(57)【要約】  入力信号の周波数毎の信号成分を計測するスペクトラムアナライザシステムであって、  入力信号を所定の帯域幅毎にサンプリングしてデジタル化したデジタル出力信号を出力するサンプリング部と、サンプリング部により出力されたデジタル出力信号を、単位帯域幅の周波数毎の信号成分に変換する変換部と、入力信号の周波数毎の信号成分の計測結果を出力する周波数範囲である周波数スパンが予め定められた基準帯域幅以上の場合に、サンプリング部により出力されたデジタル出力信号を出力し、周波数スパンが基準帯域幅未満の場合に、変換部により変換された周波数毎の信号成分を出力する出力部とを備えるスペクトラムアナライザシステムを提供する。
2008023640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号の周波数毎の信号成分を計測するスペクトラムアナライザシステムであって、
前記入力信号を所定の帯域幅毎にサンプリングしてデジタル化したデジタル出力信号を出力するサンプリング部と、
前記サンプリング部により出力された前記デジタル出力信号を、単位帯域幅の周波数毎の信号成分に変換する変換部と、
前記入力信号の周波数毎の信号成分の計測結果を出力する周波数範囲である周波数スパンが予め定められた基準帯域幅以上の場合に、前記サンプリング部により出力された前記デジタル出力信号を出力し、前記周波数スパンが前記基準帯域幅未満の場合に、前記変換部により変換された周波数毎の信号成分を出力する出力部と
を備えるスペクトラムアナライザシステム。
【請求項２】
変換部は、前記周波数スパンが、予め定められた基準帯域幅未満の場合に、前記サンプリング部により出力された前記デジタル出力信号を、少なくとも前記基準帯域幅より狭い単位帯域幅の周波数毎の信号成分に変換する、請求項１に記載のスペクトラムアナライザシステム。
【請求項３】
周波数が順次変化するローカル信号を発生するローカル信号発生部と、
前記入力信号と前記ローカル信号とを乗算した合成信号を出力する乗算部と、
前記合成信号の所定の周波数帯域を通過させるバンドパスフィルタと、
を更に備え、
前記サンプリング部は、前記バンドパスフィルタにより通過された信号をサンプリングしてデジタル化したデジタル出力信号を出力する
請求項２に記載のスペクトラムアナライザシステム。
【請求項４】
前記出力部は、前記周波数スパンが前記基準帯域幅以上の場合に、当該入力信号における前記ローカル信号の周波数に応じて定まる周波数の信号成分として、前記サンプリング部により出力された前記デジタル出力信号を出力し、前記周波数スパンが前記基準帯域幅未満の場合に、当該入力信号における前記ローカル信号の周波数に応じて定まる帯域内における周波数毎の信号成分として、前記変換部により変換された周波数毎の信号成分を出力する
請求項３に記載のスペクトラムアナライザシステム。
【請求項５】
前記周波数スパンが前記基準帯域幅以上の場合に、前記サンプリング部により出力された前記デジタル出力信号における前記バンドパスフィルタの通過帯域より狭い予め定められた周波数帯域の信号成分を通過させるデジタルフィルタ部を更に備え、
前記出力部は、前記周波数スパンが前記基準帯域幅以上の場合に、当該入力信号における前記ローカル信号の周波数に応じて定まる周波数の信号成分として、前記デジタルフィルタ部により通過された前記デジタル出力信号を出力し、前記周波数スパンが前記基準帯域幅未満の場合に、当該入力信号における前記ローカル信号の周波数に応じて定まる帯域内における周波数毎の信号成分として、前記変換部により変換された周波数毎の信号成分を出力する
請求項４に記載のスペクトラムアナライザシステム。
【請求項６】
前記変換部は、前記サンプリング部により出力された前記デジタル出力信号をフーリエ変換することにより、少なくとも前記基準帯域幅より狭い単位帯域幅の周波数毎の信号成分に変換する
請求項４に記載のスペクトラムアナライザシステム。
【請求項７】
前記基準帯域幅は、前記バンドパスフィルタの通過帯域幅と略同一である
請求項４に記載のスペクトラムアナライザシステム。
【請求項８】
前記周波数スパンが前記基準帯域幅以上の場合に、前記サンプリング部により出力された前記デジタル出力信号を平均化する平均化部を更に備え
前記出力部は、前記周波数スパンが前記基準帯域幅以上の場合に、当該入力信号における前記ローカル信号の周波数に応じて定まる周波数の信号成分として、前記平均化部により平均化された前記デジタル出力信号を出力する
請求項４に記載のスペクトラムアナライザシステム。
【請求項９】
前記サンプリング部は、前記周波数スパンが前記基準帯域幅以上の場合における前記ローカル信号の周波数が同一の合成信号をサンプルする期間よりも、前記周波数スパンが前記基準帯域幅未満の場合における、前記ローカル信号の周波数が同一の合成信号をサンプル期間が長い
