JP3642569B2 - 周波数分析装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、受信機において信号の周波数成分を分析する周波数分析装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２６は従来のコンプレシーブ受信機における周波数分析の構成を示すブロック図であり、図において、１は受信器、２は混合器、３は連続掃引局部発振器、４は帯域フィルタ、５は圧縮器、６は検波器、７は最大レベル位置検出器である。また図２７は、図２６の各部で出力される信号の時系列波形を示す。
【０００３】
次に動作について説明する。受信器１は、高周波の被測定信号を中間周波数に下げ、後段の混合器２で不要波が生じないよう雑音を除去し、信号処理しやすい中間周波数に下げて出力Ａする。連続掃引局部発振器３は、高い周波数から低い周波数(以下、ダウンチャープ信号)を連続掃引して発振Ｂする(ここでは、ダウンチャープ信号の掃引周波数範囲は、中間周波数より常に低い範囲にある状態により説明を行う)。
【０００４】
混合器２は、受信器１の出力Ａと連続掃引局部発振器３の出力Ｂを混合し(図２７の(ａ)(ｂ)参照)、両出力、これらの和、差及びこれらの整数倍の周波数成分を有する信号を出力する。帯域フィルタ４は、混合器２の出力のうち差信号の周波数成分を有する信号を出力する(ここでは、差信号の周波数成分を有する信号により説明を行う)。この場合の出力信号は、低い周波数から高い周波数(以下、アップチャープ信号)の信号Ｃが出力される(図２７の(ｃ)参照)。
【０００５】
圧縮器５は、低い周波数成分になるに従って遅延量が大きく、それぞれの周波数成分の信号を加算することができる遅延線である。この遅延線には、予め各諸元を設定されている表面弾性波素子、圧電素子等の材料が用いられている。この機能によりアップチャープ信号が入力されると各周波数成分の遅延量と合致した時に圧縮された間欠波が出力される。このように、アップチャープ信号の周波数成分全体が被測定信号の周波数成分に比例したオフセット周波数を受けているため、圧縮器５にアップチャープ信号を入力すると遅延量と合致した時、即ち、入力波の周波数成分に反比例した遅延量の位置に間欠波Ｄが発生する(図２７の(ｄ)参照)。
【０００６】
検波器６は、間欠波を検波し標本化関数曲線Ｅを出力する(図２７の(ｅ)参照)。最大レベル位置検出器７は、標本化関数曲線のメインローブの出現する時間を周波数−時間テーブルから変換し、入力周波数を決定して測定する(図２７の(ｆ)参照)。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような従来の周波数分析装置では、周波数の分解能を高くするためには、正確にメインローブの最大点を精密に検出することが必要である。そのためには、遅延量を細分化して圧縮に要する時間を長くし、メインローブの幅を狭くしなければならない。更に、圧縮器では、メインローブの両側に不要となるサイドローブが発生するためダイナミックレンジが狭くなる。また、圧縮器は、固定された諸元の素子を使用していた。従って、高速に変化する周波数及び近接周波数の分離ができず、精密に周波数を分析することはできない問題点があった。
【０００８】
また、周波数、帯域幅、分解能等の測定諸元が任意に選択できなかった。更に、通信周波数帯は、過密なＶ／Ｕ帯を使用し、その上実伝搬路変動を伴うことから周波数を精密測定することができない問題点もあった。
【０００９】
この発明は、上記のような問題を解消するためになされたもので、受信した信号の周波数分析の分解能を高くし、ダイナミックレンジを広くして周波数を高速に分析でき、またさらには、測定諸元が任意に選択できる周波数分析装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的に鑑み、この発明は、受信時に周波数が特定できずかつ周波数が高速で変化する高周波の被測定信号を雑音除去のために周波数を中間周波数に下げると共にディジタル信号に変換し、ディジタル信号処理により、上記被測定信号と時間に従って周波数が変化するチャープ信号との差信号の周波数成分を有する信号を求め、これを周波数成分に従った遅延量で遅延させて圧縮させた間欠波にし、間欠波を検波し標本化関数を求め、標本化関数曲線のメインローブの出現する時間を周波数−時間テーブルから変換し、入力周波数を決定する周波数分析装置であって、標本化関数曲線に現れる不要なサイドローブの抑圧、標本化関数の補正、及びアップチャープ信号とダウンチャープ信号の組み合わせ、のいずれかによりメインローブの検出を容易にかつ正確にし、測定対象周波数、帯域幅、周波数分析能及びダイナミックレンジを使用素子を変更することなく任意に選択変更するために、位相変調したチャープ信号と同じタイミングをとりながら移動して演算しながらサイドローブとメインローブの差が拡大されるように相関圧縮処理を行う手段、振幅変調したチャープ信号と同じタイミングをとりながら移動して演算しながらサイドローブとメインローブの差が拡大されるように重み付け圧縮処理を行う手段、振幅変調したチャープ信号についてサイドローブとメインローブの差が拡大されるように固定演算された重み付け圧縮処理を行う手段、圧縮した後の検波波形についてメインローブのみを直線の値で補間する手段、圧縮した後の検波波形についてメインローブのみを標本化関数曲線の近似曲線の値で補間する手段、圧縮した後の検波波形についてメインローブのみを予め測定した校正の曲線による値で補間する手段、被測定信号より同一の信号を２つに分配し同時に発生するアップチャープ信号及びダウンチャープ信号を同期させ圧縮した後の検波波形について加算演算する手段、および被測定信号より同一の信号を２つに分配し同時に発生するアップチャープ信号及びダウンチャープ信号を同期させ圧縮した後の検波波形について乗算演算する手段、をソフトウェアとして含み、ソフトウェア処理によりこれらのいずれかの手段を使用して周波数分析を行うディジタル信号処理器と、このディジタル信号処理器に周波数分析に必要な各周波数の遅延量、重み付け、位相を含む各測定諸元をダウンロード出力するソフトウェアダウンロード器と、を備えたことを特徴とする周波数分析装置にある。
【００２４】
この発明に係る周波数分析装置は、チャープ信号の位相変調と圧縮器の移動相関処理、チャープ信号の重み付けと圧縮器の移動重み付け処理、チャープ信号の重み付けと圧縮器の固定重み付け処理、検波波形後のメインローブに対する直線補正と標本化関数曲線補正と校正値補正、２つのチャープ信号をそれぞれ圧縮した後に加算または乗算の演算する処理、前進後進での周波数成分の遅延が相異なる２入力による圧縮処理を用いて課題を解決するもので、高周波数分解能及び広ダイナミックレンジを実現し、入力の信号を高速で精密に周波数分析するものである。
【００２５】
この発明においては、入力信号の周波数の分析を行う際に高い分解能及び広いダイナミックレンジにより、高速でかつ精密な周波数分析ができ、また遅延量、重み付け、位相の値を変えることにより周波数、帯域幅、分解能等の測定諸元が任意に選択できる作用がある。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を各実施の形態に従って説明する。
【００２７】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１によるコンプレシーブ受信機における周波数分析の構成を示すブロック図であり、符号によるｎ相位相変調及び移動による相関圧縮の処理による周波数分析を行うものである。図において、受信器１から帯域フィルタ４、検波器６、最大レベル位置検出器７までは従来と同様である。１３は符号ｎ相位相変調器、１４は移動相関圧縮処理器である。図２は図１の各部の出力の時系列波形を示す。
【００２８】
次に動作について説明する。この例では符号ｎ相位相変調器１３によりチャープ信号を相互相関の低い符号(Ｐ／Ｎ符号等)で位相変調し、移動相関圧縮処理器１４によりチャープ信号に用いた同じ符号で相関及び圧縮するのでサイドローブが抑圧され、近接周波数の分離ができ広いダイナミックレンジが得られる。
【００２９】
この様子を図２の時系列波形に示す。受信器１から帯域フィルタ４、検波器６、最大レベル位置検出器７は、従来と同様の動作を行う。符号ｎ相位相変調器１３は、相互相関の低い符号(Ｐ／Ｎ符号等)で連続掃引局部発振器３のダウンチャープ信号を位相変調した信号Ｇ(図２の(ａ)(ｂ)参照)を出力する(ここでは、ダウンチャープ信号の周波数範囲は、中間周波数より常に低い範囲にある状態により説明を行う)。
【００３０】
混合器２は、受信器１の出力Ａと符号ｎ相位相変調器１３の出力Ｇを混合し、両出力、和、差及びこれらの整数倍の周波数成分を有する信号を出力する。帯域フィルタ４は、混合器２出力のうち差信号の周波数成分を有する信号を出力する(ここでは差信号の周波数成分を有する信号により説明を行う)。この場合の出力信号は、位相変調されたアップチャープ信号Ｈ(図２の(ａ)(ｃ)参照)が出力される。
【００３１】
移動相関圧縮処理器１４は、低い周波数成分になるに従って遅延量が大きく、それぞれの周波数成分の信号を加算することができる遅延線で、符号ｎ相位相変調器１３と同じ符号を用いアップチャープ信号が入力する同じタイミングで符号を移動させながら相関し、圧縮器５と同じ処理を行う。このように符号による位相変調されたアップチャープ信号の周波数成分全体が被測定信号の周波数成分に比例したオフセット周波数を受けているため、移動相関圧縮処理器１４の符号と遅延量の両者が一致した時に圧縮された間欠波が生じ、その前後の信号では相互に打ち消し合うためサイドローブの出力信号が発生せず間欠波Ｉ(図２の(ｄ)参照)だけが出力される。
【００３２】
検波器６は、間欠波Ｉを検波し標本化関数曲線の信号Ｊ(図２の(ｅ)参照)を出力する。最大レベル位置検出器７は、標本化関数曲線のメインローブの出現する時間を周波数−時間テーブルから変換し、入力周波数を測定する(図２の(ｆ)参照)。
【００３３】
このように本実施の形態によれば、不要なサイドローブが相互相関の低い符号によりｎ相位相変調することにより抑圧されサイドローブとメインローブのレベル差が拡大でき、ダイナミックレンジを従来より広げることができ、近接周波数の分離も可能となり精密な周波数分析が可能となる効果が得られる。
【００３４】
実施の形態２．
上記実施の形態では、符号によるｎ相位相変調及び移動による相関圧縮の処理による周波数分析を行う場合を例にとって説明したが、重み付けによる振幅変調及び移動による重み付け圧縮の処理をして周波数分析を行ってもよい。
【００３５】
以下、このような実施の形態を図について説明する。図３は、本発明の実施の形態２による重み付けする振幅変調及び移動して重み付けする圧縮処理を行う周波数分析の構成を示すブロック図である。図において、受信器１から帯域フィルタ４、検波器６、最大レベル位置検出器７までは従来と同様である。１５は重み付け振幅変調器、１６は移動重み付け圧縮処理器である。図４は図３の各部の出力の時系列波形を示す。
【００３６】
