JPS63127166A - 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） 本発明は高周波電気信号の解析に用いられるスペクトラ
ムアナライザに関するものである。

（従来の技術） スペクトラムアナライザの掃引速度に比較してゆっくり
と周波数が変化する信号を観測する場合、繰返し掃引の
各掃引の終了毎に、信号が表示された位置を検出し、次
回の掃引はこの位置が画面内中央に近づくようにスペク
トラムアナライザの掃引の中心周波数を毎回補正するよ
うにすれば、周波数が変化している入力信号を常にスペ
クトラムアナライザのＣＲＴ表示画面の中央付近に表示
することができ便利であることは公知（Ｕ、Ｓ、Ｐａｔ
、４，２５７゜１０４）であり、このような動作は一般
にシグナルトラック動作と呼ばれている。このシグナル
トラック動作において、信号周波数は、ＣＲＴ表示画面
の一定の範囲内で最大レベルを与える周波数として検出
されている。第７図はこうした従来のシグナルトラック
動作の一例の流れ図である。

（発明が解決しようとする問題点） 第７図に示されたようなシグナルトラック動作を行なっ
ているときに、入力信号の周波数が大きく変化し、スペ
クトラムアナライザの掃引周波数範囲から外れた場合、
または入力信号のレベルが大きく低下し、雑音レベル程
度以下となった場合は、最大レベルを示す周波数ｆｐを
検出する段階で雑音のピークを示した周波数が信号周波
数と誤認され、この誤認された信号が次回の掃引時の中
心周波数と設定されてしまう。この様な状態でシグナル
トラック動作を継続すると、雑音のピークを示す周波数
は、ランダムに変化するものであるから、中心周波数は
雑音信号のピーク値に追従して信号周波数から大きく離
れた予想外の値に変化してしまい、使用者がシグナルト
ラック動作を終了させたとき、元の信号受信状態にもど
すことが困難という場合がしばしばあった。また、信号
のレベルが雑音レベルよりも十分大きくしかも信号の一
掃引当たりの周波数変化がスペクトラムアナライザの掃
引範囲内に収まっている場合でも、周波数がつねにラン
ダムに変化し、画面内の信号の位置がつねに左右にフラ
ッフようになった場合もシグナルトラックはその動作に
意味がなくなり、むしろ信号の本来の動きが見えなくな
るという意味で有害となっていた。

本発明は、このような問題を解決するためになされたも
ので有効なシグナルトラック動作が維持できなくなった
場合、自動的にシグナルトラック動作を終了させ、元の
設定周波数範囲から大きく外れないようにするものであ
る。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、シグナルトラック動作を継続する事が使用者
にとって有益かどうかを判断する必要性に鑑みなされた
ものであり、まずシグナルトランク動作継続時において
画面内の最大レベル信号の横軸における位置のゆらぎ（
分散性）を検知する手段を備え、さらにこのゆらぎの値
が、ある一定値を越えた回数を計数する手段及びこの計
数値によりシグナルトラックの継続の可否を判断する手
段を有し、これらの手段により従来技術の欠点を解決す
るものである。

なお、前記ゆらぎ（分散性）の検知手段において、ゆら
ぎの中心値を、画面内中央付近に限定したものが第１の
発明、中央付近に限定せず、画面内の任意点としたのが
第２の発明である。

第４図は第１の発明の動作を示す流れ図である。

以下に第１図及び第４図に従って、第１の発明の詳細な
説明する。

シグナルトラック動作の開始が指令される（ｓｌ）と、
まず、計数回路２０の値をＯにリセットする（Ｓ２）。

次ぎに、その時設定されていた条件（中心周波数ｆ、掃
引周波数幅）で掃引を行い（Ｓ３）、掃引終了後、この
回の掃引中で最大レベルを示した周波数ｆｐを検出手段
１５で検出してこれを記憶手段１７に記憶しておく　（
Ｓ４）。次に中心周波数ｆｃとｆｐとの差ｆｕ　＝ｆｃ
−ｆｐを演算手段１６で求める（Ｓ５）。計数回路２０
で　｜ｆＲｌがその時の掃引周波数幅に応じた第一の所
定値、例えば掃引周波数幅の１／４を越えているか否か
を判定しくＳ６）、越えていれば計数回路２０の値を増
分しくＳ７）、越えていなければ計数回路２０の値をＯ
にリセットする（Ｓ８）。次に、計数回路２０の値を調
べ（Ｓ９）、これが第二の所定値、例えば２に達してい
なければシグナルトラック継続か否かの判定（５１０）
に進むが、もしそゲでなければシグナルトラック動作を
終了とする（Ｓ１２）。

