JP3381109B2 - Transfer function measurement device - Google Patents

Transfer function measurement device

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JP3381109B2
JP3381109B2 JP32837094A JP32837094A JP3381109B2 JP 3381109 B2 JP3381109 B2 JP 3381109B2 JP 32837094 A JP32837094 A JP 32837094A JP 32837094 A JP32837094 A JP 32837094A JP 3381109 B2 JP3381109 B2 JP 3381109B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、被測定物に供給する入
力信号と被測定物からの出力信号とから被測定物の伝達
関数を求める伝達関数測定装置、特に高速フーリエ変換
処理によりディジタル的に伝達関数を測定する測定器に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a transfer function measuring device for obtaining a transfer function of an object to be measured from an input signal supplied to the object to be measured and an output signal from the object to be measured. The present invention relates to a measuring device for measuring a transfer function.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、フーリエ変換によって変換された
データは、周波数上でリニアに等間隔に並ぶ。このデー
タを対数の周波数軸上で見た場合に、フーリエ変換のポ
イント数が少ないと、低い周波数においてデータの間隔
が空き、精度が取れない。
2. Description of the Related Art Conventionally, data converted by Fourier transform are linearly arranged at equal intervals on a frequency. When this data is viewed on the logarithmic frequency axis, if the number of points of the Fourier transform is small, the data intervals are vacant at low frequencies and accuracy cannot be obtained.

【0003】従って、対数の周波数軸上で、低い周波数
において周波数の分解能を上げるためには、所望する周
波数分解能を満足するまで高速フーリエ変換のポイント
数を大きくして伝達関数を測定する方法、もしくは、帯
域を分割して、その帯域毎に異なるサンプリング周波数
でサンプリングを行い、少ないポイント数の高速フーリ
エ変換を行うことにより各帯域毎の伝達関数を測定し、
この測定結果を一つの対数の周波数軸上に表す方法があ
る。
Therefore, in order to increase the frequency resolution at a low frequency on the logarithmic frequency axis, the number of points of the fast Fourier transform is increased until the desired frequency resolution is satisfied, or the transfer function is measured, or , The band is divided, sampling is performed at different sampling frequencies for each band, and the transfer function for each band is measured by performing fast Fourier transform with a small number of points.
There is a method of expressing this measurement result on one logarithmic frequency axis.

【0004】上述の、帯域を分割し、高速フーリエ変換
のポイント数を大きくせずに、低い周波数で周波数分解
能を上げる方法としては、異なるサンプリング周波数に
設定された2チャンネルの高速フーリエ変換(FFT)
アナライザを上記分割された帯域の数だけ用意して、各
FFTアナライザで伝達特性データを測定し、この伝達
特性データを、例えばGPIB(General Purpose Inter
face Bus) をインターフェイスに用いてコンピュータに
取り込み、このコンピュータにおいて各伝達特性データ
を一つの対数の周波数軸上に表示するものがある。
As a method of dividing the band and increasing the frequency resolution at a low frequency without increasing the number of points of the fast Fourier transform, two-channel fast Fourier transform (FFT) set at different sampling frequencies is used.
The analyzers are prepared by the number of the divided bands, the transfer characteristic data is measured by each FFT analyzer, and this transfer characteristic data is used, for example, in GPIB (General Purpose Inter
There is a method in which face bus) is used as an interface and is taken into a computer, and each transfer characteristic data is displayed on one logarithmic frequency axis in this computer.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した方
法において、所望する周波数分解能を満足するまで高速
フーリエ変換のポイント数を大きくしてしまうと、処理
時間が大幅に増加し、ハードウェアもより大きな構成の
ものが必要になる。
By the way, in the above-mentioned method, if the number of points of the fast Fourier transform is increased until the desired frequency resolution is satisfied, the processing time is significantly increased and the hardware is also larger. You need a configuration.

【0006】また、上述した従来のFFTアナライザを
用いて、帯域分割及び各帯域毎の高速フーリエ変換を行
う場合には、測定結果の表示用のコンピュータの他に各
帯域分の2チャンネルFFTアナライザが必要となり、
これらの機器を備えたシステムは大規模なものとなって
しまう。
When performing band division and fast Fourier transform for each band using the above-mentioned conventional FFT analyzer, a 2-channel FFT analyzer for each band is provided in addition to the computer for displaying the measurement result. Required,
A system equipped with these devices becomes large-scale.

【0007】そこで、本発明は上述の実情に鑑み、ハー
ドウェアの構成を小さくし、処理時間を短縮することが
できる伝達関数測定装置を提供するものである。
In view of the above-mentioned circumstances, the present invention provides a transfer function measuring device capable of reducing the hardware configuration and processing time.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明に係る伝達関数測
定装置は、被測定物に入力する入力信号及びこの入力信
号を入力した被測定物からの出力信号を用いて被測定物
の伝達関数を算出する伝達関数測定装置において、上記
入力信号及び出力信号に対してローパスフィルタに通
し、このローパスフィルタから得られた信号データを間
引くダウンサンプリング処理を繰り返して行うことによ
り複数の帯域に分割する帯域分割手段と、上記帯域分割
手段からの帯域毎の入力信号及び出力信号にそれぞれ直
交変換を行う直交変換手段と、上記直交変換手段からの
帯域毎の入力信号及び出力信号のスペクトルを用いて上
記入力信号及び出力信号のパワースペクトルを帯域毎に
算出するパワースペクトル算出手段と、上記パワースペ
クトル算出手段からの入力信号及び出力信号のパワース
ペクトルを用いて被測定物の伝達特性を帯域毎に算出す
る伝達特性算出手段とを有し、上記伝達特性算出手段か
らの帯域毎の伝達特性を合成して被測定物の伝達特性を
得るものであることにより上記課題を解決する。
A transfer function measuring device according to the present invention uses a transfer function of an object to be measured by using an input signal input to the object to be measured and an output signal from the object to be measured to which the input signal is input. In the transfer function measuring device for calculating, a band to be divided into a plurality of bands by passing the input signal and the output signal through a low-pass filter, and repeatedly performing downsampling processing for thinning out the signal data obtained from the low-pass filter. Dividing means, orthogonal transformation means for performing orthogonal transformation on the input signal and output signal for each band from the band dividing means, and the input using the spectrum of the input signal and output signal for each band from the orthogonal transformation means From the power spectrum calculating means for calculating the power spectrum of the signal and the output signal for each band, and the power spectrum calculating means And a transfer characteristic calculating means for calculating the transfer characteristics of the measured object for each band using the power spectra of the input signal and the output signal, and combining the transfer characteristics for each band from the transfer characteristic calculating means to measure the measured object. The above problem is solved by obtaining the transfer characteristics of an object.

【0009】また、さらに上記伝達特性を1つのグラフ
として表示するための表示手段を備えることができる。
さらに、上記帯域分割手段におけるローパスフィルタ
は、有限長インパルス応答(FIR)フィルタからな
り、各帯域毎の有限長インパルス応答(FIR)フィル
タはそのタップ数及び係数値が同一であるものを使用す
ることができる。さらにまた、上記帯域分割手段におけ
るローパスフィルタは、その動作クロック周波数の1/
4の周波数以上の成分を遮断すると共に、少なくとも上
記動作クロック周波数の1/8の周波数以下の成分を通
過させるものとすることができる。また、上記パワース
ペクトル算出手段では、上記直交変換手段からの入力信
号のスペクトルに、上記直交変換手段からの出力信号の
スペクトルを乗算して帯域毎のクロススペクトルを算出
することを特徴とする。
Further, display means for displaying the above-mentioned transfer characteristic as one graph can be provided.
Further, the low-pass filter in the band dividing means is a finite length impulse response (FIR) filter, and the finite length impulse response (FIR) filter for each band has the same tap number and coefficient value. You can Furthermore, the low-pass filter in the band dividing means is 1 / of the operating clock frequency.
It is possible to cut off components having a frequency of 4 or more and pass at least components having a frequency of ⅛ or less of the operating clock frequency. Further, the power spectrum calculating means is characterized in that the spectrum of the input signal from the orthogonal transforming means is multiplied by the spectrum of the output signal from the orthogonal transforming means to calculate a cross spectrum for each band.

