JP6554137B2 - 測定装置およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、送信機の特性測定を行う測定装置およびプログラムに関する。

ＦＭ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）変調された信号を出力するＦＭ送信機には、所定の期間毎に点検（特性測定）を行い、報告することが法令（電波法および無線設備規則など）により義務付けられている。従来、ＦＭ送信機の特性測定は、信号発生器、直線検波器、ステレオ復調器などの複数の機器を用いて行うのが一般的であった（例えば、非特許文献１参照）。

「最新の放送技術−カラーテレビ・ＵＨＦテレビ・ＦＭ放送−」， p.420-432，付録３ ステレオ放送の送信設備特性測定方法，昭和４３年１１月２５日

上述したように、従来、ＦＭ送信機の特性測定には、複数の機器が用いられていた。そのため、特性測定の際には、各機器の操作に加えて、機器間の接続変更などを行う必要があり、特性測定の作業の煩雑化を招いていた。また、特性測定に用いられる機器には、大型・高重量のものが多く、ＦＭ送信機毎に測定環境を構築するには、機器の運搬や設置が困難であった。

本発明の目的は、上述した課題を解決し、送信機の特性測定の簡素化および測定環境の小型化を図ることができる測定装置およびプログラムを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係る測定装置は、ＦＭ変調された信号またはＡＭ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）変調された信号を出力する送信機の特性測定を行う測定装置であって、任意の波形、振幅および周波数を有するデジタル音声信号を生成する信号発生部と、前記信号発生部により生成されたデジタル音声信号に基づく試験信号の前記送信機への入力に応じて、前記送信機から出力された信号が直交復調された直交復調データに基づき、前記特性測定を行い、測定結果を出力する測定処理部と、を備え、前記信号発生部および前記測定処理部が、同じコンピュータ上に実装されている。

また、本発明に係る測定装置において、前記送信機は、ＦＭ変調された信号を出力するＦＭ送信機であり、前記測定処理部は、前記直交復調データをＩ軸信号とＱ軸信号とに分離するＩＱ分離部と、前記ＩＱ分離部により分離されたＩ軸信号とＱ軸信号との偏角の計算、および、該計算した偏角の数値微分により、前記Ｉ軸信号および前記Ｑ軸信号のＦＭ復調を行うＦＭ復調部と、前記ＦＭ復調部によるＦＭ復調により得られたＦＭ復調信号から周波数偏移量を計算し、該計算した周波数偏移量を前記測定結果として出力する周波数偏移量計算部と、を備えることが好ましい。

また、本発明に係る測定装置において、前記送信機は、ＦＭ変調された信号を出力するＦＭ送信機であり、前記ＦＭ送信機は、前記試験信号に対するステレオ変調を行った後、前記ＦＭ変調を行い、前記測定処理部は、前記直交復調データをＩ軸信号とＱ軸信号とに分離するＩＱ分離部と、前記ＩＱ分離部により分離されたＩ軸信号とＱ軸信号との偏角の計算、および、該計算した偏角の数値微分により、前記Ｉ軸信号および前記Ｑ軸信号のＦＭ復調を行うＦＭ復調部と、前記ＦＭ復調部によるＦＭ復調により得られたＦＭ復調信号に対してステレオ復調を行い、測定音声信号を取得するステレオ復調部と、前記ステレオ復調部により取得された測定音声信号の音声レベル、および、前記測定音声信号から前記試験信号に相当する基準信号を減算したノイズ成分の二乗平均平方根（ＲＭＳ：Ｒｏｏｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ）と、前記基準信号との比である第１の全高調波歪率（ＴＨＤ＋Ｎ（Ｔｏｔａｌ Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ ｐｌｕｓ Ｎｏｉｓｅ））の少なくとも一方を計算し、前記測定結果として出力する第１の計算部と、を備えることが好ましい。

また、本発明に係る測定装置において、前記ＦＭ送信機は、前記ステレオ変調により、前記試験信号を、パイロット信号と、ステレオ音声の左音声信号と右音声信号との和信号と、前記左音声信号と前記右音声信号との差信号に基づき、前記パイロット信号の２倍の周波数の副搬送波を変調した信号とを重畳した信号に変換し、前記測定処理部は、前記ＦＭ復調信号に対するダウンサンプリング処理を行う第１のリサンプリング部と、前記第１のリサンプリング部によるダウンサンプリング処理後の信号に対して、ポリフェーズフィルタ処理を行い、所定周波数よりも高周波成分を除去する第１のポリフェーズフィルタ部と、前記第１のポリフェーズフィルタ部によるポリフェーズフィルタ処理後の信号から前記パイロット信号を検出するパイロット信号検出部と、前記第１のポリフェーズフィルタ部によるポリフェーズフィルタ処理後の信号から、前記パイロット信号検出部により検出されたパイロット信号を除去するパイロット信号除去部と、前記パイロット信号検出部により検出されたパイロット信号と振幅および位相が同期し、前記パイロット信号の周波数の２倍の周波数のステレオ復調用信号を生成するステレオ復調用信号生成部と、前記パイロット信号除去部によるパイロット信号の除去後の信号に対するダウンサンプリング処理を行う第２のリサンプリング部と、前記第２のリサンプリング部によるダウンサンプリング処理後の信号に対して、ポリフェーズフィルタ処理を行い、所定周波数よりも高周波成分を除去する第２のポリフェーズフィルタ部と、をさらに備え、前記ステレオ復調部は、前記第２のポリフェーズフィルタ部によるポリフェーズフィルタ処理後の信号に対して、前記ステレオ復調用信号生成部により生成されたステレオ復調用信号を用いてステレオ復調を行うことが好ましい。

また、本発明に係る測定装置において、前記ステレオ復調部は、前記ＦＭ復調信号として前記左音声信号と前記右音声信号とを取得し、前記左音声信号の音声レベルと前記右音声信号の音声レベルとの差であるステレオ左右分離度を計算し、該計算したステレオ左右分離度を前記測定結果として出力することが好ましい。

