JPH0625787B2 - スペクトラム・アナライザ - Google Patents
スペクトラム・アナライザInfo
- Publication number
- JPH0625787B2 JPH0625787B2 JP10092187A JP10092187A JPH0625787B2 JP H0625787 B2 JPH0625787 B2 JP H0625787B2 JP 10092187 A JP10092187 A JP 10092187A JP 10092187 A JP10092187 A JP 10092187A JP H0625787 B2 JPH0625787 B2 JP H0625787B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- analog input
- analog
- power spectrum
- low
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- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、相関測定に基づき相互ないし自己パワースペ
クトルを求めるスペクトラム・アナライザに関するもの
である。
クトルを求めるスペクトラム・アナライザに関するもの
である。
［従来の技術］ 従来より高周波信号のスペクトル解析にはスペクトラム
・アナライザが用いられている。従来のスペクトラム・
アナライザは、第４図に示すように、入力信号を減衰器
４１で適当なレベルに調節した後、ミキサ４２で掃引発
振器４３の周波数fLOだけ周波数シフトし、帯域通過フ
ィルタ４４により特定周波数ＢＰＦの成分だけ取り出
す。そして検波器４５でレベルを検出し、掃引信号発生
器４６に同期して表示器４７にスペクトルを表示する。
・アナライザが用いられている。従来のスペクトラム・
アナライザは、第４図に示すように、入力信号を減衰器
４１で適当なレベルに調節した後、ミキサ４２で掃引発
振器４３の周波数fLOだけ周波数シフトし、帯域通過フ
ィルタ４４により特定周波数ＢＰＦの成分だけ取り出
す。そして検波器４５でレベルを検出し、掃引信号発生
器４６に同期して表示器４７にスペクトルを表示する。
［発明が解決しようとする問題点］ 入力信号ｘ(t)，ｙ(t)の相互パワースペクトルは、入力
信号のフーリエ交換をそれぞれＸ(ω)，Ｙ(ω)とする
と、 Fxy(ω)＝Ｘ(ω)・Ｔ(ω) で与えられる。
信号のフーリエ交換をそれぞれＸ(ω)，Ｙ(ω)とする
と、 Fxy(ω)＝Ｘ(ω)・Ｔ(ω) で与えられる。
ところで、上記のような従来のスペクトラム・アナライ
ザでは、パワースペクトル ｜Ｘ(ω)｜２および｜Ｙ(ω)｜２しか求められず、位相
情報が欠落しているため、相互パワースペクトルが求め
られないという欠点がある。
ザでは、パワースペクトル ｜Ｘ(ω)｜２および｜Ｙ(ω)｜２しか求められず、位相
情報が欠落しているため、相互パワースペクトルが求め
られないという欠点がある。
そこでこれに対処し得るものとして、第５図に示すよう
な高速フーリエ交換（ＦＦＴ）アナライザがある。この
アナライザでは、減衰器５１および増幅器５２を介して
得た入力信号をＡＤ変換器５３でＡＤ変換してメモリ５
４に蓄え、その後高速フーリエ変換器５５でディジタル
的にフーリエ変換を行い、結果（波形）を表示器５６に
表示するようにしたものである。
な高速フーリエ交換（ＦＦＴ）アナライザがある。この
アナライザでは、減衰器５１および増幅器５２を介して
得た入力信号をＡＤ変換器５３でＡＤ変換してメモリ５
４に蓄え、その後高速フーリエ変換器５５でディジタル
的にフーリエ変換を行い、結果（波形）を表示器５６に
表示するようにしたものである。
しかし、このアナライイザでは、ＡＤ変換器の速度や精
度の限界から高周波信号の測定には問題がある。
度の限界から高周波信号の測定には問題がある。
本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、２つ
の信号の相関も測定可能なスペクトラム・アナライザを
提供することにある。
の信号の相関も測定可能なスペクトラム・アナライザを
提供することにある。
［問題点を解決するための手段］ このような目的を達成するために本発明は、２つのアナ
