WO2009093316A1 - 被測定信号の繰り返し周波数検出方法及びそれを用いるサンプリング装置並びに波形観測システム - Google Patents
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Abstract
Description
Fh=(Fs/2)-mod[Fx,Fs] …(mod[Fx,Fs]>Fs/2の場合)
ただし、記号mod[A,B]は、AをBで割ったときの余りを表す。
δFh/δFs=1+quotient[Fx,Fs] …(mod[Fx,Fs]>Fs/2の場合)
ただし、記号quotient[A,B]は、AをBで割ったときの整数商を表す。
mod[Fx,Fs]=Fx-Fs・quotient[Fx,Fs]
から、被測定信号の周波数Fxは、次の演算で求めることができる。
Fx=-Fh+Fs・δFh/δFs …(0<δFhの場合)
図14は、以上のような被測定信号の繰り返し周波数検出方法の手順の一例を示すフローチャートである。
Fx=-Fh+Fs・ΔFh/ΔFs …(0<ΔFhの場合)
…(1)
これにより、波形情報を取得して観測するシステムの場合には、この周波数検出処理を被測定信号について予め行い、それによって得られた周波数Fxに対応したサンプリング周波数Fsを設定すれば、被測定信号の波形情報の取得及び観測を正確に行うことができる。
演算部23は、この繰り返し周波数算出部28によって算出された正確な繰り返し周波数Fxに基づいて入力信号に正確に対応した正規のサンプリング周波数Fs及びトリガ周波数Fgを計算し、信号発生部24に設定する。
Fx=-Fh+Fs・ΔFh/ΔFs …(0<ΔFh/ΔFsの場合)
しかるに、この特許文献2に開示されている被測定信号の繰り返し周波数検出方法においても、まだ解決すべき以下のような問題を有している。
被測定信号を仮のサンプリング周波数Fsでサンプリングして得られる信号のうち、前記仮のサンプリング周波数Fsの1/2以下の帯域に現れる特定信号の周波数Fhを検出する第1の段階(S11、S12)と、
前記仮のサンプリング周波数Fsからサンプリング時に周波数折り返しが発生しない微小周波数ΔFsだけ変化させたサンプリング周波数で得られる前記特定信号の周波数変化量ΔFhを算出する第2の段階(S13、S14)と、
前記第2の段階(S13、S14)における前記微小周波数ΔFsを分母とし、前記特定信号の周波数変化量ΔFhを分子とする式(1)により
n=ΔFh/ΔFs …(1)
サンプル番号nを算出する第3の段階(S15)と、
前記仮のサンプリング周波数Fsと、前記仮のサンプリング周波数Fsに対する前記特定信号の周波数Fhと、前記サンプリング周波数の変化量としての前記微小周波数ΔFs及び前記特定信号の周波数変化量ΔFhとに基づいて、前記被測定信号の仮の繰り返し周波数Fx′を算出する第4の段階(S16)と、
前記仮のサンプリング周波数Fsからサンプリング時に周波数折り返しが発生するように大きく周波数dFsを変化させたサンプリング周波数で前記被測定信号をサンプリングした場合に得られる前記特定信号の周波数変化量dFh measを測定し、この測定された前記特定信号の周波数変化量dFh measと、この過程で周波数折り返しが何回発生したかを示す前記第3の段階(S15)によって算出された前記サンプル番号nの変化量dnとに基づいて、前記被測定信号に周波数揺らぎが含まれている状態での前記第3の段階(S15)によって算出された前記サンプル番号nに含まれている誤差分enを算出する第5の段階(S17、S18、S19)と、
前記第5の段階(S17、S18、S19)によって算出される前記サンプル番号nに含まれている誤差分enに基づいて前記第4の段階(S16)によって算出される前記被測定信号の仮の繰り返し周波数Fx′を補正することにより、前記被測定信号の正規の繰り返し周波数Fxを算出する第6の段階(S20)と、
を具備する被測定信号の繰り返し周波数検出方法が提供される。
前記第1の段階(S11、S12)は、前記被測定信号を、前記仮のサンプリング周波数としてある繰り返し周波数Fsを有するサンプリング周波数にてサンプリングした場合に得られる信号のうち、前記ある繰り返し周波数Fsの1/2の以下の帯域に現れる前記特定信号として最大レベルを示す信号の周波数Fhを測定することを特徴とする第1の態様に従う被測定信号の繰り返し周波数検出方法が提供される。
前記第4の段階(S16)は、前記第1の段階(S11、S12)によって測定された前記ある繰り返し周波数Fsの1/2の以下の帯域Fs/2に現れる前記特定信号として最大レベルを示す信号の周波数Fhと、前記第2の段階(S13、S14)によって測定された前記仮のサンプリング周波数として前記ある繰り返し周波数Fsからサンプリング時に周波数折り返しが発生しない微小周波数ΔFsだけ変化させて前記被測定信号をサンプリングした場合に得られる前記特定信号の周波数変化量ΔFhに基づいて、
式(2)により
Fx′=Fh-Fs・ΔFh/ΔFs …(0>ΔFh/ΔFsの場合)
Fx′=-Fh+Fs・ΔFh/ΔFs …(0<ΔFh/ΔFsの場合)
…(2)
前記被測定用の信号の仮の繰り返し周波数Fx′を算出することを特徴とする第2の態様に従う被測定信号の繰り返し周波数検出方法が提供される。
前記第5の段階(S17、S18、S19)は、前記サンプリング周波数を前記第1の段階(S11、S12)における前記仮のサンプリング周波数としての前記ある繰り返し周波数Fsからサンプリング時に周波数折り返しが発生するように大きく周波数dFsだけ変化させて前記被測定信号をサンプリングした場合に得られる特定信号の周波数変化量dFh_measを検出し、式(3)により
dFh_target=dn・(Fs+dFs)+n・dFs …(3)
(但し、dFh_targetは、前記サンプリング周波数の大きな変化に伴う、前記特定信号の周波数変化量の目標値であって、0~dFs/2の範囲で定められる任意の周波数であり、nは、前記(1)式で算出される前記サンプル番号であり、dnは、前記サンプリング周波数の大きな変化に伴う、前記サンプル番号の変化量であって、前記被測定信号に含まれると想定される周波数揺らぎの範囲内において、確定することができる範囲内となるように、前記サンプリング周波数の大きな変化量dFsが定められる)
前記サンプル番号nの変化量dnを算出し、
前記特定信号の周波数変化量dFh_measが式(4)
dFh_meas=dn・(Fs+dFs)+(n+en)・dFs …(4)
(但し、enは、前記サンプル番号nに含まれている誤差分である)
で表されるとき、前記式(3)及び(4)の差をとって得られる式(5)により
en=(dFh_meas-dFh_target)/dFs …(5)
前記サンプル番号nに含まれている誤差分enを算出することを特徴とする第3の態様に従う被測定信号の繰り返し周波数検出方法が提供される。
前記第5の段階(S20)は、前記第4の段階(S17、S18、S19)によって算出された前記サンプル番号nに含まれている誤差分enを前記第3の段階(S15)で算出された前記サンプル番号nに加算して正確なサンプル番号n+enを得て、該n+enを前記式(2)において前記サンプル番号を示すΔFh/ΔFsとして反映させて、前記式(2)において算出される前記被測定信号の仮の繰り返し周波数Fx′を補正することにより、前記被測定信号の正規の繰り返し周波数Fxを算出することを特徴とする第4の態様に従う被測定信号の繰り返し周波数検出方法が提供される。
被測定信号を入力するための入力端子(21a)と、
指定に応じた第1乃至第3のサンプリング周波数のクロック信号を選択的に生成する信号発生部(24)と、