また、本発明に係る測定装置において、前記送信機は、ＦＭ変調された信号を出力するＦＭ送信機であり、前記測定処理部は、前記直交復調データをＩ軸信号とＱ軸信号とに分離するＩＱ分離部と、前記ＩＱ分離部により分離されたＩ軸信号およびＱ軸信号の絶対値を計算する絶対値計算により振幅データを取得する振幅変換部と、前記振幅変換部により取得された振幅データからキャリア成分を計算するキャリア成分計算部と、前記振幅変換部により取得された振幅データから、前記キャリア成分計算部により計算されたキャリア成分を除去したＡＭ復調信号を取得するキャリア成分除去部と、前記キャリア成分除去部により取得されたＡＭ復調信号の信号レベルを計算する信号レベル計算部と、前記キャリア成分計算部により計算されたキャリア成分のレベルと、前記信号レベル計算部により計算された前記ＡＭ復調信号の信号レベルとに基づき、残留振幅変調雑音を計算し、該計算した残留振幅変調雑音を前記測定結果として出力する残留振幅変調雑音計算部と、をさらに備えることが好ましい。

また、本発明に係る測定装置において、前記送信機は、ＡＭ変調された信号を出力するＡＭ送信機であり、前記測定処理部は、前記直交復調データをＩ軸信号とＱ軸信号とに分離するＩＱ分離部と、前記ＩＱ分離部により分離されたＩ軸信号およびＱ軸信号の絶対値を計算する絶対値計算により振幅データを取得する振幅変換部と、前記振幅変換部により取得された振幅データからキャリア成分を計算するキャリア成分計算部と、前記振幅変換部により取得された振幅データから、前記キャリア成分計算部により計算されたキャリア成分を除去したＡＭ復調信号を取得するキャリア成分除去部と、前記キャリア成分除去部により取得されたＡＭ復調信号の音声レベル、および、前記ＡＭ復調信号から前記試験信号に相当する基準信号を減算したノイズ成分の二乗平均平方根と、前記基準信号との比である第２の全高調波歪率の少なくとも一方を計算し、前記測定結果として出力する第２の計算部と、を備えることが好ましい。

また、本発明に係る測定装置において、前記試験信号を設定するための試験信号設定画面、および、前記測定結果を示す測定結果画面の少なくとも一方を表示部に表示することが好ましい。

また、上記課題を解決するため、本発明のプログラムは、ＦＭ変調された信号またはＡＭ変調された信号を出力する送信機の特性測定を行うためのプログラムであって、コンピュータに、任意の波形、振幅および周波数を有するデジタル音声信号を生成する処理と、
前記生成されたデジタル音声信号に基づく試験信号の前記送信機への入力に応じて、前記送信機から出力された信号が直交復調された直交復調データに基づき、前記特性測定を行い、測定結果を出力する処理と、を実行させる。

本発明に係る測定装置およびプログラムによれば、送信機の特性測定の簡素化および測定環境の小型化を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る測定装置の構成例を示す機能ブロック図である。 図１に示す信号発生部の構成例を示す機能ブロック図である。 図１に示す測定処理部の構成例を示す機能ブロック図である。 図１に示す測定装置が表示する試験信号設定画面の一例を示す図である。 図１に示す測定装置が表示する測定結果画面の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る測定装置１の構成例を示す機能ブロック図である。本実施形態に係る測定装置１は、ＦＭ送信機２の特性測定を行うための試験信号をＦＭ送信機２に入力し、試験信号の入力に応じてＦＭ送信機２から出力された信号により特性測定を行う。上述したように、ＦＭ送信機２の特性測定は法令により定められており、測定すべき種々の項目が定められている。本実施形態に係る測定装置１は、ＦＭ送信機２の特性測定で測定すべき種々の項目のうち、特に、周波数偏移量、復調音声レベル、全高調波歪率、残留振幅変調雑音およびステレオ左右分離度の少なくとも１つを測定する。

なお、周波数偏移量とは、ＦＭ変調による搬送波の周波数の無変調時からの変化分である。また、復調音声レベルとは、ＦＭ送信機２から出力された信号を復調して得られる音声信号のレベルである。また、全高調波歪率とは、ＦＭ送信機２に試験信号を入力した際に出力される信号を、ＦＭ復調、ステレオ復調することによって得られる測定音声信号から試験信号に相当する基準信号を減算したノイズ成分の二乗平均平方根と、基準信号との比をとったものである。また、残留振幅変調雑音とは、無変調時の搬送波に含まれる振幅変調雑音である。また、ステレオ左右分離度とは、ステレオ音声の左音声信号または右音声信号のいずれか一方をＦＭ送信機２に入力したときに、ＦＭ送信機２から出力される左音声信号の信号レベルと右音声信号の信号レベルとの差である。

図１に示す測定装置１は、信号発生部１１と、ＤＤ変換器１２と、ＤＡ変換器１３と、周波数コンバータ１４と、ソフトウェア受信機１５と、測定処理部１６とを備える。

信号発生部１１は、任意の波形、振幅および周波数を有するデジタル音声信号（ＷＡＶＥ（Ｗａｖｅｆｏｒｍ Ａｕｄｉｏ Ｆｉｌｅ Ｆｏｒｍａｔ）音声信号）を生成し、ＤＤ変換器１２に出力する。

ＤＤ変換器１２は、信号発生部１１から出力されたＷＡＶＥ音声信号を、ＤＤ変換（デジタル−デジタル変換）により所定の方式の信号、具体的には、ＡＥＳ／ＥＢＵ（Ａｕｄｉｏ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｏｃｉｅｔｙ／Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ Ｕｎｉｏｎ）方式の信号に変換する。そして、ＤＤ変換器１２は、試験信号としてデジタル音声信号をＦＭ送信機２に入力する場合には、生成したＡＥＳ／ＥＢＵ信号をＦＭ送信機２に入力する。また、ＤＤ変換器１２は、試験信号としてアナログ音声信号をＦＭ送信機２に入力する場合には、生成したＡＥＳ／ＥＢＵ信号をＤＡ変換器１３に出力する。

