JP7174793B2 - Signal analysis device and signal analysis method - Google Patents
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Description
本発明は、信号解析装置及び信号解析方法に関する。 The present invention relates to a signal analysis device and a signal analysis method.
従来、LTE(Long Term Evolution)、5G NR(New Radio)などの通信規格に規定された試験条件の下で、例えば基地局に設けられる機器や移動局の端末などの被測定物(DUT(Device Under Test))から送信される信号を受信して解析し、DUTの送信性能を調べる送信試験が行われている。 Conventionally, under test conditions specified in communication standards such as LTE (Long Term Evolution) and 5G NR (New Radio), devices under test (DUT (Device A transmission test is performed to check the transmission performance of the DUT by receiving and analyzing the signal transmitted from the Under Test).
例えば、3GPP(Third Generation Partnership Project)により規定されたOBUE(Operating Band Unwanted Emissions)測定では、変調信号の帯域を含めて帯域外の広帯域にわたってスプリアスなどの不要波を測定することが求められている(例えば5G NR 38.104, 38.141-1,2)。このような測定では、短い測定時間で信号を確実にキャプチャするという観点からは、掃引型の測定装置よりも、FFT(Fast Fourier Transform)型の測定装置の方が有利である。 For example, in OBUE (Operating Band Unwanted Emissions) measurement specified by 3GPP (Third Generation Partnership Project), it is required to measure spurious waves and other unwanted waves over a wide band outside the band including the band of the modulated signal ( e.g. 5G NR 38.104, 38.141-1,2). In such measurements, an FFT (Fast Fourier Transform) type measurement device is more advantageous than a sweep type measurement device from the viewpoint of reliably capturing signals in a short measurement time.
FFT型の測定装置を用いる場合であっても、例えばOBUE測定では、測定装置がサポートしている測定帯域幅よりも広い帯域の測定が必要となることがある。このような場合には、周波数方向にキャプチャを複数回行うことで周波数スパンを広げた広帯域のスペクトラム測定を行うことができる(例えば、特許文献1参照)。
Even when using an FFT-type measuring device, for example, in OBUE measurement, it may be necessary to measure a band wider than the measurement bandwidth supported by the measuring device. In such a case, it is possible to perform wideband spectrum measurement with a wide frequency span by performing multiple captures in the frequency direction (see
特許文献1には、広帯域の被測定信号を測定するために、被測定信号のチャンネル幅を複数の分割周波数範囲に分割し、複数の分割周波数範囲のそれぞれの測定結果を補正して結合することが開示されている。
In
特許文献1に記載の従来の技術にあっては、全体の周波数スパンである被測定信号のチャンネル幅を複数のセグメント(分割周波数範囲)に分割し、各セグメントの波形データから各セグメントのスペクトラムをFFT演算により算出し、各セグメントのスペクトラムを結合して全体のスペクトラムを取得している。しかしながら、適切な周波数特性を実現するための各セグメントの中心周波数のオフセットおよびスペクトラムの結合位置は、測定者が自力で計算しなければならず、最終的な広帯域のスペクトラム測定結果を得るための結合処理、描画処理等に関しても同様に自力で計算する必要があった。
In the prior art described in
また、通常、FFTを用いたスペクトラム解析では、エイリアシング(aliasing)を避けるためにLPF(Low Pass Filter)やBPF(Band Pass Filter)をかけた信号に対してFFT処理を行う。LPFやBPFの特性には、現実的にはリプル(ripple)や遷移域が存在するため、FFTで得られたスペクトラムにおける端の部分は精度が悪化してしまう問題もあった。 Also, in spectrum analysis using FFT, FFT processing is normally performed on a signal that has been LPF (Low Pass Filtered) or BPF (Band Pass Filtered) to avoid aliasing. Since the characteristics of the LPF and BPF actually include ripples and transition regions, there is also the problem of deterioration in accuracy at the edges of the spectrum obtained by FFT.
本発明は、従来の課題を解決するためになされたものであり、周波数方向にキャプチャを複数回行うことで周波数スパンを広げた広帯域のスペクトラム測定を行う場合であっても、高い精度でかつ容易に広帯域のスペクトラム測定を行うことができる信号解析装置及び信号解析方法を提供することを目的とする。 DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the conventional problems. It is an object of the present invention to provide a signal analysis apparatus and a signal analysis method capable of performing wideband spectrum measurement in a wide range of applications.
本発明の信号解析装置は、全体の周波数スパンを分割して得られる各セグメントの周波数帯域幅を設定する周波数帯域幅設定部(24)と、前記各セグメントの周波数帯域幅を基に前記各セグメントの中心周波数を設定する中心周波数設定部(23)と、前記各セグメントの中心周波数を基準に前記各セグメントの周波数帯域幅より広い所定の周波数帯域幅で被測定信号を受信しサンプリングして前記セグメントごとに波形データをキャプチャする波形データキャプチャ部(10)と、前記各セグメントの前記波形データにフーリエ変換処理を施し、前記セグメントごとのスペクトラムを取得するスペクトラム取得部(51)と、前記各セグメントの前記スペクトラムから周波数の両端の部分を除いて前記各セグメントの周波数帯域幅分のスペクトラムを抽出するスペクトラム抽出部(52)と、前記抽出した前記各セグメントのスペクトラムを結合して前記全体の周波数スパンに対応した全体のスペクトラムを得るスペクトラム結合部(53)と、を備え、前記周波数帯域幅設定部は、前記各セグメントの前記中心周波数より低い側の周波数帯域幅(BW n,L )と高い側の周波数帯域幅(BW n,H )を設定し、前記中心周波数設定部は、前記各セグメントの前記中心周波数より低い側の周波数帯域幅(BW n,L )と高い側の周波数帯域幅(BW n,H )に基づいて、中心セグメントの中心周波数からの、前記各セグメントの中心周波数のオフセット(CF n )を設定することを特徴とする。 The signal analysis apparatus of the present invention includes a frequency bandwidth setting unit (24) for setting the frequency bandwidth of each segment obtained by dividing the entire frequency span, and each segment based on the frequency bandwidth of each segment. and a center frequency setting unit (23) for setting the center frequency of each segment, receiving and sampling the signal under measurement in a predetermined frequency bandwidth wider than the frequency bandwidth of each segment based on the center frequency of each segment a waveform data capture unit (10) for capturing waveform data for each segment; a spectrum acquisition unit (51) for subjecting the waveform data of each segment to Fourier transform processing to obtain a spectrum for each segment; a spectrum extraction unit (52) for extracting a spectrum corresponding to the frequency bandwidth of each segment from the spectrum by excluding both end portions of the frequency; a spectrum combiner (53) for obtaining a corresponding overall spectrum , wherein the frequency bandwidth setting unit selects a frequency bandwidth (BW n,L ) on the lower side of the center frequency of each segment and on the higher side ; The frequency bandwidth (BW n, H ) of each segment is set, and the center frequency setting unit sets the frequency bandwidth (BW n, L ) on the lower side and the higher frequency bandwidth (BW n, H ), the offset (CF n ) of the center frequency of each segment from the center frequency of the center segment is set.
上述のように、本発明の信号解析装置は、周波数帯域幅設定部が、各セグメントの周波数帯域幅を設定し、スペクトラム抽出部が、各セグメントのスペクトラムから周波数の両端の部分を除いて各セグメントの周波数帯域幅分のスペクトラムを抽出し、スペクトラム結合部が、抽出された各セグメントのスペクトラムを結合するようになっている。この構成により、各セグメントの周波数帯域幅の端に対応するスペクトラムの結合位置を、従来のように測定者が自身で算出する必要がない。 As described above, in the signal analysis apparatus of the present invention, the frequency bandwidth setting section sets the frequency bandwidth of each segment, and the spectrum extraction section removes both ends of the frequency from the spectrum of each segment. , and the spectrum combining unit combines the extracted spectrums of each segment. This configuration eliminates the need for the operator to calculate the coupling position of the spectrum corresponding to the edge of the frequency bandwidth of each segment, unlike the conventional technique.
また、中心周波数設定部が、周波数帯域幅により設定された各セグメントの周波数帯域幅を基に、各セグメントの中心周波数を設定し、波形データキャプチャ部が、設定された各セグメントの中心周波数を基準に各セグメントの周波数帯域幅より広い所定の周波数帯域幅で被測定信号を受信しサンプリングして波形データをキャプチャするようになっている。この構成により、各セグメントの中心周波数を、従来のように測定者が自身で算出する必要はない。 Also, the center frequency setting unit sets the center frequency of each segment based on the frequency bandwidth of each segment set by the frequency bandwidth, and the waveform data capture unit uses the set center frequency of each segment as a reference. First, the signal under test is received and sampled at a predetermined frequency bandwidth wider than the frequency bandwidth of each segment to capture waveform data. This configuration eliminates the need for the user to calculate the center frequency of each segment by himself as in the conventional case.
また、スペクトラム抽出部が、セグメントごとに取得したスペクトラムから周波数の両端の部分を除いて各セグメントの周波数帯域幅分を抽出し、スペクトラム結合部が、抽出された各セグメントのスペクトラムを結合して全体の周波数スパンに対応した全体のスペクトラムを得るようになっている。この構成により、フーリエ変換により得られたスペクトラムのうち、周波数特性の悪化した両端の部分を除外することができる。このように、各セグメントの周波数帯域幅を適切に選択することにより、周波数特性が悪化している帯域のフーリエ変換結果を用いず、より良好な周波数特性の帯域のフーリエ変換結果を採用して全体のスペクトラムを得ることができる。 In addition, the spectrum extractor extracts the frequency bandwidth of each segment by excluding both ends of the frequency from the spectrum obtained for each segment, and the spectrum combiner combines the extracted spectrum of each segment to obtain a total to obtain the entire spectrum corresponding to the frequency span of . With this configuration, it is possible to exclude both end portions of the spectrum obtained by the Fourier transform, where the frequency characteristics are deteriorated. In this way, by appropriately selecting the frequency bandwidth of each segment, the Fourier transform result of the band with better frequency characteristics is adopted instead of the Fourier transform result of the band with deteriorated frequency characteristics, and the overall spectrum can be obtained.
よって、本発明の信号解析装置は、周波数方向にキャプチャを複数回行うことで周波数帯域幅を広げた広帯域のスペクトラム測定を行う場合であっても、広帯域のスペクトラム測定を高い精度でかつ容易に行うことができる。
また、本発明の信号解析装置は、各セグメントにて、中心周波数より低い側の周波数帯域幅と高い側の周波数帯域幅を設定できるので、波形データキャプチャ部やスペクトラム取得部等の周波数特性に適合したセグメント構成を設定できる。
Therefore, the signal analysis apparatus of the present invention can perform wideband spectrum measurement with high accuracy and ease even when wideband spectrum measurement is performed by widening the frequency bandwidth by performing capture multiple times in the frequency direction. be able to.