【0010】また、上記直交変換手段における直交変換
処理を複数回繰り返して行い、上記パワースペクトル算
出手段では、上記直交変換手段からの複数の入力信号及
び出力信号のスペクトルを用いて複数の入力信号及び出
力信号のパワースペクトル、及びクロススペクトルを算
出し、これら複数の入力信号及び出力信号のパワースペ
クトル、及びクロススペクトルを用いて入力信号及び出
力信号のパワースペクトルの平均値及びクロススペクト
ルの平均値を求め、上記伝達特性算出手段では上記入力
信号のパワースペクトルの平均値と上記クロススペクト
ルの平均値とを用いて上記被測定物の伝達特性を算出す
ることを特徴とする。
Further, the orthogonal transform processing in the orthogonal transform means is repeated a plurality of times, and the power spectrum calculation means uses the spectra of the plurality of input signals and output signals from the orthogonal transform means to obtain a plurality of input signals and The power spectrum of the output signal and the cross spectrum are calculated, and the average value of the power spectrum of the input signal and the output signal and the average value of the cross spectrum are obtained by using the power spectra of the plurality of input signals and the output signal and the cross spectrum. The transfer characteristic calculating means calculates the transfer characteristic of the device under test using the average value of the power spectrum of the input signal and the average value of the cross spectrum.

【0011】さらに、上記入力信号及び出力信号のパワ
ースペクトルの平均値と上記クロススペクトルの平均値
とを用いてコヒーレンスの値を計算するコヒーレンス算
出手段を有し、上記判別手段では上記入力信号のパワー
スペクトルの平均値のレベルと上記コヒーレンス算出手
段からのコヒーレンスの値とが一定値以上であるか否か
を判別することを特徴とする。
Further, there is a coherence calculating means for calculating a coherence value using the average value of the power spectra of the input signal and the output signal and the average value of the cross spectrum, and the discriminating means has the power of the input signal. It is characterized in that it is judged whether or not the level of the average value of the spectrum and the value of the coherence from the coherence calculating means are above a certain value.

【0012】[0012]

【作用】本発明においては、入力信号及び出力信号に対
してローパスフィルタに通して信号データを間引くダウ
ンサンプリング処理を繰り返して行うことにより複数の
帯域に分割し、この入力信号及び出力信号にそれぞれ直
交変換を行って入力信号及び出力信号のスペクトルを
得、これら入力信号及び出力信号のスペクトルを用いて
上記入力信号及び出力信号のパワースペクトルを帯域毎
に算出した後に被測定物の伝達特性を求めることによ
り、各帯域で同じポイント数の直交変換を行うので、被
測定物の伝達関数の測定時の処理操作が簡単になる。
In the present invention, the input signal and the output signal are divided into a plurality of bands by repeatedly performing the down-sampling process of passing the signal data through the low pass filter and thinning out the signal data, and the input signal and the output signal are orthogonal to each other. Obtaining the transfer characteristics of the DUT after performing the conversion to obtain the spectrum of the input signal and the output signal, calculating the power spectrum of the input signal and the output signal for each band using the spectrum of the input signal and the output signal. By this, since the same number of points are orthogonally transformed in each band, the processing operation at the time of measuring the transfer function of the DUT is simplified.

【0013】ここで、上記パワースペクトル算出手段で
は、上記変換手段からの入力信号のスペクトルに、上記
変換手段からの出力信号のスペクトルを乗算して帯域毎
のクロススペクトルを算出することにより、伝達関数の
測定を高精度に行うことができる。
Here, the power spectrum calculating means calculates the cross spectrum for each band by multiplying the spectrum of the input signal from the converting means by the spectrum of the output signal from the converting means, thereby calculating the transfer function. Can be measured with high accuracy.

【0014】また、上記直交変換手段における直交変換
処理を複数回繰り返して行い、上記パワースペクトル算
出手段では、上記直交変換手段からの複数の入力信号及
び出力信号のスペクトルを用いて複数の入力信号及び出
力信号のパワースペクトル、及びクロススペクトルを算
出し、これら複数の入力信号及び出力信号のパワースペ
クトル、及びクロススペクトルを用いて入力信号及び出
力信号のパワースペクトルの平均値及びクロススペクト
ルの平均値を求め、上記伝達特性算出手段では上記入力
信号のパワースペクトルの平均値と上記クロススペクト
ルの平均値とを用いて上記被測定物の伝達特性を算出す
ることにより、求める伝達関数の信頼性を高めることが
できる。
Further, the orthogonal transform processing in the orthogonal transform means is repeated a plurality of times, and the power spectrum calculation means uses the spectra of the plurality of input signals and output signals from the orthogonal transform means to obtain a plurality of input signals and The power spectrum of the output signal and the cross spectrum are calculated, and the average value of the power spectrum of the input signal and the output signal and the average value of the cross spectrum are obtained by using the power spectra of the plurality of input signals and the output signal and the cross spectrum. The transfer characteristic calculation means calculates the transfer characteristic of the object to be measured using the average value of the power spectrum of the input signal and the average value of the cross spectrum, thereby improving the reliability of the transfer function to be obtained. it can.

【0015】さらに、上記入力信号及び出力信号のパワ
ースペクトルの平均値と上記クロススペクトルの平均値
とを用いてコヒーレンスの値を計算するコヒーレンス算
出手段を有し、上記判別手段では上記入力信号のパワー
スペクトルの平均値のレベルと上記コヒーレンス算出手
段からのコーレンスの値とが一定値以上であるか否かを
判別することにより、信頼性の高い測定結果を伝達関数
として得ることができる。
Further, there is a coherence calculating means for calculating a coherence value using the average value of the power spectra of the input signal and the output signal and the average value of the cross spectrum, and the discriminating means has the power of the input signal. By determining whether or not the level of the average value of the spectrum and the value of the coherence from the coherence calculating means are above a certain value, it is possible to obtain a highly reliable measurement result as a transfer function.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例について、図
面を参照しながら説明する。図1には、本発明に係る伝
達関数測定装置を用いたシステムの構成を示す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the configuration of a system using the transfer function measuring apparatus according to the present invention.

【0017】この図1のパーソナルコンピュータ等の情
報処理装置63は、ch1、ch2の2チャンネル分の
アナログ音声入力端子及びこの2チャンネルのアナログ
音声入力端子毎に、入力される音声信号をディジタル信
号に変換するA/D(アナログ/ディジタル)変換器を
備えている。また、この情報処理装置63には、伝達関
数の測定結果を表示するためのCRT(陰極線管)モニ
タ等の表示装置64が接続されている。
The information processing apparatus 63 such as the personal computer shown in FIG. 1 converts the input audio signal into a digital signal for each of the analog audio input terminals for two channels of ch1 and ch2 and each of the analog audio input terminals of these two channels. An A / D (analog / digital) converter for conversion is provided. Further, a display device 64 such as a CRT (cathode ray tube) monitor for displaying the measurement result of the transfer function is connected to the information processing device 63.

【0018】入力端子61から入力される入力信号は、
被測定物62に供給されると共に、情報処理装置63の
ch1で示すアナログ音声入力端子に入力される。ま
た、被測定物62からの出力信号は、情報処理装置63
のch2で示すアナログ音声入力端子に入力されると共
に、出力信号端子65から出力される。
The input signal input from the input terminal 61 is
It is supplied to the DUT 62 and is also input to the analog audio input terminal indicated by ch1 of the information processing device 63. The output signal from the DUT 62 is the information processing device 63.
It is input to the analog audio input terminal indicated by ch2 and output from the output signal terminal 65.

【0019】上記情報処理装置63では、入力された2
チャンネルのアナログ音声信号を用いて伝達関数を計算
し、振幅及び位相等の特性を接続された表示装置64上
に表示する。
In the information processing device 63, the input 2
The transfer function is calculated using the analog audio signal of the channel, and characteristics such as amplitude and phase are displayed on the connected display device 64.

