JPH0778511B2 - 信号処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、入力信号の第１特性（例えば、周波数）に対
する第２特性（例えば、振幅）の分布を求める信号処理
方法に関する。

［従来の技術］ テクトロニックス社製490シリーズ・スペクトラム・ア
ナライザの如き現在入手可能なスペクトラム・アナライ
ザは、直角デカルト座標系において、垂直軸に沿って信
号電力の値を示し、水平軸に沿って信号周波数の値を示
す表示を行う。典型的なスペクトラム・アナライザにお
いて、表示器の水平方向の分解能は、1000個の点（分解
能点）であり、各点はある周波数幅を表す。また、垂直
方向の分解能は225個の点（分解能点）であり、各点が
ある電力幅を表す。なお、この垂直方向には、全部で22
5000個のアドレス指定可能な表示点がある。表示が陰極
線管（CRT）のスクリーン上に行われた場合、周波数が
増加する方向に、あるアドレス表示点から次のアドレス
表示点への連続したベクトルで、CRTのスクリーンを横
切るように電子ビームを掃引して、表示を行う。

［発明が解決しようとする課題］ 現在のスペクトラム・アナライザの動作には、実時間モ
ードと、蓄積モードとがある。蓄積モードにおいて、水
平分解能点の各々として、11ぐらいのわずかなサンプル
値又は22000ぐらいの多くのサンプル値を発生する。各
サンプル値は、特定の水平分解能点が表す周波数幅にお
けるある周波数の信号電力値を表す。しかひ、かかるス
ペクトラム・アナライザは、所定の周波数幅に対して、
単一の電力値のみを表示するように限定されている。よ
って、蓄積モードにおいて、多数の電力値を処理して、
信号値、例えば、ピーク値又は平均値を発生する。そし
て、この信号値を蓄積すると共に、表示に用いる。した
がって、スペクトラム・アナライザのメモリは、1000個
の記憶位置を有し、各記憶装置は、少なくとも225個の
独立したサンプル値の１つを蓄積できる。蓄積モードで
動作するスペクトラム・アナライザの表示は、安定して
いるが、特定の周波数幅における電力レベルの分布に関
する情報を表さない。

実時間モードにおいて、現在、アドレス指定されている
表示点は、特定の周波数における信号電力の実時間値を
表している。所定の周波数幅に対しては、いくつかの電
力値が表示される。特定の表示点の輝度は、その点が表
す電力及び周波数幅の組合せである入力信号が留まる時
間により決まる。入力信号が時間により変化すると、実
時間モードで行う表示は、特定周波数幅における電力値
の分布に関する有用な情報を伝える。しかし、時間に対
する信号電力の変動が大きいと、表示が安定しないの
で、ユーザにとって見にくいものとなる。また、表示の
リフレッシュ比率が低いと、輝度にフリッカが生じるの
で、表示は不快なものとなる。

したがって本発明の目的は、蓄積モードにもかかわら
ず、特定の周波数幅における電力レベルの分布の如き入
力信号の特性情報を見易く表示する信号処理方法の提供
にある。

［課題を解決するための手段及び作用］ 本発明は、垂直軸及び水平軸の一方で入力信号の第１特
性の値（例えば周波数の値）を示し、これら垂直軸及び
水平軸の他方で入力信号の第２特性の値（例えば信号電
力の値）を示す直角座標系において、第１特性の値の所
定の幅に対する第２特性の値の分布を表示できる。その
ため、本発明では、第１特性の表示範囲をｍ個の表示ス
ロットに分割すると共に、第２特性の表示範囲をｎ個の
大きさにスライス（マグニチュード・スライス）に分割
する。また、ｍ個の各表示スロットに対応する期間毎
に、入力信号の複数のサンプル値を求め、大きさスライ
スの各々範囲内に入るサンプル値の数を表示スロットの
各々毎に累積する。そして、表示スロットの各々毎に累
積したサンル値の数に応じて大きさスライスの各々の表
示輝度を制御して、入力信号の第１特性に対する第２特
性の分布を表示する。なお、実施例では、本発明をスペ
クトラム・アナライザに適用しているので、ｍ個の表示
スロットの各々に対応する期間は、各表示スロットの周
波数範囲を周波数掃引するのに必要な期間である。よっ
て、本発明を適用することにより、スペクトラム・アナ
ライザの累積モードでも、特定の周波数幅における電力
レベルの分布を観察できる。

