JP3797556B2 - 周波数変換掃引測定方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばスペクトラムアナライザ、スプリアス信号測定装置などの、ミキサにおいて、被測定信号を周波数掃引信号で中間周波数信号に変換して測定を行う装置の測定方法、つまり周波数変換掃引測定方法に関し、特にイメージレスポンス（イメージ信号）抑圧方法に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
この種の周波数掃引測定装置として、以下スペクトラムアナライザを例として従来技術を説明し、その問題点を明らかにする。
図１に従来のスペクトラムアナライザの原理構成を示し、図２に図１中のＩＦ部５０の具体的構成例を示す。
図１に示すスペクトラムアナライザでは、３系統の周波数変換部を備え、測定周波数測定範囲を、図３に示すように、低域Ｆlowと高域Ｆhiと超高域ＲＦinとの３つの帯域に分割して測定する。具体数値例で示すと低域Ｆlow は０．１ＭＨｚ〜３．６ＧＨｚ、高域Ｆhiは３．６ＧＨｚ〜８ＧＨｚ、超高域ＲＦinは８ＧＨｚ以上である。
【０００３】
第１入力端子Ｔ１から入力される０．１ＭＨｚ〜８ＧＨｚの低域Ｆlowと高域Ｆhiの被測定信号は、入力アッテネータ１０で所定のレベル範囲に減衰された後、切替スイッチＳＷ１を切り替えにより、低域Ｆlowの測定時には、低域通過フィルタ１２を介してミキサ１４へ供給され、高域Ｆhiの測定時には、可変同調フィルタ１６を介してミキサ１８へ供給される。
被測定信号が０．１ＭＨｚ〜３．６ＧＨｚの低域Ｆlow の場合はミキサ１４の出力は帯域通過フィルタＢＰＦ２４を通じ、ミキサ２８へ供給され、ミキサ２８で固定発振器２６よりの局部信号とにより中間周波数Ｆi の中間周波信号へ変換される。即ち、プリセレクタである低域通過フィルタ１２で被測定信号中の３．６ＧＨｚ以下の周波数成分が通過出力された後、ミキサ１４で周波数掃引発振器２０から周波数掃引信号によりアップコンバートされる。このミキサ１４の出力周波数を４．２ＧＨｚとすると、掃引発振器２０の掃引周波数Ｆloとして４．２ＧＨｚ〜７．８ＧＨｚの周波数を掃引する。帯域通過フィルタ２４は４．２ＧＨｚ成分のみを通過させる。固定発振器２６よりの局部信号の周波数を３．８ＧＨｚとすると、ミキサ２８より０．４ＧＨｚの中間周波数Ｆi の信号が得られる。この中間周波信号は切替スイッチＳＷ３を介してＩＦ部５０へ供給される。
【０００４】
被測定信号が３．６ＧＨｚ〜８ＧＨｚの高域Ｆhiの場合は、ＹＩＧ可変同調フィルタ１６の出力はミキサ１８で掃引発振器２０よりの掃引信号により周波数混合され、ミキサ１８の出力は低域通過フィルタ３０により０．４ＧＨｚの中間周波数Ｆi の成分が取出される。即ち掃引発振器２０の掃引周波数Ｆloとして４．０ＧＨｚ〜８．４ＧＨｚの周波数を掃引し、この掃引と連動して可変同調フィルタ１６の同調周波数を変化させて、被測定信号中の測定対象の周波数成分のみをミキサ１８へ供給し、ミキサ１８の出力信号中の０．４ＧＨｚの中間周波数Ｆi の成分のみが、低域通過フィルタ３０で通過され、更に切替スイッチＳＷ３を介してＩＦ部５０へ供給される。
ＹＩＧ可変同調フィルタ１６は、ＹＩＧ（Yttrium Iron Garnet）を用いたプリセレクタであって、その通過周波数が掃引発振器２０の掃引周波数Ｆloにトラッキングするように、ＹＩＧに印加する励磁磁界を変えることで、掃引周波数Ｆloに対応する測定対象の周波数成分のみを通過させる。このＹＩＧ可変同調フィルタ１６は、所望の励磁磁界を印加するため及びその他に数十ワットの電力を必要とする。ＹＩＧ可変同調フィルタ１６のフィルタ特性は良好であるものの、高価な部品であり、大型な形状でもある。
【０００５】
次に、被測定信号が８ＧＨｚ以上の超高域ＲＦinの信号の場合はスペクトルアナライザのケース３００の外部に外部ミキサ２００が設けられ、掃引発振器２０の掃引信号のＮ次高調波が被測定信号の周波数変換に利用される。即ち、カプラ２２で分岐された掃引信号はバッファ増幅器３２に供給され、これより、その掃引信号の基本波を含む高調波が結合コンデンサ３４を介して外部ミキサ２００へ局部信号Ｌ０として供給される。これにより、例えば、Ｎ＝７次高調波まで使用した場合には、５０ＧＨｚ以上の周波数まで測定可能となる。
一方、入力端子Ｔ３よりの超高域帯ＲＦinの被測定信号は外部帯域通過フィルタ２０２を通じて外部ミキサ２００へ供給される。外部帯域通過フィルタ２０２はプリセレクタであって、超高域帯ＲＦinの測定周波数帯域に対応したフィルタ周波数特性を備えた固定的なバンドパスフィルタである。
【０００６】
ここで、超高域ＲＦinは極めて広い為に、この超高域ＲＦin内で測定周波数帯域を変更するときは、その都度、対応する通過周波数帯域の外部フィルタ２０２に交換する必要性が生じる。つまり、超高域ＲＦin内の各周波数帯域毎に対応する通過周波数の外部フィルタ２０２を準備しておく必要性がある。例えば０．４ＧＨｚ単位毎の通過周波数帯域で揃えるとすると、８ＧＨｚ〜５０ＧＨｚまでを測定対象とする場合、（５０ＧＨｚ−８ＧＨｚ）／０．４ＧＨｚ＝１０５個も外部フィルタ２０２が必要となってくる。このように多くの外部フィルタ２０２を用意しておくことは実用的でない。
尚、上記固定の外部ＢＰＦ２０２の代わりに、可変同調フィルタであるＹＩＧ同調フィルタ（ＹＴＦ）２０４を用い、局部信号として作用させる掃引信号の高調波次数Ｎの周波数に、ＹＩＧ同調フィルタ２０４を同調させる制御信号を供給する構成例もある。この構成によれば、１個の可変同調フィルタ２０４で各所望の通過周波数帯に設定することができる。しかしこのＹＩＧ同調フィルタ２０４自身が極めて高額な部品であり、装置本体に匹敵する程の高額である。
外部ミキサ２００は使用者がケース３００の入力端子Ｔ２へ接続して使用に供される。超高域ＲＦinの被測定信号は外部ミキサ２００で掃引信号のＮ次高調波によりダウンコンバートされて０．４ＧＨｚの中間周波信号ＩＦとされ、この中間周波信号は入力端子Ｔ２側に出力され、この信号は高域遮断フィルタチョーク３６により、中間周波数Ｆi を含む低域成分３６ｓのみが通過され、更に切替スイッチＳＷ３を介してＩＦ部５０へ供給される。
【０００７】
掃引制御部１００は、ミキサ１４を用いる系統、ミキサ１８を用いる系統、外部ミキサ２００を用いる系統の３系統の周波数変換部に対応し、使用者により設定された周波数スパンの区間を周波数掃引するように掃引発振器２０を制御する。また、３．６ＧＨｚ〜８ＧＨｚの高域Ｆhi担当部の場合には、掃引信号の周波数掃引に連動してＹＩＧ可変同調フィルタ１６の同調周波数をトラッキング制御している。また、ＹＩＧ可変同調フィルタ２０４を用いる場合には、このＹＩＧ可変同調フィルタ２０４に対しても同様にしてトラッキング制御する。
ＩＦ部５０は、入力された中間周波信号を可変帯域幅フィルタで所望の帯域幅の周波数成分のみを通過させた後、所定のデジタルデータに変換して一掃引毎にバッファメモリへ格納するものである。この内部構成例を、図２を参照して更に説明する。
【０００８】
上記３系統の周波数変換部の何れかからの中間周波信号が入力され、この中間周波信号は可変利得増幅器５１で増幅され、バンドパスフィルタ５５で０．４ＧＨｚの中間周波数Ｆi の成分のみが通過出力され、この通過出力はミキサ５６で固定発振器５７よりの局部信号により、更に低い中間周波数Ｆｉ２、例えば２０ＭＨｚにダウンコンバートされ、この低い中間周波信号は、任意のバンド幅特性に設定できる中間周波フィルタ５２により所望の分解能帯域幅の条件で帯域制限され、その帯域制限された中間周波信号は対数変換器５８でその振幅が対数値に変換され、その対応変換出力は検波器５３で検波され、その検波出力はＡＤ変換器５４でデジタルデータに量子化変換され、このデジタルデータは掃引単位に連続的にバッファメモリ５９へ格納される。
【０００９】
図１の説明に戻り、ＩＦ部５０で取得した掃引単位のスペクトラムデータは表示装置９０へ供給されて被測定信号のスペクトラム、その他が表示される。ＩＦ部５０、表示装置９０、掃引制御部１００、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３などに対する制御が装置制御部１１０により行われる。装置制御部１１０に対して、測定したい信号の中心周波数、周波数スパンが設定されると、これら設定値に応じて装置制御部１１０は各部を制御する。
上述説明したように従来のスペクトラムアナライザにおいては、３系統の周波数変換構成とし、それぞれの周波数変換系統において、目的とする周波数の信号に対し、中間周波数の２倍だけ離れた周波数成分に、イメージ信号による誤った測定がなされないように、各々プリセレクタを備えていた。このため、複数個のミキサ部品や、切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３等の多数の部品を備える必要性があった。特に、超高域ＲＦinを測定する為には多数の帯域通過フィルタ２０２あるいは高価なＹＩＴ可変同調フィルタ２０４等を使用していた。これらの点で高価なものとなっていた。
【００１０】
更に、高周波回路は隣接回路間との干渉を無くするために、各回路機能ブロック単位に、例えばアルミニュウムダイカスト等による金属遮蔽構造のシールド空間を備える実装構造が必要性であるが、３系統の周波数変換構成では多くの回路ブロックが存在する為、シールド空間も多数必要となる。これらの結果、回路ブロック、回路要素に比例して装置が高価なものとなっていた。また、多数のシールド空間は筐体が大きくなり、小型軽量化することが困難であった。
このような問題を解決する技術が日本国特許公開２３３８７５／９６号公報（対応米国特許第５，７３６，８４５号、１９９８年４月７日発行）で提案されている。これは図４に示すように入力端子Ｔ３からの被測定信号をプリセレクタを通じることなく外部ミキサ２００へ供給し、掃引発振器２０のＮ次高調波の掃引信号を使用して外部のミキサ２００により被測定信号を中間周波数Ｆiに変換し、これを端子Ｔ４、スイッチＳＷ３を通じてＩＦ部５０へ供給し、ＩＦ部５０より測定データをイメージ除去部７０で処理してイメージ信号に基づくデータを除去して表示装置９０へ供給する。
【００１１】
イメージデータの除去を具体的数値を用いて説明する。中間周波数Ｆi＝０．４ＧＨｚとし、被測定信号が単一の３０ＧＨｚ信号と仮定し、発振器２０の掃引周波数ｆosc＝４〜８ＧＨｚとし、Ｎ＝５次の場合における測定とする。
第１に、イメージ信号の識別を説明する。中間周波数Ｆiの生成は、被測定信号の周波数をｆsとするとＦi＝４００ＭＨｚ＝ｆs±（ｆosc×Ｎ）の絶対値の２つの成分が生成される。そこで、通常の掃引周波数ｆoscと、中間周波数Ｆi×２だけシフトした掃引周波数ｆosc＋２Ｆiで各々掃引を行うと、得られた信号成分の中で、目的の信号ｆsの場合のみ両者の掃引により検出点（測定周波数点）の位置が一致する。この検出点が一致することを利用して信号データとイメージデータとを識別する。即ち、掃引周波数ｆoscを前記２つの掃引周波数を使用し、掃引を交互に実行制御すると、図５（Ａ）に示すように、ｆoscの掃引による信号ＦＮ５ａ、ＦＮ５ｂとｆosc＋２Ｆiの掃引による図５Ｂの信号ＦＮ５ｃ、ＦＮ５ｄが生成される。ここで、第１掃引周波数をｆosc１とすると、第２掃引周波数ｆosc２＝ｆosc１＋（２Ｆi／５）の関係にすると５次高調波の周波数は、５×ｆosc1と、５×ｆosc1＋２Ｆiとなり、第２掃引周波数ｆosc2は丁度中間周波数２Ｆiだけシフトして掃引することとなる。この結果、第２掃引周波数ｆosc2によるスペクトラム位置は、第１掃引によるスペクトラム信号ＦＮ５ａ、ＦＮ５ｂに対しＦＮ５ｃ、ＦＮ５ｄの位置、つまり２Ｆiだけ左側（低い測定周波数）にシフトして現れる。ＦＮ５ａとＦＮ５ｂの間隔、ＦＮ５ｃとＦＮ５ｄの間隔は２ＦiであるからＦＮ５ａとＦＮ５ｄとが重なった位置、つまり同一測定周波数点３０ＧＨｚに存在する。
【００１２】
イメージ除去部７０は、交互に掃引して得られた両者のスペクトラムデータ（測定データ）列の並びの各測定周波数点のデータを比較して、値の小さい方のデータを表示装置９０に出力することで、イメージ除去をおこなっている。この結果、前記４つの信号ＦＮ５ａ、ＦＮ５ｂ、ＦＮ５ｃ、ＦＮ５ｄをこの処理を行うと、図５Ｃに示すように重なった位置に存在する信号ＦＮ５ａ、ＦＮ５ｄのみが１本のスペクトラムとして出力される。同様にｆosc1とｆosc2＝ｆosc1＋（２Ｆi／５）の掃引周波数のＮ＝４、６、７の次高調波により生成されたスペクトラムデータ（測定データ）は、シフト周波数は、４×（２Ｆi／５）あるいは、６×（２Ｆi／５）あるいは、７×（２Ｆi／５）となり、中間周波数Ｆi×２だけシフトした位置関係から、図５Ｄ、Ｅ、Ｆにそれぞれ示すように、各次数についての４つのデータは何れもずれた位置（測定周波数点）になる為に、イメージ除去部７０で除去される。結果として、図５Ｃに示すスペクトラム表示になり、つまり目的とする信号のみがスペクトラムとして得られることとなる。
【００１３】
この従来技術によれば、掃引周波数を２Ｆiずらした２回の掃引測定を行い、両スペクトラムデータ（測定データ）に対してイメージの除去処理を施すことにより、図１中の高価な外部帯域通過フィルタ２０２あるいは可変ＹＩＴ同調フィルタ２０４を削除することができる。