ログ入力信号のいずれか一方を任意に選択し得る２つの
スイッチと、この２つのスイッチの一方のスイッチによ
り選択したアナログ入力信号を所定の時間だけ遅延する
遅延素子と、前記２つのスイッチの他方のスイッチによ
り選択したアナログ入力信号と前記遅延素子経由のアナ
ログ入力信号の和を二乗検波する二乗検波器と、この二
乗検波器の出力の低域周波数信号のみを通過させる低域
通過フィルタと、この低域通過フィルタを介して出力さ
れる信号をアナログ変換するアナログ・デジタル変換器
と、このアナログ・デジタル変換器の出力を一時的に蓄
えておくメモリと、このメモリに蓄えられたデータをも
とにフーリエ変換を行い、前記２つのスイッチで前記２
つのアナログ入力信号を別々に選択したときはその２つ
のアナログ入力信号の相互パワースペクトルを求め、２
つのスイッチで同一のアナログ入力信号を共に選択した
ときは当該アナログ入力信号の自己パワースペクトルを
求める機能を有する信号処理プロセッサと、前記求めら
れた相互パワースペクトルまたは自己パワースペクトル
を表示する表示器を具備したことを特徴とする。
ログ入力信号のいずれか一方を任意に選択し得る２つの
スイッチと、この２つのスイッチの一方のスイッチによ
り選択したアナログ入力信号を所定の時間だけ遅延する
遅延素子と、前記２つのスイッチの他方のスイッチによ
り選択したアナログ入力信号と前記遅延素子経由のアナ
ログ入力信号の和を二乗検波する二乗検波器と、この二
乗検波器の出力の低域周波数信号のみを通過させる低域
通過フィルタと、この低域通過フィルタを介して出力さ
れる信号をアナログ変換するアナログ・デジタル変換器
と、このアナログ・デジタル変換器の出力を一時的に蓄
えておくメモリと、このメモリに蓄えられたデータをも
とにフーリエ変換を行い、前記２つのスイッチで前記２
つのアナログ入力信号を別々に選択したときはその２つ
のアナログ入力信号の相互パワースペクトルを求め、２
つのスイッチで同一のアナログ入力信号を共に選択した
ときは当該アナログ入力信号の自己パワースペクトルを
求める機能を有する信号処理プロセッサと、前記求めら
れた相互パワースペクトルまたは自己パワースペクトル
を表示する表示器を具備したことを特徴とする。
［作用］ 本発明では、信号の一方の入力を遅延素子で遅延するこ
とによって信号の自己相関関数あるいは相互相関関数を
測定し、続いて信号処理プロセッサでこれをフーリエ変
換（または高速フーリエ変換）することによって自己並
びに相互パワースペクトルを求めることができる。また
その波形は表示器において可視化される。
とによって信号の自己相関関数あるいは相互相関関数を
測定し、続いて信号処理プロセッサでこれをフーリエ変
換（または高速フーリエ変換）することによって自己並
びに相互パワースペクトルを求めることができる。また
その波形は表示器において可視化される。
［実施例］ 以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
第１図は本発明に係るスペクトラム・アナライザの一実
施例を示す要部構成図である。図において、１，２は減
衰器で、減衰器１では入力端子１５に入力される入力信
号Ａを適当な大きさに調節する。減衰器２では入力端子
１６に入力される入力信号Ｂを適当な大きさに調節す
る。３，４はバッファアンプ、５はアナログ信号を遅延
する遅延素子である。遅延素子５は、その遅延時間がプ
ログラマブルになっていて、制御入力ｋに従いｋ・△ｔ
だけ入力信号を遅延させる働きがある。
第１図は本発明に係るスペクトラム・アナライザの一実
施例を示す要部構成図である。図において、１，２は減
衰器で、減衰器１では入力端子１５に入力される入力信
号Ａを適当な大きさに調節する。減衰器２では入力端子
１６に入力される入力信号Ｂを適当な大きさに調節す
る。３，４はバッファアンプ、５はアナログ信号を遅延
する遅延素子である。遅延素子５は、その遅延時間がプ
ログラマブルになっていて、制御入力ｋに従いｋ・△ｔ
だけ入力信号を遅延させる働きがある。
６は二乗検波器で、２つの入力信号の積を求めるために
用いられている。
用いられている。
１３と１４はそれぞれ切換スイッチで、スイッチ１３は
バッファ３または４のいずれの出力を遅延素子５の入力
とするかを選択するスイッチ、スイッチ１４はバッファ
