(57)【要約】【課題】  入力信号を劣化させることなく、回路構成をできるだけ簡略化して、デジタイザ24の周波数帯域よりも広い帯域の入力信号44をデジタル化する。【解決手段】  複数の周波数帯域を有する入力信号の帯域の内デジタイザ24と同じ帯域はバイパス経路10を介してデジタイザ24に供給される。デジタイザの周波数帯域よりも高い帯域は、時分割により順次帯域毎に周波数シフト手段48により周波数シフトされてデジタイザの帯域内となり、デジタイザに供給される。デジタイザからのデジタル化信号は複数のメモリ26に帯域毎に蓄積される。メモリからのデジタル化信号は、等化フィルタ36により等化された後、周波数シフト器28で元の周波数に戻されて、コンバイナ30により組合されて、再構成信号となる。【選択図】図１
2006308585.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を受ける入力端と、
選択された信号をデジタル化するデジタイザと、
上記入力端を上記デジタイザに選択的に結合するバイパス経路と、
周波数シフト手段を有し、上記入力信号を周波数シフトし、この周波数シフトした上記入力信号を上記デジタイザに選択的に結合する周波数シフト経路と、
上記入力信号を上記バイパス経路及び上記周波数シフト経路の一方に切り換える入力スイッチと、
上記周波数シフト経路及び上記バイパス経路の一方の出力を上記デジタイザに選択的に結合して、上記選択された信号を上記デジタイザに供給する出力スイッチと
を具えた測定機器用取込み装置。
【請求項２】
選択された上記周波数シフト経路又は上記バイパス経路からの上記入力信号のデジタル化された信号を蓄積する複数のメモリと、
関連した上記メモリからの信号であって、上記周波数シフト経路からの関連した信号を周波数シフトする少なくとも１個のデジタル周波数シフト器と、
少なくとも１つの上記デジタル周波数シフトされた信号と、上記バイパス経路からの上記信号とを組合せるコンバイナと
を更に具えた請求項１の取込み装置。
【請求項３】
上記入力スイッチ及び上記出力スイッチを制御して所望経路を選択し、この選択の制御により周波数シフトする信号を選択する制御器を更に具えた請求項１の取込み装置。
【請求項４】
測定機器用に入力信号をデジタル化する方法であって、
周波数シフトしない期間中の上記入力信号をデジタイザを用いてデジタル化するステップと、
上記周波数シフトしない期間及び他の周波数シフト期間と異なる関連シフト期間中に、各シフト周波数に対して少なくとも１つのシフト周波数だけ上記入力信号を周波数シフトするステップと、
上記関連シフト期間中に周波数シフトされた各信号をデジタル化するステップと、
周波数シフトされずにデジタル化された上記信号と周波数シフトされてデジタル化された上記信号の各々とを再構成信号に組合せるステップと
を具えたデジタル化方法。
【請求項５】
周波数シフトされてデジタル化された信号の各々を周波数シフトするステップを更に具える請求項４のデジタル化方法。
【請求項６】
周波数シフトされずにデジタル化された上記信号と周波数シフトされてデジタル化された上記信号の各々とを共通サンプリング・レートに補間するステップを更に具える請求項４のデジタル化方法。
【請求項７】
周波数シフトされずにデジタル化された上記信号と周波数シフトされてデジタル化された上記信号の各々とを関連メモリに蓄積するステップを更に具える請求項４のデジタル化方法。
【請求項８】
周波数シフトされずにデジタル化された上記信号と周波数シフトされてデジタル化された上記信号の各々とのサブセットを選択するステップと、
上記信号のサブセットを上記再構成信号に組合せるステップと
を更に具える請求項４のデジタル化方法。
【請求項９】
周波数シフトされずにデジタル化された上記信号と周波数シフトされてデジタル化された上記信号の各々とに対して、組合せ点までの上記信号の経路の関連した周波数応答を等化するステップを更に具える請求項４のデジタル化方法。
【請求項１０】
少なくとも１つのシフト周波数から１つのシフト周波数を選択する手段と、
上記選択されたシフト周波数だけ入力信号を周波数シフトする手段と、
上記入力信号又は上記周波数シフトされた信号を選択する手段と、
この選択された信号をデジタル化する手段と、
上記入力信号と、各シフト周波数で周波数シフトした信号との各々をデジタル形式で蓄積する手段と、
これら蓄積された上記信号を再構成信号に組合せる手段と
を具えた測定機器。
【請求項１１】
シフト周波数に関連し、蓄積された上記信号を周波数シフトする手段を更に具える請求項１０の測定機器。
【請求項１２】
上記蓄積された信号のサブセットを選択する手段と、
上記蓄積された信号のサブセットを上記再構成信号に組合せる手段と
を更に具える請求項１０の測定機器。
【請求項１３】
