JP5784525B2

JP5784525B2 - Signal analysis apparatus and frequency expansion method using the apparatus

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Publication number: JP5784525B2
Application number: JP2012037550A
Authority: JP
Inventors: 松田　修一; 修一松田
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 2012-02-23
Filing date: 2012-02-23
Publication date: 2015-09-24
Anticipated expiration: 2032-02-23
Also published as: JP2013174452A

Description

本発明は、被測定信号の出力波形を解析するにあたって、簡易な構成で解析周波数範囲を拡張することができる信号解析装置及び該装置を用いた周波数拡張方法に関する。 The present invention relates to a signal analysis apparatus capable of extending an analysis frequency range with a simple configuration when analyzing an output waveform of a signal under measurement, and a frequency expansion method using the apparatus.

被測定信号の出力波形を解析する信号解析装置としては、例えば下記特許文献１などに開示されるように、横軸を周波数、縦軸を電力又は電圧とした二次元のグラフを表示画面上に表示する電気計測器からなるスペクトラムアナライザが従来より知られている。 As a signal analyzer for analyzing the output waveform of a signal under measurement, for example, as disclosed in Patent Document 1 below, a two-dimensional graph with the horizontal axis representing frequency and the vertical axis representing power or voltage is displayed on the display screen. 2. Description of the Related Art A spectrum analyzer including an electric measuring instrument for displaying is conventionally known.

ところで、近年は、例えばミリ波レーダー、ワイヤレスＨＤＭＩ、テレビ中継などにおいて６０ＧＨｚ帯の通信が多く使われて来ており、これらの通信帯域を含む被測定信号の出力波形の解析が行える信号解析装置の提供が望まれている。 By the way, in recent years, for example, millimeter wave radar, wireless HDMI, television relay, etc., 60 GHz band communication has been widely used, and a signal analysis apparatus that can analyze the output waveform of a signal under measurement including these communication bands. Offer is desired.

ところが、従来の信号解析装置に使用される帯域制限用の選択性バンドパスフィルタでは、連続した１つの周波数バンドで対応可能な周波数範囲（例えば４ＧＨｚ〜５０ＧＨｚ）に制限があった。このため、連続した１つの周波数バンドで５０ＧＨｚ以上の周波数解析範囲による被測定信号の出力波形の解析を行うことができなかった。そこで、一般的には、複数の周波数バンドに分け、各周波数バンド毎に局部発振器を用意し、信号を個別にダウンコンバータで中間周波数（ＩＦ）に周波数変換（ダウンコンバート）した後、これらを合成して周波数範囲を拡張し、所望の解析周波数範囲を得ていた。 However, the band-limiting selective bandpass filter used in the conventional signal analyzing apparatus has a limitation in the frequency range (for example, 4 GHz to 50 GHz) that can be handled by one continuous frequency band. For this reason, it has been impossible to analyze the output waveform of the signal under measurement within a frequency analysis range of 50 GHz or more in one continuous frequency band. Therefore, in general, it is divided into a plurality of frequency bands, a local oscillator is prepared for each frequency band, and the signals are individually converted to an intermediate frequency (IF) with a down converter (down-converted), and then synthesized. Thus, the frequency range was expanded to obtain a desired analysis frequency range.

特開２００９−１１５６１０号公報JP 2009-115610 A

このように、従来の信号解析装置において、周波数範囲を拡張して所望の解析周波数範囲を得るためには、周波数バンドを複数に分け、各周波数バンド毎にダウンコンバータ用に新たに局部発振器を用意する必要があり、コストが嵩むとともに、消費電力が増すという課題があった。 As described above, in the conventional signal analysis device, in order to obtain the desired analysis frequency range by expanding the frequency range, the frequency band is divided into a plurality of, and a new local oscillator is prepared for the down converter for each frequency band. There is a problem that the cost increases and the power consumption increases.

そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で解析周波数範囲を拡張することができる信号解析装置及び該装置を用いた周波数拡張方法を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a signal analysis device capable of extending the analysis frequency range with a simple configuration and a frequency expansion method using the device. Yes.

上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載された信号解析装置は、被測定信号が入力される入力端子１ｂと、
前記入力端子から入力される被測定信号の信号レベルを適正レベルに減衰する減衰器４と、
所定の周波数範囲内で掃引される局部信号を発生する局部発振器２と、
前記局部発振器からの局部信号を分配する分配器７と、
前記分配器により分配入力される前記局部信号の周波数をてい倍する周波数てい倍器８と、
前記周波数てい倍器で周波数てい倍された信号を出力する外部出力端子１ｃと、
前記減衰器からの信号を特定の周波数範囲内に帯域制限する選択性バンドパスフィルタ６と、
前記分配器により分配入力される前記局部信号と前記選択性バンドパスフィルタにより帯域制限された信号とを混合して周波数変換する第１ダウンコンバータ９とを装置本体１ａに備え、
前記被測定信号と前記外部出力端子から出力される信号とを混合し、前記選択性バンドパスフィルタで対応可能な周波数にダウンコンバードする第２ダウンコンバータ１１が前記入力端子及び前記外部出力端子に接続可能とされており、
前記第１ダウンコンバータの入力周波数をＲＦ１、局部周波数をＬＯ１、ダウンコンバート周波数をＩＦ１とし、前記第２ダウンコンバータの入力周波数をＲＦ２、局部周波数をＬＯ２、ダウンコンバート周波数をＩＦ２としたときに、ＩＦ１＝｜ＲＦ１±ＬＯ１｜、ＩＦ２＝｜ＲＦ２±ＬＯ２｜、ＲＦ１＝ＩＦ２、ＬＯ２＝ｎ×ＬＯ１（ｎは整数）の関係式を満足するように中間周波数である前記ＩＦ１，ＩＦ２を決定して前記局部信号を掃引することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a signal analyzing apparatus according to claim 1 of the present invention includes an input terminal 1b to which a signal under measurement is input,
An attenuator 4 for attenuating the signal level of the signal under measurement input from the input terminal to an appropriate level;
A local oscillator 2 for generating a local signal swept within a predetermined frequency range;
A distributor 7 for distributing a local signal from the local oscillator;
A frequency multiplier 8 that doubles the frequency of the local signal distributed and input by the distributor;
An external output terminal 1c for outputting a signal multiplied in frequency by the frequency multiplier;
A selective band-pass filter 6 for band-limiting the signal from the attenuator within a specific frequency range;
The apparatus main body 1a includes a first down converter 9 that performs frequency conversion by mixing the local signal distributed and input by the distributor and the band-limited signal by the selective bandpass filter,
A second down-converter 11 that mixes the signal under measurement and the signal output from the external output terminal and down-converts to a frequency that can be handled by the selective band pass filter is connected to the input terminal and the external output terminal Is possible,
IF1 when the input frequency of the first down converter is RF1, the local frequency is LO1, the down conversion frequency is IF1, the input frequency of the second down converter is RF2, the local frequency is LO2, and the down conversion frequency is IF2. IF1 = IF2 and IF2 = | RF2 ± LO2 |, RF1 = IF2, LO2 = n × LO1 (n is an integer) and IF1 and IF2 as intermediate frequencies are determined to satisfy the relational expression It is characterized by sweeping a local signal.

