(57)【要約】【課題】特定の周波数成分の波形を表示することで、変調された入力信号の周波数成分の分析を直接的且つ簡単に比較可能とするとともに波形の品位（クオリティ）を定量的に判断しやすくする。【解決手段】変調された入力信号に対しＤＦＴ又はＦＦＴ演算を行うＤＦＴ／ＦＦＴ演算処理手段を備える周波数分析装置において、このＤＦＴ／ＦＦＴ演算処理手段の演算結果を受け、少なくとも１つの周波数成分の波形情報を生成する周波数波形生成手段と、この少なくとも１つの周波数成分の波形情報に基づいて当該少なくとも１つの周波数成分の時間軸上の波形、入力信号の波形、前記ＤＦＴ／ＦＦＴされたスペクトラム表示及び／又は入力信号に含まれる複数の周波数成分の合成波形を同時に表示する。【選択図】図１
2008089458.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変調された入力信号に対しＤＦＴ又はＦＦＴ演算を行うＤＦＴ／ＦＦＴ演算処理手段を備える周波数分析装置において、
前記ＤＦＴ／ＦＦＴ演算処理手段の演算結果を受け、少なくとも１つの周波数成分の波形情報を生成する周波数波形生成手段と、
前記少なくとも１つの周波数成分の波形情報に基づいて前記少なくとも１つの周波数成分の波形と、前記入力信号の波形とを同時に表示させる表示手段と、
を備えることを特徴とする周波数分析装置。
【請求項２】
前記表示手段は、前記少なくとも１つの周波数成分の波形及び前記入力信号の波形とともに前記ＤＦＴ／ＦＦＴ演算処理手段の演算結果を更に同時に表示することを特徴とする請求項１に記載の周波数分析装置。
【請求項３】
前記周波数波形生成手段は、
前記入力信号の位相情報を検出する検出手段と、
前記ＤＦＴ／ＦＦＴ演算処理手段の演算結果から前記少なくとも１つの周波数成分について時間軸上の波形情報を生成する波形情報生成手段と、
前記位相情報に基づいて前記時間軸上の波形情報と前記入力信号の位相を一致させる位相調整手段と、
を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の周波数分析装置。
【請求項４】
前記波形情報生成手段は、
所定の波形情報を発振する発振手段と、
前記少なくとも１つの周波数成分に基づいて前記発振手段から発振される所定の波形情報を前記少なくとも１つの周波数成分の振幅と同一となる波形情報を生成する波形情報調整手段と、
を備えることを特徴とする請求項３に記載の周波数分析装置。
【請求項５】
前記周波数波形生成手段は、
前記少なくとも１つの周波数成分の演算結果に基づいてＩＤＦＴ／ＩＦＦＴ演算により前記少なくとも1つの周波数成分の波形情報を生成するＩＤＦＴ／ＩＦＦＴ演算処理手段と、
を備えることを特徴とする請求項３に記載の周波数分析装置。
【請求項６】
前記周波数波形生成手段により生成された所定の周波数成分の波形情報、前記入力信号及び／又は前記ＤＦＴ／ＦＦＴ演算処理手段による演算結果を入力し、前記表示手段に出力する信号の選択を行う信号選択手段を更に備えることを特徴とする請求項２から５の何れか一項に記載の周波数分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周波数分析装置に係り、特に、ＤＦＴ（Discrete Fourier Transform:離散フーリエ変換）及びＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）を行う周波数分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種モータへの入力信号のように変調された入力信号の周波数特性を解析する装置として、ＤＦＴやＦＦＴを用いて測定・解析を行う周波数分析装置が知られている。また、その研究開発も多岐にわたり行われている。例えば、特許文献１には、装置内での演算処理時間を短縮するＦＦＴアナライザに関する発明が開示されている。同発明は、ＦＦＴ処理を行う前段階の処理である窓関数処理について、窓関数発生部をＡ／Ｄ変換器の前段に備え、アナログの入力信号に直接窓関数演算処理を行い、その後Ａ／Ｄ変換器を介してデジタルの入力信号に対してＦＦＴ処理を行うように構成されている。これにより、窓関数処理とＦＦＴ処理という２段階の処理に要していた演算時間を短縮させることを実現している。
