JP5249499B2 - トリガ発生器及びトリガ発生方法 - Google Patents

Description

本発明は、一般に、信号取込みに関し、特に、ＲＦ（無線周波数）信号の実時間取込みに用いるトリガ発生器及びトリガ発生方法に関する。

スペクトラム・アナライザの如きいくつかの測定機器は、受信したＲＦ信号を実時間で捕捉し、処理する。例えば、本願出願人のテクトロニクス製ＷＣＡ２００型、ＷＣＡ３００型、ＲＳＡ２２００型、ＲＳＡ３３００型シリーズの実時間スペクトラム・アナライザ（非特許文献１）などの種々のスペクトラム・アナライザが現在市場に出回っており、これらスペクトラム・アナライザは、データのつなぎ目のないブロックを捕捉し分析する。従来の周波数掃引型スペクトラム・アナライザと異なり、実時間測定機器は、データを見逃したり失ったりすることがない。実時間で実行する機能の１つは、米国特許第５１０３４０２号明細書（特許文献１）又は対応する特開平２−４７５６１号公報（特許文献２）に記載されている如く、周波数マスク・トリガと呼ばれている。この周波数マスク・トリガは、専用の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）プロセッサにより実現できる。このＦＦＴプロセッサは、実時間測定機器内の受信システムが発生する実時間データの信号スペクトルを計算する。計算したスペクトルがユーザ定義のスペクトル（周波数）マスクに違反すると、受信したＲＦ信号を表すデータの所定ブロックを蓄積する。この蓄積したデータは、トリガ事象の直前及び／又は直後に何が生じたかを示す情報を提供する。計算したスペクトル内の各ＦＦＴ周波数ビンを所定スペクトル・マスクと比較することにより、周波数マスク・トリガが機能する。この方法において、周波数マスク・トリガ機能は、特定の単一スペクトル事象が生じるのを待つ。

また、オシロスコープに用いる従来のトリガ機能は、時間領域で動作し、例えば、入力信号振幅を所定の単一又は複数の振幅しきい値と比較する。しかし、これら１次元のトリガ・システムは、複雑な信号事象を捕捉するのには適さない。その結果、オシロスコープにおいては、異なる形式の信号事象でトリガをかけるために、複雑な時間領域トリガ機能が必要となる。

米国特許第５１０３４０２号明細書 特開平２−４７５６１号公報 日本テクトロニクス株式会社が２００４年に発行した「計測機器カタログ２００５」の２１１〜２１８ページ

そこで、実時間トリガ機能を周波数マスク・トリガ機能又は従来の時間領域（振幅）トリガ機能よりも拡張して、より複雑な信号事象を捕捉することが望まれている。

本発明は、シグネチャ・トリガ（信号の特徴に応じたトリガ）を発生するトリガ装置であって；受信した時間領域の受信信号データを周波数領域の受信信号データに変換する手段と（４６）、受信信号データに応じて、信号シグネチャ記録（信号の特徴を表す蓄積データ）により規定された包絡線、最小値、最大値、平均値若しくはｒｍｓ（実効値）の検出用基準信号データ、時間領域の基準信号データ又は周波数領域の基準信号データを選択的に関連させて、該基準信号データに対する上記受信信号データの相関の程度を示す相関係数を実時間で連続的に発生する手段（４４）と；シグネチャ・トリガを規定するのに望ましい相関の程度により決まる可変相関しきい値と相関係数とを比較してシグネチャ・トリガを発生する手段（４８）とを具え；受信信号データが基準信号データと実質的に同じときにシグネチャ・トリガを発生する場合には、可変相関しきい値が大きく相関係数が可変相関しきい値に達したときにシグネチャ・トリガを発生し；受信信号データが基準信号データと類似のときにシグネチャ・トリガを発生する場合には、可変相関しきい値が低く相関係数が可変相関しきい値に達したときにシグネチャ・トリガを発生し；受信信号データが基準信号データと不一致のときにシグネチャ・トリガを発生する場合には、相関係数が可変相関しきい値の下に下がったときにシグネチャ・トリガ信号を発生することを特徴とする。なお、括弧内の参照符号は、実施例との関係を単に示すものであり、本発明を実施例のみに限定するものではない。
また、本発明は、シグネチャ・トリガを発生する方法であって；受信した時間領域の受信信号データを周波数領域の受信信号データに変換するステップ（４６）と、受信信号データに応じて、信号シグネチャ記録（信号の特徴を表す蓄積データ）により規定された包絡線、最小値、最大値、平均値若しくはｒｍｓ（実効値）の検出用基準信号データ、時間領域の基準信号データ又は周波数領域の基準信号データを選択的に関連させて、基準信号データに対する受信信号データの相関の程度を示す相関係数を実時間で連続的に発生するステップ（４４）と；シグネチャ・トリガを規定するのに望ましい相関の程度により決まる可変相関しきい値と相関係数とを比較してシグネチャ・トリガを発生するステップ（４８）とを具え；受信信号データが基準信号データと実質的に同じときにシグネチャ・トリガを発生する場合には、可変相関しきい値が大きく相関係数が可変相関しきい値に達したときにシグネチャ・トリガを発生し；受信信号データが基準信号データと類似のときにシグネチャ・トリガを発生する場合には、可変相関しきい値が低く相関係数が可変相関しきい値に達したときにシグネチャ・トリガを発生し；受信信号データが基準信号データと不一致のときにシグネチャ・トリガを発生する場合には、相関係数が可変相関しきい値の下に下がったときにシグネチャ・トリガ信号を発生することを特徴とする。