請求項５に記載された信号解析装置を用いた周波数拡張方法は、被測定信号が入力される入力端子１ｂと、
前記入力端子から入力される被測定信号の信号レベルを適正レベルに減衰する減衰器４と、
所定の周波数範囲内で掃引される局部信号を発生する局部発振器２と、
前記局部発振器からの局部信号を分配する分配器７と、
前記分配器により分配入力される前記局部信号の周波数をてい倍する周波数てい倍器８と、
前記周波数てい倍器で周波数てい倍された信号を出力する外部出力端子１ｃと、
前記減衰器からの信号を特定の周波数範囲内に帯域制限する選択性バンドパスフィルタ６と、
前記分配器により分配入力される前記局部信号と前記選択性バンドパスフィルタにより帯域制限された信号とを混合して周波数変換する第１ダウンコンバータ９とを装置本体１ａに備え、
前記被測定信号と前記外部出力端子から出力される信号とを混合し、前記選択性バンドパスフィルタで対応可能な周波数にダウンコンバードする第２ダウンコンバータ１１が前記入力端子及び前記外部出力端子に接続可能とされた信号解析装置を用いた周波数拡張方法であって、
前記第１ダウンコンバータの入力周波数をＲＦ１、局部周波数をＬＯ１、ダウンコンバート周波数をＩＦ１とし、前記第２ダウンコンバータの入力周波数をＲＦ２、局部周波数をＬＯ２、ダウンコンバート周波数をＩＦ２としたときに、ＩＦ１＝｜ＲＦ１±ＬＯ１｜、ＩＦ２＝｜ＲＦ２±ＬＯ２｜、ＲＦ１＝ＩＦ２、ＬＯ２＝ｎ×ＬＯ１（ｎは整数）の関係式を満足するように中間周波数である前記ＩＦ１，ＩＦ２を決定して前記局部信号を掃引することを特徴とする。 The frequency extension method using the signal analyzing apparatus according to claim 5 includes an input terminal 1b to which a signal under measurement is input,
An attenuator 4 for attenuating the signal level of the signal under measurement input from the input terminal to an appropriate level;
A local oscillator 2 for generating a local signal swept within a predetermined frequency range;
A distributor 7 for distributing a local signal from the local oscillator;
A frequency multiplier 8 that doubles the frequency of the local signal distributed and input by the distributor;
An external output terminal 1c for outputting a signal multiplied in frequency by the frequency multiplier;
A selective band-pass filter 6 for band-limiting the signal from the attenuator within a specific frequency range;
The apparatus main body 1a includes a first down converter 9 that performs frequency conversion by mixing the local signal distributed and input by the distributor and the band-limited signal by the selective bandpass filter,
A second down-converter 11 that mixes the signal under measurement and the signal output from the external output terminal and down-converts to a frequency that can be handled by the selective band pass filter is connected to the input terminal and the external output terminal A frequency extension method using a signal analysis device made possible,
IF1 when the input frequency of the first down converter is RF1, the local frequency is LO1, the down conversion frequency is IF1, the input frequency of the second down converter is RF2, the local frequency is LO2, and the down conversion frequency is IF2. IF1 = IF2 and IF2 = | RF2 ± LO2 |, RF1 = IF2, LO2 = n × LO1 (n is an integer) and IF1 and IF2 as intermediate frequencies are determined to satisfy the relational expression It is characterized by sweeping a local signal.

本発明によれば、従来のように、周波数バンドを複数に分け、各周波数バンド毎に局部発振器とダウンコンバータを用意する必要がなく、低コスト、低消費電力による簡素な構成で解析周波数範囲を拡張し、既存の選択性バンドパスフィルタで対応して被測定信号の出力波形の解析を行うことができる。 According to the present invention, it is not necessary to divide the frequency band into a plurality of parts and prepare a local oscillator and a down converter for each frequency band as in the prior art, and the analysis frequency range can be set with a simple configuration with low cost and low power consumption. The output waveform of the signal under measurement can be analyzed correspondingly with an existing selective bandpass filter.

