JP4693130B2 - スペクトル分析器用の周波数変換器におけるイメージ打消 - Google Patents
スペクトル分析器用の周波数変換器におけるイメージ打消 Download PDFInfo
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Description
sin(A)・sin(B) =
0.5・[cos(A-B)−cos(A+B)]
を使用する。該式において、sinAは当該ミキサの入力における正弦信号であり、sinBは局部(ローカル)発振器(以下、LOと略称する)により供給される正弦信号である。
|fol−fin| =
fi
(1)
となり、ここで、finは上記ミキサへの信号入力における周波数線(frequency
ray)である。
fol−fin =
fi
(2)
のように制御される。
fol = fin +
fi
(2’)
と仮定すると、上記ミキサに供給される信号における、
fin’= fol + fi
= fin + 2・fi
(3)
なる周波数の線も該ミキサの出力にfiの線を発生させるであろう。確かに、上記ミキサは、
fin’−fol = fi
の信号を形成する。
fol = fin+fi
及び
fol’= fin−fi
に現れる。
factor)のため概ね400MHz周辺となることに注意されたい。これは、第2ミキサ及び第2発振器を必要とすることの説明となる。
fol−fin =
fi
(2)
と仮定し、スクリーン(x座標は周波数である)上に線を、
fol−fi =
fin
(4)
なる周波数において表示する。当該発振器が周波数folに設定されている場合、当該ミキサの出力に信号が存在する如何なる時も、自身のパワーレベルに比例する線が該スクリーン上に表示される。当該ミキサに対する信号入力にfinの線が存在すると仮定すると、該ミキサの出力には、
fol−fin =
fi
(2)
の場合、及び
fin−fol =
fi (5)
の場合に信号が存在する。(2)の場合、スクリーン上には線をfinにおいて表示し、(5)の場合には、スクリーン上に線をfin-2・fiにおいて表示する(該線は当該ミキサに対する信号入力における実際の線には対応しないイメージ線である)。
fin−fol =
fi
(5)
と仮定し、当該発振器が周波数folに設定されている場合、当該ミキサの出力に信号が存在する如何なる時も、スクリーン上に線を、
fol+fi =
fin
(6)
なる周波数において表示する。当該ミキサに対する信号入力においてfinの線が存在すると仮定すると、該ミキサの出力には、
fol−fin =
fi
(2)
の場合、及び
fin−fol =
fi
(5)
の場合に信号が存在する。(5)の場合、スクリーン上には線をfinで表示し、(2)の場合には、スクリーン上に線をfin+2・fiにおいて表示する(該線は当該ミキサに対する信号入力における実際の線には対応しないイメージ線である)。
− 両掃引に存在するような周波数finにおける1つの線;
− 上記掃引の一方に現れるような、周波数fin’= fin−2・fiにおける1つの線;
− 上記掃引の一方に現れるような、周波数fin’= fin+2・fiにおける1つの線、
が現れる。
fin’2
= fin”1
(7)
即ち、
fin1+2・fi
= fin2−2・fi
fin2
= fin1+4・fi
と仮定する。
fol−fini
= fi
(8)
なる仮定の下で実行することができる。この場合、該掃引は、
fini (iは1からnまで変化)
において期待された線を生成する。該第1の掃引は下記の周波数でイメージ線も生成する:
fin’i
= fini−2・fi
言い換えると、第1の掃引に関しては、入力信号における実際の各線に対して2つの線が見付かる。これら線のうちの一方は入力信号に存在する実際の周波数線により発生されるが、他方のものはイメージ線である。ミキサの出力において斯かる2つの線を区別する方法はない。
fol+ε−fini
= fi+ε
(9)
となる。しかしながら、イメージ線は、
fin”i
= fini−2(fi+ε) = fin’i−2・ε (10)
により与えられる周波数fin”iにおけるものとなる。
fink (kは1からnまで変化)
