JPH0611481Y2 - スペクトラムアナライザ - Google Patents

スペクトラムアナライザ

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JPH0611481Y2
JPH0611481Y2 JP13075486U JP13075486U JPH0611481Y2 JP H0611481 Y2 JPH0611481 Y2 JP H0611481Y2 JP 13075486 U JP13075486 U JP 13075486U JP 13075486 U JP13075486 U JP 13075486U JP H0611481 Y2 JPH0611481 Y2 JP H0611481Y2
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vco
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signal
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明 大手
裕之 松浦
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Yokogawa Electric Corp
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Description

【考案の詳細な説明】 イ.「考案の目的」 〔産業上の利用分野〕 本考案は、スーパーヘテロダイン方式のスペクトラムア
ナライザの改善に関するものである。
〔従来の技術〕
第5図に従来のスーパーヘテロダイン方式のスペクトラ
ムアナライザの構成を示す。第5図では掃引発振器7か
ら第4図に示すような鋸歯状波を出力し、これをVCO
(voltage controlled oscillator)5に加える。また、
この鋸歯状波はCRT20の横軸に加え周波数掃引に用い
る。VCO5は鋸歯状波が印加されるので、この印加電
圧に応じて変化する周波数を出力し、これをミキサ
3に加える。
一方、周波数i(通常、iは多数の周波数成分を含
む)の入力信号は、ローパスフィルタ1に加えられる。
ローパスフィルタ1は、スペクトラムアナライザが測定
しようとしている範囲の周波数を通過させ、それ以外の
周波数成分をカットするためのものである。例えば、ス
ペクトラムアナライザが、0〜の帯域を観測するた
めのものであれば、を越える周波数成分をカットす
る特性を持つフィルタである。このローパスフィルタ1
の出力信号の周波数をとする。
ミキサ3では、(1)式の演算によるミキシング(mixing)
を行い、その出力信号(周波数)を次段のBPF増
幅器(band pass filter増幅器)9に加える。 (1) BPF増幅器9は、或る周波数を中心としたこの周
辺の周波数のみ選択して増幅する。
第5図では、更に周波数の選択度を上げ、ゲインを稼ぐ
ため、ミキサ11と発振器13とBPF増幅器15とにより増
幅する所謂ダブルスーパーヘテロダイン式で構成してい
る。このミキサ11と発振器13とBPF増幅器15とは無く
ても第5図の装置は動作する。
BPF増幅器15の出力は、検波器17でその振幅が検出さ
れ、ビデオフィルタ19にてノイズ成分が除かれて、CR
T20の縦軸に加えられる。
以上のような第5図の装置では、第3図に示すような周
波数スペクトラム波形がCRT20に表示される。その動
作は次の如くである。
BPF増幅器9に印加される周波数は、(1)式に示
されるように、VCO5からの周波数により周波数
値がシフトされた周波数である。言替えると、周波
は、入力周波数iの不要な成分(測定対象外の
成分)を除去した周波数を周波数でシフトさせ
た値である。
具体例を述べると、今、スペクトラムアナライザが0〜
の測定範囲を持つものである場合、第5図に示した
各周波数は、例えば次のように選択される。VCO5の
可変周波数範囲〜()、ロ
ーパスフィルタ1の出力周波数=0〜、BPF
増幅器の中心周波数とする。
従って周波数は、或る瞬時の周波数値、例えば、
V1と、0〜の周波数成分を含む周波数
とのミキシングしたものであるから(1)式より
V1)〜V1の周波数成分を含んだ周波数
である。
このような帯域を持った周波数のうちBPF増幅器
9におけるバンドパスフィルタの中心周波数に該当
する周波数値のみが、選択されて次段へ通過することが
できる。従って、この通過できる周波数は、VCO5の
出力周波数をスイープすることにより、シフトされ
ることになる。
従って、第3図のような周波数スペクトラム波形が得ら
れるのである。
〔考案が解決しようとする問題点〕
しかし、第5図のようなスペクトラムアナライザにおい
て、BPF増幅器9を介して検出された信号(レベル信
号)に対応する周波数の精度は、VCO5の制御電圧−
出力周波数特性(以下、VCO5の周波数確度と記す)
に依存する。
即ち、スペクトラムアナライザは第3図のように横軸に
周波数を取り、縦軸にその周波数における入力信号の成
分をレベル表示している。そして横軸の周波数目盛りは
掃引発振器7の電圧値を用いているので、この周波数目
盛りの確度はVCO5の周波数確度に依存するのであ
る。
しかし、一般にVCO5の制御電圧と出力周波数の関係
は、温度等により変化するので高い周波数確度を得るこ
とは困難である。
従って、所望の周波数確度を得ようとすれば、掃引発振
器7で発生する鋸歯状波の電圧値を温度等の条件によっ
て変えるような制御が必要であるが、このような制御は
複雑であり、実用的ではない。
また、第5図に示す従来の装置は、検出した信号をプロ
セッサやコンピュータに取込んで高度な処理を行なおう
としても、取込みのタイミングが明確な構成でなく、こ
の点からも周波数確度が非常に悪い。
本考案の目的は、周波数確度を正確にしたスペクトラム
アナライザを提供することである。
ロ.「考案の構成」 〔問題点を解決するための手段〕 本考案は、上記問題点を解決するためにVCOと、ロー
パスフイルタを通った入力信号とVCOの出力信号をミ
キシングするミキサと、このミキサの出力を導入しバン
ドパスフイルタを備えたBPF増幅器とを具備し、CR
T上に入力信号の周波数スペクトラム波形を表示する装
置において、 プロセッサを設けこのプロセッサによりその分周比が設
定される可変分周器、及びこの可変分周器の出力と基準
周波数発振器の出力との位相差を検出しその出力がルー
プフイルタを介して前記VCOの制御電圧として加えら
れる位相検出器よりなるPLLを備え、このPLLのル
ープが安定したときの前記ループフイルタの出力を測定
値としてアナログ・デジタル変換器を介して前記プロセ
ッサに取り込むようにしたVCOの特性測定手段と、 前記PLLループが安定した後このPLLのループを切
り離し、前記測定値を基にして得られるプロセッサから
の設定信号をアナログ電圧に変換し、この電圧を制御電
