JP2012073240A - 試験測定機器及びその動作方法 - Google Patents

Abstract

【課題】入力信号を時間領域及び周波数領域の両方でほぼ同時に分析できる試験測定機器を提供する。
【解決手段】入力ポート１７２で入力信号を受けて、デジタイザ１７６が入力信号をデジタル化する。デシメータ１７８は、デジタイザに結合され、デジタル化済み入力信号をデシメーションして、デシメーション済み入力信号を発生する。デジタル・ダウンコンバータ１８０は、デジタイザに結合され、デジタル化済み入力信号を周波数シフトして、周波数シフト済み入力信号を発生する。メモリ１８２は、デシメーション済み入力信号と周波数シフト済み入力信号とを蓄積する。
【選択図】図１０

Description

本発明は、試験測定機器に関し、特に、入力信号を時間領域分析及び周波数領域分析に最適化した試験測定機器及び方法に関する。

電子装置は、複数の領域（ドメイン）で表せる信号により動作できる。すなわち、電子装置は、デジタル制御信号、データ及び送信器／受信器制御信号の如く時間領域で慣例上定義される信号と、変調ＲＦ信号（変調済みＲＦ信号）及び／又は光学キャリア信号の如く周波数領域でしばしば定義される信号とを有することができる。

例えば、周波数ホッピング・スペクトラム拡散に基づく装置は、疑似ランダム数によりキャリア周波数を変化させる。送信装置の制御信号にて、この疑似ランダム数をエンコードできる。疑似ランダム数は、時間と伴に変化するので、疑似ランダム数をエンコードする制御信号は、典型的には、時間領域にて分析される。しかし、その結果のキャリアに対する変化は、周波数領域にて典型的に分析される周波数の変化である。

よって、信号は、時間領域及び周波数領域の両方にて分析される装置又はシステム内に存在できる。上述の如く、これら信号の状況は、疑似ランダム数及びキャリア周波数の如く互いに関連する。しかし、試験測定機器は、典型的には一方の領域のみで分析するように設計されている。例えば、オシロスコープは、時間領域で信号を測定でき、スペクトラム・アナライザは、周波数領域で信号を測定できる。これら測定機器は、時間的に整合していない。よって、上述の複数領域の装置の分析は、異なる。

特開２０１１−２７７２９号公報

いくつかの試験測定機器は、複数領域の分析能力を有する。例えば、オシロスコープは、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）機能により入力信号の周波数スペクトラムを表示できる。しかし、デジタル化された時間領域信号のＤＦＴは、ＤＦＴの特性により制限される。すなわち、小さな周波数ステップ、即ち、周波数領域での微細分解能を得るために、時間領域にて長時間のスパンが必要である。同様に、広周波数スパンでデータを取り込むために、高いサンプル・レートが必要になる。よって、高周波での変調キャリアの微細分解能には、高サンプル・レート及び長時間スパンの両方が必要であり、大容量の取込みメモリが必要となる。これでは、オシロスコープが高価になるか又は利用できなくなる。

さらに、時間領域での信号及び周波数領域での信号の時間相関は、サンプル・レート及び取込み時間に影響される。例えば、時間領域での高時間精度には、高サンプル・レートが必要である。しかし、所定の固定メモリ容量のため、高サンプル・レートは、時間スパンと、周波数領域での周波数ステップのサイズとを制限する。すなわち、周波数領域分析精度は、時間領域分析精度により制限される。

かかる複数領域機能を有する試験測定機器は、典型的には、互いに関連した複数チャネル用のサンプル・レート及び記録長の如き取込みパラメータを有するので、時間領域及び周波数領域の両方での同時の分析が困難であった。すなわち、一方の領域での精度は、他方の領域での精度と相互に排他的になる。

そこで、時間領域及び周波数領域の両方での分析をほぼ同時にできる試験測定機器が望まれている。

上述の課題を解決する本発明の態様は、次の通りである。
（１）入力信号を受ける入力ポートと；上記入力信号をデジタル化するデジタイザと；上記デジタイザに結合され、上記デジタル化済み入力信号をデシメーションして、デシメーション済み入力信号を発生するデシメータと；上記デジタイザに結合され、上記デジタル化済み入力信号を周波数シフトして、周波数シフト済み入力信号を発生するデジタル・ダウンコンバータと；上記デシメーション済み入力信号及び上記周波数シフト済み入力信号を蓄積するメモリとを具えた試験測定機器。
（２）上記デシメーション済み入力信号及び上記周波数シフト済み入力信号のサンプル・レートが異なる態様１の試験測定機器。
（３）上記デシメーション済み入力信号及び上記周波数シフト済み入力信号の記録長が異なる態様１の試験測定機器。
（４）上記デジタイザは、第１サンプル・レートで上記入力信号をサンプリングし；上記デシメータは、上記第１サンプル・レートと異なる第２サンプル・レートで上記デシメーション済み入力信号を発生し；上記デジタル・ダウンコンバータは、上記第１サンプル・レートよりも低い第３サンプル・レートで上記周波数シフト済み入力信号を発生する態様１の試験測定機器。
（５）ユーザ・インタフェースと；上記ユーザ・インタフェースを介して上記デシメーション済み入力信号及び上記周波数シフト済み入力信号を表す制御器とを更に具えた態様１の試験測定機器。
（６）上記制御器は、上記ユーザ・インタフェースを介して上記デシメーション済み入力信号及び上記周波数シフト済み入力信号をほぼ同時に表す態様５の試験測定機器。
（７）上記ユーザ・インタフェースは、時間領域制御及び周波数領域制御を具え；上記制御器は、上記時間領域制御に応答して上記デシメータのパラメータを調整すると共に、上記周波数領域制御に応答して上記デジタル・ダウンコンバータのパラメータを調整する態様５の試験測定機器。
（８）上記制御器は、上記時間領域制御に応答して上記デシメータのサンプル・レートを調整すると共に、上記周波数領域制御に応答して上記デジタル・ダウンコンバータのサンプル・レートを調整する態様７の試験測定機器。
（９）上記デシメータ及び上記デジタル・ダウンコンバータに結合され、上記デシメーション済み入力信号及び上記周波数シフト済み入力信号の少なくとも一方に応答して取込みをトリガするトリガ手段を更に具えた態様１の試験測定機器。
（１０）入力信号をデジタル化し；上記デジタル化済み入力信号をデシメーションして、デシメーション済み入力信号を発生し；上記デジタル化済み入力信号を周波数シフトして、周波数シフト済み入力信号を発生し；上記デシメーション済み入力信号及び上記周波数シフト済み入力信号をメモリに蓄積する試験測定機器の動作方法。
（１１）上記デシメーション済み入力信号及び上記周波数シフト済み入力信号のサンプル・レートが異なる態様１０の方法。
（１２）上記デシメーション済み入力信号及び上記周波数シフト済み入力信号の記録長が異なる態様１０の方法。
（１３）上記入力信号のデジタル化は、第１サンプル・レートで上記入力信号をデジタル化し；上記入力信号のデシメーションは、上記第１サンプル・レートと異なる第２サンプル・レートで上記デジタル化済み入力信号をデシメーションし；上記デジタル化済み入力信号を周波数シフトするのは、上記第１サンプル・レートよりも低い第３サンプル・レートで上記デジタル化済み入力信号を周波数シフトする態様１０の方法。
（１４）更に、ユーザ・インタフェースを介して上記デシメーション済み入力信号及び上記周波数シフト済み入力信号を表す態様１０の方法。
（１５）更に、上記ユーザ・インタフェースを介して上記デシメーション済み入力信号及び上記周波数シフト済み入力信号をほぼ同時に表す態様１４の方法。
（１６）更に、上記ユーザ・インタフェースの上記時間領域制御に応答して上記デジタル化済み入力信号のデシメーションを調整し；上記ユーザ・インタフェースの周波数領域制御に応答して上記入力信号の周波数シフトを調整する態様１４の方法。
（１７）更に、上記ユーザ・インタフェースの上記時間領域制御に応答して上記デシメーションのサンプル・レートを調整し；上記ユーザ・インタフェースの上記周波数領域制御に応答して上記周波数シフトのサンプル・レートを調整する態様１６の方法。
（１８）更に、上記デシメーション済み入力信号及び上記周波数シフト済み入力信号の少なくとも一方に応答して取込みをトリガする態様１０の方法。

