JPH10197576A - 周波数特性測定方法および装置 - Google Patents
周波数特性測定方法および装置Info
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- JPH10197576A JPH10197576A JP1310397A JP1310397A JPH10197576A JP H10197576 A JPH10197576 A JP H10197576A JP 1310397 A JP1310397 A JP 1310397A JP 1310397 A JP1310397 A JP 1310397A JP H10197576 A JPH10197576 A JP H10197576A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 被測定回路の周波数特性を短時間に且つ正確
に測定すること。 【解決手段】 合成波形メモリ24には、周波数が異な
る複数の正弦波を合成して得た擬似白色雑音信号の波形
データが予め記憶されており、この合成波形メモリ24
の波形データをD/A変換器25によってアナログ信号
に変換して被測定回路1へ入力し、被測定回路1から出
力される信号のスペクトラムをスペクトラム解析器30
に入力する。このとき、分周比可変手段26によって擬
似白色雑音信号に含まれる各正弦波の周波数間隔はスペ
クトラム解析器30の解析帯域幅以上に設定され、且つ
各正弦波の周波数はスペクトラム解析器30の各解析周
波数に一致させる。
に測定すること。 【解決手段】 合成波形メモリ24には、周波数が異な
る複数の正弦波を合成して得た擬似白色雑音信号の波形
データが予め記憶されており、この合成波形メモリ24
の波形データをD/A変換器25によってアナログ信号
に変換して被測定回路1へ入力し、被測定回路1から出
力される信号のスペクトラムをスペクトラム解析器30
に入力する。このとき、分周比可変手段26によって擬
似白色雑音信号に含まれる各正弦波の周波数間隔はスペ
クトラム解析器30の解析帯域幅以上に設定され、且つ
各正弦波の周波数はスペクトラム解析器30の各解析周
波数に一致させる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、回路の周波数特性
を効率的に且つ正確に測定するための技術に関する。
を効率的に且つ正確に測定するための技術に関する。
【0002】
【従来の技術】フィルタや増幅器等の回路の周波数特性
を測定するため、従来では、図13に示すように、信号
発生器11から振幅一定の正弦波信号を被測定回路1に
入力し、被測定回路1の出力信号のレベルをレベル検出
器12で検出できるように構成し、信号発生器11から
出力される信号の周波数を所定の測定範囲内で掃引し
て、被測定回路1の出力信号のレベルを各周波数毎に求
めるようにしている。
を測定するため、従来では、図13に示すように、信号
発生器11から振幅一定の正弦波信号を被測定回路1に
入力し、被測定回路1の出力信号のレベルをレベル検出
器12で検出できるように構成し、信号発生器11から
出力される信号の周波数を所定の測定範囲内で掃引し
て、被測定回路1の出力信号のレベルを各周波数毎に求
めるようにしている。
【0003】ところが、このような測定システムで被測
定回路1の周波数特性を高い周波数分解能で測定するた
めには、信号発生器11の周波数可変速度を遅くする必
要があり、このために、測定範囲内を可変するのに長い
時間がかかってしまうという問題がある。
定回路1の周波数特性を高い周波数分解能で測定するた
めには、信号発生器11の周波数可変速度を遅くする必
要があり、このために、測定範囲内を可変するのに長い
時間がかかってしまうという問題がある。
【0004】これを解決するために、図14に示すよう
に、所定の周波数範囲にわたってスペクトラムが一様に
分布する幅の狭いパルス信号をパルス発生装置15から
被測定回路1に入力し、被測定回路1の出力信号を例え
ばFFT演算器を用いたスペクトラム解析装置16に入
力して、そのスペクトラムを一括に検出する方法も考え
られる。
に、所定の周波数範囲にわたってスペクトラムが一様に
分布する幅の狭いパルス信号をパルス発生装置15から
被測定回路1に入力し、被測定回路1の出力信号を例え
ばFFT演算器を用いたスペクトラム解析装置16に入
力して、そのスペクトラムを一括に検出する方法も考え
られる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにパルス発生装置15から出力されるパルス信号を被
測定回路1へ入力する場合には、被測定回路1およびス
ペクトラム解析装置16自体のダイナミックレンジの制
限を受けて波高値の大きいパルス信号を用いることがで
きず、スペクトラムを十分なSN比で解析できなくなっ
てしまう。
うにパルス発生装置15から出力されるパルス信号を被
測定回路1へ入力する場合には、被測定回路1およびス
ペクトラム解析装置16自体のダイナミックレンジの制
限を受けて波高値の大きいパルス信号を用いることがで
きず、スペクトラムを十分なSN比で解析できなくなっ
てしまう。
【0006】また、図15の(a)に示すように、パル
ス発生装置15が出力するパルスのスペクトラムは測定
周波数範囲内で一様であるのに対して、スペクトラム解
析装置16は図15の(b)のように有限の帯域幅をも
っているため、測定結果はそれぞれ帯域幅内の平均的な
値となり、各解析周波数fr1、fr2、…における被測定
回路1の周波数特性を正確に求めることができないとい
う問題も生じる。
ス発生装置15が出力するパルスのスペクトラムは測定
周波数範囲内で一様であるのに対して、スペクトラム解
析装置16は図15の(b)のように有限の帯域幅をも
っているため、測定結果はそれぞれ帯域幅内の平均的な
値となり、各解析周波数fr1、fr2、…における被測定
