(57)【要約】【課題】ＩＦＭ受信機において、周波数の算出の精度を向上させる。【解決手段】周波数弁別器２０ａ、２０ｂの位相検波器２３は入力信号と遅延線２２ａ、２２ｂを介した遅延信号との位相差を検出し、位相検波ビデオを出力する。検波器３０は入力信号を検波してビデオ振幅信号を出力する。パルス検出部４０は入力信号の立ち上がり、立ち下がりおよびパルス幅を検出し、出力する。判定部５０は位相検波ビデオが有効な時間を示す有効信号を位相検出部７０ａ、７０ｂに送る。ラッチ信号生成部６０はラッチ信号を位相検出部７０ａ、７０ｂに、取込信号を周波数算出部８０に送る。位相検出部７０ａ、７０ｂは有効信号とラッチ信号がハイレベルであるときに位相検波ビデオを抽出して位相差を検出し、出力する。周波数算出部８０は取込信号がハイレベルであるときに位相差を取り込み、該位相差と対応する遅延時間とに基づき入力信号の周波数を算出する。【選択図】図１
2013153238.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス信号である入力信号と前記入力信号を所定の遅延時間だけ遅延させた遅延信号との位相差を検出して位相差信号として出力する、前記遅延時間が互いに異なる複数の周波数弁別器と、
それぞれの前記周波数弁別器について、前記入力信号のパルスと前記遅延信号のパルスが時間軸上で重なりあう時間である重複時間が所定の基準を満たす場合には、前記重複時間内に該周波数弁別器が出力した前記位相差信号は有効であると判定する判定部と、
前記周波数弁別器がそれぞれ出力し、前記判定部が有効であると判定した前記位相差信号と該周波数弁別器での前記遅延時間に基づき前記入力信号の周波数を算出する周波数算出部と、
を備えるＩＦＭ受信機。
【請求項２】
前記判定部は、前記入力信号の立ち上がりから前記遅延信号の立ち上がりまでに前記入力信号の立ち下がりがない場合には、前記遅延信号の立ち上がりから前記入力信号の立ち下がりまでの時間を、前記所定の基準を満たす前記重複時間とみなす請求項１に記載のＩＦＭ受信機。
【請求項３】
前記判定部は、前記周波数弁別器が出力した前記位相差信号を所定のタイミングで抽出して前記位相差を検出することを繰り返し、あるタイミングで抽出した前記位相差信号に基づく前記位相差と直後のタイミングで抽出した前記位相差信号に基づく前記位相差との差分である位相差変動が所定の範囲内であるか否かを繰り返し判定し、前記遅延信号の立ち上がりから前記位相差変動が前記所定の範囲を超える最初のタイミングまでの時間を、前記所定の基準を満たす前記重複時間とみなす請求項１に記載のＩＦＭ受信機。
【請求項４】
前記周波数算出部は、前記周波数弁別器がそれぞれ出力し、前記判定部が有効であると判定した前記位相差信号を所定のタイミングで抽出して前記位相差を検出し、該位相差と該周波数弁別器での前記遅延時間に基づき前記所定のタイミングに応じて前記入力信号の周波数を算出する請求項１ないし３のいずれか１項に記載のＩＦＭ受信機。
【請求項５】
前記周波数算出部は、前記周波数弁別器がそれぞれ出力し、前記判定部が有効であると判定した前記位相差信号を所定のタイミングで抽出して前記位相差を検出し、該位相差の平均値を算出し、前記周波数弁別器ごとに算出した前記位相差の平均値と該周波数弁別器での前記遅延時間に基づき前記入力信号の周波数を算出する請求項１ないし３のいずれか１項に記載のＩＦＭ受信機。
【請求項６】
前記周波数算出部は、前記周波数弁別器がそれぞれ出力し、前記判定部が有効であると判定した前記位相差信号を所定のタイミングで抽出して前記位相差を検出し、該位相差の最頻値を算出し、前記周波数弁別器ごとに算出した前記位相差の最頻値と該周波数弁別器での前記遅延時間に基づき前記入力信号の周波数を算出する請求項１ないし３のいずれか１項に記載のＩＦＭ受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＦＭ受信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
受信機や周波数分析機では、周波数データを得るためにＩＦＭ（Instantaneous  Frequency  Measurement）受信機が用いられる。ＩＦＭ受信機は、入力信号と入力信号を所定の遅延時間だけ遅延させた遅延信号との位相差を検出し、位相差と遅延時間に基づいて入力信号の周波数を算出している。
【０００３】
