(57)【要約】被測定物１０の出力が、リミッタアンプ１２を介して、デジタイザ１６に入力されたときのデジタイザ１６の出力およびリミッタアンプ１２の増幅率に基づきノイズ測定部２４がノイズ電力を測定する。被測定物１０の出力が、リミッタアンプ１２を介することで、ノイズ成分が充分に増幅され、キャリア成分は飽和するので、ノイズ測定部２４がノイズ電力を測定しやすい。この際、被測定物１０の出力周波数を逓倍することがないことから、ダウンコンバータもスペクトラムアナライザも使用せずともよいので、Ｃ／Ｎ比の測定を高速あるいは簡易な構成で行える。
2002033427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定信号を所定の範囲で出力する制限増幅手段と、
前記制限増幅手段の出力をデジタルデータに変換するデジタルデータ変換手段と、
を備えたノイズ測定装置。
【請求項２】
前記デジタルデータ変換手段の出力および前記制限増幅手段の増幅率に基づきノイズを測定するノイズ測定手段を備えた請求項１に記載のノイズ測定装置。
【請求項３】
前記被測定物の出力をデジタルデータに変換するキャリア用デジタルデータ変換手段を備えた請求項１に記載のノイズ測定装置。
【請求項４】
前記デジタルデータ変換手段に、前記制限増幅手段の出力あるいは前記被測定物の出力を与える出力切替手段を備え、
前記デジタルデータ変換手段は、前記キャリア用デジタルデータ変換手段を兼ねている、請求項３に記載のノイズ測定装置。
【請求項５】
前記キャリア用デジタルデータ変換手段の出力に基づきキャリアを測定するキャリア測定手段を備えた請求項３または４に記載のノイズ測定装置。
【請求項６】
前記デジタルデータ変換手段の出力および前記制限増幅手段の増幅率に基づきノイズを測定するノイズ測定手段を備えた請求項５に記載のノイズ測定装置。
【請求項７】
前記キャリア測定手段および前記ノイズ測定手段の測定結果に基づきＣ／Ｎ比を計算するＣ／Ｎ比計算手段を備えた請求項６に記載のノイズ測定装置。
【請求項８】
被測定信号を所定の範囲で出力する制限増幅工程と、
前記制限増幅工程における出力をデジタルデータに変換するデジタルデータ変換工程と、
前記デジタルデータ変換工程における出力および前記制限増幅工程における増幅率に基づきノイズを測定するノイズ測定工程と、
を備えたノイズ測定方法。
【請求項９】
被測定信号を所定の範囲で出力する制限増幅処理と、
前記制限増幅処理における出力をデジタルデータに変換するデジタルデータ変換処理と、
前記デジタルデータ変換処理における出力および前記制限増幅処理における増幅率に基づきノイズを測定するノイズ測定処理と、
をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、被測定物（ＤＵＴ：Ｄｅｖｉｃｅ　Ｕｎｄｅｒ　Ｔｅｓｔ）の出力する信号のＣ／Ｎ比（Ｃａｒｒｉｅｒ　ｔｏ　Ｎｏｉｓｅ　ｒａｔｉｏ）の測定に関する。
背景技術
従来より、被測定物の出力する信号のＣ／Ｎ比を測定することが行われており、その際の測定システムの構成を図７に示す。
被測定物１０２が出力した信号Ｆｓは、逓倍器１０４により周波数が数十倍程度にされる。逓倍器１０４の出力した信号Ｆｓ×Ｎの周波数はダウンコンバータ１０６により周波数が低減されて、デジタイザ１０８が処理できるような信号となり、デジタイザ１０８に入力される。デジタイザ１０８により、逓倍器１０４の出力した信号Ｆｓ×ＮのＣ／Ｎ比を測定できる。ただし、被測定物１０２が出力した信号Ｆｓの周波数を逓倍することによりＣ／Ｎ比が低下するため、低下した分を演算で求めて、被測定物１０２が出力した信号ＦｓのＣ／Ｎ比を求める。
あるいは、図８に示すような構成をとることもある。被測定物１０２が出力した信号が、逓倍器１０４により周波数が数十倍程度にされるところまでは上記の例と同様であるが、逓倍器１０４の出力した信号の周波数を低減させることなく、スペクトラムアナライザ１１０で処理するのである。スペクトラムアナライザ１１０により、逓倍器１０４の出力した信号Ｆｓ×ＮのＣ／Ｎ比を測定できる。ただし、被測定物１０２が出力した信号Ｆｓの周波数を逓倍することによりＣ／Ｎ比が低下するため、低下した分を演算で求めて、被測定物１０２が出力した信号ＦｓのＣ／Ｎ比を求める。
