JP3599994B2 - 電波諸元測定装置 - Google Patents
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Description
【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(Digital Radio Freguency Memory)、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、6 DRFM、7 D/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、12 FFT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 (2)
- 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。
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