JPH0374341B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は周波数応答分析を行うための方法と装
置に関するものであり、とくに、比較的低い周波
数で動作することができる相関器を用いて比較的
高い周波数の入力信号に対する装置の応答を試験
するための方法と装置に関するものである。

ある装置に与えられた入力信号をその装置から
の種々の周波数の出力信号と比較する周波数応答
分析は、たとえばサーボ装置、回転機械、電気回
路、電子回路、弾性物質、粘性物質の挙動を特徴
づけるための周知の技術である。装置へ与えられ
た入力信号と同相である基準信号と、入力信号と
位相が90度異なる基準信号と装置の出力信号を相
関させることにより出力信号はしばしば分析され
る。

標準的な相関器の動作範囲より高い周波数で装
置を試験できるようにするために、試験されてい
る装置からの出力信号に、その装置へ与えられた
入力信号の周波数から、相関器へ与えるための希
望の信号の周波数に等しい量だけ異なるオフセツ
ト信号を混合する（すなわち、乗ずる）ことも知
られている。この混合により２種類のうなり信号
すなわちヘテロダイン信号が生ずる。それらのう
なり信号は、出力信号とオフセツト信号との周波
数の差の周波数を有する求めている信号と、出力
信号とオフセツト信号との周波数の和の周波数を
有する望ましくない信号（すなわち影像信号）と
である。

従来は、装置への入力信号とオフセツト信号は
周波数合成器と、ＮとＮ＋１（またはＮ−１）の
分周比にセツトされているそれぞれの分周器とを
用いて発生されていた。したがつて、周波数合成
器の出力周波数がNFであるとすると、装置への
入力信号と装置の基本出力信号との周波数はＦと
なる。オフセツト信号の周波数はFN／（Ｎ＋
１）である。したがつて、信号の混合により発生
されたヘテロダインは周波数がＦ／（Ｎ＋１）で
ある信号と、周波数（2N＋１）／（Ｎ＋１）で
ある望ましくない影像信号である。

相関器のための基準信号は別のＮ分の１分周器
によりオフセツト信号から得られるのが普通であ
る。それにより得られた基準信号の周波数はＦ／
（Ｎ＋１）であつて、２つのヘテロダイン信号の
うちの低い方の周波数と同じである。オフセツト
周波数は、試験下の装置に与えられる入力信号の
発生に用いられる除数Ｎの関数である。

しかし、従来、この種の装置では、シンセサイ
ザで用いられているものと同一の単一または複数
のクロツク周波数でほぼ全ての信号解析が通常デ
ジタル的に行われるから、この除数Ｎは相関器に
おいて用いられるサンプリング率を決定する。

このような状況下で、相関器は周波数Ｆ／（Ｎ
＋１）またはＦ／（Ｎ−１）すなわち乗算器で形
成される積信号中の差周波数成分の周波数で動作
するが、この差周波数を（2N＋１）倍および
（2N−１）倍した周波数で複数の信号に対して明
確なゼロでないスプリアス応答を有する。これら
の二つの周波数は、一般にはサンプリング率の第
１調波である周波数2NF／（Ｎ＋１）に最も近
い二つの周波数である。

従来、乗算器からの積信号における合計周波数
成分はこれら二つの問題周波数の一つであり、相
関過程での許容できない大きな誤差に結び付く。
更に、回路に対して手間と費用のかかる較正と調
整を行うための用意が行われなければ、試験結果
に大きな誤差を生じさせるのに十分なほど大きな
応答がこの周波数において生ずる。

本発明の１つの面によれば、周波数Ｆなる入力
信号より低い周波数で動作する相関器を用いて前
記入力信号に対する装置の応答を試験する方法に
おいて、周波数NF（Ｎは１より大きい整数）で
動作する周波数シンセサイザからの前記入力信号
を引き出し、前記入力信号を前記試験下の装置に
与え、前記Ｆにかなり近い周波数のオフセツト信
号により前記入力信号に応じて前記試験下の装置
により形成された出力信号を乗算して合計および
差の周波数成分を含む積信号を形成し、前記Ｎに
よるサンプリング率で前記相関器により前記積信
号をサンプリングし、前記Ｆと前記オフセツト信
号の周波数との差に等しい周波数の基準信号と前
記サンプリングされた信号とを比較し、前記基準
信号および前記オフセツト信号は、それぞれＦ／
ｈおよびＦ（ｈ−１）の周波数で前記周波数シン
セサイザから引き出され、ｈは前記Ｎに対して選
択された１より大きいもう一つの整数であり、前
記積信号における前記合計周波数成分は前記相関
器が実質的に応動しない周波数である、装置の応
答を試験する方法が得られる。