次に動作について説明する。この例では重み付け振幅変調器１５によりチャープ信号のスペクトラムが広がらないよう重み付けを行う振幅変調、移動重み付け圧縮処理器１６によりチャープ信号に用いた同じ重み付け及び圧縮をするのでサイドローブが抑圧され、近接周波数の分離ができ広いダイナミックレンジが得られる。
【００３７】
この様子を図４の時系列波形に示す。受信器１から帯域フィルタ４、検波器６、最大レベル位置検出器７は、従来と同様の動作を行う。重み付け振幅変調器１５は、連続掃引局部発振器３のダウンチャープ信号の両端の不連続点でスペクトラムが広がらないような重み付けの振幅変調を行った信号Ｋを出力する(ここでは、ダウンチャープ信号の周波数範囲は、中間周波数より常に低い範囲にある状態により説明を行う。)
【００３８】
混合器２は、受信器１の出力Ａと重み付け振幅変調器１５の出力Ｋを混合し(図４の(ａ)(ｂ)参照)、両出力、和、差及びこれらの整数倍の周波数成分を有する信号を出力する。帯域フィルタ４は、混合器２出力のうち差信号の周波数成分を有する信号を出力する(ここでは差信号の周波数成分を有する信号により説明を行う)。この場合の出力信号は、重み付け振幅変調されたアップチャープ信号Ｌ(図４の(ｃ)参照)が出力される。
【００３９】
移動重み付け圧縮処理器１６は、低い周波数成分になるに従って遅延量が大きく、それぞれの周波数成分の信号を加算することができる遅延線で、重み付け振幅変調器１５と同じ重み付けを用いアップチャープ信号が入力する同じタイミングで移動させながら重み付けの値の乗算を行いつつ圧縮器５と同じ処理を行う。このように重み付け振幅変調されたアップチャープ信号の周波数成分全体が被測定信号の周波数成分に比例したオフセット周波数を受けているため、移動重み付け圧縮処理器１６の重み付けと遅延量の両者が一致した時に圧縮された間欠波が生じ、アップチャープ信号の前後の信号のスペクトラムが広がらないためサイドローブの出力信号が発生せず間欠波Ｍ(図４の(ｄ)参照)だけが出力される。
【００４０】
検波器６は、間欠波Ｍを検波し標本化関数曲線の信号Ｎ(図４の(ｅ)参照)を出力する。最大レベル位置検出器７は、標本化関数曲線のメインローブの出現する時間を周波数−時間テーブルから変換し、入力周波数を測定する(図４の(ｆ)参照)。
【００４１】
このように本実施の形態によれば不要なサイドローブに対し、チャープ信号の両端のスペクトラムが広がらないような重み付けの振幅変調をすることにより抑圧されサイドローブとメインローブのレベル差が拡大でき、ダイナミックレンジを従来より広げることができ、近接周波数の分離も可能となり精密な周波数分析が可能となる効果が得られる。
【００４２】
実施の形態３．
また上記実施の形態では、重み付けする振幅変調及び移動して重み付けする圧縮処理を行う周波数分析を行う場合を例にとって説明したが、重み付けによる振幅変調及び固定による重み付け圧縮の処理をして周波数分析を行ってもよい。
【００４３】
以下、このような実施の形態を図について説明する。図５は、本発明の実施の形態３による重み付けする振幅変調及び固定による重み付けして圧縮処理を行う周波数分析の構成を示すブロック図である。図において、受信器１から帯域フィルタ４、検波器６、最大レベル位置検出器７までは従来と同様である。重み付け振幅変調器１５は上記実施の形態２と同様である。１７は重み付け圧縮処理器である。図６は図５の各部の出力の時系列波形を示す。
【００４４】
次に動作について説明する。この例では重み付け振幅変調器１５によりチャープ信号のスペクトラムが広がらないよう重み付けを行う振幅変調、重み付け圧縮処理器１７により重み付け及び圧縮をするのでサイドローブが抑圧され、近接周波数の分離ができ広いダイナミックレンジが得られる。
【００４５】
この様子を図６の時系列波形に示す。受信器１から帯域フィルタ４、検波器６、最大レベル位置検出器７は、従来と同様の動作を行う。また、重み付け振幅変調器１５は実施の形態２と同様の動作を行う。
【００４６】
重み付け圧縮処理器１７は、低い周波数成分になるに従って遅延量が大きく、それぞれの周波数成分の信号を加算することができる遅延線で、遅延線に重み付けの値の乗算を行いつつ圧縮器５と同じ処理を行う。このように重み付け振幅変調されたアップチャープ信号の周波数成分全体が被測定信号の周波数成分に比例したオフセット周波数を受けているため、重み付け圧縮処理器１７の重み付けと遅延量の両者が一致した時に圧縮された間欠波が生じ、アップチャープ信号の前後の信号のスペクトラムが広がらないためサイドローブの出力信号が発生せず間欠波Ｏ(図６の(ａ)参照)だけが出力される。
【００４７】
検波器６は、間欠波Ｏを検波し標本化関数曲線の信号Ｐ(図６の(ｂ)参照)を出力する。最大レベル位置検出器７は、標本化関数曲線のメインローブの出現する時間を周波数−時間テーブルから変換し、入力周波数を測定する(図６の(ｃ)参照)。
【００４８】
このように本実施の形態によれば不要なサイドローブに対し、チャープ信号の両端のスペクトラムが広がらないような重み付けの振幅変調をすることにより抑圧されサイドローブとメインローブのレベル差が拡大でき、ダイナミックレンジが従来より広げることができ、近接周波数の分離も可能となり精密な周波数分析が可能となる効果が得られる。
【００４９】
実施の形態４．
また上記実施の形態では、重み付けする振幅変調及び固定による重み付けする圧縮処理を行う周波数分析を行う場合を例にとって説明したが、検波信号に対して直線の値で補間を施し最大レベル位置を検出して周波数分析を行ってもよい。
【００５０】
以下、このような実施の形態を図について説明する。図７は、本発明の実施の形態４による直線の値で補間する周波数分析の構成を示すブロック図である。図において、受信器１から検波器６までは従来と同様である。１８は直線補間器、１９は周波数位置検出器である。また図８は周波数位置検出の波形である。
【００５１】
次に動作について説明する。受信器１から検波器６までは従来と同じである。この例では、検波器６の標本化関数曲線の信号のメインローブにおいて最大と思われる検出位置及びその前後の検出位置の３点を直線で補間し、図９の直線補間による補正量を演算することにより精密に入力周波数を測定することができる。この様子を図９に示す。
【００５２】
直線補間器１８は、検波器６からの標本化関数曲線の波形を図９のように直線補間して出力する。周波数位置検出器１９は、図９の表の補正量を基に演算し、入力周波数を測定する。
【００５３】
このように本実施の形態によれば直線補間による補正量を演算することにより従来より精密な周波数分析が可能となる効果が得られる。
【００５４】
実施の形態５．
また上記実施の形態では、検波信号に対して直線の値で補間を施し最大レベル位置を検出して周波数分析を行う場合を例にとって説明したが、検波信号に対して標本化関数曲線の値で補間を施し最大レベル位置を検出して周波数分析を行ってもよい。
【００５５】
以下、このような実施の形態を図について説明する。図１０は、本発明の実施の形態５による標本化関数曲線の値で補間する周波数分析の構成を示すブロック図である。図において、受信器１から検波器６までは従来と同様である。２０は標本化関数曲線補間器、２１は関数値の位置検出器である。図１１は図１０の各部の出力の時系列波形を示す。
【００５６】
次に動作について説明する。受信器１から検波器６までは、従来と同じである。この例では、検波器６の信号のメインローブを標本化関数曲線による近似及びその曲線から補正量を演算することにより精密に入力周波数を測定することができる。この様子を図１１に示す。
【００５７】
標本化関数曲線補間器２０は、検波器６からの標本化関数曲線の波形を標本化関数曲線で近似し補間Ｒして出力する(図１１の(ａ)参照)。関数値の位置検出器２１は、図１１の標本化関数曲線の近似曲線から補正量を演算し、入力周波数を測定する。
【００５８】
このように本実施の形態によれば標本化関数曲線の近似曲線による補正量を施すことにより従来より精密な周波数分析が可能となる効果が得られる。
【００５９】
実施の形態６．
また上記実施の形態では、検波信号に対して標本化関数曲線の値で補間を施し最大レベル位置を検出して周波数分析を行う場合を例にとって説明したが、検波信号に対して予め校正した曲線値で補間を施し最大レベル位置を検出して周波数分析を行ってもよい。
【００６０】
以下、このような実施の形態を図について説明する。図１２は、本発明の実施の形態６による予め校正した曲線値で補間する周波数分析の構成を示すブロック図である。図において、受信器１から検波器６までは従来と同様である。２２は校正曲線補間器、２３は校正値の位置検出器である。図１３は図１２の各部の出力の時系列波形を示す。
【００６１】
次に動作について説明する。受信器１から検波器６までは、従来と同じである。この例では、検波器６の信号のメインローブを予め測定した校正曲線による値及びその曲線から補正量を求めることにより精密に入力周波数を測定することができる。この様子を図１３に示す。
【００６２】
校正曲線補間器２２は、検波器６からの標本化関数曲線の波形を予め測定した曲線で補間Ｓして出力する(図１３の(ａ)参照)。校正値の位置検出器２３は、図１３の校正の曲線から補正量を求めて演算し、入力周波数を測定する。
【００６３】
このように本実施の形態によれば予め測定した校正の曲線により補正量を施すことにより従来より精密な周波数分析が可能となる効果が得られる。
【００６４】
実施の形態７．
また上記実施の形態では、検波信号に対して予め校正した曲線値で補間を施し最大レベル位置を検出して周波数分析を行う場合を例にとって説明したが、被測定信号により発生するアップチャープ信号及びダウンチャープ信号を同期させ圧縮した後に加算処理して周波数分析を行ってもよい。
【００６５】
以下、このような実施の形態を図について説明する。図１４は、本発明の実施の形態７による被測定信号により発生するアップチャープ信号及びダウンチャープ信号を同期させ圧縮した後に加算する周波数分析の構成を示すブロック図である。図において、受信器１から最大レベル位置検出器７までは従来と同様である(２ａ、２ｂ、４ａ、４ｂを含む)。２４は分配増幅器、２５は上連続掃引局部発振器、２６は逆圧縮器、２７は加算演算器である。図１５および図１６は図１４の各部の出力の時系列波形を示す。
【００６６】
次に動作について説明する。この例では、被測定信号の周波数成分より低い周波数範囲のダウンチャープ信号で混合し圧縮した信号と、被測定信号の周波数成分より高い周波数範囲のダウンチャープ信号で混合し逆圧縮した信号とを加えることにより、サイドローブと比べメインローブの振幅が増加されレベル差が拡大するため近接周波数の分離ができ広いダイナミックレンジが得られる。この様子を図１５および図１６の時系列波形に示す。
【００６７】
受信器１から最大レベル位置検出器７は、従来と同様の動作を行う。分配増幅器２４は受信器出力Ａを混合器２が動作するレベルまで増幅し、２つに分配して出力する。上連続掃引局部発振器２５は、連続掃引局部発振器３と連動(同期させるため)した間欠波でダウンチャープ信号Ｔ(図１５の(ａ)(ｂ)参照)を発振する(ここでは、ダウンチャープ信号の周波数範囲は中間周波数より常に高い範囲にある状態により説明を行う)。