また、イメージ除去フィルタを用いれば、減衰器から切替器を介して入力される信号の少なくとも対象周波数以外の周波数を除去して第２ダウンコンバータに入力でき、正規の信号以外の不要なイメージを除去することができる。 In addition, if an image removal filter is used, at least frequencies other than the target frequency of the signal input from the attenuator via the switch can be removed and input to the second down converter, and unnecessary images other than the regular signal can be removed. can do.

本発明に係る信号解析装置の第１実施の形態を示すブロック構成図である。It is a block block diagram which shows 1st Embodiment of the signal analyzer based on this invention. 本発明に係る信号解析装置の第２実施の形態を示すブロック構成図である。It is a block block diagram which shows 2nd Embodiment of the signal analyzer based on this invention.

以下、本発明を実施するための形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。尚、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではなく、この形態に基づいて当業者などによりなされる実施可能な他の形態、実施例及び運用技術などはすべて本発明の範疇に含まれる。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the present invention is not limited to this embodiment, and all other forms, examples, operation techniques, etc. that can be implemented by those skilled in the art based on this embodiment are included in the scope of the present invention. .

図１は本発明に係る信号解析装置の第１実施の形態を示すブロック構成図、図２は本発明に係る信号解析装置の第２実施の形態を示すブロック構成図である。 FIG. 1 is a block configuration diagram showing a first embodiment of a signal analysis apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a block configuration diagram showing a second embodiment of the signal analysis apparatus according to the present invention.

本発明に係る信号解析装置は、１つの局部発振器を用い、ダウンコンバータの内部ミキサの周波数関係を工夫することによって解析周波数範囲の拡張を図り、例えばミリ波レーダー、ワイヤレスＨＤＭＩ、ハイビジョンクラスのテレビ中継などの通信で使用可能な５０ＧＨｚ以上の高周波を含む被測定信号の出力波形の解析が行えるものである。以下、本発明に係る各実施の形態の構成について図面を参照しながら説明する。 The signal analysis apparatus according to the present invention uses one local oscillator and devise the frequency relationship of the internal mixer of the down converter to expand the analysis frequency range, for example, millimeter wave radar, wireless HDMI, high-definition class television relay It is possible to analyze the output waveform of a signal under measurement including a high frequency of 50 GHz or higher that can be used in communications such as. The configuration of each embodiment according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

なお、本発明における解析周波数範囲とは、被測定信号の出力波形の解析が可能な連続した１つの周波数バンドによる周波数範囲であり、選択性バンドパスフィルタ６が対応可能な周波数範囲（例えば４ＧＨｚ〜５０ＧＨｚ）と、この周波数範囲よりも高い周波数からなる周波数拡張範囲（例えば５０ＧＨｚ〜７０ＧＨｚ）とを包含するものである。 The analysis frequency range in the present invention is a frequency range by one continuous frequency band in which the output waveform of the signal under measurement can be analyzed, and a frequency range (for example, 4 GHz to 4 GHz) that the selective bandpass filter 6 can handle. 50 GHz) and a frequency extension range (for example, 50 GHz to 70 GHz) including a higher frequency than this frequency range.

第１実施の形態による信号解析装置１（１Ａ）は、図１に示すように、被測定信号（ＲＦ）が入力される入力端子２ｂを装置本体１ａに備え、局部発振器２、掃引発生部３、減衰器４、切替器５、選択性バンドパスフィルタ６、分配器７、周波数てい倍器８、第１ダウンコンバータ９、イメージ除去フィルタ１０、第２ダウンコンバータ１１、検波部１２、波形処理部１３、表示部１４が装置本体１ａ内に設けられた構成である。 As shown in FIG. 1, the signal analyzing apparatus 1 (1A) according to the first embodiment includes an input terminal 2b to which a signal under measurement (RF) is input, in the apparatus main body 1a, and includes a local oscillator 2 and a sweep generator 3. , Attenuator 4, switch 5, selective bandpass filter 6, distributor 7, frequency multiplier 8, first down converter 9, image removal filter 10, second down converter 11, detector 12, waveform processor 13 and the display part 14 are the structures provided in the apparatus main body 1a.

局部発振器２は、被測定信号の解析周波数範囲に応じた所定の周波数範囲（例えば５〜１０ＧＨｚ）内での周波数掃引により周波数が可変制御され、この周波数が可変された１つの局部信号を分配器６に入力している。 The local oscillator 2 is variably controlled by a frequency sweep within a predetermined frequency range (for example, 5 to 10 GHz) corresponding to the analysis frequency range of the signal under measurement, and the local oscillator 2 distributes one local signal whose frequency is variable. 6 is entered.

掃引発生部３は、被測定信号の解析周波数範囲に応じた所定の周波数範囲（例えば５〜１０ＧＨｚ）内で電圧制御により局部発振器２の周波数を可変して周波数掃引している。また、掃引発生部３は、局部発振器２の周波数掃引に同期して表示部１４に横軸信号を入力している。 The sweep generator 3 varies the frequency of the local oscillator 2 by voltage control within a predetermined frequency range (for example, 5 to 10 GHz) corresponding to the analysis frequency range of the signal under measurement, and sweeps the frequency. In addition, the sweep generator 3 inputs a horizontal axis signal to the display unit 14 in synchronization with the frequency sweep of the local oscillator 2.

減衰器４は、入力端子２ｂから入力される被測定信号（ＲＦ）の信号レベルを、被測定信号の解析周波数範囲に応じた適正レベルに減衰して切替器５に入力している。 The attenuator 4 attenuates the signal level of the signal under measurement (RF) input from the input terminal 2b to an appropriate level corresponding to the analysis frequency range of the signal under measurement and inputs the signal to the switch 5.

