JPH0371067A - スペクトラム・アナライザ - 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】 〔産業上の利用分前〕 本発明は、スペクトラム・アナライザ、特にパルス状信
号についてスペクトル分析を行うための方法および装置
に関している。

〔従来技術およびその問題点〕

やがて定常的（ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ　）になる入力信
号の周波数スベクＩ・ルを測定するためのスペクトル分
析器（スベク［・ラム・アナライザ）が、ここ数年間利
用されてきている。しかし、この周波数分析器は、入力
信号の定常的特性に依存しているので、パルス状信号（
ｐｕｌｓｅｄ　ｓｉｇｎａｌ　）の周波数スペクトルを
測定することができない。

しかし、パルス特性を有する信号のスペクトル成分を求
めたいということはしばしば起きる。本書で用いるよう
に、パルス状信号は、やがて定常的になるということの
ブよい信号であると言うことができ、入力信号が、不活
性期間　（１ｎａｃｔｉｖｅｐｅｒｉｏｄｓ　）により
分離された多数の活性期間（ａｃｔｉｖｅｐｅｒｉｏｄ
ｓ　）を有するものとして特徴づけられている。一般に
、パルス状信号は、活性期間中は定常的である。パルス
状信号を用いる装置には、ビデオ・カセノｌ〜・レコー
ダ（Ｖ　ＣＲ）、ディスクドライブ、ファクシミリ機お
よびマルチフレフサがある。

先行技術のスペクトル分析器は、パルス状信号の周波数
の不連続的特性により、パルス状信号の周波数スペクト
ルを測定することができない。先行技術のスペクトル分
析器を用いてパルス状信号の活性期間を測定した場合、
パルス状信号の繰返し速さに対応する周波数成分ととも
に、パルス状信号の活性および不活性部分のスペクトル
成分をも検出してし１う。このようなパルス状信号の測
定には幾つかの問題がある。

その−例として、ノイズ成分または関心を有する信号が
、パルス状信号の望１しく八い不活性部分に存在する周
波数成分の下に隠されることがある。同様にして、ノイ
ズ成分が、パルス状信号のパルス繰返し速さに伴う１つ
の周波数成分の下に隠されることがある。パルス状信号
の活性および不活性部分に共通の周波数成分を含む場合
は、該成分の、パルス状信号の活性部分により引き起こ
される周波数スペクトルに及ぼず影響を、ノ（ルス状信
号の不活性部分によりもたらされる影響と区別すること
ができない。パルス繰返し速さに伴う周波数成分の存在
により、この結果の分析は混同することがある。パルス
状信号の活性および不活性部分に伴う周波数成分が、ス
ペクトル分析器の掃引速度およびパルス状信号のパルス
繰返し速さで決するタイムＬ／　−ｈ　（ｔｉｍｅ　ｒ
ａｔｅ　）により変化するように見えるので、分析はさ
らに難しくなる。

パルス状信号の測定に適応させるために、先行技術の分
析器を変更しようとした者もいた。この変更は、スペク
トル分析器の外部の掃引信号発生回路により与えられる
［・リガー信号を用いて、信号の活性部分の間だＤ゛ス
ペクトル分析器の局部発振器を掃引するというものであ
る。該変更を用いて、局部発振器を掃引する間だけデー
タを収集して表示することにより、パルス状信号の不活
性部分またはパルス繰返し速さにより生しる周波数成分
の影響も）よく、パルス状信号のスペクトルを分析する
ことができる。

先行技術スペクトル分析器に対する該変更には幾つかの
短所がある。その１つの短所は、スペクトル分析器の外
部の掃引信号発生回路にタイミング信号を発生させる必
要のあることである。分析器外部の掃引信号発生回路は
、パルス状信号の活性部分の前線（立上がりエツジ）の
後の予め定められた第一の時期に立ち上がシパルス状信
号の活性部分の後縁の前の予め定められた第二の時期に
降下する］・リガー信号を発生させるために使用しなげ
ればならない。さらに、予め定められた第一の時期は選
択される分析器帯域幅の関数である力・ら、多数の帯域
幅選択が可能な分析器を使用しようとする場合には、様
々な時間を選択する手段を設ける必要がある。タイミン
グ信号に必要な精度をもたらすことが困難であることは
経験により分かっている。

関連する短所は、パルス状信号の活性部分の間にできる
限り多くの変換（ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ　）、す！工わ
ちデータ・サンプルを得たいという要望から起因してい
る。そのような回路では、活性期間後、すなわち不活性
期間中に変換が起こらないように、パルス状信号の活性
期間が終了する時を正確に予測または予期するために掃
引信号発生回路により与えられるトリガー信号が必要と
される。パルス状信号の活性期間が終るよりも前にトリ
ガー信号を停止しないと、不活性期間中に取り込１れる
パルス状信号の変換および前述の測定不良をもたらす。