In addition, since the signal analysis apparatus of the present invention can set the frequency bandwidth on the lower side and the higher side than the center frequency in each segment, it is suitable for the frequency characteristics of the waveform data capture section, the spectrum acquisition section, etc. segment configuration can be set.
また、本発明の信号解析装置において、前記周波数帯域幅設定部は、前記各セグメントの周波数帯域幅の和が前記全体の周波数スパンに等しく、かつ、前記各セグメントの周波数帯域幅が前記波形データキャプチャ部でキャプチャ可能な周波数帯域幅より狭くなるように、前記各セグメントの周波数帯域幅を設定する構成であってもよい。 Also, in the signal analysis apparatus of the present invention, the frequency bandwidth setting unit is configured such that the sum of the frequency bandwidths of the segments is equal to the entire frequency span, and the frequency bandwidth of the segments is equal to the waveform data capture The frequency bandwidth of each segment may be set so as to be narrower than the frequency bandwidth that can be captured by the unit.
この構成により、本発明の信号解析装置は、信号解析装置の周波数特性を損なうことなく、各セグメントの周波数帯域幅を適切に設定することができる。 With this configuration, the signal analysis apparatus of the present invention can appropriately set the frequency bandwidth of each segment without impairing the frequency characteristics of the signal analysis apparatus.
また、本発明の信号解析装置において、前記中心周波数設定部は、次式
この構成により、本発明の信号解析装置は、中心周波数設定部が、中心セグメントの中心周波数からの、各セグメントの中心周波数のオフセットを正確に求めることができる。 With this configuration, in the signal analysis apparatus of the present invention, the center frequency setting section can accurately obtain the offset of the center frequency of each segment from the center frequency of the center segment.
また、本発明の信号解析装置において、前記各セグメントの周波数帯域幅に基づいて、前記各セグメントの波形データに適用する前記フーリエ変換処理のフーリエ変換ポイント数をセグメントごとに設定するフーリエ変換ポイント数設定部(25)をさらに備え、前記スペクトラム取得部(51)は、前記セグメントごとに設定されたフーリエ変換ポイント数に基づいてフーリエ変換処理を行う構成であってもよい。 Further, in the signal analysis apparatus of the present invention, Fourier transform point number setting for setting, for each segment, the number of Fourier transform points of the Fourier transform processing to be applied to the waveform data of each segment based on the frequency bandwidth of each segment. A section (25) may be further provided, and the spectrum acquisition section (51) may be configured to perform Fourier transform processing based on the number of Fourier transform points set for each of the segments.
この構成により、本発明の信号解析装置は、各セグメントで周波数分解能(RBW)を切り換えることができる。 With this configuration, the signal analysis apparatus of the present invention can switch the frequency resolution (RBW) for each segment.
また、本発明の信号解析装置において、前記フーリエ変換ポイント数設定部は、各セグメントにおけるトレースポイントの周波数分解能が互いに等しくなるように、各セグメントのフーリエ変換ポイント数を設定する構成であってもよい。 Further, in the signal analysis device of the present invention, the Fourier transform point number setting unit may be configured to set the number of Fourier transform points of each segment so that the frequency resolution of trace points in each segment is equal to each other. .
この構成により、本発明の信号解析装置は、全体の周波数スパンにおいてトレースポイントの周波数分解能が一定のスペクトラムを得ることができる。 With this configuration, the signal analysis apparatus of the present invention can obtain a spectrum with a constant frequency resolution of trace points over the entire frequency span.
また、本発明の信号解析装置は、前記スペクトラム取得部における前記フーリエ変換処理の周波数特性に基づいて、前記スペクトラム抽出部により抽出されるスペクトラムのトレースポイント数をセグメントごとに設定するトレースポイント数設定部(26)をさらに備え、前記スペクトラム抽出部は、前記セグメントごとに設定されたトレースポイント数に基づいてスペクトラムを抽出し、前記スペクトラム結合部は、前記各セグメントの端のトレースポイントをスペクトラムの結合位置として前記各セグメントのスペクトラムを結合する構成であってもよい。 Further, the signal analysis apparatus of the present invention further includes a trace point number setting unit that sets the number of trace points of the spectrum extracted by the spectrum extraction unit for each segment based on the frequency characteristics of the Fourier transform processing in the spectrum acquisition unit. (26), wherein the spectrum extractor extracts the spectrum based on the number of trace points set for each segment, and the spectrum combiner extracts the trace point at the end of each segment to the combining position of the spectrum. The spectrum of each segment may be combined as
この構成により、本発明の信号解析装置は、スペクトラム抽出部が、各セグメントのスペクトラムのうち周波数特性の良好な部分だけを適切に抽出し、スペクトラム結合部が、周波数特性の良好なスペクトラムを結合して全体のスペクトラムを生成することができるので、精度の高い広帯域のスペクトラムを得ることができる。 With this configuration, in the signal analysis apparatus of the present invention, the spectrum extractor appropriately extracts only portions of the spectrum with good frequency characteristics from the spectrum of each segment, and the spectrum combiner combines the spectra with good frequency characteristics. Since the entire spectrum can be generated by using a high-precision wideband spectrum, a wideband spectrum can be obtained.
また、本発明の信号解析装置は、前記波形データキャプチャ部により取得された波形データを格納する記憶部(30)と、前記記憶部に格納された波形データを用いて変調解析を行う変調解析部(40)とをさらに備え、前記スペクトラム取得部は、前記記憶部に格納された波形データにフーリエ変換処理を施し、セグメントごとのスペクトラムを取得する構成であってもよい。 Further, the signal analysis apparatus of the present invention includes a storage section (30) for storing the waveform data acquired by the waveform data capture section, and a modulation analysis section for performing modulation analysis using the waveform data stored in the storage section. (40), wherein the spectrum acquisition unit performs Fourier transform processing on the waveform data stored in the storage unit to acquire a spectrum for each segment.
この構成により、本発明の信号解析装置は、すべてのセグメントの波形データをリアルタイムに短時間でキャプチャして記憶部に格納しておき、その後にスペクトラム解析を行うことができる。また、記憶部に格納された同一の波形データを、スペクトラム解析と変調解析の両方に用いることができるので、効果的な解析ができる。 With this configuration, the signal analysis apparatus of the present invention can capture waveform data of all segments in a short period of time in real time, store them in the storage unit, and then perform spectrum analysis. Also, since the same waveform data stored in the storage section can be used for both spectrum analysis and modulation analysis, effective analysis can be performed.
また、本発明の信号解析装置において、前記中心周波数設定部は、前記各セグメントのトレースポイントの周波数分解能がすべてのセグメントで同じ場合、各セグメントの中心周波数を前記トレースポイントの周波数分解能の倍数に設定する構成であってもよい。 Further, in the signal analysis apparatus of the present invention, the center frequency setting unit sets the center frequency of each segment to a multiple of the frequency resolution of the trace points when the frequency resolution of the trace points of each segment is the same for all segments. It may be configured to
この構成により、本発明の信号解析装置は、中心周波数設定部が各セグメントの中心周波数を効率的に設定することができる。 With this configuration, in the signal analysis apparatus of the present invention, the center frequency setting section can efficiently set the center frequency of each segment.
また、本発明の信号解析装置において、前記中心周波数設定部は、前記各セグメントのトレースポイントの周波数分解能が少なくとも1つのセグメントで異なり、かつ、前記波形データキャプチャ部のサンプリングレートがすべてのセグメントで同じ場合、各セグメントの中心周波数を前記トレースポイントの周波数分解能の公倍数に設定する構成であってもよい。 Further, in the signal analysis apparatus of the present invention, the center frequency setting unit may set the frequency resolution of the trace points of each segment to be different in at least one segment, and the sampling rate of the waveform data capture unit to be the same in all segments. In this case, the center frequency of each segment may be set to a common multiple of the frequency resolution of the trace points.
この構成により、本発明の信号解析装置は、中心周波数設定部が各セグメントの中心周波数を効率的に設定することができる。 With this configuration, in the signal analysis apparatus of the present invention, the center frequency setting section can efficiently set the center frequency of each segment.
また、本発明の信号解析装置において、前記中心周波数設定部は、前記各セグメントのトレースポイントの周波数分解能が少なくとも1つのセグメントで異なり、かつ、前記波形データキャプチャ部のサンプリングレートが少なくとも1つのセグメントで異なり、かつ、前記サンプリングレートがセグメント間で2のべきの関係にある場合、各セグメントの中心周波数を前記トレースポイントの周波数分解能のうち最大のものの倍数に設定する構成であってもよい。 Further, in the signal analysis apparatus of the present invention, the center frequency setting section may set the frequency resolution of the trace points of the segments to be different in at least one segment, and the sampling rate of the waveform data capture section to be set in at least one segment. When the sampling rates are different and the sampling rates are in a power-of-two relationship between the segments, the center frequency of each segment may be set to a multiple of the maximum frequency resolution of the trace points.
この構成により、本発明の信号解析装置は、中心周波数設定部が各セグメントの中心周波数を効率的に設定することができる。 With this configuration, in the signal analysis apparatus of the present invention, the center frequency setting section can efficiently set the center frequency of each segment.
また、本発明の信号解析方法は、全体の周波数スパンを分割して得られる各セグメントの周波数帯域幅を設定するステップ(S3)と、前記各セグメントの周波数帯域幅を基に前記各セグメントの中心周波数を設定するステップ(S4)と、前記各セグメントの中心周波数を基準に前記各セグメントの周波数帯域幅より広い所定の周波数帯域幅で被測定信号を受信しサンプリングして前記セグメントごとに波形データをキャプチャするステップ(S5~S9)と、前記各セグメントの前記波形データにスペクトラム取得処理を施し、前記セグメントごとのスペクトラムを取得するステップ(S12)と、前記各セグメントの前記スペクトラムから周波数の両端の部分を除いて前記各セグメントの周波数帯域幅分のスペクトラムを抽出するステップ(S14)と、前記抽出した前記各セグメントのスペクトラムを結合して前記全体の周波数スパンに対応した全体のスペクトラムを得るステップ(S16)と、を含むことを特徴とする。 In addition, the signal analysis method of the present invention includes the step (S3) of setting the frequency bandwidth of each segment obtained by dividing the entire frequency span; setting a frequency (S4); receiving and sampling the signal under test in a predetermined frequency bandwidth wider than the frequency bandwidth of each segment based on the center frequency of each segment, and generating waveform data for each segment; capturing steps (S5 to S9); performing spectrum acquisition processing on the waveform data of each segment to acquire a spectrum for each segment (S12); The step of extracting the spectrum for the frequency bandwidth of each segment except for (S14), and the step of combining the extracted spectrum of each segment to obtain the entire spectrum corresponding to the entire frequency span (S16 ) and
上述のように、本発明の信号解析方法は、周波数帯域幅を設定するステップにおいて、各セグメントの周波数帯域幅を設定し、スペクトラムを抽出するステップにおいて、各セグメントのスペクトラムから周波数の両端の部分を除いて各セグメントの周波数帯域幅分のスペクトラムを抽出し、スペクトラムを結合するステップにおいて、抽出された各セグメントのスペクトラムを結合するようになっている。この構成により、各セグメントの周波数帯域幅の端に対応するスペクトラムの結合位置を、従来のように測定者が自身で算出する必要がない。 As described above, in the signal analysis method of the present invention, in the step of setting the frequency bandwidth, the frequency bandwidth of each segment is set, and in the step of extracting the spectrum, both ends of the frequency are extracted from the spectrum of each segment. In the step of extracting the spectrum for the frequency bandwidth of each segment except for the frequency bandwidth and combining the spectrum, the extracted spectrum of each segment is combined. This configuration eliminates the need for the operator to calculate the coupling position of the spectrum corresponding to the edge of the frequency bandwidth of each segment, unlike the conventional technique.
