JP3097034B1

JP3097034B1 - 信号分析装置

Info

Publication number: JP3097034B1
Application number: JP11186533A
Authority: JP
Inventors: 政治内野; 桐修田
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 1999-06-30
Filing date: 1999-06-30
Publication date: 2000-10-10
Anticipated expiration: 2019-06-30
Also published as: JP2001013180A

Abstract

【要約】【課題】構成が簡単で突発的に発生する強い信号を見
逃すことなく広帯域な観測ができるようにする。【解決手段】パワー・周波数検出手段２１は、入力端
子２０ａに入力される分析対象帯域内の信号の瞬時パワ
ーと瞬時周波数とを並行して検出し、ディジタル値でヒ
ストグラム検出手段４０に順次出力する。ヒストグラム
検出手段４０は、パワー・周波数検出手段２１から順次
出力される瞬時パワーと瞬時周波数を受けて、瞬時パワ
ーと瞬時周波数とを組とする２次元のヒストグラムＨ
（ｐ，ｆ）を求める。特性評価手段処理手段５０は、ヒ
ストグラム検出手段４０によって検出された２次元のヒ
ストグラムに基づいて、入力端子に入力された信号の特
性評価のための処理を行ない、出力手段６０は、特性評
価手段処理手段５０の処理結果を表示、印刷あるいは他
装置へ出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電波や光による通
信に対する妨害波の観測等に用いるための信号分析装置
において、簡単な構成で分析帯域内の信号を見落とすこ
となく観測できるようにするための技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】妨害波等の分析を行う場合、どの様な周
波数にどの程度の強度の信号が存在しているかを観測す
る必要がある。

【０００３】このような観測を行うために、従来ではス
ペクトラムアナライザを主に用いている。

【０００４】従来のスペクトラムアナライザには、
（ａ）受信周波数を掃引しながら検波する受信周波数掃
引型、（ｂ）入力信号をサンプリングして得られたデー
タ列に対して高速フーリエ変換の演算処理を行なって周
波数毎のレベルを検出するＦＦＴ型、（ｃ）受信周波数
がそれぞれ異なる複数の狭帯域受信機を並列に設けて周
波数毎のレベルを検出する並列受信型の３つの形式のも
のがあり、これらのいずれの形式のものでも、周波数毎
の信号の強度を把握することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の従来のスペクトラムアナライザを用いて妨害波等の観
測を行おうとすると、以下のような問題があった。

【０００６】受信周波数掃引型の場合、分析対象帯域内
のうち、常に一つの周波数の信号しか受信していないの
で、掃引中に受信周波数以外に突発的に現れる強い信号
を見逃してしまう。

【０００７】ＦＦＴ型の場合、分析対象帯域がサンプリ
ング周期で制限されてしまい、広帯域な分析ができな
い。

【０００８】並列受信型の場合、回路規模が非常に大き
くなり、装置自体が大型化し、高価となる。

【０００９】本発明は、この問題を解決し、構成が簡単
で突発的に発生する強い信号を見逃すことなく広帯域な
観測ができる信号分析装置を提供することを目的として
いる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の請求項１の信号分析装置は、入力端子（２
０ａ）と、前記入力端子に入力される分析対象帯域内の
信号の瞬時パワーと瞬時周波数とを並行して検出し、デ
ィジタル値で順次出力するパワー・周波数検出手段（２
１）と、前記パワー・周波数検出手段から順次出力され
る瞬時パワーと瞬時周波数を受けて、瞬時パワーと瞬時
周波数とを組とする２次元のヒストグラムを求めるヒス
トグラム検出手段（４０）とを備え、前記ヒストグラム
検出手段によって検出された２次元のヒストグラムに基
づいて、前記入力端子に入力された信号の分析を行うこ
とを特徴としている。

【００１１】また、本発明の請求項２の信号分析装置
は、請求項１の信号分析装置において、前記パワー・周
波数検出手段は、前記入力端子に入力される分析対象帯
域内の信号の強度を検出し、その信号強度に対応する強
度信号を出力するとともに、入力された信号を制限増幅
して出力するログビデオ増幅器（２９）を有し、前記ロ
グビデオ増幅器の強度信号出力と制限増幅出力とから瞬
時電力および瞬時周波数を検出してディジタル値で出力
するように構成されている。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態を説明する。図１は、本発明の実施形態の信号分
析装置２０の全体構成を示している。

【００１３】図１に示しているように、この信号分析装
置２０は、信号を入力するための入力端子２０ａ、パワ
ー・周波数検出手段２１、ヒストグラム検出手段４０、
特性評価処理手段５０、表示装置、印刷装置あるいは通
信装置等からなる出力手段６０および信号分析装置２０
の動作モードの切り換え等を行う制御手段７０とによっ
て構成されている。

【００１４】パワー・周波数検出手段２１は、入力端子
２０ａに入力される信号Ｓ（ｔ）の分析対象帯域の信号
成分の同一タイミングにおける瞬時パワーと瞬時周波数
とを順次検出し、ディジタル値で出力する。