ＤＡ変換器１３は、ＤＤ変換器１２から出力されたデジタル音声信号であるＡＥＳ／ＥＢＵ信号を、ＤＡ変換（デジタル−アナログ変換）によりアナログ音声信号に変換し、ＦＭ送信機２に入力する。

信号発生部１１、ＤＤ変換器１２およびＤＡ変換器１３は、特性測定を行うための試験信号を生成し、ＦＭ送信機２に入力する信号生成部１７を構成する。また、ＤＤ変換器１２およびＤＡ変換器１３は、信号発生部１１により生成されたデジタル音声信号（ＷＡＶＥ音声信号）を、ＤＤ変換により所定の方式のデジタル音声信号（ＡＥＳ／ＥＢＵ信号）に変換して試験信号としてＦＭ送信機２に入力する、または、ＤＤ変換器１２により生成されたデジタル音声信号をＤＡ変換してアナログ音声信号に変換し、試験信号としてＦＭ送信機２に入力する変換部１８を構成する。

周波数コンバータ１４は、信号生成部１７からの試験信号の入力に応じてＦＭ送信機２から出力された無線周波数帯のＲＦ信号を、中間周波数帯の信号である中間周波数信号に変換して、ソフトウェア受信機１５に出力する。

ソフトウェア受信機１５は、周波数コンバータ１４から出力された中間周波数信号から直交復調データを生成し、測定処理部１６に出力する。

測定処理部１６は、ソフトウェア受信機１５から出力された直交復調データ（ＦＭ送信機２から出力された信号が直交復調されたデータ）に対してデジタル信号処理を行うことにより、ＦＭ送信機２の特性測定を行う。具体的には、測定処理部１６は、周波数偏移量、復調音声レベル、全高調波歪率、残留振幅雑音およびステレオ左右分離度の少なくとも１つを測定する。そして、測定処理部１６は、測定結果を図１においては不図示の表示部に表示するなどして出力する。

周波数コンバータ１４、ソフトウェア受信機１５および測定処理部１６は、試験信号の入力に応じてＦＭ送信機２から出力される信号に基づき、ＦＭ送信機２の特性測定を行い、測定結果を出力する測定部１９を構成する。

上述したように、信号発生部１１は、任意の波形、振幅および周波数を有するデジタル音声信号（ＷＡＶＥ音声信号）を出力する。また、測定処理部１６は、直交復調データに対してデジタル信号処理を行うことにより、ＦＭ送信機２の特性測定を行う。このように、本実施形態においては、信号発生部１１および測定処理部１６はデジタル信号を処理対象とする。このようなデジタル信号を対象とする処理は、汎用的なコンピュータでも処理可能である。そのため、信号発生部１１および測定処理部１６の処理を規定したプログラム（ソフトウェア）を、汎用的なコンピュータ２０（例えば、ノート型のパーソナルコンピュータ）に実装することで、信号発生部１１および測定処理部１６の処理を汎用的なコンピュータ２０上で実行することができる。

したがって、本実施形態においては、信号発生部１１および測定処理部１６の処理を実行するためのプログラムが実装されたコンピュータ２０、ＤＤ変換器１２、ＤＡ変換器１３、周波数コンバータ１４およびソフトウェア受信機１５を用いることで、ＦＭ送信機２の特性測定を行うことができる。

そのため、従来のＦＭ送信機２の特性測定のように、信号発生器、直線検波器、ステレオ復調器などの機器を用いる必要が無い。したがって、各機器の操作、および、機器間の接続変更などの煩雑な作業を行う必要がなくなり、特性測定の簡素化を図ることができる。

また、ＤＤ変換器１２、ＤＡ変換器１３、周波数コンバータ１４およびソフトウェア受信機１５は一般に、市販の小型・軽量な装置で構成することができる。そのため、測定装置１は、例えば、汎用的なノート型のパーソナルコンピュータであるコンピュータ２０と、これらの小型・軽量な装置とで構成することができるので、測定環境の小型化を図ることができる。

次に、信号発生部１１および測定処理部１６の構成について説明する。なお、上述したように、ＤＤ変換器１２、ＤＡ変換器１３、周波数コンバータ１４およびソフトウェア受信機１５は、市販の装置で構成することができるため、説明を省略する。

まず、信号発生部１１の構成について説明する。図２は、信号発生部１１の構成例を示す機能ブロック図である。

図２に示す信号発生部１１は、波形選択部１０１と、振幅選択部１０２と、周波数選択部１０３と、ＷＡＶＥフォーマット音声データ生成部１０４とを備える。

波形選択部１０１は、例えば、後述する試験信号設定画面上で設定された試験信号の波形に対応する波形を選択し、ＷＡＶＥフォーマット音声データ生成部１０４に出力する。波形は、例えば、正弦波、方形波、三角波、ノコギリ波などから選択することができる。振幅選択部１０２は、例えば、後述する試験信号設定画面上で設定された試験信号の振幅に対応する振幅を選択し、ＷＡＶＥフォーマット音声データ生成部１０４に出力する。周波数選択部１０３は、例えば、後述する試験信号設定画面上で設定された試験信号の周波数に対応する周波数を選択し、ＷＡＶＥフォーマット音声データ生成部１０４に出力する。

ＷＡＶＥフォーマット音声データ生成部１０４は、波形選択部１０１により選択された波形、振幅選択部１０２により選択された振幅および周波数選択部１０３により選択された周波数を有するデジタル音声信号を生成し、ＷＡＶＥ音声信号としてＤＤ変換器１２に出力する。

次に、測定処理部１６の構成について説明する。図３は、測定処理部１６の構成例を示す機能ブロック図である。なお、ＦＭ送信機２は、試験信号に対するステレオ変調およびＦＭ変調を行う。ステレオ変調により、試験信号からステレオ複合信号（コンポジット信号）が生成される。コンポジット信号は、パイロット信号と、主チャンネル信号と、副チャンネル信号とを重畳した信号である。パイロット信号は、１９ｋＨｚの信号である。主チャンネル信号は、ステレオ音声の左音声信号と右音声信号との和信号である。副チャンネル信号は、３８ｋＨｚの副搬送波を左音声信号と右音声信号との差信号で変調した信号である。