【0020】また、図2は伝達関数測定装置に用いる信
号を示すものであり、例えば入力信号x(t)が被測定
物1に供給されると共に、入力IN1 の信号として入力
端子2に出力される。また、上記被測定物1から出力さ
れる、上記入力信号x(t)に対応する出力信号y
(t)は、入力IN2 の信号として入力端子3に出力さ
れる。伝達関数測定装置では、上記入力端子2、3に出
力される入力信号x(t)及び出力信号y(t)を用い
て被測定物の伝達関数を測定する。
FIG. 2 shows signals used in the transfer function measuring apparatus. For example, the input signal x (t) is supplied to the DUT 1 and is output to the input terminal 2 as a signal of the input IN 1. To be done. An output signal y corresponding to the input signal x (t) output from the device under test 1 is output.
(T) is output to the input terminal 3 as a signal of the input IN 2 . The transfer function measuring device measures the transfer function of the DUT using the input signal x (t) and the output signal y (t) output to the input terminals 2 and 3.

【0021】次に、伝達関数測定装置の概略的な構成を
図3に示し、以下に説明する。
Next, a schematic structure of the transfer function measuring device is shown in FIG. 3 and will be described below.

【0022】ここで、伝達関数の測定に必要な音声信号
のサンプル数は、後述する高速フーリエ変換(FFT)
のポイント数、分割する帯域数、及び、後述するパワー
スペクトル及びクロススペクトルの平均する回数を用い
て算出される。例えば、上記伝達関数の測定に必要なサ
ンプル数をS、高速フーリエ変換のポイント数をP、分
割する帯域数をM、及び平均する回数をNとする場合に
は、上記伝達関数の測定に必要なサンプル数Sは以下の
(1)式で表される。
Here, the number of samples of the voice signal necessary for measuring the transfer function is the fast Fourier transform (FFT) described later.
Is calculated using the number of points, the number of bands to be divided, and the number of times of averaging the power spectrum and cross spectrum described later. For example, when the number of samples required to measure the transfer function is S, the number of points of the fast Fourier transform is P, the number of bands to be divided is M, and the number of times of averaging is N, it is necessary to measure the transfer function. The number of samples S is expressed by the following equation (1).

【0023】S=P×2M ×N ・・・(1) 具体的には、高速フーリエ変換のポイント数Pが51
2、分割帯域数Mが7、平均する回数Nが10のときに
は、サンプル数Sは、 512×27 ×10=655360 の値となる。
S = P × 2 M × N (1) Specifically, the number of points P of the fast Fourier transform is 51.
When the number of divided bands M is 7 and the number of times of averaging N is 10, the number of samples S has a value of 512 × 2 7 × 10 = 655360.

【0024】図2に示すように、2チャンネルの入力端
子2、3に入力された入力信号及び出力信号のアナログ
音声信号は、それぞれディジタル変換された後、図3の
帯域分割処理回路10、20に入力IN1 の信号及び入
力IN2 の信号としてそれぞれ入力される。ここで、入
力IN1 の信号に対して入力IN2 の信号が高速フーリ
エ変換のポイント数の範囲を越えて遅延している場合を
考慮して、入力IN2の信号としてはそのまま信号デー
タの先頭から取り出し、入力IN1 の信号としては補正
分の信号データの先頭から遅延させて取り出す。
As shown in FIG. 2, the analog audio signals of the input signal and the output signal input to the input terminals 2 and 3 of the two channels are digitally converted, respectively, and then the band division processing circuits 10 and 20 of FIG. To the input IN 1 and the input IN 2 respectively. Here, considering the case where the signal input IN 2 to the input IN 1 of the signal is delayed beyond the point number in the range of the fast Fourier transform, the head of the intact signal data as a signal input IN 2 From the beginning of the signal data for the correction as an input IN 1 signal.

【0025】上記帯域分割処理回路10、20では、入
力された信号のサンプリング周波数FSに対して必要な
帯域の数だけダウンサンプリング処理を繰り返し行うこ
とにより帯域分割処理が実行される。具体的には、ダウ
ンサンプリング処理を施すデータを直線位相の有限長イ
ンパルス応答(FIR:finite impulse response) フィ
ルタであるローパスフィルタに通し、2個のデータから
1個のデータを抜き取るようにその出力を間引くことに
よってダウンサンプリング処理が行われる。
The band division processing circuits 10 and 20 perform the band division processing by repeatedly performing the downsampling processing for the sampling frequency FS of the input signal for the required number of bands. Specifically, the data to be down-sampled is passed through a low-pass filter, which is a linear phase finite impulse response (FIR) filter, and its output is extracted so as to extract one data from two data. Downsampling processing is performed by thinning out.

【0026】ここで、ダウンサンプリング処理で用いら
れる理想的なローパスフィルタの特性は、フィルタの動
作クロック周波数をfCLとするとき図4に示すものとな
るが、これを直線位相FIRフィルタで実現する場合に
はFIRフィルタの係数のタップ数が莫大になってしま
い、処理時間を短縮することができない。そこで、少な
いタップ数のFIRフィルタを用いてローパスフィルタ
を実現するために、フィルタの動作クロック周波数をf
CLとすると、図5に示すように、周波数帯域fCL/8ま
で平坦で、fCL/8〜fCL/4を過渡域、fCL/4〜f
CL/2を阻止域とする特性のFIRフィルタを用いるよ
うにする。そして、fCL/8以下のデータにダウンサン
プリング処理を施した後に、データとして用いる。
Here, the characteristic of the ideal low-pass filter used in the down-sampling process is as shown in FIG. 4 when the operating clock frequency of the filter is f CL , which is realized by the linear phase FIR filter. In that case, the number of taps of the coefficient of the FIR filter becomes enormous, and the processing time cannot be shortened. Therefore, in order to realize a low-pass filter using an FIR filter with a small number of taps, the operating clock frequency of the filter is f
When CL, as shown in FIG. 5, flat up to a frequency band f CL / 8, the transient region of f CL / 8~f CL / 4, f CL / 4~f
Use an FIR filter with a characteristic that CL / 2 is the stop band. Then, the data of f CL / 8 or less is down-sampled and then used as data.

【0027】上記直線位相FIRフィルタの係数のタッ
プ数を28としたときの各タップの値を表1に示すもの
とするとき、この28タップ直線位相FIRフィルタの
振幅特性は図6に示すものとなる。
When the number of taps of the coefficient of the linear phase FIR filter is 28 and the values of the respective taps are shown in Table 1, the amplitude characteristics of the 28 tap linear phase FIR filter are as shown in FIG. Become.

【0028】[0028]

【表1】 [Table 1]

【0029】図7は、例えば分割する帯域数を7とする
ときの各帯域の測定区間を具体的に示すものであり、元
のサンプリング周波数をfs とすると、帯域D1 の測定
区間はfs /2〜fs /8、帯域D2 の測定区間はfs
/8〜fs /16、帯域D3の測定区間はfs /16〜
s /32、帯域D4 の測定区間はfs /32〜fs
64、帯域D5 の測定区間はfs /64〜fs /12
8、帯域D6 の測定区間はfs /128〜fs /25
6、帯域D7 の測定区間はfs /256〜0となる。
FIG. 7 concretely shows the measurement section of each band when the number of bands to be divided is 7, and the measurement section of the band D 1 is f when the original sampling frequency is f s. s / 2~f s / 8, the measurement interval of the band D 2 is f s
/ 8~f s / 16, the measurement interval of the band D 3 is f s /. 16 to
f s / 32, the measurement interval of the band D 4 is f s / 32~f s /
64, the measurement section of the band D 5 is f s / 64 to f s / 12
8, the measurement section of the band D 6 is f s / 128 to f s / 25
6, the measurement section of the band D 7 is f s / 256-0.

【0030】また、上述のように帯域数を7とし、FF
Tのポイント数を1024とするときの具体的なダウン
サンプリング処理手順を図8に示す。
As described above, the number of bands is set to 7, and FF
FIG. 8 shows a specific downsampling processing procedure when the number of points of T is 1024.