【００１５】図２〜図６にパワー・周波数検出手段２１
の具体的な構成例を示す。図２に示したパワー・周波数検出手段２１では、入力端
子２０ａに入力される信号Ｓ（ｔ）を、分析対象帯域
（例えば１ＧＨｚ±２５０ＭＨｚ）に対応した通過帯域
を有するフィルタ２２に入力して分析対象帯域の信号成
分Ｓ（ｔ）′を抽出し、この信号成分Ｓ（ｔ）′を増幅
器２３に入力する。

【００１６】増幅器２３は、分析対象帯域の信号成分Ｓ
（ｔ）′を対数増幅して、パワー検出回路２４および周
波数電圧変換回路２５に入力する。

【００１７】パワー検出回路２４は、増幅器２３の出力
信号を検波して分析対象帯域の信号成分Ｓ（ｔ）′のパ
ワーの対数値に応じて電圧が変化する強度信号Ｖｐ
（ｔ）を出力する。

【００１８】また、周波数電圧変換回路２５は、周波数
弁別回路からなり、増幅器２３の出力信号の周波数に応
じて電圧が変化する弁別信号Ｖｆ（ｔ）を出力する。

【００１９】パワー検出回路２４から出力される強度信
号Ｖｐ（ｔ）はＡ／Ｄ変換器２６に入力され、周波数電
圧変換回路２５から出力される弁別信号Ｖｆ（ｔ）はＡ
／Ｄ変換器２７に入力されている。

【００２０】２つのＡ／Ｄ変換器２６、２７は、同一の
観測用のクロック信号ＣＫに同期して強度信号Ｖｐ
（ｔ）と弁別信号Ｖｆ（ｔ）に対するサンプリングを行
なっているので、Ａ／Ｄ変換器２６、２７において、分
析対象帯域内の信号成分Ｓ（ｔ）′の同一時刻（各サン
プリング時刻ｔ_S ）における瞬時パワーと瞬時周波数が
並列的に検出され、これをディジタル値に変換した瞬時
パワーデータＤｐと瞬時周波数データＤｆとがヒストグ
ラム検出手段４０に出力されることになる。

【００２１】なお、最初のサンプリング時刻をｔ₀ 、サ
ンプリング周期をＴ_S とすると、ｕ回目のサンプリング
時刻ｔ_S は、ｔ_S ＝ｔ₀ ＋（ｕ−１）・Ｔ_S と表され、このときに検出される瞬時パワーデータと瞬
時周波数データをそれぞれＤｐ（ｕ）、Ｄｆ（ｕ）と表
記する。

【００２２】また、図３に示したパワー・周波数検出手
段２１は、図２の周波数電圧変換回路２５とＡ／Ｄ変換
器２７の代わりに、周波数計数回路２８を用いている。

【００２３】周波数計数回路２８は、Ａ／Ｄ変換器２６
のサンプリングタイミングを決めるクロック信号ＣＫを
計数の開始タイミングを決める信号として受け、この計
数開始タイミングから一定時間（クロック信号ＣＫの１
周期以下の時間）内に増幅器２３から出力される信号の
サイクル数を計数し、その計数結果をディジタルの瞬時
周波数データＤｆとして出力する。

【００２４】また、図４、図５に示したパワー・周波数
検出手段２１は、図２、図３の増幅器２３とパワー検出
回路２４とをログビデオ増幅器（ＬＶＡ）２９で置き換
えたものである。

【００２５】ログビデオ増幅器２９は、入力信号を対数
増幅し、その信号のパワーの対数値に応じて電圧が変化
する強度信号Ｖｐ（ｔ）を出力するとともに、入力信号
をその振幅が一定となるように制限増幅し、この制限増
幅した信号を出力する機能を備えており、図４のもので
は、分析対象帯域内の信号成分Ｓ（ｔ）′のパワーに対
応した強度信号Ｖｐ（ｔ）をＡ／Ｄ変換器２６に入力し
て、所定のサンプリング周期でサンプリングし、そのサ
ンプリング値をディジタルの瞬時パワーデータＤｐに変
換して出力し、制限増幅出力の周波数を前記周波数電圧
変換回路２５によって弁別信号Ｖｆ（ｔ）に変換し、こ
の弁別信号Ｖｆ（ｔ）をＡ／Ｄ変換器２７に入力してＡ
／Ｄ変換器２６と同期してサンプリングし、そのサンプ
リング値をディジタルの瞬時周波数データＤｆに変換し
て出力している。

【００２６】また、図５のものでは、ログビデオ増幅器
２９の分析対象帯域内の信号成分Ｓ（ｔ）′のパワーの
対数値に対応した強度信号Ｖｐ（ｔ）をＡ／Ｄ変換器２
６に入力して、ディジタルの瞬時パワーデータＤｐを得
るとともに、制限増幅出力を前記周波数計数回路２８に
入力してディジタルの瞬時周波数データＤｆを得てい
る。