図３に示す測定処理部１６は、ＩＱ分離部２０１と、ＲＦ変換部２０２と、ＦＭ復調部２０３と、アパーチャ補正部２０４，２０９と、周波数偏移量計算部２０５と、フィルタ部２０６と、リサンプリング部２０７，２１３，２２５と、ポリフェーズフィルタ部２０８，２１４と、パイロット信号検出部２１０と、パイロット信号除去部２１１と、３８ｋＨｚ信号生成部２１２と、ステレオ復調部２１５と、ディエンファシス部２１６と、ＦＭ音声信号データ生成部２１７と、ＦＭ音声レベル計算部２１８と、ＦＭ音声歪率計算部２１９と、振幅変換部２２０と、キャリア成分計算部２２１と、キャリア成分除去部２２２と、ＡＭ復調信号レベル計算部２２３と、残留振幅変調雑音計算部２２４と、ＨＰＦ（Ｈｉｇｈ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）部２２６と、遅延処理部２２７と、ＡＭ音声信号データ生成部２２８と、ＡＭ音声レベル計算部２２９と、ＡＭ音声歪率計算部２３０とを備える。

ＩＱ分離部２０１は、ソフトウェア受信機１５から出力された直交復調データを、Ｉ軸信号とＱ軸信号とに分離し、分離したＩ軸信号およびＱ軸信号をＲＦ変換部２０２、ＦＭ復調部２０３および振幅変換部２２０に出力する。

ＲＦ変換部２０２は、ＩＱ分離部２０１から出力されたＩ軸信号およびＱ軸信号に対する絶対値計算に基づき、ＲＦ信号データに変換する。

ＦＭ復調部２０３は、ＩＱ分離部２０１から出力されたＩ軸信号とＱ軸信号との偏角（Ａｒｃｔａｎ（Ｑ／Ｉ））を計算する偏角計算処理および計算した偏角を数値微分する数値微分処理を行うことで、Ｉ軸信号およびＱ軸信号のＦＭ復調を行う。偏角計算処理および数値微分処理によりＦＭ復調を行うことで、従来の直線検波器と同等以上の直線性を得ることができる。ＦＭ復調部２０３は、ＦＭ復調により得られたＦＭ復調信号をアパーチャ補正部２０４に出力する。

アパーチャ補正部２０４は、ＦＭ復調部２０３から出力されたＦＭ復調信号に対して、アパーチャ補正を行う。ＦＭ復調信号では、高周波帯域の信号が減衰することがある（アパーチャ効果）。アパーチャ補正部２０４は、高周波帯域における信号の減衰を補正するような補正（アパーチャ補正）を行う。アパーチャ補正部２０４は、アパーチャ補正後のＦＭ復調信号を周波数偏移量計算部２０５およびフィルタ部２０６に出力する。

周波数偏移量計算部２０５は、アパーチャ補正部２０４から出力された信号（アパーチャ補正後のＦＭ復調信号）から周波数偏移量を計算し、計算した周波数偏移量をＦＭ送信機２の特性測定の測定結果として出力する。

フィルタ部２０６は、アパーチャ補正部２０４から出力された信号（アパーチャ補正後のＦＭ復調信号）に対して、ＬＰＦ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）処理およびＨＰＦ処理を行い、処理後の信号をリサンプリング部２０７に出力する。

リサンプリング部２０７（第１のリサンプリング部）は、以降のブロックでの処理に適したデータにするため、フィルタ部２０６から出力された信号に対して、リサンプリング処理（ダウンサンプリング処理）を行い、リサンプリング処理後の信号をポリフェーズフィルタ部２０８に出力する。

ポリフェーズフィルタ部２０８（第１のポリフェーズフィルタ部）は、リサンプリング部２０７から出力された信号（リサンプリング部２０７によるリサンプリング処理後の信号）に対して、リサンプリング処理で生じたエイリアシング（折り返し信号）を除去するために、ポリフェーズフィルタ処理を行い、所定周波数よりも高周波成分を除去する（ＬＰＦ処理を行う）。

所定周波数よりも高周波成分を除去する場合、ＬＰＦを用いることも考えられる。しかしながら、ＬＰＦを用いてエイリアシングを除去する場合、複数段のＬＰＦを設ける必要がある。複数段のＬＰＦ処理は、処理負荷が大きいため、汎用的なコンピュータ２０上で実行しようとすると、コンピュータの処理能力が不足してしまう。一方、本実施形態のように、ＬＰＦ型のポリフェーズフィルタ処理を行うことで、ＬＰＦ一段あたりの処理負荷は約１／４に軽減する。そのため、汎用的なコンピュータ２０上でも測定処理部１６の処理を実行させることが可能となる。

ポリフェーズフィルタ部２０８は、ポリフェーズフィルタ処理後の信号をアパーチャ補正部２０９に出力する。

アパーチャ補正部２０９は、ポリフェーズフィルタ部２０８から出力された信号に対して、アパーチャ補正を行う。リサンプリング部２０７によるリサンプリング処理により、高周波帯域の信号が減衰することがある。アパーチャ補正部２０９は、リサンプリング処理による高周波帯域の信号の減衰を補正するような補正（アパーチャ補正）を行う。アパーチャ補正部２０９は、アパーチャ補正後の信号をパイロット信号検出部２１０およびパイロット信号除去部２１１に出力する。

パイロット信号検出部２１０は、アパーチャ補正部２０９から出力された信号からパイロット信号を検出し、検出したパイロット信号をパイロット信号除去部２１１および３８ｋＨｚ信号生成部２１２に出力する。ここで、パイロット信号検出部２１０は、ソフトウェア処理により実現されるＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）を用いて、パイロット信号を検出する。具体的には、ＰＬＬのフィードバックを、パイロット信号と同じ周波数および位相に同期するように制御することで、パイロット信号を検出する。

