JPS62201373A - スペクトラムアナライザ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はハーモニックミキシングを利用したスーパー
ヘテロゲイン方式の無線周波数（ＲＦ）の受信機に係り
、とくに、ＲＦの受信機、たとえばスペクトラムアナラ
イザにおいて、捕１足し、　Ｉ１１定しようとする真の
信号と、スプリアス借間・とを容易に識別可能とする信
号識別装置に関する。

この発明の装置は高周波のスペクトラムアナライザに応
用するととくに有用で１表示画面上に出現したスペクト
ラム波形が目的としたスペクトラムか否かを判別し易い
態様でスプリアス波形から識別することが可能となる。

〔従来の技術〕

スーパーへテロゲイン方式のスペクトラムアナライザに
よって、数１０ＧＩｌｚ以上の無線周波数帯（ミリメー
トル波帯）の信号のスペクトラム分析を行う場合は、ロ
ーカルｆ「Ｊの高調波成分と、入カＲド信号とを混合し
て比較的低い周波数の中間周波数Ｎ　Ｆ）信η・に変換
した後、この変換されたＩＦ（ｉ号を分析するハーモニ
ックミキシングの方、　法が使用されるのが一般的であ
る。この場合、測定しようとする入力信号周波数ｒ’ｘ
Ｆ、　　ローカル信号周波数ｆＬＯ１およびＩＦ信号周
波数ｆＩＦの間には次の関係がある。

ｆｏｐ　＝　Ｎ　ｒｗｏｌｔ　ｒ　１７−　　　　　　
　　　　　　（１）もしくは８ ’ＩＦ　”　ｌ　’ＲＦ　　Ｎ　ｆＬｏｌｌ（１）’ご
ごでＮは使用するローカル信号の高調波の次数を示す。

−例として、　　ｆ１７−　＝０．５ＧＩＩｚのときＮ
＝１０（１０次の高調波）で使用するとずれば、　４５
ＧＩｌｚないし５５ＧＩＩｚの範囲を受信（測定）する
ためのローカル信号としては、（１）式の正符号をとる
として４．４５　（４５＝ｌＯＸ４．４５４０．５　）
ないし５．４５　（５５＝１０ｘ５．４５　）０．５　
）　Ｇ１１ｚの範囲の信号を、あるいは（１）式の負符
号をとるとして４．５５　（４５＝ｌＯＸ／１．５５−
０゜５）ないし５．５５　（５５＝１０Ｘ５．５５−０
．５　）　Ｇ１１ｚの範囲の信号を用いればよいことに
なる。

この範囲は比較的狭い範囲であることが特長ではあるが
、ハーモニックミキシングの方法を用いた場合、捕捉し
たい目的の入力信号１代丁が出現する表示画面上の位置
の外に、偽のスペクトラム（スプリアス信号）が多数出
現してしまうことは避けられない。

この様子を第２図によって説明する。第２図は横軸を周
波数目盛、鰯軸を信号の振幅（任意目盛）としたスペク
トラム表示画面の模式図である。表示周波数は４５ない
し５５ＧＩＩｚである。前記の例示で同じく正符号で（
１）式が満足する場合とする。

ｆＲＦ＝５２ＧＩＩｚの信号が捕捉（測定）′Ｊ゛べき
信号とし。

て入力されると、第２図に示すように、適正なスペクト
ラム表示Ｓ１が（５２＝１０ｘ５．１５＋０．５　）Ｃ
Ｔ隈（対応する第一・ローカル信号周波数「Ｌｏ＋＝５
．１５Ｇｌ１２）に現れるが、その外にも多数の偽のス
ペクトラムが表示画面上に現れる。

第２図にはＮ−１０で（１）式の〜符号に対応するＳ　
２　（５２−１０Ｘ５．２５−０．５従ツーＣＳ　２　
＝ＩＯＸ５．２５］０．５−５３）　Ｇ１１ｚ　、異な
るＮの値に対応する５３（５２−１１ｘ　４．６８１８
　＋　０．５従ツテ３３　＝１０Ｘ４．６８１８＋−０
１！５−４７．３１８）　Ｇ１１ｚ　、　　Ｓ　４　　
（５２＝１１Ｘ４．７７２７−〇、５従ってＳ　４−１
０ｘ４．７７２７＋０．５　＝４８．２２７）　Ｇ１１
ｚなどを表示しており、簡単のためにこの三つのみを図
示して、他を省略した。

第２図のようにごく一部の偽のスペクトラム（スプリア
ス）を記載しただけでも、捕捉（測定）ずべき信号がど
れであるか５表示画面からだけでは判明しない。このた
めに観測されているスペクトラム表示のうちの何れが捕
捉（測定）すべき信号か、すなわち本来備えている周波
数と一致する真のスペクトラム信号か否かを識別するた
めの借り識別装置が必要となる。

