(57)【要約】【課題】被測定信号の周波数を高精度に短時間で測定する。【解決手段】被測定信号の周波数を第１の精度で測定する第１測定部１１０と、第１測定部１１０で測定した第１周波数に所定の混合周波数を加算した周波数の可変周波数信号を生成する信号生成部１２０と、被測定信号と可変周波数信号とを混合して混合信号を生成する混合部１３０と、混合信号の周波数を第１の精度よりも高い第２の精度で測定する第２測定部１４０と、第１測定部が測定した被測定信号の周波数に基づいて可変周波数信号の周波数を制御すると共に、第１測定部が測定した周波数と第２測定部が測定した周波数とに基づいて被測定信号の周波数を算出する制御部１５０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定信号の周波数を第１の精度で測定する第１測定部と、
前記第１測定部で測定した第１周波数に所定の混合周波数を加算した周波数の可変周波数信号を生成する信号生成部と、
前記被測定信号と前記可変周波数信号とを混合して混合信号を生成する混合部と、
前記混合信号の周波数を前記第１の精度よりも高い第２の精度で測定する第２測定部と、
前記第１測定部が測定した前記被測定信号の周波数に基づいて前記可変周波数信号の周波数を制御すると共に、前記第１測定部が測定した周波数と前記第２測定部が測定した周波数とに基づいて前記被測定信号の周波数を算出する制御部と
を備える周波数測定装置。
【請求項２】
前記第２測定部は、
前記混合信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換部と、
前記混合信号から前記混合周波数の信号を除去した信号の回転ベクトルを生成する回転ベクトル生成部と、
前記回転ベクトルに基づいて前記混合信号の角速度を算出する角速度算出部と
を有する請求項１に記載の周波数測定装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第２測定部が測定した前記混合信号の周波数が、所定の周波数範囲外である場合に、前記可変周波数信号の周波数を変更するべく制御する請求項１又は２に記載の周波数測定装置。
【請求項４】
複数の前記第１測定部、複数の前記混合部及び複数の前記第２測定部を備え、
前記制御部は、前記複数の第１測定部のうちの少なくとも１つが測定した複数の前記被測定信号の周波数に基づいて、前記可変周波数信号の周波数を制御すると共に、前記複数の第１測定部のうちの少なくとも１つが測定した周波数及び前記複数の混合信号の周波数に基づいて前記複数の被測定信号の周波数を算出する請求項１から３のいずれか一項に記載の周波数測定装置。
【請求項５】
前記可変周波数信号を逓倍する逓倍部をさらに備え、
前記複数の混合部のうちの少なくとも１つが、前記複数の被測定信号のうちの少なくとも１つと前記逓倍部が逓倍した可変周波数信号とを混合する請求項４に記載の周波数測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号の周波数を測定する周波数測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水晶振動子の発振周波数の変動量を高い精度で測定する周波数測定装置が知られている。例えば、従来の周波数測定装置においては、入力された被測定信号が基準クロックによりサンプリングされ、サンプリングされた信号の周波数と基準となる周波数との差に相当する角速度で回転する回転ベクトルの角速度を検出することにより、周波数の変動量が検出される（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２４９７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の周波数測定装置においては、周波数の変動量を測定することを目的としていたので、入力される信号の周波数が既知であることが前提とされていた。具体的には、既知の周波数と変動成分を含む被測定信号の周波数とを比較することにより、高い精度で周波数の変動量を測定することができていた。
【０００５】