本発明の実施例により時間領域チャネル及び周波数領域チャネルを有する試験測定機器のブロック図である。 図１の試験測定機器の周波数領域チャネルの例のブロック図である。 本発明の実施例により単一の入力に結合された時間領域チャネル及び周波数領域チャネルを有する試験測定機器のブロック図である。 図３の試験測定機器の例のブロック図である。 本発明の実施例により複数チャネルに対して異なる取込みパラメータとなる試験測定機器のブロック図である。 本発明の実施例により時間領域チャネル及び／又は周波数領域チャネルからの取込みをトリガできるトリガ手段を有する試験測定機器のブロック図である。 本発明の実施例により時間領域チャネル及び周波数領域チャネルを有する試験測定機器のブロック図である。 図７の試験測定機器のデジタル・ダウンコンバータの例のブロック図である。 本発明の他の実施例による試験測定機器のブロック図である。 本発明の実施例によりトリガ・システムを設けた図９の試験測定機器のブロック図である。 本発明の実施例によりユーザ・インタフェースを設けた図９の試験測定機器のブロック図である。 本発明の実施例による図１１のユーザ・インタフェースの例のブロック図である。

本発明の試験測定機器の実施例では、信号を複数の領域で分析できる。例えば、イベントが生じた時を判断する制御信号を時間領域で分析できる。これら制御信号は、キャリア周波数の変化の如き周波数イベントをしばしば制御する。実施例において、時間領域分析、周波数領域分析、これら領域の間で時間的に整合された分析のために、２つのイベントを分析するための信号取込みを最適化できる。

図１は、本発明の実施例により時間領域チャネル及び周波数領域チャネルを有する試験測定機器のブロック図である。この実施例において、試験測定機器１０は、第１入力信号１８を受ける時間領域チャネル１２と、第２入力信号２０を受ける周波数領域チャネル１４とを含む。取込みシステム（取込み手段）１６は、時間領域チャネル１２及び周波数領域チャネル１４に結合され、時間領域チャネル及び周波数領域チャネルからのデータを取り込む。

時間領域チャネル１２は、時間領域での分析のために、第１入力信号１８をサンプリングする。例えば、時間領域チャネル１２は、多ビット・アナログ・デジタル変換器、個別レベルを検知する比較器などの如きデジタイザ（デジタル化回路）を含む。時間領域チャネル１２は、増幅器、入力保護回路、又はその他の調整回路の如き他の回路も含む。時間領域チャネル１２は、メモリ、デシメータなどの如き他のデジタル処理回路も含むことができる。よって、時間領域チャネル１２の出力信号２６は、時間領域で入力信号１８をデジタル化した信号である。

実施例において、時間領域チャネル１２は、時間領域での分析のために、信号取込みに最適化された回路を含む。例えば、時間領域分析に適する信号は、制御信号、データ信号などである。かかる信号の周波数成分は、直流から、１ＧＨｚ、２６．５ＧＨｚなどの最高周波数までである。よって、時間領域チャネル１２は、直流から最高周波数までの全帯域幅をカバーする増幅器、減衰器及び他の回路を含む。

周波数領域チャネル１４は、時間領域チャネル１２と異なって、第２入力信号２０を処理する。特に、周波数領域チャネル１４は、周波数領域での分析のために、第２入力信号２０を処理する。例えば、更に詳細に後述するように、第２入力信号２０は、異なる周波数レンジに周波数シフトできる。特に、第２入力信号２０を低い周波数レンジにダウンコンバージョン（低い周波数へシフトする変換）できる。すなわち、入力信号２０は、周波数シフトされる。実施例において、この周波数シフトされた信号が出力信号２８である。

