JPH02280066A - 周波数掃引型スペクトラム・アナライザの実応答及びスプリアス応答識別方法 - 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、周波数掃引型スペクトラム・アナライザの実
応答及びスプリアス応答の識別方法に関する。

［従来技術］ スーパーヘテロゲイン型、即ち周波数掃引型のスペクト
ラム・アナライザは、ミキサ（混合器）と周波数可変型
の局部発振器とを基本構成とする。

解析すべき入力信号は、ミキサにより周波数可変型の第
１局部発振器の出力と混合され、第１中間周波数信号が
生成される。入力信号は掃引型第１局部発振器の高調波
周波数と混合されてスペクトラム・アナライザの応答が
得られる。しかし、通常スペクトラム・アナライザは、
掃引型第１局部発振器の高調波周波数の１つの周波数と
入力信号との混合についてのみ校正された応答を得るこ
とが出来る。このような応答は、スペクトラム・アナラ
イザの実（リアル）応答と呼ばれ、スペクトラム・アナ
ライザが校正されていない他の高調波と入力信号との混
合によって得られた応答はスプリアス応答と呼ばれてい
る。

いくつかの周波数レンジで使用するある種のスペクトラ
ム・アナライザの場合、固定フィルタ又は同調フィルタ
により実応答、即ち校正された応答が得られる周波数の
みに入力信号を制限している。しかし、それ以外の場合
には、実応答とスプリアス応答を区別する為には更に工
夫をする必要がある。

スペクトラム・アナライザの実応答及びスプリアス応答
を識別する方法は既知である。これらの代表的な方法は
、スペクトラム・アナライザの入力部（フロント・エン
ド）の設定の調整に基づくもので、実応答信号を予期さ
れる量だけシフトさせ、スプリアス応答信号はそれ以外
の量だけシフトさせることにより識別するものである。

このように実応答信号を予期されるｌだけシフトさせる
には、局部発振器の周波数及びフィルタの通過帯域の一
方又は両方を調整すれば良い。この方法をマイクロ・プ
ロセッサによって自動化する方法に関しては、米国特許
第４５６８８７８号公報（特開昭６０−２１３８６９号
に対応）に記載されており、それによれば、スプリアス
応答の信号を自動的に表示しないようにすることが出来
る。この方法があるにもかかわらず、ユーザにとって関
心あるデータをコンピュータが間違って消してしまう危
険性を無くすように、実応答信号とスプリアス応答信号
とを確実に識別したいという要求もある。

実応答とスプリアス応答とを識別する別の方法は、第１
中間フィルタ周波数を切換え、これに対応する変化を第
２局部発振器の周波数に与えるものである。この結果、
実応答及びスプリアス応答の変化は、第１局部発振器の
所望の高調波と混合される所望の周波数レンジ内の周波
数に関しては相殺されるが、それ以外の高調波と混合し
ている信号に関してはト目殺されなくなる。この方法に
よれば、上述の変化が生じたとき実応答は元の水平位置
を維持し、スプリアス応答は異なる水平位置に移動する
という点を利用している。

第３図は、従来のスーパーへテロダイン型スペクトラム
・アナライザの構成を示す簡略ブロック図である。解析
すべき入力信号は、入力端子（２）に入力され、ミキサ
（４）により周波数Ｆシ０１　の掃引型局部発振器（６
）の出力信号と混合される。

この第１局部発振周波数ＦＬＯＩ　は、発振同調回路（
２７）によって決まり、傾斜（掃引）信号発生器（２６
）によって周波数掃引される。ミキサ（４）の出力信号
は２つの固定周波数型の第１ＩＦフイルタＡ（８）及び
同Ｂ（１０）に供給され、それに応じて２つの中間周波
数ＦＩＦ１ａ及びＦＩＦｌｂの出力信号が夫々出力され
る。第１１ＦフイルタＡ（８）の出力信号はミキサ（１
２）の一方の入力ボートに供給され第１局部発振器Ａ（
１５）の出力信号と混合される。第１ＩＦフイルタＢ（
１０）の出力信号はミキサ（１４）の一方のポートに人
力され第１局部発振器Ｂ（１６）の出力信号と混合され
る。スイッチ（１７）は２つのミキサ（１２）及び（１
４）の出力信号の何れかを選択する。