ところが、被測定信号の周波数が既知でない場合に高い精度で周波数を測定しようとすると、被測定信号の周波数に対して必要以上に高い周波数の基準クロックでサンプリングしてデジタルデータに変換した後に、長時間に渡ってデータを解析する必要があった。その結果、データの解析には比較的大量のメモリが必要であると共に、周波数の測定に長時間を要するという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明はこれらの点を鑑みてなされたものであり、発振信号の逓倍信号を出力することができる発振器の回路規模を小さくし、小型化とコストダウンを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、被測定信号の周波数を第１の精度で測定する第１測定部と、第１測定部で測定した第１周波数に所定の混合周波数を加算した周波数の可変周波数信号を生成する信号生成部と、被測定信号と可変周波数信号とを混合して混合信号を生成する混合部と、混合信号の周波数を第１の精度よりも高い第２の精度で測定する第２測定部と、第１測定部が測定した被測定信号の周波数に基づいて可変周波数信号の周波数を制御すると共に、第１測定部が測定した周波数と第２測定部が測定した周波数とに基づいて被測定信号の周波数を算出する制御部とを備える周波数測定装置を提供する。
【０００８】
第２測定部は、混合信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換部と、混合信号から加算信号を除去した信号の回転ベクトルを生成する回転ベクトル生成部と、回転ベクトルに基づいて混合信号の角速度を算出する角速度算出部とを有してもよい。上記の制御部は、第２測定部が測定した混合信号の周波数が、所定の周波数範囲外である場合に、可変周波数信号の周波数を変更するべく制御してもよい。
【０００９】
上記の周波数測定装置は、複数の第１測定部、複数の混合部及び複数の第２測定部を備え、制御部は、複数の第１測定部のうちの少なくとも１つが測定した複数の被測定信号の周波数に基づいて可変周波数信号の周波数を制御すると共に、複数の第１測定部のうちの少なくとも１つが測定した周波数及び複数の混合信号の周波数に基づいて複数の被測定信号の周波数を算出してもよい。
【００１０】
複数の第２測定部を備える上記の周波数測定装置は、可変周波数信号を逓倍する逓倍部をさらに備え、複数の混合部のうちの少なくとも１つが、複数の被測定信号のうちの少なくとも１つと逓倍部が逓倍した可変周波数信号とを混合してもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、被測定信号の周波数を短時間で高精度に測定することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態の周波数測定装置の構成を示す。
【図２】第１測定部の構成例を示す。
【図３】第２測定部の構成例を示す。
【図４】回転ベクトル生成部の構成例を示す。
【図５】回転ベクトルの一例を示す。
【図６】第２測定部の他の構成例を示す。
【図７】第２の実施形態の周波数測定装置の構成例を示す。
【図８】第３の実施形態の周波数測定装置の構成例を示す。
【図９】第４の実施形態の周波数測定装置の構成例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜第１の実施形態＞
［周波数測定装置１００の構成］
図１は、第１の実施形態の周波数測定装置１００の構成を示す。周波数測定装置１００は、第１測定部１１０、信号生成部１２０、混合部１３０、第２測定部１４０及び制御部１５０を備える。
【００１４】
第１測定部１１０は、被測定信号の周波数ｆ１を第１の精度で測定して、測定結果としてｆ１’を出力する。第１測定部１１０は、被測定信号の周波数を高い精度で測定することよりも、短時間で被測定信号の概略の周波数を測定することを優先する。第１測定部１１０は、例えば被測定信号の周波数の０．０１ｐｐｍの精度で被測定信号を測定する。具体的には、被測定信号の周波数が１００ＭＨｚである場合に、第１測定部１１０は１Ｈｚの分解能で測定してよい。
【００１５】