３または４のいずれの出力を二乗検波器６への直接入力
とするかを選択するスイッチである。
バッファ３または４のいずれの出力を遅延素子５の入力
とするかを選択するスイッチ、スイッチ１４はバッファ
３または４のいずれの出力を二乗検波器６への直接入力
とするかを選択するスイッチである。
７は低域通過フィルタで、積分機能として用いられてい
る。８はＡＤ変換器で、低域通過フィルタ７を通過した
二乗検波器６の出力をディジタル信号に変換する。９は
書き込みおよび読み出しが可能なメモリで、ここではＲ
ＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）が使用され、ＡＤ
変換器の出力を蓄えることができるようになっている。
る。８はＡＤ変換器で、低域通過フィルタ７を通過した
二乗検波器６の出力をディジタル信号に変換する。９は
書き込みおよび読み出しが可能なメモリで、ここではＲ
ＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）が使用され、ＡＤ
変換器の出力を蓄えることができるようになっている。
１０は信号処理プロセッサで、メモリ９に格納されてい
るデータを読み出し、フーリエ変換（または高速フーリ
エ変換）し、結果を表示器１１に表示するものである。
るデータを読み出し、フーリエ変換（または高速フーリ
エ変換）し、結果を表示器１１に表示するものである。
１２はコントローラで、遅延素子５の遅延時間の設定、
ＡＤ変換器８の変換トリガ、表示器の表示制御などを行
うための制御信号を発生する。
ＡＤ変換器８の変換トリガ、表示器の表示制御などを行
うための制御信号を発生する。
このような構成における動作を次に説明する。
まず入力信号Ａ，Ｂの相互パワースペクトルを求める
場合の動作について説明する。
場合の動作について説明する。
スイッチ１３でバッファ３の出力を遅延素子５に導き、
スイッチ１４でバッファ４の出力を選択する。二重検波
器６は、遅延素子５によりｋ・△ｔだけ遅延された入力
信号Ａと、入力信号Ｂとの和を二乗検波する。二乗検波
器６の出力をQAB(t)とすると、 QAB(t)＝（Ａ（ｔ−ｋ△ｔ）＋Ｂ（ｔ））２ ＝２・Ａ（ｔ−ｋ△ｔ）・（Ｂ（ｔ）＋Ａ（ｔ−ｋ△
ｔ）２＋Ｂ（ｔ）２……（１） である。
スイッチ１４でバッファ４の出力を選択する。二重検波
器６は、遅延素子５によりｋ・△ｔだけ遅延された入力
信号Ａと、入力信号Ｂとの和を二乗検波する。二乗検波
器６の出力をQAB(t)とすると、 QAB(t)＝（Ａ（ｔ−ｋ△ｔ）＋Ｂ（ｔ））２ ＝２・Ａ（ｔ−ｋ△ｔ）・（Ｂ（ｔ）＋Ａ（ｔ−ｋ△
ｔ）２＋Ｂ（ｔ）２……（１） である。
さてここで、一般論として、２つの信号Ｘ(t)とＹ(t)が
共に周期Ｔの繰り返し信号であるとすると、各信号はフ
ーリエ展開でき、 と表わすことができる。したがって、２つの信号Ｘ
(t)，Ｙ(t)の積は、 となる。ここで、Ｘ(t)，ｙ(t)をｔ＝０からＴの間で積
分すると、 であるから、ｎ＝ｍの時のcos(ωn-ωm)tの項以外はす
べて消え、 となる。
共に周期Ｔの繰り返し信号であるとすると、各信号はフ
ーリエ展開でき、 と表わすことができる。したがって、２つの信号Ｘ
(t)，Ｙ(t)の積は、 となる。ここで、Ｘ(t)，ｙ(t)をｔ＝０からＴの間で積
分すると、 であるから、ｎ＝ｍの時のcos(ωn-ωm)tの項以外はす
べて消え、 となる。
Ｘ(t)・Ｙ(t)を低域通過フィルタ７を通した場合、低域
通過フィルタの特性を ただし、ωｃはカットオフ周波数とすると、ωｃ≪２π
／Ｔの時(3)式におけるsin(ωm±ωn)t，cos(ωn±ωm)
tの項は、ωｎ＝ωｍの時以外、すべてωｃ以上の周波
数となるためフィルタで除去される。したがって、フィ
ルタ通過後の信号Ｈ［Ｘ(t)・Ｙ(t)］は、 となる。上記(5)式と(7)式より となり、低域通過フィルタを通すことにより、積分した
信号を近似できることが分かる。
通過フィルタの特性を ただし、ωｃはカットオフ周波数とすると、ωｃ≪２π
／Ｔの時(3)式におけるsin(ωm±ωn)t，cos(ωn±ωm)
tの項は、ωｎ＝ωｍの時以外、すべてωｃ以上の周波
数となるためフィルタで除去される。したがって、フィ
ルタ通過後の信号Ｈ［Ｘ(t)・Ｙ(t)］は、 となる。上記(5)式と(7)式より となり、低域通過フィルタを通すことにより、積分した
