(57)【要約】【課題】掃引型スペクトラムアナライザにおいて、入力信号の周波数が低いと局部発振信号の周波数が中間周波数に近くなるので、０Ｈｚ付近で大きなスプリアス信号が発生する。このため、低い周波数領域で正確なスペクトルを測定することができなかったという課題を解決する。【解決手段】低い周波数範囲を測定するときは、周波数変換部に測定信号を入力せず、ローパスフィルタで測定信号の高周波成分を除去してこのローパスフィルタの出力からスペクトルデータを生成するようにした。低い周波数領域のスペクトル生成では周波数変換部の出力信号を用いないので、０Ｈｚ付近のスプリアス信号を抑制することができる。【選択図】図１
2008107172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力されたアナログ信号の周波数を中間周波数に変換する周波数変換部と、
入力されたアナログ信号の高周波成分を除去するローパスフィルタと、
測定する周波数範囲が低いときに測定信号を前記ローパスフィルタに出力し、周波数範囲が高いときに測定信号を前記周波数変換部に出力する第１のスイッチと、
入力されたアナログ信号をデジタル値に変換するＡＤ変換部と、
測定する周波数範囲が低いときに前記ローパスフィルタの出力を選択し、周波数範囲が高いときに前記周波数変換部の出力を選択して、これら選択した出力を前記ＡＤ変換器に出力する第２のスイッチと、
前記ＡＤ変換部の出力が入力され、スペクトルデータを生成する信号処理部と、
前記信号処理部が生成したスペクトルデータが入力され、このスペクトルデータを表示する表示部と、
を具備したことを特徴とするスペクトラムアナライザ。
【請求項２】
入力されたアナログ信号の周波数を中間周波数に変換する周波数変換部と、
入力されたアナログ信号の高周波成分を除去するローパスフィルタと、
測定する周波数範囲が低いときに測定信号を前記ローパスフィルタに出力し、周波数範囲が高いときに測定信号を前記周波数変換部に出力するスイッチと、
前記ローパスフィルタの出力が入力され、この入力された信号をデジタル値に変換する第１のＡＤ変換器と、
前記周波数変換部の出力が入力され、この入力された信号をデジタル値に変換する第２のＡＤ変換器と、
前記第１および第２のＡＤ変換器の出力が入力され、測定する周波数範囲が低いときは前記第１のＡＤ変換器の出力に基づいてスペクトルデータを生成し、測定する周波数範囲が高いときは前記第２のＡＤ変換器の出力に基づいてスペクトルデータを生成する信号処理部と、
前記信号処理部が生成したスペクトルデータが入力され、このスペクトルデータを表示する表示部と、
を具備したことを特徴とするスペクトラムアナライザ。
【請求項３】
測定する周波数範囲が低周波数領域から高周波数領域に跨っているときは、低周波数領域は前記ローパスフィルタの出力からスペクトルデータを生成し、高周波数領域は前記周波数変換部の出力からスペクトルデータを生成して、これらのスペクトルデータを合成して表示するようにしたことを特徴とする請求項１若しくは請求項２記載のスペクトラムアナライザ。
【請求項４】
前記信号処理部は、入力されたデジタル値を帯域制限フィルタで帯域制限し、この帯域制限した値を検波、ログ変換処理してスペクトルデータを生成するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれかに記載のスペクトラムアナライザ。
【請求項５】
前記信号処理部は、入力されたデータをＦＦＴ解析してスペクトルデータを生成するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項４いずれかに記載のスペクトラムアナライザ。
【請求項６】
信号が入力されないときの前記ローパスフィルタの出力値に基づいて、このローパスフィルタの直流オフセットを補正するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項５いずれかに記載のスペクトラムアナライザ。
【請求項７】
前記周波数変換部の出力が入力されるＡＤ変換器の直流成分に基づいて、このＡＤ変換器の直流オフセットを補正するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項６いずれかに記載のスペクトラムアナライザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掃引型のスペクトラムアナライザにおいて、０Ｈｚ付近のスプリアス信号の影響を低減して、低い周波数範囲まで正確にスペクトルを測定することができるスペクトラムアナライザに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スペクトラムアナライザは信号に含まれている種々の周波数成分を正確に計測する計測装置であり、その構成は例えば特許文献１に記載されている。以下、特許文献１に基づいて、掃引型のスペクトラムアナライザの概要を説明する。