【0031】なお、図8におけるFFT50〜56は、
図3におけるFFT解析器14又はFFT解析器24に
相当するものである。先ず、1024X64個の時系列
データが、FFT50に送られると共に、ダウンサンプ
リング処理回路41に入力される。このFFT50は、
1024X64個の時系列データの内の任意の位置の連
続する1024サンプルを取り出して1024ポイント
高速フーリエ変換処理を施すものである。以下に示すF
FT51、52、53、54、55もFFT50と同様
にして、入力される時系列データの内の任意の位置の連
続する1024サンプルを取り出して1024ポイント
高速フーリエ変換処理を施すものである。
The FFTs 50-56 in FIG.
This corresponds to the FFT analyzer 14 or the FFT analyzer 24 in FIG. First, 1024 × 64 pieces of time series data are sent to the FFT 50 and also input to the downsampling processing circuit 41. This FFT50 is
The continuous 1024 samples at arbitrary positions are taken out of the 1024 × 64 time series data and subjected to the 1024-point fast Fourier transform process. F shown below
Similar to the FFT 50, the FTs 51, 52, 53, 54 and 55 also take out 1024 consecutive samples at arbitrary positions in the input time series data and apply the 1024 point fast Fourier transform process.

【0032】上記ダウンサンプリング処理回路41内の
FIRフィルタ41aは動作クロック周波数fCL=fs
で動作しており、入力された1024×64個の時系列
データはFIRフィルタ41aに通された後に間引き処
理回路41bで間引き処理されることによりクロック周
波数がfs /2とされ、ダウンサンプリング処理回路4
1からは1024×32個の時系列データが出力され
る。この時系列データはFFT51に送られると共に、
ダウンサンプリング処理回路42に入力される。
The FIR filter 41a in the down-sampling processing circuit 41 has an operating clock frequency f CL = f s.
The 1024 × 64 input time series data are passed through the FIR filter 41a and then thinned by the thinning processing circuit 41b to set the clock frequency to f s / 2, and the down sampling processing is performed. Circuit 4
1 outputs 1024 × 32 time series data. This time series data is sent to the FFT 51 and
It is input to the downsampling processing circuit 42.

【0033】このダウンサンプリング処理回路42で
は、入力された1024×32個の時系列データが動作
クロック周波数fCL=fs /2で動作するFIRフィル
タ42aに通された後に間引き処理回路42bで間引き
処理が施されることによりクロック周波数がfs /4と
され、ダウンサンプリング処理回路42からは1024
×16個の時系列データが出力される。この時系列デー
タはFFT52に送られると共に、ダウンサンプリング
処理回路43に入力される。
In this down-sampling processing circuit 42, the input 1024 × 32 time series data is passed through an FIR filter 42a which operates at an operating clock frequency f CL = f s / 2, and then decimated by a decimation processing circuit 42b. By performing the processing, the clock frequency is set to f s / 4, and the down sampling processing circuit 42 outputs 1024
× 16 pieces of time series data are output. This time-series data is sent to the FFT 52 and also to the downsampling processing circuit 43.

【0034】このダウンサンプリング処理回路43で
は、入力された1024×16個の時系列データが動作
クロック周波数fCL=fs /4で動作するFIRフィル
タ43aに通された後に間引き処理回路43bで間引き
処理が施されることによりクロック周波数がfs /8と
され、1024×8個の時系列データが出力される。こ
の時系列データはFFT53に送られると共に、ダウン
サンプリング処理回路44に入力される。
In this down-sampling processing circuit 43, the input 1024 × 16 time-series data is passed through an FIR filter 43a which operates at an operating clock frequency f CL = f s / 4 and then decimated by a decimation processing circuit 43b. By performing the processing, the clock frequency is set to f s / 8, and 1024 × 8 time series data is output. This time series data is sent to the FFT 53 and also to the downsampling processing circuit 44.

【0035】このダウンサンプリング処理回路44で
は、入力された1024×8個の時系列データが動作ク
ロック周波数fCL=fs /8で動作するFIRフィルタ
44aに通された後に間引き処理回路44bで間引き処
理が施されることによりクロック周波数がfs /16と
され、1024×4個の時系列データが出力される。こ
の時系列データはFFT54に送られると共に、ダウン
サンプリング処理回路45に入力される。
In this down-sampling processing circuit 44, the input 1024 × 8 time series data is passed through an FIR filter 44a operating at an operating clock frequency f CL = f s / 8 and then decimated by a decimation processing circuit 44b. By performing the processing, the clock frequency is set to f s / 16, and 1024 × 4 time series data is output. This time-series data is sent to the FFT 54 and also to the downsampling processing circuit 45.

【0036】このダウンサンプリング処理回路45で
は、入力された1024×4個の時系列データが動作ク
ロック周波数fCL=fs /16で動作するFIRフィル
タ45aに通された後に間引き処理回路45bで間引き
処理が施されることによりクロック周波数がfs /32
とされ、1024×2個の時系列データが出力される。
この時系列データはFFT55に送られると共に、ダウ
ンサンプリング処理回路46に入力される。
The thinning at a thinning processing circuit 45b after being passed through the FIR filter 45a in this down-sampling processing circuit 45, which input 1024 × 4 pieces of time-series data is to operate at an operating clock frequency f CL = f s / 16 The clock frequency is f s / 32 due to the processing.
Then, 1024 × 2 time series data are output.
This time-series data is sent to the FFT 55 and also to the downsampling processing circuit 46.

【0037】このダウンサンプリング処理回路46で
は、入力された1024×2個の時系列データが動作ク
ロック周波数fCL=fs /32で動作するFIRフィル
タ46aに通された後に間引き処理回路46bで間引き
処理が施されることによりクロック周波数がfs /64
とされ、1024個の時系列データが出力される。この
時系列データはFFT56に送られる。このFFT56
では周波数fs /64の1024サンプルに高速フーリ
エ変換処理を施す。
In this down-sampling processing circuit 46, the input 1024 × 2 time-series data is passed through an FIR filter 46a operating at an operating clock frequency f CL = f s / 32, and then thinned out by a thinning-out processing circuit 46b. The clock frequency is f s / 64 due to the processing.
Then, 1024 time series data are output. This time series data is sent to the FFT 56. This FFT56
Then, fast Fourier transform processing is applied to 1024 samples of frequency f s / 64.

【0038】このようにして、入力IN1 からの信号及
び入力IN2 からの信号のサンプリング周波数はそれぞ
れ7つの帯域に分割されて、それぞれの帯域に対応する
データが取り出される。
In this way, the sampling frequency of the signal from the input IN 1 and the sampling frequency of the signal from the input IN 2 are each divided into seven bands, and the data corresponding to each band is extracted.

【0039】上記帯域毎に分割された入力IN1 の信号
は、各帯域毎に信号切換器11で切換選択されて乗算器
13に出力されると共に、この信号切換器11で切換選
択された信号の帯域に対応する帯域の信号が、信号切換
器21で切換選択されて乗算器23に出力される。上記
信号切換器11、21は、平均する回数Nの切換を行う
ことができるものである。
The signal of the input IN 1 divided for each band is switched and selected by the signal switcher 11 for each band and output to the multiplier 13, and the signal switched and selected by the signal switcher 11 is selected. The signal in the band corresponding to the band is selected by the signal switch 21 and output to the multiplier 23. The signal switchers 11 and 21 can switch the number of times N to be averaged.

【0040】ここで、上記帯域分割処理回路10、20
においては、所定の切り出し区間において標本化された
所定のサンプル数の音声波形を切り出しており、この音
声波形の切り出しの際には、切り出し区間の両端に急激
な変化が起こらないようにすると共に、スペクトル領域
では信号のスペクトルに窓関数のフーリエ変換の畳み込
み、即ち重みつき移動平均を行うために、元の波形に時
間窓を乗算する処理が必要である。よって、窓関数発生
器12、22からは、上記乗算器13、23に送られる
信号の帯域に対応する窓関数が発生されて乗算器13、
23に供給される。これにより、上記乗算器13、23
では、帯域毎の信号と窓関数とが乗算され、この乗算さ
れた信号は、それぞれFFT解析器14、24に送られ
る。
Here, the band division processing circuits 10 and 20.
In, the voice waveform of a predetermined number of samples sampled in a predetermined cutout section is cut out, and at the time of cutout of this voice waveform, not to cause a sudden change at both ends of the cutout section, In the spectral domain, it is necessary to multiply the original waveform by the time window in order to perform the convolution of the Fourier transform of the window function on the spectrum of the signal, that is, the weighted moving average. Therefore, the window function generators 12 and 22 generate window functions corresponding to the bands of the signals sent to the multipliers 13 and 23, and the multipliers 13,
23. Thereby, the multipliers 13 and 23 are
Then, the signal for each band is multiplied by the window function, and the multiplied signals are sent to the FFT analyzers 14 and 24, respectively.

