JPH0619394B2 - スペクトラムアナライザ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、スーパーヘテロダイン方式のスペクトラムア
ナライザの改善に関するものである。

〔従来の技術〕

本発明は昭和61年８月27日に本出願人がした特許出願
「スペクトラムアナライザ」（以下、先願と記す）の改
良であるため、第４図に従来例としてこの先願の回路図
を示す。なお、第４図では、本発明と直接関係しない先
願の一部の回路構成については、その図示を省略してあ
る。

同図では積分コンデンサＣ_１を有する増幅器Ｕからラン
プ波形を出力しこれをＶＣＯ（voltagecontrolled osci
llator）５に加える。ＶＣＯ５はランプ波形が印加され
るので、この印加電圧に応じて変化する周波数_Ｖを出
力し、これをミキサ３に加える。

一方、周波数_ｉ（通常、_ｉは多数の周波数成分を含
む）の入力信号は、ローパスフィルタ１に加えられる。
ローパスフィルタ１は、スペクトラムアナライザが測定
しようとしている範囲の周波数を通過させ、それ以外の
周波数成分をカットするためのものである。このローパ
スフィルタ１の出力信号の周波数を_Ｌとする。

ミキサ３では、(1)式の演算によるミキシング（mixin
g）を行い、その出力信号（周波数_Ｍ）を次段のＢＰ
Ｆ増幅器（band pass filter増幅器）９に加える。_Ｍ ＝_Ｖ−_Ｌ (1) ＢＰＥ増幅器９は、或る周波数_１を中心としたこの周
辺の周波数のみ選択して増幅する。

第４図では、更に周波数の選択度を上げ、ゲインを稼ぐ
ため、ミキサ11と発振器13とＢＰＦ増幅器15とにより増
幅する所謂ダブルスーパーヘテロダイン式で構成してい
る。このミキサ11と発振器13とＢＰＦ増幅器15とは無く
ても第４図の装置は動作する。

ＢＰＦ増幅器15の出力は、検波器17でその振幅が検出さ
れ、ビデオフィルタ19にてノイズ成分が除かれて、ＡＤ
変換器41を介してプロセッサ34へ取込まれる。

31は基準周波数発振器であり、例えば一定な温度に制御
され水晶発振器を用いて、高安定な周波数を出力するも
のである。

32は可変分周器であり、プロセッサ34により指定された
分周比Ｎで基準周波数発振器31の出力を分周し、周波数
係数のためのゲート信号s2をアンドゲート35に加えると
ともにプロセッサ34にもこの信号s2を加えている。

37はカウンタであり、アンドゲート35を通過したＶＣＯ
５からの信号s1を計数し、その係数値Ｃを比較器38に出
力する。なお、カウンタ37と可変分周器32には、プロセ
ッサ34からクリア信号s1が加えられている。

比較器38は、プロセッサ34からの設定信号Ｍと前記カウ
ンタ37からの信号Ｃとの大小を比較し、その結果、信号
s4をプロセッサ34へ加える。この信号s4がアクティブと
なった時、プロセッサ34は、ＡＤ変換器41の出力s5を読
込む。このＡＤ変換器41の出力s5は、ビデオフィルタ19
の出力信号（レベル信号）をデジタルに変換したもので
ある。

プロセッサ34からスペクトラム波形に関する信号がＣＲ
Ｔインターフェース40に送られ、このＣＲＴインターフ
ェース40にて変換された信号がＣＲＴ20の横軸と縦軸に
加えられる。

また、プロセッサ34からは設定信号ＤがＤＡ変換器46に
送られ、そこでアナログ信号に変換される。このアナロ
グ信号は増幅器Ｕからなる積分器に加えられる。その結
果、ランプ波形が発生し、これがＶＣＯ５に加えられ
る。

以上のように構成された第４図のスペクトラムアナライ
ザの動作を第３図を参照しながら説明する。第３図は第
４図のＣＲＴ20に表示されるスペクトラム波形を示した
ものである。但し、図の中における丸や文字等は説明の
ためであり、表示されるものではない。

その特徴とする動作はＶＣＯ５の発振周波数_Ｖを測定
し、その周波数_Ｖ時のレベル信号をＡＤ変換器41を介
して読込み、周波数とレベル信号をセットして把握する
ことにより、周波数確度の高いスペクトラム波形を得る
ようにしたものである。

即ち、プロセッサ34で指定された或るパルス幅Ｔ_Ｋの信
号s2を可変分周器32からアンドゲート35に加える。アン
ドゲート35はこのパルス幅Ｔ_Ｋの期間ゲートを開け、Ｖ
ＣＯ５からの信号をカウンタ35に加える。アンドゲード
35を通過する信号の数は、ＶＣＯ５の発振周波数に対応
する。