上記信号をろ波して、各シフト周波数に対して遮断周波数を異ならせる手段を更に具える請求項１０の測定機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、測定機器に関し、特に、測定機器に用いるシーケンシャル周波数帯域取込み装置及びデジタル化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル・オシロスコープの入力帯域幅は、限定されている。入力信号の帯域幅は、オシロスコープの入力帯域幅に制限される。特許文献１（プパライキス等による米国特許出願公開第２００４／０１２８０７６号明細書）（特表２００６-５０４１００号公報に対応）は、利用可能な帯域幅を広げた実時間オシロスコープを開示している。この実時間オシロスコープは、入力信号を複数の分割信号に分割している。そして、１つの分割信号をデジタル化する。同様に、他の分割信号をベースバンド信号に周波数シフトして、デジタル化している。デジタル化周波数シフト信号（周波数シフトした信号をデジタル化した信号）は、これらの元の周波数範囲に周波数シフトされ、他のデジタル化信号と組合わされて、入力信号を表すデータ表現を発生する。入力信号の複数の周波数帯域を、対応するデジタイザ（デジタル化回路）の帯域幅内に周波数シフトすることにより、デジタルの入力帯域幅よりも広い周波数範囲の入力信号を、低い帯域幅のデジタイザを用いて取り込むことができる。
【０００３】
【特許文献１】特表２００６-５０４１００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、この実時間オシロスコープでは、スプリッタで入力信号を分割し、入力信号のデータ表現を発生するのに用いる各周波数帯域にオシロスコープ・チャネルを相当させる必要がある。その結果、入力信号がスプリッタにより劣化し、単一のオシロスコープ・チャネルの帯域幅を増加させるコストが、ほぼ通常チャネルのコストを周波数帯域の数と乗算したものになった。
【０００５】
したがって、測定機器に用いる改良された取込み装置が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施例は、測定機器用のシーケンシャル周波数帯域取込み装置であって；入力信号を受ける入力端と；選択した信号をデジタル化するデジタイザと；入力端をデジタイザに選択的に結合するバイパス経路と；入力信号を周波数シフトして、この周波数シフトした入力信号をデジタイザに選択的に供給する周波数シフト経路とを具えている。この周波数シフト経路は、周波数シフトを行う手段と；入力信号をバイパス経路及び周波数シフト経路の一方に切り換える入力スイッチと；周波数シフト経路及びバイパス経路の一方の出力をデジタイザに選択的に結合することにより、選択した信号をデジタイザに供給する出力スイッチとを具えている。
【０００７】
本発明の他の実施例は、測定機器用に入力信号をデジタル化する方法であって；周波数シフトしない期間中の入力信号をデジタイザによりデジタル化するステップと、周波数シフトしない期間と他の周波数シフト期間と異なる関連シフト期間中に、少なくとも１つのシフト周波数だけ信号を周波数シフトするステップと、関連シフト期間中に周波数シフトした各信号をデジタル化するステップと、周波数シフトしないでデジタル化した信号と周波数シフトしてデジタル化した信号の各々とを再構成信号に組合せるステップとを具えている。
【０００８】
本発明の更に他の実施例は、デジタル・オシロスコープ又はデジタイザなどの測定機器であり、少なくとも１つのシフト周波数から１つのシフト周波数を選択する手段と、選択されたシフト周波数だけ入力信号をシフトする手段と、入力信号又は周波数シフトされた信号を選択する手段と、この選択された信号をデジタル化する手段と、入力信号と各シフト周波数で周波数シフトされた信号との各々をデジタル形式で蓄積する手段と、これら蓄積された信号を再構成信号に組合せる手段とを具えている。
【発明の効果】
【０００９】
したがって、本発明によれば、測定機器に用いる改良された取込み装置を安価に実現できる。添付図を参照した本発明の好適実施例に関する以下の説明から、上述及びその他の本発明の目的、特徴及び利点が更に明らかになろう。
【実施例】
【００１０】
図１は、本発明によるシーケンシャル周波数帯域取込み装置の一実施例のブロック図である。この取込み装置は、入力端４４と、デジタイザ（デジタル化回路）２４と、バイパス経路１０と、周波数シフト経路１２と、入力スイッチ２０と、出力スイッチ２２とを含んでいる。入力端４４は、入力信号を受ける。デジタイザ２４は、信号線４６の選択された信号（信号４６）をデジタル化する。
【００１１】
スイッチ２０及び２２を用いることにより、バイパス経路１０は、入力信号４４（入力端４４の信号）と、入力信号４４を周波数シフトした信号とのいずれかを選択的にデジタイザ２４に結合する。例えば、バイパス経路１０は、入力スイッチ２０からの入力信号を出力スイッチ２２及びデジタイザ２４に直接的に結合する。入力スイッチ２０がバイパス経路１０を選択すると、入力信号４４は、入力スイッチ２０を介してバイパス経路１０に供給される。出力スイッチ２２がバイパス経路１０を選択すると、バイパス経路１０の信号は、出力スイッチ２２を介してデジタイザ２４に供給される。例えば、入力スイッチ２０及び出力スイッチ２２がバイパス経路１０に結合された状態であると、取込み装置は、信号に対していかなる周波数シフトも行わずに、通常の取込み装置として動作する。
【００１２】