ミキサ（１２）及び（１４）の選択された出力信号は、
固定周波数型分解能可変フィルタ（１８）及び対数増幅
器（２０）を含む第２中間周波数フィルタ及び増幅ステ
ージに供給される。この第２中間周波数フィルタ及び増
幅ステージ（１８）及び（２０）の出力信号は、検波器
（２２）により検波され、垂直情報デジタイザ（２４）
に供給されると共に、増幅器及びビデオ処理回路（図示
せず）にも供給される。

傾斜信号発生器（２６）は水平掃引傾斜信号を発生し、
この傾斜信号は局部発振器（６）を帰りするのに使用さ
れると共に、水平位置情報デジタイザ（２８）にも供給
される。水平位置情報デジタイザ（２８）のデジタル出
力は局部発振器（６）の瞬時周波数を表しており、垂直
情報を記憶するランダム・アクセス・メモリ　（３８）
のアドレス情報としても使用される。メモＩＪ（３８）
に記憶される垂直情報は、信号の振幅を表しており、垂
直位置情報デジタイザ（２４）から供給されろ。

第２の傾斜信号発生器（４０）はデジタル傾斜信号を発
生し、この信号は、水平増幅器（３２）を駆動すると共
に、メモ！Ｊ（３８）に記憶された垂直情報を読み出す
為のアドレス情報にもなる。

メモＵ（３８）に記憶された垂直振幅情報は、読み出さ
れて、ＣＲＴ　（３４）を駆動する垂直増幅器（３０）
に供給される。この結果、ＣＲＴ（３４）は、入力信号
の振幅の電力変化（垂直軸）を周波数（水平軸）の関数
として表示する。

スペクトラム・アナライザの全体の動作は、内蔵された
コンピュータ（３６）によって制御されるが、このコン
ピュータ（３６）は、第３図に示していない要素を含む
機器内の殆どの要素と相互接続されており、スペクトラ
ム・アナライザの機能を調整及び制御すると共にユーザ
・インタフェースからオペレータの人力を受ける。

スペクトラム・アナライザの入力信号が周波数ＦＳの成
分を含んでいれば、以下に示す変換式の何れかを満たす
ように、周波数応答が垂直軸上に表示される。

（ＭＸＦＬＯＩ−ＮＸＦＳ）−ＦＬＯ２＝Ｆ　　Ｆ２　
　　（１）（ＮＸＦＳ−ＭＸＦＬＯＩ）−ＦＬＯ２＝Ｆ
　　Ｆ２　　　（２）（ＮｘＦＳ＋ＭｘＦＬ旧’）　−
ＦＬＯ２＝　ＰＩＦ２　　（３）ＰｕＯ２−（ＭｘＦＬ
Ｏｌ−ＮｘＦＳ）　＝Ｆ　Ｆ２　　（４）ＰｕＯ２−（
ＮＸＦＳ−ＭＸＦＬＯＩ）＝ＦＩＦ２　　　（５）Ｐｕ
Ｏ２−（ＮｘＦＳ＋ＭｘＦＬＯ１）＝ＦＩＦ２　　　（
６）Ｍ及びＮは、種々の高調波の次数で、整数である。

入力信号のレベルが低い場合には、Ｎは常に１に等しい
と考えて良い。また、上記括弧内の量は、第１ＩＦフイ
ルタ・ステージ（８）及び（１０）の通過帯域内に入っ
ていることも必要である。第１中間周波数は、上記最初
の３式又は後の３式の変換式群のうち何れかが成立しな
いように選択されるが、ここでは、最初の３式が成立す
るとする。第１中間周波数は、第１局部発振器の周波数
Ｆ　ＬＯＩの最小値より低いので、上記変換式（３）及
び（６）は成立しない。従って、次の変換式の何れかを
満たす入力信号ＦＳのみが表示される信号となる。

