JP2009145344A - 周波数領域マスクの自動発生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】選択された入力信号用の周波数領域の上限マスク又は下限マスクを自動的に発生する。
【解決手段】周波数／振幅単位をピクセル・マップのピクセル単位に変換して縮小波形を発生することにより、ピクセル・マップ内に合うように選択入力信号を表す周波数領域データを減らす。ユーザが選択した周波数オフセットを用いてピクセル・マップ内で縮小波形を描画して、にじんだ波形を発生する。にじんだ波形からマスタ用のデータ点を選択し、ピクセル・マップからのデータ点を周波数/振幅単位に変換して、マスクを発生する。ユーザが選択した振幅オフセットを用いてマスクを調整して、最終的なマスクを発生する。
【選択図】図２

Description

本発明は、周波数領域データの分析に関し、特に、周波数領域データの合否分析用の周波数領域マスクを自動的に発生する方法に関する。

無線周波数（ＲＦ）スペクトラム・アナライザの如きある種の周波数領域測定機器は、この測定機器が信号を取り込んでいる期間中に合否マスクの形状をオプションとして表示することもできる。信号の周波数スペクトルの任意の部分は、マスク（「上限」マスク）の上にあるか又はマスク（「下限」マスク）の下にあると、測定機器は、警告ライト、表示メッセージ、ビープ音、信号のデータ・ファイルの蓄積などのある種の手段を用いるなどして、マスクの不合格についてユーザに警告する。一般的な利用における大多数のマスクは、ユーザが手動で特定しており、例えば、ユーザ・インタフェース・ウィンドウに線を描いたり、キーボードから数値を入力したりする。代わりに、所定信号標準用のチャネル・マスクの如く製造業者が予め設定した値からマスクを選択してもよい。

マスクを発生するより柔軟な代替は、いくつかの代表的な実際の信号を取込み、その信号のサンプルした周波数領域データの形状に従うマスクを作成するために自動発生機能を呼び出すことであるが、Ｘ軸の如き一方の方向でユーザが特定した周波数だけオフセットし、また、Ｙ軸の如き直交方向に振幅がオフセットした分だけマスクが離れている。マスクの自動発生技法は、典型的には、一度に１種類のマスクのみを発生し、通常は、上限マスクを発生する。一例は、本願出願人の米国オレゴン州ビーバートンのテクトロニクス社が製造しているＹ４００／ＹＢＴ２５０型RF_Scourt（登録商標）インタフェース・ハンター・スペクトラム・アナライザであり、１つの図形段階でＸ及びＹのオフセットの両方を用いている。

特開２００６−１７０９８８号公報 特開２００６−１８６９９４号公報

そこで、上限マスク又は下限マスクを自動的に発生できる方法が望まれている。

本発明は、選択された入力信号用の周波数領域マスクを自動的に発生する方法であって；周波数／振幅単位をピクセル・マップのピクセル単位に変換して縮小波形を発生することにより、ピクセル・マップ内に合うように選択された入力信号を表す周波数領域データを減らし；ユーザが選択した周波数オフセットを用いてピクセル・マップ内で縮小波形を描画して、にじんだ波形を発生し；このにじんだ波形からマスタ用のデータ点を選択し；ピクセル・マップからのデータ点を周波数/振幅単位に変換して、マスクを発生し；ユーザが選択した振幅オフセットを用いてマスクを調整して、最終的なマスクを発生することを特徴とする。
また、上限マスク及び下限マスクを発生するのに、これら上限及び下限の制限マスクの各々に対して、上述の選択ステップ、変換ステップ及び調整ステップを繰り返し、上限マスク及び下限マスクを組合せて、包絡線マスクを形成して、取込み入力信号のその後の分析に用いる。
上述の選択ステップでは、上限マスク用のデータ点を選択するためにデータ点を検出するまでピクセル・マップの頂部から下に検索をし、下限マスク用のデータ点を選択するためにデータ点を検出するまでピクセル・マップの底部から上に検索をする。

本発明の実施例は、２つのステップ処理を用いて、上限マスク又は下限マスクを自動的に発生できる。これら２つのステップ処理は、周波数オフセットに基づいて周波数軸に沿ってにじみをつくり、これとは別に振幅オフセットに基づいて振幅を調整する。ここで説明する別の実施例では、周波数領域データの包絡線マスクを自動的に発生する。ここでは、包絡線マスクは、上限及び下限の両方を含んでいる。

