JP6274818B2 - Characteristic measuring device with surface acoustic wave sensor - Google Patents

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Description

この発明は、対象物の特性を測定する特性測定装置に関し、特に、弾性表面波(SAW:Surface Acoustic Wave)センサを備えた特性測定装置に関する。   The present invention relates to a characteristic measuring apparatus that measures a characteristic of an object, and more particularly, to a characteristic measuring apparatus that includes a surface acoustic wave (SAW) sensor.

弾性表面波センサは、水晶などの圧電性基板上に、櫛型(IDT:InterDigital Transducer)電極・弾性表面波素子が配置されたセンサであり、例えば、液体の濃度、粘性率、導電率、誘電率等の特性を測定するために用いられる(例えば、特許文献1等参照。)。すなわち、対象物である液体を弾性表面波センサに滴下し、弾性表面波センサに入力信号を入力して、弾性表面波センサからの出力信号の振幅および位相を検出することで、液体の特性を測定する。   A surface acoustic wave sensor is a sensor in which an interdigital transducer (IDT) electrode and a surface acoustic wave element are arranged on a piezoelectric substrate such as quartz, and includes, for example, liquid concentration, viscosity, conductivity, dielectric It is used to measure characteristics such as rate (see, for example, Patent Document 1). In other words, the liquid that is the object is dropped on the surface acoustic wave sensor, the input signal is input to the surface acoustic wave sensor, and the amplitude and phase of the output signal from the surface acoustic wave sensor are detected, so that the characteristics of the liquid can be improved. taking measurement.

具体的には、例えば図6に示すように、デジタル回路120とアナログ回路130とを備え、装置全体の源振である発振器140からの出力信号を、デジタル回路120ではクロック源として使用し、アナログ回路130ではPLL回路(位相同期回路)131のリファレンス信号として使用する。PLL回路131は、アナログ回路130において送受信の変復調に使用されるローカルキャリア信号を生成、出力する発振器である。すなわち、位相比較器と電圧制御発振器とで構成され、周波数が低く安定した信号をリファレンス信号として、高周波信号の発振回路として利用される。ここで、ローカル周波数が261.5MHzである信号を出力する場合について説明し、PLL回路131からのローカルキャリア信号は、直交変調器134とミキサ回路(mixer)137とに入力される。   Specifically, for example, as shown in FIG. 6, the digital circuit 120 and the analog circuit 130 are provided, and the output signal from the oscillator 140, which is the source oscillation of the entire apparatus, is used as a clock source in the digital circuit 120. The circuit 130 is used as a reference signal for the PLL circuit (phase synchronization circuit) 131. The PLL circuit 131 is an oscillator that generates and outputs a local carrier signal used for modulation / demodulation of transmission / reception in the analog circuit 130. That is, it is composed of a phase comparator and a voltage controlled oscillator, and is used as an oscillation circuit for a high-frequency signal using a stable signal having a low frequency as a reference signal. Here, a case where a signal having a local frequency of 261.5 MHz is output will be described. The local carrier signal from the PLL circuit 131 is input to the quadrature modulator 134 and the mixer circuit (mixer) 137.

一方、デジタル回路120のベースバンド部(10MHz CW Baseband Signal)121は、NCO(数値制御発振器)122で生成される10MHzの複素キャリア信号に基づいて、10MHzの複素ベースバンド信号を2値(I値とQ値)で出力する。この出力信号はそれぞれ、アナログ回路130の第1のLPF(低域通過フィルタ)132および第2のLPF133によって、基本波である10MHzの信号だけが通過され、10MHzの正弦波と余弦波とが直交変調器134に入力される。   On the other hand, a baseband unit (10 MHz CW Baseband Signal) 121 of the digital circuit 120 is a binary (I value) of a 10 MHz complex baseband signal based on a 10 MHz complex carrier signal generated by an NCO (Numerically Controlled Oscillator) 122. And Q value). Only the 10 MHz signal, which is the fundamental wave, is passed through each of the output signals by the first LPF (low-pass filter) 132 and the second LPF 133 of the analog circuit 130, and the 10 MHz sine wave and the cosine wave are orthogonal to each other. It is input to the modulator 134.

直交変調器134は、10MHzの複素ベースバンド信号とローカルキャリア信号とを乗算することで、つまり双方の差分によって、ベースバンド信号を251.5MHzの周波数に遷移する。この直交変調器134からの出力信号は、パワーアンプ135によって電力増幅されてSAWセンサ150に入力される。SAWセンサ150は、デバイスとしてはSAWフィルタであり、251.5MHz付近の信号だけを通過させるように構成、設計されている。従って、センサとして狭帯域な検査信号と組み合わせることで、検査信号以外の周波数帯の雑音を抑圧し、高いSN比(信号雑音比)を得ることができるものである。   The quadrature modulator 134 multiplies the complex baseband signal of 10 MHz by the local carrier signal, that is, changes the baseband signal to a frequency of 251.5 MHz by the difference between the two. The output signal from the quadrature modulator 134 is amplified by the power amplifier 135 and input to the SAW sensor 150. The SAW sensor 150 is a SAW filter as a device, and is configured and designed to pass only a signal in the vicinity of 251.5 MHz. Therefore, by combining with a narrow band inspection signal as a sensor, noise in a frequency band other than the inspection signal can be suppressed, and a high SN ratio (signal noise ratio) can be obtained.

SAWセンサ150からの出力信号は、LNA136で電力増幅された後に、ミキサ回路137に入力される。ミキサ回路137は、PLL回路131からの261.5MHzのローカルキャリア信号と、LNA136からの251.5MHzの信号とを乗算することで、つまり双方の差分によって、10MHzのベースバンド信号と高調波成分とに分ける。このように、SAWセンサ150の検査信号である251.5MHzの信号と、デジタル回路120におけるベースバンド信号である10MHzの信号とを生成するために、PLL回路131で261.5MHzのローカルキャリア信号を生成したり、ミキサ回路137で乗算処理したりするものである。   The output signal from the SAW sensor 150 is amplified by the LNA 136 and then input to the mixer circuit 137. The mixer circuit 137 multiplies the 261.5 MHz local carrier signal from the PLL circuit 131 by the 251.5 MHz signal from the LNA 136, that is, depending on the difference between the 10 MHz baseband signal and the harmonic component. Divide into Thus, in order to generate the 251.5 MHz signal that is the inspection signal of the SAW sensor 150 and the 10 MHz signal that is the baseband signal in the digital circuit 120, the PLL circuit 131 generates the 261.5 MHz local carrier signal. It is generated or multiplied by the mixer circuit 137.