回路1の周波数特性を正確に求めることができないとい
う問題も生じる。
【0007】本発明は、この課題を解決し、短時間に且
つ正確に被測定回路の周波数特性を測定できる周波数特
性測定方法および装置を提供することを目的としてい
る。
つ正確に被測定回路の周波数特性を測定できる周波数特
性測定方法および装置を提供することを目的としてい
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の周波数特性測定方法は、周波数が異なる複
数の正弦波を合成して得た擬似雑音信号を被測定回路へ
入力し、該被測定回路から出力される信号のスペクトラ
ムを所定の解析帯域幅で所定の解析周波数毎に離散的に
且つ同時に検出して、前記正弦波の周波数における前記
被測定回路の周波数特性を測定する周波数特性測定方法
であって、擬似雑音信号に含まれる各正弦波の周波数間
隔を前記所定の解析帯域幅以上にし、且つ前記各正弦波
の周波数を前記各解析周波数に一致させて測定すること
を特徴としている。
に、本発明の周波数特性測定方法は、周波数が異なる複
数の正弦波を合成して得た擬似雑音信号を被測定回路へ
入力し、該被測定回路から出力される信号のスペクトラ
ムを所定の解析帯域幅で所定の解析周波数毎に離散的に
且つ同時に検出して、前記正弦波の周波数における前記
被測定回路の周波数特性を測定する周波数特性測定方法
であって、擬似雑音信号に含まれる各正弦波の周波数間
隔を前記所定の解析帯域幅以上にし、且つ前記各正弦波
の周波数を前記各解析周波数に一致させて測定すること
を特徴としている。
【0009】また、本発明の周波数特性測定装置は、周
波数が異なる複数の正弦波を合成して得た擬似白色雑音
信号を被測定回路へ入力する擬似雑音発生手段(21)
と、前記被測定回路からの出力信号を受けて、該出力信
号に含まれる各スペクトラムを複数の解析周波数および
所定の解析帯域幅で離散的に且つ同時に検出するスペク
トラム解析手段(30)とを備えるとともに、前記擬似
雑音発生手段およびスペクトラム解析手段は、前記擬似
雑音発生手段の擬似白色雑音信号に含まれる正弦波の各
周波数と前記スペクトラム解析手段の解析周波数とを同
一に設定し、且つ前記正弦波の各周波数の間隔を前記ス
ペクトラム解析手段の解析帯域幅以上の間隔にするため
の手段を有し、前記被測定回路の出力信号から前記各周
波数の単一正弦波を瞬時的に選択検出して、前記各周波
数における周波数特性を測定することを特徴としてい
る。
波数が異なる複数の正弦波を合成して得た擬似白色雑音
信号を被測定回路へ入力する擬似雑音発生手段(21)
と、前記被測定回路からの出力信号を受けて、該出力信
号に含まれる各スペクトラムを複数の解析周波数および
所定の解析帯域幅で離散的に且つ同時に検出するスペク
トラム解析手段(30)とを備えるとともに、前記擬似
雑音発生手段およびスペクトラム解析手段は、前記擬似
雑音発生手段の擬似白色雑音信号に含まれる正弦波の各
周波数と前記スペクトラム解析手段の解析周波数とを同
一に設定し、且つ前記正弦波の各周波数の間隔を前記ス
ペクトラム解析手段の解析帯域幅以上の間隔にするため
の手段を有し、前記被測定回路の出力信号から前記各周
波数の単一正弦波を瞬時的に選択検出して、前記各周波
数における周波数特性を測定することを特徴としてい
る。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の一
実施形態を説明する。図1は、一実施形態の周波数特性
測定装置20の構成を示している。この周波数特性測定
装置20は、低周波用の回路の周波数特性を測定するた
めのものである。
実施形態を説明する。図1は、一実施形態の周波数特性
測定装置20の構成を示している。この周波数特性測定
装置20は、低周波用の回路の周波数特性を測定するた
めのものである。
【0011】図1において、この周波数特性測定装置2
0の擬似雑音発生器21は、所定周波数fcのクロック
信号をN分周する分周器22と、分周器22から出力さ
れる分周信号を計数するアドレスカウンタ23と、アド
レスカウンタ23の計数出力に対応したアドレスに記憶
されている波形データを出力する合成波形メモリ24
と、合成波形メモリ24から出力される波形データをア
ナログ信号に変換するD/A変換器25とによって構成
されている。
0の擬似雑音発生器21は、所定周波数fcのクロック
信号をN分周する分周器22と、分周器22から出力さ
れる分周信号を計数するアドレスカウンタ23と、アド
レスカウンタ23の計数出力に対応したアドレスに記憶
されている波形データを出力する合成波形メモリ24
と、合成波形メモリ24から出力される波形データをア
ナログ信号に変換するD/A変換器25とによって構成
されている。
【0012】合成波形メモリ24には、次式(1)で表
される波形のデータがアドレス順に予め記憶されてい
る。 P(t)=ΣA cos(2π・i・f・t+φi ) ……(1) (ただし記号Σはi=1からi=Mまでの総和をとるも
のとする)
される波形のデータがアドレス順に予め記憶されてい
る。 P(t)=ΣA cos(2π・i・f・t+φi ) ……(1) (ただし記号Σはi=1からi=Mまでの総和をとるも
のとする)
【0013】この式(1)で表される信号P(t)は、
その下限周波数および周波数間隔がfで振幅Aが等しい
複数M(例えばM=1023)の正弦波を合成したもの
であり、図2に示す線スペクトラムを有している擬似白
色雑音信号となる。
その下限周波数および周波数間隔がfで振幅Aが等しい
複数M(例えばM=1023)の正弦波を合成したもの
であり、図2に示す線スペクトラムを有している擬似白
色雑音信号となる。
【0014】前記各正弦波の周期は、下限周波数fの正
弦波の周期T(=1/f)の整数分の1であるから、こ
の信号P(t)も下限周波数fの正弦波と同様に周期T
の周期関数となる。
弦波の周期T(=1/f)の整数分の1であるから、こ
