JPH0736074U - スペクトラム・アナライザ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は、入力信号のスペクトラム測定と、
入力信号の特定周波数のレベル測定を同時に測定するこ
とで周波数ドメインとタイム・ドメインの両測定表示を
リアルタイムに実現することを目的とする。 【構成】 ＹＴＯ３６の掃引周波数をシフト・ダウンす
るミキサ１２を設け、当該ミキサ１２の一方の入力に供
給する発振器１４を設け、ミキサ３３の出力信号とミキ
サ１２の出力信号をミキシングするミキサ１３を設けて
掃引周波数の変化分（Δｆ）が相殺されて一定のＩＦ周
波数出力にし、当該ミキサ１３の出力信号をフィルタす
るバンドパス・フィルタ１５を設け、当該バンドパス・
フィルタ１５の出力信号を検波する検波１６を設け、当
該検波１６の出力信号をデジタル信号に変換するＡＤ変
換器１７を設けた構成である。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、スペクトラム・アナライザにおいて、入力信号のスペクトラム（ 周波数ドメイン）と、入力レベルの時間軸（タイム・ドメイン）の、両信号を同 時に測定表示する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来では、入力信号のスペクトラム測定（周波数ドメイン）と、入力レベルの 時間軸の測定（タイム・ドメイン）は、同時にはできない。この為、交互に切り 替えて測定していた。まず、一方の測定項目を選択して測定した後、他方の測定 項目に選択切り替えた後、これを測定後、この両表示データを表示している。つ まり、測定する都度切り替えてシーケンシャルに測定する為、両表示データには サンプリング上の時間的なずれが発生する。このことは、時間的に変化のある入 力信号のスペクトラムとレベルを観測する場合には、必ずしも正しい表示結果が 得られない場合がある。

【０００３】 これについて、図２の従来のスペクトラムアナライザの構成ブロック図の一実 施例を示して、従来の構成概要を説明する。 まず、第１の測定として入力信号のスペクトラム測定（周波数ドメイン）をす る場合においては、ランプ電圧発生部４３の掃引信号は、掃引制御４４をＯＮに して周波数掃引をする。ＹＴＯ（YIG-tuned Oscillator）３６は、ランプ電圧発 生部４３の掃引信号を受けて、掃引信号に対応した周波数範囲（スパン）の周波 数を掃引出力する。次にミキサ３２は、この掃引周波数と被測定入力信号ｆ９１ とでミキシングした後中間周波数ｆ６４を出力する。

【０００４】 次に、ミキサ３３は、この中間周波数と発振器３７の周波数とでミキシングし た後、更に低い中間周波数ｆ６６を出力する。同様に、ミキサ３４は、この中間 周波数と発振器３８の周波数とでミキシングした後、ＩＦ周波数ｆ７０を出力す る。このＩＦ周波数信号は、所要のフィルタ特性を得るＢＰＦ３９（バンドパス ・フィルタ）でフィルタ通過した後、検波４１で検波し、ＡＤ変換器４２でデジ タル信号に変換する。このデジタル・データを演算処理してスペクトラム表示デ ータであるＹ軸データ６１として画面６３に表示する。 他方、ランプ電圧発生部４３の掃引信号は、表示画面のＸ軸データ６２（周波 数軸）として演算処理してＹ軸の画面を掃引することで、周波数スペクトラムが 表示される。

【０００５】 次に、第２の測定として入力信号のレベル測定（タイム・ドメイン）する場合 においては、ランプ電圧発生部４３の掃引信号は、掃引制御４４をＯＦＦにして おく。これによりＹＴＯ３６は、周波数掃引しなくなり固定周波数の出力状態と なる。以後は、前記説明と同様にして、検波４１で検波した後、ＡＤ変換器４２ でデジタル信号に変換し、演算処理してＹ軸データ６１として画面６３に表示す る。他方、ランプ電圧発生部４３の掃引信号は、同様にＹ軸の画面を掃引する。 この結果、一定周波数（通常は中心周波数）における入力信号レベルの時間的変 化が測定表示される。この２つの測定結果の表示は、各々単独の画面として交互 に表示する場合と、２画面に同時表示する場合がある。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

上記説明のように、測定系が１チャンネルである為、何れか一方の測定しか出 来ない。このことは、両方の同時測定（周波数ドメインとタイム・ドメイン）が 必要な測定アプリケーションにおいては、両測定の時間遅れがある為に正しいデ ータが得られない場合が発生する。例えば、電源投入後の経過変化のモニタや、 被測定装置内部温度変化に対する周波数スペクトラムと出力レベルの測定等であ る。 また、ＦＭ変調等の周波数スペクトラムと出力レベルのリアルタイム・モニタ等 では、測定切り替えのオーバーヘッド時間により間欠的な測定となる為に、表示 画面が止まって見えたりして、リアルタイム表示の視認性の低下を招き好ましく ない。