また、中心周波数を設定するステップにおいて、各セグメントの周波数帯域幅を基に各セグメントの中心周波数を設定し、波形データをキャプチャするステップにおいて、各セグメントの中心周波数を基準に所定の周波数帯域幅で被測定信号を受信しサンプリングして波形データをキャプチャするようになっている。この構成により、各セグメントの中心周波数を、従来のように測定者が自身で算出する必要はない。 In the step of setting the center frequency, the center frequency of each segment is set based on the frequency bandwidth of each segment, and in the step of capturing the waveform data, the center frequency of each segment is used as a reference for a predetermined frequency bandwidth. It receives and samples the signal under test to capture waveform data. This configuration eliminates the need for the user to calculate the center frequency of each segment by himself as in the conventional case.
また、スペクトラムを抽出するステップにおいて、各セグメントのスペクトラムから周波数の両端の部分を除いて各セグメントの周波数帯域幅分を抽出し、スペクトラムを結合するステップにおいて、抽出された各セグメントのスペクトラムを結合して全体の周波数スパンに対応した全体のスペクトラムを得るようになっている。この構成により、フーリエ変換により得られたスペクトラムのうち、周波数特性の悪化した両端の部分を除外することができる。このように、セグメントの周波数帯域幅を適切に選択することにより、周波数特性が悪化している帯域のフーリエ変換結果を用いず、より良好な周波数特性の帯域のフーリエ変換結果を採用して精度の高い全体のスペクトラムを得ることができる。 Also, in the step of extracting the spectrum, the frequency bandwidth of each segment is extracted by excluding both ends of the frequency from the spectrum of each segment, and in the step of combining the spectra, the extracted spectrum of each segment is combined. to obtain the entire spectrum corresponding to the entire frequency span. With this configuration, it is possible to exclude both end portions of the spectrum obtained by the Fourier transform, where the frequency characteristics are deteriorated. In this way, by appropriately selecting the frequency bandwidth of the segment, the Fourier transform result of the band with the better frequency characteristic is adopted instead of the Fourier transform result of the band with the deteriorated frequency characteristic. A high overall spectrum can be obtained.
よって、本発明の信号解析方法は、周波数方向にキャプチャを複数回行うことで周波数帯域幅を広げた広帯域のスペクトラム測定を行う場合であっても、広帯域のスペクトラム測定を高い精度でかつ容易に行うことができる。 Therefore, the signal analysis method of the present invention can perform wideband spectrum measurement with high accuracy and ease even when performing wideband spectrum measurement in which the frequency bandwidth is widened by performing capture multiple times in the frequency direction. be able to.
本発明によれば、周波数方向にキャプチャを複数回行うことで周波数スパンを広げた広帯域のスペクトラム測定を行う場合であっても、高い精度でかつ容易に広帯域のスペクトラム測定を行うことができる信号解析装置及び信号解析方法を提供することができる。 According to the present invention, even when performing wideband spectrum measurement with a wide frequency span by performing multiple captures in the frequency direction, it is possible to easily perform wideband spectrum measurement with high accuracy. An apparatus and signal analysis method can be provided.
[第1の実施形態]
本発明の第1の実施形態について図面を参照して説明する。
[First Embodiment]
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明の第1の実施形態に係る信号解析装置1は、被測定物(DUT)2から送信された被測定信号である変調信号aのスペクトラムを解析するものである。そのために、信号解析装置1は、図1に示すように、波形データキャプチャ部10、分割キャプチャ制御部20、記憶部30、変調解析部40、スペクトラム解析部50、表示部60、及び操作部70を備えている。
A
DUT2としては、限定するものではないが、例えば、無線基地局のRRH(Remote Radio Head)や移動局の携帯端末が挙げられる。DUT2から送信される変調信号aは、例えばLTE、LTE-Advanced、5G NR、無線LANなどの通信規格に従って、例えば直交周波数分割多重(OFDM)方式により変調されたOFDM変調信号である。変調信号aは被測定信号ともいう。本実施形態では、通信規格として5G NRを想定し、OFDM方式により変調された変調信号を受信するものとして説明するが、通信規格、変調方式はこれらに限定されるものではない。以下、各構成要素について説明する。
Examples of the
(波形データキャプチャ部)
波形データキャプチャ部10は、目的とする全体の周波数スパンを分割して得られるセグメントごとに、被測定信号である変調信号aを受信し、変調信号aから所定の処理単位の波形データをキャプチャ(分割キャプチャ)するようになっている。ここで、処理単位は、データのキャプチャ、フレーム同期等の処理で一度に扱われるデータ量であり、時間長又はデータ長により表され、例えば2フレーム分の20ms程度である。具体的には、波形データキャプチャ部10は、セグメントごとに、DUT2から送信される変調信号aを、アンテナを介してあるいは有線で受信し、ダウンコンバート、サンプリング、及び直交復調を行って直交復調信号e(被測定信号の波形データともいう)を生成するようになっている。
(Waveform data capture part)
The waveform
より具体的には、波形データキャプチャ部10は、セグメントごとに、設定された中心周波数を基準に各セグメントの周波数帯域幅(BWn)より広い所定の周波数帯域幅で被測定信号aを受信しサンプリングして波形データをキャプチャするようになっている。そのために、波形データキャプチャ部10は、信号レベル調整部11、周波数変換部12、アナログ-デジタル変換部(A/D変換部)13、及び直交復調部14を備えている。
More specifically, the waveform
信号レベル調整部11は、減衰器及び増幅器等を含み、アナログの被測定信号として入力される変調信号aの信号レベルを、後段(特に周波数変換のためのミキサ)への最適レベルに調整する。レベル調整された変調信号bは、周波数変換部12に送られる。
The signal
周波数変換部12は、ミキサや局部発信器を備え、変調信号bと、局部発振器により生成されたローカル信号とをミキサに入力してダウンコンバートし、中間周波数(IF)信号cを生成するようになっている。中間周波数信号cは、A/D変換部13に送られる。
The
A/D変換部13は、周波数変換部12により周波数変換された中間周波数信号c(中間周波数のOFDM変調信号)をサンプリングしてアナログ信号からデジタル信号に変換するようになっている。得られたデジタルベースバンド信号dは、直交復調部14に送られる。
The A/
直交復調部14は、A/D変換部13から出力されたデジタルベースバンド信号dをデジタルのI相成分及びQ相成分に直交復調するようになっている。直交復調部14は、例えば、一対の信号乗算器(位相検波器)と、中間周波数(IF)に変換された搬送波信号を出力する搬送波発生器と、搬送波信号の位相を90°移相させるπ/2移相器と、一対のローパスフィルタで構成される。得られた直交復調信号eは、記憶部30に送られる。直交復調信号eは複素信号である。
The
(記憶部)
記憶部30は、波形データキャプチャ部10により取得された直交復調信号e(波形データ)を格納するようになっている。具体的には、記憶部30には、直交復調部14で直交復調されたディジタルのI相成分とQ相成分とが、セグメント情報と対応付けされた測定データとして逐次書き込まれる。
(storage unit)
The
(変調解析部)
変調解析部40は、記憶部30に格納された波形データを読み出して変調解析を行うようになっている。具体的には、変調解析部40は、復調部41、及び変調信号解析部42を備えている。
(modulation analysis section)
The
復調部41は、記憶部30に格納された例えば中心セグメントの波形データfを用いて変調信号を復調するようになっている。具体的には、復調部41は、フレーム同期を示すフレームタイミング信号に基づいて、波形データfに対しFFT(高速フーリエ変換)処理、サブキャリア復調などのOFDM復調処理を行ってOFDM復調信号gを生成するようになっている。生成されたOFDM復調信号gは、変調信号解析部42に送られる。
The
なお、必要に応じ、復調部41においてFFT処理を行う前に、波形データの各シンボルからCP(Cyclic Prefix)を除去しておくようにする。
Note that CP (Cyclic Prefix) is removed from each symbol of the waveform data before FFT processing is performed in the
変調信号解析部42は、復調部41から出力されたOFDM復調信号gに対して、例えば、EVM(Error Vector Magnitude)、周波数エラー、タイミングエラー、送信パワー、コンスタレーション等を測定、解析するように構成されている。変調信号解析部42による測定及び解析結果hは、表示部60に送られ表示される。
The modulated
変調解析部40による変調解析処理は、中心セグメントを対象にしてもよいし、他のセグメントを対象にしてもよい。ただし、変調解析処理の対象になるセグメントは、変調帯域よりも広い周波数帯域幅を持つことが望ましい。
The modulation analysis processing by the
(スペクトラム解析部)
スペクトラム解析部50は、記憶部30に格納された波形データiを読み込み、波形データiに対してFFTやDFT(Discrete Fourier Transform)などのフーリエ変換処理を行って目的とする全体の周波数スパンのスペクトラムを生成するようになっている。また、スペクトラム解析部50は、例えばOBUE測定やACLR(Adjacent Channel Leakage Ratio)測定といった、全体の周波数スパンのスペクトラムに対して判定を行う測定に関する解析をするようになっている。このために、スペクトラム解析部50は、FFT部51とスペクトラム抽出部52とスペクトラム結合部53とを有している。なお、本実施形態のFFT部51は、本発明のスペクトラム取得部に対応する。
(Spectrum analysis section)
The
FFT部51は、セグメントごとに取得し記憶部30に格納された波形データiにFFT処理を施し、セグメントごとのスペクトラムjを取得するようになっている。具体的には、FFT部51は、後で説明するFFTポイント数設定部25により設定されたFFTポイント数に基づいてFFT処理を行う。各セグメントのスペクトラムjは、スペクトラム抽出部52に送られる。
The
スペクトラム抽出部52は、FFT部51によりセグメントごとに得られたスペクトラムjから周波数の両端の部分を除いて各セグメントの周波数帯域幅分のスペクトラムkを抽出するようになっている。具体的には、スペクトラム抽出部52は、後で説明するトレースポイント数設定部26により設定されたトレースポイント数に基づいてスペクトラムkを抽出する。抽出された各セグメントのスペクトラムkは、スペクトラム結合部53に送られる。
The
スペクトラム結合部53は、抽出された各セグメントのスペクトラムkを結合して目的とする全体の周波数スパンに対応した全体のスペクトラムを得るようになっている。生成されたスペクトラムmは、表示部60に送られ表示される。
The
FFTを用いたスペクトラム解析においては、エイリアシングを避けるためにLPFやBPFをかけた信号に対してFFTが行われる。LPFやBPFの特性には、現実的にはリプルや遷移域が存在するため、FFTで得られたスペクトラムにおける端の部分において、信号解析装置としての周波数特性が悪化することになる。すなわち、各セグメントにおけるFFT結果をすべて利用して、精度の高い全体のスペクトラムを得ることはできない。 In spectrum analysis using FFT, FFT is performed on a signal subjected to LPF or BPF in order to avoid aliasing. Since the characteristics of the LPF and BPF actually include ripples and transition regions, the frequency characteristics of the signal analysis apparatus deteriorate at the edges of the spectrum obtained by the FFT. That is, it is not possible to obtain an entire spectrum with high accuracy by using all FFT results in each segment.
