JP3323293B2

JP3323293B2 - スペクトラムアナライザのトラッキングエラー自動補正回路

Info

Publication number: JP3323293B2
Application number: JP19308793A
Authority: JP
Inventors: 栄二森; 豊植木
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 1993-07-08
Filing date: 1993-07-08
Publication date: 2002-09-09
Anticipated expiration: 2017-09-09
Also published as: JPH0727797A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、トラッキングジェネ
レータ（以後ＴＧと称す）を内蔵するスペクトラムアナ
ライザにおいて、送信側のＴＧ周波数と受信側のスペク
トラムアナライザの周波数のずれを監視して、所定の範
囲を外れた場合は、当該ＴＧ側の発振周波数を微調整す
る。これによりトラッキングエラーによる測定誤差が発
生しない様にする回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３に、従来のスペクトラムアナライザ
の一実施例の構成ブロック図を示す。トラッキングエラ
ーとは、狭帯域バンドパスフィルタであるＢＰＦ１６の
中心周波数（ｆ８）と、実際に受信した信号がミキシン
グされて当該ＢＰＦに入力する周波数（ｆ７）とが、周
囲温度等の変化により一致しなくなって受信信号レベル
の低下をもたらす現象である。このトラッキングエラー
は、測定バンド幅の選択をシャープにする程顕著になっ
てくる。これによって測定の誤差が発生することは測定
器の性能低下を招くため好ましくない現象である。

【０００３】一般に、ブロードなバンド幅のレンジ（例
えば１０ＫＨｚ）では、出力レベルの低下することはな
く問題にならない。逆に、シャープなバンド幅のレンジ
（例えばバンド幅２００Ｈｚ）では、周囲の温度変化に
より当該ＢＰＦの中心周波数がバンド幅の範囲を外れて
くる。この結果、出力レベルが低下してくる。これをな
くするには、必要に応じてこれを調整する手段が必要で
ある。

【０００４】従来のトラッキングエラーの修正方法を説
明する。まず、使用者が、外部ケーブル３３（セミリジ
ット・ケーブル等）でＴＧ出力３１と受信入力３２をつ
なぐ。次に、スペクトラムアナライザのスイッチを押し
てキャリブレーション機能を実行させる。すると、スペ
クトラムアナライザが、トラッキングエラー補正のキャ
リブレーションを開始する。

【０００５】ここで、シンセサイザ１７（電圧可変発振
器及び信号分配回路）の周波数は、キャリブレーション
には関係ないので任意の周波数に設定しておく。発振器
２１のｆ２発振周波数は、例えば４ＧＨｚで、微少な周
波数（例えば±５ＫＨｚ）の可変ができる。一方発振器
１７は、固定周波数の発振器である。

【０００６】ＴＧ側の出力周波数ｆ３は、受信側と共通
のシンセサイザ１７の信号をミキサ２０の一方の入力に
与え、当該ミキサ２０の他方の入力には発振器２１の信
号を入力してミキシング（ｆ３＝ｆ１−ｆ２）した出力
を次の出力部１９に供給する。ここで、入力信号は、当
該出力部にあるローパスフィルタとバッファアンプとア
ッテネータで所定の出力レベルにした後ＴＧ出力３１す
る。そして、この出力信号は、外部ケーブル３３を通し
て受信側の入力３２に与える。

【０００７】つぎに、受信側では、受信入力信号は、ア
ッテネータ部１１のアッテネータを通過後、ミキサ１２
の一方の入力に供給する。このミキサ１２の他方の入力
には、ＴＧ側と共通のシンセサイザ１７の信号を入力し
て当該ミキサ１２でミキシング後、この出力周波数ｆ５
をローパスフィルタを通過させた後、次のミキサ１５の
一方の入力に供給する。

【０００８】そして、このミキサ１５の他方の入力に
は、固定発振器１７の出力周波数信号ｆ６を入力して当
該ミキサ１５でミキシング後、この出力周波数ｆ７をバ
ンドパスフィルタのＢＰＦ１６の入力に供給する。この
ＢＰＦは、内部に第２、第３のミキサを有していて所要
の周波数まで下げていく。そして狭帯域ＢＰＦ（例えば
水晶フィルタ）やＬＣ同調フィルタ等により所定のバン
ド幅で通過させた後、信号出力３４する。そしてこの信
号レベルをＡＤコンバータでデジタル処理することで各
周波数のスペクトラムデータが得られる。