続いて、第3のLPF138で高調波成分を取り除いた後に、デジタル信号に変換するためA/D変換器139に入力される。A/D変換器139のサンプルレートは、ナイキストのサンプリング定理により、通常、入力信号の周波数の2倍以上必要である。つまり、入力信号が10MHzの場合、20MHz以上の高いサンプルレートを要する。A/D変換器139によってデジタル信号に変換された検査信号は、デジタル回路120の乗算回路123、124によって、NCO122で生成される10MHzの複素キャリア信号と乗算されて、振幅情報と位相情報を含んだDC成分と高調波成分とに分解される。続いて、第4のLPF125および第5のLPF126によって高調波成分を取り除いて、DC成分を取り出す。   Subsequently, after the harmonic component is removed by the third LPF 138, it is input to the A / D converter 139 for conversion into a digital signal. The sample rate of the A / D converter 139 is normally required to be at least twice the frequency of the input signal according to the Nyquist sampling theorem. That is, when the input signal is 10 MHz, a high sample rate of 20 MHz or higher is required. The inspection signal converted into a digital signal by the A / D converter 139 is multiplied by the 10 MHz complex carrier signal generated by the NCO 122 by the multiplication circuits 123 and 124 of the digital circuit 120, and includes amplitude information and phase information. It is decomposed into DC components and harmonic components. Subsequently, the harmonic component is removed by the fourth LPF 125 and the fifth LPF 126 to extract the DC component.

ここで、各データ(DC成分)には雑音が含まれており、要求精度を満足するために、十分な量のデータをRAM127に格納、保存する。その後、上位制御部(CPU)160は、RAM127に格納されたデータを回収して平均化処理を行い、SAWセンサ150を通過した検査信号の振幅と位相を演算、取得する。そして、取得した検査信号の振幅と位相を、SAWセンサ150の種類に応じて、濃度やその他の様々な情報に変換するものである。   Here, each data (DC component) contains noise, and a sufficient amount of data is stored and saved in the RAM 127 in order to satisfy the required accuracy. Thereafter, the upper control unit (CPU) 160 collects data stored in the RAM 127 and performs an averaging process, and calculates and acquires the amplitude and phase of the inspection signal that has passed through the SAW sensor 150. Then, the amplitude and phase of the acquired inspection signal are converted into density and other various information according to the type of the SAW sensor 150.

特開2010−181178号公報JP 2010-181178 A

ところで、特性測定装置を電池駆動式の携帯型として商品化する場合、回路規模を削減して、低消費電力化、小型化および低価格化することが求められる。しかしながら、上記のような特性測定装置では、サンプルレートが高い(20MHz以上の)A/D変換器139や、アナログ回路130での直交変調器134やミキサ回路137、さらには、デジタル回路120でのNCO122や乗算回路123、124、RAM127などを要する。このため、低消費電力化、小型化および低価格化が困難である。   By the way, when a characteristic measuring apparatus is commercialized as a battery-driven portable type, it is required to reduce the circuit scale to reduce power consumption, size, and price. However, in the characteristic measuring apparatus as described above, the A / D converter 139 having a high sample rate (20 MHz or higher), the quadrature modulator 134 in the analog circuit 130, the mixer circuit 137, and the digital circuit 120 are used. An NCO 122, multiplication circuits 123 and 124, a RAM 127, and the like are required. For this reason, it is difficult to reduce power consumption, size and price.

そこでこの発明は、低消費電力化や小型化が可能な、弾性表面波センサを備えた特性測定装置を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a characteristic measuring apparatus including a surface acoustic wave sensor that can reduce power consumption and size.

上記目的を達成するために請求項1に記載の発明は、所定の周波数の入力信号を弾性表面波センサに入力する入力信号生成手段と、前記弾性表面波センサから出力される前記所定の周波数の出力信号を、アンダーサンプリングして所定のサンプルレートでデジタル信号に変換する変換手段と、前記変換手段から出力されるデジタル信号をその位相に基づき、前記所定のサンプルレートに従ってプラスの同相成分信号と、プラスの直交成分信号、マイナスの同相成分信号と、マイナスの直交成分信号とに分け、該同相成分信号と該交成分信号とをそれぞれ所定の時間積分する直交検波手段と、を備え、前記所定の周波数と前記所定のサンプルレートとは、
正の整数×所定のサンプルレート+所定のサンプルレート÷4
=所定の周波数
という関係を有する、ことを特徴とする弾性表面波センサを備えた特性測定装置である。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is characterized in that an input signal generating means for inputting an input signal of a predetermined frequency to the surface acoustic wave sensor, and the predetermined frequency output from the surface acoustic wave sensor A conversion means for undersampling the output signal to convert it to a digital signal at a predetermined sample rate, a digital signal output from the conversion means based on the phase, and a positive in- phase component signal according to the predetermined sample rate , A quadrature detection unit that divides the signal into a positive quadrature component signal , a negative in-phase component signal, and a negative quadrature component signal, and integrates the in-phase component signal and the cross-component signal for a predetermined time, respectively, The frequency and the predetermined sample rate are:
Positive integer x predetermined sample rate + predetermined sample rate ÷ 4
= A characteristic measuring device having a surface acoustic wave sensor characterized by having a relationship of a predetermined frequency.