よって、本発明は、実時間測定機器用に実時間で、シグネチャ・トリガ（信号の特徴に応じたトリガ）を発生するために、受信信号データを、信号シグネチャ記録により規定される基準信号に関連させる。受信信号データは、例えば、時間領域のＲＦ（無線周波数）／ＩＦ（中間周波数）データ、検波したＲＦ／ＩＦデータ、周波数領域のＲＦ／ＩＦデータ、又はこれらの組み合わせであってもよい。信号シグネチャ記録は、望まし又は望ましくないＲＦ／ＩＦ信号パターン、検波したＲＦパルス形状、特に信号取込みをトリガするのに用いる特定のＲＦマーカ、関心のある特定の信号パターンなどの如く種々の信号を表すものであってもよい。この関連づけ、即ち、相関により、連続的に計算された相関係数が実時間で得られ、所望用途に応じた可変相関しきい値とこの相関係数とを比較する。トリガ事象の存在を示す可変相関しきい値に相関係数が正方向又は負方向のいずれかで達すると、実時間のシグネチャ・トリガが発生して、トリガ事象を囲む受信信号データを捕捉する。相関係数を蓄積して、長期間にわたる信号の動きを後で分析するための履歴としてもよい。

本発明の目的、利点及び新規な特徴は、添付図を参照した以下の詳細な説明から明らかになろう。

本発明の理解を助けるために、先ず、図１を参照して従来技術による典型的な実時間スペクトラム・アナライザを説明する。実時間スペクトラム・アナライザ１０は、入力プロセッサ２０を有する。この入力プロセッサ２０は、入力ＲＦ信号又は他の関心のある信号を受信信号として受信する。入力プロセッサ２０は、典型的には、ロウパス・フィルタ２２と、その後段の混合器（ミキサ）２４とを具えており、混合器２４は、局部発振器２６を用いて、ろ波された入力信号を中間周波数（ＩＦ）信号に変換する。このＩＦ信号は、バンドパス・フィルタ２８を介してアナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器３０に入力されて、更に処理するためにデジタル信号に変換される。このデジタル信号は、デジタルＩＦ直交プロセッサ３１に入力される。このプロセッサ３１は、デジタル信号から同相（Ｉ）信号及び直交位相（Ｑ）信号を発生する。これらＩ及びＱ信号は、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）３２に入力され、モニタ（表示器）３４での表示のために実時間で処理される。かかる処理は、米国特許第４８７０３４８号明細書（特開平２−３６３６４号公報に対応）に記載されており、スペクトログラムである周波数対時間対振幅の三次元表示を行う。Ｉ信号及びＱ信号は、取込みメモリ３６及びトリガ発生器４０にも供給される。トリガ発生器４０が所定のトリガ事象を検出すると、トリガ信号が発生する。このトリガ信号により、取込みメモリ３６は、トリガ事象の前及び／又は後のＩ信号及びＱ信号のデータを取込む。その後、ＤＳＰ３２が取込みメモリ３６内の取込みデータを処理するか、又は、非実時間での後処理のために他のプロセッサ（図示せず）に取込みメモリ３６からのデータを供給する。