【０００３】
ここで、周波数分析装置の概要について図を用いて説明する。
図１０は、従来の周波数分析装置２００の構成を説明するためのブロック図であり、図１１は、周波数分析装置２００の表示装置上に表示される入力信号の入力波形と入力信号のスペクトラムを説明するための模式図である。図１０において、周波数分析装置２００は、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）変換器１、バッファ２、窓関数処理部３、ＤＦＴ／ＦＦＴ演算処理部４、Ｉ／Ｆ（インターフェース）５及び表示装置６を備える。
【０００４】
例えば、モータ等の駆動装置に入力する電源からの変調された入力信号は、図示しない入力端子を介してＡ／Ｄ変換器１に入力され、所定のサンプリング周期に基づいてデジタルの入力信号に変換される。変換されたデジタルの入力信号はバッファ２に一時記憶される。バッファ２に一時記憶されたデジタルの入力信号は、所定の時間間隔で窓関数処理部３に入力されるとともに、信号ａとしてＩ／Ｆ５へ入力される。このＩ／Ｆ５に入力された信号ａは、表示装置６上で、電源からの変調された入力信号の信号波形を表示するために使用される。窓関数処理部３では、バッファ２から入力された入力信号が所定の時間間隔で切り取られ（抽出され）、切り取った波形の始端と終端とを徐々に小さくすることで始点及び終点がゼロになるような重み関数によって演算が行われる。例えば、ハニング窓関数（Haning window）、方形波窓関数（Rectangular window）、ハミング窓関数（Haming window）及びフラットトップ窓関数（Flattop window）等の窓関数により演算が行われ、ＤＦＴ／ＦＦＴ演算処理部４に出力される。ＤＦＴ／ＦＦＴ演算処理部４では、ＤＦＴ又はＦＦＴの演算処理が行われ、入力信号に含有される周波数成分及びその強さが求められる。含有される周波数及びその強さは演算結果を示す信号ｂとしてＩ／Ｆ５に出力される。Ｉ／Ｆ５は、バッファ２から出力されたＤＦＴ／ＦＦＴ処理が施されていない信号ａ（バッファ２を介して直接入力された入力信号）及びＤＦＴ／ＦＦＴ演算処理部４から出力された演算結果を示す信号ｂの入力を受け、これら信号ａ及び信号ｂを所定の信号形式に変換し表示装置６に出力する。
【０００５】
表示装置６では、図示しないドライバによって、同一画面上に入力信号波形（信号ａ）とＤＦＴ／ＦＦＴ変換の演算結果を示すスペクトラム（信号ｂ）を表示させる映像信号が生成され、画面上に両者の画像が表示される。図１１にその表示例を模式的に示す。表示装置６の画面には、画面の上部側にＤＦＴ／ＦＦＴ処理が施されていない波形即ち信号ａの入力信号波形が表示される。同グラフは横軸を時間軸として入力信号の波形を示している。そして、画面の下部側に、ＤＦＴ／ＦＦＴ処理が施された信号即ち信号ｂがそれぞれの周波数毎にスペクトラム表示されるようになっている。
【特許文献１】特開平６−２７１６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来の周波数分析装置２００は、入力信号の波形とスペクトラム表示された周波数成分とを同一画面上に同時に表示させるため、任意の入力信号波形がどのような周波数成分を含み又その強さが如何ほどであるかを確認することができる。しかしながら、当該任意の周波数成分の時間軸上の波形を捉えることができないという問題や入力信号に含まれる特定の周波数成分の波形と入力信号波形との関連性を直接的に視覚で捉えることはできないという問題がある。
即ち、例えばモータ等への変調された入力信号（インバータ等から出力された入力信号）を有する装置の特性を解析する場合、入力信号波形と特定の周波数成分の波形との関係を直接的にも視覚的にもその品位（クオリティ）を瞬時且つ定量的に判断する必要がある。
