JPH0419570A - Frequency analyzing device - Google Patents
Frequency analyzing deviceInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、雑音に埋れた受信信号を周波数分析して検出
する周波数分析装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a frequency analysis device that analyzes and detects the frequency of a received signal buried in noise.
［従来の技術］
第３図は例えば特公昭５３−２７４３号公報に示された
従来の周波数分析装置を示すブロック図である。[Prior Art] FIG. 3 is a block diagram showing a conventional frequency analyzer disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 53-2743.
図において、（１０１）は前置低域通過フィルタ、（１
０２）はＡ／Ｄ変換器、（１０３）はデジタル複素信号
周波数変換器、（１０４）はデジタル複素信号低域通過
フィルタ、（１０５）は２次サンプリング回路、（１０
Ｂ）はデジタル複素信号高速フーリエ変換器である。In the figure, (101) is a pre-low-pass filter, (1
02) is an A/D converter, (103) is a digital complex signal frequency converter, (104) is a digital complex signal low-pass filter, (105) is a secondary sampling circuit, (10
B) is a digital complex signal fast Fourier transformer.
次に、上記のように構成された従来の周波数分析装置の
動作を説明する。入力信号は、前置低域通過フィルタ（
１０１）を通って帯域制限を受け、Ａ／Ｄ変換器（１０
２）でデジタル信号に変換される。Next, the operation of the conventional frequency analyzer configured as described above will be explained. The input signal is pre-low-pass filtered (
through the A/D converter (101).
2) is converted into a digital signal.
そして、更にこのデジタル信号をデジタル複素信号周波
数変換器（１０３）に入れて周波数変換させ、その後に
デジタル複素信号低域通過フィルタ（１０４）に通して
再び帯域制限を行ない、入力信号の必要帯域のみを取り
出す。この取り出した周波数帯域を２次サンプリング回
路（１０５）でサンプリングしてサンプル数を減らし、
デジタル複素信号高速フーリエ変換器（１０Ｂ）に入れ
ると、高い周波数分解能を持った周波数分析を行なうこ
とができる。Then, this digital signal is further put into a digital complex signal frequency converter (103) for frequency conversion, and then passed through a digital complex signal low-pass filter (104) to perform band limiting again, so that only the required band of the input signal is used. Take out. This extracted frequency band is sampled by a secondary sampling circuit (105) to reduce the number of samples,
When input into a digital complex signal fast Fourier transformer (10B), frequency analysis with high frequency resolution can be performed.
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、上記のような従来の周波数分析装置で、
複数の異なる周波数帯域に対する周波数分析を行なおう
とすると、デジタル複素信号周波数変換器（１０３）以
降の処理を周波数帯域毎にやり直さなければならないた
め、演算処理に時間がかかるという問題点があった。[Problem to be solved by the invention] However, with the conventional frequency analyzer as described above,
When attempting to perform frequency analysis for a plurality of different frequency bands, the processing after the digital complex signal frequency converter (103) must be repeated for each frequency band, which poses a problem in that the calculation process takes time.
本発明は、かかる課題を解決するためになされたもので
、複数の異なる周波数帯域に対する周波数分析の演算処
理に時間をかけず、簡単な構造で高い周波数分析のでき
る周波数分析装置を得ることを目的とする。The present invention was made in order to solve such problems, and an object of the present invention is to obtain a frequency analyzer that can perform high frequency analysis with a simple structure without spending time on calculation processing of frequency analysis for a plurality of different frequency bands. shall be.
［課題を解決するための手段］
本発明に係る周波数分析装置は、デジタル信号の波形を
所定間隔で切り出し、かつ、切り出した部分をそれぞれ
オーバーラツプさせるとともに、該オーバーラツプさせ
た各波形をフーリエ変換する第１のデジタル高速フーリ
エ変換器と、前記フーリエ変換による各波形を周波数帯
域毎に蓄積する蓄積器と、前記蓄積器に蓄積された周波
数帯域を選択し、該周波数帯域の各波形データをフーリ
エ変換して複素信号の周波数分析を行なう第２のデジタ
ル高速フーリエ変換器とを備えたものである。[Means for Solving the Problems] The frequency analysis device according to the present invention cuts out the waveform of a digital signal at predetermined intervals, overlaps the cut out portions, and performs a Fourier transform on each of the overlapped waveforms. 1 digital fast Fourier transformer, an accumulator for accumulating each waveform obtained by the Fourier transform for each frequency band, a frequency band accumulated in the accumulator is selected, and each waveform data of the frequency band is Fourier-transformed. and a second digital fast Fourier transformer that performs frequency analysis of a complex signal.