切替器５は、減衰器４と選択性バンドパスフィルタ６との間を直接接続する経路Ｒ１と、減衰器４と選択性バンドパスフィルタ６との間をイメージ除去フィルタ１０、第２ダウンコンバータ１１を経由して接続する経路Ｒ２とを、入力端子１ｂから入力される被測定信号の周波数が選択性バンドパスフィルタ６で対応可能な周波数範囲内にあるか否かに応じて選択的に切り替えている。さらに説明すると、切替器５は、減衰器４に入力される被測定信号の周波数が選択性バンドパスフィルタ６で対応可能な周波数範囲内にあるとき、減衰器４と選択性バンドパスフィルタ６との間を直接接続する経路Ｒ１に切り替わる。これに対し、切替器５は、減衰器４に入力される被測定信号の周波数が選択性バンドパスフィルタ６で対応可能な周波数範囲内になく、周波数拡張が必要なとき、減衰器４と選択性バンドパスフィルタ６との間をイメージ除去フィルタ１０、第２ダウンコンバータ１１を経由して接続する経路Ｒ２に切り替わる。 The switch 5 includes a path R1 that directly connects the attenuator 4 and the selective bandpass filter 6, and an image removal filter 10 and a second downconverter 11 between the attenuator 4 and the selective bandpass filter 6. Is selectively switched according to whether the frequency of the signal under measurement input from the input terminal 1b is within the frequency range that can be handled by the selective bandpass filter 6 or not. Yes. More specifically, when the frequency of the signal under measurement input to the attenuator 4 is in a frequency range that can be handled by the selective bandpass filter 6, the switcher 5 includes the attenuator 4 and the selective bandpass filter 6. The route is switched to a route R1 that directly connects the two. On the other hand, the switch 5 selects the attenuator 4 when the frequency of the signal under measurement input to the attenuator 4 is not within the frequency range that can be handled by the selective bandpass filter 6 and frequency expansion is required. Is switched to a path R <b> 2 that is connected to the directional band pass filter 6 via the image removal filter 10 and the second down converter 11.

選択性バンドパスフィルタ６は、減衰器４から切替器５を介して入力される信号、又は減衰器４から切替器５、イメージ除去フィルタ１０を経由して第２コンバータ１１から入力される信号の周波数に関して、予めフィルタ特性によって決まる特定の周波数範囲（例えば４ＧＨｚ〜５０ＧＨｚ）内に帯域制限して第１ダウンコンバータ９に通過させている。 The selective band-pass filter 6 is a signal that is input from the attenuator 4 via the switch 5 or a signal that is input from the second converter 11 via the switch 5 and the image removal filter 10 from the attenuator 4. With respect to the frequency, the band is limited within a specific frequency range (for example, 4 GHz to 50 GHz) determined in advance by the filter characteristics, and is passed through the first down converter 9.

分配器７は、局部発振器２からの１つの局部信号を周波数てい倍器８と第１ダウンコンバータ９にそれぞれ分配して入力している。 The distributor 7 distributes and inputs one local signal from the local oscillator 2 to the multiplier 8 and the first down converter 9 according to frequency.

周波数てい倍器８は、分配器７から分配入力される局部信号の局部周波数ＬＯ１を整数倍ｎ（ｎ＝１，２，・・・）して増幅し、この整数倍ｎに増幅した周波数ＬＯ２の周波数てい倍信号を第２ダウンコンバータ１１に入力している。 The frequency multiplier 8 amplifies the local frequency LO1 of the local signal distributed and input from the distributor 7 by an integer multiple n (n = 1, 2,...), And a frequency LO2 amplified to the integer multiple n. The double signal is input to the second down converter 11.

第１ダウンコンバータ９は、分配器７から分配入力される局部周波数ＬＯ１の局部信号と、選択性バンドパスフィルタ６で帯域制限された入力周波数ＲＦ１の帯域制限信号とを内部ミキサで混合して周波数変換（ダウンコンバート）し、ダウンコンバート周波数ＩＦ１の中間周波数信号を出力している。 The first down converter 9 mixes the local signal of the local frequency LO1 distributed and input from the distributor 7 with the band limited signal of the input frequency RF1 band-limited by the selective band pass filter 6 by an internal mixer. Conversion (down-conversion) is performed, and an intermediate frequency signal having a down-conversion frequency IF1 is output.

イメージ除去フィルタ１０は、例えばハイパスフィルタやバンドパスフィルタで構成され、減衰器４から切替器５を介して入力される信号の少なくとも対象周波数以外の周波数を除去して第２ダウンコンバータ１１に入力している。これにより、正規の信号以外の不要なイメージを除去することができる。 The image removal filter 10 is configured by, for example, a high-pass filter or a band-pass filter, removes at least frequencies other than the target frequency from the signal input from the attenuator 4 via the switch 5 and inputs the signal to the second down converter 11. ing. Thereby, an unnecessary image other than the regular signal can be removed.

なお、イメージ除去フィルタ１０は、切替器５と第２ダウンコンバータ１１との間の十分なアイソレーションが取れていれば、省略する構成としても良い。 Note that the image removal filter 10 may be configured to be omitted as long as sufficient isolation is obtained between the switch 5 and the second down converter 11.

第２ダウンコンバータ１１は、周波数てい倍器８からの局部周波数ＬＯ２の周波数てい倍信号と、減衰器４から切替器５を介してイメージ除去フィルタ１０から入力される入力周波数ＲＦ２の信号とを内部ミキサで混合して周波数変換（ダウンコンバート）し、選択性バンドパスフィルタ６で対応可能なダウンコンバート周波数ＩＦ２の中間周波数信号を出力している。 The second down converter 11 internally stores the frequency double signal of the local frequency LO2 from the frequency multiplier 8 and the signal of the input frequency RF2 input from the image removal filter 10 via the switch 5 from the attenuator 4. The signal is mixed by a mixer and frequency-converted (down-converted), and an intermediate frequency signal of a down-converted frequency IF2 that can be handled by the selective bandpass filter 6 is output.