第三の短所は、パルス状信号部分の間、すなわち測定期
間の始めおよび終わり近くに変換される周波数、に起こ
るスペクトル振幅エラーの存在である。先行技術のスベ
ク［・ル分析器に対する前述の変更を用いれば、局部発
振器の周波数掃引の開始および停止により測定期間が作
り出され、その間にパルス状信号が周波数変換されデー
タが収集される。理想的ではない実際の回路構成要素の
特性によシ、測定期間の始めおよび終わシにおける周波
数変換において振幅エラーがもたらされる。

この振幅エラーは、データ収集および局部発振器の掃引
を同時に行うときに、回路伝播遅延および発振器の過度
信号（ｔｒａｎｓｉｅｎｔ　）から生じる。該エラーを
補正するための、先行技術スペクトル分析器に対する既
知の変更／修正は存在し八い。

したがって、パルス状信号の不活性部分により測定に影
響を及ぼさないで、パルス状信号の周波数スベク１−ル
を測定するための方法および装置を提供することが望浸
しい。また、パルス状信号のパルス繰返し速さによって
周波数成分により測定に影響を及ぼすこともなく、パル
ス信号のスペクトル成分を測定するための方法および装
置を提供することも望ましい。さらに、パルス状信号の
不活性部分の間に取シ込１れた誤った測定値に対して測
定データを補ｉ［することのできる、パルス状信号の周
波数成分を測定するための装置および方法を提供するこ
とも望せしい。さらにまた、測定中に生じる振幅エラー
により測定値に悪影響を及ぼすことなく、パルス状信号
の周波数スペクトルを測定するための方法および装置を
提供するととも望ましい。

〔解決しようとする問題点および解決手段〕本発明によ
れば、パルス状信号の周波数スペクトルを測定するため
のスペクトル分析器が与えられる。スペクトル分析器に
は、発振器の信号を与えるための合成局部発振器（ｓｙ
ｎｔｈｅｓｉｚｅｄ　１ｏｃａｌｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ
　）を含む。局部発振器は、開始周波数から停止周波数
１での発振器信号の周波数を掃引するための制御信号に
応答して、開始および停止周波数の値が制御信号により
設定される。パルス状信号と発振器の信号とを混合する
ためのミキサーが設けられている。混合されるパルス状
信号の予め定められた周波数成分のピーク電圧を決定す
るために、フィルターがミキサーに結合されており、こ
のピーク電圧はパルス状信号のスペクトルに関する情報
を与えている。制御信号を局部発振器に与えるために、
データ・プロセジヤが設けられている。データ・プロセ
ジヤは、局部発振器の開始周波数が、前の掃引の停止周
波数から予め定められた周波数差を引いた値と等しくな
るように、制御信号の値を設定するように八っている。

発明の別のある実施例では、データ・プロセジヤに、パ
ルス状信号の活性期間中に起こる予め定められた測定期
間中のピーク電圧を測定するためのフィルターを制御す
る装置を含む。予め定められた周波数差は、局部発振器
の掃引起動（ｓ＋、ａｒｔｕｐ）過嫂信号およびフィル
ターの回路遅延の関数として決する。データ・プロセジ
ヤはさらに、測定期間のはしめに、発振器部−シツの１
．’；：ｌ波数が前θ）測定期間の停止周波数と等しく
なるように、測定期間よシも前に発振器信号の掃引を開
始するようになっている。

もう１つの別の実施例では、データ・プロセジヤに、フ
ィルターによシ与えられた測定期間中に取シ込１れる多
数のピーク電圧のサンプルを得るための装置を含む。デ
ータ・プロセジヤは、測定期間のはじ１りよりも前に発
振器信号の掃引を開始させ、測定期間の終わった後で発
振器信号の掃引を終了させるようになっている。そのた
めに、予め定められた周波数差は、局部発振器の掃引起
動過嫂電流およびフィルターの回路遅延の関数である。

データ・プ１コセノザは、フィルター出力の連続する１
ナンブル間の発振器信号の周波数変化と等しい値だけ停
止周波数を修正するように八っている。データ・プロセ
ノザは、さらに、測定区間のはじめに、発振器信号の周
波数が修↑Ｅした停止周波数と等しくノよるように、測
定区間よりも前に局部発振器の掃引を開始するようにな
っている。

〔実施例〕

パルス状信号の周波数スベク１〜ルな決定するためのス
ペクトル分析器ＪＯＯを第１図に示す。スペクトル分析
器１００に特に適合されたパルス状信号は、第３図およ
び第４図に示すような不連続周波数を有する信号である
。パルス状信号は、不活性部分によう分離された多数の
活性部分を有する点が特徴づけられている。当該発明は
パルス状信号の活性部分の周波数スペクトルを測定する
装置に関して述べられているが、当該発明が、パルス状
信号の不活性部分の周波数スペクトルを測定したシ、パ
ルス状信号の活性および不活性部分の周波数スペクトル
を測定するためにも同様に充分適し２ていることは技術
熟練者にとって明らかである。