【００２７】なお、図４、図５のパワー・周波数検出手
段のように、制限増幅機能とパワー検出機能を有するロ
グビデオ増幅器２９を用いることにより、パワー・周波
数検出手段２１の構成自体を非常に簡素化でき、装置全
体を小型化できる。また、制限増幅出力は、振幅の変動
成分が除去されているため、振幅変動による周波数検出
誤差をなくすことができる。

【００２８】また、図６に示すパワー・周波数検出手段
２１は、光信号の分析を行うためのものであり、入力端
子２０ａに入力された分析対象帯域の光信号を分波器３
０によって２光路に分け、その一方を光パワー検出器３
１に入力し、他方を光波長検出器３２に入力する。

【００２９】光パワー検出器３１は、入力光を受光素子
（図示せず）によって受光し、入力光のパワーに応じて
電圧が変化する強度信号Ｖｐ（ｔ）を出力する。

【００３０】また、光波長検出器３２は、入力光の波長
を検出するために、例えば入力光を所定角度で入射させ
その波長に応じた角度に回折する固定された回折格子
と、この回折格子によって回折される光を一つの受光面
で受光できるように配置され回折光の受光位置に応じて
電圧が変化する弁別信号Ｖｆ（ｔ）を出力する受光位置
検出器とによって構成されている。

【００３１】光パワー検出器３１から出力される強度信
号Ｖｐ（ｔ）はＡ／Ｄ変換器２６に入力され、所定のサ
ンプリング周期でサンプリングされ、そのサンプリング
値がディジタルの瞬時パワーデータＤｐに変換され、光
波長検出器３２から出力される弁別信号Ｖｆ（ｔ）は、
Ａ／Ｄ変換器２７に入力され、Ａ／Ｄ変換器２６と同期
してサンプリングされ、そのサンプリング値がディジタ
ルのデータＤｆに変換されて、瞬時パワーデータＤｐと
ともにヒストグラム検出手段４０に出力される。

【００３２】なお、このパワー・周波数検出手段２１で
は入力光の波長を検出しているが、光も電磁波の一種で
ありその波長と周波数とは１対１で対応しているので、
以下の説明では、光を含めて入力信号と呼び、光波長を
周波数と同等と見なし、Ａ／Ｄ変換器２７から出力され
るデータＤｆを瞬時周波数データと呼ぶものとする。

【００３３】なお、周波数計数回路２８としては、一定
の計数時間だけ計数対象の信号をバイナリカウンタに入
力して計数し、計数時間が経過した後に計数結果をラッ
チしてからバイナリカウンタをリセットして、次の計数
に備える従来の周波数カウンタ型のものを使用すること
ができるが、より高速な動作が可能な図７に示す構成の
ものも使用できる。

【００３４】図７の周波数計数回路２８は、複数（Ｈ）
段構成のシフトレジスタの２つの所定段の出力の排他的
論理和を初段に帰還して２^H −１通りのＨビットの異な
るパターンを発生するように構成され、増幅器２３ある
いはログビデオ増幅器２９の増幅出力をシフトクロック
として受けるクロック同期型のカウンタ３３と、カウン
タ３３のＨビットの出力をクロック信号ＣＫに同期して
ラッチする第１のラッチ回路３４と、第１のラッチ回路
３４の出力をクロック信号ＣＫに同期してラッチする第
２のラッチ回路３５と、第１のラッチ回路３４の出力と
第２のラッチ回路３５の出力の差、即ち、クロック信号
ＣＫの１周期の間にカウンタ３３が歩進した回数を求め
る歩進回数検出回路３６とによって構成されている。

【００３５】ここで、歩進回数検出回路３６は、例え
ば、予めカウンタ３３の２つの異なる出力パターンとそ
のパターン間の歩進回数との関係を表すデータが記憶さ
れているメモリからなり、第１のラッチ回路３４にラッ
チされたパターンと第２のラッチ回路３５にラッチされ
たパターンとからその歩進回数を出力するように構成さ
れている。

【００３６】このように複数（Ｈ）段構成のシフトレジ
スタの２つの所定段の出力の排他的論理和を初段に帰還
して２^H −１通りのＨビットの異なるパターンを発生す
るカウンタ３３を用いて、クロック信号１周期の間にカ
ウンタ３３が歩進した回数を検出する方式の周波数計数
回路２８は、バイナリカウンタのような桁上げ動作によ
る遅延がなく、しかも、カウンタをリセットすることな
く連続的に動作させることができるので、高速な計数が
可能となる。

【００３７】また、パワー・周波数検出手段２１から出
力される瞬時パワーデータＤｐと瞬時周波数データＤｆ
は、分析対象帯域の信号の瞬時パワーと瞬時周波数の絶
対量あるいは基準値に対する相対量のいずれであっても
よい。