本例では、上述した第１ダウンコーバータ９の内部ミキサと第２ダウンコンバータ１１の内部ミキサの動作により、以下に示す４つの関係式（１）〜（４）が導かれる。
ＩＦ１＝｜ＲＦ１±ＬＯ１｜…（１）
ＩＦ２＝｜ＲＦ２±ＬＯ２｜…（２）
ＲＦ１＝ＩＦ２…（３）
ＬＯ２＝ｎ×ＬＯ１（但し、ｎは整数）…（４） In this example, the following four relational expressions (1) to (4) are derived by the operations of the internal mixer of the first down converter 9 and the internal mixer of the second down converter 11 described above.
IF1 = | RF1 ± LO1 | (1)
IF2 = | RF2 ± LO2 | (2)
RF1 = IF2 (3)
LO2 = n × LO1 (where n is an integer) (4)

そして、上記４つ関係式（１）〜（４）を満足するべく、中間周波数であるＩＦ１，ＩＦ２を決定し、決定した中間周波数に応じて局部発振器２が出力する局部信号の周波数ＬＯ１を掃引発生部３で掃引することにより、従来の選択性バンドパスフィルタ６で対応可能な周波数範囲から拡張周波数範囲まで掃引することが可能になる。 Then, in order to satisfy the above four relational expressions (1) to (4), IF1 and IF2 which are intermediate frequencies are determined, and the frequency LO1 of the local signal output from the local oscillator 2 is swept according to the determined intermediate frequency. By sweeping by the generator 3, it is possible to sweep from a frequency range that can be handled by the conventional selective bandpass filter 6 to an extended frequency range.

検波部１２は、第１ダウンコンバータ９の内部ミキサで周波数変換された中間周波数信号を復調するべく、Ａ／Ｄコンバータを検波器として備えており、第１ダウンコンバータ９からの信号を所定ビットのディジタル信号として波形処理部１３に出力している。 The detector 12 includes an A / D converter as a detector to demodulate the intermediate frequency signal frequency-converted by the internal mixer of the first down converter 9, and the signal from the first down converter 9 has a predetermined bit. The digital signal is output to the waveform processing unit 13.

波形処理部１３は、検波部１２からのディジタル信号を信号処理する信号処理部を有し、この信号処理によって得られる被測定信号に含まれる各周波数成分の大きさ（強度）を信号処理結果として表示部１４に出力している。 The waveform processing unit 13 includes a signal processing unit that performs signal processing on the digital signal from the detection unit 12, and uses the magnitude (intensity) of each frequency component included in the signal under measurement obtained by this signal processing as a signal processing result. It is output to the display unit 14.

表示部１４は、液晶などの表示器からなり、局部発振器２の周波数掃引に同期して横軸信号が入力され、横軸を周波数目盛りとして、波形処理部１３の信号処理で得られる被測定信号に含まれる各周波数成分の大きさ（強度）を被測定信号のスペクトラム波形として表示している。 The display unit 14 is composed of a display such as a liquid crystal. A horizontal axis signal is input in synchronization with the frequency sweep of the local oscillator 2, and a signal under measurement obtained by signal processing of the waveform processing unit 13 with the horizontal axis as a frequency scale. The magnitude (intensity) of each frequency component included in is displayed as a spectrum waveform of the signal under measurement.

次に、上記のように構成される第１実施形態の信号解析装置１Ａの動作（周波数拡張方法）について説明する。 Next, the operation (frequency extension method) of the signal analyzing apparatus 1A of the first embodiment configured as described above will be described.

第１実施の形態の信号解析装置１Ａでは、従来ダウンコンバータ毎に局部発振器を用意する必要があったのに対し、２個の局部発振器を用いることなく、局部発振器２の１つの局部信号を分配器７で２つに分配し、同時に２つのダウンコンバータ（第１ダウンコンバータ９、第２ダウンコンバータ１１）の内部ミキサを前述した関係式（１）〜（４）を満足する周波数関係で動作させている。 In the signal analyzing apparatus 1A according to the first embodiment, a local oscillator is conventionally prepared for each downconverter, whereas one local signal of the local oscillator 2 is distributed without using two local oscillators. And the internal mixers of the two down converters (first down converter 9 and second down converter 11) are operated at a frequency relationship satisfying the above-described relational expressions (1) to (4). ing.