パイロット信号除去部２１１は、アパーチャ補正部２０９から出力された信号から、パイロット信号検出部２１０により検出されたパイロット信号を除去して、リサンプリング部２１３に出力する。

３８ｋＨｚ信号生成部（ステレオ復調用信号生成部）２１２は、パイロット信号検出部２１０により検出されたパイロット信号と振幅および位相が同期し、パイロット信号の周波数の２倍の周波数（３８ｋＨｚ）のステレオ復調用信号を生成し、ステレオ復調部２１５に出力する。

リサンプリング部２１３（第２のリサンプリング部）は、以降のブロックでの処理に適したデータにするため、パイロット信号除去部２１１から出力された信号に対して、リサンプリング（ダウンサンプリング）処理を行い、リサンプリング処理後の信号をポリフェーズフィルタ部２１４に出力する。

このように本実施形態においては、複数回のリサンプリング処理（ダウンサンプリング処理）を行うマルチレートサンプリング処理を行っている。マルチレートサンプリング処理を行うことで、各ブロックでの処理対象の信号のサンプリングレートを適切に設定することができ、測定精度を維持しつつ、汎用的なコンピュータ２０上で特性測定が行うことができる。

ポリフェーズフィルタ部２１４（第２のポリフェーズフィルタ部）は、リサンプリング部２１３から出力された信号（リサンプリング部２１３によるリサンプリング処理後の信号）に対して、リサンプリング処理で生じたエイリアシング（折り返し信号）を除去するために、ポリフェーズフィルタ処理を行う。そして、ポリフェーズフィルタ部２１４は、ポリフェーズフィルタ処理後の信号をステレオ復調部２１５に出力する。上述したように、ポリフェーズフィルタ処理を用いることで、処理負荷の増加を抑制することができる。

ステレオ復調部２１５は、ポリフェーズフィルタ部２１４から出力された信号に対して、３８ｋＨｚ信号生成部２１２により生成されたステレオ復調用信号を用いてステレオ復調を行い、ステレオ復調データ（ステレオ音声の左音声信号および右音声信号）を取得する。ステレオ復調部２１５は、取得したステレオ復調データをディエンファシス部２１６に出力する。なお、図３においては記載を省略するが、ステレオ復調により得られた左音声信号の信号レベルと、右音声信号の信号レベルとの差により、ステレオ左右分離度を求めることができる。

ディエンファシス部２１６は、ステレオ復調部２１５から出力されたステレオ復調データに対して、高周波成分を抑制するディエンファシス処理を行い、ディエンファシス処理後の信号（測定音声信号）をＦＭ音声信号データ生成部２１７、ＦＭ音声レベル計算部２１８およびＦＭ音声歪率計算部２１９に出力する。

ＦＭ音声信号データ生成部２１７は、ディエンファシス部２１６から出力された測定音声信号（ディエンファシス処理後のステレオ復調データ）をＦＭ音声信号データに変換する。

ＦＭ音声レベル計算部２１８は、ディエンファシス部２１６から出力された測定音声信号の復調音声レベル（ＦＭ音声レベル）を計算し、計算したＦＭ音声レベル（第１の音声レベル）をＦＭ送信機２の特性測定の測定結果として出力する。

ＦＭ音声歪率計算部２１９は、ディエンファシス部２１６から出力された測定音声信号の全高調波歪率（ＦＭ音声歪率（ＴＨＤ＋Ｎ））を計算する。具体的には、ＦＭ音声歪率計算部２１９は、測定音声信号から信号生成部１７の出力（試験信号）に相当する基準信号を減算してノイズ成分を求める。そして、ＦＭ音声歪率計算部２１９は、ノイズ成分の二乗平均平方根と、基準信号との比を全高調波歪率（ＦＭ音声歪率（ＴＨＤ＋Ｎ））として計算する。

全高調波歪率を求める場合、測定音声信号に対するＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）により得られるスペクトルを用いて、全高調波歪率を計算する方法もある。しかしながら、この方法では、分解能周波数の倍数でないと、精度よく測定することができない。一方、本実施形態のように、測定音声信号から基準信号を減算してノイズ成分を求め、ノイズ成分のＲＭＳと、全波（ノイズ成分および基準信号）のＲＭＳとの比により全高調波歪率を求めることで、精度よく測定することができる。

さらに、本実施形態においては、ＦＭ音声歪率計算部２１９は、基準信号の生成にソフトウェア処理により実現されるＰＬＬを用いる。ＰＬＬの設定周波数は、測定音声信号のＦＦＴ結果から最も振幅の大きい周波数に設定する。こうすることで、任意の基準信号に対して全高調波歪率を求めることができる。

ＦＭ音声歪率計算部２１９は、計算したＦＭ音声歪率（第１の全高調波歪率）をＦＭ送信機２の特性測定の測定結果として出力する。

ＦＭ音声レベル計算部２１８およびＦＭ音声歪率計算部２１９は、測定音声信号の復調音声レベル（ＦＭ音声レベル）および全高調波歪率（ＦＭ音声歪率（ＴＨＤ＋Ｎ））の少なくとも一方を計算し、測定結果として出力する第１の計算部２３１を構成する。

振幅変換部２２０は、ＩＱ分離部２０１から出力されたＩ軸信号およびＱ軸信号の絶対値を計算する絶対値計算により振幅データを取得する。振幅変換部２２０は、所得した振幅データをキャリア成分計算部２２１およびキャリア成分除去部２２２に出力する。

キャリア成分計算部２２１は、振幅変換部２２０から出力された振幅データからキャリア成分（搬送波成分）を計算し、キャリア成分除去部２２２および残留振幅変調雑音計算部２２４に出力する。

キャリア成分除去部２２２は、振幅変換部２２０から出力された振幅データから、キャリア成分計算部２２１により計算されたキャリア成分を除去し、キャリア成分除去後の信号（ＡＭ復調信号）をＡＭ復調信号レベル計算部２２３およびリサンプリング部２２５に出力する。