前記信号発生部(24)からの前記クロック信号に同期し、前記指定に応じた第1乃至第3のサンプリング周波数として仮のサンプリング周波数Fsを有する第1のサンプリングパルス、前記仮のサンプリング周波数Fsからサンプリング時に周波数折り返しが発生しない微小周波数ΔFsだけ変化させたサンプリング周波数を有する第2のサンプリングパルス及び前記仮のサンプリング周波数Fsからサンプリング時に周波数折り返しが発生するように大きく周波数dFsだけ変化させたサンプリング周波数を有する第3のサンプリングパルスを選択的に発生するサンプリングパルス発生部(25)と、
前記被測定信号を前記サンプリングパルス発生部(25)からの第1乃至第3の前記サンプリングパルスによって選択的にサンプリングするサンプリング部(26)と、
前記サンプリング部(26)によって前記被測定信号を前記サンプリングパルス発生部(25)からの前記第1のサンプリングパルスでサンプリングした場合に得られる信号のうち、前記仮のサンプリング周波数Fsの1/2以下の帯域に現れる特定信号の周波数Fhを検出する特定信号周波数検出部(27)と、
前記サンプリング部(26)によって前記被測定信号を前記サンプリングパルス発生部(25)からの前記第2のサンプリングパルスでサンプリングしたときに前記特定信号周波数検出部(27)によって検出される前記特定信号の周波数変化量ΔFhを算出する周波数変化量算出部(29)と、
前記サンプリングパルス発生部(25)による前記仮のサンプリング周波数Fsと、前記サンプリング周波数の変化量としての前記微小周波数ΔFsと、前記特定信号周波数検出部(27)によって検出される前記仮のサンプリング周波数Fsに対する前記特定信号の周波数Fh及び前記周波数変化量算出部(29)によって算出される前記特定信号の周波数変化量ΔFhに基づいて、前記被測定信号の仮の繰り返し周波数Fx′を算出する仮の繰り返し周波数算出部(28)と、
前記仮の繰り返し周波数算出部(28)で用いる前記微小周波数ΔFsを分母とし、前記仮の繰り返し周波数算出部(28)で用いる前記周波数変化量ΔFhを分子とする式 (1)により
n=ΔFh/ΔFs …(1)
サンプル番号nを算出するサンプル番号算出部(33)と、
前記サンプリング部(26)によって前記被測定信号を前記サンプリングパルス発生部(25)からの前記第3のサンプリングパルスでサンプリングした場合に得られる前記特定信号の周波数変化量dFhを検出する特定信号周波数変化量検出部(30)と、
前記特定信号周波数変化量検出部(30)によって検出された前記特定信号の周波数変化量dFhと、この過程で何回周波数折り返しが何回発生したかを示す前記サンプル番号算出部(33)によって算出された前記サンプル番号nの変化量dnとに基づいて、前記被測定信号に周波数揺らぎが含まれている状態での前記サンプル番号算出部(33)によって算出された前記サンプル番号nに含まれている誤差分enを算出するサンプル番号誤差分算出部(31)と、
前記サンプル番号誤差分算出部(31)によって算出される前記サンプル番号nに含まれている誤差分enに基づいて前記仮の繰り返し周波数算出部(28)によって算出される前記被測定信号の仮の繰り返し周波数Fx′を補正することにより、前記被測定信号の正規の繰り返し周波数Fxを算出する正規の繰り返し周波数算出部(32)と、
を具備する被測定信号のサンプリング装置が提供される。
前記特定信号周波数検出部(27)は、前記信号発生部(24)に対し、前記指定に応じた第1のサンプリング周波数としてある繰り返し周波数Fsを有する仮のサンプリング周波数を指定することにより前記サンプリングパルス発生部(25)から前記仮のサンプリング周波数を有する第1のサンプリングパルスを発生させると共に、前記サンプリング部(26)によって、前記被測定信号を、前記仮のサンプリング周波数を有する前記第1のサンプリングパルスにてサンプリングした場合に得られる信号のうち、前記ある繰り返し周波数Fsの1/2以下の帯域Fs/2に現れる特定信号の周波数Fhを検出することを特徴とする第6の態様に従う被測定信号のサンプリング装置が提供される。
前記周波数変化量算出部(29)は、前記信号発生部(24)に対し、前記指定に応じた第2のサンプリング周波数として前記ある繰り返し周波数Fsからサンプリング時に周波数折り返しが発生しない微小周波数ΔFsだけ変化させた周波数を有するサンプリング周波数を指定することにより前記サンプリングパルス発生部(25)から前記第2のサンプリングパルスを発生させると共に、前記サンプリング部(26)によって、前記第2のサンプリングパルスで前記被測定信号をサンプリングした場合に得られる前記特定信号の周波数変化量ΔFhを算出することを特徴とする第7の態様に従う被測定信号のサンプリング装置が提供される。
前記仮の繰り返し周波数算出部(28)は、前記サンプリングパルス発生部(25)による前記仮のサンプリング周波数Fsと、前記サンプリング周波数の変化量としての前記微小周波数ΔFsと、前記特定信号周波数検出部(27)によって検出される前記仮のサンプリング周波数に対する前記特定信号の周波数Fh及び前記周波数変化量算出部(29)によって算出される前記特定信号の周波数変化量ΔFhとに基づいて、式(2)により
Fx′=Fh-Fs・ΔFh/ΔFs …(0>ΔFh/ΔFsの場合)
fx′=-fh+fs・ΔFh/ΔFs …(0<ΔFh/ΔFsの場合)
…(2)
前記被測定信号の仮の繰り返し周波数Fx′を算出することを特徴とする第8の態様に従う被測定信号のサンプリング装置が提供される。
前記特定信号周波数変化量検出部(30)は、前記信号発生部(24)に対し、前記指定に応じた第3のサンプリング周波数として前記ある繰り返し周波数Fsからサンプリング時に周波数折り返しが発生するように大きく周波数dFsだけ変化させた周波数を有するサンプリング周波数を指定することにより前記サンプリングパルス発生部(25)から前記第3のサンプリングパルスを発生させると共に、前記サンプリング部(26)によって、前記被測定信号を前記第3のサンプリングパルスでサンプリングした場合に得られる前記特定信号の周波数変化量dFh_measを測定し、式(3)により
dFh_target=dn・(Fs+dFs)+n・dFs …(3)
(但し、dFh_targetは、前記サンプリング周波数の大きな変化に伴う、前記特定信号の周波数変化量の目標値であって、0~dFs/2の範囲で定められる任意の周波数であり、nは、前記サンプル番号算出部(33)によって算出される前記サンプル番号であり、dnは、前記サンプリング周波数の大きな変化に伴う、前記サンプル番号の変化量であって、前記被測定信号に含まれると想定される周波数揺らぎの範囲内において、確定することができる範囲内となるように、前記サンプリング周波数の大きな変化量dFsが定められる)
前記サンプル番号の変化量dnを算出することを特徴とする第9の態様に従う被測定信号のサンプリング装置が提供される。
前記サンプル番号誤差分算出部(31)は、前記特定信号周波数変化量検出部(30)によって検出される前記特定信号の周波数変化量dFhが式(4)
dFh_meas=dn・(Fs+dFs)+(n+en)・dFs …(4)
(但し、enは、前記サンプル番号nに含まれている誤差分である)
で表されるとき、前記式(3)及び(4)の差をとって得られる式(5)により
en=(dFh_meas-dFh_target)/dFs …(5)
前記サンプル番号nに含まれている誤差分enを算出することを特徴とする第10の態様に従う被測定信号のサンプリング装置が提供される。
