JPH0274873A - 歪信号測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く本発明の産業上の利用分野〉 本発明は、非直線性を有する被測定回路から発生する歪
信号のレベルを検出し、被測定回路の歪特性を測定する
ための歪信号測定装置に関する。

〈従来技術〉（第３図） 増幅器等の歪特性を測定する場合、歪を無視し得るある
いは歪の既知な信号を入力して、出力信号に含まれる基
本波信号成分以外の信号成分（高周波歪成分や相互変調
歪成分）のレベルを、測定信号の入力レベルを変えなが
ら測定することによって被測定回路の歪特性を評価する
ようにしている。

このような目的のために用いられる歪信号測定装置のう
ち、広帯域な測定が可能なことから第３図に示すような
構成の装置が従来よりあった。

図において、１１は被測定回路１からの出力信号を任意
に減衰させる減衰器、１２は、局部発振器１３からの局
発信号によって減衰器１１からの信号をヘテロダイン変
換する周波数変換器である。

１４は、周波数変換器１２からの変換信号を帯域制限し
て、所定周波数範囲の信号成分のみを通″ｆＡさせるフ
ィルタ、１５は、フィルタ１４からの通過信号のレベル
を検出するレベル検出回路、１５は検出レベルを表示す
る表示回路である。

このように構成された歪信号測定装置１０を用いて被測
定回路１の３次歪特性を測定する場°合は、被測定回路
１に対して、第４図（ａ）に示すように、近接する同一
レベルの２つの周波数成分子１、ｆｌを有する信号を入
力する。

歪信号測定装置１０＃では、被測定回路１からの出力信
号に含まれる２・ｆ　　１−ｆｌの信号成分をフィルタ
１４より通過させるように局発信号の周波数を選ぶ。

ここで、被測定回路１に対する入力信号のレベルを増大
させると、被測定回路１の非直線性により第４図（ｂ）
に示すように、２・ｆｌ−ｆｌ、および２・ｆｌ−ｆｌ
の周波数成分を有する３次歪が発生し、歪信号測定装置
１０では、その−六個の歪信号のレベルが検出され、測
定信号レベルの大きさに対するこの歪信号レベルの大き
さによって３次歪特性の評価がなされる。

く本発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、前記のように、被測定信号を周波数変換
器１２で周波数変換するように構成した歪信号測定装置
の場合、被測定信号のレベルによって周波数変換器１２
自身から発生する歪信号成分が、測定しようとする被測
定信号内の歪信号と重なり、正確なレベルを測定するこ
とができない。

このため、被測定信号のレベルを周波数変換器１２の適
正なレベルに下げるための減衰器１１を備えているが、
歪信号のレベルと基本波信号のレベル差が大きい、即ち
歪特性が比較的良い被測定回路を測定する場合には、減
衰器１１によって測定信号のレベルを小さくすると歪信
号レベルが雑音レベル以下まで小さくなってしまい、Ｓ
Ｎのよいレベル検出が行なえないという問題があった。

これを解決するために、歪信号のみを通過させるフィル
タを入力部に設けることも考えられるが、このような狭
帯域なフィルタを測定周波数全域に設けることは困難で
あり実現性がなかった。

本発明は上記問題を解決した歪信号測定装置を提供する
ことを目的としている。

〈前記問題点を解決するための手段〉 前記問題点を解決するために本発明の歪信号測定装置は
、 被測定回路からの被測定信号を線形動作状態で局発信号
によってヘテロダイン変換する第１の周波数変換回路と
、 被測定信号を非線形動作状態で第１の周波数変換回路に
対する局発信号と同一の局発信号によってヘテロダイン
変換する第２の周波数変換回路と、第１および第２の周
波数変換回路からの変換信号をそれぞれ帯域制限して、
同一周波数の信号成分をそれぞれ通過させる第１および
第２のフィルタ回路と、 第１のフィルタ回路からの通過信号の信号レベルを、第
２のフィルタ回路からの通過信号に基づいて同期検出す
る同期検出回路と、 同期検出回路からの出力を平均化する平均化回路と、 被測定信号に含まれる所定周波数の歪信号成分を第１お
よび第２のフィルタより通過させるための局発信号を第
１および第２の周波数変換回路に出力する局部発振回路
とを備えている。

く作用〉 したがって、被測定信号に含まれる歪信号の周波数に対
応した周波数の局発信号によって、被測定信号が第１、
第２の周波数変換回路で周波数変換されると、第１のフ
ィルタからは被測定信号に含まれる歪信号に対応するレ
ベルの歪信号成分が出力され、第２のフィルタからは、
第２の周波数変換回路の非直線動作によって被測定信号
に含まれる歪信号より増大したレベルの歪信号成分が出
力される。