【０００９】ここで、発振器２１と１７は、ＰＬＬ方式
による発振器である為、周波数がずれることはない。ま
た、シンセサイザ１７は、電圧可変発振器であるが、Ｔ
Ｇ側と受信側で両方に供給しているので、ミキサ１２で
ミキシング後の出力周波数は、相殺されて常に一定の周
波数（ｆ５＝ｆ２）であり影響しない。この結果、ミキ
サ１５の出力周波数ｆ７も、シンセサイザのスイープ周
波数にかかわらず常に一定周波数である。

【００１０】ところが、ＢＰＦ１６で使用している狭帯
域ＢＰＦの中心周波数は温度特性を持っている。その値
は、およそ±３〜１０ＰＰＭ／℃程度の変動である。こ
の値は、例えばｆ８＝３．５８ＭＨｚでは、周囲温度５
０℃変化した時、±１７００Ｈｚ程も変動してしまうこ
とになる。この周波数変動値に影響は、フィルタのバン
ド幅設定を狭く設定（例えば２００Ｈｚバンド幅設定）
すると容易にバンド幅の範囲を外れてしまい、出力レベ
ルの低下が顕著に現れてくる。その結果大きな誤差とな
り、測定上の問題となっている。

【００１１】上記の問題がある為に、従来においては、
下記のようにしている。第一は、使用者がキャリブレー
ションを必要としたときに、外部ケーブル３３で図３の
ように接続後、手動でキャリブレーション機能を実行さ
せる。この手段は、発振器２１の発振周波数をＣＰＵが
測定制御して、ＢＰＦ１６の中心周波数に合わせるよう
にする。つまり、ＴＧ側出力周波数を微調整している。

【００１２】第二は、ＢＰＦ１６の中心周波数のずれを
補正する手段である。この手段は、特開昭５７−１６６
５６６に出願されている「トラッキングエラー補正回
路」である。この手段は、水晶フィルタに直列にバリキ
ャップダイオードを設けて水晶フィルタの中心周波数を
変えることで実現している。つまり、受信側ＩＦ周波数
を微調整している。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】先にも説明したよう
に、当該ＢＰＦのフィルタのバンド幅設定を狭く設定し
て測定使用するときに、温度特性や経時変化によってＴ
Ｇ出力周波数とＩＦ側の同調周波数（ＩＦ周波数）との
間に周波数のずれが生ずる。いわゆるトラッキングエラ
ーの為、出力レベルが低下して測定誤差が生ずる問題が
ある。

【００１４】そこで、本発明が解決しようとする課題
は、キャリブレーション用回路を設けてキャリブレーシ
ョン時にＩＦ側の中心周波数を求めて、求めた中心周波
数に合わせる様にＴＧ側の発振器を設定する構成とす
る。これにより、常に安定した測定を提供することを目
的とする。

【００１５】

【課題を解決する為の手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、シンセサイザ１３と、可変発振器２１
とミキサ１２、１５、２０と、固定発振器１７と、スイ
ッチ１４と、アッテネータ１８とＢＰＦ１６と制御部２
３とで構成している。そして、随時または一定温度以上
の変化によりキャリブレーション実行して、ＩＦ中心周
波数を求める。そしてこの値を当該発振器２１に設定す
ることで、トラッキングエラーをなくする手段としてい
る。

【００１６】トラッキングジェネレータを内蔵したスペ
クトラムアナライザにおいては、ＴＧ部２２にＩＦ周波
数と同じ周波数の発振器２１を設ける。そして、測定時
とキャリブレーション時の切り替え用のスイッチ１４を
設ける。このスイッチは、外部受信信号と当該発振器２
１の何れか一方を選択するスイッチである。

【００１７】ここで、当該発振器２１の出力と当該スイ
ッチの間に、信号レベルを減衰させて供給するアッテネ
ータ１８を設ける。この理由は、本来の受信信号の測定
時にスイッチのアイソレーション不足からくる発振器２
１の信号漏れによって残留スプリアスの影響を与える事
をなくする為である。

