JPH0614074B2 - スペクトラムアナライザ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、スペクトラムアナライザ、特にプリセレクタ
付きのスペクトラムアナライザにおいて、プリセレクタ
の同調ずれによるレベル測定値の低下を自動補正するよ
うに構成した広帯域スペクトラムアナライザに関するも
のである。

（従来の技術） トラッキングプリセレクタ付のスペクトラムアナライザ
において、広帯域に分布するスペクトラムをＣＲＴ表示
装置上に同時に表示したとき、各周波数において、受信
周波数とプリセレクタの同調周波数は、プリセレクタと
局部発振器双方のヒステリシス、非直線性、温度特性、
経年変化等の相違によりずれを生じ、測定スペクトラム
のレベル表示は、それぞれ幾分か低下して測定される。

（発明が解決しようとする問題点） 従って、従来は、レベル測定確度を確保するために、同
調ずれを補正するつまみを設け、測定しようとする信
号、すなわちスペクトラムのレベルが最大となるような
調整操作を各スペクトラムの信号ごとに行って補正する
という面倒な操作を必要としていた。そしてそのため、
自動化システムへの対応ができなかった。

また、測定しようとする信号にマーカを合せ、そのマー
カに対応した周波数でプリセレクタの自動同調を行う方
式のものが従来から存在するが、これは、測定しようと
する信号スペクトラムが広帯域に多数分布しているとき
には、それぞれにマーカを同調させる操作を行った上で
プリセレクタの自動同調を行わせなければならず、操作
パネル面の操作するつまみ数が多くなるとともに、操作
が煩雑となり、かつ広帯域のスペクトラムの全体像を得
ることが実質的に困難な欠点があった。

本発明は、上記の欠点を解決することを目的としてお
り、局部発振器とプリセレクタとのトラッキングずれを
広帯域にわたって自動的に補正する構成をなし、広帯域
のスペクトラムの全体像を同時にＣＲＴ表示装置上に表
示するとともに、自動化システムへの対応をも可能とし
たプリセレクタ付広帯域スペクトラムアナライザを提供
することを目的としている。

（問題点を解決するための手段） そのため本発明のスペクトラムアナライザは、被測定入
力信号を通過させるプリセレクタ１と、該プリセレクタ
１を通過した被測定入力信号を周波数変換するための局
部発振器６及びミキサ５を備えた周波数変換回路４と、
該局部発振器６の発振周波数と該プリセレクタ１の同調
周波数とをそれぞれ所定の周波数で、同時に掃引する掃
引信号発生回路７と、前記周波数変換回路４で変換され
た中間周波信号を適宜増幅し検波する中間周波増幅回路
８及び検波器９とを備え、該検波器９の検波出力を表示
するように構成されたスペクトラムアナライザにおい
て、前記掃引信号発生回路７から出力される主掃引信号
の周期に対し、短周期の微小掃引信号を発生させる微小
掃引信号発生手段３と、前記掃引信号発生回路７から出
力される主掃引信号に、前記微小掃引信号発生手段３か
ら出力される微小掃引信号を重畳し、プリセレクタ１の
同調周波数の中心が微小幅で変化しながら掃引させるプ
リセレクタ駆動回路２と、前記掃引信号発生回路７から
出力される主掃引信号に重畳される前記微小掃引信号発
生手段１７から出力される短周期の微小信号の、該掃引
信号の周期に対する周期比率を設定する掃引比率設定手
段２０と、同調周波数の中心が微小幅で変化しながら掃
引されるプリセレクタ１を通過し、検波器９から得られ
た被測定入力信号の検波出力を受けて、前記微小掃引信
号発生手段から出力される短周期の微小掃引信号の周期
毎に該検波出力のピーク値を検出して保持し、該ピーク
値を所定周期で表示するストレージ機能を具備した表示
手段１０とを備えたことを特徴としている。そして前記
ストレージ機能を具備した表示手段１０は、ディジタル
データを表示する表示装置１２と、該表示装置１２の水
平方向の表示点ごとに、前記検波器９で検波された検波
出力のピーク値を検出するピーク検出器１８と、該ピー
ク検出器１８の出力ピーク値をディジタル化するアナロ
グ−ディジタル変換器１９と、該アナログ−ディジタル
変換器１９で変換された前記検波出力のピーク値を格納
するメモリ１１とを備えたことを特徴としている。

