JP3630773B2

JP3630773B2 - Ｒｆパルス周波数の測定法

Info

Publication number: JP3630773B2
Application number: JP15506795A
Authority: JP
Inventors: ローペイ・ホワ; ジエイグリーンエリオツト
Original assignee: アライドシグナルインコーポレイテッド
Priority date: 1994-05-24
Filing date: 1995-05-19
Publication date: 2005-03-23
Anticipated expiration: 2020-03-23
Also published as: US5508605A; JPH07318598A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はＲＦ信号、特にパルスＲＦ信号流のＲＦキヤリア周波数を実質的に実時間で簡潔に測定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にレーダ／電子カウンタ測定（ＥＣＭ）システムにおいては通常狭いパルス幅及び低いデユーテイサイクルのパルスＲＦ信号が用いられる。この種のパルスは通常連続ＲＦ源を、例えばピンスイツチダイオードを用いてオンオフ切り替えすることにより発生され、このパルスの発生期間は極めて短く、例えば１００ナノ秒にできる。これらのシステムで発せられるＲＦ信号の周波数はシステム性能の評価のため重要な特性であり、正確に測定する要がある。
【０００３】
従来のRF周波数測定法においては、特に電子カウンタ、スペクトル分析器、同期検出器、デイジタル周波数分別器のような高価な装置か使用される。RFパルス周波数測定に現在使用される装置の、更に具体的な例としては、EIPマイクロウエーブ社で製造されたマイクロウエーブカウンタEIP1230Al231Aおよぴヒユーレツト・パツカード電子カウンタが挙げられる。一方これらの方法では最新のレーダおよぴECMシステムに対し所定の周波数測定精度を得ることができない問題がある。電子カウンタの、100ナノ秒のパルス幅信号に対し精度が低く、500Khz単位の精度にとどまる。更に電子カウンタおよぴスペクトル分析器は高価で寸法が大きく、特殊なハードウエアが必要になる。
また同期検出器は100ナノ秒のパルス幅信号に対し10Khz単位の測定精度に制限され、一方デイジタル周波数分別器では100ナノ秒パルス幅信号に対し100Khz単位の測定精度しか得られない。これに対しレーダおよぴECMシステムがより進歩されるに伴い、好適なシステム性能を確実に得るためテスト技術も改良する要がある。
【０００４】
更に、エンド・テウー・エンドテスト環境でユニツト・アンダー・テスト装置（ＵＵＴ装置）の性能を特徴つけるため、ＵＵＴ装置の内部構造にアクセスする構成には及んでいない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の問題点を克服し、最大４０ギガヘルツのＲＦ信号周波数で極めて高い精度（３０キロヘルツ以下）で１００ナノ秒の幅までＲＦパルスの周波数を測定可能な実時間法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によればこの目的は、（ａ）ＲＦパルス流の周波数より低い制御周波数とＲＦパルス流の周波数との差を取ることにより中間周波数を有する中間パルス流にＲＦパルスを変換する工程と、（ｂ）中間パルス流をデイジタル化する工程と、（ｃ）中間パルス流からパルス点およびベースラインデータをサンプルとして抽出する工程と、（ｄ）パルス点の各々からベースラインデータを減算する工程と、（ｅ）前記の工程（ｄ）で得られたデータに対し信号補間法を用いてクロツシング点を決定する工程と、（ｆ）決定されたゼロークロツシング点から中間パルス流信号の周期を計算する工程と、（ｇ）計算された周期から中間パルス流信号の周波数を計算する工程と、（ｈ）計算された中間パルス流周波数と制御周波数とを加算するとこによりＲＦパルス流周波数を計算する工程とを包有するＲＦパルス周波数の測定法により、達成される。
【０００７】
【作用】
しかして本発明においてはRF信号は制御周波数と混合され、フイルタがかけられ、次にデイジタル化され得る。また200パルスからのデータは順次集められ、混合されデイジタル化されて周波数計算精度が向上され得る。次に測定アルゴリズムにおいてパルス点およぴべ一スラインを抽出し、パルス点からべ一スラインを減算することにより直流成分を除去し、パルス点をゼロ補間して周波数分析を行い、周波数領域をフイルタ処理し第2の周波数分析を行うことを含むデジタル化されたデータに適用され得る。且つゼロークロツシング点を次の線形補間、Sin(X) ／ X補間、およぴ多角形補間を含む多くの補間法にいずれかを用いて計算し得、波形の周期が計算されその計算結果から周波数が良好に計算され得る。
【０００８】
またパルス点およぴべ一スラインのSin(X) ／ X補間法を用いてゼロークロツシング点が決定され得、反復検索アルゴリズムにより、約1/100〜約1/1,000,000の間の任意の精度でゼロークロツシング点を求め得る。且つ波形の周期を計算し、この計算結果から周波数を計算し得ることになる。
【０００９】
更に本発明によれば入力としてテスト中のシステムのＲＦ出力のみを用いて実質的に実時間でのＲＦパルス周波数の高精度測定を可能にできる。また容易に入手できる低コストで市販のテスト装置を用いて正確なＲＦパルス周波数測定を実現でき、且つ少数のＲＦパルスのみをサンプリングすることにより測定時間を短縮せしめ、キヤリア周波数が時間と共に変化するある周波数の軽快なパルス信号を特徴付けて用いることができる。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の詳細な説明を、実施例に沿つて述べる。図示の実施例は本発明における最適の形態であることは理解されよう。本発明は他の実施例を採用することも可能であり、図面に沿つた構成に限定されないことは理解されよう。