しかし入力される被測定信号及びこの測定装置内部で発生するスプリアス信号が、周波数掃引におけるイメージ周波数点、図５ではＦＮ５ａ、ＦＮ５ｃに出現しないという条件下でしか正しい測定を行うことができない。
この点について図６を参照して説明する。理解を容易にするため中心周波数ｆｃを５ＧＨｚとし、周波数スパンＦsを２ＧＨｚとし、つまりスペクトラム測定区間（設定周波数範囲）は、Ｆ１＝４ＧＨｚ〜Ｆ２＝６ＧＨｚ区間であり、その他に、設定測定周波数範囲４ＧＨｚ〜６ＧＨｚ外の６．６ＧＨｚの入力信号Ｓ２が入力された場合である（図６Ａ参照）。
【００１４】
Ｎ−モード掃引では、第１掃引においてミキサ２００で局部信号として作用する掃引周波数ｆLの区間は図６Ｂに示すようにＦ１＋Ｆi＝４．４ＧＨｚ〜Ｆ２＋Ｆi＝６．４ＧＨｚであり、この掃引の結果、掃引周波数が４．６ＧＨｚと、５．４ＧＨｚの２箇所で入力信号Ｓ１のスペクトラムデータＳ１ｂ、Ｓ１ａの他に測定データＳ２が得られる。ここで、４．６ＧＨｚでのデータＳ１ｂは５ＧＨｚ（＝Ｆin）−４．６ＧＨｚ（＝ｆL）＝０．４ＧＨｚにより生じ、この測定周波数ｆmは４．２ＧＨｚであり、これは入力信号Ｓ１の周波数５ＭＨｚに対し中間周波数Ｆi＝０．４ＧＨｚの２倍、０．８ＧＨｚだけ低い周波数であり、入力信号Ｓ１のイメージデータである。データＳ１ａは５．４ＧＨｚ（＝ｆL）−５ＧＨｚ（＝Ｆin）＝０．４ＧＨｚに基づくもの、つまり５ＧＨｚの正しい入力信号Ｓ１に基づくものである。
【００１５】
またＳ２ａは入力信号Ｓ２の６．６ＧＨｚ（＝ｆs）−６．２ＧＨｚ（＝ｆL）＝０．４ＧＨｚにより測定周波数点５．８ＧＨｚに現われたものである。つまり入力信号Ｓ２のイメージがデータＳ２ａとして出現したものである。第２掃引においては掃引周波数ｆLの区間は図６ｃに示すようにＦ１−Ｆi＝３．６ＧＨｚ〜Ｆ２−Ｆi＝５．６ＧＨｚであり、この掃引の結果、掃引周波数が４．６ＧＨｚと、５．４ＧＨｚの２箇所で第１入力信号Ｓ１のスペクトラムデータＳ１ｃ、Ｓ１ｄが取得される。ここで、４．６ＧＨｚでのデータＳ１ｃは５ＧＨｚ（＝Ｆin）−４．６ＧＨｚ（＝ｆL）＝０．４ＧＨｚ、つまり５ＧＨｚの入力信号Ｓ１に基づくものであり、一方５．４ＧＨｚでのデータＳ１ｄは５．４ＧＨｚ（＝ｆL）−５ＧＨｚ（＝Ｆin）＝０．４ＧＨｚにより生じ、この測定周波数ｆmは５．８ＧＨｚとなり、入力信号Ｓ１の周波数５ＧＨｚに対し、Ｆi＝０．４ＧＨｚの２倍だけ高く、これは入力信号Ｓ１のイメージデータである。
【００１６】
よってこれら第１測定データ（図６Ｂ）、第２測定データ（図６Ｃ）に対し前述したイメージ除去処理を行うと測定周波数点５．８ＧＨｚではデータＳ２ａとＳ１ｄとの小さい方のデータＳ２ａが採用され、イメージ除去処理結果は図６Ｄに示すように、設定測定周波数範囲４〜６ＧＨｚ外の入力信号Ｓ２のイメージデータＳ２ａが残されたままになる。
以上の問題は、スペクトラムアナライザに限らず、スプリアス測定装置、その他一般に被測定信号を周波数掃引信号によりミキサにより周波数変換して、測定を行う周波数変換掃引測定装置においても同様である。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の目的はプリセレクタを設けることなく、しかも複数の信号の測定データが同一測定周波数点に生じる場合でもイメージ信号に影響されることなく正しい測定を可能とする周波数変換掃引測定方法を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
被測定信号を、ミキサにおいて、周波数掃引信号で中間周波数Ｆi の中間周波信号に変換して測定を行う測定方法において、
この発明の１面によればＭ個の中間周波数Ｆi を用い、Ｍは２以上の整数、各中間周波数Ｆi について、設定周波数範囲の周波数にＦi を加算した周波数の掃引信号により第１測定データを求め、また設定周波数範囲の周波数からＦi を減算した周波数の掃引信号により第２測定データを求め、イメージ除去処理は、得られた２Ｍ個の測定データについて、各測定周波数点について全て同一のデータ値及び最小のデータ値を求めて一括して行ってもよいし、あるいは各掃引測定を行うごとにその測定データと、その直前に行われたイメージ除去処理の結果とに対してイメージ除去処理、つまり各測定周波数点について同一のデータ値及び小さい方のデータ値を求めてもよい、又は各中間周波数について第１測定データと第２測定データとを求め、これら測定データについてイメージ除去処理を行い、その後、各中間周波数についてイメージ除去処理した結果に対してイメージ除去処理を行ってもよい。
【００１９】
この発明の他面によれば各中間周波数Ｆiについて設定周波数範囲の下限周波数からＦiを減算した周波数と上限周波数にＦiを加算した周波数との間を掃引信号で掃引して測定データを求め、その測定データをＦiだけ低い方にシフトさせた第１測定データと、Ｆiだけ高い方にシフトさせた第２測定データを求め、これら第１、第２測定データについてイメージ除去処理する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
第１実施形態
この発明の実施形態をスペクトラムアナライザに適用した場合について説明する。図７にこの発明を適用したスペクトラムアナライザの実施形態を示し、図１と対応する部分に同一参照符号を付けてある。
入力端子Ｔ１より被測定信号は必要に応じて可変減衰器１０により所定のレベル範囲とされてミキサ４０へ供給される。ここで被測定信号に対しプリセレクタが設けられていないことに注意されたい。ミキサ４０へは掃引発振器２０から周波数掃引信号が局部信号として入力される。ミキサ４０はその掃引信号の基本波のみならず高調波とも被測定信号と周波数混合する高調波ミキサであってもよく、また掃引発振器２０よりの掃引信号を必要に応じて所望の次数だけで逓倍器４１で周波数逓倍してミキサ４０へ供給してもよい。ミキサ４０の出力は低域通過フィルタ４２で所望の周波数Ｆi の中間周波信号がＩＦ部５０へ供給される。ＩＦ部５０の出力、つまり測定データ（この場合はスペクトラムデータ）はイメージ除去部７０へ供給される。イメージ除去部７０は前記プリセレクタが設けられていないことに基づき求まるイメージ信号に基づくデータを測定データ中から抑圧する。このイメージデータが抑圧された測定データが表示装置９０へ供給される。
【００２１】
この第１実施形態では、イメージ信号を抑圧するために、Ｍ個（Ｍは２以上の整数）の中間周波数Ｆi を用い、各中間周波数について２回の周波数掃引により２組の測定データ（スペクトラムデータ）を求め、これら２Ｍ組の測定データについてイメージ除去処理を行う。この第１実施形態の処理手順の例を図８を参照して説明する。
まず設定された中心周波数ｆc と周波数スパンＦs を取得して、測定周波数範囲Ｆ１＝ｆc −（Ｆs ／２）〜ｆc ＋（Ｆs ／２）を求め、また処理パラメータｍを１に初期化する（Ｓ１）。
中間周波数Ｆimについて、掃引信号の周波数をＦ１＋Ｆim〜Ｆ２＋Ｆim掃引して（これをＮ−モード掃引と呼ぶ）、第ｍ回の第１測定データを求める（Ｓ２）。ここで掃引信号の周波数はミキサ４０で中間周波数Ｆimを発生させる値である。従って掃引発振器２０の出力信号の基本波をミキサ４０で掃引信号として作用させる場合は掃引発振器２０の発振周波数ｆosc がＦ１＋Ｆim〜Ｆ２＋Ｆimの間変化させられ、ミキサ４０が高調波ミキサであって、Ｎ次の高調波を掃引信号（局部信号）として作用させる場合は、Ｎｆosc がＦ１＋Ｆim〜Ｆ２＋Ｆimの間変化させられる。
【００２２】
また中間周波数Ｆimについて掃引信号の周波数をＦ１−Ｆim〜Ｆ２−Ｆim掃引して（これをＮ＋モード掃引と呼ぶ）、第ｍ回の第２測定データを求める（Ｓ３）。ステップＳ２のＮ−モードの処理とステップＳ３のＮ＋モードの処理の順は何れを先に行ってもよい。
これら第ｍ回の第１測定データと第２測定データに対してイメージ除去処理を行う（Ｓ４）。
つまり各測定周波数点ごとに第１測定データと第２測定データとを比較して、小さい方（最小）のデータ値を選択し、両データが同じであればそのデータ値を選択して、イメージ除去処理結果とする。例えば図９に示すように、Ｆ１〜Ｆ２の各測定周波数点をｆ1 ，ｆ2 ，…，ｆW とし、各測定周波数点で得られた バッファメモリ７１内の第１測定データをＤ11，Ｄ12，…，Ｄ1Wとし、バッファメモリ７２内の第２測定データをＤ21，Ｄ22，…，Ｄ2wとすると比較部７３で、各測定周波数点ｆj （ｊ＝１，２，…，Ｗ）ごとにＤ1jとＤ2jとを比較し、Ｄ1j≦Ｄ2jならＤ1jを、Ｄ1j≧Ｄ2jならＤ2jをそれぞれＤj として出力することにより、イメージ処理された測定データＤ1 ，Ｄ2 ，…，ＤW をバッファメモリ７４に得る。
【００２３】
図に示していないが、このバッファメモリ７４は他のイメージ除去処理されたデータも格納できるものである。このイメージ除去処理されたデータを必要に応じて表示装置９０に表示してもよい。
次にｍ＝Ｍかを調べ（Ｓ５）、ｍがＭになっていなければ、ｍを＋１してステップＳ２に戻る（Ｓ６）。
ステップＳ５でｍ＝Ｍであれば、つまり予め決めたＭ個の中間周波数Ｆi1，Ｆi2，…，Ｆimの全てについてそのＮ−モードの掃引測定及びＮ＋モードの掃引測定を実行し、かつそれらに対してイメージ除去処理を終了すると、これらＭ個のイメージ除去処理した測定データに対してイメージ除去処理する（Ｓ７）。つまりこれらＭ個のイメージ除去処理データについて各測定周波数点ごとに、その最小のデータ値及び全て同一のデータ値を採用する。このステップＳ７でイメージ除去処理された測定データを表示装置９０へ供給して、スペクトラム表示する。なお、中間周波数Ｆi1，Ｆi2，…，ＦiMはその大小の順である必要はなく、予め決めた順であればよい。
【００２４】
次にＭ＝２、つまりＦi1とＦi2を用いる場合について第１実施形態をより具体的に説明する。Ｆi1＝０．４ＧＨｚ、Ｆi2＝０．３ＧＨｚを例とする。図７中のＩＦ部５０は例えば図１０に示すように構成される。図１０は図２と対し、帯域通過フィルタ５５の代りに、中間周波数Ｆi1とＦi2をそれぞれ通過帯域とする。帯域通過フィルタ５５ａと５５ｂとが設けられる。
切替スイッチＳＷ５は、Ｆi1＝０．４ＧＨｚを中間周波数として掃引測定するときは、帯域通過フィルタ５５ａの出力信号をミキサ５６へ供給し、Ｆi2＝０．３ＧＨｚを中間周波数として掃引測定するときは、帯域通過フィルタ５５ｂの出力信号をミキサ５６へ供給するように、掃引制御部１００からの制御を受けて切替制御される。ミキサ５６へ局部信号を供給する発振器５７は、例えば、４２０ＭＨｚと３２０ＭＨｚの２点の発振周波数を発生可能な発振器であって、掃引制御部１００からの制御を受けてスイッチＳＷ５がフィルタ５５ａに接続されている時は４２０ＭＨｚの発振に、フィルタ５５ｂに接続されている時は３２０ＭＨｚの発振に切替制御される。
【００２５】
ミキサ５６は、切替スイッチＳＷ５からの信号を、発振器５７ｂからの信号により、一定周波数、この例では２０ＭＨｚの低い中間周波数Ｆｉ２に変換出力する。以後の他の要素の動作は図２の場合と同様であるので省略する。
図１０に示したＩＦ部５０の構成によれば、０．４ＧＨｚ又は０．３ＧＨｚの中間周波数成分の何れの場合においても、これを受けて、ＩＦフィルタ５２で所望の分解能帯域幅の条件で帯域制限して、掃引単位でバッファメモリ５９へ格納される。
掃引制御部１００は、２つの中間周波数Ｆi1，Ｆi2、即ち第１中間周波数０．４ＧＨｚと第２中間周波数０．３ＧＨｚとに対応して第１実施形態と同様にしてＮ−モードとＮ＋モードの各２回づつの掃引を行い測定する。この結果、合計４条件でのスペクトラムデータ（測定データ）が各々取得される。
イメージ除去部７０は、上記４条件の測定データを受けて不要なイメージデータを除去する。このイメージ除去処理を、図６と図１１とを参照して説明する。図６について先に説明した場合と各種条件は同一である。
【００２６】
第１中間周波数Ｆi1が０．４ＧＨｚの場合は、図６について先に説明した場合と全く同様にして、図６Ｂの第１測定データと、図６Ｃの第２測定データが取得され、これら測定データに対するイメージ除去処理をした結果は図６Ｄに示すデータとなる。
第２中間周波数Ｆi2が０．３ＧＨｚの場合には、Ｎ−モード掃引では図１１Ｂに示すように４．３ＧＨｚ（＝Ｆ１＋Ｆi2）〜６．３ＧＨｚ（＝Ｆ２＋Ｆi2）であり、Ｎ＋モード掃引は図１１Ｃに示すように、３．７ＧＨｚ（＝Ｆ１−Ｆi2）〜５．７ＧＨｚ（＝Ｆ２−Ｆi2）である。このためＮ−モードでは図１１Ｂに示すように５ＧＨｚの入力信号Ｓ１に対するイメージデータＳ１ｂが測定周波数点４．４ＧＨｚに現れる。６．６ＧＨｚの入力信号Ｓ２に対するイメージデータＳ２ａが測定周波数点６．０ＧＨｚに現われる。つまりイメージデータＳ１ｂ，Ｓ２ａはそれぞれ図６Ｂに対し、０．２ＧＨｚ右へ移動している。Ｎ＋モードでは図１１Ｃに示すように５ＧＨｚの入力信号Ｓ１に対するイメージデータＳ１ｄは測定周波数点５．６ＧＨｚに現われる。このＮ−モード、Ｎ＋モードの両測定データをイメージ除去処理をすると、不要なイメージデータＳ１ｂ，Ｓ１ｄ，Ｓ２ａは除去され、図１１Ｄに示すようになる。但し、ここでは設定測定周波数区間Ｆ１〜Ｆ２以外の信号として入力信号Ｓ２のみを想定してるので除去されているが、更に不要なイメージ信号として他の周波数信号（５．６ＧＨｚ±０．３ＧＨｚ）で存在する場合には、図６Ｄと同様に図１１Ｄにも不要なスペクトラムデータが存在し得る。
【００２７】