本実施形態では、各セグメントの周波数帯域幅を適切に選択することにより、これらの周波数特性が悪化している周波数帯域のFFT結果に代えて、より良好な周波数特性を有する周波数帯域のFFT結果だけを採用して全体のスペクトラムの精度を上げることができる。 In this embodiment, by appropriately selecting the frequency bandwidth of each segment, only the FFT results of frequency bands with better frequency characteristics are used instead of the FFT results of frequency bands with deteriorated frequency characteristics. can be employed to refine the overall spectrum.
(分割キャプチャ制御部)
分割キャプチャ制御部20は、全体の周波数スパンを複数個に分割した各セグメントに対して波形データをキャプチャする操作(分割キャプチャ操作)を制御するようになっている。そのために、分割キャプチャ制御部20は、制御部21、セグメント数設定部22、中心周波数設定部23、周波数帯域幅設定部24、分解能帯域幅設定部27、FFTポイント数設定部25、トレースポイント数設定部26を備えている。
(Split capture control unit)
The divisional
セグメント数設定部22は、全体の周波数スパンを分割して得られるセグメントの個数を設定するようになっている。例えば、測定する周波数スパンが4GHzで、信号解析装置1のサポートされている周波数スパンが1GHzの場合、セグメント数設定部22は、測定する周波数スパンである4GHzを第1~第5のセグメント(セグメント0,セグメント±1,セグメント±2)に5分割する(図2参照)。
The segment
セグメント数設定部22は、例えば、ユーザが操作部70を操作することにより入力されたセグメント数を設定してもよい。あるいは、セグメント数設定部22は、例えば、信号解析装置1の測定可能な周波数スパンと、測定範囲である全体の周波数スパンの情報とに基づいて設定してもよい。セグメント数は、奇数でも偶数でもよい。なお、「設定」とは、算出又は取得した数値(パラメータ)を、別の構成要素が利用できるように図示しない記憶部に格納することでもよいし、あるいは算出又は取得した数値(パラメータ)を、該数値を利用する別の構成要素に送ることであってもよい。
The segment
セグメント数設定部22は、目的の測定を実施する上でできるだけ少ない個数になるように、セグメントの個数(=キャプチャの回数)を選ぶようになっている。
The number-of-
周波数帯域幅設定部24は、セグメント数設定部22により設定されたセグメントの個数に基づいて、各セグメントの周波数帯域幅BWnを設定するようになっている。具体的には、周波数帯域幅設定部24は、各セグメントの周波数帯域幅の和が全体の周波数スパンに等しく、かつ、各セグメントの周波数帯域幅が波形データキャプチャ部10でキャプチャ可能な周波数帯域幅より狭くなるように、各セグメントの周波数帯域幅を設定するようになっている。この構成により、信号解析装置1の周波数特性を損なうことなく、各セグメントの周波数帯域幅を適切に設定することができる。
The frequency
より具体的には、周波数帯域幅設定部24は、各セグメントの中心周波数より低い側の周波数帯域幅BWn,Lと高い側の周波数帯域幅BWn,Hをそれぞれ設定するようになっている。この構成により、波形データキャプチャ部10やFFT部51等の周波数特性により適合したセグメント構成を設定できる。
More specifically, the frequency
周波数帯域幅設定部24は、例えば、信号解析装置1としての周波数特性が良好な帯域幅に収まるように、目的とする全体の周波数スパンを均等に分割してもよい。
The frequency
例えば、変調解析部40及びスペクトラム解析部50が同一の波形データを用いて解析を行う場合、周波数帯域幅設定部24は、1つのセグメント(例えば中心セグメント)に変調帯域が収まるようにするとよい。このような場合には、周波数帯域幅設定部24は、測定条件に合わせて不均等にセグメントを割り振ってもよい。
For example, when the
通信規格によっては、要求されるスペクトラム解析を行う周波数帯域幅が変調帯域の上下で非対称な場合がある。その際は各セグメントの周波数帯域幅を適切に調整すればよい。 Depending on the communication standard, the required frequency bandwidth for spectrum analysis may be asymmetrical above and below the modulation band. In that case, the frequency bandwidth of each segment should be adjusted appropriately.
中心周波数設定部23は、周波数帯域幅設定部24により設定された各セグメントの周波数帯域幅を基に、各セグメントの中心周波数を設定するようになっている。具体的には、中心周波数設定部23は、各セグメントの中心周波数より低い側の周波数帯域幅BWn,Lと高い側の周波数帯域幅BWn,Hに基づいて、中心セグメントの中心周波数からの、各セグメントの中心周波数のオフセットCFn(以下、単に中心周波数ともいう)を設定するようになっている。
The center
より具体的には、中心周波数設定部23は、次式により、中心セグメントの中心周波数からの、各セグメントの中心周波数のオフセットを算出する。
CF-mは、中心セグメントより周波数が低い側m番目のセグメントにおける、中心セグメントの中心周波数からの、中心周波数のオフセットであり、
BW+m,Lは、中心セグメントより周波数が高い側m番目のセグメントのFFT結果から、該セグメントの中心周波数より低い側で抽出する片側周波数帯域幅であり、
BW+m,Hは、中心セグメントより周波数が高い側m番目のセグメントのFFT結果から、該セグメントの中心周波数より高い側で抽出する片側周波数帯域幅であり、
BW-m,Lは、中心セグメントより周波数が低い側m番目のセグメントのFFT結果から、該セグメントの中心周波数より低い側で抽出する片側周波数帯域幅であり、
BW-m,Hは、中心セグメントより周波数が低い側m番目のセグメントのFFT結果から、該セグメントの中心周波数より高い側で抽出する片側周波数帯域幅である。
More specifically, the center
CF −m is the center frequency offset from the center frequency of the center segment in the m-th segment on the lower frequency side than the center segment;
BW + m,L is a one-sided frequency bandwidth extracted on the side lower than the center frequency of the segment from the FFT result of the m-th segment on the side higher in frequency than the center segment;
BW +m,H is a one-sided frequency bandwidth extracted on the side higher than the center frequency of the segment from the FFT result of the m-th segment on the side higher in frequency than the center segment;
BW- m,L is a one-side frequency bandwidth extracted on the side lower than the center frequency of the segment from the FFT result of the m-th segment on the side of the frequency lower than the center segment,
BW- m,H is a one-side frequency bandwidth extracted on the side higher than the center frequency of the segment from the FFT result of the m-th segment on the side lower in frequency than the center segment.
分解能帯域幅設定部27は、セグメント数設定部22により設定されたセグメントの個数に基づいて、例えばユーザあるいは制御部21が各セグメントの分解能帯域幅(RBW)を設定するようになっている。
Based on the number of segments set by the segment
FFTポイント数設定部25は、各セグメントの周波数帯域幅及び分解能帯域幅に基づいて、FFT部51にて各セグメントの波形データに適用するFFT処理のFFTポイント数をセグメントごとに設定するようになっている。この構成により、各セグメントで周波数分解能(RBW)を切り換えることができる。なお、本実施形態のFFTポイント数設定部25は、本発明のフーリエ変換ポイント数設定部に対応し、本実施形態のFFT処理を行うポイントの個数を表すFFTポイント数は、本発明のフーリエ変換を行うポイントの個数を表すフーリエ変換ポイント数に対応する。
The FFT point
FFTポイント数設定部25は、各セグメントにおけるトレースポイントの周波数分解能が互いに等しくなるように、各セグメントのFFTポイント数を設定する構成であってもよい。この構成により、全体の周波数スパンにおいてトレースポイントの周波数分解能が一定のスペクトラムを得ることができる。
The FFT point
トレースポイント数設定部26は、FFT部51におけるFFT処理の周波数特性に基づいて、スペクトラム抽出部52により抽出されるスペクトラムのトレースポイント数をセグメントごとに設定するようになっている。この構成により、スペクトラム抽出部52が、各セグメントのスペクトラムのうち周波数特性の良好な部分だけを適切に抽出し、スペクトラム結合部53が、周波数特性の良好なスペクトラムを結合して全体のスペクトラムを生成することができるので、精度の高い広帯域のスペクトラムを得ることができる。
The trace point
制御部21は、操作部70からの操作入力を受け付け、各種パラメータを取得し、図示しない記憶部に格納する。また、制御部21は、分割キャプチャ制御部20を制御するとともに、波形データキャプチャ部10及びスペクトラム解析部50を制御するようになっている。
The
(表示部、操作部)
表示部60は、液晶表示器等の表示機器を備え、変調信号解析部42から送られた変調信号の解析結果hや、スペクトラム結合部53から送られたスペクトラムmを、グラフ、表などを用いて表示機器に表示するようになっている。
(display unit, operation unit)
The
操作部70は、DUT2を試験する際の測定項目、測定条件、判定条件の他、各種パラメータを設定するためにユーザが操作するものである。具体的には、操作部70は、例えば、タッチパネル、キーボード、マウス、ダイヤル等の入力デバイス、入力デバイスを制御する制御回路等で構成されている。
The
<分割キャプチャ及びスペクトラムの結合>
次に、信号解析装置1の測定可能な周波数帯域幅(すなわち、信号解析装置1がサポートしている周波数帯域幅)より広い周波数スパンを測定する場合に、全体の周波数スパンを分割し、各々のセグメントの波形データをキャプチャ(分割キャプチャ)し、各セグメントの波形データから得られるスペクトラムを結合して全体の周波数スパンのスペクトラムを得る方法について説明する。
<Split Capture and Combining Spectrum>
Next, when measuring a frequency span wider than the measurable frequency bandwidth of the signal analysis device 1 (that is, the frequency bandwidth supported by the signal analysis device 1), the entire frequency span is divided and each A method of capturing segment waveform data (divided capture) and combining spectra obtained from each segment waveform data to obtain a spectrum of the entire frequency span will be described.