【００６８】
下側の混合器２ｂは、増幅された受信器１の出力と上連続掃引局部発振器２５の出力を混合し、両出力、和、差及びこれらの整数倍の周波数成分を有する信号を出力する。
【００６９】
下側の帯域フィルタ４ｂは、混合器２ｂの出力のうち差信号の周波数成分を有する信号α(図１５の(ａ)(ｃ)参照)を出力する(ここでは差信号の周波数成分を有する信号により説明を行う)。この場合の出力信号は、ダウンチャープ信号αが出力される。
【００７０】
逆圧縮器２６は、高い周波数成分になるに従って遅延量が大きく、それぞれの周波数成分の信号を加算することができる遅延線である。この機能によりダウンチャープ信号が入力されると各周波数成分の遅延量と合致した時に圧縮された間欠波β(図１５の(ｄ)参照)が出力される。このようにダウンチャープ信号の周波数成分全体が被測定信号の周波数成分に反比例したオフセット周波数を受けているため、逆圧縮器２６にダウンチャープ信号を入力すると遅延量と合致した時、即ち、被測定信号の周波数成分に反比例した遅延量の位置に間欠波が発生する。
【００７１】
加算演算器２７は、圧縮器５及び逆圧縮器２６の同期した出力を加算し同時に加算演算信号γ(図１６の(ａ)参照)が出力される。検波器６は、間欠波を検波し標本化関数曲線Ｅ(図１６の(ｂ)参照)を出力する。最大レベル位置検出器７は、標本化関数曲線のメインローブの出現する時間を周波数−時間テーブルから変換し、入力周波数を測定する(図１６の(ｃ)参照)。
【００７２】
このように本実施の形態によれば、アップチャープ信号及びダウンチャープ信号を同期させ圧縮後に加えることにより、近接周波数の分離ができ広いダイナミックレンジが得られることにより従来より精密な周波数分析が可能となる効果が得られる。
【００７３】
実施の形態８．
また上記実施の形態では、被測定信号により発生するアップチャープ信号及びダウンチャープ信号を同期させ圧縮した後に加算処理して周波数分析を行う場合を例にとって説明したが、被測定信号により発生するアップチャープ信号及びダウンチャープ信号を同期させ圧縮した後に乗算処理して周波数分析を行ってもよい。
【００７４】
以下、このような実施の形態を図について説明する。図１７は、本発明の実施の形態８による被測定信号により発生するアップチャープ信号及びダウンチャープ信号を同期させ圧縮した後に乗算処理を行う周波数分析の構成を示すブロック図である。図において、受信器１から最大レベル位置検出器７までは従来と同様である(２ａ、２ｂ、４ａ、４ｂを含む)。また、分配増幅器２４から逆圧縮器２６は上記実施の形態７と同様である。２８は乗算演算器である。図１８および図１９は図１７の各部の出力の時系列波形を示す。
【００７５】
次に動作について説明する。この例では、被測定信号の周波数成分より低い周波数範囲のダウンチャープ信号で混合し圧縮した信号と、被測定信号の周波数成分より高い周波数範囲のダウンチャープで混合し逆圧縮した信号を乗算することにより、サイドローブと比べメインローブの振幅が増加されレベル差が拡大するため近接周波数の分離ができ広いダイナミックレンジが得られる。この様子を図１８および図１９の時系列波形に示す。
【００７６】
受信器１から最大レベル位置検出器７は、従来と同様の動作を行う。分配増幅器２４から逆圧縮器２６は上記実施の形態７と同様の動作を行う。乗算演算器２８は、圧縮器５及び逆圧縮器２６の出力を乗算し同時に乗算演算信号δ(図１８参照)が出力される。検波器６は、間欠波を検波し標本化関数曲線Ｅ(図１９の(ａ)参照)を出力する。最大レベル位置検出器７は、標本化関数曲線のメインローブの出現する時間を周波数−時間テーブルから変換し、入力周波数を測定する(図１９の(ｂ)参照)。
【００７７】
このように本実施の形態によれば、アップチャープ信号及びダウンチャープ信号を同期させ圧縮後に乗算することにより、近接周波数の分離ができ広いダイナミックレンジが得られることにより従来より精密な周波数分析が可能となる効果が得られる。
【００７８】
実施の形態９．
また上記実施の形態では、被測定信号により発生するアップチャープ信号及びダウンチャープ信号を同期させ圧縮した後に乗算処理して周波数分析を行う場合を例にとって説明したが、前進後進で周波数成分の遅延が相互に逆方向の２入力端子を有する圧縮器で周波数分析を行ってもよい。
【００７９】
以下、このような実施の形態を図について説明する。図２０は、本発明の実施の形態９による前進入力及び後進入力で各周波数成分の遅延量が相互に逆方向の２入力端子を有する圧縮の手段による周波数分析の構成を示すブロック図である。図において、受信器１から最大レベル位置検出器７までは従来と同様である(２ａ、２ｂ、４ａ、４ｂを含む)。また、分配増幅器２４と上連続掃引局部発振器２５は上記実施の形態７と同様である。２９は２入力圧縮器である。図２１は図２０の各部の出力の時系列波形を示す。
【００８０】
次に動作について説明する。この例では、低い周波数成分になるに従って遅延量が大きくなる前進方向への入力と、これと相反する高い周波数成分になるに従って遅延量が大きくなる特性を有する後進方向への入力ができる２入力の圧縮器に、それぞれのチャープ信号を同時に入力することによりサイドローブと比べメインローブの振幅が増加されレベル差が拡大するため近接周波数の分離ができ広いダイナミックレンジが得られる。この様子を図２１の時系列波形に示す。
【００８１】
受信器１から最大レベル位置検出器７は、従来と同様の動作を行う。分配増幅器２４と上連続掃引局部発振器２５は上記実施の形態７と同様の動作を行う。２入力圧縮器２９では、低い周波数成分に従って遅延量が大きくなる前進方向への入力と高い周波数成分に従って遅延量が大きくなる後進方向への入力のそれぞれの入力端子に、被測定信号により発生するアップチャープ信号及びダウンチャープ信号が入力され圧縮された、各周波数成分を加算した加算信号εが出力される(図２１の(ａ)参照)。
【００８２】
検波器６は、間欠波ε(図２１の(ａ)参照)を検波し標本化関数曲線Ｅ(図２１の(ｂ)参照)を出力する。最大レベル位置検出器７は、標本化関数曲線のメインローブの出現する時間を周波数−時間テーブルから変換し、入力周波数を測定する(図２１の(ｃ)参照)。
【００８３】
このように本実施の形態によれば、前進後進で遅延の方向が異なる２入力端子を有する圧縮器にアップチャープ信号及びダウンチャープ信号を同期させて入力することにより、近接周波数の分離ができ広いダイナミックレンジが得られることにより従来より精密な周波数分析が可能となる効果が得られる。
【００８４】
参考例１．
また上記実施の形態では、前進後進で周波数成分の遅延が相互に逆方向の２入力端子を有する圧縮器で周波数分析を行う場合を例にとって説明したが、ＦＦＴ(高速フーリエ変換)処理の検波信号に対して直線の値で補間を施し最大レベル位置を検出して周波数分析を行ってもよい。
【００８５】
以下、このような参考例を図について説明する。図２２は、本発明の参考例１によるＦＦＴ処理の検波信号に対して直線の値で補間する周波数分析の構成を示すブロック図である。図において、検波器６は従来と同様である。直線補間器１８及び周波数位置検出器１９は上記実施の形態４と同様である。３０はＦＦＴ処理器である。
【００８６】
次に動作について説明する。検波器６は、従来と同じである。この例では、検波器６の標本化関数曲線の信号のメインローブにおいて最大と思われる検出位置及びその前後の検出位置の３点を直線で補間し、図９に示した表の直線補間による補正量を演算することにより精密に入力周波数を測定することができる。
【００８７】
直線補間器１８は、検波器６からの標本化関数曲線の波形を図９の表のように直線補間して出力する。周波数位置検出器１９は、図９の表の補正量を基に演算し、入力周波数を測定する。
【００８８】
このように本参考例によれば、ＦＦＴ処理の検波信号に対して直線補間による補正量を演算することにより、従来より精密な周波数分析が可能となる効果が得られる。
【００８９】
参考例２．
また上記参考例では、ＦＦＴ処理の検波信号に対して直線の値で補間を施し最大レベル位置を検出して周波数分析を行う場合を例にとって説明したが、上記ＦＦＴ処理の検波信号に対して標本化関数曲線の値で補間を施し最大レベル位置を検出して周波数分析を行ってもよい。
【００９０】
以下、このような参考例を図について説明する。図２３は、本発明の参考例２によるＦＦＴ処理の検波信号に対して標本化関数曲線の値で補間する周波数分析の構成を示すブロック図である。図において、検波器６は従来と同様である。標本化関数曲線補間器２０及び関数値の位置検出器２１は上記実施の形態５と同様である。ＦＦＴ処理器３０は上記参考例１と同様である。
【００９１】
次に動作について説明する。検波器６は、従来と同じである。この例では、検波器６の信号のメインローブを標本化関数曲線による近似及びその曲線から補正量を演算することにより精密に入力周波数を測定することができる。
【００９２】
標本化関数曲線補間器２０は、検波器６からの標本化関数曲線の波形を標本化関数曲線で近似し補間Ｒして出力する(図１１の(ａ)参照)。関数値の位置検出器２１は、図１１の標本化関数曲線の近似曲線から補正量を演算し、入力周波数を測定する。
このように本参考例によればＦＦＴ処理の検波信号に対して標本化関数曲線の近似曲線による補正量を施すことにより従来より精密な周波数分析が可能となる効果が得られる。
【００９３】
参考例３．
また上記参考例では、ＦＦＴ処理の検波信号に対して標本化関数曲線の値で補間を施し最大レベル位置を検出して周波数分析を行う場合を例にとって説明したが、ＦＦＴ処理の検波信号に対して予め校正した曲線値で補間を施し最大レベル位置を検出して周波数分析を行ってもよい。
【００９４】
以下、このような参考例を図について説明する。図２４は、本発明の参考例３によるＦＦＴ処理の検波信号に対して予め校正した曲線値で補間する周波数分析の構成を示すブロック図である。図において、検波器６は従来と同様である。校正曲線補間器２２及び校正値の位置検出器で２３は上記実施の形態６と同様である。ＦＦＴ処理器３０は上記参考例２と同様である。
【００９５】
次に動作について説明する。検波器６は、従来と同じである。この例では、検波器６の信号のメインローブを予め測定した校正曲線による値及びその曲線から補正量を求めることにより精密に入力周波数を測定することができる。
【００９６】
校正曲線補間器２２は、検波器６からの標本化関数曲線の波形を予め測定した曲線で補間Ｓ(図１３参照)して出力する。校正値の位置検出器２３は、図１３の校正の曲線から補正量を求めて演算し、入力周波数を測定する。
【００９７】
このように本参考例によればＦＦＴ処理の検波信号に対して予め測定した校正の曲線により補正量を施すことにより従来より精密な周波数分析が可能となる効果が得られる。
【００９８】
実施の形態１０．
また、上記実施の形態１ないし９の周波数分析において、受信器１のアナログ信号出力をディジタル信号に変換して、以降の構成をディジタル化し、ソフトウェアにより各周波数の遅延量、重み付け、位相等の各諸元を自由に変化させられるようにして、対象周波数、周波数分解能及びダイナミックレンジを任意に選択変更できるようにすることができる。
