JPH0640114B2 - 信号発生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明はディジタル形スペクトラムアナライザに用い
る信号発生装置に関する。

ディジタル形スペクトラムアナライザは高速フーリエ変
換機能を具備し、入力信号の周波数成分を高速度で周波
数分析し、その周波数分析結果を記憶器に記憶し、その
記憶を読出すことにより陰極線管に被験体の例えば周波
数応答特性等を表示する構造となっている。

ディジタル形スペクトラムアナライザはこのような構造
になっているため均一な周波数成分を持つ信号を被験体
に与え、その応答出力を高速フーリエ変換してメモリに
取り込むことにより被験体の周波数特性を表示すること
ができる。

被験体に均一な周波数成分を持つ信号を与える手段とし
て、一般に雑音信号源が用いられている。

被験体の周波数特性が低周波領域のものである場合は雑
音信号源から出力される雑音信号そのものを被験体に与
えればよい。これに対し被験体の周波数特性の或る周波
数を中心とする周波数特性を詳細に解析したい場合に
は、雑音信号に搬送周波数を乗算し、被変調波に変換し
て被験体に与えることが行なわれている。このようにす
れば搬送波の周波数を変化させることにより任意の周波
数領域のバンドパス特性でも測定できることとなる。こ
のような背景から従来より雑音信号源と、搬送信号源及
び搬送信号と雑音信号を乗算する乗算器とから成る信号
発生装置が用いられている。

「従来技術」 第４図と第５図に従来の信号発生装置を示す。第４図の
図中１は雑音信号源を示す。この雑音信号源１は例えば
ＲＯＭにランダムパルス情報を書込み、このROM をラン
ダムアドレス発生器によってアクセスし、ランダムパル
ス情報をディジタル信号として発生させる構造のものを
用いることができる。

雑音信号源１にはＲＯＭを使用する事で実現できる。現
実的にはＲＯＭは有限ビツト長であるために、同一ビツ
ト長のＲＯＭを使用するときには直流成分を取り除いて
記録しておいた方が、直流を含めて波形を記録するより
も、同一ビツト長での波形再現性は良く、ＤＡ変換器４
のビツト数も少なくてすむ。

このため、以降は、雑音信号源１に直流成分を含まない
ときの説明をする。

雑音信号源１に直流成分を含んだ情報が記録されている
ときには第４図のＤＡ変換器６及びアナログ加算器５は
不用となる。

２は搬送波信号源を示す。この搬送波信号源もＲＯＭに
正弦波情報を書込み、この正弦波情報を読出してディジ
タル化された正弦波情報を得る構造のものを用いること
ができる。搬送波の周波数を変化させるにはアドレスの
更新速度を変化させることにより任意の周波数の搬送波
情報を得ることができる。

これら雑音信号源１と搬送波信号源２から出力される搬
送波情報をディジタル掛算器３において掛算し、その掛
算した結果をＤＡ変換器４でＤＡ変換し、ＤＡ変換器４
の出力端子にアナログの被変調雑音信号を得る。

掛算器３から得られる掛算した結果は第２図に示すよう
に搬送周波数ｆ_ｃを中心に上下に雑音成分ＳＮＬとＳＮ
Ｈが存在する周波数スペクトラムを持つ。尚第２図に示
すＳＮは雑音信号源１から出力される雑音信号の周波数
のスペクトラムを示す。雑音信号源１には直流成分は含
まれていないため搬送波信号源２から出力される搬送波
信号情報をとり出してＤＡ変換器６でＤＡ変換し、その
ＤＡ変換出力信号をアナログ加算器５に与え、搬送波成
分を加え合せるように構成している。

また、第５図の図中１は雑音信号源を示す。この内容は
第４図の１と同じ。２は搬送波信号源を示す。この内容
は第４図の２と同じ。１をＤＡ変換器３で、また２をＤ
Ａ変換器４でそれぞれアナログ信号に変換して、アナロ
グ掛算器５において掛算して、その掛算した結果をアナ
ログ加算器６に与え、搬送波成分を加え合せるように構
成する。

「発明が解決しようとする問題点」 第４図に示したディジタル掛算器３は非常に高価なもの
となっている。

第５図に示したアナログ掛算器５については精度を取る
ことが難かしく高価なものとなる。

価格をしめる大きな要素は主にＤＡ変換器と掛算器であ
るため、ＤＡ変換器のビツト長を実現容易な１２bit と
して各方式の精度を比較する。

第４図の方式……雑音信号源１を１２bit 、搬送波信号
源２を１２bit とするとデイジタル掛算器３には２４bi
t のデイジタル信号が出力される。これを１２bit のＤ
Ａ変換することで１２bit 精度のアナログ信号となる。

第５図の方式……雑音信号源１を１２bit 、搬送波信号
源２を１２bit とすると、これをそれぞれにおいてＤＡ
変換するので１２bit 精度のアナログ信号をアナログ掛
算器５において掛算して２４bit 精度のアナログ信号と
なる。このためアナログ掛算器の精度が問題となる。