請求項４に記載のスペクトラムアナライザシステム。
【請求項１０】
入力信号の周波数毎の信号成分を計測するスペクトラムアナライザシステムであって、
前記入力信号を所定の帯域幅毎にサンプリングしてデジタル化したデジタル出力信号を出力するサンプリング部と、
前記入力信号の周波数毎の信号成分の計測結果を出力する周波数範囲である周波数スパンが、予め定められた基準帯域幅以上の場合に、前記サンプリング部により出力された前記デジタル出力信号を平均化する平均化部と
を備えるスペクトラムアナライザシステム。
【請求項１１】
周波数が順次変化するローカル信号を発生するローカル信号発生部と、
前記入力信号と前記ローカル信号とを乗算した合成信号を出力する乗算部と、
前記合成信号の所定の周波数帯域を通過させるバンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタにより通過された信号をサンプリングしてデジタル化したデジタル出力信号を出力するサンプリング部と、
を更に備え、
前記サンプリング部は、前記バンドパスフィルタにより通過された信号をサンプリングしてデジタル化したデジタル出力信号を出力する
請求項１０に記載のスペクトラムアナライザシステム。
【請求項１２】
入力信号の周波数毎の信号成分を計測するスペクトラムアナライズ方法であって、
前記入力信号を所定の帯域幅毎にサンプリングしてデジタル化したデジタル出力信号を出力するＡＤ変換段階と、
前記ＡＤ変換段階により出力された前記デジタル出力信号を、少なくとも前記基準帯域幅より狭い単位帯域幅の周波数毎の信号成分に変換する直交変換段階と、
前記周波数スパンが前記基準帯域幅以上の場合に、前記ＡＤ変換段階により出力された前記デジタル出力信号を出力し、前記周波数スパンが前記基準帯域幅未満の場合に、前記直交変換段階により変換された周波数毎の信号成分を出力する出力段階と
を備えるスペクトラムアナライズ方法。
【請求項１３】
直交変換段階において、前記入力信号の周波数毎の信号成分の計測結果を出力する周波数範囲である周波数スパンが、予め定められた基準帯域幅未満の場合に、前記ＡＤ変換段階により出力された前記デジタル出力信号を、少なくとも前記基準帯域幅より狭い単位帯域幅の周波数毎の信号成分に変換する、
請求項１２に記載のスペクトラムアナライズ方法。
【請求項１４】
周波数が順次変化するローカル信号を発生するローカル信号発生段階と、
前記入力信号と前記ローカル信号とを乗算した合成信号を出力する乗算段階と、
前記合成信号の所定の周波数帯域を通過させるバンドパスフィルタ段階と、
を更に有し、
前期ＡＤ変換段階において、前記バンドパスフィルタ段階により通過された信号をサンプリングしてデジタル化したデジタル出力信号を出力する
請求項１３に記載のスペクトラムアナライズ方法。
【請求項１５】
前記出力段階において、前記周波数スパンが前記基準帯域幅以上の場合に、当該入力信号における前記ローカル信号の周波数に応じて定まる周波数の信号成分として、前記ＡＤ変換段階により出力された前記デジタル出力信号を出力し、前記周波数スパンが前記基準帯域幅未満の場合に、当該入力信号における前記ローカル信号の周波数に応じて定まる帯域内における周波数毎の信号成分として、前記直交変換段階により変換された周波数毎の信号成分を出力する
請求項１４に記載のスペクトラムアナライズ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スペクトラムアナライザシステムおよびスペクトラムアナライズ方法に関する。特に本発明は、入力信号の周波数毎の信号成分を計測するスペクトラムアナライザシステムおよびスペクトラムアナライズ方法に関する。本出願は、下記の日本出願に関連する。文献の参照による組み込みが認められる指定国については、下記の出願に記載された内容を参照により本出願に組み込み、本出願の一部とする。
１．  特願２００６−２２７７０１    出願日  ２００６年８月２４日
【背景技術】
【０００２】
信号の周波数解析をする装置として、スペクトラムアナライザが知られている（例えば、特許文献１参照。）。スペクトラムアナライザは、測定対象となる入力信号と、順次に周波数が変化するローカル信号とを乗算してＩＦ信号を生成し、生成したＩＦ信号における所定の帯域成分をバンドパスフィルタにより通過させる。そして、スペクトラムアナライザは、バンドパスフィルタにより通過させた信号成分をＡＤ変換して、周波数スペクトラム上におけるローカル信号の周波数に応じて定まる各周波数の信号成分として表示する。このようなスペクトラムアナライザにおける周波数方向の分解能は、ＡＤ変換器の直前のバンドパスフィルタの通過帯域により定まる。【０００３】