この発明によれば、入力信号生成手段によって所定の周波数の入力信号が弾性表面波センサに入力されると、弾性表面波センサから所定の周波数の出力信号が出力される。この出力信号は、変換手段によってアンダーサンプリングされて所定のサンプルレートでデジタル信号に変換される。つまり、弾性表面波センサからの出力信号の周波数よりも低いサンプルレートでデジタル変換される。続いて、変換されたデジタル信号が直交検波手段によって、その位相に基づいて、所定のサンプルレートに従ってプラスの同相成分信号と、プラスの直交成分信号と、マイナスの同相成分信号と、マイナスの直交成分信号とに分けられ、さらに、同相成分信号と直交成分信号とがそれぞれ所定の時間積分される。そして、所定時間分の同相成分信号と直交成分信号とに基づいて、弾性表面波センサからの出力信号の振幅と位相が演算、取得されるものである。 According to the present invention, when an input signal having a predetermined frequency is input to the surface acoustic wave sensor by the input signal generating means, an output signal having a predetermined frequency is output from the surface acoustic wave sensor. This output signal is undersampled by the conversion means and converted into a digital signal at a predetermined sample rate. That is, digital conversion is performed at a sample rate lower than the frequency of the output signal from the surface acoustic wave sensor. Subsequently, the converted digital signal is detected by the quadrature detection means based on the phase thereof, in accordance with a predetermined sample rate, a positive in- phase component signal, a positive quadrature component signal , a negative in-phase component signal, and a negative quadrature component. The in-phase component signal and the quadrature component signal are each integrated for a predetermined time. Based on the in-phase component signal and the quadrature component signal for a predetermined time, the amplitude and phase of the output signal from the surface acoustic wave sensor are calculated and acquired.

請求項1に記載の発明によれば、弾性表面波センサからの出力信号をアンダーサンプリングしてデジタル信号に変換するため、サンプルレートが低いA/D変換器で変換手段を構成することができる。また、ミキサ回路や直交変調器、NCO、乗算回路などを備えなくても、弾性表面波センサからの出力信号の振幅と位相とを取得することができるため、構成が簡易となり、低消費電力化、小型化および低価格化が可能となる。また、弾性表面波センサに対する信号の周波数と、変換手段のサンプルレートとが、所定の関係式を満たせばよいため、周波数とサンプルレートとの選択自由度が高く、設計自由度を高めることができる。   According to the first aspect of the present invention, since the output signal from the surface acoustic wave sensor is undersampled and converted into a digital signal, the conversion means can be configured with an A / D converter having a low sample rate. In addition, the amplitude and phase of the output signal from the surface acoustic wave sensor can be acquired without a mixer circuit, quadrature modulator, NCO, multiplier circuit, etc., which simplifies the configuration and reduces power consumption. It is possible to reduce the size and the price. In addition, since the signal frequency for the surface acoustic wave sensor and the sample rate of the conversion means only need to satisfy a predetermined relational expression, the degree of freedom in selection between the frequency and the sample rate is high, and the degree of freedom in design can be increased. .

この発明の実施の形態に係る弾性表面波センサを備えた特性測定装置を示す構成ブロック図である。1 is a configuration block diagram showing a characteristic measuring apparatus including a surface acoustic wave sensor according to an embodiment of the present invention. 図1の特性測定装置におけるアンダーサンプリングを示すイメージ図である。It is an image figure which shows the undersampling in the characteristic measuring apparatus of FIG. 図1の特性測定装置における直交検波回路のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of a quadrature detection circuit in the characteristic measurement apparatus of FIG. 1. 図3の直交検波回路による演算結果(真理値)を示す図であり、(a)はI値を示し、(b)はQ値を示す。It is a figure which shows the calculation result (truth value) by the quadrature detection circuit of FIG. 3, (a) shows I value, (b) shows Q value. 図1の特性測定装置における他の直交検波回路のブロック図である。It is a block diagram of the other quadrature detection circuit in the characteristic measuring apparatus of FIG. 従来の弾性表面波センサを備えた特性測定装置を示す構成ブロック図である。It is a block diagram which shows the characteristic measuring apparatus provided with the conventional surface acoustic wave sensor.

以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。   The present invention will be described below based on the illustrated embodiments.

図1は、この発明の実施の形態に係る弾性表面波センサを備えた特性測定装置(以下、「特性測定装置」という)1を示す構成ブロック図である。この特性測定装置1は、測定対象物の特性、例えば、液体の濃度、粘性率、導電率、誘電率などを測定するための装置であり、主として、発振器2と、アナログ回路3と、SAWセンサ(弾性表面波センサ)4と、デジタル回路5と、上位制御部(CPU)6とを備えている。   FIG. 1 is a block diagram showing a characteristic measuring apparatus (hereinafter referred to as “characteristic measuring apparatus”) 1 provided with a surface acoustic wave sensor according to an embodiment of the present invention. The characteristic measuring apparatus 1 is an apparatus for measuring characteristics of a measurement object, for example, liquid concentration, viscosity, conductivity, dielectric constant, etc., and mainly includes an oscillator 2, an analog circuit 3, and a SAW sensor. (Surface acoustic wave sensor) 4, a digital circuit 5, and a host control unit (CPU) 6.

発振器2は、特性測定装置1全体の源振であり、その出力信号が、アナログ回路3のPLL回路(位相同期回路)31にリファレンス信号として入力されるとともに、デジタル回路5のクロック源として使用される。ここで、発振器2は、高い精度が要求されるため、水晶発振器が望ましい。   The oscillator 2 is a source oscillation of the entire characteristic measuring apparatus 1, and its output signal is input as a reference signal to the PLL circuit (phase synchronization circuit) 31 of the analog circuit 3 and used as a clock source of the digital circuit 5. The Here, since the oscillator 2 is required to have high accuracy, a crystal oscillator is desirable.

アナログ回路3は、PLL回路(入力信号生成手段)31と、パワーアンプ32と、LNA(低雑音増幅器)33と、BPF(バンドパスフィルタ)34と、A/D変換器(変換手段)35とを備えている。   The analog circuit 3 includes a PLL circuit (input signal generation means) 31, a power amplifier 32, an LNA (low noise amplifier) 33, a BPF (bandpass filter) 34, an A / D converter (conversion means) 35, It has.

PLL回路31は、所定の周波数の検査信号(入力信号)を生成してSAWセンサ4に入力する回路である。すなわち、位相比較器と電圧制御発振器とで構成され、発振器2から入力された周波数が低く安定した信号をリファレンス信号として、高周波信号の発振回路として機能し、所定の周波数の検査信号(RF信号)、この実施の形態では250MHzの検査信号を生成する。この検査信号は、パワーアンプ32に入力され、パワーアンプ32で電力増幅されてSAWセンサ4に入力される。   The PLL circuit 31 is a circuit that generates an inspection signal (input signal) having a predetermined frequency and inputs it to the SAW sensor 4. That is, it is composed of a phase comparator and a voltage-controlled oscillator, functions as a high-frequency signal oscillation circuit using a low-frequency stable signal input from the oscillator 2 as a reference signal, and an inspection signal (RF signal) of a predetermined frequency In this embodiment, a test signal of 250 MHz is generated. This inspection signal is input to the power amplifier 32, amplified by the power amplifier 32, and input to the SAW sensor 4.