（作用） 被測定入力信号は第１図に示されたプリセレクタ１を通
り、周波数変換回路４で周波数変換される。この周波数
変換は掃引信号発生回路７から出力されるランプ電圧に
基づいて局部発振器６から発生する掃引局部発振信号に
よってなされる。また局部発振器６を駆動するランプ電
圧はプリセレクタ駆動回路２にも加えられ、局部発振器
６とプリセレクタ１とのトラッキングがとられるように
なっている。そしてプリセレクタ１を微小掃引させるた
めに、微小掃引信号発生手段３からその制御信号が出力
される。すなわち微小掃引信号発生回路１７を介してプ
リセレクタ駆動回路２に、掃引信号発生回路７からのラ
ンプ電圧の１周期に較べ短周期の微小鋸歯状波電圧が加
えられている。ここでプリセレクタ１はバンドパスフィ
ルタであり、しかもその中心周波数が印加される電圧或
いは電流に応じて変化する。従ってプリセレクタ１は微
小変化しながらその同調中心周波数がずれてゆき、この
中心周波数の微小変化によって局部発振器５とプリセレ
クタ１とのトラッキングが正しくとられる時点が発生
し、局部発振器５とプリセレクタ１とのトラッキングの
ずれに起因するレベル測定値の低下が補正されることと
なる。

ミキサ５から出力された中間周波信号は、中間周波増幅
器８で適宜増幅され、検波器９で検波される。検波器９
の検波出力は、表示手段１０がディジタル表示方式の場
合、ピーク検出器１８に加えられる。該ピーク検出器１
８では予め定められた所定の期間毎に、検波出力のピー
ク値を検出し、そのピーク値をアナログ−ディジタル変
換器１９でディジタル化し、メモリ１１にそれぞれ格納
される。前記ピーク検出器１８で検波出力のピーク値を
検出する上記予め定められた所定の期間は、前記微小掃
引信号発生回路１７が出力する微小の鋸歯状波電圧の周
期、すなわち微小掃引信号の周期を少なくとも１つ以上
を含み、局部発振器６とプリセレクタ１とのトラッキン
グが正しくとれる状態が少なくとも１回以上発生する期
間である。

メモリ１１に格納された検波出力の各ピーク値は、例え
ばビットマップ方式の表示装置１２に読み出され、表示
されることにより、プリセレクタ１の同調ずれに起因す
るレベル測定値の低下が補正される。

表示手段１０がアナログ表示方式の場合、蓄積残像性を
有する表示装置１２に検波器９の検波出力を表示し、レ
ベルのピーク値を読み取ることによって、プリセレクタ
１の同調ずれに起因するレベル測定値の低下を補正する
ことができる。

以下第２図以降の図面を参照しながら本発明の一実施例
を説明する。

第２図は本発明に係るスペクトラムアナライザの具体的
一実施例構成、第３図はプリセレクタに印加される電圧
波形説明図、第４図は局部発振器とプリセレクタとのト
ラッキング説明図、第５図は検波出力をメモリに格納す
るタイムチャート、第６図は局部発振器とプリセレクタ
とのトラッキングのずれによるレベル測定値低下の自動
補正を説明するフローチャートである。

第２図において、１はプリセレクタ、２はプリセレクタ
駆動回路、４は周波数変換回路、５はミキサ、６は局部
発振器、７は掃引信号発生回路、８は中間周波増幅回
路、９は検波器、１１はメモリ、１２は表示装置、１３
は制御回路部、１７は微小掃引信号発生回路、１８はピ
ーク検出器、１９はアナログ−ディジタル変換器であっ
て、第１図のものにそれぞれ対応している。２１は自動
補正設定キーであって該自動補正設定キー２１を押す
と、プリセレクタ１の同調ずれによるレベル測定値の低
下が自動的に補正されるものである。

該自動補正設定キー２１が押されると、次のように動作
してプリセレクタ１と局部発振器６とのトラッキングず
れが解消し、プリセレクタ１の同調ずれによるレベル測
定値の低下が自動補正される。

すなわち、制御回路部１３には、例えば第１図に示され
た如く、記憶手段１６に所定の掃引比率が記憶されてい
る。所定の掃引比率とは、局部発振器６の出力する１回
の主掃引の間に微小掃引を行う回数を示すものである。
該記憶手段１６に記憶された所定の掃引比率の信号が、
自動補正設定キー２１で指定されることにより指令手段
１５に読み出される。該指令手段１５は掃引信号発生回
路７及び微小掃引信号制御手段１４を介して微小掃引信
号発生回路１７にそれぞれ制御信号を送る。