この点、従来の周波数分析装置２００では、入力信号波形のキャリア及び含有される種々の信号成分が存在していることを見分けることができるものの入力信号波形のより具体的な解析を実現させることはできないという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みて行われたものであり、その目的とするところは、変調された入力信号を使用する機器の特性を解析するために、特定の入力信号波形が含有する周波数成分及びその強さを表示するだけでなく、特定の周波数成分の波形を時間領域に置換し、入力信号波形と特定の周波数成分の波形を直接的且つ簡単に比較可能とするとともに波形の品位（クオリティ）を定量的に判断しやすくすることで、ユーザの利便性を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、変調された入力信号に対しＤＦＴ又はＦＦＴ演算を行うＤＦＴ／ＦＦＴ演算処理手段（例えば、図１、図６又は図８に示すＤＦＴ／ＦＦＴ演算処理部4）を備える周波数分析装置において、
前記ＤＦＴ／ＦＦＴ演算処理手段の演算結果を受け、少なくとも１つの周波数成分の波形情報を生成する周波数波形生成手段（例えば、図１に示す所定周波数波形生成部１０Ａ、図６に示す所定周波数波形生成部１０Ｂ又は図８に示す所定周波数波形生成部１０Ｃ）と、
前記少なくとも１つの周波数成分の波形情報に基づいて前記少なくとも１つの周波数成分の波形と、前記入力信号の波形とを同時に表示させる表示手段（例えば、図１、図６又は図８に示す表示装置６）と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記表示手段は、請求項１に記載の周波数分析装置において、前記少なくとも１つの周波数成分の波形及び前記入力信号の波形とともに前記ＤＦＴ／ＦＦＴ演算処理手段の演算結果を更に同時に表示することを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の周波数分析装置において、前記周波数波形生成手段は、前記入力信号の位相情報を検出する検出手段（例えば、図１若しくは図８に示す位相解析部１７又は図６に示す周波数・位相解析部１８）と、前記ＤＦＴ／ＦＦＴ演算処理手段の演算結果から前記少なくとも１つの周波数成分について時間軸上の波形情報を生成する波形情報生成手段（例えば、図１に示す波形生成部１５、図６に示す波形生成部１５´又は図８に示すＩＤＦＴ／ＩＦＦＴ演算処理部３０）と、前記位相情報に基づいて前記時間軸上の波形情報と前記入力信号の位相を一致させる位相調整手段（例えば、図１、図６又は図８に示す位相調整部１６）と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の周波数分析装置において、前記波形情報生成手段は、所定の波形情報を発振する発振手段（例えば、図１に示す基本周波数発振器１５ａ、２次高調波発振器１５ｂ及び３次高調波発振器１５ｃ又は図６に示すｎ１周波数発振器１５ａ´、ｎ２高調波発振器１５ｂ´及びｎ３高調波発振器１５ｃ´）と、前記少なくとも１つの周波数成分に基づいて前記発振手段から発振される所定の波形情報を前記少なくとも１つの周波数成分の振幅と同一となる波形情報を生成する波形情報調整手段（例えば、図１に示す波形生成部１５又は図６に示す波形生成部１５´）と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、
前記周波数波形生成手段は、請求項３に記載の周波数分析装置において、前記周波数波形生成手段から入力される少なくとも１つの周波数成分の波形情報に基づいてＩＤＦＴ／ＩＦＦＴ演算により前記少なくとも1つの周波数成分の波形情報を生成するＩＤＦＴ／ＩＦＦＴ演算処理手段（例えば、図８に示すＩＤＦＴ／ＩＦＦＴ演算処理部３０）を備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項２から５の何れか一項に記載の周波数分析装置において、前記周波数波形生成手段により生成された所定の周波数成分の波形情報、前記入力信号及び／又は前記ＤＦＴ／ＦＦＴ演算処理手段による演算結果を入力し、前記表示手段に出力する信号の選択を行う信号選択手段（例えば、図１、図６又は図８に示す、セレクタ１１）を更に備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載の発明によれば、変調された入力信号に対しＤＦＴ又はＦＦＴ演算を行うＤＦＴ／ＦＦＴ演算処理手段を備える周波数分析装置において、入力信号の波形と当該入力信号に含まれる少なくとも１つの周波数成分の時間軸上での波形を同時に観察することができる。