JPH02132376A - 波形測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、測定すべき振幅（レベル）範囲が広い（例え
ば１２０ｄＢ）信号波形全体を少なくとも２つ以上に分
割して、同一画面上に表示するようにした波形測定装置
に間する。

［従来の技術］ 従来の技術による波形測定の例を第６図及び第７図を用
いて説明する。第６図はスペクトラム又はバンドバスフ
ィルタのような素子の伝送特性（周波数特性）測定の波
形の例であり、第７図はローパスフィルタのような素子
の伝送特性測定の波形の例である。

従来の波形測定装置を用いて、波形を表示できる範囲（
例えば８０ｄＢ）を越えるような振幅（レベル）範囲の
広い信号（例えば１２０ｄＢ）の信号波形を測定する場
合、 （１）波形全体を表示装置に表示させると、その波形の
レベルの低い部分に特異点があっても、それがつぶされ
てしまって細部にわたって観測することができなかった
。この例を第６図（ａ）の（イ）及び第７図（ａ）の（
ハ）に示す。

（２）測定すべき波形のレベルの低い部分の詳細を表示
させると、第６図（ｂ）の（イ）及び第７図（ｂ）の（
ハ）に示す如く特異点が表示上に現われるが、同図（口
）及び（二）に示す如く波形のレベルの高い部分が表示
画面からはみ出してしまう。

すなわち、波形全体を表示画面に表示させ、かつレベル
の低い部分を細部にわたって測定てきない。

［発明が解決しようとする課題コ 上述の如く従来の技術では、波形測定装置の波形を表示
できる範囲を越えるような振幅（レベル）範囲の広い信
号の波形を測定する場合、縦軸の分解能を高く維持しな
がら波形全体を一つの画面に表示し、波形を細部にわた
って測定することができないという欠点があった。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記の欠点を解決するためになされたもので
あり、掃引手段と信号処理手段を備え、横軸を掃引して
波形を表示する波形測定装置において、測定する波形が
闇値を越える領域と越えない領域とに区分する波形の領
域区分手段と、それぞれの領域に対応した前記信号処理
手段のシステム利得を制御する制御手段と、それぞれの
領域で異なるシステム利得によって信号処理をされた波
形を同一の画面に表示する表示装置とを設けた。

［実施例］ １上史次ｌ扁 第１図を用いて、本発明による波形測定装置の第１の実
施例の構成を説明する。第１図においで、人力信号ａは
利得制御器１ａの第１の入力端子に導かれる。利得制御
器１ａは、第２の人力端子に加わるシステム利得制御信
号ｂによって利得が変化するもので、増幅器若しくは減
衰器又はそれらを組み合わせたものが使用される。利得
制御器ｌａの出力信号は、信号処理部１ｂに導かれる。

信号処理部１ｂは、ミキサ、局部発振器、■Ｆフィルタ
等で構成され、人力信号ａと局部発振信号とにより周波
数変換を行い、ＩＦ信号を出力する。

信号処理部１ｂが出力するＩＦ信号は、検波器ＩＣにお
いて検波される。なお、利得制御手段１ａ、信号処理部
１ｂ及び検波器１ｃは信号処理手段ｌを構成している。

検波器１ｃの出力信号は、メモリ２ａに記憶される。表
示器２ｂはメモリ２ａに記憶されたデータを読み出して
、入力信号の波形を表示する。なお、メモリ２ａ及び表
示器２ｂは表示装置を構成している。デジタル信号処理
による波形測定装置を提供する場合は、検波器１ｃの後
段又はメモリ２ｂの萌段にＡ／Ｄ変換器を設ける。

一方、検波器ＩＣの出力信号は比較手段５ｂの第１の入
力端子にも導かれる。比較手段５ｂは、第２の人力端子
に印加される閾値ｄに基づいて第１の人力端子に印加さ
れる信号のレベルを比較する。第１の人力端子に印加さ
れる信号のレベルが閾値ｄを越えたときと越えないとき
の情報を領域決定部５ａに送出する。領域決定部５ａは
、掃弓手段３から与えられる横軸に対応した信号と比較
手段５ｂから与えられる信号とにより、掃引の制御及び
利得の制御のための情報を制御手段４へ送出する。なお
、領域決定部５ａ及び比較手段５ｂは、領域区分手段５
を構成している。