ＡＭ復調信号レベル計算部（信号レベル計算部）２２３は、キャリア成分除去部２２２から出力されたＡＭ復調信号の信号レベルを計算し、残留振幅変調雑音計算部２２４に出力する。

残留振幅変調雑音計算部２２４は、キャリア成分計算部２２１により計算されたキャリア成分のレベルおよびＡＭ復調信号レベル計算部２２３により計算されたＡＭ復調信号の信号レベルに基づき、残留振幅変調雑音を計算する。残留振幅変調雑音計算部２２４は、計算した残留振幅変調雑音をＦＭ送信機２の特性測定の測定結果として出力する。

上述した各ブロックの処理により、ＦＭ送信機２の特性測定において測定すべき項目に含まれる周波数偏移量、復調音声レベル、全高調波歪率（ＴＨＤ＋Ｎ）、残留振幅変調雑音およびステレオ左右分離度を測定することができる。ここで、本実施形態に係る測定装置１は、ＡＭ変調された信号を出力するＡＭ送信機の特性測定にも用いることができる。以下で説明する各ブロックは主に、ＡＭ送信機の特性測定に用いられるブロックである。なお、ＡＭ送信機の特性測定の場合には当然、ＦＭ送信機２ではなく、測定対象のＡＭ送信機に試験信号が入力される。

リサンプリング部２２５は、以降のブロックでの処理に適したデータにするため、キャリア成分除去部２２２から出力されたＡＭ復調信号に対して、リサンプリング（ダウンサンプリング）処理を行い、リサンプリング処理後の信号をＨＰＦ部２２６に出力する。

ＨＰＦ部２２６は、リサンプリング部２２５から出力された信号（リサンプリング部２２５によるリサンプリング処理後のＡＭ復調信号）に対して、ＨＰＦ処理を行い、ＨＰＦ処理後の信号を遅延処理部２２７に出力する。

遅延処理部２２７は、ＦＭ音声信号データ生成部２１７、ＦＭ音声レベル計算部２１８およびＦＭ音声歪率計算部２１９の動作と、ＡＭ音声信号データ生成部２２８、ＡＭ音声レベル計算部２２９およびＡＭ音声歪率計算部２３０の動作とを同期させるために、ＨＰＦ部２２６から出力された信号に対する遅延処理を行う。そして、遅延処理部２２７は、遅延処理後の信号をＡＭ音声信号データ生成部２２８、ＡＭ音声レベル計算部２２９およびＡＭ音声歪率計算部２３０に出力する。

ＡＭ音声信号データ生成部２２８は、遅延処理部２２７から出力された信号（ＡＭ復調信号）をＡＭ音声信号データに変換する。

ＡＭ音声レベル計算部２２９は、遅延処理部２２７から出力された信号（ＡＭ復調信号）の復調音声レベル（ＡＭ音声レベル）を計算し、計算したＡＭ音声レベル（第２の音声レベル）を測定結果として出力する。

ＡＭ音声歪率計算部２３０は、遅延処理部２２７から出力された信号（ＡＭ復調信号）に基づき、全高調波歪率（ＡＭ音声歪率（ＴＨＤ＋Ｎ））を計算する。具体的には、ＡＭ音声歪率計算部２３０は、遅延処理部２２７から出力されたＡＭ復調信号から信号生成部１７の出力（試験信号）に相当する基準信号を減算してノイズ成分を求める。そして、ＡＭ音声歪率計算部２３０は、ノイズ成分のＲＭＳと、基準信号との比を全高調波歪率（ＡＭ音声歪率（ＴＨＤ＋Ｎ））として計算する。ＡＭ音声歪率計算部２３０は、計算したＡＭ音声歪率（第２の全高調波歪率）を測定結果として出力する。

ＡＭ音声レベル計算部２２９およびＦＭ音声歪率計算部２３０は、ＡＭ復調信号の復調音声レベル（ＡＭ音声レベル）および全高調波歪率（ＡＭ音声歪率（ＴＨＤ＋Ｎ））の少なくとも一方を計算し、測定結果として出力する第２の計算部２３２を構成する。

なお、上述した各種のフィルタ処理および補正処理は、後段のブロックでの処理に影響がない、あるいは、影響が小さければ、適宜、省略してもよい。

測定装置１は、測定処理部１６で得られた測定結果を示す測定結果画面や、ＦＭ送信機２に入力する試験信号を設定するための試験信号設定画面を、信号発生部１１および測定処理部１６の処理を実行するためのプログラムが実装されたコンピュータ２０が備える表示部あるいはコンピュータ２０に接続された表示部などに表示してもよい。

図４は、測定装置１が表示する試験信号設定画面の一例を示す図である。

図４では、試験信号としてデジタル音声信号を設定する場合の試験信号設定画面４０１、および、試験信号としてアナログ音声信号を設定する場合の試験信号設定画面４０２を示している。

図４に示すように、試験信号設定画面４０１，４０２には、試験信号の出力レベルを設定するためのレベル設定部４０３、試験信号の周波数を設定するための周波数設定部４０４、試験信号の波形（例えば、正弦波、三角波、方形波あるいはノコギリ波など）を設定するための波形設定部４０５、左音声信号および右音声信号の位相を反転させるか否かを設定する位相反転設定部４０６、および、左音声信号および右音声信号の出力のＯＮ／ＯＦＦを設定する出力ＯＮ／ＯＦＦ設定部４０７などが含まれる。

試験信号設定画面４０１，４０２の表示に従い、試験信号の波形、周波数などがキーボード、タッチパネルなどの入力装置を介して入力されることで、信号生成部１７から入力に応じた試験信号が出力される。

図５は、測定装置１が表示する測定結果画面５０１の一例を示す図である。

図５に示すように、測定結果画面５０１には、周波数偏移量を示す周波数偏移量表示部５０２、復調音声レベルおよび全高調波歪率を示す復調音声レベル／全高調波歪率表示部５０３、残留振幅変調雑音を示す残留振幅変調雑音表示部５０４、フィルタ処理のフィルタ周波数やディエンファシス処理の有無などの測定条件を設定する測定条件設定部５０５、および、ＦＭ音声信号データおよびＡＭ音声信号データの波形の記録および記録の停止を設定するための波形収録設定部５０６などを含む。

