測定装置において信号間の位相関係を調整する方法、および、測定装置
【課題】掃引ヘテロダイン方式の測定装置において、被測定信号以外の信号の入力および手動の位相調整なしに、バースト状の変調信号を測定するための技術を提供する。
【解決手段】
周波数掃引信号源と乗算器とを具備する掃引ヘテロダイン方式の周波数変換器を有する測定装置であって、前記周波数掃引信号源の出力信号の周波数を停止した状態で、前記周波数変換器により周波数変換された被測定バースト信号のタイミングを検出する手段と、周期的パルス信号を発生する手段と、前記検出されたタイミングを用いて、前記パルス信号と前記被測定バースト信号との位相関係を調整する手段と、前記位相関係が調整されたパルス信号を用いて、前記周波数掃引信号源の出力信号の周波数を掃引する手段とを備える。
【解決手段】
周波数掃引信号源と乗算器とを具備する掃引ヘテロダイン方式の周波数変換器を有する測定装置であって、前記周波数掃引信号源の出力信号の周波数を停止した状態で、前記周波数変換器により周波数変換された被測定バースト信号のタイミングを検出する手段と、周期的パルス信号を発生する手段と、前記検出されたタイミングを用いて、前記パルス信号と前記被測定バースト信号との位相関係を調整する手段と、前記位相関係が調整されたパルス信号を用いて、前記周波数掃引信号源の出力信号の周波数を掃引する手段とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掃引ヘテロダイン方式の測定装置において、バースト信号を測定するための技術に関する。なお、掃引ヘテロダイン方式の測定装置は、入力される被測定信号を異なる周波数に変換し測定する装置であって、周波数変換のために用いられる局部信号の周波数が掃引されるものである。
【背景技術】
【０００２】
スペクトラム・アナライザのような掃引ヘテロダイン方式の測定装置で、バースト状の信号を測定する場合、そのバースト状の信号が存在する時間的な位置を知る必要がある。それは、バースト状の信号が存在する期間のみ、局部信号の周波数掃引および被測定信号の測定を行うためである。以下、バースト状の信号を単にバースト信号と称する。バースト信号が存在する時間的な位置を知るための従来の典型的な方法は、以下の３つである。
【０００３】
第一の方法は、測定装置の外部から、バースト信号が存在する時間的な位置を知らせる信号を測定装置に与える方法である（例えば、特許文献１、特許文献２および非特許文献１を参照。）。この場合、測定装置は、与えられた信号に同期して、局部信号の周波数掃引および周波数変換された被測定信号の測定を行う。例えば、外部信号が論理レベルＨ（ハイ）の時に周波数掃引と測定を行う、外部入力信号が論理レベルＬ（ロー）の時に周波数掃引と測定を停止する。
【０００４】
第二の方法は、バースト信号が繰り返している場合に、測定装置に繰り返し信号を生成させる方法である（例えば、特許文献３を参照）。この場合、測定装置は、自身が生成した繰り返し信号に同期して、局部信号の周波数掃引および周波数変換された被測定信号の測定を行う。
【０００５】
第三の方法は、被測定信号に基づいて測定装置に、単一周波数を有するバースト信号が存在する時間的な位置を検出させる方法である（特許文献４を参照。）。より詳細に説明すると、測定装置は、入力された被測定信号を周波数変換し、分解能帯域幅を決定するＩＦフィルタで周波数変換結果を濾波し、濾波結果を包絡線検波し、最後に検波結果に波形整形を施す。これにより、バースト信号が存在する時間的な位置を示す矩形波信号が得られる。測定装置は、その矩形波信号に同期して、局部信号の周波数掃引および周波数変換された被測定信号の測定を行う。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−６０８０９号公報（第３頁、図１）
【特許文献２】実開平６−３４２０２２号公報（第２〜３頁、図２）
【特許文献３】実開平４−１０６７７１号公報（図１、図２）
【特許文献４】実開平７−１４３８９号公報（図１、図２、図３）
【非特許文献１】”オペレーティング・サービス・ガイド アジレント・テクノロジーズ８５９０２Ａ バースト・キャリア・トリガ／ＲＦプリアンプ（Operating and Service Guide Agilent technologies 85902A Burst Carrier Trigger and RF Preamplifier）”，米国，アジレント・テクノロジーズ・インク（Agilent technologies, Inc.），２０００年１月，ｐ．３６−３７
