JPH0580986B2 - - Google Patents

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JPH0580986B2
JPH0580986B2 JP19145186A JP19145186A JPH0580986B2 JP H0580986 B2 JPH0580986 B2 JP H0580986B2 JP 19145186 A JP19145186 A JP 19145186A JP 19145186 A JP19145186 A JP 19145186A JP H0580986 B2 JPH0580986 B2 JP H0580986B2
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JP
Japan
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frequency
amplifier
bpf
signal
mixer
Prior art date
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JP19145186A
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JPS6347674A (ja
Inventor
Hiroyuki Matsura
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
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Publication of JPS6347674A publication Critical patent/JPS6347674A/ja
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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 イ 「発明の目的」 〔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〕 第3図に従来の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構成を示す。第3図では
掃引発振器7から第5図に示すような鋸歯状波を
出力し、これをVCO(voltage controlled
oscillator)5に加える。また、この鋸歯状波は
CRT20の横軸に加え周波数掃引に用いる。
VCO5は鋸歯状波が印加されるので、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、ローパスフイルタ1に加え
られる。ローパスフイルタ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ツトするた
めのものである。例えば、スペクトラムアナライ
ザが、0〜0の帯域を観測するためのものであれ
ば、0以上の周波数成分をカツトする特性を持つ
フイルタである。このローパスフイルタ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
(mixing)を行い、その出力信号(周波数M)を
次段のBPF増幅器(band pass filter増幅器)9
に加える。
MVL (1) BPF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3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
3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、ビデオフイルタ19にてノイズ
成分が除かれて、CRT20の縦軸に加えられる。
以上のような第3図の装置では、第4図に示す
ような周波数スペクトラム波形がCRT20に表
示される。その動作は次の如くである。
BPF増幅器9に印加される周波数Mは、(1)式
に示されるように、VCO5からの周波数Vによ
り周波数値がシフトされた周波数Lである。言替
えると、周波数Mは、入力周波数iの不要な成分
(測定対象外の成分)を除去した周波数Lを周波
Vでシフトさせた値である。
具体例で述べると、今、スペクトラムアナライ
ザが0〜0の測定範囲を持つものである場合、第
3図に示した各周波数は、例えば次にように選択
される。VCO5の可変周波数範囲VV1
10)、ローパスフイルタ1の出力周波数L
0〜0、BPF増幅器の中心周波数1とする。
従つて周波数Mは、或る瞬時の周波数値である
例えば、VV1と、0〜0の周波数成分を含む
周波数Lとのミキシングしたものであるから(1)式
よりMは(V10)〜V1の周波数成分を含んだ
周波数である。
このような帯域を持つた周波数MのうちBPF
増幅器9におけるバンドパスフイルタの中心周波
1に該当する周波数値のみが、選択されて次段
へ通過することができる。従つて、この通過でき
る周波数は、VCO5の出力周波数Vをスイープ
することにより、シフトされることになる。
従つて、第4図のような周波数スペクトラム波
形が得られるのである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、第3図のような手段を実施すると、回
路動作が理想状態と異なるため、BPF増幅器9