ＳＩＯの継続か否かの判定は操作部１３を通じて操作者
によって終了操作が行われたか否かの判定であり、これ
で継続となった場合はｆｐを次回掃引の中心周波数と定
め（３１１）　、Ｓ３の掃引に戻る。以降、操作者によ
る終了操作または計数回路２０の値が第２の所定値（こ
こでは２）となって終了するまでこのループを繰返す。

第５図は第２の発明の動作を示す流れ図である。

以下に第３図及び第５図に従って本発明の詳細な説明す
る。

シグナルトラック動作の開始が指令される（Ｓｌ）と、
まず、計数回路２０の値をＯにリセットする（Ｓ２）。

次ぎに、その時設定されていた条件（中心周波数ｆｃ、
掃引周波数幅）で掃引を行い（Ｓ３）、掃引終了後、こ
の回の掃引中で最大レベルを示した周波数ｆｐを検出手
段１５で検出して、第１の記憶手段１７で記憶しておく
　（Ｓ４）。さらにｆｃとｆｐの差ｆＲを第１の演算手
段１６で求める（Ｓ５）。次にこの「Ｒと前回掃引時の
ｒＲ（これをｆＲＢとする）との差ΔｆＲを第２の演算
手段１９で求める（Ｓ６）。ただし、最初の掃引の場合
ｆｕ＝ｆｕとする。計数回路２０でΔｆＲがその時の掃
引周波数幅に応じた第１の所定値、例えば掃引周波数幅
の１７２を越えているか否かを判定しくＳ７）、越えて
いれば計数回路２０の値を増分しくＳ８）、越えていな
ければＯにリセットする（Ｓ９）。次に、計数回路２０
の値を調べ（ＳＩＯ）　、これが第二の所定値、例えば
２に達していなければシグナルトラック継続か否かの判
定（Ｓｌｌ）に進むが、もしそうでなければシグナルト
ラック動作を終了とする（Ｓ１３）。Ｓｌｌの継続か否
かの判定は操作者によって終了操作が行われたか否かの
判定で、これで継続となった場合は制御手段２１によっ
てｆｐを次回掃引の中心周波数と定め（Ｓ１２）　、Ｓ
３の掃引に戻る。以降、操作者による終了操作または計
数回路２０の値が第２の所定値となって終了するまでの
このループを繰返す。

（作用） 第１の発明の作用 第１の発明によれば、信号の周波数の変化が一回の掃引
毎にＣＲＴ画面内の１７４の範囲に収まっているような
比較的穏やかな変化に対しては、従来のシグナルトラッ
ク動作と同様に働き、しかも信号周波数が一回の掃引時
間内に、掃引周波数幅の例えば１７４以上変動する状態
が連続して起こるように信号像の画面内におけるゆらぎ
が大きく、シグナルトラックを継続しても有効とならな
い場合には、自動的にこの動作を終了させることができ
る。

これは、スペクトラムアナライザの掃引周波数範囲内で
大きく信号が変動している場合に躍らず、入力信号が断
となった場合や、信号周波数が掃引周波数範囲外となっ
て信号を見失ってしまった場合にも有効である。　なぜ
なら、このような場合スペクトラムアナライザの表示画
面内には雑音信号のみしか表示されず、そのピークレベ
ルを示す周波数はランダムに変動し、この周波数のセン
タ周波数からの偏移量は最大で掃引周波数範囲の１７２
となるから２回続けて掃引周波数範囲の１／４以上変動
することは、掃引を繰返すうちに必ず発生するからであ
る。