ここで注目すべきことは、中間周波数を０．３ＧＨｚに変更して掃引測定しているので、入力信号Ｓ１のイメージデータＳ１ｂ（図１１Ｃ）の測定周波数点、つまりバッファメモリ５９に対する格納位置（測定周波数点）が、中間周波数０．４ＧＨｚの場合の５．８ＧＨｚから５．６ＧＨｚに移動している点である。
上記第１中間周波数Ｆi1と第２中間周波数Ｆi2とで各々イメージ除去した結果の両スペクトラムデータ（測定データ）、つまり図６Ｄ、図１１Ｄにそれぞれ示すデータに対し、更に、イメージ除去処理を行う。即ち、各測定周波数点について両者のデータの小さい方のデータ値及び同一のデータ値を採用する。この結果、測定周波数点５．０ＧＨｚにおける非イメージデータ、つまり入力信号Ｓ１に対するデータは図６Ｄ、図１１Ｄの各データとも同一測定周波数点に存在するから、この追加イメージ除去処理してもそのまま残る。逆に、入力信号Ｓ１のイメージデータＳ１ｄは、図６Ｃでは測定周波数点５．８ＧＨｚに存在し、図１１Ｃでは測定周波数点５．６ＧＨｚに存在する為、仮に両者にスペクトラムデータが、例えば図６Ｄ中の５．８ＧＨｚに存在していても、前記イメージデータＳ１ｄの測定周波数点が５．８ＧＨｚと５．６ＧＨｚと異なるため、追加イメージ除去処理により確実に除去されることとなる。つまり図６Ｄと図１１Ｄの両データ間のイメージ除去処理では測定周波数点５．８ＧＨｚでは図１１Ｄのデータが採用され、この結果のスペクトラム表示は、図１１Ｄに示すように表示されて、正常なスペクトラムが表示されることになる。
【００２８】
このように、２種類の中間周波数を用いて各々Ｎ−モード、Ｎ＋モードの掃引測定をしてイメージ除去処理をすることで、測定対象外の周波数信号による不要なイメージ信号に対しても的確に除去されたスペクトラム（測定データ）の表示が得られる。
Ｍ個の中間周波数を用いる場合に、その中間周波数の選択及びＮ−モードとＮ＋モードの実行の順は任意でよい。またイメージ除去処理は全ての測定データが得られた後に一括処理してもよい。
例えば図１２に示すように、中心周波数ｆc 、周波数スパンＦs を取得して設定測定範囲を決定した後、Ｍ個の中間周波数Ｆim（ｉ＝２，…，Ｍ）についてのＭ個のＮ＋モードとＭ個のＮ−モードとの計２Ｍ個のモードから１つのモードを選択し（Ｓ１）、その選択したモードで掃引して測定データを取得し、これをバッファメモリ格納し（Ｓ２）、次に選択していないモードが残っていないかを調べ（Ｓ３）、残っている場合はステップＳ１に戻り、残っているモードからその１つを選択する。ステップＳ３において、残っているモードがなければ、バッファメモリに記憶した２Ｍ個の測定データについて一括してイメージ除去処理を行う（Ｓ４）。
【００２９】
この一括処理は、例えば図１３に示すように２Ｍ個の測定データが記憶されているバッファメモリ（図示せず、図１０中のバッファメモリ５９に相当）から、各測定周波数点ｆj のデータＤ1j1 ，Ｄ1j2 ，…，Ｄ1jM ，Ｄ2j1 ，Ｄ2j2 ，…，Ｄ2jM を取出し、一括比較処理部７５に入力し、これら２Ｍ個のデータが全て等しければ、そのデータ値を、そうでなければ、２Ｍ個のデータ中の最小のデータ値をＤj として出力する。このことを測定周波数点ｆ1 〜ｆW について行い、イメージ除去処理されたデータＤ1 ，Ｄ2 ，…ＤW を得る。
図１２に示した処理を繰返す場合は、ステップＳ４でイメージ除去処理した測定データを表示装置９０へ供給してステップＳ１に戻ればよい。
【００３０】
また１つのモードを行うごとにイメージ処理を行ってもよい。例えば図１４に示すように、中心周波数ｆc 、周波数スパンＦs を取得して設定測定範囲Ｆ１〜Ｆ２を決定した後、まずＭ個のＮ−モード及びＭ個のＮ＋モードの計２Ｍ個のモードから１つのモードを選択し（Ｓ１）、その選択したモードで掃引して測定データを取得する（Ｓ２）。次に２Ｍ個モード中の選択していないモードを１個選択し（Ｓ３）、その選択したモードで掃引して測定データを取得する（Ｓ４）。この測定データと前回のイメージ除去処理データとに対してイメージ除去処理を行う（Ｓ５）。ただし最初のイメージ除去処理では、イメージ除去処理データとして、ステップＳ２で得られた測定データを用いる。このステップＳ５でイメージ除去処理したデータ、又はそのイメージ除去処理中において次々と得られる処理結果を必要に応じて表示装置９０へ供給して、測定データの様子がなるべく早く表示されるようにしてもよい。
【００３１】
次にステップＳ６でまだ選択していないモードが残っていないかを調べ、残っていればステップＳ３に戻り、残っていなければ終了とするが、測定を継続する場合は、破線で示すようにステップＳ７で残っているモードを管理する部分を、最初の２Ｍ個のモードを１個も選択していない状態に初期化してステップＳ３に移る。
図８及び図１４に示した実施形態から理解されるように、モード選択、掃引、測定データ取得を、複数回行い、その複数回の測定データに対し、又は前回のイメージ除去処理データを含めてイメージ除去処理を行うことを繰返してもよい。図８に示した実施形態において、ステップＳ４において、ｍ＝Ｍ−１回目の測定データに対するイメージ除去処理では、第１〜第Ｍ−２回目の測定データに対するイメージ除去処理結果を含めてイメージ除去処理してステップＳ７を省略してもよい。
図１２及び図１４に示した実施形態において中間周波数の選択順は任意でよいが、１つの中間周波数ＦimについてＮ−モード及びＮ＋モードの一方を選択した場合は、次のモード選択は同一Ｆ im の他方のモードを選択することが好ましい。このようにすると図１０に示すＩＦ部５０内のスイッチＳＷ５の制御、発振器５７ｂに対する制御回数が少なくて済む。
【００３２】
第２実施形態
この発明の他面の実施形態（第２実施形態）について、スペクトラムアナライザに適用した場合を説明する。このスペクトラムアナライザの機能構成は図７とほぼ同様であるが、イメージ除去部７０の入力側に破線で示すようにデータ分離部８０が挿入される点が異なる。この第２実施形態の処理手順の例を図１５に示す。
まず中心周波数ｆc 、周波数スパンＦs を取得して、測定周波数範囲Ｆ１〜Ｆ２を決定し（Ｓ１）、決められたＭ個の中間周波数の１つＦi を選択し（Ｓ２）、設定測定周波数範囲の下限値Ｆ１からＦi を減算した周波数Ｆ１−Ｆi と、上限値Ｆ２にＦi を加算した周波数Ｆ２＋Ｆi との間の範囲を掃引信号で掃引して測定データを取得する（Ｓ３）。
このＦ１−Ｆi 〜Ｆ２＋Ｆi の掃引を一括モード掃引と呼ぶ。
その測定データを、図７中のデータ分離部８０において、Ｆi だけ低い方に周波数をシフトさせた第１測定データと、Ｆi だけ高い方に周波数をシフトさせた第２測定データとに分離して、第１実施形態におけるＮ−モードによる第１測定データ、Ｎ＋モードによる第２測定データとそれぞれ対応するデータを得る（Ｓ４）。
【００３３】
これら第１測定データと第２測定データと前回のイメージ除去データとについてイメージ除去処理を行う（Ｓ５）。つまりこれら３つのデータ中の各測定周波数点ごとに、最小のデータ値及び全て同一のデータ値を採用してイメージ除去したデータを得る。なお最初の処理、つまり最初に中間周波数を選択した時は前回のイメージ除去処理されたデータは存在しないから、第１測定データと第２測定データに対しイメージ除去処理を行う。イメージ除去処理されたデータは次のイメージ除去処理のためにバッファメモリに一時記憶され、また表示装置９０へ供給される。
この表示装置９０への供給はイメージ除去処理中は次々と処理された各測定周波数点データを供給するようにしてもよい。
次に選択していない中間周波数Ｆi が残っているかを調べ（Ｓ６）、残っていればステップＳ２に戻ってまだ選択していないものを選択する。ステップＳ６で選択しない中間周波数が残っていなければ終了にするか、測定を継続する場合は、中間周波数の選択状態をまだ１つも選択していない状態にしてステップＳ２に戻る（Ｓ７）。
【００３４】
ステップＳ４におけるデータ分離処理の一部を具体例で図１６を参照して説明する。図１１に示した例と同様に中心周波数ｆc ＝５ＧＨｚ、周波数スパンＦ s ＝２ＧＨｚ、設定測定範囲Ｆ１＝４．０ＧＨｚ〜Ｆ２＝６ＧＨｚ、選択した中間周波数Ｆi ＝０．４ＧＨｚ、被測定信号は図１６Ａに示すように５ＧＨｚのみとする。掃引周波数範囲は図１６Ｂに示すようにＦ１−Ｆi ＝３．６ＧＨｚ〜Ｆ２＋Ｆi ＝６．４ＧＨｚとなり、この掃引により掃引周波数４．６ＧＨｚと５．４ＧＨｚで測定データＤ１，Ｄ２がそれぞれ得られる。第１実施形態におけるＮ−モード掃引の周波数範囲は図１６Ｃに示すように４．４ＧＨｚ〜６．４ＧＨｚであるから、これを設定測定周波数範囲４ＧＨｚ〜６ＧＨｚに対する掃引となるように周波数軸で低い方に中間周波数Ｆi ＝０．４ＧＨｚだけ移動させればＮ−モード掃引と一致する。従って、Ｆ１−Ｆi 〜Ｆ２＋Ｆi の掃引で得られた測定データを中間周波数Ｆi ＝０．４ＧＨｚだけ周波数を低い方へ、図１６Ｄに示すようにシフトしてこれを第１測定データとすると、Ｎ−モードで得られた第１測定データと一致するものが得られる。同様にＮ＋モード掃引の周波数範囲は図１６Ｅに示すように３．６ＧＨｚ〜５．６ＧＨｚであるからこれを、設定測定周波数範囲４ＧＨｚ〜６ＧＨｚに対する掃引になるように周波数軸が高い方に中間周波数Ｆi ＝０．４ＧＨｚだけ移動させればＮ＋モード掃引と一致する。従って、Ｆ１−Ｆi 〜Ｆ２＋Ｆi の掃引で得られた測定データを中間周波数Ｆi ＝０．４ＧＨｚだけ周波数を高い方へ、図１６Ｆに示すように移動してこれを第２測定データとすると、Ｎ＋モードで得られた第２測定データと一致する。
【００３５】
この分離処理は、Ｆ１−Ｆi 〜Ｆ２＋Ｆi の掃引で得られ、バッファメモリに測定周波数点順に格納されている測定データから、最低の測定周波数点より２倍の中間周波数２Ｆi だけ高い測定周波数点より高い全ての測定周波数点のデータを、設定測定周波数範囲の第１測定データとして取り出し、最低の測定周波数点から設定測定周波数範囲分のデータを順次取り、これを設定測定周波数範囲の第２測定データとすればよい。
従って、このように分離された図１６Ｄに示す第１測定データ及び図１６Ｆに示す第２測定データに対してイメージ除去処理をすれば、図１６Ｇに示すようにイメージデータが抑圧されたデータが得られる。他の中間周波数についてもステップＳ４の分離処理を同様に行えばよい。この第２実施形態によれば第１実施形態に対し掃引回数が１／２となり、測定時間が短縮される。
【００３６】
図１７に第２実施形態の他の処理手順例を示す。まず中心周波数ｆc 、周波数スパンＦs を取得して設定測定周波数範囲Ｆ１〜Ｆ２を決定する（Ｓ１）。次に中間周波数Ｆi の１つを選択し（Ｓ２）、Ｆ１−Ｆi 〜Ｆ２＋Ｆi を掃引信号で掃引して測定データを取得してバッファメモリに記憶する（Ｓ３）。次に選択していない中間周波数Ｆi が残っていないかを調べ（Ｓ４）、残っていればステップＳ２に戻り、残っていなければ、バッファメモリから記憶した測定データを一個取り出し（Ｓ５）、その取り出した測定データに対し、前述した周波数シフトを行って第１測定データと第２測定データに分離する（Ｓ６）。
【００３７】
次にバッファメモリに測定データが残っていないかを調べ（Ｓ７）、残っていればステップＳ５に戻り、残っていなければ、各中間周波数について分離した第１測定データと第２測定データの全て、つまり２Ｍ個（Ｍは中間周波数の個数）の測定データについてイメージ除去処理を行う（Ｓ８）。このイメージ除去処理は図１２中のステップＳ４での処理と同様である。測定を継続する場合は中間周波数及び測定データを選択の状態にしてステップＳ２に戻る（Ｓ９）。なお図１７中に示すように、ステップＳ６の後に、その分離した第１測定データ及び第２測定データと前回のイメージ除去処理したデータとに対してイメージ除去処理を行い、その処理結果又は次々得られる途中処理結果を表示装置９０へ供給表示してもよい（Ｓ１０）。
この場合、最初に測定データを取り出して分離処理した場合は、その第１，第２測定データに対してのみ（前回のイメージ除去処理データは存在してい ない）をイメージ除去処理する。
【００３８】
ミキサ４０において被測定信号は変換損失を受ける。しかもその変換損失はＮ−モードの掃引とＮ＋モードの掃引とで異なり、かつ周波数によっても異なることが判明した。この点でより正しい測定を行うには、図７中に破線で示すようにＩＦ部５０よりの測定データに対し補正部６０でレベル補正してイメージ除去部７０へ供給することが好ましい。
補正部６０は例えば図１８に示すように補正値格納部６１に、被測定信号周波数の適当な間隔、図１８では１ＧＨｚ間隔ごとの周波数に対するＮ−モード掃引及びＮ＋モード掃引におけるミキサ４０での各損失が予め測定され、補正値として格納されてある。
ＩＦ部５０よりの測定データＤpj（ｐ＝１，２、ｊ＝１，２，…，Ｗ）に対しその測定周波数点ｆj の補正値をｐ＝１の場合はＮ−モード補正値格納部６１ａから、ｐ＝２の場合はＮ＋モード補正値格納部６１ｂから取り出して加算部６２で測定データＤpjにその補正値を加算する。測定周波数点ｆj と一致する周波数の補正値が補正値格納部６１に格納されていない場合は、その周波数ｆi の前後の周波数の補正値を補正値格納部６１から取り出して、補正値演算部６３で例えば線形補間によりｆj に対する補正値を演算して加算部６２へ供給する。
【００３９】
このようにしてＮ−モード、Ｎ＋モードのそれぞれに応じて変換損失を測定データに対して補正することにより、イメージ除去処理を正しく行うことができ、それだけ正確な測定データを表示することができる。