さらに、当該発明はパルス状信号に関して述べられてい
るのだが、本発明が連続周波数入力信号の周波数スベク
１〜ルを測定するためにも同様に充分適していることは
技術熟練者にとって明らかである。

スペクトル分析器１．００には、パルス状信号入力を受
け取り、回路の残りで使用するため入力に条件を付ける
ための入力回路１０２を含む。入力回路１０２は、従来
の電圧アンプ、フィルター、および他の同様な回路から
構成することができる。

入力回路１０２からの出力はミキサー１．０４に与えら
れる。該ミキ→ノーーは、条件づげられたパルス信号入
力と合成局部発振器（シンセサイズド・ロカル・オノシ
レータ）１０６から与えられた発振器信号とを混合する
ようになっている。ミキサー１０４は、混合された出力
信号を与えるために２つの入力信号を混合するための幾
つかの容易に利用可能なダブル・サイドバンド・ミキサ
ー（ｄｏｕｂｌｅｓｉｄｃｂａｎｄ　ｍ１ｘｅｒｓ　）
　　から構成することができ、出力信号の周波数スペク
トルにはミキサー入力信号の和および差周波数と等しい
複数の周波数成分を含む。ミキサー１０４からの出力に
、ミキサー入力信号の周波数の和または差と等しい周波
数に集められる単一周波数成分だけを含めるようにする
ため、ミキサー１０４には、混合された出力信号をフィ
ルターに通すためのバンド・パス・フィルターを含める
こともできる。その代わとすして、ミキサー１０４には
、入力信号の和または差周波数に等しい周波数成分を有
する出力信号を与えるために、幾つかの容易に利用可能
なシングル・サイドバンド・ミキサーを含めることがで
きる。

局部発振器１０６は、発振器信号を与えるために制御信
号に応答する一般に利用可能な様々な合成局部発振器か
ら構成することができ、発振器信号の周波数は、制御信
号の値および（または）振幅により決筺る。発明の実施
例では、発振器信号の周波数がデジタル制御信号により
制御されるように、局部発振器１０６は、デジタル・イ
ンクリメンタル・フィートバノク付きのフェーズ・ロノ
ク・ループを有する形式の局部発振器から構成される。

さらに、局部発振器１０６に与えられる制御信号は、開
始周波数および停止周波数を含み、開始周波数から停止
周波数１での発振器信号の周波数を掃弓するために局部
周波数を制御する。さらにまた、局部発振器１０６に与
えられる制御信号には、指定時間に発振器信号の掃引を
開始するための情報を含む。局部発振器１０６の実施例
の詳細については、第２図に関して下記にさらに充分に
説明する。

再び第１図に戻り、スペクトル分析器１００には、先行
技術の中で知られているように、予め定められた中心周
波数および予め定められた帯域幅を有する分解能帯域幅
フィルター（ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｂａｎｄｗｉｄｔ
ｈｆ　ｉ　ｌ　ｔｅｒ　）　］　０８がさらに含１れて
いる。帯域幅フィルター１０８が、ミキサー１．０４か
らの混合された出力信号を受け取りフィルターに通すた
めに結合されている。先行技術で知られているように、
帯域幅フィルター１．０８からの出力信号のエネルギー
は、帯域幅フィルター１０８の中心周波数と実質的に等
しい周波数を有するフィルター入力の周波数成分の大き
さに比例する。当業者は、該フィルターを容易に作るこ
とができる。

帯域幅フィルター１０８からの出力信号は、帯域幅フィ
ルターからの出力信号のエネルギー・レベルを検出する
ために設けられているエンベロープ検出器Ｊ１０に結合
されている。エンベロープ検出器］、　１．０の出力信
号は、さらに、ビデオ・フィルター１１２に通されて、
その中に存在することのあるノイズ信号が除去される。

エンベロープ検出器１１０の出力信号は、ピーク検出器
１１６を介してトランクおよびホールド・コンデンサ】
１４に与えられる。トラノクおよびホールド・コンデン
サ１１４およびピーク検出器１１６は、帯域幅フィルタ
ー１０８からのピーク・エネルギー出力を検出するため
に、ビデオ・フィルター１１２およびエンベロ−プ検出
器１０と共に作動するように設けられている。帯域幅フ
ィルター１０８からのピーク・エネルギー出力は、コン
デンサ電圧の形でトランクおよびホールド・コンデンサ
１１４に蓄えられる。

トラ、りおよびホールド・コンデンサ１１１４は、スペ
クトル分析器回路１００で後に使用するコンデンサ電圧
を蓄えるためのホールド信号に応答する。

ピーク検出器ＩＪ６は、出力電圧をリセノトするための
り七ノ１〜信号に応答１〜、それにより、別のピーク検
出を行うことができる。下記にさらに詳細を述べるが、
ホールドおよびリセノ１−信号は、パルス状信号の活性
部分の間に多くのピーク検出を取り込んで記憶すること
のできるようにタイミングが定められている。