この周波数シフトは、時間領域チャネル１２及び周波数領域チャネル１４による入力信号処理の相違点の例である。更に、実施例において、周波数領域チャネル１４は、周波数領域での表現及び分析に必要な信号に最適化された減衰器、フィルタ、増幅器などを含む。例えば、周波数領域チャネル１４内の増幅器は、時間領域チャネル１２内の増幅器よりも、ノイズ指数が低く、最大入力レベルが低い。他の例では、増幅器の周波数レンジが異なる。すなわち、時間領域チャネル１２内の増幅器の周波数レンジは、直流から２６．５ＧＨｚである。増幅器は、その周波数レンジにわたって信号を増幅するのに最適化される。しかし、周波数領域で高周波信号を分析するとき、特に、周波数領域でダウンコンバージョンされた信号を分析するとき、直流から最大周波数までの全周波数レンジにわたって動作しない成分を用いることもできる。例えば、関心のある信号の周波数レンジが１５ＧＨｚを中心にする場合、１０ＧＨｚから２０ＧＨｚの周波数レンジの増幅器を用いることができる。かかる増幅器は、直流から２６．５ＧＨｚの広い周波数レンジに及ぶ増幅器よりも、周波数レンジにおいて性能が良い。

同様に、周波数領域チャネル１４には、時間領域チャネル１２で用いるのと異なる帯域幅、入力レンジ、ノイズ指数などの他の要素もある。すなわち、周波数領域チャネル１４内の増幅器、ミキサ、局部発振器、減衰器、フィルタ、スイッチなどを選択して、時間領域チャネル１４の全帯域幅を下げた及び／又は除去した特性にできる。

上述の周波数シフト、上述の異なる要素の影響などにより、周波数領域チャネル１４からの出力信号２８は、時間領域チャネル１２で処理された場合に比較して、周波数領域分析用に適切に処理された信号である。さらに、詳細に後述するように、周波数領域関連の取込みパラメータに応じて入力信号２０が処理される。これら取込みパラメータは、関心のある周波数レンジ、分解能帯域幅などに適切であるばかりでなく、時間領域チャネル１２の取込みパラメータと異なる。すなわち、周波数領域チャネル１４の要素が時間領域チャネル１２と異なるばかりでなく、周波数領域チャネル１４及び時間領域チャネル１２は、例えば、異なるサンプル・レート、記録長などのように、異なる動作を行う。よって、周波数領域チャネル１４及び時間領域チャネル１２の各々は、夫々周波数領域及び時間領域にて、取込み信号の対応分析に対して最適化される。

取込みシステム（取込み手段）１６は、種々の回路を含んでいる。例えば、取り込みシステムは、デジタイザ、デシメータ、フィルタ、メモリなどを含む。取り込みシステム１６は、時間領域チャネル１２及び周波数領域チャネル１４に結合され、これら時間領域チャネル１２及び周波数領域チャネル１４からのデータを取り込む。例えば、時間領域チャネル１２は、取り込みシステム１６のデジタイザ用の適切なレンジに入るように、出力信号２６を濾波し、縮尺し、その他の状態を調整する。同様に、周波数領域チャネル１４は、上述のように、時間領域チャネル１２と異なるにもかかわらず、取り込みシステム１６のデジタイザ用に信号を調整する。

図２は、図１の試験測定機器内の周波数領域チャネルの例を示すブロック図である。この例において、周波数領域チャネル１４は、減衰器３０、フィルタ３１、ミキサ３２、局部発振器３３及び中間周波数（ＩＦ）フィルタ３４を含んでいる。減衰器３０が入力信号２０を受ける。減衰器３０は、固定減衰器、可変減衰器、切り換え減衰器などでもよい。減衰済み信号をフィルタ３１が濾波する。実施例において、適切な入力周波数レンジに対してフィルタ３１を所望に選択できる。例えば、関心のある特定周波数レンジ、発振器３３の周波数などに応じて、フィルタ３１は、ロウパス・フィルタ、バンドパス・フィルタ、ハイパス・フィルタなどにできる。

濾波された信号は、ミキサ３２及び局部発振器３３を用いて、ＩＦレンジにダウンコンバージョンされてＩＦ信号となる。このＩＦ信号が出力信号２４として利用可能になる前に、ＩＦフィルタ３４がＩＦ信号を濾波する。この実施例において、出力信号２４は、図１の周波数領域チャネル１４の出力信号２８であり、取り込みシステム１６が取り込む。

実施例において、出力信号２４は、ＩＦ周波数レンジにダウンコンバージョンした後の入力信号２０を表す。図１に示すように、このＩＦ信号を更に取り込みシステム１６にて処理、即ち、取り込む。例えば、更に詳細に後述するように、フーリエ変換などを用いて、ＩＦ信号は、同相（Ｉ）信号及び直角位相（Ｑ）信号に変換される。

他の実施例において、周波数領域チャネル１４は、デジタル３５及びデジタル・フィルタ３６を含むこともできる。デジタル３５は、出力ＩＦ信号２４をデジタル化する。デジタル・フィルタ３６は、デジタル化ＩＦ信号に対して、アーティファクトを低減し、窓関数を適用したりできる。よって、デジタル化ＩＦ信号２５は、図１の周波数領域チャネル１４の出力信号２８として利用可能であり、取り込みシステム１６により取り込まれる。

更に別の実施例において、周波数領域チャネル１４は、メモリ３７及びプロセッサ３８を含むことができる。プロセッサ３８は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）、チャープＺ変換などのフーリエ変換を、デジタル化ＩＦ信号２５のセグメントに対して処理できる。この点について、デジタル化ＩＦ信号２５の数学的表現形式を時間関数から周波数関数に変換して、変換済み信号２７で表す。フーリエ変換用プロセッサ３８を例として挙げたが、ラプラス変換、ヒルベルト変換などの他の変換を所望に応じて代用できる。いずれにしても、図１の周波数領域チャネル１４の出力信号２８として変換済みＩＦ信号２７を利用でき、この信号は、取り込みシステム１６により取り込まれる。

したがって、周波数領域チャネル１４の出力信号２８は、周波数領域にて入力信号２０を分析するのに適する種々の形式にできる。所望に応じて、種々の要素、処理などを周波数領域チャネル１４及び取り込みシステム１６の間で分担できる。しかし、形式にかかわらず、関心のある周波数レンジに対して選択及び／又は同調された要素により、出力信号２８を処理できる。周波数領域チャネル１４の出力信号２８の形式にかかわらず、時間領域チャネル１２及び周波数領域チャネル１４からのデータを含む取込みデータ２２は、各領域などでの更なる処理、表示、分析に利用できる。