【非特許文献２】Ｒ．Ａ．ウィッテ（Robert A. Witte）著，小畑喜一 監訳竹田輝夫、荒井信隆 訳，”スペクトラム／ネットワーク・アナライザ：理論と計測（Spectrum and Network Measurements）”，初版，株式会社トッパン，１９９３年１１月２５日，ｐ．９６−９９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、第一の方法は、被測定信号を出力する装置から、バースト信号が存在する時間的な位置を知らせる信号が提供されない場合、採用できない。また、第二の方法は、測定装置が生成する繰り返し信号の位相とバースト信号の位相とを一致させるために、それらの位相を手動で調整することを要するか、位相を調整させるための外部信号を測定装置に入力することを要する。また、測定装置が生成する繰り返し信号の周波数とバースト信号の周波数とに差がある場合、同期状態が短時間しか維持されない。さらに、第三の方法は、バースト状の変調信号に適さない。なお、変調信号とは変調された信号をいう。変調信号は、単一周波数信号よりも広い帯域幅を占有する。その変調信号が占有する帯域が、分解能帯域幅を決定するＩＦフィルタの帯域内にない場合、ＩＦフィルタを通過した変調信号は歪む。その結果、上記の矩形波信号は、バースト信号が存在する時間的な位置を正確に表さなくなる。
【０００８】
そこで、本発明は、掃引ヘテロダイン方式の測定装置において、被測定信号以外の信号の入力も手動の位相調整もなしに、バースト状の変調信号を測定するための技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本第一の発明は、周波数掃引信号源と乗算器とを具備する掃引ヘテロダイン方式の周波数変換器を有する測定装置において、被測定バースト信号と前記測定装置内で生成される周期的パルス信号との位相関係を調整する方法であって、前記周波数掃引信号源の出力信号の周波数を停止する第一のステップと、前記周波数変換器により周波数変換された前記被測定バースト信号のタイミングを検出する第二のステップと、前記検出されたタイミングを用いて、前記パルス信号と前記被測定バースト信号との位相関係を調整する第三のステップとを含むことを特徴とするものである。
【００１０】
本第二の発明は、本第一の発明の方法において、前記第三のステップが、前記検出されたタイミングに応答して前記パルス信号の生成を開始するステップを含むことを特徴とするものである。
【００１１】
本第三の発明は、本第一の発明の方法において、前記第三のステップが、前記検出されたタイミングと前記パルス信号との時間差に応じて、前記パルス信号または前記被測定バースト信号または前記変換された前記被測定バースト信号に遅延を与えるステップを含むことを特徴とするものである。
【００１２】
本第四の発明は、本第一の発明、本第二の発明、または本第三の発明のいずれかの方法において、前記第一のステップが、前記周波数掃引信号源の出力信号の周波数を、前記被測定バースト信号の中心周波数に対応する周波数で停止するステップを含むことを特徴とするものである。
【００１３】
本第五の発明は、本第一の発明、本第二の発明、本第三の発明、または本第四の発明のいずれかの方法において、前記第三のステップが、測定周波数範囲の一掃引ごとに実施されることを特徴とするものである。
【００１４】
本第六の発明は、周波数掃引信号源と乗算器とを具備する掃引ヘテロダイン方式の周波数変換器を有する測定装置であって、前記周波数掃引信号源の出力信号の周波数を停止した状態で、前記周波数変換器により周波数変換された被測定バースト信号のタイミングを検出する手段と、周期的パルス信号を発生する手段と、前記検出されたタイミングを用いて、前記パルス信号と前記被測定バースト信号との位相関係を調整する手段と、前記位相関係が調整されたパルス信号を用いて、前記周波数掃引信号源の出力信号の周波数を掃引する手段を備えることを特徴とするものである。
【００１５】
本第七の発明は、本第六の発明の方法において、前記位相関係調整手段が、前記検出されたタイミングに応答して、前記パルス信号発生手段に前記パルス信号の生成を開始させることにより、前記位相関係を調整することを特徴とするものである。
【００１６】
本第八の発明は、本第六の発明において、前記位相関係調整手段が、前記パルス信号と前記検出されたタイミングとの時間差に応じて、前記パルス信号または前記被測定バースト信号または前記変換された前記被測定バースト信号に遅延を与えることにより、前記位相関係を調整することを特徴とするものである。
【００１７】
本第九の発明は、本第六の発明、本第七の発明、または本第八の発明のいずれかの方法において、前記タイミング検出手段が、前記周波数掃引信号源の出力信号の周波数を、前記被測定バースト信号の中心周波数に対応する周波数で停止した状態で、周波数変換された被測定バースト信号のタイミングを検出することを特徴とするものである。
【００１８】