【0041】上記FFT解析器14、24では、送られ
た信号データに高速フーリエ変換処理を施すことによ
り、入力IN1 の信号の周波数スペクトル及び入力IN
2 の信号の周波数スペクトルが求められる。
In the FFT analyzers 14 and 24, the frequency spectrum of the signal at the input IN 1 and the input IN 1 are obtained by performing the fast Fourier transform processing on the sent signal data.
The frequency spectrum of the second signal is determined.

【0042】上記入力IN1 のスペクトルの複素データ
をX(k)とするとき、この複素データX(k)は乗算
器16に送られると共に、複素共役変換器15にも送ら
れる。この複素共役変換器15では送られた複素データ
X(k)が複素共役データX* ( k)に変換されて乗算
器16に送られ、この乗算器16では上記FFT解析器
14からの複素データX(k)と上記複素共役データX
* ( k)とが乗算されて入力IN1 のパワースペクトル
* ( k)X(k)が求められ、このパワースペクトル
* ( k)X(k)はレジスタ31aに記憶される。
When the complex data of the spectrum of the input IN 1 is X (k), this complex data X (k) is sent to the multiplier 16 and the complex conjugate converter 15. In the complex conjugate converter 15, the sent complex data X (k) is converted into complex conjugate data X * (k) and sent to the multiplier 16. In the multiplier 16, the complex data from the FFT analyzer 14 is sent. X (k) and the complex conjugate data X
* (k) is multiplied to obtain the power spectrum X * (k) X (k) of the input IN 1 , and this power spectrum X * (k) X (k) is stored in the register 31a.

【0043】同様にして、上記入力IN2 のスペクトル
の複素データをY(k)とすると、この複素データY
(k)は乗算器26に送られると共に、複素共役変換器
25に送られる。この複素共役変換器25では送られた
複素データY(k)が複素共役データY* ( k)に変換
されて乗算器26に送られ、この乗算器26では上記F
FT解析器24からの複素データY(k)と上記複素共
役データY* ( k)とが乗算されて入力IN2 のパワー
スペクトルY* ( k)Y(k)が求められ、このパワー
スペクトルY* ( k)Y(k)はレジスタ31cに記憶
される。
Similarly, assuming that the complex data of the spectrum of the input IN 2 is Y (k), this complex data Y
(K) is sent to the multiplier 26 and the complex conjugate converter 25. In the complex conjugate converter 25, the sent complex data Y (k) is converted into complex conjugate data Y * (k) and sent to the multiplier 26.
The complex data Y (k) from the FT analyzer 24 and the complex conjugate data Y * (k) are multiplied to obtain the power spectrum Y * (k) Y (k) of the input IN 2 , and this power spectrum Y * (k) Y (k) is stored in the register 31c.

【0044】また、上記複素共役変換器15から出力さ
れる入力IN1 のスペクトルの複素共役データX* (
k)と上記FFT解析器24から出力される入力IN2
のスペクトルの複素データY(k)とは乗算器17で乗
算されて、クロススペクトルX* ( k)Y(k)が求め
られ、このクロススペクトルX* ( k)Y(k)はレジ
スタ31bに記憶される。
Further, the complex conjugate data X * (of the spectrum of the input IN 1 output from the complex conjugate converter 15)
k) and the input IN 2 output from the FFT analyzer 24
The complex data Y (k) of the spectrum is multiplied by the multiplier 17 to obtain the cross spectrum X * (k) Y (k). The cross spectrum X * (k) Y (k) is stored in the register 31b. Remembered.

【0045】ここで、上記レジスタ31a、31b、3
1cは、上記平均する回数Nに対応してN個から成るも
のであり、上記帯域処理回路10、20からのデータを
信号切換器11、21をN回切り換えることにより出力
されるデータをそれぞれ用いてN個の入力IN1 のパワ
ースペクトルX* ( k)X(k)、入力IN2 のパワー
スペクトルY* ( k)Y(k)、及びクロススペクトル
* ( k)Y(k)をそれぞれ記憶するものである。
Here, the registers 31a, 31b, 3
1c is composed of N pieces corresponding to the averaging times N, and uses the data output from the band processing circuits 10 and 20 by switching the signal switchers 11 and 21 N times respectively. A power spectrum X * (k) X (k) of N input IN 1 , a power spectrum Y * (k) Y (k) of input IN 2 , and a cross spectrum X * (k) Y (k), respectively. It is something to remember.

【0046】この後、上記レジスタ31a、31b、3
1cにそれぞれ記憶されたN個の入力IN1 のパワース
ペクトルX* ( k)X(k)、入力IN2 のパワースペ
クトルY* ( k)Y(k)、及びクロススペクトルX*
( k)Y(k)は、平均値化回路32a、32b、32
cにおいてそれぞれ平均値が求められる。
After that, the registers 31a, 31b, 3
The power spectrum X * (k) X (k) of the N input IN 1 respectively stored in 1c, the power spectrum Y * (k) Y (k) of the input IN 2 , and the cross spectrum X *.
(k) Y (k) is an averaging circuit 32a, 32b, 32
In c, the average value is obtained.

【0047】上記入力IN1 のパワースペクトルX* (
k)X(k)の平均値をP1 (k)、入力IN2 のパワ
ースペクトルY* ( k)Y(k)の平均値をP
2 (k)、クロススペクトルX* ( k)Y(k)の平均
値をC(k)とすると、入力IN1 のパワースペクトル
の平均値P1 (k)は(2)式で表され、入力IN2
パワースペクトルの平均値P2 (k)は(3)式で表さ
れ、クロススペクトルの平均値C(k)は(4)式で表
される。
Power spectrum of the input IN 1 X * (
k) The average value of X (k) is P 1 (k), and the average value of the power spectrum Y * (k) Y (k) of the input IN 2 is P
2 (k) and the average value of the cross spectrum X * (k) Y (k) is C (k), the average value P 1 (k) of the power spectrum of the input IN 1 is expressed by the equation (2), The average value P 2 (k) of the power spectrum of the input IN 2 is represented by the equation (3), and the average value C (k) of the cross spectrum is represented by the equation (4).

【0048】[0048]

【数1】 [Equation 1]

【0049】[0049]

【数2】 [Equation 2]

【0050】[0050]

【数3】 [Equation 3]

【0051】さらに、上記入力IN1 のパワースペクト
ルの平均値、入力IN2 のパワースペクトルの平均値、
及びクロススペクトルの平均値は、表2に示すように、
各帯域の測定に用いる周波数区間について、それぞれ計
算される。
Further, the average value of the power spectrum of the input IN 1 , the average value of the power spectrum of the input IN 2 ,
And the average value of the cross spectrum is, as shown in Table 2,
It is calculated for each frequency section used for measurement of each band.

【0052】[0052]

【表2】 [Table 2]

【0053】尚、各帯域DにおけるAは、元のダウンサ
ンプリング周波数fs に対する比率を示し、Bは実際に
測定される周波数を示すものであり、例えば帯域D2
おいては、Aに示す範囲1/8〜1/4はダウンサンプ
リング周波数fs /2に対する比率を示すものであり、
実際の測定データの周波数区間はBに示す範囲fs /1
6〜fs /8で示されるものとなる。また、例えば図8
のダウンサンプリング処理回路41内のFIRフィルタ
41aの周波数特性が図5に示すものであるとき、この
FIRフィルタ41aの動作クロック周波数はfs であ
るため、表2のBに示すように、帯域D2 として実際に
取り出されるデータの周波数範囲fs /16〜fs /8
は、図5の周波数特性曲線の平坦部に対応している。
A in each band D represents a ratio to the original down-sampling frequency f s , and B represents an actually measured frequency. For example, in the band D 2 , the range 1 shown in A is shown. / 8 to 1/4 represents the ratio to the down sampling frequency f s / 2,
The frequency section of the actual measurement data is the range f s / 1 shown in B.
6 to f s / 8. Also, for example, in FIG.
When the frequency characteristic of the FIR filter 41a in the down sampling processing circuit 41 of FIG. 5 is as shown in FIG. 5, the operating clock frequency of the FIR filter 41a is f s , and therefore, as shown in B of Table 2, the band D frequency range of the data that is actually taken as 2 f s / 16~f s / 8
Corresponds to the flat part of the frequency characteristic curve in FIG.

