ変換器（203）の持つ周波数分解
能そのものである。
の入出力状態を示す概念図であり、横軸（ｆ）は周波数
軸、縦軸（ｔ）は時間軸である。また、（301）はtoな
る時間に、前置デジタル複素信号高速フーリエ変換器
（203）から入力したデータ列であり、（302）は中心周
波数fo及び帯域幅Ｗを有する周波数分析結果のデータ列
である。なお、帯域幅Ｗは上述したように前置デジタル
複数信号高速フーリエ変換器（203）の持つ周波数分解
能そのものである。
次に以上述べた本発明において得られる分解能と中心
周波数について述べる。
周波数について述べる。
今、入力信号のサンプル周波数をfs、取り出した入力
信号の重なり度合を示すオーバーラップ率をOL、複数の
帯域通過フィルタ列の働きをする前置デジタル複素信号
高速フーリエ変換器（203）のフーリエ変換時の次数をS
1（ポイント数N1＝2S1）、周波数分析を行なうデジタル
複素信号高速フーリエ変換器（205）のフーリエ変換時
の次数をS2（ポイント数N2＝2S2）とすると、前置デジ
タル複素信号高速フーリエ変換器（203）のフーリエ変
換の次数をS1とするために必要なデータを取り出すのに
要する時間T1は次式から得られる。
信号の重なり度合を示すオーバーラップ率をOL、複数の
帯域通過フィルタ列の働きをする前置デジタル複素信号
高速フーリエ変換器（203）のフーリエ変換時の次数をS
1（ポイント数N1＝2S1）、周波数分析を行なうデジタル
複素信号高速フーリエ変換器（205）のフーリエ変換時
の次数をS2（ポイント数N2＝2S2）とすると、前置デジ
タル複素信号高速フーリエ変換器（203）のフーリエ変
換の次数をS1とするために必要なデータを取り出すのに
要する時間T1は次式から得られる。
T1＝N1/fs 更に、デジタル複素信号高速フーリエ変換器（205）
に入力されるデータのサンプル周波数fs1は次式から得
られる。
に入力されるデータのサンプル周波数fs1は次式から得
られる。
よって、デジタル複素信号高速フーリエ変換器（20
5）が出力するデータの周波数分解能W1は となる。
5）が出力するデータの周波数分解能W1は となる。
一方、任意の中心周波数foを得るためには、帯域通過
フィルタ列の帯域幅Ｗは次式から得られるので、 Ｗ＝fs/N1 データ蓄積器（204）の周波数軸上において、次式で
示されるデータ列を中心に選択すれば良い。
フィルタ列の帯域幅Ｗは次式から得られるので、 Ｗ＝fs/N1 データ蓄積器（204）の周波数軸上において、次式で
示されるデータ列を中心に選択すれば良い。
以上により、前置デジタル複素信号高速フーリエ変換
器（203）における入力信号のオーバーラップ率、フー
リエ変換時の次数、データ蓄積器（204）からのデータ
選択及びデジタル複素信号高速フーリエ変換器（205）
におけるフーリエ変換時の次数を操作することにより、
任意の周波数分解能、任意の中心周波数を得ることがで
き、また、第１と第２のフーリエ変換器の次数の積によ
り最終的な周波数分解能が決まるため比較的低次のフー
リエ変換器を用いて高分解能が得られることがわかる。
器（203）における入力信号のオーバーラップ率、フー
リエ変換時の次数、データ蓄積器（204）からのデータ
選択及びデジタル複素信号高速フーリエ変換器（205）
におけるフーリエ変換時の次数を操作することにより、
任意の周波数分解能、任意の中心周波数を得ることがで
き、また、第１と第２のフーリエ変換器の次数の積によ
り最終的な周波数分解能が決まるため比較的低次のフー
リエ変換器を用いて高分解能が得られることがわかる。
なお、最終的に所望する帯域幅がデータ列（302）の
帯域幅Ｗより大きい場合は、複数のデータ列に対して順
次周波数分析をすれば良い。
帯域幅Ｗより大きい場合は、複数のデータ列に対して順
次周波数分析をすれば良い。
ところで、本発明は複数の帯域通過フィルタ列となる
前置デジタル複素信号高速フーリエ変換器（203）にデ
ジタル複素信号高速フーリエ変換器（205）と同じフー
リエ変換器を用いることができる。これにより、前置デ
ジタル複素信号高速フーリエ変換器（203）とデジタル
複素信号高速フーリエ変換器（205）を同一のフーリエ
変換器で構成し、時分割で使用することにより、装置化
する際の部品点数を減らして小型軽量に、かつ構造の簡
単な装置を提供することができる。なお、前置デジタル
複素信号高速フーリエ変換器（203）とデジタル複素信
号高速フーリエ変換器（205）とが別のフーリエ変換器
であってもかまわない。
前置デジタル複素信号高速フーリエ変換器（203）にデ
ジタル複素信号高速フーリエ変換器（205）と同じフー
リエ変換器を用いることができる。これにより、前置デ
ジタル複素信号高速フーリエ変換器（203）とデジタル
複素信号高速フーリエ変換器（205）を同一のフーリエ
変換器で構成し、時分割で使用することにより、装置化
する際の部品点数を減らして小型軽量に、かつ構造の簡
単な装置を提供することができる。なお、前置デジタル
複素信号高速フーリエ変換器（203）とデジタル複素信
号高速フーリエ変換器（205）とが別のフーリエ変換器
であってもかまわない。