【００９９】
以下、このような実施の形態を図について説明する。図２５は、本発明の実施の形態１０によるソフトウェアによりディジタル信号処理を行う周波数分析の構成を示すブロック図である。図において、受信器１は従来と同様である。８はＩＱ(インフェーズ・クウォドランス)分配器、９はＡ／Ｄ変換器、１０はディジタル信号処理器、１２はソフトウェアダウンロード器である。すなわち各実施の形態において、受信器１以降の構成がそれぞれディジタル信号処理器１０で構成される。なお、上記実施の形態７ないし９以外の実施の形態では、ＩＱ分配器８および一方のＡ／Ｄ変換器９は不要となる。
【０１００】
次に動作について説明する。この例では、受信した被測定信号をＩＱに分けてディジタル信号処理するものでソフトウェアにより各周波数の遅延量、重み付け、位相等の各諸元を高速に変化させることができるため対象周波数、周波数分解能及びダイナミックレンジが使用素子を交換することなく任意に選択することができる。
【０１０１】
受信器１は、従来と同様の動作を行う。ＩＱ分配器８は、入力信号を０度、９０度と位相変化させて出力する。Ａ／Ｄ変換器９は、入力された連続信号を離散されたディジタル信号に変換して出力する。ディジタル信号処理器１０は、各実施の形態における各機器の機能をそれぞれソフトウェア化したものである。ソフトウェアダウンロード器１２は、ディジタル信号処理器１０に必要な各周波数の遅延量、重み付け、位相等の各諸元をダウンロード出力する。
【０１０２】
このように本実施の形態によればソフトウェアにより各周波数の遅延量、重み付け、位相等の各諸元を高速に変化させることができるため対象周波数、帯域幅、周波数分解能及びダイナミックレンジが使用素子を従来のように交換することなく任意に選択変更することができる周波数分析が可能となる効果が得られる。
【０１０３】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、被測定信号と時間に従って周波数が変化するチャープ信号との差信号の周波数成分を有する信号を求め、これを周波数成分に従った遅延量で遅延させて圧縮させた間欠波にし、間欠波を検波し標本化関数を求め、標本化関数曲線のメインローブの出現する時間を周波数−時間テーブルから変換し、入力周波数を決定する周波数分析方法において、標本化関数曲線に現れる不要なサイドローブの抑圧、標本化関数の補正、及びアップチャープ信号とダウンチャープ信号の組み合わせのいずれかによりメインローブの検出を容易にかつ正確にすることを特徴とする周波数分析方法としたので、サイドローブとメインローブのレベル差が拡大でき、ダイナミックレンジを従来より広げることができ、近接周波数の分離も可能となり精密な周波数分析が可能となる効果が得られる。
【０１０４】
また、位相変調したチャープ信号について移動して相関圧縮処理を行う工程を備えたので、不要なサイドローブが相互相関の低い符号によりｎ相位相変調することにより抑圧されサイドローブとメインローブのレベル差が拡大でき、ダイナミックレンジを従来より広げることができ、近接周波数の分離も可能となり精密な周波数分析が可能となる効果が得られる。
【０１０５】
また、振幅変調したチャープ信号について移動して重み付け圧縮処理を行う工程を備えたので、不要なサイドローブに対し、チャープ信号の両端のスペクトラムが広がらないような重み付けの振幅変調をすることにより抑圧されサイドローブとメインローブのレベル差が拡大でき、ダイナミックレンジを従来より広げることができ、近接周波数の分離も可能となり精密な周波数分析が可能となる効果が得られる。
【０１０６】
また、振幅変調したチャープ信号について固定して重み付け圧縮処理を行う工程を備えたので、不要なサイドローブに対し、チャープ信号の両端のスペクトラムが広がらないような重み付けの振幅変調をすることにより抑圧されサイドローブとメインローブのレベル差が拡大でき、ダイナミックレンジが従来より広げることができ、近接周波数の分離も可能となり精密な周波数分析が可能となる効果が得られる。
【０１０７】
また、メインローブを直線の値で補間による工程を備えたので、直線補間による補正量を演算することにより従来より精密な周波数分析が可能となる効果が得られる。
【０１０８】
また、メインローブを標本化関数曲線の近似曲線の値で補間する工程を備えたので、標本化関数曲線の近似曲線による補正量を施すことにより従来より精密な周波数分析が可能となる効果が得られる。
【０１０９】
また、メインローブを予め測定した校正の曲線による値で補間する工程を備えたので、予め測定した校正の曲線により補正量を施すことにより従来より精密な周波数分析が可能となる効果が得られる。
【０１１０】
また、被測定信号により発生するアップチャープ信号及びダウンチャープ信号を同期させ圧縮した後に加算演算する工程を備えたので、アップチャープ信号及びダウンチャープ信号を同期させ圧縮後に加えることにより、近接周波数の分離ができ広いダイナミックレンジが得られることにより従来より精密な周波数分析が可能となる効果が得られる。
【０１１１】
また、被測定信号により発生するアップチャープ信号及びダウンチャープ信号を同期させ圧縮した後に乗算演算する工程を備えたので、アップチャープ信号及びダウンチャープ信号を同期させ圧縮後に乗算することにより、近接周波数の分離ができ広いダイナミックレンジが得られることにより従来より精密な周波数分析が可能となる効果が得られる。
【０１１５】
また、被測定信号と時間に従って周波数が変化するチャープ信号との差信号の周波数成分を有する信号を求め、これを周波数成分に従った遅延量で遅延させて圧縮させた間欠波にし、間欠波を検波し標本化関数を求め、標本化関数曲線のメインローブの出現する時間を周波数−時間テーブルから変換し、入力周波数を決定する周波数分析装置であって、標本化関数曲線に現れる不要なサイドローブの抑圧、標本化関数の補正、及びアップチャープ信号とダウンチャープ信号の組み合わせのいずれかによりメインローブの検出を容易にかつ正確にする手段を備えたことを特徴とする周波数分析装置としたので、サイドローブとメインローブのレベル差が拡大でき、ダイナミックレンジを従来より広げることができ、近接周波数の分離も可能となり精密な周波数分析が可能となる効果が得られる。
【０１１６】
また、上記記載の周波数分析を行い、ディジタル信号処理器およびこのディジタル信号処理器に周波数分析に必要な各測定諸元をダウンロード出力するソフトウェアダウンロード器からなることを特徴とする上記周波数分析装置としたので、対象周波数、帯域幅、周波数分解能及びダイナミックレンジが使用素子を従来のように交換することなく任意に選択変更することができる周波数分析が可能となる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１によるコンプレシーブ受信機における周波数分析の構成を示すブロック図である。
【図２】 図１の各部の出力の時系列波形を示す図である。
【図３】 本発明の実施の形態２によるコンプレシーブ受信機における周波数分析の構成を示すブロック図である。
【図４】 図３の各部の出力の時系列波形を示す図である。
【図５】 本発明の実施の形態３によるコンプレシーブ受信機における周波数分析の構成を示すブロック図である。
【図６】 図５の各部の出力の時系列波形を示す図である。
【図７】 本発明の実施の形態４によるコンプレシーブ受信機における周波数分析の構成を示すブロック図である。
【図８】 図７の周波数分析を説明するための図である。
【図９】 図７の周波数分析を説明するための図である。
【図１０】 本発明の実施の形態５によるコンプレシーブ受信機における周波数分析の構成を示すブロック図である。
【図１１】 図１０の周波数分析を説明するための図である。
【図１２】 本発明の実施の形態６によるコンプレシーブ受信機における周波数分析の構成を示すブロック図である。
【図１３】 図１２の周波数分析を説明するための図である。
【図１４】 本発明の実施の形態７によるコンプレシーブ受信機における周波数分析の構成を示すブロック図である。
【図１５】 図１４の各部の出力の時系列波形を示す図である。
【図１６】 図１４の各部の出力の時系列波形を示す図である。
【図１７】 本発明の実施の形態８によるコンプレシーブ受信機における周波数分析の構成を示すブロック図である。
【図１８】 図１７の各部の出力の時系列波形を示す図である。
【図１９】 図１７の各部の出力の時系列波形を示す図である。
【図２０】 本発明の実施の形態９によるコンプレシーブ受信機における周波数分析の構成を示すブロック図である。
【図２１】 図２０の各部の出力の時系列波形を示す図である。
【図２２】 本発明の参考例１による周波数分析の構成を示すブロック図である。
【図２３】 本発明の参考例２による周波数分析の構成を示すブロック図である。
【図２４】 本発明の参考例３による周波数分析の構成を示すブロック図である。
【図２５】 本発明の実施の形態１０によるコンプレシーブ受信機における周波数分析の構成を示すブロック図である。
【図２６】 従来のコンプレシーブ受信機における周波数分析の構成を示すブロック図である。
【図２７】 図２６の各部の出力の時系列波形を示す図である。
【符号の説明】
１ 受信器、２，２ａ，２ｂ 混合器、３ 連続掃引局部発振器、４，４ａ，４ｂ 帯域フィルタ、６ 検波器、７ 最大レベル位置検出器、１３ 符号ｎ相位相変調器、１４ 移動相関圧縮処理器、１５ 重み付け振幅変調器、１６ 移動重み付け圧縮処理器、１７ 重み付け圧縮処理器、１８ 直線補間器、１９ 周波数位置検出器、２０ 標本化関数曲線補間器、２１ 関数値の位置検出器、２２ 校正曲線補間器、２３ 校正値の位置検出器、２４ 分配増幅器、２５ 上連続掃引局部発振器、２６ 逆圧縮器、２７ 加算演算器、２８ 乗算演算器、２９ ２入力圧縮器、３０ ＦＦＴ処理器。
【発明の属する技術分野】
この発明は、受信機において信号の周波数成分を分析する周波数分析装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２６は従来のコンプレシーブ受信機における周波数分析の構成を示すブロック図であり、図において、１は受信器、２は混合器、３は連続掃引局部発振器、４は帯域フィルタ、５は圧縮器、６は検波器、７は最大レベル位置検出器である。また図２７は、図２６の各部で出力される信号の時系列波形を示す。
【０００３】
次に動作について説明する。受信器１は、高周波の被測定信号を中間周波数に下げ、後段の混合器２で不要波が生じないよう雑音を除去し、信号処理しやすい中間周波数に下げて出力Ａする。連続掃引局部発振器３は、高い周波数から低い周波数(以下、ダウンチャープ信号)を連続掃引して発振Ｂする(ここでは、ダウンチャープ信号の掃引周波数範囲は、中間周波数より常に低い範囲にある状態により説明を行う)。
【０００４】