本第十の発明は、本第六の発明、本第七の発明、本第八の発明、または本第九の発明のいずれかの方法において、前記位相関係調整手段が、測定周波数範囲の一掃引ごとに前記位相関係を調整することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、掃引ヘテロダイン方式の測定装置において、被測定信号以外の信号の入力も手動の位相調整もなしに、バースト状の変調信号中の任意の部分を、従来に比べて正確に捉えて測定できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施の形態を、添付の図面を参照しながら、以下に説明する。ここで、図１を参照する。図１は、本発明の第一の実施形態であるスペクトラム・アナライザ１０の内部構成を示す図である。まず、スペクトラム・アナライザ１０の内部構成について説明する。
【００２１】
図１において、スペクトラム・アナライザ１０は、入力端子１００と、フィルタ１１０と、ミキサ１２０と、周波数掃引信号源１３０と、フィルタ１４０と、フィルタ１５０と、検波器１６０と、ビデオフィルタ１７０と、出力装置１８０と、タイミング検出器１９０と、ゲート信号発生器２００と、掃引信号発生器２１０と、制御装置２２０とを備える。
【００２２】
入力端子１００は、被測定信号ＳＲＦを受信する端子である。本形態では、被測定信号ＳＲＦとして、バースト状の変調信号を受信するものとする。フィルタ１１０は、ローパスフィルタまたはバンドパスフィルタからなり、少なくともイメージ・フィルタとして作用する。フィルタ１１０は、被測定信号ＳＲＦを濾波し、濾波結果ＳＲＦＦを出力する。ミキサ１２０は、乗算器として作用する。ミキサ１２０は、フィルタ１１０の出力信号ＳＲＦＦと、周波数掃引信号源１３０の出力信号ＳＬＯとを乗じ、乗算結果ＳＩＦ１を出力する。乗算結果ＳＩＦ１には、信号ＳＲＦＦと信号ＳＬＯとの和周波数成分および差周波数成分が含まれている。フィルタ１４０は、それらの一方の周波数成分を通過させ、もう一方の周波数成分を遮断するフィルタである。本明細書において、フィルタ１４０は、差周波数成分を通過させ且つ和周波数成分を遮断するローパスフィルタまたはバンドパスフィルタとする。従って、ミキサ１２０と周波数掃引信号源１３０とフィルタ１４０との組は、ダウンコンバータとして作用する。
【００２３】
フィルタ１５０は、スペクトラム・アナライザ１０の周波数分解能を決定するフィルタである。以下、周波数分解能を決定するフィルタを、分解能帯域幅フィルタと称する。なお、フィルタ１４０およびフィルタ１５０は、ＩＦフィルタとも称される。フィルタ１５０の出力信号ＳＩＦ３は、検波器１６０により検波され、さらにビデオフィルタ１７０により時間的に平均化され、出力装置１８０へ供給される。周知のとおり、ビデオフィルタ１７０の出力信号ｍは、被測定信号ＳＲＦをスペクトラム解析した結果を表している。被測定信号ＳＲＦの出力装置１８０は、測定結果ｍを出力する装置である。出力装置１８０は、例えば、ディスプレイ、プリンタ、または、ネットワークなどである。なお、出力装置１８０に代えて、または、出力装置１８０に加えて、測定結果ｍを保持するための記憶装置（不図示）が備えられても良い。また、必要に応じて、検波器１６０の前または後に、対数増幅回路（不図示）を挿入することもできる。
【００２４】
タイミング検出器１９０は、フィルタ１４０の出力信号ＳＩＦ２から、バースト信号が存在する時間的な位置を検出する装置である。タイミング検出器１９０は、フィルタ１４０の出力信号ＳＩＦ２を包絡線検波し、検波結果を所定レベルと比較することにより、バースト信号が存在する時間的な位置を示す信号ａを生成する。なお、この所定レベルは、スペクトラム・アナライザ１０の使用者によって任意に設定される。さて、生成された信号ａは、タイミング検出器１９０からゲート信号発生器２００へ供給される。本明細書では、タイミング検出器１９０において、２値信号が生成され出力されるものとする。また、その２値信号の論理レベルは、バースト信号が存在するときハイ（Ｈ）であり、バースト信号が存在しないときロー（Ｌ）であるものとする。なお、タイミング検出器１９０における検波方式は、その検波結果によりフィルタ１４０の出力信号ＳＩＦ２の電力レベル変化が認識できるものであれば、他の検波方式であっても良い。例えば、実効値検波などが採用しうる。また、バースト信号が存在する時間的な位置を示すために、論理レベルに代えてエッジを用いても良い。
【００２５】
