JPH0772190A - 高速フーリエ変換アナライザ - Google Patents
高速フーリエ変換アナライザInfo
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- JPH0772190A JPH0772190A JP21718093A JP21718093A JPH0772190A JP H0772190 A JPH0772190 A JP H0772190A JP 21718093 A JP21718093 A JP 21718093A JP 21718093 A JP21718093 A JP 21718093A JP H0772190 A JPH0772190 A JP H0772190A
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- sampling
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- pass filter
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Abstract
(57)【要約】
【目的】バンドパス・フィルタを付加し、アンチエイリ
アシング・フィルタと適宜に切り換えて使用することに
よりＡＤ変換器のサンプリング周波数を高めることなく
測定帯域の拡大を図り得るＦＦＴアナライザの実現。 【構成】サンプリング・クロックｆs に同期して被測定
信号をサンプリングしＡＤ変換した後ＦＦＴを行い、被
測定信号の波形を解析するＦＦＴアナライザにおいて、
周波数がｆs ／２以下の信号を通過させるローパス・フ
ィルタと、周波数がｎ・ｆs ／２〜（ｎ＋１）ｆs ／２
（ただし、ｎは正の整数）の信号を通過させるバンドパ
ス・フィルタと、前記ローパス・フィルタの出力または
バンドパス・フィルタの出力を択一的に選択するスイッ
チを備え、測定周波数領域に応じて前記いずれかのフィ
ルタを選択し被測定信号を通過させた後前記サンプリン
グが行われるように構成する。
アシング・フィルタと適宜に切り換えて使用することに
よりＡＤ変換器のサンプリング周波数を高めることなく
測定帯域の拡大を図り得るＦＦＴアナライザの実現。 【構成】サンプリング・クロックｆs に同期して被測定
信号をサンプリングしＡＤ変換した後ＦＦＴを行い、被
測定信号の波形を解析するＦＦＴアナライザにおいて、
周波数がｆs ／２以下の信号を通過させるローパス・フ
ィルタと、周波数がｎ・ｆs ／２〜（ｎ＋１）ｆs ／２
（ただし、ｎは正の整数）の信号を通過させるバンドパ
ス・フィルタと、前記ローパス・フィルタの出力または
バンドパス・フィルタの出力を択一的に選択するスイッ
チを備え、測定周波数領域に応じて前記いずれかのフィ
ルタを選択し被測定信号を通過させた後前記サンプリン
グが行われるように構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、周波数領域の解析を行
う高速フーリエ変換アナライザ（以後高速フーリエ変換
をＦＦＴと略す）アナライザに関し、詳しくはサンプリ
ング周波数の１／２を越える周波数信号の解析を可能に
するための改善に関するものである。
う高速フーリエ変換アナライザ（以後高速フーリエ変換
をＦＦＴと略す）アナライザに関し、詳しくはサンプリ
ング周波数の１／２を越える周波数信号の解析を可能に
するための改善に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、被測定信号の波形を解析する
ためのＦＦＴアナライザはよく知られている。図３に従
来のＦＦＴアナライザの構成例を示す。図において、被
測定信号Ｓはアナログ・デジタル変換部（以後アナログ
・デジタル変換をＡＤ変換と略す）においてサンプリン
グ・クロックに同期してデジタル信号に変換される。Ａ
Ｄ変換部１での処理をもう少し詳しく説明すると次の通