図2は、OBUEの測定結果を示し、セグメントごとに取得したスペクトラムを結合して得られた全体のスペクトラムを示す図である。図2の例では、測定する周波数スパンを約4GHzとし、4GHzの周波数スパンを5分割して各セグメントを約800MHzとしている。1回のキャプチャでは、800MHZより若干広くキャプチャし、結合の際のいわゆる糊代を含むようにしている。セグメントは、図2の左から順に、セグメント-2、セグメント-1、セグメント0、セグメント+1、セグメント+2であり、それぞれのセグメントの中心周波数のオフセットはCF-2、CF-1、CF0、CF+1、CF+2である。 FIG. 2 shows the measurement result of OBUE, and shows the entire spectrum obtained by combining the spectrum acquired for each segment. In the example of FIG. 2, the frequency span to be measured is approximately 4 GHz, and the frequency span of 4 GHz is divided into five segments, each segment being approximately 800 MHz. In one capture, the range is slightly wider than 800 MHZ, and the so-called margin for coupling is included. The segments are segment- 2 , segment- 1 , segment 0 , segment +1, and segment +2 in order from the left in FIG. +1 and CF +2 .
図2では、セグメント0の周波数帯域幅内に、変調信号の主要な周波数成分が存在しており、他のセグメント±1,±2には変調信号の周波数成分はほとんど存在していない。すなわち、不要なスプリアスが発生していないことが確認される。
In FIG. 2, the main frequency components of the modulated signal are present within the frequency bandwidth of
次に、各セグメントの中心周波数の設定方法を説明する。 Next, a method for setting the center frequency of each segment will be described.
以下の説明において、セグメントの番号nは、n=0,±1,±2,...であり、目的とする全体の周波数スパンにおける中心周波数を含むセグメントを0とし、それより周波数が高い側を+(プラス)の番号,低い側を-(マイナス)の番号で表す。 In the following description, the segment number n is n=0, ±1, ±2, . is represented by a + (plus) number, and the lower side is represented by a - (minus) number.
セグメントnの中心周波数CFn[Hz]は、セグメント0の中心周波数からのオフセットで表す。セグメント0の中心周波数は目的の中心周波数と同じなので、各セグメントの中心周波数の絶対値は、目的の中心周波数の絶対値と、該絶対値からのオフセットCFnから求めることができる。ユーザは、通常、中心セグメント0の中心周波数の絶対値と、全体の周波数スパンだけを設定する。残りのセグメントの中心周波数CFnは、中心周波数設定部23が算出し設定する。
The center frequency CF n [Hz] of segment n is represented by an offset from the center frequency of
FFT処理により得られるスペクトラムのトレースポイントの周波数分解能は、
周波数分解能=サンプリングレート/FFTポイント数
の関係式より、サンプリングレートとFFTポイント数から定まる。
The frequency resolution of the trace points of the spectrum obtained by FFT processing is
It is determined from the sampling rate and the number of FFT points according to the relational expression of frequency resolution=sampling rate/number of FFT points.
したがって、各セグメントのFFT(又はDFT)結果から切り出す片側周波数帯域幅BWn,L,BWn,H[Hz]は、次式により算出することができる。
ここで、各パラメータは次の通りである。
Sn:各セグメントのサンプリングレートである。各セグメントnのサンプリングレートSnは、信号解析装置1のハードウェアに依存して制御部21により定められるが、ユーザが操作部70により設定するようにしてもよい。
Here, each parameter is as follows.
S n : the sampling rate of each segment. The sampling rate S n of each segment n is determined by the
Nn:各セグメントのFFTポイント数(又はDFTポイント数)である。各セグメントnのFFTポイント数Nn(又はDFTポイント数)は、信号解析装置1のハードウェアに依存してFFTポイント数設定部25により定められるが、ユーザが操作部70により設定するようにしてもよい。
N n : the number of FFT points (or the number of DFT points) of each segment. The number of FFT points N n (or the number of DFT points) of each segment n is determined by the FFT point
Nn,L,Nn,H:各セグメントのFFT(DFT)結果から切り出す片側トレースポイント数であり、周波数が低い(Low)側の片側トレースポイント数Nn,Lと高い(High)側の片側トレースポイント数Nn,Hがある。これらトレースポイント数は、信号解析装置1のハードウェアに依存してトレースポイント数設定部26により定められる。ただし、測定の目的や状況に応じて、FFTのフィルタ起因によるエラーの許容度や、変調解析の帯域幅などを考慮して、ユーザが操作部70により設定するようにしてもよい。
N n,L ,N n,H : The number of one-side trace points cut out from the FFT (DFT) result of each segment, and the number of one-side trace points N n,L on the low frequency side and N n,L on the high side There are one-sided trace points Nn,H . These trace point numbers are determined by the trace point
BWn,L,BWn,H:各セグメントのFFT(DFT)結果から切り出す片側周波数帯域幅[Hz]である。周波数が低い(Low)側の片側周波数帯域幅BWn,Lと高い(High)側の片側周波数帯域幅BWn,Hがある。これら周波数帯域幅は、信号解析装置1のハードウェアに依存して周波数帯域幅設定部24により定められるが、ユーザが操作部70により設定するようにしてもよい。例えば、セグメント+10で変調解析をしたい場合、そのセグメントの周波数帯域幅だけを広くとるような設定をユーザにさせてもよい。
BW n,L , BW n,H : One-side frequency bandwidth [Hz] extracted from the FFT (DFT) result of each segment. There is a one-sided frequency bandwidth BW n,L on the low frequency side and a one-sided frequency bandwidth BW n,H on the high frequency side. These frequency bandwidths are determined by the frequency
また、中心周波数の定義から、CF0=±0である。 Also, from the definition of the center frequency, CF 0 =±0.
各セグメントnの中心周波数CFnは、周波数が高い側では中心周波数設定部23により次のように定められる。
以下同様にしてm番目のセグメントでは中心周波数設定部23により次式のように定められる。
また、各セグメントnの中心周波数CFnは、周波数が低い側に関しても同様に中心周波数設定部23により次のように定められる。
以下同様にしてマイナス方向にm番目のセグメントでは中心周波数設定部23により次式のように定められる。
図3は、各セグメントのスペクトラムの結合方法を示す模式図である。図3では、目的とする全体の周波数スパンを5つのセグメントn(n=-2,-1,0,+1,+2)に分割する例を示す。まず、本例の諸条件について説明する。 FIG. 3 is a schematic diagram showing a method of combining the spectrum of each segment. FIG. 3 shows an example of dividing the entire frequency span of interest into five segments n (n=-2, -1, 0, +1, +2). First, various conditions of this example will be described.
本例では、各セグメントnのサンプリングレートSnはすべて等しく、例えばSn=Sfft=128[MHz]とする(符号81参照)。また、各セグメントnのFFTポイント数Nnもすべて等しく、例えばNn=Nfft=128[pts]とする(符号82参照)。よって、トレースポイントの周波数分解能は、Sn/Nn=128[MHz]/128[pt]=1[MHz/pt]となる。 In this example, all segments n have the same sampling rate S n , for example, S n =S fft =128 [MHz] (see reference numeral 81). The number of FFT points Nn of each segment n is also equal, for example, Nn = Nfft =128 [pts] (see reference numeral 82). Therefore, the frequency resolution of the trace points is S n /N n =128 [MHz]/128 [pt]=1 [MHz/pt].
各セグメントのFFT結果(符号83参照)は、中心セグメントの中心周波数CF0に対応するFFTポイントに対応するFFT演算結果の値を「C」で表し、中心周波数CF0より周波数が高い側のFFT演算結果の値を「H」で表し、周波数の低い側のFFT演算結果の値を「L」で表している。 In the FFT result of each segment (see reference numeral 83), the value of the FFT operation result corresponding to the FFT point corresponding to the center frequency CF 0 of the center segment is represented by "C", and the FFT on the side of the frequency higher than the center frequency CF 0 The value of the calculation result is indicated by "H", and the value of the FFT calculation result on the lower frequency side is indicated by "L".
各セグメントから切り出す(抽出する)トレースポイント数については、中心周波数CF0より周波数が高い側と低い側で対称に定めている(符号84参照)。中心セグメントのトレースポイント数だけが他セグメントと異なり、例えばN0,L=N0,H=Nc=60であり、それ以外は例えばNm,L=Nm,H=Ns=56となっている。 The number of trace points cut out (extracted) from each segment is determined symmetrically on the higher and lower frequencies than the center frequency CF0 (see reference numeral 84). Only the number of trace points of the central segment differs from the other segments, for example N 0,L =N 0,H =N c =60, and for the rest, for example, N m,L =N m,H =N s =56. It's becoming
各セグメントから切り出す(抽出する)周波数帯域幅についても同様に、例えばBW0,L=BW0,H=Sc=60[MHz]、それ以外では例えばBWm,L=BWm,H=Ss=56[MHz]となっている(符号85参照)。このように、本実施形態では、中心セグメントの波形データを用いて変調解析を行うために、中心セグメントのトレースポイント数及び周波数帯域幅が他セグメントより広くとられている。 Similarly, for the frequency bandwidth cut (extracted) from each segment, for example, BW 0,L =BW 0,H =S c =60 [MHz], otherwise, for example, BW m,L =BW m,H =S s = 56 [MHz] (see reference numeral 85). Thus, in this embodiment, the number of trace points and the frequency bandwidth of the central segment are wider than those of the other segments in order to perform modulation analysis using the waveform data of the central segment.
各セグメントのトレースポイント又は周波数帯域幅の端部に対応するFFT演算結果の値の部分が、隣接するセグメントとの重なり部分(又は糊代)となる。すなわち、各セグメントのトレースポイントにおいて、端のトレースポイントが、隣接するセグメントとの結合位置(スペクトラムの結合位置)になる。隣接する一方のセグメントの端のトレースポイントと、もう一方のセグメントの端のトレースポイントのうち、どちらを採用するかは、連結位置においてどちらのセグメントのFFT演算結果が優れているかによって定めるようにしてもよい。 The portion of the value of the FFT calculation result corresponding to the trace point of each segment or the edge of the frequency bandwidth becomes the overlapping portion (or margin) with the adjacent segment. That is, in the trace points of each segment, the trace point at the end becomes the joint position (spectrum joint position) with the adjacent segment. Which of the trace point at the end of one adjacent segment and the trace point at the end of the other segment is adopted is determined according to which segment has the superior FFT operation result at the connection position. good too.