実施例において、取り込みシステム１６は、出力信号２６及び出力信号２８を、時間的にほぼ整合した状態で取り込むように構成されている。例えば、これら出力信号２６及び２８は、取り込みシステム１６の取込みメモリに蓄積される。詳細に後述するように、出力信号２６及び２８の取込みは、同じトリガに応答して実行される。よって、時間領域分析用に最適化された時間領域チャネル１２の出力信号２６が取り込まれ、周波数領域分析用に最適化された周波数領域チャネル１４の出力信号２８が取り込まれるので、一方の分析領域用の取込みの最適化が他方の分析領域用の取込みを犠牲にすることなく、時間的にほぼ整合された時間領域分析及び周波数領域分析を実行できる。

周波数領域チャネル１４の要素の選択について示したが、増幅器、スイッチ、デシメータ、リミッタなどの他の要素を用いたり、及び／又は、示した要素の代替にしたりできる。

再び図１を参照する。実施例において、時間領域チャネル１２、周波数領域チャネル１４及び取込みチャネル１６をハウジング２３内に実質的に収容できる。例えば、試験測定機器１０は、ケースを含むことができる。時間領域チャネル１２は、ＢＮＣコネクタ、マルチチャネル・コネクタなどの入力コネクタをフロント・パネルに含むことができる。周波数領域チャネル１４は、ＳＭＡ型、Ｎ型、２．９２ｍｍ型、又は他の高機能コネクタの如き高周波数に適するコネクタを含むことができる。すなわち、周波数領域チャネル１４は、高周波数性能に最適化されたコネクタを含むことができる。

ハウジング２３は、共通表示器、キー、ノブ、ダイアル、又は他のユーザ・インタフェースを含む。ユーザ・インタフェースの共通概念は、時間領域信号及び周波数領域信号の異なる状態を制御できることであるが、異なる機能をアクセスするために異なるインタフェースを提供できる。例えば、１個のボタンにより、共通ノブが時間基準を制御できる。他のボタンにより、共通ノブが中心周波数を制御してもよい。

実施例において、時間領域チャネル１２及び周波数領域チャネル１４の動作周波数レンジが異なる。時間領域チャネル１２は、第１動作周波数レンジである。例えば、時間領域チャネル１２は、直流結合されている。さらに、時間領域チャネル１２には、比較的低い上限周波数制限がある。例えば、時間領域チャネル１２の帯域幅は、１ＧＨｚである。よって、時間領域チャネル１２の入力周波数レンジは、直流から１ＧＨｚである。

しかし、周波数領域チャネル１４は、異なる入力周波数レンジを有する。例えば、図２の例に示すように、周波数領域チャネル１４は、入力信号２０を低いＩＦ周波数レンジにダウンコンバージョンする。よって、周波数領域チャネル１４の動作入力周波数レンジは、時間領域チャネル１２と異なる。例えば、周波数領域チャネル１４の入力周波数レンジは、２６．５ＧＨｚまでである。すなわち、種々のフィルタ３１、３４、３６などが動作入力帯域幅に影響する。

さらに、周波数領域チャネル１４用に選択された要素を、全入力周波数レンジでなく、関連した周波数レンジに最適化するように選択できる。例えば、特定の周波数レンジ用に最適な感度、ダイナミック・レンジ、ノイズ・レベルなどにこれら要素を選択できる。これとは対照的に、実施例において、時間領域チャネル１２は、その全周波数レンジに対して最適化される。すなわち、時間領域チャネル１２は、その全帯域幅内のどこかに信号を予期する。しかし、周波数領域チャネル１４は、関心のある特定周波数レンジを選択できる。さらに、周波数領域チャネル１４は、時間領域チャネルの帯域幅外の信号を取り込める。よって、周波数領域チャネル１４は、その周波数レンジに最適化できる。

図３は、本発明の実施例により、単一入力に結合された時間領域チャネル及び周波数領域チャネルを有する試験測定機器のブロック図である。この実施例においては、時間領域チャネル１２及び周波数領域チャネル１４の各々が、同じ入力信号４２を受ける。例えば、スプリッタ、スイッチ、選択器などの信号経路選択装置（共通入力ポート）４４を用いて、入力信号４２の経路を定める。よって、１つの構成において、時間領域チャネル１２のみが入力信号４２を受ける。他の構成においては、周波数領域チャネル１４のみが入力信号４２を受ける。さらに他の構成においては、時間領域チャネル１２及び周波数領域チャネル１４の両方が入力信号４２を受ける。

実施例において、時間領域チャネル１２及び周波数領域チャネル１４の両方が、夫々専用のデジタイザを有する。よって、出力信号２６及び２８は、時間領域及び周波数領域の夫々での分析に最適化されたチャネルにてデジタル化されたデジタル信号である。他の実施例において、上述の如く、デジタイザは、取込みシステム１６の一部である。また、出力信号２６及び２８は、各領域での取込み及び分析に最適化されるように処理されたアナログ信号でもよい。

図４は、図３の試験測定機器の例のブロック図である。この実施例において、試験測定機器５０は、入力信号４２を受ける共通入力ポート４４、ダウンコンバータ５７、選択器５３及びデジタイザ５５を含む。ダウンコンバータ５７は、ミキサ５１及び局部発振器５２を含む。図を明瞭にするため、フィルタ、増幅器、減衰器などの他の要素を示さない。ダウンコンバータ５７は、入力信号４２をダウンコンバージョンした信号５８を出力する。

入力信号４２及びダウンコンバージョンした信号５８の両方が選択器５３で利用可能である。よって、単一（共通）入力ポート４４にて、ダウンコンバータ５７及び／又は他の関連増幅器、フィルタなど如く周波数領域での分析用に最適化された回路を単一チャネルに追加できる。しかし、時間領域分析及び周波数領域分析で用いる入力信号４２及びダウンコンバージョン信号（ダウンコンバージョン済み信号）５８の両方に対して、デジタイザの如き共通回路を用いることができる。