第２の発明の作用 シグナルトラック動作中に画面内の信号位置がランダム
に動きはじめたときはこれを検知し、このような信号に
対してシグナルトラック動作を継続することは有益でな
いのでシグナルトラックを中止することに変わりは無い
が、信号のランダム性（画面内信号像の分散性）の検知
の方法が異なる。この場合掃引毎の中心周波数の補正値
の変化量（前回補正値と今回補正値の差分）が掃引周波
数幅の例えば１／２以内に収まっているような、変化に
対しては、従来のシグナルトラック動作と同様に働く。

また、信号速度のゆらぎが大きくなり前記補正値の変化
量が上記範囲を連続して超えるようなシグナルトラック
を継続しても有効とならない場合には自動的にシグナル
トラック動作を終了させることができる。

これは、スペクトラムアナライザの掃引範囲内で信号が
大きく変動している場合に限らず、入力信号が断となっ
た場合や、信号周波数が掃引周波数範囲外となって、信
号を見失ってしまった場合にも有効である。　なぜなら
このような場合、スペクトラムアナライザの表示画面内
には雑音信号のみしか表示されず、そのピークレベルを
示す周波数はランダムに変動するが、この周波数の中心
周波数からの偏移量は最大で掃引周波数幅の１７２とな
り、この偏移量の変動（前回偏移量と今回偏移量の差）
は最大で掃引周波数幅と一致するから、この変動が２回
続けて掃引周波数幅の１７２以上になることは掃引を繰
り返すうちに必ず発生するからである。

（実施例） 第１図は第１の発明の一実施例を示すブロック図である
。

入力端子１より入力された信号は、ＲＦ信号入力回路２
を通り、ミキサ３でローカル発振器９の出力と混合され
て、周波数変換される。３のＩＦ比出力ＩＦ回路４を通
り検波回路５で入力信号強度に対応した検波出力に変換
される。検波出力は掃引信号に同期して制御されるＡ／
Ｄ変換回路６でデジタル値に変換され、画像データメモ
リ７に記憶される。記憶された画像データはＣＲ７表示
回路８によりＣＲＴ上に描画される。

ｆｐ検出手段１５では、スペクトラムアナライザの掃引
が終了する毎に、画像データメモリ７の内容を読取り最
大レベルを示した周波数ｆｐが検出され、このｆｐは記
憶手段１７に記憶される。演算手段１６では、制御手段
２１内に記憶されている掃引の中心周波数ｆｃと上記ｆ
ｐとの差ｆＲ＝ｆｃ−ｆｐが計算され、その値が計数回
路２０に送られる。計数回路２０ではｆＲがその時の掃
引周波数幅に応じた第１の所定値（例えば掃引周波数幅
の１７４）を越えているか否かが判定され、もし越えて
いれば計数回路２０の値は１だけ増分される。そうでな
い場合は、計数回路２０の値はＯにリセットされる。ま
た、この計数回路２０の値は、シグナルトラックの開始
時にもマイクロプロセッサ１２によりＯにリセットされ
る。

制御手段２１では計数回路２０の値を読取りこれが第２
の所定値（たとえば２）に達しているか否かが判定され
る。計数回路２０の値が第２の所定値に達していない場
合は制御手段２１はここに記憶されている掃引の中心周
波数ｆｃＯ値をｆｐＯ値に変更して、シグナルトラック
を続けるようマイクロプロセッサ１２に知らせ、そうで
ない場合はｆｃの変更を行わずシグナルトランクを終了
するようマイクロプロセッサ１２に知らせる。マイクロ
プロセッサ１２は、制御回路２１からめ情報に従い、掃
引信号発生回路１０、サンプリング制御回路１１を制御
して第４図の流れ図に示されたシグナルトラック動作を
行う。プログラムメモリ１４はこうした一連のマイクロ
プロセッサ１２の動作を行わせるためのものであるこの
実施例においてシグナルトラックを続けるか否かの判定
に用いられる第１の所定値は、掃引周波数幅の１７２か
ら０の間の任意の値に設定することが可能であるが、こ
の値が小さいと、信号のわずかなゆらぎで簡単にシグナ
ルトラック動作が終了し、逆に１７２に近づく程シグナ
ルトラックを停止すべき伏態、例えば信号が断となった
ときなどに、実際に停止されるまでに余分に行われる掃
引の回数が増加することになる。したがって、これを掃
引周波数幅の１７４とすることは一つの望ましい選択で
ある。またシグナルトラック動作の自動終了を判定する
第２の所定値は１以上の任意の数で良い。しかし、これ
を２以上の数とすれば、一時的に大きく変化してもすぐ
復帰するような信号や信号レベルが低く時々雑音成分の
ピークを信号と誤って検出するような場合においても、
１ｔ！続して信号成分をとらえなおせるようになる。こ
れにより誤ってシグナルトラックを終了させてしまう危
険を少なくできる。ただし、この値を大きくした場合、
信号を見失って雑音のみがとらえられている場合に自動
終了するまでに行われる余分の掃引回数が増加する欠点
を生じるので、数を適当に選ぶとよい。