前記正規の繰り返し周波数算出部(32)は、前記サンプル番号誤差分算出部(31)によって算出された前記サンプル番号nに含まれている前記誤差分enを前記サンプル番号算出部(33)によって算出された前記サンプル番号nに加算して正確なサンプル番号n+enを得て、該n+enを前記式(2)において前記サンプル番号算出部(33)によって算出された前記サンプル番号nを示すΔFh/ΔFsとして反映させて、前記式 (2)において算出される前記被測定信号の仮の繰り返し周波数Fx′を補正することにより、前記被測定信号の正規の繰り返し周波数Fxを算出することを特徴とする第11の態様に従う被測定信号のサンプリング装置が提供される。
前記正規の繰り返し周波数算出部(32)によって算出された前記正規の繰り返し周波数Fxに対応する繰り返し周期Txの整数倍に対して所定のオフセット遅延時間ΔTだけ差のある周期Tsに対応する周波数Fsを前記被測定信号に対する正規のサンプリング周波数として算出し、この算出された正規のサンプリング周波数を前記信号発生部(24)に指定することにより、前記サンプリングパルス発生部(25)から前記第1乃至第3のサンプリングパルスに代えて前記正規のサンプリング周波数を有するサンプリングパルスを発生させて、前記サンプリング部(26)によって前記被測定信号を前記正規のサンプリング周波数を有するサンプリングパルスでサンプリングすることを可能とする演算部 (23)をさらに具備することを特徴とする第12の態様に従う被測定信号のサンプリング装置が提供される。
前記信号発生部(24)からの前記クロック信号を外部へ出力するためのクロック出力端子(21b)と、
前記サンプリング部(26)から出力された信号を外部へ出力するためのサンプル信号出力端子(21c)と,
をさらに具備することを特徴とする第13の態様に従う被測定信号のサンプリング装置が提供される。
被測定信号を入力するための入力端子(21a)と、
指定に応じた第1乃至第3のサンプリング周波数及び指定に応じた第4のサンプリング周波数のクロック信号を選択的に生成する信号発生部(24)と、
前記信号発生部(24)からの前記クロック信号に同期し、前記指定に応じた第1乃至第3のサンプリング周波数として仮のサンプリング周波数を有する第1のサンプリングパルス、前記仮のサンプリング周波数からサンプリング時に周波数折り返しが発生しない微小量変化させたサンプリング周波数を有する第2のサンプリングパルス、前記仮のサンプリング周波数からサンプリング時に周波数折り返しが発生するように大きく周波数を変化させたサンプリング周波数を有する第3のサンプリングパルス及び前記指定に応じた第4のサンプリング周波数を有する第4のサンプリングパルスを選択的に発生するサンプリングパルス発生部(25)と、
前記被測定信号を前記サンプリングパルス発生部(25)からの前記第1乃至第3のサンプリングパルス及び前記第4のサンプリングパルスによって選択的にサンプリングするサンプリング部(26)と、
前記サンプリング部(26)によって前記被測定信号を前記サンプリングパルス発生部(25)からの前記第1のサンプリングパルスでサンプリングして得られた信号のうち、前記仮のサンプリング周波数Fsの1/2以下の帯域に現れる特定信号の周波数Fhを検出する特定信号周波数検出部(27)と、
前記サンプリング部(26)によって前記被測定信号を前記サンプリングパルス発生部(25)からの前記第2のサンプリングパルスでサンプリングしたときに得られる前記特定信号の周波数変化量ΔFhを算出する周波数変化量算出部(29)と、
前記サンプリングパルス発生部(25)による前記仮のサンプリング周波数Fsと、前記サンプリング周波数の変化量としての前記微小周波数ΔFsと、前記特定信号周波数検出部(27)によって検出される前記仮のサンプリング周波数Fsに対する前記特定信号の周波数Fh及び前記周波数変化量算出部(29)によって算出される前記特定信号の周波数変化量ΔFhとに基づいて、前記被測定信号の仮の繰り返し周波数Fx′を算出する仮の繰り返し周波数算出部(28)と、
前記仮の繰り返し周波数算出部(28)で用いる前記微小周波数ΔFsを分母とし、前記仮の繰り返し周波数算出部(28)で用いる前記周波数変化量ΔFhを分子とする式 (1)により
n=ΔFh/ΔFs …(1)
サンプル番号nを算出するサンプル番号算出部(33)と、
前記サンプリング部(26)によって前記被測定信号を前記サンプリングパルス発生部(25)からの前記第3のサンプリングパルスでサンプリングした場合に得られる前記特定信号の周波数変化量dFhを検出する特定信号周波数変化量検出部(30)と、
前記特定信号周波数変化量検出部(30)によって検出された前記特定信号の周波数変化量dFhと、この過程で何回周波数折り返しが何回発生したかを示すサンプル番号算出部(33)によって算出された前記サンプル番号nの変化量dnとに基づいて、前記被測定信号に周波数揺らぎが含まれている状態での前記サンプル番号算出部(33)によって算出された前記サンプル番号nに含まれている誤差分enを算出するサンプル番号誤差分算出部(31)と、
前記サンプル番号誤差分算出部(31)によって算出される前記サンプル番号nに含まれている誤差分enに基づいて前記仮の繰り返し周波数算出部(28)によって算出される前記被測定信号の仮の繰り返し周波数Fx′を補正することにより、前記被測定信号の正規の繰り返し周波数Fxを算出する正規の繰り返し周波数算出部(32)と、
前記正規の繰り返し周波数算出部(32)によって算出された前記正規の繰り返し周波数Fxに対応する繰り返し周期Txの整数倍に対して所定のオフセット遅延時間ΔTだけ差のある周期Tsに対応する周波数Fsを前記被測定信号に対する正規のサンプリング周波数として算出し、この算出された正規のサンプリング周波数を前記第4のサンプリング周波数として前記信号発生部(24)に指定することにより、前記サンプリングパルス発生部(25)からの前記第4のサンプリングパルスを発生させると共に、前記サンプリング部(26)により前記被測定信号を前記第4のサンプリングパルスでサンプリングさせる演算部(23)と、
前記サンプリング部(26)から前記第4のサンプリングパルスでサンプリングされて出力される信号をデジタルの波形データに変換して出力するアナログ/デジタル(A/D)変換器(43)と、
前記A/D変換器(43)から出力される前記波形データを記憶するための波形データメモリ(45)と、
前記A/D変換器(43)から出力される前記波形データを前記信号発生部(24)からの前記クロック信号に同期して前記波形データメモリ(45)に書き込むデータ取得制御部(44)と、
前記波形データメモリ(45)に記憶された一連の波形データを読み出して表示部(46)の時間軸上に前記オフセット遅延時間に対応する間隔で表示する表示制御部(46)と、
を具備する被測定信号の波形観測システムが提供される。
前記特定信号周波数検出部(27)は、前記信号発生部(24)に対し、前記指定に応じた第1のサンプリング周波数としてある繰り返し周波数Fsを有する仮のサンプリング周波数を指定することにより前記サンプリングパルス発生部(25)から前記仮のサンプリング周波数を有する第1のサンプリングパルスを発生させると共に、前記サンプリング部(26)によって、前記被測定信号を、前記仮のサンプリング周波数を有する前記第1のサンプリングパルスにてサンプリングした場合に得られる信号のうち、前記ある繰り返し周波数Fsの1/2以下の帯域に現れる前記特定信号の周波数Fhを検出することを特徴とする第15の態様に従う被測定信号の波形観測システムが提供される。
前記周波数変化量算出部(29)は、前記信号発生部(24)に対し、前記指定に応じた第2のサンプリング周波数として前記ある繰り返し周波数Fsからサンプリング時に周波数折り返しが発生しない微小周波数ΔFsだけ変化させた周波数を有するサンプリング周波数を指定することにより前記サンプリングパルス発生部(25)から前記第2のサンプリングパルスを発生させると共に、前記サンプリング部(26)によって、前記第2のサンプリングパルスで前記被測定信号をサンプリングした場合に得られる前記特定信号の周波数変化量ΔFhを測定することを特徴とする第16の態様に従う被測定信号の波形観測システムが提供される。