まず、入力端子１ｂから入力される被測定信号の解析対象となる周波数が選択性バンドパスフィルタ６で対応可能な場合（例えば４〜５０ＧＨｚ）は、切替器５が減衰器４と選択性バンドパスフィルタ６との間を直接接続する経路Ｒ１に切り替わる。そして、被測定信号が入力端子１ａから入力されると、この被測定信号は減衰器４で適正レベルに減衰された後、選択性バンドパスフィルタ６で帯域制限される。そして、周波数ＲＦ１の信号が第１ダウンコンバータ９に入力される。また、局部発振器２からの周波数ＬＯ１の局部信号は、分配器７で分配されて第１ダウンコンバータ９に入力される。第１ダウンコンバータ９は、周波数ＲＦ１の信号と、局部発振器２から分配器７を介して入力される周波数ＬＯ１の局部信号とを内部ミキサで混合して周波数変換し、周波数ＩＦ１の中間周波数信号を出力する。検波部１２は、第１ダウンコンバータ９からの周波数ＩＦ１の中間周波数信号を所定ビットのディジタル信号に変換して波形処理部１３に出力する。波形処理部１３は、検波部１２からのディジタル信号を各周波数成分の大きさ（強度）として表示部１４に出力する。表示部１４は、局部発振器２の周波数掃引に同期して横軸信号が入力され、横軸を周波数目盛りとして、波形処理部１３の信号処理で得られる被測定信号に含まれる各周波数成分の大きさ（強度）を被測定信号のスペクトラム波形として表示する。 First, when the frequency to be analyzed of the signal under measurement input from the input terminal 1b can be handled by the selective bandpass filter 6 (for example, 4 to 50 GHz), the switch 5 is connected to the attenuator 4 and the selective bandpass. The route is switched to a route R1 that directly connects the filter 6. When the signal under measurement is input from the input terminal 1 a, the signal under measurement is attenuated to an appropriate level by the attenuator 4 and then band-limited by the selective bandpass filter 6. Then, a signal having the frequency RF1 is input to the first down converter 9. The local signal having the frequency LO 1 from the local oscillator 2 is distributed by the distributor 7 and input to the first down converter 9. The first down-converter 9 mixes the signal of the frequency RF1 and the local signal of the frequency LO1 input from the local oscillator 2 via the distributor 7 with an internal mixer, converts the frequency, and converts the intermediate frequency signal of the frequency IF1. Output. The detection unit 12 converts the intermediate frequency signal of the frequency IF1 from the first down converter 9 into a digital signal having a predetermined bit and outputs the digital signal to the waveform processing unit 13. The waveform processing unit 13 outputs the digital signal from the detection unit 12 to the display unit 14 as the magnitude (intensity) of each frequency component. The display unit 14 receives a horizontal axis signal in synchronization with the frequency sweep of the local oscillator 2, and uses the horizontal axis as a frequency scale, the magnitude of each frequency component included in the signal under measurement obtained by the signal processing of the waveform processing unit 13. The intensity (intensity) is displayed as the spectrum waveform of the signal under measurement.

これに対し、入力端子１ｂから入力される被測定信号の解析対象となる周波数が選択性バンドパスフィルタ６で対応不可能であって、周波数拡張が必要な場合（例えば５０〜７０ＧＨｚ）は、切替器５が減衰器４と選択性バンドパスフィルタ６との間をイメージ除去フィルタ１０、第２ダウンコンバータ１１を経由して接続する経路Ｒ２に切り替わる。そして、被測定信号が入力端子１ａから入力されると、この被測定信号は減衰器４で適正レベルに減衰された後、周波数ＲＦ２の信号としてイメージ除去フィルタ１０を介して第２ダウンコンバータ１１に入力される。また、局部発振器２からの周波数ＬＯ１の局部信号は、分配器７により分配されて周波数てい倍器８に入力される。周波数てい倍器８は、分配器７からの局部信号の周波数ＬＯ１を周波数てい倍し、周波数ＬＯ２の局部信号を第２ダウンコンバータ１１に入力する。第２ダウンコンバータ１１は、周波数ＲＦ２の信号と、周波数てい倍器８からの周波数ＬＯ２の信号とを内部ミキサで混合して周波数変換し、選択性バンドパスフィルタ６で対応可能な周波数ＩＦ２の中間周波数信号を出力する。この周波数ＩＦ２の中間周波数信号は、選択性バンドパスフィルタ６で帯域制限され、周波数ＲＦ１の信号が第１ダウンコンバータ９に入力される。第１ダウンコンバータ９は、周波数ＲＦ１の信号と、局部発振器２から分配器７を介して入力される周波数ＬＯ１の局部信号とを内部ミキサで混合して周波数変換し、周波数ＩＦ１の中間周波数信号を出力する。検波部１２は、第１ダウンコンバータ９からの周波数ＩＦ１の中間周波数信号を所定ビットのディジタル信号に変換して波形処理部１３に出力する。波形処理部１３は、検波部１２からのディジタル信号を各周波数成分の大きさ（強度）として表示部１４に出力する。表示部１４は、局部発振器２の周波数掃引に同期して横軸信号が入力され、横軸を周波数目盛りとして、波形処理部１３の信号処理で得られる被測定信号に含まれる各周波数成分の大きさ（強度）を被測定信号のスペクトラム波形として表示する。例えばＩＦ１を１ＧＨｚとし、１ＧＨｚの信号が入ると表示部１４に波形が表示される信号解析装置の場合、ＲＦ２が６４ＧＨｚの信号が入力された時、局部発振器２のＬＯ１が９ＧＨｚで周波数てい倍器８で６倍されＬＯ２が５４ＧＨｚとなり、第２ダウンコンバータ１１によりＩＦ２が１０ＧＨｚとなる。ＲＦ１がつまり１０ＧＨｚとなり、第１ダウンコンバータ９にＲＦ１の１０ＧＨｚとＬＯ１の９ＧＨｚでＩＦ１が１ＧＨｚとなり、６４ＧＨｚの信号が入力された時、表示部１４に波形が表示される。 On the other hand, when the frequency to be analyzed of the signal under measurement input from the input terminal 1b cannot be dealt with by the selective bandpass filter 6 and frequency extension is necessary (for example, 50 to 70 GHz), switching is performed. The attenuator 5 switches to a path R2 connecting the attenuator 4 and the selective bandpass filter 6 via the image removal filter 10 and the second down converter 11. When the signal under measurement is input from the input terminal 1a, the signal under measurement is attenuated to an appropriate level by the attenuator 4, and then is passed through the image removal filter 10 to the second down converter 11 as a signal of frequency RF2. Entered. The local signal having the frequency LO1 from the local oscillator 2 is distributed by the distributor 7 and input to the multiplier 8 with a frequency. The frequency multiplier 8 doubles the frequency LO1 of the local signal from the distributor 7 and inputs the local signal of the frequency LO2 to the second down converter 11. The second down converter 11 mixes the signal of the frequency RF2 and the signal of the frequency LO2 from the frequency multiplier 8 by an internal mixer, converts the frequency, and intermediates the frequency IF2 that can be handled by the selective bandpass filter 6. Output frequency signal. The intermediate frequency signal having the frequency IF2 is band-limited by the selective bandpass filter 6, and the signal having the frequency RF1 is input to the first down converter 9. The first down-converter 9 mixes the signal of the frequency RF1 and the local signal of the frequency LO1 input from the local oscillator 2 via the distributor 7 with an internal mixer, converts the frequency, and converts the intermediate frequency signal of the frequency IF1. Output. The detection unit 12 converts the intermediate frequency signal of the frequency IF1 from the first down converter 9 into a digital signal having a predetermined bit and outputs the digital signal to the waveform processing unit 13. The waveform processing unit 13 outputs the digital signal from the detection unit 12 to the display unit 14 as the magnitude (intensity) of each frequency component. The display unit 14 receives a horizontal axis signal in synchronization with the frequency sweep of the local oscillator 2, and uses the horizontal axis as a frequency scale, the magnitude of each frequency component included in the signal under measurement obtained by the signal processing of the waveform processing unit 13. The intensity (intensity) is displayed as the spectrum waveform of the signal under measurement. For example, in the case of a signal analysis apparatus in which IF1 is 1 GHz and a waveform is displayed on the display unit 14 when a 1 GHz signal is input, when a signal of RF2 is input at 64 GHz, LO1 of the local oscillator 2 is a frequency of 9 GHz and a multiplier. 8 is multiplied by 6, and LO2 becomes 54 GHz, and IF2 becomes 10 GHz by the second down converter 11. When RF1 becomes 10 GHz, IF1 becomes 1 GHz at 10 GHz of RF1 and 9 GHz of LO1, and a signal of 64 GHz is input to the first down converter 9, a waveform is displayed on the display unit 14.