しかしながら、図７に示すようなシステムにおいては、デジタイザ１０８が処理できる周波数が数１０ＭＨｚ程度のものが一般的であることから、ダウンコンバータ１０６が必要である。逓倍器１０４の出力するような高周波の信号に対応するダウンコンバータ１０６は高価であり、回路も複雑である。
また、図８に示すようなシステムにおいては、スペクトラムアナライザ１１０自体の処理速度が一般的には遅いため、全体の処理自体が遅くなる。
そこで、本発明は、被測定物の出力する信号のＣ／Ｎ比を高速あるいは簡易な構成で行える装置等の提供を課題とする。
発明の開示
請求項１に記載の発明は、被測定信号を所定の範囲で出力する制限増幅手段と、制限増幅手段の出力をデジタルデータに変換するデジタルデータ変換手段と、を備えるように構成される。
上記のように構成されたノイズ測定装置においては、被測定物の出力におけるキャリア成分はノイズ成分に比べてかなり大きい。そこで、制限増幅手段が被測定物の出力を増幅すればノイズ成分が大きくなる。しかも、増幅後の信号が所定の範囲で出力されるのでキャリア成分は飽和し、さほど大きくならない。そこで、デジタルデータ変換手段により、制限増幅手段の出力をデジタルデータに変換すれば、ノイズ成分が大きくなったデジタルデータを取得できるのでノイズ成分を測定しやすくなる。そこで、高速あるいは簡易な構成でノイズ成分を測定できる。
なお、所定の範囲とは、一般的には、上限と下限とが定められているものである。しかし、必要に応じて、上限のみ、あるいは下限のみが定められているようなものであってもよい。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明であって、デジタルデータ変換手段の出力および制限増幅手段の増幅率に基づきノイズを測定するノイズ測定手段を備えるように構成される。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明であって、被測定物の出力をデジタルデータに変換するキャリア用デジタルデータ変換手段を備えるように構成される。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明であって、デジタルデータ変換手段に、制限増幅手段の出力あるいは被測定物の出力を与える出力切替手段を備え、デジタルデータ変換手段は、キャリア用デジタルデータ変換手段を兼ねている、ように構成される。
請求項５に記載の発明は、請求項３または４に記載の発明であって、キャリア用デジタルデータ変換手段の出力に基づきキャリアを測定するキャリア測定手段を備えるように構成される。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明であって、デジタルデータ変換手段の出力および制限増幅手段の増幅率に基づきノイズを測定するノイズ測定手段を備えるように構成される。
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明であって、キャリア測定手段およびノイズ測定手段の測定結果に基づきＣ／Ｎ比を計算するＣ／Ｎ比計算手段を備えるように構成される。
請求項８に記載の発明は、被測定信号を所定の範囲で出力する制限増幅工程と、制限増幅工程における出力をデジタルデータに変換するデジタルデータ変換工程と、デジタルデータ変換工程における出力および制限増幅工程における増幅率に基づきノイズを測定するノイズ測定工程と、を備えたノイズ測定方法である。
請求項９に記載の発明は、被測定信号を所定の範囲で出力する制限増幅処理と、制限増幅処理における出力をデジタルデータに変換するデジタルデータ変換処理と、デジタルデータ変換処理における出力および制限増幅処理における増幅率に基づきノイズを測定するノイズ測定処理と、をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体である。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態にかかるノイズ測定装置１の構成を示すブロック図である。本発明の実施形態にかかるノイズ測定装置１は、被測定物（ＤＵＴ：Ｄｅｖｉｃｅ　Ｕｎｄｅｒ　Ｔｅｓｔ）１０、リミッタアンプ１２、スイッチ１４、デジタイザ１６、Ｃ／Ｎ比（Ｃａｒｒｉｅｒ　ｔｏ　Ｎｏｉｓｅ　ｒａｔｉｏ）測定部２０を備える。