よって、本発明の実施例は、縮小した波形を描き、入力信号の周波数／振幅単位にて周波数領域データをビット・マップにて表し、且つここではピクセル・マップ又は仮想画像として参照することにより、周波数領域の包絡線マスクを自動的に発生する。ユーザが選択した周波数オフセットをピクセル・マップ内で食傷は系に適用して、縮小波形をにじませる。ピクセル・マップの頂部又は底部のいずれかから検索することにより、上限又は下限のいずれかのデータ点を見つける。ここで、データ点をデシメーションする。デシメーションしたデータ点から、「関心」データ点を選択して、ピクセル・マップから周波数／振幅単位に変換する。その結果、関心データ点により形成された上限及び下限のマスクは、ユーザが選択した振幅オフセットによりシフトされる。上限マスク及び下限マスクの各々を別々に形成するには、例えば、先ず、頂部から検索して上限データ点を見つけて上限マスクを発生し、次に、底部から検索して下限データ点を見つけて下限マスクを発生する。望むならば、これら上限及び下限のマスクを組合せて、包絡線マスクを形成する。この包絡線マスクを用いて、連続的に取込んだ入力信号の表示及び分析を行ってもよい。

本発明の目的、利点及び新規な特徴は、添付図を参照した以下の詳細な説明から明らかになろう。

図１は、従来技術による典型的なスペクトラム・アナライザのハードウェアのブロック図である。被分析信号は、測定機器１０に入力する。この測定機器１０には、周波数領域分析能力がある。取込みシステム２０は、入力信号を受け、入力信号の周波数変換及びろ波を行って、中間周波数信号を発生する。そして、取込みシステム２０は、中間周波数信号をデジタル化し、デジタル・データを発生する。このデジタル・データは、プロセッサ３０に入力する。このプロセッサ３０は、メモリ３２、トリガ・システム３４及びデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）３６を含んでいる。デジタル・データは、トリガ・システム３４からのトリガ信号に応答して、時間領域での入力信号を表す取込みデータとしてメモリ３２に蓄積される。その後、取込みデータは、ＤＳＰ３６により処理されて、表示データを発生する。この表示データは、表示装置４０に入力し、種々の形式の表示の１つを発生できる。これら表示は、例を挙げると、例えば、周波数領域（ＦＤ: frequency domain）表示（周波数対振幅）４１、時間領域（ＴＤ：time domain）表示（時間対振幅）４３、変調表示（ＭＤ：modulation display）４５、スペクトログラム（ＳＧ：spectrogram）表示４７及び／又はコードグラム（ＣＧ：codegram）表示４９である。本発明は、周波数領域表示４１に関し、特に、入力信号を表す周波数領域データ用の周波数領域マスク、とりわけ、包絡線マスクの自動発生に関する。

図２は、図１の測定機器のスクリーン表示５０を示す。このスクリーン表示５０には、頂部にツール・バー５２を有し、このバーは、自動マスク選択ボタン５４を有する。このボタンは、活性化状態が示されている。周波数領域表示５６は、時間領域から周波数領域に変換された入力信号用の取込みデータを反映した周波数領域波形５７を含んでいる。また、周波数領域表示５６には、上限マスク５８及び下限マスク６０も示されている。これらマスクは、一緒に包絡線マスクを形成し、後述の如く、自動的に発生される。マスク・オフセット区画６２は、周波数領域表示の右側に示され、周波数６４及び振幅６６の両方のユーザ入力オフセットを反映する。上限マスク５８用のデータ点の値は、右下ウィンドウ６８内に示され、上限マスク上のデータ点７０に対応する。これらデータ点７０は、本実施例では、矩形として示される。この例では、上限マスク５８をトレース１と呼び、下限マスク６０をトレース２と呼ぶ。スペースを節約するため、これらトレースの一方のデータ点の値のみを右下のウィンドウ６８に示すが、充分な表示スペースがあれば、両方のトレースのデータ点の値を示してもよい。上限マスク５８及び下限マスク６０を発生すると、これらマスクを米国特許第７１５９１８７号（特開２００３−１９４８５５号に対応）に記載の如く、編集マスク・ボタン７２をアクセスすることにより手動で編集できる。自動的に発生された上限マスク５８及び下限マスク６０は、入力信号の周波数領域形態用の包絡線マスクを形成する。