このような変換損失の補正は、図８の例では破線で示すようにステップＳ３の後にステップＳ８で測定データに対し変換損失補正を行ってステップＳ４に移り、図１２の例ではステップＳ３でステップＳ４に移る際にステップＳ５で測定データに対し変換損失補正を行い、図１４の例ではステップＳ４の次にステップＳ８で測定データに対し変換損失補正を行ってステップＳ５に移る。なお図１５に示した例においても、ステップＳ３の次にステップＳ８で測定データに対し変換損失補正を行ってステップＳ４に移るようにしてもよい。この場合は、補正値は一組だけである。同様に図１７に示した例でも、ステップＳ５の次にステップＳ１１で測定データに対し変換損失補正を行ってもよい。また上記Ｎ−モード変換損失補正データ及びＮ＋モード変換損失補正データは各中間周波数ごとに予め測定して補正値格納部６１に格納しておき、用いる中間周波数ごとに対応する補正を行うことが望ましい。
【００４０】
上述した複数の中間周波数を用いる場合においても、図４中の補正部６０によるミキサ損失の補正を各測定データに対して行った後、イメージ除去処理をすることが好ましい。
また、図１９に示すように、図１中の８ＧＨｚ以上の超高域ＲＦinに対する測定にのみ、この発明方法を適用してもよい。つまり図１に示す構成から複数個の外部帯域通過フィルタ２０２又は可変ＹＩＴ同調フィルタ２０４を省略し、イメージ除去部７０を設け、８ＧＨｚ以上の測定にイメージ除去処理を行うようにする。従って、例えばケース３００内に構成されている既存のスペクトラムアナライザに外部にミキサ４０を設け、Ｎ＋モード、Ｎ−モードの掃引制御、又は一括モード掃引制御と、イメージ除去処理を行うソフトウェア（プログラム）を内蔵させれば、簡単かつ安価に８ＧＨｚ以上の被測定信号の測定を行うことができるようにすることができる。
【００４１】
また、特に図に示さないが、例えば、図１に示す構成における４〜８ＧＨｚの高域Ｆhiの測定にＮ−モード、Ｎ＋モードとイメージ除去処理を適用する構成としても良い。この場合には、図１に示す高価なＹＩＧ同調フィルタ１６が不要となる利点が得られる。
あるいは、図１に示す構成における４〜８ＧＨｚの高域Ｆhiと、８ＧＨｚ以上の超高域ＲＦinの測定に、Ｎ−モード、Ｎ＋モードとイメージ除去処理を適用する構成としても良い。
また、図１０に示すＩＦ部５０の構成において、ＩＦフィルタ５２の分解能帯域幅は、通常、数ＭＨｚの帯域幅であるからして、例えば、第１中間周波数Ｆi1を０．４ＧＨｚとし、第２中間周波数Ｆi2を０．４ＧＨｚ−０．０１ＧＨｚ＝０．３９ＧＨｚとすることで、スイッチＳＷ５を省略し図２に示したように１個の０．４ＧＨｚを通過帯域とするフィルタ５５で、第１中間周波数Ｆi1と第２中間周波数Ｆi2とを通過させることが容易である。つまり、図１０中の帯域通過フィルタ５５ａ，４４ｂ及び切替スイッチＳＷ５の構成を、１個の帯域通過フィルタ５５に置き換えることができ、これによれば、回路部品を削減できる。
【００４２】
上述においてはＮ−モードではＦ１＋Ｆi 〜Ｆ２＋Ｆi を周波数掃引して第１測定データＤ11，Ｄ12，…，Ｄ1Wを求め、Ｎ＋モードではＦ１−Ｆi 〜Ｆ２−Ｆi を周波数掃引して第２測定データＤ21，Ｄ22，…，Ｄ2Wを求めた。しかしＦ１＋Ｆi 〜Ｆ２＋Ｆi またＦ１−Ｆi 〜Ｆ２−Ｆi をそれぞれ選択的に掃引しなくてもよい。つまりこれら帯域Ｆ１＋Ｆi 〜Ｆ２＋Ｆi ，Ｆ１−Ｆi 〜Ｆ２−Ｆi をそれぞれ、複数の帯域に分割して、これら分割帯域を順次交互に又は適当な順で交互に周波数掃引してもよい。極端な場合は、各測定周波数点間隔に分割し、これら周波数の掃引信号を交互にミキサ４０に作用させてもよい。つまり例えば図２０に示すようにミキサ４０で局部信号（掃引信号）として作用する信号の周波数をＦ１＋Ｆi として測定データＤ11を求め、次に前記周波数をＦ１−Ｆi として測定データＤ21を求め、次にＦ１＋Ｆi ＋Δｆ（Δｆは隣接測定周波数の間隔）として測定データＤ12を求め、次にＦ１−Ｆi ＋Δｆとして測定データＤ22を求め、以下同様にして、第１測定データＤ1jと第２測定データＤ2jを交互に求めてもよい。従って、この発明においてＮ−モードつまりＦ１にＦi を加算した周波数を目的の中間周波数を生成するように作用する掃引信号（局部信号）の周波数を掃引して第１測定データを求めることは、測定周波数点の第１測定データを連続的に得る場合に限らず、要は設定周波数範囲内の各測定周波数点の全ての第１測定データを求めればよい。Ｎ＋モードで第２測定データを求めることも同様である。
【００４３】
図２１に示すようにミキサ４０ａと４０ｂ、掃引発振器２０ａと２０ｂを設け、掃引発振器２０ａからの掃引信号をミキサ４０ａへ供給し、掃引発振器２０ｂからの掃引信号をミキサ４０ｂへ供給し、掃引発振器２０ａからの掃引信号の周波数がミキサ４０ａでＮ−モードで目的の中間周波数を得る局部信号周波数として作用し、掃引発振器２０ｂからの掃引信号の周波数がミキサ４０ｂでＮ＋モードで目的の中間周波数を得る局部信号周波数として作用するようにして、第１測定データと第２測定データとを同時に得るようにしてもよい。掃引発振器２０ａ，２０ｂ各出力信号を周波数逓倍器を介してミキサ４０ａ，４０ｂへ供給してもよい。ミキサ４０ａ，４０ｂとしてはミキサ４０と同様に、高調波ミキサであってもよい。
【００４４】
この発明の方法はスペクトラムアナライザのみならず、例えばスプリアス測定装置など、一般に、被測定信号を周波数掃引信号により中間周波数の信号に変換して測定データを求める測定装置に適用できる。例えば図２２に示すように、入力端子Ｔ１より被測定信号をミキサ４０へ供給し、ミキサ４０で掃引発振器２０からの掃引信号により被測定信号を中間周波数の信号に変換し、その中間周波数信号を帯域通過フィルタ５５で取出して検波器５３で検波して測定データを得、更に必要に応じてその測定データを処理して目的とする測定出力を求める測定装置にこの発明は適用できる。
【００４５】
装置制御部１１０及び掃引制御部１００の制御により、被測定信号に対し、複数の中間周波数のそれぞれに対し、Ｎ−モード掃引とＮ＋モード掃引してそれぞれ測定データを求め、両測定データに対し、あるいは一括モード掃引して測定データを求め、その測定データを第１、第２測定データにデータ分離部８０で分離し、必要に応じて補正部６０でミキサ損失補正を行った後、イメージ除去部７０でイメージ除去処理を行い、そのイメージ除去処理されたデータ又はこれを更にその測定装置に応じて処理をして表示装置９０に表示する。ミキサ４０として高調波ミキサを使用してもよく、あるいは掃引発振器２０の出力掃引信号を逓倍器４１で周波数逓倍してミキサ４０へ供給するようにしてもよい。また破線で示すように帯域通過フィルタ５５又は検波器５３の出力をＡＤ変換器９１でデジタルデータに変換し、このデジタルデータを可撓性磁気ディスク、磁気テーブ、半導体メモリなどの記憶部９２に記憶し、その後記憶部９２からの記憶データを読み出し、これに対して必要に応じて補正部６０の補正を行った後、イメージ除去処理を行って表示装置に表示するようにしてもよい。つまりミキサ４０、掃引発振器２０、帯域通過フイルタ５５、ＡＤ変換器９１、記憶部９２、これらに対する制御部を備えた簡単な装置を、所要の被測定信号源の所へもってゆき、被測定信号に関するデータを取った後、これを持ち帰って、イメージ除去処理を行って所要の測定データを求めることもできる。なお測定データの表示はＣＲＴ表示装置や液晶表示装置による表示のみならず、記録紙に記録して表示してもよい。
【００４６】
また図７中の低域通過フィルタ４２の出力信号又は図１０中のミキサ５６の出力信号をデジタルデータに変換し、このデジタルデータを、ＤＳＰ（Degital Signal Processor）により処理して以後の各種機能を行わせることもできる。
上述したこの発明方法、つまりＮ−モード掃引、Ｎ＋モード掃引の各制御、一括モード掃引、イメージ除去処理、データ分離、ミキサ損失補正などはコンピュータによりプログラムを実行させて行うこともできる。この場合は、この周波数変換掃引測定プログラムをＣＤ−ＲＯＭ、可撓性磁気ディスクから、又は通信回線を介してコンピュータ内にダウンロードして実行することになる。
【００４７】
【発明の効果】
以上述べたようにこの発明によれば、複数の中間周波数についてＮ−モード掃引とＮ＋モード掃引とにより得られた測定データに対して又は一括モード掃引で得られた測定データをデータ分離したデータに対してイメージ除去処理を行うことによりイメージ信号にもとずくデータを抑圧することができ、かつ設定測定周波数範囲外の信号によるイメージデータも抑圧できるため、イメージ信号が生じないようにするプリセレクタを設ける必要がなく、それだけ安価、かつ簡単な構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
図１は従来の、スペクトラムアナライザの原理構成を示す図である。
図２は図１中のＩＦ部５０の内部原理構成を示す図である。
図３は従来の、全測定周波数範囲を３つの測定周波数帯に分割して測定する周波数区分を示す図である。
図４は従来のスペクトラムアナライザの更に他の例の原理構成を示す図である。
図５は図４に示したスペクトラムアナライザのイメージ抑圧を説明するための図である。
図６は図４に示したスペクトラムアナライザの問題点を説明するための図である。
図７はこの発明の第１実施形態をスペクトラムアナライザに適用した機能構成例を示す図である。
図８はこの発明の第１実施形態の処理例を示す流れ図である。
図９は図７中のイメージ除去部７０の具体例を示す図である。
図１０は第１実施形態が適用された場合の図７中のＩＦ部５０の具体的原理構成例を示す図である。
図１１は第１実施形態におけるイメージ除去を説明するための図である。
図１２は第１実施形態の処理の他の例を示す流れ図である。
図１３は図１２中のステップＳ４におけるイメージ消去処理を説明するための図である。
図１４は第１実施形態の処理の更に他の例を示す流れ図である。
図１５はこの発明の第２実施形態の処理手順の例を示す流れ図である。
図１６は図１５に示した処理によるイメージ除去を説明するための図である。
図１７はこの発明の第２実施形態の処理手順の他の例を示す流れ図である。
図１８は図７中の補正部６０の具体例を示す図である。
図１９はこの発明を従来のスペクトラムアナライザの一部に適用した場合の構成例を示す図である。
図２０はＮ−モード掃引及びＮ＋モード掃引を分割交互に行う例を示す図である。
図２１はＮ−モード掃引とＮ＋モード掃引を同時に行うミキサ構成例を示す図である。
図２２はこの発明の方法が適用された、周波数掃引信号により中間周波に変換する測定装置の構成例を示す図である。
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばスペクトラムアナライザ、スプリアス信号測定装置などの、ミキサにおいて、被測定信号を周波数掃引信号で中間周波数信号に変換して測定を行う装置の測定方法、つまり周波数変換掃引測定方法に関し、特にイメージレスポンス（イメージ信号）抑圧方法に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
この種の周波数掃引測定装置として、以下スペクトラムアナライザを例として従来技術を説明し、その問題点を明らかにする。
図１に従来のスペクトラムアナライザの原理構成を示し、図２に図１中のＩＦ部５０の具体的構成例を示す。
図１に示すスペクトラムアナライザでは、３系統の周波数変換部を備え、測定周波数測定範囲を、図３に示すように、低域Ｆlowと高域Ｆhiと超高域ＲＦinとの３つの帯域に分割して測定する。具体数値例で示すと低域Ｆlow は０．１ＭＨｚ〜３．６ＧＨｚ、高域Ｆhiは３．６ＧＨｚ〜８ＧＨｚ、超高域ＲＦinは８ＧＨｚ以上である。
【０００３】
第１入力端子Ｔ１から入力される０．１ＭＨｚ〜８ＧＨｚの低域Ｆlowと高域Ｆhiの被測定信号は、入力アッテネータ１０で所定のレベル範囲に減衰された後、切替スイッチＳＷ１を切り替えにより、低域Ｆlowの測定時には、低域通過フィルタ１２を介してミキサ１４へ供給され、高域Ｆhiの測定時には、可変同調フィルタ１６を介してミキサ１８へ供給される。
被測定信号が０．１ＭＨｚ〜３．６ＧＨｚの低域Ｆlow の場合はミキサ１４の出力は帯域通過フィルタＢＰＦ２４を通じ、ミキサ２８へ供給され、ミキサ２８で固定発振器２６よりの局部信号とにより中間周波数Ｆi の中間周波信号へ変換される。即ち、プリセレクタである低域通過フィルタ１２で被測定信号中の３．６ＧＨｚ以下の周波数成分が通過出力された後、ミキサ１４で周波数掃引発振器２０から周波数掃引信号によりアップコンバートされる。このミキサ１４の出力周波数を４．２ＧＨｚとすると、掃引発振器２０の掃引周波数Ｆloとして４．２ＧＨｚ〜７．８ＧＨｚの周波数を掃引する。帯域通過フィルタ２４は４．２ＧＨｚ成分のみを通過させる。固定発振器２６よりの局部信号の周波数を３．８ＧＨｚとすると、ミキサ２８より０．４ＧＨｚの中間周波数Ｆi の信号が得られる。この中間周波信号は切替スイッチＳＷ３を介してＩＦ部５０へ供給される。
【０００４】
被測定信号が３．６ＧＨｚ〜８ＧＨｚの高域Ｆhiの場合は、ＹＩＧ可変同調フィルタ１６の出力はミキサ１８で掃引発振器２０よりの掃引信号により周波数混合され、ミキサ１８の出力は低域通過フィルタ３０により０．４ＧＨｚの中間周波数Ｆi の成分が取出される。即ち掃引発振器２０の掃引周波数Ｆloとして４．０ＧＨｚ〜８．４ＧＨｚの周波数を掃引し、この掃引と連動して可変同調フィルタ１６の同調周波数を変化させて、被測定信号中の測定対象の周波数成分のみをミキサ１８へ供給し、ミキサ１８の出力信号中の０．４ＧＨｚの中間周波数Ｆi の成分のみが、低域通過フィルタ３０で通過され、更に切替スイッチＳＷ３を介してＩＦ部５０へ供給される。