これにより、変調された入力信号の波形と当該入力信号に含有される所定の周波数成分の波形の品位（クオリティ）を容易に観察することができ、入力信号と当該入力信号に含有される所定の周波数成分の波形との関連性を直感的且つ一見して観察することができ、ユーザの利便性を向上させることができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の周波数分析装置において、入力信号に含有される少なくとも１つの周波数成分の波形及び入力信号の波形とともにＤＦＴ／ＦＦＴ演算処理手段の演算結果を同時に観察することができる。このため、入力信号の波形、当該入力信号に含まれる所定の周波数成分の波形及びＤＦＴ／ＦＦＴ変換の演算結果に基づいて表示されるスペクトラムを直接的且つ簡単に比較可能とするとともに波形の品位（クオリティ）を定量的に判断しやすくすることができ、ユーザの利便性を向上させることができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の周波数分析装置において、入力信号に含まれる少なくとも１つの周波数成分の時間軸上での波形を入力信号と同期した態様で表示することができる。これにより、入力信号の波形と特定の周波数成分の波形との比較を更に直感的且つ容易に行うことができ、ユーザの利便性が更に向上するという効果がある。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の周波数分析装置において、発振手段から発振される所定の波形情報から波形情報調整手段が少なくとも１つの周波数成分の振幅と同一となる波形情報を生成するため、波形情報生成手段はＤＦＴ／ＦＦＴ演算処理手段の演算結果から少なくとも１つの周波数成分の振幅と同一となる波形情報を生成することができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明によれば、請求項３に記載の周波数分析装置において、ＩＤＦＴ／ＩＦＦＴ演算処理手段により、ＤＦＴ／ＦＦＴ演算処理手段の演算結果から少なくとも１つの周波数成分をＩＤＦＴ／ＩＦＦＴ演算することで、波形情報生成手段が当該少なくとも１つの周波数成分の波形情報を生成することができる。
【００１９】
請求項６に記載の発明によれば、請求項２から５に記載の周波数分析装置において、信号選択手段が、周波数波形生成手段により生成された所定の周波数成分の波形情報、入力信号及び／又はＤＦＴ／ＦＦＴ演算処理手段による演算結果の前記表示手段への入力を選択的に切り替えることができ、ユーザの作業内容に応じて表示手段に表示される各表示の切替えや同時に表示する波形情報等の組み合わせを適宜変更することができる。これにより利便性を更に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、図を用いて、本発明を実施するための最良の形態について説明する。本発明に係る周波数分析装置は、変調された種々の入力信号の測定に適用することができるものであるが、以下の説明では〔第１の実施形態〕として入力信号の基本周波数が既知である場合を前提とした周波数分析装置１００と、〔第１の実施形態〕の〔変形例〕として入力信号の基本周波数が未知である周波数分析装置１２０との構成例についてそれぞれ説明する。更に、〔第２の実施形態〕としてＤＦＴ／ＦＦＴ変換されたスペクトラム情報に逆演算を行うことで波形情報を再現する周波数分析装置１５０について説明を行う。
【００２１】
〔第１の実施形態〕
図１に周波数分析装置１００の構成を示す。なお、上述した従来の周波数分析装置２００と機能及び作用を共通にする部分は同一符号をもって説明を行う。
【００２２】