プロセッサ34は、所定の目標周波数_ａの信号をカウン
タ37でＴ_Ｋの期間、計数した時の値を予め算圧すること
ができ、この設定信号Ｍを比較器38にセットする。

そして、カウンタ37からの信号Ｃがこの設定信号Ｍと一
致又は越えた時、直ちにＡＤ変換器41の値Ｖａを取込め
ば、周波数_ａとレベル信号Ｖａとをセットで把握する
ことができる（第３図の_ａ：Ｖａ参照）。

その後プロセッサ34は次の目標周波数_ｂ時の設定信号
Ｍを比較器38にセットし、上述の動作を繰返して第４図
に示すような波形データを得る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、第４図のようなスペクトラムアナライザにおい
て掃引する周波数スパンが狭い時は、周波数測定手段、
例えばカウンタ37の分解能を上げる必要がある。しかし
この場合は、１点のデータをサンプルするための周波数
計測に要する時間が長くかかる。その結果、一掃引に要
する時間が長くなってしまうという問題がある。

本発明の目的は、掃引スピードが早く、しかも周波数確
度を正確にしたスペクトラムアナライザを提供すること
である。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記問題点を解決するために ランプ波形電圧が加えられるＶＣＯ（５）と、ローパス
フィルタを通った入力信号とＶＣＯ（５）の出力信号を
ミキシングするミキサ（３）と、このミキサ（３）の出
力を導入しバンドパスフィルタを備えたＢＰＦ増幅器
（９）と、目標周波数（_１，_２，…）に相当する信
号（Ｍ）を設定するプロセッサと、ＶＣＯ（５）の出力
周波数に相当する信号と前記信号（Ｍ）とを比較しその
結果をプロセッサへ出力する比較器（38）と、 スペクトラム波形のレベル信号を或る周波数間隔で取込
むための信号をプロセッサへ出力するパルス発生手段
（31，50）とを具備し、 前記プロセッサにおいて、比較器（38）の出力信号がア
クティブとなった際にフラグをたててレベル信号を取り
込み、次の目標周波数に相当するような信号（Ｍ）を更
新し、フラグがたっていないレベル信号の周波数値はフ
ラグがたっているレベル信号の周波数値を用いて補間演
算することによりスペクトラム波形を表示するようにし
たものである。

〔実施例〕

以下、図面を用いて本発明を詳しく説明する。

第１図は、本発明に係るスペクトラムアラナイザの実施
例を示した図である。第１図が第４図の構成と異なる点
は、新たに可変分周器50を設けたこと、プロセツサ34の
動作が後述するように変った点のみである。可変分周器
50はプロセッサ34からそ信号Ａによりその分周比が抑制
され、基準周波数発振器31からの信号を分周し、或る周
波数の信号をプロセツサ34へ出力している。即ち、基準
周波数発振器31と可変分周器50とは、プロセッサ34で制
御されるパルス発生器を構成している。一方、第１図の
その他の回路については、第４図の構成に変更を加えて
いないので、第１図においては、第４図と同様な構成素
子番号を付して、これらの再説明を省略する。

第２図は第１図の装置におけるＣＲＴ20で表示されるス
ペクトラム波形を描いた図であり、第３図に相当するも
のである。

以下、第１図のスペクトラムアナライダの動作を説明す
る。第１図では、可変分周器50は、プロセッサ34からの
信号Ａにより指定された周波数の信号s6をプロセッサ34
に加える。プロセッサ34は信号s6が印加されるたびごと
にＡＤ変換器41のレベル信号出力を取込む。即ち、第２
図で黒丸で示す点のデータが取込まれる。

また、プロセッサ34は比較器38の信号s4がアクティブと
なった際にもＡＤ変換器41のレベル信号s5を取込む。但
し、この時は、レベル信号s5にフラグをたてて取込む。
このフラグが付いたレベル信号は第２図で白丸で示す点
のデータである。

なお、比較器38の出力信号s4がアクティブとなる周期
は、可変分周器50の信号s6の周期より長い周期に設定さ
れている。即ち、第２図に示すように、取込むデータの
複数個に対して１個が周波数計測したデータである。

これを言替えると、本発明では、第２図のように或る周
波数ステツプで目標周波数（_１，_２…）をプロセッ
サ34で比較器38に設定してスペクトル波形の周波数を計
測し、その時のレベル信号にフラグをたてて取込んでい
る。この動作は先願と同じであるが、先願が、総べての
取込むデータの周波数（第３図の_ａ，_ｂ…参照）を
測定しているのに対して、本発明は、或る周波数ステツ
プで周波数測定をし、その他のデータ（第２図の黒丸）
は、可変分周器50からの信号s6のタイミングにより、周
波数を測定せずに、レベル信号を取込むようにしてい
る。