第１図の方式……雑音信号源１を１２bit 、搬送波信号
源２を１２bit とすると、搬送波信号源２をＤＡ変換器
１０で１２bit 精度のアナログ信号に変換される、これ
と雑音信号源１をマルチプライング形ＤＡ変換器１１で
アナログ信号とデイジタル信号の掛算をすることで出力
には直接２４bit 精度のアナログ信号を得られる。

マルチプライングＤＡ変換器であるためにアナログの掛
算器よりも一般的に精度は良い。

この発明は安価に作ることができる信号発生器を提供し
ようとするものである。

「問題点を解決するための手段」 この発明による信号発生装置は、ディジタル雑音信号発
生器と、アナログ搬送波信号発生器と、前記ディジタル
雑音信号発生器の出力をディジタル入力端子に、前記ア
ナログ搬送波信号発生器の出力をリファレンス電圧入力
端子にそれぞれ入力して、ＤＡ変換するマルチプライン
グ形ＤＡ変換器と、前記マルチプライング形ＤＡ変換器
の搬送波リーク周波数特性（ハイパスフィルタの周波数
特性を持ち、その利得周波数特性を｜Ｔ_Ｈ（ｊω）；ω
は角周波数；とする）と逆のローパスフィルタの利得周
波数特性｜Ｔ_Ｌ（ｊω）｜≒ｋ／｜Ｔ_Ｈ（ｊω）｜（ｋ
は定数）をもち、前記アナログ搬送波信号発生器の出力
を入力する補正回路と、その補正回路の出力と前記マル
チプライング形ＤＡ変換器の出力とを加算して、その加
算出力を外部に提供するアナログ加算器と、 によって構成される。

「作 用」 この発明によればＤＡ変換器にディジタル雑音信号を与
えてＤＡ変換すると共にＤＡ変換器のリファレンス電圧
端子に搬送波信号を与えることによりＤＡ変換器の出力
側に搬送周波数を中心とする雑音信号の両側帯波ＳＮＬ
とＳＮＨとが得られる。ここでＤＡ変換器の出力には理
想的な掛算が行なわれた場合搬送波成分を含まないから
補正回路によって搬送波を取出し、その搬送波信号をア
ナログ加算回路に与え、ＤＡ変換器から出力される被変
調信号に搬送波成分を加え合せる。

ところで従来用いていた掛算回路３（第４図）は理想的
な掛算が行なわれ出力側に搬送波成分が漏れることはな
かったが、ＤＡ変換器を掛算器として利用した場合、搬
送波成分が漏れる傾向がある。搬送波の漏れ量は搬送波
の周波数及び雑音信号の形式によって異なる。このため
この発明では補正回路に周波数特性とレベル補正機能を
持たせ、搬送波の周波数を変化させた場合、出力端子に
出力される搬送波の成分が常に一定値を維持するように
構成する。

「実施例」 第１図にこの発明の一実施例を示す。第１図において１
は雑音信号源、２は搬送波信号源を示す。雑音信号源１
はランダムパルス情報を書込んだＲＯＭによって構成す
ることができる。この雑音信号源１から出力されるディ
ジタル雑音信号は予め高域遮断周波数が与えられて帯域
制限されてＤＡ変換器１１に入力されアナログ信号に変
換される。

ＤＡ変換器１１は周知のマルチプライング形ＤＡ変換器
を用いる。このマルチプライング形ＤＡ変換器は重み付
けされた電流を出力するための抵抗ラダー回路を内蔵
し、この抵抗ラダー回路の一端がリファレンス電圧端子
Ｖ_ref として導出される。通常の使用形態はこのリファ
レンス電圧端子Ｖ_ref に一定の直流電圧を印加して使用
するものであるが、この発明においてはこのリファレン
ス電圧端子Ｖ_ref に搬送波信号源２からＤＡ変換器１０
を通じてアナログの搬送波信号ｆ_ｓを与える。このよう
に搬送波信号源２とＤＡ変換器１０とでアナログ搬送波
発生器が構成される。リファレンス電圧端子Ｖ_ref に搬
送波信号ｆ_ｓを与えることによりＤＡ変換出力側にディ
ジタル雑音信号と搬送波信号ｆ_ｓを掛算した信号、つま
り搬送波信号ｆ_ｓを雑音信号によって変調した被変調信
号が得られる。この被変調信号をアナログ加算器１２に
与える。