［作用］
本発明においては、ソーナ信号、地震波、又は脳波など
の解析に有効な装置である。この場合、低域通過フィル
タを介して帯域の制限を受けたアナログ信号を、Ａ／Ｄ
変換器でデジタル信号に変換して第１のデジタル高速フ
ーリエ変換器に送出すると、第１のデジタル高速フーリ
エ変換器は、そのデジタル信号の波形を所定間隔で切り
出しするとともに、その切り出した部分をそれぞれオー
バーラツプさせる。そして、更にそのオーバーラツプさ
せた各波形をフーリエ変換して蓄積器に送出する。蓄積
器はフーリエ変換による各波形を周波数帯域毎に蓄積す
る。第２のデジタル高速フーリエ変換器は、この蓄積器
に蓄積された周波数帯域を選択するとともに、その周波
数帯域の各波形データをフーリエ変換して複素信号の周
波数分析を行なう。[Function] In the present invention, the device is effective for analyzing sonar signals, seismic waves, brain waves, and the like. In this case, an analog signal whose band has been limited through a low-pass filter is transferred to an A/D
When the converter converts the digital signal into a digital signal and sends it to the first digital fast Fourier transformer, the first digital fast Fourier transformer cuts out the waveform of the digital signal at predetermined intervals and converts each of the cut out parts into overlap. Then, each of the overlapped waveforms is Fourier transformed and sent to the accumulator. The accumulator accumulates each waveform obtained by Fourier transform for each frequency band. The second digital fast Fourier transformer selects the frequency band stored in the accumulator, performs Fourier transform on each waveform data of the frequency band, and performs frequency analysis of the complex signal.
［実施例］
第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
データ蓄積器の入出力の状態を示す概念図である。[Embodiment] FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a conceptual diagram showing the input/output state of a data storage device.
図において、（２０１）は低域通過フィルタ、（２０２
）はＡ／Ｄ変換器、（２０３）は第１のデジタル高速フ
ーリエ変換器に相当する前置デジタル複素信号高速フー
リエ変換器で、デジタル信号の波形を所定間隔で切り出
しするとともに、その切り出した部分をそれぞれオーバ
ーラツプさせ、そして、更にそのオーバーラツプさせた
各波形をフーリエ変換する。In the figure, (201) is a low-pass filter, (202
) is an A/D converter, and (203) is a pre-digital complex signal fast Fourier transformer corresponding to the first digital fast Fourier transformer. are overlapped with each other, and then each of the overlapped waveforms is subjected to Fourier transformation.
（２０４）は前記フーリエ変換による各波形を周波数帯
域毎に蓄積するデータ蓄積器、（２０５）は第２のデジ
タル高速フーリエ変換器に相当するデジタル複素信号高
速フーリエ変換器で、データ蓄積器（２０４）に蓄積さ
れた周波数帯域を選択し、その周波数帯域の各波形デー
タをフーリエ変換して複素信号の周波数分析を行なう。(204) is a data accumulator that accumulates each waveform obtained by the Fourier transform for each frequency band; (205) is a digital complex signal fast Fourier transformer corresponding to the second digital fast Fourier transformer; ) is selected, and each waveform data in that frequency band is Fourier transformed to perform frequency analysis of the complex signal.
上記のように構成された周波数分析装置において、低域
通過フィルタ（２０１）を通って帯域制限を受けた入力
信号は、Ａ／Ｄ変換器（２０２）でデジタル信号に変換
された後、前置デジタル複素信号高速フーリエ変換器（
２０３）により周波数分析される。In the frequency analyzer configured as described above, an input signal that has passed through a low-pass filter (201) and has been band-limited is converted into a digital signal by an A/D converter (202), and then Digital complex signal fast Fourier transformer (
203).