【０００３】
図３は特許文献１に開示されたスペクトラムアナライザの構成図である。図３において、入力信号はアッテネータ１０で所定の振幅を有する信号に変換され、周波数変換部１１に入力される。周波数変換部１１はミキサ１１ａ、１１ｄ、局部発振器１１ｂ、１１ｅおよびバンドパスフィルタ１１ｃで構成される。アッテネータの出力はミキサ１１ａで局部発振器１１ｂの出力と周波数混合され、第１の中間周波数に変換される。この第１の中間周波数信号はバンドパスフィルタ１１ｃに入力されて不要な周波数成分が除去された後、ミキサ１１ｄで局部発振器１１ｅの出力と周波数混合され、第２の中間周波数信号に変換される。
【０００４】
この第２の中間周波数信号はＡＤ変換器１２でデジタル値に変換され、デジタルフィルタ１３で不要な周波数成分が除去された後、波形メモリ１４に格納される。デジタルフィルタ１３は、予め定められた周波数を中心として、このスペクトラムアナライザの周波数分解能に相当する帯域幅を有するバンドパスフィルタである。
【０００５】
波形メモリ１４に格納されたデータはＤＳＰ１５で信号処理され、表示部１６に表示される。クロック発振器１７はＡＤ変換器１２、デジタルフィルタ１３、波形メモリ１４、ＤＳＰ１５にクロックを供給する。掃引制御部１８は、主制御部１９が指定した周波数範囲で局部発振器１１ｂの周波数を掃引する。
【０００６】
このような構成のスペクトラムアナライザは、周波数０Ｈｚ近辺のスペクトルを測定しようとすると局部発振器１１ｂの出力周波数が第１の中間周波数に近くなり、０Hz付近に大きなスプリアス信号が発生する。このため、０Ｈｚ近辺のスペクトルを正確に測定することができないという課題があった。
【０００７】
この課題を解決するために、特許文献２では測定可能全周波数帯を複数の帯域に分割し、帯域毎に０Ｈｚ信号の影響を受けず、且つ適切な掃引速度が得られる通過帯域を設定して、分割したそれぞれの帯域で入力周波数を掃引して、各帯域について検波出力の最大レベルとそのときの周波数を求める。この最大レベルのうち、最も高いレベルを与える周波数を中心周波数として、所望の周波数スパンで入力信号を掃引して表示するようにしている。
【特許文献１】特開平９−２５７８４３号公報
【特許文献２】特開平１１−２８１６８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載されたスペクトラムアナライザは、前述したように、低い周波数範囲を測定しようとすると局部発振器１１ｂの発振周波数が第１の中間周波数に近くなるために大きなスプリアス信号が発生するので、０Ｈｚ付近の測定を正確に行うことができないという課題があった。また、ミキサ１１ｂから漏れた局部発振信号がそのままＡＤ変換器１２に入力されるので、ＡＤ変換器のオーバーフローや混変調歪みが発生し、やはり０Ｈｚ付近の測定が正確にできないという課題もあった。
【０００９】
特許文献２の発明は上記の課題を解決したものであるが、広い周波数範囲に渡って測定する場合、測定周波数によって周波数分解能帯域幅が変化するために、測定結果の統一性が得られないという課題があった。
【００１０】
従って本発明の目的は、低い周波数範囲の測定時に周波数変換部に測定信号を入力せず、ローパスフィルタの出力からスペクトルデータを生成することにより、０Ｈｚ近辺の低い周波数の信号も正確に測定することができるスペクトラムアナライザを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような課題を解決するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
入力されたアナログ信号の周波数を中間周波数に変換する周波数変換部と、
入力されたアナログ信号の高周波成分を除去するローパスフィルタと、
測定する周波数範囲が低いときに測定信号を前記ローパスフィルタに出力し、周波数範囲が高いときに測定信号を前記周波数変換部に出力する第１のスイッチと、
入力されたアナログ信号をデジタル値に変換するＡＤ変換部と、
測定する周波数範囲が低いときに前記ローパスフィルタの出力を選択し、周波数範囲が高いときに前記周波数変換部の出力を選択して、これら選択した出力を前記ＡＤ変換器に出力する第２のスイッチと、
前記ＡＤ変換部の出力が入力され、スペクトルデータを生成する信号処理部と、
前記信号処理部が生成したスペクトルデータが入力され、このスペクトルデータを表示する表示部と、
