(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定信号を所定周期で周波数掃引して中間周波数信号に変換して出力する受信部（６）と、
前記中間周波数信号を受けて、被測定信号のポジティブピーク値及びネガティブピーク値を検出して出力するとともにクロックでリセットされる検波部（１８）と、
前記所定周期内に所定サンプリング数ｍ（２以上の整数）で前記検波部の出力を前記クロックに同期してサンプリングしてデジタルデータに変換して出力するＡ／Ｄ変換部（１９）と、
前記所定周期内のデジタルデータをｋ（１以上前記ｍ以下の整数）個のサンプリング数分受ける毎に前記ポジティブピーク値とネガティブピーク値との平均値を求めて出力する信号処理部（２１）と、
前記信号処理部の出力を受けて前記被測定信号のスペクトラム波形として表示する表示部（１７）と、
を備え、
前記表示部は、１回の前記周波数掃引当たりＮ個の表示ポイント数のデータで表わされる前記スペクトラム波形を表示し、
前記Ａ／Ｄ変換部（１９）は、１回の前記周波数掃引当たり、前記所定サンプリング数ｍが前記Ｎ個の前記ｋ倍となるｍ＝ｋＮ回の前記サンプリングを行い、
前記信号処理部（２１）は、前記ｋ個のサンプリング数のデジタルデータを平均して１つの前記表示ポイントのデータとして前記平均値を求め、
さらに、前記表示部は、前記信号処理部から前記平均値を受ける毎に前記スペクトラム波形の表示を更新することを特徴とするスペクトラムアナライザ。
【請求項２】
被測定信号を所定周期で周波数掃引して中間周波数信号に変換して出力する受信部（６）と、
前記中間周波数信号を受けて、被測定信号のポジティブピーク値及びネガティブピーク値を検出して出力するとともにクロックでリセットされる検波部（１８）と、
前記所定周期内に所定サンプリング数ｍ（２以上の整数）で前記検波部の出力を前記クロックに同期してサンプリングしてデジタルデータに変換して出力するＡ／Ｄ変換部（１９）と、
前記所定周期内のデジタルデータを受けて、前記ポジティブピーク値とネガティブピーク値との平均値を求めて出力する信号処理部（２１）と、
前記信号処理部の出力を受けて前記被測定信号のスペクトラム波形として表示する表示部（１７）と、
を備え、
前記Ａ／Ｄ変換部（１９）は、１個のＡ／Ｄ変換器を有し、前記検波部（１８）が検出した被測定信号のポジティブピーク値又はネガティブピーク値を交互に前記クロック毎に切り替えてデジタルデータに変換し、
前記信号処理部（２１）は、前記Ａ／Ｄ変換部から交互に変換されたポジティブピーク値とネガティブピーク値とを取り込み、ｈ（２以上前記ｍ以下の整数）個のサンプリング数毎にポジティブピーク値とネガティブピーク値との平均値を求め、
前記表示部は、前記信号処理部から前記平均値を受ける毎に前記スペクトラム波形の表示を更新することを特徴とするスペクトラムアナライザ。
【請求項３】
前記検波部（１８）は、前記被測定信号の入力信号経路に対し互いに並列接続されたポジティブピーク検出回路（２６）及びネガティブピーク検出回路（２７）と、
前記ポジティブピーク検出回路及びネガティブピーク検出回路にそれぞれ設けられ各検出したピーク値を保持する保持回路とを有し、
前記Ａ／Ｄ変換部（１９）は、前記ポジティブピーク検出回路とネガティブピーク検出回路の出力をそれぞれ独立してＡ／Ｄ変換する請求項１に記載のスペクトラムアナライザ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スペクトラムアナライザに関し、特に、ネガティブピーク値、ポジティブピーク値及びそれらの平均値を選択的に又は同時に表示することができるスペクトラムアナライザに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、スペクトラムアナライザは測定期間中の最大値（ポジティブピーク）の平均値、最小値（ネガティブピーク）の平均値の一方もしくは双方を選択して変換することができ、解析の信号に最も適した変換モードを選択して解析するようになっている。