混合器２は、受信器１の出力Ａと連続掃引局部発振器３の出力Ｂを混合し(図２７の(ａ)(ｂ)参照)、両出力、これらの和、差及びこれらの整数倍の周波数成分を有する信号を出力する。帯域フィルタ４は、混合器２の出力のうち差信号の周波数成分を有する信号を出力する(ここでは、差信号の周波数成分を有する信号により説明を行う)。この場合の出力信号は、低い周波数から高い周波数(以下、アップチャープ信号)の信号Ｃが出力される(図２７の(ｃ)参照)。
【０００５】
圧縮器５は、低い周波数成分になるに従って遅延量が大きく、それぞれの周波数成分の信号を加算することができる遅延線である。この遅延線には、予め各諸元を設定されている表面弾性波素子、圧電素子等の材料が用いられている。この機能によりアップチャープ信号が入力されると各周波数成分の遅延量と合致した時に圧縮された間欠波が出力される。このように、アップチャープ信号の周波数成分全体が被測定信号の周波数成分に比例したオフセット周波数を受けているため、圧縮器５にアップチャープ信号を入力すると遅延量と合致した時、即ち、入力波の周波数成分に反比例した遅延量の位置に間欠波Ｄが発生する(図２７の(ｄ)参照)。
【０００６】
検波器６は、間欠波を検波し標本化関数曲線Ｅを出力する(図２７の(ｅ)参照)。最大レベル位置検出器７は、標本化関数曲線のメインローブの出現する時間を周波数−時間テーブルから変換し、入力周波数を決定して測定する(図２７の(ｆ)参照)。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような従来の周波数分析装置では、周波数の分解能を高くするためには、正確にメインローブの最大点を精密に検出することが必要である。そのためには、遅延量を細分化して圧縮に要する時間を長くし、メインローブの幅を狭くしなければならない。更に、圧縮器では、メインローブの両側に不要となるサイドローブが発生するためダイナミックレンジが狭くなる。また、圧縮器は、固定された諸元の素子を使用していた。従って、高速に変化する周波数及び近接周波数の分離ができず、精密に周波数を分析することはできない問題点があった。
【０００８】
また、周波数、帯域幅、分解能等の測定諸元が任意に選択できなかった。更に、通信周波数帯は、過密なＶ／Ｕ帯を使用し、その上実伝搬路変動を伴うことから周波数を精密測定することができない問題点もあった。
【０００９】
この発明は、上記のような問題を解消するためになされたもので、受信した信号の周波数分析の分解能を高くし、ダイナミックレンジを広くして周波数を高速に分析でき、またさらには、測定諸元が任意に選択できる周波数分析装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的に鑑み、この発明は、受信時に周波数が特定できずかつ周波数が高速で変化する高周波の被測定信号を雑音除去のために周波数を中間周波数に下げると共にディジタル信号に変換し、ディジタル信号処理により、上記被測定信号と時間に従って周波数が変化するチャープ信号との差信号の周波数成分を有する信号を求め、これを周波数成分に従った遅延量で遅延させて圧縮させた間欠波にし、間欠波を検波し標本化関数を求め、標本化関数曲線のメインローブの出現する時間を周波数−時間テーブルから変換し、入力周波数を決定する周波数分析装置であって、標本化関数曲線に現れる不要なサイドローブの抑圧、標本化関数の補正、及びアップチャープ信号とダウンチャープ信号の組み合わせ、のいずれかによりメインローブの検出を容易にかつ正確にし、測定対象周波数、帯域幅、周波数分析能及びダイナミックレンジを使用素子を変更することなく任意に選択変更するために、位相変調したチャープ信号と同じタイミングをとりながら移動して演算しながらサイドローブとメインローブの差が拡大されるように相関圧縮処理を行う手段、振幅変調したチャープ信号と同じタイミングをとりながら移動して演算しながらサイドローブとメインローブの差が拡大されるように重み付け圧縮処理を行う手段、振幅変調したチャープ信号についてサイドローブとメインローブの差が拡大されるように固定演算された重み付け圧縮処理を行う手段、圧縮した後の検波波形についてメインローブのみを直線の値で補間する手段、圧縮した後の検波波形についてメインローブのみを標本化関数曲線の近似曲線の値で補間する手段、圧縮した後の検波波形についてメインローブのみを予め測定した校正の曲線による値で補間する手段、被測定信号より同一の信号を２つに分配し同時に発生するアップチャープ信号及びダウンチャープ信号を同期させ圧縮した後の検波波形について加算演算する手段、および被測定信号より同一の信号を２つに分配し同時に発生するアップチャープ信号及びダウンチャープ信号を同期させ圧縮した後の検波波形について乗算演算する手段、をソフトウェアとして含み、ソフトウェア処理によりこれらのいずれかの手段を使用して周波数分析を行うディジタル信号処理器と、このディジタル信号処理器に周波数分析に必要な各周波数の遅延量、重み付け、位相を含む各測定諸元をダウンロード出力するソフトウェアダウンロード器と、を備えたことを特徴とする周波数分析装置にある。
【００２４】
この発明に係る周波数分析装置は、チャープ信号の位相変調と圧縮器の移動相関処理、チャープ信号の重み付けと圧縮器の移動重み付け処理、チャープ信号の重み付けと圧縮器の固定重み付け処理、検波波形後のメインローブに対する直線補正と標本化関数曲線補正と校正値補正、２つのチャープ信号をそれぞれ圧縮した後に加算または乗算の演算する処理、前進後進での周波数成分の遅延が相異なる２入力による圧縮処理を用いて課題を解決するもので、高周波数分解能及び広ダイナミックレンジを実現し、入力の信号を高速で精密に周波数分析するものである。
【００２５】
この発明においては、入力信号の周波数の分析を行う際に高い分解能及び広いダイナミックレンジにより、高速でかつ精密な周波数分析ができ、また遅延量、重み付け、位相の値を変えることにより周波数、帯域幅、分解能等の測定諸元が任意に選択できる作用がある。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を各実施の形態に従って説明する。
【００２７】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１によるコンプレシーブ受信機における周波数分析の構成を示すブロック図であり、符号によるｎ相位相変調及び移動による相関圧縮の処理による周波数分析を行うものである。図において、受信器１から帯域フィルタ４、検波器６、最大レベル位置検出器７までは従来と同様である。１３は符号ｎ相位相変調器、１４は移動相関圧縮処理器である。図２は図１の各部の出力の時系列波形を示す。
【００２８】
次に動作について説明する。この例では符号ｎ相位相変調器１３によりチャープ信号を相互相関の低い符号(Ｐ／Ｎ符号等)で位相変調し、移動相関圧縮処理器１４によりチャープ信号に用いた同じ符号で相関及び圧縮するのでサイドローブが抑圧され、近接周波数の分離ができ広いダイナミックレンジが得られる。
【００２９】
この様子を図２の時系列波形に示す。受信器１から帯域フィルタ４、検波器６、最大レベル位置検出器７は、従来と同様の動作を行う。符号ｎ相位相変調器１３は、相互相関の低い符号(Ｐ／Ｎ符号等)で連続掃引局部発振器３のダウンチャープ信号を位相変調した信号Ｇ(図２の(ａ)(ｂ)参照)を出力する(ここでは、ダウンチャープ信号の周波数範囲は、中間周波数より常に低い範囲にある状態により説明を行う)。
【００３０】
混合器２は、受信器１の出力Ａと符号ｎ相位相変調器１３の出力Ｇを混合し、両出力、和、差及びこれらの整数倍の周波数成分を有する信号を出力する。帯域フィルタ４は、混合器２出力のうち差信号の周波数成分を有する信号を出力する(ここでは差信号の周波数成分を有する信号により説明を行う)。この場合の出力信号は、位相変調されたアップチャープ信号Ｈ(図２の(ａ)(ｃ)参照)が出力される。
【００３１】
移動相関圧縮処理器１４は、低い周波数成分になるに従って遅延量が大きく、それぞれの周波数成分の信号を加算することができる遅延線で、符号ｎ相位相変調器１３と同じ符号を用いアップチャープ信号が入力する同じタイミングで符号を移動させながら相関し、圧縮器５と同じ処理を行う。このように符号による位相変調されたアップチャープ信号の周波数成分全体が被測定信号の周波数成分に比例したオフセット周波数を受けているため、移動相関圧縮処理器１４の符号と遅延量の両者が一致した時に圧縮された間欠波が生じ、その前後の信号では相互に打ち消し合うためサイドローブの出力信号が発生せず間欠波Ｉ(図２の(ｄ)参照)だけが出力される。
【００３２】
検波器６は、間欠波Ｉを検波し標本化関数曲線の信号Ｊ(図２の(ｅ)参照)を出力する。最大レベル位置検出器７は、標本化関数曲線のメインローブの出現する時間を周波数−時間テーブルから変換し、入力周波数を測定する(図２の(ｆ)参照)。
【００３３】
このように本実施の形態によれば、不要なサイドローブが相互相関の低い符号によりｎ相位相変調することにより抑圧されサイドローブとメインローブのレベル差が拡大でき、ダイナミックレンジを従来より広げることができ、近接周波数の分離も可能となり精密な周波数分析が可能となる効果が得られる。
【００３４】
実施の形態２．
上記実施の形態では、符号によるｎ相位相変調及び移動による相関圧縮の処理による周波数分析を行う場合を例にとって説明したが、重み付けによる振幅変調及び移動による重み付け圧縮の処理をして周波数分析を行ってもよい。
【００３５】
以下、このような実施の形態を図について説明する。図３は、本発明の実施の形態２による重み付けする振幅変調及び移動して重み付けする圧縮処理を行う周波数分析の構成を示すブロック図である。図において、受信器１から帯域フィルタ４、検波器６、最大レベル位置検出器７までは従来と同様である。１５は重み付け振幅変調器、１６は移動重み付け圧縮処理器である。図４は図３の各部の出力の時系列波形を示す。
【００３６】
次に動作について説明する。この例では重み付け振幅変調器１５によりチャープ信号のスペクトラムが広がらないよう重み付けを行う振幅変調、移動重み付け圧縮処理器１６によりチャープ信号に用いた同じ重み付け及び圧縮をするのでサイドローブが抑圧され、近接周波数の分離ができ広いダイナミックレンジが得られる。
【００３７】
この様子を図４の時系列波形に示す。受信器１から帯域フィルタ４、検波器６、最大レベル位置検出器７は、従来と同様の動作を行う。重み付け振幅変調器１５は、連続掃引局部発振器３のダウンチャープ信号の両端の不連続点でスペクトラムが広がらないような重み付けの振幅変調を行った信号Ｋを出力する(ここでは、ダウンチャープ信号の周波数範囲は、中間周波数より常に低い範囲にある状態により説明を行う。)
【００３８】
混合器２は、受信器１の出力Ａと重み付け振幅変調器１５の出力Ｋを混合し(図４の(ａ)(ｂ)参照)、両出力、和、差及びこれらの整数倍の周波数成分を有する信号を出力する。帯域フィルタ４は、混合器２出力のうち差信号の周波数成分を有する信号を出力する(ここでは差信号の周波数成分を有する信号により説明を行う)。この場合の出力信号は、重み付け振幅変調されたアップチャープ信号Ｌ(図４の(ｃ)参照)が出力される。
【００３９】