また、より狭い分解能帯域幅を実現する場合、すなわち、ＡＤ変換器の直前のバンドパスフィルタの通過帯域よりも狭い分解能帯域幅で入力信号の周波数成分を表示する場合、スペクトラムアナライザは、ＡＤ変換後のデジタル信号を更にデジタルフィルタによりフィルタリングし（例えば特許文献２参照。）、または、ＡＤ変換後のデジタル信号をＦＦＴ演算処理する。【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２７２４２５号公報
【特許文献２】特開平９−２５７８４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、デジタルフィルタを用いてより狭い分解能帯域幅で周波数解析をする場合、スペクトラムアナライザは、分解能帯域幅以下の周波数幅（少なくともデジタルフィルタの半値幅の１／２以下）でローカル信号を変化させなければならない。【０００６】
また、広い周波数スパンに亘って信号の周波数解析をする場合、スペクトラムアナライザは、ローカル信号と入力信号とを乗算して得られたＩＦ信号の高次高調波信号をサンプリングしてデータ処理をする。この場合、サンプリングされたＩＦ信号の高次高調波信号の周波数変化は、ローカル信号の周波数変化に対して次数倍の周波数変化となる。例えば、ＩＦ信号の６次高調波信号をサンプリングしてデータ処理する場合、当該６次高調波信号の周波数変化は、ローカル信号の周波数変化の６倍となる。すなわち、この場合において、スペクトラムアナライザは、分解能帯域幅の１／１２以下の周波数幅でローカル信号を変化させなければならない。【０００７】
ここで、ローカル信号を４ＧＨｚ〜８ＧＨｚの範囲で変化させ、６次高調波信号をサンプリングしてデータ処理をする場合、スペクトラムアナライザは、４８ＧＨｚの広い周波数範囲に亘り入力信号を周波数解析することができる。しかし、同時に例えば分解能帯域を１ｋＨｚに設定した場合、スペクトラムアナライザは、４〜８ＧＨｚの範囲を１／１２ｋＨｚの周波数幅でローカル信号を変化させなければならない。すなわち、スペクトラムアナライザは、４〜８ＧＨｚの範囲を１００Ｈｚ以下の分解能で変化させることができるローカル信号発振器を備えなければならない。このような広帯域および高分解能のローカル信号発振器は、回路規模が大きくなってしまう。【０００８】
一方、ＦＦＴ演算処理を用いてより狭い分解能帯域幅で周波数解析をする場合、スペクトラムアナライザは、ローカル信号を細かい周波数単位で変化させなくても、高い分解能帯域幅を得ることができる。しかし、スペクトラムアナライザは、１回のＦＦＴ演算処理により、ＡＤ変換器の直前のバンドパスフィルタの帯域内の信号成分しか出力することができない。従って、広い周波数スパンに亘って信号の周波数解析をする場合、スペクトラムアナライザは、バンドパスフィルタの通過帯域単位で複数回のＦＦＴ演算処理をしなければならない。例えば、５〜４５ＧＨｚの４０ＧＨｚの周波数スパンをＦＦＴ演算により周波数解析する場合、バンドパスフィルタの通過帯域が１０ＭＨｚであれば、スペクトラムアナライザは、４０００（４０ＧＨｚ／１０ＭＨｚ）回のＦＦＴ演算処理を行わなければならない。従って、ＦＦＴ得演算処理を用いてより狭い分解能帯域幅で周波数解析をするスペクトラムアナライザは、広い周波数スパンに亘って周波数解析をする場合には、非常に測定時間が長くなっていた。【０００９】
そこで本発明は、上記の課題を解決することのできるスペクトラムアナライザシステムおよびスペクトラムアナライズ方法を提供することを目的とする。この目的は請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の第１形態においては、入力信号の周波数毎の信号成分を計測するスペクトラムアナライザシステムであって、入力信号を所定の帯域幅毎にサンプリングしてデジタル化したデジタル出力信号を出力するサンプリング部と、サンプリング部により出力されたデジタル出力信号を、単位帯域幅の周波数毎の信号成分に変換する変換部と、入力信号の周波数毎の信号成分の計測結果を出力する周波数範囲である周波数スパンが予め定められた基準帯域幅以上の場合に、サンプリング部により出力されたデジタル出力信号を出力し、周波数スパンが基準帯域幅未満の場合に、変換部により変換された周波数毎の信号成分を出力する出力部とを備えるスペクトラムアナライザシステムを提供する。【００１１】
本発明の第２形態においては、入力信号の周波数毎の信号成分を計測するスペクトラムアナライザシステムであって、入力信号を所定の帯域幅毎にサンプリングしてデジタル化したデジタル出力信号を出力するサンプリング部と、入力信号の周波数毎の信号成分の計測結果を出力する周波数範囲である周波数スパンが、予め定められた基準帯域幅以上の場合に、サンプリング部により出力されたデジタル出力信号を平均化する平均化部とを備えるスペクトラムアナライザシステムを提供する。【００１２】