SAWセンサ4は、この実施の形態では、デバイスとしての実態がSAWフィルタであり、250MHz付近の信号だけを通過させるように構成、設計されている。従って、センサとして狭帯域な検査信号と組み合わせることで、検査信号以外の周波数帯の雑音を抑圧し、高いSN比(信号雑音比)を得ることができるものである。このようなSAWセンサ4に入力される検査信号である入力信号と、SAWセンサ4から出力される検査信号である出力信号とは、周波数は同じであるが、SAWセンサ4に滴下等される測定対象物の特性に応じて、振幅や位相が異なり(変化し)、あるいは遅延が生じる。ここで、SAWセンサ4はSAWフィルタでなくてもよく、センサとして測定したい特性・事象を電気信号の振幅や位相または遅延に変換可能なものであればよい。また、SAWセンサ4と並列にリファレンスチャネル(検査信号をパワーアンプ32からLNA33に通過させるだけの経路)を設け、スイッチの切り換えによって、検査信号をSAWセンサ4に通過させたり通過させなかったりすることで、測定対象物の特性を測定する(比較測定する)ようにしてもよい。   In this embodiment, the SAW sensor 4 is a SAW filter as a device, and is configured and designed to pass only a signal in the vicinity of 250 MHz. Therefore, by combining with a narrow band inspection signal as a sensor, noise in a frequency band other than the inspection signal can be suppressed, and a high SN ratio (signal noise ratio) can be obtained. Such an input signal, which is an inspection signal input to the SAW sensor 4, and an output signal, which is an inspection signal output from the SAW sensor 4, have the same frequency, but are dropped on the SAW sensor 4. Depending on the characteristics of the object, the amplitude and phase differ (change) or delay occurs. Here, the SAW sensor 4 may not be a SAW filter, but may be any sensor / characteristic that can be converted into the amplitude, phase, or delay of an electrical signal. In addition, a reference channel (path for passing the inspection signal from the power amplifier 32 to the LNA 33) is provided in parallel with the SAW sensor 4, and the inspection signal is allowed to pass through the SAW sensor 4 or not by switching the switch. Thus, the characteristics of the measurement object may be measured (comparative measurement).

このようなSAWセンサ4を通過した検査信号は、所定の周波数の出力信号として、つまり250MHzの検査信号としてLNA33に入力され、LNA33によって電力増幅された後に、BPF34に入力される。このBPF34は、所定の周波数帯域の信号を通過させるフィルタであり、250MHz付近の信号のみを通過させることで、SN比を改善するものである。従って、所定のSN比を満たす場合には、BPF34を設けなくてもよい。このBPF34を通過した検査信号は、A/D変換器35に入力される。   The inspection signal that has passed through the SAW sensor 4 is input to the LNA 33 as an output signal having a predetermined frequency, that is, as an inspection signal of 250 MHz, and is amplified by the LNA 33 and then input to the BPF 34. The BPF 34 is a filter that passes a signal in a predetermined frequency band, and improves the SN ratio by passing only a signal in the vicinity of 250 MHz. Therefore, the BPF 34 may not be provided when the predetermined SN ratio is satisfied. The inspection signal that has passed through the BPF 34 is input to the A / D converter 35.

A/D変換器35は、SAWセンサ4から出力される250MHzの検査信号を、アンダーサンプリングして所定のサンプルレートでデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器である。ここで、検査信号の周波数とA/D変換器35のサンプルレートとは、次のような関係式Kを満たす必要がある。
F=N×SR+SR÷4 あるいは SR=F÷(N+0.25)
N:正の整数
SR:サンプルレート
F:検査信号の周波数
The A / D converter 35 is an analog-digital converter that undersamples the 250 MHz inspection signal output from the SAW sensor 4 and converts it into a digital signal at a predetermined sample rate. Here, the frequency of the inspection signal and the sample rate of the A / D converter 35 need to satisfy the following relational expression K.
F = N × SR + SR ÷ 4 or SR = F ÷ (N + 0.25)
N: positive integer SR: sample rate F: frequency of inspection signal

この実施の形態では、サンプルレート(SR)が8MHzで、正の整数(N)が31の場合について、以下に説明する。つまり、図2に示すように、250MHzの検査信号を1/31にアンダーサンプリングして、8MHzのサンプルレートで2MHz(=8MHz×4)のデジタル信号に変換するものとする。ここで、上記の関係式Kを満たせば、サンプルレートは8MHzでなくてもよく、また、検査信号の周波数は250MHzでなくてもよい。つまり、上記の関係式Kを満たすように、サンプルレートや検査信号の周波数を決定すればよい。   In this embodiment, the case where the sample rate (SR) is 8 MHz and the positive integer (N) is 31 will be described below. That is, as shown in FIG. 2, the 250 MHz inspection signal is undersampled to 1/31 and converted to a digital signal of 2 MHz (= 8 MHz × 4) at a sample rate of 8 MHz. Here, if the above relational expression K is satisfied, the sample rate may not be 8 MHz, and the frequency of the inspection signal may not be 250 MHz. That is, the sample rate and the frequency of the inspection signal may be determined so as to satisfy the above relational expression K.

上記の関係式Kにおいて「SR÷4」を含み、検査信号の周波数がサンプルレートの整数倍よりもサンプルレートの1/4だけ大きい(ずれている)、という関係を満たすようにしているのは、後述するようにして検査信号を直交変調するためである。すなわち、1波長を4サンプリングして、同相成分信号(I値)と直交成分信号(Q値)とに分けられるようにするためである。この実施の形態では、1波長が2MHzで、1/4波長(1象限、90°)が8MHzとなっており、8MHzごとに同相成分信号と直交成分信号を取得、演算するようになっている。   In the above relational expression K, “SR ÷ 4” is included so as to satisfy the relationship that the frequency of the inspection signal is larger (deviation) by 1/4 of the sample rate than the integer multiple of the sample rate. This is because the inspection signal is orthogonally modulated as described later. That is, one wavelength is sampled four times so as to be divided into an in-phase component signal (I value) and a quadrature component signal (Q value). In this embodiment, one wavelength is 2 MHz and a quarter wavelength (one quadrant, 90 °) is 8 MHz, and an in-phase component signal and a quadrature component signal are acquired and calculated every 8 MHz. .