前記仮の繰り返し周波数算出部(28)は、前記サンプリングパルス発生部(25)による前記仮のサンプリング周波数Fsと、前記サンプリング周波数の変化量としての前記微小周波数ΔFsと、前記特定信号周波数検出部(27)によって検出される前記仮のサンプリング周波数Fsに対する前記特定信号の周波数Fh及び前記周波数変化量算出部 (29)によって算出される前記特定信号の周波数変化量ΔFhとに基づいて、式(2)により
Fx′=Fh-Fs・ΔFh/ΔFs …(0>ΔFh/ΔFsの場合)
Fx′=-Fh+Fs・ΔFh/ΔFs …(0<ΔFh/ΔFsの場合)
…(2)
前記被測定信号の仮の繰り返し周波数Fx′を算出することを特徴とする第19の態様に従う被測定信号の波形観測システムが提供される。
前記特定信号周波数変化量検出部(30)は、前記信号発生部(24)に対し、前記指定に応じた第3のサンプリング周波数として前記ある繰り返し周波数Fsからサンプリング時に周波数折り返しが発生するように大きく変化させた周波数を有するサンプリング周波数を指定することにより前記サンプリングパルス発生部(25)から前記第3のサンプリングパルスを発生させると共に、前記サンプリング部(26)によって、前記被測定信号を前記第3のサンプリングパルスでサンプリングした場合に得られる前記特定信号の周波数変化量dFh_measを検出し、式(3)により
dFh_target=dn・(Fs+dFs)+n・dFs …(3)
(但し、dFh_targetは、前記サンプリング周波数の大きな変化に伴う、前記特定信号の周波数変化量の目標値であって、0~dFs/2の範囲で定められる任意の周波数であり、nは、前記サンプル番号算出部(33)で算出される前記サンプル番号であり、dnは、前記サンプリング周波数の大きな変化に伴う、前記サンプル番号nの変化量であって、前記被測定信号に含まれると想定される周波数揺らぎの範囲内において、確定することができる範囲内となるように、前記サンプリング周波数の大きな変化量dFsが定められる)
前記サンプル番号nの変化量dnを算出することを特徴とする第18の態様に従う被測定信号の波形観測システムが提供される。
前記サンプル番号誤差分算出部(31)は、前記特定信号周波数変化量検出部(30)によって検出される前記特定信号の周波数変化量dFh_measが式(4)
dFh_meas=dn・(Fs+dFs)+(n+en)・dFs …(4)
(但し、enは、前記サンプル番号nに含まれている誤差分である)
で表されるとき、前記式(3)及び(4)の差をとって得られる式(5)により
en=(dFh_meas-dFh_target)/dFs …(5)
前記サンプル番号nに含まれている誤差分enを算出することを特徴とする第19の態様に従う被測定信号の波形観測システムが提供される。
前記正規の繰り返し周波数算出部(32)は、前記サンプル番号誤差分算出部(31)によって算出される前記サンプル番号nに含まれている誤差分enを前記サンプル番号算出部(33)によって算出された前記サンプル番号nに加算して正確なサンプル番号n+enを得て、該n+enを前記式(2)において前記サンプル番号算出部(33)によって算出された前記サンプル番号nを示すΔFh/ΔFsとして反映させて、前記式(2)において算出される前記被測定信号の仮の繰り返し周波数Fx′を補正することにより、前記被測定用の信号の正規の繰り返し周波数Fxを算出することを特徴とする第20の態様に従う被測定信号の波形観測システムが提供される。
前記特定信号周波数検出部(27)は、前記第1のサンプリング周波数の1/2以下の帯域に現れる複数の特定信号の周波数をそれぞれ検出し、
前記仮の繰り返し周波数算出部(28)は、前記特定信号周波数検出部(27)によって検出される前記複数の特定信号についての周波数変化量に基づいて、前記被測定信号に含まれる複数の周波数成分のスペクトラムを求めるように構成され、
前記表示制御部(47)は、前記仮の繰り返し周波数算出部(28)によって得られたスペクトラムを前記正規の繰り返し周波数算出部(32)を介して前記表示部(46の)周波数軸上に表示させるように構成されていることを特徴とする第15の態様に従う被測定用の信号の波形観測システムが提供される。
図1は、本発明の第1の実施形態による被測定信号の繰り返し周波数検出方法の手順を説明するために示すフローチャートである。
n=ΔFh/ΔFs …(1)
サンプル番号nを算出する第3の段階(S15)と、前記仮のサンプリング周波数Fsと、前記仮のサンプリング周波数Fsに対する前記特定信号の周波数Fhと、前記サンプリング周波数の変化量としての前記微小周波数ΔFs及び前記特定信号の周波数変化量ΔFhとに基づいて、前記被測定信号の仮の繰り返し周波数Fx′を算出する第4の段階(S16)と、前記仮のサンプリング周波数Fsからサンプリング時に周波数折り返しが発生するように大きく周波数dFsだけ変化させたサンプリング周波数で前記被測定信号を順次にサンプリングした場合に得られる前記特定信号の周波数変化量dFh measを検出し、この検出された前記特定信号の周波数変化量dFh measと、この過程で周波数折り返しが何回発生したかを示す前記第3の段階(S15)で算出された前記サンプル番号nの変化量dnとに基づいて、前記被測定信号に周波数揺らぎが含まれている状態での前記第3の段階(S15)で算出された前記サンプル番号nに含まれている誤差分enを算出する第5の段階(S17、S18、S19)と、前記第5の段階(S17、S18、S19)によって算出される前記サンプル番号nに含まれている誤差分enに基づいて前記第4の段階(S16)によって算出される前記被測定信号の仮の繰り返し周波数Fx′を補正することにより、前記被測定信号の正規の繰り返し周波数Fxを算出する第6の段階(S20)とを具備することを特徴としている。
n=ΔFh/ΔFs …(1)
サンプル番号nが算出される(ステップS15:第3の段階)。
n=ΔFh/ΔFs …(1)
サンプル番号nが算出される。
Fx′=Fh-Fs・ΔFh/ΔFs …(0>ΔFh/ΔFsの場合)
Fx′=-Fh+Fs・ΔFh/ΔFs …(0<ΔFh/ΔFsの場合)
…(2)
前記被測定用の信号の仮の繰り返し周波数Fx′が算出される。
dFh_target=dn・(Fs+dFs)+n・dFs …(3)
(但し、dFh_targetは、前記サンプリング周波数の大きな変化に伴う、前記包絡線信号の周波数変化量の目標値であって、0~dFs/2の範囲で定められる任意の周波数であり、nは、前記(1)式で算出される前記サンプル番号であり、dnは、前記サンプリング周波数の大きな変化に伴う、前記サンプル番号nの変化量であって、前記被測定信号に含まれると想定される周波数揺らぎの範囲内において、確定することができる範囲内となるように、前記サンプリング周波数の大きな変化量dFsが定められる)
前記サンプル番号nの変化量dnが算出されると共に、前記特定信号の周波数変化量dFh_measが式(4)
dFh_meas=dn・(Fs+dFs)+(n+en)・dFs …(4)
(但し、enは、前記サンプル番号nに含まれている誤差分である)
で表されるとき、前記式(3)及び(4)の差をとって得られる式(5)により
en=(dFh_meas-dFh_target)/dFs …(5)
前記サンプル番号nに含まれている誤差分enが算出される。
図4は、本発明の第2の実施形態による被測定信号のサンプリング装置を含む波形観測システムの構成を説明するために示すブロック図である。
Fs=Fx/(N+Fx・ΔT)
の演算によって求められる。
Fg=mod[Fx,Fs]=Fs・Fx・ΔT