本発明の第３形態においては、入力信号の周波数毎の信号成分を計測するスペクトラムアナライズ方法であって、入力信号を所定の帯域幅毎にサンプリングしてデジタル化したデジタル出力信号を出力するＡＤ変換段階と、ＡＤ変換段階により出力されたデジタル出力信号を、少なくとも基準帯域幅より狭い単位帯域幅の周波数毎の信号成分に変換する直交変換段階と、周波数スパンが基準帯域幅以上の場合に、ＡＤ変換段階により出力されたデジタル出力信号を出力し、周波数スパンが基準帯域幅未満の場合に、直交変換段階により変換された周波数毎の信号成分を出力する出力段階とを備えるスペクトラムアナライズ方法を提供する。【００１３】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係るスペクトラムアナライザシステム１０の構成を示す。
【図２】設定値入力画面６２および測定結果出力画面６４の一例を示す。
【図３】スペクトラムアナライザシステム１０による処理フローの一例を示す。
【図４】本発明の実施形態に係るコンピュータ１９００のハードウェア構成の一例を示す。
【符号の説明】
【００１５】
１０・・・スペクトラムアナライザシステム、２２・・・ローカル信号発生部、２４・・・乗算部、２６・・・バンドパスフィルタ、２８・・・ＡＤ変換部、３０・・・記憶部、３２・・・周波数成分変換部、３３・・・デジタルフィルタ部、３４・・・平均化部、３６・・・出力部、３８・・・設定値入力部、４０・・・制御部、５２・・・装置本体、５４・・・制御基板、５６・・・コンピュータ、６２・・・設定値入力画面、６４・・・測定結果出力画面、７２・・・周波数スパン入力ボックス、７４・・・開始周波数入力ボックス、７６・・・終了周波数入力ボックス、７８・・・単位帯域幅入力ボックス、８２・・・グリッド、８４・・・グラフ、１９００・・・コンピュータ、２０００・・・ＣＰＵ、２０１０・・・ＲＯＭ、２０２０・・・ＲＡＭ、２０３０・・・通信インターフェイス、２０４０・・・ハードディスクドライブ、２０５０・・・フレキシブルディスク・ドライブ、２０６０・・・ＣＤ−ＲＯＭドライブ、２０７０・・・入出力チップ、２０７５・・・グラフィック・コントローラ、２０８０・・・表示装置、２０８２・・・ホスト・コントローラ、２０８４・・・入出力コントローラ、２０９０・・・フレキシブルディスク、２０９５・・・ＣＤ−ＲＯＭ
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。【００１７】
図１は、本実施形態に係るスペクトラムアナライザシステム１０の構成を示す。スペクトラムアナライザシステム１０は、測定対象となる入力信号の周波数毎の信号成分を計測する。スペクトラムアナライザシステム１０は、ローカル信号発生部２２と、乗算部２４と、バンドパスフィルタ２６と、ＡＤ変換部２８と、記憶部３０と、周波数成分変換部３２と、デジタルフィルタ部３３と、平均化部３４と、出力部３６と、設定値入力部３８と、制御部４０とを備える。【００１８】
ローカル信号発生部２２は、周波数が順次変化するローカル信号を発生する。ローカル信号発生部２２は、一例として、ローカル信号の周波数を、計測する周波数範囲に応じて定まる範囲において所定の周波数間隔で変化させてよい。【００１９】
乗算部２４は、測定対象となる入力信号と、ローカル信号発生部２２により出力されたローカル信号とを乗算した合成信号を出力する。すなわち、乗算部２４は、入力信号を、ローカル信号の周波数分、周波数シフトした合成信号を出力する。バンドパスフィルタ２６は、乗算部２４により出力された合成信号を入力し、当該合成信号の所定の周波数帯域を通過させる。すなわち、バンドパスフィルタ２６は、ローカル信号の周波数と当該バンドパスフィルタ２６の通過帯域とにおいて定まる周波数帯域に含まれる入力信号の信号成分を、出力する。【００２０】
ＡＤ変換部２８は、本発明に係るサンプリング部の一例であり、バンドパスフィルタ２６により通過された信号をサンプリングしてデジタル化したデジタル出力信号を出力する。記憶部３０は、ＡＤ変換部２８が出力したデジタル出力信号を記憶する。記憶部３０は、一例として、ＡＤ変換部２８によりサンプリングされたデジタル出力信号を、サンプリング時のローカル信号の周波数に応じた入力信号における周波数と対応させて、記憶してよい。【００２１】
周波数成分変換部３２は、本発明に係る変換部の一例であり、入力信号の周波数毎の信号成分の計測結果を出力する周波数範囲である周波数スパンが、予め定められた基準帯域幅未満の場合に、ＡＤ変換部２８により出力されたデジタル出力信号を、少なくとも基準帯域幅より狭い単位帯域幅の周波数毎の信号成分に変換する。ここで、一例として、入力信号における５ＧＨｚ〜４５ＧＨｚの信号成分を１００ｋＨｚ毎に計測する場合であれば、周波数スパンは、４０ＧＨｚ（＝４５ＧＨｚ−５ＧＨｚ）となり、単位帯域幅は、１００ｋＨｚとなる。すなわち、単位帯域幅は、周波数解析結果を表示する周波数方向の分解能帯域幅となる。また、基準帯域幅は、一例として、バンドパスフィルタ２６の通過帯域幅と略同一であってよい。【００２２】