ＹＩＧ可変同調フィルタ１６は、ＹＩＧ（Yttrium Iron Garnet）を用いたプリセレクタであって、その通過周波数が掃引発振器２０の掃引周波数Ｆloにトラッキングするように、ＹＩＧに印加する励磁磁界を変えることで、掃引周波数Ｆloに対応する測定対象の周波数成分のみを通過させる。このＹＩＧ可変同調フィルタ１６は、所望の励磁磁界を印加するため及びその他に数十ワットの電力を必要とする。ＹＩＧ可変同調フィルタ１６のフィルタ特性は良好であるものの、高価な部品であり、大型な形状でもある。
【０００５】
次に、被測定信号が８ＧＨｚ以上の超高域ＲＦinの信号の場合はスペクトルアナライザのケース３００の外部に外部ミキサ２００が設けられ、掃引発振器２０の掃引信号のＮ次高調波が被測定信号の周波数変換に利用される。即ち、カプラ２２で分岐された掃引信号はバッファ増幅器３２に供給され、これより、その掃引信号の基本波を含む高調波が結合コンデンサ３４を介して外部ミキサ２００へ局部信号Ｌ０として供給される。これにより、例えば、Ｎ＝７次高調波まで使用した場合には、５０ＧＨｚ以上の周波数まで測定可能となる。
一方、入力端子Ｔ３よりの超高域帯ＲＦinの被測定信号は外部帯域通過フィルタ２０２を通じて外部ミキサ２００へ供給される。外部帯域通過フィルタ２０２はプリセレクタであって、超高域帯ＲＦinの測定周波数帯域に対応したフィルタ周波数特性を備えた固定的なバンドパスフィルタである。
【０００６】
ここで、超高域ＲＦinは極めて広い為に、この超高域ＲＦin内で測定周波数帯域を変更するときは、その都度、対応する通過周波数帯域の外部フィルタ２０２に交換する必要性が生じる。つまり、超高域ＲＦin内の各周波数帯域毎に対応する通過周波数の外部フィルタ２０２を準備しておく必要性がある。例えば０．４ＧＨｚ単位毎の通過周波数帯域で揃えるとすると、８ＧＨｚ〜５０ＧＨｚまでを測定対象とする場合、（５０ＧＨｚ−８ＧＨｚ）／０．４ＧＨｚ＝１０５個も外部フィルタ２０２が必要となってくる。このように多くの外部フィルタ２０２を用意しておくことは実用的でない。
尚、上記固定の外部ＢＰＦ２０２の代わりに、可変同調フィルタであるＹＩＧ同調フィルタ（ＹＴＦ）２０４を用い、局部信号として作用させる掃引信号の高調波次数Ｎの周波数に、ＹＩＧ同調フィルタ２０４を同調させる制御信号を供給する構成例もある。この構成によれば、１個の可変同調フィルタ２０４で各所望の通過周波数帯に設定することができる。しかしこのＹＩＧ同調フィルタ２０４自身が極めて高額な部品であり、装置本体に匹敵する程の高額である。
外部ミキサ２００は使用者がケース３００の入力端子Ｔ２へ接続して使用に供される。超高域ＲＦinの被測定信号は外部ミキサ２００で掃引信号のＮ次高調波によりダウンコンバートされて０．４ＧＨｚの中間周波信号ＩＦとされ、この中間周波信号は入力端子Ｔ２側に出力され、この信号は高域遮断フィルタチョーク３６により、中間周波数Ｆi を含む低域成分３６ｓのみが通過され、更に切替スイッチＳＷ３を介してＩＦ部５０へ供給される。
【０００７】
掃引制御部１００は、ミキサ１４を用いる系統、ミキサ１８を用いる系統、外部ミキサ２００を用いる系統の３系統の周波数変換部に対応し、使用者により設定された周波数スパンの区間を周波数掃引するように掃引発振器２０を制御する。また、３．６ＧＨｚ〜８ＧＨｚの高域Ｆhi担当部の場合には、掃引信号の周波数掃引に連動してＹＩＧ可変同調フィルタ１６の同調周波数をトラッキング制御している。また、ＹＩＧ可変同調フィルタ２０４を用いる場合には、このＹＩＧ可変同調フィルタ２０４に対しても同様にしてトラッキング制御する。
ＩＦ部５０は、入力された中間周波信号を可変帯域幅フィルタで所望の帯域幅の周波数成分のみを通過させた後、所定のデジタルデータに変換して一掃引毎にバッファメモリへ格納するものである。この内部構成例を、図２を参照して更に説明する。
【０００８】
上記３系統の周波数変換部の何れかからの中間周波信号が入力され、この中間周波信号は可変利得増幅器５１で増幅され、バンドパスフィルタ５５で０．４ＧＨｚの中間周波数Ｆi の成分のみが通過出力され、この通過出力はミキサ５６で固定発振器５７よりの局部信号により、更に低い中間周波数Ｆｉ２、例えば２０ＭＨｚにダウンコンバートされ、この低い中間周波信号は、任意のバンド幅特性に設定できる中間周波フィルタ５２により所望の分解能帯域幅の条件で帯域制限され、その帯域制限された中間周波信号は対数変換器５８でその振幅が対数値に変換され、その対応変換出力は検波器５３で検波され、その検波出力はＡＤ変換器５４でデジタルデータに量子化変換され、このデジタルデータは掃引単位に連続的にバッファメモリ５９へ格納される。
【０００９】
図１の説明に戻り、ＩＦ部５０で取得した掃引単位のスペクトラムデータは表示装置９０へ供給されて被測定信号のスペクトラム、その他が表示される。ＩＦ部５０、表示装置９０、掃引制御部１００、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３などに対する制御が装置制御部１１０により行われる。装置制御部１１０に対して、測定したい信号の中心周波数、周波数スパンが設定されると、これら設定値に応じて装置制御部１１０は各部を制御する。
上述説明したように従来のスペクトラムアナライザにおいては、３系統の周波数変換構成とし、それぞれの周波数変換系統において、目的とする周波数の信号に対し、中間周波数の２倍だけ離れた周波数成分に、イメージ信号による誤った測定がなされないように、各々プリセレクタを備えていた。このため、複数個のミキサ部品や、切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３等の多数の部品を備える必要性があった。特に、超高域ＲＦinを測定する為には多数の帯域通過フィルタ２０２あるいは高価なＹＩＴ可変同調フィルタ２０４等を使用していた。これらの点で高価なものとなっていた。
【００１０】
更に、高周波回路は隣接回路間との干渉を無くするために、各回路機能ブロック単位に、例えばアルミニュウムダイカスト等による金属遮蔽構造のシールド空間を備える実装構造が必要性であるが、３系統の周波数変換構成では多くの回路ブロックが存在する為、シールド空間も多数必要となる。これらの結果、回路ブロック、回路要素に比例して装置が高価なものとなっていた。また、多数のシールド空間は筐体が大きくなり、小型軽量化することが困難であった。
このような問題を解決する技術が日本国特許公開２３３８７５／９６号公報（対応米国特許第５，７３６，８４５号、１９９８年４月７日発行）で提案されている。これは図４に示すように入力端子Ｔ３からの被測定信号をプリセレクタを通じることなく外部ミキサ２００へ供給し、掃引発振器２０のＮ次高調波の掃引信号を使用して外部のミキサ２００により被測定信号を中間周波数Ｆiに変換し、これを端子Ｔ４、スイッチＳＷ３を通じてＩＦ部５０へ供給し、ＩＦ部５０より測定データをイメージ除去部７０で処理してイメージ信号に基づくデータを除去して表示装置９０へ供給する。
【００１１】
イメージデータの除去を具体的数値を用いて説明する。中間周波数Ｆi＝０．４ＧＨｚとし、被測定信号が単一の３０ＧＨｚ信号と仮定し、発振器２０の掃引周波数ｆosc＝４〜８ＧＨｚとし、Ｎ＝５次の場合における測定とする。
第１に、イメージ信号の識別を説明する。中間周波数Ｆiの生成は、被測定信号の周波数をｆsとするとＦi＝４００ＭＨｚ＝ｆs±（ｆosc×Ｎ）の絶対値の２つの成分が生成される。そこで、通常の掃引周波数ｆoscと、中間周波数Ｆi×２だけシフトした掃引周波数ｆosc＋２Ｆiで各々掃引を行うと、得られた信号成分の中で、目的の信号ｆsの場合のみ両者の掃引により検出点（測定周波数点）の位置が一致する。この検出点が一致することを利用して信号データとイメージデータとを識別する。即ち、掃引周波数ｆoscを前記２つの掃引周波数を使用し、掃引を交互に実行制御すると、図５（Ａ）に示すように、ｆoscの掃引による信号ＦＮ５ａ、ＦＮ５ｂとｆosc＋２Ｆiの掃引による図５Ｂの信号ＦＮ５ｃ、ＦＮ５ｄが生成される。ここで、第１掃引周波数をｆosc１とすると、第２掃引周波数ｆosc２＝ｆosc１＋（２Ｆi／５）の関係にすると５次高調波の周波数は、５×ｆosc1と、５×ｆosc1＋２Ｆiとなり、第２掃引周波数ｆosc2は丁度中間周波数２Ｆiだけシフトして掃引することとなる。この結果、第２掃引周波数ｆosc2によるスペクトラム位置は、第１掃引によるスペクトラム信号ＦＮ５ａ、ＦＮ５ｂに対しＦＮ５ｃ、ＦＮ５ｄの位置、つまり２Ｆiだけ左側（低い測定周波数）にシフトして現れる。ＦＮ５ａとＦＮ５ｂの間隔、ＦＮ５ｃとＦＮ５ｄの間隔は２ＦiであるからＦＮ５ａとＦＮ５ｄとが重なった位置、つまり同一測定周波数点３０ＧＨｚに存在する。
【００１２】
イメージ除去部７０は、交互に掃引して得られた両者のスペクトラムデータ（測定データ）列の並びの各測定周波数点のデータを比較して、値の小さい方のデータを表示装置９０に出力することで、イメージ除去をおこなっている。この結果、前記４つの信号ＦＮ５ａ、ＦＮ５ｂ、ＦＮ５ｃ、ＦＮ５ｄをこの処理を行うと、図５Ｃに示すように重なった位置に存在する信号ＦＮ５ａ、ＦＮ５ｄのみが１本のスペクトラムとして出力される。同様にｆosc1とｆosc2＝ｆosc1＋（２Ｆi／５）の掃引周波数のＮ＝４、６、７の次高調波により生成されたスペクトラムデータ（測定データ）は、シフト周波数は、４×（２Ｆi／５）あるいは、６×（２Ｆi／５）あるいは、７×（２Ｆi／５）となり、中間周波数Ｆi×２だけシフトした位置関係から、図５Ｄ、Ｅ、Ｆにそれぞれ示すように、各次数についての４つのデータは何れもずれた位置（測定周波数点）になる為に、イメージ除去部７０で除去される。結果として、図５Ｃに示すスペクトラム表示になり、つまり目的とする信号のみがスペクトラムとして得られることとなる。
【００１３】
この従来技術によれば、掃引周波数を２Ｆiずらした２回の掃引測定を行い、両スペクトラムデータ（測定データ）に対してイメージの除去処理を施すことにより、図１中の高価な外部帯域通過フィルタ２０２あるいは可変ＹＩＴ同調フィルタ２０４を削除することができる。
しかし入力される被測定信号及びこの測定装置内部で発生するスプリアス信号が、周波数掃引におけるイメージ周波数点、図５ではＦＮ５ａ、ＦＮ５ｃに出現しないという条件下でしか正しい測定を行うことができない。
この点について図６を参照して説明する。理解を容易にするため中心周波数ｆｃを５ＧＨｚとし、周波数スパンＦsを２ＧＨｚとし、つまりスペクトラム測定区間（設定周波数範囲）は、Ｆ１＝４ＧＨｚ〜Ｆ２＝６ＧＨｚ区間であり、その他に、設定測定周波数範囲４ＧＨｚ〜６ＧＨｚ外の６．６ＧＨｚの入力信号Ｓ２が入力された場合である（図６Ａ参照）。
【００１４】
Ｎ−モード掃引では、第１掃引においてミキサ２００で局部信号として作用する掃引周波数ｆLの区間は図６Ｂに示すようにＦ１＋Ｆi＝４．４ＧＨｚ〜Ｆ２＋Ｆi＝６．４ＧＨｚであり、この掃引の結果、掃引周波数が４．６ＧＨｚと、５．４ＧＨｚの２箇所で入力信号Ｓ１のスペクトラムデータＳ１ｂ、Ｓ１ａの他に測定データＳ２が得られる。ここで、４．６ＧＨｚでのデータＳ１ｂは５ＧＨｚ（＝Ｆin）−４．６ＧＨｚ（＝ｆL）＝０．４ＧＨｚにより生じ、この測定周波数ｆmは４．２ＧＨｚであり、これは入力信号Ｓ１の周波数５ＭＨｚに対し中間周波数Ｆi＝０．４ＧＨｚの２倍、０．８ＧＨｚだけ低い周波数であり、入力信号Ｓ１のイメージデータである。データＳ１ａは５．４ＧＨｚ（＝ｆL）−５ＧＨｚ（＝Ｆin）＝０．４ＧＨｚに基づくもの、つまり５ＧＨｚの正しい入力信号Ｓ１に基づくものである。
【００１５】
またＳ２ａは入力信号Ｓ２の６．６ＧＨｚ（＝ｆs）−６．２ＧＨｚ（＝ｆL）＝０．４ＧＨｚにより測定周波数点５．８ＧＨｚに現われたものである。つまり入力信号Ｓ２のイメージがデータＳ２ａとして出現したものである。第２掃引においては掃引周波数ｆLの区間は図６ｃに示すようにＦ１−Ｆi＝３．６ＧＨｚ〜Ｆ２−Ｆi＝５．６ＧＨｚであり、この掃引の結果、掃引周波数が４．６ＧＨｚと、５．４ＧＨｚの２箇所で第１入力信号Ｓ１のスペクトラムデータＳ１ｃ、Ｓ１ｄが取得される。ここで、４．６ＧＨｚでのデータＳ１ｃは５ＧＨｚ（＝Ｆin）−４．６ＧＨｚ（＝ｆL）＝０．４ＧＨｚ、つまり５ＧＨｚの入力信号Ｓ１に基づくものであり、一方５．４ＧＨｚでのデータＳ１ｄは５．４ＧＨｚ（＝ｆL）−５ＧＨｚ（＝Ｆin）＝０．４ＧＨｚにより生じ、この測定周波数ｆmは５．８ＧＨｚとなり、入力信号Ｓ１の周波数５ＧＨｚに対し、Ｆi＝０．４ＧＨｚの２倍だけ高く、これは入力信号Ｓ１のイメージデータである。
【００１６】
よってこれら第１測定データ（図６Ｂ）、第２測定データ（図６Ｃ）に対し前述したイメージ除去処理を行うと測定周波数点５．８ＧＨｚではデータＳ２ａとＳ１ｄとの小さい方のデータＳ２ａが採用され、イメージ除去処理結果は図６Ｄに示すように、設定測定周波数範囲４〜６ＧＨｚ外の入力信号Ｓ２のイメージデータＳ２ａが残されたままになる。