なお、測定装置１は、測定音声信号に対するＦＦＴにより得られるスペクトルの波形を表示部に表示させる機能を備えていてもよい。また、測定装置１は、測定項目に応じて自動的に試験信号や測定条件を設定する機能を備えていてもよい。また、測定装置１は、プリンタに接続され、測定結果を所定の様式（法令で定められた様式）に変換してプリントアウトする機能を備えていてもよい。また、上述したように、本実施形態に係る測定装置１は、ＡＭ音声レベル、ＡＭ音声歪率なども測定することができるので、ＡＭ送信機の特性測定に用いることも可能である。

このように本実施形態においては、測定装置１は、任意の波形、振幅および周波数を有するデジタル音声信号を生成する信号発生部１１と、信号発生部１１により生成されたデジタル音声信号に基づく試験信号のＦＭ送信機２への入力に応じて、ＦＭ送信機２から出力された信号が直交復調された直交復調データに基づき、特性測定を行い、測定結果を出力する測定処理部１６とを備える。そして、信号発生部１１および測定処理部１６が、同じコンピュータ２０上に実装されている。

そのため、試験信号を生成するための信号発生器や、特性測定を行うための直線検波器、ステレオ復調器などの大型・高重量の機器が不要となるので、測定環境の小型化を図ることができるとともに、機器間の接続変更などが不要となるので、特性測定の操作の簡素化を図ることができる。

実施形態では特に触れていないが、コンピュータ２０に実装されるプログラムは、コンピュータ読取り可能媒体に記録されていてもよい。コンピュータ読取り可能媒体を用いれば、コンピュータにインストールすることが可能である。ここで、プログラムが記録されたコンピュータ読取り可能媒体は、非一過性の記録媒体であってもよい。非一過性の記録媒体は、特に限定されるものではないが、例えば、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭなどの記録媒体であってもよい。

本発明を図面および実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形または修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形または修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各ブロックなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数のブロックを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

１ 測定装置
２ ＦＭ送信機（送信機）
１１ 信号発生部
１２ ＤＤ変換器
１３ ＤＡ変換器
１４ 周波数コンバータ
１５ ソフトウェア受信機
１６ 測定処理部
１７ 信号生成部
１８ 変換部
１９ 測定部
２０ コンピュータ
１０１ 波形選択部
１０２ 振幅選択部
１０３ 周波数選択部
１０４ ＷＡＶＥフォーマット音声データ生成部
２０１ ＩＱ分離部
２０２ ＲＦ変換部
２０３ ＦＭ復調部
２０４，２０９ アパーチャ補正部
２０５ 周波数偏移量計算部
２０６ フィルタ部
２０７ リサンプリング部（第１のリサンプリング部）
２０８ ポリフェーズフィルタ部（第１のポリフェーズフィルタ部）
２１０ パイロット信号検出部
２１１ パイロット信号除去部
２１２ ３８ｋＨｚ信号生成部
２１３ リサンプリング部（第２のリサンプリング部）
２１４ ポリフェーズフィルタ部（第２のポリフェーズフィルタ部）
２１５ ステレオ復調部
２１６ ディエンファシス部
２１７ ＦＭ音声信号データ生成部
２１８ ＦＭ音声レベル計算部
２１９ ＦＭ音声歪率計算部
２２０ 振幅変換部
２２１ キャリア成分計算部
２２２ キャリア成分除去部
２２３ ＡＭ復調信号レベル計算部
２２４ 残留振幅変調雑音計算部
２２５ リサンプリング部
２２６ ＨＰＦ部
２２７ 遅延処理部
２２８ ＡＭ音声信号データ生成部
２２９ ＡＭ音声レベル計算部
２３０ ＡＭ音声歪率計算部
２３１ 第１の計算部
２３２ 第２の計算部
４０１，４０２ 試験信号設定画面
４０３ レベル設定部
４０４ 周波数設定部
４０５ 波形設定部
４０６ 位相反転設定部
４０７ 出力ＯＮ／ＯＦＦ設定部
５０１ 測定結果画面
５０２ 周波数偏移量表示部
５０３ 復調音声レベル／全高調波歪率表示部
５０４ 残留振幅変調雑音表示部
５０５ 測定条件設定部
５０６ 波形収録設定部

Claims (9)