【０００３】
これら信号のピーク値は、大別して２種の方法によって得ることができる。
１．スペクトラムアナライザに設けられるＶＢＷフィルタの帯域（ビデオ信号の帯域）を狭くしてビデオアベレージをとる方法。
２．信号を所定Ｎサンプリング時に複数サンプリング後にこれらを平均化して得る方法。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記１．の方法では、１回のサンプリングで平均値を得ることができるが、装置のハード的制約により応答時間がかかり、測定時間がかかる問題があった。これによりビデオアベレージの高速化を図ることができなかった。
２．の方法では、所定周期毎のサンプリング時の値を用いるため、信号のピーク値を得ることができないとともに、複数画面のサンプリングを平均化するため、例えば１画面に１sec かかると１０画面の平均では１０sec かかり、処理時間がかかった。
【０００５】
また、上記１．２．いずれの構成においても、ポジティブピークの平均値、あるいはネガティブピークの平均値のいずれか一方または、ピークホールドしていない波形の平均値のみしか得ることができず、これらポジティブピークとネガティブピーク間の平均値を得ることはできなかった。
これにより、信号の種類によって様々な観点から解析を行う際に、ネガティブピークとポジティブピークの波形の平均値が必要な場合であってもこれが行えなかった。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、特に、ポジティブピークとネガティブピークの平均値を装置への処理負担を掛けずに得て表示できるスペクトラムアナライザの提供を目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に係るスペクトラムアナライザは、被測定信号を所定周期で周波数掃引して中間周波数信号に変換して出力する受信部（６）と、
前記中間周波数信号を受けて、被測定信号のポジティブピーク値及びネガティブピーク値を検出して出力するとともにクロックでリセットされる検波部（１８）と、
前記所定周期内に所定サンプリング数ｍ（２以上の整数）で前記検波部の出力を前記クロックに同期してサンプリングしてデジタルデータに変換して出力するＡ／Ｄ変換部（１９）と、
前記所定周期内のデジタルデータをｋ（１以上前記ｍ以下の整数）個のサンプリング数分受ける毎に前記ポジティブピーク値とネガティブピーク値との平均値を求めて出力する信号処理部（２１）と、
前記信号処理部の出力を受けて前記被測定信号のスペクトラム波形として表示する表示部（１７）と、
を備え、
前記表示部は、１回の前記周波数掃引当たりＮ個の表示ポイント数のデータで表わされる前記スペクトラム波形を表示し、
前記Ａ／Ｄ変換部（１９）は、１回の前記周波数掃引当たり、前記所定サンプリング数ｍが前記Ｎ個の前記ｋ倍となるｍ＝ｋＮ回の前記サンプリングを行い、
前記信号処理部（２１）は、前記ｋ個のサンプリング数のデジタルデータを平均して１つの前記表示ポイントのデータとして前記平均値を求め、
さらに、前記表示部は、前記信号処理部から前記平均値を受ける毎に前記スペクトラム波形の表示を更新することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の請求項２に係るスペクトラムアナライザは、被測定信号を所定周期で周波数掃引して中間周波数信号に変換して出力する受信部（６）と、