の演算によって得られる。
109/(N+109・0.1×10-12)
が、9.999MHzから10.001MHzの範囲に入る整数Nを求め、そのNについてFs=Fx/(N+Fx・ΔT)を満たす周波数Fsを求めればよく、上記数値例では、N=100、Fs=9.99999MHzが得られる。
Fx/Fs=N+Fx・ΔT
であるから、FxをFsで割った余りをDとすれば、
D/Fs=Fx・ΔT(<1)
と表すことができる。
D=Fs・Fx・ΔT
となる。
Fg=9.99999×106・1×109・0.1×10-12
=9.99999×102(Hz)
となる。
n=ΔFh/ΔFs …(1)
サンプル番号nを算出する。
n=ΔFh/ΔFs …(1)
サンプル番号nを算出するサンプル番号算出部33と、前記サンプリング部26によって前記被測定信号を前記サンプリングパルス発生部25からの前記第3のサンプリングパルスで順次にサンプリングした場合に得られる特定信号の周波数変化量dFhを検出する特定信号周波数変化量検出部30と、前記特定信号周波数変化量検出部30によって測定された前記特定信号の周波数変化量dFhと、この過程で何回周波数折り返しが何回発生したかを示す前記サンプル番号算出部33によって算出される前記サンプル番号nの変化量dnとに基づいて、前記被測定信号に周波数揺らぎが含まれている状態での前記サンプル番号nに含まれている誤差分enを算出するサンプル番号誤差分算出部31と、前記サンプル番号誤差分算出部31によって算出される前記サンプル番号nに含まれている誤差分enに基づいて前記仮の繰り返し周波数算出部28によって算出される前記被測定信号の仮の繰り返し周波数Fx′を補正することにより、前記被測定信号の正規の繰り返し周波数Fxを算出する正規の繰り返し周波数算出部32とを具備することを特徴とする。
Fx′=Fh-Fs・ΔFh/ΔFs …(0>ΔFh/ΔFsの場合)
Fx′=-Fh+Fs・ΔFh/ΔFs …(0<ΔFh/ΔFsの場合)
…(2)
前記被測定信号の仮の繰り返し周波数Fx′を算出する。
dFh_target=dn・(Fs+dFs)+n・dFs …(3)
(但し、dFh_targetは、前記サンプリング周波数の大きな変化に伴う、前記特定信号の周波数変化量の目標値であって、0~dFs/2の範囲で定められる任意の周波数であり、nは、前記サンプル番号算出部33によって算出される前記サンプル番号であり、dnは、前記サンプリング周波数の大きな変化に伴う、前記サンプル番号nの変化量であって、前記被測定信号に含まれると想定される周波数揺らぎの範囲内において、確定することができる範囲内となるように、前記サンプリング周波数の大きな変化量dFsが定められる)
前記サンプル番号nの変化量dnを算出する。
dFh_meas=dn・(Fs+dFs)+(n+en)・dFs …(4)
(但し、enは、前記サンプル番号nに含まれている誤差分である)
で表されるとき、前記式(3)及び(4)の差をとって得られる式(5)により
en=(dFh_meas-dFh_target)/dFs …(5)
前記サンプル番号nに含まれている誤差分enを算出する。
図9は、本発明の第3の実施形態による被測定信号のサンプリング装置を含む波形観測システムの構成を説明するために示すブロック図である。
n=ΔFh/ΔFs …(1)
サンプル番号nを算出するサンプル番号を算出部33と、前記サンプリング部26によって前記被測定信号を前記サンプリングパルス発生部25からの前記第3のサンプリングパルスでサンプリングした場合に得られる前記特定信号の周波数変化量dFhを検出する特定信号周波数変化量検出部30と、前記特定信号周波数変化量検出部30によって検出された前記特定信号の周波数変化量dFhと、この過程で何回周波数折り返しが何回発生したかを示す前記サンプル番号を算出部33によって算出された前記サンプル番号nの変化量dnとに基づいて、前記被測定信号に周波数揺らぎが含まれている状態での前記サンプル番号nに含まれている誤差分enを算出するサンプル番号誤差分算出部31と、前記サンプル番号誤差分算出部31によって算出される前記サンプル番号nに含まれている誤差分enに基づいて前記仮の繰り返し周波数算出部28によって算出される前記被測定信号の仮の繰り返し周波数Fx′を補正することにより、前記被測定信号の正規の繰り返し周波数Fxを算出する正規の繰り返し周波数算出部32と、前記正規の繰り返し周波数算出部32によって算出された前記正規の繰り返し周波数Fxに対応する繰り返し周期Txの整数倍に対して所定のオフセット遅延時間ΔTだけ差のある周期Tsに対応する周波数Fsを前記被測定信号に対する正規のサンプリング周波数として算出し、この算出された正規のサンプリング周波数Fsを前記第4のサンプリング周波数として前記信号発生部24に指定することにより、前記サンプリングパルス発生部25からの前記第4のサンプリングパルスを発生させると共に、前記サンプリング部26により前記被測定信号を前記第4のサンプリングパルスでサンプリングさせる演算部23と、前記サンプリング部26から前記第4のサンプリングパルスでサンプリングされて出力される信号をデジタルの波形データに変換して出力するアナログ/デジタル(A/D)変換器43と、前記A/D変換器43から出力される前記波形データを記憶するための波形データメモリ45と、前記A/D変換器43から出力される前記波形データを前記信号発生部24からの前記クロック信号に同期して前記波形データメモリ45に書き込むデータ取得制御部44と、前記波形データメモリ45に記憶された一連の波形データを読み出して表示部46の時間軸上に前記オフセット遅延時間に対応する間隔で表示する表示制御部46とを具備することを特徴としている。
Fx′=Fh-Fs・ΔFh/ΔFs …(0>ΔFh/ΔFsの場合)
Fx′=-Fh+Fs・ΔFh/ΔFs …(0<ΔFh/ΔFsの場合)
…(2)
前記被測定信号の仮の繰り返し周波数Fx′を算出する。
dFh_target=dn・(fs+dFs)+n・dfs …(3)
(但し、dFh_targetは、前記サンプリング周波数の大きな変化に伴う、前記特定信号の周波数変化量の目標値であって、0~dFs/2の範囲で定められる任意の周波数であり、nは、前記サンプル番号算出部33で算出される前記サンプル番号であり、dnは、前記サンプリング周波数の大きな変化に伴う、前記サンプル番号nの変化量であって、前記被測定信号に含まれると想定される周波数揺らぎの範囲内において、確定することができる範囲内となるように、前記サンプリング周波数の大きな変化量dFsが定められる)
前記サンプル番号nの変化量dnを算出する。
dFh_meas=dn・(Fs+dFs)+(n+en)・dFs …(4)
(但し、enは、前記サンプル番号nに含まれている誤差分である)
で表されるとき、前記式(3)及び(4)の差をとって得られる式(5)により
en=(dFh_meas-dFh_target)/dFs …(5)
前記サンプル番号nに含まれている誤差分enを算出する。
Claims (22)
- 被測定信号を仮のサンプリング周波数Fsでサンプリングして得られる信号のうち、前記仮のサンプリング周波数Fsの1/2以下の帯域に現れる特定信号の周波数Fhを検出する第1の段階と、
前記仮のサンプリング周波数Fsからサンプリング時に周波数折り返しが発生しない微小周波数ΔFsだけ変化させたサンプリング周波数で得られる前記特定信号の周波数変化量ΔFhを算出する第2の段階と、
前記第2の段階における前記微小周波数ΔFsを分母とし、前記特定信号の周波数変化量ΔFhを分子とする式(1)により
n=ΔFh/ΔFs …(1)
サンプル番号nを算出する第3の段階と、