の信号P(t)も下限周波数fの正弦波と同様に周期T
の周期関数となる。
【0015】合成波形メモリ24には、この信号P
(t)のT時間分のデータが例えば図3に示すように、
0〜n−1(例えばn=8192)のアドレス範囲に順
番に記憶されており、この波形データをT/n時間毎に
順番に且つ循環的に読み出せば、前記した図2のスペク
トラムを有する擬似白色雑音信号が発生することにな
る。
(t)のT時間分のデータが例えば図3に示すように、
0〜n−1(例えばn=8192)のアドレス範囲に順
番に記憶されており、この波形データをT/n時間毎に
順番に且つ循環的に読み出せば、前記した図2のスペク
トラムを有する擬似白色雑音信号が発生することにな
る。
【0016】なお、各正弦波の位相初期値φi は、P
(t)の絶対値の最大値が最小となるように予め設定さ
れている。
(t)の絶対値の最大値が最小となるように予め設定さ
れている。
【0017】D/A変換器25から出力される擬似白色
雑音信号は、測定装置20の出力端子20aを介して被
測定回路1に入力される。
雑音信号は、測定装置20の出力端子20aを介して被
測定回路1に入力される。
【0018】分周比可変手段26は、正弦波の各周波数
を解析周波数に一致させるためのものであり、後述する
測定条件設定手段27によって設定された測定分解能情
報に対応した分周比Nを分周器22に設定する。
を解析周波数に一致させるためのものであり、後述する
測定条件設定手段27によって設定された測定分解能情
報に対応した分周比Nを分周器22に設定する。
【0019】測定条件設定手段27は、設定操作部28
の操作によって入力された測定分解能情報を分周比可変
手段26およびスペクトラム解析器30に設定する。
の操作によって入力された測定分解能情報を分周比可変
手段26およびスペクトラム解析器30に設定する。
【0020】スペクトラム解析器30は、被測定回路1
から出力された信号を入力端子20bを介して受けて、
その信号のスペクトラムを測定条件設定手段27によっ
て設定された測定分解能情報に対応する周波数分解能で
離散的に且つ同時に検出解析する。
から出力された信号を入力端子20bを介して受けて、
その信号のスペクトラムを測定条件設定手段27によっ
て設定された測定分解能情報に対応する周波数分解能で
離散的に且つ同時に検出解析する。
【0021】このスペクトラム解析器30は、例えば図
4に示すように、入力信号をA/D変換器31によって
ディジタル信号に変換してから、離散的なFFT(高速
フーリエ変換)演算器32によって測定分解能情報に対
応した各解析周波数毎のベクトル成分を求め、このベク
トル成分をベクトルスカラー変換器33によってスカラ
ーに変換して各解析周波数毎のスペクトラムを求める。
4に示すように、入力信号をA/D変換器31によって
ディジタル信号に変換してから、離散的なFFT(高速
フーリエ変換)演算器32によって測定分解能情報に対
応した各解析周波数毎のベクトル成分を求め、このベク
トル成分をベクトルスカラー変換器33によってスカラ
ーに変換して各解析周波数毎のスペクトラムを求める。
【0022】FFT演算の周波数間隔はサンプリング周
波数を標本数で除算したΔfになることが知られている
が、有限長の測定信号に対するFFT演算の応答関数に
は、図5の(a)に示すようにメインローブMaの両側
に複数のサイドローブSdが発生する。このため、この
実施形態では、A/D変換器31とFFT演算器32の
間に挿入した窓関数回路34によって、サイドローブS
dの発生を図5の(b)に示すように抑えている。な
お、この窓関数処理によってメインローブMaの幅が広
がるが、この幅は一般的にはFFT演算の周波数間隔Δ
fの数倍程度となる。したがって、スペクトラム解析器
30全体としての下限解析周波数および解析帯域幅は、
FFT演算器32の周波数間隔Δfの数倍(例えば4
倍)となり、FFT演算器32の周波数間隔Δfが例え
ば5Hzであれば、スペクトラム解析器30全体として
の下限解析周波数および解析帯域幅は20Hz程度とな
る。
波数を標本数で除算したΔfになることが知られている
が、有限長の測定信号に対するFFT演算の応答関数に
は、図5の(a)に示すようにメインローブMaの両側
に複数のサイドローブSdが発生する。このため、この
実施形態では、A/D変換器31とFFT演算器32の
間に挿入した窓関数回路34によって、サイドローブS
dの発生を図5の(b)に示すように抑えている。な
お、この窓関数処理によってメインローブMaの幅が広
がるが、この幅は一般的にはFFT演算の周波数間隔Δ
fの数倍程度となる。したがって、スペクトラム解析器
30全体としての下限解析周波数および解析帯域幅は、
FFT演算器32の周波数間隔Δfの数倍(例えば4
倍)となり、FFT演算器32の周波数間隔Δfが例え
ば5Hzであれば、スペクトラム解析器30全体として
の下限解析周波数および解析帯域幅は20Hz程度とな
る。
【0023】また、このFFT演算器32のサンプリン
グ周波数および標本数が一定で、その周波数間隔Δfが
5Hzで固定されているとすれば、スペクトラム解析器
30下限解析周波数および解析周波数間隔は、mを0,
1,2,…とすると(20+5・m)Hzとなり、測定
条件設定手段27からは(20+5・m)で表される測
定分解能情報を設定する。FFT演算器32は、5Hz
ステップで算出したスペクトラムのうち(20+5・
m)Hzのスペクトラムのみを間引いて出力する。
グ周波数および標本数が一定で、その周波数間隔Δfが
5Hzで固定されているとすれば、スペクトラム解析器
30下限解析周波数および解析周波数間隔は、mを0,
1,2,…とすると(20+5・m)Hzとなり、測定
条件設定手段27からは(20+5・m)で表される測
定分解能情報を設定する。FFT演算器32は、5Hz
ステップで算出したスペクトラムのうち(20+5・
m)Hzのスペクトラムのみを間引いて出力する。
【0024】スペクトラム解析器30によって検出され