被測定物１０は、図示省略した測定用の信号を入力され、測定用の信号に応じた信号を出力する。
リミッタアンプ１２は、被測定物１０の出力を増幅して出力し、増幅後の信号が所定の範囲を超えた場合は範囲の境界値を出力する。リミッタアンプ１２は、制限増幅手段として機能する。リミッタアンプ１２の動作を図２を参照して説明する。まず、リミッタアンプ１２に、振幅Ａ０の正弦波の信号を入力する。ここで、リミッタアンプ１２の増幅率をＧとすると、リミッタアンプ１２の出力は、制限されていなければ、振幅ＧＡ０の正弦波の信号となる。さらに、リミッタアンプ１２の出力の範囲が−ＬからＬまでに制限されているとすると、出力の絶対値がＬを超えるならば、出力は±Ｌ、すなわちリミッタアンプ１２の出力の範囲の境界の値となる。出力の絶対値がＬ以下ならば、出力はそのままとなる。すなわち、リミッタアンプ１２の出力は、入力がＡ０ｓｉｎωｔであるとすれば、
ＧＡ０ｓｉｎωｔ（−Ｌ＜ＧＡ０ｓｉｎωｔ＜Ｌ）
Ｌ　　　　　　　（Ｌ＜ＧＡ０ｓｉｎωｔ）
−Ｌ　　　　　　（ＧＡ０ｓｉｎωｔ＜−Ｌ）
となる。
なお、上記の例では、リミッタアンプ１２の出力の範囲は、上限（Ｌ）と下限（−Ｌ）とが定められている。しかし、被測定物１０の出力が、常に０以上ならば、リミッタアンプ１２の出力の範囲は、上限（Ｌ）のみを定めておけばよい。また、被測定物１０の出力が、常に０以下ならば、リミッタアンプ１２の出力の範囲は、下限（−Ｌ）のみを定めておけばよい。
図１に戻り、スイッチ１４は、被測定物１０の出力またはリミッタアンプ１２の出力とデジタイザ１６の入力とを接続する。スイッチ１４は、入力端子１４ａ、１４ｂ、出力端子１４ｃを有する。入力端子１４ａは、被測定物１０の出力に接続される。入力端子１４ｂは、リミッタアンプ１２の出力に接続される。出力端子１４ｃは、デジタイザ１６の入力に接続される。スイッチ１４は、入力端子１４ａと出力端子１４ｃとを接続するか、あるいは入力端子１４ｂと出力端子１４ｃとを接続する。
デジタイザ１６は、スイッチ１４の出力をデジタルデータに変換して出力する。スイッチ１４が、入力端子１４ａと出力端子１４ｃとを接続していれば、デジタイザ１６は、被測定物１０の出力をデジタルデータに変換する。このとき、デジタイザ１６は、キャリア用デジタルデータ変換手段の機能を果たす。スイッチ１４が、入力端子１４ｂと出力端子１４ｃとを接続していれば、デジタイザ１６は、リミッタアンプ１２の出力をデジタルデータに変換する。このとき、デジタイザ１６は、デジタルデータ変換手段の機能を果たす。
デジタイザ１６の動作を図３を参照して説明する。デジタイザ１６は、被測定物１０の出力あるいはリミッタアンプ１２の出力をオーバーサンプリングする。例えば、オーバーサンプル＝４における、被測定物１０の出力のサンプリングの態様を図３（ａ）に、リミッタアンプ１２の出力のサンプリングの態様を図３（ｂ）に示す。サンプリングした点の時間間隔が、被測定物１０の出力あるいはリミッタアンプ１２の出力の周期の１／４である。すなわち、周波数が４倍である。なお、リミッタアンプ１２の出力のサンプリングは、リミッタアンプ１２によるクランプのされていないレベル０の近傍についてのみ行なう。例えば、図３（ｂ）のポイント１００の部分のみサンプリングする。
なお、デジタイザ１６は、キャリア用デジタルデータ変換手段およびデジタルデータ変換手段として機能しているが、キャリア用デジタルデータ変換手段として機能するデジタイザと、デジタルデータ変換手段として機能するデジタイザと、を別々に設けることも可能である。
Ｃ／Ｎ比測定部２０は、キャリア測定部２２、ノイズ測定部２４、Ｃ／Ｎ比演算部２６を有する。
キャリア測定部２２は、キャリア用デジタルデータ変換手段の出力に基づきキャリア信号の電力を測定する。すなわち、デジタイザ１６が被測定物１０の出力をデジタルデータに変換したときのデジタイザ１６の出力に基づき、キャリア信号の電力を測定する。