前記仮のサンプリング周波数Fsと、前記仮のサンプリング周波数Fsに対する前記特定信号の周波数Fhと、前記サンプリング周波数の変化量としての前記微小周波数ΔFs及び前記特定信号の周波数変化量ΔFhとに基づいて、前記被測定信号の仮の繰り返し周波数Fx′を算出する第4の段階と、
前記仮のサンプリング周波数Fsからサンプリング時に周波数折り返しが発生するように大きく周波数を変化させたサンプリング周波数で前記被測定信号をサンプリングした場合に得られる特定信号の周波数変化量dFh_measを検出し、この検出された前記特定信号の周波数変化量dFh_measと、この過程で周波数折り返しが何回発生したかを示す前記第3の段階によって算出された前記サンプル番号nの変化量dnとに基づいて、前記被測定信号に周波数揺らぎが含まれている状態での前記第3の段階によって算出された前記サンプル番号nに含まれている誤差分enを算出する第5の段階と、
前記第5の段階によって算出される前記サンプル番号nに含まれている誤差分enに基づいて前記第4の段階によって算出される前記被測定信号の仮の繰り返し周波数Fx′を補正することにより、前記被測定信号の正規の繰り返し周波数Fxを算出する第6の段階と、
を具備する被測定信号の繰り返し周波数検出方法。 - 前記第1の段階は、前記被測定信号を、前記仮のサンプリング周波数としてある繰り返し周波数Fsを有するサンプリング周波数にてサンプリングした場合に得られる信号のうち、前記ある繰り返し周波数Fsの1/2の以下の帯域に現れる前記特定信号として最大レベルを示す信号の周波数Fhを測定することを特徴とする請求項1に記載の被測定信号の繰り返し周波数検出方法。
- 前記第4の段階は、前記第1の段階によって検出された前記ある繰り返し周波数Fsの1/2の以下の帯域Fs/2に現れる前記特定信号として最大レベルを示す信号の周波数Fhと、前記第2の段階によって測定された前記仮のサンプリング周波数として前記ある繰り返し周波数Fsからサンプリング時に周波数折り返しが発生しない前記微小周波数ΔFsだけ変化させて前記被測定信号をサンプリングした場合に得られる前記特定信号の周波数変化量ΔFhに基づいて、式(2)により
Fx′=Fh-Fs・ΔFh/ΔFs …(0>ΔFh/ΔFsの場合)
Fx′=-Fh+Fs・ΔFh/ΔFs …(0<ΔFh/ΔFsの場合)
…(2)
前記被測定信号の仮の繰り返し周波数Fx′を算出することを特徴とする請求項2に記載の被測定信号の繰り返し周波数検出方法。 - 前記第5の段階は、前記サンプリング周波数を前記第1の段階における前記仮のサンプリング周波数としての前記ある繰り返し周波数Fsからサンプリング時に周波数折り返しが発生するように大きく周波数dFsだけ変化させて前記被測定信号をサンプリングした場合に得られる特定信号の周波数変化量dFh_measを検出し、式(3)により
dFh_target=dn・(Fs+dFs)+n・dFs …(3)
(但し、dFh_targetは、前記サンプリング周波数の大きな変化に伴う、前記特定信号の周波数変化量の目標値であって、0~dFs/2の範囲で定められる任意の周波数であり、nは、前記(1)式で算出される前記サンプル番号であり、dnは、前記サンプリング周波数の大きな変化に伴う、前記サンプル番号nの変化量であって、前記被測定信号に含まれると想定される周波数揺らぎの範囲内において、確定することができる範囲内となるように、前記サンプリング周波数の大きな変化量dFsが定められる)
前記サンプル番号nの変化量dnを算出し、
前記特定信号の周波数変化量dFh_measが式(4)
dFh_meas=dn・(Fs+dFs)+(n+en)・dFs …(4)
(但し、enは、前記サンプル番号nに含まれている誤差分である)
で表されるとき、前記式(3)及び(4)の差をとって得られる式(5)により
en=(dFh_meas-dFh_target)/dFs …(5)
前記サンプル番号nに含まれている誤差分enを算出することを特徴とする請求項3に記載の被測定信号の繰り返し周波数検出方法。 - 前記第6の段階は、前記第5の段階によって算出された前記サンプル番号nに含まれている誤差分enを前記第3の段階で算出された前記サンプル番号nに加算して正確なサンプル番号n+enを得て、該n+enを前記式(2)において前記サンプル番号を示すΔFh/ΔFsとして反映させて、前記式(2)において算出される前記被測定信号の仮の繰り返し周波数Fx′を補正することにより、前記被測定信号の正規の繰り返し周波数Fxを算出することを特徴とする請求項4に記載の被測定信号の繰り返し周波数検出方法。
- 被測定信号を入力するための入力端子と、
指定に応じた第1乃至第3のサンプリング周波数のクロック信号を選択的に生成する信号発生部と、
前記信号発生部からの前記クロック信号に同期し、前記指定に応じた第1乃至第3のサンプリング周波数として仮のサンプリング周波数Fsを有する第1のサンプリングパルス、前記仮のサンプリング周波数Fsからサンプリング時に周波数折り返しが発生しない微小周波数ΔFsだけ変化させたサンプリング周波数を有する第2のサンプリングパルス及び前記仮のサンプリング周波数Fsからサンプリング時に周波数折り返しが発生するように大きく周波数dFsだけ変化させたサンプリング周波数を有する第3のサンプリングパルスを選択的に発生するサンプリングパルス発生部と、
前記被測定信号を前記サンプリングパルス発生部からの第1乃至第3の前記サンプリングパルスによって選択的にサンプリングするサンプリング部と、
前記サンプリング部によって前記被測定信号を前記サンプリングパルス発生部からの前記第1のサンプリングパルスでサンプリングした場合に得られる信号のうち、前記仮のサンプリング周波数Fsの1/2以下の帯域に現れる特定信号の周波数Fhを検出する特定信号周波数検出部と、
前記サンプリング部によって前記被測定信号を前記サンプリングパルス発生部からの前記第2のサンプリングパルスでサンプリングしたときに前記特定信号周波数検出部によって検出される前記特定信号の周波数変化量ΔFhを算出する周波数変化量算出部と、
前記サンプリングパルス発生部による前記仮のサンプリング周波数Fsと、前記サンプリング周波数の変化量としての前記微小周波数ΔFsと、前記特定信号周波数検出部によって検出される前記仮のサンプリング周波数Fsに対する前記特定信号の周波数Fh及び前記周波数変化量算出部によって算出される前記特定信号の周波数変化量ΔFhとに基づいて、前記被測定信号の仮の繰り返し周波数Fx′を算出する仮の繰り返し周波数算出部と、
前記仮の繰り返し周波数算出部で用いる前記微小周波数ΔFsを分母とし、前記仮の繰り返し周波数算出部で用いる前記周波数変化量ΔFhを分子とする式(1)により
n=ΔFh/ΔFs …(1)
サンプル番号nを算出するサンプル番号算出部と、
前記サンプリング部によって前記被測定信号を前記サンプリングパルス発生部からの前記第3のサンプリングパルスでサンプリングした場合に得られる前記特定信号の周波数変化量dFhを検出する特定信号周波数変化量検出部と、
前記特定信号周波数変化量検出部によって検出された前記特定信号の周波数変化量dFhと、この過程で何回周波数折り返しが何回発生したかを示す前記サンプル番号算出部によって算出された前記サンプル番号nの変化量dnとに基づいて、前記被測定信号に周波数揺らぎが含まれている状態での前記サンプル番号算出部によって算出された前記サンプル番号nに含まれている誤差分enを算出するサンプル番号誤差分算出部と、
前記サンプル番号誤差分算出部によって算出される前記サンプル番号nに含まれている誤差分enに基づいて前記仮の繰り返し周波数算出部によって算出される前記被測定信号の仮の繰り返し周波数Fx′を補正することにより、前記被測定信号の正規の繰り返し周波数Fxを算出する正規の繰り返し周波数算出部と、