ところで、前置デジタル複素信号高速フーリエ変換器（
２０３）の出力結果は、フーリエ変換時の次数と、入力
信号のサンプル周波数とから決まる周波数分解能を持つ
スペクトル列であり、このスペクトル列は、上述した周
波数分解能なる帯域幅を持つ複数の帯域通過フィルタ列
の周波数軸上の出力結果と考えられる。そこで、本発明
では、前置デジタル複素信号高速フーリエ変換器（２０
３）を複数の帯域通過フィルタ列と考え、この出力結果
を周波数帯域毎にデータ蓄積器（２０４）に蓄積する。By the way, the prefix digital complex signal fast Fourier transformer (
The output result of 203) is a spectral string with a frequency resolution determined by the order during Fourier transform and the sampling frequency of the input signal, and this spectral string is passed through multiple bandpass filters with a bandwidth corresponding to the frequency resolution described above. This can be considered as the output result on the frequency axis of the column. Therefore, in the present invention, a pre-digital complex signal fast Fourier transformer (20
3) is considered as a plurality of band-pass filter arrays, and the output results are accumulated in a data accumulator (204) for each frequency band.
データ蓄積器（２０４）に蓄積された周波数帯域毎の各
波形データは、必要に応じてデジタル複素信号高速フー
リエ変換器（２０５）に入力され、周波数分析される。Each waveform data for each frequency band accumulated in the data accumulator (204) is inputted to a digital complex signal fast Fourier transformer (205) as necessary and frequency-analyzed.
第２図は、上述したようにデータ蓄積器（２０４）の入
出力の状態を示す概念図であり、（ｆ）は周波数軸、（
ｔ）は時間軸である。また、（３０１）はｔ。FIG. 2 is a conceptual diagram showing the input/output state of the data accumulator (204) as described above, where (f) is the frequency axis, (
t) is the time axis. Also, (301) is t.
なる時間のデータ列であり、（３０２）は中心周波数ｆ
ｏ及び帯域幅Ｗを有する周波数帯域のデータ列である。(302) is a data string of time equal to the center frequency f
It is a data string of a frequency band having o and bandwidth W.
帯域幅Ｗは上述したように前置デジタル複素信号高速フ
ーリエ変換器（２０３）の持つ周波数分解能そのもので
ある。時間ｔｏ時の前置デジタル複素信号高速フーリエ
変換器（２０３）の出力結果は、（３０１）のデータ列
に該当する時間の領域に置かれる。今、中心周波数ｆｏ
に関する周波数分析を実施しようとするならば、デジタ
ル複素信号高速フーリエ変換器（２０５）には（３０２
）に該当する領域のデータを入力する。最終的に所望す
る帯域幅が、帯域幅Ｗよりも大きいならば、複数の帯域
のデータ列の周波数分析を実施すれば良い。As mentioned above, the bandwidth W is exactly the frequency resolution of the pre-digital complex signal fast Fourier transformer (203). The output result of the pre-digital complex signal fast Fourier transformer (203) at time to is placed in the time domain corresponding to the data string (301). Now, the center frequency fo
To perform frequency analysis on digital complex signal fast Fourier transformer (205), (302
), enter the data for the corresponding area. If the final desired bandwidth is larger than the bandwidth W, frequency analysis of data strings in multiple bands may be performed.
以上により、前置デジタル複素信号高速フーリエ変換器
（２０３）におけるフーリエ変換時の次数、データ蓄積
器（２０４）からのデータ選択及びデジタル複素信号高
速フーリエ変換器（２０５）におけるフーリエ変換時の
次数を操作することにより、任意の周波数分解能、任意
の帯域幅を得ることができることがわかる。更に、入力
信号のオーバーラツプ率を操作することによっても周波
数分解能は変化させられる。As described above, the order of the Fourier transform in the pre-digital complex signal fast Fourier transformer (203), the data selection from the data accumulator (204), and the order of the Fourier transform in the digital complex signal fast Fourier transformer (205) are determined. It can be seen that by manipulating this, any frequency resolution and any bandwidth can be obtained. Furthermore, the frequency resolution can also be varied by manipulating the overlap rate of the input signal.