特許文献１に開示された周波数測定装置は、広帯域で高分解能の周波数の測定を可能にするため、遅延線の遅延時間が異なる複数の周波数弁別器（コリレータ）の位相検波器がそれぞれ検出した位相差から周波数を算出する。また各周波数弁別器が備える遅延線の遅延時間は、素数比、無理数比、または有理数比などの所定の比により定められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３１９０５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された周波数測定装置において、遅延時間が入力信号のパルス幅より長く設定されている周波数弁別器では、遅延信号が立ち上がる以前に入力信号が立ち下がるため、周波数弁別器は入力信号と遅延信号の位相差ではない、誤った位相差を出力する。そしてその誤った位相差に基づき周波数を算出すると、ＩＦＭ受信機は誤った周波数を算出してしまうという課題がある。
【０００６】
本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたものであり、ＩＦＭ受信機において、周波数の算出の精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係るＩＦＭ受信機は、複数の周波数弁別器と、判定部と、周波数算出部を備える。周波数弁別器は、パルス信号である入力信号と入力信号を所定の遅延時間だけ遅延させた遅延信号との位相差を検出して位相差信号として出力する。周波数弁別器での遅延時間は互いに異なる。判定部は、それぞれの周波数弁別器について、入力信号のパルスと遅延信号のパルスが時間軸上で重なりあう時間である重複時間が所定の基準を満たす場合には、重複時間内に周波数弁別器が出力した位相差信号は有効であると判定する。周波数算出部は、周波数弁別器がそれぞれ出力し、判定部が有効であると判定した位相差信号と該周波数弁別器での遅延時間に基づき入力信号の周波数を算出する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ＩＦＭ受信機において、周波数の算出の精度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係るＩＦＭ受信機の構成例を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１に係るＩＦＭ受信機が行う周波数算出の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図３】実施の形態１に係る周波数弁別器における位相差と周波数の関係を示す図である。
【図４】実施の形態１に係るＩＦＭ受信機が行う周波数算出の動作の他の一例を示すタイミングチャートである。
【図５】本発明の実施の形態２に係るＩＦＭ受信機の構成例を示すブロック図である。
【図６】実施の形態２に係るＩＦＭ受信機が行う周波数算出の動作のタイミングを示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお図中、同一または同等の部分には同一の符号を付す。
【００１１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るＩＦＭ（Instantaneous  Frequency  Measurement）受信機の構成例を示すブロック図である。ＩＦＭ受信機１は、分配器１０、周波数弁別器２０ａ、２０ｂ、検波器３０、パルス検出部４０、判定部５０、ラッチ信号生成部６０、位相検出部７０ａ、７０ｂ、および周波数算出部８０を備える。周波数弁別器２０ａは、分配器２１、遅延線２２ａ、位相検波器２３を備え、周波数弁別器２０ｂは、分配器２１、遅延線２２ｂ、位相検波器２３を備える。遅延線２２ａ、２２ｂの遅延時間は異なるが、周波数弁別器２０ａ、２０ｂは同じ構成であり、同じ動作をする。
【００１２】
図２は、実施の形態１に係るＩＦＭ受信機が行う周波数算出の動作の一例を示すタイミングチャートである。図中の周波数弁別器２０ａ系とは、周波数弁別器２０ａおよび位相検出部７０ａを意味し、図中の周波数弁別器２０ｂ系とは、周波数弁別器２０ｂおよび位相検出部７０ｂを意味する。また図中の取込信号は、周波数算出部８０が位相検出部７０ａ、７０ｂが出力する位相差を取り込むタイミングを示す取込信号である。図１、図２を用いてＩＦＭ受信機１が行う周波数算出の動作について説明する。
【００１３】
図２に示すように、入力信号はパルス信号である。分配器１０は、入力信号を受信すると、分配して周波数弁別器２０ａ、２０ｂのそれぞれの分配器２１および検波器３０に入力信号を送る。