周波数成分変換部３２は、一例として、ＡＤ変換部２８により出力されたデジタル出力信号をフーリエ変換（例えば、高速フーリエ変換）することにより、少なくとも基準帯域幅より狭い単位帯域幅の周波数毎の信号成分に変換してよい。また、周波数成分変換部３２は、一例として、ローカル信号の周波数が一定とされている状態においてサンプリングされた所定期間分のデジタル出力信号を、少なくとも基準帯域幅より狭い単位帯域幅の周波数毎の信号成分に変換してよい。また、基準帯域幅がバンドパスフィルタ２６の帯域幅よりも広い場合であって、周波数スパンがバンドパスフィルタ２６よりも広く、基準帯域幅未満である場合、周波数成分変換部３２は、周波数スパンの全領域に亘ってフーリエ変換するために、ローカル信号の周波数をバンドパスフィルタ２６の通過帯域単位で変化させて複数回のフーリエ変換処理を行ってよい。以上により周波数成分変換部３２は、ローカル信号の周波数に応じて定まる周波数を中心とし、バンドパスフィルタ２６の通過帯域に応じて定まる帯域に含まれる入力信号における信号成分を、バンドパスフィルタ２６の通過帯域よりも狭い単位帯域幅の周波数毎の信号成分とすることができる。なお、例えば、周波数成分変換部３２は、分解能帯域幅（単位帯域幅）が予め定められた帯域幅未満の場合に、記憶部３０に記憶されているデジタル出力信号を、基準帯域幅以下の周波数毎の信号成分に変換してもよい。【００２３】
デジタルフィルタ部３３は、周波数スパンが基準帯域幅以上の場合に、ＡＤ変換部２８により出力されたデジタル出力信号における予め定められた周波数帯域の信号成分を通過させる。デジタルフィルタ部３３の通過帯域幅は、少なくともバンドパスフィルタ２６の通過帯域より狭い。これにより、デジタルフィルタ部３３は、ローカル信号の周波数に応じて定まる周波数を中心とし、当該デジタルフィルタ部３３の通過帯域に応じて定まる単位に含まれる入力信号における信号成分を出力することができる。なお、当該デジタルフィルタ部３３により通過されたデジタル信号を測定結果として出力した場合における単位帯域幅（分解能帯域幅）は、当該デジタルフィルタ部３３の通過帯域幅に応じて定まる。【００２４】
平均化部３４は、周波数スパンが基準帯域幅以上の場合に、ＡＤ変換部２８により出力されたデジタル出力信号を平均化する。平均化部３４は、一例として、ローカル信号の周波数が一定とされている状態においてサンプリングされた所定期間分のデジタル出力信号を、時間方向に平均化してよい。周波数成分変換部３２は、一定とされたローカル信号の周波数に応じて定まる周波数を中心とし、バンドパスフィルタ２６の通過帯域に応じて定まる帯域に含まれる入力信号における信号成分を、平均化することができる。平均化部３４は、一例として、所定タップ数のデジタルフィルタであってよい。【００２５】
出力部３６は、周波数スパンが基準帯域幅以上の場合に、当該入力信号におけるローカル信号の周波数に応じて定まる周波数の信号成分として、デジタルフィルタ部３３により通過されたデジタル出力信号を出力する。これに代えて、出力部３６は、周波数スパンが基準帯域幅以上の場合に、当該入力信号におけるローカル信号の周波数に応じて定まる周波数の信号成分として、ＡＤ変換部２８により出力されたデジタル出力信号を記憶部３０から読み出して出力してよい。更にこれに代えて、出力部３６は、周波数スパンが基準帯域幅以上の場合に、当該入力信号におけるローカル信号の周波数に応じて定まる周波数の信号成分として、平均化部３４により平均化されたデジタル出力信号を出力してよい。この場合において、出力部３６は、一例として、Ｘ軸に周波数、Ｙ軸に信号レベルを表したグリッド上に、デジタル出力信号をプロットして表示してよい。【００２６】
また、出力部３６は、周波数スパンが基準帯域幅未満の場合に、当該入力信号におけるローカル信号の周波数に応じて定まる帯域内における周波数毎の信号成分として、周波数成分変換部３２により変換された周波数毎の信号成分を出力する。この場合において、出力部３６は、一例として、Ｘ軸に周波数、Ｙ軸に信号レベルを表したグリッド上に、周波数成分変換部３２により変換された周波数毎の信号成分をプロットして表示してよい。【００２７】
設定値入力部３８は、各部に設定される設定値を入力する。設定値入力部３８は、一例として、入力信号の周波数毎の信号成分を測定する周波数範囲である測定周波数範囲（周波数スパン）、入力信号の周波数毎の信号成分の計測結果を出力する単位帯域幅（周波数方向の分解能）、入力信号の周波数毎の信号成分を測定する周波数範囲における最低周波数である開始周波数、入力信号の周波数毎の信号成分を測定する周波数範囲における最高周波数である終了周波数を、入力してよい。【００２８】