周波数シフト経路１２は、ここに結合された信号を周波数シフトする。入力スイッチ２０は、入力信号４４を周波数シフト経路１２に結合できる。出力スイッチ２２は、周波数シフトされた信号を、選択された信号として、デジタイザ２４に結合できる。周波数シフト経路１２は、周波数をシフトする手段（周波数シフト手段）４８を含んでいる。
【００１３】
図１では、個別に構成しているが、入力スイッチ２０及び出力スイッチ２２は、同じ素子の一部でもよい。例えば、入力スイッチ２０及び出力スイッチ２２は、二極双投式（ＤＰＤＴ）スイッチの一部でもよい。
【００１４】
周波数シフト手段４８は、周波数シフト経路１２に供給された信号の周波数成分を低い周波数範囲にシフトする。信号の周波数をより低い周波数範囲にシフトすることにより、デジタイザ２４の帯域幅の外側である周波数をデジタイザの帯域幅内にシフトできる。例えば、デジタイザ２４の帯域幅は、１０ＧＨｚであり、入力信号の周波数成分は、０及び１５ＧＨｚの間である。１０ＧＨｚ及び１５ＧＨｚの間の入力信号の周波数成分をデジタイザ２４の１０ＧＨｚ帯域幅内に周波数シフトすることにより、デジタイザ２４は、過度の歪を生じることなく、より高い周波数成分をデジタル化できる。
【００１５】
周波数シフト手段４８は、少なくとも１つの周波数シフト信号１４（信号線１４の信号）と、少なくとも１つの周波数シフト信号１４から１つを選択する信号選択器１６と、選択された周波数シフト信号１７（信号線１７の信号）に応答して入力信号を周波数シフトする周波数シフト器１８とを含んでいる。周波数シフト信号１４は、正弦波信号でもよい。図１に示すように、任意の数の周波数シフト信号１４が存在するが、これらを周波数シフト信号ｆ１〜ｆｎで示す。信号選択器１６は、複数の周波数シフト信号１４の内の１つを、選択された周波数シフト信号１７として選択する。周波数シフト器１８は、選択された周波数シフト信号１７に応じて、周波数シフト経路１２の信号の周波数をシフトする。
【００１６】
例えば、周波数シフト信号１４は、周波数がｆ１、ｆ２及びｆ３の正弦波信号でもよい。信号選択器１６は、周波数ｆ１、ｆ２及びｆ３を入力とするＲＦスイッチでもよい。これら正弦波信号の１つをＲＦスイッチで選択し、選択された周波数シフト信号１７として通過させる。周波数シフト器１８は、ミキサ（混合器）でもよい。選択された周波数シフト信号１７をミキサの局部発振器（ＬＯ）信号として用いる。周波数シフト経路１２の信号入力をミキサのＲＦ信号として用いる。その結果、周波数シフト経路１２の信号周波数は、選択された周波数信号１７の周波数だけ下方にシフトされる。
【００１７】
周波数シフト経路１２は、フィルタ３４を含んでもよい。このフィルタ３４は、多数の選択可能な遮断周波数を有することができる。各遮断周波数は、複数の周波数シフト信号１４の１つに関連する。
【００１８】
フィルタ３４は、いつくかの周波数シフト器には必要ないが、周波数シフト器１８としてのミキサと共にフィルタ３４を用いてもよい。局部発振器周波数に近い複数の周波数成分を信号と混合する際、局部発振器周波数の両側の２つの周波数が１つのベースバンド周波数に寄与する。例えば、第１周波数は、局部発振器周波数よりもΔｆだけ低く、第２周波数は、局部発振器周波数よりもΔｆだけ高い。これら第１及び第２周波数は、Δｆの周波数だけシフトされている。その結果、局部発振器周波数よりも高い周波数と低い周波数とが互いに干渉する。局部発振器周波数よりも低い周波数のみをシフトするために、局部発振器周波数よりも高い周波数をろ波により除去するためにフィルタ３４を用いる。同様に、フィルタ３４を用いて、局部発振器周波数よりも低い周波数をろ波により除去して、高い周波数をシフトしてもよい。
【００１９】
一例において、ミキサのＲＦポートの帯域幅は、マルチバンド信号の再構成の後のアナログ・チャネルの最終的な所望拡張帯域幅よりも１０％広い。入力信号の範囲が０〜２０ＧＨｚで、デジタイザ２４の帯域幅が０〜１０ＧＨｚならば、ミキサのＲＦポートの帯域幅は、０〜２２ＧＨｚである。ミキサを選択する１つのパラメータについて上述したが、シフトする周波数の所望範囲を充分にカバーするようにミキサのＲＦ帯域幅を選択できることが当業者には理解できよう。かかる帯域幅は、ミキサの特性に応じて、最終所望拡張帯域幅よりも１０％以上広いか又は狭い。例えば、ＲＦ帯域の端で振幅歪及び位相歪が小さいミキサでは、ＲＦ帯域幅を上述の１０％マージンよりも小さく選択してもよい。
【００２０】
さらに、ＲＦ帯域幅をＤＣ（直流）にまで拡張する必要はない。例えば、上述の０〜２０ＧＨｚ入力信号及び０〜１０ＧＨｚデジタイザ帯域幅の場合、９〜２２ＧＨｚのＲＦ帯域幅及び０〜１１ＧＨｚのＩＦ帯域幅であるミキサを用いて、入力信号の１０〜２０ＧＨｚの周波数成分をデジタイザの帯域幅内に周波数シフトできる。
【００２１】
ミキサを用いて所定周波数帯域を周波数シフトするとき、いくつかのシフト周波数を用いることが当業者には理解できよう。例えば、１０〜１５ＧＨｚの周波数帯域をシフトするとき、１０ＧＨｚの局部発振器周波数を用いる。その結果、１０ＧＨｚ付近の周波数が０ＧＨｚにシフトされ、１５ＧＨｚ付近の周波数が５ＧＨｚにシフトされる。代わりに、１５ＧＨｚの局部発振器周波数を用いてもよい。この場合、１５ＧＨｚ付近の周波数を０ＧＨｚにシフトし、１０ＧＨｚ付近の周波数を５ＧＨｚにシフトする。よって、１０及び１５ＧＨｚの間の周波数が５及び０ＧＨｚの間の周波数にシフトされ、周波数領域においてオリジナルの周波数と鏡像関係になる。さらに、所望周波数帯域の外側の局部発振器周波数を用いてもよい。１０〜１５ＧＨｚの信号を例とすると、９ＧＨｚの局部発振器周波数を用いてもよい。その結果、周波数が１〜６ＧＨｚにシフトされる。任意のシフト周波数を用いて、所望帯域をデジタイザ２４の帯域幅内にシフトできる。