前記中間周波数信号を受けて、被測定信号のポジティブピーク値及びネガティブピーク値を検出して出力するとともにクロックでリセットされる検波部（１８）と、
前記所定周期内に所定サンプリング数ｍ（２以上の整数）で前記検波部の出力を前記クロックに同期してサンプリングしてデジタルデータに変換して出力するＡ／Ｄ変換部（１９）と、
前記所定周期内のデジタルデータを受けて、前記ポジティブピーク値とネガティブピーク値との平均値を求めて出力する信号処理部（２１）と、
前記信号処理部の出力を受けて前記被測定信号のスペクトラム波形として表示する表示部（１７）と、
を備え、
前記Ａ／Ｄ変換部（１９）は、１個のＡ／Ｄ変換器を有し、前記検波部（１８）が検出した被測定信号のポジティブピーク値又はネガティブピーク値を交互に前記クロック毎に切り替えてデジタルデータに変換し、
前記信号処理部（２１）は、前記Ａ／Ｄ変換部から交互に変換されたポジティブピーク値とネガティブピーク値とを取り込み、ｈ（２以上前記ｍ以下の整数）個のサンプリング数毎にポジティブピーク値とネガティブピーク値との平均値を求め、
前記表示部は、前記信号処理部から前記平均値を受ける毎に前記スペクトラム波形の表示を更新することを特徴とする。
【００１０】
また、上記請求項１に係るスペクトラムアナライザにおいて、
前記検波部（１８）は、前記被測定信号の入力信号経路に対し互いに並列接続されたポジティブピーク検出回路（２６）及びネガティブピーク検出回路（２７）と、
前記ポジティブピーク検出回路及びネガティブピーク検出回路にそれぞれ設けられ各検出したピーク値を保持する保持回路とを有し、
前記Ａ／Ｄ変換部（１９）は、前記ポジティブピーク検出回路とネガティブピーク検出回路の出力をそれぞれ独立してＡ／Ｄ変換する構成としてもよい。
【００１１】
上記構成によれば、入力される被測定信号のポジティブピーク値とネガティブピーク値が検出される。また、これらポジティブピーク値とネガティブピーク値との平均値が算出される。表示部上にはポジティブピーク値、ネガティブピーク値、これらの平均値のスペクトラム波形が選択的、あるいは同時に波形表示される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１は本発明によるスペクトラムアナライザの概略構成を示すブロック図である。以下、図１を参照しながら本例のスペクトラムアナライザ１の構成を、その信号処理手順に沿って説明する。
【００１３】
入力端子２を介して入力される例えば数百ＫＨｚ〜数ＧＨｚの高周波のアナログの被測定信号は、その信号レベルが減衰器（不図示）により規定レベルに調整されて信号混合器６に入力され、ＩＦフィルタ７を介して出力される。高周波の被測定信号は信号混合器６で局部発振器５からの局部発振信号と合成して中間周波数を有する中間周波数信号に変換されＩＦフィルタ７で帯域制限された後、ＬＯＧ変換部１５で対数変換された後、ＶＢＷフィルタ１６に入力される。
【００１４】
掃引制御部１２には、ユーザによって１掃引時間が設定入力され、設定された掃引時間で掃引周波数範囲（測定周波数範囲）にわたって掃引が行われる。その結果、信号混合器６から出力される中間周波数信号の周波数も掃引動作に同期して変化することになる。
【００１５】
ＩＦフィルタ７は、アナログのバンドパスフィルタで構成され、ユーザの設定によりバンド幅（ＲＢＷ）が可変設定される。ＩＦフィルタ７では、信号混合器６から入力される中間周波数信号の不要な周波数成分を除き、可変設定されるバンド幅の周波数成分の中間周波数信号のみを通過させ、不図示の増幅器でゲイン調整された後にＬＯＧ変換部（ＬＯＧ）１５に入力している。
【００１６】
