JPH06342020A - 周波数測定装置設定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】変調領域測定装置の測定及び表示用の各種のパ
ラメータを自動的に設定する。 【構成】入力信号中の最大周波数と最小周波数を求め
る。これより、充分な周波数分解能を与える測定ゲート
時間や、きりのよい値で目盛を与えるためのスケーリン
グ・パラメータ等を定める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般に信号属性測定デー
タの測定及び表示に関し、さらに詳細には、測定パラメ
ータの自動設定、及び時間変信号、例えば周波数変調信
号、周波数測定データについての表示パラメータのスケ
ーリングに関する。本発明の１つのアプリケーション
は、動的周波数を伴う信号についての周波数対時間の測
定値の表示を生成することである。本発明の別のアプリ
ケーションは、一組の周波数測定値の度数分布を示すヒ
ストグラム表示を生成することである。

【０００２】

【従来技術及びその問題点】ある時間にわたる信号の挙
動を分析するために、時間に関連するひとまとまりの測
定値を用いている。振幅測定値対時間の表示は信号の挙
動の波形を生成する。

【０００３】信号に関する連続時間間隔測定は、変調領
域(modulation domain) における信号の特性、すなわち
時間に対する信号の周波数または位相の挙動を分析する
ための方法をもたらす。これは、信号についてのデータ
を測定したり表示する古典的方法とは異なる。オシロス
コープは振幅対時間を示す。これはすなわち時間領域で
ある。スペクトルアナライザは振幅対周波数を示す。こ
ちらは周波数領域である。

【０００４】連続時間間隔測定により、信号の動的な周
波数挙動を研究することが簡単になる。この挙動は、発
振器の時間に対する周波数ドリフト、アジャイル送信機
の周波数ホッピング性能、レーダ・システムにおけるチ
ャープ（chirp)線形性及び位相切替等である。

【０００５】この種のタイム・スタンプおよび連続時間
間隔デターを生成する測定器の一例については、Hewlet
t-Packard Journal, Vol.40, No.1 に掲載された、Paul
S.Stephenson 著の“Frequency and Time Interval An
alyzer Measurement Hardware"に記述されている。

【０００６】変調領域アナライザでは、従来の周波数カ
ウンタの数値表示の代りに、周波数対時間のグラフィッ
ク・ディスプレイを使用して、はるかに多くの情報帯域
幅を効率的にオペレータに伝達する。この変更は、丁
度、電圧対時間測定における電圧計からオシロスコープ
への変化に類比される。

【０００７】変調領域で測定しその測定値を表示するた
めの測定の設定のための必要事項は、オペレータにとっ
ては、さらに混乱を引き起しおじけづかせる可能性があ
るので、この測定器をもっと容易に使用できるようにす
るためには、個々の入力信号に対して測定器パラメータ
及び表示を自動的にスケーリングするための方法が望ま
しい。

【０００８】周波数変調信号の測定では、信号周波数の
最適分解能を与えるような測定の設定と、周波数の動的
挙動の最適データを与えるような測定の設定の間には相
互のかね合いを図らなければならないことがある。低速
で変調されている信号では多数のサイクルにわたる周波
数の測定はすぐれた周波数分解能を与えるが、高速で変
調されている信号では過度に多くのサイクルにわたる測
定を行なうと、平均することにより変調が失なわれてし
まうことがある。

【０００９】

【発明の課題】本発明は、入力信号を検査して、当該信
号測定及び表示を与える状態に、周波数測定器を設定す
るための方法である。本発明の方法は、入力信号を検査
して、当該信号についての安定で、中心に置かれ、正し
いスケーリングされた表示を自動的にもたらす状態に、
当該測定器を設定するものである。

【００１０】本発明に関するシステムは、この過程全体
に渡り、有効な測定を行い、ユーザに意味のある表示を
提示するために必要なパラメータだけを自動的に変更
し、ユーザが意図的に設定したものかもしれない他のパ
ラメータはそのままにしておく。

【００１１】この方法では、ディスプレイの垂直方向の
周波数目盛及び水平方向の時間目盛の値を決定するため
に、多段階のプロセスを用いている。これらの値は、周
波数対時間表示またはヒストグラム表示用の測定パラメ
ータを決定するために用いることができる。

