JPH04220570A - Fft analyzer - Google Patents

Fft analyzer

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Publication number
JPH04220570A
JPH04220570A JP40498290A JP40498290A JPH04220570A JP H04220570 A JPH04220570 A JP H04220570A JP 40498290 A JP40498290 A JP 40498290A JP 40498290 A JP40498290 A JP 40498290A JP H04220570 A JPH04220570 A JP H04220570A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pass filter
signal
transmission path
fft
zooming
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP40498290A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Haruo Kobayashi
春夫 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
Priority to JP40498290A priority Critical patent/JPH04220570A/en
Publication of JPH04220570A publication Critical patent/JPH04220570A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To achieve frequency zooming with a small amount of hardware. CONSTITUTION:A band-pass filter bank 1 is cascade tree structure which is constituted by a low-pass filter(LPF), a high-pass filter(HPF), and a decimation means of 2 of data 102, etc., in combination are provided, a signal transmission path selection means 301, etc., where a branch point is provided is controlled by a selection control signal ZS, and a passing route of signal is determined, thus enabling zooming of frequency to be made.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明はFFTアナライザ(デジ
タルスペクトラムアナライザを含む)に関し、特に、周
波数ズーミング部(シフト演算部)のハードウエア量を
削減する技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an FFT analyzer (including a digital spectrum analyzer), and more particularly to a technique for reducing the amount of hardware in a frequency zooming section (shift calculation section).

【0002】0002

【従来の技術】図7に従来のFFTアナライザの基本的
構成が示される。
2. Description of the Related Art FIG. 7 shows the basic configuration of a conventional FFT analyzer.

【0003】このFFTアナライザは、2つのローカル
オシレータ200,201 と、2つの乗算器202,
203 と、エイリアッシング防止用の2つのデジタル
フィルタ204,205 と、データ量を削減するため
のデータ間引き(再サンプリング)手段206,207
 とを具備しており、周波数ズーミングは、ローカルオ
シレータ200,201 から発生するsin 波およ
びcos 波を乗算器202,203 を用いて入力波
形データX(n)に乗算し、周波数をシフトすることに
より行われる。
[0003] This FFT analyzer includes two local oscillators 200 and 201, two multipliers 202,
203, two digital filters 204, 205 for preventing aliasing, and data thinning (resampling) means 206, 207 for reducing the amount of data.
The frequency zooming is performed by multiplying the input waveform data X(n) by the sine wave and cosine wave generated from the local oscillators 200, 201 using the multipliers 202, 203, and shifting the frequency. It will be done.

【0004】0004

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のFFT
アナライザは、周波数ズーミング機能を、ローカルオシ
レータ,乗算器,デジタルフィルタをそれぞれ2個使用
するため、ハードウエア量が多く、IC化した場合にチ
ップ面積が増大する等の問題が生じる。
[Problem to be solved by the invention] The above-mentioned conventional FFT
Since the analyzer uses two local oscillators, two multipliers, and two digital filters for its frequency zooming function, it requires a large amount of hardware, leading to problems such as an increase in chip area when integrated into an IC.

【0005】本発明はこのような従来技術の問題点に鑑
みてなされたものであり、その目的は、FFTアナライ
ザの周波数ズーミング機能をより少ないハードウエア量
で実現することにある。
The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and its purpose is to realize the frequency zooming function of an FFT analyzer with a smaller amount of hardware.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明のFFTアナライ
ザは、周波数ズーミングを行うデジタルフィルタと、こ
のデジタルフィルタからの出力信号に対して高速フーリ
エ変換による解析を実行するFFTプロセッサとを備え
、前記デジタルフィルタは、ローパスフィルタとハイパ
スフィルタとデータ間引き手段とを組合わせて構成され
るカスケードツリー構造を有し、このカスケードツリー
内の信号伝達路の分岐点には信号伝達経路を選択するた
めの伝達経路選択手段が設けられ、この伝達経路選択手
段は選択制御信号により制御されるようになっているこ
とを特徴とするものである。
[Means for Solving the Problems] The FFT analyzer of the present invention includes a digital filter that performs frequency zooming, and an FFT processor that performs fast Fourier transform analysis on an output signal from the digital filter, The filter has a cascade tree structure configured by combining a low-pass filter, a high-pass filter, and data thinning means, and a transmission path for selecting a signal transmission path is provided at a branch point of the signal transmission path in this cascade tree. The present invention is characterized in that a selection means is provided, and the transmission path selection means is controlled by a selection control signal.