【００１８】まず、キャリブレーション実行時は、当該
スイッチをＴＧ側に切り替える。そして当該発振器２１
をスイープして各周波数毎のＢＰＦ１６の出力レベル３
４を読み取る。この結果、最大出力レベル位置の周波数
値が分かる。これが、すなわちＩＦ中心周波数として求
まる。そしてこの周波数値を当該発振器２１に設定す
る。最後に、スイッチを測定側に切り替えて本来の測定
に供する。これら一連の動作を制御部２３のＣＰＵが制
御する。

【００１９】接続関係としては、微調整可能な発振器２
１の出力信号をミキサ２０の一方の入力に与え、かつア
ッテネータ１８の入力端子にも与える。シンセサイザ１
３の出力信号を当該ミキサ２０の他方に与え、かつミキ
サ１２の一方にも与える。当該ミキサ２０の出力信号
は、出力部１９の入力に供給し、当該出力部１９の出力
信号がＴＧ出力信号として外部の被測定機（ＤＵＴ）に
供される。

【００２０】そして、ＤＵＴから入力された受信入力信
号は、アッテネータ１１を経由してミキサ１２の他方の
入力に供給する。当該ミキサ１２の出力信号は、スイッ
チ１４の一方の入力に接続し、アッテネータ１８の出力
信号は当該スイッチの他方の入力に接続する。そして、
当該スイッチの出力信号は、ミキサ１５の一方の入力に
供給する。また発振器１７の出力信号は、当該ミキサ１
５の他方の入力に供給する。そして、当該ミキサ１５の
出力信号は、ＢＰＦ１６の入力に供給する。そして、当
該ＢＰＦの出力は、出力レベルの測定用に出力する。

【００２１】以上を具備して構成手段とした、トラッキ
ングジェネレータ内蔵型スペクトラムアナライザのトラ
ッキングエラー自動補正手段である。

【００２２】

【作用】発振器２１はＢＰＦ１６内にある水晶フィルタ
の中心周波数が、部品ばらつきによるずれがあったり、
または周囲温度変化によりずれてくるのを補正すること
が出来るようにするために、発振周波数の微調整する働
きを持っている。また、キャリブレーション実行時には
ＩＦ周波数前後をスイープすることで、中心周波数を求
めるときにも使用する働きがある。

【００２３】アッテネータ１８は、残留スプリアスの発
生を抑制する。すなわち、発振器２１の周波数がＩＦ周
波数と同じである為に、スイッチ１４では、ストレー容
量があるためにアイソレーション不足となっている。そ
の結果、当該発振器２１の信号がミキサ１５に漏れるこ
とになり、あたかも受信信号として測定されてしまう。
これをなくするためにアッテネータ１８を挿入してい
る。つまり、必要最低限度の信号レベルに押さえること
で漏れによる誤測定を防止する作用がある。

【００２４】スイッチ１４は、通常測定時には、外部受
信信号側に切り替える働きを有し、また、キャリブレー
ション時には、発振器２１の信号に切り替えてミキサ１
５に供給する働きを持つ。

【００２５】全体として、トラッキングエラーのずれ及
びその有無を測定するキャリブレーションを随時実施し
て容易に補正をすることができる。この結果、常に安定
した受信信号レベルの測定を可能になり、測定誤差の発
生をなくする働きを有する。

【００２６】

【実施例】本発明の実施例について、図１の本発明のス
ペクトラムアナライザの一実施例の構成ブロック図を参
照して説明する。

【００２７】概要を説明すると、キャリブレーション実
施時には、外部受信信号を切り放し、代わりに発振器２
１の出力信号を、直接スイッチ１４を経由してＩＦ側に
印加する。その後、当該発振器２１をスイープして出力
信号３４が最大になる周波数を求める。以上のようにし
て求めた最大出力レベルの周波数が求める中心周波数で
ある。その後、発振器２１はこの周波数に設定して、以
後の測定に供する。ここで、ＴＧ出力周波数は、シンセ
サイザ１３のスイープ周波数と発振器２１を差し引いた
周波数がＴＧ出力周波数となっている。この為、当該シ
ンセサイザには、当該発振器２１の前回との差分の周波
数値を当該シンセサイザにオフセット加算する。これに
より、キャリブレーション前と同じスイープ範囲をスイ
ープさせることが出来、本来の測定に支障を与えないよ
うにしている。