信号生成部１２０は、第１測定部１１０が測定した周波数ｆ１’に所定の混合周波数ｆｍを加算した周波数ｆ２＝ｆ１’＋ｆｍの可変周波数信号を生成する。信号生成部１２０は、例えば周波数シンセサイザであり、入力された信号に応じた周波数の信号を生成する。後述するように、信号生成部１２０は制御部１５０の制御を受けて、生成する可変周波数信号の周波数を選択する。
【００１６】
混合部１３０は、被測定信号と信号生成部１２０が生成した可変周波数信号とを混合して混合信号を生成する。具体的には、混合部１３０は、被測定信号と可変周波数信号を乗算する。例えば、被測定信号がｓｉｎω１ｔで表され、可変周波数信号がｓｉｎω２ｔで表される場合に、混合部１３０は、ｓｉｎω１ｔ・ｓｉｎω２ｔ＝（１／２）ｃｏｓ（ω１−ω２）ｔ−（１／２）ｃｏｓ（ω１＋ω２）ｔで表される信号を生成する。すなわち、混合部１３０は、被測定信号の周波数と可変周波数信号の周波数との差の周波数に等しい信号、及び、被測定信号の周波数と可変周波数信号の周波数との和の周波数に等しい信号を生成する。ただし、ω１＝２πｆ１、ω２＝２πｆ２である。
【００１７】
第２測定部１４０は、混合信号の周波数を第１の精度よりも高い第２の精度で測定する。具体的には、第２測定部１４０は、混合部１３０が生成する信号のうち、被測定信号の周波数と可変周波数信号の周波数との差の周波数に等しい信号の周波数を第１測定部１１０よりも高い精度で測定する。
【００１８】
制御部１５０は、第１測定部１１０が測定した被測定信号の周波数に基づいて、可変周波数信号の周波数を制御する。具体的には、制御部１５０は、第１測定部１１０が第１の精度で測定した被測定信号の周波数に対して所定の混合周波数ｆｍだけ高い周波数の可変周波数信号を信号生成部１２０に生成させる。制御部１５０は、被測定信号の周波数に対して混合周波数ｆｍだけ低い周波数の可変周波数信号を信号生成部１２０に生成させてもよい。
【００１９】
ここで、混合周波数ｆｍは、被測定信号の周波数ｆ１に対して十分に小さい。すなわち、ｆ１＜＜ｆｍである。例えば、混合周波数ｆｍは被測定信号の周波数ｆ１の１０分の１より小さいことが好ましく、被測定信号の周波数ｆ１の１００分の１より小さいことが好ましい。一例として、被測定信号の周波数ｆ１が１００ＭＨｚである場合に、混合周波数ｆｍは４５０ＫＨｚである。
【００２０】
さらに、制御部１５０は、第１測定部１１０が測定した周波数ｆ１’及び第２測定部１４０が測定した周波数に基づいて被測定信号の周波数を算出する。具体的には、制御部１５０は、第１測定部１１０が測定した周波数ｆ１’に、混合周波数ｆｍと第２測定部１４０が測定した周波数との差分を加算することにより、被測定信号の周波数を算出する。
【００２１】
例えば、制御部１５０は、第１測定部１１０が測定した周波数が１０１ＭＨｚであり、混合周波数ｆｍが４５０ＫＨｚ（４５００００．００００Ｈｚ）であり、第２測定部１４０が測定した周波数が４５００００．００４５Ｈｚである場合に、制御部１５０は、非測定信号の周波数を１０１ＭＨｚ＋（４５００００．００４５Ｈｚ−４５００００．００００Ｈｚ）＝１０１００００００．００４５Ｈｚと算出する。
【００２２】
制御部１５０は、第２測定部１４０が測定した混合信号の周波数が、所定の周波数範囲外である場合に、可変周波数信号の周波数を変更するべく制御してもよい。例えば、混合周波数ｆｍが４５０ＫＨｚであるにもかかわらず第２測定部１４０が測定した混合信号の周波数が４５０ＫＨｚ±１０ＫＨｚの範囲に入っていない場合には、第１測定部１１０で測定した結果に誤りが生じているか、被測定信号の周波数が変化したかのいずれかであると考えられる。そこで、制御部１５０は、混合信号の周波数が４５０ＫＨｚ±１０ＫＨｚの範囲に入るように、第１測定部１１０において被測定信号の周波数を再測定した結果に基づいて可変周波数信号の周波数を変更した後に、再び第２測定部１４０に測定をさせてよい。
【００２３】
［第２測定部１４０における周波数測定の方法］
以下、第２測定部１４０における周波数測定の方法の詳細について説明する。信号生成部１２０は、制御部１５０の制御に基づいて、ｆ２＝ｆ１’＋ｆｍの周波数の信号を生成する。第１測定部１１０が被測定信号の周波数ｆ１を１Ｈｚの分解能で測定したｆ１’を得た場合、ｆ２＝ｆ１’＋ｆｍの分解能も１Ｈｚである。したがって、例えばｆ１’＝１００ＭＨｚ±１Ｈｚ、ｆｍ＝４５０ＫＨｚである場合に、ｆ２＝１００ＭＨｚ＋４５０ＫＨｚ±１Ｈｚである。
