JPH04318476A - バースト信号測定回路およびバースト信号測定方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バースト信号測定回路
に関し、例えばスペクトラムアナライザにおいて、極め
て短い期間中活性状態となるパルス状の断続信号（バー
スト信号）の測定を高安定かつ高精度で行うことができ
る上記回路に関する。

【０００２】

【技術背景】例えばスペクトラムアナライザは、連続波
形の周波数解析に使用される他、バースト信号の周波数
解析にも使用される。ところが、このようなバースト信
号を通常の連続波と同様に測定すると、バースト信号の
活性期間の周波数成分のほか、バースト信号が断続する
ことに起因する周波数成分も測定に現れるため、スペク
トラム図が見にくくなり的確な周波数測定ができないと
いう不都合がある。このため、従来、バースト信号の測
定を行う場合に使用されるスペクトラムアナライザとし
て、以下に示すものが知られている。

【０００３】例えば、実開昭６２−１８９６６９号明細
書等に示されるようなアナライザでは、図３（Ａ）の回
路図および（Ｂ）の波形図に示すように、被測定信号源
１からのバースト信号Ａを、ミキサ２に入力する。一方
、該バースト信号Ａのゲート信号（信号Ａに同期して活
性状態になる信号）Ｂが掃引信号発生回路１０に出力さ
れる。この掃引信号発生回路１０は、電流源１０ａ，ス
イッチ１０ｂ及び積分器１０ｃ（演算増幅器１０ｃ′お
よびコンデンサ１０ｃ″とから成る）から構成されてお
り、ゲート信号Ｂに同期する掃引信号を局部発振器１１
に出力する。局部発振器１１では、該入力に応じた周波
数ｆＬＯの局部信号ＬＯを前記ミキサ２に出力する。ミ
キサ２では、入力されたバースト信号Ａの周波数ｆＡお
よび局部信号ＬＯの周波数ｆＬＯを合成し、該合成した
周波数ｆＩＦの信号を図示しないバンドパスフィルタ，
増幅器等を介してサンプル・ホールド回路（Ｓ／Ｈ回路
）４に出力する。Ｓ／Ｈ回路４は所定周期でサンプル・
ホールド動作しており、アナログ・ディジタル（Ａ／Ｄ
）変換器５が該サンプル・ホールドされたアナログ入力
信号をディジタル化し次段に出力している。

【０００４】また、図４（Ａ）の回路図に示すように局
部信号発生のための回路としてフェーズ・ロック・ルー
プ（ＰＬＬ）発振回路６を使用したスペクトラムアナラ
イザも知られている。このアナライザでは、図４（Ｂ）
に示すようにゲート信号Ｂの立上りエッジを周波数イン
クリメント信号として使用している。分周器６ｄに周波
数インクリメント信号が入力されると、該分周器６ｄは
、局部発振器６ｃの出力（すなわち、局部信号ＬＯ）の
周波数ｆＬＯがＮ分周された信号を位相比較器６ａに出
力し、位相比較器６ａは該Ｎ分周信号と基本信号ＲＥＦ
との位相を比較し、位相差により定まる信号を積分器６
ｂ（演算増幅器６ｂ′およびコンデンサ６ｂ″とから成
る）を介して局部発振器６ｃに出力する。以下、図３（
Ａ）おいて説明したと同様にして、Ａ／Ｄ変換器５がサ
ンプル・ホールドされたアナログ入力信号（ミキサ２の
出力信号に基づく信号）をディジタル化して次段に出力
する。

【０００５】しかし、前述の図３（Ａ）に示すスペクト
ラムアナライザでは、図４（Ａ）に示したような分周器
６ｄや位相比較器６ａを使用していないので、ゲート信
号Ｂに対して遅れ時間が生じることなしに周波数掃引を
行うことができる反面、安定度の高い局部信号ＬＯを得
ることができない。このため、高精度の各種測定を行う
ことができないという問題がある。また、図４（Ａ）に
示すスペクトラムアナライザでは、掃引信号発生のため
の回路にＰＬＬ発振回路６を使用しているので、高安定
度，高精度の測定を行うことができる反面、分周器６ｄ
や位相比較器６ａに起因するＰＬＬ発振回路６のレスポ
ンス時間τ（図４（Ｂ）参照：通常、数十〜数百μｓｅ
ｃ）以上に活性期間が短いバースト信号Ａに対しては適
正な測定を行うことができないという問題がある。更に
、図３（Ａ）および図４（Ａ）に示す両アナライザとも
、Ａ／Ｄ変換器５はゲート信号Ｂに対して同期がとられ
ていないので、例えば図５に示すように、Ａ／Ｄ変換器
５のサンプリング周期（Ｓ／Ｈ回路４の動作周期であり
、同図５ではサンプル・トリガＣの周期）より活性期間
が短いバースト信号Ａを高安定，高精度で測定すること
ができないという不都合がある。