全体のスペクトラム(符号86参照)は、各セグメントのスペクトラムを結合位置で結合することにより得られる。図3では、全体のスペクトラム(符号86)において、各セグメントのトレースポイント数(符号87参照)、中心周波数CF0より高い側及び低い側のトレースポイント数(符号88参照)及び周波数帯域幅(符号89参照)、並びに中心周波数のオフセット(符号90参照)がそれぞれ示されている。 The overall spectrum (see reference numeral 86) is obtained by combining the spectrum of each segment at the combining point. In FIG. 3, in the entire spectrum (reference numeral 86), the number of trace points in each segment (reference numeral 87), the number of trace points on the higher and lower sides than the center frequency CF 0 (reference numeral 88), and the frequency bandwidth (reference numeral 88) 89) and the offset of the center frequency (see 90) respectively.
図3では、簡単のため、符号81~85をセグメント-1のみに付しているが、他のセグメントも同様である。
In FIG. 3, for the sake of simplicity,
第1の実施形態に係る信号解析装置1は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、入出力インタフェース、ハードディスク等の記憶装置等を有するコンピュータを個別にあるいは全体として備えている。これにより、例えば、波形データキャプチャ部10、分割キャプチャ制御部20、変調解析部40、スペクトラム解析部50等の機能の一部または全部は、ROMや記憶装置に記憶された各種処理プログラムをRAMに読み出してCPUで実行することにより実現することができる。
The
(信号解析方法)
次に、本実施形態に係る信号解析方法について、図4を参照しつつ説明する。
(Signal analysis method)
Next, a signal analysis method according to this embodiment will be described with reference to FIG.
まず、ユーザは、例えば操作部70を操作して、中心周波数の絶対値と解析する全体の周波数スパンを入力する(ステップS1)。
First, the user operates, for example, the
次いで、セグメント数設定部22は、全体の周波数スパンを分割して得られるセグメントの個数を設定する(ステップS2)。セグメント数の設定は、ユーザが行ってもよい。
Next, the segment
周波数帯域幅設定部24は、各セグメントの周波数帯域幅BWnを設定する(ステップS3)。具体的には、周波数帯域幅設定部24は、各セグメントの中心周波数より低い側の周波数帯域幅BWn,Lと高い側の周波数帯域幅BWn,Hをそれぞれ設定する。
The frequency
中心周波数設定部23は、周波数帯域幅設定部24により設定された各セグメントの周波数帯域幅に基づいて、各セグメントの中心周波数を設定する(ステップS4)。具体的には、中心周波数設定部23は、各セグメントの中心周波数より低い側の周波数帯域幅BWn,Lと高い側の周波数帯域幅BWn,Hに基づいて、(1)式及び(2)式により中心セグメント0の中心周波数からの、各セグメントの中心周波数のオフセットCFnを算出し設定する。
The center
次いで、波形データキャプチャ部10は、制御部21の制御下で中心周波数設定部23により設定された各セグメントの中心周波数に適合するように、測定周波数帯域の中心周波数を調整する(ステップS5)。具体的には、波形データキャプチャ部10は、周波数変換部12のローカル信号の周波数などを調整することにより、キャプチャ可能な周波数帯域の中心周波数を調整する。
Next, the waveform
次いで、周波数変換部12は、信号レベル調整部11により適当なレベルに減衰された変調信号bをダウンコンバートし、中間周波数(IF)信号cを生成する(ステップS6)。
Next, the
A/D変換部13は、周波数変換部12により周波数変換された中間周波数信号cをサンプリングしてアナログ信号からデジタル信号に変換する(ステップS7)。A/D変換部13は、得られたデジタルベースバンド信号dを直交復調部14に送る。
The A/
直交復調部14は、A/D変換部13から出力されたデジタルベースバンド信号dをI相成分及びQ相成分に直交復調する(ステップS8)。
The
次いで、記憶部30は、波形データキャプチャ部10によりキャプチャされた直交復調信号e(波形データ)を格納する(ステップS9)。具体的には、記憶部30は、直交復調部14で直交復調されたディジタルのI相成分とQ相成分を、セグメント情報と関連付けて逐次格納していく。
Next, the
制御部21は、すべてのセグメントについて波形データのキャプチャが完了したか否かを判断する(ステップS10)。すべてのセグメントについて波形データのキャプチャが完了していないならば(ステップS10でNO)、ステップS5に戻る。すべてのセグメントについて波形データのキャプチャが完了しているならば(ステップS10でYES)、ステップS11に進む。
The
ステップS11において、FFTポイント数設定部25は、各セグメントの周波数帯域幅及び分解能帯域幅設定部27により設定された各セグメントの分解能帯域幅に基づいて、各セグメントの波形データに適用するFFT処理のFFTポイント数を設定する(ステップS11)。
In step S11, the FFT point
次いで、FFT部51は、セグメントごとに取得し記憶部30に格納された波形データを読み出し、FFT処理を施し、セグメントごとのスペクトラムを取得する(ステップS12)。
Next, the
トレースポイント数設定部26は、FFT部51におけるFFT処理の周波数特性に基づいて、スペクトラム抽出部52により抽出されるスペクトラムのトレースポイント数を設定する(ステップS13)。
The trace point
次いで、スペクトラム抽出部52は、トレースポイント数設定部26により設定されたトレースポイント数に基づいて、取得したセグメントごとのスペクトラムから周波数の両端の部分を除いて各セグメントの周波数帯域幅分のスペクトラムを抽出する(ステップS14)。
Next, based on the number of trace points set by the number of trace
制御部21は、すべてのセグメントについてスペクトラムの取得が完了したか否かを判断する(ステップS15)。すべてのセグメントについてスペクトラムの取得が完了していないならば(ステップS15でNO)、ステップS11に戻る。すべてのセグメントについてスペクトラムの取得が完了しているならば(ステップS15でYES)、ステップS16に進む。
The
ステップS16において、スペクトラム結合部53は、抽出したセグメントごとのスペクトラムを結合して目的とする全体の周波数スパンに対応した全体のスペクトラムを生成する。
In step S16, the
表示部60は、スペクトラム結合部53から送られたスペクトラムmを、グラフ、表などを用いて表示機器に表示する(ステップS17)。
The
なお、ステップS11のFFTポイント数の設定、及びステップS13のトレースポイント数の設定は、予め例えばステップS4の次に行っておいてもよい。 The setting of the number of FFT points in step S11 and the setting of the number of trace points in step S13 may be performed in advance, for example, after step S4.
変調解析を行う場合は、復調部41は、記憶部30に記憶された対象セグメントの波形データを読み出し、該波形データに対して、FFT処理、サブキャリア復調などのOFDM復調処理を行ってOFDM復調信号gを生成し、変調信号解析部42に出力する。
When performing modulation analysis, the
変調信号解析部42は、復調部41が出力したOFDM復調信号gに対して、例えば、EVM、周波数エラー、タイミングエラー、送信パワー、コンスタレーション等を測定、解析する。
The modulated
表示部60は、変調信号解析部42から送られた解析結果hをグラフや表などを用いて表示機器に表示する。
The
(作用・効果)
以上のように、本実施形態に係る信号解析装置1は、周波数帯域幅設定部24が、各セグメントの周波数帯域幅を設定し、スペクトラム抽出部52が、各セグメントのスペクトラムから周波数の両端の部分を除いて各セグメントの周波数帯域幅分のスペクトラムを抽出し、スペクトラム結合部53が、抽出された各セグメントのスペクトラムを結合するようになっている。この構成により、各セグメントの周波数帯域幅の端に対応するスペクトラムの結合位置を、測定者が自身で算出する必要がない。
(action/effect)
As described above, in the
また、中心周波数設定部23が、周波数帯域幅設定部24により設定された各セグメントの周波数帯域幅を基に、各セグメントの中心周波数を設定し、波形データキャプチャ部10が、設定された各セグメントの中心周波数を基準に各セグメントの周波数帯域幅より広い所定の周波数帯域幅で被測定信号を受信しサンプリングして波形データをキャプチャするようになっている。この構成により、各セグメントの中心周波数を、測定者が自身で算出する必要はない。
Further, the center
また、スペクトラム抽出部52が、セグメントごとに取得したスペクトラムから周波数の両端の部分を除いて各セグメントの周波数帯域幅分を抽出し、スペクトラム結合部53が、抽出された各セグメントのスペクトラムを結合して全体の周波数スパンに対応した全体のスペクトラムを得るようになっている。この構成により、FFTにより得られたスペクトラムのうち、周波数特性の悪化した両端の部分を除外することができる。このように、各セグメントの周波数帯域幅を適切に選択することにより、周波数特性が悪化している帯域のFFT結果を用いず、より良好な周波数特性の帯域のFFT結果を採用して精度の高い全体のスペクトラムを得ることができる。
Also, the
よって、本実施形態の信号解析装置1は、周波数方向にキャプチャを複数回行うことで周波数帯域幅を広げた広帯域のスペクトラム測定を行う場合であっても、広帯域のスペクトラム測定を高い精度でかつ容易に行うことができる。
Therefore, the
また、本実施形態に係る信号解析装置1は、記憶部30に格納された各セグメントの波形データを用いてスペクトラム解析を行うとともに、同一の波形データを用いて変調解析を行うようになっている。このように同一の波形データをスペクトラム解析と変調解析の両方に用いることができるので、データの記憶、転送等の観点からも効率的であり、同一の波形データについて異なる方法で効果的な解析が行える。
Further, the
[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態に係る信号解析装置1について説明する。
[Second embodiment]
Next, a
各セグメントの中心周波数等については、以下のような性質がある。 The center frequency and the like of each segment have the following characteristics.
A)トレースポイントの周波数分解能がすべてのセグメントで同じであるとき:
セグメントの中心周波数は、トレースポイントの周波数分解能の倍数になる。スペクトラムの結合位置に対応する周波数は、結合する両方のセグメントのいずれでもトレースポイントに当たる位置となる。
A) When the frequency resolution of the trace points is the same for all segments:
The center frequency of the segment will be a multiple of the frequency resolution of the trace points. The frequency corresponding to the combined position of the spectrum will be the position that hits the trace point on both segments of the combination.
B)トレースポイントの周波数分解能がセグメント間で異なるとき:
B-1)サンプリングレートがすべてのセグメントで同じであるとき:
各セグメントのトレースポイントの周波数分解能の公倍数をセグメントの中心周波数にすると、スペクトラムの結合位置に対応する周波数が、結合する両方のセグメントのいずれでもトレースポイントに当たる位置となる。
B) When the frequency resolution of trace points is different between segments:
B-1) When the sampling rate is the same for all segments:
If the common multiple of the frequency resolution of the trace points of each segment is the center frequency of the segment, then the frequency corresponding to the joint position of the spectrum will be the position of the trace point in both of the joint segments.
B-2)サンプリングレートがセグメント間で2のべきの関係にあるとき:
上記B-1)の場合の更に特殊な例として、「各セグメントのトレースポイントの周波数分解能のうち最大のもの」の倍数をセグメントの中心周波数にすることで、スペクトラムの結合位置に対応する周波数が、結合する両方のセグメントのいずれでもトレースポイントに当たる位置となる。
B-2) When the sampling rate is in a power-of-two relationship between segments:
As a more special example of the above B-1), by setting a multiple of "the maximum frequency resolution of the trace points of each segment" as the center frequency of the segment, the frequency corresponding to the coupling position of the spectrum is , at whichever of both segments it joins will hit the tracepoint.
