JPH0580091A - 周波数特性測定法 - Google Patents

周波数特性測定法

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JPH0580091A
JPH0580091A JP3245491A JP24549191A JPH0580091A JP H0580091 A JPH0580091 A JP H0580091A JP 3245491 A JP3245491 A JP 3245491A JP 24549191 A JP24549191 A JP 24549191A JP H0580091 A JPH0580091 A JP H0580091A
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JP
Japan
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frequency
sampling
input
waveform
frequency characteristic
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JP3245491A
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English (en)
Inventor
Toshiaki Ueno
俊明 上野
Fumio Ikeuchi
史夫 池内
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】電子回路の周波数特性の測定法、特に、高周波
領域における電子回路網の高速、かつ、高精度の周波数
特性の測定に好適な周波数特性の測定方法を提供する。 【構成】被測定回路網9の入出力パルス波形をサンプリ
ングするパルスの繰り返し周波数とサンプリング周波数
の整数倍の周波数の間に一定のオフセット周波数を与
え、サンプリングした波形をA/D変換した後に、FF
Tによって広帯域の周波数特性測定を行う。 【効果】広帯域における電子回路網の高速、かつ、高精
度の周波数特性計測が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電子回路の周波数特性の
測定法に係り、特に、高周波領域における電子回路網の
高速かつ高精度の周波数特性の測定に好適な周波数特性
の測定法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来からの電子回路網の特性評価のなか
で、特に、重要となる周波数特性の測定法は、一般に、
電子回路の入力周波数を順次掃引した際の出力信号の応
答特性から周波数特性を測定する方法がある。しかし、
この種の正弦波を掃引して測定する方法では掃引に要す
る時間が長くて高速測定ができない。これに対して周波
数特性を高速、かつ、簡易に測定する方法として、入力
波形に高調波を含んだ入力波形を使用し、測定対象のイ
ンパルスまたはインデシアル応答あるいは、ランダム雑
音による応答から周波数特性を求める方法がある。例え
ば、ランダム雑音応答による周波数特性測定法について
は、森下、小畑著「信号処理」計測自動制御学会、P.
203〜P.206、昭和57年7月に記載されてい
る。
【0003】図4は従来のランダム雑音応答による周波
数特性の測定法を例示する測定システムの構成図であ
る。図4において、1は広帯域雑音発生器、2は帯域制
限フィルタ、3は測定対象、4はFFTアナライザであ
る。図5(a)、(b)は図4のランダム雑音と周波数
特性である。図4の広帯域雑音発生器1は図5(a)の
ような平坦な周波数スペクトラム特性のランダム雑音を
発生し、このランダム雑音が帯域制限フィルタ2を通し
て測定対象3に入力し、測定対象3の入力と出力がFF
Tアナライザ4に入力する。帯域制限フィルタ2は高速
フーリエ変換(FFT)によって周波数領域解析を行う
FFTアナライザ4のサンプリング周波数の半分以下に
雑音成分の帯域幅を制限し、これによりナイキスト周波
数以上の雑音成分が入力された際に発生する折り返し誤
差を低減する。FFTアナライザ4は同時にの測定対象
3の入力信号と出力信号の二系統のFFT解析が可能で
あり、これにより測定対象3の入力雑音と出力雑音のク
ロススペクトラムを求めて、図5(b)のような測定対
象3の振幅および位相の周波数特性が推定される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、測
定対象の入力信号としてFFTアナライザのサンプリン
グ周期に対して振幅および位相関係が全くランダムな雑
音を使用しているために、広帯域雑音発生器による広帯
域で平坦な雑音の発生が困難なほかランダム雑音の周波
数特性が平坦になるには長い時間がかかるなど測定時間
が増大する上、さらにはFFTアナライザが実時間でA