制御部４０は、当該スペクトラムアナライザシステム１０の全体を制御する。制御部４０は、一例として、単位帯域幅、開始周波数および終了周波数（周波数スパン）等の設定値に応じて、ローカル信号発生部２２から出力されるローカル信号の周波数を順次に変更する制御をしてよい。すなわち、制御部４０は、バンドパスフィルタ２６を通過した信号成分に、設定値入力部３８への設定値に応じた入力信号の信号成分が含まれるように、ローカル信号発生部２２により出力されるローカル信号の最低周波数、最高周波数および周波数変更間隔を制御してよい。制御部４０は、周波数スパンが基準帯域幅以上の場合、単位帯域幅（分解能帯域幅）に応じた周波数幅によりローカル信号の周波数を変化させ、周波数スパンが基準帯域幅未満の場合、バンドパスフィルタ２６の通過帯域幅に応じた周波数幅によりローカル信号の周波数を変化させる。さらに、制御部４０は、一例として、設定された周波数スパンと、予め定められた基準帯域幅（一例として、バンドパスフィルタ２６の通過帯域幅）未満であるか否かを判断し、その判断結果を周波数成分変換部３２、デジタルフィルタ部３３、平均化部３４および出力部３６に通知してよい。【００２９】
以上のような構成のスペクトラムアナライザシステム１０は、周波数スパンが基準帯域幅以上の場合には、ローカル信号を単位帯域幅に応じた周波数幅により変化させて、デジタルフィルタ部３３を通過したデジタル出力信号（又は、平均化部３４若しくはバンドパスフィルタ２６から出力されたデジタル出力信号）を測定結果として出力する。これに対して、スペクトラムアナライザシステム１０は、周波数スパンが基準帯域幅未満の場合には、ローカル信号をバンドパスフィルタ２６の通過帯域幅に応じた周波数幅により変化させて、周波数成分変換部３２により出力された周波数毎の信号成分を測定結果として出力する。これにより、スペクトラムアナライザシステム１０によれば、ローカル信号発生部２２を簡易な構成とし、さらに、周波数成分変換部３２による例えば高速フーリエ変換の回数を少なくして測定処理を高速に完了することができる。【００３０】
例えば、周波数成分変換部３２が１０ＭＨｚの周波数範囲を高速フーリエ変換演（ＦＦＴ）演算する場合、ローカル信号発生部２２は、１０ＭＨｚ間隔でローカル信号の周波数を変化させればよい。また、ローカル信号発生部２２が４〜８ＧＨｚのローカル信号を発生でき、さらに、乗算部２４から出力された合成信号の６次高調波信号までＡＤ変換部２８によりサンプリングできる場合であれば、ローカル信号発生部２２は、（１０／６）ＭＨｚ間隔でローカル信号の周波数を変化させればよい。【００３１】
また、基準帯域幅が１００ＭＨｚである場合、出力部３６は、周波数スパンが１００ＭＨｚ以上であれば、周波数成分変換部３２によりＦＦＴ演算を行わずに、デジタルフィルタ部３３を通過したデジタル出力信号を出力する。この場合において、デジタルフィルタ部３３により通過される帯域幅（分解能帯域幅）を最小１００ｋＨｚまで設定できるとすれば、ローカル信号発生部２２は、１００ｋＨｚ間隔でローカル信号の周波数を変化させればよい。また、ローカル信号発生部２２が４〜８ＧＨｚのローカル信号を発生でき、さらに、乗算部２４から出力された合成信号の６次高調波信号までＡＤ変換部２８によりサンプリングできる場合であれば、ローカル信号発生部２２は、約８．３ｋＨ（＝１００ｋＨｚ／１２）間隔でローカル信号の周波数を変化させればよい。【００３２】
また、このような構成のスペクトラムアナライザシステム１０は、一例として、装置本体５２と、制御基板５４と、コンピュータ５６とを備えてよい。装置本体５２は、スペクトラムアナライザシステム１０における本体として機能し、信号入力端子、操作部等が設けられる。更に、装置本体５２は、内部に、ローカル信号発生部２２と、乗算部２４と、バンドパスフィルタ２６とを含む。【００３３】
制御基板５４は、ＡＤ変換部２８と、記憶部３０と、周波数成分変換部３２と、デジタルフィルタ部３３と、平均化部３４と、制御部４０とが設けられ、装置本体５２に対して接続されることにより装置本体５２と一体的に機能する。コンピュータ５６は、例えばＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）等のインターフェイスを介して制御基板５４と接続される。コンピュータ５６は、当該コンピュータ５６を出力部３６および設定値入力部３８として機能させるプログラムがインストールされており、スペクトラムアナライザシステム１０の一部として機能する場合に、これらプログラムを実行する。また、周波数成分変換部３２は、制御基板５４に設けられることに代えて、コンピュータ５６の一機能として実現されてよい。【００３４】