移動重み付け圧縮処理器１６は、低い周波数成分になるに従って遅延量が大きく、それぞれの周波数成分の信号を加算することができる遅延線で、重み付け振幅変調器１５と同じ重み付けを用いアップチャープ信号が入力する同じタイミングで移動させながら重み付けの値の乗算を行いつつ圧縮器５と同じ処理を行う。このように重み付け振幅変調されたアップチャープ信号の周波数成分全体が被測定信号の周波数成分に比例したオフセット周波数を受けているため、移動重み付け圧縮処理器１６の重み付けと遅延量の両者が一致した時に圧縮された間欠波が生じ、アップチャープ信号の前後の信号のスペクトラムが広がらないためサイドローブの出力信号が発生せず間欠波Ｍ(図４の(ｄ)参照)だけが出力される。
【００４０】
検波器６は、間欠波Ｍを検波し標本化関数曲線の信号Ｎ(図４の(ｅ)参照)を出力する。最大レベル位置検出器７は、標本化関数曲線のメインローブの出現する時間を周波数−時間テーブルから変換し、入力周波数を測定する(図４の(ｆ)参照)。
【００４１】
このように本実施の形態によれば不要なサイドローブに対し、チャープ信号の両端のスペクトラムが広がらないような重み付けの振幅変調をすることにより抑圧されサイドローブとメインローブのレベル差が拡大でき、ダイナミックレンジを従来より広げることができ、近接周波数の分離も可能となり精密な周波数分析が可能となる効果が得られる。
【００４２】
実施の形態３．
また上記実施の形態では、重み付けする振幅変調及び移動して重み付けする圧縮処理を行う周波数分析を行う場合を例にとって説明したが、重み付けによる振幅変調及び固定による重み付け圧縮の処理をして周波数分析を行ってもよい。
【００４３】
以下、このような実施の形態を図について説明する。図５は、本発明の実施の形態３による重み付けする振幅変調及び固定による重み付けして圧縮処理を行う周波数分析の構成を示すブロック図である。図において、受信器１から帯域フィルタ４、検波器６、最大レベル位置検出器７までは従来と同様である。重み付け振幅変調器１５は上記実施の形態２と同様である。１７は重み付け圧縮処理器である。図６は図５の各部の出力の時系列波形を示す。
【００４４】
次に動作について説明する。この例では重み付け振幅変調器１５によりチャープ信号のスペクトラムが広がらないよう重み付けを行う振幅変調、重み付け圧縮処理器１７により重み付け及び圧縮をするのでサイドローブが抑圧され、近接周波数の分離ができ広いダイナミックレンジが得られる。
【００４５】
この様子を図６の時系列波形に示す。受信器１から帯域フィルタ４、検波器６、最大レベル位置検出器７は、従来と同様の動作を行う。また、重み付け振幅変調器１５は実施の形態２と同様の動作を行う。
【００４６】
重み付け圧縮処理器１７は、低い周波数成分になるに従って遅延量が大きく、それぞれの周波数成分の信号を加算することができる遅延線で、遅延線に重み付けの値の乗算を行いつつ圧縮器５と同じ処理を行う。このように重み付け振幅変調されたアップチャープ信号の周波数成分全体が被測定信号の周波数成分に比例したオフセット周波数を受けているため、重み付け圧縮処理器１７の重み付けと遅延量の両者が一致した時に圧縮された間欠波が生じ、アップチャープ信号の前後の信号のスペクトラムが広がらないためサイドローブの出力信号が発生せず間欠波Ｏ(図６の(ａ)参照)だけが出力される。
【００４７】
検波器６は、間欠波Ｏを検波し標本化関数曲線の信号Ｐ(図６の(ｂ)参照)を出力する。最大レベル位置検出器７は、標本化関数曲線のメインローブの出現する時間を周波数−時間テーブルから変換し、入力周波数を測定する(図６の(ｃ)参照)。
【００４８】
このように本実施の形態によれば不要なサイドローブに対し、チャープ信号の両端のスペクトラムが広がらないような重み付けの振幅変調をすることにより抑圧されサイドローブとメインローブのレベル差が拡大でき、ダイナミックレンジが従来より広げることができ、近接周波数の分離も可能となり精密な周波数分析が可能となる効果が得られる。
【００４９】
実施の形態４．
また上記実施の形態では、重み付けする振幅変調及び固定による重み付けする圧縮処理を行う周波数分析を行う場合を例にとって説明したが、検波信号に対して直線の値で補間を施し最大レベル位置を検出して周波数分析を行ってもよい。
【００５０】
以下、このような実施の形態を図について説明する。図７は、本発明の実施の形態４による直線の値で補間する周波数分析の構成を示すブロック図である。図において、受信器１から検波器６までは従来と同様である。１８は直線補間器、１９は周波数位置検出器である。また図８は周波数位置検出の波形である。
【００５１】
次に動作について説明する。受信器１から検波器６までは従来と同じである。この例では、検波器６の標本化関数曲線の信号のメインローブにおいて最大と思われる検出位置及びその前後の検出位置の３点を直線で補間し、図９の直線補間による補正量を演算することにより精密に入力周波数を測定することができる。この様子を図９に示す。
【００５２】
直線補間器１８は、検波器６からの標本化関数曲線の波形を図９のように直線補間して出力する。周波数位置検出器１９は、図９の表の補正量を基に演算し、入力周波数を測定する。
【００５３】
このように本実施の形態によれば直線補間による補正量を演算することにより従来より精密な周波数分析が可能となる効果が得られる。
【００５４】
実施の形態５．
また上記実施の形態では、検波信号に対して直線の値で補間を施し最大レベル位置を検出して周波数分析を行う場合を例にとって説明したが、検波信号に対して標本化関数曲線の値で補間を施し最大レベル位置を検出して周波数分析を行ってもよい。
【００５５】
以下、このような実施の形態を図について説明する。図１０は、本発明の実施の形態５による標本化関数曲線の値で補間する周波数分析の構成を示すブロック図である。図において、受信器１から検波器６までは従来と同様である。２０は標本化関数曲線補間器、２１は関数値の位置検出器である。図１１は図１０の各部の出力の時系列波形を示す。
【００５６】
次に動作について説明する。受信器１から検波器６までは、従来と同じである。この例では、検波器６の信号のメインローブを標本化関数曲線による近似及びその曲線から補正量を演算することにより精密に入力周波数を測定することができる。この様子を図１１に示す。
【００５７】
標本化関数曲線補間器２０は、検波器６からの標本化関数曲線の波形を標本化関数曲線で近似し補間Ｒして出力する(図１１の(ａ)参照)。関数値の位置検出器２１は、図１１の標本化関数曲線の近似曲線から補正量を演算し、入力周波数を測定する。
【００５８】
このように本実施の形態によれば標本化関数曲線の近似曲線による補正量を施すことにより従来より精密な周波数分析が可能となる効果が得られる。
【００５９】
実施の形態６．
また上記実施の形態では、検波信号に対して標本化関数曲線の値で補間を施し最大レベル位置を検出して周波数分析を行う場合を例にとって説明したが、検波信号に対して予め校正した曲線値で補間を施し最大レベル位置を検出して周波数分析を行ってもよい。
【００６０】
以下、このような実施の形態を図について説明する。図１２は、本発明の実施の形態６による予め校正した曲線値で補間する周波数分析の構成を示すブロック図である。図において、受信器１から検波器６までは従来と同様である。２２は校正曲線補間器、２３は校正値の位置検出器である。図１３は図１２の各部の出力の時系列波形を示す。
【００６１】
次に動作について説明する。受信器１から検波器６までは、従来と同じである。この例では、検波器６の信号のメインローブを予め測定した校正曲線による値及びその曲線から補正量を求めることにより精密に入力周波数を測定することができる。この様子を図１３に示す。
【００６２】
校正曲線補間器２２は、検波器６からの標本化関数曲線の波形を予め測定した曲線で補間Ｓして出力する(図１３の(ａ)参照)。校正値の位置検出器２３は、図１３の校正の曲線から補正量を求めて演算し、入力周波数を測定する。
【００６３】
このように本実施の形態によれば予め測定した校正の曲線により補正量を施すことにより従来より精密な周波数分析が可能となる効果が得られる。
【００６４】
実施の形態７．
また上記実施の形態では、検波信号に対して予め校正した曲線値で補間を施し最大レベル位置を検出して周波数分析を行う場合を例にとって説明したが、被測定信号により発生するアップチャープ信号及びダウンチャープ信号を同期させ圧縮した後に加算処理して周波数分析を行ってもよい。
【００６５】
以下、このような実施の形態を図について説明する。図１４は、本発明の実施の形態７による被測定信号により発生するアップチャープ信号及びダウンチャープ信号を同期させ圧縮した後に加算する周波数分析の構成を示すブロック図である。図において、受信器１から最大レベル位置検出器７までは従来と同様である(２ａ、２ｂ、４ａ、４ｂを含む)。２４は分配増幅器、２５は上連続掃引局部発振器、２６は逆圧縮器、２７は加算演算器である。図１５および図１６は図１４の各部の出力の時系列波形を示す。
【００６６】
次に動作について説明する。この例では、被測定信号の周波数成分より低い周波数範囲のダウンチャープ信号で混合し圧縮した信号と、被測定信号の周波数成分より高い周波数範囲のダウンチャープ信号で混合し逆圧縮した信号とを加えることにより、サイドローブと比べメインローブの振幅が増加されレベル差が拡大するため近接周波数の分離ができ広いダイナミックレンジが得られる。この様子を図１５および図１６の時系列波形に示す。
【００６７】
受信器１から最大レベル位置検出器７は、従来と同様の動作を行う。分配増幅器２４は受信器出力Ａを混合器２が動作するレベルまで増幅し、２つに分配して出力する。上連続掃引局部発振器２５は、連続掃引局部発振器３と連動(同期させるため)した間欠波でダウンチャープ信号Ｔ(図１５の(ａ)(ｂ)参照)を発振する(ここでは、ダウンチャープ信号の周波数範囲は中間周波数より常に高い範囲にある状態により説明を行う)。
【００６８】
下側の混合器２ｂは、増幅された受信器１の出力と上連続掃引局部発振器２５の出力を混合し、両出力、和、差及びこれらの整数倍の周波数成分を有する信号を出力する。
【００６９】
下側の帯域フィルタ４ｂは、混合器２ｂの出力のうち差信号の周波数成分を有する信号α(図１５の(ａ)(ｃ)参照)を出力する(ここでは差信号の周波数成分を有する信号により説明を行う)。この場合の出力信号は、ダウンチャープ信号αが出力される。
【００７０】
逆圧縮器２６は、高い周波数成分になるに従って遅延量が大きく、それぞれの周波数成分の信号を加算することができる遅延線である。この機能によりダウンチャープ信号が入力されると各周波数成分の遅延量と合致した時に圧縮された間欠波β(図１５の(ｄ)参照)が出力される。このようにダウンチャープ信号の周波数成分全体が被測定信号の周波数成分に反比例したオフセット周波数を受けているため、逆圧縮器２６にダウンチャープ信号を入力すると遅延量と合致した時、即ち、被測定信号の周波数成分に反比例した遅延量の位置に間欠波が発生する。
【００７１】