このような、スプリアス信号から真の信号を識別する機
能を有するスペクトラムアナライザにっいては５ずでに
開示された技術がある。ヒユーレットパンカード社（Ｉ
ｌｅｗｌｅｔｔ　Ｐａｃｋａｒｄ　）のＨＰ８５６９Ａ
スペクトラムアナライザのオペレーションマニュアルに
は第３図に示す構成の信号識別機能のついたハーモニッ
クミキシング方法を使用したＲＦ帯のスペクトラムアナ
ライザが開示されている。この先行技術によれば、信号
識別スイッチをオンにすると、第一ローカル発振器（掃
引信号発生器）の周波数ｆＬＯＩの掃引１回おきに、　
　ｆＬｏｘを微少な一定周波数ΔｆＬｏλだけシフトし
、同時にＩＦ増幅器５の利得も変化させるように周波数
及び利得の切替制御回路が動作する（図中破線の系統は
後に説明する）。

ＣＲＴに表示される連続した掃引に対するスペクトラム
の表示を模式的に第４図に示した。第４図は第２図のス
ペクトラム中Ｓｌを中心とするその近傍のスペクトラム
を拡大して示したものであり、その拡大の程度°は横軸
で２Ｍ１ｌｚがどの程度の長さに相当するかで示しであ
る。前記切替制御回路が（ＬＯＩの掃引１回おきにｆ　
ＬＱ２の周波数をΔｆ　ＬＯ２＝　２旧１ｚだけシフト
し、ＩＦ増幅器の利得も変化させるから、第４図には２
本のスペクトラム波形が表示されている。Ｓｌは捕捉（
測定）ずべき真のスペクトラムであるから、第４図で切
替制御回路が動作した時の掃引スペクトラムは正しく２
ＭＩＩＺだけシフトしている。

しかし、第５図に示したように、偽のスペクトラム（第
２図の８３に当たる）の近傍のスペクトラムを拡大して
示すと、前記切替制御回路の動作で、シフトする量はΔ
ｒＬｏλ−２ＭＩＩｚよりも大きな２．２Ｍｌ１ｚとな
っている。こうして第３図に示した先行技術では、シフ
トの量が一定周波数Δｒに等しいか否かで、スペクトラ
ムの真と偽とを判１折しているので、目盛がその判断に
耐えるように見易いものでなければならず、当然に、特
定のスペクトラム（前記例ではＳｔ、Ｓ２．Ｓ３．Ｓ４
　）について。

その近傍を拡大して、真偽を判定する必要があった。

また、第３図の構成図で２周波数及び利得の切替制御回
路の制御信号を破線で示した制御系統にも接続して、第
一ローカルの掃引周波数を制御する技術についても、先
行技術の開示（テクトロニクス社（ＴｅｋＬｒｏｎｉｘ
）　Ｔ　Ｅ　Ｋスペクトラムアナライザ・アプリケーシ
ョン・ノート２６Ｗ５３９０）がある。

この開示技術では、第一ローカルの掃引信号を第二ロー
カルの周波数シフトΔｆ　ＬＯ２に対応させて一Δ（Ｌ
Ｏ２／　Ｎだけシフトさせることにより、ＣＲＴ表示上
の表示波形を第６図に示すように、真のスペクトラムが
表示画面上に出現する位置と一致させる表示をし、また
、見易くするために９周波数シフト時のＩＦ増幅器の利
得を減じて２表示されるスペクトラムの振幅を少なくし
て、真偽の判断をさせている。この場合、真の信号表示
は横軸方向の位置が変わらず、上下にずれただけとなる
が、偽の信号表示の場合は横軸方向にもずれてしまう　
（場合によっては一方が画面の外へ出てしまう）ことか
ら真偽が判定できる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

先行技術の真の信号を識別する機能を有する装置では、
比較的小さい、一定値のΔｆＬｏλのローカル信号の周
波数シフトに対応した表示画面上の信号の動きを関ぺる
必要があるため、＆６別のためには、あらかじめ比較的
狭い一定の掃引幅（たとえば数Ｍｌｌｚ程度）の範囲に
、真偽を判断すべき対象の信号を捕捉しておく必要があ
る。

しかしながら、数十Ｇ１１ｚ以上の高周波信号を。

このような狭帯域内に捕える作業は９μｍ練を必要とし
、わずられしい作業である。しかも表示画面全体の周波
数範囲では真偽の判断はできかねるので、どうしても狭
帯域内に捕える作業を必要とする。

また、多数の信号表示がある場合、識別動作中の周波数
掃引幅が小さいため、一度の操作で真偽を判断できる信
号の数が少なく、何度も繰り返して識別を行わなければ
ならず、これも先行技術の欠点である。