B-3)それ以外のとき:
この場合はセグメントの中心周波数に関して特別な性質を使って決定することができず、上記(1)、(2)式に従って各セグメントの中心周波数を決定する。
B-3) Otherwise:
In this case, the center frequency of each segment cannot be determined using special properties, and the center frequency of each segment is determined according to the above equations (1) and (2).
上記A)の場合の性質の具体例を示す。例えば、サンプリングレート=128MHzでキャプチャし、FFTポイント数が128のとき、信号解析装置1において最も周波数分解能が粗くなるFFTポイント数(最小のFFTポイント数)であると仮定する。この場合のトレースポイントの周波数分解能を計算すると、128[MHz]/128[pt]=1[MHz/pt]となる。
A specific example of the properties in the above case A) will be shown. For example, when capturing is performed at a sampling rate of 128 MHz and the number of FFT points is 128, it is assumed that this is the number of FFT points (minimum number of FFT points) at which the frequency resolution is the coarsest in the
同じサンプリングレートの条件において、より細かい周波数分解能で測定する場合を考える。すなわち128(n=7)以上のFFTポイント数で測定することを考える。一般的なFFTポイント数は2のn乗であるため、トレースポイントの周波数分解能は必ず1MHzを割り切る値(例えば0.5MHz(n=8のとき),0.25MHz(n=9のとき),0.125MHz(n=10のとき),...)となる。 Consider the case of measuring with finer frequency resolution under the same sampling rate condition. That is, consider measuring with 128 (n=7) or more FFT points. Since the number of general FFT points is nth power of 2, the frequency resolution of trace points is always a value that divides 1 MHz (for example, 0.5 MHz (when n=8), 0.25 MHz (when n=9), 0.125 MHz (when n=10), . . . ).
したがって、「中心セグメントの中心周波数からの、各セグメントの中心周波数のオフセット」が「周波数分解能の倍数」となる。本実施形態では、例えば5回それぞれのキャプチャ時の中心周波数間隔が1MHzの倍数であることを満たすように、各回のキャプチャでの中心周波数を決めている。 Therefore, "the offset of the center frequency of each segment from the center frequency of the center segment" is the "multiple of the frequency resolution". In this embodiment, the center frequency for each capture is determined so that the center frequency interval for each of five captures, for example, is a multiple of 1 MHz.
図5は、本発明の第2の実施形態に係る信号解析装置1における、各セグメントの中心周波数の設定方法のフローチャートを示す図である。図5に示すように、中心周波数設定部23は、トレースポイントの周波数分解能がすべてのセグメントで同じ場合(ステップS41でYES)、各セグメントの中心周波数をトレースポイントの周波数分解能の倍数に設定する(ステップS42)。
FIG. 5 is a diagram showing a flowchart of a method for setting the center frequency of each segment in the
また、中心周波数設定部23は、トレースポイントの周波数分解能が少なくとも1つのセグメントで異なり(ステップS41でNO)、かつ、サンプリングレートがすべてのセグメントで同じ場合(ステップS43でYES)、各セグメントの中心周波数をトレースポイントの周波数分解能の公倍数に設定する(ステップS44)。
If the frequency resolution of trace points is different in at least one segment (NO in step S41) and the sampling rate is the same in all segments (YES in step S43), the center
また、中心周波数設定部23は、トレースポイントの周波数分解能が少なくとも1つのセグメントで異なり(ステップS41でNO)、かつ、サンプリングレートが少なくとも1つのセグメントで異なり(ステップS43でNO)、かつ、サンプリングレートがセグメント間で2のべきの関係にある場合(ステップS45でYES)、各セグメントの中心周波数をトレースポイントの周波数分解能のうち最大のものの倍数に設定する(ステップS46)。このような構成により、中心周波数設定部23は、各セグメントの中心周波数を効率的に設定することができる。
In addition, the center
また、中心周波数設定部23は、ステップS45においてサンプリングレートがセグメント間で2のべきの関係にない場合(ステップS45でNO)、第1の実施形態の上記(1)、(2)式に従って各セグメントの中心周波数を設定する。
Further, if the sampling rate does not have a power-of-two relationship between the segments in step S45 (NO in step S45), the center
以上説明したように、本発明は、周波数方向にキャプチャを複数回行うことで周波数スパンを広げた広帯域のスペクトラム測定を行う場合であっても、高い精度でかつ容易に広帯域のスペクトラム測定を行うことができるという効果を有し、信号解析装置及び信号解析方法の全体に有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the present invention can perform wideband spectrum measurement with high accuracy and ease even when performing wideband spectrum measurement with a wide frequency span by performing multiple captures in the frequency direction. and is useful for the overall signal analysis apparatus and signal analysis method.
1 信号解析装置
2 DUT(被測定物)
10 波形データキャプチャ部
11 信号レベル調整部
12 周波数変換部
13 A/D変換部
14 直交復調部
20 分割キャプチャ制御部
21 制御部
22 セグメント数設定部
23 中心周波数設定部
24 周波数帯域幅設定部
25 FFTポイント数設定部(フーリエ変換ポイント数設定部)
26 トレースポイント数設定部
27 分解能帯域幅設定部
30 記憶部
40 変調解析部
41 復調部
42 変調信号解析部
50 スペクトラム解析部
51 FFT部(スペクトラム取得部)
52 スペクトラム抽出部
53 スペクトラム結合部
60 表示部
70 操作部
a 変調信号(被測定信号)
b 変調信号
c 中間周波数信号
d デジタルベースバンド信号
e 直交復調信号(波形データ)
f、i 波形データ
g OFDM復調信号
h 解析結果
j、k、m スペクトラム
1
REFERENCE SIGNS
26 trace point
52
b modulated signal c intermediate frequency signal d digital baseband signal e quadrature demodulated signal (waveform data)
f, i waveform data g OFDM demodulated signal h analysis result j, k, m spectrum
Claims (11)
前記各セグメントの周波数帯域幅を基に前記各セグメントの中心周波数を設定する中心周波数設定部(23)と、
前記各セグメントの中心周波数を基準に前記各セグメントの周波数帯域幅より広い所定の周波数帯域幅で被測定信号を受信しサンプリングして前記セグメントごとに波形データをキャプチャする波形データキャプチャ部(10)と、
前記各セグメントの前記波形データにフーリエ変換処理を施し、前記セグメントごとのスペクトラムを取得するスペクトラム取得部(51)と、
前記各セグメントの前記スペクトラムから周波数の両端の部分を除いて前記各セグメントの周波数帯域幅分のスペクトラムを抽出するスペクトラム抽出部(52)と、
前記抽出した前記各セグメントのスペクトラムを結合して前記全体の周波数スパンに対応した全体のスペクトラムを得るスペクトラム結合部(53)と、を備え、
前記周波数帯域幅設定部は、前記各セグメントの前記中心周波数より低い側の周波数帯域幅(BW n,L )と高い側の周波数帯域幅(BW n,H )を設定し、
前記中心周波数設定部は、前記各セグメントの前記中心周波数より低い側の周波数帯域幅(BW n,L )と高い側の周波数帯域幅(BW n,H )に基づいて、中心セグメントの中心周波数からの、前記各セグメントの中心周波数のオフセット(CF n )を設定する、信号解析装置。 a frequency bandwidth setting unit (24) for setting the frequency bandwidth of each segment obtained by dividing the entire frequency span;
a center frequency setting unit (23) for setting the center frequency of each segment based on the frequency bandwidth of each segment;
a waveform data capture section (10) for receiving and sampling a signal under measurement in a predetermined frequency bandwidth wider than the frequency bandwidth of each segment with reference to the center frequency of each segment, and capturing waveform data for each segment; ,
a spectrum acquisition unit (51) that performs Fourier transform processing on the waveform data of each segment and acquires a spectrum for each segment;
a spectrum extraction unit (52) for extracting a spectrum corresponding to the frequency bandwidth of each segment from the spectrum of each segment, excluding both ends of the frequency;
a spectrum combiner (53) for combining the extracted spectrum of each segment to obtain the entire spectrum corresponding to the entire frequency span ;
The frequency bandwidth setting unit sets a frequency bandwidth (BW n,L ) on the lower side and a frequency bandwidth (BW n,H ) on the higher side than the center frequency of each segment,
The center frequency setting unit, based on the frequency bandwidth (BW n,L ) on the lower side and the frequency bandwidth (BW n,H ) on the higher side than the center frequency of each segment, from the center frequency of the center segment , for setting the center frequency offset (CF n ) of each of said segments .
により、前記中心セグメントの中心周波数からの、前記各セグメントの中心周波数のオフセットを算出し、ここで、
CF+mは、中心セグメントより周波数が高い側m番目のセグメントにおける、中心セグメントの中心周波数からの、中心周波数のオフセットであり、
CF-mは、中心セグメントより周波数が低い側m番目のセグメントにおける、中心セグメントの中心周波数からの、中心周波数のオフセットであり、
BW+m,Lは、中心セグメントより周波数が高い側m番目のセグメントのフーリエ変換結果から、該セグメントの中心周波数より低い側で抽出する片側周波数帯域幅であり、
BW+m,Hは、中心セグメントより周波数が高い側m番目のセグメントのフーリエ変換結果から、該セグメントの中心周波数より高い側で抽出する片側周波数帯域幅であり、
BW-m,Lは、中心セグメントより周波数が低い側m番目のセグメントのフーリエ変換結果から、該セグメントの中心周波数より低い側で抽出する片側周波数帯域幅であり、
BW-m,Hは、中心セグメントより周波数が低い側m番目のセグメントのフーリエ変換結果から、該セグメントの中心周波数より高い側で抽出する片側周波数帯域幅である、請求項1又は2に記載の信号解析装置。 The center frequency setting unit is expressed by the following equation
Calculate the offset of the center frequency of each said segment from the center frequency of said center segment by, where:
CF +m is the center frequency offset from the center frequency of the center segment in the m-th segment on the higher frequency side than the center segment;
CF −m is the center frequency offset from the center frequency of the center segment in the m-th segment on the lower frequency side than the center segment;
BW +m,L is a one-side frequency bandwidth extracted on the side lower than the center frequency of the segment from the Fourier transform result of the m-th segment on the side of the frequency higher than the center segment,
BW + m,H is a one-sided frequency bandwidth extracted on the side higher than the center frequency of the segment from the Fourier transform result of the m-th segment on the side of the frequency higher than the center segment;
BW- m,L is a one-side frequency bandwidth extracted on the side lower than the center frequency of the segment from the Fourier transform result of the m-th segment on the side of the frequency lower than the center segment,
BW- m,H is a one-side frequency bandwidth extracted on the side higher than the center frequency of the segment from the Fourier transform result of the m-th segment on the side of the frequency lower than the center segment, according to claim 1 or 2 Signal analyzer.