【０００６】

【発明の目的】本発明は、上記のような問題を解決する
ために提案されたものであって、例えばスペクトラムア
ナライザにおいて、極めて短い期間中活性状態となるパ
ルス状の断続信号（バースト信号）を高安定，高精度で
測定できるバースト信号測定回路を提供することを目的
とする。

【０００７】

【発明の概要】本発明のバースト信号測定回路は、周波
数インクリメント機能を有する局部信号発生手段と、該
局部信号発生手段からの局部信号により被測定信号源か
らのバースト信号を周波数変換するミキサと、該周波数
変換された信号に基づくアナログ信号をディジタル化す
るＡ／Ｄ変換手段とを有すると共に、更に、Ａ／Ｄ変換
手段を動作させるためのサンプル・トリガと前記局部信
号発生手段が発生する局部信号の周波数をインクリメン
トするための信号（周波数インクリメント信号）とを出
力するサンプル・トリガ回路が設けられている。このサ
ンプル・トリガ回路は、バースト信号に同期して活性・
不活性状態を呈するゲート信号（通常、このゲート信号
によりバースト信号が生成されている）を入力し、該入
力があったときは直ちにあるいは所定時間経過後にＡ／
Ｄ変換手段にサンプル・トリガを出力することにより該
Ａ／Ｄ変換手段の動作を開始させる（すなわち、第１の
サンプリングを行わせる）。そして、該サンプル・トリ
ガ回路はゲート信号が活性状態にある期間中においては
、Ａ／Ｄ変換手段に引き続き所定周期でサンプル・トリ
ガを出力することにより該Ａ／Ｄ変換手段の動作を継続
させ、第２，第３，…のサンプリングを行わせる一方、
前記各サンプル・トリガの出力後に局部信号発生手段に
周波数インクリメント信号を出力する。なお、Ａ／Ｄ変
換手段が第１のサンプリングを行った直後にゲート信号
が不活性状態となったときには、サンプル・トリガ回路
は、Ａ／Ｄ変換手段に第２のサンプリングを行わせない
ことは勿論である。

【０００８】上記局部信号発生手段にインクリメント信
号が入力されると、該局部信号発生手段は、その出力信
号（局部信号）の周波数を所定値分インクリメントする
。したがって、バースト信号の活性期間が長く（すなわ
ち、ゲート信号の幅が広く）、該期間中に複数回のサン
プリングが行われる場合には、該期間中における第２の
サンプリング時におけるミキサに入力される局部信号の
周波数は、サンプル・トリガ回路がＡ／Ｄ変換手段に第
１のサンプリングを行わせた後に既に出力した周波数イ
ンクリメント信号に基づいて生成されることになる。 この場合の第１のサンプリング時におけるミキサに入力
される局部信号の周波数は、ひとつ前のバースト信号の
活性期間（ゲート信号のオン期間）において、サンプル
・トリガ回路がＡ／Ｄ変換手段に最後のサンプリングを
行わせた後に出力する周波数インクリメント信号に基づ
いて生成される。

【０００９】また、バースト信号の活性期間が短く（す
なわち、ゲート信号の幅が狭く）、該期間中に一度のサ
ンプリングのみが行われる場合には、該サンプリング時
にミキサに入力される局部信号の周波数は、ひとつ前の
バースト信号についてサンプル・トリガ回路がＡ／Ｄ変
換手段にサンプリングを行わせた後に出力する周波数イ
ンクリメント信号に基づいて生成される。このように、
本発明ではＡ／Ｄ変換手段が動作する時には、ミキサに
入力される局部信号の周波数設定が既に終了しているの
で、局部信号発生手段のレスポンスがたとえ数十〜数百
μｓｅｃであっても常に安定した測定が行われる。また
、バースト信号の断続周期がＡ／Ｄ変換手段の動作時間
と比較して短く、あるバーストのＡ／Ｄ変換動作が終わ
らないうちに次のバーストが入力されるような場合には
、サンプル・トリガ回路は該次のバースト信号を無視す
る。具体的には、サンプル・トリガ回路はＡ／Ｄ変換手
段にサンプル・トリガを出力することはないし、局部信
号発生手段に周波数インクリメント信号を出力すること
もない。なお、このような場合にはＣＲＴディスプレイ
の掃引も停止することはいうまでもない。