図２は、設定値入力画面６２および測定結果出力画面６４の一例を示す。設定値入力部３８は、一例として、コンピュータ５６のモニタ上に設定値入力画面６２を表示し、当該設定値入力画面６２を介して利用者からの設定値を入力してよい。設定値入力部３８は、一例として、利用者による周波数スパンの設定を受け付ける周波数スパン入力ボックス７２と、利用者による開始周波数の設定を受け付ける開始周波数入力ボックス７４と、利用者による終了周波数の設定を受け付ける終了周波数入力ボックス７６と、利用者による単位帯域幅の入力を受け付ける単位帯域幅入力ボックス７８とを、設定値入力画面６２上に表示してよい。そして、設定値入力部３８は、一例として、これらのボックスを介して設定値を入力してよい。【００３５】
出力部３６は、一例として、コンピュータ５６のモニタ上に測定結果出力画面６４を表示し、当該測定結果出力画面６４を介して利用者に対して測定結果を出力してよい。出力部３６は、一例として、Ｘ軸に周波数、Ｙ軸に信号レベルを表したグリッド８２上に測定結果を示すグラフ８４がプロットされた測定結果出力画面６４を、表示してよい。【００３６】
この場合において、周波数スパンが基準帯域幅以上であれば、出力部３６は、一例として、グリッド８２上における、当該デジタル出力信号のサンプリング時におけるローカル信号の周波数に応じて定まる周波数位置に、デジタルフィルタ部３３により通過されたデジタル出力信号の信号レベル（対応するデジタル出力信号の信号レベルまたは平均化部３４により平均化されたデジタル出力信号の信号レベルであってもよい。）をプロットしてよい。また、周波数スパンが基準帯域幅未満であれば、出力部３６は、一例として、グリッド８２上における、入力信号におけるローカル信号の周波数に応じて定まる帯域内における各周波数位置に、周波数成分変換部３２から読み出された周波数毎の信号成分の信号レベルをプロットしてよい。【００３７】
図３は、スペクトラムアナライザシステム１０による処理フローの一例を示す。まず、設定値入力部３８は、周波数スパン、単位帯域幅、開始周波数および終了周波数等の設定値を入力する（Ｓ１１）。次に、制御部４０は、入力した設定値に基づき、ローカル信号発生部２２により出力されるローカル信号の最低周波数、最高周波数および変更周波数間隔を算出する。そして、制御部４０は、ローカル信号の周波数を、最低周波数から最高周波数まで周波数変更間隔毎に順次に変化させ、ローカル信号の各周波数においてステップＳ１３からＳ１７までの測定処理を行う（Ｓ１２、Ｓ１８）。【００３８】
ステップＳ１３において、ローカル信号発生部２２は、制御部４０により設定された周波数のローカル信号を出力し、乗算部２４は、入力信号と当該周波数のローカル信号とを乗算した合成信号を出力し、バンドパスフィルタ２６は、合成信号における所定の周波数帯域の信号成分を通過する。そして、ＡＤ変換部２８は、バンドパスフィルタ２６により通過された信号を、所定期間、サンプリングしてデジタル化し、記憶部３０は、ＡＤ変換部２８により出力されたデジタル出力信号を順次に記憶する。【００３９】
ステップＳ１３により記憶部３０は、ローカル信号の周波数に応じて定まる周波数を中心とし、バンドパスフィルタ２６の通過帯域に応じて定まる帯域に含まれる入力信号における信号成分を、所定サンプル期間分、記憶することができる。なお、ステップ１３において、ＡＤ変換部２８は、周波数スパンが基準帯域幅以上の場合におけるローカル信号の周波数が同一の合成信号をサンプルする期間よりも、周波数スパンが基準帯域幅未満の場合における、ローカル信号の周波数が同一の合成信号をサンプル期間が長くしてよい。これにより、ＡＤ変換部２８は、バンドパスフィルタ２６の通過帯域内の信号成分を更に詳細に周波数毎の信号成分に変換した場合であっても、精度のよい信号成分を出力することができる。【００４０】
次に、制御部４０は、周波数スパンが基準帯域幅（例えば、バンドパスフィルタ２６の通過帯域幅）以上か否かを判断する（Ｓ１５）。周波数スパンが基準帯域幅以上であると判断された場合（Ｓ１５のＹｅｓ）、出力部３６は、当該入力信号におけるローカル信号の周波数に応じて定まる周波数の信号成分として、デジタルフィルタ部３３を通過したデジタル出力信号、ＡＤ変換部２８により出力されたデジタル出力信号を記憶部３０から読み出す、または、平均化されたデジタル出力信号を平均化部３４から読み出す（Ｓ１６）。【００４１】
また、周波数スパンが基準帯域幅未満であると判断された場合（Ｓ１５のＮｏ）、周波数成分変換部３２は、ＡＤ変換部２８により出力されたデジタル出力信号を、例えばＦＦＴ（高速フーリエ変換）演算して、基準帯域幅より狭い帯域幅（例えば単位帯域幅）の周波数毎の信号成分に変換する。そして、出力部３６は、当該入力信号におけるローカル信号の周波数に応じて定まる帯域内における周波数毎の信号成分として、周波数毎の信号成分を周波数成分変換部３２から読み出す（Ｓ１７）。【００４２】
Ｓ１２〜Ｓ１８の処理が最高周波数まで完了すると（Ｓ１８）、次に、出力部３６は、測定結果を出力する（Ｓ１９）。例えば、出力部３６は、周波数スペクトラムを、モニタ上に表示する。さらに、出力部３６は、表示をした後に、処理をステップＳ１２に戻してよい。これにより、出力部３６は、入力信号の周波数毎の信号成分を、時系列に計測することができる。【００４３】