【００３８】ただし、瞬時パワーデータＤｐが瞬時パワ
ーの絶対量を示すためには、前記パワー検出回路２４あ
るいは光パワー検出器３１をその強度信号Ｖｐの電圧値
が瞬時パワー値に一致するように構成するか、Ａ／Ｄ変
換器２６をその出力データが瞬時パワー値に一致するよ
うに構成するか、あるいは、Ａ／Ｄ変換器２６の出力デ
ータを瞬時パワー値に換算する演算手段を設けておく。

【００３９】このように瞬時パワーデータＤｐを絶対量
で出力させる場合、例えば分析対象帯域内の信号の瞬時
パワーの範囲を＋１０ｄＢｍ〜−１００ｄＢｍ、分解能
を１ｄＢｍとすると、符号のための１ビットを含めて瞬
時パワーデータＤｐを少なくとも８ビットで出力すれば
よい。

【００４０】また、瞬時周波数データＤｆが瞬時周波数
の絶対量を示すためには、前記周波数電圧変換回路２５
あるいは光波長検出器３２をその弁別信号Ｖｆの電圧値
が瞬時周波数値に一致するように構成するか、Ａ／Ｄ変
換器２７をその出力データが瞬時周波数値に一致するよ
うに構成するか、あるいは、Ａ／Ｄ変換器２７の出力デ
ータを瞬時周波数値に換算する演算手段を設けておく。

【００４１】なお、図３や図５のように、周波数計数回
路２８を用いたものでは、その計数時間を単位時間（例
えば１０μ秒、１μ秒、０．１μ秒等）にすることで、
瞬時周波数データＤｆを瞬時周波数の絶対量に一致させ
ることができる。

【００４２】このように、瞬時周波数データＤｆを絶対
量で出力させる場合、例えば分析対象帯域を前記のよう
に１ＧＨｚ±２５０ＭＨｚ（７５０〜１２５０ＭＨ
ｚ）、分解能を１ＭＨｚとすると、瞬時周波数データＤ
ｆを少なくとも１１ビットで出力すればよい。

【００４３】また、瞬時パワーデータＤｐおよび瞬時周
波数データＤｆを、瞬時パワー値および瞬時周波数値に
対する相対量で示す場合には、後の処理において絶対量
に換算すればよい。

【００４４】この場合、上記のようにパワーの幅を＋１
０ｄＢｍ〜−１００ｄＢｍの１１０ｄＢｍとし、これを
相対量で出力するためには、符号のための１ビットが不
要となるので少なくとも７ビットで出力すればよく、同
様に上記した７５０〜１２５０ＭＨｚの５００ＭＨｚ幅
を相対量で出力する場合には少なくとも９ビットで出力
すればよい。

【００４５】このように、瞬時パワーデータＤｐと瞬時
周波数データＤｆは、絶対量、相対量のいずれでもよい
が、以下の説明では、ビット数が少なくて済む相対量で
出力するものとし、後述の特性評価処理手段５０におい
て相対量を絶対量に変換するものとする。

【００４６】また、このパワー・周波数検出手段２１
は、分析対象帯域全体の信号のパワーおよび周波数を検
出する広帯域型のものであり、分析対象帯域内に複数の
信号成分が同時に存在している場合には、その複数の信
号成分の重畳成分に対する瞬時パワーおよび瞬時周波数
を検出することになるが、前記したように、このパワー
・周波数検出手段２１では、増幅器２３あるいはログビ
デオ増幅器２９によって入力信号を対数増幅あるいは制
限増幅しているので、複数の信号が存在してもそのうち
の最大強度の信号によって他の信号成分がマスクされ
る。

【００４７】このため、妨害波の観測において重要な強
度が大きい信号についての瞬時パワーおよび瞬時周波数
を見落とすことはない。

【００４８】また、上記図２〜図６に示したパワー・周
波数検出手段２１では、パワー検出回路２４自身の遅延
時間、パワー検出回路２４と周波数電圧変換回路２５の
遅延時間の差、ログビデオ増幅器２９の検波出力と制限
増幅出力との遅延時間の差等が無視できるものとして説
明したが、これらの遅延時間や遅延時間の差が問題にな
る場合には、パワー検出回路２４、周波数電圧変換回路
２５、ログビデオ増幅器２８の出力等に遅延回路を挿入
して、同一時刻における瞬時パワーと瞬時周波数が検出
されるように調整すればよい。

【００４９】このように構成されたパワー・周波数検出
手段２１からは、各サンプリング時刻ｔ₀ 、ｔ₀ ＋Ｔ
_S 、ｔ₀ ＋２・Ｔ_S 、…にサンプリングされた入力信号
の瞬時パワーと瞬時周波数に対応するデータの組が、
〔Ｄｐ（１）、Ｄｆ（１）〕、〔Ｄｐ（２）、Ｄｆ
（２）〕、〔Ｄｐ（３）、Ｄｆ（３）〕、…の順に出力
されることになる。