信号を近似できることが分かる。
さて、(8)式を(1)式に適用すると、 となる。また、(3)式によれば、 Ｘ(t)・Ｙ(t)＝Ｘ(t+T)・Ｙ(t+T) が成立するから、 Ａ２（ｔ−ｋ△ｔ）＝Ａ２（ｔ−ｋ△ｔ＋Ｔ）……(10) が成り立つ。
この関係に基づき、そしてτ＝ｔ−ｋ△ｔとした場合に
は、 となる。したがって、低域通過フィルタ７を通過した信
号XAB(k)((9)式のＨ［QAB(t)］をXAB(k)と表わす）は近
似的に、 となる。したがって、ｋを０からＮ−１まで変化させれ
ば、信号ＡとＢの相互相関関数XAB(k)を［０，Ｎ−１］
の区間にわたって求めることができる。ＸＡＢ(k)を各
ｋについてＡＤ変換器８によりディジタル化し、メモリ
９に記憶しておく。データ測定完了後信号処理プロセッ
サ１０で高速フーリエ変換すれば、ウィナー・ヒンチン
の定理より、信号Ａと信号Ｂとの相互パワースペクトル
が求められ、適宜にこれを表示器１１に表示することが
できる。
は、 となる。したがって、低域通過フィルタ７を通過した信
号XAB(k)((9)式のＨ［QAB(t)］をXAB(k)と表わす）は近
似的に、 となる。したがって、ｋを０からＮ−１まで変化させれ
ば、信号ＡとＢの相互相関関数XAB(k)を［０，Ｎ−１］
の区間にわたって求めることができる。ＸＡＢ(k)を各
ｋについてＡＤ変換器８によりディジタル化し、メモリ
９に記憶しておく。データ測定完了後信号処理プロセッ
サ１０で高速フーリエ変換すれば、ウィナー・ヒンチン
の定理より、信号Ａと信号Ｂとの相互パワースペクトル
が求められ、適宜にこれを表示器１１に表示することが
できる。
次に信号Ａの自己パワースペクトルを求める場合の動
作について説明する。
作について説明する。
スイッチ１３，１４とも入力信号Ａ（第２図の（イ））
を選択し、遅延素子５により第２図（ロ）に示すように
ｋ・△ｔだけ遅延された信号Ａ′を生成し、これと、遅
延前の信号Ａとの和を二乗検波器６で二乗検波する。こ
の結果を低域フィルタ７を通過させることにより、その
出力Ｙ(k)（第２図の（ハ））は、前述の相互パワース
ペクトルの近似式(12)においてＢ(t)をＡ(t)とおくこと
により、次のような近似式で表わされる。
を選択し、遅延素子５により第２図（ロ）に示すように
ｋ・△ｔだけ遅延された信号Ａ′を生成し、これと、遅
延前の信号Ａとの和を二乗検波器６で二乗検波する。こ
の結果を低域フィルタ７を通過させることにより、その
出力Ｙ(k)（第２図の（ハ））は、前述の相互パワース
ペクトルの近似式(12)においてＢ(t)をＡ(t)とおくこと
により、次のような近似式で表わされる。
したがって、ｋを０からＮ−１まで変化させ、各ｋにつ
いてＹ(k)をＡＤ変換すれば、信号Ａの自己相関関数Ｙ
ＡＡ(k)が求められる。そしてこれを信号処理プロセッ
サ１０でフーリエ変換すれば、自己パワースペクトルが
求められる。
いてＹ(k)をＡＤ変換すれば、信号Ａの自己相関関数Ｙ
ＡＡ(k)が求められる。そしてこれを信号処理プロセッ
サ１０でフーリエ変換すれば、自己パワースペクトルが
求められる。
なお、実施例では遅延素子をプログラマブルな構成とし
たが、第３図に示すように複数のタップを持つ遅延素子
線５ａを用いることもできる。このような構成によれ
ば、遅延量をプログラムする代わりに並列に求めた相関
値をマルチプレクサ３１で順次選択してＡＤ変換器でＡ
Ｄ変換すればよい。
たが、第３図に示すように複数のタップを持つ遅延素子
線５ａを用いることもできる。このような構成によれ
ば、遅延量をプログラムする代わりに並列に求めた相関
値をマルチプレクサ３１で順次選択してＡＤ変換器でＡ
Ｄ変換すればよい。
［発明の効果］ 以上詳細に説明したように、本発明によれば、入力信号
の相関を直接求めているため、２つの信号の相互パワー
スペクトルを測定することができ、同時に自己パワース
ペクトルも求めることができるため、系の伝達関数を容
易に求めることができる効果がある。
の相関を直接求めているため、２つの信号の相互パワー
スペクトルを測定することができ、同時に自己パワース
ペクトルも求めることができるため、系の伝達関数を容
易に求めることができる効果がある。
第１図は本発明に係るスペクトラム・アナライザの一実
施例を示す構成図、第２図は各部の信号波形を示す図、