以上の問題は、スペクトラムアナライザに限らず、スプリアス測定装置、その他一般に被測定信号を周波数掃引信号によりミキサにより周波数変換して、測定を行う周波数変換掃引測定装置においても同様である。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の目的はプリセレクタを設けることなく、しかも複数の信号の測定データが同一測定周波数点に生じる場合でもイメージ信号に影響されることなく正しい測定を可能とする周波数変換掃引測定方法を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
被測定信号を、ミキサにおいて、周波数掃引信号で中間周波数Ｆi の中間周波信号に変換して測定を行う測定方法において、
この発明の１面によればＭ個の中間周波数Ｆi を用い、Ｍは２以上の整数、各中間周波数Ｆi について、設定周波数範囲の周波数にＦi を加算した周波数の掃引信号により第１測定データを求め、また設定周波数範囲の周波数からＦi を減算した周波数の掃引信号により第２測定データを求め、イメージ除去処理は、得られた２Ｍ個の測定データについて、各測定周波数点について全て同一のデータ値及び最小のデータ値を求めて一括して行ってもよいし、あるいは各掃引測定を行うごとにその測定データと、その直前に行われたイメージ除去処理の結果とに対してイメージ除去処理、つまり各測定周波数点について同一のデータ値及び小さい方のデータ値を求めてもよい、又は各中間周波数について第１測定データと第２測定データとを求め、これら測定データについてイメージ除去処理を行い、その後、各中間周波数についてイメージ除去処理した結果に対してイメージ除去処理を行ってもよい。
【００１９】
この発明の他面によれば各中間周波数Ｆiについて設定周波数範囲の下限周波数からＦiを減算した周波数と上限周波数にＦiを加算した周波数との間を掃引信号で掃引して測定データを求め、その測定データをＦiだけ低い方にシフトさせた第１測定データと、Ｆiだけ高い方にシフトさせた第２測定データを求め、これら第１、第２測定データについてイメージ除去処理する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
第１実施形態
この発明の実施形態をスペクトラムアナライザに適用した場合について説明する。図７にこの発明を適用したスペクトラムアナライザの実施形態を示し、図１と対応する部分に同一参照符号を付けてある。
入力端子Ｔ１より被測定信号は必要に応じて可変減衰器１０により所定のレベル範囲とされてミキサ４０へ供給される。ここで被測定信号に対しプリセレクタが設けられていないことに注意されたい。ミキサ４０へは掃引発振器２０から周波数掃引信号が局部信号として入力される。ミキサ４０はその掃引信号の基本波のみならず高調波とも被測定信号と周波数混合する高調波ミキサであってもよく、また掃引発振器２０よりの掃引信号を必要に応じて所望の次数だけで逓倍器４１で周波数逓倍してミキサ４０へ供給してもよい。ミキサ４０の出力は低域通過フィルタ４２で所望の周波数Ｆi の中間周波信号がＩＦ部５０へ供給される。ＩＦ部５０の出力、つまり測定データ（この場合はスペクトラムデータ）はイメージ除去部７０へ供給される。イメージ除去部７０は前記プリセレクタが設けられていないことに基づき求まるイメージ信号に基づくデータを測定データ中から抑圧する。このイメージデータが抑圧された測定データが表示装置９０へ供給される。
【００２１】
この第１実施形態では、イメージ信号を抑圧するために、Ｍ個（Ｍは２以上の整数）の中間周波数Ｆi を用い、各中間周波数について２回の周波数掃引により２組の測定データ（スペクトラムデータ）を求め、これら２Ｍ組の測定データについてイメージ除去処理を行う。この第１実施形態の処理手順の例を図８を参照して説明する。
まず設定された中心周波数ｆc と周波数スパンＦs を取得して、測定周波数範囲Ｆ１＝ｆc −（Ｆs ／２）〜ｆc ＋（Ｆs ／２）を求め、また処理パラメータｍを１に初期化する（Ｓ１）。
中間周波数Ｆimについて、掃引信号の周波数をＦ１＋Ｆim〜Ｆ２＋Ｆim掃引して（これをＮ−モード掃引と呼ぶ）、第ｍ回の第１測定データを求める（Ｓ２）。ここで掃引信号の周波数はミキサ４０で中間周波数Ｆimを発生させる値である。従って掃引発振器２０の出力信号の基本波をミキサ４０で掃引信号として作用させる場合は掃引発振器２０の発振周波数ｆosc がＦ１＋Ｆim〜Ｆ２＋Ｆimの間変化させられ、ミキサ４０が高調波ミキサであって、Ｎ次の高調波を掃引信号（局部信号）として作用させる場合は、Ｎｆosc がＦ１＋Ｆim〜Ｆ２＋Ｆimの間変化させられる。
【００２２】
また中間周波数Ｆimについて掃引信号の周波数をＦ１−Ｆim〜Ｆ２−Ｆim掃引して（これをＮ＋モード掃引と呼ぶ）、第ｍ回の第２測定データを求める（Ｓ３）。ステップＳ２のＮ−モードの処理とステップＳ３のＮ＋モードの処理の順は何れを先に行ってもよい。
これら第ｍ回の第１測定データと第２測定データに対してイメージ除去処理を行う（Ｓ４）。
つまり各測定周波数点ごとに第１測定データと第２測定データとを比較して、小さい方（最小）のデータ値を選択し、両データが同じであればそのデータ値を選択して、イメージ除去処理結果とする。例えば図９に示すように、Ｆ１〜Ｆ２の各測定周波数点をｆ1 ，ｆ2 ，…，ｆW とし、各測定周波数点で得られた バッファメモリ７１内の第１測定データをＤ11，Ｄ12，…，Ｄ1Wとし、バッファメモリ７２内の第２測定データをＤ21，Ｄ22，…，Ｄ2wとすると比較部７３で、各測定周波数点ｆj （ｊ＝１，２，…，Ｗ）ごとにＤ1jとＤ2jとを比較し、Ｄ1j≦Ｄ2jならＤ1jを、Ｄ1j≧Ｄ2jならＤ2jをそれぞれＤj として出力することにより、イメージ処理された測定データＤ1 ，Ｄ2 ，…，ＤW をバッファメモリ７４に得る。
【００２３】
図に示していないが、このバッファメモリ７４は他のイメージ除去処理されたデータも格納できるものである。このイメージ除去処理されたデータを必要に応じて表示装置９０に表示してもよい。
次にｍ＝Ｍかを調べ（Ｓ５）、ｍがＭになっていなければ、ｍを＋１してステップＳ２に戻る（Ｓ６）。
ステップＳ５でｍ＝Ｍであれば、つまり予め決めたＭ個の中間周波数Ｆi1，Ｆi2，…，Ｆimの全てについてそのＮ−モードの掃引測定及びＮ＋モードの掃引測定を実行し、かつそれらに対してイメージ除去処理を終了すると、これらＭ個のイメージ除去処理した測定データに対してイメージ除去処理する（Ｓ７）。つまりこれらＭ個のイメージ除去処理データについて各測定周波数点ごとに、その最小のデータ値及び全て同一のデータ値を採用する。このステップＳ７でイメージ除去処理された測定データを表示装置９０へ供給して、スペクトラム表示する。なお、中間周波数Ｆi1，Ｆi2，…，ＦiMはその大小の順である必要はなく、予め決めた順であればよい。
【００２４】
次にＭ＝２、つまりＦi1とＦi2を用いる場合について第１実施形態をより具体的に説明する。Ｆi1＝０．４ＧＨｚ、Ｆi2＝０．３ＧＨｚを例とする。図７中のＩＦ部５０は例えば図１０に示すように構成される。図１０は図２と対し、帯域通過フィルタ５５の代りに、中間周波数Ｆi1とＦi2をそれぞれ通過帯域とする。帯域通過フィルタ５５ａと５５ｂとが設けられる。
切替スイッチＳＷ５は、Ｆi1＝０．４ＧＨｚを中間周波数として掃引測定するときは、帯域通過フィルタ５５ａの出力信号をミキサ５６へ供給し、Ｆi2＝０．３ＧＨｚを中間周波数として掃引測定するときは、帯域通過フィルタ５５ｂの出力信号をミキサ５６へ供給するように、掃引制御部１００からの制御を受けて切替制御される。ミキサ５６へ局部信号を供給する発振器５７は、例えば、４２０ＭＨｚと３２０ＭＨｚの２点の発振周波数を発生可能な発振器であって、掃引制御部１００からの制御を受けてスイッチＳＷ５がフィルタ５５ａに接続されている時は４２０ＭＨｚの発振に、フィルタ５５ｂに接続されている時は３２０ＭＨｚの発振に切替制御される。
【００２５】
ミキサ５６は、切替スイッチＳＷ５からの信号を、発振器５７ｂからの信号により、一定周波数、この例では２０ＭＨｚの低い中間周波数Ｆｉ２に変換出力する。以後の他の要素の動作は図２の場合と同様であるので省略する。
図１０に示したＩＦ部５０の構成によれば、０．４ＧＨｚ又は０．３ＧＨｚの中間周波数成分の何れの場合においても、これを受けて、ＩＦフィルタ５２で所望の分解能帯域幅の条件で帯域制限して、掃引単位でバッファメモリ５９へ格納される。
掃引制御部１００は、２つの中間周波数Ｆi1，Ｆi2、即ち第１中間周波数０．４ＧＨｚと第２中間周波数０．３ＧＨｚとに対応して第１実施形態と同様にしてＮ−モードとＮ＋モードの各２回づつの掃引を行い測定する。この結果、合計４条件でのスペクトラムデータ（測定データ）が各々取得される。
イメージ除去部７０は、上記４条件の測定データを受けて不要なイメージデータを除去する。このイメージ除去処理を、図６と図１１とを参照して説明する。図６について先に説明した場合と各種条件は同一である。
【００２６】
第１中間周波数Ｆi1が０．４ＧＨｚの場合は、図６について先に説明した場合と全く同様にして、図６Ｂの第１測定データと、図６Ｃの第２測定データが取得され、これら測定データに対するイメージ除去処理をした結果は図６Ｄに示すデータとなる。
第２中間周波数Ｆi2が０．３ＧＨｚの場合には、Ｎ−モード掃引では図１１Ｂに示すように４．３ＧＨｚ（＝Ｆ１＋Ｆi2）〜６．３ＧＨｚ（＝Ｆ２＋Ｆi2）であり、Ｎ＋モード掃引は図１１Ｃに示すように、３．７ＧＨｚ（＝Ｆ１−Ｆi2）〜５．７ＧＨｚ（＝Ｆ２−Ｆi2）である。このためＮ−モードでは図１１Ｂに示すように５ＧＨｚの入力信号Ｓ１に対するイメージデータＳ１ｂが測定周波数点４．４ＧＨｚに現れる。６．６ＧＨｚの入力信号Ｓ２に対するイメージデータＳ２ａが測定周波数点６．０ＧＨｚに現われる。つまりイメージデータＳ１ｂ，Ｓ２ａはそれぞれ図６Ｂに対し、０．２ＧＨｚ右へ移動している。Ｎ＋モードでは図１１Ｃに示すように５ＧＨｚの入力信号Ｓ１に対するイメージデータＳ１ｄは測定周波数点５．６ＧＨｚに現われる。このＮ−モード、Ｎ＋モードの両測定データをイメージ除去処理をすると、不要なイメージデータＳ１ｂ，Ｓ１ｄ，Ｓ２ａは除去され、図１１Ｄに示すようになる。但し、ここでは設定測定周波数区間Ｆ１〜Ｆ２以外の信号として入力信号Ｓ２のみを想定してるので除去されているが、更に不要なイメージ信号として他の周波数信号（５．６ＧＨｚ±０．３ＧＨｚ）で存在する場合には、図６Ｄと同様に図１１Ｄにも不要なスペクトラムデータが存在し得る。
【００２７】
ここで注目すべきことは、中間周波数を０．３ＧＨｚに変更して掃引測定しているので、入力信号Ｓ１のイメージデータＳ１ｂ（図１１Ｃ）の測定周波数点、つまりバッファメモリ５９に対する格納位置（測定周波数点）が、中間周波数０．４ＧＨｚの場合の５．８ＧＨｚから５．６ＧＨｚに移動している点である。
上記第１中間周波数Ｆi1と第２中間周波数Ｆi2とで各々イメージ除去した結果の両スペクトラムデータ（測定データ）、つまり図６Ｄ、図１１Ｄにそれぞれ示すデータに対し、更に、イメージ除去処理を行う。即ち、各測定周波数点について両者のデータの小さい方のデータ値及び同一のデータ値を採用する。この結果、測定周波数点５．０ＧＨｚにおける非イメージデータ、つまり入力信号Ｓ１に対するデータは図６Ｄ、図１１Ｄの各データとも同一測定周波数点に存在するから、この追加イメージ除去処理してもそのまま残る。逆に、入力信号Ｓ１のイメージデータＳ１ｄは、図６Ｃでは測定周波数点５．８ＧＨｚに存在し、図１１Ｃでは測定周波数点５．６ＧＨｚに存在する為、仮に両者にスペクトラムデータが、例えば図６Ｄ中の５．８ＧＨｚに存在していても、前記イメージデータＳ１ｄの測定周波数点が５．８ＧＨｚと５．６ＧＨｚと異なるため、追加イメージ除去処理により確実に除去されることとなる。つまり図６Ｄと図１１Ｄの両データ間のイメージ除去処理では測定周波数点５．８ＧＨｚでは図１１Ｄのデータが採用され、この結果のスペクトラム表示は、図１１Ｄに示すように表示されて、正常なスペクトラムが表示されることになる。
【００２８】
このように、２種類の中間周波数を用いて各々Ｎ−モード、Ｎ＋モードの掃引測定をしてイメージ除去処理をすることで、測定対象外の周波数信号による不要なイメージ信号に対しても的確に除去されたスペクトラム（測定データ）の表示が得られる。
Ｍ個の中間周波数を用いる場合に、その中間周波数の選択及びＮ−モードとＮ＋モードの実行の順は任意でよい。またイメージ除去処理は全ての測定データが得られた後に一括処理してもよい。
例えば図１２に示すように、中心周波数ｆc 、周波数スパンＦs を取得して設定測定範囲を決定した後、Ｍ個の中間周波数Ｆim（ｉ＝２，…，Ｍ）についてのＭ個のＮ＋モードとＭ個のＮ−モードとの計２Ｍ個のモードから１つのモードを選択し（Ｓ１）、その選択したモードで掃引して測定データを取得し、これをバッファメモリ格納し（Ｓ２）、次に選択していないモードが残っていないかを調べ（Ｓ３）、残っている場合はステップＳ１に戻り、残っているモードからその１つを選択する。ステップＳ３において、残っているモードがなければ、バッファメモリに記憶した２Ｍ個の測定データについて一括してイメージ除去処理を行う（Ｓ４）。
【００２９】
この一括処理は、例えば図１３に示すように２Ｍ個の測定データが記憶されているバッファメモリ（図示せず、図１０中のバッファメモリ５９に相当）から、各測定周波数点ｆj のデータＤ1j1 ，Ｄ1j2 ，…，Ｄ1jM ，Ｄ2j1 ，Ｄ2j2 ，…，Ｄ2jM を取出し、一括比較処理部７５に入力し、これら２Ｍ個のデータが全て等しければ、そのデータ値を、そうでなければ、２Ｍ個のデータ中の最小のデータ値をＤj として出力する。このことを測定周波数点ｆ1 〜ｆW について行い、イメージ除去処理されたデータＤ1 ，Ｄ2 ，…ＤW を得る。