図３Ａ及び図３Ｂは、周波数領域の制限マスク（上限マスク及び下限マスク）５８及び６０を自動的に発生する方法を示す。図４Ａ〜図４Ｉは、本発明の実施例による方法を実施する各ステップの状態を示す図である。なお、図１の従来の測定機器に本発明の機能をソフトウェアにより搭載すると、本発明の方法のステップの動作は、このソフトウェアに基づいてプロセッサにより制御される。周波数領域表示５０上の自動マスク・ボタン５４を活性化することにより、マスク自動発生機能が開始する（ステップ７２）。まず、制限マスクの発生に用いるサンプル波形（図４Ａ）を、メモリ３２内の取込みデータからか、製造業者が供給した校正信号から選択する（ステップ７４）。なお、この校正信号は、被分析入力信号用の所望周波数領域標準による試験信号発生器から取込んだものである。次に、ユーザは、ユーザ・インタフェースを介して、所望のマスク・オフセットを入力する（ステップ７６）。すると、自動マスク発生機能は、Ｍ×Ｎピクセルのビット・マップの形式で、ピクセル・マップを作成する（ステップ７８）。ピクセル・マップ内に合うように、選択された波形周波数領域データ（サンプル波形）を縮小する（ステップ８０）。例えば、波形周波数領域データが周波数軸に沿って１００個のデータ点を有し、ビット・マップが同じ軸に沿って２０ピクセルの場合、５個の周波数領域データ点のグループがピクセル・マップ内の単一のピクセル値に組合さる。周波数オフセットを用いて、縮小した周波数領域波形をピクセル・マップ内で描画して、この例においては、にじんだ画像を発生する（ステップ８２）。このにじんだ画像は、一般的に太い垂直ラインと、一般的に細い水平ラインとを有する（図４Ｂ）。各ライン・セグメントのピクセルの太さは、次のようになる。
［太さ］＝（角度／（π／２））×x_Thickneee
なお、x_Thickneeeは、周波数単位からピクセル・マップ内のピクセルに変換されたユーザ特定の周波数オフセットである。縮小波形をピクセル・マップ内に描くときに、各縮小した波形データ点に対して、周波数軸に沿って多くのピクセルをプラス及びマイナス方向に加えることにより、実際のにじんだ画像を発生することができる。すなわち、周波数領域データの周波数レンジが１００ＭＨｚならば、ピクセル・マップ内の各ピクセル間隔が５ＭＨｚを表すので、１０ＭＨｚの周波数オフセットにとって、周波数領域データ点のいずれかの側の２個のピクセルがピクセル・マップに追加される。代わりに、縮小波形データをピクセル・マップに描画し、２ピクセル分だけ元の縮小波形から左にシフトし、更に、２ピクセル分だけ元の縮小波形から右にシフトして、縮小波形データを再描画することにより、にじんだ縮小波形画像を発生してもよい。計算効率を考慮することにより、にじませる他の技術を用いてもよい。

発生する制限マスクが上限か下限かに応じて、ピクセル・マップの頂部又は底部のいずれかから検索を実行して、ピクセル・マップの各水平ピクセル位置に対するにじんだ画像の第１データ点を見つけて、粗い制限マスクを形成する（ステップ８４）。図４Ｃは、上限マスクを発生するための頂部からの検索を示す。点線は、検索の方向を示すものであり、ピクセル・マップの一部として発生されるものではない。引き続き、一連の水平ピクセルを互いにグループ化し、粗い制限マスク用のマスク・データ点として最大／最小値を見つけることにより、粗い制限マスクを簡略化（即ち、デシメーション）する（ステップ８６、図４Ｄ）。デシメーションした粗い制限マスクの関心のあるマスク・データ点のみを維持することにより、簡略化した制限マスクを構成する（ステップ８８）。図４Ｅにおいて、デシメーションした粗い制限マスク内の最初及び最後の点４０２は、他の点４０４と同様に関心があるものとする。これらの２次的派生絶対値は、総ての２次的派生の絶対値の最大の固定の端数を超える、即ち、周波数領域データ内の屈曲点である。この結果の簡略化した制限マスクを発生する（図４Ｆ）。関心のあるデータ点をろ波して、この結果制限マスク画像を表示の際に滑らかにする。次に、簡略化した制限マスクをピクセル・マップのピクセルから、元の周波数領域データの周波数及び振幅の単位に変換して、制限マスクを発生する（ステップ９０）（図４Ｇ）。つぎに、ユーザが選択した振幅オフセットを適用して、制限マスクを上／下方向にシフトする（ステップ９２）（図４Ｈ）。包絡線マスクが所望ならば（ステップ９３のイエス）、両方の制限マスクを発生（完成）したかを判断するテストを行う（ステップ９４）。ステップ９４でノーの場合、第１制限マスクを蓄積し（ステップ９６）、ステップ８４〜９２を繰り返して、他の制限マスク（図４Ｉ）を発生する。ステップ９４のテストにより両方の制限マスク（上限及び下限マスク）が発生（完成）したことを示すと（イエスの場合）、ステップ９８にて、これら２個の制限マスクをストレージ内で組合せる。その後、このストレージから、これら２個の制限マスクを入力信号の周波数領域波形と一緒に表示する（ステップ１００）。