【0007】[0007]

【作用】カスケードツリーを構成するローパスフィルタ
(LPF)とハイパスフィルタ(HPF)は、例えば、
ハーフバンドフィルタ(遮断角周波数が約π/2のフィ
ルタ)であり、これらのフィルタの組合わせを選ぶこと
により、異なる通過周波数帯域を有する複数のバンドパ
スフィルタ(バンドパスフィルタバンク)を実質的に構
成することができる。したがって、選択制御信号により
入力波形データの伝達経路を適宜選択して切換えること
により、所望の周波数域の信号を選択的に取出すことが
できる。
[Operation] The low-pass filter (LPF) and high-pass filter (HPF) that make up the cascade tree are, for example,
It is a half-band filter (a filter with a cut-off angle frequency of approximately π/2), and by selecting a combination of these filters, you can essentially create multiple band-pass filters (band-pass filter bank) with different pass frequency bands. Can be configured. Therefore, by appropriately selecting and switching the transmission path of input waveform data using the selection control signal, signals in a desired frequency range can be selectively extracted.

【0008】デジタルフィルタは、実質的に遅延要素と
加算要素によって構成でき、LPFとHPFは、絶対値
が等しい信号を極性を反転させて加算するというわずか
の変更により構築できる。すなわち、aを係数,xをデ
ータとし、LPFがa0 x0 +a1 x1 +a2
 x2 +a3 x3 と表されたとすると、HPFは
a0 x0 −a1x1 +a2 x2 −a3 x3
 と1項おきに極性を反転させればよく、これは2の補
数を使用することで簡単に実現できる。したがって、上
述のバンドパスフィルタバンクは、1つのデジタルフィ
ルタを多重に用い、信号の極性を考慮しながら何回も信
号を通過させることによって実現でき、従来のように、
虚数用,実数用の2つのデジタルフィルタを別個に用意
する必要がない。また、FFTプロセッサによる演算は
、従来のように複素FFTは必要なく、実数FFTのみ
でよいため、プロセッサの構成が簡素化される。また、
信号伝達路を選択する手段は、簡単なスイッチにより構
成でき、素子数の増加はほとんど無視できる。したがっ
て、従来の約1/2のハードウエア量により、周波数ズ
ーミング機能を実現できる。
[0008] A digital filter can be substantially composed of a delay element and an addition element, and an LPF and an HPF can be constructed by a slight modification in which signals having the same absolute value are added with their polarities inverted. That is, if a is a coefficient and x is data, the LPF is a0 x0 +a1 x1 +a2
If it is expressed as x2 +a3 x3, the HPF is a0 x0 -a1x1 +a2 x2 -a3 x3
It is sufficient to invert the polarity of every other term, and this can be easily achieved by using two's complement. Therefore, the above-mentioned bandpass filter bank can be realized by multiplexing one digital filter and passing the signal many times while considering the polarity of the signal.
There is no need to separately prepare two digital filters, one for imaginary numbers and one for real numbers. Furthermore, the calculations performed by the FFT processor do not require a complex FFT as in the prior art, but only a real FFT, which simplifies the configuration of the processor. Also,
The means for selecting the signal transmission path can be constructed by a simple switch, and the increase in the number of elements can be almost ignored. Therefore, the frequency zooming function can be realized with approximately 1/2 the amount of hardware compared to the conventional technology.

【0009】[0009]

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
Embodiments Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0010】図1は本発明の一実施例の構成を示す図で
ある。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention.

【0011】本実施例のFFTアナライザ4は、バンド
パスフィルタバンク1と、FFTプロセッサ2とを有し
ており、A/D変換器3からの波形データ(時間軸信号
)が入力され、ズーミングにより所望の周波数域に絞り
込み、この後FFTによる波形解析が行われるようにな
っている。ズーミング領域の指定は、外部から与えられ
る制御信号ZSにより行われる。
The FFT analyzer 4 of this embodiment has a bandpass filter bank 1 and an FFT processor 2, and receives waveform data (time axis signal) from the A/D converter 3 and processes it by zooming. After narrowing down to a desired frequency range, waveform analysis is performed using FFT. The zooming area is designated by a control signal ZS applied from the outside.