すなわち、今、入力信号のサンプル周波数をｆｓ、入力
信号のオーバーラツプ率をθＬ１複数の帯域通過フィル
タ列の働きをする前置デジタル複素信号高速フーリエ変
換器（２０３）のフーリエ変換時の次数をＳＬ （ポ
イント数Ｎｌ −２８１） 、周波数分析を行なうデジ
タル複素信号高速フーリエ変換器（２０５）のフーリエ
変換時の次数を５２ （ポイント数Ｎ２−２”）とす
ると、
帯域通過フィルタ列の帯域幅Ｗは次式から得られ、Ｗ−
ｆｓ／Ｎｌ
デジタル複素信号高速フーリエ変換器（２０５）に入力
されるデータのサンプル周波数ｆｓｌは次式から得られ
る。That is, now, the sampling frequency of the input signal is fs, the overlap rate of the input signal is θL1, and the order of the Fourier transform of the pre-digital complex signal fast Fourier transformer (203), which functions as a plurality of band-pass filter arrays, is SL ( If the order of the Fourier transform of the digital complex signal fast Fourier transformer (205) that performs frequency analysis is 52 (the number of points N2-2''), then the bandwidth W of the bandpass filter array is as follows. obtained from the formula, W-
fs/Nl The sampling frequency fsl of data input to the digital complex signal fast Fourier transformer (205) is obtained from the following equation.
ｆｓｌ城
１− θ Ｌ
ｆｓ Ｉ
Ｎｌ １ −θ Ｌ
またデジタル複素信号高速フーリエ変換器（２０５）が
出力するデータの周波数分解能Ｗ１はｓｌ
ｌ−
ｆｓ １ １
Ｎｌ １−θＬ Ｎ２
となる。fsl Castle 1- θ L fs I Nl 1 - θ L Furthermore, the frequency resolution W1 of the data output by the digital complex signal fast Fourier transformer (205) is sl l- fs 1 1 Nl 1-θL N2.
更に、任意の中心周波数ｆＯを得るためには、データ蓄
積器（２０４）の周波数軸上において、ｆｏ＋ｆｓ／Ｎ
１番目のデータ列を中心に選択すれば良く、帯域幅Ｗよ
り大きい任意の帯域幅を得るためには、データ蓄積器（
２０４）の周波数軸上における複数のデータ列に対して
周波数分析を行なえば良いことがわかる。Furthermore, in order to obtain an arbitrary center frequency fO, on the frequency axis of the data accumulator (204), fo+fs/N
It is only necessary to select the first data string as the center, and in order to obtain an arbitrary bandwidth larger than the bandwidth W, the data accumulator (
It can be seen that it is sufficient to perform frequency analysis on a plurality of data strings on the frequency axis of 204).
ところで、本発明は複数の帯域通過フィルタ列となる前
置デジタル複素信号高速フーリエ変換器（２０３）にデ
ジタル複素信号高速フーリエ変換器（２０５）と同じフ
ーリエ変換器を用いている。これは、前置デジタル複素
信号高速フーリエ変換器（２０３）とデジタル複素信号
高速フーリエ変換器（２０５）を同一のフーリエ変換器
で構成し、時分割で使用することにより、装置化する際
の部品点数を減らして小型軽量に、かつ構造の簡単な装
置を提供するためである。なお、前置デジタル複素信号
高速フーリエ変換器（２０３）とデジタル複素信号高速
フーリエ変換器（２０５）とが別のフーリエ変換器であ
ってもかまわない。By the way, in the present invention, the same Fourier transformer as the digital complex signal fast Fourier transformer (205) is used as the pre-digital complex signal fast Fourier transformer (203) which is a plurality of band-pass filter arrays. This consists of a pre-digital complex signal fast Fourier transformer (203) and a digital complex signal fast Fourier transformer (205) in the same Fourier transformer, and by using them in a time-division manner, the components when making a device. This is to reduce the number of points and provide a device that is small and lightweight and has a simple structure. Note that the pre-digital complex signal fast Fourier transformer (203) and the digital complex signal fast Fourier transformer (205) may be different Fourier transformers.