の入力周波数Mとして、(1)式で予定している以外
の周波数が含まれるのでノイズの原因となる問題
がある。
なお、本明細書で言うノイズとは、入力信号等
に含まれてくる一般的に言うノイズではない。即
ち、入力信号に一般的に言うノイズが含まれてな
くてもスペクトラム波形の真の信号分へ重畳して
“ノイズ”的に現れる波形のことである。
具体的に述べると、 ローパスフイルタ1の遮断特性が悪く、ま
た、ミキサ3のアイソレーシヨンが悪いため、
入力周波数iがミキサ3の出力Mに筒抜けの状
態で加わり、入力iに含まれる1成分が、(1)式
で正規にミキシングされてきた信号と同時に検
出されてしまう問題がある。従つて、ミキシン
グにより周波数シフトされた信号と、筒抜けし
てきた周波数シフトされない信号が混在するた
め第2図に示すようなノイズとなる。
ミキサ3の非線形性により、VCO5の出力
周波数Vや入力周波数iの高調波成分が、ミキ
サ3の出力Mに加わり、それがBPF増幅器9
を通過してしまう場合がある。即ち、 1=q・V−p・i′ (2) q,p:整数 このように入力周波数i以外のi′が検出され
ると、やはり第2図に示すようにノイズとな
る。
このようにノイズが検出されるとスペクトラム
アナライザのダイナミツクレンジが下がる。従つ
て、必要なダイナミツクレンジを得るためには、
回路素子、例えばミキサ3として非常に高価なも
のを用いる必要がある。
本発明の目的は、特別高価な回路素子を使用せ
ずとも、以上のようなノイズを除去して、ダイナ
ミツクレンジの広いスーパーヘテロダイン方式の
スペクトラムアナライザを提供することである。
ロ 「発明の構成」 〔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 鋸歯状波が加えられるVCO5と、ローパスフ
イルタを通つた入力信号とVCO5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イルタの中心周波数が1
ある第1のBPF増幅器9と、を備え、CRT上に
入力信号の周波数スペクトラム波形を表示する装
置において、 バンドパスフイルタの中心周波数が前記1と異
なる(1+Δ)である第2のBPF増幅器51と、 第1のBPF増幅器9と第2のBPF増幅器51
を切換える手段57,58と、 第2のBPF増幅器51が選択された時、前記
VCO5の出力周波数を(Δ)だけシフトする手
段54と、 第1のBPF増幅器9と第2のBPF増幅器51
を介して得られた周波数スペクトラム信号のう
ち、小さい信号レベルを選択してCRTへ加える
手段55,56と、 からなる手段を講じたものである。
〔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ナライ
ザの実施例を示した図である。第1図は従来の第
3図と異なる点は、次の通りである。
ミキサ3とBPF増幅器9の間にスイツチ5
7を設け、ミキサ11とBPF増幅器15の間
にもスイツチ58を設け、この2つのスイツチ
57,58の接点間に新たにBPF増幅器51
とミキサ52と発振器53を設けるようにした
こと。そして、この新たに設けたBPF増幅器
51のバンドパスフイルタの中心周波数2は、
21+Δとなるように設定されている。な
お、1はBPF増幅器9の中心周波数である。ま
た、ミキサ52と発振器53は、ミキサ11と
発振器13と同じ働きをするものである。
VCO5の前に加算器54を設けたこと。こ
の加算器54は掃引発振器7の出力と信号S1
を加算してVCO5に出力する。そして、この
信号S1としては、0の値と、オフセツト電圧
V〓との2種類が適宜選択される。
ビデオフイルタ19とCRT20の間に波形
メモリ55と比較回路56を設けたこと。波形
メモリ55はビデオフイルタ19からの1スイ
ープ分の信号波形を一旦記憶しておくものであ
る。記憶方法は、アナログ的であると、デジタ
ル的であるとを問わない。また、比較回路56
はビデオフイルタ19からの信号波形と、波形
メモリ55からの信号波形との大小を比較し
て、レベルが小さい方の信号を次段のCRT2
0の縦軸に印加している。
以上に説明した以外の構成は、第3図と第1図
は同じである。従つて、第3図と同一の構成素子
番号を付してその再説明を省略する。
以下に本発明の動作を説明するが、始めに本発
明の概要を述べる。第2図はCRT20に表示さ
れるスペクトラム波形を示した図である。本発明
においては、まず、第3図に示したような従来回
路により、第2図に示すようなスペクトラム波
形を得て、この波形データを波形メモリ55に記
憶する。
次に、スイツチ57,58を切換えてBPF増
幅器のバンドパスフイルタの中心周波数が(1
Δ)の回路を用い、また、ミキシングする周波数
Vの周波数もこれに対応して(V+Δ)の如くオ
フセツト分をはかせる。このようにすると、ミキ
サ3を介して正規にミキシングされた信号であつ
て、BPF増幅器51を通過する周波数は、(3)式
で示すように第2図とでは変化しない。
(1)式から、 LVM BPF増幅器の通過周波数に着目した場合、 M1とすることができるから L=(V+Δ)−(1+Δ) =V1 (3) しかし、ミキシングされていない、即ち、筒抜
けの信号(ノイズ)は、バンドパスフイルタにお
ける(Δ)だけ第2図とずれてくる。即ち、ノ
イズ分だけは、第2図のとのように周波数の
位置がずれてくる。
そして、波形メモリ55に格納されていた第2
図の波形と、新たな第2図の波形の大小を比
較回路56で比較し、小さい方の信号レベルを
CRT20に表示すると、第2図のように、ノ