マスクの自動発生がオフになると（ステップ１０２のイエス）、この機能は終了する（ステップ１０４）。マスクの自動発生が依然オンで（ステップ１０２のノー）、且つこれらオフセットの一方又は両方を調整する（ステップ１０６のイエス）と、機能は、ステップ８２に戻り、自動発生機能がオフになるまで、マスクの自動発生を繰り返す。この結果、制限マスクは自動的に発生される。包絡線マスクが望ましい場合は、選択された周波数領域波形データと、ユーザが選択した周波数及び振幅のオフセットとに応じて、上限及び下限の両方を同時に生成する。図５は、周波数領域波形５７に沿った上限マスク５８及び下限マスク６０を示す。

よって、本発明は、縮小した周波数領域波形データを仮想のビット・マップ画像に描画し、周波数オフセットにより一方の次元で縮小波形をにじませ、にじんだ波形から制限マスク点を発生し、マスク点を周波数／振幅単位に変換し、振幅オフセットによりマスク点をシフトし、包絡線マスクを望むならば、他の制限マスク用に同じステップを繰り返すことにより、選択した入力信号から周波数領域マスクを自動的に発生している。なお、包絡線マスクの場合、両方の制限マスクを包絡線マスクとして組合せて、入力信号を表す周波数領域波形と共に表示する。

従来技術による典型的なスペクトラム・アナライザのハードウェアのブロック図である。 本発明の実施例による周波数領域包絡線マスク自動発生を用いた測定機器の表示の平面図である。 本発明の実施例による周波数領域包絡線マスク自動生成の流れ図である。 本発明の実施例による周波数領域包絡線マスク自動生成の流れ図である。 本発明の実施例による周波数領域包絡線マスク自動生成を示す図である。 本発明の実施例による周波数領域包絡線マスク自動生成を示す図である。 本発明の実施例による周波数領域包絡線マスク自動生成を示す図である。 本発明の実施例による周波数領域包絡線マスク自動生成を示す図である。 本発明の実施例による周波数領域包絡線マスク自動生成を示す図である。 本発明の実施例による周波数領域包絡線マスク自動生成を示す図である。 本発明の実施例による周波数領域包絡線マスク自動生成を示す図である。 本発明の実施例による周波数領域包絡線マスク自動生成を示す図である。 本発明の実施例による周波数領域包絡線マスク自動生成を示す図である。 本発明の実施例による作られた周波数領域包絡線マスクの図である。

符号の説明

１０ 測定機器
２０ 取込みシステム
３０ プロセッサ
３２ メモリ
３４ トリガ・システム
３６ デジタル信号プロセッサ
４０ 表示装置
４１ 周波数領域表示
４３ 時間領域表示
４５ 変調表示
４７ スペクトログラム表示
４９ コードグラム表示
５０ スクリーン表示
５２ ツール・バー
５４ 自動マスク選択ボタン
５６ 周波数領域表示
５７ 周波数領域波形
５８ 上限マスク
６０ 下限マスク
６２ マスク・オフセット区画
６４ 周波数
６６ 振幅
６８ ウィンドウ
７２ 編集マスク・ボタン
４０２ 最初及び最後の点
４０４ 他の点

Claims (1)

1. 選択された入力信号用の周波数領域マスクを自動的に発生する方法であって、
   周波数／振幅単位をピクセル・マップのピクセル単位に変換して縮小波形を発生することにより、上記ピクセル・マップ内に合うように上記選択された入力信号を表す周波数領域データを減らし、
   ユーザが選択した周波数オフセットを用いて上記ピクセル・マップ内で上記縮小波形を描画して、にじんだ波形を発生し、
   上記にじんだ波形から上記マスタ用のデータ点を選択し、
   上記ピクセル・マップからの上記データ点を周波数/振幅単位に変換して、上記マスクを発生し、
   ユーザが選択した振幅オフセットを用いて上記マスクを調整して、最終的なマスクを発生する
   ことを特徴とする周波数領域マスクの自動発生方法。