指令手段１５から制御信号を受けた掃引信号発生回路７
及び微小掃引制御手段１４を介して制御信号を受けた微
小掃引信号発生回路１７は、第３図（Ｉ），（II）に図
示された電圧をそれぞれ出力する。掃引信号発生回路７
からはランプ電圧、すなわち主掃引電圧が出力され、該
ランプ電圧の一波形によって、設定された掃引帯域幅の
全掃引周波数が局部発振器６から発生し、主掃引を行
う。

一方、該主掃引に対し、自動補正設定キー２１で指定さ
れた所定の掃引比率によって決まる周期の鋸歯状波電
圧、すなわち微小掃引電圧が、微小掃引信号発生回路１
７から発生する。これらのランプ電圧及び鋸歯状波電圧
がプリセレクタ駆動回路２で加算され、第３図（III）
に示された電圧波形がプリセレクタ１に供給される。こ
れにより設定された掃引帯域幅の１主掃引の間に、プリ
セレクタ１の同調周波数の中心が微小周波数で繰返し掃
引される。この微小周波数でプリセレクタ１の同調中心
周波数をずらしながら主掃引を行うことにより、被測定
入力信号の或る周波数の信号に対し、局部発振器６とプ
リセレクタ１とのトラッキングが完全に一致する状態が
生じる。すなわち、第４図（Ｉ）及び同図（Ｉ）の部分
拡大図である第４図（II）において、点線Ａは局部発振
器６の周波数によってきまる受信周波数で、一点鎖線Ｃ
はプリセレクタ１の主掃引による周波数同調特性を示し
ており、実線Ｂがプリセレクタ１の同調中心周波数をそ
れぞれ示している。そして点線Ａと実線Ｂとが交差する
点Ｐのとき局部発振器６とプリセレクタ１とのトラッキ
ングが正しく一致する状態となる。

第５図は検波出力をメモリに格納するタイムチャートを
示している。同図において、掃引信号発生回路７から出
力される主掃引の１周期を表示装置１２の水平方向の画
素数、例えば1024画素とした場合、該画素数1024で均等
に配分した位置、すなわちタイミングT₁,T₂,T₃,……
…、Ｔ₁₀₂₄時にピーク検出器１８のピーク値をアナログ
−ディジタル変換器１９でディジタル化するピーク検出
信号及びピーク検出器１８をその後直ちにリセットさせ
るリセット信号が制御回路部１３から出力されるように
なっている。そしてアナログ−ディジタル変換器１９で
ディジタル化された検波出力は制御回路部１１から出力
されるライト信号によってメモリ１１の所定のアドレス
上に格納される。例えばタイミングＴ_１時の検波出力は
メモリ１１のアドレス１に格納され、タイミングＴ２の
検波出力はメモリ１１のアドレス２に格納され、以下同
様にタイミングＴ1024時の検波出力はメモリ１１のアド
レス1024上にそれぞれ格納されるようになっている。該
メモリ１１は表示装置１２の表示画素と１対１に対応付
けられているメモリが使用されており、メモリ１１のア
ドレス１ないし1024を順次読み出し表示装置１２に表示
することにより、各タイミングＴ１，Ｔ２，Ｔ３，……
…，Ｔ1024における各最大検波出力がそれぞれ表示され
る。

ところで、制御回路部１３から出力される前記ピーク検
出信号は、掃引信号発生回路７から出力される主掃引の
１周期に対し等間隔ΔＴで1024個出力されるが、このピ
ーク検出信号が出力される等間隔ΔＴ内には、微小掃引
信号発生回路１７から出力される微小掃引信号を少なく
とも１個以上は含まれているようになっている。この等
間隔ΔＴ内に何個の微小掃引信号を包含させるかは、制
御回路部１３内の記憶手段１６に予め記憶されている所
定の掃引比率のどの値を自動補正設定キー２１で指定す
るかに依存する。いずれにしてもピーク検出信号間の等
間隔ΔＴ内には少なくとも１個以上の微小掃引信号が包
含されるようになっているので、第４図で説明した様
に、局部発振器６とプリセレクタ１とのトラッキングが
正しく一致する状態が必ず１個以上は存在する。従って
この局部発振器６とプリセレクタ１とのトラッキングが
正しく一致する状態の下では、測定レベル値は正しい値
を示し、その正しい値がピーク検出器１８に保持され、
そしてメモリ１１の所定アドレス上に格納される。