本発明の第２の面によれば、周波数Ｆなる入力
信号より低い周波数で動作する相関器を用いて前
記入力信号に対する装置の応答を試験する装置に
おいて、周波数NF（Ｎは１より大きい第１の整
数）で動作するように構成された周波数シンセサ
イザと、前記周波数シンセサイザの出力から前記
入力信号を引き出すＮ分の１分周器と、前記入力
信号を試験下の前記装置に与える手段と、前記Ｆ
にかなり近い周波数のオフセツト信号により前記
入力信号に応じて前記試験下の装置により形成さ
れた出力信号を乗算して合計および差の周波数成
分を含む積信号を形成する手段とをそなえ、Ｆ／
ｈおよびＦ／（ｈ−１）の周波数で前記周波数分
周器から前記基準信号および前記オフセツト信号
を引き出す手段（ｈはＮに対して１より大きい第
２の整数であり、前記積信号における前記合計周
波数成分の周波数が前記相関器が実質的に応答し
ない周波数である）とをそなえ、前記相関器は、
前記Ｎによるサンプリング率での前記積信号をサ
ンプリングし、前記Ｆと前記オフセツト信号との
差に等しい周波数の基準信号と比較するように構
成された装置が得られる。

本発明により、希望の試験周波数を生ずるため
に求められるどの周波数分割（上記の場合には分
周比はＮである）とも独立しているヘテロダイン
比ｈを得ることが可能である。したがつて、望ま
しくない任意の影像ヘテロダインと、相関過程の
任意の非零スプリアス応答との一致を避けるよう
にｈとＮの値を選択できる。

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。

以下に説明する装置は周波数応答分析器（時に
は伝達関数分析器とも呼ばれる）の一部を形成す
る。この装置においては所定の周波数と所定の波
形（一般に正弦波）を有する信号が発生され、動
的な挙動を記述すべき装置にその信号が刺激とし
て与えられる。その刺激に対するその装置の反応
（出力信号）は周波数応答分析器により検出され、
測定され、刺激（入力）信号に対して指定された
振幅と位相角を有し、かつ刺激信号に同期された
たとえば正弦波信号で表される。

この振幅と位相角を測定するためには相関器を
用いる。この相関器は試験対象である装置からの
出力信号に、刺激信号すなわち試験信号と同期し
ている少くとも１つの基準信号を乗ずる。本発明
に使用できる相関器の一例が米国特許第3858626
号に示されている。

相関には時間のかかる乗算操作が含まれ、相関
器の動作速度は相関器が受け容れることができる
最高信号周波数を決定するから、相関操作の上限
周波数は実際に要求される最高試験周波数より通
常は十分に低い。この制限を克服するために、試
験対象である装置の出力信号周波数とは相関器の
帯域幅内である量だけ異なる周波数を有するオフ
セツト周波数で前記出力信号の周波数を変換する
ことが知られている。こうすると、得られたヘテ
ロダイン信号の１つ（差信号）を相関器により処
理できる。しかし、公知の方法ではヘテロダイン
比は（デジタル）相関器の標本化速度に結びつけ
られ、その結果として、このヘテロダイン操作の
量子化された性質から生ずる相関操作におけるス
プリアスな非零応答に望ましくないヘテロダイン
信号（和信号）が一致することになる。図はこの
問題を解消するヘテロダイン回路を示すものであ
る。