ゲート信号発生器２００は、信号ａに応じて、周期的な２値パルス信号であるゲート信号ｂを生成する装置である。掃引信号発生器２１０は、周波数掃引信号源１３０の出力信号ＳＬＯの周波数ｆＬＯを制御するための信号ｃを生成する装置である。つまり、掃引信号発生器２１０は、周波数掃引信号源１３０に対して制御装置として作用する。周波数掃引信号源１３０は、入力信号のレベルに応じて、出力信号ＳＬＯの周波数を変える。本明細書では、周波数掃引信号源１３０への入力信号レベルが大きくなるにつれて周波数ｆＬＯが高くなり、同入力信号レベルが小さくなるにつれて周波数ｆＬＯが低くなるものとする。掃引信号発生器２１０の出力信号ｃのレベルは、周波数ｆＬＯが所定の周波数範囲を掃引するように、所定のレベル範囲を掃引する。本実施形態では、出力信号ｃのレベルは、ゲート信号ｂの論理レベルがハイ（Ｈ）のときに掃引し、ゲート信号ｂの論理レベルがロー（Ｌ）のときに一定となるものとする。つまり、ゲート信号ｂの論理レベルがハイ（Ｈ）のときに周波数ｆＬＯも掃引し、ゲート信号ｂの論理レベルがロー（Ｌ）のときに周波数ｆＬＯも一定となる。なお、信号ｃは、ディジタル信号でもアナログ信号でも良い。制御装置２２０は、スペクトラム・アナライザ１０の各構成要素を制御する装置である。図１において、制御装置２２０とスペクトラム・アナライザ１０の各構成要素との間の制御線の一部は、省略されている。
【００２６】
次に、スペクトラム・アナライザ１０において、バースト信号を測定する手順について、説明する。ここで、図１に加えて、図２を参照する。図２は、信号ＳＩＦ２と、信号ａと、信号ｂと、信号ｃとについてのタイミング・チャート例を示す図である。図２において、タイミング・チャートの縦軸はレベルを表し、横軸は時間を表す。
【００２７】
始めに、信号ＳＩＦ２に含まれるバースト信号とゲート信号ｂとの位相を合わせる。具体的には、まず、制御装置２２０の制御により、周波数掃引信号源１３０の出力信号ＳＬＯの周波数掃引を停止する。このとき、信号ＳＬＯの周波数ｆＬＯは、被測定信号ＳＲＦの中心周波数に対応する周波数に固定される。また、掃引信号発生器２１０の出力信号ｃは、被測定信号ＳＲＦの中心周波数に対応するレベルｃｃｅｎｔｅｒに固定されている。なお、本実施形態では、被測定信号ＳＲＦの中心周波数は、被測定信号ＳＲＦをスペクトラム解析するために事前に指定された測定周波数範囲の中心周波数と同一とする。例えば、スペクトラム・アナライザ１０の測定周波数範囲が１ＧＨｚから３ＧＨｚまでの間であり、フィルタ１５０の中心周波数が１０ＭＨｚである場合には、信号ＳＬＯの周波数ｆＬＯは、（１ＧＨｚ−１０ＭＨｚ）から（３ＧＨｚ−１０ＭＨｚ）までの間で掃引される。従って、この場合、信号ＳＬＯの周波数ｆＬＯは、（２ＧＨｚ−１０ＭＨｚ）に固定される。
【００２８】
信号ＳＬＯの周波数ｆＬＯが固定された後、被測定信号ＳＲＦとゲート信号ｂとの位相関係を調整する。具体的には、制御装置２２０の制御により、ゲート信号発生器２００は、信号ＳＩＦ２のポジティブ・エッジに応答して、周期的な２値パルス信号の生成を開始することにより、ゲート信号ｂを信号ＳＩＦ２に同期させる。図２に示すように、それまでのゲート信号ｂのタイミングを無視して、信号ＳＩＦ２のポジティブ・エッジに応答して、周期的な２値パルス信号の生成が新たに開始されている。なお、周期的な２値パルス信号のパラメータは、ＷｉＭａｘなどの規格に準拠した値または任意の値が事前に設定されている。本実施形態では、信号発生の開始直後に論理レベル・ハイ（Ｈ）が期間ＴＨだけ出現し、それに続けて論理レベル・ロー（Ｌ）が期間ＴＬだけ出現するように、パルス信号のパラメータが与えられているものとする。期間ＴＨは、信号ＳＩＦ２中のバーストの継続時間に等しく、（ＴＨ＋ＴＬ）は、信号ＳＩＦ２のバーストの繰り返し周期に等しい。ゲート信号発生器２００は、一旦同期すると、次に制御装置２２０によって制御されるまで、所与のパラメータに従って、２値パルスを繰り返し生成する。
【００２９】
最後に、被測定信号ＳＲＦを測定する。ゲート信号ｂが信号ＳＩＦ２に同期された後、制御装置２２０の制御により、掃引信号発生器２１０は、信号ｃのレベルを掃引し始める。そのレベル掃引は、被測定信号ＳＲＦをスペクトラム解析するために事前に指定された測定周波数範囲に対応するレベル範囲において実施される。すなわち、レベル掃引は、測定周波数範囲の一方の端に対応する掃引開始レベルｃｓｔａｒｔから、測定周波数範囲のもう一方の端に対応する掃引終了レベルｃｓｔｏｐまでの間で行われる。また、掃引信号発生器２１０の出力信号ｃのレベルは、前述の通り、ゲート信号ｂの論理レベルに応じて掃引される。従って、ゲート信号ｂの論理レベルがハイ（Ｈ）である間、信号ＳＬＯの周波数ｆＬＯが掃引され、且つ、スペクトラム解析結果ｍが出力装置１８０に反映される。このようにして、被測定信号ＳＲＦのバースト部分についてのスペクトラム解析結果が得られる。
【００３０】
より高精度な測定を実施するという観点では、被測定信号ＳＲＦとゲート信号ｂとの位相関係の調整は、少なくとも測定周波数範囲全体を一掃引するごとに、繰り返し実施されることが望ましい。そこで、本実施形態では、信号ｃのレベルが掃引終了レベルｃｓｔｏｐに到達するたびに、信号ｃのレベルの掃引開始レベルｃｓｔａｒｔからの新たな掃引が開始される前に、少なくとも１回、ゲート信号ｂの同期が行われる。第一の実施形態についての説明は、以上である。