例えば、デジタイザ５５は、１ＧＳ／ｓのサンプル・レートでデジタル化する。よって、時間領域経路（チャネル）４３は、５００ＭＨｚの如き対応最大入力周波数を有する。対照的に、周波数領域経路（チャネル）４５は、充分に高い最大周波数レンジ用の要素を含む。例えば、ダウンコンバータ５７は、２６．５ＧＨｚまでの周波数の信号をダウンコンバージョンできる。しかし、ダウンコンバージョン信号５８のＩＦ帯域幅は、５００ＭＨｚとなる。よって、同じデジタイザ５５及び他の共通回路を用いて、ベースバンド・デジタル信号及びダウンコンバージョン信号の両方をデジタル化できる。

詳細に後述するように、時間領域分析を行うときと周波数領域分析を行うときでは、デジタイザ５５は、異なるサンプル・レートで動作する。例えば、選択信号５４に応答して、デジタイザ５５は、入力信号に適するサンプル・レートを選択できる。すなわち、実施例において、時間領域分析用に信号を取り込むために、高いサンプル・レートを用いる。しかし、周波数領域分析用の信号を取り込むために、ダウンコンバージョン信号５８に適する低いサンプル・レートを用いることができる。

よって、同じ入力回路が、時間領域分析に最適化された信号２６及び周波数領域分析用に最適化された信号２８の両方を提供できる。図３に示すように、時間領域及び周波数領域にてほぼ同時に同じ入力信号を取込み且つ分析できる。しかし、図４の実施例に示すように、時間領域分析用に最適化した信号経路と、周波数領域分析用に最適化した信号経路から、取込み信号の信号経路を選択できる。

図５は、本発明の実施例により多チャネルに対して異なる取込みパラメータを用いる試験測定機器のブロック図である。この実施例において、試験測定機器６０は、時間領域チャネル６３及び周波数領域チャネル６７を含み、各々が図１で上述したのと同様な取り込みシステム７０に結合している。制御器６９は、時間領域チャネル６３及び周波数領域チャネル６７に結合している。制御器６９は、種々の回路で構成される。例えば、制御器６９は、アナログ回路及びデジタル回路を含む。制御器６９は、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ、用途限定集積回路、プログラマブル・ゲート・アレイなどを含む。また、制御器６９は、時間領域チャネル６３、周波数領域チャネル６７及び取り込みシステム（取込み手段）７０をインタフェースする適切な回路も含む。

制御器６９は、時間領域チャネル６３及び周波数領域チャネル６７の取込みパラメータを制御する。特に、制御器６９は、取込みパラメータが異なるように取込みパラメータを制御できる。この例において、制御器６９は、時間領域チャネル６３内のデジタイザ６２用のサンプル・レート回路６４及び周波数領域チャネル６７内のデジタイザ６６用のサンプル・レート回路６８を制御する。サンプル・レート回路６４のサンプル・レートがサンプル・レート回路６８のサンプル・レートと異なるように、これらサンプル・レート回路を構成できる。よって、デジタル化された時間領域データ７１とデジタル化された周波数領域データ７３とは、異なる長さである。

サンプリング・クロックを独立させることにより、時間領域パラメータ及び周波数領域パラメータを別々に制御できる。例えば、時間領域信号を取り込むために、時間領域信号での関心のある最高周波数成分の２倍を超えるようにサンプル・レートを選択できる。時間領域信号が１ＧＨｚの周波数成分を有するならば、２ＧＳ／ｓ以上のサンプル・レートを用いる。周波数領域チャネルが同じサンプル・レートにロックされているならば、ＤＦＴを用いたとき、周波数領域データ７３の関連分解能帯域幅又は周波数ステップ・サイズは、サンプルの数又は時間スパンに直接的に影響する。その結果、分解能帯域幅は、利用可能な取込みメモリの容量により制限される。代わりに、周波数領域チャネル６７での狭い分解能帯域幅を実現するために、時間領域チャネル６３のサンプル・レートが制限される。

対照的に、サンプル・レートが異なると、周波数領域データ７３の所望状況に適するサンプル・レートを選択できる。例えば、後述するように入力信号２０がダウンコンバージョンされると、所望周波数スパンに対応する低いサンプル・レートを用いる。すなわち、キャリアが１ＧＨｚで変調が２０ＭＨｚを占めるならば、ダウンコンバージョン信号は、２０ＭＨｚプラスと、濾波、サンプリングなどの追加の余裕を占める。かかるサンプル・レートを５０ＭＳ／ｓと仮定すると、同じ時間スパン、よって同じ周波数ステップ・サイズに対して、取込みメモリの４０分の１が必要となる。

上述は、異なるサンプル・レートを使用できることを示す単なる例示である。特定のアプリケーションに関係なく、異なるサンプル・レートにより、関心のある所定のチャネル、入力信号及び領域に特定される選択が可能となる。

時間領域チャネル６３及び周波数領域チャネル６７用に上述したサンプル・レートが異なっているが、必然的に独立ではない。例えば、異なるサンプル・レートは、共通の低い周波数に位相ロック（拘束）される。しかし、ここでの独立性は、別々に制御可能であることを意味する。さらに、別々のサンプル・レート回路６４及び６８を説明したが、関連した発振器、クロックなどは、試験測定機器６０用の共通回路に実質的に同期できる。

さらに、時間領域チャネル６３及び周波数領域チャネル６７の間で異なる取込みパラメータの例としてサンプル・レートを用いたが、制御器６９は、他の取込みパラメータを違えてもよい。例えば、時間領域チャネル６３及び周波数領域チャネル６７に関連した取込み期間、記録長などが異なるように、制御器６９が取り込みシステム７０を制御できる。他の例において、制御器６９は、フィルタ帯域幅、フィルタ中心周波数、減衰器設定などの如き対応チャネル内の要素を調整できる。その結果、関連した入力信号の取り込みようのチャネルを最適化して、時間領域チャネル６３及び周波数領域チャネル６７用の取込みパラメータの各々を制御できるので、異なる領域での分析用に関連入力信号を最適化する。