周波数分析装置１００は、Ａ／Ｄ変換器１、バッファ２、窓関数処理部３、ＤＦＴ／ＦＦＴ演算処理部４、Ｉ／Ｆ５及び表示装置６に加えて、所定周波数波形生成部１０Ａ及びセレクタ１１を更に備えることを特徴とする。第１の実施形態における周波数分析装置１００は、入力信号の基本周波数が既知である場合の構成例を示している。ここでは、基本周波数を商用電源の５０Ｈｚを例とする。即ち周波数分析装置１００は、この５０Ｈｚの電源に対して各種の変調が施され、モータ等の機器に入力される電源の周波数分析を行うことができる。ここで変調された信号としては、例えば、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号、ＰＦＭ（Pulse Frequency Modulation）信号、ＶＶＶＦ（Variable Voltage Variable Frequency）信号、ＦＭ（Frequency Modulation）信号等の時間軸又は周波数軸に対して変調を行うものが挙げられる。
【００２３】
所定周波数波形生成部１０Ａは、ＤＦＴ／ＦＦＴ演算処理部からＤＦＴ又はＦＦＴ変換された信号情報の入力を受け、その中から所定の周波数について波形情報を生成する処理部である。本実施の形態では、所定周波数波形生成部１０Ａを、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）から構成する例について説明する。即ち所定周波数波形生成部１０Ａには、ＤＦＴ又はＦＦＴ変換された所定周波数の演算結果を抽出して時間軸上の波形信号を生成する波形生成部１５（「波形情報生成手段」に相当。）、バッファ２から信号ｄ（同期信号）を入力して位相を解析し、入力信号の位相情報を位相調整部１６に出力する位相解析部１７（「検出手段」に相当。）及び位相解析部１７からの位相情報に基づいて波形生成部から出力される波形信号と入力信号との位相を一致させる位相調整部１６（「位相調整手段」に相当。）といった機能部が設けられ、これらはプログラムの指示に従って演算等処理を行うようになっている。
【００２４】
また、波形生成部１５は、複数の発振器を内蔵する。同図では、基本周波数である５０Ｈｚを抽出して出力する基本周波数発振器１５ａ、同様に１００Ｈｚの周波数を出力する２次高調波発振器１５ｂ及び同様に１５０Ｈｚの周波数を出力する３次高調波発振器１５ｃを示している。波形生成部１５は、ＤＦＴ／ＦＦＴ演算処理部４から入力された所定周波数の信号情報に基づいて、これら複数の発振器から出力される信号の振幅を調整することで波形信号を生成するようになっている（「波形情報調整手段」に相当）。
なお、設ける発振器の数及び抽出する周波数はこれらの例に限られるものではなく、適宜設計変更が可能である。
【００２５】
図２のフロー図を用いて、所定周波数波形生成部１０Ａの処理動作についてより詳細に説明する。
先ずステップＳ１０１で、所定周波数波形生成部１０Ａは、波形生成部１５において、ＤＦＴ／ＦＦＴ演算処理部４から入力されたＤＦＴ又はＦＦＴ変換が施された信号情報に基づいて基本周波数発振器１５ａ、２次高調波発振器１５ｂ及び３次高調波発振器１５ｃから出力する信号の振幅を調整し、所定の周波数成分に関する波形情報を生成する。
【００２６】
ステップＳ１０２で、所定周波数波形生成部１０Ａは、位相解析部１７において、位相解析部１７に入力された同期信号ｄから入力信号の位相情報を検出する。
ステップＳ１０３で、所定周波数波形生成部１０Ａは、位相調整部１６において、ステップＳ１０２で検出した位相情報に基づいて、波形生成部１５から位相調整部１６に入力された波形情報の位相調整を実行し、入力信号と位相が一致する時間軸上の波形情報を生成する。より詳細には、入力信号の「０」レベルと波形情報の「０」レベルを基準として位相を一致させる。これにより、入力信号と同期した所定周波数の時間軸上の波形情報を生成することができる。生成された波形情報は、その後、セレクタ１１に出力される。
【００２７】
セレクタ１１（「信号選択手段」に相当）は、信号を選択的に切り替える装置であり、バッファ２から出力される入力信号情報（信号ａ）、ＤＦＴ／ＦＦＴ演算処理部４から出力されるＤＦＴ／ＦＦＴ信号情報（信号ｂ）及び所定周波数波形生成部１０Ａから出力される所定周波数波形情報ｃが入力される。セレクタ１１は、図示しない制御部やユーザの操作に基づいてＩ／Ｆ５に出力する信号情報の切替えを行う。この切替えに応じてＩ／Ｆ５に入力する信号情報の種類を選択することができる。なお、選択することのできる信号の種類は、複数であることはもとより単数であってもよい。