【００３１】
次に、本発明の他の実施形態を、添付の図面を参照しながら、以下に説明する。ここで、図３を参照する。図３は、本発明の第二の実施形態であるスペクトラム・アナライザ２０の内部構成を示す図である。スペクトラム・アナライザ２０は、ゲート信号の同期の仕組みが、スペクトラム・アナライザ１０と異なる。図３において、図１と同一の要素については、同じ参照番号を付して、詳細な説明を省略する。まず、スペクトラム・アナライザ２０の内部構成について説明する。
【００３２】
スペクトラム・アナライザ２０は、ゲート信号発生器２００、掃引信号発生器２１０および制御装置２２０の代わりに、ゲート信号発生器２０５、掃引信号発生器２１５、制御装置２２５および遅延器２３０を備える。
【００３３】
ゲート信号発生器２０５は、周期的な２値パルス信号であるゲート信号ｖを生成する装置である。周期的な２値パルス信号のパラメータは、ＷｉＭａｘなどの規格に準拠した値または任意の値が事前に設定されている。本実施形態では、信号発生の開始直後に論理レベル・ハイ（Ｈ）が期間ＴＨだけ出現し、それに続けて論理レベル・ロー（Ｌ）が期間ＴＬだけ出現するように、パルス信号のパラメータが与えられているものとする。遅延器２３０は、ゲート信号ｖに遅延を付加する装置である。ゲート信号ｖが遅延された結果であるゲート信号ｗは、掃引信号発生器２１５へ供給される。掃引信号発生器２１５は、周波数掃引信号源１３０の出力信号ＳＬＯの周波数ｆＬＯを制御するための信号ｘを生成する装置である。掃引信号発生器２１５の出力信号ｘのレベルは、周波数掃引信号源１３０の出力信号ＳＬＯの周波数ｆＬＯが所定の周波数範囲を掃引するように、所定のレベル範囲を掃引する。つまり、掃引信号発生器２１５は、周波数掃引信号源１３０に対して制御装置として作用する。本実施形態では、出力信号ｘのレベルは、ゲート信号ｗの論理レベルがハイ（Ｈ）のときに掃引し、ゲート信号ｗの論理レベルがロー（Ｌ）のときに一定となるものとする。なお、信号ｘは、ディジタル信号でもアナログ信号でも良い。制御装置２２５は、スペクトラム・アナライザ２０の各構成要素を制御する装置である。図３において、制御装置２２５とスペクトラム・アナライザ２０の各構成要素との間の制御線の一部は、省略されている。
【００３４】
次に、スペクトラム・アナライザ２０において、バースト信号を測定する手順について、説明する。ここで、図３に加えて、図４を参照する。図４は、信号ＳＩＦ２と、信号ａと、信号ｖと、信号ｗと、信号ｘとについてのタイミング・チャート例を示す図である。図４において、タイミング・チャートの縦軸はレベルを表し、横軸は時間を表す。
【００３５】
始めに、信号ＳＩＦ２に含まれるバースト信号とゲート信号ｖとの位相を合わせる。具体的には、まず、制御装置２２５の制御により、周波数掃引信号源１３０の出力信号ＳＬＯの周波数掃引を停止する。このとき、信号ＳＬＯの周波数ｆＬＯは、被測定信号ＳＲＦの中心周波数に対応する周波数に固定される。また、掃引信号発生器２１５の出力信号ｘは、被測定信号ＳＲＦの中心周波数に対応するレベルｃｃｅｎｔｅｒに固定されている。なお、本実施形態では、被測定信号ＳＲＦの中心周波数は、被測定信号ＳＲＦをスペクトラム解析するために事前に指定された測定周波数範囲の中心周波数と同一とする。
【００３６】
信号ＳＬＯの周波数ｆＬＯが固定された後、被測定信号ＳＲＦとゲート信号ｗとの位相関係を調整する。具体的には、制御装置２２５の制御により、遅延器２３０は、ゲート信号ｖに遅延を付加することによりゲート信号ｗを信号ＳＩＦ２に同期させる。このとき、たとえば、出力信号ａおよびゲート信号ｖに基づいて、出力信号ａの位相とゲート信号ｗの位相とが一致するような遅延が決定され、決定された遅延がゲート信号ｖに付加される。遅延器２３０は、出力信号ａの位相とゲート信号ｗの位相とが一旦同期した後は、次に制御装置２２５によって制御されるまで、同じ遅延をゲート信号ｖに与え続ける。
【００３７】
最後に、被測定信号ＳＲＦを測定する。ゲート信号ｗが信号ＳＩＦ２に同期された後、制御装置２２５の制御により、掃引信号発生器２１５は、レベル掃引を開始する。そのレベル掃引は、被測定信号ＳＲＦをスペクトラム解析するために事前に指定された測定周波数範囲に対応するレベル範囲において実施される。すなわち、レベル掃引は、測定周波数範囲の一方の端に対応する掃引開始レベルｃｓｔａｒｔから、測定周波数範囲のもう一方の端に対応する掃引終了レベルｃｓｔｏｐまでの間で行われる。掃引信号発生器２１５の出力信号ｘのレベルは、ゲート信号ｗの論理レベルに応じて掃引される。従って、ゲート信号ｗの論理レベルがハイ（Ｈ）である間、信号ＳＬＯの周波数ｆＬＯが掃引され、且つ、スペクトラム解析結果ｍが出力装置１８０に反映される。このようにして、被測定信号ＳＲＦのバースト部分についてのスペクトラム解析結果が得られる。