図６は、本発明の実施例による時間領域チャネル及び／又は周波数領域チャネルからの取込みをトリガできるトリガ・システム（トリガ手段）を有する試験測定機器のブロック図である。この実施例において、試験測定機器９０は、取込みシステム（取込み手段）９２を含む。取込みシステム９２は、トリガ・システム９４を含む。このトリガ・システムは、時間領域チャネル１２及び周波数領域チャネル１４に結合される。取り込みシステム９２の取込みは、時間領域信号、周波数領域信号、これら信号の組合せなどに応答してトリガされる。

同じイベント又はイベントの組合せを用いて周波数領域及び時間領域の両方での取込みをトリガできるので、これら領域での取込み信号は、高い精度で時間的に整合している。例えば、取り込まれたデータは、オシロスコープの２個の入力チャネルで時間的に整合され、即ち、サンプル単位でほぼ整合される。よって、一方の領域でイベントを試験するとき、他方の領域で対応するほぼ同時の信号を分析できる。ここで用いたように、ほぼ同時及び／又は時間的整合の時間精度は、時間的に整合されたチャネルの低いサンプル・レートにより制限される。

さらに、共通トリガの結果、領域を超えたトリガとなる。例えば、取込みシステム９２は、時間領域信号１８内のイベントを識別する。これに応答して、周波数領域信号２０の取込みをトリガできる。この例において、時間領域信号１８を取り込む必要がない。例えば、送信器を同調させる信号、即ち、時間領域制御信号を用いて、送信信号の取込みを分析できる。送信信号は、周波数領域で分析できる。

同様に、周波数領域イベントを用いて、時間領域取込みをトリガできる。例えば、周波数ホッピング信号に関連したレンジの１つの如き特定周波数レンジに周波数レンジが変化するまで、受信したＲＦ信号をモニタできる。関心のある周波数レンジ内のＲＦ信号が現れるのに応答して、受信器内の復調データの取込みを分析用に取り込むことができる。

一方の領域のイベントを、他方の領域での分析用の取込みのトリガに用いることを説明したが、同じイベントを用いて、任意の領域又は全ての領域生きでの分析の取込みをトリガできる。さらに、異なる領域のイベントを互いに組み合わせることもできる。例えば、周波数領域のグリッチ又は他のスプリアス信号を制御信号と組合せて、グリッチを有する周波数スパン内に関心信号があることを示すこともできる。すなわち、関連周波数レンジ内に信号が期待できることを示すために、受信器内の制御信号及び周波数領域異常の両方に応答して、受信器に関連する信号を取り込むことができる。信号の特定例、信号の特性、イベントの組合せなどについて上述したが、任意の信号からの任意のイベントを用いるか、及び／又は所望に組合せて、取込みを制御できる。

図７は、本発明の他の実施例により時間領域チャネル及び周波数領域チャネルを有する試験測定機器のブロック図である。この実施例において、試験測定機器１１０は、時間領域チャネル１２９及び周波数領域チャネル１２７を有する。時間領域チャネル１２９及び周波数領域チャネル１２７の各々は、デジタイザ１１２及び１１４を有する。周波数領域チャネル１２７は、入力信号２０を受けるアナログ・ダウンコンバータ１２５を有する。デジタイザ１１４は、アナログ・ダウンコンバータ１２７からのダウンコンバージョン信号をデジタル化する。

実施例において、デジタイザ１１２及び１１４からのデジタル信号は、メモリ１１６に蓄積される。後述の如く、その後の処理は、メモリ１１６に蓄積されたデジタル信号にて所望に実行される。

デジタル信号をメモリ１１６に蓄積するか否かにかかわらず、更なる処理を実行できる。例えば、デジタル信号１１８を時間領域処理回路１２２で更に処理できる。例えば、信号調整、濾波、デシメーションなどを時間領域信号１１８に適用できる。その結果の処理済み時間領域信号１２６をメモリ１３４に蓄積する。

周波数領域チャネル１２７もデジタル・ダウンコンバータ１２４を含む。デジタル・ダウンコンバータ１２４は、デジタル・ダウンコンバージョン信号１２０を同相（Ｉ）表現成分（Ｉ信号）及び直角位相（Ｑ）表現成分（Ｑ信号）に変換する。これは、追加のダウンコンバージョン処理により実行できる。よって、ダウンコンバージョン信号１２８は、入力信号２０の同相表現成分及び直角位相表現成分を含む。他の実施例において、Ｉ／Ｑ信号は、振幅、位相、周波数などを表す他の信号に変換される。さらに、Ｉ／Ｑ信号を復調して、そのシンボル、ビット又は他のデータを捕捉する。他の実施例において、ＦＦＴなどの変換を適用できる。かかる処理を実行して、これらの内の任意の信号又は他の信号を発生して、メモリ１３４に蓄積できる。

図８は、図７の試験測定機器内のデジタル・ダウンコンバータの例のブロック図である。この実施例において、デジタル信号１２０を同相経路１４８及び直角位相経路１５０の両方に入力する。各経路が局部発振器１４２からの信号を受けるが、直角位相経路１５０は、９０度位相シフト回路１４３により、同相経路１４８が受ける信号と９０度の位相差がある信号を受ける。

経路１４８及び１５０の各々は、局部発振器１４２からの対応信号と入力信号１２０とを混合する。よって、同相信号１４４及び直角位相信号１４６が発生する。追加の濾波及び／又はデシメーションを所望により信号１４４及び１４６に適用できる。図７を参照して上述した如く、これら信号は、メモリ１３４に蓄積されて、更なる処理などが行われる。特に、信号１４４及び１４６は、デジタル信号１２０の複素数表現である。例えば、同相信号１４４は、デジタル信号１２０の実数部分を表し、直角位相信号１４６は、デジタル信号１２０の虚数部分を表す。かかる複素数表現を用いて、デジタル信号１２０の他の種々の表現、例えば、位相、周波数、エンコード信号などを計算できる。

図９は、本発明の他の実施例による試験測定機器のブロック図である。上述の如く、２つの信号を取り込むが、これら取込みは、時間領域分析及び周波数領域分析に夫々最適化されている。実施例において、時間領域分析及び周波数領域分析用に最適化されたデジタル化の後に、同じ入力信号を取り込むことができる。