［実施例］ 添付図は、本発明を用いた信号処理装置のブロックであ
る。この信号処理装置は、３つの大きな機能部分、即
ち、データ取り込み部（200）、データ累積部（400）及
び表示部（600）を具えている。これら３つの図示した
部分の動作を制御する制御器のような他の機能部分は、
本発明を理解するのに不要なので、図示しない。

データ取り込み部（200）は、垂直情報デジタイザ（VAD
C）（218）及び水平情報デジタイザ（HADC）（222）を
具えている。これらデジタイザ（デジタル化装置）は、
信号源（100）から夫々のアナログ信号を受け、デジタ
ル化する。データ取り込み部（200）は、サンプリング
・クロック発生器（220）も具えており、デジタイザ（2
18）及び（222）の動作を制御するサンプリング・クロ
ック信号を発生する。

信号源（100）は、従来形式でもよく、特にスペクトラ
ム・アナライザとして示している。このスペクトラム・
アナライザは、入力端子（102）を有し、解析する入力
信号を受ける。ミキサ（104）にて、この入力信号を掃
引局部発振器（第1LO）（106）から周波数fL1の出力信
号と混合する。ミキサ（104）の出力信号を第１中間周
波数フィルタ段（第1IF段）（108）に供給する。このフ
ィルタ段は、固定周波数帯域通過フィルタを含んでお
り、このフィルタの通過帯域の周波数の出力信号を発生
する。この信号の電力レベルは、局部発振器（106）の
出力信号の瞬間周波数により決まる周波数における入力
信号の電力に応じて決まる。固定出力周波数の局部発振
器（112）及び第２ミキサ（110）を用いて、第1IF段（1
08）の出力信号周波数よりも低い周波数の出力信号を発
生する。この第２ミキサ（110）の出力信号を第２中間
周波数フィルタ及び増幅段（第2IF段）（114）に供給す
る。第2IF段（114）の出力を検波器（116）により検波
し、増幅器及び映像処理回路（図示せず）を介して、デ
ータ取り込み部（200）のデジタイザ（218）に供給す
る。

スペクトラム・アナライザ（100）は、定振幅の繰り返
し傾斜信号を発生する傾斜発生器（120）も含んでい
る。この定振幅傾斜信号を可変利得増幅器（124）に供
給し、この増幅器（124）が発生した可変振幅傾斜信号
を用いて局部発振器（106）の発振周波数を掃引する。
増幅器（124）の利得は、ユーザの制御により調整可能
である。定振幅傾斜信号をデジタイザ（222）に供給す
る。よって、デジタイザ（222）のデジタル出力は、局
部発振器（106）の出力信号の瞬時周波数を表し、これ
は、増幅器（124）の利得に応じて縮尺／拡大される。
デジタイザ（218）が発生した出力信号は、デジタイザ
（222）の出力信号が表す周波数の関数としての信号電
力を表す。

傾斜発生器（120）が発生した傾斜信号の傾きは、この
装置のユーザの制御により調整可能である。したがっ
て、連続的な電力サンプル値に対応する周波数増分は、
調整可能である。デジタイザ（222）の分解能は、デジ
タル周波数信号の最下位ビット（LSB）を変化させるの
に充分なだけ傾斜信号が増加するのに要する時間におい
て、多数の電力サンプルが得られるものである。周波数
信号のLSBの各変化における電力サンプルの数は、傾斜
信号の傾きにより決まるので、ユーザが制御できる。以
下の説明において、周波数信号のLSBの各変化に対して1
00個の電力サンプルを得たと仮定するが、この値は、単
に説明のためだけであり、本発明を限定するものでない
ことが理解できよう。