りである。入力信号Ｓを入力アンプ１１で適宜に増幅
し、折り返し誤差（エイリアシング）防止用のローパス
・フィルタ（アンチエイリアシング・フィルタ）１２を
通した後、トラックホールド回路１３でサンプリング・
クロックに同期してサンプリングする。サンプリングさ
れた入力信号ＳはＡＤ変換器１４でデジタル値に変換さ
れる。
ためのＦＦＴアナライザはよく知られている。図３に従
来のＦＦＴアナライザの構成例を示す。図において、被
測定信号Ｓはアナログ・デジタル変換部（以後アナログ
・デジタル変換をＡＤ変換と略す）においてサンプリン
グ・クロックに同期してデジタル信号に変換される。Ａ
Ｄ変換部１での処理をもう少し詳しく説明すると次の通
りである。入力信号Ｓを入力アンプ１１で適宜に増幅
し、折り返し誤差（エイリアシング）防止用のローパス
・フィルタ（アンチエイリアシング・フィルタ）１２を
通した後、トラックホールド回路１３でサンプリング・
クロックに同期してサンプリングする。サンプリングさ
れた入力信号ＳはＡＤ変換器１４でデジタル値に変換さ
れる。
【０００３】ＡＤ変換器１４の出力データは周波数シフ
ト回路２に導き必要に応じて入力信号を周波数シフトさ
せる。すなわち、解析周波数領域がベースバンドでない
場合、例えば５０ＫＨｚ〜１００ＫＨｚ等の場合、入力
信号を周波数シフトさせ、解析周波数領域がベースバン
ドの場合、例えば０〜５０ＫＨｚなどの場合には周波数
シフトは行わないで入力データをそのまま出力する。周
波数シフト回路２の出力はデジタルフィルタ３を経由し
てデータ間引き回路４に入力され、ここで周波数領域の
ズーミングを行うためのデータ間引きが行われる。デジ
タルフィルタ３は、データ間引きにより起こる折り返し
雑音（エイリアシング）を防ぐために間引き後の信号か
らは周波数領域以上の信号成分が除去されているように
働くローパス・フィルタとして動作する。ＦＦＴ演算回
路５は、データ間引き回路４から一定数のデータが入力
された後にＦＦＴ演算を行い、周波数スペクトラムを求
め、さらに各種の演算を行い、パワースペクトラムや伝
達関数、その他の解析を行う。前記演算結果および解析
結果は表示回路６で表示できる。表示回路６はＣＲＴ等
の表示画面を備えている。
ト回路２に導き必要に応じて入力信号を周波数シフトさ
せる。すなわち、解析周波数領域がベースバンドでない
場合、例えば５０ＫＨｚ〜１００ＫＨｚ等の場合、入力
信号を周波数シフトさせ、解析周波数領域がベースバン
ドの場合、例えば０〜５０ＫＨｚなどの場合には周波数
シフトは行わないで入力データをそのまま出力する。周
波数シフト回路２の出力はデジタルフィルタ３を経由し
てデータ間引き回路４に入力され、ここで周波数領域の
ズーミングを行うためのデータ間引きが行われる。デジ
タルフィルタ３は、データ間引きにより起こる折り返し
雑音（エイリアシング）を防ぐために間引き後の信号か
らは周波数領域以上の信号成分が除去されているように
働くローパス・フィルタとして動作する。ＦＦＴ演算回
路５は、データ間引き回路４から一定数のデータが入力
された後にＦＦＴ演算を行い、周波数スペクトラムを求
め、さらに各種の演算を行い、パワースペクトラムや伝
達関数、その他の解析を行う。前記演算結果および解析
結果は表示回路６で表示できる。表示回路６はＣＲＴ等
の表示画面を備えている。
【０００４】このような構成の従来のＦＦＴアナライザ
においては、図２の（ａ），（ｂ）（図２はサンプリン
グ前のスペクトラムとサンプリング後のスペクトラムの
関係を示す）に示すようにサンプリング周波数ｆS の１
／２（実際には、ローパス・フィルタの特性の影響から
１／２．５６程度である）までの信号しか測定できな
い。これはサンプリング定理によるものであり、それ以
上の周波数の信号を含んだままサンプリングしＡＤ変換
すると、ｆS ／２以上の領域の信号はすべて０〜ｆS ／
２の領域に折り返しあるいはシフトされ、本来のｆS ／
２までの信号にとって折り返し雑音となる。したがっ