第３図は本発明の他の実施例を示す構成図、第４図は従
来のスペクトラム・アナライザの一例を示す図、第５図
は従来の他のスペクトラム・アナライザの一例を示す図
である。 １，２……減衰器、３，４……バッファ、５……遅延素
子、６……二乗検波器、７……低域通過フィルタ、８…
…ＡＤ変換器、９……メモリ、１０……信号処理プロセ
ッサ、１１……表示器、１２……コントローラ、１３，
１４……スイッチ。
施例を示す構成図、第２図は各部の信号波形を示す図、
第３図は本発明の他の実施例を示す構成図、第４図は従
来のスペクトラム・アナライザの一例を示す図、第５図
は従来の他のスペクトラム・アナライザの一例を示す図
である。 １，２……減衰器、３，４……バッファ、５……遅延素
子、６……二乗検波器、７……低域通過フィルタ、８…
…ＡＤ変換器、９……メモリ、１０……信号処理プロセ
ッサ、１１……表示器、１２……コントローラ、１３，
１４……スイッチ。
Claims (1)
- 【請求項１】２つのアナログ入力信号のいずれか一方を
任意に選択し得る２つのスイッチと、 この２つのスイッチの一方のスイッチにより選択したア
ナログ入力信号を所定の時間だけ遅延する遅延素子と、 前記２つのスイッチの他方のスイッチにより選択したア
ナログ入力信号と前記遅延素子経由のアナログ入力信号
の和を二乗検波する二乗検波器と、 この二乗検波器の出力の低域周波数信号のみを通過させ
る低域通過フィルタと、 この低域通過フィルタを介して出力される信号をアナロ
グ変換するアナログ・デジタル変換器と、 このアナログ・デジタル変換器の出力を一時的に蓄えて
おくメモリと、 このメモリに蓄えられたデータをもとにフーリエ変換を
行い、前記２つのスイッチで前記２つのアナログ入力信
号を別々に選択したときはその２つのアナログ入力信号
の相互パワースペクトルを求め、２つのスイッチで同一
のアナログ入力信号を共に選択したときは当該アナログ
入力信号の自己パワースペクトルを求める機能を有する
信号処理プロセッサと、 前記求められた相互パワースペクトルまたは自己パワー
スペクトルを表示する表示器 を具備したことを特徴とするスペクトラム・アナライ
ザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10092187A JPH0625787B2 (ja) | 1987-04-23 | 1987-04-23 | スペクトラム・アナライザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10092187A JPH0625787B2 (ja) | 1987-04-23 | 1987-04-23 | スペクトラム・アナライザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63265175A JPS63265175A (ja) | 1988-11-01 |
| JPH0625787B2 true JPH0625787B2 (ja) | 1994-04-06 |
Family
ID=14286810
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10092187A Expired - Lifetime JPH0625787B2 (ja) | 1987-04-23 | 1987-04-23 | スペクトラム・アナライザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0625787B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2226640B1 (en) * | 2009-03-03 | 2013-07-31 | Mitsubishi Electric R&D Centre Europe B.V. | Spectral analysis |
-
1987
- 1987-04-23 JP JP10092187A patent/JPH0625787B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63265175A (ja) | 1988-11-01 |
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