【００１０】

【実施例】図１は、本発明のバースト信号測定回路の一
実施例を示す基本回路図である。被測定信号源１はミキ
サ２にバースト信号Ａを、サンプル・トリガ回路３にゲ
ート信号Ｂをそれぞれ出力する。ここで、ゲート信号Ｂ
はバースト信号Ａに同期して活性・不活性状態を呈する
信号である。ミキサ２は、バースト信号Ａの他、局部信
号（後述する局部発振器６ｃからの周波数ｆＬＯの信号
）ＬＯを入力しており、両信号Ａ，ＬＯの周波数ｆＡ，
ｆＬＯを合成して周波数ｆＩＦの信号を生成する。本発
明の測定回路がスペクトラムアナライザに適用される場
合には、上記周波数ｆＩＦ，ｆＡ，ｆＬＯ間には、通常
、ｆＩＦ＝ｆＬＯ−ｆＡの関係があり、またミキサ２の
次段には、図示しないバンドパスフィルタ，増幅器等が
設けられる。

【００１１】サンプル・トリガ回路３は、ゲート信号Ｂ
の入力によりＡ／Ｄ変換手段にサンプル・トリガＣを出
力する。なお、このＡ／Ｄ変換手段は、Ｓ／Ｈ回路４（
図１では、スイッチ４ａ及び並列コンデンサ４ｂにより
構成されている）とＡ／Ｄ変換器５により構成されてい
る。サンプル・トリガ回路３は、上記サンプル・トリガ
Ｃを出力した後、周波数インクリメント信号Ｄを局部信
号発生手段（本実施例では、ＰＬＬ発振回路５により構
成している）に出力する。ＰＬＬ発振回路６は、位相比
較器６ａ、該比較器６ａの出力信号を入力する積分器６
ｂ（増幅器６ｂ′とこれに並列に接続されたコンデンサ
６ｂ″から成る）、更に該積分器６ｂの出力信号に応じ
た周波数ｆＬＯの局部信号ＬＯを出力する電圧制御形の
局部発振器６ｃ、および該局部発振器６ｃの出力側から
前記位相比較器６ａの入力側に帰還するループに設けら
れた分周器６ｄにより構成されている。なお、上記分周
器６ｄは、前記サンプル・トリガ回路３からの前記周波
数インクリメント信号Ｄを入力しており、該信号Ｄを入
力するごとに、局部発振器６ｃの出力周波数をＮ分周し
た信号を前記位相比較器６ａに出力し、該位相比較器６
ａは基準信号ＲＥＦと分周器６ｄからの信号の位相とを
比較してその位相差に応じた信号を前記積分器６ｂに出
力している。

【００１２】以下、上記構成のバースト信号測定回路を
、図２（Ａ），（Ｂ）を参照しつつ説明する。同図（Ａ
）はバースト信号Ａの活性期間が短い場合を、同図（Ｂ
）は同じく長い場合を示している。まず、バースト信号
Ａの活性期間が短い場合について説明する。この場合、
図２（Ａ）に示すようなバースト信号Ａに同期するゲー
ト信号Ｂが図１のサンプル・トリガ回路３に入力される
。通常、ゲート信号Ｂがバースト信号Ａを生成している
ので、バースト信号Ａが活性状態のときは、当然、バー
スト信号Ａも活性状態である。サンプル・トリガ回路３
は、図２（Ａ）に示すバースト信号Ａ１の開始（すなわ
ち、ゲート信号Ｂ１の立上りエッジ）を検知し、Ｓ／Ｈ
回路４にサンプル・トリガＣを与える。これにより、Ｓ
／Ｈ回路４は動作し、Ａ／Ｄ変換器５は、アナログ入力
信号をディジタル信号に変換して次段に出力する。この
とき、ミキサ２に入力される局部信号ＬＯの周波数ｆＬ
ＯはｆＬＯ（０）であるので、Ａ／Ｄ変換器５に入力さ
れるアナログ信号は、ミキサ２の出力信号に基づく信号
（例えば、スペクトラムアナザイザの場合にはバンドパ
スフィルタ，増幅器等を経た後の信号）である。