（ＭＸＦＬＯＩ−ＮｘＦＳ）　−ＦＬＯ２＝ＦＩＦ２　
　（ｌａ）（ＮｘＦＳ−ＭｘＦＬＯｌ）　−ＦＬＯ２＝
ＦＩＦ２　　（２ａ）しかし、スペクトラム・アナライ
ザは、これら２式の何れか一方のみを満たし、且つその
式のＭは特定の値、例えばＭｌになるように常に校正さ
れている。それでもなお、他の変換式を満たす信号、即
ちスプリアス応答によると考えられる信号も表示される
。その理由は、表示された周波数は常に正確とは限らず
、表示された振幅も誤差を含んでいるからである。

スプリアス応答を識別するには、コンピュータ（３６）
のプログラムを調整することにより、スイッチ（１７）
の位置を切換えて発振同調回路（２７）に送る信号を切
換え、第１局部発振器（６）の周波数を変化させる。第
１ＩＦフイルタ（８）及び（１０）の一方のフィルタは
、第１局部発振器（６）の一方の周波数に好適な通過帯
域を有し、他方の第１１Ｆフイルタは、第１局部発振器
（６）の別の周波数に好適な通過帯域に調整されている
。よって、このスペクトラム・アナライザの人力部には
、二者択一の信号路があり、これら２つの信号路は共に
同じＭの値（高調波の次数）に基づくが、第２中間周波
数ＰＩＦ２の値は異なっている。２つの第１ＩＦフイル
タの周波数の差は、その後第２局部発振器（１５）及び
（１６）の周波数差によって相殺されるので、スイッチ
（１７）により選択されて分解能可変フィルタ（１８）
に入力される信号は何れも同じ周波数レンジ内に含まれ
ることになる。

スペクトラム・アナライザの入力部のこれら２つの信号
路を切換えた場合、実応答信号は同じ位置に表示され続
けるが、スプリアス応答の信号は異なる位置に表示され
るか又は全く表示されなくなる。

［発明が解決しようとする課題］ 上述のように、スペクトラム・アナライザの入力部に第
２の信号路を設けると共に第２の掃引データを発生し、
この第２の掃引データも記憶し、現在のデータから所定
景だけ垂直方向にオフセットを与えた第２の設定により
選択的に記憶データを表示することによりオペレータが
これら第１及び第２の信号路の２つの信号を視覚的に比
較出来るようにすることは、従来の技術であった。

しかし、このような視覚的な比較は、誤差に影響され易
く、この垂直方向のオフセット表示に影響するようにス
ペクトラム・アナライザが操作されている場合には、記
憶しである基準掃引データは最早段に立たなくなるとい
う問題が生じる。

従って、本発明の目的は、周波数掃引型スペクトラム・
アナライザの実応答及びスプリアス応答の信号の識別を
容易に且つ確実に行える新規な方法を提供することであ
る。

［課題を解決する為の手段及び作用コ 本発明は、周波数掃引型スペクトラム・アナライザの実
応答及びスプリアス応答を容易に識別する方法を開示し
ている。この方法は、スペクトラム・アナライザの人力
部に設けられた２つの別々の経路だが等価な信号路から
の掃引データを使用することに基づいている。スペクト
ラム・アナライザの入力部の設定は、第１及び第２の設
定の間で連続的に切換えられる。即ち、第１の設定に基
づいてスペクトル掃引を行い、その出力信号をデジタイ
ズ（デジタル変換）したデータを記憶し表示する。同様
に、第２の設定による信号もデジタイズして記憶し、表
示する。しかし、現在の掃引データが表示されると同時
に、他方の設定により得られた前の掃引データもスクリ
ーン上の同じ位置に表示される。つまり、常にこれら２
つの信号がスクリーン上に表示されるので、これらの表
示は互いに重なり合うことになる。これら２つの掃引表
示は、異なる輝度、又は望ましくは異なる色を用いて表
示される。この結果、２つの信号表示の識別が可能にな
るが、更に重要なことは、２つの表示の重なった領域と
重ならない領域との表示が異なることである。これによ
り、オペレータは実応答信号とスプリアス応答信号とを
容易に且つ確実に識別することが出来る。これら２つの
信号路の利得又は減衰比には、ある程度のばらつきが有
り得るので、２つの掃引データの表示を比較することに
より、これらの信号路の一方又は両方の利得又は減衰比
を調整することも可能である。