圧として前記VCOへ加えるDA変換器と、 を備え、このDA変換器の出力がVCOに制御電圧とし
て加えられたときの前記BPF増幅器の出力をデジタル
信号に変換した後前記プロセッサを介して前記CRTに
与えるようにしたものである。
〔実施例〕
以下、図面を用いて本考案を詳しく説明する。
第1図は、本考案に係るスペクトラムアナライザの実施
例を示した図である。第1図が第5図の構成と異なる点
は、第5図の掃引発振器7とVCO5とCRT20部分の
構成を別の構成にした点である。一方、第5図のローパ
スフィルタ1とミキサ3とBPF増幅器9とミキサ11と
発振器13とBPF増幅器15と検波器17とビデオフィルタ
19からなる回路については、特に構成上の変更を加えて
いないので、第1図においては、第5図と同様な構成素
子番号を付して、これらの再説明を省略する。
以下、第5図と異なる構成について説明する。第1図に
おいて、5はVCOであり、第5図のVCO5に相当
し、その出力はミキサ3と後述する可変分周器36に加え
られる。
33はプロセッサであり、第1図装置の特徴とする主な動
作の制御を行なうものである。プロセッサ33からは信号
DがDA変換器31に送られ、そこでアナログ信号に変換
される。このアナログ信号はスイッチ30を介してVCO
5に加えられる。
36は可変分周器であり、VCO5からの信号を分周して
その出力を位相検出器37に加える。分周比Nは、プロセ
ッサ33からの信号spにより制御される。
位相検出器37のもう一方の入力端子には、基準周波数発
振器40からの信号が加えられる。基準周波数発振器40
は、例えば一定な温度に制御された水晶発振器を用い
て、高安定な周波数を出力するものである。位相検出器
37は可変分周器36の出力周波数と基準周波数rと
の位相差を表わす信号を次段のループフィルタ39に加え
る。このループフィルタ39は、例えば、積分器等により
構成される。
ループフィルタ39の出力はAD変換器34を介してプロセ
ッサ33に加えられるとともに、スイッチ30を介してVC
O5に加えられる。
41はAD変換器であり、ビデオフィルタ19の信号(レベ
ル信号)をデジタル信号に変換してプロセッサ33に加え
ている。
プロセッサ33からのスペクトラム波形に関する信号がC
RTインターフェース42に送られ、CRTインターフェ
ース42にて変換された信号がCRT20の横軸と縦軸に加
えられる。
以上のように構成された第1図のスペクトラムアナライ
ザの動作を説明する。
まず、本考案の動作概要から説明する。
本考案では、掃引の直前にVCO5の制御電圧−出力周
波数の特性を可変分周器36と位相検出器37とループフィ
ルタ39からなるPLLを形成して測定し、その値を用い
て周波数掃引するようにしたものである。
以下、詳細に説明する。
(A)VCO5の特性測定 まず、掃引の直前に、VCO5の制御電圧−出力周波数
特性を測定する。これは、サンプリングする周波数(目
標の周波数)をVCO5から得るため、VCO5に与え
る制御電圧を知るためである。この測定動作は、次のよ
うに行なう。
プロセッサ33の制御によりスイッチ30を接点aとしVC
O5→可変分周器36→位相検出器37→ループフィルタ39
でPLL(phase locked loop)を形成する。ループが安
定すると、VCO5の出力周波数と基準周波数r
の間には、 =N・rの関係があるので、可変分周器36の分周
比Nをプロセッサ33で定め、ループが安定した時にルー
プフィルタ39の出力電圧VをAD変換器34を介してプ
ロセッサ33に読込めば、VCO5における制御電圧と出
力周波数の対応が付く。このVCO5の特性のデータ
は、例えば、メモリ(図示せず)に格納しておく。
このようにして分周比Nを必要なだけ変えて、次々とル
ープフィルタ39の出力電圧Vを測定し、VCO5の制
御電圧−出力周波数の特性を知る。
(B)周波数掃引 プロセッサ33の制御によりスイッチ30を接点bとし、P
LLのループを開放する。そして、同じくプロセッサ33
からDA変換器31を介してVCO5に制御電圧を加え
る。(A)の測定結果により、プロセッサ33はVCO5
から“データを取込むべき周波数”を得るための制御電
圧値を容易に知ることができる。そして、プロセッサ33
は、所定の制御電圧をVCO5に加えた時のビデオフィ
ルタ19の出力(レベル信号)をAD変換器41を介して取
込む。
このようにして、必要な回数だけDA変換器31に加える
信号Dを変え、そのつどAD変換器41のデータを取込
み、終了したらCRTインターフェース42を介してスペ
クトラム波形をCRT20に表示する。
なお、前記(B)の動作の途中で適宜前記(A)の測定
動作を行なっても良い。このようにすれば、更に、掃引
直前のVCO5の特性を使用することができるのでスペ
クトラム波形の周波数確度を向上させることができる。
また、第1図に示したAD変換器34と41を共用するよう
にしても良い。共用するには、例えば、AD変換器の入
力に切替スイッチをつければ容易に実現できる。
また、(A)に記載した測定は、総べての“データを取
込むべき周波数”(例えば、1000点)に対して行なう必
要はなく、数点〜数10点を測定し、各測定点の間を補間
演算するようにしても良い。
第2図は、第1図のプロセッサ33の周辺部のみを描いた
図である。第1図のAD変換器34は、第2図のようにコ
ンパレータ50に置換えることができる。VCO5の特性
を測定する時には、スイッチ30を接点aにしてPLLを
形成し、コンパレータ50はDA変換器31の出力とループ
フィルタ39の出力とを比較する。そして、プロセッサ33
からの信号DによりDA変換器31の出力を変化させ、コ
ンパレータ50の出力が反転する時の信号値Dを計測値と
する。
このように構成することで、高価なAD変換器が減るば
かりでなく、アナログ−デジタル、デジタル−アナログ
変換時の非直線性がなくなり周波数確度が向上する。
ハ.「本考案の効果」 以上述べたように、本考案によれば、VCOの制御電圧
−出力周波数特性を測定しているので、周波数確度が高
い。
また、VCO5の特性を測定する時に、ループフィルタ
39の出力とDA変換器31の出力とを比較するコンパレー
タ50を用いれば、素子の非直線性を除去できるので、更
に周波数確度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案に係るスペクトラムアナライザの構成例
を示した図、第2図は本考案の別の構成例を示した図、
第3図はCRTに表示されるスペクトラム波形の例を示
した図、第4図は鋸歯状波を示した図、第5図は従来の
スペクトラムアナライザの構成例を示した図である。 1…ローパスフィルタ、3…ミキサ、5…VCO、9…
BPF増幅器、20…CRT、30…スイッチ、31…DA変
換器、33…プロセッサ、34,41…AD変換器、36…可変
分周器、37…位相検出器、39…ループフィルタ、40…基
準周波数発振器、50…コンパレータ。