を具備したものである。０Ｈｚ付近のスプリアス信号を抑制できる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、
入力されたアナログ信号の周波数を中間周波数に変換する周波数変換部と、
入力されたアナログ信号の高周波成分を除去するローパスフィルタと、
測定する周波数範囲が低いときに測定信号を前記ローパスフィルタに出力し、周波数範囲が高いときに測定信号を前記周波数変換部に出力するスイッチと、
前記ローパスフィルタの出力が入力され、この入力された信号をデジタル値に変換する第１のＡＤ変換器と、
前記周波数変換部の出力が入力され、この入力された信号をデジタル値に変換する第２のＡＤ変換器と、
前記第１および第２のＡＤ変換器の出力が入力され、測定する周波数範囲が低いときは前記第１のＡＤ変換器の出力に基づいてスペクトルデータを生成し、測定する周波数範囲が高いときは前記第２のＡＤ変換器の出力に基づいてスペクトルデータを生成する信号処理部と、
前記信号処理部が生成したスペクトルデータが入力され、このスペクトルデータを表示する表示部と、
を具備したものである。０Ｈｚ付近のスプリアス信号を抑制できる。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１若しくは請求項２記載の発明において、
測定する周波数範囲が低周波数領域から高周波数領域に跨っているときは、低周波数領域は前記ローパスフィルタの出力からスペクトルデータを生成し、高周波数領域は前記周波数変換部の出力からスペクトルデータを生成して、これらのスペクトルデータを合成して表示するようにしたものである。スプリアス信号を抑制でき、かつ広い周波数範囲のスペクトルが得られる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３いずれかに記載の発明において、
前記信号処理部は、入力されたデジタル値を帯域制限フィルタで帯域制限し、この帯域制限した値を検波、ログ変換処理してスペクトルデータを生成するようにしたものである。一般的なスペクトルデータ生成手法を用いることができる。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４いずれかに記載の発明において、
前記信号処理部は、測定する周波数範囲が低いときに、入力されたデータをＦＦＴ解析してスペクトルデータを生成するようにしたものである。データ処理が簡単になる。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項５いずれかに記載の発明において、
信号が入力されないときの前記ローパスフィルタの出力値に基づいて、このローパスフィルタの直流オフセットを補正するようにしたものである。スプリアス信号を更に抑制できる。
【００１７】
請求項７記載の発明は、請求項１乃至請求項６いずれかに記載の発明において、
前記周波数変換部の出力が入力されるＡＤ変換器の直流成分に基づいて、このＡＤ変換器の直流オフセットを補正するようにしたものである。スプリアス信号を更に抑制できる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
請求項１，２、３、４、５、６および７の発明によれば、測定する周波数範囲が低いときは、測定信号をローパスフィルタに入力して高周波成分を除去した信号からスペクトルデータを生成し、周波数範囲が高いときは周波数変換部で中間周波数に変換して、この変換した信号からスペクトルデータを生成して表示するようにした。また、測定する周波数範囲が低周波数領域から高周波数領域に跨っているときは、ローパスフィルタの出力から生成したスペクトルデータと、周波数変換部の出力から生成したスペクトルデータを合成して表示するようにした。
【００１９】
低い周波数範囲の測定を行うときは周波数変換部に測定信号を入力せず、ローパスフィルタの出力信号を用いるので、ミキサから漏れる局部発振信号がＡＤ変換器に入力されることはない。そのため、０Ｈｚ付近のスプリアス信号を抑制することができ、かつオーバーフローや混変調歪みが発生することもないので、低い周波数範囲でも正確なスペクトルを測定することができるという効果がある。
【００２０】
また、信号が入力されていない期間のローパスフィルタ出力、あるいは周波数変換部出力の直流成分を用いてローパスフィルタやＡＤ変換器の直流オフセットを補正することにより、スプリアス信号を更に抑制することができるという効果もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明に係るスペクトラムアナライザの一実施例を示す構成図である。なお、図３と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。図１において、３０はスイッチであり、アッテネータ１０の出力信号が入力され、この信号を周波数変換部１１とローパスフィルタ３１に選択して出力する。ローパスフィルタ３１は、入力信号の高周波成分を除去し、低周波成分のみ通過させるフィルタである。