【００２４】
混合部１３０は、ｆ１＋ｆ２の周波数の信号とｆ１−ｆ２の周波数の信号とを生成する。したがって、Δｆ＝｜ｆ１−ｆ１’｜とすると、混合部１３０は、Δｆ＋ｆｍ及び２ｆ１＋Δｆ＋ｆｍを生成する。
【００２５】
第２測定部１４０は、混合部１３０が生成したｆ１−ｆ２＝Δｆ＋ｆｍの周波数の信号とｆ１＋ｆ２＝２ｆ１＋Δｆ＋ｆｍの周波数の信号のうち、フィルタによってｆ１＋ｆ２の周波数の信号を除去して、ｆ１−ｆ２＝Δｆ＋ｆｍの周波数の信号を第２の精度で測定する。例えば、第２測定部１４０が混合信号の周波数の０．００１ｐｐｍの精度で測定する場合に、第２測定部１４０は、４５０ＫＨｚ×１０−９＝０．００４５Ｈｚ＝４．５ｍＨｚの分解能で混合信号の周波数を測定できる。第２測定部１４０が測定する信号の周波数は、被測定信号の周波数に比べて十分に小さいので、第１測定部１１０が測定する第１の精度よりも高い第２の精度で測定するとしても、短時間で測定することができる。
【００２６】
以上の通り、本実施形態の周波数測定装置１００においては、第１測定部１１０によって被測定信号の概略周波数を測定した後に、第２測定部１４０によって被測定信号の周波数と第１測定部１１０が測定した周波数との差分を高精度で算出する。その結果、周波数測定装置１００は、被測定信号の周波数を短時間で高精度に測定することができる。
【００２７】
［第１測定部１１０の構成］
図２は、第１測定部１１０の構成例を示す。第１測定部１１０は、クロック生成部１１２、サンプリング部１１４、カウント部１１６及び周波数判定部１１８を有する。クロック生成部１１２は、被測定信号をサンプリングするクロックを生成する。クロック生成部１１２は、被測定信号の測定精度に応じた周波数のクロックを生成してよい。
【００２８】
サンプリング部１１４は、クロック生成部１１２が生成したクロックにより入力信号をサンプリングすることで、入力信号の立ち上がりタイミング及び立ち下がりタイミングの少なくとも１つを検出する。例えば、サンプリング部１１４は、入力信号をサンプリングした値がロウレベルからハイレベルに変化したタイミングを立ち上がりタイミングとして検出すると共に、ハイレベルからロウレベルに変化したタイミングを立ち下がりタイミングとして検出する。
【００２９】
カウント部１１６は、隣接する立ち上がりタイミング又は立ち下がりタイミングの間でサンプリング部１１４が入力信号をサンプリングした数をカウントする。例えば、カウント部１１６は、クロック生成部１１２が入力信号の立ち上がりタイミングを検出した時点でクロック生成部１１２のクロック数のカウントを開始し、次にクロック生成部１１２が入力信号の立ち上がりタイミングを検出した時点でのカウント値を出力する。カウント部１１６は、立ち上がりタイミングごとにカウント値を出力してよい。
【００３０】
周波数判定部１１８は、カウント部１１６から取得したカウント値に基づいて、入力信号の周波数を算出する。具体的には、周波数判定部１１８は、クロック生成部１１２が生成するクロックの周期にカウント部１１６から取得したカウント値を乗算することにより入力信号の周期を算出し、算出した周期の逆数を入力信号の周波数として算出する。周波数判定部１１８は、カウント部１１６から取得するカウント値の平均値に基づいて周波数を算出してもよい。
【００３１】
［第２測定部１４０の構成］
図３は、第２測定部１４０の構成例を示す。第２測定部１４０は、クロック生成部１４１、アナログ／デジタル変換部１４２及び回転ベクトル生成部１４３を有する。
【００３２】
クロック生成部１４１は、混合信号をサンプリングするクロックを生成する。クロック生成部１４１は、混合信号の測定精度に応じた周波数のクロックを生成してよい。アナログ／デジタル変換部１４２は、混合信号をクロック生成部１４１が生成したクロックでサンプリングして、混合信号をデジタル信号に変換する。
【００３３】