【０００７】 そこで、本考案が解決しようとする課題は、入力信号のスペクトラム測定と、 入力信号の一定周波数の信号レベルの時間的変化とを、同時にサンプリングし測 定（デュアル測定）することで、リアルタイム表示と両データ間の相関性を得る ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決する為の手段】

上記課題を解決するために、本考案の構成では、ＹＴＯ３６の掃引周波数をシ フト・ダウンするミキサ１２を設け、当該ミキサ１２の一方の入力に供給する発 振器１４を設ける。そして、ミキサ３３の出力信号とミキサ１２の出力信号をミ キシングするミキサ１３を設け、当該ミキサ１３の出力信号をフィルタするバン ドパス・フィルタ１５を設ける。そして、当該バンドパス・フィルタ１５の出力 信号を検波する検波１６を設け、当該検波１６の出力信号をデジタル信号に変換 するＡＤ変換器１７を設けて、入力レベルの時間軸（タイム・ドメイン）の測定 を行う。これにより、両信号を同時に測定（デュアル測定）する構成としている 。

【０００９】 接続としては、ＹＴＯ３６の出力信号をミキサ３２とミキサ１２の一方の入力 に接続し、ミキサ３３の出力信号をミキサ１３の一方の入力端子に接続し、 発振器１４の出力信号をミキサ１２の他方の入力端子に接続し、当該ミキサ１２ の出力信号をミキサ１３の他方の入力端子に接続する。また、ミキサ１３の出力 信号をＢＰＦ１５に供給し、当該ＢＰＦ１５の出力信号を検波１６に供給し、当 該検波１６の出力信号をＡＤ変換器１７に供給する。

【００１０】

【作用】

ミキサ１３の両方の入力周波数信号は、ＹＴＯ３６の掃引周波数変化分Δｆを 両方含んだ周波数信号である。これを、ミキサ１３でミキシングし、掃引周波数 の変化分Δｆを相殺する周波数成分を取り出すことにより、ＹＴＯ３６の掃引周 波数変化分Δｆの影響をうけない一定の周波数出力となる役割を持つ。

【００１１】

【実施例】

本実施例の、実施概要を説明する。本実施例は、入力レベル測定専用の回路を 追加する。つまり、ミキサ１２、１３と、発振器１４と、ＢＰＦ１５と、検波１ ６と、ＡＤ変換器１７の回路を設ける。そして、従来の測定回路のミキサ３３か らの出力信号をミキサ１３の一方の入力にも供給する。また、ＹＴＯ３６の掃引 周波数をミキサ１２にも供給して周波数をステップ・ダウンさせた後ミキサ１３ の他方の入力に供給し、再度ミキシングする。このミキシングにより、両方に含 んでいる掃引周波数の変化分（Δｆ）が相殺されて一定のＩＦ周波数出力となる 。 このことで、ＩＦ周波数ｆ６９は掃引周波数とは無関係に常に一定の入力信号 周波数を測定することができる。次に、この中間周波数信号をバンドパス・フィ ルタＢＰＦ１５に与えて、所定のＩＦバンド幅にフィルタした後、検波１６で検 波し、ＡＤ変換器１７でデジタル信号に変換した後、表示データ用に演算処理し た後、Ｙ軸データ５４として出力する。これにより、入力周波数の任意の周波数 （通常は中心周波数）及び任意のバンド幅設定条件で、入力レベルの測定をリア ルタイムに測定が実現できる。

【００１２】 これについて、図１の本考案のスペクトラム・アナライザの構成ブロック図を 参照して具体的に順次説明する。 まず、周波数ドメイン側の測定は、図１に示すように、従来の構成（図２）と 変わりはない。一方、タイム・ドメインの測定側は、新たにミキサ１２、１３と 発振器１４とＢＰＦ１５と検波１６とＡＤ変換器１７を設けている。 まず最初に入力信号ｆ９１は、共用しているミキサ３２、３２でミキシングさ れた後、２分岐してミキサ１３の一方に供給する。次に、ミキサ１２では、ＹＴ Ｏ周波数をステップ・ダウンさせる為に、ＹＴＯ３６の周波数信号と、発振器１ ４の周波数信号とをミキサ１２でミキシングした後、ミキサ１３に供給している 。