【００２８】キャリブレーションを実行する条件は、自
動実行や、手動実行の各方法がある。第１は、機内温度
センサを設けて、一定温度以上の変化があったら実行す
る方法である。第２は、一定時間毎に実行する方法であ
る。このインターバル時間は任意に設定できる。第３
は、ユーザーがキャリブレーション実行を指示した時に
手動で実行する方法である。第４は、受信信号データの
サンプリング後の空き時間を利用してキャリブレーショ
ンを実行させる方法である。第５の方法は、上記の実行
方法の組み合わせ選択である。つまり、単独でも、複数
の組み合わせでの実行させても良い。

【００２９】また、上記実行条件には、スペクトラムア
ナライザのバンド幅選択度がシャープに選択される程多
くしたりすることも出来る。これは、例えばバンド幅設
定が５ＫＨｚ以上では、キャリブレーション不要であ
り、また、バンド幅設定が５０Ｈｚであれば±１℃毎に
キャリブレーションを実行すると言った具合である。こ
の組み合わせ条件は、予め不揮発性メモリ等に設けてお
きユーザーが任意に変更できるようにしても良い。

【００３０】例えば温度条件の例では、前回のキャリブ
レーション温度に対して所定温度以上の変化（例えば±
３℃）した時に、実行を開始する。ここではキャリブレ
ーション条件として温度センサの例を示したが、上記説
明にもあるように、一定時間毎に実行しても良く、ま
た、測定の空き時間を利用して実行する方法で行っても
良い。

【００３１】キャリブレーションの実施例を説明する。
まず、キャリブレーション開始時は、スイッチ１４を切
り替える。外部受信入力４１を切り放し、発振器２１の
出力信号４２をアッテネータ１８を介してスイッチ１４
の入力４２に供給し、スイッチ切り替え出力４３からミ
キサ１５の入力に供給する。

【００３２】ここで当該アッテネータは、例えば８０ｄ
ｂ以上の減衰量を持たせる。この理由は、発振器２１の
周波数がＩＦ周波数と同じである為に、本来の外部受信
信号（特に微弱な信号）の測定には、逆にスプリアスと
して邪魔を与える存在になるからである。このために、
発振器２１の信号は、測定時において影響を与えないよ
うにする必要があるため、ここにアッテネータ１８を入
れておく。

【００３３】ここで、４ＧＨｚ程度の高周波になってく
ると、当該スイッチは、アイソレーションを十分には得
られない問題がある。例えば図２に示すように切り替え
スイッチを１４Ａと１４Ｂの２段で構成した場合におい
ても、３０〜４０ｄｂ程度のアイソレーションしか得ら
れない。これは、スイッチ１４の接点間のストレー容量
によりアイソレーションをとれないためである。この理
由から、スイッチの入力４２の信号レベルは、なるべく
小さくしてから供給する。要するに、キャリブレーショ
ン時は、中心周波数さえ求まれば良いのである。

【００３４】つぎに、中心周波数を求めるキャリブレー
ション手順を示す。あらかじめ当該スイッチをＴＧ側に
切り替えておく。そして発振器２１をスイープして各ス
イープ周波数毎の出力３４のレベルを読み取る。この結
果、最大出力レベル点の周波数が求まる。そしてこの周
波数が、現在の周囲温度及び装置状態でのＩＦ中心周波
数であることが求まる。この求めた中心周波数を発振器
２１に設定後、当該スイッチを測定側に戻してキャリブ
レーションを完了する。

【００３５】また前にも説明したように、発振器２１の
前回と今回の差分値をシンセサイザ１３にオフセット加
算しておくことは、言うまでもない。この理由は、ＴＧ
出力周波数スイープ範囲は、キャリブレーション前と同
じ範囲をスイープする必要があるからである。そして、
上記一連のキャリブレーション動作は、制御部２３のＣ
ＰＵが実行制御する。

【００３６】ここで、当該発振器２１（ＰＬＬ発振器）
のスイープ周波数幅は、例えば４ＧＨｚ±５ＫＨｚのス
イープ幅を持っている。このスイープ幅は、主にＩＦ中
心周波数を決める水晶フィルタの温度特性と、水晶フィ
ルタ部品の固有振動数のばらつき範囲を考慮したスイー
プ範囲をスイープできるようにしておく。