【００１３】サンプル・トリガ回路３は、上記のように
サンプルトリガＣ１をＳ／Ｈ回路４に与えた後、周波数
インクリメント信号Ｄ１をＰＬＬ発振回路６の分周器６
ｄに出力し、該分周器６ｄは局部発振器６ｃの出力信号
ＬＯの周波数ｆＬＯをＮ分周した周波数Ｎ×ｆＬＯの信
号を位相比較器６ａにフィードバックする。位相比較器
６ａは、基準信号ＲＥＦと前記周波数Ｎ×ｆＬＯとの位
相を比較し、比較結果は積分器６ｂにより積分され、該
積分器６ｂの出力電圧に応じた周波数の信号ＬＯが局部
発振器６ｃから出力される。そして、分周器６ｄを介し
たフィードバックループにより、該局部発振器６ｃの出
力周波数ｆＬＯは、ｆＬＯ（０）から該出力のＮ分周信
号が前記基準信号ＲＥＦの位相と等しくなるまでインク
リメントされ、ｆＬＯ（１）で定常値となる。なお、図
２（Ａ）では、バースト信号Ａの活性期間が短いので、
サンプル・トリガ回路３が次のサンプル・トリガを出力
する前に、バースト信号Ａ１は不活性となる。この後、
次のバースト信号Ａ２が被測定信号源１から出力され、
該信号Ａ２に同期するゲート信号Ｂ２の立上りエッジを
サンプル・トリガ回路３が検知し、トリガＣ２を出力す
ることによりＳ／Ｈ回路４を動作させ、Ａ／Ｄ変換器５
による変換が行われる。この時、ミキサ２に入力される
局部信号ＬＯの周波数ｆＬＯは、上記したｆＬＯ（１）
である。以下同様にして、バースト信号Ａ３，Ａ４，…
が被測定信号源１から出力される毎に、順次、局部発振
器６ｃの出力信号ＬＯの周波数ｆＬＯがインクリメント
される。そして、Ａ／Ｄ変換器５は、ミキサ２の出力信
号に基づく信号をＡ／Ｄ変換することになる。この時、
ミキサ２に入力される局部信号ＬＯの周波数ｆＬＯは、
一つ前のサンプリングの直後にインクリメントされた周
波数である。また、バースト信号の断続周期が短く、あ
るバースト信号（例えば、図２（Ａ）におけるＡ１）に
ついてのＡ／Ｄ変換動作が終わらないうちに次のバース
ト信号（図２（Ａ）におけるＡ２）が入力されるような
場合には、サンプル・トリガ回路３は該次のバースト信
号Ａ２を無視する。すなわち、サンプル・トリガ回路３
はトリガＣ２をＳ／Ｈ回路４に出力することはないし、
ＰＬＬ発振回路６の分周器６ｃに周波数インクリメント
信号Ｄ２を出力することもない（すなわち、ｆＬＯをイ
ンクリメントすることもない）。このような場合にはス
ペクトラム等を表示するためのＣＲＴディスプレイ（図
示せず）の掃引も停止することは勿論である。

【００１４】次に、バースト信号Ａの活性期間が長い場
合について説明する（図２（Ｂ）参照）。この場合も、
図２（Ａ）のバースト信号Ａの活性期間が短い場合と同
様にして、図１のトリガ回路３はバースト信号Ａ１の開
始をゲート信号Ｂ１の立上りエッジで検知し、Ｓ／Ｈ回
路４にトリガＣ１を与え、Ｓ／Ｈ回路４が動作し、Ａ／
Ｄ変換器５はアナログ入力信号をディジタル信号に変換
して次段に出力する。このとき、ミキサ２に入力される
局部信号ＬＯの周波数ｆＬＯはｆＬＯ（０）である。ま
た、サンプル・トリガ回路３は、図２（Ａ）の場合と同
様、Ｓ／Ｈ回路４にトリガＣ１を与えた後、周波数イン
クリメント信号Ｄ１をＰＬＬ発振回路６の分周器６ｄに
出力し、ｆＬＯ（０）がｆＬＯ（１）にインクリメント
される。 図２（Ｂ）の場合には、バースト信号Ａの活性期間が長
いので、該活性期間中、サンプル・トリガ回路３が所定
周期で順次トリガＣ２，Ｃ３，…を出力し、Ａ／Ｄ変換
器５による変換が連続して行われる。この時、ミキサ２
に入力される局部信号ＬＯの周波数ｆＬＯは、サンプル
・トリガ回路３が一つ前のサンプル・トリガＣの出力後
に出力するインクリメント信号Ｄによりインクリメント
された周波数である。したがって、サンプル・トリガＣ
２，Ｃ３，…の出力後に周波数インクリメント信号Ｄ２
，Ｄ３，…が分周器６ｄに入力される毎に、局部信号Ｌ
Ｏの周波数ｆＬＯは順次ｆＬＯ（２），ｆＬＯ（３）に
インクリメントされ続ける。