この可変分周器50から周力された信号ｓ６は周波数の計
測がなされていない。すなわち、信号ｓ６のタイミング
で取り込まれたＡＤ変換器４１からのレベル信号Ｓ５
は、どの周波数のデータであるか測定されていない。

このため、信号ｓ６のタイミングではどの周波数のレベ
ル信号であるかは、マイクロプロセッサ34にて、ソフト
ウエア的に補間演算することによって求められる。

この補間演算には、可変演算器32から出力されるゲート
信号ｓ２のタイミングでの周波数の値、および可変分周
器50に出力する分周のための信号Ａ、あるいは比較器38
に出力する更新信号Ｍを用いて行う。

このようにして、第３図に示すようなスペクトラム波形
がＣＲＴ20に表示される。

なお、第２図では、サンプリングされるレベル信号の周
波数間隔が一定の間隔で描かれているが、上述したよう
に、フラグの付いていないデータ（黒丸）は可変分周器
50の周期にしたがって取り込まれたものであり、フラグ
の付いているデータ（白丸）は比較器38の信号ｓ４がア
クティブとなる周期でとりこまれるため、実際には一定
間隔ではない。

なお、何回サンプルするうち１回正確な周波数計測を行
なうかの数値をＰとすると（第２図では４回のサンプル
のうち１回正確な周波数計測をしているからＰ＝４）、
Ｐはスペクトラムアナライザに外部から設定した定数
｛周波数スパンＤ，掃引時間Ｔ，サンプリング点数Ｎ｝
で決められる。掃引時間Ｔが決っていれば、１回の計測
あたりの時間はＴ／（Ｎ／Ｐ）であり、分解能はＮ／
（ＰＴ）である。これが１点あたりの周波数Ｄ／Ｎに等
しいか又は小さければ良いので したがって、 となる。しかし、これは回路のムダ時間や誤差を考慮し
ていない計算である。従って、実際にはこれを考慮する
とＰはもっと大きめになる。

このようにＰの値をプロセッサ34は自動的に演算でき、
その結果、設定値Ｍを比較器38に与えることができる。

〔本発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば総べてのサンプル点
（第２図参照）の周波数を計測するのではなく、Ｐサン
プルに１回（第２回の白丸）の周波数計測をしている。
そしてその他のサンプル（黒丸）は、周波数計測点（白
丸）の周波数値を用いて補間演算をして周波数を推定し
ているので、、周波数確度が高いスペクトラムアナライ
ザを実現することができる。しかも、全部のサンプル値
を周波数計測しているわけではないため高速にスイープ
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るスペクトラムアナライザの構成例
を示した図、第２図は第１図のＣＲＴに表示されるスペ
クトラム波形の例を示した図、第３図は第４図のＣＲＴ
に表示されるスペクトラム波形の例を示した図、第４図
は従来のスペクトラムアナライザの構成例を示した図で
ある。 １……ローパスフィルタ、３……ミキサ、５……ＶＣ
Ｏ、９……ＢＰＦ増幅器、20……ＣＲＴ、31……基準周
波数発振器、50……可変分周器、34……プロセッサ、37
……カウンタ、38……比較器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ランプ波形電圧が加えられるＶＣＯ（５）
   と、ローパスフィルタを通った入力信号とＶＣＯ（５）
   の出力信号をミキシングするミキサ（３）と、 このミキサ（３）の出力を導入し、バンドパスフィルタ
   を備えたＢＰＦ増幅器（９）と、 目標周波数（ｆ_１，ｆ_２，…）に相当する信号（Ｍ）を
   設定するプロセッサと、 ＶＣＯ（５）の出力周波数に相当する信号と前記信号
   （Ｍ）とを比較しその結果をプロセッサへ出力する比較
   器（３８）と、 前記ＢＰＦ増幅器（９）からの出力信号に関連するスペ
   クトラム波形のレベル信号を或る周波数間隔で取り込む
   ための信号をプロセッサへ出力するパルス発生手段（３
   １，５０）とを具備し、 前記プロセッサにおいて、比較器（３８）の出力信号が
   アクティブとなった際にフラグをたててレベル信号を取
   り込み、次の目標周波数に相当するような信号（Ｍ）を
   更新し、フラグがたっていないようなレベル信号の周波
   数値はフラグがたっているレベル信号の周波数値を用い
   て補間演算することによりスペクトラム波形を表示する
   ようにしたスペクトラムアナライザ。