【００２２】
周波数をシフトする手段は、信号の周波数をシフトできる他の回路を含んでもよい。例えば、同相直交位相（ＩＱ）変調の如き他の変調技術を実現する回路により信号を周波数シフトしてもよい。
【００２３】
信号選択器１６には種々の形式が可能であることが当業者には理解できよう。例えば、信号選択器１６は、複数の周波数シフト信号１４の１つを機械的に選択する機械的素子でもよい。代わりに、信号選択器１６は、複数の周波数シフト信号１４の１つを電気的に選択する半導体素子でもよい。
【００２４】
デジタイザ２４は、選択信号４６をデジタル化する。デジタイザ２４は、トラック・ホールド回路及びＡ／Ｄ変換器などの標準回路を含んでおり、波形をサンプリングし、デジタル・メモリに蓄積する。デジタイザ２４は、アナログ前置増幅器を含んでもよい。これら前置増幅器及び関連した減衰器は、デジタイザ２４のアナログ・チャネルの一部を構成する。デジタイザ２４と、入力を成形するコンポーネントとは、デジタイザ２４の帯域幅に寄与する。さらに、デジタイザ２４の帯域幅は、再構成最終波形の最終帯域幅よりも非常に狭い。
【００２５】
取込み装置は、多数のメモリ２６（０）〜２６（ｎ）も含んでおり、バイパス経路１０及び周波数シフト経路１２からのデジタル化信号（デジタル化された信号）を蓄積する。メモリ２６（０）は、バイパス経路１０に関連し、他のメモリ２６（１）〜２６（ｎ）は、周波数シフト経路１２に関連する。メモリ２６（１）〜２６（ｎ）の１個のメモリは、選択された各周波数シフト信号１４に関連する。
【００２６】
取込み装置は、関連したメモリ２６（１）〜２６（ｎ）内の信号であって、周波数シフト経路１２からの関連した信号を周波数シフトするデジタル周波数シフト器２８を含んでもよい。このシフト器２８は、周波数が下げられた信号を上げて、それらの元の周波数に戻す。デジタイザの帯域幅がボトルネックとなり、デジタイザの帯域幅から外れた入力信号の周波数を下げるようにシフトし、これら信号をデジタル化し、周波数シフトした信号を元の周波数に戻すように更に周波数シフトして、デジタイザの帯域幅を超えた周波数範囲の信号を正確にデジタル化できる。
【００２７】
取込み装置は、周波数シフト経路１２からの信号とバイパス経路１０からの信号とを組合せるコンバイナ３０を含んでもよい。デジタイザ２４の帯域幅を周波数シフトなしで通過する信号を表すバイパス経路１０からの信号と、デジタイザ２４の帯域幅の外側の信号を表す周波数シフト経路１２からの信号とにより、デジタイザ２４の帯域幅の外側の周波数を含む入力信号に対して、正確なデータ表現ができる。
【００２８】
取込み装置は、補間器３６を含んでもよい。補間器３６の各々は、メモリ２６内の信号を共通サンプリング・レートに補間するように構成されている。共通サンプリング・レートは、デジタイザ２４のサンプリング・レートよりも高くてもよい。例えば、デジタイザ２４でデジタル化した信号をデジタイザ２４のサンプリング・レートでサンプリングする。デジタイザ２４のサンプリング・レートは、デジタイザ２４の帯域幅内で信号を表すのに適するレートである。しかし、このサンプリング・レートは、デジタイザ２４の帯域幅の外側の信号を表すのに適さない。周波数シフト経路１２に入る信号は、デジタイザ２４の帯域幅の外側の周波数を初めから含んでもよい。周波数シフトの際、周波数シフト経路１２からの信号は、デジタイザ２４の帯域幅を通過できるになる。しかし、デジタイザのサンプリング・レートは、デジタイザ２４の帯域幅内の信号に適するのみなので、元の周波数に戻した後に、周波数シフト経路１２からの信号を正確に表すために、デジタイザよりも高いサンプリング・レートが必要となる。デジタル化信号を高い共通サンプリング・レートに補間することにより、複数のデジタル化信号の組合せは、入力信号をより一層正確に表す。
【００２９】
取込み装置は、等化（ＥＱ）フィルタ３８を含んでもよい。周波数シフト信号１４の各々に対して、入力スイッチ２０の入力端からバイパス経路１０又は周波数シフト経路１２を介して等化フィルタ３８の入力端に到達した信号の周波数応答を等化するように、等化フィルタ３８が構成されている。図１に示すように、等化フィルタ３８は、周波数シフトされた信号を等化し、他の等化フィルタ３８は、バイパス経路１０からの信号を等化する。この等化は、等化フィルタ３８に至る経路での理想的でないコンポーネントを用いたことによるいかなる振幅歪又は位相歪も補償する。振幅及び位相の等化により、複数のデジタル化信号の間の時間アライメントを補正する。
【００３０】
等化フィルタ３８が単一経路内に配置される場合と、多数の経路の組合せの後に配置される場合の両方について示したが、かかる等化フィルタを入力信号の経路に沿った任意の位置に配置してもよいことが当業者には理解できよう。例えば、総ての信号が組合された後に、１個の等化フィルタ３８を用いてもよい。代わりに、関連した等化フィルタ３８を各デジタル信号に設けてもよい。