ここで、アンダーサンプリングについて簡単に説明する。まず、サンプリングを行うとサンプルレートの間隔で上位の周波数成分が折り重なってくる。つまり、周波数fsのサンプルレートでサンプリングすると、1/2fs以下の周波数の入力信号では、A/D変換前の周波数がそのまま出力されるが、1/2fsよりも大きい周波数の入力信号では、A/D変換すると入力信号以下の周波数に変換されてしまう。このような現象をエリアシング(折り返し)と呼ぶ。このため、通常は、所望の周波数信号の2倍以上の周波数でサンプリングを行い、さらに、上位の周波数の雑音などが重畳しないように予めLPFなどで雑音や干渉波などを除去する。これに対してアンダーサンプリングは、高周波領域に存在する希望波を除去せず、あえて低い周波数のサンプルレートでサンプリングを行い(間引きしてサンプリングし)、重畳を利用して希望波を取得することで、A/D変換器やデジタル信号処理のサンプルレートを下げる手法である。すなわち、エリアシングを利用して、周波数が高い所定周波数の入力信号を周波数が低い所定周波数fsのサンプルレートでサンプリングすることで、入力信号の周波数をサンプレートの周波数fsに変換するものである。従って、サンプレートの周波数fsを適正に選択することで、外部で周波数変換を行わなくても、サンプリング(デジタル変換)と同時に周波数変換できるものである。また、アンダーサンプリングによって周波数情報は失われるが、振幅情報と位相情報は維持される。   Here, the undersampling will be briefly described. First, when sampling is performed, higher frequency components overlap at a sample rate interval. In other words, when sampling is performed at the sampling rate of the frequency fs, the frequency before the A / D conversion is output as it is for an input signal having a frequency of 1/2 fs or less, but for an input signal having a frequency higher than 1/2 fs, the A / D conversion is performed. When D conversion is performed, the frequency is converted to a frequency lower than the input signal. Such a phenomenon is called aliasing. For this reason, normally, sampling is performed at a frequency that is twice or more the desired frequency signal, and further, noise, interference waves, and the like are previously removed with an LPF or the like so as not to superimpose noise at higher frequencies. Undersampling, on the other hand, does not remove the desired wave that exists in the high-frequency region, but dares to sample at a low frequency sample rate (thinning and sampling), and obtain the desired wave using superposition. This is a technique for lowering the sample rate of an A / D converter or digital signal processing. That is, by using aliasing, an input signal having a predetermined frequency with a high frequency is sampled at a sample rate with a predetermined frequency fs having a low frequency, thereby converting the frequency of the input signal into the frequency fs of the sunplate. Therefore, by appropriately selecting the frequency fs of the sunplate, frequency conversion can be performed simultaneously with sampling (digital conversion) without performing frequency conversion externally. Also, frequency information is lost due to undersampling, but amplitude information and phase information are maintained.

また、A/D変換器35に内蔵されているアナログドライバ(増幅器)の帯域は、要求精度に応じて、高周波信号である検査信号を無歪みに、あるいは低い歪みで入力可能となっている。   In addition, the analog driver (amplifier) band built in the A / D converter 35 can input a test signal, which is a high-frequency signal, without distortion or with low distortion according to the required accuracy.

デジタル回路5は、アナログ回路3からの検査信号をデジタル信号処理する回路であり、2ビットカウンタ51と直交検波回路(直交検波手段)7とを備えている。2ビットカウンタ51は、所定のサンプルレートつまり8MHzごとにカウントし、「0」、「1」、「2」、「3」、「0」、「1」・・・という制御信号(カウント値)を繰り返し出力するカウンタである。   The digital circuit 5 is a circuit that digitally processes a test signal from the analog circuit 3 and includes a 2-bit counter 51 and a quadrature detection circuit (orthogonal detection means) 7. The 2-bit counter 51 counts at a predetermined sample rate, that is, every 8 MHz, and controls signals (count values) “0”, “1”, “2”, “3”, “0”, “1”. Is a counter that repeatedly outputs.

直交検波回路7は、A/D変換器35から出力されるデジタル信号を、所定のサンプルレートに従って同相成分信号と直交成分信号とに分け、この同相成分信号と直交成分信号とをそれぞれ所定の時間積分する回路である。具体的には、この実施の形態では、図3に示すように、第1の論理回路71と、第2の論理回路72と、第1のフリップフロップ73と、第2のフリップフロップ74とを備えている。   The quadrature detection circuit 7 divides the digital signal output from the A / D converter 35 into an in-phase component signal and a quadrature component signal according to a predetermined sample rate, and each of the in-phase component signal and the quadrature component signal for a predetermined time. It is a circuit to integrate. Specifically, in this embodiment, as shown in FIG. 3, a first logic circuit 71, a second logic circuit 72, a first flip-flop 73, and a second flip-flop 74 are provided. I have.

第1の論理回路71は、2ビットカウンタ51の制御信号に従って、A/D変換器35から出力されデジタル信号に変換された検査信号の同相成分信号を、所定の時間積分する論理回路である。すなわち、A/D変換器35からのデジタル信号(出力信号)ADOと、第1のフリップフロップ73に格納、蓄積されたI値が入力され、図4(a)に示すように、制御信号が「0」(0°)の場合には、第1のフリップフロップ73のI値にデジタル信号ADOを加算して、第1のフリップフロップ73に出力する。また、制御信号が「1」(90°)の場合には、第1のフリップフロップ73のI値をそのまま第1のフリップフロップ73に出力し、制御信号が「2」(180°)の場合には、第1のフリップフロップ73のI値からデジタル信号ADOを除算して、第1のフリップフロップ73に出力し、制御信号が「3」(270°)の場合には、第1のフリップフロップ73のI値をそのまま第1のフリップフロップ73に出力する。   The first logic circuit 71 is a logic circuit that integrates the in-phase component signal of the inspection signal output from the A / D converter 35 and converted into a digital signal according to a control signal of the 2-bit counter 51 for a predetermined time. That is, the digital signal (output signal) ADO from the A / D converter 35 and the I value stored and accumulated in the first flip-flop 73 are input, and as shown in FIG. In the case of “0” (0 °), the digital signal ADO is added to the I value of the first flip-flop 73 and output to the first flip-flop 73. When the control signal is “1” (90 °), the I value of the first flip-flop 73 is output as it is to the first flip-flop 73, and the control signal is “2” (180 °). The digital signal ADO is divided from the I value of the first flip-flop 73 and output to the first flip-flop 73. When the control signal is “3” (270 °), the first flip-flop The I value of the group 73 is output to the first flip-flop 73 as it is.