前記スペクトラム取得部(51)は、前記セグメントごとに設定されたフーリエ変換ポイント数に基づいてフーリエ変換処理を行う、請求項1~3のいずれか一項に記載の信号解析装置。 Further comprising a Fourier transform point number setting unit (25) for setting, for each segment, the number of Fourier transform points of the Fourier transform process to be applied to the waveform data of each segment, based on the frequency bandwidth of each segment;
The signal analysis apparatus according to any one of claims 1 to 3 , wherein said spectrum acquisition section (51) performs Fourier transform processing based on the number of Fourier transform points set for each segment.
前記スペクトラム抽出部は、前記セグメントごとに設定されたトレースポイント数に基づいてスペクトラムを抽出し、
前記スペクトラム結合部は、前記各セグメントの端のトレースポイントをスペクトラムの結合位置として前記各セグメントのスペクトラムを結合する、請求項1~5のいずれか一項に記載の信号解析装置。 further comprising a trace point number setting unit (26) for setting, for each segment, the number of trace points of the spectrum extracted by the spectrum extraction unit based on the frequency characteristics of the Fourier transform processing in the spectrum acquisition unit;
The spectrum extraction unit extracts a spectrum based on the number of trace points set for each segment,
The signal analysis apparatus according to any one of claims 1 to 5 , wherein said spectrum combiner combines the spectrums of said segments using the trace points at the ends of said segments as spectrum combining positions.
前記各セグメントの周波数帯域幅を基に前記各セグメントの中心周波数を設定する中心周波数設定部(23)と、
前記各セグメントの中心周波数を基準に前記各セグメントの周波数帯域幅より広い所定の周波数帯域幅で被測定信号を受信しサンプリングして前記セグメントごとに波形データをキャプチャする波形データキャプチャ部(10)と、
前記各セグメントの前記波形データにフーリエ変換処理を施し、前記セグメントごとのスペクトラムを取得するスペクトラム取得部(51)と、
前記各セグメントの前記スペクトラムから周波数の両端の部分を除いて前記各セグメントの周波数帯域幅分のスペクトラムを抽出するスペクトラム抽出部(52)と、
前記抽出した前記各セグメントのスペクトラムを結合して前記全体の周波数スパンに対応した全体のスペクトラムを得るスペクトラム結合部(53)と、を備え、
前記中心周波数設定部は、前記各セグメントのトレースポイントの周波数分解能がすべてのセグメントで同じ場合、各セグメントの中心周波数を前記トレースポイントの周波数分解能の倍数に設定する、信号解析装置。 a frequency bandwidth setting unit (24) for setting the frequency bandwidth of each segment obtained by dividing the entire frequency span;
a center frequency setting unit (23) for setting the center frequency of each segment based on the frequency bandwidth of each segment;
a waveform data capture section (10) for receiving and sampling a signal under measurement in a predetermined frequency bandwidth wider than the frequency bandwidth of each segment with reference to the center frequency of each segment, and capturing waveform data for each segment; ,
a spectrum acquisition unit (51) that performs Fourier transform processing on the waveform data of each segment and acquires a spectrum for each segment;
a spectrum extraction unit (52) for extracting a spectrum corresponding to the frequency bandwidth of each segment from the spectrum of each segment, excluding both ends of the frequency;
a spectrum combiner (53) for combining the extracted spectrum of each segment to obtain the entire spectrum corresponding to the entire frequency span;
The signal analysis device, wherein the center frequency setting unit sets the center frequency of each segment to a multiple of the frequency resolution of the trace points when the frequency resolution of the trace points of each segment is the same for all segments.
前記各セグメントの周波数帯域幅を基に前記各セグメントの中心周波数を設定する中心周波数設定部(23)と、
前記各セグメントの中心周波数を基準に前記各セグメントの周波数帯域幅より広い所定の周波数帯域幅で被測定信号を受信しサンプリングして前記セグメントごとに波形データをキャプチャする波形データキャプチャ部(10)と、
前記各セグメントの前記波形データにフーリエ変換処理を施し、前記セグメントごとのスペクトラムを取得するスペクトラム取得部(51)と、
前記各セグメントの前記スペクトラムから周波数の両端の部分を除いて前記各セグメントの周波数帯域幅分のスペクトラムを抽出するスペクトラム抽出部(52)と、
前記抽出した前記各セグメントのスペクトラムを結合して前記全体の周波数スパンに対応した全体のスペクトラムを得るスペクトラム結合部(53)と、を備え、
前記中心周波数設定部は、前記各セグメントのトレースポイントの周波数分解能が少なくとも1つのセグメントで異なり、かつ、前記波形データキャプチャ部のサンプリングレートがすべてのセグメントで同じ場合、各セグメントの中心周波数を前記トレースポイントの周波数分解能の公倍数に設定する、信号解析装置。 a frequency bandwidth setting unit (24) for setting the frequency bandwidth of each segment obtained by dividing the entire frequency span;
a center frequency setting unit (23) for setting the center frequency of each segment based on the frequency bandwidth of each segment;
a waveform data capture section (10) for receiving and sampling a signal under measurement in a predetermined frequency bandwidth wider than the frequency bandwidth of each segment with reference to the center frequency of each segment, and capturing waveform data for each segment; ,
a spectrum acquisition unit (51) that performs Fourier transform processing on the waveform data of each segment and acquires a spectrum for each segment;
a spectrum extraction unit (52) for extracting a spectrum corresponding to the frequency bandwidth of each segment from the spectrum of each segment, excluding both ends of the frequency;
a spectrum combiner (53) for combining the extracted spectrum of each segment to obtain the entire spectrum corresponding to the entire frequency span;
The center frequency setting unit sets the center frequency of each segment to the trace when the frequency resolution of the trace points of each segment is different in at least one segment and the sampling rate of the waveform data capture unit is the same for all segments. Signal analyzer set to common multiple of frequency resolution of points.
前記各セグメントの周波数帯域幅を基に前記各セグメントの中心周波数を設定する中心周波数設定部(23)と、
前記各セグメントの中心周波数を基準に前記各セグメントの周波数帯域幅より広い所定の周波数帯域幅で被測定信号を受信しサンプリングして前記セグメントごとに波形データをキャプチャする波形データキャプチャ部(10)と、
前記各セグメントの前記波形データにフーリエ変換処理を施し、前記セグメントごとのスペクトラムを取得するスペクトラム取得部(51)と、
前記各セグメントの前記スペクトラムから周波数の両端の部分を除いて前記各セグメントの周波数帯域幅分のスペクトラムを抽出するスペクトラム抽出部(52)と、
前記抽出した前記各セグメントのスペクトラムを結合して前記全体の周波数スパンに対応した全体のスペクトラムを得るスペクトラム結合部(53)と、を備え、
前記中心周波数設定部は、前記各セグメントのトレースポイントの周波数分解能が少なくとも1つのセグメントで異なり、かつ、前記波形データキャプチャ部のサンプリングレートが少なくとも1つのセグメントで異なり、かつ、前記サンプリングレートがセグメント間で2のべきの関係にある場合、各セグメントの中心周波数を前記トレースポイントの周波数分解能のうち最大のものの倍数に設定する、信号解析装置。 a frequency bandwidth setting unit (24) for setting the frequency bandwidth of each segment obtained by dividing the entire frequency span;
a center frequency setting unit (23) for setting the center frequency of each segment based on the frequency bandwidth of each segment;
a waveform data capture section (10) for receiving and sampling a signal under measurement in a predetermined frequency bandwidth wider than the frequency bandwidth of each segment with reference to the center frequency of each segment, and capturing waveform data for each segment; ,
a spectrum acquisition unit (51) that performs Fourier transform processing on the waveform data of each segment and acquires a spectrum for each segment;
a spectrum extraction unit (52) for extracting a spectrum corresponding to the frequency bandwidth of each segment from the spectrum of each segment, excluding both ends of the frequency;
a spectrum combiner (53) for combining the extracted spectrum of each segment to obtain the entire spectrum corresponding to the entire frequency span;
The center frequency setting unit is arranged such that the frequency resolution of the trace points of each segment is different in at least one segment, the sampling rate of the waveform data capture unit is different in at least one segment, and the sampling rate is different between segments. , the center frequency of each segment is set to a multiple of the largest of the frequency resolutions of the trace points, if the relation is a power of two.
前記各セグメントの周波数帯域幅を基に前記各セグメントの中心周波数を設定するステップ(S4)と、
前記各セグメントの中心周波数を基準に前記各セグメントの周波数帯域幅より広い所定の周波数帯域幅で被測定信号を受信しサンプリングして前記セグメントごとに波形データをキャプチャするステップ(S5~S9)と、
前記各セグメントの前記波形データにフーリエ変換処理を施し、前記セグメントごとのスペクトラムを取得するステップ(S12)と、
前記各セグメントの前記スペクトラムから周波数の両端の部分を除いて前記各セグメントの周波数帯域幅分のスペクトラムを抽出するステップ(S14)と、
前記抽出した前記各セグメントのスペクトラムを結合して前記全体の周波数スパンに対応した全体のスペクトラムを得るステップ(S16)と、
を含み、
前記周波数帯域幅を設定するステップでは、前記各セグメントの前記中心周波数より低い側の周波数帯域幅(BW n,L )と高い側の周波数帯域幅(BW n,H )を設定し、
前記中心周波数を設定するステップでは、前記各セグメントの前記中心周波数より低い側の周波数帯域幅(BW n,L )と高い側の周波数帯域幅(BW n,H )に基づいて、中心セグメントの中心周波数からの、前記各セグメントの中心周波数のオフセット(CF n )を設定する、信号解析方法。 setting the frequency bandwidth of each segment obtained by dividing the entire frequency span (S3);
setting the center frequency of each segment based on the frequency bandwidth of each segment (S4);
receiving and sampling the signal under measurement in a predetermined frequency bandwidth wider than the frequency bandwidth of each segment with reference to the center frequency of each segment, and capturing waveform data for each segment (S5 to S9);
a step of subjecting the waveform data of each segment to Fourier transform processing to obtain a spectrum for each segment (S12);
a step of extracting a spectrum for the frequency bandwidth of each segment by excluding both ends of the frequency from the spectrum of each segment (S14);
a step of combining the extracted spectrums of the respective segments to obtain an entire spectrum corresponding to the entire frequency span (S16);
including
In the step of setting the frequency bandwidth, setting a frequency bandwidth (BW n,L ) on the lower side and a frequency bandwidth (BW n,H ) on the higher side than the center frequency of each segment;
In the step of setting the center frequency, based on the frequency bandwidth (BW n,L ) on the lower side and the frequency bandwidth (BW n,H ) on the higher side than the center frequency of each segment, the center of the center segment A signal analysis method of setting the center frequency offset (CF n ) of each said segment from frequency.
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