【００１２】使用中のいずれかの入力チャンネルで５０
％の電圧しきい値を見つけたならば、システムは、対話
式プロセスを用いて、最小および最大入力周波数を決定
する。このシステムは、次に、これらの２つの周波数の
比を測定器の限界と突き合わせて、高い方の周波数部分
だけを表示しなければならない場合には、表示値を調整
する。システムは次に、周波数変調の測定及び表示を維
持しながら、最適な周波数分解能を探す。このシステム
は、ディスプレイの中央半分に信号を表示して、センタ
ー及びスパンについて夫々高々２桁の数で表現できるよ
うにしようと試みる。

【００１３】最後に、水平方向の区分当りの時間は、可
能であれば、約４サイクル分の変調を表示するように設
定される。

【００１４】時間間隔測定のための自動スケーリング方
法も同様なプロセスに従う。

【００１５】

【実施例】図１は、本発明の自動スケーリング方法を用
いる種類の変調領域測定器１００の概略ブロック図を示
す。本測定器のフロントパネル１０１には、ディスプレ
イ１０３、信号入力ポート１０５及びユーザ入力ボタン
１０７がある。マイクロプロセッサ１０９は、ユーザの
行う入力選択に応じて測定器を制御する。測定回路１１
１はライン１１３上で入力信号を受信し、信号の周波数
を測定して、マイクロプロセッサ１０９がアクセス可能
なメモリに周波数データを送る。測定操作のためのある
パラメータ、特に“測定ゲート”の持続時間、すなわち
周波数測定が行われる時間は、マイクロプロセッサ１０
９により制御することができる。測定ゲートの持続時間
を制御することにより、この測定器は、周波数分解能の
測定と、所与の入力信号の変調測定との間で最適なバラ
ンスをとるように設定することができる。

【００１６】測定回路１１１は、入力信号から情報を得
て、この入力信号から取り出したデータを前処理する。
測定回路１１１は、時間スタンプ及び事象スタンプを生
成するカウンタと、瞬時周波数または時間間隔をもたら
すデータについて処理を行なうためのプロセッサを含
む。周波数は、対応する事象スタンプ値の差を、隣接す
る２つの時間スタンプ値の間の差で割った値、つまりサ
イクル数を時間で割って得られる値である。この結果は
メモリに記憶され、プロセッサ１０９による以後の処理
およびグラフィック表示に利用可能となる。

【００１７】測定回路１１１は、定事象モード(constan
t event mode) と呼ばれるモードで作動することができ
る。このモードでは、測定ゲートの持続時間は予め定め
られた事象数つまり入力信号サイクル数に設定される。
このモードは本発明の自動スケーリング方法に用いられ
る。

【００１８】マイクロプロセッサ１０９は、ティスプレ
イ１０３で入力信号の周波数対時間の挙動を表示するた
めに、周波数測定データを処理する。ディスプレイで測
定データを最適に表示するためには、２つの軸、周波数
および時間における最大および最小値を測定データに基
づいて設定しなければならない。

【００１９】本発明の自動スケーリング方法を行った
り、測定回路１１１のパラメータ及びディスプレイ１０
３のパラメータを設定するためのマイクロプロセッサ１
０９の動作については、図２、図３、図４、図５、及び
図６に示すフローチャートに関して、以下に詳細に述べ
る。図２、図３、図４及び図５は、測定パラメータを設
定したり、ディスプレイ１０３の垂直（周波数／区分）
目盛を設定するための動作を示す。図６はディスプレイ
１０３の水平（時間／区分）目盛を設定するための動作
を示す。

【００２０】図２を参照すれば、最初のステップ２０１
では、入力信号の５０％電圧しきい値を見出す。この動
作は、オシロスコープで入力信号の中心を見つけるため
の方法と同様に行われる。

【００２１】次に、ステップ２０３〜２２５では、最小
及び最大入力周波数を見出す。これは反復プロセスであ
る。ステップ２０３では、プロセッサは、定事象モード
とされた測定回路を、本測定器の最大値までの任意の周
波数において正しい測定を確実に行うのに充分な大きさ
の初期ゲート持続時間をもたらす事象数に設定する。後
述するように、測定ゲート持続時間は、その後、定事象
測定が行われる事象数を変えることにより変更される。