同様に、第2の論理回路72は、2ビットカウンタ51の制御信号に従って、A/D変換器35から出力されデジタル信号に変換された検査信号の直交成分信号を、所定の時間積分する論理回路である。すなわち、A/D変換器35からのデジタル信号(出力信号)ADOと、第2のフリップフロップ74に格納、蓄積されたQ値が入力され、図4(b)に示すように、制御信号が「0」(0°)の場合には、第2のフリップフロップ74のQ値をそのまま第2のフリップフロップ74に出力する。また、制御信号が「1」(90°)の場合には、第2のフリップフロップ74のQ値にデジタル信号ADOを加算して、第2のフリップフロップ74に出力し、制御信号が「2」(180°)の場合には、第2のフリップフロップ74のQ値をそのまま第2のフリップフロップ74に出力し、制御信号が「3」(270°)の場合には、第2のフリップフロップ74のQ値からデジタル信号ADOを除算して、第2のフリップフロップ74に出力する。   Similarly, the second logic circuit 72 integrates a quadrature component signal of the inspection signal output from the A / D converter 35 and converted into a digital signal in accordance with a control signal of the 2-bit counter 51 for a predetermined time. It is. That is, the digital signal (output signal) ADO from the A / D converter 35 and the Q value stored and accumulated in the second flip-flop 74 are input, and as shown in FIG. In the case of “0” (0 °), the Q value of the second flip-flop 74 is output to the second flip-flop 74 as it is. When the control signal is “1” (90 °), the digital signal ADO is added to the Q value of the second flip-flop 74 and output to the second flip-flop 74, and the control signal is “2”. ”(180 °), the Q value of the second flip-flop 74 is output to the second flip-flop 74 as it is, and when the control signal is“ 3 ”(270 °), the second flip-flop 74 The digital signal ADO is divided from the Q value of the group 74 and output to the second flip-flop 74.

このように、サンプルレートである8MHzごとの制御信号(制御タイミング)に従って、制御信号が「0」(0°)の場合には、デジタル信号ADOを「+」の同相成分信号に分け、制御信号が「1」(90°)の場合には、デジタル信号ADOを「+」の直交成分信号に分け、制御信号が「2」(180°)の場合には、デジタル信号ADOを「−」の同相成分信号に分け、制御信号が「3」(270°)の場合には、デジタル信号ADOを「−」の直交成分信号に分けて、同相成分信号と直交成分信号とをそれぞれ所定の時間積分、蓄積するものである。   Thus, when the control signal is “0” (0 °) according to the control signal (control timing) every 8 MHz that is the sample rate, the digital signal ADO is divided into “+” in-phase component signals, and the control signal Is “1” (90 °), the digital signal ADO is divided into “+” orthogonal component signals, and when the control signal is “2” (180 °), the digital signal ADO is “−”. When the control signal is “3” (270 °) when the control signal is “3” (270 °), the digital signal ADO is divided into “−” quadrature component signals, and the in-phase component signals and the quadrature component signals are respectively integrated for a predetermined time. , To accumulate.

第1のフリップフロップ73と第2のフリップフロップ74は、複数のビットで構成され、データ(1、0)を保持、記憶する論理回路・レジスタであり、第1のフリップフロップ73は第1の論理回路71からの出力値を記憶し、第2のフリップフロップ74は第2の論理回路72からの出力値を記憶する。このような両フリップフロップ73、74には、振幅情報と位相情報を含んだDC成分・複素数(フーリエ変換の直流成分)のみが記憶、蓄積され、雑音や干渉成分は抑圧されるようになっている。また、積分時間、つまり両フリップフロップ73、74のビット数は、長くすればアンダーサンプリングによって劣化したSN比を改善でき、各デジタル信号(サンプル)に含まれる雑音を抑圧して要求精度を満足するのに最適な時間に設定されている。   The first flip-flop 73 and the second flip-flop 74 are logic circuits / registers configured by a plurality of bits and holding and storing data (1, 0). The output value from the logic circuit 71 is stored, and the second flip-flop 74 stores the output value from the second logic circuit 72. In both of these flip-flops 73 and 74, only DC components and complex numbers (direct current components of Fourier transform) including amplitude information and phase information are stored and accumulated, and noise and interference components are suppressed. Yes. Further, if the integration time, that is, the number of bits of both flip-flops 73 and 74 is increased, the SN ratio deteriorated by undersampling can be improved, and the noise contained in each digital signal (sample) is suppressed to satisfy the required accuracy. It is set to the optimal time.

このような両フリップフロップ73、74に記憶、蓄積されたI値およびQ値は、積分時間に達すると上位制御部6に入力され、ゼロクリアされる。つまり、積分時間ごとに、積分とダンプ(Integrate and Dump)を繰り返す。ここで、両フリップフロップ73、74の出力値は、すでに平均化処理が行われているため、上位制御部6への出力値(測定結果)の転送は、比較的低レートな伝送でよい。   The I and Q values stored and accumulated in both flip-flops 73 and 74 are input to the upper control unit 6 and cleared to zero when the integration time is reached. That is, integration and dump (Integrate and Dump) are repeated for each integration time. Here, since the output values of the flip-flops 73 and 74 have already been averaged, the transfer of the output value (measurement result) to the upper control unit 6 may be performed at a relatively low rate.

上位制御部6は、両フリップフロップ73、74から出力されるI値およびQ値に基づいて、SAWセンサ4から出力された検査信号の振幅と位相を演算して、測定対象物の特性を測定する演算処理部である。すなわち、SAWセンサ4を通過する検査信号の振幅と位相を、SAWセンサ4の種類に応じて濃度やその他の情報に変換する。ここで、上位制御部6は、このような上位制御の役割を担うものであればよく、スマートフォン(多機能携帯電話)やパーソナルコンピュータで構成してもよい。また、デジタル回路5内にハード的に実装してもよい。   The host control unit 6 calculates the amplitude and phase of the inspection signal output from the SAW sensor 4 based on the I value and Q value output from both flip-flops 73 and 74, and measures the characteristics of the measurement object. It is an arithmetic processing unit. That is, the amplitude and phase of the inspection signal passing through the SAW sensor 4 are converted into density and other information according to the type of the SAW sensor 4. Here, the host control unit 6 only needs to play the role of such host control, and may be configured by a smartphone (multifunctional mobile phone) or a personal computer. Further, it may be implemented in the digital circuit 5 as hardware.