【0012】図2はバンドパスフィルタバンク1の構成
を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of bandpass filter bank 1.

【0013】図示されるように、バンドパスフィルタバ
ンク1は、ローパスフィルタ(LPF)101,103
,105,111,123,125,131 と、ハイ
パスフィルタ(HPF)121,107,109,11
3,127,129,133 と、データ2の間引き手
段102,104,106,108,10112,11
4,122,124,126,128,130,132
,134 と、信号伝達経路選択手段300,301,
302,303,304,305,306 とが組合わ
されたカスケードツリー構造を有している。データ2の
間引き手段は、データ取得間隔を2倍とし、サンプリン
グデータ量を1/2とするものである。 また、上述したズーミング領域指定用の制御信号ZSは
、信号伝達経路選択手段に与えられ、これにより内部ス
イッチ(不図示)が切替わるようになっている。
As shown in the figure, the bandpass filter bank 1 includes low-pass filters (LPFs) 101 and 103.
, 105, 111, 123, 125, 131 and high pass filter (HPF) 121, 107, 109, 11
3, 127, 129, 133 and data 2 thinning means 102, 104, 106, 108, 10112, 11
4,122,124,126,128,130,132
, 134 and signal transmission path selection means 300, 301,
It has a cascade tree structure in which 302, 303, 304, 305, and 306 are combined. The data 2 thinning means doubles the data acquisition interval and halves the sampling data amount. Further, the control signal ZS for specifying the zooming area mentioned above is given to the signal transmission path selection means, thereby switching an internal switch (not shown).

【0014】本実施例では、入力信号が通過するルート
毎に、14個のバンド(通過周波数帯域,band00
,01,10,11,12,13,20,21,22,
23,24,25,26,27 )が形成されている。 また、LPFとHPFの特性は、図3(a),(b)に
それぞれ示されるようにハーフバンドフィルタとなって
いる。
In this embodiment, 14 bands (passage frequency band, band00
,01,10,11,12,13,20,21,22,
23, 24, 25, 26, 27) are formed. Furthermore, the characteristics of the LPF and HPF are half-band filters, as shown in FIGS. 3(a) and 3(b), respectively.

【0015】図4は本実施例の選択可能な通過周波数帯
域(バンド)の階層構成を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a hierarchical structure of selectable pass frequency bands (bands) in this embodiment.

【0016】例えば、バンド00が選択されると、さら
に、バンド10,11 のいずれかを選択でき、例えば
、バンド10の場合、さらにバンド20,21 のいず
れかを選択できる。このように、通過帯域を適宜に絞り
込み、所望の帯域の信号を得る。例えば、バンド11を
選択する場合には、入力波形信号は図5の矢印のような
ルートを通過し、バンド26を選択する場合には図6の
矢印のようなルートを通過する。
For example, when band 00 is selected, one of bands 10 and 11 can be further selected. For example, in the case of band 10, one of bands 20 and 21 can be further selected. In this way, the passband is appropriately narrowed down to obtain a signal in the desired band. For example, when band 11 is selected, the input waveform signal passes through the route indicated by the arrow in FIG. 5, and when band 26 is selected, the input waveform signal passes through the route indicated by the arrow in FIG. 6.

【0017】デジタルフィルタの出力は(例えば、20
48点出力後)、後段のFFTプロセッサ2でFFT処
理されるが、この場合の演算は、実数FFTのみでよく
、プロセッサの構成が簡素化される。
The output of the digital filter is (for example, 20
After outputting 48 points), FFT processing is performed by the FFT processor 2 at the subsequent stage, but in this case, only real number FFT is required for calculation, simplifying the configuration of the processor.