/D変換した入力データに対してFFT解析を行ってい
るために、数MHz以上の高周波における周波数特性の
計測が困難となるなどの問題があった。
【0005】本発明の目的は、測定対象の入力信号波形
に起因した測定時間の増大をなくすほか、入出力信号波
形をA/D変換する際のA/D変換器の広帯域化の問題
点の解決を図り、高周波領域における電子回路網の高速
で、かつ、高精度の測定が可能な周波数特性測定法を提
供する。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的は、繰り返し周
波数の高周波成分を含む繰り返しパルスを被測定回路網
に通し、その入出力パルス波形をサンプリングするさい
に前記繰り返しパルスの繰り返し周波数とサンプリング
周波数の整数倍の周波数との間に一定のビート周波数を
生じさせるべく設定された前記サンプリング周波数でサ
ンプリングし、そのサンプリングデータより前記入出力
パルス波形の周波数スペクトラムを演算することによ
り、前記被測定回路網の周波数特性を測定するようにし
た周波数特性測定法により達成される。
【0007】
【作用】上記の周波数特性測定法では被測定回路網の入
出力パルス波形をサンプリングするさいに、パルスの繰
り返し周波数とサンプリング周波数の整数倍の周波数の
間に一定のオフセット周波数(ビート周波数)を与え、
入出力パルス波形と相似で低速なビート波形をサンプリ
ング波形として求めているので、超広帯域のA/D変換
が可能となることからFFT解析を行ったさいに生ずる
入出力周波数の全ての高調波成分の周波数を規定するこ
とが可能となり、周波数特性を測定するための必要最小
の周波数分解能が設定できるため、広帯域の周波数特性
測定が効率良く行える。
【0008】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1ないし図3に
より説明する。
【0009】図1は本発明による周波数特性測定法の一
実施例を示す測定システムの構成図である。図1におい
て、5は基準周波数発振器、6、7は周波数シンセサイ
ザ、8はパルス発生器、9は被試験デバイス、10はサ
ンプリングヘッド、11はA/D変換器、12はメモ
リ、13は計算機、14はXYプロッタである。
【0010】図1の低位相雑音の周波数シンセサイザ6
はパルス発生器の発生パルスの繰り返し周波数f を規
定し、同じく周波数シンセサイザ7はサンプリング系統
に与えるサンプリング周波数f を規定する。これらの
二台の周波数シンセサイザ6、7の発生周波数f 、f
は同一の基準周波数発振器5から基準周波数f の信号
を与えて相互間の位相を同期し、発生周波数f 、f
の間の周波数関係を安定に維持する。パルス発生器8は
周波数シンセサイザ6の発生周波数f に同期した繰り
返し周波数f のパルスを発生するが、その発生パルス
波形はインパルスやステップパルス等の急峻な立ち上が
り時間特性をもつ波形となり、たとえば、ステップリカ
バリーダイオード(SRD)やトンネルダイオード(T
D)を使用したパルサでは立ち上がり時間が100ps
以下の超高速パルスの発生が可能であって、数GHz帯
の広い周波数範囲にわたる繰り返し周波数f の高調波
成分を発生できるので、数GHz帯の高周波領域におけ
る周波数特性測定に使用することができる。
【0011】被試験デバイス9は線形特性をもつものを
対象とし、入力信号によって被試験デバイス9の内部で
生じた歪が測定誤差を生じさせないようにする。サンプ
リングヘッド10は入力信号波形を繰り返し周波数f
でサンプリングするが、この時の繰り返し周波数f と
サンプリング周波数f の間の周波数関係がもし整数倍で
あるとすると入力信号波形の特定位相点のみをサンプリ
ングすることになるから、繰り返し周波数f に対して
サンプリング周波数f の整数倍の周波数n・f が若
干のオフセット周波数△fをもつ複数位相点をサンプリ
ングするようにする。
【0012】図2は図1のサンプリング動作の説明図で
ある。図2において、縦軸は信号の振幅を示し、横軸は
時間を示す。aはサンプリングヘッド入力波形、bはサ
ンプリングクロック、cはサンプリング波形である。図
2のパルス発生器8から発生した繰り返し周波数f の
パルスが直接または被試験デバイス9を通過してサンプ
リングヘッド10に入力されるが、このときのサンプリ
ングヘッド入力波形aは図示による説明を容易にするた
め三角波の場合を例示している。この入力波形aは周波
数シンセサイザ7から発生したサンプリング周波数f
のサンプリングクロックbでサンプリングする。この
時、入力波形aの繰り返し周波数f とサンプリング周
波数f の周波数関係は式(1)により設定される。
【0013】
【数1】 f =n・f +△f
(1) ここでnは正整数、△fはオフセット周波数である、こ
こではn=2の場合を例示している。この時△f/n≦