制御手段４は、掃引手段３に掃引を開始或は停止させる
ための掃引制御信号Ｃを与え、更に、利得制御器１ａに
利得を可変させるためのシステム利得制御信号ｂを与え
る。

掃引手段３は、信号処理部１ｂに含まれる局部発振器を
掃引させるための信号を送出する。

以上のように構成ざれた波形測定装賓の動作の詳細を第
２図（ａ）、第３図及び第５図（ｂ）を用いて説明する
。

制御手段４は、システム利得の初期値（例えばＯｄＢ）
を設定するためにシステム利得制御信号ｂを利得制御器
１ａに送出する。更に、制御手段４は、所望の帯域を少
なくとも１回全掃引（初期掃引）させるための掃引制御
信号Ｃを掃引手段３に送出する。その初期掃引によって
得られた検波器１ｃの出力は、比較手段５ｂにおいて閾
値ｄと比較される。なお、初期掃引で得られた信号のレ
ベルが装置のダイナミックレンジを越え、波形の一部が
表示画面からはみ出してしまう場合もある。

この場合は、ダイナミックレンジ内に収まるまでシステ
ム利得をかえながら初期掃引を繰り返せばよい。領域決
定部δｂは、閾値ｄを越えた横軸領域（第５図（ｂ）の
「Ｂ」）と闇値を越えない横軸領域（第５図（ｂ）のｒ
ＡＪおよひ「Ｃ」）とを区別する。次に、制御手段４は
闇値を越えない横軸領域ｒＡＪ及び「■３」ではシステ
ム利得を初期値と異なる値（例えは−６０ｄＢ）とし、
かつ閾値ｄを越えた横軸領域ｒＢＪては初期値と同じ値
とするようにシステム利得制御信号ｂを利得制御器１ａ
に送出するとと右に、各横軸領域を第２図（ａ）に示す
ように掃引させるための掃引制御信号Ｃを掃引手段３に
送出する。第２図のｆ１、ｆ２は掃引のスタート点及び
ストップ点を表わし、横軸は時間を表わす。また、第２
図の区間ｒＤＪ及びｒＥＪは、システム利得を切り替え
るのに要する時間を含む掃引一時停止時間である。

掃引によって得られたデータは、表示装置２のメモリ２
ａに記憶ざれ、表示器２ｂに表示される。

表示器２ｂの表示例を第３図に示す。第３図（ａ）は、
第５図（ｂ）のように３つの領域に分けられた場合であ
り、中心部は０から−６０ｄＢの範囲の波形、左側及び
右側の波形は−６０から−１３０ｄＢの範囲の波形を示
している。また、第３図（ｂ）は、２つの領域に分けら
れた場合であり、左側の波形はＯから−６０ｄＢの範囲
の波形、右側の波形は−６０から−１３０ｄＢの範囲の
波形を示している。

棗λ史皇１ｌ 第２図、第４図及び第５図を用いて本発明の第２の実施
例を説明する。本実施例は、スペクトラムアナライザと
トラッキングジェネレータとを組み合わせた伝送特性測
定装置の例である。

スペクトラムアナライザは、周波数掃引を行なう局部発
撮器の信号により人力信号をＩＦ信号に周波数変換し、
ＩＦ部での狭帯域フィルタを用いて選択することにより
、周波数軸での信号解析を行うものである。周波数軸上
の或る周波数問隔ごとにサンプリングされＡ／Ｄ変換さ
れたデジタルデータが、例えば１掃引を５０１ポイント
とすれば、メモリのアドレス０乃至５００に順次記憶さ
れる。

トラッキングジェネレータは、スペクトラｌ１アナライ
ザの掃引に連動する掃引信号発生器で、スペクトラムア
ナライザの局部発振器の信号を用いて、スペクトラムア
ナライザの受信周波数と同一の周波数の信号を発生させ
るものである。

従って、第４図に示す如く、１・ラッキングジエネレー
タ４２０の出力端子とスペクトラムアナライザ４００の
人力端子との間に被測定物（ＤＵＴ）４３０を接続すれ
ば、所望の周波数帯域におけるＤＵＴ４３０の振幅周波
数特性が測定できることは周知のとうりである。

ところで一般に、スペクトラムアナライザの一つの画面
上で直視できる（すなわち、一度にデータを取り込め名
）ダイナミックレンジは７０ｄＢ乃至９０ｄＢに限られ
ているので、その範囲を越えるような、例えば１２０ｄ
Ｂ以上もの振幅を有する信号を観測するには、利得の切
り替えが必要である。第４図に示すアッテネータ４０１
及びＩＦアンプ４０４により利得を切り替えるが、これ
は「基準レペル」の設定により、それぞれ設定される。