に生成する。また、該第2の掃引は下記の周波数においてイメージ線を生成する:
fin”k
= fink−2・(fin + ε) = fin’k−2・ε
これは、εが-2・fiに等しい場合にスペクトル分析器R3273において使用される解決策に対応することに注意されたい。しかしながら、本発明によれば、上記オフセットは必ずしも+/-2・fiである必要はなく、如何なる他の値もとることができる。
fin”k
= fin’j
となるような周波数間隔の線が存在する場合に不充分となり得る。
fol+ε2−fini
= fi+ε2
(11)
となる。しかしながら、イメージ線は、
fin”’i
= fini−2(fi + ε2)
= fin’i−2・ε2
= fin”i−2・(ε2−ε)
(12)
により示される周波数fin”’iにおけるものとなる。
finl
(lは1からnまで変化)
において生成する。また、該第3掃引は下記の周波数においてイメージ線を生成する:
fin”’l
= finl−2・(fi+ε2) = fin’l−2ε2 (13)
好ましくは、第2オフセットε2は、第3掃引で生成されるイメージ線が第1及び第2掃引の両方において生成される如何なる線とも相違するように生成される。これは、第1及び第2掃引の後に、どの線が第1及び第2掃引で同じに形成されたかを判定することにより実行することができる。同じ線は実際の線を有している。即ち、前述したように、実際の線は第1及び第2掃引において確かに同じとなる。更に、イメージ線は、整数の対(j,k)に対して、
fin”k
= fin’j
の場合、即ち、
finj−fink
= 2・ε
の場合に、第1及び第2掃引において重なり合わされ得る。
ε2 ≠ (Ft−Fu)/2
(14)
となる場合に保証される。
ε−ε2 ≠ (Ft−Fu)/2
(15)
となる場合に保証される。差分ε - ε2は、第2掃引の中間周波数に対する第3掃引の中間周波数のオフセットに対応する。
− 実際の線は、3つの全ての掃引に存在する一方、
− イメージ線は、最大の場合に、最初の2つの掃引において同一の周波数に存在する。
4の周波数をオフセットfiで信号周波数の上側及び信号周波数の下側に設定することにより第1及び第2掃引を実行することができる。実際に、これはε=+/-2・fiなる特別な場合を意味する。また、これはLO
4の必要な帯域幅が、2xfiだけ増加された分析する入力信号の帯域幅でなければならないことも意味する。該帯域幅を2・fiだけ増加させることは、一般的に、マイクロ波システムにとり及び特にマイクロ波周波数の発振器にとり望ましくない。
4の周波数を常に入力信号の同じ“側”(即ち、上又は下の何れか)に維持する可能性を与えるような他の中間周波数を利用する。この解決策は、単に、εの特定の選択である。フィルタ6は、有利には、各々が固定のフィルタ周波数又は帯域幅を持つ2つの帯域通過フィルタ18及び19の組により置換される。フィルタ18は第1の掃引に使用され、フィルタ19は第2の掃引に使用される。このために、フィルタ18及び19は、2つの共通の高絶縁スイッチ20及び21を用いることにより、使用され又は当該回路から分離される。これらのフィルタ及びスイッチは、RFシステムに使用される低価格技術を用いて作製することができる。特に、フィルタ18及び19はSAW技術を使用することができ、上記スイッチはGaAsスイッチとすることができる。
15の周波数は、最終周波数を一定に維持するために各掃引に対して、それに応じて変化される。
15の周波数は一定となることを意味する。3掃引方法に対しては、第2LO 15は変化するが、低分解能で数パーセントのみであり、ε2を選択し低コストに留まるための数々の解決策を提供する。
15は400MHzとなるであろう。前述したように、第1掃引は実際の線を10及び9.92GHzに発生し、イメージ線を9.16及び9.08GHzに発生する。また、fi2が380MHzであり(即ち、ε=−40MHz)、Folはfiniの下側にあり、最終周波数及び第2LOの周波数は変わらないと仮定する。前述したように、第2掃引は:
− 実際の線を10及び9.92GHzに、イメージ線を9.24及び9.16GHzに、
発生する。
ε≠(Ft−Fu)/2