f なる条件を満足するように△fを設定すると、図示
のように複数周期にわたる入力波形aを固有の位相をも
つサンプリング点でサンプリングしたサンプリング波形
cが得られ、このサンプリング波形cは入力波形aと相
似なビート波形であって、サンプリング波形cの繰り返
し周波数はビート周波数、すなわち、オフセット周波数
△fとなる。
【0014】このサンプリングヘッド10の出力はA/
D変換器11によってA/D変換されるが、入力波形が
低速のサンプリング波形に変換されているため高精度の
A/D変換器11を使用することができる。このA/D
変換器11の出力データはメモリ12に記憶する。な
お、サンプリング系のサンプリングヘッド10、A/D
変換器11、メモリ12の動作はサンプリング周波数f
によって規定される。メモリ12に一時記憶したA/
D変換後のデータを計算機13でFFT解析を主体とし
たディジタル信号処理をして周波数特性を計測して、そ
の結果をXYプロッタ14に出力する。
【0015】図3(a)、(b)、(c)は、図1の周
波数特性測定法の説明図である。図3(a)〜(c)に
おいて、縦軸は信号の振幅を示し、横軸は周波数を示
し、図3(a)は、被試験デバイス入力パルス波形の周
波数スペクトラム、図3(b)は被試験デバイス出力パ
ルス波形の周波数スペクトラム、図3(c)は被試験デ
バイスの周波数特性である。まず、図1のスイッチSW
1を閉じてパルス発生器8の発生パルス波形を直接にサ
ンプリングヘッド10でサンプリングしたサンプリング
波形のデータを計算機13でFFT解析主体の信号処理
して図3(a)に示す入力波形の周波数スペクトラムを
求め、ついでスイッチSW1を開いて被試験デバイス9
を挿入したときの出力パルス波形をサンプリングヘッド
10でサンプリングしたサンプリング波形のデータを信
号処理して図3(b)に示す出力波形の周波数スペクト
ラムを求めた後、図3(a)と図3(b)の被試験デバ
イス挿入前後の周波数スペクトラムのクロススペクトラ
ムを算出して図3(c)に示す被試験デバイス9の振幅
の周波数特性が推定できる。
【0016】なおこの実施例では一系統のサンプリング
系を用いて測定しているが、被試験デバイスの入出力信
号を別々のサンプリング系を用いて測定することもでき
る。
【0017】このように本実施例によれば、サンプリン
グ波形の精度がビート周波数の安定度のみによって決ま
るため、周波数シンセサイザ6、7に周波数安定度の高
いものを使用すればサンプリング系の直線性向上が可能
となるとともに、サンプリングヘッド10に広帯域特性
をもつものを使用することで、高精度での超高周波領域
での周波数特性測定が実現できる。
【0018】
【発明の効果】本発明によれば、広帯域における電子回
路網の高速かつ高精度の周波数特性計測が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による周波数特性計測法の一実施例を示
す測定システムのブロック図、
【図2】図1のサンプリング動作の説明図、
【図3】図1の周波数特性測定法を説明する各入力周波
数スペクトラム、出力周波数スペクトラム、周波数特性
図、
【図4】従来の周波数特性測定法を例示する測定システ
ムの説明図、
【図5】図4の各ランダム雑音、周波数特性図。
【符号の説明】
5…基準周波数発振器、6、7…周波数シンセサイザ、
8…パルス発生器、9…被試験デバイス、10…サンプ
リングヘッド、11…A/D変換器、12…メモリ、1
3…計算機、14…XYプロッタ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】繰り返しパルスを被測定回路網に通して、
    その入出力パルス波形を前記繰り返しパルスの繰り返し
    周波数とサンプリング周波数の整数倍の周波数との間に
    ビート周波数が生じるように設定された前記サンプリン
    グ周波数でサンプリングし、そのサンプリングデータか
    ら前記入出力パルス波形の周波数スペクトラムを演算す
    ることで前記被測定回路の周波数特性を測定するように
    したことを特徴とする周波数特性測定法。
JP3245491A 1991-09-25 1991-09-25 周波数特性測定法 Pending JPH0580091A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004522167A (ja) * 2001-06-29 2004-07-22 テラダイン・インコーポレーテッド 非コヒーレント・サンプリング・データの小さな漏れのパワースペクトル決定技法
CN103217600A (zh) * 2013-03-15 2013-07-24 深圳市三奇科技有限公司 一种频率器件老化率测试装置及测试方法

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