表示部（600）は、CRT（602）及び駆動回路（606）を含
んだモニタを具えている。駆動回路（606）は、複合フ
ォーマット、例えば、NTSCフォーマットの映像信号に応
答して、CRTの電子ビームがこのCRTの表示面上で、左か
ら右に、そして上から下にラスタ走査させると共に、映
像信号の振幅に応じて、アクティブ・ラインのアクティ
ブ期間中、ビーム電流を変化させる。ラスタは525ライ
ンであり（その内、480ラインがアクティブ）、各ライ
ンの期間は63.5μｓである（その内、約50μｓがアクテ
ィブ）。

データ累積部（400）は、垂直デジタイザ（218）が発生
したデータを受け、このデータを水平デジタイザ（22
2）が発生したデジタル周波数信号の制御により累積
し、この累積したデータを表示部（600）に供給する。
表示部（600）は、表示メモリ（608）を含んでいる。こ
の表示部が累積部（400）から受けたデータを、表示メ
モリ（608）に書込む。データを表示メモリ（608）に書
込むと同時に、この表示メモリに蓄積されたデータを読
出して、デジタル・アナログ変換器（DAC）（610）によ
りアナログに変換する。DAC（610）のアナログ出力信号
を混合器（605）により、水平同期信号ＨSYNC及び垂直
同期信号ＶSYCNと組み合わせて、複合映像信号を発生
し、モニタの駆動回路（606）に供給する。

累積部（400）から表示メモリ（608）へのデータ書込
み、及びこの表示メモリ（608）からのデータ読出し
は、ステート・マシン（603）が管理する。このステー
ト・マシン（603）は、サンプリング・クロック発生器
（220）が発生したサンプリング・クロック信号を受け
る。このステート・マシン（603）は、サンプリング・
クロック・パルスを計数し、この計数が所定数に達する
度にピクセル・クロック・パルスを発生し、０にリセッ
トする。ピクセル・クロック信号の周期が106ns、即
ち、約9.43MHzの周波数に対応するように、計数の所定
数を選択する。各ピクセル・クロック期間を読出し期間
及び書込み期間に分割する。この読出し期間には、表示
メモリ（608）からデータを読出し、また、書込み期間
には、表示メモリが累積部（400）からデータを受け、
書込みができる。ピクセル・クロック・パルスを０から
600まで順次計数し、このピクセル・クロック計数を０
にリセットし、水平リセット・パルスを発生する。水平
リセット信号の周期は、63.5μｓであり、これは、NTSC
信号の水平ライン時間に等しい。水平リセット・パルス
を０から525に順次計数して、この水平リセット計数を
０にリセットし、垂直リセット・パルスを発生する。水
平及び垂直リセット・パルスを同期発生器（614）に供
給して、水平及び垂直同期パルスの発生を制御する。

表示メモリ（608）の記憶位置は、500列480行である。
各記憶位置にデジタル・ワードを蓄積できる（ここで用
いる用語「ワード」とは、任意特定のビット数に限定さ
れることのない多数ビットの２進デジタル量という）。
メモリ（608）に、読出し（Ｒ）又は書込み（Ｗ）イネ
ーブル信号と共に、行アドレス・ワード及び列アドレス
・ワードを供給して、アクセスする。書込みアクセスに
て、ステート・マシン（603）が行アドレス・ワードを
発生し、列アドレス・ワードは、デジタイザ（222）が
発生したデジタル周波数信号である。読出しアクセスに
て、行アドレス・ワードは、ステート・マシン（603）
が発生した水平リセット計数であり、列アドレス・ワー
ドは、このステート・マシンが発生したピクセル・クロ
ック計数である。書込みアクセスにてアドレス指定され
た記憶位置と次の読出しアクセスにてアドレス指定され
た記憶位置との間は、無関係である。マルチプレクサ
（MUX）（612）は、メモリ（608）が読出し状態か書込
み状態かに応じて、デジタイザ（222）又はステート・
マシン（603）が発生した列アドレスを選択する。