［発明の効果］
以上のように本発明によれば、複数の帯域通過フィルタ
列の働きをする第１のデジタル高速フーリエ変換器の出
力結果を周波数帯域毎に蓄積器が蓄積して、必要な周波
数帯域のみを周波数分析するようにしたので、複数の異
なる周波数帯域に対する周波数分析を行なう際、演算時
間の短縮が図れ、また、低次のフーリエ変換を組み合わ
せることにより、高い周波数分解能を持った周波数分析
が行なえるという効果が得られている。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the accumulator accumulates the output results of the first digital fast Fourier transformer, which functions as a plurality of band-pass filter arrays, for each frequency band. Since only frequency bands are subjected to frequency analysis, calculation time can be shortened when performing frequency analysis on multiple different frequency bands.In addition, by combining low-order Fourier transforms, it is possible to analyze frequencies with high frequency resolution. The effect is that analysis can be performed.
第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、ｊｉ２図
はデータ蓄積器（２０４）の入出力の状態を示す概念図
、第３−図は例えば特公昭５３−２７４３号公報に示さ
れた従来の周波数分析装置を示すブロック図である。
図において、（２０１）は低域通過フィルタ、（２０２
）はＡ／Ｄ変換器、（２０８）は前置デジタル複素信号
高速フーリエ変換器、（２０４）はデータ蓄積器、（２
０５）はデジタル複素信号高速フーリエ変換器である。
特許出願人 沖電気工業株式会社
ゆ９艮の局坂事３ト竹」幻１のフ゛ロック図第３囚FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a conceptual diagram showing the input/output state of the data storage device (204), and FIG. 1 is a block diagram showing a conventional frequency analyzer. In the figure, (201) is a low-pass filter, (202
) is an A/D converter, (208) is a pre-digital complex signal fast Fourier transformer, (204) is a data accumulator, (2
05) is a digital complex signal fast Fourier transformer. Patent Applicant: Oki Electric Industry Co., Ltd. Block Diagram 3 of Phantom 1
Claims (1)
過フィルタと、該低域通過フィルタのアナログ信号をデ
ジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とを有する周波数分
析装置において、 前記デジタル信号の波形を所定間隔で切り出し、かつ、
切り出した部分をそれぞれオーバーラップさせるととも
に、該オーバーラップさせた各波形をフーリエ変換する
第１のデジタル高速フーリエ変換器と、 前記フーリエ変換による各波形を周波数帯域毎に蓄積す
る蓄積器と、 前記蓄積器に蓄積された周波数帯域を選択し、該周波数
帯域の各波形データをフーリエ変換して複素信号の周波
数分析を行なう第２のデジタル高速フーリエ変換器と を備えたことを特徴とする周波数分析装置。[Scope of Claims] A frequency analyzer comprising a low-pass filter that limits the band of an input analog signal and outputs it, and an A/D converter that converts the analog signal of the low-pass filter into a digital signal. , cutting out the waveform of the digital signal at predetermined intervals, and
a first digital fast Fourier transformer that overlaps the cut out portions and Fourier transforms each of the overlapped waveforms; an accumulator that accumulates each waveform obtained by the Fourier transform for each frequency band; a second digital fast Fourier transformer that selects a frequency band stored in the frequency band and Fourier transforms each waveform data of the frequency band to perform frequency analysis of a complex signal. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2121313A JP3004315B2 (en) | 1990-05-14 | 1990-05-14 | Frequency analyzer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2121313A JP3004315B2 (en) | 1990-05-14 | 1990-05-14 | Frequency analyzer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0419570A true JPH0419570A (en) | 1992-01-23 |
| JP3004315B2 JP3004315B2 (en) | 2000-01-31 |
Family
ID=14808152
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2121313A Expired - Fee Related JP3004315B2 (en) | 1990-05-14 | 1990-05-14 | Frequency analyzer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3004315B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2008023640A1 (en) * | 2006-08-24 | 2010-01-07 | 株式会社アドバンテスト | Spectrum analyzer system and spectrum analysis method |
-
1990
- 1990-05-14 JP JP2121313A patent/JP3004315B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2008023640A1 (en) * | 2006-08-24 | 2010-01-07 | 株式会社アドバンテスト | Spectrum analyzer system and spectrum analysis method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3004315B2 (en) | 2000-01-31 |
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