更に、トラッキングジエネレータ４２０の出カレベルは
、一般に最大ＯｄＢｍ程度であるので、ＤＵＴ４３０が
１２θｄＢ以上の減衰量をもっていると、スペクトラム
アナライザの感度はー１２０ｄＢｍ以下である必要があ
る。このような高感度測定時には、ＩＦフィルタ４０３
の帯域幅を狭くしなければならない。しかし、このよう
なＩＦの帯域が狭い状況下では、トラッキングジエネレ
ー夕にトラッキングエラーが生じるため、ＩＦの帯域を
１ｋＨｚ以下に設定することができない。

その問題点を解決するために、スペクトラムアナライザ
４００の前段にブリアンプ４５０（例えば、利得３ｏｄ
Ｂ）を挿入し、感度の改善を図れはよい。しかし、ＤＵ
Ｔ４３０がフィルタ等の場合、ＤＵＴ４３０の通過帯で
はブリアンプ４５０に加わるレベルが大きくなるために
、ブリアンプ４５０が飽和してしまう。そこで、プリア
ンプ４５０の飽和を防止するためにＤＵＴ４３０とブリ
アンプ４５０との間にプログラマブルアツテネータ（Ｐ
−ＡＴＴ）４４０を挿入する。トラッキングジエネレー
タ４２０の出力段にアツテネー夕が設けられている場合
には、そのアッテネータを用いてレベルの調整（システ
ム利得の制御）を行なってもよい。

ここでは、トラッキングジエネレータ４２０の出力レベ
ルをＯｄＢｍ（一定）、プリアンプの利得を３０ｄＢ　
（一定）とし、ＤＵＴ４３０としてバンドパスフィルタ
の測定を行なう場合を示す。

スベクトラムアナライザ４００のダイナミックレンジを
考慮して、閾値は例えは−６０ｄＢとする。

そして、ＤＵＴ４３０の減衰量が０から６０ｄＢの範囲
の周波数領域において、システム利得をＯｄＢ、すなわ
ちＰ−ＡＴＴ４４０は３０ｄＢ、スベクトラムアナライ
ザ４００の基準レベルはＯｄＢｍ，ＤＵＴ４３０の減衰
量が６０ｄＢ以上となる周波数領域において、システム
利得を−６０ｄＢ、すなわちＰ−ＡＴＴ４４０はＯ　ｄ
　Ｂ，　　スペクトラムアナライザの基準レベルは−３
０ｄＢｍとする。ここで、システム利得−６０ｄＢとは
、入力換算で示しており、−６０ｄＢの入力のときにフ
ルスケールを不すことになる。

＋１ 次に、第５図を用いて測定手順を説明する。第５図のＳ
１から８６は測定手順の各ステップを表わす。これらの
ステップは、プログラムメモリ４１２に記憶されている
プログラムに従って、マイクロプロセッサで構成される
制御部４１１で実行される。

Ｓ１：制御部４１１は、掃引制御部４１０，ＩＦフィル
タ４０３、検波器４０５に対して、ＤＵＴ４３０の特性
に合わせて周波数なとスペクトラムアナライザ４００の
初期設定を行なう。例えは、中心周波数７００ＭＨｚ、
周波数スパン７００ＭＨ’ｚ，ＩＦ帯域幅１　ｋ　Ｈ　
ｚ、ビデオ帯域幅１００Ｈ　ｚ、掃引時間１ｓｅｃと設
定する。

Ｓ２：制御部４１１は、システム利得をＯｄＢ（すなわ
ち、Ｐ−ＡＴＴ４４０を３０ｄＢ、スベクトラムアナラ
イザの基準レベルをＯｄＢｍ）に設定し、１回掃引な行
い、第５図（ｂ）のような波形を得て、メモリ４０７に
記憶させる。

Ｓ３：その波形に基づいて同値−６０ｄＢを越えない領
域と越える領域とを分ける。具体的には、バンドパスフ
ィルタの場合は第５図（ｂ）に示すように、ｒＡＪ、「
Ｂ」、ｒｃＪの３つの領域に分けられるので、まず最初
に、メモリ４０７に記憶されたデータを、アドレスＯか
ら昇順に順次−６０ｄＢと比較していって初めて−６０
ｄＢを越える点１，を求め、次にアドレス５００から降
順に順次−６０ｄＢと比較していって初めて−６０ｄＢ
を越える点Ｈな求める。左端又は右端より順番に−６０
ｄＢラインとの交点を求め領域を区分していく方法でも
よい。