1. ＦＭ変調された信号またはＡＭ変調された信号を出力する送信機の特性測定を行う測定装置であって、
   任意の波形、振幅および周波数を有するデジタル音声信号を生成する信号発生部と、
   前記信号発生部により生成されたデジタル音声信号に基づく試験信号の前記送信機への入力に応じて、前記送信機から出力された信号が直交復調された直交復調データに基づき、前記特性測定を行い、測定結果を出力する測定処理部と、を備え、
   前記信号発生部および前記測定処理部が、同じコンピュータ上に実装されていることを特徴とする測定装置。
2. 請求項１に記載の測定装置において、
   前記送信機は、ＦＭ変調された信号を出力するＦＭ送信機であり、
   前記測定処理部は、
   前記直交復調データをＩ軸信号とＱ軸信号とに分離するＩＱ分離部と、
   前記ＩＱ分離部により分離されたＩ軸信号とＱ軸信号との偏角の計算、および、該計算した偏角の数値微分により、前記Ｉ軸信号および前記Ｑ軸信号のＦＭ復調を行うＦＭ復調部と、
   前記ＦＭ復調部によるＦＭ復調により得られたＦＭ復調信号から周波数偏移量を計算し、該計算した周波数偏移量を前記測定結果として出力する周波数偏移量計算部と、を備えることを特徴とする測定装置。
3. 請求項１に記載の測定装置において、
   前記送信機は、ＦＭ変調された信号を出力するＦＭ送信機であり、
   前記ＦＭ送信機は、前記試験信号に対するステレオ変調を行った後、前記ＦＭ変調を行い、
   前記測定処理部は、
   前記直交復調データをＩ軸信号とＱ軸信号とに分離するＩＱ分離部と、
   前記ＩＱ分離部により分離されたＩ軸信号とＱ軸信号との偏角の計算、および、該計算した偏角の数値微分により、前記Ｉ軸信号および前記Ｑ軸信号のＦＭ復調を行うＦＭ復調部と、
   前記ＦＭ復調部によるＦＭ復調により得られたＦＭ復調信号に対してステレオ復調を行い、測定音声信号を取得するステレオ復調部と、
   前記ステレオ復調部により取得された測定音声信号の音声レベル、および、前記測定音声信号から前記試験信号に相当する基準信号を減算したノイズ成分の二乗平均平方根と、前記基準信号との比である第１の全高調波歪率の少なくとも一方を計算し、前記測定結果として出力する第１の計算部と、を備えることを特徴とする測定装置。
4. 請求項３に記載の測定装置において、
   前記ＦＭ送信機は、前記ステレオ変調により、前記試験信号を、パイロット信号と、ステレオ音声の左音声信号と右音声信号との和信号と、前記左音声信号と前記右音声信号との差信号に基づき、前記パイロット信号の２倍の周波数の副搬送波を変調した信号とを重畳した信号に変換し、
   前記測定処理部は、前記ＦＭ復調信号に対するダウンサンプリング処理を行う第１のリサンプリング部と、
   前記第１のリサンプリング部によるダウンサンプリング処理後の信号に対して、ポリフェーズフィルタ処理を行い、所定周波数よりも高周波成分を除去する第１のポリフェーズフィルタ部と、
   前記第１のポリフェーズフィルタ部によるポリフェーズフィルタ処理後の信号から前記パイロット信号を検出するパイロット信号検出部と、
   前記第１のポリフェーズフィルタ部によるポリフェーズフィルタ処理後の信号から、前記パイロット信号検出部により検出されたパイロット信号を除去するパイロット信号除去部と、
   前記パイロット信号検出部により検出されたパイロット信号と振幅および位相が同期し、前記パイロット信号の周波数の２倍の周波数のステレオ復調用信号を生成するステレオ復調用信号生成部と、
   前記パイロット信号除去部によるパイロット信号の除去後の信号に対するダウンサンプリング処理を行う第２のリサンプリング部と、
   前記第２のリサンプリング部によるダウンサンプリング処理後の信号に対して、ポリフェーズフィルタ処理を行い、所定周波数よりも高周波成分を除去する第２のポリフェーズフィルタ部と、をさらに備え、
   前記ステレオ復調部は、前記第２のポリフェーズフィルタ部によるポリフェーズフィルタ処理後の信号に対して、前記ステレオ復調用信号生成部により生成されたステレオ復調用信号を用いてステレオ復調を行うことを特徴とする測定装置。
5. 請求項４に記載の測定装置において、
   前記ステレオ復調部は、前記ＦＭ復調信号として前記左音声信号と前記右音声信号とを取得し、
   前記左音声信号の音声レベルと前記右音声信号の音声レベルとの差であるステレオ左右分離度を計算し、該計算したステレオ左右分離度を前記測定結果として出力することを特徴とする測定装置。
6. 請求項１に記載の測定装置において、
   前記送信機は、ＦＭ変調された信号を出力するＦＭ送信機であり、
   前記測定処理部は、
   前記直交復調データをＩ軸信号とＱ軸信号とに分離するＩＱ分離部と、
   前記ＩＱ分離部により分離されたＩ軸信号およびＱ軸信号の絶対値を計算する絶対値計算により振幅データを取得する振幅変換部と、
   前記振幅変換部により取得された振幅データからキャリア成分を計算するキャリア成分計算部と、
   前記振幅変換部により取得された振幅データから、前記キャリア成分計算部により計算されたキャリア成分を除去したＡＭ復調信号を取得するキャリア成分除去部と、
   前記キャリア成分除去部により取得されたＡＭ復調信号の信号レベルを計算する信号レベル計算部と、
   前記キャリア成分計算部により計算されたキャリア成分のレベルと、前記信号レベル計算部により計算された前記ＡＭ復調信号の信号レベルとに基づき、残留振幅変調雑音を計算し、該計算した残留振幅変調雑音を前記測定結果として出力する残留振幅変調雑音計算部と、をさらに備えることを特徴とする測定装置。
7. 請求項１に記載の測定装置において、
   前記送信機は、ＡＭ変調された信号を出力するＡＭ送信機であり、
   前記測定処理部は、
   前記直交復調データをＩ軸信号とＱ軸信号とに分離するＩＱ分離部と、
   前記ＩＱ分離部により分離されたＩ軸信号およびＱ軸信号の絶対値を計算する絶対値計算により振幅データを取得する振幅変換部と、
   前記振幅変換部により取得された振幅データからキャリア成分を計算するキャリア成分計算部と、
   前記振幅変換部により取得された振幅データから、前記キャリア成分計算部により計算されたキャリア成分を除去したＡＭ復調信号を取得するキャリア成分除去部と、
   前記キャリア成分除去部により取得されたＡＭ復調信号の音声レベル、および、前記ＡＭ復調信号から前記試験信号に相当する基準信号を減算したノイズ成分の二乗平均平方根と、前記基準信号との比である第２の全高調波歪率の少なくとも一方を計算し、前記測定結果として出力する第２の計算部と、を備えることを特徴とする測定装置。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の測定装置において、
   前記試験信号を設定するための試験信号設定画面、および、前記測定結果を示す測定結果画面の少なくとも一方を表示部に表示することを特徴とする測定装置。
9. ＦＭ変調された信号またはＡＭ変調された信号を出力する送信機の特性測定を行うためのプログラムであって、コンピュータに、
   任意の波形、振幅および周波数を有するデジタル音声信号を生成する処理と、
   前記生成されたデジタル音声信号に基づく試験信号の前記送信機への入力に応じて、前記送信機から出力された信号が直交復調された直交復調データに基づき、前記特性測定を行い、測定結果を出力する処理と、を実行させるプログラム。
   

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