［実施例コ 第１図は、本発明による識別方法の一実施例の処理を示
す流れ図である。この処理は、スペクトラム・アナライ
ザのオペレータがこの動作モードを選択したときに開始
される（ステップ（５０））。

ステップ（５２）は、２つの等価な設定を決定する為に
第１及び第２局部発振器を制御するのに必要な値を計算
する。これにより、オペレータが指示した周波数°スペ
クトルが解析されるが、これら２つの局部発振器の周波
数差は、２つの第１中間周波数の差に対応している。従
って、これら２つの設定を切換える際に、第１中間フィ
ルタ・ステージの２つのフィルタ間も切換えられ、設定
切換えに基づいて局部発振器の２つの周波数に対応する
変化が生じる。これらの変イヒが起こると、実応答信号
は表示スクリーン上で元の水平位置に留まるが、スプリ
アス応答信号は異なる水平位置に移動することになる。

スペクトラム・アナライザは、その後、ステップ（５４
）で、これらの設定の一方（第１設定）に基づいて局部
発振器の周波数掃引を行う。この周波数掃引の結果得ら
れたデータを記憶し、このデータに基づいて第１の色を
用いた表示を行う。

このループの第１回目では、第２の掃引による表示は同
時には行われない。その後のループの実行の際には、第
２の設定に基づく周波数掃引のデータが記憶されており
、両方の信号が同時に表示される。

ステップ（５８）では、第２の設定に基づいて周波数掃
引を行う。ステップ（６０）で、この掃引の結果得られ
たデータが記憶され、第２の色で表示される。この表示
と同時に、第１の設定に基づくデータも重ねて表示され
る。

ステップ（６２）で、オペレータがこの識別モードを続
けるか否かが判断され、停止を指示していた場合（ノー
）には、ステップ（６４）で通常の動作モードに戻る。

しかし、このモードの動作を継続する場合（イエス）に
は、ステップ（６６）で、設定内容の変更が指示された
か否かを判断する。もし、何か設定の変更があれば（イ
エス）、処理はステップ（５２）へと戻り、それに応じ
た新しい設定に調整される。設定内容に変更がなければ
、ステップ（５４）から既に調整済みの設定に基づいて
同様の処理が繰り返される。

本発明は、局部発振器の設定を２通り行うことにより同
じ周波数範囲の２つの掃引をするように制御可能で、こ
れによって得た２組の掃引データを同時に記憶出来るメ
モリを有するものであれば、どのような掃引型スペクト
ラム・アナライプにも適用可能である。

本発明にとって本質的な要件ではないが、上述の２つの
表示（既に記憶済のデータと現在得たばかりのデータの
表示）の頂上を互いに正確に位置合わせ出来ることが望
ましい。これにより、２つの表示が一致しているか否か
がより明確に判断可能である。スペクトラム・アナライ
ザの各部の利得や減衰比は、２通りの設定に応じて少な
くとも理想表示とは僅かに異なっているのが普通なので
、２通りの設定に夫々対応する利得の偏差を検出し、補
償するようなデータ比較アルゴリズムを採用することが
望ましい。この補償方法は、利得自体を調整しても良い
し、得られたデータをプロセッサによって操作しても良
い。