【００１５】なお、各バースト信号Ａ１，Ａ２，…の活
性期間の初期においては、該バースト信号が安定してい
ないため、Ｓ／Ｈ回路４によるサンプリングのタイミン
グが早すぎて、適性なＡ／Ｄ変換が行えない場合もある
。このような場合には、例えば、サンプル・トリガ回路
２として被測定信号源１側に遅延回路を設けることもで
きる。また、上記の実施例では局部信号発生手段として
、ＰＬＬ発振回路６を使用したが、局部信号発生手段を
、例えば、インクリメント信号が入力されるたびに電圧
がステップ状に変化する掃引信号発生回路と電圧制御発
振器とにより構成することもできる。なお、特に、高精
度の測定が要求される場合には局部信号発生手段として
図１に示したＰＬＬ発振回路６を使用することが好まし
い。更に、本発明の測定回路は、スペクトラムアナライ
ザに特に好適に使用されるが、ネットワークアナライザ
やインピーダンスアナライザでバースト信号を測定する
場合にも有効に使用される。

【００１６】

【発明の効果】本発明は上記のように構成したので、以
下の効果を奏することができる。 （１）被測定信号源のゲート信号を用いて、サンプル・
トリガに同期をかけることで、従来測定可能とされてい
たゲート信号の幅数十〜数百μｓｅｃを１〜２μｓｅｃ
にまで短縮することができた。 （２）局部信号発生手段としてＰＬＬ発振回路を使用し
た場合には、安定度が極めて高く、かつ精度が高い測定
を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の測定回路の一実施例を示す回路図であ
る。

【図２】図１の回路における各信号を示す図であり、（
Ａ）はバースト信号の活性期間が短い場合を、（Ｂ）は
同じく長い場合を示す図である。

【図３】（Ａ）はＰＬＬ発振回路を使用しない従来の測
定回路を示す図であり、（Ｂ）は該測定回路における各
信号を示す図である。

【図４】（Ａ）はＰＬＬ発振回路を使用した従来の測定
回路を示す図であり、（Ｂ）は該測定回路における各信
号を示す図である。

【図５】バースト信号とＡ／Ｄ変換のタイミングが合わ
ないために適正な測定ができない、従来の不都合を説明
するための図である。

【符号の説明】

１　　　　被測定信号源 ２　　　　ミキサ ３　　　　サンプル・トリガ回路 ４　　　　Ｓ／Ｈ回路 ５　　　　Ａ／Ｄ変換器 ６　　　　ＰＬＬ発振回路 ６ａ　　位相比較器 ６ｂ　　積分回路 ６ｃ　　局部発振器 ６ｄ　　分周器 Ａ　　　　バースト信号 Ｂ　　　　ゲート信号 Ｃ　　　　サンプル・トリガ Ｄ　　　　周波数インクリメント信号 ｆＬＯ　　局部発振周波数 ＬＯ　　局部信号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　周波数インクリメント機能を有する局
   部信号発生手段と、該局部信号発生手段からの局部信号
   により被測定信号源からのバースト信号を周波数変換す
   るミキサと、該周波数変換された信号に基づく信号をデ
   ィジタル化するアナログ・ディジタル変換手段とを含ん
   でなるバースト信号測定回路であって、前記バースト信
   号に同期して活性・不活性状態を呈するゲート信号を入
   力し、該入力があったときに前記アナログ・ディジタル
   変換手段にサンプル・トリガを出力することにより該ア
   ナログ・ディジタル変換手段の動作を開始させると共に
   、前記ゲート信号が活性状態である期間中においては所
   定周期でサンプル・トリガを出力することにより該アナ
   ログ・ディジタル変換手段の動作を継続させる一方、前
   記各サンプル・トリガを出力した後に前記局部信号発生
   手段に周波数インクリメント信号を出力するサンプル・
   トリガ回路を設けてなることを特徴とするバースト信号
   測定回路。