た各解析周波数毎のスペクトラムは、解析データメモリ
35に記憶される。
た各解析周波数毎のスペクトラムは、解析データメモリ
35に記憶される。
【0025】表示制御手段36は、この解析データメモ
リ35に記憶された各解析周波数毎のスペクトラムを表
示器37に表示する。
リ35に記憶された各解析周波数毎のスペクトラムを表
示器37に表示する。
【0026】次にこの周波数特性測定装置20の動作を
説明する。例えば、設定操作部28の操作によって、測
定分解能fa (その周期をTa とする)が20Hzに設
定されると、分周比可変手段26は、分周器22からア
ドレスカウンタ23に出力される分周信号の周期がTa
/n即ち、1/(20×8192)となるように分周器
の分周比Nを設定する。この分周比の設定によって、ア
ドレスカウンタ23の出力値はTa /n時間毎に1ずつ
変化することになるので、D/A変換器25からは、図
6の(a)に示すように、振幅Aが一定で、下限周波数
が20Hzで20Hz間隔の1023本の線スペクトラ
ムを有する擬似白色雑音信号P(t)が出力されること
になる。
説明する。例えば、設定操作部28の操作によって、測
定分解能fa (その周期をTa とする)が20Hzに設
定されると、分周比可変手段26は、分周器22からア
ドレスカウンタ23に出力される分周信号の周期がTa
/n即ち、1/(20×8192)となるように分周器
の分周比Nを設定する。この分周比の設定によって、ア
ドレスカウンタ23の出力値はTa /n時間毎に1ずつ
変化することになるので、D/A変換器25からは、図
6の(a)に示すように、振幅Aが一定で、下限周波数
が20Hzで20Hz間隔の1023本の線スペクトラ
ムを有する擬似白色雑音信号P(t)が出力されること
になる。
【0027】一方、スペクトラム解析器30は、測定条
件設定手段27からの20Hz(m=0の場合)の測定
分解能情報を受けて、図6の(b)に示すように、解析
帯域幅が20Hzで、解析周波数が20Hz、40H
z、60Hz、…というように20Hzの整数倍となる
ように設定される。
件設定手段27からの20Hz(m=0の場合)の測定
分解能情報を受けて、図6の(b)に示すように、解析
帯域幅が20Hzで、解析周波数が20Hz、40H
z、60Hz、…というように20Hzの整数倍となる
ように設定される。
【0028】また、例えば、測定分解能fa が30Hz
に設定されると、分周比設定手段26は、分周器22か
らアドレスカウンタ23に出力される分周信号の周期が
1/(30×8192)となるように分周器22の分周
比Nを設定して、被測定回路1に対して図7の(a)に
示すように下限周波数が30Hzで周波数間隔が30H
zの1023本の線スペクトラムを有する擬似白色雑音
信号を出力させ、スペクトラム解析器30は、測定条件
設定手段27からの30Hz(m=2の場合)の測定分
解能情報を受けて図7の(b)に示すように、解析帯域
幅20Hzで解析周波数が30Hz、60Hz、90H
z、…というように30Hzの整数倍となるように設定
される。
に設定されると、分周比設定手段26は、分周器22か
らアドレスカウンタ23に出力される分周信号の周期が
1/(30×8192)となるように分周器22の分周
比Nを設定して、被測定回路1に対して図7の(a)に
示すように下限周波数が30Hzで周波数間隔が30H
zの1023本の線スペクトラムを有する擬似白色雑音
信号を出力させ、スペクトラム解析器30は、測定条件
設定手段27からの30Hz(m=2の場合)の測定分
解能情報を受けて図7の(b)に示すように、解析帯域
幅20Hzで解析周波数が30Hz、60Hz、90H
z、…というように30Hzの整数倍となるように設定
される。
【0029】このように、擬似白色雑音信号に含まれる
正弦波の各周波数fs と、スペクトラム解析器30の解
析周波数fr とは常に一致し、しかも、擬似白色雑音信
号に含まれるスペクトラムの周波数間隔は、スペクトラ
ム解析器30の解析帯域幅以上に設定されているので、
スペクトラム解析器30は、図6の(c)および図7の
(c)に示すように、被測定回路1の周波数特性Fa、
Fbに正確に対応したスペクトラムS1 〜S1023を瞬時
に検出する。
正弦波の各周波数fs と、スペクトラム解析器30の解
析周波数fr とは常に一致し、しかも、擬似白色雑音信
号に含まれるスペクトラムの周波数間隔は、スペクトラ
ム解析器30の解析帯域幅以上に設定されているので、
スペクトラム解析器30は、図6の(c)および図7の
(c)に示すように、被測定回路1の周波数特性Fa、
Fbに正確に対応したスペクトラムS1 〜S1023を瞬時
に検出する。
【0030】また、予め擬似雑音発生器21から出力さ
れる擬似白色雑音信号は、複数の正弦波を予め合成して
得たものであって、前記したように、その合成信号の絶
対値のの最大値が最小となるように合成しておくことが
できるから、被測定回路1のダイナミックレンジが低い
場合でも、被測定回路を飽和状態にすることなくレベル
の高い応答信号を得ることができ、周波数特性の減衰領
域を十分高いS/Nで解析することができる。
れる擬似白色雑音信号は、複数の正弦波を予め合成して
得たものであって、前記したように、その合成信号の絶
対値のの最大値が最小となるように合成しておくことが
できるから、被測定回路1のダイナミックレンジが低い
場合でも、被測定回路を飽和状態にすることなくレベル
の高い応答信号を得ることができ、周波数特性の減衰領
域を十分高いS/Nで解析することができる。
【0031】このようにしてスペクトラム解析器30に
よって検出された各解析周波数毎のスペクトラムS1 〜
S1023は解析データメモリ35に記憶され、表示制御手
段36がこの解析データメモリ35に記憶されたスペク
トラムに基づいて被測定回路1の周波数特性を例えば図
8に示すように表示器37の画面上に表示させる。