【００３１】
取込み装置は、帯域除去スイッチ４２を含んでもよい。帯域除去スイッチ４２の各々は、関連したメモリ２６が経路からコンバイナ３０に接続されないように構成される。帯域除去スイッチ４２が関連メモリ２６の直後に結合されるように示されているが、メモリをコンバイナ３０から分離するいかなる部分に帯域除去スイッチを配置してもよい。例えば、帯域除去スイッチ４２は、補間器３６の後段に配置してもよい。さらに、個別スイッチを用いたが、帯域除去スイッチ４２は、物理的要素又はデジタル要素で実現してもよい。例えば、帯域除去スイッチ４２は、利得がゼロのデジタル利得段でもよい。その結果、関連したメモリ２６からの信号がコンバイナ３０に到達しないので、メモリ２６がコンバイナ３０と非結合状態となる。
【００３２】
取り込み装置は、制御器３２を含んでもよい。この制御器は、入力スイッチ２０及び出力スイッチ２２が所望の経路を選択し、信号選択器１６が周波数シフト信号１４を選択するように制御する。さらに、制御器３２は、どのメモリ２６がデジタイザ２４からの信号を蓄積するかを制御する。例えば、制御器３２は、入力スイッチ２０及び出力スイッチ２２をバイパス経路１０に設定できる。よって、デジタイザは、バイパス経路１０を介して入力信号を受ける。同様に、制御器３２は、入力スイッチ２０及び出力スイッチ２２を周波数シフト経路１２に設定し、信号選択器１６が所望周波数シフト信号１４を選択するように設定できる。その結果、デジタイザは、周波数シフト経路１２が周波数シフトした入力信号を受ける。
【００３３】
図２は、図１の装置における入力信号の周波数領域の内容、入力信号の周波数帯域、再構成信号の帯域幅の一例を示す図である。バンド（帯域）０は、デジタイザ２４の入力帯域幅をほぼ示す。バンド１〜バンドｎの帯域は、デジタイザ２４の帯域幅を超えているので、デジタイザは、通常はこれら帯域内の信号をデジタル化できない。デジタイザ２４の帯域幅内に帯域バンド１〜バンドｎを周波数シフトすることにより、これら帯域内の信号をデジタル化できる。最終帯域幅は、デジタイザ２４の帯域幅に関連してバンド０〜バンドｎを用いることにより再構成した信号の帯域幅を示す。
【００３４】
図３は、時間領域におけるデジタイザの入力での信号の一例を示す図である。上述のごとく、これら帯域は、同時にデジタル化される。図３において、バンド０は期間Ｔ０においてデジタル化され、バンド１は期間Ｔ１においてデジタル化され、バンド２は期間Ｔ２においてデジタル化され、バンドｎは期間Ｔｎにおいてデジタル化される。バンドｎがデジタル化された後、バンド１〜バンドｎの帯域をカバーする帯域幅の入力信号を再構成できる。よって、各帯域は、同じデジタイザにより異なる時間にデジタル化される。なお、ｎは、１〜ｎが連続するようになった任意の数である。
【００３５】
取り込み装置について上述したが、かかる取り込み装置は、測定機器の一部であってもよい。かかる測定機器には、オシロスコープ・プラットホームも含まれる。この取り込み装置は、オシロスコープ自体の一部でもよいし、オシロスコープと共に用いるプローブ・ヘッド又はプラグイン・モジュールの一部であってもよい。代わりに、取り込み装置は、主な目的がアナログ波形をデジタル波形に変換して２進サンプルとしてメモリに蓄積するデジタイザ・プラットホームの一部でもよい。
【００３６】
かかる測定機器の一例は、少なくとも１つのシフト周波数から１つのシフト周波数を選択する手段と、選択されたシフト周波数により入力信号を周波数シフトする手段と、入力信号（周波数シフトされない信号）又は周波数シフトされた信号を選択する手段と、選択された信号をデジタル化する手段と、入力信号と各シフト周波数で周波数シフトされた信号の各々をデジタル化したものを蓄積する手段と、蓄積された信号を再構成信号に組合せる手段とを含んでいる。
【００３７】
少なくとも１つのシフト周波数から１つの選択シフト周波数を選択する手段は、上述の如き信号選択器１６を含んでもよい。しかし、選択シフト周波数を選択する他の手段も可能である。例えば、かかる手段は、信号発生器を含んでもよい。この信号発生器は、多数の周波数を発生できるものである。よって、総てのシフト周波数に対して１個の発生器でよい。特定のシフト周波数を選択するために、この信号発生器は、所望シフト周波数にプログラムできる。異なるシフト周波数が必要になると、信号発生器を新たなシフト周波数にプログラムできる。
【００３８】
選択されたシフト周波数により入力信号の周波数をシフトする手段は、上述のように周波数シフト手段４８を含んでもよい。１個の周波数シフト経路１２のみを上述したが、入力信号の周波数をシフトする手段は、多数の周波数シフト経路１２を含んでもよい。各周波数シフト経路１２は、入力信号の多数の帯域をシフトできる。バイパス経路１０及び多数の周波数シフト経路１２の組合せは、入力信号の所望帯域をデジタル化できる。周波数シフト経路１２の一部としての周波数シフト器１８が入力信号の帯域の一部のみをカバーできる場合に、多数の周波数シフト経路１２が有用である。例えば、ミキサを周波数シフト器１８として用いると、このミキサの帯域幅は、５〜１５ＧＨｚをカバーする。入力信号の周波数が１５ＧＨｚを超えると、高い周波数範囲をカバーするために別のミキサが必要になる。別のミキサは、１５〜２５ＧＨｚの周波数をカバーし、第２周波数シフト経路の一部となる。