【００２８】
Ｉ／Ｆ５は、セレクタ１１から入力された各種の信号情報を所定の信号電送形式によって表示装置６に出力する。表示装置６は、Ｉ／Ｆ５から入力された各種の信号情報に対し図示しないドライバによって所定のフレームレートでフレームを生成し、画面上に波形を表示させる。例えば、Ｉ／Ｆ５から入力される信号情報が、入力信号情報ａと所定周波数波形情報ｃであれば、フレームの上部に入力信号波形、フレームの下部に所定周波数の波形を配置したフレームを生成し表示させる。図３から図５に、表示装置６に表示される波形の例を示す。なお、同図では、一例として、波形情報の基本周波数を用いている。
【００２９】
図３は、入力信号情報ａと所定周波数波形情報ｃとの波形を、同一画面上に上下に表示する例である。入力信号に含まれる所定の周波数の信号波形を一見して把握することができる。
【００３０】
図４は、入力信号情報ａと所定周波数波形情報ｃとの波形を同一画面上で重畳して表示する例を示している。入力信号に含まれる所定の周波数の波形をより瞬時且つ明確に把握することができる。
【００３１】
図５は、更に、ＤＦＴ／ＦＦＴ変換された信号のＤＦＴ／ＦＦＴ信号情報ｂを同一画面上に分離して表示する例を示している。入力信号に対する所定周波数の波形を瞬時に明確に把握できることに加えて、入力信号に含有される他の周波数成分の存在及びその強さを一見して把握することができる。
【００３２】
このように、本発明を適用した周波数分析装置１００によれば、入力信号の波形と所定の周波数成分の信号波形を一見して直感的に把握することができ、変調された入力信号の周波数分析において、ユーザの利便性を向上させることができる。
【００３３】
特に、所定周波数波形生成部１０Ａでは、所定の周波数成分の波形情報を生成するに際し、入力信号に同期した波形情報を生成するため、画面上に表示された波形を比較観察する上で直感的な比較を行うことができ、周波数分析の効率が飛躍的に向上するという優れた効果がある。
【００３４】
また、入力信号波形、所定周波数の波形並びにＤＦＴ又はＦＦＴ変換によるスペクトラム表示を切り替え可能とするため、被検体の種類や作業内容に応じて適宜表示を選択することもでき、ユーザの利便性が更に向上するという効果がある。
【００３５】
〔第１の実施形態の変形例〕
次いで、第１の実施形態の変形例について説明する。第１の実施形態の周波数分析装置１００では、入力信号の基本周波数が既知（例えば、５０Ｈｚ）である場合についての構成例を示した。〔変形例〕における周波数分析装置１２０では、入力信号の基本周波数が未知である場合についての構成例を説明する。
【００３６】
図６に、周波数分析装置１２０の構成例を示す。周波数分析装置１２０では、所定周波数波形生成部１０Ｂの構成に特徴を有する。
なお、上述した従来の周波数分析装置２００及び第１の実施形態における周波数分析装置１００と機能を共通する装置は、同一符号を用いて説明を行う。
【００３７】
所定周波数波形生成部１０Ｂの波形生成部１５´では、複数種類の周波数を出力できる発振器が設けられる。即ち入力信号の基本周波数が未知であるため、対応可能とする周波数の生成により好適な構成を採用するのが好ましい。例えば、出力する周波数が固定された発振器を多数設ける構成としてもよいし、出力する周波数を可変とする発振器を設ける構成としてもよいし、更にはＤ／Ａ（Digital Analog）コンバータを設ける構成としてもよい。同図では、出力する周波数が固定され且つそれぞれ異なる発振器としてｎ１周波数発振器１５ａ´、ｎ２高調波発振器１５ｂ´及びｎ３高調波発振器１５ｃ´を設ける構成を示している。即ち波形生成部では、後述する周波数・位相解析部１８から入力される入力信号の基本周波数情報に基づいて、該当する周波数に対応した発振器に対して所定周波数の信号を出力させるようになっている。
【００３８】