図２は、実時間スペクトラム・アナライザ用の本発明によるトリガ発生器のブロック図であり、このトリガ発生器は、図１のトリガ発生器４０に対応する。ＲＦ受信信号のＩ信号及びＱ信号（ＲＦデータ）は、循環バッファ４２に入力する。この循環バッファ４２から、ＲＦデータ（Ｉ／Ｑ）の時間セグメント信号（時間的に順次サンプリングされてセグメント化された信号データ）である記録（蓄積データ）を読み出し、離散フーリエ変換（ｄＦＴ）回路４６を用いて周波数領域信号（スペクトラム）に変換する。循環バッファ４２からの時間セグメント信号は、ｄＦＴ回路４６からの周波数領域信号と一緒に相関検出器（相関器）４４に入力する。基準信号データも相関器４４に入力する。この基準信号データは、周波数領域基準及び／又はＩ／Ｑ時間記録基準でもよく、信号シグネチャ記録（信号の特徴を表す蓄積データ）により規定される。相関器４４は、Ｉ／Ｑ時間記録及び／又は周波数領域の受信信号データを基準信号データに関連（相関）させる。この相関器４４にて、時間セグメント信号は、先ず、包絡線、最小値、最大値、平均値、ｒｍｓ（実効値）などの検出の対象となり、相関処理の前に、Ｉ信号及びＱ信号からＲＦ／ＩＦ成分を除去する。相関器４４は、制御信号（図示せず）により設定されて、入力信号データを相関用の基準信号データの形式である周波数領域、時間領域（Ｉ／Ｑ）、検波などの形式に合わせる。相関係数が実時間で連続的に計算されて、出力される。この相関係数は、基準信号データに対する受信ＲＦデータの相関の程度を示す。相関係数を比較器４８に入力して、可変相関しきい値と比較する。可変相関しきい値の値は、トリガ事象を規定するために、望ましい相関の程度により決まる。希望するトリガが、受信信号データが基準信号データと実質的に同じときのトリガならば、相関しきい値は大きい。一方、希望するトリガが、受信信号データが基準信号データと類似でのトリガならば、相関しきい値は低い。また、この相関は、正又は負のいずれかである。ある受信信号の存在が期待され、トリガ事象がその受信信号データと基準信号データとの不一致ならば、相関係数が相関しきい値の下に下がったときにトリガ信号が発生する。逆に言えば、特定形式の信号を探すことが課題ならば、相関係数が相関しきい値よりも上がったときにトリガ信号が発生する。これらトリガがシグネチャ・トリガ（信号の特徴に応じたトリガ）となる。

よって、実時間ＲＦ／ＩＦシグネチャ・トリガは、例えば次のような種々の目的に有用である。
・ＲＦ／ＩＦに基づく特定の信号異常及び／又は検波した波形、又はパターンの前、その期間中及び後で情報を補足する場合。
・信号内のＲＦマーカに基づく特定の時点及び時間間隔で、信号情報を補足する場合。
・ＲＦ／ＩＦ及び／又は検出した信号形状に基づいて動作を開始するために、実時間トリガ信号を発生する場合。
・監視目的で、特定の信号特性／パターンを実時間で識別し知らせる場合。
・蓄積のために時間経過に伴って相関係数を捕捉し、その後、信号の動きに関する履歴処理を行う場合。

トリガ発生器４０は、基準信号が表す特定のシグネチャ記録に対する相関係数を計算する。相関器４４における信号検出には、検出した信号シグネチャに関連（相関）させるために、ピーク値、最小値、最大値、平均値、ｒｍｓ値などがある。相関係数を実時間で連続的に計算し、この相関係数が選択したしきい値に下から又は上から達すると、トリガが活性化される、即ち、シグネチャ・トリガ信号が発生する。基準信号を表すシグネチャ記録は前もって規定しておく。これには、典型的には、関心のある信号を捕捉するのと同じ測定機器をトリガ比較用に用いるか、信号シグネチャ記録を数学的に求めるか、信号シグネチャ記録を発生するためにＭＡＴＬＡＢ（技術計算ソフトウェア）の如きいくつかの他の信号処理ツールを用いる。実時間スペクトラム・アナライザ受信システムと結合すると、ＲＦ／ＩＦシグネチャ・トリガ機能は、広い周波数範囲に渡って非常な高感度で且つ広いダイナミック・レンジにて動作する。

トリガ信号を発生する他にも、長期間にわたる信号の動きを分析するために、相関係数を履歴メモリ５０に蓄積して、時間経過に対する相関係数の履歴を維持してもよい。

よって、本発明は、シグネチャ記録により規定される基準信号データに受信信号データを関連（相関）させ、この結果の相関係数が上から又は下から可変相関しきい値に達したときに受信信号データを捕捉するためのトリガを発生することにより、シグネチャ・トリガ機能を提供できる。

従来技術による典型的な実時間スペクトラム・アナライザのブロック図である。 実時間スペクトラム・アナライザ用の本発明によるトリガ発生器のブロック図である。

符号の説明

１０ 実時間スペクトラム・アナライザ
２０ 入力プロセッサ
２２ ロウパス・フィルタ
２４ 混合器
２６ 局部発振器
２８ バンドパス・フィルタ
３０ Ａ／Ｄ変換器
３１ デジタルＩＦ直交プロセッサ
３２ デジタル信号プロセッサ
３４ 表示器
３６ 取込みメモリ
４０ トリガ発生器
４２ 循環バッファ
４４ 相関検出器（相関器）
４６ 離散フーリエ変換回路
４８ 比較器
５０ 履歴メモリ

Claims (2)

1. シグネチャ・トリガを発生するトリガ発生器であって、
   受信した時間領域の受信信号データを周波数領域の受信信号データに変換する手段と、
   上記受信信号データに応じて、信号シグネチャ記録により規定された包絡線、最小値、最大値、平均値若しくはｒｍｓ（実効値）の検出用基準信号データ、時間領域の基準信号データ又は周波数領域の基準信号データを選択的に関連させて、該基準信号データに対する上記受信信号データの相関の程度を示す相関係数を実時間で連続的に発生する手段と、
   上記シグネチャ・トリガを規定するのに望ましい相関の程度により決まる可変相関しきい値と上記相関係数とを比較して上記シグネチャ・トリガを発生する手段とを具え、
   上記受信信号データが上記基準信号データと実質的に同じときに上記シグネチャ・トリガを発生する場合には、上記可変相関しきい値が大きく上記相関係数が上記可変相関しきい値に達したときに上記シグネチャ・トリガを発生し、
   上記受信信号データが上記基準信号データと類似のときに上記シグネチャ・トリガを発生する場合には、上記可変相関しきい値が低く上記相関係数が上記可変相関しきい値に達したときに上記シグネチャ・トリガを発生し、
   上記受信信号データが上記基準信号データと不一致のときに上記シグネチャ・トリガを発生する場合には、上記相関係数が上記可変相関しきい値の下に下がったときに上記シグネチャ・トリガ信号を発生することを特徴とするトリガ発生器。
2. シグネチャ・トリガを発生する方法であって、
   受信した時間領域の受信信号データを周波数領域の受信信号データに変換するステップと、
   上記受信信号データに応じて、信号シグネチャ記録により規定された包絡線、最小値、最大値、平均値若しくはｒｍｓ（実効値）の検出用基準信号データ、時間領域の基準信号データ又は周波数領域の基準信号データに上記時間領域及び周波数領域の受信信号データを選択的に関連させて、該基準信号データに対する上記受信信号データの相関の程度を示す相関係数を実時間で連続的に発生するステップと、
   上記シグネチャ・トリガを規定するのに望ましい相関の程度により決まる可変相関しきい値と上記相関係数とを比較して上記シグネチャ・トリガを発生するステップとを具え、
   上記受信信号データが上記基準信号データと実質的に同じときに上記シグネチャ・トリガを発生する場合には、上記可変相関しきい値が大きく上記相関係数が上記可変相関しきい値に達したときに上記シグネチャ・トリガを発生し、
   上記受信信号データが上記基準信号データと類似のときに上記シグネチャ・トリガを発生する場合には、上記可変相関しきい値が低く上記相関係数が上記可変相関しきい値に達したときに上記シグネチャ・トリガを発生し、
   上記受信信号データが上記基準信号データと不一致のときに上記シグネチャ・トリガを発生する場合には、上記相関係数が上記可変相関しきい値の下に下がったときに上記シグネチャ・トリガ信号を発生することを特徴とするトリガ発生方法。

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