【００５０】ヒストグラム検出手段４０は、パワー・周
波数検出手段２１からの瞬時パワーデータＤｐと瞬時周
波数データＤｆを受けて、瞬時パワーと瞬時周波数とを
組とする２次元のヒストグラムを求める。

【００５１】ヒストグラム検出手段４０は、例えば図８
に示すように、読み書き可能なメモリ４１と、このメモ
リ４１に対するデータの読み書きを制御する読み書き制
御回路４２と、メモリ４１から読み出されたデータに１
を加えて出力する加算器４３と、加算器４３の出力デー
タをラッチしてメモリ４１に入力するラッチ回路４４と
によって構成されている。

【００５２】ここで、メモリ４１は、Ｎ＋Ｍビットのア
ドレス空間を有し、そのうちの例えば上位Ｎビットは、
パワー・周波数検出手段２１から出力される瞬時パワー
データＤｐのビット数に対応し、下位Ｍビットは、パワ
ー・周波数検出手段２１から出力される瞬時周波数デー
タＤｆのビット数に対応している。

【００５３】読み書き制御回路４２は、後述する制御手
段７０からのモード信号Ｍを受け、このモード信号Ｍが
観測モードを指定している時には、メモリ４１に対する
アドレスの上位Ｎビットが瞬時パワーデータＤｐで指定
され、下位Ｍビットが瞬時周波数データＤｆで指定され
る状態にするとともに、メモリ４１に対して瞬時パワー
データＤｐと瞬時周波数データＤｆで指定されたアドレ
スのデータを読み出して加算器４３に入力させ、その加
算結果をラッチ回路４４にラッチさせ、ラッチしたデー
タをメモリ４１の同一アドレスに書込むという一連の処
理を、パワー・周波数検出手段２１から瞬時パワーデー
タＤｐと瞬時周波数データＤｆの組が出力される毎に毎
回行う（図８において、記号Ｒは読出信号、記号Ｌｃは
ラッチ信号、記号Ｗは書込信号である）。

【００５４】したがって、パワー・周波数検出手段２１
から瞬時パワーデータと瞬時周波数データの組〔Ｄｐ
（ｕ）、Ｄｆ（ｕ）〕が出力される毎に、そのデータＤ
ｐ（ｕ）、Ｄｆ（ｕ）で指定されるメモリ４１のアドレ
スに記憶されているデータが１ずつ増加更新されること
になり、所定の観測時間が経過した後には、図９に示す
ように、メモリ４１の各アドレスにその観測時間内に入
力された信号の瞬時パワーと瞬時周波数を要素とする２
次元のヒストグラムＨ（ｐ₀ ，ｆ₀ ）〜Ｈ（ｐ_K，ｆ
_L ）が記憶されることになる（ただし、Ｋ＝２^N −１、
Ｌ＝２^M −１である）。

【００５５】なお、読み書き制御回路４２等によって観
測時間がスタートする直前に毎回メモリ４１をリセット
して各アドレスのヒストグラムＨ（ｐ_i ，ｆ_j ）を０に
初期化してから観測を開始すれば、観測時間が終了した
ときに各アドレスのヒストグラムＨ（ｐ_i ，ｆ_j ）は、
その観測時間毎の頻度値を示すことになる。

【００５６】また、メモリ４１のリセットを行わないで
観測時間毎のヒストグラムを求める方法もある。即ち、
観測時間のスタート直前にメモリ４１の各アドレスに記
憶されている記憶値Ｈａ（ｐ_i ，ｆ_j ）を図示しない別
のメモリに記憶しておき、その観測時間が終了したとき
のメモリ４１の各アドレスの記憶値Ｈｂ（ｐ_i ，ｆ_j）
の前記記憶値Ｈａ（ｐ_i ，ｆ_j ）に対する増加分を演算
手段によってパワーと周波数の組毎にそれぞれ求めて、
この観測時間中のヒストグラムＨ（ｐ_i ，ｆ_j）を検出
することもできる。この場合、各観測時間毎のヒストグ
ラムと、複数回の観測の累計のヒストグラムを検出する
ことができる。

【００５７】また、読み書き制御回路４２は、モード信
号Ｍが特性評価モードを指定しているときには、メモリ
４１に記憶されているヒストグラムＨ（ｐ_i ，ｆ_j ）、
あるいは前記記憶値Ｈｂの記憶値Ｈａに対する増加分の
算出演算によって検出されたヒストグラムＨ（ｐ_i ，ｆ
_j ）を、特性評価処理手段５０に出力する。

【００５８】なお、瞬時周波数を検出する際、瞬時振幅
が０に近いときにクリック雑音が発生することがある。
また、分析対象帯域内に背景雑音（白色性雑音）以外の
信号が存在しないときには、この背景雑音自体のヒスト
グラムが検出されることになるが、分析対象帯域内の信
号を評価する上でこの背景雑音についてのヒストグラム
が必要でない場合がある。