を具備する被測定信号のサンプリング装置。 - 前記特定信号周波数検出部は、前記信号発生部に対し、前記指定に応じた第1のサンプリング周波数としてある繰り返し周波数Fsを有する仮のサンプリング周波数を指定することにより前記サンプリングパルス発生部から前記仮のサンプリング周波数を有する第1のサンプリングパルスを発生させると共に、前記サンプリング部によって、前記被測定信号を、前記仮のサンプリング周波数を有する前記第1のサンプリングパルスにてサンプリングした場合に得られる信号のうち、前記ある繰り返し周波数Fsの1/2以下の帯域Fs/2に現れる前記特定信号の周波数Fhを検出することを特徴とする請求項6に記載の被測定信号のサンプリング装置。
- 前記周波数変化量算出部は、前記信号発生部に対し、前記指定に応じた第2のサンプリング周波数として前記ある繰り返し周波数Fsからサンプリング時に周波数折り返しが発生しない前記微小周波数ΔFsだけ変化させた周波数を有するサンプリング周波数を指定することにより前記サンプリングパルス発生部から前記第2のサンプリングパルスを発生させると共に、前記サンプリング部によって、前記第2のサンプリングパルスで前記被測定信号をサンプリングした場合に得られる前記特定信号の周波数変化量ΔFhを算出することを特徴とする請求項7に記載の被測定信号のサンプリング装置。
- 前記仮の繰り返し周波数算出部は、前記サンプリングパルス発生部による前記仮のサンプリング周波数Fsと、前記サンプリング周波数の変化量としての前記微小周波数ΔFsと、前記特定信号周波数検出部によって検出される前記仮のサンプリング周波数に対する前記特定信号の周波数Fh及び前記周波数変化量算出部によって算出される前記特定信号の周波数変化量ΔFhとに基づいて、式(2)により
Fx′=Fh-Fs・ΔFh/ΔFs …(0>ΔFh/ΔFsの場合)
Fx′=-Fh+Fs・ΔFh/ΔFs …(0<ΔFh/ΔFsの場合)
…(2)
前記被測定信号の仮の繰り返し周波数Fx′を算出することを特徴とする請求項8に記載の被測定信号のサンプリング装置。 - 前記特定信号周波数変化量検出部は、前記信号発生部に対し、前記指定に応じた第3のサンプリング周波数として前記ある繰り返し周波数Fsからサンプリング時に周波数折り返しが発生するように大きく周波数dFsだけ変化させた周波数を有するサンプリング周波数を指定することにより前記サンプリングパルス発生部から前記第3のサンプリングパルスを発生させると共に、前記サンプリング部によって、前記被測定信号を前記第3のサンプリングパルスでサンプリングした場合に得られる前記特定信号の周波数変化量dFh_measを検出し、式(3)により
dFh_target=dn・(Fs+dFs)+n・dFs …(3)
(但し、dFh_targetは、前記サンプリング周波数の大きな変化に伴う、前記特定信号の周波数変化量の目標値であって、0~dFs/2の範囲で定められる任意の周波数であり、nは、前記サンプル番号算出部によって算出される前記サンプル番号であり、dnは、前記サンプリング周波数の大きな変化に伴う、前記サンプル番号nの変化量であって、前記被測定信号に含まれると想定される周波数揺らぎの範囲内において、確定することができる範囲内となるように、前記サンプリング周波数の大きな変化量dFsが定められる)
前記サンプル番号nの変化量dnを算出することを特徴とする請求項9に記載の被測定信号のサンプリング装置。 - 前記サンプル番号誤差分算出部は、前記特定信号周波数変化量検出部によって検出される前記特定信号の周波数変化量dFh_measが式(4)
dFh_meas=dn・(Fs+dFs)+(n+en)・dFs …(4)
(但し、enは、前記サンプル番号nに含まれている誤差分である)
で表されるとき、前記式(3)及び(4)の差をとって得られる式(5)により
en=(dFh_meas-dFh_target)/dFs …(5)
前記サンプル番号nに含まれている誤差分enを算出することを特徴とする請求項10に記載の被測定信号のサンプリング装置。 - 前記正規の繰り返し周波数算出部は、前記サンプル番号誤差分算出部によって算出された前記サンプル番号nに含まれている誤差分enを前記サンプル番号算出部で算出された前記サンプル番号nに加算して正確なサンプル番号n+enを得て、該n+enを前記式 (2)において前記サンプル番号nを示すΔFh/ΔFsとして反映させて、前記式 (2)において算出される前記被測定信号の仮の繰り返し周波数Fx′を補正することにより、前記被測定信号の正規の繰り返し周波数Fxを算出することを特徴とする請求項11に記載の被測定信号のサンプリング装置。
- 前記正規の繰り返し周波数算出部によって算出された前記正規の繰り返し周波数Fxに対応する繰り返し周期Txの整数倍に対して所定のオフセット遅延時間ΔTだけ差のある周期Tsに対応する周波数Fsを前記被測定信号に対する正規のサンプリング周波数として算出し、この算出された正規のサンプリング周波数を前記信号発生部に指定することにより、前記サンプリングパルス発生部から前記第1乃至第3のサンプリングパルスに代えて前記正規のサンプリング周波数を有するサンプリングパルスを発生させて、前記サンプリング部によって前記被測定信号を前記正規のサンプリング周波数を有するサンプリングパルスでサンプリングすることを可能とする演算部をさらに具備することを特徴とする請求項12に記載の被測定信号のサンプリング装置。
- 前記信号発生部からの前記クロック信号を外部へ出力するためのクロック出力端子と、
前記サンプリング部から出力された信号を外部へ出力するためのサンプル信号出力端子と、
をさらに具備することを特徴とする請求項13に記載の被測定信号のサンプリング装置。 - 被測定信号を入力するための入力端子と、
指定に応じた第1乃至第3のサンプリング周波数及び指定に応じた第4のサンプリング周波数のクロック信号を選択的に生成する信号発生部と、
前記信号発生部からの前記クロック信号に同期し、前記指定に応じた第1乃至第3のサンプリング周波数として仮のサンプリング周波数Fsを有する第1のサンプリングパルス、前記仮のサンプリング周波数Fsからサンプリング時に周波数折り返しが発生しない微小周波数ΔFsだけ変化させたサンプリング周波数を有する第2のサンプリングパルス、前記仮のサンプリング周波数Fsからサンプリング時に周波数折り返しが発生するように大きく周波数を変化させたサンプリング周波数を有する第3のサンプリングパルス及び前記指定に応じた第4のサンプリング周波数を有する第4のサンプリングパルスを選択的に発生するサンプリングパルス発生部と、
前記被測定信号を前記サンプリングパルス発生部からの前記第1乃至第3のサンプリングパルス及び前記第4のサンプリングパルスによって選択的にサンプリングするサンプリング部と、
前記サンプリング部によって前記被測定信号を前記サンプリングパルス発生部からの前記第1のサンプリングパルスでサンプリングして得られた信号のうち、前記仮のサンプリング周波数Fsの1/2以下の帯域に現れる特定信号の周波数Fhを検出する特定信号周波数検出部と、
前記サンプリング部によって前記被測定信号を前記サンプリングパルス発生部からの前記第2のサンプリングパルスでサンプリングしたときに得られる前記特定信号の周波数変化量ΔFhを算出する周波数変化量算出部と、
前記サンプリングパルス発生部による前記仮のサンプリング周波数Fsと、前記サンプリング周波数の変化量としての前記微小周波数ΔFsと、前記特定信号周波数検出部によって検出される前記仮のサンプリング周波数Fsに対する前記特定信号の周波数Fh及び前記周波数変化量算出部によって算出される前記特定信号の周波数変化量ΔFhとに基づいて、前記被測定信号の仮の繰り返し周波数Fx′を算出する仮の繰り返し周波数算出部と、
前記仮の繰り返し周波数算出部で用いる前記微小周波数ΔFsを分母とし、前記仮の繰り返し周波数算出部で用いる前記周波数変化量ΔFhを分子とする式(1)により