キャリア信号の電力の測定法について、図４を参照しながら説明する。図４（ａ）は、デジタイザ１６が被測定物１０の出力をデジタルデータに変換したときのデジタイザ１６の出力を示す。図４（ａ）に示すように、キャリア信号に微小なノイズが付加された信号が、デジタイザ１６の出力となる。ここで、キャリア成分の周波数をｆｃとする。また、ノイズ成分が一定の周波数であると仮定し、ノイズ成分の周波数をｆｎとする。すると、図４（ｂ）に示すように、デジタイザ１６の出力は、キャリア成分（周波数：ｆｃ）とノイズ成分（周波数：ｆｎ）とに分けられる。ここで、デジタイザ１６の出力をフーリエ変換して周波数ごとに電力をとったとすれば、図４（ｃ）に示すように、周波数ｆｃと、周波数ｆｎとで、ある電力をとる。ここで、周波数ｆｃにおける電力をＰｃ、周波数ｆｎにおける電力をＰｎとすれば、キャリア信号の電力はＰｃとなる。よって、キャリア信号の電力は、デジタイザ１６の出力をフーリエ変換して、周波数ｆｃにおける電力を求めればよい。なお、ノイズ成分の周波数には幅があるので、実際には、周波数と電力の関係は図４（ｄ）のようになる。しかし、キャリア信号の電力を求める原理に変わりはない。また、図４（ｄ）に示すように、ノイズ信号は小さいため計測が困難である。
ノイズ測定部２４は、デジタルデータ変換手段の出力に基づきノイズの電力を測定する。すなわち、デジタイザ１６がリミッタアンプ１２の出力をデジタルデータに変換したときのデジタイザ１６の出力に基づき、ノイズの電力を測定する。
ノイズの電力の測定法について、図５を参照しながら説明する。まず、キャリア成分の周波数をｆｃとする。また、ノイズ成分が一定の周波数であると仮定し、ノイズ成分の周波数をｆｎとする。図５（ａ）は、リミッタアンプ１２の出力の制限が無いと仮想したときの、デジタイザ１６がリミッタアンプ１２の出力をデジタルデータに変換したときのデジタイザ１６の出力を示す。ただし、すでにキャリア成分（周波数：ｆｃ）とノイズ成分（周波数：ｆｎ）とに分けたものを示している。ノイズ成分が、被測定物１０の出力そのものの場合に比べて、Ｇ／ａ倍されている。ただし、ａはデジタイザ１６のオーバーサンプルである。しかし、キャリア成分もＧ／ａ倍されているので、Ｃ／Ｎ比は変わらず、ノイズ電力が計測しにくいことに変わりは無い。
ここで、リミッタアンプ１２の出力の範囲を−ＬからＬまでとしたときの、デジタイザ１６がリミッタアンプ１２の出力をデジタルデータに変換したときのデジタイザ１６の出力を図５（ｂ）に示す。キャリア成分は、所定の範囲に出力が制限されていることにより飽和するが、ノイズ成分は、飽和しない。あるいは、ノイズ成分は、飽和しても、キャリア成分よりは、飽和する程度が少ない。なお、Ｌは、キャリア成分の振幅Ａ０と同じにすることができるが、リミッタアンプ１２を壊さない程度の値であれば、任意である。このように、キャリア成分が飽和することにより、ノイズ電力の測定のダイナミックレンジが、被測定物１０の出力からノイズ電力を測定する場合に比べて、２Ｇ／ａ倍になる。
そこで、デジタイザ１６の出力をフーリエ変換して周波数ごとに電力をとったとすれば、図５（ｃ）に示すように、周波数ｆｃと、周波数ｆｎとで、ある電力をとる。ここで、周波数ｆｎにおける電力は（Ｇ／ａ）・Ｐｎとなる。よって、ノイズの電力は、デジタイザ１６の出力をフーリエ変換して、周波数ｆｎにおける電力を求め、その値をＧ／ａで割ればよい。なお、ノイズ成分の周波数には幅があるので、実際には、周波数と電力の関係は図５（ｄ）のようになる。しかし、ノイズ電力を求める原理に変わりはない。
Ｃ／Ｎ比演算部２６は、キャリア測定部２２およびノイズ測定部２４の測定結果に基づきＣ／Ｎ比を求める。具体的には、ノイズ測定部２４の測定結果を、キャリア測定部２２の測定結果で割ればＣ／Ｎ比を求めることができる。
次に、本発明の実施形態の動作を図６のフローチャートを参照して説明する。まず、スイッチ１４において、入力端子１４ａと出力端子１４ｃとを接続して、被測定物１０の出力をデジタイザ１６に入力する（Ｓ１０）。デジタイザ１６は、被測定物１０の出力をデジタルデータに変換する（Ｓ１２）。そして、キャリア測定部２２は、デジタイザ１６の出力に基づき、キャリア信号の電力を測定する（Ｓ１４）。
次に、スイッチ１４において、入力端子１４ｂと出力端子１４ｃとを接続して、リミッタアンプ１２の出力をデジタイザ１６に入力する（Ｓ２０）。デジタイザ１６は、リミッタアンプ１２の出力をデジタルデータに変換する（Ｓ２２）。そして、ノイズ測定部２４は、デジタイザ１６の出力に基づき、ノイズの電力を測定する（Ｓ２４）。