回転ベクトル生成部１４３は、デジタル変換された混合信号に含まれている周波数ｆｍの混合周波数成分を除去する。回転ベクトル生成部１４３が混合信号から、信号生成部１２０で生成された混合周波数成分を除去することにより、被測定信号の周波数ｆ１と第１測定部１１０が測定した周波数ｆ１’の信号との差分に相当する周波数Δｆの信号が残される。
【００３４】
図４は、回転ベクトル生成部１４３の構成例を示す。回転ベクトル生成部１４３は、乗算部４３２、乗算部４３４、ローパスフィルタ４３６及びローパスフィルタ４３８を有する。混合信号がＡｃｏｓ（ωｄｔ＋θ＋Δωｔ）である場合に、乗算部４３２において混合信号にｃｏｓ（ωｄｔ）が乗算されることにより、Ａｃｏｓ（ωｄｔ＋θ＋Δωｔ）・ｃｏｓ（ωｄｔ）＝（１／２）Ａｃｏｓ（θ＋Δωｔ）＋（１／２）Ａ｛ｃｏｓ（２ωｄｔ）・ｃｏｓ（θ＋Δωｔ）−ｓｉｎ（２ωｄｔ）・ｓｉｎ（θ＋Δωｔ）｝の信号が生成される。当該信号がローパスフィルタ４３６に入力されると、ローパスフィルタ４３６は高周波成分を除去して、（１／２）Ａｃｏｓ（θ＋Δωｔ）を出力する。ここで、Δωは、被測定信号の周波数ｆ１と第１測定部１１０が測定した周波数ｆ１’との差分に相当する角周波数である。
【００３５】
同様に、乗算部４３４において混合信号に−ｓｉｎ（ωｄｔ）が乗算されることにより、Ａｃｏｓ（ωｄｔ＋θ＋Δωｔ）・−ｓｉｎ（ωｄｔ）＝（１／２）Ａｓｉｎ（θ＋Δωｔ）＋（１／２）Ａ｛ｓｉｎ（２ωｄｔ）・ｃｏｓ（θ＋Δωｔ）＋ｃｏｓ（２ωｄｔ）・ｓｉｎ（θ＋Δωｔ）｝の信号が生成される。当該信号がローパスフィルタ４３８に入力されると、ローパスフィルタ４３８は高周波成分を除去して、（１／２）Ａｓｉｎ（θ＋Δωｔ）を出力する。
【００３６】
ここで、（１／２）Ａｃｏｓ（θ＋Δωｔ）及び（１／２）Ａｓｉｎ（θ＋Δωｔ）は、被測定信号と第１測定部１１０が測定した周波数の信号との差分に相当する信号の周波数で回転するベクトルを複素表示したときの実数部分（Ｉ）及び虚数部分（Ｑ）に相当する。
【００３７】
図５は、回転ベクトルの一例を示す。図５における横軸は実数部分を示し、縦軸は虚数部分を示す。回転ベクトルＶは、被測定信号の周波数ｆ１と第１測定部１１０が測定した周波数ｆ１’との差分に対応するΔωの角速度で回転する。角速度算出部１４４は、所定の時間ごとに回転ベクトルの角速度Δωを算出する。
【００３８】
角速度算出部１４４は、回転ベクトルの変化量を算出することで、被測定信号の変化を検出してもよい。角速度算出部１４４は、所定の期間に渡って計測した角速度を平均化することにより、角周波数Δωを算出してもよい。制御部１５０は、角周波数Δωに基づいて被測定信号の周波数ｆ１を算出する。具体的には、制御部１５０は、被測定信号１の周波数をｆ１＝ｆ１’＋Δω／２πにより算出する。
【００３９】
以上の通り、本実施形態の周波数測定装置１００においては、第１測定部１１０によって被測定信号の概略周波数を測定した後に、第２測定部１４０によって被測定信号と第１測定部１１０が測定した周波数の信号との差分に相当する信号の回転ベクトルに基づいて当該信号の角速度を算出する。被測定信号と第１測定部１１０が測定した周波数の信号との差分に相当する信号の周波数が十分に小さいならば、第２測定部１４０は、高い精度の周波数測定を短時間で実行することができる。したがって、周波数測定装置１００が第１測定部１１０による粗い周波数測定と第２測定部１４０による高精度の周波数測定とを２段階で行うことにより、高精度の周波数測定を短時間で実行することができるという効果を奏する。
【００４０】
［第２測定部１４０が逆回転ベクトルを生成する］
図６は、第２測定部１４０の他の構成例を示す。図６に示した第２測定部１４０は、逆回転ベクトル生成部１４５を有する点で図３に示した第２測定部１４０と異なる。
【００４１】
逆回転ベクトル生成部１４５は、角速度算出部１４４が算出した角速度の平均値に基づいて、回転ベクトル生成部１４３が生成した回転ベクトルを打ち消す方向に回転する逆回転ベクトルを生成する。具体的には、角速度算出部１４４が算出した回転ベクトルの角速度がΔωである場合に、角速度が−Δωの回転ベクトルを生成して回転ベクトル生成部１４３に入力する。回転ベクトル生成部１４３においては、アナログ／デジタル変換部１４２から入力された信号に基づいて生成した回転ベクトルと逆回転ベクトル生成部１４５から入力された逆回転ベクトルとを合成する。
