JP3599994B2

JP3599994B2 - 電波諸元測定装置

Info

Publication number: JP3599994B2
Application number: JP1008498A
Authority: JP
Inventors: 俊二宮原; 彰加藤; 良彦井上; 健治徳永; 徹野々山
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-01-22
Filing date: 1998-01-22
Publication date: 2004-12-08
Anticipated expiration: 2018-01-22
Also published as: JPH11211763A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電波を受信し、その電波の周波数その他の電波諸元を測定する電波諸元測定器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は従来の電波諸元測定装置を示すものである。図において、１は空間を伝搬する周波数ｆなる電波を受信するアンテナであり、１５は受信電波を周波数変調された中間周波数に変換するために周波数ｆ１からｆ２に周波数変調された基準信号を発生する掃引ローカル、３は受信電波と掃引ローカル１５からの基準信号を合成し周波数ｆ−ｆ１からｆ−ｆ２に周波数変調された中間周波数を発生させるミキサ、４はミキサ３により合成された周波数変換された中間周波数を広帯域で限定する広帯域フィルタ、８は中間周波数を圧縮し周波数情報を時間軸領域に変換する分散形遅延線、９は分散形遅延線の出力を分析し周波数を高感度で測定する周波数分析器である。
また、図７の装置は周波数諸元のみ測定するものであるが、パルス幅及びパルス繰り返し周期等を測定するためには、図８に示すような構成として、高感度で測定できる狭帯域の特性を持つ別系統の電波諸元測定系を併用するのが一般的である。なお、周波数分析器９は、検波器９ａと、時間測定器／計算器９ｂが縦続接続された構成である。また図９は図８の構成の装置による動作を説明する図である。
【０００３】
次に図８を基に動作について説明する。
電波諸元測定装置に到来した周波数ｆの電波は、アンテナ１で受信され、分配器１６で２つの経路に分配され、それぞれミキサ３に入力される。掃引ローカル１５では図９（ｂ）に示す周波数ｆ１からｆ２に時間Ｔで変化する鋸歯状の周波数特性を持つ基準信号を発生させ、ミキサ３に入力させる。ミキサ３では、受信電波と基準信号より図９（ｃ）に示す周波数ｆ−ｆ１からｆ−ｆ２に時間Ｔで変化する鋸歯状の中間周波数を出力し、広帯域フィルタ４で余分なノイズ等を取り除き分散形遅延線８に入力させる。
分散形遅延線８は、図９（ｄ）に示す遅延時間−周波数特性を有しており、入力された中間周波数は図９（ｅ）に示すような特性に圧縮される。圧縮された信号は周波数分析器９に入力され、前段の検波器９ａで検波され、後段の時間測定器／計算器９ｂで中間周波数の鋸歯状の始点ｔ０から圧縮された信号の中心振幅が出力されるまでの時間Ｔｘを測定する。ここで分散型遅延線８の遅延時間−周波数特性、掃引ローカル１５の周波数特性及びＴｘが既知であるため、時間測定器／計算器９ｂで未知の周波数ｆを以下の式（１）により計算し、電波諸元の１つである周波数を得る。
ｆ−ｆ１＝ｆ０＋（１−Ｔｘ／Ｔ）×（ｆｙ−ｆ０）（１）
一方の経路では、測定された周波数の近傍を狭帯域で時間的に分析することによりパルス幅及びパルス諸元等を得る。即ち、周波数分析器９の周波数データによりローカル２の基準信号を調整し、ミキサで発生した中間周波数を狭帯域フィルタ１７で余分なノイズ等を取り除き、電波諸元測定器１８でパルス幅及びパルス繰り返し周期等の他の電波諸元を得る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電波諸元測定装置は以上のように構成されており、周波数変調の掃引ローカルは鋸歯状の特性をしており、圧縮された情報からは、周波数の情報以外は得ることができない。従って電波諸元を高感度で測定するためには、周波数を測定する広帯域系と、その情報を基に、パルス幅及びパルス繰り返し周期等の電波諸元を測定する狭帯域系の２系統が必要であるという課題があった。