ＩＦフィルタ７から不図示の増幅器を介して入力される中間周波数信号は、ＬＯＧ変換部１５により信号レベルがｄＢ単位に変換されて出力され、ＤＣ（直流）成分）に落とされた後、次のアナログのＶＢＷフィルタ１６に入力される。ＶＢＷフィルタ１６では、出力部としての表示部１７に最終的に表示される周波数スペクトラム波形の高周波成分（雑音成分）を除去して信号を出力している。
【００１７】
そして、ＶＢＷフィルタ１６から出力された信号は次の検波部（ＤＥＴ）１８によって検波される。
検波部１８は、信号の最大値を検出するポジティブピーク検出手段１８ａと、信号の最小値を検出するネガティブピーク検出手段１８ｂとによって構成される。これら検出手段１８ａ、１８ｂには、それぞれ図示しないがピークホールド回路が設けられ、次のクロックでリセットされ次の周期で新たなピーク値を保持する。そして、サンプリング周期に同期したクロック周期の間におけるポジティブピーク値とネガティブピーク値がそれぞれ保持されるようになっている。
【００１８】
検波部１８によって検波された信号は、次のＡ／Ｄ変換部１９によりデジタルデータに変換される。Ａ／Ｄ変換部１９は、周波数掃引される所定周期内で所定サンプリング数ｍ（２以上の整数）でクロックに同期してサンプリングする。このデジタルデータは、信号処理部２１内の波形メモリ２０に逐次格納され蓄積される。
そして、出力部としての表示部１７は、波形メモリ２０の出力を基に、掃引部１２の１周波数掃引当たり（又は１所定時間間隔当たり）所定ポイント数（Ｎ）のデータを被測定信号の特性として出力表示している。
【００１９】
なお、上記Ａ／Ｄ変換部１９は、表示部１７が出力表示する１周波数掃引当たり（又は１所定時間間隔当たり）の所定ポイント数Ｎのｋ倍（ｋ＝１以上ｍ以下の整数）のポイント数ｋＮ（以下、サンプリングポイントという）となるレートで検波部１８の出力をサンプリングしてデジタルデータを出力している。そして、このデジタルデータが波形メモリ２０に逐次格納される。
【００２０】
次のＤＳＰ、ＣＰＵ等で構成される信号処理部２１では、波形メモリ２０に蓄積されたデジタルデータをもとに表示部１７の表示画面上の横軸（時間軸又は周波数軸）における表示データの１ポイント間（以下、表示ポイントという）の掃引時間に相当するデータの実効値を演算している。
すなわち、信号処理部２１に設けられる平均化処理部２２は、波形メモリ２０から出力されるデジタルデータを受けて、複数のサンプリングポイント（ｋ）におけるデジタルデータを平均してその値を新たに１表示ポイントのデータとして求め、１周波数掃引当たり又は１所定時間間隔当たりの所定表示ポイント数（Ｎ）のデータを表示部１７に出力している。平均化の詳細は後述する。
【００２１】
次に、図２は、検波部１８を示す回路図である。
ＶＢＷフィルタ１６からの入力信号は、ポジティブ用検波回路２６及びネガティブ用検波回路２７にそれぞれ入力される。これら検波回路２６，２７にはそれぞれピークホールド回路が搭載されており、リセット信号ＲＳＴが入力されるまでそれぞれのピーク値を保持し、リセット信号ＲＳＴ入力後には更新したピーク値を保持する。
【００２２】
これらポジティブ用検波回路２６で保持されたポジティブピーク値と、ネガティブ用検波回路２７で保持されたネガティブピーク値はスイッチ２８の切替によっていずれか一方が選択的にＡ／Ｄ変換部１９に出力される。この検波部１８の入出力段にはそれぞれバッファ２９ａ、２９ｂが設けられている。
【００２３】
上記スイッチ２８は、信号処理部２１のクロック発生部２３から出力されるクロックに基づき、所定周期で切り替えられる。これにより、リセット信号ＲＳＴが入力されるまでの期間中におけるポジティブピーク値あるいはネガティブピーク値が出力される。
ここで、リセット信号ＲＳＴは、Ａ／Ｄ変換部１９のクロックに同期して出力されるが、信号処理部２１は、Ａ／Ｄ変換部１９のクロックの２倍の周期（Ｎ逓倍：Ｎ＝２）でＲＳＴーＰあるいはＲＳＴーＮを出力する。これにより、検波回路１８に入力される信号は、常時、ポジティブ用検波回路２６及びネガティブ用検波回路２７の双方でピーク検出されるようになっている。