］・ラノクおよびホールド・コンデンサ１１．４のコン
デンサ電圧出力は、Ａ　Ｄ変換器１１８に与えられる。

Ａ　Ｄ変換器１１８は、トランクおよびホールド・コン
デアザ１Ｊ４のアナログ・コンデンサ電圧出力を、シス
テム・マイク１コブ１コセノサ１２４で使用するデジタ
ル信号に変換するだめの変換信号に応答する。先行技術
で知られているように、ＡＴ）変換器１１８はデジタル
・データ・ワードを与えるが、デジタル・データ・ワー
ドの２進値は、トラノクおよびホールド・コンデンサ１
１．４からのコンデンサ１１４からのコンデンサ電圧出
力の大きさを示す。

これも先行技術で知られているが、ＡＤ変換器１．１８
からの多数の連続サンプルの値は、入力回路１０２に与
えられるパルス信号の周波数スペクトルを決定するため
にシステム・マイクログロセノサ１２４で使用される。

入力回路１０２、ミキサー１０４、帯域幅フィルタ１０
８、エンベロープ検出器］、　１．　Ｏ、ビデオ・フィ
ルター１１２、ピーク検出器１１６、］・ラノクおよび
ホルト・コンデンサ１１４およびＡ　Ｉ）変換器１］８
が、各々先行技術のスベク１ヘル分析器にみられる従来
の装置を構成している。さらに、帯域幅フィルター　１
０８、エンベロープ検出器１．１．　Ｏ、ビデオ・フィ
ルター１１２、ピーク検出器１１６およびトランクおよ
びホールド・コンデンサ１１　、＋−４はひと昔とめに
して、混合出力信号の予め定められた周波数成分のピー
ク電圧を測定するために、ミキサー１０７Ｉの混合出力
信号をフィルターに通ずためのサンプリング・フィルタ
ー１１９を構成する。予め定められた周波数成分は、先
行技術で知られているように、帯域幅フィルター】０８
の帯域幅および局部発振器１０６の周波数によシ決定さ
れる。

本発明によれば、トリガー・タイミング制御回路１２０
、掃引およびデータ収集コントローラ１２２、およびシ
ステｌトマイクロプロセノサ１２４．（ｔとめてフイー
ドバツク・ブロセノサ回路１２６と呼ばれている）は、
全体として、スベク１−ル分析器１００でパルス状信号
の正確なスベク［・ル分析を行うことができるように局
部発振器１．０６の動作を制御している。一般に、フイ
ードバツク・プロセノザ回路１２６は、測定期間中に多
数のサンプルを取り込むためにサンプリング・フィルタ
ー１１９を制御し、測定期間はパルス状信号の活性部分
中に見いだされる。測定期間は、データ収集ケー１〜の
゛オン時間゛″、すなわち第３および４図の４２時間に
より示しである。

フィー１−バノク・ゾｌコセノザ回路］２６は、発振器
の信号掃引が測定期間のはじまりよりも前に開始される
ように、局部発振器１０６によシ与えられる発振器信号
が掃引を始める時間を制御する。さらに、フィートバン
ク・プロセノサ回路１２６は、測定期間のはじめの発振
器信号の周波数が前の測定期間の終わりの発振器信号の
停止周波数と等しくなるように、発振器信号の掃引の開
始周波数を制御する。第３および４図に示すように、こ
れは、前の測定期間の停止周波数よ、ｂｔ低い開始周波
数において局部発振器１０６をスタート・させ、発振器
の信号周波数を現在の測定期間よりも前にその停止周波
数に１で高める（ｒａｍｐ）ことによって達成される。

ランピング（ｒａｍｐｉｎｇ）に必要な時間はフィート
バンク・プロセノサ回路１２６によシ計算され、発振器
の信号が、現在の測定期間のはじめに前の測定期間の停
止周波数に達するように局部発振器１０６がスタート・
される。

局部発振器１０６は測定期間よりも前にスタートされる
ので、振幅エラーを引き起こす回路遅延は最小限に押さ
えられ、それによってスペクトル測定の保全性が劇的に
向上する。さらに、掃引のはじめに起こり振幅エラーを
さらに増加させる発振器信号の過渡電流は、サンプルを
取シ込む前に安定化され、測定の保全性をさらに向上さ
せる。

下記でさらに詳細を述べるように、フィートバンク・プ
ロセノザ回路］２６は、第３および４図の・モー１〜と
呼ばれ、測定期間の長さがスペクトル分析器１００のオ
ペレータによシ制御されることを意味する。このモード
では、オペレータはスペクトル分析器１００に実際に２
つの時間区間を与え、その１つは測定期間の始するパル
ス信号の活性部分の始１り以後の時間の長さを決定し、
もう１つは測定期間の長さを決定するものである。この
２つの時間区間の和は、結果としての測定の保全性を保
つために、パルス状信号の活性部分の長さよりも少なく
なげればならない。