て、図３に示すような従来の構成により、ある周波数帯
域ｆの測定器を実現しようとする場合、２．５６ｆ以上
のサンプリング周波数で動作するＡＤ変換器を用いる必
要がある。
においては、図２の（ａ），（ｂ）（図２はサンプリン
グ前のスペクトラムとサンプリング後のスペクトラムの
関係を示す）に示すようにサンプリング周波数ｆS の１
／２（実際には、ローパス・フィルタの特性の影響から
１／２．５６程度である）までの信号しか測定できな
い。これはサンプリング定理によるものであり、それ以
上の周波数の信号を含んだままサンプリングしＡＤ変換
すると、ｆS ／２以上の領域の信号はすべて０〜ｆS ／
２の領域に折り返しあるいはシフトされ、本来のｆS ／
２までの信号にとって折り返し雑音となる。したがっ
て、図３に示すような従来の構成により、ある周波数帯
域ｆの測定器を実現しようとする場合、２．５６ｆ以上
のサンプリング周波数で動作するＡＤ変換器を用いる必
要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、サンプリン
グ周波数ｆが低い場合にはそれほど問題ではないが、ｆ
が高くなると、上記のようにサンプリング周波数が２．
５６ｆ以上と高速なＡＤ変換器が必要になる。しかしな
がら、高速になればなるほどＡＤ変換器の実現は困難と
なり、また価格も高価になる。結果としてそのような高
速のＦＦＴアナライザは実現できないという問題があっ
た。
グ周波数ｆが低い場合にはそれほど問題ではないが、ｆ
が高くなると、上記のようにサンプリング周波数が２．
５６ｆ以上と高速なＡＤ変換器が必要になる。しかしな
がら、高速になればなるほどＡＤ変換器の実現は困難と
なり、また価格も高価になる。結果としてそのような高
速のＦＦＴアナライザは実現できないという問題があっ
た。
【０００６】本発明の目的は、このような点に鑑み、バ
ンドパス・フィルタを付加し、アンチエイリアシング・
フィルタと適宜に切り換えて使用することによりＡＤ変
換器のサンプリング周波数を高めることなく測定帯域の
拡大を図り得るＦＦＴアナライザを提供することにあ
る。
ンドパス・フィルタを付加し、アンチエイリアシング・
フィルタと適宜に切り換えて使用することによりＡＤ変
換器のサンプリング周波数を高めることなく測定帯域の
拡大を図り得るＦＦＴアナライザを提供することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明では、周波数ｆs のサンプリング・クロ
ックに同期して被測定信号をサンプリングしデジタル変
換した後高速フーリエ変換を行い、被測定信号の波形を
解析する高速フーリエ変換アナライザにおいて、周波数
がｆs ／２以下の信号を通過させるローパス・フィルタ
と、周波数がｎ・ｆs ／２〜（ｎ＋１）ｆs ／２（ただ
し、ｎは正の整数）の信号を通過させるバンドパス・フ
ィルタと、前記ローパス・フィルタの出力またはバンド
パス・フィルタの出力を択一的に選択するスイッチを備
え、測定周波数領域に応じて前記いずれかのフィルタを
選択し被測定信号を通過させた後前記サンプリングが行
われるように構成したことを特徴とする。
るために本発明では、周波数ｆs のサンプリング・クロ
ックに同期して被測定信号をサンプリングしデジタル変
換した後高速フーリエ変換を行い、被測定信号の波形を
解析する高速フーリエ変換アナライザにおいて、周波数
がｆs ／２以下の信号を通過させるローパス・フィルタ
と、周波数がｎ・ｆs ／２〜（ｎ＋１）ｆs ／２（ただ
し、ｎは正の整数）の信号を通過させるバンドパス・フ
ィルタと、前記ローパス・フィルタの出力またはバンド
パス・フィルタの出力を択一的に選択するスイッチを備
え、測定周波数領域に応じて前記いずれかのフィルタを
選択し被測定信号を通過させた後前記サンプリングが行
われるように構成したことを特徴とする。
【０００８】
【作用】本発明は、サンプリング周波数ｆs でサンプリ
ングしＡＤ変換した場合、ｆs／２以上の周波数領域の