第６図のイ図はこのような例で、イ１は前回掃引時の波
形で、このとき信号が大きく移動し、その後その周波数
に止まったため今回の掃引以降はイ２に示すように画面
円中心位置に止まる。第６図において図面内の矢印は信
号の動きを説明するための信号で実線は掃引直前までの
信号の移動の向き、波線は掃引直後の信号の移動の向き
を示し、波線矢印が無いのは掃引終了直後、信号の動き
が停止したことを示す。

第２図は、第１の発明の他の実施例を示すブロック図で
ある。この実施例は、第１図の実施例における１５〜２
１の各種手段を一個のマイクロコンピュータ２２によっ
て実現したもので、装置を大幅に簡略化できる利点があ
る。

第３図は第２の発明の一実施例を示すブロック図である
。

入力端子ｌより入力された信号は、ＲＦ信号入力回路２
を通り、ミキサ３でローカル発振器９の出力と混合され
て、周波数変換される。３のＩＰ小出力ＩＰ回路４を通
り検波回路５で入力信号強度に対応した検波出力に変換
される。検波出力は掃引信号に同期して制御される＾／
Ｄ変換回路６でデジタル値に変換され画像データメモリ
７に記憶される。

記憶された画像データはＣＲ７表示回路８によりＣＲＴ
上にＦＦ１画される。ｆｐ検出手段１５では、スペクト
ラムアナライザの掃引が終了する毎に、画像データメモ
リ７の内容を読取り最大レベルを示した周波数ｆｐが検
出され、このｆｐは第１の記憶手段１７に記憶される。

第１の演算手段１６では、制御手段２１内に記憶されて
いる掃引の中心周波数ｆｃと上記との差ｒＲ＝ｆｃ−ｆ
ｐが計算され、その値が第２の記憶手段１８へ送られる
。第２記憶手段１８は２個のメモリを持ち、前回帰引時
のｆＲの値もｆＲＢとして保持されている。第２の演算
手段１９では第２の記憶手段１８に記憶されているｆＲ
，ｆＲＢの差ΔｆＲ＝ｆ　Ｒ−ｆ　ＲＢが計算され、そ
の値が計数回路２０へ送られる。

計数回路２０では１ΔｆＲｌが、そめ時の掃引周波数幅
に応じた第１の所定値（例えば掃引周波数幅の１７２）
を越えているか否かが判定され、もし越えていれば計数
回路２０の値はｌだけ増分される。そうでない場合は計
数回路２０の値は０にリセットされる。また、この計数
回路２０の値は、シグナルトラックの開始時にもマイク
ロプロセッサ１２により０にリセットされる。制御手段
２１では計数回路２０の値を読取りこれが第２の所定値
（たとえば２）に達しているか否かが判定される。計数
回路２０の値が第２の所定値に達していない場合は制御
手段２１はここに記憶されている掃引の中心周波数ｆｃ
の値をｆｐの値に変更して、シグナルトラックを続ける
ようマイクロプロセッサ１２に知らせ、そうでない場合
はｆｃの変更を行わずシグナルトラックを終了するよう
マイクロプロセッサ１２に知らせる。マイクロプロセッ
サ１２は、制御回路２１からの情報に従い、掃引信号発
生回路１０、サンプリング制御回路１１を制御して第６
図の流れ図に示されたシグナルトラック動作を行う。プ
ログラムメモリ１４はこうした二連のマイクロプロセッ
サ１２の動作を行わせるためのものである。

