JPH0566568U - デジタルスペクトラムアナライザ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 周波数解析の移動平均を実時間で得る。 【構成】 入力サンプリングデータ列ａは、重複期間Ｔ
₀ 重複させながら一定期間Ｔ_f （＝２Ｔ₀ ）ずつ順次デ
ータ列，，，……として取り出されて、バッファ
２１ａと２１ｂとに交互に取り込まれる。バッファ２１
ａ，２１ｂの各データ列は、重み付け部１４ａ，１４
ｂ，１４ｃで順番に各１データ列ずつ取り込まれ、それ
ぞれハニング関数で重み付けされ、それぞれフーリエ変
換部１５ａ，１５ｂ，１５ｃでＦＦＴされ、そのＦＦＴ
結果は平均化部１６で、各同一周波数成分が、一定数ｎ
個ずつ平均化され、表示部１７に表示される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、入力サンプリングデータ列を一定の重複期間重複させながら一定 期間ずつ順次取込み、その各取り込んだ一定期間のデータ列に窓関数で重み付け を行い、その重み付けしたデータ列を離散的フーリエ変換し、その各離散的フー リエ変換により得られた各周波数成分の対応するものを平均化することによりＳ Ｎ比を向上させるデジタルスペクトラムアナライザに関する。

【０００２】

【従来の技術】

図２Ａに従来のデジタルスペクトラムアナライザを示す。入力端子１１から入 力されたアナログの入力信号はＡＤ変換器１２で一定周期ごとにサンプリングさ れ、その各サンプル値がデジタル値に変換されて、入力サンプリングデータ列と される。その入力サンプリングデータ列はメモリ１３に平均化しようとする全時 間長にわたって取り込まれて記憶される。

【０００３】 このメモリ１３内の入力サンプリングデータ列は図２Ｂａに示すように、最初 の一定期間Ｔ_f のデータ列が取り出されて重み付け部１４でハニング関数の窓 関数で重み付けがなされ、その重み付けされたデータ列がフーリエ変換部１５で 離散的フーリエ変換、通常高速フーリエ変換（ＦＦＴ）がなされ、そのフーリエ 変換の結果は平均化部１６へ供給される。図２Ｂｂに示すように、データ列の 取込みフーリエ変換処理が終わると、図２Ｂａに示すように、データ列に対し 、一定期間Ｔ_f の半分の重複期間Ｔ₀ だけデータ列と重複させてずらされた一 定期間Ｔ_f のデータ列がメモリ１３から取り出され、そのデータ列に対して 同様に重み付け、フーリエ変換がなされて平均化部１６へ供給される。その後、 データ列に対し、重複期間Ｔ₀ だけ重複させてずらされた一定期間Ｔ_f のデー タ列がメモリ１３から取り出され、そのデータ列に対して重み付け、フーリ エ変換がなされて平均化部１６へ供給される。

【０００４】 以下同様に、メモリ１３内の入力サンプリングデータ列が前処理データ列に対 し、重複期間Ｔ₀ だけ重複してずらされた一定期間のデータ列を取り出し、その データ列について重み付け、フーリエ変換の処理を行って平均化部１６へ供給す ることが、メモリ１３内の入力サンプリングデータ列の終わりまで実行される。 その最後のデータ列に対する処理を終了した後、平均化部１６では各データ列に 対する処理で得られた各周波数成分ｆ₁ ，ｆ₂ ，ｆ₃ ……の同一周波数成分につ いて平均化し、つまり周波数ｆ₁ の成分について平均化し、ｆ₂ の成分について 平均化し、ｆ₃ の成分について平均化し、……，同様にすべての周波数成分につ いてそれぞれ平均化し、各周波数と、その平均化されたレベルとが、表示部１７ に表示される。このようにして入力サンプリングデータ列の周波数成分が高いＳ Ｎ比で解析される。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

従来のデジタルスペクトラムアナライザにおいて、窓関数で重み付けを行った 場合は、平均化処理によりＳＮ比を向上させるためには、その平均化処理の回数 分のデータ列のすべてを取り込んだ後に平均化処理を行うため、入力サンプリン グデータ列を取込みながら実時間で平均化した解析結果を得ることができなかっ た。特に時間的に変動するひずみ信号の周波数成分を移動平均化処理しながら、 実時間で解析することができず、各周波数成分の変動状態を解析することはでき なかった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

この考案によれば、入力サンプリングデータ列は複数のバッファに、一定の重 複期間重複させながら一定期間ずつ順次取り込まれ、その各バッファ内のデータ 列はそれぞれ複数の重み付け部のいずれかで窓関数で重み付けがなされ、各重み 付けされたデータ列は複数のフーリエ変換部のいずれかで離散的フーリエ変換さ れ、これら各フーリエ変換部よりのフーリエ変換結果は、平均化部で同一周波数 成分についてそれぞれ平均化される。

【０００７】

【実施例】

図１Ａにこの考案の実施例を示し、図２Ａと対応する部分に同一符号を付けて ある。この考案においては複数のバッファ２１ａ，２１ｂが設けられ、バッファ ２１ａ，２１ｂに交互に入力サンプリングデータ列が一定期間Ｔ_f ずつ取り込ま れる。その取込みは一定の重複期間Ｔ₀ （この例では２Ｔ₀ ＝Ｔ_f ）ずつ重複さ れる。つまり図１Ｂａに示すように、入力サンプリングデータ列より最初の一定 期間Ｔ_f のデータ列が同図ｂに示すようにバッファ２１ａに取り込まれ、Ｔ₀ だけ遅れ、データ列と重複期間Ｔ₀ だけ重複した一定期間Ｔ_f のデータ列が バッファ２１ｂに取り込まれ、データ列に対してＴ₀ だけ重複した一定期間Ｔ _f のデータ列がバッファ２１ａに取り込まれ、以下同様に、バッファ２１ａと ２１ｂとに交互に重複期間Ｔ₀ だけ重複した一定期間Ｔ_f のデータ列が順次取り 込まれる。