【0018】[0018]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、1つのデ
ジタルフィルタによりバンドバスフィルタバンクを構成
し、従来の虚数,実数2系統のズーミングを実数のみの
ズーミングに統一することにより、FFTプロセッサも
1つでよくなり、従来より格段に少ないハードウエア量
(約1/2)でFFTアナライザ(デジタルスペクトラ
ムアナライザを含む)を構成できる効果がある。
Effects of the Invention As explained above, the present invention configures a bandpass filter bank using one digital filter, and unifies the conventional two-system zooming of imaginary numbers and real numbers to zooming of only real numbers, thereby making it possible to improve the FFT processor. Only one is required, which has the effect of making it possible to configure an FFT analyzer (including a digital spectrum analyzer) with a much smaller amount of hardware (approximately 1/2) than in the past.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の一実施例の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】バンドパスフィルタバンク1の構成を示す図で
ある。
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a bandpass filter bank 1.

【図3】それぞれ、図2の実施例で使用されるLPF,
HPFの特性を示す図であり、(a)はLPFの特性を
示し、(b)はHPFの特性を示している。
FIG. 3 shows the LPF used in the embodiment of FIG. 2, respectively;
2A and 2B are diagrams showing the characteristics of the HPF, in which (a) shows the characteristics of the LPF, and (b) shows the characteristics of the HPF.

【図4】図2の実施例において選択可能な通過周波数帯
域(バンド)の階層構成を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a hierarchical structure of selectable pass frequency bands (bands) in the embodiment of FIG. 2;

【図5】バンド11を選択した場合の信号の通過ルート
を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a signal passage route when band 11 is selected.

【図6】バンド27を選択した場合の信号の通過ルート
を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a signal passage route when band 27 is selected.

【図7】従来のFFTアナライザの基本的構成を示す図
である。
FIG. 7 is a diagram showing the basic configuration of a conventional FFT analyzer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1  バンドパスフィルタバンク 2  FFTプロセッサ 3  A/D変換器 4  FFTアナライザ 101,103,105,111,123,125,1
31   ローパスフィルタ(LPF) 121,107,109,113,127,129,1
33   ハイパスフィルタ(HPF) 102,104,106,108,10112,114
,122,124,126,128,130,132,
134   デ−タの2の間引き手段
1 Bandpass filter bank 2 FFT processor 3 A/D converter 4 FFT analyzer 101, 103, 105, 111, 123, 125, 1
31 Low pass filter (LPF) 121, 107, 109, 113, 127, 129, 1
33 High pass filter (HPF) 102, 104, 106, 108, 10112, 114
,122,124,126,128,130,132,
134 Data 2 thinning means

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  波形データを高速フーリエ変換の手法
を用いて解析するFFTアナライザであって、周波数ズ
ーミングを行うデジタルフィルタ(1)と、このデジタ
ルフィルタ(1)からの出力信号に対して高速フーリエ
変換による解析を実行するFFTプロセッサ(2)とを
備え、前記デジタルフィルタ(1)は、ローパスフィル
タとハイパスフィルタとデータ間引き手段とを組合わせ
て構成されるカスケードツリー構造を有し、このカスケ
ードツリー内の信号伝達路の分岐点には信号伝達経路を
選択するための伝達経路選択手段(300 〜 306
) が設けられ、この伝達経路選択手段(300 〜 
306) は選択制御信号により制御されるようになっ
ていることを特徴とするFFTアナライザ。
1. An FFT analyzer that analyzes waveform data using a fast Fourier transform method, which includes a digital filter (1) that performs frequency zooming, and a fast Fourier transform method for the output signal from the digital filter (1). The digital filter (1) has a cascade tree structure composed of a combination of a low-pass filter, a high-pass filter, and a data thinning means, A transmission path selection means (300 to 306) for selecting a signal transmission path is provided at a branch point of the signal transmission path within
) is provided, and this transmission route selection means (300 to
306) An FFT analyzer characterized in that it is controlled by a selection control signal.
JP40498290A 1990-12-21 1990-12-21 Fft analyzer Pending JPH04220570A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005265843A (en) * 2004-03-18 2005-09-29 Tektronix Inc Receiver for measuring
US7616720B2 (en) 2001-12-05 2009-11-10 Panasonic Corporation Multirate digital transceiver

Cited By (2)

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