次に、このような構成の特性測定装置1の作用および特性測定方法などについて説明する。ここで、SAWセンサ4には測定対象物が滴下等され、SAWセンサ4は測定対象物にさらされているものとする。   Next, the operation and characteristic measurement method of the characteristic measurement apparatus 1 having such a configuration will be described. Here, it is assumed that a measurement object is dropped on the SAW sensor 4 and the SAW sensor 4 is exposed to the measurement object.

まず、アナログ回路3のPLL回路31によって250MHzの検査信号が生成され、パワーアンプ32で電力増幅されてSAWセンサ4に入力される。次に、SAWセンサ4を通過して振幅や位相が変化した検査信号が、LNA33によって電力増幅され、BPF34で250MHz付近の信号のみがA/D変換器35に入力される。続いて、A/D変換器35によって、250MHzの検査信号が1/31にアンダーサンプリングされて、8MHzのサンプルレートでデジタル信号に変換される。   First, a test signal of 250 MHz is generated by the PLL circuit 31 of the analog circuit 3, amplified by the power amplifier 32, and input to the SAW sensor 4. Next, the inspection signal that has passed through the SAW sensor 4 and whose amplitude or phase has changed is power amplified by the LNA 33, and only a signal in the vicinity of 250 MHz is input to the A / D converter 35 by the BPF 34. Subsequently, the 250 MHz inspection signal is undersampled to 1/31 by the A / D converter 35 and converted into a digital signal at a sample rate of 8 MHz.

一方、デジタル回路5の2ビットカウンタ51によって8MHzごとにカウントされ、その制御信号(カウント値)に従って、A/D変換器35から出力されたデジタル信号が、直交検波回路7によって同相成分信号と直交成分信号とに分けられ、それぞれが所定の時間積分される。すなわち、上記のように、制御信号が「0」(0°)の場合には、第1のフリップフロップ73のI値にデジタル信号ADOを加算し、制御信号が「1」(90°)の場合には、第2のフリップフロップ74のQ値にデジタル信号ADOを加算し、制御信号が「2」(180°)の場合には、第1のフリップフロップ73のI値からデジタル信号ADOを除算し、制御信号が「3」(270°)の場合には、第2のフリップフロップ74のQ値からデジタル信号ADOを除算する、という演算処理が所定の積分時間だけ繰り返される。   On the other hand, the digital signal counted by the 2-bit counter 51 of the digital circuit 5 every 8 MHz and output from the A / D converter 35 according to the control signal (count value) is orthogonal to the in-phase component signal by the quadrature detection circuit 7. It is divided into component signals and each is integrated for a predetermined time. That is, as described above, when the control signal is “0” (0 °), the digital signal ADO is added to the I value of the first flip-flop 73, and the control signal is “1” (90 °). In this case, the digital signal ADO is added to the Q value of the second flip-flop 74, and when the control signal is “2” (180 °), the digital signal ADO is calculated from the I value of the first flip-flop 73. When division is performed and the control signal is “3” (270 °), the calculation process of dividing the digital signal ADO from the Q value of the second flip-flop 74 is repeated for a predetermined integration time.

その後、積分されたI値とQ値とが上位制御部6に入力され、上位制御部6において、I値およびQ値に基づいてSAWセンサ4から出力された検査信号の振幅と位相が演算され、その結果、測定対象物の特性が測定されるものである。   Thereafter, the integrated I value and Q value are input to the host controller 6, and the host controller 6 calculates the amplitude and phase of the inspection signal output from the SAW sensor 4 based on the I value and the Q value. As a result, the characteristics of the measurement object are measured.

以上のように、このような構成の特性測定装置1によれば、SAWセンサ4から出力された250MHzの検査信号を1/31にアンダーサンプリングしてデジタル信号に変換するため、A/D変換器35のサンプルレートを8MHzという低いサンプルレートにすることができる。また、A/D変換器35によってデジタル変換と周波数変換とを同時に行うことができるため、周波数変換器を別途設ける必要がない。   As described above, according to the characteristic measuring apparatus 1 having such a configuration, the A / D converter converts the 250 MHz inspection signal output from the SAW sensor 4 into a digital signal by undersampling it to 1/31. The sample rate of 35 can be as low as 8 MHz. Further, since digital conversion and frequency conversion can be performed simultaneously by the A / D converter 35, it is not necessary to provide a frequency converter separately.

さらに、アンダーサンプリングによって従来のミキサ回路が不要になり、これとともにPLL回路31の出力信号をそのまま検査信号としてSAWセンサ4に入力するため、従来の直交変調器も不要となる。このようにミキサ回路や直交変調器が不要になることは、単キャリア信号の振幅や位相、またはその両方からセンサとしての情報を取り出す本特性測定装置1に、特有の効果である。さらに、アンダーサンプリングを行う際に、検査信号の周波数FとサンプルレートSRとが上記の関係式Kを満たすことで(デジタル回路5のベースバンド信号周波数(2MHz)をサンプルレートSR(8MHz)の1/4にすることで)、従来のNCOや乗算器も不要となり、上記のような簡易な構成の直交検波回路7を使用することができ、しかも、NCOや乗算器を使用した場合と同等の演算精度を得ることが可能となり、SAWセンサ4からの検査信号の振幅や位相を適正に取得することができる。このようにして、特性測定装置1の構成が簡易となり、低消費電力化、小型化および低価格化が可能となる。   Further, the conventional mixer circuit becomes unnecessary due to undersampling, and the output signal of the PLL circuit 31 is input to the SAW sensor 4 as it is as an inspection signal, so that a conventional quadrature modulator is also unnecessary. The elimination of the mixer circuit and the quadrature modulator in this way is a characteristic effect of the present characteristic measuring apparatus 1 that extracts information as a sensor from the amplitude and / or phase of a single carrier signal. Further, when undersampling is performed, the frequency F of the inspection signal and the sample rate SR satisfy the above relational expression K (the baseband signal frequency (2 MHz) of the digital circuit 5 is set to 1 of the sample rate SR (8 MHz)). / 4), the conventional NCO and multiplier are not required, and the quadrature detection circuit 7 having the simple configuration as described above can be used, and is equivalent to the case where the NCO or multiplier is used. Calculation accuracy can be obtained, and the amplitude and phase of the inspection signal from the SAW sensor 4 can be appropriately acquired. In this way, the configuration of the characteristic measuring apparatus 1 is simplified, and low power consumption, size reduction, and price reduction are possible.