加算演算器２７は、圧縮器５及び逆圧縮器２６の同期した出力を加算し同時に加算演算信号γ(図１６の(ａ)参照)が出力される。検波器６は、間欠波を検波し標本化関数曲線Ｅ(図１６の(ｂ)参照)を出力する。最大レベル位置検出器７は、標本化関数曲線のメインローブの出現する時間を周波数−時間テーブルから変換し、入力周波数を測定する(図１６の(ｃ)参照)。
【００７２】
このように本実施の形態によれば、アップチャープ信号及びダウンチャープ信号を同期させ圧縮後に加えることにより、近接周波数の分離ができ広いダイナミックレンジが得られることにより従来より精密な周波数分析が可能となる効果が得られる。
【００７３】
実施の形態８．
また上記実施の形態では、被測定信号により発生するアップチャープ信号及びダウンチャープ信号を同期させ圧縮した後に加算処理して周波数分析を行う場合を例にとって説明したが、被測定信号により発生するアップチャープ信号及びダウンチャープ信号を同期させ圧縮した後に乗算処理して周波数分析を行ってもよい。
【００７４】
以下、このような実施の形態を図について説明する。図１７は、本発明の実施の形態８による被測定信号により発生するアップチャープ信号及びダウンチャープ信号を同期させ圧縮した後に乗算処理を行う周波数分析の構成を示すブロック図である。図において、受信器１から最大レベル位置検出器７までは従来と同様である(２ａ、２ｂ、４ａ、４ｂを含む)。また、分配増幅器２４から逆圧縮器２６は上記実施の形態７と同様である。２８は乗算演算器である。図１８および図１９は図１７の各部の出力の時系列波形を示す。
【００７５】
次に動作について説明する。この例では、被測定信号の周波数成分より低い周波数範囲のダウンチャープ信号で混合し圧縮した信号と、被測定信号の周波数成分より高い周波数範囲のダウンチャープで混合し逆圧縮した信号を乗算することにより、サイドローブと比べメインローブの振幅が増加されレベル差が拡大するため近接周波数の分離ができ広いダイナミックレンジが得られる。この様子を図１８および図１９の時系列波形に示す。
【００７６】
受信器１から最大レベル位置検出器７は、従来と同様の動作を行う。分配増幅器２４から逆圧縮器２６は上記実施の形態７と同様の動作を行う。乗算演算器２８は、圧縮器５及び逆圧縮器２６の出力を乗算し同時に乗算演算信号δ(図１８参照)が出力される。検波器６は、間欠波を検波し標本化関数曲線Ｅ(図１９の(ａ)参照)を出力する。最大レベル位置検出器７は、標本化関数曲線のメインローブの出現する時間を周波数−時間テーブルから変換し、入力周波数を測定する(図１９の(ｂ)参照)。
【００７７】
このように本実施の形態によれば、アップチャープ信号及びダウンチャープ信号を同期させ圧縮後に乗算することにより、近接周波数の分離ができ広いダイナミックレンジが得られることにより従来より精密な周波数分析が可能となる効果が得られる。
【００７８】
実施の形態９．
また上記実施の形態では、被測定信号により発生するアップチャープ信号及びダウンチャープ信号を同期させ圧縮した後に乗算処理して周波数分析を行う場合を例にとって説明したが、前進後進で周波数成分の遅延が相互に逆方向の２入力端子を有する圧縮器で周波数分析を行ってもよい。
【００７９】
以下、このような実施の形態を図について説明する。図２０は、本発明の実施の形態９による前進入力及び後進入力で各周波数成分の遅延量が相互に逆方向の２入力端子を有する圧縮の手段による周波数分析の構成を示すブロック図である。図において、受信器１から最大レベル位置検出器７までは従来と同様である(２ａ、２ｂ、４ａ、４ｂを含む)。また、分配増幅器２４と上連続掃引局部発振器２５は上記実施の形態７と同様である。２９は２入力圧縮器である。図２１は図２０の各部の出力の時系列波形を示す。
【００８０】
次に動作について説明する。この例では、低い周波数成分になるに従って遅延量が大きくなる前進方向への入力と、これと相反する高い周波数成分になるに従って遅延量が大きくなる特性を有する後進方向への入力ができる２入力の圧縮器に、それぞれのチャープ信号を同時に入力することによりサイドローブと比べメインローブの振幅が増加されレベル差が拡大するため近接周波数の分離ができ広いダイナミックレンジが得られる。この様子を図２１の時系列波形に示す。
【００８１】
受信器１から最大レベル位置検出器７は、従来と同様の動作を行う。分配増幅器２４と上連続掃引局部発振器２５は上記実施の形態７と同様の動作を行う。２入力圧縮器２９では、低い周波数成分に従って遅延量が大きくなる前進方向への入力と高い周波数成分に従って遅延量が大きくなる後進方向への入力のそれぞれの入力端子に、被測定信号により発生するアップチャープ信号及びダウンチャープ信号が入力され圧縮された、各周波数成分を加算した加算信号εが出力される(図２１の(ａ)参照)。
【００８２】
検波器６は、間欠波ε(図２１の(ａ)参照)を検波し標本化関数曲線Ｅ(図２１の(ｂ)参照)を出力する。最大レベル位置検出器７は、標本化関数曲線のメインローブの出現する時間を周波数−時間テーブルから変換し、入力周波数を測定する(図２１の(ｃ)参照)。
【００８３】
このように本実施の形態によれば、前進後進で遅延の方向が異なる２入力端子を有する圧縮器にアップチャープ信号及びダウンチャープ信号を同期させて入力することにより、近接周波数の分離ができ広いダイナミックレンジが得られることにより従来より精密な周波数分析が可能となる効果が得られる。
【００８４】
参考例１．
また上記実施の形態では、前進後進で周波数成分の遅延が相互に逆方向の２入力端子を有する圧縮器で周波数分析を行う場合を例にとって説明したが、ＦＦＴ(高速フーリエ変換)処理の検波信号に対して直線の値で補間を施し最大レベル位置を検出して周波数分析を行ってもよい。
【００８５】
以下、このような参考例を図について説明する。図２２は、本発明の参考例１によるＦＦＴ処理の検波信号に対して直線の値で補間する周波数分析の構成を示すブロック図である。図において、検波器６は従来と同様である。直線補間器１８及び周波数位置検出器１９は上記実施の形態４と同様である。３０はＦＦＴ処理器である。
【００８６】
次に動作について説明する。検波器６は、従来と同じである。この例では、検波器６の標本化関数曲線の信号のメインローブにおいて最大と思われる検出位置及びその前後の検出位置の３点を直線で補間し、図９に示した表の直線補間による補正量を演算することにより精密に入力周波数を測定することができる。
【００８７】
直線補間器１８は、検波器６からの標本化関数曲線の波形を図９の表のように直線補間して出力する。周波数位置検出器１９は、図９の表の補正量を基に演算し、入力周波数を測定する。
【００８８】
このように本参考例によれば、ＦＦＴ処理の検波信号に対して直線補間による補正量を演算することにより、従来より精密な周波数分析が可能となる効果が得られる。
【００８９】
参考例２．
また上記参考例では、ＦＦＴ処理の検波信号に対して直線の値で補間を施し最大レベル位置を検出して周波数分析を行う場合を例にとって説明したが、上記ＦＦＴ処理の検波信号に対して標本化関数曲線の値で補間を施し最大レベル位置を検出して周波数分析を行ってもよい。
【００９０】
以下、このような参考例を図について説明する。図２３は、本発明の参考例２によるＦＦＴ処理の検波信号に対して標本化関数曲線の値で補間する周波数分析の構成を示すブロック図である。図において、検波器６は従来と同様である。標本化関数曲線補間器２０及び関数値の位置検出器２１は上記実施の形態５と同様である。ＦＦＴ処理器３０は上記参考例１と同様である。
【００９１】
次に動作について説明する。検波器６は、従来と同じである。この例では、検波器６の信号のメインローブを標本化関数曲線による近似及びその曲線から補正量を演算することにより精密に入力周波数を測定することができる。
【００９２】
標本化関数曲線補間器２０は、検波器６からの標本化関数曲線の波形を標本化関数曲線で近似し補間Ｒして出力する(図１１の(ａ)参照)。関数値の位置検出器２１は、図１１の標本化関数曲線の近似曲線から補正量を演算し、入力周波数を測定する。
このように本参考例によればＦＦＴ処理の検波信号に対して標本化関数曲線の近似曲線による補正量を施すことにより従来より精密な周波数分析が可能となる効果が得られる。
【００９３】
参考例３．
また上記参考例では、ＦＦＴ処理の検波信号に対して標本化関数曲線の値で補間を施し最大レベル位置を検出して周波数分析を行う場合を例にとって説明したが、ＦＦＴ処理の検波信号に対して予め校正した曲線値で補間を施し最大レベル位置を検出して周波数分析を行ってもよい。
【００９４】
以下、このような参考例を図について説明する。図２４は、本発明の参考例３によるＦＦＴ処理の検波信号に対して予め校正した曲線値で補間する周波数分析の構成を示すブロック図である。図において、検波器６は従来と同様である。校正曲線補間器２２及び校正値の位置検出器で２３は上記実施の形態６と同様である。ＦＦＴ処理器３０は上記参考例２と同様である。
【００９５】
次に動作について説明する。検波器６は、従来と同じである。この例では、検波器６の信号のメインローブを予め測定した校正曲線による値及びその曲線から補正量を求めることにより精密に入力周波数を測定することができる。
【００９６】
校正曲線補間器２２は、検波器６からの標本化関数曲線の波形を予め測定した曲線で補間Ｓ(図１３参照)して出力する。校正値の位置検出器２３は、図１３の校正の曲線から補正量を求めて演算し、入力周波数を測定する。
【００９７】
このように本参考例によればＦＦＴ処理の検波信号に対して予め測定した校正の曲線により補正量を施すことにより従来より精密な周波数分析が可能となる効果が得られる。
【００９８】
実施の形態１０．
また、上記実施の形態１ないし９の周波数分析において、受信器１のアナログ信号出力をディジタル信号に変換して、以降の構成をディジタル化し、ソフトウェアにより各周波数の遅延量、重み付け、位相等の各諸元を自由に変化させられるようにして、対象周波数、周波数分解能及びダイナミックレンジを任意に選択変更できるようにすることができる。
【００９９】
以下、このような実施の形態を図について説明する。図２５は、本発明の実施の形態１０によるソフトウェアによりディジタル信号処理を行う周波数分析の構成を示すブロック図である。図において、受信器１は従来と同様である。８はＩＱ(インフェーズ・クウォドランス)分配器、９はＡ／Ｄ変換器、１０はディジタル信号処理器、１２はソフトウェアダウンロード器である。すなわち各実施の形態において、受信器１以降の構成がそれぞれディジタル信号処理器１０で構成される。なお、上記実施の形態７ないし９以外の実施の形態では、ＩＱ分配器８および一方のＡ／Ｄ変換器９は不要となる。
【０１００】
次に動作について説明する。この例では、受信した被測定信号をＩＱに分けてディジタル信号処理するものでソフトウェアにより各周波数の遅延量、重み付け、位相等の各諸元を高速に変化させることができるため対象周波数、周波数分解能及びダイナミックレンジが使用素子を交換することなく任意に選択することができる。
【０１０１】