外部グー１・制御モードと呼ばれる第二モードでは、ユ
ーザーは、単に、測定期間の始するパルス状信号の活性
部分の始１シに続く時間間隔（て等しい時間間隔を有す
るｌ−ＩＪガー信号を与える。フィドバノク・プロセノ
ザ回路１２６は、局部発振器１０６およびザンプリング
・フィルター１．１９を制御して、測定期間の始めから
パルス信号の活性部分の終わり１で、できる限シ多くの
サンプルを取り込む。第一および第二モードの両方では
、局部発振器１０６の開始時間および周波数は、前述の
ように、回路遅延および発振器過渡信号にょう引き起こ
される振幅エラーを除去するように制御される。

第二モードでは、局部発振器１０６の開始時間がさらに
制御されて、パルス信号の活性部分の後で行われる誤り
のある測定値が補正される。

第１図を参照して、フィートバンク・プロセノサ回路１
２６の動作をこれからさらに詳細に述べる。

［・リガー・タイミング制御回路１．２０には、スペク
トル分析器１００のユーザーにより与えられるトリガー
入力信号に応じてタイミング信号を与える為の多数のデ
ジタル制御回路を含む。第３図に示すように、トリガー
入力信号はパルス信号の活性部分を示す。［・リガー・
タイミング回路１２０は、トリガー入力信号に応じて、
パルス信号の活性部分の始めと測定期間との間の遅延を
示す第一区間１゜および測定期間の間隔を示す第二区間
ｔ２　により特徴づけられるデータ収集ゲー］・信号を
与える１、前述したように、第−燥作モーＩ・では、第
二区間ｔ２の間隔が、スペクトル分析器１００のユーザ
ーによｈ予め定められている。このモードでは、ユーザ
ーは、時間区間ｔｌおよび＋２の間隔の和がトリガー入
力信号の間隔より、も少なくなるように時間区間を選択
し、それにより測定期間が必ずパルス信号の活性部分を
越えないようにする。Ｉ〜リガー・タイミング制御回路
１．２０は、トリガー信号の活性化に続く第一区間ｔｌ
の後にデータ収集ゲト信号を活性化させて、トリガー信
号の不活性化時またはその直前にデータおよび収集ゲー
ト信号を不活性化するために、第二モードでさらに作動
させることができる。しかし、このモードでは、第一お
よび第二時間区間ｔｌおよびｔ２の間隔を選択する代わ
シに、ユーザーは第一時間区間ｔ】の間隔だけを選択し
、それにより測定区間の始する時を示す。測定期間の終
わりは、ユーザーにより与えられるトリガー入力信号の
終わりにより決定される。

掃引およびデータ収集コントローラ１２２は、１〜リガ
ー・タイミング制御回路１２０により与えられるデータ
収集ゲート信号に応答して、前述のりセフ１−、ホール
ドおよび変換信号を与える。第一操作モードでは、掃引
およびデータ収集コン１−Ｏう］２２は、測定期間の後
に変換信号が与えられ紅いように、測定期間中に予め定
められた間隔で変換信号をＡ、　Ｔ）変換器１１８に与
えるように動作することができる。このモードでは、ユ
ーザーは、トランクおよびホールト・コンデンサ１１４
からのコンデンサ電圧出力のサンプルを測定期間中にど
れだけ取り込むかを決めるために入力を与える。前述の
ように、各サンプルは、パルス状信号の周波数スペクト
ルに関する情報を提供する。

掃引およびデータ収集コントローラ１２２は、測定期間
中の予め定められた間隔で変換信号を与えたシ、ユーザ
ーの与える［・リガー信号の不活性化に続いて最後の変
換信号を与えるために、第二モードで動作することがで
きる。このモードでは、ユーザーは、トランクおよびホ
ールド・コンデンサ１１４のサンブリング間の時間間隔
を選択する。

掃引およびデータ収果コント１コーラ１２２は、測定期
間中にできる限り多くのサンプルを取り込んで、パルス
状信号の活性部分が終了したこと、すなわちパルス状信
号が次の不活性部分を開始したことを示すｌ−１）ガー
入力信号の後で最後のサンプルを取シ込む。

第一および第二モードでば、掃引およびデータ収集コン
トローラ１２２ば、変換信号が与えられるのと実質的に
同時に、リセノトおよびホールド信号を与える。特に、
ホールトおよびリセノ］・信号は、変換信号を与えるち
ょうど前に与えられる。

この３つの信号はすべて実質的に同時に除去（ｒｅｍｏ
ｖｅ　）される（しかし、リセノ１−信号は、変換およ
びホールド信号が除去されるほんの少し前または後に除
去することができる。）。