本発明において、シグナルトラックを続けるか否かの判
定に用いられる第１の所定値は掃引周波数幅の１からＯ
の間の任意の値に設定することが可能である。この第１
の所定値と比較される中心周波数の補正値の差（前回掃
引時の補正値と今回掃引時の補正値の差）はとりも直さ
ず信号の移動速度の変動分（例えば信号が定速で移動し
ている場合は０）であるから、この値が小さいと、信号
速度のわずかなゆらぎで簡単にシグナルトラック動作が
停止し、逆に掃引周波数幅の１に近づく程シグナルトラ
ックを停止すべき状態、例えば信号が断となったときな
ど、実際にシグナルトラックが停止されるまでに余分に
行なわれる掃引の回数が増加することになる。したがっ
て、これを掃引周波数幅の１７２とすることは一つの望
ましい選択である。またシグナルトランク動作の自動終
了を判定する第２の所定値は１以上の任意の数で良いが
２以上の数とすれば、一時的に大きく変化してすぐ復帰
するような信号や信号の移動速度の変動分は許容差内で
も、途中で向きが変わる様な信号（例えば三角波で掃引
されている場合）に対する追従性を良くすることができ
る。さらに信号レベルが低く時々雑音成分のピークを信
号と誤って検出するような場合においても、継続して信
号成分をとらえなおせるようにでき、これにより、誤っ
てシグナルトラ・ツクを終了させてしまう危険を少なく
することができる。ただし、この数を大きくした場合、
信号を見失って雑音のみがとらえられている場合に、自
動終了するまでに行われる余分の掃引回数が増加する欠
点を生じるので、数を適当に選ぶとよい。　第６図口は
この例で、口１の掃引直前まで信号は定速で高周波側に
移動していたものとし、この直後向きを低周波側に変え
た場合、今回の掃引後の波形は口２の様になり、像は中
心より左側へ移動する。この後、信号が定速で移動し続
けるならば、後はこの位置に止まる。

第２図は、第２の発明の他の実施例を示すブロック図で
ある。この実施例は第３図の実施例における１５〜２１
の各種手段を一個のマイクロコンピュータ２２によって
実現したもので装置を大幅に簡略化できる利点がある。

（発明の効果） 第１の発明の効果 本発明では信号のゆらぎの検出手段シグナルトラック動
作の継続可否判断および制御手段をとり込んだので比較
的穏やかに変化する信号に対しては、従来のシグナルト
ラック動作と同様に働き、しかも信号のランダムな動き
がある一定の範囲を超えたときには、無意味なシグナル
トラック動作を終了させ、信号自体のゆらぎを確認でき
る様にし、更に入力信号が断となった場合や信号周波数
が掃引周波数範囲外となって、信号を見失ってしまった
場合にも、無信号の状態でノイズのピークを信号と誤認
し、徒に中心周波数を補正し続け、元の周波数から遠（
離れた設定になってしまう不便も防止し、スペクトラム
アナライザを使い易いものにした。

第６図（ハ）は、画面白信号が無いときに、シグナルト
ラックを継続する場合の不便さを示すものである。信号
周波数が一旦掃引周波数範囲外に飛び出しても（ハ１）
、飛び出したことを検知できずに徒らにシグナルトラッ
クを継続した場合、掃引周波数範囲（画面の周波数）が
信号から大きく遠ざかる場合も有り得るが、本願はそれ
を無くす効果がある。