最後に、Ｃ／Ｎ比演算部２６がキャリア測定部２２およびノイズ測定部２４の測定結果に基づきＣ／Ｎ比を求める（Ｓ３０）。具体的には、ノイズ測定部２４の測定結果を、キャリア測定部２２の測定結果で割ってＣ／Ｎ比を求める。
本発明の実施形態によれば、被測定物１０の出力におけるキャリア成分はノイズ成分に比べてかなり大きい。そこで、リミッタアンプ１２が被測定物１０の出力を増幅すればノイズ成分が大きくなる。しかも、増幅後の信号が所定の範囲（−ＬからＬまで）を超えた場合は出力を±Ｌとするのでキャリア成分は飽和してさほど大きくならない。そこで、デジタイザ１６により、リミッタアンプ１２の出力をデジタルデータに変換すれば、ノイズ成分が大きくなったデジタルデータを取得できるのでノイズ成分の電力を測定しやすくなる。
本発明の実施形態によれば、被測定物１０の出力の周波数を逓倍しなくてもノイズ成分の電力を測定することができる。よって、ダウンコンバータおよびスペクトラムアナライザが無くてもノイズ成分の電力を測定することができる。したがって、ダウンコンバータよりも簡易な構成により、しかもスペクトラムアナライザよりも高速にノイズ成分の電力を測定できる。
また、上記の実施形態は、以下のようにして実現できる。ＣＰＵ、ハードディスク、メディア（フロッピーディスク、Ｃ−ＲＯＭなど）読み取り装置を備えたコンピュータのメディア読み取り装置に、上記の各部分を実現するプログラムを記録したメディアを読み取らせて、ハードディスクにインストールする。このような方法でも、上記の機能を実現できる。
本発明によれば、被測定物の出力におけるキャリア成分はノイズ成分に比べてかなり大きい。そこで、制限増幅手段が被測定物の出力を増幅すればノイズ成分が大きくなる。しかも、増幅後の信号が所定の範囲を超えた場合は出力を範囲の境界値とするのでキャリア成分は飽和し、さほど大きくならない。そこで、デジタルデータ変換手段により、制限増幅手段の出力をデジタルデータに変換すれば、ノイズ成分が大きくなったデジタルデータを取得できるのでノイズ成分を測定しやすくなる。そこで、高速あるいは簡易な構成でノイズ成分を測定できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の実施形態にかかるノイズ測定装置１の構成を示すブロック図である。
第２図は、リミッタアンプ１２の動作を示す図である。
第３図は、デジタイザ１６の動作を示す図であり、被測定物１０の出力のサンプリングの態様（図３（ａ））、リミッタアンプ１２の出力のサンプリングの態様（図３（ｂ））を示す図である。
第４図は、キャリア信号の電力の測定法を示す図であり、デジタイザ１６の出力（図４（ａ））、キャリア成分とノイズ成分とを分けたもの（図４（ｂ））、デジタイザ１６の出力を周波数軸に変換したもの（図４（ｃ））、実際の周波数と電力の関係（図４（ｄ））を示す図である。
第５図は、ノイズ電力の測定法を示す図であり、リミッタアンプ１２の出力の制限が無いと仮想したときの、デジタイザ１６の出力（図５（ａ））、リミッタアンプ１２の出力の範囲を−ＬからＬまでとしたときの、デジタイザ１６の出力（図５（ｂ））、デジタイザ１６の出力を周波数軸に変換したもの（図５（ｃ））、実際の周波数と電力の関係（図５（ｄ））を示す図である。
第６図は、本発明の実施形態の動作を示すフローチャートである。
第７図は、従来技術における被測定物の出力する信号のＣ／Ｎ比を測定する際のシステム構成を示す図である。
第８図は、従来技術における被測定物の出力する信号のＣ／Ｎ比を測定する際の他のシステム構成を示す図である。
【図１】
2002033427.tif 000003
【図２】
2002033427.tif 000004
【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】
2002033427.tif 000009
【図８】
2002033427.tif 000010
【国際調査報告】
2002033427.tif 000011
2002033427.tif 000012
2002033427.tif 000013