信号はすべて０〜ｆs ／２の領域に折り返しあるいはシ
フトされるという現象を巧みに利用したものである。測
定周波数領域がｆs ／２以下の場合にはローパス・フィ
ルタ（周波数がｆs／２以下の信号を通過させる）を通
し、測定周波数領域がｆs ／２以上の場合にはバンドパ
ス・フィルタ（ｎ・ｆs ／２〜（ｎ＋１）ｆs ／２）を
通してサンプリングする。これによりＡＤ変換器の入力
信号は常に０〜ｆs ／２の周波数領域の信号となり、測
定周波数領域の高低にかかわらずＡＤ変換器は同じ速度
のもので済む。
ングしＡＤ変換した場合、ｆs／２以上の周波数領域の
信号はすべて０〜ｆs ／２の領域に折り返しあるいはシ
フトされるという現象を巧みに利用したものである。測
定周波数領域がｆs ／２以下の場合にはローパス・フィ
ルタ（周波数がｆs／２以下の信号を通過させる）を通
し、測定周波数領域がｆs ／２以上の場合にはバンドパ
ス・フィルタ（ｎ・ｆs ／２〜（ｎ＋１）ｆs ／２）を
通してサンプリングする。これによりＡＤ変換器の入力
信号は常に０〜ｆs ／２の周波数領域の信号となり、測
定周波数領域の高低にかかわらずＡＤ変換器は同じ速度
のもので済む。
【０００９】
【実施例】以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。
図１は本発明に係るＦＦＴアナライザの一実施例を示す
構成図である。図において、図３の従来例と同等部分に
は同一符号を付し、その説明は省略する。図３と異なる
部分は、バンドパス・フィルタ１５とスイッチ１６であ
る。
図１は本発明に係るＦＦＴアナライザの一実施例を示す
構成図である。図において、図３の従来例と同等部分に
は同一符号を付し、その説明は省略する。図３と異なる
部分は、バンドパス・フィルタ１５とスイッチ１６であ
る。
【００１０】バンドパス・フィルタ１５は、ｎ・ｆS ／
２〜（ｎ＋１）ｆS ／２（ただし、ｎは正の整数）の信
号を通過させるバンドパス・フィルタであり、入力アン
プ１１の出力信号を受ける。スイッチ１６は、測定領域
に応じてバンドパス・フィルタ１５の出力かローパス・
フィルタ１２の出力のいずれか一方を選択し、トラック
ホールド回路１３に導くものである。
２〜（ｎ＋１）ｆS ／２（ただし、ｎは正の整数）の信
号を通過させるバンドパス・フィルタであり、入力アン
プ１１の出力信号を受ける。スイッチ１６は、測定領域
に応じてバンドパス・フィルタ１５の出力かローパス・
フィルタ１２の出力のいずれか一方を選択し、トラック
ホールド回路１３に導くものである。
【００１１】このような構成における動作を詳しく説明
する。なお、本発明の特徴とする部分の動作について説
明し、他の部分の動作は図３に示す従来例のものと同等
であるので省略する。
する。なお、本発明の特徴とする部分の動作について説
明し、他の部分の動作は図３に示す従来例のものと同等
であるので省略する。
【００１２】入力アンプ１１で適宜に増幅された被測定
信号は、ローパス・フィルタ１２とバンドパス・フィル
タ１５の両方に入力されるが、スイッチ１６を切り換え
て、測定周波数領域がｆS ／２以下の場合はｆS ／２以
下の周波数の信号のみ通過させるローパス・フィルタ１
２を選択し、測定周波数領域がｆS 〜３ｆS ／２のとき
はバンドパス・フィルタ１５を選択する。このような関
係で選択されたスイッチ１６経由の信号がトラックホー
ルド回路１３に導かれ、サンプリング・クロックに同期
してサンプリングされる。
信号は、ローパス・フィルタ１２とバンドパス・フィル
タ１５の両方に入力されるが、スイッチ１６を切り換え
て、測定周波数領域がｆS ／２以下の場合はｆS ／２以
下の周波数の信号のみ通過させるローパス・フィルタ１
２を選択し、測定周波数領域がｆS 〜３ｆS ／２のとき
はバンドパス・フィルタ１５を選択する。このような関
係で選択されたスイッチ１６経由の信号がトラックホー
ルド回路１３に導かれ、サンプリング・クロックに同期
してサンプリングされる。