連続した読出しアクセス期間中、CRT表示面の走査に同
期して、表示メモリ（608）の記憶位置の１列を同時に
走査する。飛び越し走査信号を得るために、第１フィー
ルド期間に偶数行を走査し、次のフィールド期間に奇数
行を走査する。501から600までの範囲における列アドレ
ス、又は480から525までの範囲における行アドレスは、
メモリ（608）のアドレス空間の外なので、メモリ（60
8）における記憶位置の選択を行わない。この表示メモ
リ（608）のアドレス空間外の行及び列アドレスの範囲
は、CRT（602）のビーム帰線の時間に利用できる。表示
メモリ（608）のアドレス空間内の記憶位置を決める各
アドレスに対して、アドレス指定された記憶位置の内容
をこのメモリから読出す。よって、CRT（602）は、メモ
リ（608）の対応記憶位置に蓄積された数の値に応じて
ピクセルの輝度が明るくなるように、表示メモリ（60
8）の内容を視覚的に表示する。メモリ（608）のアドレ
ス空間外のアドレスに対しては、CRTの電子ビームがブ
ランキングされる。

信号処理装置の累積部（400）を取り込み部（200）及び
表示部（600）の間に接続し、１対のバッファ（402A）
及び（402B）で構成する。これらバッファを交互にロー
ド状態にする。デジタイザ（222）が発生した周波数信
号の最下位ビットが、バッファのロード状態への切替え
を制御する。この周波数信号のLSBが０のとき、バッフ
ァ（402A）がロード状態になり、周波数信号のLSBが１
のとき、バッファ（402B）がロード状態になる。バッフ
ァがロード状態のとき、周波数信号が表す信号周波数ス
ロットにおける電力値の分布を表すデータがそのバッフ
ァ内にロードされる。一方のバッファがロード状態にな
ると、他方のバッファは転送状態になる。転送状態にお
いて、バッファがロード状態のときにそのバッファにロ
ードされたデータを、そのバッファから表示部に転送
し、そのバッファをクリアする。バッファの内容を表示
メモリに転送し、そのバッファをクリアするのに、480
回の書込みアクセスが必要であり、この480回の連続し
た書込みアクセス期間は、約51μｓである。スペクトラ
ム・アナライザの掃引比率が低いと、各バッファは、51
μｓより長い期間、転送状態になる。バッファが最初に
転送状態に入ると、最初の480回の書込みアクセス期間
に転送及びクリア動作が実行され、次にバッファは、ロ
ード状態に切り替えられるまで、待ち状態に入る。

各バッファ（402）は、480個の記憶位置を有し、各記憶
位置に、例えば、12ビットのデジタル・ワードを蓄積で
きる。マルチプレクサ（404A）及び（404B）の夫々を介
して、バッファ（402A）及び（402B）にアドレス信号を
供給する。

例えば、バーファ（402A）がロード状態（周波数信号の
LSBが０）のとき、マルチプレクサ（404A）は、デジタ
イザ（218）が発生したデジタル電力信号をアドレス信
号として選択する。周波数信号が、サンプリング・クロ
ック発生器の100周期期間中、一定の場合、各々がサン
プリングされた電力値を表す100個のアドレス・ワード
を、マルチプレクサ（404A）を介して、バッファ（402
A）に連続的に与える。各アドレス・ワードに応答し
て、アドレス指定された記憶位置に蓄積された数をバッ
ファ（402A）から読出して、マルチプレクサ（406）を
介して加算器（408）に供給する。この加算器におい
て、この数は、選択された量だけ増分され、マルチプレ
クサ（406）を介して同じ記憶位置に書き戻される。す
なわち、バッファ（402A）の総ての記憶位置に蓄積され
た内容（数）は初め０である。しかし、デジタル電力信
号によりアドレス指定される度に、その記憶位置の内容
は、加算器（408）により所定値Ｑだけ増分されて、こ
の増分された値（数）が再び同じ記憶位置に今度は蓄積
されるので、同じ記憶位置がＰ回アドレス指定されれ
ば、その蓄積内容（数）は、Ｐ×Ｑとなる。よって、同
じ値のデジタル電力信号がＰ回発生すれば、対応する記
憶位置の内容（数）はＰ×Ｑとなり、所定値Ｑずつ蓄積
されたことになる。したがって、デジタイザ（222）か
らのデジタル周波数信号が変化してから次に変化するま
での期間中に、デジタイザ（218）が100個のデジタル電
力信号を発生し、各デシタル電力信号の値に対応するバ
ッファ（402A）の各記憶位置に、そのデジタル電力信号
の値の発生回数に対応する値が蓄積される。次に、デジ
タル周波数信号が変化しない期間が終了して、この周波
数信号のLSBが０から１に変化して、バッファ（402A）
が転送状態に切り替わると、バッファ（402A）の内容
は、このバッファがロード状態期間にデジタル周波数信
号が表した周波数スロット（デジタル周波数信号の1LSB
に対応する周波数範囲）内での入力信号の電力分布を表
す。バッファ（402A）が転送状態のとき、このバッファ
の内容を表示メモリの列の１つに転送する。