周波数・位相解析部１８は、バッファ２から入力される同期信号ｄから入力信号の基本周波数情報及び位相情報を検出（解析）する。検出された基本周波数情報は波形生成部１５´に出力され、位相情報は位相調整部１６に出力される。
【００３９】
図７に示すフロー図を用いて、所定周波数波形生成部１０Ｂの処理動作について説明する。
先ずステップＳ２０１で、所定周波数波形生成部１０Ｂは、周波数・位相解析部１８において、同期信号ｄから入力信号の基本周波数情報及び位相情報を検出する。
ステップＳ２０２で、所定周波数波形生成部１０Ｂは、波形生成部１５´において、ステップＳ２０１で検出された基本周波数情報に基づいて、該当する周波数の出力を可能とする発振器１５ａ〜１５ｃにより振幅調整が施された波形情報を生成し、位相調整部１６に出力する。
【００４０】
ステップＳ２０３で、所定周波数波形生成部１０Ｂは、位相調整部１６において、ステップＳ２０１で検出された位相情報に基づいて、ステップＳ２０２で波形生成部１５´から位相調整部１６に入力された波形情報の位相調整を実行し、入力信号に同期した所定周波数の波形情報を生成する。
その後、波形情報はセレクタ１１に出力される。
【００４１】
このように、周波数分析装置１２０によれば、入力信号の基本周波数信号が未知である場合であっても、基本周波数を自動的に検出し、ＤＦＴ／ＦＦＴ演算処理部４から入力されたＤＦＴ／ＦＦＴ変換されたスペクトラム情報に対応する波形情報を生成することができ、表示装置６上に、入力信号の波形と所定の周波数成分の信号波形を一見して直感的に把握することのできる波形画像を表示することができ（例えば、図３から５参照。）、ユーザの利便性を更に向上させることができる。
【００４２】
以上、第１の実施形態及びその変形例について説明したが、本発明は上記種々の例に限定されるものではない。特に、上述の説明では、波形生成部１５´に設けられた１つの発振器から所定の周波数信号を出力する例について述べたが、複数個の発振器の出力により合成波形を位相調整部１６に入力する構成とすることも当然に可能である。これにより、複雑に変調された入力信号波形と、複数の周波数同士の合成波形との相関関係も一見して把握することもできる。
【００４３】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明を適用した周波数分析装置の第２の実施形態について説明する。上述した周波数分析装置１００及び１２０では、所定周波数波形生成部１０Ｃにおいて発振器を設け、ＤＦＴ／ＦＦＴ変換された入力信号から波形情報を再現する構成としていた。第２の実施形態では、ＤＦＴ／ＦＦＴ変換された入力信号（スペクトラム情報）に対し、ＩＤＦＴ（Inverse Discrete Fourier Transform:逆離散フーリエ変換）／ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform：逆高速フーリエ変換）を行うことで、スペクトラム情報から波形情報を再現する周波数分析装置１５０について説明する。
なお、第１の実施形態及びその変形例における周波数分析装置１００及び１２０並びに従来の周波数分析装置２００と機能を共通するものは同一符号を用いて説明を行う。
【００４４】
図８に、周波数分析装置１５０の構成を示す。周波数分析装置１５０の所定周波数波形生成部では、ＩＤＦＴ／ＩＦＦＴ演算処理部３０が設けられることを特徴とする。ＩＤＦＴ／ＩＦＦＴ演算処理部３０は、ＤＦＴ／ＦＦＴ演算処理部４から入力されたＤＦＴ／ＦＦＴ変換されたスペクトラム情報に対し、ＩＤＦＴ又はＩＦＦＴ演算を行うことで、波形情報を生成する機能部である。即ちＤＦＴ又はＦＦＴに対して逆演算を行うことで変換前の入力信号の波形情報を生成する。
なお、ＩＤＦＴ又はＩＦＦＴを行うスペクトラム情報は、１つの周波数に関するものであっても、所望する複数のスペクトラム情報に関するものであってもよい。例えば、切替スイッチで機能的に切替え可能に構成し、特定の（１つの）周波数成分の時間軸上の波形を表示させることも、複数の周波数成分の合成波形を表示させることもできるように構成してもよい。
【００４５】
図９を用いて、所定周波数波形生成部１０Ｃの動作処理について詳細に説明する。