また、分散型遅延線の特性は同一ハードウェアでは一定であるため、周波数を種々変更して対象周波数を絞り込むための圧縮率の変更が容易ではないという課題もあった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解消するためになされたもので、１系統の構成で周波数とパルス幅、周期という重要な電波諸元を高感度で測定できる装置を得ることを目的とする。また、任意に圧縮率などを変更できて対象周波数を拡げた装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る電波諸元測定装置は、測定対象の入力電波を周波数変換し、周波数分析する構成において、
上記周波数変換後の対象電波の中間周波数をアナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換して、所定のサンプリング周期Ｔでサンプルされたディジタル量に変換後のデータを記憶するディジタル・メモリと、この所定のサンプル周期で記憶されたデータを読み出してアナログ値に変換して、この変換後のアナログ値波形データの周波数分析をする周波数分析器とを備えて、
上記記憶されたデータを読み出す際に、読み出す先頭のデータから以降のデータに対して読み出し点を上記所定のサンプリング周期Ｔを基に順次増加した周期のサンプリング点のデータを読み出すよう変更して読み出して、上記周波数分析器に与えるようにした。
【０００７】
また更に、ディジタル記憶に際して、所定の増加時間または減少時間間隔でサンプリングして記憶し、Ｄ／Ａ変換は等間隔で行うようにした。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、１系統で重要な電波諸元を全て測定できるようにした、発明の実施の形態１における装置を図について説明する。
図１において、１は空間を伝搬する電波を受信するアンテナ、２は受信電波を中間周波数に変換するために基準信号を発生するローカル、３は受信電波とローカル２からの基準信号を合成し中間周波数を発生させるミキサ、４は不要な周波数成分を除去する広帯域フィルタ、５は中間周波数をディジタル量に変換するＡ／Ｄ変換器、６はディジタル量を記憶するＤＲＦＭ（ＤｉｇｉｔａｌＲａｄｉｏＦｒｅｇｕｅｎｃｙＭｅｍｏｒｙ）、７は外部から指定されたサンプリング間隔でディジタル量をアナログに変換するＤ／Ａ変換器で、これらＤＲＦＭ６、指定の可変サンプリング間隔で動作するＤ／Ａ変換器７が重要な構成要素である。８は変調された中間周波数を圧縮し高感度とする分散型遅延線、９は分散型遅延線の出力を分析し周波数を高感度で測定する周波数分析器である。
１１はパルス諸元分析器で、内部に周波数対応の振幅分布記憶器１１ａと、ピーク振幅時間長と繰り越し時間（逆数から周期）計算器１１ｂを持つ。
図２は図１の構成による装置の動作を説明する図である。また図３はサンプリング時間をかえた周波数対振幅特性を示す動作説明図である。
【００１１】
次に動作について説明する。
アンテナ１で受信した電波は、ローカル２で発生された基準信号とミキサ３で合成され中間周波数に変換される。その後、広帯域フィルタ４で受信された信号と異なる帯域の信号を削除した後、Ａ／Ｄ変換器５でサンプリング周期Ｔでサンプリングされてディジタル量に変換され、ＤＲＦＭ６に記録される。ＤＲＦＭは測定対象である受信電波の半波長より十分に短い周期で受信電波をディジタルサンプリングして記憶する。こうしておけば、その後必要に応じて記憶内容を再生できる。本実施の形態ではパルス分析の場合には記憶した受信電波をそのまま再生してもよいし、周波数分析の場合にはパルス間隔を順次広げて再生し、また後述のサンプリング点をかえて周波数分析を繰り返す。