【0054】上記入力IN1 のパワースペクトルの平均
値P1 (k)及びクロススペクトルの平均値C(k)
は、伝達関数演算器35に送られ、この伝達関数演算器
35において被測定物の伝達関数H(k)が計算され
る。具体的には、振幅及び位相が伝達関数として計算さ
れる。この伝達関数の値は出力端子39から出力され
る。
Average value P 1 (k) of the power spectrum of the input IN 1 and average value C (k) of the cross spectrum
Is sent to the transfer function calculator 35, and the transfer function H (k) of the object to be measured is calculated in this transfer function calculator 35. Specifically, the amplitude and phase are calculated as a transfer function. The value of this transfer function is output from the output terminal 39.

【0055】振幅及び位相を含めた伝達関数H(k)は
以下の(5)式で表され、振幅のみの伝達関数H(k)
は以下の(6)式で表される。
The transfer function H (k) including the amplitude and the phase is expressed by the following equation (5), and the transfer function H (k) of only the amplitude is given.
Is expressed by the following equation (6).

【0056】[0056]

【数4】 [Equation 4]

【0057】[0057]

【数5】 [Equation 5]

【0058】また、上記入力IN1 のパワースペクトル
の平均値P1 (k)、入力IN2 のパワースペクトルの
平均値P2 (k)、及びクロススペクトルの平均値C
(k)は、コヒーレンス演算器34に送られる。
Further, the average value P 1 (k) of the power spectrum of the input IN 1 , the average value P 2 (k) of the power spectrum of the input IN 2 , and the average value C of the cross spectrum.
(K) is sent to the coherence calculator 34.

【0059】尚、上記平均値化回路32bで求められた
クロススペクトルの平均値C(k)は、複素共役変換器
33に送られてクロススペクトルの平均値C(k)の複
素共役データC* ( k)が求められており、このクロス
スペクトルの平均値C(k)の複素共役データC* (
k)もコヒーレンス演算器34に送られる。
The average value C (k) of the cross spectrum obtained by the averaging circuit 32b is sent to the complex conjugate converter 33 and the complex conjugate data C * of the average value C (k) of the cross spectrum . (k) is obtained, and the complex conjugate data C * (of the average value C (k) of this cross spectrum is calculated.
k) is also sent to the coherence calculator 34.

【0060】上記コヒーレンス演算器34では、上記入
力IN1 のパワースペクトルの平均値P1 (k)、入力
IN2 のパワースペクトルの平均値P2 (k)、クロス
スペクトルの平均値C(k)、及びクロススペクトルの
平均値C(k)の複素共役データC* ( k)を用いて、
互いに干渉する波の性質である干渉性いわゆるコヒーレ
ンスが求められる。このコヒーレンスをrとすると、コ
ヒーレンスrは以下の(7)式で表される。
In the coherence calculator 34, the average value P 1 (k) of the power spectrum of the input IN 1 , the average value P 2 (k) of the power spectrum of the input IN 2 , and the average value C (k) of the cross spectrum. , And the complex conjugate data C * (k) of the average value C (k) of the cross spectrum,
Coherence, which is a property of waves that interfere with each other, is called coherence. When this coherence is r, the coherence r is expressed by the following equation (7).

【0061】[0061]

【数6】 [Equation 6]

【0062】尚、上記伝達関数及びコヒーレンスの値
も、表2に示すように、各帯域の測定に用いる周波数区
間について、それぞれ計算される。
The values of the transfer function and the coherence are also calculated for each frequency section used in the measurement of each band, as shown in Table 2.

【0063】このように、各帯域で、測定に用いる区間
のみの各スペクトル、伝達関数、コヒーレンスを計算す
ることによって、処理時間を低減することができる。
As described above, the processing time can be reduced by calculating each spectrum, transfer function, and coherence only in the section used for measurement in each band.

【0064】そして、CRTモニタ等の表示装置上に、
一つの周波数特性として、図7に示した各帯域毎にデー
タを表示する。
Then, on a display device such as a CRT monitor,
Data is displayed for each band shown in FIG. 7 as one frequency characteristic.

【0065】ここで、各データのポイントにおいて、入
力IN1 の信号のパワースペクトルの平均値のレベルと
コヒーレンスの値とが一定値以上である場合の周波数成
分の伝達特性のみを測定結果として表示されたデータを
更新する。例えば比較器36によってコヒーレンスの値
が0.8以上であるか否かを判別して、コヒーレンスの
値が0.8以下であればコヒーレンスの値を出力端子3
7から出力して表示データはそのままとし、0.8以上
であればコヒーレンスの値を出力端子38から出力して
表示データを更新する。
Here, at each data point, only the transfer characteristic of the frequency component when the level of the average value of the power spectrum of the signal of the input IN 1 and the value of the coherence are above a certain value is displayed as the measurement result. Updated data. For example, the comparator 36 determines whether the coherence value is 0.8 or more, and if the coherence value is 0.8 or less, the coherence value is output to the output terminal 3
7, the display data is left as it is, and if it is 0.8 or more, the coherence value is output from the output terminal 38 to update the display data.

【0066】尚、さらに伝達関数測定が継続されている
ならば、再び入力IN1 及び入力IN2 の信号を取り込
んで、上述の計算処理を繰り返す。
If the transfer function measurement is further continued, the signals of the input IN 1 and the input IN 2 are captured again, and the above calculation process is repeated.

【0067】次に、図9に示す伝達関数測定装置におけ
る測定手順のフローチャートを用いて、伝達関数の測定
手順について以下に説明する。
Next, the transfer function measuring procedure will be described below with reference to the flow chart of the measuring procedure in the transfer function measuring apparatus shown in FIG.

【0068】先ず、ステップS1で、入力IN1 及び入
力IN2 からのアナログ音声信号を取り込んでディジタ
ル変換し、このディジタル信号から伝達関数測定に必要
なサンプル数を取り出す。この取り出されたディジタル
信号は、ステップS2で、必要な帯域の数に応じたダウ
ンサンプリング処理が繰り返し行われて帯域分割処理が
施される。例えば、7帯域に分割するときにはダウンサ
ンプリング処理を6回行う。この分割された帯域毎に以
下のステップS3〜S11までの処理を行う。
First, in step S1, the analog voice signals from the input IN 1 and the input IN 2 are fetched and digitally converted, and the number of samples required for transfer function measurement is fetched from this digital signal. The extracted digital signal is subjected to band division processing in step S2 by repeatedly performing downsampling processing according to the number of necessary bands. For example, down-sampling processing is performed 6 times when dividing into 7 bands. The following steps S3 to S11 are performed for each of the divided bands.

【0069】先ず、ステップS3では、1つの帯域の入
力IN1 の信号に窓関数を乗算し、この出力にFFT処
理を施して入力IN1 の信号の周波数スペクトルを求
め、また、ステップS4で、入力IN2 の信号に窓関数
を乗算し、この出力にFFT処理を施して入力IN2
信号の周波数スペクトルを求める。そして、ステップS
5で、入力IN1 の信号のスペクトルを用いてパワース
ペクトルを算出し、また、ステップS6で、入力IN2
の信号のスペクトルを用いてパワースペクトルを算出
し、さらに、ステップS7で、上記算出された入力IN
1 のパワースペクトルと入力IN2 のパワースペクトル
とを用いてクロススペクトルを算出する。
[0069] First, in step S3, multiplied by the window function to the signal input IN 1 of one band, determine the frequency spectrum of the input IN 1 of the signal by performing FFT processing on this output, it is determined in step S4, The signal of the input IN 2 is multiplied by the window function, and the output is subjected to FFT processing to obtain the frequency spectrum of the signal of the input IN 2 . And step S
In step 5, the power spectrum is calculated using the spectrum of the signal of the input IN 1 , and in step S6, the input IN 2
A power spectrum is calculated using the spectrum of the signal of, and further, in step S7, the calculated input IN
A cross spectrum is calculated using the power spectrum of 1 and the power spectrum of the input IN 2 .