次に第６図のフローチャートを用いて第２図の動作を説
明する。

自動補正設定キー２１を押すと（ステップ６１）、制御
回路部１３からメモリ１１へ該メモリ１１の内容をクリ
アする信号及びピーク検出器１８へ該ピーク検出器１８
をリセットさせるリセット信号がそれぞれ送られ、メモ
リ１１の内容がクリアされると共に、ピーク検出器１８
がリセットされる（ステップ６２）。次に制御回路部１
３から掃引信号発生回路７と微小掃引信号発生回路１７
とにそれぞれ制御信号が送られ、掃引信号発生回路７か
ら主掃引を行う第３図（Ｉ）図示のランプ電圧が発生す
る。局部発振器６は該ランプ電圧、すなわち主掃引電圧
を受け、予め設定された掃引開始周波数から掃引終了周
波数に至る全掃引帯域幅の周波数を発生する主掃引を開
始する（ステップ６３）。一方、微小掃引信号発生回路
１７からはプリセレクタ１の同調中心周波数を微小幅で
掃引させる第３図（II）図示の微小掃引電圧が発生す
る。この微小掃引電圧の周期は、自動補正設定キー２１
で指定された所定の掃引比率によって定まり、該微小掃
引電圧によって生じるプリセレクタ１の微小掃引の回数
が、例えば2000が指定されていたとすれば、該微小掃引
電圧の周期は主掃引電圧、すなわち前記ランプ電圧の１
周期の2000分の１である。すなわちプリセレクタ１の微
小掃引の周期は前記主掃引の2000分の１となっている。
プリセレクタ駆動回路２は、該微小掃引電圧と前記ラン
プ電圧、すなわち主掃引電圧とを受けて両者の電圧を重
畳し、第３図（III）図示の電圧をプリセレクタ１に供
給する。これによってプリセレクタ１の同調周波数の中
心は微小幅の変化を繰り返しながら主掃引の開始と同時
に微小掃引も開始され掃引されてゆく。そして掃引開始
から或る一定時間ΔＴ経過すると、制御回路部１３から
ピーク検出信号Ｔ_１が出力される（ステップ６４）。掃
引開始から該ピーク検出信号Ｔ_１到来に至るΔＴ間の検
波出力のピーク値が、該ピーク検出信号Ｔ_１によってア
ナログ−ディジタル変換器１９でディジタル化され（ス
テップ６５）、直ちにメモリ１１のアドレス１上に格納
される（ステップ６６）。このメモリ１１のアドレス１
上に格納された検波出力のピーク値は、前記説明の如
く、掃引開始から該ピーク検出信号Ｔ_１到来に至るΔＴ
間において、すなわち主掃引の1024分の１の期間におい
て、少なくとも１回局部発振器６とプリセレクタ１との
トラッキングが正しくとれた状態が生じており、そして
このとき測定レベルは正しいレベル値を示している。

なお、前記ピーク検出信号Ｔ１によりピーク検出器１８
のピーク値がアナログ−ディジタル変換器１９に受け入
れられると制御回路部１３からリセット信号が出力さ
れ、ピーク検出器１８をリセットして、次のピーク検出
信号Ｔ２到来に至るΔＴ間のピーク検出に備える。

このようにピーク検出信号が制御回路部１３から出力さ
れる毎に、ピーク検出器１８が検出する検波出力のピー
ク値をメモリ１１の所定のアドレス上に格納する処理が
行われる（ステップ６７）。ピーク検出信号が表示装置
１２の水平方向の画素数1024と同じ回数のＴ1024に到達
したとき、主掃引も同時に終了する（ステップ６８）。

該メモリ１１に記憶されている内容を順次読み出し、表
示装置１２に表示すれば、これら測定レベルは局部発振
器６とプリセレクタ１とのトラッキングのずれによって
生ずるレベル測定値の低下が自動的に補正された正しい
レベル値となっている。

以上の説明は表示装置の水平方向の画素数が1024の場合
を例に、またプリセレクタ１の微小掃引の掃引比率を20
00にして説明したが、これに限定されるものではなく、
ピーク検出信号間の所定間隔ΔＴ内に少なくとも１回以
上局部発振器６とプリセレクタ１とのトラッキングが正
しくとれれば、本発明は成立する。

なお、微小掃引信号発生回路１７からは、第３図（II）
図示の如く、鋸歯状波電圧を出力するようにしている
が、該鋸歯状波電圧に替え、正弦波など他の連続的に変
化する波形の電圧を発生させるようにしてもよいことは
言うまでもない。