その後、ＤＲＦＭ６からＤ／Ａ変換器７でアナログ波形に変換する過程で、図２（ｂ）に示すように、最初のサンプリング長から３Ｔ、２Ｔ、３Ｔ、４Ｔ・・Ｔｘと順次時間間隔を増していって、ＤＲＦＭ６のデータを間引いて抽出する。このことは、結局周波数変調を実施したことに等しく、掃引ローカルを用いて発生させた周波数変調を有する中間周波数と同様の中間周波数を生成したことになる。この信号を分散型遅延線８で中間周波数を圧縮して、ピークを発生させ、そのピークを周波数分析器９で分析し周波数を得る。
【００１２】
以上の動作によれば、周波数を変調とした振幅分布が得られ、従ってピーク振幅から周波数が確定して得られることになる。図３で言えば例えばＸｓｃｃでの周波数軸に対して振幅分布を得ることになる。そこで、ＤＲＦＭ内に記憶しているデータをＤＲＦＭのサンプリング周期ＴｓｅｃあるはｎＴｓｅｃ（ｎは整数）づつずらして同様に、周波数分布の分析を実施すれば、図３に示すようにＴｓｅｃあるいはｎＴｓｅｃづつずれた圧縮データを取得できる。この時間毎の周波数分布から、計算器１１ｂは各圧縮ピークの時間変化がわかり、周波数／電波諸元分析器でパルス幅あるいはパルス繰り返し周期等の電波諸元を測定できる。
以上のように構成したため、１系統のローカルでパルス幅あるいはパルス繰り返し周期等の電波諸元を高感度で測定できる。
以上のように構成したため、対象周波数が広くても、ＤＲＦＭ６のデータ抽出のサンプリング間隔を変えれば、周波数変調の変調周期、変調幅を容易に大幅に変換できる。
【００１３】
実施の形態２．
実施の形態１でＤＲＦＭ６のデータをＤ／Ａ変換器７に移す際に周波数の圧縮を実施したが、図４の構成に示すように、サンプリング周期を変換可能なＡ／Ｄ変換器１０を用いてサンプリングの周期を変えることにより中間周波数を変調してもよく、実施の形態１と同様の結果が得られる。即ちサンプリング周期可変Ａ／Ｄ変調器１０は、Ａ／Ｄ変換の際に、図２（ｂ）の順次間引いたサンプリングを行ってＡ／Ｄ変換する。
以上のように構成したためＤＲＦＭの記憶信号のアドレスの間引きを実施しなくとも良く、Ａ／Ｄ変換器１０のタイミング制御のみで実現できるため、より容易に変調周期、変調幅を容易に変換できる。
なお、パルス幅、パルス繰り返し周期の測定については、実施の形態１と同様に行う。
【００１４】
実施の形態３．
パルス幅あるいはパルス繰り返し周期等の電波諸元を他の方法で求める方法を説明する。このように他の方法で周波数分布を求めても、図３に示す方法で時間軸をずらせたピーク振幅を検出することでパルス幅、パルス繰り返し周期は求まる。
先の実施の形態では、ＤＲＦＭ内のデータを複数回圧縮することによりパルス幅、繰り返し周期の電波諸元を測定したが、図５に示すようにＤＲＦＭ内のデータを１２の（高速フーリェ変換）ＦＦＴ回路により周波数特性を導出するようにしても良く、ＤＲＦＭ内データをＴｓｅｃあるいはｎＴｓｅｃ（ｎは整数）づつずらしてＦＦＴ回路により周波数特性を複数個導出し１３の電波諸元分析器により分析することにより先の実施の形態と同様の結果が得られる。
周波数分析については、実施の形態１と同様である。
なお、本実施の形態と、実施の形態２とを組み合わせても良い。
【００１５】
実施の形態４．
周波数分布を更に他の方法で求める方法を説明する。
実施の形態１では、Ａ／Ｄ変換後にＤ／Ａ変換し中間周波数に戻してから分散型遅延線８を通すことにより圧縮を実施していた。本実施の形態においては、図６に示すようにＤ／Ａ変換器７及び分散型遅延線８のかわりに１４のディジタルパルス圧縮器を設けて、ディジタルデータを直接圧縮する構成とする。
【００１６】
次に動作を説明する。
図１で示した構成において、分散型遅延線８に入力される波形をｘ１（ｔ）とし、分散型遅延線のインパルスレスポンスをｈ（ｔ）とする場合、分散型遅延線の出力ｘ２（ｔ）は次の式（２）のｘ１（ｔ）とｈ（ｔ）のコンボリューション（畳み込み積分）で表される。
【００１７】
【数１】

【００１８】
但し、Ｘ１（ｆ）はＸ（ｔ）フーリェ変換形で、ｈ（ｆ）はｈ（ｔ）のフーリェ変換形である。