【００５９】このような場合には、図１０に示すヒスト
グラム検出手段４０のように、比較器４５によってパワ
ー・周波数検出手段２１から出力される瞬時パワーデー
タＤｐと予め設定されたしきい値Ｄｒ（背景雑音の瞬時
パワーより大に設定された値）とを比較し、比較器４５
において、瞬時パワーデータＤｐがしきい値Ｄｒより大
きいと判定された場合だけ、読み書き制御回路４２がメ
モリ４１のヒストグラムを増加更新するように構成すれ
ば、前記クリック雑音の影響を低減することができ、無
駄なヒストグラムを検出しないで済み、背景雑音以外の
信号成分についての評価を行うことができる。

【００６０】また、分析対象帯域内に観測対象外の強力
な信号が出現する場合には、しきい値Ｄｒを上限値Ｄｒ
１と下限値Ｄｒ２の２種類とし、瞬時パワーデータＤｐ
がこの上限値Ｄｒ１と下限値Ｄｒ２の間にあるときだけ
ヒストグラムを増加更新させることで、背景雑音とこの
観測対象外の強力な信号のヒストグラムを省くことがで
きる。

【００６１】なお、上記のようにヒストグラムの検出を
パワーについて規制するだけでなく、周波数について規
制することもできる。例えば分析対象帯域内の特定周波
数に観測対象外の信号が出現することが予め判っている
ような場合には、ヒストグラム検出手段４０においてそ
の特定周波数についてヒストグラムを検出しないように
規制する。

【００６２】また、ヒストグラム検出手段４０は、前記
図９、図１０のようにメモリ４１を用いたものだけでな
く、図１１、図１２のように、計数回路を用いて構成す
ることもできる。

【００６３】図１１に示したヒストグラム検出手段４０
は、パワー・周波数検出手段２１から出力される瞬時パ
ワーデータＤｐと瞬時周波数データＤｆとをデコーダ４
６に入力している。デコーダ４６は、瞬時パワーデータ
Ｄｐと瞬時周波数データＤｆと組合せ、即ち、データＤ
ｐ＝０〜Ｋ、データＤｆ＝０〜Ｌについての組合せ
（０，０）〜（Ｋ，Ｌ）を検出し、その組合せに対応す
る出力端子からクロック信号ＣＫに同期したパルス信号
を一つずつ出力する。

【００６４】デコーダ４６の各出力端子から出力される
パルス信号はそれぞれ計数回路４７に入力される。各計
数回路４７は、例えば同期式バイナリカウンタ等によっ
て構成されており、デコーダ４６の各出力端子から出力
されるパルスをそれぞれ計数する。

【００６５】各計数回路４７の計数結果はラッチ回路４
８によってラッチされ、ヒストグラムとして出力され
る。

【００６６】制御回路４９は、例えば制御手段７０から
のモード信号Ｍが観測モードを指定しているときにはデ
コーダ４６の各出力端子から出力されるパルス信号を各
計数回路４７で計数させ、モード信号Ｍが特性評価モー
ドに切り換わったときには、ラッチ回路４８にラッチ信
号Ｌｃを出力して、各計数回路４７の計数結果をラッチ
させて、特性評価処理手段５０へ出力させる。

【００６７】なお、制御回路４９からのリセット信号Ｃ
Ｌによって観測時間がスタートする直前に毎回各計数回
路４７をリセットして各計数回路４７の出力を０に初期
化してから観測を開始すれば、その観測時間が終了した
ときに各計数回路４７の計数結果がその観測時間におけ
る頻度値をそれぞれ示すことになる。

【００６８】また、図７で説明した計数回路と同様に、
各計数回路４７のリセットを行わずに、観測時間がスタ
ートする直前の各計数回路４７の出力値を図示しないメ
モリ（ラッチ回路）に記憶しておき、観測時間が終了し
たときの各計数回路４７の出力の前記記憶した計数結果
に対する増加分を演算手段によって求めて、この観測時
間におけるヒストグラムを検出することもできる。

【００６９】このような場合には、前記図７で説明した
計数回路のように、バイナリカウンタを用いずに、複数
（Ｈ）段構成のシフトレジスタの２つの所定段の出力の
排他的論理和を初段に帰還して２^H −１通りのＨビット
の異なるパターンを発生するクロック同期型のカウンタ
と、そのカウンタの歩進回数を検出する手段とによって
構成してもよい。

【００７０】このように、計数回路の出力をラッチし、
このラッチしたデータを読み出す方式では、計数回路が
次の観測期間の計数動作を行っている最中に前の観測時
間の計数結果を読み出すことができるので、連続観測が
可能となる。

【００７１】また、前記したように、瞬時パワーデータ
Ｄｐと瞬時周波数データＤｆとをデコードし、そのデコ
ード出力を各計数回路４７で計数する方式のヒストグラ
ム検出手段４０では、前記したメモリ４１を用いたもの
に比べて、回路の規模がやや大きくなるが動作速度が格
段に早くなり、パワー・周波数検出手段２１のサンプリ
ング速度を上げることができる。