第２の発明の効果 第２の発明では第３図において第１の発明には無い記憶
回路１８と演算手段１９を追加し、掃引毎の中心周波数
の補正値のみならず、その変化量（前回補正値と今回補
正値の差分）をも検出することから、シグナルトラック
の追従性が向上した。第１の所定値を小さく設定するこ
とにより、信号断等となったときなどは敏感にこれを検
知し、シグナルトラックを停止するが、ドリフトする信
号などの様にほぼ一定速度で移動する信号を監視する等
の時は、信号の速度が速くても硫実に追従することがで
きる。したがって、さらに使い易いスペクトラムアナラ
イザを提供できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願の第１の発明を示すブロック図、第２図は
第１の発明における他の実施例を示す図、第３図は本願
の第２の発明を示すブロック図、第４図は本願第１の発
明のスペクトラムアナライザにおけるシグナルトラック
動作の流れ図、第５図は本願第２の発明のスペクトラム
アナライザにおけるシグナルトラック動作の流れ図、第
６図は本願発明のスペクトラムアナライザの表示状態の
例を示す図、第７図は従来例を示す。図中の１は入力端
子、２はＲＦ信号入力回路、３はミキサ、４はＩＦ回路
、５は検波回路、６はアナログ−ディジタル変換回路、
７は画像データメモリ、８はＣＲＴ表示回路、９はロー
カル発振器、１０は掃引信号発生回路、１１はサンプリ
ング制御回路、１２はマイクロプロセッサ、１３は操作
部、１４はプログラムメモリ、１５はｆｐ検出手段、１
６は演算手段（第１の演算手段）、１７は記憶手段（第
１の記憶手段）、１８は第２の記憶手段、１９は第２の
演算手段、２０は計数回路、２１は制御手段、２２はマ
イクロコンピュータ、ｆｐは画面内最大レベルの周波数
、ｆｃは画面の中心周波数、ｆｕはｆｃとｆｐの差　（
ｆｃ　−ｆｐ）、ｒＲＢは前回掃引時のｆＲＯ値を示す
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）継続して周波数が変化する入力信号の像を繰返し掃
   引して表示する際に、つねに像を画面内中央付近に位置
   させるために、各掃引毎に掃引の中心周波数を入力信号
   の周波数に追従する様に修正する動作を行なうスペクト
   ラムアナライザにおいて、 画面内最大レベルの周波数（ｆｐ）を検出する手段（１
   ５）と、 該最大レベルの周波数（ｆｐ）を記憶する記憶手段（１
   ７）と、 次回掃引のための中心周波数の補正値（ｆ＿Ｒ）を計算
   する演算手段（１６）と、 該中心周波数の補正量（｜ｆ＿Ｒ｜）が掃引周波数幅に
   応じた第一の所定値より大きいと判断したときは、増分
   しかつ前記判断と異なるときは、みずからをリセットす
   る計数回路（２０）と、該計数回路の値が第二の所定値
   であると判断したときは前記追従を停止する制御手段（
   ２１）とを有することを特徴としたスペクトラムアナラ
   イザ。 ２）継続して周波数が変化する入力信号の像を繰返し掃
   引して表示する際に、つねに像を画面内中央付近に位置
   させるために、各掃引毎に掃引の中心周波数を入力信号
   の周波数に追従する様に修正する動作を行うスペクトラ
   ムアナライザにおいて、画面内最大レベルの周波数（ｆ
   ｐ）を検出する手段（１５）と、 該最大レベルの周波数を記憶する第１の記憶手段（１７
   ）と、 次回掃引のための中心周波数の補正値（ｆ＿Ｒ）を計算
   する第１の演算手段（１６）と、 少なくとも連続する二掃引について、該中心周波数の補
   正値（ｆ＿Ｒ＿Ｂ、ｆ＿Ｒ）を記憶する第２の記憶手段
   （１８）と、 該記憶手段に記憶されている先行する掃引時の中心周波
   数の補正値（ｆ＿Ｒ＿Ｂ）とその次の回の掃引の中心周
   波数の補正値（ｆ＿Ｒ）との差（ｆ＿Ｒ−ｆ＿Ｒ＿Ｂ）
   を計算する第２の演算手段（１９）と、 該中心周波数の補正値の差量（｜ｆ＿Ｒ−ｆ＿Ｒ＿Ｂ｜
   ）が、掃引周波数幅に応じた第１の所定値より大きいと
   判断したときは、増分しかつ前記判断と異なるときは、
   自らをリセットする計数回路（２０）と、該計数回路の
   値が第２の所定値であると判断したときは前記追従を停
   止する制御手段（２１）とを有することを特徴としたス
   ペクトラムアナライザ。