【００１４】
周波数弁別器２０ａの分配器２１は、受け取った入力信号をさらに分配し、位相検波器２３および遅延線２２ａに送る。遅延線２２ａにおける遅延時間はτａとする。遅延線２２ａを介して位相検波器２３に送られる遅延信号は、入力信号を遅延時間τａだけ遅らせた信号である。位相検波器２３は、入力信号と遅延信号との位相差を検出して、位相差信号である位相検波ビデオのＩ信号とＱ信号を位相検出部７０ａに送る。周波数弁別器２０ｂは、同様の処理を行い、位相検波ビデオのＩ信号とＱ信号を位相検出部７０ｂに送る。周波数弁別器２０ｂの遅延線２２ｂにおける遅延時間はτｂとし、動作の一例として、遅延時間τｂは入力信号のパルス幅より大きい値とする。
【００１５】
検波器３０は、受け取った入力信号を検波して、入力信号の振幅に対応したビデオ振幅信号をパルス検出部４０に送る。パルス検出部４０は、ビデオ振幅信号に基づき、入力信号の立ち上がり、立ち下がりおよびパルス幅を検出し、それぞれについてのデータを判定部５０およびラッチ信号生成部６０に送る。パルス検出部４０は、図２に示すように、例えば時刻Ｔ１で入力信号の立ち上がりを検出し、時刻Ｔ３で入力信号の立ち下がりを検出する。そして、立ち上がり時刻Ｔ１、立ち下がり時刻Ｔ３、およびＴ３−Ｔ１に基づき算出したパルス幅を判定部５０およびラッチ信号生成部６０に送る。
【００１６】
判定部５０は、周波数弁別器２０ａ、２０ｂについて、入力信号のパルスと遅延信号のパルスが時間軸上で重なりあう時間である重複時間が所定の基準を満たすか否かを判定する。また判定部５０は、図１に図示しない遅延時間についての情報を格納している格納部から遅延線２２ａ、２２ｂの遅延時間を取得する。判定部５０は、例えばパルス検出部４０から送られた入力信号の立ち上がり、立ち下がり、およびパルス幅についてのデータおよび遅延線２２ａ、２２ｂの遅延時間についてのデータに基づき、入力信号の立ち上がりから遅延信号の立ち上がりまでに入力信号の立ち下がりがない場合には、遅延信号の立ち上がりから入力信号の立ち下がりまでの時間を所定の基準を満たす重複時間とみなす。
【００１７】
図２の例においては、周波数弁別器２０ａにおいては、時刻Ｔ２からＴ３までの重複時間が存在する。一方、周波数弁別器２０ｂにおいては、遅延時刻の立ち上がり時刻Ｔ４が、入力信号の立ち下がり時刻Ｔ３より遅い時刻であるため、重複時間は存在しない。判定部５０は、位相検出部７０ａ、７０ｂに、周波数弁別器２０ａ、２０ｂが出力する位相検波ビデオが有効であるか否かを示す有効信号をそれぞれ送る。図２に示すように、所定の基準を満たす重複時間内は、有効信号はハイレベルであり、それ以外の場合にはローレベルである。
【００１８】
ラッチ信号生成部６０は、位相検出部７０ａ、７０ｂが位相検波ビデオを取り込むタイミングを示すラッチ信号を生成し、位相検出部７０ａ、７０ｂに送る。図２に示すようにラッチ信号は、遅延信号の立ち上がり後に、所定のタイミングでハイレベルになる信号である。所定のタイミングは、設計により決定される。またラッチ信号生成部６０は、図１に図示しない遅延時間についての情報を格納している格納部から遅延線２２ａ、２２ｂの遅延時間を取得する。ラッチ信号生成部６０は、例えばパルス検出部４０から送られた入力信号の立ち上がりについてのデータおよび遅延線２２ａ、２２ｂの遅延時間に基づきラッチ信号を生成し、位相検出部７０ａ、７０ｂにそれぞれ送る。
【００１９】
またラッチ信号生成部６０は、周波数算出部８０が位相検出部７０ａ、７０ｂが出力する位相差を取り込むタイミングを示す取込信号を生成し、周波数算出部８０に送る。ラッチ信号生成部６０は、図２に示すように例えば周波数弁別器２０ａ、２０ｂの両方における遅延信号の立ち下がり後に、所定のタイミングでハイレベルになる取込信号を周波数算出部８０に送る。ラッチ信号生成部６０は、例えばパルス検出部４０から送られた入力信号の立ち上がりおよびパルス幅についてのデータ、および周波数弁別器２０ａ、２０ｂでの遅延時間に基づき取込信号を生成し、周波数算出部８０に送る。またラッチ信号生成部６０は、重複時間の有無を判定し、重複時間が存在しない周波数弁別器２０ｂにおける遅延信号の立ち下がりを待たず、重複時間が存在する周波数弁別器２０ａにおける遅延信号の立ち下がり後に、所定のタイミングでハイレベルになる取込信号を生成するよう構成してもよい。それにより、取込信号がハイレベルになるタイミングを早めることができ、ＩＦＭ受信機１における周波数の算出に瞬時性をもたせることが可能となる。