【００２２】ステップ２０５では、測定回路は、定事
象、２スタンプ、が連続の周波数測定を行う。最小およ
び最大周波数値だけが記録される。

【００２３】ステップ２０７では、この結果が試験され
て、正しい測定が行われたかどうかが確認される。ステ
ップ２０７において結果が正しい測定でないこと、すな
わち余りにも短いゲート持続時間を用いていたことが判
明したならば、この不正ゲート持続時間をストアし、ゲ
ート持続時間をステップ２１１において増加してから別
の測定を行なう。ステップ２０７において正しい結果で
あることが分かったならば、制御は判断ステップ２０９
を経由してステップ２１３に移り、プロセッサは、ステ
ップ２０５で検出された最大周波数を用いてゲート持続
時間を再計算する。ステップ２１５では、この新しいゲ
ート持続時間を不正な測定をもたらした以前のゲート持
続時間と突き合わせてチェックする。新しいゲート持続
時間が不正な測定をもたらしたゲート持続時間以下であ
るならば、ゲート持続時間をステップ２１７で増加させ
る。次に、ステップ２０５の測定が繰り返される。正し
い測定結果である間は、ステップ２０９で試験したとき
に、測定した周波数において正しい測定の可能な最小数
が見つかるまで、ステップ２０５、２１３、２１５及び
２１７が繰り返されて、各測定繰返し後にゲート持続時
間が計算される。

【００２４】従来の周波数カウンタにおける表現を用い
れば、ステップ２０３〜２１７では、入力信号の周波数
を測定するために測定器で用いることのできる最小ゲー
ト持続時間を見出す。最小ゲート持続時間で測定すると
周波数測定の分解能が減少するが、高速に変調された信
号についての最大値及び最小値を見つける機会が改善さ
れる（ゲート時間を長くすると平均化により変調を更に
はなはだしく平坦化してしまう）。

【００２５】次に図３を参照すれば、ステップ２１９で
は、プロセッサは、最大周波数と最小周波数の比を求め
る。ステップ２２１では、この比を、ディスプレイ１０
３の垂直目盛で用いることのできる上側周波数と下側周
波数の比の限界値に対して突き合わせる。この比が目盛
の限界値内にあるならば、プロセスは直接ステップ２２
５にまで進む。この比が目盛の限界値内に収まっていな
い場合には、ステップ２２３で、検出された最大周波数
及び目盛限界値に基づいて、表示することのできる最小
周波数が計算される。

【００２６】ステップ２２５では、この限界以下のすべ
ての測定周波数が無視されるような新たな測定が行わ
れ、この限界よりも上の周波数だけに基づいて、新しい
最大および最小値が決定される。

【００２７】図４に示すステップ２２７〜２４１では、
ゲート持続時間を調整して、周波数範囲及び測定された
最大及び最小周波数をモニタすることにより、測定の分
解能を最適化することが試みられる。低レベルの周波数
変調またはノイズの信号では、短い持続時間のゲート操
作による測定の固有の分解能の不確実性は、測定される
最小および最大周波数の間の見かけの範囲の重要な構成
要素である。周波数測定分解能を改善するためにゲート
持続時間を増加させると（各測定についての平均化され
る入力サイクル数を増加させると）、所望の変調または
ノイズを平均により平らにならしてしまう危険がある。
低レベルの高周波数変調またはノイズを伴う信号は、変
動を正確に検査するための充分な分解能で測定すること
は不可能なことがある。

【００２８】ステップ２２７では、周波数範囲、つまり
最大周波数と最小周波数の間の差を求める。ステップ２
２９では、この周波数範囲と分解能の間の比を求める。
この分解能はゲート持続時間に比例し、ゲート持続時間
が長いと優れた分解能になる。範囲と分解能の比をステ
ップ２３１でストアする。判断ステップ２３３では、分
解能に比べて範囲が大きい（比が大きい）場合には、分
解能は充分であるとみなされて、制御は直接ステップ２
４３に進む。

【００２９】ステップ２３３で、周波数範囲が分解能の
値に近いことがわかると、制御はステップ２３５〜２４
１に進んで、ゲート持続時間を変更することにより測定
を改善しようとする。ステップ２３５においてチェック
した際にゲート持続時間が限界内にある限り、ゲート持
続時間をステップ２３７で増加させ、最小及び最大周波
数の別の測定をステップ２３９で行なう。次に、プロセ
スはステップ２２７から２３３に進み、今得られた周波
数範囲と分解能の比を検査する。