同期検波回路では、この増大した歪信号に基づく同期信
号により、第１のフィルタ回路からの歪信号成分のレベ
ルが同期検出され、このレベルは平均化回路によって平
均化される。

く本発明の実施例〉（第１〜２図） 以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説明する。

第１図は、本発明の一実施例の歪信号測定装置２０を示
すブロック図である。

図において、２１は被測定回路１からの信号を等しいレ
ベルに分配出力する分配器、２２は一方の分配出力を局
発信号によってヘテロゲイン変換する第１の周波数変換
回路であり、ダイナミックレンジが広く、歪特性の良好
なミクサ（例えばダブルバランスドミクサＤＢＭ＞から
構成されている。

２３は、他方の分配出力を局発信号によってヘテロゲイ
ン変換する第２の周波数変換回路であり、増幅器２４に
より増幅した分配出力をミクサ２５に送出することで、
歪を発生しやすく構成されている。

２６．２７は、同一に構成された中間フィルタであり、
変換信号に含まれる信号のうち所定の通過中心周波数お
よび帯域幅の信号成分のみをそれぞれ通過させる。

２８は、第１、第２の周波数変換回路２２．２３に同一
の局発信号を出力する局部発振回路であり、局発信号の
周波数を所定範囲内で任意に可変できるように構成され
ている。

３０は、一方の中間フィルタ２６の通過信号のレベルを
、他方の中間フィルタ２７の通過信号に基づいて同期検
出する同期検出回路である。

同期検出回路３０は、中間フィルタ２７からの通過信号
から同期パルスを発生する同期信号発生回路３１と、こ
の同期パルスをスタート信号として、中間フィルタ２６
からの通過信号をディジタルフーリエ積分するフーリエ
積分器３２から構成されている。

この同期信号発生回路３１は、例えば中間フィルタ２７
からの通過信号と基準電圧とをコンパレータ（図示せず
）によって比較して通過信号と同期したパルス信号を出
力するように構成されている。

フーリエ積分器３２は、第２図のブロック図に示すよう
に、同期パルスに同期したスタート信号を出力するスタ
ート回路３３と、スタート信号を受けて、通過信号を所
定周期でＡＤ変換するＡＤ変換器３４と、中間フィルタ
２７の通過信号と同一周波数のサイン波信号およびコサ
イン波信号（ともにデータ値）とＡＤ変換出力値との積
を算出する乗算器３５．３６と、乗算結果をそれぞれ積
輝する積算器３７．３８とから構成されており、この積
痺出力は、中間フィルタ２６の通過信号のフーリエ積分
結果の実数ベクトル■「および虚数ベクトル■ｉとして
出力される。

このベクトルは通過信号のレベルとして平均化回路４０
に出力される。

平均化回路４０は、複数回のフーリエ積分による加陣ベ
クトルをその回数で平均化演算する。

この平均化によって、同期信号に対してランダムな位相
をもつノイズ成分は抑圧され、同期信号に対して同期し
た位相をもつ信号成分のみのベクトルが累積され平均化
されるため、等価的にＳＮ比の高いレベル検出を行なう
ことが可能となる（レベルはベクトルの絶対値で検出さ
れる）。

４１は、平均化回路４０によって平均化された信号のレ
ベルを表示する表示回路である。

く前記実施例の動作〉 次に、前記構成の歪信号測定装置２０の動作について説
明する。

被測定回路１に対して、近接した異なる周波数成分子１
、ｆｌの信号を合成した信号が入力され、その入力レベ
ルが大きくなると第４図（ｂ）に示したのと同様に、被
測定回路１の非直線性による３次歪が周波数２・ｆｌ−
ｆｌ、２・ｆｌ−ｆｌに現れる。ただしこのレベルはノ
イズ成分とほぼ同等の低いレベルである。

一方の歪信号周波数２・ｆ’１−ｆ２を中間フィルタ２
６．２７の通過中心周波数に変換するための局発信号が
第１、第２の周波数変換回路２２．２３に入力されると
、被測定回路１からの分配出力信号のうち周波数２・ｆ
ｌ−ｆ２の歪信号成分が中間フィルタ２６の通過中心周
波数に変換されて出力される。

なお、第１の周波数変換回路２２は、歪特性の良好なミ
クサで構成されているため、この周波数変換時に発生す
る歪信号のレベルは無視できる。

一方、第２の周波数変換回路２３は、歪特性が悪いため
、非常に大きなレベルの歪信号が、中間フィルタ２７の
通過中心周波数に変換され、出力されることになる。

中間フィルタ２７からの歪信号は、同期検出回路３０の
同期信号発生回路３１に入力され、この歪信号と同期す
る同期パルスがフーリエ積分器３２に出力される。

フーリエ積分器３２では、中間フィルタ２６からの通過
信号（ノイズ信号を含む歪信号）を同期パルスに同期し
て、例えば１周期分のフーリエ積分を行ない、そのベク
トルを平均化回路４０に出力する。