周波数応答分析器１０は周波数NFの信号を供
給する周波数合成器１２を有する。Ｆは試験対象
である装置へ与えられる試験信号の周波数であ
る。周波数合成器１２の出力はＮ分の１分周器１
４と電力増幅器１６介して周波数応答分析器１０
の出力端子１８へ与えられる。その出力端子は試
験対象である装置２０の入力端子に接続される。

装置２０の出力端子は周波数応答分析器１０の
入力端子２２へ、したがつて乗算器２４の入力端
子へ接続される。乗算器２４はＮ分の１分周器２
６からのオフセツト信号も受ける。乗算器２４の
出力端子は相関器２８の１つの入力端子へ接続さ
れる。この相関器２８はＮ分の１分周器３０から
の基準信号も受ける。相関器２８の出力は必要に
応じて表示器、プロツタ、記録器等へ供給され
る。

周波数合成器１２の出力はｈ分の１分周器３２
へも供給される。したがつてこの分周器３２は周
波数がNF／ｈの出力信号を生ずる。この出力信
号は分周器３０へ直接供給されるから、分周器３
０は相関器２８へ与える基準信号として周波数が
Ｆ／ｈを発生する。また、分周器３２の出力信号
はインバータ３４を介して分周器２６へ供給され
る。この分周器２６は周波数がNFである周波数
合成器１２からの信号によりクロツク制御され
る。

第１図に示されている個々の回路、とくに周波
数合成器１２と相関器２８の構成と動作は通常の
ものであるからそれについての説明は省略する。

分周器３２の動作は周波数合成器１２からの出
力信号の周波数のｈ分の１である周波数の信号を
供給することである。したがつて、実際には分周
器３２へ供給される信号のｈ番目のサイクルごと
に１サイクルが分周器３２により供給され、他の
（ｈ−１）サイクルの間は分周器３２は出力信号
を供給しない。しかし、この出力信号はインバー
タ３４により反転されるから、分周器２６へ供給
される（ｈ−１）個のクロツクパルスごとにイン
バータ３４からの入力信号が存在し、ｈ番目のサ
イクルだけは入力信号は存在しない。したがつ
て、分周器２６はそれが受けるNFの周波数のク
ロツクパルスのｈ個のクロツクパルスのうちの
（ｈ−１）個をカウントし、その結果をＮで除し、
周波数が（ｈ−１）／ｈ・NF／Ｎすなわち（ｈ
−１）Ｆ／ｈである出力信号を生ずる。

この信号が乗算器２４において試験対象である
装置からの周波数がＦである出力信号を混合され
ると、周波数がＦ／ｈである望ましいヘテロダイ
ン信号と、周波数がＦ（2h／１）／ｈである望ま
しくない影像ヘテロダイン信号が得られる。ヘテ
ロダイン信号は分周器３０から与えられる周波数
がＦ／ｈの信号と相関させられる。しかし、ｈは
Ｎとは独立に選択できるから（１つの量Ｎが試験
信号の周波数に対してヘテロダイン比と分周比を
制御する従来の装置とは対照的である）、望まし
くない影像ヘテロダインに対するスプリアス応答
を避けるためにそれらの値を選択できる。したが
つて、たとえばｈの値を50にし、Ｎの値を52とす
ることができる。それらの値であると、相関器２
８のスプリアス非零応答はF.103／50および
F.105／50となる。しかし、ヘテロダインはＦ／
50（望んでいる値）およびF.99／50（望んでいない
値、この値は相関器２８のスプリアス応答には一
致しない）である。その結果、高価な部品を使用
することを必要とし、かつ手間のかかる、スプリ
アス応答を零にするための相関器の複雑な調整は
不必要となる。

本発明は、Ｎとは独立に選べる除数を用いて合
計周波数成分が、問題を起こす差周波数成分の
（2N＋１）および（2N−１）調波ではないよう
にすることにより、この問題を乗算器２４からの
積信号の合計および差周波数成分の周波数が選択
されるようにしている。そして、ｈおよびＮの適
当な選択により、合計周波数成分は事実差周波数
成分の低次調波とくに問題を生じる103次や105次
ではなく99次であり、99次調波に対する相関器２
８の応答は無視できるものである。