【００７２】図１２に示したヒストグラム検出手段４０
は、図１０に示したヒストグラム検出手段４０と同様
に、比較器４５によって瞬時パワーデータＤｐを基準値
Ｄｒと比較し、瞬時パワーデータＤｐが基準値Ｄｒより
大きい場合だけデコーダ４６が動作しするように構成し
て、背景雑音のヒストグラムを検出しないようにしてい
る。この場合でも、前記したように、基準値Ｄｒを上限
値Ｄｒ１と下限値Ｄｒ２にして、背景雑音だけでなく、
分析対象帯域内における観測対象外の強力な信号のヒス
トグラムを省くことができる。

【００７３】特定評価処理手段５０は、ヒストグラム検
出手段４０によって検出された瞬時パワーと瞬時周波数
を組とする２次元のヒストグラムＨ（ｐ_i ，ｆ_j ）に基
づいて、観測時間内に入力された信号の特性評価のため
の処理を行い、その処理結果を出力手段６０に出力す
る。出力手段６０は、この特定評価処理手段５０の処理
結果を表示、印刷あるいは図示しない通信網を介して他
装置に出力する。

【００７４】この特性評価のための処理には、ヒストグ
ラム表示処理、スペクトラム検出処理、パワー確率分布
検出処理等が含まれ、どの処理を行うかは制御手段７０
によって指定される。

【００７５】ヒストグラム表示処理は、ヒストグラム検
出手段４０によって検出された２次元のヒストグラムＨ
（ｐ_i ，ｆ_j ）をそのまま表示あるいは印字出力するた
めの処理であり、ヒストグラム検出手段４０によって検
出された２次元のヒストグラムＨ（ｐ_i ，ｆ_j ）を、例
えば、図１３にその一部を示すように周波数軸Ｘ、パワ
ー軸Ｙ、頻度軸Ｚの３次元座標空間に立体的に表示す
る。

【００７６】なお、前記したように、パワー・周波数検
出手段２１において、瞬時パワーおよび瞬時周波数を相
対量で検出している場合には、この座標空間の表示の際
に、周波数軸Ｘおよびパワー軸Ｙにパワーおよび周波数
の相対量を絶対量に換算して目盛付けを行う。

【００７７】また、スペクトラム検出処理は、各周波数
毎の瞬時パワーの平均値やピーク値を求めて周波数軸上
に表示するためのものである。

【００７８】即ち、ヒストグラム検出手段４０によって
検出されたヒストグラムＨ（ｐ_i ，ｆ_j ）のうち、周波
数が等しいヒストグラムの平均パワーＰａを以下の演算
によって各周波数毎に求める。

【００７９】Ｐａ（ｆ₀ ）＝〔Σ_i ｐ_i ・Ｈ（ｐ_i ，ｆ₀ ）〕／ＡＰａ（ｆ₁ ）＝〔Σ_i ｐ_i ・Ｈ（ｐ_i ，ｆ₁ ）〕／Ａ ……… Ｐａ（ｆ_L ）＝〔Σ_i ｐ_i ・Ｈ（ｐ_i ，ｆ_L ）〕／Ａ

【００８０】ただし、記号Σ_i はｉ＝０〜Ｋの総和を示
し、ｐ_i は瞬時パワー、ｆ₀ 〜ｆ_Lは瞬時周波数を示
す。また、Ａは標本総数（観測時間中のサンプリング回
数）であり、Ａ＝Σ_i,j Ｈ（ｐ_i ，ｆ_j ）と表わすこと
もできる（記号Σ_i,j は、ｉ＝０〜Ｋ、ｊ＝０〜Ｌの総
和を示す）。

【００８１】そして、この演算によって得られた各周波
数毎の平均パワーＰａ（ｆ_j ）を、図１４に示すように
周波数軸上に表示する。

【００８２】この表示から、観測時間中に入力された信
号の周波数毎の平均パワーを把握することができる。

【００８３】また、各周波数毎のｍ次モーメントを求め
る場合には、次式の演算を行う。Ｐm （ｆ_j ）＝Σ_i ｐ_i ^m ・Ｈ（ｐ_i ，ｆ_j ）／Ａ

【００８４】また、ピークパワーＰｐについてのスペク
トラム検出処理を行う場合には、同一周波数のヒストグ
ラムＨ（ｐ_i ，ｆ_j ）のうち瞬時パワーが最大のものを
各周波数毎に求めて、図１４のように各周波数毎の最大
瞬時パワー値Ｐｐ（ｆ_j ）を周波数軸上に表示する。

【００８５】また、パワー確率分布検出処理では、ヒス
トグラムＨ（ｐ_i ，ｆ_j ）のうち、瞬時パワーが等しい
もの総和の確率を、次の演算によって各瞬時パワー毎に
求める。

【００８６】Ｑ（ｐ₀ ）＝Σ_j Ｈ（ｐ₀ ，ｆ_j ）／ＡＱ（ｐ₁ ）＝Σ_j Ｈ（ｐ₁ ，ｆ_j ）／Ａ ………… Ｑ（ｐ_K ）＝Σ_j Ｈ（ｐ_K ，ｆ_j ）／Ａ