Ｓ４二制御部４１１は、システム利得を−６０ｄＢ（す
なわち、Ｐ−ＡＴＴ４４０をＯｄＢ、スベクトラムアナ
ライザ４００の基準レベルを−３０ｄＢｍ）に設定し、
掃引制御部４１０に指令を与えて領域「Ａ」の部分を掃
引し、データをメモリ４０７に記憶させ、表示器４０８
に表示する。

Ｓ５二制御部４１１は、システム利得をＯｄＢ（すなわ
ち、Ｐ−ＡＴＴ４４０を３０ｄＢ、スペクトラムアナラ
イザ４０００基準レベルをＯｄＢｍ）に設定し、掃引制
御部４１０に指令を与えて領域「Ｂ」の部分を掃引し、
データをメモリ４０７に記憶させ、表示器４０８に表示
する。

Ｓ６：制御部４１１は、システム利得を−６０ｄＢ（す
なわち、Ｐ−ＡＴＴ４４０をＯｄＢ、スベクトラムアナ
ライザ４００の基準レベルを−３０ｄＢｍ）に設定し、
掃引制御部４１０に指令を与えて領域ｒＣＪの部分を掃
引し、データを・メモリ４０７に記憶させ、表示器４０
８に表示する。

Ｓ７：掃引を停止する指示（第４図には図示していない
が、操作者がスペクトラムアナライザ４００の操作パネ
ルのｒｓＴＯＰＪキーを押す）があるまで、制御部４１
１は、ステップＳ４から８６を繰り返し実行する。すな
わち、領域を決定するために最小限１回の初期掃引を行
なえばよく、次の掃引からは第３図に示すような波形が
連続して得られるので、測定時間が短くなる。これは例
えば、フィルタの調整時に全体の特性波形を観測しなが
ら要部の微調整を行なうとき等に有効である。

なお、Ｓ４からＳ６の掃引のタイミングチャートを第２
図（ａ）に示す。領域「Ａ」とｒＢ．．＋及び「Ｂ」と
ｒＣＪとの間の区間ｒＤＪ及びｒＥＪでは、システム利
得を切り替えるのに要する時間だけ掃引を一時停止する
よう、制御部４１１は、掃引制御部４ｌＯを制御する。

」二連の実施例は本発明の主・旨を逸脱しない範囲で下
記のような変更が可能である。

（イ）第２図（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、上記Ｓ４から
Ｓ６における掃引の制御の別の実施例のタイミングチャ
ートを示す。第２図（ｂ）は、同一出願人による特願昭
６２−１６５０３９号に開示された部分掃引機能を応用
しており、領域「Ａ」、「Ｂ」及び「Ｃ」についてそれ
ぞれ独立に部分掃引を行い、同一メモリ上にそれぞれの
データを書き込む場合である。区間ｒＤＪ、「Ｅ」では
、システム利得の切り替え及び部分掃引の切り替えのた
めの時間を含んでいる。

第２図（Ｃ）は、各システム利得において、周波数スパ
ン全体を掃引し、メモリ４０７へのデータの記憶を各領
域ごとに行なう場合である。すなわち、システム利得−
６０ｄＢでの掃引のときには、領域ｒＡＪとｒＣＪのデ
ータを記憶させ、システム利得ＯｄＢでの掃引のときに
は領域ｒＢＪのデータを記憶させる。第２図（ｄ）は、
各領域「Ａ」、「Ｂ」及び「Ｃ」の掃引スタート直前に
、各スタート周波数ｆ１、ｆｌ’　、ｆｌ”の設定及び
各領域の幅に相当する周波数スパンの設定を行なうこと
により、独立した３つの掃引を行い、各掃引で得られた
データを表示する場合である。

（口）第５図の手順Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６（７）間に、Ｓ７
と同様な掃引停止の指令をチェックする判断を入れて、
いずれの時点でも掃引停止ができるようにしてもよい。

（ハ）ＤＵＴをバスしたときのシステム自耳の周波数特
性を予め測定し、別のメモリ（Ｂチャネル）に記憶させ
、通常の測定メモリ（Ａチャネル）との差演算（Ａ　−
　Ｂ　’）を行なって、ＤＵＴの周波数特性測定の確度
を向上させることもできる。

（二）上述の例では、閾値は１つの場合を述べたが、閾
値が２以上であってもよい。例えば、スベクトラムアナ
ライザのダイナミックレンジが４０ｄＢである場合には
、１　２０ｄＢを観測する場合は、闇値を−４０ｄＢと
−８０ｄＢに設定、システム利得を３段階に分けて掃引
すればよい。