第一および第二七−ドでは、発振器信号掃引を開始およ
び停止した結果として、振幅エラーがスペクトル分析に
もちこ１れることは当業者にとって明らかである。その
−例として、分解能帯域幅フィルター１０８およびビデ
オ・フィルター１１２の回路遅延により、フィルター出
力信号の振幅は、発振器信号が掃引を始めた直後では安
定しない。

また、局部発振器１０６は、掃引の始めに生じる回路過
渡信号を伴うので、発振器信号は、局部発振器１０６が
スタートする直後には決定的ではない振幅エラーなスベ
ク［・ル測定にもちこむ。したがって、スペクトル分析
器１００による測定の保全性を高めるために補正する必
要がある。

本発明に依れば、エラー修正は、１−リガー・タイミン
グ制御回路１２０、掃引およびデータ収集コントローラ
１２２および局部発振器１０６と共に作動するシステム
・マイクロプロセンサ１２４により行われる。掃引およ
びデータ収集コントローラ１２２は、制御信号を５．え
て局部コントローラ１０６の動作を制御する。特に、掃
ワ１およびデータ収集コントローラ１２２は、発振器信
号が掃引を始める時間および周波数の両方を制御する。

掃引およびブタ収集コン］−ローラ１２２は、制御信号
が局部発振器１．０６に発振器信号の掃引を停止するよ
うに指示する停止周波数をも記録する。

第一操作モードでは、掃引およびデータ収集コン［・ロ
ーラ１２２は、局部発振器１０６から与えられた発振器
信号が、前の測定期間の終わりにおける発振器信号の停
止周波数よりも低い周波数を有するように、制御信号を
与えるために動作することができ、その週波数の差は、
第３図に示すように、予め定められた最初の周波数差と
等しい。

予め定められた最初の周波数差は、スベク［・ル分析器
１００の回路遅延および局部発振器１．０６の掃引過酸
時間により決する。したがって、測定期間の始めの発振
器信号の周波数が前の測定期間の終わシの発振器信号の
停止周波数と等しくなるように、発振器信号の掃引が、
測定期間よシも前に、（低い）周波数で開始される。発
振器の信号はスペクトル分析器１００を通して伝えられ
るので、四路遅延による振幅エラーの影響は最小限に押
さえられる。また、発振器信号の過渡信号が安定化され
るので、測定に及ぼす振幅エラーの影響は最小限に押さ
えられる。

掃引およびデータ収集コント１コーラ１２２は、前の測
定期間の終わシにおいて、発振器信号の停止周波数よシ
も低い周波数を有する発振器信号を生じるように、制御
信号を局部発振器１．０６に１ｊ、えるために第二モー
ドで動作することができ、その周波数差は、第４図に示
すように、予め定められた第二周波数差と等ｔ〜い。予
め定められた第二周波数差は、第３図を参照して前述し
たとおりに、スベク］・ル発振器１．００の回路遅延お
よび局部発振器１０６の掃引送画時間により決する。さ
らに、前の測定区間の停止周波数は、次の測定期間の始
めにおける発振器信号の周波数が最後の有効プ１サンフ
ルを取シ込んだ時の発振器信号の周波数と等しくなるよ
うに、連続する変換信号の間の時間間隔を減じることに
より補正される。

前に述べたように、第二操作モードでは、掃引およびデ
ータ収集コントＩコーラは、パルス状信号の活性部分の
終った後で、もう１つの変換信号を与える。活性変換信
号間の時間間隔による別の補正では、もう１つの変換信
号から生じる最後の変換において、少なくとも部分的に
、パルス状信号の不活性部分の望ましくない周波数スペ
クトルによる応答をもたらすことが達成された。Ａ　Ｔ
）変換器１１８からシステム・マイクロブロセノサ１２
４に与えられる対応するデータ・サンプルには、無効デ
ータが含１れているので、廃棄される。発振器信号の停
止周波数は、変換信号間の時間間隔が修正され、それに
より前の変換信号における局部発振器１０６の周波数と
等しい発振器信号の停止周波数が与えられる。このよう
にして、測定の保全性が保たれる。

トリガー・タイミング゛制御回路１２０および掃弓およ
びデータ収集コントローラ１２２は、当業者の容易に入
手できる様々な装置から構成することができる。その代
わりに、］・リガー・タイミング制御回路１２０および
掃引およびデータ収集コントローラ１２２に関する本書
に述べる機能を行うために、従来のデジタル装置の組合
せを紹み込むことができる。同様に、当業者は、バノフ
ァおよびフィルターなどの必要なインタフェース装置、
および（または）メモリ、タイマ　ラノチまたはマルチ
プレクサなどの必要な周辺装置の回路への統合を含めて
、１〜リガー・タイミング制御回路１２０チよび掃引お
よびデータ収集コントローラ１２２と、システム・マイ
クロプロセンサ１２４とを組み合わせるために必要なす
べての回路を与えることができる。