第３図は、本発明による識別表示方法を応用したスペク
トラム・アナライザの理想化した表示例を示している。

尚、実際の表示ではずっと多くのノイズが特にベース・
ライン（１０２）に沿って表示されることに留意された
い。ベース・ライン（１０２）及び実応答のピーク（１
０４）は、実線で表し、スプリアス応答のピーク（１０
６）及び（１１０）並びにその下のベース・ライン（１
０８）及び（１１２）は、他の表示方法（破線及び点線
）で示している。

カラー表示を行うことは、本発明の必須要件ではないが
、２つの表示が重なり合う領域を明確に識別できるよう
にするには極めて有力な方法である。カラー表示技術及
び表示色の選択は、２つの異なる色を重ねた際に第３の
色が明瞭に表示されるようにすべきである。これにより
、例えば１つの掃引表示が赤色で、他方が緑色の場合、
両者の重なり合った領域は黄色となる。第３図は、その
ような色表示を表したものと見ることが出来る。

つまり、破線部分が赤色で点線部分が緑色ならば、実線
部分が両者の重なり合った部分で黄色で表示されるので
ある。ベース・ライン（１０２）の殆どの部分及び実応
答ピーク（１０４）は、赤色及び緑色が重なって黄色に
なっている。スプリアス・ピーク　（１０６）及び他方
のスプリアス・ピーク　（１１０）の下のベース・ライ
ン（１１２）は赤色である。また、スプリアス・ピーク
　（１０６）の下のベース・ライン（１０８）及びスプ
リアス・ピーク　（１１０）は緑色である。

以上本発明の好適実施例について説明したが、本発明は
ここに説明した実施例のみに限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱することなく必要に応じて種々の変
形及び変更を実施し得ることは当業者には明らかである
。

［発明の効果コ 本発明によれば、実応答に関してのみ応答が変化しない
ようなスペクトラム・アナライザの第１及び第２の設定
状態を決定し、各周波数掃引毎に第１及び第２の設定状
態に交互に切換え、その際の各応答信号を記憶し、これ
らの記憶データに対応する表示を同時に重ねて表示して
いる。よって、各掃引毎に重なって表示される領域は実
応答の部分で、且つ比較的高輝度で表示され、重なり合
わない領域はスプリアス応答の部分で、且つ比較的低輝
度で表示される。従って、従来のように垂直方向のオフ
セットを与えるなどの操作は必要とせず、極めて容易に
両応答を識別し得る。尚、各掃引毎に表示色を変えると
更に一屡識別が明瞭に行える。更に、各掃引毎に重ねて
表示されるので、第１及び第２設定状態に関して利得等
の校正を容易且つ正確に行うことも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による周波数掃引型スペクトラム・ア
ナライザの実応答及びスプリアス応答識別方法の一実施
例を示す流れ図、第２図は、本発明による表示例を示す
図、第３図は本発明を応用するのに好適な従来のスペク
トラム・アナライザの構成を示すブロック図である。 （４）、（１２）、（１４）はミキサ、（６）、（１５
）、（１６）は局部発振器、（２６）、（４０）は傾斜
（掃引）信号発生器、（３８）はメモリ、（３４）は陰
極線管である。 代 理 人 松 隈 秀 盛

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 周波数掃引型スペクトラム・アナライザの実応答及びス
   プリアス応答を識別する方法であって、局部発振器から
   の所望の高調波信号と混合される入力信号に対してのみ
   同様の応答信号を発生するように上記スペクトラム・ア
   ナライザの第１及び第２の設定状態を決定し、 上記スペクトラム・アナライザを周波数掃引毎に上記第
   １及び第２の設定状態に交互に切換えて、第１及び第２
   応答信号を交互に発生し、 該第１及び第２応答信号を記憶し、 該第１及び第２応答信号に夫々対応する表示を上記周波
   数掃引毎に交互に重ねて表示することを特徴とする周波
   数掃引型スペクトラム・アナライザの実応答及びスプリ
   アス応答識別方法。