（ボ）上記の例では、システム利得を変化させるのに、
Ｐ−ＡＴ　Ｔの減衰量を切り替えているが、Ｐ−ＡＴＴ
を用いずブリアンプの利得を切り替える方法でもよい。

くべ）上記の例で表示波形のスケールについて、例えば
領域ｒＡＪと「Ｃ」は１０ｄＢ／ｄｉｖであるが、領域
「Ｂ」は１ｄＢ／ｄｊｖの拡大表示をするなど、各領域
ごとにスケールを変えて表示することもできる。例えば
、メモリ４０７に記憶されている波形データをＤ，　　
Ｄのフルスケールの値をｄ、表示器４０８の縦軸の表示
値をＹ，　　Ｙのフルスケールの値をｙ、またＹを演算
するための換算係数をｋとしたとき、 Ｙ＝ｋＸ（Ｄ−ｄ）＋ｙ と表わされる。ここで、ｋ及びｄを各領域に対応して切
り替え、Ｙの値を演算する演算手段を制御部４１１に備
えればよい。

その演算の例は、領域ｒＡＪと「Ｃ」においてスケール
を１０ｄＢ／ｄｉｖ更に表示のダイナミックレンジを８
０ｄＢとした場合、ｙ＝ｓｏｏとずればｋ　＝　１　０
となり、ｄ＝−６０（ｄＢ）の条件下では、 Ｙ＝１　０Ｘ（Ｄ＋６０）＋８００ となる。

領域「Ｂ」においてスケールを１ｄＢ／ｄｉｖ更に表示
のダイナミックレンジを８ｄＢとした場合、ｙ＝＝ｓｏ
ｏとすればｋ＝１００となり、ｄ＝０（ｄＢ）の条件下
では、 Ｙ＝１　００ＸＤ＋８００ となる。

（ト）各領域での掃引において、各システム利得の設定
に応じて、ＩＦ帯域幅、掃引時間等のスベクトラムアナ
ライザ４００の設定を切り替える手段を制御部４１１に
備え、各領域における最適の掃引時間を選ぶことにより
、測定時間の短縮を図ることもできる。例えば、システ
ム利得が−６０ｄＢのときは感度を高くするためＩＦ帯
域幅を狭く、従って掃引時閏は長くなるが、システム利
得がＯｄＢのときは感度は低くてもよいのでＩＦ帯域幅
を広く、従って掃引時間は短くできる。

［発明の効果］ 本発明は、掃引手段と信号処理手段を備え、横軸を掃引
して波形を表示する波形測定装置において、測定する波
形が予め設定した闇値を越える領域と越えない領域とに
区分し、それぞれの領域に対応してシステム利得を制御
し、それぞれの領域で異なるシステム利得によって信号
処理された波形を同一の画面に表示するようにしたので
、波形測定装置の波形を表示できる範囲を越えるような
振幅（レベル）範囲の広い信号の波形を測定する場合で
あっても、縦軸の分解能を高く維持しながら波形全体を
ーの画面に表示し、波形を細部にわたって直視測定する
ことができる。

更に、領域を決定するために最小限１回の初期掃引を行
なえばよいので、次の掃引からは広い振幅範囲の全体を
ーの画面に表示した波形が連続して得られるので、測定
時間が短くなる。これにより、例えばフィルタの調整時
に全体の特性波形を観測しながら要部の微調整を短時間
に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示すブロック図、第２
図は掃引とシステム利得制御の状態を表わすタイミング
図、第３図は波形の表示例を示す図、第４図は本発明の
第２の実施例を示すブロック図、第５図は測定手順を示
すフローチャート、第６図及び第７図は従来の波形測定
装置による波形表示の例を示す図である。 図中の、１は信号処理手段、２は表示装置、３は掃引手
段、４は制御手段、５は領域区分手段である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 掃引手段（３）と信号処理手段（１）を備え、横軸を掃
   引して波形を表示する波形測定装置において、測定する
   波形が閾値を越える領域と越えない領域とに区分する波
   形の領域区分手段（５）と、それぞれの領域に対応した
   前記信号処理手段のシステム利得を制御する制御手段（
   ４）と、それぞれの領域で異なるシステム利得によって
   信号処理をされた波形を同一の画面に表示する表示装置
   （２）とを備えたことを特徴とする波形測定装置。