【0070】さらに、上記ステップS3〜S7までの操
作を平均する回数分だけ行い、入力IN1 及び入力IN
2 のパワースペクトル、及びクロススペクトルのそれぞ
れの値を平均する回数分だけ求める。
Further, the operations of the above steps S3 to S7 are performed for the number of times of averaging, and the input IN 1 and the input IN are input.
The power spectrum of 2 and the value of the cross spectrum are calculated only for the number of times of averaging.

【0071】この後、ステップS9において、上記求め
られた入力IN1 のパワースペクトル、入力IN2 のパ
ワースペクトル、及びクロススペクトルについてそれぞ
れ求められた平均する回数分の値を用いて、入力IN1
のパワースペクトル、入力IN2 のパワースペクトル、
及びクロススペクトルの平均値をそれぞれ算出する。
[0071] Thereafter, in step S9, by using the the obtained power spectrum of the input IN 1, the power spectrum of the input IN 2, and the value of the number of times of averaging obtained respectively for the cross spectrum, input IN 1
Power spectrum of input, power spectrum of input IN 2 ,
And the average value of the cross spectrum is calculated.

【0072】そして、ステップS10で、入力IN1
パワースペクトル、入力IN2 のパワースペクトル、及
びクロススペクトルの平均値を用いてコヒーレンスの値
を求める。また、入力IN1 のパワースペクトル及びク
ロススペクトルの平均値を用いて伝達関数を算出する。
Then, in step S10, the coherence value is obtained using the average value of the power spectrum of the input IN 1 , the power spectrum of the input IN 2 , and the cross spectrum. Further, the transfer function is calculated using the average value of the power spectrum and the cross spectrum of the input IN 1 .

【0073】このように、上記ステップS3〜S11ま
での処理を各帯域について行い、各帯域毎のコヒーレン
ス値及び伝達関数を求める。
In this way, the processes of steps S3 to S11 are performed for each band, and the coherence value and the transfer function for each band are obtained.

【0074】さらに、ステップS12で、上記求めたコ
ヒーレンス値及び伝達関数を、例えば一つのグラフとし
て表示装置上に表示する。
Further, in step S12, the coherence value and the transfer function obtained above are displayed on the display device as, for example, one graph.

【0075】また、ステップS13で、各データのポイ
ントにおいて、上記コヒーレンス値が一定値以上である
か否か、具体的には0.8以上であるか否かを判別し、
0.8以下であるならば表示されたグラフ上の値を更新
せず、また、0.8以上であるならば表示されたグラフ
上の値を各ポイント毎に更新して表示するようにする。
In step S13, it is determined whether or not the coherence value is a certain value or more, specifically, 0.8 or more at each data point,
If it is 0.8 or less, the value on the displayed graph is not updated. If it is 0.8 or more, the value on the displayed graph is updated and displayed for each point. .

【0076】[0076]

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明に係る伝達関数測定装置は、被測定物に入力する入力
信号及びこの入力信号を入力した被測定物からの出力信
号を用いて被測定物の伝達関数を算出する伝達関数測定
装置において、上記入力信号及び出力信号に対してロー
パスフィルタに通し、このローパスフィルタから得られ
た信号データを間引くダウンサンプリング処理を繰り返
して行うことにより複数の帯域に分割する帯域分割手段
と、上記帯域分割手段からの帯域毎の入力信号及び出力
信号にそれぞれ直交変換を行う直交変換手段と、上記直
交変換手段からの帯域毎の入力信号及び出力信号のスペ
クトルを用いて上記入力信号及び出力信号のパワースペ
クトルを帯域毎に算出するパワースペクトル算出手段
と、上記パワースペクトル算出手段からの入力信号及び
出力信号のパワースペクトルを用いて被測定物の伝達特
性を帯域毎に算出する伝達特性算出手段とを有し、上記
伝達特性算出手段からの帯域毎の伝達特性を合成して被
測定物の伝達特性を得るものであることにより、各帯域
で同じポイント数の直交変換を行うので、被測定物の伝
達関数の測定時の処理操作が簡単になり、精度の高い伝
達関数を得ることができる。また、帯域分割処理及び各
スペクトルの計算処理を効率良く行うので、処理時間を
短縮し、ハードウェアの回路構成を削減することができ
る。
As is apparent from the above description, the transfer function measuring apparatus according to the present invention uses the input signal input to the DUT and the output signal from the DUT to which the input signal is input. In the transfer function measuring device for calculating the transfer function of the device under test, the input signal and the output signal are passed through a low-pass filter, and the down-sampling process for thinning out the signal data obtained from the low-pass filter is repeatedly performed to obtain a plurality of signals. A band dividing means for dividing the input signal and the output signal for each band from the band dividing means, and an orthogonal transform means for performing an orthogonal transform on the input signal and the output signal for each band from the band dividing means, and the input signal and the output signal for each band from the orthogonal transform means. A power spectrum calculating means for calculating the power spectrum of the input signal and the output signal for each band using the spectrum; And a transfer characteristic calculating means for calculating the transfer characteristic of the DUT for each band using the power spectra of the input signal and the output signal from the torque calculating means, and the transfer characteristic for each band from the transfer characteristic calculating means By synthesizing to obtain the transfer characteristic of the DUT, the orthogonal transformation with the same number of points is performed in each band, which simplifies the processing operation when measuring the transfer function of the DUT, resulting in high accuracy. The transfer function can be obtained. Further, since the band division processing and the calculation processing of each spectrum are efficiently performed, the processing time can be shortened and the hardware circuit configuration can be reduced.

【0077】ここで、上記パワースペクトル算出手段で
は、上記直交変換手段からの入力信号のスペクトルに、
上記直交変換手段からの出力信号のスペクトルを乗算し
て帯域毎のクロススペクトルを算出することにより、伝
達関数の測定を高精度に行うことができる。
Here, in the power spectrum calculation means, the spectrum of the input signal from the orthogonal transformation means is
The transfer function can be measured with high accuracy by multiplying the spectrum of the output signal from the orthogonal transformation means to calculate the cross spectrum for each band.

【0078】また、上記直交変換手段における直交変換
処理を複数回繰り返して行い、上記パワースペクトル算
出手段では、上記直交変換手段からの複数の入力信号及
び出力信号のスペクトルを用いて複数の入力信号及び出
力信号のパワースペクトル、及びクロススペクトルを算
出し、これら複数の入力信号及び出力信号のパワースペ
クトル、及びクロススペクトルを用いて入力信号及び出
力信号のパワースペクトルの平均値及びクロススペクト
ルの平均値を求め、上記伝達特性算出手段では上記入力
信号のパワースペクトルの平均値と上記クロススペクト
ルの平均値とを用いて上記被測定物の伝達特性を算出す
ることにより、求める伝達関数の信頼性を高めることが
できる。
Further, the orthogonal transform processing in the orthogonal transform means is repeated a plurality of times, and the power spectrum calculating means uses the spectra of the plurality of input signals and output signals from the orthogonal transform means to obtain a plurality of input signals and The power spectrum of the output signal and the cross spectrum are calculated, and the average value of the power spectrum of the input signal and the output signal and the average value of the cross spectrum are obtained by using the power spectra of the plurality of input signals and the output signal and the cross spectrum. The transfer characteristic calculation means calculates the transfer characteristic of the object to be measured using the average value of the power spectrum of the input signal and the average value of the cross spectrum, thereby improving the reliability of the transfer function to be obtained. it can.

【0079】さらに、上記入力信号及び出力信号のパワ
ースペクトルの平均値と上記クロススペクトルの平均値
とを用いてコヒーレンスの値を計算するコヒーレンス算
出手段を有し、上記判別手段では上記入力信号のパワー
スペクトルの平均値のレベルと上記コヒーレンス算出手
段からのコヒーレンスの値とが一定値以上であるか否か
を判別することにより、信頼性の高い測定結果を伝達関
数として得ることができる。
Further, there is a coherence calculating means for calculating a coherence value using the average value of the power spectra of the input signal and the output signal and the average value of the cross spectrum, and the discriminating means has the power of the input signal. By determining whether or not the level of the average value of the spectrum and the coherence value from the coherence calculating means are above a certain value, it is possible to obtain a highly reliable measurement result as a transfer function.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る伝達関数測定装置を用いたシステ
ムの概略的な構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a system using a transfer function measuring device according to the present invention.