【００１１】
図１を参照するに本発明の信号獲得機構が示される。ＵＵＴ装置により発生される入力信号は中間周波数（ＩＦ）を有する低い周波数のパルス流に変換される。ミキサ２２は信号源２０からテスト信号を、また局部発振器２４により発生される制御周波数を入力し、これらの周波数間の差（例えば周波数ＲＦ−制御周波数＝ＩＦ）としてＩＦ信号を出力する。ＩＦ信号はバンドパスフイルタ２６に通過させ、不都合な高周波数成分が除去される。ＩＦ信号はデイジタイザ２８によりサンプリングされ信号プロセツサ３０へ転送されて、周波数分析が行われる。好ましいＩＦ信号の周波数はデイジタル化サンプリング周波数の約２０〜３０％である。選ばれたデイジタイザのサンプリング周波数によりダウンコンバータを通過させたテスト信号（すなわちＩＦ信号）の、少なくとも２サイクルがテスト信号の各捕捉されたパルス内に存在することが好ましい。例えば、１００メガヘルツ、好ましくはＩＦ周波数でデイジタル化された１００ナノ秒のパルスの場合、ＩＦ周波数は約２５メガヘルツになる。この場合、図２に示されるようにＩＦ信号の２．５サイクルがデイジタル化され得る。周波数評価精度を向上させるため、２００個のパルスからのデータは順次収集される。
【００１２】
図２の捕獲されたデータは図３に示すパルス周波数測定アルゴリズムへの入力として使用される。この構成により、先ず工程３２でパルス点およびべースラインデータを抽出することにより信号が補間される。パルス点はＲＦパルス内の点を示し、ベースライン点はＲＦ信号が存在しないパルス点を囲んでいる。パルスサイン（ｓｉｎｅ）波形から直流成分を除去するため、ベースラインはパルス点から抽出して減算し、これによりゼロークロツシング点の精度が向上される。次いでこの構成においては、抽出された点間にゼロ点を追加することにより入力信号のパルス点をゼロインターレース法が与えられる（工程３４）。インターレース比の好適な範囲は２〜２０である。最適のインターレース比は４である。付加的な機能として、前方迅速フーリエ変換（ＦＦＴ）による周波数分析法を適用し（工程３６）、ガウスフイルタを用いて周波数領域をフイルタリング処理し（工程３８）、次にフイルタリング処理された周波数領域データに逆ＦＦＴを行う（工程４０）ことが含まれる。
【００１３】
この結果得られるデータを用い信号補間してゼロークロツシング点が決定される(工程42)。この構成により高品質の画像信号抑制およぴ平滑な過渡応答が得られる。別の採用可能な補間法として、線形補間法、Sin(X) ／ X補間法およぴ多角形補間法が挙げられる。ゼロークロツシング時間を用いて波形の周期が決定され、この周期をデイジタイザのサンプリング速度と共に使用してIF周波数が計算される(工程44)。この場合は反復してすべてのRFパルスに適用される。最終のIF周波数の測定は全ての測定結果の平均値であり(工程46)、この後対象外(好ましくは、1-2標準偏差)が拒絶される(工程48)。実際のRF周波数は測定されたIF周波数と局部発振器24の制御周波数との和である。
【００１４】
図4には捕獲データに対し直接Sin(X) ／ X補間法を用いゼロークロツシング点を決定する本発明による他の実施例が示される。捕捉されたデータはパルス周波数測定アルゴリズムヘの入力として使用される。この場合パルス点およぴべ一スライン点を先ず抽出することにより、信号が補間される(工程46)。パルスサイン波形から直流成分を除去するため、べ一スライン点はパルス点から抽出されて減算され、.これによりゼロークロツシング点の測定精度が向上される。次に時間期間内で各ゼロークロツシング点前後の最初の点が求められる(工程48)。この時間期間は次に10個の点のサプ領域に更に分割され(工程50)、Sin(X) ／ X補間法を用い補間してサプ領域内のゼロークロツシング点の前後の点が求められる(工程52)。反復検索アルゴリズムにより、デイジタイザのサンプリング期間の1/100〜約1/1,000,000間の任意の精度でゼロークロツシング点が求められる(工程54)。任意の期間を使用できるが、期間が小さいほど精度は高くなる。一度1点が期間内にあるものと決定されると、この点はゼロークロツシング点のリストに付加される(工程56)。このとき反復して全てのRFパルスに適用され得る。ゼロークロツシング回数を用いて波形の周期が決定され、サンプリング速度と共に使用してIF周波数が計算される(工程58)。最終のIF周波数測定は全ての測定結果の平均値であり(工程60)、この後対象外、(好ましくは、1-2標準偏差)が拒絶される(工程62)。実際のRF周波数は測定されたIF周波数とダウンカウンタの局部発振器２４の制御周波数との和になる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明によれば上述したように、特に実時間で騒音環境下であつても狭いパルス幅の周波数を簡潔な構成で測定し得、且つ精度が顕著に向上できることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はＲＦパルス信号捕獲手順のブロツク図である。
【図２】図２はデイジタル化された正弦波を示す図である。
【図３】図３は本発明の一の実施例のフローチヤートである。
【図４】図４は本発明の他の実施例のフローチヤートである。
【符号の説明】
２０信号源
２２ミキサ
２４局部発振器
２６バンドパスフイルタ
２８デイジタイザ
３０信号プロセツサ
３２ベースラインデータ
３４パルス点