受信器１は、従来と同様の動作を行う。ＩＱ分配器８は、入力信号を０度、９０度と位相変化させて出力する。Ａ／Ｄ変換器９は、入力された連続信号を離散されたディジタル信号に変換して出力する。ディジタル信号処理器１０は、各実施の形態における各機器の機能をそれぞれソフトウェア化したものである。ソフトウェアダウンロード器１２は、ディジタル信号処理器１０に必要な各周波数の遅延量、重み付け、位相等の各諸元をダウンロード出力する。
【０１０２】
このように本実施の形態によればソフトウェアにより各周波数の遅延量、重み付け、位相等の各諸元を高速に変化させることができるため対象周波数、帯域幅、周波数分解能及びダイナミックレンジが使用素子を従来のように交換することなく任意に選択変更することができる周波数分析が可能となる効果が得られる。
【０１０３】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、被測定信号と時間に従って周波数が変化するチャープ信号との差信号の周波数成分を有する信号を求め、これを周波数成分に従った遅延量で遅延させて圧縮させた間欠波にし、間欠波を検波し標本化関数を求め、標本化関数曲線のメインローブの出現する時間を周波数−時間テーブルから変換し、入力周波数を決定する周波数分析方法において、標本化関数曲線に現れる不要なサイドローブの抑圧、標本化関数の補正、及びアップチャープ信号とダウンチャープ信号の組み合わせのいずれかによりメインローブの検出を容易にかつ正確にすることを特徴とする周波数分析方法としたので、サイドローブとメインローブのレベル差が拡大でき、ダイナミックレンジを従来より広げることができ、近接周波数の分離も可能となり精密な周波数分析が可能となる効果が得られる。
【０１０４】
また、位相変調したチャープ信号について移動して相関圧縮処理を行う工程を備えたので、不要なサイドローブが相互相関の低い符号によりｎ相位相変調することにより抑圧されサイドローブとメインローブのレベル差が拡大でき、ダイナミックレンジを従来より広げることができ、近接周波数の分離も可能となり精密な周波数分析が可能となる効果が得られる。
【０１０５】
また、振幅変調したチャープ信号について移動して重み付け圧縮処理を行う工程を備えたので、不要なサイドローブに対し、チャープ信号の両端のスペクトラムが広がらないような重み付けの振幅変調をすることにより抑圧されサイドローブとメインローブのレベル差が拡大でき、ダイナミックレンジを従来より広げることができ、近接周波数の分離も可能となり精密な周波数分析が可能となる効果が得られる。
【０１０６】
また、振幅変調したチャープ信号について固定して重み付け圧縮処理を行う工程を備えたので、不要なサイドローブに対し、チャープ信号の両端のスペクトラムが広がらないような重み付けの振幅変調をすることにより抑圧されサイドローブとメインローブのレベル差が拡大でき、ダイナミックレンジが従来より広げることができ、近接周波数の分離も可能となり精密な周波数分析が可能となる効果が得られる。
【０１０７】
また、メインローブを直線の値で補間による工程を備えたので、直線補間による補正量を演算することにより従来より精密な周波数分析が可能となる効果が得られる。
【０１０８】
また、メインローブを標本化関数曲線の近似曲線の値で補間する工程を備えたので、標本化関数曲線の近似曲線による補正量を施すことにより従来より精密な周波数分析が可能となる効果が得られる。
【０１０９】
また、メインローブを予め測定した校正の曲線による値で補間する工程を備えたので、予め測定した校正の曲線により補正量を施すことにより従来より精密な周波数分析が可能となる効果が得られる。
【０１１０】
また、被測定信号により発生するアップチャープ信号及びダウンチャープ信号を同期させ圧縮した後に加算演算する工程を備えたので、アップチャープ信号及びダウンチャープ信号を同期させ圧縮後に加えることにより、近接周波数の分離ができ広いダイナミックレンジが得られることにより従来より精密な周波数分析が可能となる効果が得られる。
【０１１１】
また、被測定信号により発生するアップチャープ信号及びダウンチャープ信号を同期させ圧縮した後に乗算演算する工程を備えたので、アップチャープ信号及びダウンチャープ信号を同期させ圧縮後に乗算することにより、近接周波数の分離ができ広いダイナミックレンジが得られることにより従来より精密な周波数分析が可能となる効果が得られる。
【０１１５】
また、被測定信号と時間に従って周波数が変化するチャープ信号との差信号の周波数成分を有する信号を求め、これを周波数成分に従った遅延量で遅延させて圧縮させた間欠波にし、間欠波を検波し標本化関数を求め、標本化関数曲線のメインローブの出現する時間を周波数−時間テーブルから変換し、入力周波数を決定する周波数分析装置であって、標本化関数曲線に現れる不要なサイドローブの抑圧、標本化関数の補正、及びアップチャープ信号とダウンチャープ信号の組み合わせのいずれかによりメインローブの検出を容易にかつ正確にする手段を備えたことを特徴とする周波数分析装置としたので、サイドローブとメインローブのレベル差が拡大でき、ダイナミックレンジを従来より広げることができ、近接周波数の分離も可能となり精密な周波数分析が可能となる効果が得られる。
【０１１６】
また、上記記載の周波数分析を行い、ディジタル信号処理器およびこのディジタル信号処理器に周波数分析に必要な各測定諸元をダウンロード出力するソフトウェアダウンロード器からなることを特徴とする上記周波数分析装置としたので、対象周波数、帯域幅、周波数分解能及びダイナミックレンジが使用素子を従来のように交換することなく任意に選択変更することができる周波数分析が可能となる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１によるコンプレシーブ受信機における周波数分析の構成を示すブロック図である。
【図２】 図１の各部の出力の時系列波形を示す図である。
【図３】 本発明の実施の形態２によるコンプレシーブ受信機における周波数分析の構成を示すブロック図である。
【図４】 図３の各部の出力の時系列波形を示す図である。
【図５】 本発明の実施の形態３によるコンプレシーブ受信機における周波数分析の構成を示すブロック図である。
【図６】 図５の各部の出力の時系列波形を示す図である。
【図７】 本発明の実施の形態４によるコンプレシーブ受信機における周波数分析の構成を示すブロック図である。
【図８】 図７の周波数分析を説明するための図である。
【図９】 図７の周波数分析を説明するための図である。
【図１０】 本発明の実施の形態５によるコンプレシーブ受信機における周波数分析の構成を示すブロック図である。
【図１１】 図１０の周波数分析を説明するための図である。
【図１２】 本発明の実施の形態６によるコンプレシーブ受信機における周波数分析の構成を示すブロック図である。
【図１３】 図１２の周波数分析を説明するための図である。
【図１４】 本発明の実施の形態７によるコンプレシーブ受信機における周波数分析の構成を示すブロック図である。
【図１５】 図１４の各部の出力の時系列波形を示す図である。
【図１６】 図１４の各部の出力の時系列波形を示す図である。
【図１７】 本発明の実施の形態８によるコンプレシーブ受信機における周波数分析の構成を示すブロック図である。
【図１８】 図１７の各部の出力の時系列波形を示す図である。
【図１９】 図１７の各部の出力の時系列波形を示す図である。
【図２０】 本発明の実施の形態９によるコンプレシーブ受信機における周波数分析の構成を示すブロック図である。
【図２１】 図２０の各部の出力の時系列波形を示す図である。
【図２２】 本発明の参考例１による周波数分析の構成を示すブロック図である。
【図２３】 本発明の参考例２による周波数分析の構成を示すブロック図である。
【図２４】 本発明の参考例３による周波数分析の構成を示すブロック図である。
【図２５】 本発明の実施の形態１０によるコンプレシーブ受信機における周波数分析の構成を示すブロック図である。
【図２６】 従来のコンプレシーブ受信機における周波数分析の構成を示すブロック図である。
【図２７】 図２６の各部の出力の時系列波形を示す図である。
【符号の説明】
１ 受信器、２，２ａ，２ｂ 混合器、３ 連続掃引局部発振器、４，４ａ，４ｂ 帯域フィルタ、６ 検波器、７ 最大レベル位置検出器、１３ 符号ｎ相位相変調器、１４ 移動相関圧縮処理器、１５ 重み付け振幅変調器、１６ 移動重み付け圧縮処理器、１７ 重み付け圧縮処理器、１８ 直線補間器、１９ 周波数位置検出器、２０ 標本化関数曲線補間器、２１ 関数値の位置検出器、２２ 校正曲線補間器、２３ 校正値の位置検出器、２４ 分配増幅器、２５ 上連続掃引局部発振器、２６ 逆圧縮器、２７ 加算演算器、２８ 乗算演算器、２９ ２入力圧縮器、３０ ＦＦＴ処理器。
Claims (1)
- 受信時に周波数が特定できずかつ周波数が高速で変化する高周波の被測定信号を雑音除去のために周波数を中間周波数に下げると共にディジタル信号に変換し、ディジタル信号処理により、上記被測定信号と時間に従って周波数が変化するチャープ信号との差信号の周波数成分を有する信号を求め、これを周波数成分に従った遅延量で遅延させて圧縮させた間欠波にし、間欠波を検波し標本化関数を求め、標本化関数曲線のメインローブの出現する時間を周波数−時間テーブルから変換し、入力周波数を決定する周波数分析装置であって、
標本化関数曲線に現れる不要なサイドローブの抑圧、標本化関数の補正、及びアップチャープ信号とダウンチャープ信号の組み合わせ、のいずれかによりメインローブの検出を容易にかつ正確にし、測定対象周波数、帯域幅、周波数分析能及びダイナミックレンジを使用素子を変更することなく任意に選択変更するために、
位相変調したチャープ信号と同じタイミングをとりながら移動して演算しながらサイドローブとメインローブの差が拡大されるように相関圧縮処理を行う手段、
振幅変調したチャープ信号と同じタイミングをとりながら移動して演算しながらサイドローブとメインローブの差が拡大されるように重み付け圧縮処理を行う手段、
振幅変調したチャープ信号についてサイドローブとメインローブの差が拡大されるように固定演算された重み付け圧縮処理を行う手段、
圧縮した後の検波波形についてメインローブのみを直線の値で補間する手段、
圧縮した後の検波波形についてメインローブのみを標本化関数曲線の近似曲線の値で補間する手段、
圧縮した後の検波波形についてメインローブのみを予め測定した校正の曲線による値で補間する手段、
被測定信号より同一の信号を２つに分配し同時に発生するアップチャープ信号及びダウンチャープ信号を同期させ圧縮した後の検波波形について加算演算する手段、および
被測定信号より同一の信号を２つに分配し同時に発生するアップチャープ信号及びダウンチャープ信号を同期させ圧縮した後の検波波形について乗算演算する手段、
をソフトウェアとして含み、ソフトウェア処理によりこれらのいずれかの手段を使用して周波数分析を行うディジタル信号処理器と、
このディジタル信号処理器に周波数分析に必要な各周波数の遅延量、重み付け、位相を含む各測定諸元をダウンロード出力するソフトウェアダウンロード器と、
を備えたことを特徴とする周波数分析装置。
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