【００２０】
位相検出部７０ａ、７０ｂは、位相検波ビデオのＩ信号とＱ信号から位相差θを検出し、周波数算出部８０に送る。遅延時間をτとすると、θ＝ωτが成り立つ。また入力信号の周波数をｆとすると、ω＝２πｆであるので、位相差θと遅延時間τに基づき入力信号の周波数ｆを算出することができる。図３は、実施の形態１に係る周波数弁別器における位相差と周波数の関係を示す図である。位相差θは、１／τの周期で１回転するため、図３に示すように遅延時間の異なる周波数弁別器２０ａ、２０ｂを組み合わせることで、広帯域で高分解能の周波数の算出が可能になる。図２に示すように周波数弁別器２０ｂの遅延線２２ｂの遅延時間τｂがパルス幅より大きい場合には、上述の重複時間が存在しない。この場合に、周波数弁別器２０ｂの出力する位相検波ビデオから位相差を検出すると、誤った位相差を検出してしまう。そして該位相差に基づき周波数を算出すると、誤った周波数を算出してしまう。
【００２１】
そこで、位相検出部７０ａ、７０ｂは、判定部５０が所定の基準を満たすと判定した重複時間内に、周波数弁別器２０ａ、２０ｂがそれぞれ出力した位相検波ビデオのＩ信号およびＱ信号を所定のタイミングで抽出し、位相差を検出する。位相検出部７０ａ、７０ｂは、有効信号がハイレベルである時間内に、ラッチ信号がハイレベルとなるタイミングで、周波数弁別器２０ａ、２０ｂがそれぞれ出力した位相検波ビデオのＩ信号およびＱ信号を抽出し、位相差をそれぞれ検出する。図２の例においては、位相検出部７０ａは、有効信号がハイレベルの時間内でラッチ信号がハイレベルとなるタイミングで、周波数弁別器２０ａが出力するＩ信号およびＱ信号を抽出し、位相差θ１を検出し、周波数変換部８０に送る。一方、周波数弁別器２０ｂにおいては、重複時間が存在しないため、位相検出部７０ｂは、周波数弁別器２０ｂが出力するＩ信号およびＱ信号から位相差を検出せず、周波数変換部８０に位相差を送らない。
【００２２】
周波数算出部８０は、取込信号がハイレベルであるタイミングで、位相検出部７０ａ、７０ｂが出力した位相差を取り込む。また周波数算出部８０は、図１に図示しない遅延時間についての情報を格納している格納部から遅延線２２ａ、２２ｂの遅延時間を取得するものとする。各位相差とそれに対応する遅延時間に基づき、入力信号の周波数を算出する。図２に示す例においては位相検出部７０ａのみが位相差を出力しているので、周波数算出部８０は、位相検出部７０ａが出力する位相差θ１および周波数弁別器２０ａの遅延線２２ａの遅延時間τａに基づき入力信号の周波数を算出する。重複時間が存在しない周波数弁別器２０ｂからの位相検波ビデオに基づく誤った位相差は、周波数の算出に用いられないため、ＩＦＭ受信機１において周波数算出の精度を向上させることが可能となる。
【００２３】
なおラッチ信号生成部６０が出力するラッチ信号は、ハイレベルとローレベルを繰り返す信号でもよい。図４は、実施の形態１に係るＩＦＭ受信機が行う周波数算出の動作の他の一例を示すタイミングチャートである。図４の例においては、位相検出部７０ａは、ラッチ信号がハイレベルとなるタイミングで位相検波ビデオのＩ信号とＱ信号を抽出し、位相差θａ、θａ、θｂ、θａを順に検出し、それぞれ周波数算出部８０に送る。またラッチ信号生成部６０は、ハイレベルとローレベルを繰り返す位相検出部７０ａ、７０ｂについての取込信号をそれぞれ周波数算出部８０に送る。周波数算出部８０は、例えば位相検出部７０ａについての取込信号がハイレベルとなるタイミングで、位相検出部７０ａが出力する位相差θａ、θａ、θｂ、θａを取り込む。そして、取り込んだ各位相差と遅延時間τａに基づき周波数をそれぞれ算出する。これにより、変動する入力信号の周波数をより正確に算出することが可能となる。
【００２４】
以上説明したとおり、本実施の形態１に係るＩＦＭ受信機１によれば、重複時間が所定の基準を満たす時間内に周波数弁別器２０ａ、２０ｂが出力した位相差信号に基づき周波数を算出することで、入力信号のパルス幅に応じて最大限に分解能を高め、ＩＦＭ受信機１における周波数算出の精度を向上させることが可能となる。
【００２５】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２に係るＩＦＭ受信機の構成例を示すブロック図である。実施の形態２に係るＩＦＭ受信機１は、実施の形態１に係るＩＦＭ受信機１の構成に加え、位相処理部９０を備える。図６は、実施の形態２に係るＩＦＭ受信機が行う周波数算出の動作のタイミングを示すタイミングチャートである。ここでは有効信号がハイレベルである時間、すなわち所定の基準を満たす重複時間が存在する周波数弁別器２０ａ系の動作のタイミングのみ示している。実施の形態１と異なる各部の動作について説明する。