よって検出された各解析周波数毎のスペクトラムS1 〜
S1023は解析データメモリ35に記憶され、表示制御手
段36がこの解析データメモリ35に記憶されたスペク
トラムに基づいて被測定回路1の周波数特性を例えば図
8に示すように表示器37の画面上に表示させる。
【0032】なお、この実施形態のスペクトラム解析器
30では、窓関数回路34によってFFT演算器32の
応答関数のサイドローブを抑えていたが、図5の(a)
に示したようにFFT演算によって生じるサイドローブ
Sdは、所定の周波数Δf間隔で0となるので、擬似雑
音発生器21から出力される擬似白色雑音信号に含まれ
る正弦波の周波数を、サイドローブSdが0となる点に
一致させるようにすれば、このサイドローブの影響を無
くすことができ、窓関数回路34を省略することも可能
である。
30では、窓関数回路34によってFFT演算器32の
応答関数のサイドローブを抑えていたが、図5の(a)
に示したようにFFT演算によって生じるサイドローブ
Sdは、所定の周波数Δf間隔で0となるので、擬似雑
音発生器21から出力される擬似白色雑音信号に含まれ
る正弦波の周波数を、サイドローブSdが0となる点に
一致させるようにすれば、このサイドローブの影響を無
くすことができ、窓関数回路34を省略することも可能
である。
【0033】また、前記説明では、スペクトラム解析器
30に、周波数分解能が一定のFFT演算器32を用い
ていたが、前記したようにFFT演算の周波数分解能は
サンプリング周波数と標本数とで決定されるから、その
一方または両方を測定分解能情報に応じて可変すること
により、FFT演算器32の周波数分解能を可変するこ
とができ、測定分解能情報として例えば23Hzや3
1.5Hz等のように、自由度の高い設定が可能とな
る。
30に、周波数分解能が一定のFFT演算器32を用い
ていたが、前記したようにFFT演算の周波数分解能は
サンプリング周波数と標本数とで決定されるから、その
一方または両方を測定分解能情報に応じて可変すること
により、FFT演算器32の周波数分解能を可変するこ
とができ、測定分解能情報として例えば23Hzや3
1.5Hz等のように、自由度の高い設定が可能とな
る。
【0034】また、前記説明では、スペクトラム解析器
30の各解析周波数に対して擬似白色雑音信号に含まれ
る正弦波の各周波数を1対1で一致させていたが、図9
の(a)に示すスペクトラム解析器30の各解析周波数
fr に対して、擬似白色雑音信号の各正弦波の周波数f
s が図9の(b)に示すように整数倍となるようにした
り、あるいは図9の(c)に示すように整数分の1とな
るようにしてもよい。ただし図9の(c)に示したよう
に整数分の1にする場合でも、正弦波の周波数間隔をス
ペクトラム解析器30の解析帯域幅以上にする。
30の各解析周波数に対して擬似白色雑音信号に含まれ
る正弦波の各周波数を1対1で一致させていたが、図9
の(a)に示すスペクトラム解析器30の各解析周波数
fr に対して、擬似白色雑音信号の各正弦波の周波数f
s が図9の(b)に示すように整数倍となるようにした
り、あるいは図9の(c)に示すように整数分の1とな
るようにしてもよい。ただし図9の(c)に示したよう
に整数分の1にする場合でも、正弦波の周波数間隔をス
ペクトラム解析器30の解析帯域幅以上にする。
【0035】また、前記実施形態では、周波数間隔が一
定で振幅が等しい擬似白色雑音を用いたが、これは本発
明を限定するものでなく、例えば次式(2)で表される
一般的な擬似雑音信号を用いることも可能である。 f(t)=ΣAi cos(2πfi t+φi ) ……(2) (ただし記号Σはi=1からi=nまでの総和をとるも
のとする)
定で振幅が等しい擬似白色雑音を用いたが、これは本発
明を限定するものでなく、例えば次式(2)で表される
一般的な擬似雑音信号を用いることも可能である。 f(t)=ΣAi cos(2πfi t+φi ) ……(2) (ただし記号Σはi=1からi=nまでの総和をとるも
のとする)
【0036】そして、この式(2)の正弦波の周波数f
i がスペクトラム解析器のいずれかの解析周波数に一致
し、周波数fi の間隔はスペクトラム解析器の解析帯域
幅以上であれば必ずしも一定間隔でなくてもよく、また
最低周波数が周波数間隔に等しくなくてもよい。また、
各正弦波の振幅Ai が既知であれば、スペクトラム解析
器の出力をそれぞれ振幅Ai で除算することにより周波
数特性を算出することができるので、必ずしも各正弦波
の振幅を等しくする必要はない。したがって、例えば被
測定回路の周波数特性が大きく減衰している周波数領域
の正弦波の振幅を大きく設定することによって、スペク
トラム解析における信号対雑音比を改善することが可能
になる。なお、正弦波の各初期位相値φi は、前記実施
形態と同様に、f(t)の絶対値の最大値が小さくなる
ように予め設定する。
i がスペクトラム解析器のいずれかの解析周波数に一致
し、周波数fi の間隔はスペクトラム解析器の解析帯域
幅以上であれば必ずしも一定間隔でなくてもよく、また
最低周波数が周波数間隔に等しくなくてもよい。また、
各正弦波の振幅Ai が既知であれば、スペクトラム解析
器の出力をそれぞれ振幅Ai で除算することにより周波
数特性を算出することができるので、必ずしも各正弦波
の振幅を等しくする必要はない。したがって、例えば被
測定回路の周波数特性が大きく減衰している周波数領域
の正弦波の振幅を大きく設定することによって、スペク
トラム解析における信号対雑音比を改善することが可能
になる。なお、正弦波の各初期位相値φi は、前記実施
形態と同様に、f(t)の絶対値の最大値が小さくなる
ように予め設定する。
【0037】また、fi =ki fs (ki は整数)とす
ると、前式(2)は、 f(t)=ΣAi cos(2πki fs t+φi ) ……(3) (ただし記号Σはi=1からi=nまでの総和をとるも
のとする)となる。このf(t)は任意の時刻tにおい