ところで、時間領域でのコンボリューションは周波数軸上での乗算で置き換えることができるため、ｘ１（ｔ）を時間領域に展開したＦＦＴ１２の出力ｘ１（ｆ）と、インパルスレスポンスｈ（ｔ）を周波数軸上に表したリファレンス回路１４ａで表される関数ｈ（ｔ）を乗算器１４ｂで乗算することにより、ディジタル圧縮器１４の出力はｘ２（ｔ）を周波数軸上で表したデータｘ２（ｆ）となる。
従って、データｘ２（ｆ）の時間変化を周波数分析器９で測定することにより周波数を得る。
以上のように構成したため、実施の形態１に加え、Ｄ／Ａ変換器７及び分散型遅延線８をディジタル化することができ、圧縮処理の圧縮率、圧縮幅を容易に変更できる。
【００１９】
なお、上述の各実施の形態は、組み合わせて構成することができる。
例えば図４の実施の形態２の構成におけるＤ／Ａ変換器７と分散型遅延線８を置き換えて、本実施の形態の図６とを組み合わせた構成とすることができる。
また、図１の実施の形態１の構成におけるＤ／Ａ変換器７と分散型遅延線８を置換して、本実施の形態の図６と組合わせてよい。
また、図５の実施の形態３の構成におけるＤ／Ａ変換器７と分散型遅延線８に変えて、本実施の形態の図６と組み合わせても良い。
【００２０】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、１系統として細かくディジタル記憶し、任意間隔でサンプリング再生して諸元分析するようにしたので、測定対象の周波数範囲が広くても対処でき、圧縮率の変更も容易となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の形態１における電波諸元測定装置の構成ブロック図である。
【図２】実施の形態１における装置の動作を説明するサンプリングデータ図である。
【図３】実施の形態１におけるパルス幅、パルス繰り返し周期の計算動作の説明図である。
【図４】この発明の実施の形態２における電波諸元測定装置の構成ブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態３における電波諸元測定装置の構成ブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態４における電波諸元測定装置の構成ブロック図である。
【図７】従来の周波数分析用電波諸元測定装置の構成ブロック図である。
【図８】従来の周波数とパルス幅分析用電波諸元測定装置の構成ブロック図である。
【図９】従来の電波諸元測定装置の動作を説明する特性図である。
【符号の説明】
１アンテナ、２ローカル、３ミキサ、４広帯域フィルタ、Ａ／Ｄ変換器、６ＤＲＦＭ、７Ｄ／Ａ変換器、８分散型遅延線、９周波数分析器、１０サンプリング周期変換Ａ／Ｄ変換器、１１周波数／電波諸元分析器、１２ＦＦＴ回路、１３電波諸元分析器、１４ディジタル圧縮器、１５掃引ローカル、１６分配器、１７狭帯域フィルタ、１８電波諸元測定器。

Claims

測定対象の入力電波を周波数変換し、周波数分析する構成において、
上記周波数変換後の対象電波の中間周波数をアナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換して、所定のサンプリング周期Ｔでサンプルされたディジタル量に変換後のデータを記憶するディジタル・メモリと、
上記所定のサンプル周期で記憶されたデータを読み出してアナログ値に変換して、該変換後のアナログ値波形データの周波数分析をする周波数分析器とを備えて、
上記記憶されたデータを読み出す際に、読み出す先頭のデータから以降のデータに対して読み出し点を上記所定のサンプリング周期Ｔを基に順次増加した周期のサンプリング点のデータを読み出すよう変更して読み出して、上記周波数分析器に与えるようにしたことを特徴とする電波諸元測定装置。
ディジタル記憶に際して、所定の増加時間または減少時間間隔でサンプリングして記憶し、Ｄ／Ａ変換は等間隔で行なうようにしたことを特徴とする請求項１記載の電波諸元測定装置。