【００３９】
入力信号又は周波数シフトした信号を選択する手段は、上述のように入力スイッチ２０及び出力スイッチ２２を含んでもよい。しかし、かかる手段は、出力スイッチ２２のみを含んでもよい。例えば、入力信号をバイパス経路１０及び周波数シフト経路１２の間で分離するならば、出力スイッチ２２のみが必要である。入力信号が周波数シフトされるのと同時に、バイパス経路１０は、この入力信号を通過させる。これら信号の１つは、出力スイッチ２２により選択できる。
【００４０】
選択された信号をデジタル化する手段は、上述のようにデジタイザ２４を含んでもよい。さらに、増幅器、フィルタ、減衰器、入力リミタなどをデジタイザ２４と共に用いてもよい。
【００４１】
入力信号と、各シフト周波数により周波数シフトされた信号との各々のデジタル形式を蓄積する手段は、上述のごとく、メモリ２６を含んでもよい。さらに、かかる手段は、単一のメモリでもよく、この場合、各デジタル化信号がメモリの特定位置に蓄積される。また、蓄積手段は、連続的にサンプリングを行うデジタイザの出力を蓄積するファーストイン・ファーストアウト（先入れ先出し：ＦＩＦＯ）メモリでもよい。ＦＩＦＯメモリは、ある期間にわたって取り込まれたデジタル化信号に対して特定のメモリ位置を有さない。さらに、信号をデジタル化する選択時間（選択手段によって選択）は、メモリ内の信号の位置に区切られる。
【００４２】
蓄積された信号を再構成信号に組合せる手段を、補間器３６、デジタル周波数シフト器２８及びコンバイナ３０と共に用いてもよい。さらに、組合せ手段を、等化フィルタ３８及び帯域除去スイッチ４２により強化してもよい。図１において、組合せ手段は、分離したメモリからの信号を組合せるものとして示したが、組合せ手段は、上述のように蓄積手段と一緒に機能してもよい。例えば、組合せ手段は、デジタル化信号をメモリに蓄積する方法に応じて、単一メモリの特定の一部をアクセスしてもよい。
【００４３】
取り込み装置は、蓄積された信号のサブセットを選択する手段を含んでもよく、この場合、組合せ手段は、蓄積された信号のサブセットを再構成信号に組合せるように動作する。蓄積された信号のサブセットを選択する手段は、上述のように、帯域除去スイッチ４２を含んでもよい。さらに、サブセットを選択する手段は、特定の蓄積信号を再構成信号に寄与させるようにする他の装置と組合せてもよい。例えば、サブセットを選択する手段は、蓄積信号の値をゼロに設定して、再構成信号に寄与させないようにしてもよい。
【００４４】
信号の周波数をシフトさせる手段は、信号をろ波する手段に結合してもよい。ろ波手段は、各シフト周波数に対して異なる遮断周波数を有してもよい。信号の周波数シフト期間中に、入力信号の所望帯域の外側の周波数成分は、その帯域の周波数シフトに干渉するかもしれない。信号をろ波することにより、帯域外の周波数の影響を低減できる。さらに、フィルタの所望の遮断周波数は、各シフト周波数で異なってもよい。その結果、ろ波手段は、シフト周波数に関連した所望の遮断周波数となるように同調できる同調可能フィルタを具えてもよい。
【００４５】
本発明によるシーケンシャル周波数帯域取り込み装置を用いた信号のデジタル化方法を、図４〜図９を参照して以下に説明する。
【００４６】
図４は、シーケンシャル周波数帯域取り込み装置を用いた信号のデジタル化方法を説明する流れ図である。ステップ６０にて、周波数シフトされない期間中に、デジタイザにより信号（周波数シフトされない信号）をデジタル化する。例えば、図１を参照して説明したように、信号をデジタル化するには、入力スイッチ２０及び出力スイッチ２２をバイパス経路１０に設定する。デジタイザ２４は、バイパス経路１０を通過する入力信号をデジタル化する。このデジタル化された信号は、メモリ２６内に蓄積される。
【００４７】
入力信号は、ステップ６２にて、少なくとも１個のシフト周波数によって周波数シフトされる。使用する各シフト周波数に対して、これら周波数シフトは、関連した周波数シフト期間中に行われる。所定シフト周波数の関連したシフト期間は、他のシフト期間及びシフトしない期間と異なっている。その結果、所定シフト周波数により入力信号が周波数シフトされる期間は、互いに異なると共に、シフトされない入力信号がデジタル化される期間とも異なる。
【００４８】
ステップ６４にて、周波数シフトされた各信号をデジタル化する。上述の如く、周波数シフトされた各信号は、シフト期間中に周波数シフトされている。このシフト期間中、周波数シフトされた信号がデジタル化される。例えば、図１に示すように、第１シフト期間中に、入力スイッチ２０及び出力スイッチ２２は、周波数シフト経路１２に設定される。信号選択器１６は、第１シフト周波数を選択し、入力信号はこの周波数だけシフトされる。周波数シフトされた信号は、次に、デジタイザ２４によりデジタル化される。第２シフト期間中、他のシフト周波数に対する周波数シフト及びデジタル化が繰り返される。これら繰り返しは、ステップ６６にて必要なシフト周波数の総てについて周波数シフトを行ったかを判断し、まだシフト周波数が残っている場合（イエス）はステップ６８に進む。このステップ６８は、「他のシフト周波数により繰り返す」ために、別のシフト周波数を選択してステップ６２に戻る点に留意されたい。その結果、時分割マルチプレクスにより、同じデジタイザが、周波数シフトされない入力信号と、周波数シフトされた信号とをデジタル化する。周波数シフトされない信号と周波数シフトされた信号との同期を助けるために、入力信号に関連した外部トリガに応答して、各信号をデジタル化してもよい。