となるように選択される。
15の周波数も、第1掃引に対し第2掃引のために、ミキサ16の出力において同一の最終周波数を維持すべく変更される。
4 第1局部発振器
6 フィルタアセンブリ
8 アナログ/デジタル変換器
10 処理ユニット
12 バッファ
14 スクリーン
15 第2局部発振器
16 第2ミキサ
17 フィルタ
18 帯域通過フィルタ
19 帯域通過フィルタ
20 スイッチ
21 スイッチ
Claims (11)
- 入力信号の周波数スペクトルから実際のスペクトル及びイメージスペクトルを発生する周波数変換装置において発生されるイメージスペクトルを除去する方法において、
前記周波数変換装置が、
− 前記入力信号と局部周波数源(4)により供給される信号とを混合するミキサ(2)と、
− 前記ミキサ(2)により出力される混合された信号をフィルタするフィルタアセンブリ(6)と、
を有し、当該方法が、
− 前記局部周波数源により供給される信号の周波数が変化されると共に、前記周波数変換装置の出力における実際のスペクトル及びイメージスペクトルを含む信号のパワーレベルが一群の変換された周波数変換装置の入力における周波数に関して記録されるような第1掃引と、
− 前記局部周波数源により供給される信号の周波数が変化されると共に、前記周波数変換装置の出力における実際のスペクトル及びイメージスペクトルを含む信号のパワーレベルが前記一群の変換された周波数変換装置の入力における周波数に関して記録されるような第2掃引であって、この第2掃引が、入力スペクトルにより該第2掃引において発生される実際のスペクトルの周波数が該入力スペクトルにより前記第1掃引において発生された実際のスペクトルの周波数と同一となる一方、入力スペクトルにより該第2掃引において発生されるイメージスペクトルの周波数が該入力スペクトルにより前記第1掃引において発生されたイメージスペクトルの周波数とは同一とならないように、前記第1掃引の後で実行されるような第2掃引と、
− 少なくとも1つの変換された周波数に対して、スペクトルを含む信号のパワーレベルが前記第1掃引の間及び前記第2掃引の間の両方において記録されたかを判定するステップと、
− 前記判定が肯定的である場合にのみ、前記少なくとも1つの変換された周波数に関してスペクトルの存在の指示情報をスクリーン(14)上に表示するステップと、
を有し、
前記第1掃引の間にn個のスペクトルが発生される場合、各スペクトルをFi(iは1からnまでの整数)により示すと、オフセットεは、1≦t≦n及び1≦u≦nとした場合に全ての可能性のある整数t及びuに対して:
ε≠(Ft−Fu)/2
となるように選択され、
F t およびF u は、前記第1掃引の間に発生する実際のスペクトルの周波数であり、
オフセットεは、
前記第1掃引の際の前記フィルタアセンブリ(6)のフィルタ周波数に対応する第1中間周波数(fi 1 )と、前記第2掃引の際の前記フィルタアセンブリ(6)のフィルタ周波数に対応する第2中間周波数(fi 2 )との差である、
方法。 - 請求項1に記載の方法において、前記判定するステップ及び前記表示するステップが前記変換された周波数変換装置の入力における周波数の群の全体に対して実行されることを特徴とする方法。
- 請求項1又は請求項2に記載の方法において、
a)スペクトルを含む信号のパワーレベルが前記第1掃引の間に記録された、変換された周波数変換装置の入力における周波数の各々に対して、スペクトルの存在の指示情報を前記スクリーン(14)上に表示するステップと、
b)ステップa)において前記少なくとも1つの変換された周波数変換装置の入力における周波数に対してスペクトルの存在の指示情報が前記スクリーン上に表示され、且つ、前記判定が該少なくとも1つの変換された周波数変換装置の入力における周波数に対して否定的である場合、該少なくとも1つの変換された周波数変換装置の入力における周波数に対して前記スクリーン上でのスペクトルの存在の指示情報の表示を取り消すステップと、
を有することを特徴とする方法。 - 請求項1ないし3の何れか一項に記載の方法において、
− 前記第1掃引の間に記録される信号のパワーレベルは、前記スクリーン(14)の表示メモリに記録され、