以上のステップＳ１１〜Ｓ１９を実行することにより、スペクトラムアナライザシステム１０によれば、高速で簡易な構成により、広い周波数スパンに亘り且つ狭い分解能帯域幅で入力信号を周波数解析することができる。【００４４】
図４は、本実施形態に係るコンピュータ１９００のハードウェア構成の一例を示す。本実施形態に係るコンピュータ１９００は、ホスト・コントローラ２０８２により相互に接続されるＣＰＵ２０００、ＲＡＭ２０２０、グラフィック・コントローラ２０７５、及び表示装置２０８０を有するＣＰＵ周辺部と、入出力コントローラ２０８４によりホスト・コントローラ２０８２に接続される通信インターフェイス２０３０、ハードディスクドライブ２０４０、及びＣＤ−ＲＯＭドライブ２０６０を有する入出力部と、入出力コントローラ２０８４に接続されるＲＯＭ２０１０、フレキシブルディスク・ドライブ２０５０、及び入出力チップ２０７０を有するレガシー入出力部とを備える。【００４５】
ホスト・コントローラ２０８２は、ＲＡＭ２０２０と、高い転送レートでＲＡＭ２０２０をアクセスするＣＰＵ２０００及びグラフィック・コントローラ２０７５とを接続する。ＣＰＵ２０００は、ＲＯＭ２０１０及びＲＡＭ２０２０に格納されたプログラムに基づいて動作し、各部の制御を行う。グラフィック・コントローラ２０７５は、ＣＰＵ２０００等がＲＡＭ２０２０内に設けたフレーム・バッファ上に生成する画像データを取得し、表示装置２０８０上に表示させる。これに代えて、グラフィック・コントローラ２０７５は、ＣＰＵ２０００等が生成する画像データを格納するフレーム・バッファを、内部に含んでもよい。【００４６】
入出力コントローラ２０８４は、ホスト・コントローラ２０８２と、比較的高速な入出力装置である通信インターフェイス２０３０、ハードディスクドライブ２０４０、ＣＤ−ＲＯＭドライブ２０６０を接続する。通信インターフェイス２０３０は、ネットワークを介して他の装置と通信する。ハードディスクドライブ２０４０は、コンピュータ１９００内のＣＰＵ２０００が使用するプログラム及びデータを格納する。ＣＤ−ＲＯＭドライブ２０６０は、ＣＤ−ＲＯＭ２０９５からプログラム又はデータを読み取り、ＲＡＭ２０２０を介してハードディスクドライブ２０４０に提供する。【００４７】
また、入出力コントローラ２０８４には、ＲＯＭ２０１０と、フレキシブルディスク・ドライブ２０５０、及び入出力チップ２０７０の比較的低速な入出力装置とが接続される。ＲＯＭ２０１０は、コンピュータ１９００が起動時に実行するブート・プログラムや、コンピュータ１９００のハードウェアに依存するプログラム等を格納する。フレキシブルディスク・ドライブ２０５０は、フレキシブルディスク２０９０からプログラム又はデータを読み取り、ＲＡＭ２０２０を介してハードディスクドライブ２０４０に提供する。入出力チップ２０７０は、フレキシブルディスク・ドライブ２０５０や、例えばパラレル・ポート、シリアル・ポート、キーボード・ポート、マウス・ポート等を介して各種の入出力装置を接続する。【００４８】
ＲＡＭ２０２０を介してハードディスクドライブ２０４０に提供されるプログラムは、フレキシブルディスク２０９０、ＣＤ−ＲＯＭ２０９５、又はＩＣカード等の記録媒体に格納されて利用者によって提供される。プログラムは、記録媒体から読み出され、ＲＡＭ２０２０を介してコンピュータ１９００内のハードディスクドライブ２０４０にインストールされ、ＣＰＵ２０００において実行される。【００４９】
コンピュータ１９００にインストールされ、コンピュータ１９００をスペクトラムアナライザシステム１０の一部として機能させるプログラムは、出力モジュールと、設定値入力モジュールとを備える。これに加えて、当該プログラムは、周波数成分変換モジュールを更に備えてよい。これらのプログラム又はモジュールは、ＣＰＵ２０００等に働きかけて、コンピュータ１９００を、出力部３６、設定値入力部３８、周波数成分変換部３２としてそれぞれ機能させる。【００５０】
以上に示したプログラム又はモジュールは、外部の記憶媒体に格納されてもよい。記憶媒体としては、フレキシブルディスク２０９０、ＣＤ−ＲＯＭ２０９５の他に、ＤＶＤやＣＤ等の光学記録媒体、ＭＯ等の光磁気記録媒体、テープ媒体、ＩＣカード等の半導体メモリ等を用いることができる。また、専用通信ネットワークやインターネットに接続されたサーバシステムに設けたハードディスク又はＲＡＭ等の記憶装置を記録媒体として使用し、ネットワークを介してプログラムをコンピュータ１９００に提供してもよい。【００５１】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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