その代わりとして、従来の処理回路を用いてフィードバ
ノク・プロセノサ回路］２６を実行させることができる
。

パルス状信号において正確なスペクトル分析を行うこと
のできる方法および装置について述べてきた。この方法
および装置は、発振器信号の掃弓の開始周波数を制御可
能な方式で正確に設定することのできる局部発振器１０
６を提供することのできる能力に大きく依存している。

前述のように、ここで推奨される局部発振器１０６は、
局部発振器の出力周波数が制御信号のデジタル値の関数
であるところのシンセザイズＦ方式の局部発振器から戒
る。この局部発振器を第２図に示す。

第２図には、局部発振器１．０６の望昔しい実施例を示
す。局部発振器１０６は、実質的に固定周波数の基準信
号入力の位相とフィードパ、り信号の位相とを比較する
ための位相検出器２０１を含むフェズ・ロノク・ループ
２００から成る。先行技術で知られているように、基準
信号には、位相検出器２０１の入力に多重化される多数
の定周波数基準（８号、例えば１キロヘルツ信号、２キ
ロヘルツ信号および５キロヘルツ信号を含めることがで
きる。

位相検出器２０］からの出力信号は、フィルター２０２
を通されて、電圧制御発振器２０４にＪ、えられる。フ
ィルター２０２は、位相検出器２０１からのエネルギー
を示す実質的な直流信号を与えるように適応されている
。電圧制御発振器２０４は、発振器信号の周波数を変え
るためにフィルター２０２の出力の大きさに応した従来
の装置から成る。電圧制御発振器２０４の出力化−シニ
ば、必要に応してフィルターに通されたり増幅され、局
部発振器１．０６の発振器信号として与えられる。

電圧制御発振器２０４の出力信号は、ンステｌ、・マイ
クロプロセンサ１２４（第１図参照）から制御信号を受
げ取るフラクショナルＮ分周カウンタ（ｆｒａｃｔｉｏ
ｎａｌ　ｄｉｖｉｄｅ　ｂｙ　Ｎ　ｃｏｕｎｔｅｒ）２
０６にも与えられる。発明の該実施例では、カウンタ２
０６は、デジタル制御ワードに応答して電圧制御発振器
２０４の出力周波数を係数Ｎで割るが、この係数は制御
信号のデジタル値によシ指定された非整数を含むことが
できる。カウンタ２０６の出力信号は、位相検出器２０
１に与えられるフィードバノク信号から成る。先行技術
で知られているように、電圧制御発振器２０４からの出
力信号が、デジタル制御信号により指定される値Ｎを掛
けた基準信号の周波数と等しいときに、フェーズ・ロノ
ク・ループ２００は安定している。

第２図に示す局部発振器の実施例は、従来の装置と（−
で用いたり、当業者により容易に実施することができる
。さらに、他の合成局部発振回路を、本書に述べる推奨
されるデジタル・インクリメンタル・フィードバンク形
の代わりに使用することができる。

前述のように、局部発振器１（）６の選択に関する唯一
の限定要求条件は、本発明を含む補正を実施することが
できるように、開始時間および周波数において制御可能
となる必要性である。

２ 前述のように、局部発振器１．０６の選択に関する唯一
の限定要求条件は、本発明を含む補正を実施することが
できるように、開始時間及び周波数において制御可能と
なる必要性である。