同様の積分が所定回数行なわれた後、平均化回路４０で
は、そのベクトルの平均化演算が行なわれる。

これによって、ノイズ成分が抑圧され、被測定信号に含
まれる歪信号のレベルがＳＮの良い状態で検出され、検
出された歪信号のレベルは表示回路４１によって表示さ
れる。

なお、この実施例では、被測定回路１に対する２信号３
次相互変ｗ４歪のレベルを測定する場合について説明し
たが、基本波に対する高調波歪についても全く同様に検
出することが可能である。

く本発明の他の実施例〉 なお、前記実施例では、第２の周波数変換回路２３とし
て増幅器２４によって増幅した信号をミクサ２５に入力
することによって歪を発生しやすくしていてたが、増幅
器２４の代わりに非線形な素子を設けることにより、ミ
クサ２５の前段で歪信号のレベルを増大させるようにし
てもよく、また歪の発生しやすい非線形なミクサのみで
構成してもよい。

また、前記実施例では、１回の周波数変換で歪信号の同
期検出を行なっていたが、第１、第２の周波数変換回路
２２．２３の後段に、さらに周波数変換部を設けて中間
周波数をさらに低くしてもよく、このようにすればより
狭帯域なフィルタを使用でき、同期検出回路３０を低い
周波数で動作させることができる。

また、前記実施例では、ディジタルフーリエ積分により
歪信号のレベルを同期検出するようにしていたが、アナ
ログの同期検出、即ちミクサ等からなる同期検波回路を
用い、その検波出力（直流分）を平均化するようにして
もよい。

また、この同期信号として前記実施例では、中間フィル
タ２７の通過信号と同一周波数の同期パルスを用いてい
たが、この通過信号の分周パルスを同期パルスとして用
いることもできる。

また、前記実施例では、第１の周波数変換回路として歪
特性の良好なミクサを用いるようにしていたが、通常特
性のミクサの前段に減衰器を設けて、その減衰量を調整
することによりミクサを線形動作状態で働かせるように
してもよい。

〈本発明の効果〉 本発明の歪信号測定装置は、第２の周波数変換回路にお
いて、測定しようとする歪信号のレベルを強制的に増大
させ、この増大した歪信号に基づく同期信号により、測
定しようとする歪信号のレベルを同期検出し、そのレベ
ルを平均化するようにしているため、基本波信号のレベ
ルに対して歪信号のレベルが小さく、ノイズレベルに埋
もれてしまうような場合でも、ＳＮのよいレベル検出が
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
、一実施例の要部構成を示すブロック図である。 第３図は従来装置の構成を示すブロック図、第４図（ａ
）および（ｂ）は、被測定回路に対する入力信号および
出力信号のスペクトル図である。 １・・・・・・被測定回路、２０・・・・・・歪信号測
定装置、２１・・・・・・分配器、２２・・・・・・第
１の周波数変換回路、２３・・・・・・第２の周波数変
換回路、２６．２７・・・・・・中間フィルタ、２８・
・・・・・局部発振器、３０・・・・・・同期検出回路
、３１・・・・・・同期信号発生回路、３２・・・・・
・フーリエ積分器、４０・・・・・・平均化回路、４１
・・・・・・表示回路。 特許出願人　　　　アンリツ株式会社 代理人　　弁理士　　早　川　誠　志 １に４ ［（ａ） ７に４ 図（ｂ） Ｚカー１２ １・↑２−１１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 非直線性を有する被測定回路からの基本波信号を含む被
   測定信号の中から、前記非直線性に起因する歪信号を同
   調選択して該歪信号のレベルを測定する歪信号測定装置
   において、前記被測定信号を線形動作状態で局発信号に
   よってヘテロダイン変換する第１の周波数変換回路（２
   ２）と、 前記被測定信号を非線形動作状態で前記局発信号によっ
   てヘテロダイン変換する第２の周波数変換回路（２３）
   と、 前記第１および第２の周波数変換回路からの変換信号を
   それぞれ帯域制限して、同一周波数の信号成分をそれぞ
   れ通過させる第１および第２のフィルタ回路（２６、２
   ７）と、 前記第１のフィルタ回路からの通過信号の信号レベルを
   、前記第２のフィルタ回路からの通過信号に基づいて周
   期検出する同期検出回路（３０）と、 前記同期検出回路からの出力を平均化する平均化回路（
   ４０）と、 前記被測定信号に含まれる所定周波数の歪信号成分を前
   記第１および第２のフィルタより通過させるための局発
   信号を前記第１および第２の周波数変換回路に出力する
   局部発振回路（２８）とを備えたことを特徴とする歪信
   号測定装置。