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】VCOと、ローパスフイルタを通った入力
    信号とVCOの出力信号をミキシングするミキサと、こ
    のミキサの出力を導入しバンドパスフイルタを備えたB
    PF増幅器とを具備し、CRT上に入力信号の周波数ス
    ペクトラム波形を表示する装置において、 プロセッサを設けこのプロセッサによりその分周比が設
    定される可変分周器、及びこの可変分周器の出力と基準
    周波数発振器の出力との位相差を検出しその出力がルー
    プフイルタを介して前記VCOの制御電圧として加えら
    れる位相検出器よりなるPLLを備え、このPLLのル
    ープが安定したときの前記ループフイルタの出力を測定
    値としてアナログ・デジタル変換器を介して前記プロセ
    ッサに取り込むようにしたVCOの特性測定手段と、 前記PLLループが安定した後このPLLのループを切
    り離し、前記測定値を基にして得られるプロセッサから
    の設定信号をアナログ電圧に変換し、この電圧を制御電
    圧として前記VCOへ加えるDA変換器と、 を備え、このDA変換器の出力がVCOに制御電圧とし
    て加えられたときの前記BPF増幅器の出力をデジタル
    信号に変換した後前記プロセッサを介して前記CRTに
    与えるようにしたことを特徴とするスペクトラムアナラ
    イザ。
JP13075486U 1986-08-27 1986-08-27 スペクトラムアナライザ Expired - Lifetime JPH0611481Y2 (ja)

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