て、f(t)=f(t+1/fs )となる。つまり、f
(t)は周期T=1/fs の周期関数となるため、合成
波形メモリを備えた前記実施形態の擬似雑音発生器で実
現可能となる。この場合においても、最低周波数は周波
数間隔に等しい必要はなく、例えばfs =20Hz、k
1 =2、k2 =3、k3 =4、…とすれば、40Hz、
60Hz、80Hz、…の線スペクトラムが得られる。
また、必ずしも全て周波数間隔fs で設定する必要はな
く、必要でない周波数は省略することができる。このよ
うに、不必要な周波数を省略することにより、f(t)
の絶対値の最大値をより小さくすることができるので、
被測定回路を飽和させることなく、レベルを大きくする
ことができ、スペクトラム解析の信号対雑音比をより一
層改善することができる。
ると、前式(2)は、 f(t)=ΣAi cos(2πki fs t+φi ) ……(3) (ただし記号Σはi=1からi=nまでの総和をとるも
のとする)となる。このf(t)は任意の時刻tにおい
て、f(t)=f(t+1/fs )となる。つまり、f
(t)は周期T=1/fs の周期関数となるため、合成
波形メモリを備えた前記実施形態の擬似雑音発生器で実
現可能となる。この場合においても、最低周波数は周波
数間隔に等しい必要はなく、例えばfs =20Hz、k
1 =2、k2 =3、k3 =4、…とすれば、40Hz、
60Hz、80Hz、…の線スペクトラムが得られる。
また、必ずしも全て周波数間隔fs で設定する必要はな
く、必要でない周波数は省略することができる。このよ
うに、不必要な周波数を省略することにより、f(t)
の絶対値の最大値をより小さくすることができるので、
被測定回路を飽和させることなく、レベルを大きくする
ことができ、スペクトラム解析の信号対雑音比をより一
層改善することができる。
【0038】なお、前記式(2)の特別な場合としてA
i =A、fi =ifs とすると、 f(t)=ΣA cos(2πifs t+φi ) (ただし記号Σはi=1からi=nまでの総和をとるも
のとする)となり、前記実施形態で述べたfs 〜nfs
の周波数範囲でfs 間隔の線スペクトラムをもった周期
T=1/fs の擬似白色雑音信号となる。
i =A、fi =ifs とすると、 f(t)=ΣA cos(2πifs t+φi ) (ただし記号Σはi=1からi=nまでの総和をとるも
のとする)となり、前記実施形態で述べたfs 〜nfs
の周波数範囲でfs 間隔の線スペクトラムをもった周期
T=1/fs の擬似白色雑音信号となる。
【0039】
【他の実施形態】前記実施形態のスペクトラム解析器で
はFFT演算器を用いていたが、これは本発明を限定す
るものでなく、例えば図10に示すスペクトラム解析器
40のように、被測定回路1からの信号を狭帯域な解析
用のフィルタ411 〜41M に入力し、各フィルタの出
力信号のレベルをレベル検出器421 〜42M によって
それぞれ検出するように構成するとともに、解析周波数
設定部43によって、測定分解能情報に対応したフィル
タを選択したり、あるいは、測定分解能情報に応じて各
フィルタの通過中心周波数を可変制御する。なお、フィ
ルタ411 〜41Mは、アナログ式のものだけでなく、
ディジタルフィルタやディジタルシグナルプロセッサ等
で構成してもよい。
はFFT演算器を用いていたが、これは本発明を限定す
るものでなく、例えば図10に示すスペクトラム解析器
40のように、被測定回路1からの信号を狭帯域な解析
用のフィルタ411 〜41M に入力し、各フィルタの出
力信号のレベルをレベル検出器421 〜42M によって
それぞれ検出するように構成するとともに、解析周波数
設定部43によって、測定分解能情報に対応したフィル
タを選択したり、あるいは、測定分解能情報に応じて各
フィルタの通過中心周波数を可変制御する。なお、フィ
ルタ411 〜41Mは、アナログ式のものだけでなく、
ディジタルフィルタやディジタルシグナルプロセッサ等
で構成してもよい。
【0040】また、前記実施形態では、被測定回路1か
ら出力される信号のスペクトラムを直接解析していた
が、例えば音声信号等の低周波信号で高周波信号を変調
して出力する送信機を被測定回路として測定する場合に
は、図11に示す周波数特性測定装置50のように、ス
ペクトラム解析器30の前段に復調器51を設け、この
復調器51の復調出力のスペクトラムを解析するように
してもよい。
ら出力される信号のスペクトラムを直接解析していた
が、例えば音声信号等の低周波信号で高周波信号を変調
して出力する送信機を被測定回路として測定する場合に
は、図11に示す周波数特性測定装置50のように、ス
ペクトラム解析器30の前段に復調器51を設け、この
復調器51の復調出力のスペクトラムを解析するように
してもよい。
【0041】また、前記実施形態では、擬似白色雑音信
号を直接被測定回路1に入力していたが、例えば変調信
号を復調して音声信号等の低周波信号を出力する受信機
を被測定回路として測定する場合には、D/A変換器2
5の後段に変調器を設ける構成にして、D/A変換器2
5から出力される擬似白色雑音信号(または擬似雑音信
号)によって搬送波を変調した信号を、被測定回路とし
ての受信機へ入力するようにしてもよい。また、変調器
を設けずに、複数の正弦波を合成した擬似白色雑音信号
(または擬似雑音信号)によって搬送波を変調して得ら
れる変調信号のデータを直接合成波形メモリ24に記憶
しておくようにしてもよい。
号を直接被測定回路1に入力していたが、例えば変調信
号を復調して音声信号等の低周波信号を出力する受信機
を被測定回路として測定する場合には、D/A変換器2
5の後段に変調器を設ける構成にして、D/A変換器2
5から出力される擬似白色雑音信号(または擬似雑音信
号)によって搬送波を変調した信号を、被測定回路とし
ての受信機へ入力するようにしてもよい。また、変調器
を設けずに、複数の正弦波を合成した擬似白色雑音信号