バッファ（402）に数を書き戻す前に、このバッファか
ら受けた数を加算器（408）が増分する量は、調整可能
である。すなわち、加算器が増分する量である上述の所
定値Ｑを調整できるので、デジタル電力信号か発生した
ときのバッファ（402）の記憶位置の増分値を可変にで
きる。なお、バッファ（402）の各記憶位置の内容
（数）は、表示メモリ（608）に転送され、その記憶内
容に応じてCRT（602）の表示輝度が制御される。特に、
高速掃引にて通常生じる表示輝度における低下を少なく
とも部分的に補償するために、高速掃引における量を低
速掃引における量より大きくする。

ピクセル・クロック信号が決める連続した書込みアクセ
ス期間中に、累積部（400）から表示メモリ（608）への
データ転送を実行する。よって、バッファ（402A）が転
送状態中に生じる書込みアクセス期間中に、デジタイザ
（222）が発生したデジタル周波数信号に応じて、表示
メモリ（608）の列の１つを選択すると共に、ステート
・マシン（603）が発生した行アドレス・ワードに応じ
て、その列における記憶位置の１つを選択する。また、
行アドレス・ワードは、バッファ（402A）の記憶位置の
１つを選択する。バッファ（402A）がロード状態中に、
このバッファの選択された記憶位置にて累積されたデー
タ値を、表示メモリ（608）の選択した記憶位置に転送
するが、その際、書込みイネーブル信号を表示メモリ
（608）に供給し、読出しイネーブル信号をバッファ（4
02A）に供給する。この方法で、バッファ（402A）のア
ドレス指定された記憶位置に累積されたデータ値を、マ
ルチプレクサ（406）を介して読出し、表示メモリ（60
8）のアドレス指定された記憶位置に書込む。バッファ
（402A）のアドレス指定された記憶位置に累積されたデ
ータ値を表示メモリ（608）に転送したとき、書込みイ
ネーブル信号をバッファ（402A）に供給し、マルチプレ
クサ（406）は、総て０のバッファ（410）を選択する。
バッファ（410）の内容をアドレス指定された記憶位置
に書込むので、その位置は０にクリアされる。この転送
／クリア・シーケンスを、バッファ（402A）の480個の
総ての記憶位置に対して実行する。

バッファ（402A）の内容を表示メモリ（608）の選択さ
れた列に転送すると、バッファ（402A）は待ち状態に切
り替わる。周波数信号のLSBが０に切り替わるとき、バ
ッファ（402A）はロード状態に今１度切り替わる。バッ
ファ（402B）が転送状態に切り替わり、バッファ（402
B）の内容が表示メモリ（608）の次の列に転送される。
バッファを転送状態に連続的に切り替える際、列アドレ
ス・ワードの増分する順序で、表示メモリ（608）の列
を選択する。表示メモリは、500個の列を有するので、
取り込み段階を完了させるために、バッファ（402）の
各々を250回選択する。また、上述した例の場合、メモ
リ（608）の内容は、50000個のサンプルの値を表す。