【００３８】
より高精度な測定を実施するという観点では、被測定信号ＳＲＦとゲート信号ｗとの位相関係の調整は、少なくとも測定周波数範囲全体を一掃引するごとに、繰り返し実施されることが望ましい。そこで、本実施形態では、信号ｘのレベルが掃引終了レベルｃｓｔｏｐに到達するたびに、信号ｘのレベルの掃引開始レベルｃｓｔａｒｔからの新たな掃引が開始される前に、少なくとも１回、ゲート信号ｖに付加する遅延の決定が行われる。
【００３９】
第二の実施形態では、ゲート信号ｗと信号ＳＩＦ２との位相関係を調整できれば良い。従って、ゲート信号ｖに遅延を付加することに代えて、信号ＳＲＦ、信号ＳＲＦＦや信号ＳＩＦ２などの被測定信号に遅延を付加するようにしても良い。また、ゲート信号ｖおよび被測定信号の両方に遅延を付加するようにしても良い。第二の実施形態についての説明は、以上である。
【００４０】
さて、第一の実施形態および第二の実施形態は、以下のような変形が可能である。まず、第一の実施形態および第二の実施形態では、信号ＳＩＦ２のバースト部分の全体を測定するべく、パルス信号のパラメータとして、バーストの継続時間に等しい期間ＴＨが与えられている。第一の実施形態または第二の実施形態において、信号ＳＩＦ２のバースト部分の特定の一部を測定するために、論理レベル・ハイ（Ｈ）が継続する期間がＴＨより短くなるように、信号パラメータを与えることもできる。この場合、信号ｂまたは信号ｗの論理レベル・ハイ（Ｈ）の部分が当該特定の一部に対応するように、ゲート信号発生器２００における信号発生のタイミングや遅延器２３０において付加される遅延が調整される。もちろん、その場合にも、信号ＳＬＯの周波数掃引が停止した状態で検出された、バースト信号が存在する時間的な位置が基準となる。
【００４１】
また、第一の実施形態および第二の実施形態では、信号ＳＩＦ２中においてバースト信号が存在する時間的な位置を検出している。バースト信号の変調帯域をフィルタ１５０の帯域が包含する場合には、信号ＳＩＦ３や検波器１６０の出力信号に基づいて、バースト信号が存在する時間的な位置を検出することもできる。その場合、例えば、図１に示すスペクトラム・アナライザ１０は、図５に示すスペクトラム・アナライザ３０のように変形される。図５において、ゲート信号発生器２００に供給される信号ｄは、比較器２４０が検波器１６０の出力信号を所定レベルと比較することにより生成される。なお、この所定レベルは、スペクトラム・アナライザ３０の使用者によって任意に設定される。また、図１に示すタイミング検出器における検波方式と、検波器１６０の検波方式とが同一である場合、信号ｄは実質的に同一となる。バースト信号を測定する手順は、信号ａが信号ｄに置き換わること以外は、スペクトラム・アナライザ１０における手順と同様である。
【００４２】
さらに、第一の実施形態および第二の実施形態では、フィルタ１４０の通過帯域を被測定バースト信号ＳＲＦの帯域まで狭くすることができる。バーストのタイミング検出時に信号ＳＬＯの周波数ｆＬＯを被測定バースト信号ＳＲＦの中心周波数に対応する周波数で停止するので、フィルタ１４０の通過帯域を狭くしても、信号ＳＩＦ２のバースト波形は歪まない。これにより、信号ＳＩＦ２に含まれる雑音成分を抑制することができ、バーストタイミングの検出精度が高まる。
【００４３】
またさらに、上記の実施形態において、スペクトラム・アナライザ内の各構成要素は、ハードウェアとして実現されるだけでなく、プロセッサがソフトウェア・プログラムを実行することにより仮想的に実現されても良い。たとえば、被測定信号ＳＲＦをディジタル化するためのアナログ・ディジタル変換器とディジタル化された被測定信号ＳＲＦを処理するプロセッサを、図１に示すスペクトラム・アナライザ１０の全ての構成要素と置き換えることもできるであろう。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、ネットワーク・アナライザなどの他の掃引ヘテロダイン方式の測定装置において、バースト信号を測定する場合にも適用できる場合がある。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第一の実施態様であるスペクトラム・アナライザ１０の構成を示す図である。
【図２】スペクトラム・アナライザ１０内における信号のタイミング・チャートである。
【図３】本発明の第二の実施態様であるスペクトラム・アナライザ２０の構成を示す図である。
【図４】スペクトラム・アナライザ２０内における信号のタイミング・チャートである。
【図５】スペクトラム・アナライザ１０の変形例であるスペクトラム・アナライザ３０の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０，２０，３０ スペクトラム・アナライザ
１００ 入力端子