【００２２】
３２はスイッチであり、ローパスフィルタ３１の出力と周波数変換部１１の出力を選択して、ＡＤ変換器１２に出力する。３３は信号処理部であり、ＡＤ変換器１２の出力が入力される。信号処理部３３は、図３のデジタルフィルタ１３、波形メモリ１４およびＤＳＰ１５に相当する。３４は制御部であり、スイッチ３０と３２を制御する。
【００２３】
次に、この実施例の動作を説明する。アッテネータ１０は入力信号（測定信号）を所定レベルの信号に変換して出力する。測定したい周波数範囲が高いときは、制御部３４はスイッチ３０および３２を制御し、アッテネータ１０の出力信号を周波数変換部１１に入力し、この周波数変換部１１の出力をＡＤ変換部１２に入力するようにする。
【００２４】
このため、このスペクトラムアナライザは図３のスペクトラムアナライザと同じように動作する。すなわち、アッテネータ１０の出力信号はミキサ１１ａで局部発振器１１ｂの出力と周波数混合される。局部発振器１１ｂの出力信号は、所定の周波数範囲に渡って掃引されるので、入力信号の各周波数成分は第１の中間周波数に変換される。この第１の中間周波数信号はバンドパスフィルタ１１ｃで帯域制限され、ミキサ１１ｄで局部発振器１１ｅの出力と周波数混合され、第２の中間周波数に変換される。
【００２５】
この第２の中間周波数信号はＡＤ変換器１２でデジタル信号に変換され、信号処理部３３に入力される。信号処理部３３は、周波数分解能に応じた帯域幅の信号のみ通過させる帯域制限フィルタで入力された信号の帯域を制限し、検波、ログ変換などの処理を施して、横軸が周波数で縦軸が信号レベルのスペクトルデータを作成して、表示部１６に出力する。このとき、局部発振器１１ｂの周波数掃引と同期を取るようにする。表示部１６は入力されたスペクトルデータを表示する。
【００２６】
測定したい周波数範囲が低い（例えば、信号処理部３３に内蔵される帯域制限フィルタの通過幅の１／２以下）ときは、制御部３４はスイッチ３０、３２を制御して、アッテネータ１０の出力をローパスフィルタ３１に入力し、このローパスフィルタ３１の出力をＡＤ変換器１２に入力するようにする。
【００２７】
ローパスフィルタ３１は、入力された信号に含まれる高周波成分を除去する。このローパスフィルタ３１の出力はＡＤ変換器１２でデジタル値に変換され、信号処理部３３に入力される。信号処理部３３は、入力されたデジタル値をＦＦＴ(Fast Fourier Transform)解析してそのスペクトルデータを生成し、表示部１６に出力する。表示部１６はこのスペクトルデータを表示する。
【００２８】
測定したい周波数範囲が、０Ｈｚ近辺から高周波数領域に跨っているときは、スイッチ３０と３２を切り換えて周波数が高い領域と低い領域を交互に測定してスペクトルデータを求め、これらのスペクトルデータを結合して表示部１６に表示するようにする。
【００２９】
低い周波数範囲を測定するときは周波数変換部１１に測定信号を入力せず、かつローパスフィルタ３１の出力をＡＤ変換部１２に入力してデジタル値に変換し、このデータからスペクトルデータを生成するので、０Ｈｚ付近で大きなスプリアス信号が発生することはなく、かつＡＤ変換器１２がオーバーフローし、混変調歪みが発生することもない。そのため、０Ｈｚ付近でも正確にスペクトルを測定することができる。
【００３０】
なお、この実施例ではスイッチ３０が周波数変換部１１側になっているときはローパスフィルタ３１に信号が入力されないので、その出力は直流オフセットのみになる。従って、スイッチ３０を周波数変換部１１側、スイッチ３２をローパスフィルタ３１側に設定してそのときのＡＤ変換器１２の出力を保存しておくことにより、低い周波数範囲の測定時にローパスフィルタ３１とＡＤ変換器１２の直流オフセットを補正することができる。また、高い周波数測定時はＡＤ変換器１２に入力される信号の直流分は０になるので、ＡＤ変換器１２の直流オフセットを測定することで、ＡＤ変換器１２の直流オフセットを補正することもできる。このようにすることにより、０Ｈｚ付近のスプリアス信号を更に抑制することができる。
【００３１】
図２に本発明の他の実施例を示す。なお、図１と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。この実施例は、スイッチ３２を省いて、ＡＤ変換器を２系統持つようにしたものである。
【００３２】