【００３０】ステップ２３５において、ゲート持続時間
が限界値であることが判明すると、プロセスはステップ
２４１に進み、そこでこれまでにストアされていた周波
数範囲と分解能の比を検査し、ゲート持続時間を、入力
信号の最適測定設定であるところの、周波数範囲と分解
能の比を最大としたものに設定する。ステップ２４１か
ら図５に示すステップ２４３に進み、そこで最終的に定
められたゲート持続時間値に基づいて測定が行われる。

【００３１】図５に示すステップ２４５及び２４７で
は、測定された最小及び最大周波数に基づいて、ディス
プレイ１０３の垂直軸のパラメータを設定する。ステッ
プ２４５では、測定されたいろいろな周波数がディスプ
レイの中央の半分に表示されるように表示の中心値及び
スパンを設定する。このステップの手順は、オシロスコ
ープ表示をセンタリングするときにとられる手順と類似
している。ステップ２４７では、測定値の位置が少しし
か移動しないのならば、ディスプレイ・パラメータを丸
められた数値に調整する。丸められた数値は、１つまた
は２つの有効数値を有する。

【００３２】図６のフローチャートは、ディスプレイ１
０３の水平目盛（時間／区分）を設定する動作を示す。
最初に、ステップ６０１において、周波数範囲と分解能
の比をチェックする。この比が大きい場合には、ステッ
プ６０３に進み、ヒステリシス・バンドを測定周波数範
囲の１／２に設定する。比が大きくない場合には、ステ
ップ６０５において、ヒステリシス・バンドを測定周波
数範囲の３／４に設定する。

【００３３】制御はステップ６０３または６０５からス
テップ６０７に進み、設定された時間間隔（例、２５０
ミリ秒）について、ヒステリシス・バンドを通る正の交
差をカウントする測定を行なう。既知の時間内にカウン
トされた交差の回数から、変調サイクルの概算の周期を
ステップ６０９で計算する。

【００３４】次に、ステップ６１１では、ほぼ４つの変
調サイクル周期を表示するために、時間目盛を設定す
る。望ましい実施例では、時間目盛／区分は、１桁で表
現できる数に調整される。

【００３５】本発明の望ましい実施例であると現在考え
られている事柄についてこれまでに説明し記述してきた
が、特許請求範囲により定められる発明の範囲から逸脱
することなく、様々な変更および修正を行えることは、
当業者には、明らかであろう。

【００３６】

【効果】以上詳細に説明したように、本発明によれば測
定装置の設定が大幅に自動化されるので、その使用に当
って能率が大いに改善される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される測定装置の構成を示すブロ
ック図。

【図２】本発明の一実施例のフローチャート。

【図３】本発明の一実施例のフローチャート。

【図４】本発明の一実施例のフローチャート。

【図５】本発明の一実施例のフローチャート。

【図６】本発明の一実施例のフローチャート。

【符号の説明】

１００：変調領域測定装置 １０１：フロントパネル １０３：ディスプレイ １０５：信号入力ポート １０７：ユーザ入力ボタン １０９：マイクロプロセッサ １１１：測定回路 １１３：ライン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】以下のステップ（ａ）ないし（ｇ）を有
   し、入力信号を調べて、前記入力信号の測定及び表示を
   行なう状態に周波数測定装置を設定する方法： （ａ）入力信号の５０％電圧しきい値を見出して、前記
   測定装置を当該しきい値に設定する； （ｂ）入力信号の最大及び最小周波数を求める； （ｃ）前記測定装置の選択された測定パラメータを、前
   記求められた最大及び最小周波数についての最適値に近
   いものに設定する； （ｄ）前記測定装置の選択された測定パラメータを変化
   させながら、周波数範囲対周波数分解能の比を測定す
   る； （ｅ）前記測定パラメータを前記比を充分なものにする
   値に設定する； （ｆ）前記比を充分なものにするパラメータの値がない
   場合には、前記変更されたパラメータを、前記比を最大
   にした値に設定する； （ｇ）前記測定装置の表示パラメータを、前記入力信号
   の求められた最大及び最小周波数に基いて設定する。