１１０，１４０，１５０ フィルタ
１２０ ミキサ
１３０ 周波数掃引信号源
１６０ 検波器
１７０ ビデオフィルタ
１８０ 出力装置
１９０ タイミング検出器
２００，２０５ ゲート信号発生器
２１０，２１５ 掃引信号発生器
２２０，２２５ 制御装置
２３０ 遅延器
２４０ 比較器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掃引ヘテロダイン方式の測定装置において、バースト信号を測定するための技術に関する。なお、掃引ヘテロダイン方式の測定装置は、入力される被測定信号を異なる周波数に変換し測定する装置であって、周波数変換のために用いられる局部信号の周波数が掃引されるものである。
【背景技術】
【０００２】
スペクトラム・アナライザのような掃引ヘテロダイン方式の測定装置で、バースト状の信号を測定する場合、そのバースト状の信号が存在する時間的な位置を知る必要がある。それは、バースト状の信号が存在する期間のみ、局部信号の周波数掃引および被測定信号の測定を行うためである。以下、バースト状の信号を単にバースト信号と称する。バースト信号が存在する時間的な位置を知るための従来の典型的な方法は、以下の３つである。
【０００３】
第一の方法は、測定装置の外部から、バースト信号が存在する時間的な位置を知らせる信号を測定装置に与える方法である（例えば、特許文献１、特許文献２および非特許文献１を参照。）。この場合、測定装置は、与えられた信号に同期して、局部信号の周波数掃引および周波数変換された被測定信号の測定を行う。例えば、外部信号が論理レベルＨ（ハイ）の時に周波数掃引と測定を行う、外部入力信号が論理レベルＬ（ロー）の時に周波数掃引と測定を停止する。
【０００４】
第二の方法は、バースト信号が繰り返している場合に、測定装置に繰り返し信号を生成させる方法である（例えば、特許文献３を参照）。この場合、測定装置は、自身が生成した繰り返し信号に同期して、局部信号の周波数掃引および周波数変換された被測定信号の測定を行う。
【０００５】
第三の方法は、被測定信号に基づいて測定装置に、単一周波数を有するバースト信号が存在する時間的な位置を検出させる方法である（特許文献４を参照。）。より詳細に説明すると、測定装置は、入力された被測定信号を周波数変換し、分解能帯域幅を決定するＩＦフィルタで周波数変換結果を濾波し、濾波結果を包絡線検波し、最後に検波結果に波形整形を施す。これにより、バースト信号が存在する時間的な位置を示す矩形波信号が得られる。測定装置は、その矩形波信号に同期して、局部信号の周波数掃引および周波数変換された被測定信号の測定を行う。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−６０８０９号公報（第３頁、図１）
【特許文献２】実開平６−３４２０２２号公報（第２〜３頁、図２）
【特許文献３】実開平４−１０６７７１号公報（図１、図２）
【特許文献４】実開平７−１４３８９号公報（図１、図２、図３）
【非特許文献１】”オペレーティング・サービス・ガイド アジレント・テクノロジーズ８５９０２Ａ バースト・キャリア・トリガ／ＲＦプリアンプ（Operating and Service Guide Agilent technologies 85902A Burst Carrier Trigger and RF Preamplifier）”，米国，アジレント・テクノロジーズ・インク（Agilent technologies, Inc.），２０００年１月，ｐ．３６−３７
【非特許文献２】Ｒ．Ａ．ウィッテ（Robert A. Witte）著，小畑喜一 監訳竹田輝夫、荒井信隆 訳，”スペクトラム／ネットワーク・アナライザ：理論と計測（Spectrum and Network Measurements）”，初版，株式会社トッパン，１９９３年１１月２５日，ｐ．９６−９９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、第一の方法は、被測定信号を出力する装置から、バースト信号が存在する時間的な位置を知らせる信号が提供されない場合、採用できない。また、第二の方法は、測定装置が生成する繰り返し信号の位相とバースト信号の位相とを一致させるために、それらの位相を手動で調整することを要するか、位相を調整させるための外部信号を測定装置に入力することを要する。また、測定装置が生成する繰り返し信号の周波数とバースト信号の周波数とに差がある場合、同期状態が短時間しか維持されない。さらに、第三の方法は、バースト状の変調信号に適さない。なお、変調信号とは変調された信号をいう。変調信号は、単一周波数信号よりも広い帯域幅を占有する。その変調信号が占有する帯域が、分解能帯域幅を決定するＩＦフィルタの帯域内にない場合、ＩＦフィルタを通過した変調信号は歪む。その結果、上記の矩形波信号は、バースト信号が存在する時間的な位置を正確に表さなくなる。