デジタル周波数信号が表示メモリ（608）の総ての列を
選択したとき、列アドレス・ワードは、表示メモリの初
めの部分となる。バッファ（402A）の内容が、表示メモ
リ（608）の第１列に常に転送されるように、この表示
メモリ及びバッファ（402A）のアドレス指定を制御す
る。表示メモリ（608）の内容を交換する比率は、傾斜
発生器（120）が局部発振器（106）を掃引する比率で決
まる。しかし、掃引比率は、CRTのリフレッシュ比率に
関係しない。バッファ（402）の状態の連続的な切替え
の間に取り込むサンプルの数を減らすことにより、即
ち、傾斜信号の傾きを小さくすることにより、掃引比率
を変化させることなく、スペクトラム・アナライザの周
波数スパンを増加できる。

CRT（602）が行う表示は、実時間モードで動作している
従来のスペクトラム・アナライザによる表示に対応する
が、CRT（602）のリフレッシュ比率が充分高ければ、例
えば、60Hzならば、その表示は安定し、フリッカがな
い。

本発明は、図示し、上述した特定の実施例に限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱する事なく種々の変
更が可能である。例えば、本発明は、スペクトラム・ア
ナライザを信号源として用いるものに限定されるもので
なく、比較的低い掃引比率の他の信号を処理するのに適
用しても良い。また、本発明は、図を参照して説明した
信号処理装置の特定の構成にも限定されない。特に、よ
り高い掃引比率の信号を取り込めるようにするため、取
り込み部を用いる代わりに、表示メモリの内容を直接増
分しても良い。メモリ・アクセスを行う比率を減少する
ために、読出し／書込みサイクルの読出し部分にて、多
くのデータ値、例えば、４つ又は８つのデータ値を表示
メモリの行の連続した記憶位置から読出すと共に、シフ
ト・レジスタにロードしても良い。このデータ値をシフ
ト・レジスタから直列に読出し、これを用いて所望の映
像信号を生成する。読出してアクセスを行う周波数が下
がると、書込みアクセス間隔の期間が増加して、バッフ
ァ内の多くの記憶位置の内容を、単一の書込みアクセス
間隔の期間中に、表示メモリの列に転送できる。バッフ
ァに蓄積されたワードの包含を避けるために、一方のバ
ッファの記憶位置に蓄積されたワードの（最上位ビッ
ト）MSBがオンになった時を検出する装置を、累積部が
含むのが望ましい。本発明は、標準放送フォーマットに
適合する映像信号の発生に限定されるものではない。特
に、多くのコンピュータ・モニタは、進歩的な非飛び越
しラスタ走査を用いている。かかるモニタを駆動する映
像信号を発生するのが望ましいならば、表示メモリの行
の順次走査し、各フィールドを同じ方法で走査する。

［発明の効果］ 上述の如く本発明の信号処理方法によれば、蓄積モード
にもかかわらず、実時間モードのように、特定の周波数
幅（スロット）における信号特性値の分布に関する情報
を安定して表示できる。

【図面の簡単な説明】

添付図は、本発明の好適な実施例のブロック図である。
図において、（100）は信号源、（200）は取り込み部、
（400）は累積部、（402）はバッファ、（600）は表示
部である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直角座標系の垂直軸及び水平軸の一方で入
   力信号の第１特性の値を示し、上記直角座標系の垂直軸
   及び水平軸の他方で上記入力信号の第２特性の値を示し
   て、上記第１特性に対する上記第２特性の分布を表示す
   る信号処理方法であって、 上記第１特性の表示範囲をｍ個の表示スロットに分割
   し、 上記第２特性の表示範囲をｎ個の大きさスライスに分割
   し、 上記ｍ個の各表示スロットに対応する期間毎に、上記入
   力信号の複数のサンプル値を求め、 上記大きさスライスの各々の範囲内に入る上記サンプル
   値の数を上記表示スロットの各々毎に累積し、 上記表示スロットの各々毎に累積した上記サンプル値の
   数に応じて上記大きさスライスの各々の表示輝度を制御
   して、上記入力信号の上記第１特性に対する上記第２特
   性の分布を表示することを特徴とする信号処理方法。