〔効　果〕

本発明は、以上のように構成され、作用するものである
から、上記した課題を解決することができるスペクトラ
ム・アナライザを提供し得るという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明実施例に係るスペクトラム・アナライ
ザのファンクショナルブロック図である。 第２図は、第１図のシンセサイズド局部発振器の一部を
詳細に示すファンクショナルブロック図である。 第３図は、本発明のスペクトラム・アナライザの第１モ
ードにおける複数の制御信号及びパルス状信号の関係を
示すタイミングチャート図である。 第４図は、本発明のスペクトラム・アナライザの第２モ
ーＩ・における複数の制御信号及びパルス３ 状信号の関係を示すタイミングチャート図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 アクティブ区間と非アクティブ区間とを有するパルス状
   信号の周波数スペクトルを測定するためのスペクトル・
   アナライザであって、前記パルス状信号の前記アクティ
   ブ区間の間にユーザ提供トリガ信号がアクティブとなる
   ような、スペクトル・アナライザにおいて、入力信号を
   受信し、条件付けられた出力信号を発生するため前記入
   力信号の条件付けを行うための入力手段と、 シンセサイズド局部発振器信号を発生するものであり、
   デジタル制御信号によって制御される発振器信号の周波
   数のデジタル・インクリメンタル帰還を有する位相ロッ
   クループを備えており、前記制御信号に応答して開始周
   波数から停止周波数まで前記発振器信号の周波数を掃引
   するように前記制御信号に応答して動作する発振器手段
   と、前記入力手段からの前記条件付けされた出力信号と
   、前記発振器手段からの前記発振器信号とを混合し、前
   記条件付けされた出力信号及び前記発振器信号の周波数
   とは異なる周波数成分を有する混合信号を発生させる混
   合手段と、 前記混合手段からの前記混合信号のフィルタリングを行
   い、前記混合信号の周波数が所定の周波数範囲内にある
   ときにのみ出力が最大となる第１フィルタ出力信号を発
   生する第１フィルタ手段と、前記第１フィルタ手段から
   の前記第１フィルタ出力のエンベロープを検出し、第１
   検出出力信号を発生する第１検出手段と、 前記第１検出手段からの前記第１フィルタ信号のフィル
   タリングを行い、含まれている可能性のあるノイズ信号
   を取り除いた第２フィルタ出力信号を発生する第２フィ
   ルタ手段と、 前記第２フィルタ手段からの前記第２フィルタ出力信号
   のピーク電圧振幅を検出し、前記第２フィルタ出力信号
   の検出ピーク電圧を発生させるものであって、複数のリ
   セット信号の生起の間におけるピーク電圧振幅と該リセ
   ット信号に応答する前記第２検出手段と、 前記第２検出手段により検出される前記ピーク電圧をト
   ラック及びストアするためのものであって、ストアのた
   めのホールド信号に応答し、前記ピーク電圧は少なくと
   も前記リセット信号の複数の生起の間の時間インターバ
   ルを有するものである記憶手段と、 前記記憶手段にストアされた前記ピーク電圧のアナログ
   形式を、前記記憶手段によりストアされた前記ピーク電
   圧の振幅に対応する値をもったデジタル出力信号に変換
   するものであって、前記デジタル出力信号への変換を行
   うための変換信号に応答して動作するものであり、且つ
   、前記デジタル出力信号が前記スペクトラム・アナライ
   ザの出力信号を構成するような変換手段と、 ユーザの操作によって受け取るトリガ信号に応答する第
   １及び第２のタイミング信号を発生するものであって、
   前記第１のタイミング信号は前記入力信号のアクティブ
   区間の始まりと周波数スペクトルが決定される間の測定
   期間との間の時間遅れを示し、前記第２のタイミング信
   号は前記測定期間を示すものであり、第１のモードと第
   ２のモードで動作するものであって、前記第１のモード
   では前記トリガ信号の始まりから第１の所定期間のあと
   前記第２のタイミング信号を発生し、前記第１の所定期
   間はユーザが選択でき、前記第２のモードでは前記トリ
   ガ信号の始まりに続く第１の所定期間のあとに始まり前
   記トリガ信号の終了と共に若しくは終了よりも前に終わ
   る第２のタイミング信号を発生するようになっているタ
   イミング手段と、 前記リセット、ホールド、及び変換各信号を発生し、第
   １のモード及び第２のモードで動作し、前記第１のモー
   ドでは、前記第２のタイミング信号のアクティブ区間の
   後に変換信号を発生しないようにするため第２のタイミ
   ング信号のアクティブ区間の間の所定のインターバルで
   変換信号を発生するものであり、前記第２のモードでは
   、前記第２のタイミング信号のアクティブ区間の間の所
   定のインターバルでの変換信号を発生し、前記アクティ
   ブ区間から前記第２のタイミング信号の前記非アクティ
   ブ区間へのトランジションに続いて最後の変換信号を発
   生するものであり、前記第１及び第２のモードにおいて
   前記リセット及びホールド信号を実質的に前記変換信号
   と同時に発生するものである制御手段と、前記制御信号
   を前記発振器手段に供給して前記発信器信号として望ま
   しい開始周波数よりも低い開始周波数で発振器信号を前
   記発振器手段に発生させるものであり、該低い開始周波
   数と望ましい開始周波数との周波数差は、スペクトラム
   ・アナライザの回路遅延及び前記発振器手段の掃引立ち
   上げトランジェント時間によって決まるものであり、前
   記第１のモードでおいては、当該測定期間に先立つ測定
   期間の終結時に存在する停止周波数に等しい望ましい開
   始周波数を設定するものであり、前記第２のモードにお
   いて、前記変換信号の連続的生起の間の前記発振器信号
   の周波数変化に等しい量によって修正される、当該測定
   期間に先立つ測定期間の終結時の停止周波数に等しい、
   望ましい開始周波数を設定するものであり、前記トリガ
   信号に応答して前記発振器手段に前記制御信号を供給し
   前記発振器手段の掃引を、次の測定期間の開始に先立っ
   て開始させて、次の測定期間の始まりにおいて前記発振
   器信号が前記望ましい開始周波数と等しくなるようにす
   るデータ・プロセッサ手段と、 を具備することを特徴とするスペクトラム・アナライザ
   。