【００１３】図２の（ｂ）はローパス・フィルタ（アン
チエイリアシング・フィルタ）１２を通過した信号をサ
ンプリングした場合、図２（ｃ）はバンドパス・フィル
タ１５を通過した信号をサンプリングした場合の、サン
プリング前のスペクトラムとサンプリング後のスペクト
ラムを示す説明図である。このようにフィルタを切り換
えることにより、周波数ｆS のサンプリング・クロック
でサンプリングした信号（トラックホールド回路１３の
出力）は、図２に示すようにすべて０〜ｆS ／２の領域
に折り返しあるいはシフトされた信号となる。したがっ
て、測定周波数領域を高くしてもＡＤ変換器の変換速度
を高速に改める必要はない。
チエイリアシング・フィルタ）１２を通過した信号をサ
ンプリングした場合、図２（ｃ）はバンドパス・フィル
タ１５を通過した信号をサンプリングした場合の、サン
プリング前のスペクトラムとサンプリング後のスペクト
ラムを示す説明図である。このようにフィルタを切り換
えることにより、周波数ｆS のサンプリング・クロック
でサンプリングした信号（トラックホールド回路１３の
出力）は、図２に示すようにすべて０〜ｆS ／２の領域
に折り返しあるいはシフトされた信号となる。したがっ
て、測定周波数領域を高くしてもＡＤ変換器の変換速度
を高速に改める必要はない。
【００１４】なお、実際には、ローパス・フィルタもバ
ンドパス・フィルタも共にカットオフ特性が急峻になら
ないため、測定可能領域は狭くなる。例えばｆS ／２以
下の場合、ｆS ／２．５６となる。これは測定できない
領域が発生することになるが、それに対してはサンプリ
ング周波数ｆS を変えるなどの策で測定できない領域を
無くすことができる。
ンドパス・フィルタも共にカットオフ特性が急峻になら
ないため、測定可能領域は狭くなる。例えばｆS ／２以
下の場合、ｆS ／２．５６となる。これは測定できない
領域が発生することになるが、それに対してはサンプリ
ング周波数ｆS を変えるなどの策で測定できない領域を
無くすことができる。
【００１５】なお上記実施例では、ｎ・ｆS ／２〜（ｎ
＋１）ｆS ／２のバンドパス・フィルタの内、ｎ＝２の
場合について説明したが、これに限定されるものではな
い。アナログ信号処理の帯域制限内において、バンドパ
ス・フイルタの通過帯域を変更するとかあるいは多数の
フィルタを配備しそれを適宜切り換えるなどの方法によ
り、広帯域の測定が可能になる。
＋１）ｆS ／２のバンドパス・フィルタの内、ｎ＝２の
場合について説明したが、これに限定されるものではな
い。アナログ信号処理の帯域制限内において、バンドパ
ス・フイルタの通過帯域を変更するとかあるいは多数の
フィルタを配備しそれを適宜切り換えるなどの方法によ
り、広帯域の測定が可能になる。
【００１６】ｎと測定周波数領域の関係は、次の通りで
ある。 ｎ＝１のときは、図２の領域 ｎ＝２のときは、図２の領域 ｎ＝３のときは、図２の領域 ｎ＝４のときは、図２の領域 ただし、ｎが奇数のときは０〜ｆS ／２に折り返され、
周波数の高低関係が逆になるので、ＦＦＴ演算後のデー
タの並び替えが必要である。なお、どの周波数領域の場
合もサンプリング後のスペクトルは０〜ｆS ／２にある
ので、ＦＦＴ演算結果はｎ（フィルタの周波数帯域）に
関連して判断する必要がある。
ある。 ｎ＝１のときは、図２の領域 ｎ＝２のときは、図２の領域 ｎ＝３のときは、図２の領域 ｎ＝４のときは、図２の領域 ただし、ｎが奇数のときは０〜ｆS ／２に折り返され、
周波数の高低関係が逆になるので、ＦＦＴ演算後のデー
タの並び替えが必要である。なお、どの周波数領域の場
合もサンプリング後のスペクトルは０〜ｆS ／２にある
ので、ＦＦＴ演算結果はｎ（フィルタの周波数帯域）に
関連して判断する必要がある。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、Ａ
Ｄ変換器をより高速なもの（高いサンプリング周波数の