また、SAWセンサ4に対する検査信号の周波数Fと、A/D変換器35のサンプルレートSRとが、上記の関係式Kを満たせばよいため、周波数FとサンプルレートSRとの選択自由度が高く、設計自由度を高めることができる。このため、多様なSAWセンサ4および測定対象物に対応、適用することができる。   In addition, since the frequency F of the inspection signal for the SAW sensor 4 and the sample rate SR of the A / D converter 35 need only satisfy the above relational expression K, the degree of freedom in selecting the frequency F and the sample rate SR is high. , Can increase the degree of design freedom. Therefore, it can be applied to various SAW sensors 4 and measurement objects.

以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、直交検波回路7においてI値とQ値を所定時間積分してから上位制御部6に入力しているが、サンプルレートごとにI値とQ値を上位制御部6に入力してもよい。すなわち、図5に示すように、乗算と等価な論理回路75、76と積分器(またはLPF)77、78を分離し、積分器77、78として1次のIIR(Infinite Impulse Responce、無限インパルス応答)型デジタルフィルタなどを用いて連続的に積分する。そして、第1の論理回路75からの出力値(I値)が第1の積分器77に入力される度に、第1の積分器77内のI値を上位制御部6に入力するとともに、第2の論理回路76からの出力値(Q値)が第2の積分器78に入力される度に、第2の積分器78内のQ値を上位制御部6に入力する。これにより、リアルタイムに積分値を出力することができ、SAWセンサ4によって特性を測定するだけではなく、高速な制御装置としても適した装置にすることが可能となる。   Although the embodiment of the present invention has been described above, the specific configuration is not limited to the above embodiment, and even if there is a design change or the like without departing from the gist of the present invention, Included in the invention. For example, in the above embodiment, the I value and the Q value are integrated for a predetermined time in the quadrature detection circuit 7 and then input to the upper control unit 6, but the I value and the Q value are input to the upper control unit for each sample rate. 6 may be entered. That is, as shown in FIG. 5, logic circuits 75 and 76 equivalent to multiplication and integrators (or LPFs) 77 and 78 are separated, and first-order IIR (Infinite Impulse Response) and infinite impulse response are used as the integrators 77 and 78. ) Continuous integration using a digital filter. Each time the output value (I value) from the first logic circuit 75 is input to the first integrator 77, the I value in the first integrator 77 is input to the upper control unit 6, and Each time an output value (Q value) from the second logic circuit 76 is input to the second integrator 78, the Q value in the second integrator 78 is input to the upper control unit 6. As a result, the integral value can be output in real time, and not only the characteristics are measured by the SAW sensor 4, but also a device suitable as a high-speed control device can be achieved.

1 弾性表面波センサを備えた特性測定装置
2 発振器
3 アナログ回路
31 PLL回路(入力信号生成手段)
35 A/D変換器(変換手段)
4 SAWセンサ(弾性表面波センサ)
5 デジタル回路
51 2ビットカウンタ
6 上位制御部(CPU)
7 直交検波回路(直交検波手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Characteristic measuring apparatus provided with surface acoustic wave sensor 2 Oscillator 3 Analog circuit 31 PLL circuit (input signal generation means)
35 A / D converter (conversion means)
4 SAW sensor (surface acoustic wave sensor)
5 Digital circuit 51 2-bit counter 6 Host control unit (CPU)
7 Quadrature detection circuit (orthogonal detection means)

Claims (1)

所定の周波数の入力信号を弾性表面波センサに入力する入力信号生成手段と、
前記弾性表面波センサから出力される前記所定の周波数の出力信号を、アンダーサンプリングして所定のサンプルレートでデジタル信号に変換する変換手段と、
前記変換手段から出力されるデジタル信号をその位相に基づき、前記所定のサンプルレートに従ってプラスの同相成分信号と、プラスの直交成分信号、マイナスの同相成分信号と、マイナスの直交成分信号とに分け、該同相成分信号と該直交成分信号とをそれぞれ所定の時間積分する直交検波手段と、
を備え、
前記所定の周波数と前記所定のサンプルレートとは、
正の整数×所定のサンプルレート+所定のサンプルレート÷4
=所定の周波数
という関係を有する、ことを特徴とする弾性表面波センサを備えた特性測定装置。
An input signal generating means for inputting an input signal having a predetermined frequency to the surface acoustic wave sensor;
A conversion means for undersampling the output signal of the predetermined frequency output from the surface acoustic wave sensor and converting it to a digital signal at a predetermined sample rate;
The digital signal output from the conversion means is divided into a positive in- phase component signal, a positive quadrature component signal , a negative in-phase component signal, and a negative quadrature component signal according to the predetermined sample rate based on the phase , Quadrature detection means for integrating each of the in-phase component signal and the quadrature component signal for a predetermined time;
With
The predetermined frequency and the predetermined sample rate are:
Positive integer x predetermined sample rate + predetermined sample rate ÷ 4
A characteristic measuring device having a surface acoustic wave sensor characterized by having a predetermined frequency relationship.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP6478087B2 (en) * 2014-06-12 2019-03-06 日本無線株式会社 Transmission / reception system and reception apparatus
JP6260918B2 (en) * 2014-11-28 2018-01-24 ボールウェーブ株式会社 Electric signal processor
JP6653960B2 (en) * 2016-03-15 2020-02-26 日本無線株式会社 Measurement system using SAW sensor
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JP6976645B2 (en) * 2017-07-04 2021-12-08 日本無線株式会社 Characteristic measuring device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5763283A (en) * 1994-10-12 1998-06-09 Sandia Corporation Method and apparatus for phase for and amplitude detection
JP4321919B2 (en) * 1999-07-26 2009-08-26 古野電気株式会社 Signal processing method

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