【００８７】そして、この演算によって得られた各瞬時
パワー毎の頻度の確率Ｑ（ｐ_i ）を、例えば図１５に示
すようにパワー軸上に表示する。

【００８８】この表示から、観測時間中に入力した信号
のパワーの確率分布を把握することができる。

【００８９】制御手段７０は、図示しない操作部等によ
って指定された観測時間や評価方法に基づいて、この信
号分析装置２０の動作モードの切り換え制御を行う。

【００９０】例えば、単発的に観測を行う場合には、所
定のタイミングから指定された観測時間だけ信号分析装
置２０を観測モードにし、観測時間が経過した後に特性
評価モードに切り換える。また、特性評価モード時には
操作部から指定された評価方法に対応する評価処理を特
性評価処理手段５０が行うように指示する。

【００９１】このように、実施形態の信号分析装置２０
では、分析対象帯域内の信号の瞬時パワーと瞬時周波数
の検出を並行して行ない、その瞬時パワーと瞬時周波数
を組とする２次元のヒストグラムを求め、このヒストグ
ラムに基づいて信号の特性評価を行うようにしている。

【００９２】このため、簡単な構成でありながら、観測
時間中に分析対象帯域内に突発的に現れる強い信号を見
逃すことなく、サンプリング速度等による帯域制限を受
けずに広い分析帯域を確保できる。

【００９３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の信号分析
装置は、パワー・周波数検出手段において分析対象帯域
内の信号の瞬時パワーと瞬時周波数の検出を並行して行
ない、その瞬時パワーと瞬時周波数を組とする２次元の
ヒストグラムをヒストグラム検出手段によって求め、こ
のヒストグラムに基づいて信号の特性評価を行うように
している。

【００９４】このため、簡単な構成でありながら、観測
時間中に分析対象帯域内に突発的に現れる強い信号を見
逃すことなく、サンプリング速度等による帯域制限を受
けずに広い分析帯域の観測が可能となる。

【００９５】また、パワー・周波数検出手段にログビデ
オ増幅器を用いたものでは、パワー・周波数検出手段自
体の構成を簡素化することができ、装置全体を小型化で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の全体構成を示すブロック図

【図２】実施形態の要部の構成例を示すブロック図

【図３】実施形態の要部の構成例を示すブロック図

【図４】実施形態の要部の構成例を示すブロック図

【図５】実施形態の要部の構成例を示すブロック図

【図６】実施形態の要部の構成例を示すブロック図

【図７】実施形態の要部の構成例を示すブロック図

【図８】実施形態の要部の構成例を示すブロック図

【図９】メモリに記憶されるヒストグラムを示す図

【図１０】実施形態の要部の構成例を示すブロック図

【図１１】実施形態の要部の構成例を示すブロック図

【図１２】実施形態の要部の構成例を示すブロック図

【図１３】実施形態の処理結果の一例を示す図

【図１４】実施形態の処理結果の一例を示す図

【図１５】実施形態の処理結果の一例を示す図

【符号の説明】

２０信号分析装置２０ａ入力端子２１パワー・周波数検出手段２２フィルタ２３増幅器２４パワー検出回路２５周波数電圧変換回路２６、２７Ａ／Ｄ変換器２８周波数計数回路２９ログビデオ増幅器３１光パワー検出器３２光波長検出器４０ヒストグラム検出手段４１メモリ４２読み書き制御回路４３加算器４４ラッチ回路４５比較器４６デコーダ４７計数回路４８ラッチ回路４９制御回路５０特性評価処理手段６０出力手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平５−215795（ＪＰ，Ａ) 特開平２−36364（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01R 23/16 G01J 3/28

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】入力端子（２０ａ）と、前記入力端子に入力される分析対象帯域内の信号の瞬時
パワーと瞬時周波数とを並行して検出し、ディジタル値
で順次出力するパワー・周波数検出手段（２１）と、前記パワー・周波数検出手段から順次出力される瞬時パ
ワーと瞬時周波数を受けて、瞬時パワーと瞬時周波数と
を組とする２次元のヒストグラムを求めるヒストグラム
検出手段（４０）とを備え、前記ヒストグラム検出手段によって検出された２次元の
ヒストグラムに基づいて、前記入力端子に入力された信
号の分析を行うことを特徴とする信号分析装置。
【請求項２】前記パワー・周波数検出手段は、前記入力端子に入力される分析対象帯域内の信号の強度
を検出し、その信号強度に対応する強度信号を出力する
とともに、入力された信号を制限増幅して出力するログ
ビデオ増幅器（２９）を有し、前記ログビデオ増幅器の強度信号出力と制限増幅出力と
から瞬時電力および瞬時周波数を検出してディジタル値
で出力するように構成されていることを特徴とする請求
項１記載の信号分析装置。