もの）にすることなく容易に測定周波数領域を拡大する
ことができる。
Ｄ変換器をより高速なもの（高いサンプリング周波数の
もの）にすることなく容易に測定周波数領域を拡大する
ことができる。
【図１】本発明に係るＦＦＴアナライザの一実施例を示
す構成図である。
す構成図である。
【図２】サンプリング前後のスペクトラムを示す図であ
る。
る。
【図３】従来のＦＦＴアナライザの一例を示す構成図で
ある。
ある。
１ ＡＤ変換部 ２ 周波数シフト回路 ３ デジタルフィルタ ４ データ間引き回路 ５ ＦＦＴ演算回路 ６ 表示回路 １１ 入力アンプ １２ ローパス・フィルタ １３ トラックホールド回路 １４ ＡＤ変換器
Claims (1)
- 【請求項１】周波数ｆs のサンプリング・クロックに同
期して被測定信号をサンプリングしデジタル変換した後
高速フーリエ変換を行い、被測定信号の波形を解析する
高速フーリエ変換アナライザにおいて、 周波数がｆs ／２以下の信号を通過させるローパス・フ
ィルタと、周波数がｎ・ｆs ／２〜（ｎ＋１）ｆs ／２
（ただし、ｎは正の整数）の信号を通過させるバンドパ
ス・フィルタと、前記ローパス・フィルタの出力または
バンドパス・フィルタの出力を択一的に選択するスイッ
チを備え、 測定周波数領域に応じて前記いずれかのフィルタを選択
し被測定信号を通過させた後前記サンプリングが行われ
るように構成したことを特徴とする高速フーリエ変換ア
ナライザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21718093A JPH0772190A (ja) | 1993-09-01 | 1993-09-01 | 高速フーリエ変換アナライザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21718093A JPH0772190A (ja) | 1993-09-01 | 1993-09-01 | 高速フーリエ変換アナライザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0772190A true JPH0772190A (ja) | 1995-03-17 |
Family
ID=16700122
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21718093A Pending JPH0772190A (ja) | 1993-09-01 | 1993-09-01 | 高速フーリエ変換アナライザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0772190A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001021597A (ja) * | 1999-07-09 | 2001-01-26 | Toyo Commun Equip Co Ltd | 周波数分析装置 |
| JP2009162662A (ja) * | 2008-01-08 | 2009-07-23 | Nec Corp | 周波数測定装置、周波数測定方法、周波数測定プログラム、及びデータ構造 |
-
1993
- 1993-09-01 JP JP21718093A patent/JPH0772190A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001021597A (ja) * | 1999-07-09 | 2001-01-26 | Toyo Commun Equip Co Ltd | 周波数分析装置 |
| JP2009162662A (ja) * | 2008-01-08 | 2009-07-23 | Nec Corp | 周波数測定装置、周波数測定方法、周波数測定プログラム、及びデータ構造 |
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