［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、複数の帯域通過フィル
タ列の働きをする第１のデジタル高速フーリエ変換器の
出力結果を周波数帯域毎に蓄積器が蓄積して、必要な周
波数帯域のみを周波数分析するようにしたので、複数の
異なる周波数帯域に対する周波数分析を行なう際、演算
時間短縮及び装置の簡略化が図れ、また、更に低次のフ
ーリエ変換を組み合わせることにより、高い周波数分解
能を持った周波数分析が行なえるという効果が得られて
いる。
タ列の働きをする第１のデジタル高速フーリエ変換器の
出力結果を周波数帯域毎に蓄積器が蓄積して、必要な周
波数帯域のみを周波数分析するようにしたので、複数の
異なる周波数帯域に対する周波数分析を行なう際、演算
時間短縮及び装置の簡略化が図れ、また、更に低次のフ
ーリエ変換を組み合わせることにより、高い周波数分解
能を持った周波数分析が行なえるという効果が得られて
いる。
第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
データ蓄積器（204）の入出力の状態を示す概念図、第
３図は例えば特公昭53−2743号公報に示された従来の周
波数分析装置を示すブロック図である。 （201）は低域通過フィルタ、（202）はA/D変換器、（2
03）は前置デジタル複素信号高速フーリエ変換器、（20
4）はデータ蓄積器、（205）はデジタル複素信号高速フ
ーリエ変換器である。
データ蓄積器（204）の入出力の状態を示す概念図、第
３図は例えば特公昭53−2743号公報に示された従来の周
波数分析装置を示すブロック図である。 （201）は低域通過フィルタ、（202）はA/D変換器、（2
03）は前置デジタル複素信号高速フーリエ変換器、（20
4）はデータ蓄積器、（205）はデジタル複素信号高速フ
ーリエ変換器である。
Claims (1)
- 【請求項１】入力したアナログ信号の帯域を制限して出
力する低域通過フィルタと、該低域通過フィルタのアナ
ログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器とを有す
る周波数分析装置において、 前記デジタル信号をオーバーラップするように所定時間
間隔で、所定時間分取り出し、該オーバーラップさせた
各信号をフーリエ変換する第１のデジタル高速フーリエ
変換器と、 前記フーリエ変換による各データを周波数帯域毎に蓄積
する蓄積器と、 前記蓄積器に蓄積された周波数帯域を選択し、該周波数
帯域の各データをフーリエ変換して複素信号の周波数分
析を行なう第２のデジタル高速フーリエ変換器と を備えたことを特徴とする周波数分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2121313A JP3004315B2 (ja) | 1990-05-14 | 1990-05-14 | 周波数分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2121313A JP3004315B2 (ja) | 1990-05-14 | 1990-05-14 | 周波数分析装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0419570A JPH0419570A (ja) | 1992-01-23 |
| JP3004315B2 true JP3004315B2 (ja) | 2000-01-31 |
Family
ID=14808152
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2121313A Expired - Fee Related JP3004315B2 (ja) | 1990-05-14 | 1990-05-14 | 周波数分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3004315B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2008023640A1 (ja) * | 2006-08-24 | 2010-01-07 | 株式会社アドバンテスト | スペクトラムアナライザシステムおよびスペクトラムアナライズ方法 |
-
1990
- 1990-05-14 JP JP2121313A patent/JP3004315B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0419570A (ja) | 1992-01-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081119 Year of fee payment: 9 |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091119 Year of fee payment: 10 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |