JP5339536B2 - 測定機器及びデータ取り込み方法 - Google Patents

Description

本発明は、一般に、測定機器及びデータ取り込み方法に関し、特に、周波数領域にて用いるトリガに関する。

アメリカ合衆国オレゴン州ビーバートンのテクトロニクス社製ＲＳＡ６１００及びＲＳＡ３４００ファミリーの如き実時間スペクトラム・アナライザは、実時間にてＲＦ信号でトリガをかけ、このＲＦ信号を補足して分析する。これら測定機器は、データのシームレスなブロックを補足するので、従来の周波数掃引型スペクトラム・アナライザと異なり、データを捕らえ損なったり、失ったりすることがない。

これら測定機器は、周波数領域で生じる事象でトリガできる機能を有する。この機能は、例えば、米国特許第５１０３４０２号明細書（特開平２−４７５６１号公報に対応）に記載されているように、「周波数マスク・トリガ」として知られている。周波数マスク・トリガは、測定機器の受信システムが供給する実時間データの周波数スペクトルを計算して、この周波数スペクトルをユーザ定義の周波数マスクと比較する。周波数スペクトルが周波数マスクを違反する場合、トリガ信号が発生して、受信ＲＦ信号を表すデータのシームレスなブロックが、トリガ事象とこのトリガ事象の直前及び直後に生じたデータとを含むように蓄積される。この方法において、周波数マスク・トリガは、単一の特定のスペクトル事象が生じるのを待つ。

特開平２−４７５６１号公報

いくつかの場合に、しばしば一層大きな遷移信号の中に存在するパルス状又はバースト状のＲＦ信号でのトリガをユーザが待つかもしれない。例えば、ユーザは、干渉が存在する中で、デジタルＲＦ信号でのトリガを待つかもしれない。従来の周波数マスク・トリガは、デジタルＲＦ信号で信頼できるトリガをできず、干渉で誤ってトリガが生じる。これは、デジタルＲＦ信号及び干渉の両方が周波数マスクを違反するので、これらデジタルＲＦ信号及び干渉を区別できないためである。

そこで、他の遷移信号に存在するパルス状又はバースト状のＲＦ信号でトリガできる周波数マスク・トリガが望まれている。

上述の課題を解決するため、本発明の概念は、次の通りである。
（１）入力信号を受け、デジタル信号を発生する入力プロセッサと；トリガ信号を発生するトリガ信号発生器と；上記トリガ信号に応答して上記デジタル信号からのデジタル・データのシームレスなブロックを蓄積する取り込みメモリとを具え；上記トリガ信号発生器は；上記デジタル信号からのデジタル・データのフレームを、各々がパワー振幅値を有する少なくとも１つの周波数ビンを有する周波数スペクトルに変換する時間周波数変換器と；少なくとも１つのパワー振幅値が関連基準パワー・レベルを違反する状態であるトリガ事象を検出する比較器と；時間適格（時間条件に適合した）トリガ事象が生じた場合に上記トリガ信号を発生する時間クオリファイアとを有することを特徴とする測定機器。
（２）上記時間適格トリガ事象は、少なくとも特定の持続時間にわたって存在するトリガ事象である概念１の測定機器。
（３）上記時間適格トリガ事象は、特定の持続時間未満にわたって存在するトリガ事象である概念１の測定機器。
（４）上記時間クオリファイアは、時間適格トリガ事象のシーケンスが生じた場合にトリガ信号を発生し；各トリガ事象が関連した特定の持続時間を有する概念２又は３の測定機器。
（５）時間適格トリガ事象又は時間適格トリガ事象のシーケンスが特定回数だけ生じた後に、上記時間クオリファイアが上記トリガ信号を発生する概念４の測定機器。
（６）上記入力プロセッサは；入力信号を局部発振器信号と混合して中間周波数信号を発生するミキサと；上記中間周波数信号をろ波して、ろ波済み出力信号を発生するバンドパス・フィルタと；上記ろ波済み中間周波数信号をデジタル化して上記デジタル信号を発生するアナログ・デジタル変換器とを有する概念１の測定機器。
（７）上記入力プロセッサは、上記入力信号をろ波するイメージ除去フィルタを更に有する概念６の測定機器。
（８）上記トリガ信号発生器は、上記デジタル・データのフレームを窓関数処理する窓関数機能を更に具える概念１の測定機器。
（９）上記時間周波数変換器は、離散型フーリエ変換、離散型ハートリー変換及びチャープＺ変換から成るグループから選択された時間周波数変換の機能を有する概念１の測定機器。
（１０）上記時間周波数変換器は、有限インパルス応答フィルタ及び連続時間アナログ・フィルタから成るグループから選択された並列フィルタのバンクを有する概念１の測定機器。
（１１）測定機器にてデータを取り込む方法であって；入力信号を受けて、デジタル信号を発生するステップと；トリガ信号を発生するステップと；上記トリガ信号に応答して上記デジタル信号からデジタル・データのシームレスなブロックを蓄積するステップとを具え；上記トリガ信号を発生するステップは； 上記デジタル信号からのデジタル・データのフレームを、各々がパワー振幅値を有する少なくとも１つの周波数ビンを有する周波数スペクトルに変換し；少なくとも１つのパワー振幅値が関連基準パワー・レベルを違反する状態であるトリガ事象を検出し；時間適格トリガ事象が生じた場合に上記トリガ信号を発生することを特徴とするデータ取り込み方法。
（１２）上記時間適格トリガ事象は、少なくとも特定の持続時間にわたって存在するトリガ事象である概念１１の方法。
（１３）上記時間適格トリガ事象は、特定の持続時間未満にわたって存在するトリガ事象である概念１１の方法。
（１４）上記トリガ信号を発生するステップは、時間適格トリガ事象のシーケンスが生じた場合にトリガ信号を発生し；各トリガ事象が関連した特定の持続時間を有する概念１２又は１３の方法。
（１５）上記トリガ信号を発生するステップは、時間適格トリガ事象又は時間適格トリガ事象のシーケンスが特定回数だけ生じた後に、上記トリガ信号を発生する概念１４の方法。
（１６）上記入力信号を受けるステップは；入力信号を局部発振器信号と混合して中間周波数信号を発生し；上記中間周波数信号をバンドパスろ波して、ろ波済み出力信号を発生し；上記ろ波済み中間周波数信号をデジタル化して上記デジタル信号を発生する概念１１の方法。
（１７）上記入力信号を受けるステップは、イメージ除去フィルタにより上記入力信号をろ波するステップを更に有する概念１６の方法。
（１８）上記トリガ信号を発生するステップは、窓関数により上記デジタル・データのフレームを窓関数処理する概念１１の方法。
（１９）上記変換ステップは、離散型フーリエ変換、離散型ハートリー変換及びチャープＺ変換から成るグループから選択された時間周波数変換の機能を有する概念１１の方法。
（２０）上記変換ステップは、有限インパルス応答フィルタ及び連続時間アナログ・フィルタから成るグループから選択された並列フィルタのバンクを用いる概念１１の方法。

よって、本発明の実施例は、少なくとも特定の持続時間にわたって周波数マスクを違反する信号でトリガする時間適格（時間条件に適合した）周波数マスク・トリガを提供できる。入力信号を表すデジタル・データのフレームは、各々がパワー振幅値を有する少なくとも１つの周波数ビンを有する周波数スペクトルに変換される。任意のパワー振幅値が少なくとも所定持続時間にわたって関連基準パワー・レベルに違反すると、トリガ信号が発生する。

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

実時間スペクトラム・アナライザの簡略化したブロック図である。 本発明の実施例によるトリガ信号発生器の簡略化したブロック図である。

図１は、実時間スペクトラム・アナライザの簡略化したブロック図である。図示の実時間スペクトラム・アナライザ１０は、無線周波数（ＲＦ）入力信号を受ける入力プロセッサ２０を有する。入力プロセッサ２０は、オプションとしてのイメージ除去フィルタ２２と、その後段のミキサ２４とを含む。ミキサ２４は、局部発振器(ＬＯ)２６を用いて、ろ波（フィルタ処理）済み入力信号を中間周波数(ＩＦ)信号に変換する。イメージ除去フィルタ２２は、ロウパス・フィルタ、バンドパス・フィルタ又はハイパス・フィルタを用いて実現できる。ＩＦ信号は、バンドパス・フィルタ２８を通過して、アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器３０に入力されて、更なる処理のためにデジタル信号に変換される。デジタル信号は、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）３２に入力されて、米国特許第４８７０３４８号明細書（特開平２−３６３６４号公報に対応）に記載の如く、スペクトルの形式で処理されて、モニタ（表示器）３４に表示される。デジタル信号は、取り込みメモリ３６及びトリガ信号発生器４０にも入力する。いくつかの実施例において、取り込みメモリ３６は、循環メモリを用いて実現してもよい。トリガ信号発生器４０が時間適格トリガ事象を検出すると、トリガ信号が発生し、取り込みメモリ３６は、デジタル信号からのデジタル・データのシームレスなブロックを蓄積する。このブロックは、後でＤＳＰ３２により処理されるか、非実時間での後処理のために他のプロセッサ（図示せず）に転送される。

図２は、本発明の実施例によるトリガ信号発生器の簡略化したブロック図である。本発明の実施例によるトリガ信号発生器４０は、デジタル信号を表すデジタル・データを蓄積する循環バッファ４２を有する。いくつかの実施例において、循環バッファ４２は、取り込みメモリ３６の一部として実現できる。他の実施例において、循環バッファ４２は、別のメモリとして実現してもよい。デジタル・データのフレームが循環バッファ４２から読出され、ブラックマン・ハリス窓関数の如き窓関数（Ｗ）機能４４によって窓関数処理される。窓関数処理されたフレームは、離散型フーリエ変換（ｄＦＴ）機能４６を用いて周波数領域に変換され、少なくとも１つの周波数ビンを有する周波数スペクトルを発生する。すなわち、離散型フーリエ変換機能４６は、時間周波数変換器である。なお、各周波数ビンは、パワー振幅値を有する。各パワー振幅値は、比較器５０に入力され、各周波数ビンに関連した基準パワー・レベルと比較される。任意のパワー振幅値が関連基準パワー・レベルを違反すると、比較器５０は、「トリガ事象」の発生を示す出力信号を発生する。「違反」は、ユーザが定義したトリガ・スロープである「正」又は「負」に応じて、パワー信号がトリガ・レベルよりも大きいか又は小さいこと意味する。信号スペクトル内の各周波数ビンに対して定義される基準パワー・レベルは、周波数マスク・トリガを定義する。特定のタイマ・モードに応じて、少なくとも特定の持続時間にわたって又はこの持続時間未満にわたって比較器５０の出力信号が存在するとき、時間クオリファイア５２は、「時間適格トリガ事象」の発生を示すトリガ信号を発生する。周波数マスク・トリガがデータのフレームで動作するため、特定の持続時間に対する最短の時間の分解能（最高分解能）は、１フレームの持続時間に等しい。

本発明の一実施例において、時間クオリファイア５２は、次のロジックに応じて動作する。

トリガ事象が少なくとも所定の持続時間にわたって存在するときにトリガ信号が発生するようにユーザが特定すると、デジタル・データの各フレームに対して次のようになる。
ａ）比較器の出力が「真」のならば、カウンタが増分する。
ｂ）比較器の出力が「偽」のならば、カウンタをゼロにリセットする。
ｃ）カウンタの値が所定のフレーム数を超すと、トリガ信号を発生する。

トリガ事象が所定の持続時間未満にわたって存在するときにトリガ信号が発生するようにユーザが特定すると、デジタル・データの各フレームに対して次のようになる。
ａ）比較器の出力が「真」ならば、カウンタが増分する。
ｂ）比較器の出力が「偽」で、カウンタの値がゼロよりも大きいが所定のフレーム数未満ならば、トリガ信号を発生し、カウンタをゼロにリセットする。

上述の本発明の実施例は、トリガ信号を発生するために、デジタル・データの各フレームにて同じ周波数ビンで違反する必要がなく、単に、いくつかの周波数ビンが違反することが必要である。例えば、周波数ビン１が第１フレームで違反し、周波数ビン２が第２フレームで違反し、以下同様であってもよい。しかし、本発明の他の実施例において、特定の周波数ビン又はビンの集合が各フレームにて違反したときに、トリガ信号が発生する。

本発明の他の実施例において、時間適格トリガ事象のシーケンスが発生した場合に、時間クオリファイア５２がトリガ信号を発生する。なお、各時間適格トリガ事象は、関連した持続時間を有する。例えば、第１トリガ事象が少なくとも特定持続時間にわたって存在し、その後、第２トリガ事象が第２特定持続時間未満にわたって存在した場合に、トリガ信号を発生してもよい。持続時間及びタイマ・モードのシーケンスを時間クオリファイア５２又はメモリ（図示せず）に蓄積してもよい。

本発明の他の実施例において、時間適格トリガ事象又は時間適格トリガ事象のシーケンスが所定回数だけ発生した後に、時間クオリファイア５２がトリガ信号を発生する。

種々の実施例において、トリガ・スロープ、基準パワー・レベル、持続時間及びタイマ・モードをユーザが特定してもよいし、標準により特定してもよい。

実時間トリガを行うために、トリガ発生処理は、デジタル信号ストリームを維持するのに充分なだけ高速でなければならない。

上述の実施例では、離散型フーリエ変換を用いて、時間領域信号を周波数スペクトルに変換した。代わりに、ハートリー変換又はチャープＺ変換の如き他の変換を用いてもよい。さらに、有限インパルス応答フィルタ及び連続時間アナログ・フィルタを含む並列フィルタのバンクなどの非変換ベース技術を用いてもよい。

本発明の実施例では、特にスペクトラム・アナライザへの適用であったが、トリガ信号に応答してデータを取り込む任意の測定機器が本発明による時間適格周波数マスク・トリガを用いてもよい。

本発明が周波数領域トリガの分野で顕著な利点を有することが上述から明らかであろう。時間適格周波数マスク・トリガは、多くの有用なトリガ条件を検出できる。本発明の特定実施例を図示して説明したが、本発明の要旨を逸脱することなく種々の変形変更が可能であることが理解できよう。よって、本発明は、特定の実施例に限定されるものではない。

１０ 実時間スペクトラム・アナライザ
２０ 入力プロセッサ
２２ イメージ除去フィルタ
２４ ミキサ
２６ 局部発振器
２８ バンドパス・フィルタ
３０ Ａ／Ｄ変換器
３２ デジタル信号プロセッサ
３４ 表示器
３６ 取り込みメモリ
４０ トリガ信号発生器
４２ 循環バッファ
４４ 窓関数機能
４６ 離散型フーリエ変換機能（時間周波数変換器）
５０ 比較器
５２ 時間クオリファイア

Claims (2)

1. 入力信号を受け、デジタル信号を発生する入力プロセッサと、
   トリガ信号を発生するトリガ信号発生器と、
   上記トリガ信号に応答して上記デジタル信号からのデジタル・データのシームレスなブロックを蓄積する取り込みメモリとを具え、
   上記トリガ信号発生器は、
   上記デジタル信号からのデジタル・データのフレームを、各々がパワー振幅値を有する少なくとも１つの周波数ビンを有する周波数スペクトルに変換する時間周波数変換器と、
   少なくとも１つのパワー振幅値が関連基準パワー・レベルよりも大きいか又は小さい状態であるトリガ事象を検出する比較器と、
   時間適格トリガ事象が生じた場合に上記トリガ信号を発生する時間クオリファイアと
   を有することを特徴とする測定機器。
2. 測定機器にてデータを取り込む方法であって、
   入力信号を受けて、デジタル信号を発生するステップと、
   トリガ信号を発生するステップと、
   上記トリガ信号に応答して上記デジタル信号からデジタル・データのシームレスなブロックを蓄積するステップとを具え、
   上記トリガ信号を発生するステップは、
   上記デジタル信号からのデジタル・データのフレームを、各々がパワー振幅値を有する少なくとも１つの周波数ビンを有する周波数スペクトルに変換し、
   少なくとも１つのパワー振幅値が関連基準パワー・レベルよりも大きいか又は小さい状態であるトリガ事象を検出し、
   時間適格トリガ事象が生じた場合に上記トリガ信号を発生する
   ことを特徴とするデータ取り込み方法。

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