Claims

RF パルス流の搬送波周波数を測定する方法であって、
(a) 前記 RF パルス流の搬送波周波数と、前記RFパルス流の搬送波周波数より低い制御周波数との差を取ることにより、中間搬送波周波数を有する中間パルス流に前記RFパルスを変換する工程と、
(b)前記中間パルス流をデイジタル化する工程と、
(c)前記中間パルス流からパルス点およびべ一スラインデータをサンプルとして抽出する工程と、
(d)前記パルス点から前記べ一スラインデータを減算する工程と、
(e)前記の工程(d)で得られたデータに対し信号補間法を用いてゼロークロツシング点を決定する工程と、
(f)前記決定されたゼロークロツシンク点から前記中間パルス流信号の搬送波の周期を計算する工程と、
(g)前記計算された周期から前記中間パルス流信号の周波数を計算する工程と、
(h)前記計算された中間搬送波周波数と制御周波数とを加算することによりRFパルス流周波数を計算する工程と、
を包有するRFパルス周波数の測定法。
RF パルス流の搬送波周波数を測定する方法であって、
(a) 前記 RF パルス流の搬送波周波数と、前記RFパルス流の搬送波周波数より低い制御周波数との差を取ることにより、中間搬送波周波数を有する中間パルス流に前記RFパルスを変換する工程と、
(b)前記中間パルス流をデイジタル化する工程と、
(c)前記中間パルス流からパルス点およびべ一スラインデータをサンプルとして抽出する工程と、
(d)前記パルス点から前記べ一スラインデータを減算する工程と、
(e)時間期間内の各ゼロークロツシング点前後の最初の点を求め、前記時間期間をサブ領域に分割し、Sin(X) ／ Xを用いて最初の点を反復し補間して、特定精度範囲内のゼロークロツシング点前後の点を求める工程と、
(f)前記決定されたゼロークロツシング点から前記中間パルス流信号の搬送波の周期を計算する工程と、
(g)前記計算された周期から前記中間パルス流信号の周波数を計算する工程と、
(h)前記計算された中間搬送波周波数と制御周波数とを加算することによりRFパルス流周波数を計算する工程と、
を包有するRFパルス周波数の測定法。
集められた他のパルス流に対し工程（ａ）から工程（ｈ）までを順番に繰り返し、全てのパルス流に対するステップ（ｈ）で得られた周波数の値の平均を求める工程と、
をさらに含む、請求項２に記載の測定法。