また、微小掃引信号発生回路１７から出力される微小掃
引信号の発生毎に、ピーク検出器１８にリセットをか
け、かつそのリセット間の検波出力のピーク値をディジ
タル化し、そして制御回路部１３から出力されるピーク
検出信号の間ΔＴでの検波出力の最大のものを選び、検
波出力のピーク値としてメモリ１１に格納するようにし
てもよい。

（発明の効果） 以上説明した如く、本発明によれば、 (1)被測定入力信号の受信周波数、すなわち局部発振器
とプリセレクタとのトラッキングのずれによるレベル測
定の低下が防止され、レベル測定確度が確保される。そ
して手動の場合に生じる誤操作によるレベル測定エラー
を防ぐことができる。

(2)広帯域に分布するスプリアス信号を表示装置、例え
ばＣＲＴ管面上で同時に観測でき、その中で最もレベル
の高い信号を容易に認識できる。

(3)自動システムに応用できる。

という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るスペクトラムアナライザの基本構
成図、第２図は本発明に係るスペクトラムアナライザの
具体的一実施例構成、第３図はプリセレクタに印加され
る電圧波形説明図、第４図は局部発振器とプリセレクタ
とのトラッキング説明図、第５図は検波出力をメモリに
格納するタイムチャート、第６図は局部発振器とプリセ
レクタとのトラッキングのずれによるレベル測定値低下
の自動補正を説明するフローチャートである。 図中、１はプリセレクタ、２はプリセレクタ駆動回路、
３は微小掃引信号発生手段、４は周波数変換回路、５は
ミキサ、６は局部発振器、７は掃引信号発生回路、８は
中間周波増幅器、９は検波器、１０は表示手段、１１は
メモリ、１２は表示装置、１３は制御回路部、１４は微
小掃引制御手段、１５は指令手段、１６は記憶手段、１
７は微小掃引信号発生回路、１８はピーク検出器、１９
はアナログ−ディジタル変換器、２０は掃引比率設定手
段、２１は自動補正設定キーである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被測定入力信号を通過させるプリセレクタ
   (1)と、該プリセレクタを通過した被測定入力信号を周
   波数変換するための局部発振器(6)及びミキサ(5)を備え
   た周波数変換回路(4)と、該局部発振器の発振周波数と
   該プリセレクタの同調周波数とをそれぞれ所定の周波数
   で、同時に掃引する掃引信号発生回路(7)と、前記周波
   数変換回路で変換された中間周波信号を増幅し検波する
   中間周波増幅回路(8)及び検波器(9)を備え、該検波器の
   検波出力を表示するように構成されたスペクトラムアナ
   ライザにおいて、 前記掃引信号発生回路から出力される主掃引信号の周期
   に対し、短周期の微小掃引信号を発生させる微小掃引信
   号発生手段(3)と、 前記掃引信号発生回路から出力される主掃引信号に、前
   記微小掃引信号発生手段から出力される微小掃引信号を
   重畳し、プリセレクタの同調周波数の中心が微小幅で変
   化しながら掃引させるプリセレクタ駆動回路(2)と、 前記掃引信号発生回路から出力される主掃引信号に重畳
   される前記微小掃引信号発生手段から出力される短周期
   の微小掃引信号の、該主掃引信号の周期に対する周期比
   率を設定する掃引比率設定手段(20)と、 同調周波数の中心が微小幅で変化しながら掃引されるプ
   リセレクタを通過し、検波器から得られた被測定入力信
   号の検波出力を受けて、前記微小掃引信号発生手段から
   出力される短周期の微小掃引信号の周期毎に該検波出力
   のピーク値を検出して保持し、該ピーク値を所定周期で
   表示するストレージ機能を具備した表示手段(10) とを備え、プリセレクタの同調ずれによるレベル測定値
   の低下を自動補正す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。
2. 【請求項２】前記ストレージ機能を具備した表示手段
   が、ディジタルデータを表示する表示装置(12)と、該表
   示装置の水平方向の表示点ごとに、前記検波器で検波さ
   れた検波出力のピーク値を検出するピーク検出器(18)
   と、 該ピーク検出器の出力ピーク値をディジタル化するアナ
   ログ−ディジタル変換器(19)と、 該アナログ−ディジタル変換器で変換された前記検波出
   力のピーク値を格納するメモリ(11) とを備えたことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項
   記載のスペクトラムアナライザ。