図２において、４０はＡＤ変換器であり、ローパスフィルタ３１の出力信号が入力され、この信号をデジタル値に変換する。４１はＡＤ変換器であり、周波数変換部１１の出力信号が入力され、この信号をデジタル値に変換する。４２は信号処理部であり、ＡＤ変換器４０と４１の出力値が入力され、これらの値に基づいてスペクトルデータを生成する。この信号処理部４２が生成したスペクトルデータは表示部１６に入力される。４３は制御部であり、スイッチ３０を制御する。
【００３３】
次に、この実施例の動作を説明する。測定したい周波数範囲が高いときは、制御部４３はスイッチ３０を操作して、アッテネータ１０の出力信号を周波数変換部１１に入力する。入力信号は周波数変換部１１で第２の中間周波数に変換され、この第２の中間周波数信号はＡＤ変換器４１でデジタル値に変換され、信号処理部４２に入力される。信号処理部４２は、入力されたデジタル値に帯域制限フィルタリング、検波、ログ変換処理等を施しスペクトルデータを生成する。このスペクトルデータは表示部１６で表示される。
【００３４】
測定したい周波数範囲が低いときは、制御部４３はスイッチ３０を制御して、アッテネータ１０の出力信号をローパスフィルタ３１に入力する。この信号はローパスフィルタ３１で高周波成分が除去され、ＡＤ変換器４０でデジタル値に変換され、信号処理部４２に入力される。信号処理部４２はこのデジタル値をＦＦＴ解析してスペクトルデータを求め、表示部１６に出力する。表示部１６はこのスペクトルデータを表示する。
【００３５】
測定したい周波数範囲が低周波から高周波領域に跨っているときは、制御部４３はスイッチ３０を操作して、アッテネータ１０の出力信号を周波数変換部１１とローパスフィルタ３１に交互に出力する。信号処理部４２は、低周波のときはＡＤ変換器４０の出力をＦＦＴ解析してスペクトルデータを求め、高周波のときはＡＤ変換器４１の出力値に帯域制限フィルタリング、検波、ログ変換処理を行ってスペクトルデータを求めて、これらのスペクトルデータを結合して表示部１６に出力する。表示部１６はこの結合されたスペクトルデータを表示する。この実施例では、ＡＤ変換器が２個必要であるが、スイッチ３２を省略することができるので、構成を簡単にすることができる。
【００３６】
この実施例でも、低周波数範囲を測定するときはローパスフィルタ３１の出力信号をＡＤ変換器４０に入力してデジタル値に変換し、スペクトルデータを生成するので、大きなスプリアス信号の発生や、ＡＤ変換器４０のオーバーフローや混変調歪み発生がなくなる。従って、０Ｈｚ付近でも正確にスペクトルを測定することができる。
【００３７】
なお、この実施例でも、スイッチ３０が周波数変換部１１側になっているときはローパスフィルタ３１の入力は０になる。従って、このときのＡＤ変換器４０の出力値を保存しておくことにより、低い周波数範囲測定時にローパスフィルタ３１とＡＤ変換器４０の直流オフセットを補正することができる。また、高い周波数範囲を測定するときは、ＡＤ変換器４１に入力される信号の直流分は０になるので、このことを利用してＡＤ変換器４１の直流オフセットを補正することができる。この補正を行うことにより、０Ｈｚ近辺のスプリアス信号を更に抑制することができる。
【００３８】
また、図１、図２実施例共に、測定したい周波数範囲が低いときはローパスフィルタ３１の出力をデジタル変換した値をＦＦＴ解析してスペクトルデータを求めるようにしたが、周波数範囲が高いときと同様に、デジタル処理で周波数変換処理を行って中間周波数に変換し、帯域制限フィルタリング、検波、ログ変換処理を行ってスペクトルデータを求めるようにしてもよい。
【００３９】
また、図１、図２実施例共に、測定したい周波数範囲が低いときはローパスフィルタ３１の出力をデジタル変換した値をＦＦＴ解析してスペクトルデータを求めるようにしたが、測定したい周波数範囲がＡＤ変換器のサンプリング周波数の半分以下の場合は、周波数範囲が高い、低いにかかわらず、デジタル変換した値をＦＦＴ解析してスペクトルデータを求めるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図３】従来のスペクトラムアナライザの構成図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  アッテネータ
１１  周波数変換部
１１ａ、１１ｄ  ミキサ
１１ｂ、１１ｅ  局部発振器
１１ｃ  バンドパスフィルタ
１２、４０、４１  ＡＤ変換器
１６  表示部
３０、３２  スイッチ
３１  ローパスフィルタ
３３、４２  信号処理部
３４、４３  制御部
【図１】
2008107172.tif 000003
【図２】
2008107172.tif 000004
【図３】
2008107172.tif 000005