【００４９】
複数の信号をデジタル化する１つの順序を説明したが、この順序は任意所望でもよい。例えば、周波数シフトされた第１信号をデジタル化した後に、周波数シフトされていない信号をデジタル化し、そして、周波数シフトされた第２信号をデジタル化してもよい。周波数シフトされない信号及び周波数シフトされた信号の任意の順序が可能である。
【００５０】
入力信号の総ての周波数帯域に対して、周波数シフト及びデジタル化が所望に応じて繰り返される（ステップ６０〜６８）。入力信号の総ての帯域を周波数シフトしデジタル化できるが、代わりに、入力信号の周波数帯域のサブセットのみを周波数シフト及びデジタル化してもよい。例えば、０〜５ＧＨｚ、５〜１０ＧＨｚ、１０〜１５ＧＨｚ及び１５〜２０ＧＨｚの周波数幅を有する入力信号について考察する。０〜２０ＧＨｚ内の任意の信号の完全な表現を行うために、０〜５ＧＨｚ帯域を周波数シフトせずにデジタル化し、残りの３つの帯域を周波数シフトしてデジタル化してもよい。よって、０〜２０ＧＨｚ周波数帯域全体がデジタル化される。しかし、１つの帯域、例えば、５〜１０ＧＨｚ帯域を望まないならば、０〜５ＧＨｚ帯域を周波数シフトしないでデジタル化し、１０〜１５ＧＨｚ及び１５〜２０ＧＨｚ帯域を周波数シフトしてデジタル化してもよい。その結果、５〜１０ＧＨｚ内の入力信号の周波数成分は、再構成信号の一部とはならない。
【００５１】
ステップ７０にて、デジタル化された複数の信号が組合される。デジタル化された信号（デジタル化信号）は、周波数シフトされないデジタル化信号と、周波数シフトされたデジタル化信号又はそのサブセットとを含む。上述の如く、デジタル化できる周波数帯域であってもデジタル化しなくてもよい（望まない帯域はデジタル化しなくてもよい）場合もある。よって、周波数シフトされない帯域をデジタル化する必要もなく、組合せに用いる必要もない場合もある。複数のデジタル化信号は、再構成信号に組合される。デジタイザの帯域幅よりも広い帯域幅にわたる周波数成分を取込めるので、デジタイザよりも広い帯域幅の入力信号を正確に取り込める。
【００５２】
図５は、図４の動作にデジタル化信号の補間を追加した流れ図であり、図４と異なるステップについて説明する。ステップ７４にて、デジタル化信号を補間する。デジタル化信号は、周波数シフトされないデジタル化信号と、周波数シフトされたデジタル化信号とが含まれている。これらデジタル化信号を高い共通サンプリング・レートに補間する。一般的には、信号の最高周波数成分の２倍のサンプリング・レートが、信号をデジタル的に正確に示すのに妥当である。周波数シフトされた信号は、デジタイザの帯域幅内に周波数シフトされたので、デジタイザのサンプリング・レートは、周波数シフトされた信号を正確に表すのに充分である。しかし、その元の周波数レンジに周波数シフトとして戻すには、そのサンプリング・レートは、周波数シフトされた信号を正確に表すのに必要なサンプリング・レートよりも低い。その結果、周波数シフトした信号を元の周波数に周波数シフトする前に、これら周波数シフトした信号を一層高いサンプリング・レートに補間する。より簡単な組合せを助けるために、周波数シフトされていないデジタル化信号を共通サンプリング・レートに補間できる。補間により、入力信号の元の周波数成分を正確に表すのに充分な数のサンプルが得られる。例えば、等しい周波数幅のＮ個の連続した帯域を取り込むと、デジタル化信号のサンプリング・レートを係数Ｎまで、即ち、Ｎ倍に増やせる。
【００５３】
図６は、図４の動作に、周波数シフトした信号を周波数シフトするステップを更に追加した流れ図であり、図４と異なるステップにていて説明する。ステップ７２にて、周波数シフトされた信号がそれらの元に周波数に周波数シフトされる。例えば、１０〜１５ＧＨｚの周波数範囲は、ステップ６２にて０〜５ＧＨｚ範囲に周波数シフトされ、ステップ６４にてデジタル化され、ステップ７２にて１０〜１５ＧＨｚの元の範囲に周波数シフトされる。
【００５４】
かかる周波数シフトは、デジタル化信号を変調することにより実行できる。この変調の１方法は、デジタル化信号用の元の周波数シフト信号と同じ周波数の正弦波により、このデジタル化信号を乗算することである。かかる乗算の後に、フィルタを用いて、乗算結果の内の望まない成分を除去する。変調の他の方法は、正弦波の単一側波帯変調である。単一側波帯変調により、入力信号が正弦波の周波数により周波数シフトされる。
【００５５】