次に、第２実施の形態の信号解析装置１（１Ｂ）の構成について図２を参照しながら説明する。なお、第２実施の形態の信号解析装置１Ｂにおいて、第１実施の形態の信号解析装置１Ａと同一又は同等の構成要素には同一番号を付し、その説明を省略する。 Next, the configuration of the signal analyzing apparatus 1 (1B) according to the second embodiment will be described with reference to FIG. Note that in the signal analysis device 1B of the second embodiment, the same or equivalent components as those of the signal analysis device 1A of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

第２実施の形態の信号解析装置１Ｂは、第１実施の形態の信号解析装置１Ａの切替器５及びイメージ除去フィルタ１０が省かれた構成であって、入力端子１ｂと外部出力端子１ｃを装置本体１ａに備え、局部発振器２、掃引発生部３、減衰器４、選択性バンドパスフィルタ６、分配器７、周波数てい倍器８、第１ダウンコンバータ９、Ａ／Ｄ変換部１２、波形処理部１３、表示部１４が装置本体１ａ内に設けられている。 The signal analysis device 1B according to the second embodiment has a configuration in which the switch 5 and the image removal filter 10 of the signal analysis device 1A according to the first embodiment are omitted, and the input terminal 1b and the external output terminal 1c are provided. Provided in the main body 1a, a local oscillator 2, a sweep generator 3, an attenuator 4, a selective bandpass filter 6, a distributor 7, a frequency multiplier 8, a first down converter 9, an A / D converter 12, and waveform processing The unit 13 and the display unit 14 are provided in the apparatus main body 1a.

第２ダウンコンバータ１１は、信号発生装置１Ｂの装置本体１ａとは別体に構成され、入力端子１ｂと外部入力端子１ｃに電気的に接続可能とされている。この第２ダウンコンバータ１１は、周波数拡張が必要なときに、入力端子１ｂを介して減衰器４に接続されるとともに、外部出力端子１ｃを介して周波数てい倍器８に接続される。 The second down converter 11 is configured separately from the device main body 1a of the signal generator 1B, and can be electrically connected to the input terminal 1b and the external input terminal 1c. The second down converter 11 is connected to the attenuator 4 through the input terminal 1b and to the multiplier 8 through the external output terminal 1c when frequency expansion is required.

なお、第２実施の形態の信号解析装置１Ｂにおいても、上述した４つ関係式（１）〜（４）を満足するべく、ＩＦ周波数を決定し、決定したＩＦ周波数に応じて局部発振器２が出力する局部信号の周波数ＬＯ１が掃引発生部３により掃引制御される。 In the signal analyzing apparatus 1B of the second embodiment, the IF frequency is determined so as to satisfy the above-described four relational expressions (1) to (4), and the local oscillator 2 is set in accordance with the determined IF frequency. The frequency LO1 of the local signal to be output is sweep-controlled by the sweep generator 3.