アナログ加算器１２には補正回路１３を通じて搬送波信
号ｆ_ｓを与える。つまり基準電圧端子Ｖ_ref に与えられ
る搬送波信号を分圧回路１４によって適当な値に分圧
し、その分圧して取出した搬送波信号ｆ_ｓをバッファ１
５を通じて特性整合回路１６に与える。特性整合回路１
６ではＤＡ変換器１１における搬送波信号の漏れ量と加
合せることにより搬送波信号ｆ_ｓがどの周波数に変化し
たとしても一定の搬送波成分が存在するような特性に選
定する。つまりＤＡ変換器１１における搬送波成分の漏
れの特性は第３図に曲線２１で示すようにハイパス特性
（その利得周波数特性を｜Ｔ_Ｈ（ｊω）｜（ωは角周波
数）で表す）となる。このため特性整合回路１６には第
３図に曲線２２で示すようにローパス特性を持たせる。
第３図より明らかなように、その利得周波数特性を｜Ｔ
_Ｌ（ｊω）｜とすれば、｜Ｔ_Ｌ（ｊω）｜≒ｋ／｜Ｔ_Ｈ
（ｊω）｜と表される。こゝでｋは定数である。

この結果として出力端子８に出力される信号に含まれる
搬送波信号成分は前帯域にわたって平坦なレベルとな
る。特性整合回路１６を構成するローパスフィルタの遮
断周波数ｆ_cut はＤＡ変換器１１が持つ搬送波の漏れ特
性２１の低域遮断周波数と等しくなるように設定する。

特性整合回路１６で通過量の補正を施した搬送波信号は
バッファ１７を介してレベル補正回路18に与える。この
レベル補正回路１８はこの例ではＤＡ変換器を用いた場
合を示す。つまりこのＤＡ変換器のリファレンス電圧端
子Ｖ_ref に搬送波信号を与えると共に記憶部１９から補
正データを与える。この補正データは例えば雑音信号源
１から出力される雑音信号の波形の形式に対応した補正
値とし、雑音信号の波形の形式に対応して搬送波信号の
レベルを設定する。雑音信号の波形の形式としてはマル
チサイン波と呼ばれる多重正弦波信号、ウエーテングマ
ルチサイン波と呼ばれる重み付けされた多重正弦波信
号、スエプトサイン波と呼ばれる高速掃引正弦波信号等
がある。これらの雑音信号の形式によってＤＡ変換器１
１における搬送波信号の漏れ量が異なるため記憶部１９
に各雑音信号の形式毎に補正値を記憶しておき、その補
正値をレベル補正回路１８を構成するＤＡ変換器のディ
ジタル入力端子に与え、ＤＡ変換器のアナログ出力端子
に補正値によって振幅が決められた搬送信号を得、その
搬送信号を各雑音信号の形式に対応したレベルの搬送信
号としてアナログ加算器１２に与え雑音信号に加算す
る。この搬送波信号の加算により所定帯域内において均
一なレベルを持つ雑音信号を発生することができる。

「発明の効果」 上述したようにこの発明によれば掛算器としてＤＡ変換
器１１を用いたからＤＡ変換器は安価なため全体として
極めて安価な信号発生装置を提供できる。

またＤＡ変換器を用いた場合に発生する搬送波信号の洩
れに対して補正回路１３を設けたから被験体の周波数特
性に対応して搬送周波数を変化させても雑音信号に含む
搬送波成分のレベルが変動することがない。よって被験
体の周波数特性を正しく測定することができる。

また上述した実施例のように雑音信号の波形の形式に対
応して搬送波信号の注入量を補正する構造とした場合に
は雑音信号の形式を切替えても正しいレベルの搬送波信
号を注入することができ、測定系を通したシステムで校
正して使用できる。よってどの形式の雑音信号を使って
周波数応答特性を測定しても正しい周波数応答特性を測
定することができる。

尚、上述の実施例ではレベル補正回路１８としてＤＡ変
換器を利用した場合を説明したが、その他の構造として
例えば可変利得増幅器を利用することもできる。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の一実施例を説明するためのブロック
図、第２図及び第３図はこの発明の動作を説明するため
のグラフ、第４図及び第５図は従来の信号発生装置を説
明するためのブロック図である。 １：雑音信号源、２：搬送波信号源、８：出力端子、１
０，１１：ＤＡ変換器、１２：アナログ加算器、１３：
補正回路、１５，１７：バッファ、１６：周波数特性整
合回路、１８：レベル補正回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ディジタル雑音信号発生器と、 アナログ搬送波信号発生器と、 前記ディジタル雑音信号発生器の出力をデイジタル入力
   端子に、前記アナログ搬送波信号の出力をリファレンス
   電圧入力端子にそれぞれ入力して、ＤＡ変換するマルチ
   プライング形ＤＡ変換器と、 前記マルチプライング形ＤＡ変換器の搬送波リーク周波
   数特性（ハイパスフィルタの周波数特性を持ち、その利
   得周波数特性を｜Ｔ_Ｈ(ｊω)｜；ωは角周波数；とす
   る）と逆のローパスフィルタの利得周波数特性｜Ｔ
   _Ｌ(ｊω)｜≒ｋ／｜Ｔ_Ｈ(ｊω)｜（ｋは定数）をもち、
   前記アナログ搬送波信号発生器の出力を入力する補正回
   路と、 その補正回路の出力と前記マルチプライング形ＤＡ変換
   器の出力とを加算して、その加算出力を外部に供給する
   アナログ加算器と、 から成る信号発生装置。