【００２６】
ラッチ信号生成部６０は、図６に示すように遅延信号の立ち上がり後、所定のタイミングでハイレベルとローレベルとを繰り返すラッチ信号を生成し、位相検出部７０ａ、７０ｂに送る。またラッチ信号生成部６０は、実施の形態１と同様に、周波数算出部８０が位相処理部９０が出力する位相差を取り込むタイミングを示す取込信号を生成し、周波数算出部８０に送る。
【００２７】
位相検出部７０ａ、７０ｂは、有効信号がハイレベルである時間内に、ラッチ信号がハイレベルとなるタイミングで、周波数弁別器２０ａ、２０ｂがそれぞれ出力した位相検波ビデオのＩ信号およびＱ信号を取り込み、位相差をそれぞれ検出する。図６の例においては、位相検出部７０ａは、有効信号がハイレベルの時間内でラッチ信号がハイレベルとなるタイミングで、周波数弁別器２０ａが出力するＩ信号およびＱ信号を取り込み、位相差θａ、θａ、θｂ、θａを順に検出し、検出した位相差と該位相差を取り込むタイミングを示すサンプリング信号を共に位相処理部９０に送る。
【００２８】
位相処理部９０は、サンプリング信号がハイレベルであるタイミングで、位相差θａ、θａ、θｂ、θａを取り込む。そして、取り込んだ位相差の平均値θ１を算出し、位相差の平均値θ１を周波数算出部８０に送る。
【００２９】
周波数算出部８０は、取込信号がハイレベルであるタイミングで、位相処理部９０が出力した位相差の平均値θ１を取り込む。上述の例では、周波数算出部８０は、位相処理部９０が出力する位相差の平均値θ１およびそれに対応する周波数弁別器２０ａの遅延線２２ａの遅延時間τａに基づき入力信号の周波数を算出する。
【００３０】
なおラッチ信号生成部６０が、位相処理部９０が位相差を取り込むタイミングを示すサンプリング信号を生成し、位相処理部９０に送るよう構成してもよい。また位相処理部９０が行う処理は、平均値の算出に限られず、例えば位相差の最頻値を算出するよう構成してもよい。
【００３１】
以上説明したとおり、本実施の形態２に係るＩＦＭ受信機１によれば、位相差の平均値や最頻値に基づき入力信号の周波数を算出することで、位相差の変動を取り除いて、より安定した周波数を算出することが可能となる。
【００３２】
ＩＦＭ受信機１は、布線論理回路、ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）、布線論理回路とＤＳＰの組み合わせなどで構成することができる。
【００３３】
本発明の実施の形態は上述の実施の形態に限られない。周波数弁別器の数は２個に限られず、任意の数の複数の周波数弁別器を用いることができる。
【００３４】
判定部５０は、遅延信号の立ち上がりから入力信号の立ち下がりまでの時間が所定の時間を越える場合に、遅延信号の立ち上がりから入力信号の立ち下がりまでの時間を、所定の基準を満たす重複時間とみなすよう構成してもよい。判定部５０は、周波数弁別器２０ａ、２０ｂが出力する位相検波ビデオを所定のタイミングで抽出して位相差を検出することを繰り返し、あるタイミングで抽出した位相検波ビデオに基づく位相差と直後のタイミングで抽出した位相検波ビデオに基づく位相差との差分である位相差変動が所定の範囲を超えるか否かを繰り返し判定し、遅延信号の立ち上がりから位相差変動が所定の範囲を超える最初のタイミングまでを所定の基準を満たす重複時間とみなすよう構成してもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１  ＩＦＭ受信機
１０  分配器
２０ａ、２０ｂ  周波数弁別器
２１  分配器
２２ａ、２２ｂ  遅延線
２３  位相検波器
３０  検波器
４０  パルス検出部
５０  判定部
６０  ラッチ信号生成部
７０ａ、７０ｂ  位相検出部
８０  周波数算出部
９０  位相処理部
【図１】
2013153238.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2013153238.tif 000006
【図５】
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【図６】
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