(または擬似雑音信号)によって搬送波を変調して得ら
れる変調信号のデータを直接合成波形メモリ24に記憶
しておくようにしてもよい。
【0042】また、前記実施形態の擬似雑音発生器21
は、予め合成された波形のデータを成波形データメモリ
24から順次読み出してD/A変換することによって擬
似白色雑音信号を出力するように構成されていたが、複
数の波形メモリに、それぞれ正弦波のデータ(前記した
ようにその振幅は一定でも異なっていてもよい)を1周
期分、2周期分、…、M周期分記憶しておき、各波形メ
モリの波形データを共通のアドレスカウンタの出力によ
って読み出して、加算器で加算し、D/A変換するよう
に構成したり、あるいは、複数の波形メモリに正弦波の
データを1周期分記憶しておき、各波形メモリ毎に設け
たアドレスカウンタに対して、所定周波数の1倍、2
倍、3倍、…、M倍の周波数のクロック信号をそれぞれ
与えて、各波形メモリから読み出したデータを加算器で
加算し、その加算結果をD/A変換してもよい。
は、予め合成された波形のデータを成波形データメモリ
24から順次読み出してD/A変換することによって擬
似白色雑音信号を出力するように構成されていたが、複
数の波形メモリに、それぞれ正弦波のデータ(前記した
ようにその振幅は一定でも異なっていてもよい)を1周
期分、2周期分、…、M周期分記憶しておき、各波形メ
モリの波形データを共通のアドレスカウンタの出力によ
って読み出して、加算器で加算し、D/A変換するよう
に構成したり、あるいは、複数の波形メモリに正弦波の
データを1周期分記憶しておき、各波形メモリ毎に設け
たアドレスカウンタに対して、所定周波数の1倍、2
倍、3倍、…、M倍の周波数のクロック信号をそれぞれ
与えて、各波形メモリから読み出したデータを加算器で
加算し、その加算結果をD/A変換してもよい。
【0043】また、図12に示す擬似雑音発生器70の
ように、周波数の異なるアナログの正弦波信号(前記し
たようにその振幅は一定でも異なっていてもよく、また
周波数も解析周波数に一致していればよい)を各信号発
生器711 〜71M から出力してこれをアナログ加算器
72によって加算合成しその合成出力を擬似白色雑音信
号(または擬似雑音信号)として被測定回路1へ入力し
てもよい。なお、この場合、各信号発生器711 〜71
M をPLL回路等によって形成し、測定分解能情報を受
けた周波数可変手段73によって、信号発生器711 〜
71M から出力される正弦波信号の周波数を可変制御す
るようにしてもよい。この場合でも、信号発生器711
〜71M から出力される正弦波信号の位相を、その合成
信号の絶対値の最大値が最小となるように設定すれば、
被測定回路1を飽和することなく、信号対雑音比の高い
測定が可能となる。
ように、周波数の異なるアナログの正弦波信号(前記し
たようにその振幅は一定でも異なっていてもよく、また
周波数も解析周波数に一致していればよい)を各信号発
生器711 〜71M から出力してこれをアナログ加算器
72によって加算合成しその合成出力を擬似白色雑音信
号(または擬似雑音信号)として被測定回路1へ入力し
てもよい。なお、この場合、各信号発生器711 〜71
M をPLL回路等によって形成し、測定分解能情報を受
けた周波数可変手段73によって、信号発生器711 〜
71M から出力される正弦波信号の周波数を可変制御す
るようにしてもよい。この場合でも、信号発生器711
〜71M から出力される正弦波信号の位相を、その合成
信号の絶対値の最大値が最小となるように設定すれば、
被測定回路1を飽和することなく、信号対雑音比の高い
測定が可能となる。
【0044】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の周波数特
性測定方法および装置では、周波数が異なる複数の正弦
波を合成して得た擬似雑音信号を被測定回路へ入力し、
被測定回路から出力される信号のスペクトラムを所定の
解析帯域幅で所定の解析周波数毎に離散的に且つ同時に
検出して被測定回路の周波数特性を測定する際に、擬似
雑音信号に含まれる各正弦波の周波数間隔を前記所定の
解析帯域幅以上にし、且つ前記各正弦波の周波数を前記
各解析周波数に一致させて測定しているので、被測定回
路の周波数特性を短時間に且つ正確に測定することがで
きる。
性測定方法および装置では、周波数が異なる複数の正弦
波を合成して得た擬似雑音信号を被測定回路へ入力し、
被測定回路から出力される信号のスペクトラムを所定の
解析帯域幅で所定の解析周波数毎に離散的に且つ同時に
検出して被測定回路の周波数特性を測定する際に、擬似
雑音信号に含まれる各正弦波の周波数間隔を前記所定の
解析帯域幅以上にし、且つ前記各正弦波の周波数を前記
各解析周波数に一致させて測定しているので、被測定回
路の周波数特性を短時間に且つ正確に測定することがで
きる。
【図1】本発明の一実施形態の構成を示すブロック図
【図2】一実施形態の要部の出力信号のスペクトラムを
示す図
示す図
【図3】一実施形態のメモリに記憶されているデータを
示す図
示す図
【図4】一実施形態の要部の構成を示すブロック図
【図5】一実施形態の要部の応答関数を示す図
【図6】一実施形態の動作を説明するための図
【図7】一実施形態の動作を説明するための図
【図8】一実施形態の測定結果の一例を示す図
【図9】一実施形態の動作を説明するための図
【図10】本発明の他の実施形態の要部の構成を示すブ
ロック図
ロック図
【図11】本発明の他の実施形態の構成を示すブロック
図
図
【図12】本発明の他の実施形態の要部の構成を示すブ
ロック図
ロック図
【図13】従来の測定システムの構成を示す図
【図14】パルス信号を用いた測定システムの構成を示
す図
す図
【図15】図14に示したシステムの動作を説明するた
めの図
めの図