図１２に示した処理を繰返す場合は、ステップＳ４でイメージ除去処理した測定データを表示装置９０へ供給してステップＳ１に戻ればよい。
【００３０】
また１つのモードを行うごとにイメージ処理を行ってもよい。例えば図１４に示すように、中心周波数ｆc 、周波数スパンＦs を取得して設定測定範囲Ｆ１〜Ｆ２を決定した後、まずＭ個のＮ−モード及びＭ個のＮ＋モードの計２Ｍ個のモードから１つのモードを選択し（Ｓ１）、その選択したモードで掃引して測定データを取得する（Ｓ２）。次に２Ｍ個モード中の選択していないモードを１個選択し（Ｓ３）、その選択したモードで掃引して測定データを取得する（Ｓ４）。この測定データと前回のイメージ除去処理データとに対してイメージ除去処理を行う（Ｓ５）。ただし最初のイメージ除去処理では、イメージ除去処理データとして、ステップＳ２で得られた測定データを用いる。このステップＳ５でイメージ除去処理したデータ、又はそのイメージ除去処理中において次々と得られる処理結果を必要に応じて表示装置９０へ供給して、測定データの様子がなるべく早く表示されるようにしてもよい。
【００３１】
次にステップＳ６でまだ選択していないモードが残っていないかを調べ、残っていればステップＳ３に戻り、残っていなければ終了とするが、測定を継続する場合は、破線で示すようにステップＳ７で残っているモードを管理する部分を、最初の２Ｍ個のモードを１個も選択していない状態に初期化してステップＳ３に移る。
図８及び図１４に示した実施形態から理解されるように、モード選択、掃引、測定データ取得を、複数回行い、その複数回の測定データに対し、又は前回のイメージ除去処理データを含めてイメージ除去処理を行うことを繰返してもよい。図８に示した実施形態において、ステップＳ４において、ｍ＝Ｍ−１回目の測定データに対するイメージ除去処理では、第１〜第Ｍ−２回目の測定データに対するイメージ除去処理結果を含めてイメージ除去処理してステップＳ７を省略してもよい。
図１２及び図１４に示した実施形態において中間周波数の選択順は任意でよいが、１つの中間周波数ＦimについてＮ−モード及びＮ＋モードの一方を選択した場合は、次のモード選択は同一Ｆ im の他方のモードを選択することが好ましい。このようにすると図１０に示すＩＦ部５０内のスイッチＳＷ５の制御、発振器５７ｂに対する制御回数が少なくて済む。
【００３２】
第２実施形態
この発明の他面の実施形態（第２実施形態）について、スペクトラムアナライザに適用した場合を説明する。このスペクトラムアナライザの機能構成は図７とほぼ同様であるが、イメージ除去部７０の入力側に破線で示すようにデータ分離部８０が挿入される点が異なる。この第２実施形態の処理手順の例を図１５に示す。
まず中心周波数ｆc 、周波数スパンＦs を取得して、測定周波数範囲Ｆ１〜Ｆ２を決定し（Ｓ１）、決められたＭ個の中間周波数の１つＦi を選択し（Ｓ２）、設定測定周波数範囲の下限値Ｆ１からＦi を減算した周波数Ｆ１−Ｆi と、上限値Ｆ２にＦi を加算した周波数Ｆ２＋Ｆi との間の範囲を掃引信号で掃引して測定データを取得する（Ｓ３）。
このＦ１−Ｆi 〜Ｆ２＋Ｆi の掃引を一括モード掃引と呼ぶ。
その測定データを、図７中のデータ分離部８０において、Ｆi だけ低い方に周波数をシフトさせた第１測定データと、Ｆi だけ高い方に周波数をシフトさせた第２測定データとに分離して、第１実施形態におけるＮ−モードによる第１測定データ、Ｎ＋モードによる第２測定データとそれぞれ対応するデータを得る（Ｓ４）。
【００３３】
これら第１測定データと第２測定データと前回のイメージ除去データとについてイメージ除去処理を行う（Ｓ５）。つまりこれら３つのデータ中の各測定周波数点ごとに、最小のデータ値及び全て同一のデータ値を採用してイメージ除去したデータを得る。なお最初の処理、つまり最初に中間周波数を選択した時は前回のイメージ除去処理されたデータは存在しないから、第１測定データと第２測定データに対しイメージ除去処理を行う。イメージ除去処理されたデータは次のイメージ除去処理のためにバッファメモリに一時記憶され、また表示装置９０へ供給される。
この表示装置９０への供給はイメージ除去処理中は次々と処理された各測定周波数点データを供給するようにしてもよい。
次に選択していない中間周波数Ｆi が残っているかを調べ（Ｓ６）、残っていればステップＳ２に戻ってまだ選択していないものを選択する。ステップＳ６で選択しない中間周波数が残っていなければ終了にするか、測定を継続する場合は、中間周波数の選択状態をまだ１つも選択していない状態にしてステップＳ２に戻る（Ｓ７）。
【００３４】
ステップＳ４におけるデータ分離処理の一部を具体例で図１６を参照して説明する。図１１に示した例と同様に中心周波数ｆc ＝５ＧＨｚ、周波数スパンＦ s ＝２ＧＨｚ、設定測定範囲Ｆ１＝４．０ＧＨｚ〜Ｆ２＝６ＧＨｚ、選択した中間周波数Ｆi ＝０．４ＧＨｚ、被測定信号は図１６Ａに示すように５ＧＨｚのみとする。掃引周波数範囲は図１６Ｂに示すようにＦ１−Ｆi ＝３．６ＧＨｚ〜Ｆ２＋Ｆi ＝６．４ＧＨｚとなり、この掃引により掃引周波数４．６ＧＨｚと５．４ＧＨｚで測定データＤ１，Ｄ２がそれぞれ得られる。第１実施形態におけるＮ−モード掃引の周波数範囲は図１６Ｃに示すように４．４ＧＨｚ〜６．４ＧＨｚであるから、これを設定測定周波数範囲４ＧＨｚ〜６ＧＨｚに対する掃引となるように周波数軸で低い方に中間周波数Ｆi ＝０．４ＧＨｚだけ移動させればＮ−モード掃引と一致する。従って、Ｆ１−Ｆi 〜Ｆ２＋Ｆi の掃引で得られた測定データを中間周波数Ｆi ＝０．４ＧＨｚだけ周波数を低い方へ、図１６Ｄに示すようにシフトしてこれを第１測定データとすると、Ｎ−モードで得られた第１測定データと一致するものが得られる。同様にＮ＋モード掃引の周波数範囲は図１６Ｅに示すように３．６ＧＨｚ〜５．６ＧＨｚであるからこれを、設定測定周波数範囲４ＧＨｚ〜６ＧＨｚに対する掃引になるように周波数軸が高い方に中間周波数Ｆi ＝０．４ＧＨｚだけ移動させればＮ＋モード掃引と一致する。従って、Ｆ１−Ｆi 〜Ｆ２＋Ｆi の掃引で得られた測定データを中間周波数Ｆi ＝０．４ＧＨｚだけ周波数を高い方へ、図１６Ｆに示すように移動してこれを第２測定データとすると、Ｎ＋モードで得られた第２測定データと一致する。
【００３５】
この分離処理は、Ｆ１−Ｆi 〜Ｆ２＋Ｆi の掃引で得られ、バッファメモリに測定周波数点順に格納されている測定データから、最低の測定周波数点より２倍の中間周波数２Ｆi だけ高い測定周波数点より高い全ての測定周波数点のデータを、設定測定周波数範囲の第１測定データとして取り出し、最低の測定周波数点から設定測定周波数範囲分のデータを順次取り、これを設定測定周波数範囲の第２測定データとすればよい。
従って、このように分離された図１６Ｄに示す第１測定データ及び図１６Ｆに示す第２測定データに対してイメージ除去処理をすれば、図１６Ｇに示すようにイメージデータが抑圧されたデータが得られる。他の中間周波数についてもステップＳ４の分離処理を同様に行えばよい。この第２実施形態によれば第１実施形態に対し掃引回数が１／２となり、測定時間が短縮される。
【００３６】
図１７に第２実施形態の他の処理手順例を示す。まず中心周波数ｆc 、周波数スパンＦs を取得して設定測定周波数範囲Ｆ１〜Ｆ２を決定する（Ｓ１）。次に中間周波数Ｆi の１つを選択し（Ｓ２）、Ｆ１−Ｆi 〜Ｆ２＋Ｆi を掃引信号で掃引して測定データを取得してバッファメモリに記憶する（Ｓ３）。次に選択していない中間周波数Ｆi が残っていないかを調べ（Ｓ４）、残っていればステップＳ２に戻り、残っていなければ、バッファメモリから記憶した測定データを一個取り出し（Ｓ５）、その取り出した測定データに対し、前述した周波数シフトを行って第１測定データと第２測定データに分離する（Ｓ６）。
【００３７】
次にバッファメモリに測定データが残っていないかを調べ（Ｓ７）、残っていればステップＳ５に戻り、残っていなければ、各中間周波数について分離した第１測定データと第２測定データの全て、つまり２Ｍ個（Ｍは中間周波数の個数）の測定データについてイメージ除去処理を行う（Ｓ８）。このイメージ除去処理は図１２中のステップＳ４での処理と同様である。測定を継続する場合は中間周波数及び測定データを選択の状態にしてステップＳ２に戻る（Ｓ９）。なお図１７中に示すように、ステップＳ６の後に、その分離した第１測定データ及び第２測定データと前回のイメージ除去処理したデータとに対してイメージ除去処理を行い、その処理結果又は次々得られる途中処理結果を表示装置９０へ供給表示してもよい（Ｓ１０）。
この場合、最初に測定データを取り出して分離処理した場合は、その第１，第２測定データに対してのみ（前回のイメージ除去処理データは存在してい ない）をイメージ除去処理する。
【００３８】
ミキサ４０において被測定信号は変換損失を受ける。しかもその変換損失はＮ−モードの掃引とＮ＋モードの掃引とで異なり、かつ周波数によっても異なることが判明した。この点でより正しい測定を行うには、図７中に破線で示すようにＩＦ部５０よりの測定データに対し補正部６０でレベル補正してイメージ除去部７０へ供給することが好ましい。
補正部６０は例えば図１８に示すように補正値格納部６１に、被測定信号周波数の適当な間隔、図１８では１ＧＨｚ間隔ごとの周波数に対するＮ−モード掃引及びＮ＋モード掃引におけるミキサ４０での各損失が予め測定され、補正値として格納されてある。
ＩＦ部５０よりの測定データＤpj（ｐ＝１，２、ｊ＝１，２，…，Ｗ）に対しその測定周波数点ｆj の補正値をｐ＝１の場合はＮ−モード補正値格納部６１ａから、ｐ＝２の場合はＮ＋モード補正値格納部６１ｂから取り出して加算部６２で測定データＤpjにその補正値を加算する。測定周波数点ｆj と一致する周波数の補正値が補正値格納部６１に格納されていない場合は、その周波数ｆi の前後の周波数の補正値を補正値格納部６１から取り出して、補正値演算部６３で例えば線形補間によりｆj に対する補正値を演算して加算部６２へ供給する。
【００３９】
このようにしてＮ−モード、Ｎ＋モードのそれぞれに応じて変換損失を測定データに対して補正することにより、イメージ除去処理を正しく行うことができ、それだけ正確な測定データを表示することができる。
このような変換損失の補正は、図８の例では破線で示すようにステップＳ３の後にステップＳ８で測定データに対し変換損失補正を行ってステップＳ４に移り、図１２の例ではステップＳ３でステップＳ４に移る際にステップＳ５で測定データに対し変換損失補正を行い、図１４の例ではステップＳ４の次にステップＳ８で測定データに対し変換損失補正を行ってステップＳ５に移る。なお図１５に示した例においても、ステップＳ３の次にステップＳ８で測定データに対し変換損失補正を行ってステップＳ４に移るようにしてもよい。この場合は、補正値は一組だけである。同様に図１７に示した例でも、ステップＳ５の次にステップＳ１１で測定データに対し変換損失補正を行ってもよい。また上記Ｎ−モード変換損失補正データ及びＮ＋モード変換損失補正データは各中間周波数ごとに予め測定して補正値格納部６１に格納しておき、用いる中間周波数ごとに対応する補正を行うことが望ましい。
【００４０】
上述した複数の中間周波数を用いる場合においても、図４中の補正部６０によるミキサ損失の補正を各測定データに対して行った後、イメージ除去処理をすることが好ましい。
また、図１９に示すように、図１中の８ＧＨｚ以上の超高域ＲＦinに対する測定にのみ、この発明方法を適用してもよい。つまり図１に示す構成から複数個の外部帯域通過フィルタ２０２又は可変ＹＩＴ同調フィルタ２０４を省略し、イメージ除去部７０を設け、８ＧＨｚ以上の測定にイメージ除去処理を行うようにする。従って、例えばケース３００内に構成されている既存のスペクトラムアナライザに外部にミキサ４０を設け、Ｎ＋モード、Ｎ−モードの掃引制御、又は一括モード掃引制御と、イメージ除去処理を行うソフトウェア（プログラム）を内蔵させれば、簡単かつ安価に８ＧＨｚ以上の被測定信号の測定を行うことができるようにすることができる。
【００４１】
また、特に図に示さないが、例えば、図１に示す構成における４〜８ＧＨｚの高域Ｆhiの測定にＮ−モード、Ｎ＋モードとイメージ除去処理を適用する構成としても良い。この場合には、図１に示す高価なＹＩＧ同調フィルタ１６が不要となる利点が得られる。
あるいは、図１に示す構成における４〜８ＧＨｚの高域Ｆhiと、８ＧＨｚ以上の超高域ＲＦinの測定に、Ｎ−モード、Ｎ＋モードとイメージ除去処理を適用する構成としても良い。
また、図１０に示すＩＦ部５０の構成において、ＩＦフィルタ５２の分解能帯域幅は、通常、数ＭＨｚの帯域幅であるからして、例えば、第１中間周波数Ｆi1を０．４ＧＨｚとし、第２中間周波数Ｆi2を０．４ＧＨｚ−０．０１ＧＨｚ＝０．３９ＧＨｚとすることで、スイッチＳＷ５を省略し図２に示したように１個の０．４ＧＨｚを通過帯域とするフィルタ５５で、第１中間周波数Ｆi1と第２中間周波数Ｆi2とを通過させることが容易である。つまり、図１０中の帯域通過フィルタ５５ａ，４４ｂ及び切替スイッチＳＷ５の構成を、１個の帯域通過フィルタ５５に置き換えることができ、これによれば、回路部品を削減できる。
【００４２】