この第２実施の形態の信号解析装置１Ｂによれば、装置本体１ａ内の第１ダウンコンバータ９で解析できない範囲の入力周波数を装置本体１ａに接続可能な第２ダウンコンバータ１１によってカバーすることができる。すなわち、第２ダウンコンバータ１１の内部ミキサで周波数変換（ダウンコンバート）した信号ＲＦ２を信号解析装置１Ｂの入力端子１ｂから入力すれば、拡張周波数が解析可能である。これにより、従来回路をそのまま活用でき、用意に周波数拡張が可能となる。さらに、外部の第２ダウンコンバータ１１での解析周波数範囲においても選択性バンドパスフィルタ６を通過させることが可能なので、後段の第１ダウンコンバータ９の内部ミキサによるイメージレスポンスも抑えることが可能となる。 According to the signal analyzing apparatus 1B of the second embodiment, the input frequency in a range that cannot be analyzed by the first down converter 9 in the apparatus main body 1a is covered by the second down converter 11 that can be connected to the apparatus main body 1a. it can. That is, if the signal RF2 frequency-converted (down-converted) by the internal mixer of the second down-converter 11 is input from the input terminal 1b of the signal analyzer 1B, the extended frequency can be analyzed. As a result, the conventional circuit can be used as it is, and the frequency can be expanded easily. Furthermore, since it is possible to pass the selective band pass filter 6 even in the analysis frequency range of the external second down converter 11, the image response by the internal mixer of the downstream first down converter 9 can be suppressed. .

このように、本発明では、解析周波数範囲を拡張するためのダウンコンバータ用に新たに局部発振器を用意する必要がなく、１つの局部発振器２を用い、同時に２つのダウンコンバータ９，１１の内部ミキサを関係式（１）〜（４）を満足する周波数関係で動作させている。これにより、低コスト、低消費電力による簡素な構成で解析周波数範囲を拡張し、既存の選択性バンドパスフィルタで対応して被測定信号の出力波形の解析を行うことができる。また、第２ダウンコンバータ１１のＩＦ２の信号の周波数を高くすることができるため、イメージスプリアスを抑えることができる。 Thus, in the present invention, it is not necessary to prepare a new local oscillator for the down converter for extending the analysis frequency range, and one internal oscillator 2 is used, and the internal mixers of the two down converters 9 and 11 are simultaneously used. Are operated in a frequency relationship that satisfies the relational expressions (1) to (4). As a result, the analysis frequency range can be extended with a simple configuration with low cost and low power consumption, and the output waveform of the signal under measurement can be analyzed in correspondence with the existing selective bandpass filter. In addition, since the frequency of the IF2 signal of the second down converter 11 can be increased, image spurious can be suppressed.

１（１Ａ，１Ｂ）信号解析装置
１ａ装置本体
１ｂ入力端子
１ｃ外部出力端子
２局部発振器
３掃引発生部
４減衰器
５切替器
６選択性バンドパスフィルタ
７分配器
８周波数てい倍器
９第１ダウンコンバータ
１０イメージ除去フィルタ
１１第２ダウンコンバータ
１２Ａ／Ｄ変換部
１３波形処理部
１４表示部 1 (1A, 1B) Signal analyzer 1a Device body 1b Input terminal 1c External output terminal 2 Local oscillator 3 Sweep generator 4 Attenuator 5 Switch 6 Selective bandpass filter 7 Divider 8 Frequency multiplier 9 First down Converter 10 Image removal filter 11 Second down converter 12 A / D conversion unit 13 Waveform processing unit 14 Display unit

Claims

An input terminal (1b) to which a signal under measurement is input;
An attenuator (4) for attenuating the signal level of the signal under measurement input from the input terminal to an appropriate level;
A local oscillator (2) for generating a local signal swept within a predetermined frequency range;
A distributor (7) for distributing a local signal from the local oscillator;
A frequency multiplier (8) for multiplying the frequency of the local signal distributed and input by the distributor;
An external output terminal (1c) for outputting a signal multiplied in frequency by the frequency multiplier;
A selective bandpass filter (6) for band limiting the signal from the attenuator to a specific frequency range;
The apparatus main body (1a) includes a first down converter (9) for mixing and frequency-converting the local signal distributed and input by the distributor and the band-limited signal by the selective bandpass filter,
A second down-converter (11) that mixes the signal under measurement and the signal output from the external output terminal and down-converts to a frequency that can be supported by the selective band-pass filter includes the input terminal and the external output terminal. Can be connected to
IF1 when the input frequency of the first down converter is RF1, the local frequency is LO1, the down conversion frequency is IF1, the input frequency of the second down converter is RF2, the local frequency is LO2, and the down conversion frequency is IF2. IF1 = IF2 and IF2 = | RF2 ± LO2 |, RF1 = IF2, LO2 = n × LO1 (n is an integer) and IF1 and IF2 as intermediate frequencies are determined to satisfy the relational expression A signal analyzing apparatus characterized by sweeping a local signal.

An input terminal (1b) to which a signal under measurement is input;
An attenuator (4) for attenuating the signal level of the signal under measurement input from the input terminal to an appropriate level;
A local oscillator (2) for generating a local signal swept within a predetermined frequency range;
A distributor (7) for distributing a local signal from the local oscillator;
A frequency multiplier (8) for multiplying the frequency of the local signal distributed and input by the distributor;
An external output terminal (1c) for outputting a signal multiplied in frequency by the frequency multiplier;
A selective bandpass filter (6) for band limiting the signal from the attenuator to a specific frequency range;
The apparatus main body (1a) includes a first down converter (9) for mixing and frequency-converting the local signal distributed and input by the distributor and the band-limited signal by the selective bandpass filter,
A second down-converter (11) that mixes the signal under measurement and the signal output from the external output terminal and down-converts to a frequency that can be supported by the selective band-pass filter includes the input terminal and the external output terminal. A frequency extension method using a signal analysis device that can be connected to
IF1 when the input frequency of the first down converter is RF1, the local frequency is LO1, the down conversion frequency is IF1, the input frequency of the second down converter is RF2, the local frequency is LO2, and the down conversion frequency is IF2. IF1 = IF2 and IF2 = | RF2 ± LO2 |, RF1 = IF2, LO2 = n × LO1 (n is an integer) and IF1 and IF2 as intermediate frequencies are determined to satisfy the relational expression A frequency expansion method using a signal analysis device, wherein a local signal is swept.