【図2】伝達関数測定用信号を説明するための図であ
る。
FIG. 2 is a diagram for explaining a transfer function measurement signal.

【図3】伝達関数測定装置の概略的な構成を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a transfer function measuring device.

【図4】理想的なローパスフィルタ特性を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing ideal low-pass filter characteristics.

【図5】ローパスフィルタ特性を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a low-pass filter characteristic.

【図6】28タップ直線位相FIRフィルタの振幅特性
を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing amplitude characteristics of a 28-tap linear phase FIR filter.

【図7】各帯域の測定区間を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a measurement section of each band.

【図8】ダウンサンプリング処理を説明するための図で
ある。
FIG. 8 is a diagram for explaining downsampling processing.

【図9】伝達関数測定の手順のフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart of a procedure for measuring a transfer function.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、20 帯域分割処理回路 11、21 信号切換器 12、22 窓関数発生器 14、24 FFT解析器 15、25、33 複素共役変換器 31a、31b、31c レジスタ 32a、32b、32c 平均値化回路 34 コヒーレンス演算器 35 伝達関数演算器 36 比較器 10, 20 Band division processing circuit 11, 21 Signal switch 12, 22 Window function generator 14, 24 FFT analyzer 15, 25, 33 Complex conjugate converter 31a, 31b, 31c registers 32a, 32b, 32c averaging circuit 34 Coherence calculator 35 Transfer function calculator 36 Comparator

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01R 27/28 G01R 23/16 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01R 27/28 G01R 23/16

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 被測定物に入力する入力信号及びこの入
力信号を入力した被測定物からの出力信号を用いて被測
定物の伝達関数を算出する伝達関数測定装置において、 上記入力信号及び出力信号に対してローパスフィルタに
通し、このローパスフィルタから得られた信号データを
間引くダウンサンプリング処理を繰り返して行うことに
より複数の帯域に分割する帯域分割手段と、 上記帯域分割手段からの帯域毎の入力信号及び出力信号
にそれぞれ直交変換を行う直交変換手段と、 上記直交変換手段からの帯域毎の入力信号及び出力信号
のスペクトルを用いて上記入力信号及び出力信号のパワ
ースペクトルを帯域毎に算出するパワースペクトル算出
手段と、 上記パワースペクトル算出手段からの入力信号及び出力
信号のパワースペクトルを用いて被測定物の伝達特性を
帯域毎に算出する伝達特性算出手段とを有し 上記伝達特性算出手段からの帯域毎の伝達特性を合成し
て被測定物の伝達特性を得るものである ことを特徴とす
る伝達関数測定装置。
1. A transfer function measuring device for calculating a transfer function of an object to be measured using an input signal input to the object to be measured and an output signal from the object to be measured which has received the input signal, wherein the input signal and the output are The signal is passed through a low-pass filter, and the down-sampling process for thinning out the signal data obtained from this low-pass filter is repeatedly performed to divide the signal into a plurality of bands, and an input for each band from the band dividing means. A power for calculating the power spectrum of the input signal and the output signal for each band using the orthogonal transforming means for performing the orthogonal transform on the signal and the output signal, and the spectrum of the input signal and the output signal for each band from the orthogonal transforming means. The spectrum calculation means and the power spectrum of the input signal and the output signal from the power spectrum calculation means are used. The transfer characteristic of the object to be measured and a transfer characteristic calculation means for calculating for each band, by combining the transfer characteristic of each band from the transfer characteristic calculation means Te
A transfer function measuring device characterized in that the transfer characteristic of an object to be measured is obtained .
【請求項2】 さらに上記伝達特性を1つのグラフとし
表示するための表示手段を備えることを特徴とする請
求項1記載の伝達関数測定装置。
2. The transfer characteristic is further made into one graph.
2. The transfer function measuring device according to claim 1, further comprising display means for displaying the transfer function.
【請求項3】 上記帯域分割手段におけるローパスフィ
ルタは、有限長インパルス応答(FIR)フィルタから
なり、各帯域毎の有限長インパルス応答(FIR)フィ
ルタはそのタップ数及び係数値が同一であることを特徴
とする請求項1記載の伝達関数測定装置
3. A low pass filter in the band dividing means.
Is a finite-length impulse response (FIR) filter
Finite length impulse response (FIR) filter for each band.
Ruta is characterized by the same tap number and coefficient value
The transfer function measuring device according to claim 1 .
【請求項4】 上記帯域分割手段におけるローパスフィ
ルタは、その動作クロック周波数の1/4の周波数以上
の成分を遮断すると共に、少なくとも上記動作クロック
周波数の1/8の周波数以下の成分を通過させるもので
あることを特徴とする請求項1記載の伝達関数測定装
4. A low pass filter in the band dividing means.
Is equal to or higher than 1/4 of the operating clock frequency.
Of at least the above operating clock
To pass components below 1/8 of the frequency
The transfer function measuring device according to claim 1, wherein
Place
【請求項5】 上記パワースペクトル算出手段では、さ
らに上記直交変換手段からの入力信号及び出力信号の各
スペクトルを用いて帯域毎のクロススペクトルを算出す
ることを特徴とする請求項1又は2に記載の伝達関数測
定装置。
5. The power spectrum calculation means further calculates a cross spectrum for each band by using each spectrum of the input signal and the output signal from the orthogonal transformation means. Transfer function measuring device.
【請求項6】 上記直交変換手段における直交変換処理
を複数回繰り返して行い、上記パワースペクトル算出手
段では、上記直交変換手段からの複数の入力信号及び出
力信号のスペクトルを用いて複数の入力信号及び出力信
号のパワースペクトル、及びクロススペクトルを算出
し、これら複数の入力信号及び出力信号のパワースペク
トル、及びクロススペクトルを用いて入力信号及び出力
信号のパワースペクトルの平均値及びクロススペクトル
の平均値を求め、上記伝達特性算出手段では上記入力信
号のパワースペクトルの平均値と上記クロススペクトル
の平均値とを用いて上記被測定物の伝達特性を算出する
ことを特徴とする請求項記載の伝達関数測定装置。
6. The orthogonal transform processing in the orthogonal transform means is repeated a plurality of times, and the power spectrum calculation means uses a plurality of input signal and output signal spectra from the orthogonal transform means to generate a plurality of input signals and The power spectrum of the output signal and the cross spectrum are calculated, and the average value of the power spectrum of the input signal and the output signal and the average value of the cross spectrum are obtained by using the power spectra of the plurality of input signals and the output signal and the cross spectrum. 6. The transfer function measurement according to claim 5 , wherein the transfer characteristic calculation means calculates the transfer characteristic of the device under test using the average value of the power spectrum of the input signal and the average value of the cross spectrum. apparatus.
【請求項7】 上記入力信号及び出力信号のパワースペ
クトルの平均値と上記クロススペクトルの平均値とを用
いてコヒーレンスの値を計算するコヒーレンス算出手段
と、 少なくとも上記コヒーレンス算出手段からのコヒーレン
スの値が一定値以上であるか否かを判別する判別手段と
をさらに備えることを特徴とする請求項記載の伝達関
数測定装置。
7. A coherence calculating means for calculating a coherence value using an average value of power spectra of the input signal and the output signal and an average value of the cross spectrum, and at least a coherence value from the coherence calculating means. 7. The transfer function measuring device according to claim 6 , further comprising a determining unit that determines whether or not the value is equal to or more than a certain value.
【請求項8】 上記判別手段が、少なくとも上記コヒー
レンス算出手段からのコヒーレンスの値が一定値以上で
あることをを判別したとき、上記表示手段により表示さ
れる帯域毎の伝達特性データを更新することを特徴とす
る請求項記載の伝達関数測定装置。
8. The transfer characteristic data for each band displayed by the display means is updated when the determining means determines that the value of the coherence from the coherence calculating means is at least a certain value or more. The transfer function measuring device according to claim 7 .
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