本発明は、従来の技術で用いられるより直線的
なF.N／（Ｎ＋１）ではなくて、関数Ｆ（ｈ−
１）／ｈを発生することを必要とする。しかし、
この関数は、第１図に示すように、ｈ分の１分周
器の出力を適切に反転することにより発生でき
る。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の装置のブロツク図である。 １２……周波数合成器、１４，２６，３０，３
２……分周器、２４……乗算器、２８……相関
器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 周波数Ｆなる入力信号より低い周波数で動作
   する相関器を用いて前記入力信号に対する装置の
   応答を試験する方法において、 周波数NF（Ｎは１より大きい整数）で動作す
   る周波数シンセサイザからの前記入力信号を引き
   出し、 前記入力信号を前記試験下の装置に与え、 前記Ｆにかなり近い周波数のオフセツト信号に
   より前記入力信号に応じて前記試験下の装置によ
   り形成された出力信号を乗算して合計および差の
   周波数成分を含む積信号を形成し、 前記Ｎによるサンプリング率で前記相関器によ
   り前記積信号をサンプリングし、前記Ｆと前記オ
   フセツト信号の周波数との差に等しい周波数の基
   準信号と前記サンプリングされた信号とを比較
   し、 前記基準信号および前記オフセツト信号は、そ
   れぞれＦ／ｈおよびＦ（ｈ−１）の周波数で前記
   周波数シンセサイザから引き出され、ｈは前記Ｎ
   に対して選択された１より大きいもう一つの整数
   であり、前記積信号における前記合計周波数成分
   は前記相関器が実質的に応動しない周波数であ
   る、装置の応答を試験する方法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の方法において、 前記基準信号はｈ分の１分周器であり、前記オ
   フセツト信号は前記周波数分周器からの反転桁上
   げ信号である方法。 ３ 特許請求の範囲第２項記載の方法において、 前記基準信号は、前記ｈ分の１分周器およびＮ
   分の１分周器を有する周波数シンセサイザに動作
   周波数NFでの信号から引き出される方法。 ４ 周波数Ｆなる入力信号より低い周波数で動作
   する相関器を用いて前記入力信号に対する装置の
   応答を試験する装置において、 周波数NF（Ｎは１より大きい第１の整数）で
   動作するように構成された周波数シンセサイザ
   と、 前記周波数シンセサイザの出力から前記入力信
   号を引き出すＮ分の１分周器と、 前記入力信号を試験下の前記装置に与える手段
   と、 前記Ｆにかなり近い周波数のオフセツト信号に
   より前記入力信号に応じて前記試験下の装置によ
   り形成された出力信号を乗算して合計および差の
   周波数成分を含む積信号を形成する手段とをそな
   え、 Ｆ／ｈおよびＦ／（ｈ−１）の周波数で前記周
   波数分周器から前記基準信号および前記オフセツ
   ト信号を引き出す手段（ｈはＮに対して１より大
   きい第２の整数であり、前記積信号における前記
   合計周波数成分の周波数が前記相関器が実質的に
   応答しない周波数である）とをそなえ、 前記相関器は、前記Ｎによるサンプリング率で
   の前記積信号をサンプリングし、前記Ｆと前記オ
   フセツト信号との差に等しい周波数の基準信号と
   比較するように構成された装置。 ５ 特許請求の範囲第４項記載の装置において、 前記基準信号を発生するｈ分の１周波数分周器
   と、 前記ｈ分の１周波数分周器からの桁上げ信号を
   反転するインバータ手段とをそなえ、 前記オフセツト信号を引き出す手段は前記イン
   バータ手段からの反転された桁上げ信号に応答す
   るものである入力信号に対する装置の応答を試験
   する装置。 ６ 特許請求の範囲第５項記載の装置において、 前記基準信号を引き出す手段は、前記周波数シ
   ンセサイザおよび第２のＮ分の１分周器からの周
   波数NFで信号を受けるように結合されたｈ分の
   １分周器をそなえ、 前記オフセツト信号を引き出す手段は、前記反
   転された桁上げ信号を受けて周波数NFでクロツ
   クされる第３のＮ分の１分周器をそなえた装置。