さらに、識別操作の間に０表示画面上には２本のスペク
トラムが表示されることになるので、測定のためには不
要な一方のスペクトラムを消去する必要があり、そのた
めには、必ず識別の操作を解除しなければならないとい
う余分な操作がつきまとい、これも欠点である。

識別する機能を有する装置の構成自体もローカル周波数
とＩＦ増幅器の利得とを、掃引の度毎に一定量ずつ正確
に変更する機能を備えなければならない。すなわち、装
置の構成を複雑にするという欠点がある。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明においては、ハーモニックミキシングにおける
周波数の基本関係式（１）式に基礎をおき。

正符号のモードにおける表示両面上のスペクトラム表示
と、負符号モードにおける表示画面上のスペクトラム表
示とが、ローカル信号発生器（以下。

ローカル発振器という）の周波数を２　ｆｌＦ／Ｎだけ
シフトすると、「駐は不変に保たれることを利用する。

受信するＲＦ倍信号周波数は不変であるから。

（１）式で正符号をと°るモードと、負符号をとるモー
ドとでは、　　２　ｒ＋Ｆ／Ｎだけシフトしたローカル
に対しては、　　ｒ、（、−は同じ周波数となって現れ
３表示画面上に出現するスペクトラムの位置は不変に１
呆たれる。

〔実施例〕

本発明の実施例を第１図によって説明する。

人力信号（その周波数をｆ叶とする）は第１０−カル発
振器１の出力信号（その周波数をｆＬｏｌとする）のＮ
次の高調波とハーモニックミキサ３で混合される。ハー
モニックミキサ３の出力のうちＩＦ周波数ｆｌＦの成分
のみが４の帯域通過フィルタによって選択される。

このＩＦ倍信号、ＩＦ増幅器５．検波器６および検波信
号増幅器７を経てＣＩ？Ｔ８に縦軸方向の偏向信号とし
て加えられる。ＣＲＴ８の横軸方向の偏向信号としては
、掃引指令信号発生器９　（以下、描引信ワ・発生器と
いう）の出力が加えられる。掃引信号発生器９の出力は
同時に、掃引周波数制御回路１１を通じて、第１０−カ
ル発振器Ｉに伝えられ。

その周波数を掃引する。

モード切替スイッチｌＯが一度切替えられると、この変
化情報が掃引周波数制御回路１１に伝えられ。

第１０−カル発振器１の周波数が（１）式の士の符号が
逆転して成立するように２　ｆｌＦ／Ｎだけずらされる
。

言いかえるとｆ３１＝＝ＮｆＬｏｌ　＋　ｒ、１＝と’
ＲＦ　＝　Ｎ　ｆ’ｂｏｌ第２図の例の設定状態でモー
ド切替スイッチが切換えられた場合の表示画面とｆ　Ｌ
ｏｊの関係を示すと第７図のようになる。第７図では第
２図からの変化（差異）を示すために、第２図のスペク
トラムを破線で示し、スペクトラムの記号を（）で示し
た。　Ｓ２．Ｓ３．Ｓ４はいずれもシフトしているが。

ｓｔはシフトしないことが明示されている。この比較か
ら明らかなように９本発明の装置ではモード切替スイッ
チを動作させた場合、入力信号を示す真のスペクトラム
表示Ｓｌのみは１位置が変化しないが、他の偽のスペク
トラム表示成分Ｓ２〜Ｓ４はその位置が移動する。

すなわち、（１）式の正符号をとるモードと負符号をと
るモードを切替えたときに９表示画面上で移動（シフト
）しないスペクトラムが真のスペクトラムであり、移’
０ｊ（シフト）するスペクトラムが偽のスペクトラム（
スプリアス）である。

モード切替スイッチは本質的には切替えの情報を伝える
ワンショッｉ・形式あるいは自己復帰の押ボタンスイッ
チでよい。また、交互にモードを自動的に切替えるスイ
ッチ手段を用いると１表示画面に移動を生じたときに偽
スペクトラムを観測していることが一見して判断できる
のでよい。

〔他の実施例〕

検波後の波形データ信号を直接、　Ｃｒ１Ｔの縦軸方向
の偏向信号として加えるのではなく、ごれをＡ／口変換
器１３によりディジタル化して一旦波形メモリ１４にた
くわえた後に表示するような場合、ローカル信号の１ｍ
引信号とＣＩ？Ｔ横軸方向の偏向信号とは同じである必
要はない。

このような場合は、第１図の掃引信号発生器は第８図の
ような構成、ずなわら、同期信号発生回路９ａと１１／
Ａ変換器！５とに置き替えられる。

このような構成と第４図の掃引信号発生器との上位概念
として掃引指令信号発生器と呼ぶことにする。

〔発明の効果〕

前述のようにこの発明ではハーモニックミキシングにお
ける周波数の基本式〔（１）式〕に立ちもどり、正符号
と負符号のモード切替に合わせて。

ローカル発振器の周波数を２ｆ＋７／Ｎだけシフトする
ようにしたから。

ｌ）　表示両面上で真のスペクトラム表示のみはモード
切替操作によって変化しないが、偽のスペクトラム表示
はこの操作により位置が移動するため、信号識別が一見
して明確にしかも容易に行える。