【０００８】 この例では３つの重み付け部１４ａ，１４ｂ，１４ｃが設けられ、それぞれパ ッファ２１ａ，２１ｂのいずれからか取り出したデータ列に対し、ハニング関数 の窓関数で重み付けされる。各重み付け部１４ａ，１４ｂ，１４ｃよりの重み付 けされたデータ列は、それぞれフーリエ変換部１５ａ，１５ｂ，１５ｃで離散的 フーリエ変換（例えばＦＦＴ）され、これらフーリエ変換結果は平均化部１６へ 供給される。

【０００９】 つまりバッファ２１ａへのデータ列の取込みが終了すると、バッファ２１ａ のデータ列は直ちに読み出されて、重み付け部１４ａ，フーリエ変換部１５ａ で重み付け、フーリエ変換されるが、その処理に周期Ｔ_f の約1.２５倍の時間を 要するとする。バッファ２１ｂにデータ列の取込みが終わるとデータ列は直 ちに読み出され、重み付け部１４ｂ，フーリエ変換部１５ｂで重み付け、フーリ エ変換され、バッファ２１ａにデータ列の取込みが終わるとデータ列は直ち に読み出され、重み付け部１４ｃ，フーリエ変換部１５ｃで重み付け、フーリエ 変換がなされる。次のデータ列がバッファ２１ａに取込み終わる前に、データ 列のフーリエ変換処理が終わっているから、データ列はバッファ２１ａから 直ちに読み出されて重み付け部１４ａ，フーリエ変換部１５ａで重み付け、フー リエ変換され、同様にバッファ２１ｂにデータ列の取込みが終わると直ちにデ ータ列は読み出されて重み付け部１４ｂ，フーリエ変換部１５ｂで重み付け、 フーリエ変換される。以下同様に、バッファ２１ａと２１ｂとの各データ列が、 重み付け部、フーリエ変換部の組１４ａと１５ａ，１４ｂと１５ｂ，１４ｃと１ ５ｃへ順次供給されることが繰り返される。

【００１０】 平均化部１６ではフーリエ変換部１５ａ〜１５ｃよりの各フーリエ変換結果の 同一周波数成分（レベル）が平均化される。この各平均は、例えばｎ個のデータ 列分ずつ行い、順次古い１データ列分を捨て、新たな１データ列分を加え、つま り移動平均し、その移動平均を表示部１７に表示する。従って入力サンプリング データ列についてみれば、その常に最も新しいｎ／２個のデータ列分の周波数解 析結果の平均値が表示され、この平均処理によりＳＮ比が向上し、かつ入力信号 が変動している場合、各周波数成分の全体的変動を知ることができる。各バッフ ァへの取込み、その読み出し、各重み付け部、フーリエ変換部、平均化部などへ の場合は制御部２２で行う。ｎの値は操作員が設定する。

【００１１】 上述において、重み付けとフーリエ変換との処理が上述より更に遅い場合は、 重み付け部とフーリエ変換部との組を更に増加すればよい。逆に重み付けとフー リエ変換との処理が速ければ、重み付け部とフーリエ変換部との組は２組でもよ く、データ列の重複していない期間（Ｔ_f −Ｔ₀ ）中に重み付け、フーリエ変換 処理を終了できれば、重み付け部とフーリエ変換部とを１組設ければよい。重み 付け部で用いる窓関数としてはハニング関数に限らず、他の関数を用いてもよい 。この場合、入力サンプリングデータ列について、各サンプル点の重み付け値を 加算したとき、各サンプル点についてほゞ同一値となるように、データ列の重複 量Ｔ₀ を決めるとよい。また、この重複期間Ｔ₀ がＴ_f ／２より大になると、こ れに応じてバッファの数を増加する。

【００１２】

【考案の効果】 以上述べたように、この考案によればフーリエ変換に先立ち、窓関数で重み付 けを行うが、順次一部を重複させながら、データ列をフーリエ変換することによ り、各サンプル点が同一重みとされた場合の各周波数成分の平均値を得ることが でき、しかも、複数のバッファを用いることにより、入力サンプリングデータ列 を実時間で周波数解析したものの移動平均が得られ、入力信号のひずみが時間的 に変動していても、これに応じた周波数成分の変動を解析でき、かつ平均化によ りＳＮ比の高いものを実時間で得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ａはこの考案の実施例を示すブロック図、Ｂは
その動作を説明するための図である。

【図２】Ａは従来のスペクトラムアナライザを示すブロ
ック図、Ｂはその動作を説明するための図である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力サンプリングデータ列がそれぞれ取
   り込まれる複数のバッファと、 これら複数のバッファ中のデータ列がそれぞれ供給され
   て、そのデータ列に窓関数で重み付けを行う複数の重み
   付け部と、 これら複数の重み付け部よりの重み付けされたデータ列
   がそれぞれ供給され、そのデータ列を離散的フーリエ変
   換する複数のフーリエ変換部と、 これら複数のフーリエ変換部よりの変換出力の対応する
   周波数成分について、それぞれ平均化する平均化部と、 上記入力サンプリングデータ列を一定期間ずつ順次一定
   の重複期間重複させながら上記バッファへ順次取込み、
   これらバッファの上記各一定期間のデータ列を上記複数
   の重み付け部へ順次供給する制御を行う制御部と、 を具備するデジタルスペクトラムアナライザ。