図７は、図４の動作に、デジタル化信号をメモリに蓄積するステップを更に追加した流れ図であり、図４と異なるステップについて説明する。ステップ７７にて、周波数シフトされていないデジタル化信号をメモリに蓄積する。ステップ７６にて、周波数シフトされた各デジタル化信号をメモリに蓄積する。信号の周波数帯域の総てのデジタル化信号を各メモリに蓄積する。その結果、最後の所望周波数帯域が取り込まれると、その周波数帯域が、その前の期間にデジタル化された周波数帯域と組合される。各デジタル化信号が個別のメモリに蓄積される点を上述したが、各メモリは同じメモリの部分でもよいが、他のメモリと異なるアドレス空間を占めることが当業者には理解できよう。
【００５６】
図８は、図４の動作に、デジタル化信号を選択し、これら選択されたデジタル化信号を組合せるステップを更に追加した流れ図であり、図４と異なるステップについて説明する。ステップ７８において、デジタル化信号のサブセットを選択する。ステップ８０にて、サブセットを再構成信号に組合せる。デジタル化信号の任意のサブセットを組合せてもよい。例えば、４つのデジタル化周波数帯域の３つを選択する。さらに、１つのデジタル化信号のみを選択してもよい。
【００５７】
さらに、周波数シフト及びデジタル化に関連して上述したように、サブセットの選択は、デジタル化すべき信号の帯域の選択とは異なる。上述の如く、所望の帯域のみが周波数シフトされデジタル化されて、入力信号の他の帯域は残る。そして、総ての帯域は、互いに組合される。これとは異なり、サブセットを選択したときは、多数の帯域がデジタル化されて、これら帯域の所望サブセットが組合せように選択される。前者の例において、所望の帯域のみがデジタル化された。後者の例において、総てのデジタル化信号内の所望デジタル化信号のみが組合される。よって、異なる方法によっても、同様な結果が得られる。
【００５８】
図９は、図４の動作に、信号経路の周波数応答を等化するステップを更に追加した流れ図であり、図４と異なるステップについて説明する。ステップ８２にて、デジタル化信号の経路の周波数応答を等化する。信号のデジタル化、周波数シフト、及びその他の処理が信号を歪ませる。各デジタル化信号は、異なる歪を有する。この影響を補償するために、デジタル化信号に影響する周波数応答を補償できる。例えば、周波数シフト及びデジタル化は、特に、周波数帯域の端に近い周波数範囲において、振幅歪及び位相歪を生じる。かかる歪は、適切なフィルタを用いて補償できる。
【００５９】
図９は、デジタル化信号を取込んだ後に、等化ステップ８２を行うが、この等化ステップ８２は、入力信号の処理中の任意の点で実行できることが当業者に理解できよう。例えば、等化ステップ８２は、デジタル化信号の組合せの直前に行ってもよい。さらに、入力信号の任意の振幅での周波数シフト及び歪の如き非線形影響を考慮して、入力信号を予め歪ませてもよい。さらに、等化ステップ８２は、所望の等化を総合的に行う多数の点にて特定の等化を行った結果でもよい。
【００６０】
図５〜図９を分離して示したが、これらの図に示した追加の手順は、当業者にとって特定のアプリケーションに有用なように種々の形で組合せてもよい。
【００６１】
デジタル成分とデジタル信号への動作方法とについて別々に説明したが、これら成分及び方法は別々に実現してもよいし、デジタル信号処理（ＤＳＰ）集積回路内にて組合せて実現してもよいことが当業者には理解できよう。
【００６２】
特定実施例について説明したが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱することなく、種々の変形変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明によるシーケンシャル周波数帯域取込み装置の実施例のブロック図である。
【図２】図１の装置における入力信号の周波数領域の内容、入力信号の周波数帯域、及び再構成した信号帯域幅の例を示す図である。
【図３】図１に示すデジタイザの入力端における信号を時間領域で示す図である。
【図４】本発明により、シーケンシャル周波数帯域取込み装置を用いて信号をデジタル化する方法の一例を示す流れ図である。
【図５】デジタル化した信号を更に補間するステップを更に含む図４の動作を示す流れ図である。
【図６】周波数シフトした信号を更に周波数シフトするステップを更に含む図４の動作を示す流れ図である。
【図７】デジタル化した信号をメモリに蓄積するステップを更に含む図４の動作を示す流れ図である。
【図８】デジタル化信号を選択し、選択したデジタル化信号を組合せるステップを更に含む図４の動作を示す流れ図である。
【図９】信号経路の周波数応答を等化するステップを更に含む図４の動作を示す流れ図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０  バイパス経路
１２  周波数シフト経路
１６  信号選択器
１８  周波数シフト器
２０  入力スイッチ
２２  出力スイッチ
２４  デジタイザ
２６  メモリ
２８  デジタル周波数シフト器
３０  コンバイナ
３２  制御器
３４  フィルタ
３６  補間器
３８  等化フィルタ
４８  周波数シフト手段
【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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