実施例において、試験測定機器１７０は、入力ポート１７２を含んでいる。この入力ポート１７２は、入力信号を受ける。信号調整（コンディショニング）回路１７４は、この入力信号を処理する。信号調整回路１７４は、増幅器、減衰器、リミッタ、フィルタなどの回路を含んでいる。デジタル化に入力信号を準備するのに用いる回路を使用してもよい。

入力信号は、信号調整回路１７４で調整された後、デジタイザ１７６でデジタル化される。デジタイザ１７６は、上述の如く、種々のデジタイザを用いることができる。デジタイザ１７６は、入力信号をデジタル化して、デジタル化済み入力信号１８４を発生する。実施例において、デジタイザ１７４は、デジタイザのほぼ最高サンプル・レートであるサンプル・レートにより入力信号をサンプリングする。よって、最高可能帯域幅の入力信号をサンプリングできる。しかし、他の実施例において、デジタイザは、所望に応じて、低いサンプル・レートでも動作できる。

デジタイザ１７６の最大サンプル・レートを例として用いたが、入力信号１８４のサンプル・レートは、比較的高い。かかるデジタル化済み入力信号１８４をメモリに蓄積する際、比較的大容量のメモリが必要となる。しかし、試験測定機器１７０は、デシメータ（間引き回路）１７８を含んでいる。デシメータ１７８は、デジタイザ１７６に結合され、デジタル化済み入力信号１８４をデシメーションして、デシメーション済み入力信号１８８を発生する。例えば、デジタイザ１７６は、１０ＧＳ／ｓサンプル・レートでサンプリングを行う。デシメーション１７８は、デジタル化済み入力信号１８４を係数１０だけデシメーションする。すなわち、結果としてのデシメーション済み信号１８８は、サンプル・レートが１ＧＳ／ｓである。したがって、所定期間、少量の記録をメモリ１８２に蓄積すればよく、メモリ容量の必要性が低下し、及び／又は、長時間の取込みが可能となる。

かかるデシメーションは、デジタル化済み入力信号１８４の引き続く時間領域分析に適するが、このデシメーションは、周波数領域分析には適さないかもしれない。例えば、比較的小さな分解能帯域幅の周波数領域分析には望ましい。その結果、比較的長期間で小さな分解能帯域幅を達成できる。しかし、デジタル化済み入力信号１８４の充分なサンプル・レート、メモリ１８２内の充分な蓄積空間（容量）を利用できないかもしれない。さらに、デシメータ１７８によるデシメーションは、周波数領域における所望信号の表現が劣化するかもしれない。

よって、試験測定機器１７０は、デジタル・ダウンコンバータ１８０を含む。デジタル・ダウンコンバータ１８０は、デジタイザ１７６に結合されており、デジタル化済み入力信号１８４を周波数シフトして、周波数シフトされた（周波数シフト済み）入力信号１８６を発生する。上述の図８は、デジタル・ダウンコンバータ１８０の例である。しかし、他の実施例において、デジタル・ダウンコンバータ１８０は、複数の経路、９０度位相シフト回路などを含む必要がない。すなわち、デジタル・ダウンコンバータ１８０は、図８のデジタル・ダウンコンバータの単一経路に類似したデジタル混合、濾波などの機能を含むことができる。

デジタル化済み入力信号１８４の関心のある周波数レンジは、ＩＦ周波数レンジに周波数シフトされる。サンプル・レート、記録長などを選択して、周波数シフト済み入力信号１８６の蓄積用に最適化できる。例えば、１０Ｈｚの分解能帯域幅が望ましく、その結果、１００ｍｓの時間スパンとなる。デジタル化済み入力信号１８４の１０ＧＳ／ｓサンプル・レートにて、１ＧＳの記録をメモリ１８２に蓄積する。しかし、所望周波数レンジを低い周波数に周波数シフトすることにより、所望周波数成分を維持するまで、低いサンプル・レートを使用できる。よって、同じ分解能帯域幅に、より低い記録長を用いることができる。

よって、メモリ１８２は、デシメーション済み入力信号１８８及び周波数シフト済み入力信号１８６を蓄積する。なお、各デシメーションは、時間領域及び周波数領域での対応分析用に適する。すなわち、時間領域分析及び周波数領域分析の両方に対して入力信号の取込みを最適化するために、所望により、サンプル・レート、記録長などを選択できる。特に、関心のある領域の対応する分析用にデジタル化した信号を最適化し、必要なメモリ容量を減らすために、サンプル・レート、記録長などを所望により選択できる。

さらに、実施例において、デシメータ１７８及びデジタル・ダウンコンバータ１８０は、ほぼ同時に動作できるように構成されている。その結果、同じ入力信号を時間領域及び周波数領域にてほぼ同時に分析できる。

さらに、実施例において、メモリ１８２に蓄積する前に、サンプル・レート及び／又は記録長を低減できる。例えば、デジタル化済み入力信号１８４は、更なる処理のために、メモリ１８２に蓄積しなくてもよい。デシメータ１７８及びデジタル・ダウンコンバータ１８０は、デジタル化済み入力信号１８４の入力デジタル化データ・ストリームに対して作用する。よって、デジタル化済み入力信号１８４のその後の読み出し及び処理を実行する必要がない。すなわち、デシメーション済み入力信号１８８及び周波数シフト済み入力信号１８６をメモリ１８２に蓄積するので、デジタル化済み入力信号１８４のその後の読み出し及び／又は処理による遅延は問題ない。その結果、デジタル化済み入力信号１８４の更なる処理用の時間が取込みに影響しない。

図１０は、本発明の実施例によるトリガ・システム（トリガ手段）を設けた図９の試験測定機器２００のブロック図である。上述の如く、トリガ・システムは、時間領域チャネル及び周波数領域チャネルからのイベントにてトリガを行う。実施例において、トリガ・システム２０２は、デシメーション済み入力信号１８８及び周波数シフト済み入力信号１８６の少なくとも一方に応答して、取込みをトリガできる。