なお、これに同期して波形メモリ２０に対する書き込み及び読み出しが行われる。
【００２４】
次に、図３のタイムチャートを用いて上記構成の動作を説明する。
検波部１８にＶＢＷ１６から出力される信号波形（ａ）が入力されると、ポジティブ用検波回路２６は、入力信号のポジティブピーク値を検出保持し、ネガティブ用検波回路２７は、入力信号のネガティブピーク値を検出保持する。
図３記載のように、これらポジティブ用検波回路２６及びネガティブ用検波回路２７は、ＲＳＴーＰ、ＲＳＴーＮのリセット信号が入力される都度、即ち図３（ｃ）記載のＤＥＴ  ＭＯＤＥ信号（Ｈ：ＰＯＳ、Ｌ：ＮＥＧ）の周期の期間（図中ＰＯＳ、ＮＥＧで記載した期間）中におけるポジティブピーク値、及びネガティブピーク値をそれぞれ検出する。これらＰＯＳ、ＮＥＧの期間は、図示のように、Ａ／Ｄ変換部１９のクロックを２逓倍した周期であり、常時ＰＯＳとＮＥＧのピーク値がいずれも検出されるようになっている。
【００２５】
そして、Ａ／Ｄ変換部１９のクロック（同図（ｂ）記載のＡＤ  ＣＬＯＣＫ）入力毎に、スイッチ２８がポジティブ検波回路２６とネガティブ検波回路２７に交互に切り替えられる。
これにより、同図（ａ）に示す如く、スイッチ２８がポジティブピーク検波回路２６に切り替えられると、このＡ／Ｄ変換部１９のクロック入力時にそれまでのＰＯＳ期間におけるポジティブピーク値（黒丸で示す値）がＡ／Ｄ変換部１９に出力される。
次のクロック時には、スイッチ２８がネガティブピーク検波回路２７に切り替えられ、このクロック入力時にそれまでのＮＥＧ期間におけるネガティブピーク値（白丸で示す値）がＡ／Ｄ変換部１９に出力される。
【００２６】
Ａ／Ｄ変換部１９はこれら交互に入力されるポジティブピーク値及びネガティブピーク値を所定のサンプリング周期（上記ＡＤ  ＣＬＯＣＫ）でＡ／Ｄ変換し、波形メモリ２０の対応する周波数格納エリアに順次格納する。
波形メモリ２０には、表示部１７に表示される周波数帯域に相当する複数のピーク値（例えば上記所定表示ポイント数Ｎ＝５０１個分）が格納され、周波数掃引によって新たなピーク値が取り込まれた際にこの該当する周波数値の波形メモリ２０が更新される。
【００２７】
平均化処理部２２は、交互に取り込まれるポジティブピーク値、及びネガティブピーク値の平均値を求める（ＰＯＳピーク値の値＋ＮＥＧピーク値の値）／２。
これにより、ＰＯＳピーク値が入力されると、直前に取り込んだＮＥＧピーク値との平均値が算出され、該当する周波数部分の平均値として表示部１７に表示する（ｈ個のサンプリング数毎に平均が取られることになる。ｈ＝２以上ｍ以下の整数）。
この表示更新のタイミングは、図３（ｄ）に示すＡＤ  ＤＡＴＡの周期（上記一対のポジティブピーク値及びネガティブピーク値を取得したタイミング）で行われる。
【００２８】
これにより、表示部１７上には、図４の表示例の如く、所定の周波数範囲でポジティブピーク値とネガティブピーク値（いずれも点線で図示）との平均値（実線）を表示できるようになる。図中横軸方向は上記Ａ／Ｄ変換部１９の所定クロック（例えば５０１回）分の周波数範囲、縦軸は各周波数におけるレベルが表示されることになる。
そして、上記構成の装置によれば、上記ポジティブピーク値及びネガティブピーク値の取得単位（ＰＯＳ、ＮＥＧの表示書き換え周期）で平均値が算出された周波数部分の表示がリアルタイムに順次更新されていく。
【００２９】
また、上記構成の平均化処理部２２は、ポジティブピーク値と、ネガティブピーク値を取得した都度、これらの平均値を算出する構成であるため、平均値をリアルタイムに数値表示することが可能となる。