【００４２】
その結果、アナログ／デジタル変換部１４２から入力された信号の角周波数と差分角周波数ωｄとの差分に相当する周波数Δωが変動しない場合には、Δωが０となる。そして、被測定信号の周波数が変動することによってΔωが変動した場合にのみベクトルの回転が発生する。この場合のベクトルの回転速度は、逆回転ベクトルが加算されない場合に比べて遅いので、角速度算出部１４４における測定精度がさらに向上する。
【００４３】
＜第２の実施形態＞
［複数の被測定信号の周波数を測定する］
図７は、第２の実施形態の周波数測定装置２００の構成例を示す。図７に示した周波数測定装置２００は、第１測定部２１０、信号生成部２２０、混合部２３０及び第２測定部２４０をさらに有する点で図１に示した周波数測定装置１００と異なる。第１測定部２１０、信号生成部２２０、混合部２３０及び第２測定部２４０のそれぞれは、第１測定部１１０、信号生成部１２０、混合部１３０及び第２測定部１４０と同等の機能を有し、周波数測定装置２００は、複数の被測定信号（被測定信号１及び被測定信号２）を同時に測定することができる。周波数測定装置２００は、第１測定部１１０、信号生成部１２０、混合部１３０及び第２測定部１４０と同等の構成をｎ個ずつ有して、ｎ個の被測定信号を同時に測定してもよい。
【００４４】
＜第３の実施形態＞
［信号生成部１２０を複数の被測定信号の周波数測定に共用する］
図８は、第３の実施形態の周波数測定装置３００の構成例を示す。図８に示した周波数測定装置３００は、被測定信号１の周波数の測定と被測定信号２の周波数の測定とに信号生成部１２０を使用する点で、図７に示した周波数測定装置２００と異なる。被測定信号１の周波数と被測定信号２の周波数との差が、第２測定部１４０及び第２測定部２４０が測定できる周波数範囲内である場合には、信号生成部１２０が生成した単一の可変周波数信号を混合部１３０及び混合部２３０に入力してよい。
【００４５】
例えば、第２測定部１４０及び第２測定部２４０が測定できる周波数範囲が４５０ＫＨｚ±１０ＫＨｚである場合に、第１測定部１１０が測定した被測定信号１の周波数が１００ＭＨｚ＋５ＫＨｚ＝１００．００５ＭＨｚであり、第１測定部２１０が測定した被測定信号２の周波数が１００ＭＨｚ−５ＫＨｚ＝９９．９９５ＭＨｚとする。この場合に、信号生成部１２０は、第１測定部１１０の測定結果に基づいて、１００ＭＨｚ＋５ＫＨｚ＋４５０ＫＨｚ＝１００．４５５ＭＨｚの可変周波数信号を生成して混合部１３０及び混合部２３０に入力する。
【００４６】
被測定信号１の実際の周波数が１００．００５５ＭＨｚである場合に、混合部１３０が生成する混合信号の周波数は１００．４５５ＭＨｚ−１００．００５５ＭＨｚ＝４４９．５ＫＨｚとなる。当該周波数は第２測定部１４０が測定できる周波数範囲内なので、第２測定部１４０は被測定信号１に基づいて生成された混合信号の周波数を正確に測定することができる。その結果、制御部１５０は、被測定信号１の周波数を１００．００５ＭＨｚ＋０．５ＫＨｚ＝１００．００５５ＭＨｚであると測定することができる。
【００４７】
同様に、被測定信号２の実際の周波数が９９．９９５ＭＨｚである場合に、混合部２３０が生成する混合信号の周波数は、１００．４５５ＭＨｚ−９９．９９５ＭＨｚ＝４６０ＫＨｚとなる。当該周波数は第２測定部２４０が測定できる周波数範囲内なので、第２測定部２４０は被測定信号２に基づいて生成された混合信号の周波数を正確に測定することができる。その結果、制御部１５０は、被測定信号２の周波数を１００．００５ＭＨｚ−１０ＫＨｚ＝９９．９９５ＭＨｚであると測定することができる。
【００４８】
信号生成部１２０が複数の可変周波数信号を生成することができる場合に、制御部１５０は、第１測定部１１０が測定した被測定信号１の周波数と第１測定部２１０が測定した被測定信号２の周波数との差に基づいて、単一の可変周波数信号を混合部１３０及び混合部２３０に入力するか、混合部１３０及び混合部２３０にそれぞれ異なる可変周波数信号を入力するかを判断してもよい。例えば、被測定信号１の周波数と被測定信号２の周波数との差が第２測定部１４０の測定範囲の大きさよりも小さい場合には、信号生成部１２０は、単一の可変周波数信号を混合部１３０及び混合部２３０に入力する。