実施例において、取込みは、デジタル化済み入力信号１８４又は任意の派生信号の取込みであるが、それに限らない。すなわち、トリガ・システム２０２は、デシメーション済み入力信号１８８及び周波数シフト済み入力信号１８６に応答して、他のチャネルでのデータの取込みをトリガできる。

図１１は、本発明の実施例によるユーザ・インタフェースを設けた図９の試験測定機器のブロック図である。この実施例において、試験測定機器２２０は、制御器２２２を含む。制御器２２２は、上述の如く種々の回路で構成される。特に、制御器２２２は、デシメータ１７８及びデジタル・ダウンコンバータ１８０に結合する。この制御器２２２は、ユーザ・インタフェース２２４に応答して、デシメータ１７８のパラメータ及びデジタイザ・ダウンコンバータ１８０のパラメータを調整する。

実施例において、制御器２２２は、デシメータ１７８及びデジタル・ダウンコンバータ１８０のサンプル・レート、記録長、中心周波数などの種々のパラメータを調整する。かかるパラメータは、上述の如く、デシメータ１７８及びデジタル・ダウンコンバータ１８０の間で異なる。

図１２は、本発明の実施例による図１１のユーザ・インタフェースの例を示すブロック図である。実施例において、図１１及び図１２を参照すると、ユーザ・インタフェース２４０は、表示器２４２を含んでいる。制御器２２２は、ユーザ・インタフェースを介して、デシメーションされた入力信号１８８及び周波数シフト済み入力信号１８６を示すように構成されている。この例において、時間領域トレース２４８は、デシメーションされた入力信号１８８に対応する。周波数領域トレース２５０は、周波数シフト済み入力信号１８６に対応する。

特に、周波数シフト済み入力信号１８６は、周波数成分２５２の分解及び分析が可能になる分解能帯域幅により表示される。例えば、トレース２４８で表す信号内に電源ノイズ又はその他のアーティファクトが存在するかもしれない。メモリ１８２内に蓄積された対応記録を最適化して、メモリ容量の使用を減らして、所望特徴の分析を更に可能にする。

特に、ユーザ・インタフェース２４０は、時間領域制御部２４４及び周波数領域制御部２４６を含んでいる。時間領域制御部２４４は、単位目盛り当たりの時間、時間スパン、サンプル・レート、記録長などの制御を行う。周波数領域制御部２４６は、周波数スパン、分解能帯域幅、中心周波数などの制御を行う。時間領域制御部２４４及び周波数領域制御部２４６は、所望に応じてユーザに示される。例えば、ボタン、ダイアル、メニューなどを用いて、時間領域制御部２４４及び周波数領域制御部２４６をユーザに示すことができる。さらに、イーサネット（登録商標）インタフェース、ユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）インタフェース、ＩＥＥＥ−４８８インタフェースなどの如き通信インタフェースを介して、かかる制御をユーザに示すことができる。

実施例において、制御器は、ユーザ・インタフェースを介して、デシメーション済み入力信号及び周波数シフト済み入力信号をほぼ同時に表すことができる。よって、ユーザは、所望に応じて、多数の領域にて、単一の入力信号の多数の状態を分析できる。

デシメータ１７８に関して、サンプル・レートを低下させるとしてデシメーションを説明したが、デシメーションは、他の信号処理を含んでもよい。例えば、信号整形、濾波などをデシメーション１７８のデシメーションの一部にできる。

周波数領域処理に関連してＤＦＴについて上述したが、任意のフーリエ変換又は他の変換関数を所望に応じて使用できる。

周波数でのダウンコンバージョンのように種々の信号について説明したが、かかる信号は、所望に応じて、適切なＩＦレンジへのアップコンバージョン（高い周波数へシフトする変換）でもよい。例えば、ＩＦ周波数レンジよりも下の周波数をＩＦ周波数レンジにアップコンバージョンできる。これらアップコンバージョン及びダウンコンバージョンは、総称的に周波数シフト呼ぶ。

本発明の特定実施例について上述したが、本発明はこれら実施例に制限されないことが理解できよう。本発明の要旨を逸脱することなく種々の変形変更が可能である。

１０、１７０、２００ 試験測定機器
１２、６３ 時間領域チャネル
１４、６７ 周波数領域チャネル
１６、７０、９２ 取込みシステム（手段）
２３ ハウジング
３０ 減衰器
３１ フィルタ
３２、５１、１３８、１４０ ミキサ
３３、５２、１４２ 局部発振器
３４ ＩＦフィルタ
３５、５５、６２、６６、１１２、１１４、１７６ デジタイザ
３６ デジタル・フィルタ
３７、１１６、１３４、１８２ メモリ
３８ フーリエ変換回路
４３ 時間領域経路
４４ 信号経路選択装置
４５ 周波数領域経路
５３ 選択器
６４、６６ サンプル・レート回路
６９ 制御器
９４ トリガ・システム（手段）
１２２ 時間領域処理回路
１２４、１８０ デジタル・ダウンコンバータ
１２５ アナログ・ダウンコンバータ
１４３ ９０度位相シフト回路
１７２ 入力ポート
１７４ 信号調整回路
１７８ デシメータ
２０２ トリガ・システム
２２２ 制御器
２２４、２４０ ユーザ・インタフェース
２４４ 時間領域制御部
２４６ 周波数領域制御部

Claims (2)

1. 入力信号を受ける入力ポートと、
   上記入力信号をデジタル化するデジタイザと、
   上記デジタイザに結合され、上記デジタル化済み入力信号をデシメーションして、デシメーション済み入力信号を発生するデシメータと、
   上記デジタイザに結合され、上記デジタル化済み入力信号を周波数シフトして、周波数シフト済み入力信号を発生するデジタル・ダウンコンバータと、
   上記デシメーション済み入力信号及び上記周波数シフト済み入力信号を蓄積するメモリと
   を具えた試験測定機器。
2. 入力信号をデジタル化し、
   上記デジタル化済み入力信号をデシメーションして、デシメーション済み入力信号を発生し、
   上記デジタル化済み入力信号を周波数シフトして、周波数シフト済み入力信号を発生し、
   上記デシメーション済み入力信号及び上記周波数シフト済み入力信号をメモリに蓄積する
   試験測定機器の動作方法。

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