− 前記第2掃引の間に記録される信号のパワーレベルは、バッファ(12)に記録され、
− 前記少なくとも1つの変換された周波数変換装置の入力における周波数に対して、前記第1掃引の間及び前記第2掃引の間に記録された最小の信号のパワーレベルを判定し、
− 該変換された周波数変換装置の入力における周波数に対して判定された前記最小の信号のパワーレベルを前記表示メモリに記憶する、
ことを特徴とする方法。 - 請求項1ないし4の何れか一項に記載の方法において、前記掃引の両方に対して、記録される信号のパワーレベルの各々は、前記フィルタアセンブリ(6)の帯域幅内の固定の中間周波数を前記記録される信号のパワーレベルが記録された際の前記第1局部周波数源(4)の周波数に対し加算又は減算することにより決定されるような変換された周波数変換装置の入力における周波数に割り当てられることを特徴とする方法。
- 請求項1ないし5の何れか一項に記載の方法において、前記掃引の両方に対して、記録される信号のパワーレベルの各々は、当該記録される信号のパワーレベルが記録された際の前記第1局部周波数源(4)の周波数と前記フィルタアセンブリ(6)の帯域幅内の固定の中間周波数との和により決定されるような変換された周波数変換装置の入力における周波数に割り当てられ、前記中間周波数が前記両掃引の各々に対して相違することを特徴とする方法。
- 請求項1ないし5の何れか一項に記載の方法において、前記掃引の両方に対して、記録される信号のパワーレベルの各々は、当該記録される信号のパワーレベルが記録された際の前記第1局部周波数源(4)の周波数から前記フィルタアセンブリ(6)の帯域幅内の固定の中間周波数を減算することにより決定されるような変換された周波数変換装置の入力における周波数に割り当てられ、前記中間周波数が前記掃引の両方に対して相違することを特徴とする方法。
- 請求項1ないし5の何れか一項に記載の方法において、
− 前記フィルタアセンブリ(6)は、前記第1掃引の間及び前記第2掃引の間において前記第1ミキサ(2)により出力される前記混合された信号をフィルタする帯域通過フィルタを有し、
− 前記掃引のうちの一方に対して、記録される信号のパワーレベルの各々は、当該記録される信号のパワーレベルが記録された際の前記第1局部周波数源(4)の周波数と前記帯域通過フィルタの帯域幅内の固定の中間周波数との和により決定されるような変換された周波数変換装置の入力における周波数に対し影響され、
− 前記掃引のうちの他方に対して、記録される信号のパワーレベルの各々は、当該記録される信号のパワーレベルが記録された際の前記第1局部周波数源(4)の周波数から前記帯域通過フィルタの帯域幅内の固定の中間周波数を減算することにより決定されるような変換された周波数変換装置の入力における周波数に対し影響される、
ことを特徴とする方法。 - 請求項1ないし7の何れか一項に記載の方法において、前記フィルタアセンブリ(6)は各々が対応する周波数の帯域をフィルタするような第1帯域通過フィルタ(18)及び第2帯域通過フィルタ(19)を有し、前記第1帯域通過フィルタ(18)は前記掃引のうちの一方の間に前記第1ミキサ(2)により出力される前記混合された信号をフィルタし、前記第2帯域通過フィルタ(19)は前記掃引のうちの他方の間に前記第1ミキサ(2)により出力される前記混合された信号をフィルタすることを特徴とする方法。
- 請求項1ないし9の何れか一項に記載の方法において、前記周波数変換装置が、
− 前記フィルタアセンブリ(6)により出力される前記フィルタされた混合された信号と第2局部周波数源(15)により供給される信号とを混合する第2ミキサ(16)であって、前記第2局部周波数源の周波数が、当該第2ミキサが各掃引に対して同一の固定の所定の周波数で信号を出力するように調整されるような第2ミキサと、
− 前記第2ミキサにより出力される混合された信号をフィルタして、信号を前記固定の所定の周波数においてのみ供給する最終フィルタ(17)と、
を有することを特徴とする方法。 - 請求項10に記載の方法において、前記第2局部周波数源(15)の周波数が前記掃引の両方に対して同一であることを特徴とする方法。
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