イズ分が除去されたスペクトラム波形となる。
以下詳細に動作を説明する。
(A) スイツチの接点がa側の場合 スイツチ57,58が接点a側にある時は、加
算器54に加える信号S1=0とする。この場合
は、第3図と同じ動作をし、例えば第2図に示
すようなスペクトラム波形データが波形メモリ5
5に格納される。
(B) スイツチの接点がb側の場合 次に、スイツチ57,58が接点b側に切替わ
ると、バンドパスフイルタの中心周波数が(1
Δ)であるBPF増幅器51側の回路に切替わる。
また、同時に加算器54に加える信号S1もオフセ
ツト電圧V〓となるので、VCO5の出力周波数は、
スイツチ57,58が接点b側にある期間中は、
(Δ)だけシフトした周波数となる。即ち、VCO
5の出力は(V+Δ)となる。このような状態
で、スペクトラム波形を得ると、前記(3)式の所で
説明したように、第2図のような波形が得られ
る。
即ち、正規にミキシングされ、BPF増幅器5
1を通過してきた信号の周波数は変化せず、ミキ
サ3を筒抜けしてきた信号(ノイズ)は、の波
形上の位置とズレてくる。
そして、比較回路56では、波形メモリ55に
格納されていた1スイープ分のスペクトラム波形
[例えば、第2図]と、バンドパスフイルタの
中心周波数が(1+Δ)にシフトした時の波形デ
ータ[例えば、第2図]との大小を時々刻々比
較し、小さいレベル信号の方をCRT20に表示
する。つまり、同一の周波数値で比較した場合、
ノイズ成分は、第2図の又はのどちらか片方
に出現するが、本来の信号は、もも同じレベ
ルとして出現する。従つて、との小さいレベ
ル信号が真の入力スペクトラムである。
なお、以上の説明では、中心周波数1のBPF増
幅器9と中心周波数(1+Δ)のBPF増幅器51
のペア(2つの周波数関係)を備えた例で説明し
たが、これに限定するわけではなく、例えば3つ
以上に構成しても良い。即ち、中心周波数(1
Δ′)のBPF増幅器とミキサとVCOの回路を第1
図の2つのスイツチ57,58(この場合のスイ
ツチは、切替接点がa,b,cと増加したもの)
の間に追加するようにしてもよい。この場合は、
構成が複雑になるが、別々のノイズが偶然重なつ
てしまうチヤンスを減らすので、第1図より更に
ノイズの低減を図ることができる。なお、この場
合は、波形メモリ55と比較回路56は、それま
での最小レベルをCRT20に表示するように動
作する。
また、第1図では、ダブルスーパーヘテロダイ
ン式で構成したがこれに限定するものではなく、
シングルスーパーヘテロダイン式、トリプルスー
パーヘテロダイン式等でも良い。
ハ 「本発明の効果」 以上述べたように、本発明によれば、複数の周
波数関係を持つているため、本来、入力にないノ
イズ等を誤つて表示することがない。従つて、ダ
イナミツクレンジを広くすることができる。ま
た、特別高価な回路部品を用いることなく、簡単
な構成で、以上のような高性能のスペクトラムア
ナライザを実現することができる。
【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図は本発明の動作を説
明するための周波数スペクトラム波形の図、第3
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、第4図はCRTの表示例を描いた図、第
5図はVCO5に印加される波形を示した図であ
る。 1……ローパスフイルタ、3……ミキサ、5…
…VCO、9,51……BPF増幅器、20……
CRT、54……加算器、55……波形メモリ、
56……比較回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 鋸歯状波が加えられるVCO5と、ローパス
    フイルタを通つた入力信号とVCO5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イルタの中心周波数が1
    である第1のBPF増幅器9と、を備え、CRT上
    に入力信号の周波数スペクトラム波形を表示する
    装置において、 バンドパスフイルタの中心周波数が前記1と異
    なる(1+Δ)である第2のBPF増幅器51と、 第1のBPF増幅器9と第2のBPF増幅器51
    を切換える手段57,58と、 第2のBPF増幅器51が選択された時、前記
    VCO5の出力周波数を(Δ)だけシフトする手
    段54と、 第1のBPF増幅器9と第2のBPF増幅器51
    を介して得られた周波数スペクトラム信号のう
    ち、小さい信号レベルを選択してCRTへ加える
    手段55,56と、 を備えたことを特徴とするスペクトラムアナライ
    ザ。
JP19145186A 1986-08-15 1986-08-15 スペクトラムアナライザ Granted JPS6347674A (ja)

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JPS6347674A JPS6347674A (ja) 1988-02-29
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JP2008111832A (ja) * 2006-10-03 2008-05-15 Advantest Corp スペクトラムアナライザ、スペクトラムアナライズ方法およびプログラム

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