n=ΔFh/ΔFs …(1)
サンプル番号nを算出するサンプル番号算出部と、
前記サンプリング部によって前記被測定信号を前記サンプリングパルス発生部からの前記第3のサンプリングパルスでサンプリングした場合に得られる前記特定信号の周波数変化量dFh_measを検出する特定信号周波数変化量検出部と、
前記特定信号周波数変化量検出部によって検出された前記特定信号の周波数変化量dFh_measと、この過程で何回周波数折り返しが何回発生したかを示す前記サンプル番号算出部によって算出された前記サンプル番号nの変化量dnとに基づいて、前記被測定信号に周波数揺らぎが含まれている状態での前記サンプル番号算出部によって算出された前記サンプル番号nに含まれている誤差分enを算出するサンプル番号誤差分算出部と、
前記サンプル番号誤差分算出部によって算出される前記サンプル番号nに含まれている誤差分enに基づいて前記仮の繰り返し周波数算出部によって算出される前記被測定信号の仮の繰り返し周波数Fx′を補正することにより、前記被測定信号の正規の繰り返し周波数Fxを算出する正規の繰り返し周波数算出部と、
前記正規の繰り返し周波数算出部によって算出された前記正規の繰り返し周波数Fxに対応する繰り返し周期Txの整数倍に対して所定のオフセット遅延時間ΔTだけ差のある周期Tsに対応する周波数Fsを前記被測定信号に対する正規のサンプリング周波数として算出し、この算出された正規のサンプリング周波数を前記第4のサンプリング周波数として前記信号発生部に指定することにより、前記サンプリングパルス発生部からの前記第4のサンプリングパルスを発生させると共に、前記サンプリング部により前記被測定信号を前記第4のサンプリングパルスでサンプリングさせる演算部と、
前記サンプリング部から前記第4のサンプリングパルスでサンプリングされて出力される信号をデジタルの波形データに変換して出力するアナログ/デジタル(A/D)変換器と、
前記A/D変換器から出力される前記波形データを記憶するための波形データメモリと、
前記A/D変換器から出力される前記波形データを前記信号発生部からの前記クロック信号に同期して前記波形データメモリに書き込むデータ取得制御部と、
前記波形データメモリに記憶された一連の波形データを読み出して表示部の時間軸上に前記オフセット遅延時間に対応する間隔で表示する表示制御部と、
を具備する被測定信号の波形観測システム。 - 前記特定信号周波数検出部は、前記信号発生部に対し、前記指定に応じた第1のサンプリング周波数としてある繰り返し周波数Fsを有する仮のサンプリング周波数を指定することにより前記サンプリングパルス発生部から前記仮のサンプリング周波数を有する第1のサンプリングパルスを発生させると共に、前記サンプリング部によって、前記被測定信号を、前記仮のサンプリング周波数を有する前記第1のサンプリングパルスにてサンプリングした場合に得られる信号のうち、前記ある繰り返し周波数Fsの1/2以下の帯域Fs/2に現れる特定信号の周波数Fhを検出することを特徴とする請求項15に記載の被測定信号の波形観測システム。
- 前記周波数変化量算出部は、前記信号発生部に対し、前記指定に応じた第2のサンプリング周波数として前記ある繰り返し周波数Fsからサンプリング時に周波数折り返しが発生しない微小周波数ΔFsだけ変化させた周波数を有するサンプリング周波数を指定することにより前記サンプリングパルス発生部から前記第2のサンプリングパルスを発生させると共に、前記サンプリング部によって、前記第2のサンプリングパルスで前記被測定信号をサンプリングした場合に得られる特定信号の周波数変化量ΔFhを算出することを特徴とする請求項16に記載の被測定信号の波形観測システム。
- 前記仮の繰り返し周波数算出部は、前記サンプリングパルス発生部による前記仮のサンプリング周波数Fsと、前記サンプリング周波数の変化量としての前記微小周波数ΔFsと、前記特定信号周波数検出部によって検出される前記仮のサンプリング周波数Fsに対する前記特定信号の周波数Fh及び前記周波数変化量算出部によって算出される前記特定信号の周波数変化量ΔFhとに基づいて、式(2)により
Fx′=Fh-Fs・ΔFh/ΔFs …(0>ΔFh/ΔFsの場合)
Fx′=-Fh+Fs・ΔFh/ΔFs …(0<ΔFh/ΔFsの場合)
…(2)
前記被測定信号の仮の繰り返し周波数Fx′を算出することを特徴とする請求項17に記載の被測定信号の波形観測システム。 - 前記特定信号周波数変化量検出部は、前記信号発生部に対し、前記指定に応じた第3のサンプリング周波数として前記ある繰り返し周波数Fsからサンプリング時に周波数折り返しが発生するように大きく周波数dFsだけ変化させた周波数を有するサンプリング周波数を指定することにより前記サンプリングパルス発生部から前記第3のサンプリングパルスを発生させると共に、前記サンプリング部によって、前記被測定信号を前記第3のサンプリングパルスでサンプリングした場合に得られる前記特定信号の周波数変化量dFh_measを検出し、式(3)により
dFh_target=dn・(Fs+dFs)+n・dFs …(3)
(但し、dFh_targetは、前記サンプリング周波数の大きな変化に伴う、前記特定信号の周波数変化量の目標値であって、0~dFs/2の範囲で定められる任意の周波数であり、nは、前記サンプル番号算出部で算出される前記サンプル番号であり、dnは、前記サンプリング周波数の大きな変化に伴う、前記サンプル番号nの変化量であって、前記被測定信号に含まれると想定される周波数揺らぎの範囲内において、確定することができる範囲内となるように、前記サンプリング周波数の大きな変化量dFsが定められる)前記サンプル番号nの変化量dnを算出することを特徴とする請求項18に記載の被測定信号の波形観測システム。 - 前記サンプル番号誤差分算出部は、前記特定信号周波数変化量検出部によって検出される前記特定信号の周波数変化量dFh_measが式(4)
dFh_meas=dn・(Fs+dFs)+(n+en)・dFs …(4)
(但し、enは、前記サンプル番号nに含まれている誤差分である)
で表されるとき、前記式(3)及び(4)の差をとって得られる式(5)により
en=(dFh_meas-dFh_target)/dFs …(5)
前記サンプル番号nに含まれている誤差分enを算出することを特徴とする請求項19に記載の被測定信号の波形観測システム。 - 前記正規の繰り返し周波数算出部は、前記サンプル番号誤差分算出部によって算出される前記サンプル番号nに含まれている誤差分enを前記サンプル番号算出部で算出された前記サンプル番号nに加算して正確なサンプル番号n+enを得て、該n+enを前記式(2)において前記サンプル番号nを示すΔFh/ΔFsに反映させて、前記式(2)において算出される前記被測定信号の仮の繰り返し周波数Fx′を補正することにより、前記被測定用の信号の正規の繰り返し周波数Fxを算出することを特徴とする請求項20に記載の被測定信号の波形観測システム。
- 前記特定信号周波数検出部は、前記第1のサンプリング周波数の1/2以下の帯域に現れる複数の特定信号の周波数をそれぞれ検出し、
前記仮の繰り返し周波数算出部は、前記特定信号周波数検出部によって検出される前記複数の特定信号についての周波数変化量に基づいて、前記被測定信号に含まれる複数の周波数成分のスペクトラムを求めるように構成され、
前記表示制御部は、前記仮の繰り返し周波数算出部によって得られたスペクトラムを前記正規の繰り返し周波数算出部を介して前記表示部の周波数軸上に表示させるように構成されていることを特徴とする請求項15に記載の被測定信号の波形観測システム。
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