【００４９】
以上の通り、制御部１５０は、被測定信号１の周波数と被測定信号２の周波数との差が第２測定部１４０及び第２測定部２４０の測定可能な周波数範囲内である場合に単一の可変周波数信号を混合部１３０及び混合部２３０に入力することで、信号生成部１２０において動作する回路が減るので、回路部品数及び消費電力を削減することができる。
【００５０】
＜第４の実施形態＞
［基本波周波数と高調波周波数を測定する］
図９は、第４の実施形態の周波数測定装置４００の構成例を示す。図９に示した周波数測定装置４００は、信号生成部１２０と混合部２３０との間に逓倍部４１０を有する点で図８に示した周波数測定装置３００と異なる。周波数測定装置４００は第１測定部２１０を有していなくてもよい。逓倍部４１０は、信号生成部１２０が生成した可変周波数信号を逓倍する。複数の混合部１３０及び混合部２３０のうちの少なくとも１つが、複数の被測定信号のうちの少なくとも１つと逓倍部４１０が逓倍した可変周波数信号とを混合する。
【００５１】
具体的には、逓倍部４１０は、被測定信号１の周波数に対する被測定信号２の周波数の割合に基づいて可変周波数を逓倍した信号を生成して、混合部２３０に入力する。例えば、被測定信号２の周波数が被測定信号１の周波数の３倍である場合には、逓倍部４１０は、信号生成部１２０が生成した可変周波数信号を３逓倍した信号を生成する。
【００５２】
可変周波数信号の周波数が、第１測定部１１０が測定した被測定信号１の周波数に４５０ＫＨｚが加算された周波数である場合に、逓倍部４１０が出力する周波数は、第１測定部１１０が測定した被測定信号１の周波数の３倍の周波数に４５０ＫＨｚ×３＝１３５０ＫＨｚが加算された周波数である。つまり、逓倍部４１０が出力する周波数は、被測定信号２の周波数に１３５０ＫＨｚが加算された周波数にほぼ等しい。逓倍部４１０が出力する周波数は、第１測定部１１０が測定した被測定信号１の周波数の３倍の周波数以外の周波数でもよい。例えば、逓倍部４１０は第１測定部１１０が測定した被測定信号１の周波数の５倍の周波数を出力してもよい。
【００５３】
したがって、混合部２３０が出力する混合信号の周波数は、１３５０ＫＨｚに対して被測定信号２の実際の周波数と第１測定部１１０が測定した被測定信号１の周波数の３倍の周波数との差分が加算された周波数に等しい。第２測定部２４０は、被測定信号２から１３５０ＫＨｚの周波数成分を除去して回転ベクトルを生成することにより、混合部２３０が生成した混合信号の周波数を高精度に算出することができる。
【００５４】
以上の通り、周波数測定装置４００が逓倍部４１０を有することにより、信号生成部１２０が生成した単一周波数の可変周波数信号を用いて、異なる周波数を有する複数の被測定信号を同時に高精度に測定することができる。
【００５５】
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、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００５６】
１００・・・発振器、１００・・・周波数測定装置、１１０・・・第１測定部、１１２・・・クロック生成部、１１４・・・サンプリング部、１１６・・・カウント部、１１８・・・周波数判定部、１２０・・・信号生成部、１３０・・・混合部、１４０・・・第２測定部、１４１・・・クロック生成部、１４２・・・デジタル変換部、１４３・・・回転ベクトル生成部、１４４・・・角速度算出部、１４５・・・逆回転ベクトル生成部、１５０・・・制御部、２００・・・周波数測定装置、２１０・・・第１測定部、２２０・・・信号生成部、２３０・・・混合部、２４０・・・第２測定部、３００・・・周波数測定装置、４００・・・周波数測定装置、４１０・・・逓倍部、４３２・・・乗算部、４３４・・・乗算部、４３６・・・ローパスフィルタ、４３８・・・ローパスフィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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