２）　この識別装置の利点は、真の信号表示については
、識別操作により変化しないので１元にもどす操作が不
要なことである。

３）　従来例のように、特定の掃引幅に設定しなくても
常に使用でき、上記例のような広帯域の掃引に対しても
適用可能である。加えて１表示画面上で観測するスペク
トラム波形の振幅も、モ−ド切替操作により影響を受け
ることがなく実質的に不変に保たれる。

４）　また、装置としては、第１０−カル発振器の周波
数を変化させるだけで良く、ハードウェアもしくはラフ
１−ウェアで容易に実現できる。

このように本発明によれば、簡単な構成で、効率が良く
、使いやすい、スプリアス信号から真の信冒を識別する
装置を実現することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の電気的構成図、第２図はハ
ーモニックミキシングを用いたスペクトラムアナライザ
の表示画面上のスペクトラムの模式図、第４図、第５図
及び第６図は従来技術の／’％−モニソクミキシングを
用いたスペクトラムアナライザで、真のスペクトラムを
識別する機能を有する装置の動作を説明するための図（
表示画面上のスペクトラムの模式図）、第７図は１本発
明の真のスペクトラムを識別する機能をもつスペクトラ
ムアナライザの動作を説明するための図（表示画面上の
スペクトラムの模式図）５第８図は本発明の他の実施例
の電気的構成図である。 図中の１は第１のローカル発振器、　ｌａは第２のワー
カ１１発振器、３はハーモニックミキサ、　３ａはミキ
サ、４は帯域通過フィルタ、５はＴＦ増幅器。 ６は検２１！！器、７は検波信号増幅器、８は表示装置
′８゜（ＣＲＴ）、　　９は掃引指令信号発生器、１０
はモード切替スイッチ、　１０ａは信号識別スイッチ、
１１は掃引周波数制御回路、　１２は周波数・利得切換
制御回路、１３はＡ／Ｄ変換器、　１４は波形メモリ、
１５はＤ／＾変換器、ｆ、ｐは中間周波数信号を示す、
［Ｌｏ＋　は第１のローカル発振器、ｒＬｏλは第２の
ローカル発振器、「λＦは入力信号を示す。 特許出願人　　アンリツ株式会社 代理人　　弁理士　　小池龍太部 手続ネ市正書（方式） 昭和６１年　６月１１０ 特許庁長官　宇　賀　　道　部　殿 １、事件の表示 ２、発明の名称　スペクトラムアナライザ３、補正をす
る者 事件との関係　特許出願人 住　所　■１０６東京都港区南麻布五丁目ｌＯ番２７号
名称（０５７）アンサ　ツ株式会社 代表者　　藤　１）雄　五 ４、代理人 住　所　■１０６東京都港区南麻布五丁目１０番２７号
７ンリツ株式会社内 ５−　？ｉｌｉ正命令の日付 昭和６１年　５月　７日（発送口　同年　５月　２７日
）６、補正の対象 （１）明細書の図面の簡単な説明の欄 ７、補正の内容

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 掃引された周波数（ｆ＿Ｌ＿０＿１）で発振するローカ
   ル信号発生器（１）と、 該ローカル信号発生器のＮ次高調波出力と、入力信号（
   ｆ＿Ｒ＿Ｆ）とをハーモニックミキシングするミキサ（
   ３）と、 該ミキサの中間周波信号（ｆ＿Ｉ＿Ｆ）を出力するため
   の帯域通過フィルタ（４）と、 掃引指令信号発生器（９）と、 該掃引指令信号発生器の出力信号に対応する信号を横軸
   入力とし、該ミキサの出力信号に対応した信号を縦軸入
   力とする表示装置（８）と、該掃引指令信号発生器の出
   力信号を受けて前記ローカル信号発生器の発振周波数を
   掃引する掃引周波数制御回路（１１）とを備えたハーモ
   ニックミキシングを利用するスーパーヘテロダイン方式
   のスペクトラムアナライザであって、 該掃引周波数制御回路をして該ローカル信号発生器の発
   振周波数をｆ＿Ｌ＿０＿１＝１／Ｎ（ｆ＿Ｒ＿Ｆ±ｆ＿
   Ｉ＿Ｆ）なるモードから ｆ′＿Ｌ＿０＿１＝１／Ｎ（ｆ＿Ｒ＿Ｆ■ｆ＿Ｉ＿Ｆ）
   なるモードに切替えるような指令を発する、スプリアス
   信号から真の信号を識別するための、モード切替スイッ
   チを備えたことを特徴とするスペクトラムアナライザ。