ステップＳ３０１で、所定周波数波形生成部１０Ｃは、ＩＤＦＴ／ＩＦＦＴ演算処理部３０において、ＤＦＴ／ＦＦＴ演算処理部４から入力された所定周波数のスペクトラム情報に対してＩＤＴＦ又はＩＦＦＴ演算を施し、所定周波数の波形情報を生成する。
【００４６】
ステップＳ３０２で、所定周波数波形生成部１０Ｃは、位相解析部１７において、バッファ２から入力された同期信号ｄから入力信号の位相情報を検出し、位相調整部１６に入力する。
【００４７】
ステップＳ３０３で、所定周波数波形生成部１０Ｃは、位相調整部１６において、ステップＳ３０１で生成した所定周波数の波形情報を位相調整部１６に入力し、位相解析部１７から入力された同期信号ｄの位相情報に基づいて入力信号に同期した波形情報を生成する。
その後、同期された波形情報はセレクタ１１に出力される。
【００４８】
この第２の実施形態による構成でも、ＤＦＴ／ＦＦＴ演算処理部４から入力されたＤＦＴ／ＦＦＴ変換されたスペクトラム情報に対応する波形情報を生成することができ、表示装置６上に、入力信号の波形と所定の周波数成分の信号波形を一見して直感的に把握することのできる波形画像を表示することができ（例えば、図３から５参照。）、ユーザの利便性を更に向上させることができる。
【００４９】
以上、本発明を実施するための第２の実施形態について説明したが、本発明は上記種々の例に限定されるものではなく、周波数分析装置の仕様に応じて種々の設計変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明を実施するための第１の実施形態における周波数分析装置の構成例を示したブロック図である。
【図２】図１に示す周波数分析装置の処理例を示したフロー図である。
【図３】図１、図６及び図８に示す周波数分析装置で同時に表示される入力信号波形及び所定周波数信号の時間軸波形の例を示した模式図である。
【図４】図１、図６及び図８に示す周波数分析装置で同時に表示される入力信号波形及び所定周波数信号の波形を重畳させて表示する例を示した模式図である。
【図５】図１に示す周波数分析装置で同時に表示される入力信号波形、ＤＦＴ／ＦＦＴ変換によるスペクトラム及び所定周波数信号の時間軸波形の例を示した模式図である。
【図６】本発明を実施するための第1の実施形態の変形例における周波数分析装置の構成例を示したブロック図である。
【図７】図６に示す周波数分析装置の処理例を示したフロー図である。
【図８】本発明を実施するための第２の実施形態における周波数分析装置の構成を示したブロック図である。
【図９】図８に示す周波数分析装置の処理例を示したフロー図である。
【図１０】従来の周波数分析装置の構成を示したブロック図である。
【図１１】従来の周波数分析装置における入力信号波形及びＤＦＴ／ＦＦＴ処理が施されたスペクトラムを表示する例を示した模式図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  Ａ／Ｄ変換器
２  バッファ
３  窓関数処理部
４  ＤＦＴ／ＦＦＴ演算処理部
５  Ｉ／Ｆ
６  表示装置
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ  所定周波数波形生成部
１１  セレクタ
１５、１５´  波形生成部
１５ａ  基本周波数発振器
１５ａ´  ｎ１周波数発振器
１５ｂ  ２次高調波発振器
１５ｂ´  ｎ２高調波発振器
１５ｃ  ３次高調波発振器
１５ｃ´  ｎ３高調波発振器
１６  位相調整部
１７  位相解析部
１８  周波数位相解析部
３０  ＩＤＦＴ／ＩＦＦＴ演算処理部
１００、１２０、１５０、２００  周波数分析装置
【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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【図１０】
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【図１１】
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