1 被測定回路 20 周波数特性測定装置 21 擬似雑音発生器 22 分周器 23 アドレスカウンタ 24 合成波形メモリ 25 D/A変換器 26 分周比可変手段 27 測定条件設定手段 30 スペクトラム解析器 31 A/D変換器 32 FFT演算器 33 ベクトルスカラー変換器 34 窓関数回路 35 解析データメモリ 36 表示制御手段 37 表示器
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成9年2月25日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【図2】
【図8】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
Claims (5)
- 【請求項1】周波数が異なる複数の正弦波を合成して得
た擬似雑音信号を被測定回路へ入力し、該被測定回路か
ら出力される信号のスペクトラムを所定の解析帯域幅で
所定の解析周波数毎に離散的に且つ同時に検出して、前
記正弦波の周波数における前記被測定回路の周波数特性
を測定する周波数特性測定方法であって、 擬似雑音信号に含まれる各正弦波の周波数間隔を前記所
定の解析帯域幅以上にし、且つ前記各正弦波の周波数を
前記各解析周波数に一致させて測定することを特徴とす
る周波数特性測定方法。 - 【請求項2】周波数が異なり振幅の等しい複数の正弦波
を合成して得た擬似白色雑音信号を前記擬似雑音信号と
して被測定回路へ入力することを特徴とする請求項1記
載の周波数特性測定方法。 - 【請求項3】周波数が異なる複数の正弦波を合成して得
た擬似白色雑音信号を被測定回路へ入力する擬似雑音発
生手段(21)と、 前記被測定回路からの出力信号を受けて、該出力信号に
含まれる各スペクトラムを複数の解析周波数および所定
の解析帯域幅で離散的に且つ同時に検出するスペクトラ
ム解析手段(30)とを備えるとともに、 前記擬似雑音発生手段およびスペクトラム解析手段は、
前記擬似雑音発生手段の擬似白色雑音信号に含まれる正
弦波の各周波数と前記スペクトラム解析手段の解析周波
数とを同一に設定し、且つ前記正弦波の各周波数の間隔
を前記スペクトラム解析手段の解析帯域幅以上の間隔に
するための手段を有し、 前記被測定回路の出力信号から前記各周波数の単一正弦
波を瞬時的に選択検出して、前記各周波数における周波
数特性を測定することを特徴とする周波数特性測定装
置。 - 【請求項4】前記擬似雑音発生手段は、各周波数が所定
間隔にあり且つ振幅が同一の複数の正弦波を合成して擬
似白色雑音信号を出力することを特徴とする請求項3記
載の周波数特性測定装置。 - 【請求項5】少なくとも前記各周波数の間隔の値を前記
擬似雑音発生手段および前記スペクトラム解析手段に送
出する制御手段を備え、前記擬似雑音発生手段が出力す
る擬似白色雑音信号に含まれる正弦波の周波数および周
波数間隔を制御するとともに、前記スペクトラム解析手
段の解析周波数および解析帯域幅を制御するようにした
請求項3記載の周波数特性測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1310397A JPH10197576A (ja) | 1997-01-07 | 1997-01-07 | 周波数特性測定方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1310397A JPH10197576A (ja) | 1997-01-07 | 1997-01-07 | 周波数特性測定方法および装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10197576A true JPH10197576A (ja) | 1998-07-31 |
Family
ID=11823825
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1310397A Pending JPH10197576A (ja) | 1997-01-07 | 1997-01-07 | 周波数特性測定方法および装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10197576A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010246108A (ja) * | 2009-03-30 | 2010-10-28 | Advantest Corp | 伝達特性測定装置、伝達特性測定方法、および、電子デバイス |
JP2017118300A (ja) * | 2015-12-24 | 2017-06-29 | 三菱電機株式会社 | 周波数特性補正回路 |
CN107015086A (zh) * | 2017-05-12 | 2017-08-04 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | 测试带宽的方法、装置、系统及设备 |
-
1997
- 1997-01-07 JP JP1310397A patent/JPH10197576A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010246108A (ja) * | 2009-03-30 | 2010-10-28 | Advantest Corp | 伝達特性測定装置、伝達特性測定方法、および、電子デバイス |
JP2017118300A (ja) * | 2015-12-24 | 2017-06-29 | 三菱電機株式会社 | 周波数特性補正回路 |
CN107015086A (zh) * | 2017-05-12 | 2017-08-04 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | 测试带宽的方法、装置、系统及设备 |
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