上述においてはＮ−モードではＦ１＋Ｆi 〜Ｆ２＋Ｆi を周波数掃引して第１測定データＤ11，Ｄ12，…，Ｄ1Wを求め、Ｎ＋モードではＦ１−Ｆi 〜Ｆ２−Ｆi を周波数掃引して第２測定データＤ21，Ｄ22，…，Ｄ2Wを求めた。しかしＦ１＋Ｆi 〜Ｆ２＋Ｆi またＦ１−Ｆi 〜Ｆ２−Ｆi をそれぞれ選択的に掃引しなくてもよい。つまりこれら帯域Ｆ１＋Ｆi 〜Ｆ２＋Ｆi ，Ｆ１−Ｆi 〜Ｆ２−Ｆi をそれぞれ、複数の帯域に分割して、これら分割帯域を順次交互に又は適当な順で交互に周波数掃引してもよい。極端な場合は、各測定周波数点間隔に分割し、これら周波数の掃引信号を交互にミキサ４０に作用させてもよい。つまり例えば図２０に示すようにミキサ４０で局部信号（掃引信号）として作用する信号の周波数をＦ１＋Ｆi として測定データＤ11を求め、次に前記周波数をＦ１−Ｆi として測定データＤ21を求め、次にＦ１＋Ｆi ＋Δｆ（Δｆは隣接測定周波数の間隔）として測定データＤ12を求め、次にＦ１−Ｆi ＋Δｆとして測定データＤ22を求め、以下同様にして、第１測定データＤ1jと第２測定データＤ2jを交互に求めてもよい。従って、この発明においてＮ−モードつまりＦ１にＦi を加算した周波数を目的の中間周波数を生成するように作用する掃引信号（局部信号）の周波数を掃引して第１測定データを求めることは、測定周波数点の第１測定データを連続的に得る場合に限らず、要は設定周波数範囲内の各測定周波数点の全ての第１測定データを求めればよい。Ｎ＋モードで第２測定データを求めることも同様である。
【００４３】
図２１に示すようにミキサ４０ａと４０ｂ、掃引発振器２０ａと２０ｂを設け、掃引発振器２０ａからの掃引信号をミキサ４０ａへ供給し、掃引発振器２０ｂからの掃引信号をミキサ４０ｂへ供給し、掃引発振器２０ａからの掃引信号の周波数がミキサ４０ａでＮ−モードで目的の中間周波数を得る局部信号周波数として作用し、掃引発振器２０ｂからの掃引信号の周波数がミキサ４０ｂでＮ＋モードで目的の中間周波数を得る局部信号周波数として作用するようにして、第１測定データと第２測定データとを同時に得るようにしてもよい。掃引発振器２０ａ，２０ｂ各出力信号を周波数逓倍器を介してミキサ４０ａ，４０ｂへ供給してもよい。ミキサ４０ａ，４０ｂとしてはミキサ４０と同様に、高調波ミキサであってもよい。
【００４４】
この発明の方法はスペクトラムアナライザのみならず、例えばスプリアス測定装置など、一般に、被測定信号を周波数掃引信号により中間周波数の信号に変換して測定データを求める測定装置に適用できる。例えば図２２に示すように、入力端子Ｔ１より被測定信号をミキサ４０へ供給し、ミキサ４０で掃引発振器２０からの掃引信号により被測定信号を中間周波数の信号に変換し、その中間周波数信号を帯域通過フィルタ５５で取出して検波器５３で検波して測定データを得、更に必要に応じてその測定データを処理して目的とする測定出力を求める測定装置にこの発明は適用できる。
【００４５】
装置制御部１１０及び掃引制御部１００の制御により、被測定信号に対し、複数の中間周波数のそれぞれに対し、Ｎ−モード掃引とＮ＋モード掃引してそれぞれ測定データを求め、両測定データに対し、あるいは一括モード掃引して測定データを求め、その測定データを第１、第２測定データにデータ分離部８０で分離し、必要に応じて補正部６０でミキサ損失補正を行った後、イメージ除去部７０でイメージ除去処理を行い、そのイメージ除去処理されたデータ又はこれを更にその測定装置に応じて処理をして表示装置９０に表示する。ミキサ４０として高調波ミキサを使用してもよく、あるいは掃引発振器２０の出力掃引信号を逓倍器４１で周波数逓倍してミキサ４０へ供給するようにしてもよい。また破線で示すように帯域通過フィルタ５５又は検波器５３の出力をＡＤ変換器９１でデジタルデータに変換し、このデジタルデータを可撓性磁気ディスク、磁気テーブ、半導体メモリなどの記憶部９２に記憶し、その後記憶部９２からの記憶データを読み出し、これに対して必要に応じて補正部６０の補正を行った後、イメージ除去処理を行って表示装置に表示するようにしてもよい。つまりミキサ４０、掃引発振器２０、帯域通過フイルタ５５、ＡＤ変換器９１、記憶部９２、これらに対する制御部を備えた簡単な装置を、所要の被測定信号源の所へもってゆき、被測定信号に関するデータを取った後、これを持ち帰って、イメージ除去処理を行って所要の測定データを求めることもできる。なお測定データの表示はＣＲＴ表示装置や液晶表示装置による表示のみならず、記録紙に記録して表示してもよい。
【００４６】
また図７中の低域通過フィルタ４２の出力信号又は図１０中のミキサ５６の出力信号をデジタルデータに変換し、このデジタルデータを、ＤＳＰ（Degital Signal Processor）により処理して以後の各種機能を行わせることもできる。
上述したこの発明方法、つまりＮ−モード掃引、Ｎ＋モード掃引の各制御、一括モード掃引、イメージ除去処理、データ分離、ミキサ損失補正などはコンピュータによりプログラムを実行させて行うこともできる。この場合は、この周波数変換掃引測定プログラムをＣＤ−ＲＯＭ、可撓性磁気ディスクから、又は通信回線を介してコンピュータ内にダウンロードして実行することになる。
【００４７】
【発明の効果】
以上述べたようにこの発明によれば、複数の中間周波数についてＮ−モード掃引とＮ＋モード掃引とにより得られた測定データに対して又は一括モード掃引で得られた測定データをデータ分離したデータに対してイメージ除去処理を行うことによりイメージ信号にもとずくデータを抑圧することができ、かつ設定測定周波数範囲外の信号によるイメージデータも抑圧できるため、イメージ信号が生じないようにするプリセレクタを設ける必要がなく、それだけ安価、かつ簡単な構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
図１は従来の、スペクトラムアナライザの原理構成を示す図である。
図２は図１中のＩＦ部５０の内部原理構成を示す図である。
図３は従来の、全測定周波数範囲を３つの測定周波数帯に分割して測定する周波数区分を示す図である。
図４は従来のスペクトラムアナライザの更に他の例の原理構成を示す図である。
図５は図４に示したスペクトラムアナライザのイメージ抑圧を説明するための図である。
図６は図４に示したスペクトラムアナライザの問題点を説明するための図である。
図７はこの発明の第１実施形態をスペクトラムアナライザに適用した機能構成例を示す図である。
図８はこの発明の第１実施形態の処理例を示す流れ図である。
図９は図７中のイメージ除去部７０の具体例を示す図である。
図１０は第１実施形態が適用された場合の図７中のＩＦ部５０の具体的原理構成例を示す図である。
図１１は第１実施形態におけるイメージ除去を説明するための図である。
図１２は第１実施形態の処理の他の例を示す流れ図である。
図１３は図１２中のステップＳ４におけるイメージ消去処理を説明するための図である。
図１４は第１実施形態の処理の更に他の例を示す流れ図である。
図１５はこの発明の第２実施形態の処理手順の例を示す流れ図である。
図１６は図１５に示した処理によるイメージ除去を説明するための図である。
図１７はこの発明の第２実施形態の処理手順の他の例を示す流れ図である。
図１８は図７中の補正部６０の具体例を示す図である。
図１９はこの発明を従来のスペクトラムアナライザの一部に適用した場合の構成例を示す図である。
図２０はＮ−モード掃引及びＮ＋モード掃引を分割交互に行う例を示す図である。
図２１はＮ−モード掃引とＮ＋モード掃引を同時に行うミキサ構成例を示す図である。
図２２はこの発明の方法が適用された、周波数掃引信号により中間周波に変換する測定装置の構成例を示す図である。
Claims (11)
- ミキサにおいて被測定信号を周波数掃引信号で中間周波数Ｆｉの中間周波信号に変換して測定を行う方法において、
設定周波数範囲の周波数に上記Ｆｉを加算した周波数の掃引信号により測定データを求める過程を第１測定過程とし、
上記設定周波数範囲の周波数から上記Ｆｉを減算した周波数の掃引信号により測定データを求める過程を第２測定過程とし、
上記中間周波数ＦｉをＭ個とし、Ｍは２以上の整数、
各中間周波数Ｆｉについて上記第１測定過程を行い、
各中間周波数Ｆｉについて上記第２測定過程を行い、
上記Ｍ回の第１測定過程で得られたＭ個の測定データと、
上記Ｍ回の第２測定過程で得られたＭ個の測定データとについて同一測定周波数点ごとに全て同一値のデータ及び最小値のデータを求めてイメージ除去処理を行う、
ことを特徴とする周波数変換掃引測定方法。 - ミキサにおいて被測定信号を周波数掃引信号で中間周波数Ｆｉの中間周波信号に変換して測定を行う方法において、
設定周波数範囲の周波数に上記Ｆｉを加算した周波数の掃引信号により測定データを求める過程を第１測定過程とし、
上記設定周波数範囲の周波数から上記Ｆｉを減算した周波数の掃引信号により測定データを求める過程を第２測定過程とし、
上記中間周波数ＦｉをＭ個とし、Ｍは２以上の整数、
各中間周波数Ｆｉについて上記第１測定過程を行い、
各中間周波数Ｆｉについて上記第２測定過程を行い、
上記第１測定過程及び上記第２測定過程の何れかを行うごとに、その得られた測定データと直前にイメージ消去されたデータとを測定周波数点ごとに同一値のデータ及び小さい方のデータを求めるイメージ除去処理を行う、
ことを特徴とする周波数変換掃引測定方法。 - 各中間周波数Ｆｉについて上記第１測定過程及び上記第２測定過程の一方を行った後、他方を行うことを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項記載の周波数変換掃引測定方法。
- ミキサにおいて被測定信号を周波数掃引信号で中間周波数Ｆｉの中間周波信号に変換して測定を行う方法において、
設定周波数範囲の周波数に上記Ｆｉを加算した周波数の掃引信号により測定データを求める過程を第１測定過程とし、
上記設定周波数範囲の周波数から上記Ｆｉを減算した周波数の掃引信号により測定データを求める過程を第２測定過程とし、
上記中間周波数ＦｉをＭ個とし、Ｍは２以上の整数、
各中間周波数Ｆｉについて上記第１測定過程と第２測定過程とを行い、これら両過程で得られた両測定データについて測定周波数点ごとに同一値のデータ及び小さい方のデータを求めてイメージ除去処理を行い、
Ｍ回目の中間周波数Ｆｉについてはそのイメージ除去処理の際に、その時得られた両測定データと、それまでに得られた全てのイメージ除去処理されたデータとについて測定周波数点ごとに全て同一値のデータ及び最小のデータを求めることを特徴とする周波数変換掃引測定方法。 - ミキサにおいて被測定信号を周波数掃引信号で中間周波数Ｆｉの中間周波信号に変換して測定を行う方法において、
上記中間周波数ＦｉをＭ個とし、Ｍは２以上の整数、
各中間周波数Ｆｉについて設定周波数範囲の下限周波数からＦｉを減算した周波数と、設定周波数範囲の上限周波数にＦｉを加算した周波数との間を掃引信号で掃引して測定データを求め、
その測定データをＦｉだけ低い方に周波数をシフトさせた第１測定データと、高い方に周波数をシフトさせた第２測定データとに分離し、
これら第１測定データ、第２測定データ、及び前回のイメージ除去処理データ中から各測定周波数点ごとに、全て同一値のデータと最小値のデータを求めるイメージ除去処理を行う、
ことを特徴とする周波数変換掃引測定方法。 - ミキサにおいて被測定信号を周波数掃引信号で中間周波数Ｆｉの中間周波信号に変換して測定を行う方法において、
上記中間周波数ＦｉをＭ個とし、Ｍは２以上の整数、
各中間周波数Ｆｉについて設定周波数範囲の下限周波数からＦｉを減算した周波数と、設定周波数範囲の上限周波数にＦｉを加算した周波数との間を掃引信号で掃引して測定データを求め、
全ての中間周波数Ｆｉについて測定データを求めた後、その各測定データを、その取得時の中間周波数Ｆｉだけ低い方に周波数をシフトさせた第１測定データと、高い方に周波数をシフトさせた第２測定データとに分離し、
これらＭ個の第１測定データとＭ個の第２測定データ中から、各測定周波数点ごとに、全て同一値のデータと最小値のデータを求めるイメージ除去処理を行う、
ことを特徴とする周波数変換掃引測定方法。 - 予め記憶されている変換損失補正データを用いて、測定データを補正し、その補正された測定データについて上記イメージ除去処理を行うことを特徴とする請求の範囲第１項、第２項、第４項〜第６項の何れかに記載の周波数変換掃引測定方法。
- 上記イメージ除去処理ごとに、その順次得られる処理結果又は処理の終了後にイメージ除去データを表示することを特徴とする請求の範囲第２項、第４項、第６項の何れかに記載の周波数変換掃引測定方法。
- 上記ミキサはスペクトラムアナライザのミキサであり、上記設定周波数範囲はスペクトラムアナライザの設定周波数範囲であり、上記イメージ除去されたデータを測定スペクトラムとして得ることを特徴とする請求の範囲第１項、第２項、第４項〜第６項の何れかに記載の周波数変換掃引測定方法。
- 上記設定周波数範囲内を複数に分割して、各分割区間に対して上記第１測定データの取得と、上記第２測定データの取得を行うことを特徴とする請求の範囲第１項、第２項、第４項の何れかに記載の周波数変換掃引測定方法。
- 請求の範囲第１項、第２項、第４項、第５項、第６項の何れかに記載の周波数変換掃引測定方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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