【００３７】また温度センサを設けている場合には、次
の方法を取ることもできる。すなわち、各温度毎に求め
た中心周波数の変化分データをあらかじめ不揮発性メモ
リに保存しておく。そして、使用時に各温度に対応した
中心周波数の設定データを当該メモリから読み出して当
該発振器２１に設定する。この方法によれば、外部にＴ
Ｇ出力する周波数が、キャリブレーションの都度周波数
ずれをもたらしたり、または出力一時停止する必要がな
くなる。この結果、使用者のスペクトラム測定に支障を
与える条件をなくすることもできる。

【００３８】また別の方法としてはつぎのキャリブレー
ション方法がある。すなわち、ＴＧ出力周波数はｆ３＝
ｆ１−ｆ２であるから、発振器２１をキャリブレーショ
ン時に変更した周波数Δｆを当該シンセサイザ側のスイ
ープ用ランプ電圧に加算する。、この結果、ＴＧ出力周
波数を変えないようにしながら同時にキャリブレーショ
ンが実施できる。この方法の場合は、スペクトラムアナ
ライザとしての受信信号のスペクトラム測定は出来ない
が外部へのＴＧ出力周波数に影響を与えることなく随時
キャリブレーションを実施することが可能である。

【００３９】スイッチ１４は、ミキサ１２とミキサ１５
の間に入れている。他の方法としては、ＴＧ出力３１の
出力の一部を当該スイッチを設けて受信側入力３２に供
給する方法が考えられるが、ここの周波数は周波数範囲
が広くかつ広帯域のスイッチが必要となるため得策では
ない。

【００４０】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、下記に記載されるような効果を奏する。

【００４１】随時トラッキングエラーのずれ及びその有
無を測定するキャリブレーションを実施して容易に補正
をすることができこととなった。この結果、周囲温度の
変化（または部品の経時変化）があっても、キャリブレ
ーション実行によりトラッキングエラーがなくすること
ができる。よって、常に安定した受信信号レベルのスペ
クトラム測定を可能になり、測定誤差の発生をなくする
効果を有し良好な測定を提供できる。

【００４２】また、電源投入後のウォームアップ時間
が、従来では３０分程度必要であったが、この時間を短
縮して測定を開始してもスペクトラム測定の測定精度が
低下することもなくなった。また、キャリブレーション
によりＩＦ中心周波数を補正することが出来るため、Ｂ
ＰＦ内で使用している水晶フィルタ部品を温度特性の良
好な高価な部品を使用する必要がなく、安価な部品が利
用できるようになりコストダウンが可能になった。

【００４３】

【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一実施例の
構成ブロック図である。

【図２】本発明のスイッチの内部回路構成の一例を示す
図である。

【図３】従来のスペクトラムアナライザの一実施例の構
成ブロック図のである。

【符号の説明】

１１アッテネータ部１２、１５、２０ミキサ１３シンセサイザ１４スイッチ１６ＢＰＦ１７、２１発振器１８アッテネータ１９出力部２２ＴＧ部２３制御部

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01R 23/173 G01R 35/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】トラッキングジェネレータを内蔵したス
ペクトラムアナライザのトラッキングエラー自動補正回
路において、ＴＧ部にＩＦ周波数をスイープ発生できる可変発振器
（２１）と、測定時とキャリブレーション時の切り替え用のスイッチ
として、外部受信信号と当該発振器（２１）の何れか一
方を選択し、且つ受信入力（３２）を測定する通常の場
合において当該発振器（２１）からの信号漏れによって
残留スプリアスの影響を防止できるスイッチ（１４）
と、当該発振器（２１）の出力を所定に減衰して当該スイッ
チ（１４）に供給するアッテネータ（１８）と、当該発振器（２１）を供給した状態で、所定にスイープ
してキャリブレーションを実行し、これに基づいてＩＦ
フィルタの中心周波数を求める制御部（２３）と、以上を具備してトラッキングエラーに伴う外部受信信号
の測定誤差を自動的に補正することを特徴とした、スペ
クトラムアナライザのトラッキングエラー自動補正回
路。