例えば、図４の波形上でマーカーＭを設定した箇所におけるポジティブピーク値とネガティブピーク値の平均値を数値表示することができるようになる。
【００３０】
（第２実施形態）
上記の第１実施形態では、スイッチ２８を用いてＡ／Ｄ変換部１９のクロック毎にスイッチを切り替えることにより、単一個のＡ／Ｄ変換部（Ａ／Ｄ変換器）１９でＡ／Ｄ変換する構成を説明したが、これに限らない。
例えば、図５記載のように、ポジティブピーク検波回路２６と、ネガティブピーク検波回路２７の後段にそれぞれＡ／Ｄ変換部１９ａ、１９ｂを設ける構成とすれば、スイッチ２８を不要にできる。この構成によっても入力信号のポジティブピーク値とネガティブピーク値を同時に検出することができる。
なお、２ＣＨ入力を有する単一個のＡ／Ｄ変換器を用いることができることは言うまでもない。
【００３１】
上記実施形態では、局部発振器５は、周波数ドメインの状態において、掃引制御部１２からの掃引信号により所定の周波数範囲にわたって発振周波数が掃引（周波数掃引）される構成とした、これに対し、タイムドメインの状態では、掃引制御部１２からの掃引信号は局部発振器５に送られず、局部発振器５が固定の発振周波数に設定される。この場合、表示部１７上には横軸を時間軸とし縦軸を信号のレベルとした波形が表示される事になる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、所定周期内のデジタルデータをｋ（１以上ｍ以下の整数）個のサンプリング数分受ける毎にポジティブピーク値とネガティブピーク値との平均値を信号処理部が求め、表示部が信号処理部から平均値を受ける毎にスペクトラム波形の表示を更新するため、表示部上にリアルタイムで測定した被測定信号のポジティブピークとネガティブピークとの平均値を表示できるようになる。また、簡単な構成で表示上のビデオアベレージの高速化を図ることができるようになる。
また、１個のＡ／Ｄ変換器を用いて被測定信号のポジティブピーク値又はネガティブピーク値を交互にクロック毎に切り替えＡ／Ｄ変換してｈ（２以上ｍ以下の整数）個のサンプリング数毎にポジティブピーク値とネガティブピーク値との平均値を求める構成とすれば、Ａ／Ｄ変換器を最小個数とした簡単な構成であってもほぼリアルタイムで平均値を得ることができるようになる。
さらに、被測定信号の入力信号経路に対し互いに並列接続されたポジティブピーク検出回路及びネガティブピーク検出回路と、ポジティブピーク検出回路及びネガティブピーク検出回路にそれぞれ設けられ各検出したピーク値を保持する保持回路とを検波部が有し、Ａ／Ｄ変換部がポジティブピーク検出回路とネガティブピーク検出回路の出力をそれぞれ独立してＡ／Ｄ変換する構成とすれば、並列な２系統で独立してそれぞれピーク値を検出することができ平均値のリアルタイム処理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスペクトラムアナライザの実施の形態を示すブロック図。
【図２】検波部の構成を示す回路図。
【図３】装置各部の動作を示すタイミングチャート。
【図４】表示部の表示波形を示す図。
【図５】第２実施形態の構成を示す回路図。
【符号の説明】
１…スペクトラムアナライザ、５…局部発信器、６…信号混合器、７…ＩＦフィルタ、１２…掃引制御部、１５…ＬＯＧ変換部、１６…ＶＢＷフィルタ、１７…表示部、１８…検波部、１８ａ…ポジティブピーク検出手段、１８ｂ…ネガティブピーク検出手段、１９（１９ａ，１９ｂ）…Ａ／Ｄ変換部、２０…波形メモリ、２１…信号処理部、２２…平均化処理部、２８…スイッチ。
【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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