【００１３】 ここで、ミキサ１３のミキシング出力周波数が、掃引の影響をうけない一定周 波数出力であることについて説明する。まず、ランプ電圧発生部４３からの信号 によりＹＴＯ３６が掃引する掃引周波数の変化分をΔｆと仮定する。 ミキサ１３の一方の入力信号ｆ６６は、掃引により＋Δｆの周波数変化をする 。また、ミキサ１３の他方の入力信号ｆ６８も、掃引により＋Δｆの周波数変化 をする。この２つの信号をミキサ１３でミキシングして出力した周波数成分（ｆ ６８±ｆ６６）のうちで、差の周波数信号（ｆ６８−ｆ６６）を取り出すことに より、周波数変化分Δｆは、相殺されてなくなり掃引に無関係となる。この結果 、ミキサ１３の出力は、入力信号の特定周波数の信号レベルを常に出力すること になる。このことは、入力信号の時間軸における一定周波数の信号レベルを測定 することになる。

【００１４】 次に、ミキサ１３でミキシング後の中間周波数信号ｆ６９をＢＰＦ１５に供給 して、不要なイメージ周波数成分をフィルタし、また、所定のバンド幅にフィル タした後、検波１６で検波した後、ＡＤ変換器１７でデジタル信号に変換し、演 算処理してＹ軸データ５４として表示出力している。

【００１５】 ここで、ＢＰＦ１５のバンド幅設定１５ａは、周波数ドメインのバンドパス・ フィルタＢＰＦ３９側とは独立して設定出来る。この為、特定の周波数成分のみ の信号レベルのタイム・ドメインを測定表示したり、また、バンド幅を広く設定 して、入力信号の全パワーレベルの測定表示をしたりする応用設定も可能である 。

【００１６】 以上が説明であるが、使用時に、掃引周波数のスパン周波数範囲（Δｆ）に制 限がある。これは、スパン周波数のバンド幅を中間周波数の回路部でフラットな 特性を有している必要がある為である。このバンド幅は、例えば、中間周波数（ ｆ６６）が２００ＭＨｚの場合、フィルタ等によりスプリアス周波数除去等を考 慮する必要があり、フラットな特性が得られる実用的なバンド幅は、例えば２０ ＭＨｚ程度である。

【００１７】

【考案の効果】

本考案は、以上説明したように構成されているので、下記に記載されるような 効果を奏する。 同時に２軸（周波数ドメインと、タイム・ドメイン）の測定が実現できる為、 リアルタイムで周波数スペクトラムと入力レベルをモニタ表示でき信号源の測定 ・評価解析に一層有効に利用できる効果が得られる。 周波数スペクトラムの狭い信号（例えば１０ＭＨｚ以下のスペクトラム）の場 合は、入力信号の全パワーレベルと、周波数スペクトラムとを、同時（リアルタ イム）に、連続してモニタ表示できる測定機能を提供できる効果も得られる。

【００１８】 また、このＹ軸信号をタイム・ドメイン表示として使用しない場合は、別の利 用ができる。例えば、従来のスペクトラム・アナライザにおいて、バースト的に 発生する信号のスペクトラムを測定する場合は、スペクトラムアナライザの外部 入力端子に、バースト発生と同期したゲート信号を外部から接続供給する必要が あったが、本考案の検波１６の信号出力をゲート信号の代わりに与えることで、 容易に実現できる効果も得られる。 また、繰り返し表示のスペクトラムの再現性が安定しない場合は、その不安定 要素が、信号源のレベルの変動によるものなのか否かが、本考案のデュアル測定 により容易に判別できる利点も得られる。

【００１９】

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のスペクトラム・アナライザの構成ブロ
ック図例である。

【図２】従来のスペクトラム・アナライザの構成ブロッ
ク図例である。

【符号の説明】

１２、１３ ミキサ １５、３９ ＢＰＦ １５ａ バンド幅設定 １６ 検波 １７ ＡＤ変換器 ３２、３３、３４ ミキサ ３６ ＹＴＯ １４、３７、３８ 発振器 ４１ 検波 ４２ ＡＤ変換器 ４３ ランプ電圧発生部 ４４ 掃引制御 ５４、６１ Ｙ軸データ ６２ Ｘ軸データ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 スペクトラム・アナライザの測定におい
   て、 ＹＴＯ（３６）の掃引周波数をシフト・ダウンするミキ
   サ（１２）を設け、 当該ミキサ（１２）の一方の入力に供給する発振器（１
   ４）を設け、 ミキサ（３３）の出力信号とミキサ（１２）の出力信号
   をミキシングするミキサ（１３）を設け、 当該ミキサ（１３）の出力信号をフィルタするバンドパ
   ス・フィルタ（１５）を設け、 当該バンドパス・フィルタ（１５）の出力信号を検波す
   る検波（１６）を設け、 当該検波（１６）の出力信号をデジタル信号に変換する
   ＡＤ変換器（１７）を設け、 以上から構成したことを特徴としたスペクトラム・アナ
   ライザ。