【０００８】
そこで、本発明は、掃引ヘテロダイン方式の測定装置において、被測定信号以外の信号の入力も手動の位相調整もなしに、バースト状の変調信号を測定するための技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本第一の発明は、周波数掃引信号源と乗算器とを具備する掃引ヘテロダイン方式の周波数変換器を有する測定装置において、被測定バースト信号と前記測定装置内で生成される周期的パルス信号との位相関係を調整する方法であって、前記周波数掃引信号源の出力信号の周波数を停止する第一のステップと、前記周波数変換器により周波数変換された前記被測定バースト信号のタイミングを検出する第二のステップと、前記検出されたタイミングを用いて、前記パルス信号と前記被測定バースト信号との位相関係を調整する第三のステップとを含むことを特徴とするものである。
【００１０】
本第二の発明は、本第一の発明の方法において、前記第三のステップが、前記検出されたタイミングに応答して前記パルス信号の生成を開始するステップを含むことを特徴とするものである。
【００１１】
本第三の発明は、本第一の発明の方法において、前記第三のステップが、前記検出されたタイミングと前記パルス信号との時間差に応じて、前記パルス信号または前記被測定バースト信号または前記変換された前記被測定バースト信号に遅延を与えるステップを含むことを特徴とするものである。
【００１２】
本第四の発明は、本第一の発明、本第二の発明、または本第三の発明のいずれかの方法において、前記第一のステップが、前記周波数掃引信号源の出力信号の周波数を、前記被測定バースト信号の中心周波数に対応する周波数で停止するステップを含むことを特徴とするものである。
【００１３】
本第五の発明は、本第一の発明、本第二の発明、本第三の発明、または本第四の発明のいずれかの方法において、前記第三のステップが、測定周波数範囲の一掃引ごとに実施されることを特徴とするものである。
【００１４】
本第六の発明は、周波数掃引信号源と乗算器とを具備する掃引ヘテロダイン方式の周波数変換器を有する測定装置であって、前記周波数掃引信号源の出力信号の周波数を停止した状態で、前記周波数変換器により周波数変換された被測定バースト信号のタイミングを検出する手段と、周期的パルス信号を発生する手段と、前記検出されたタイミングを用いて、前記パルス信号と前記被測定バースト信号との位相関係を調整する手段と、前記位相関係が調整されたパルス信号を用いて、前記周波数掃引信号源の出力信号の周波数を掃引する手段を備えることを特徴とするものである。
【００１５】
本第七の発明は、本第六の発明の方法において、前記位相関係調整手段が、前記検出されたタイミングに応答して、前記パルス信号発生手段に前記パルス信号の生成を開始させることにより、前記位相関係を調整することを特徴とするものである。
【００１６】
本第八の発明は、本第六の発明において、前記位相関係調整手段が、前記パルス信号と前記検出されたタイミングとの時間差に応じて、前記パルス信号または前記被測定バースト信号または前記変換された前記被測定バースト信号に遅延を与えることにより、前記位相関係を調整することを特徴とするものである。
【００１７】
本第九の発明は、本第六の発明、本第七の発明、または本第八の発明のいずれかの方法において、前記タイミング検出手段が、前記周波数掃引信号源の出力信号の周波数を、前記被測定バースト信号の中心周波数に対応する周波数で停止した状態で、周波数変換された被測定バースト信号のタイミングを検出することを特徴とするものである。
【００１８】
本第十の発明は、本第六の発明、本第七の発明、本第八の発明、または本第九の発明のいずれかの方法において、前記位相関係調整手段が、測定周波数範囲の一掃引ごとに前記位相関係を調整することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、掃引ヘテロダイン方式の測定装置において、被測定信号以外の信号の入力も手動の位相調整もなしに、バースト状の変調信号中の任意の部分を、従来に比べて正確に捉えて測定できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施の形態を、添付の図面を参照しながら、以下に説明する。ここで、図１を参照する。図１は、本発明の第一の実施形態であるスペクトラム・アナライザ１０の内部構成を示す図である。まず、スペクトラム・アナライザ１０の内部構成について説明する。
【００２１】
図１において、スペクトラム・アナライザ１０は、入力端子１００と、フィルタ１１０と、ミキサ１２０と、周波数掃引信号源１３０と、フィルタ１４０と、フィルタ１５０と、検波器１６０と、ビデオフィルタ１７０と、出力装置１８０と、タイミング検出器１９０と、ゲート信号発生器２００と、掃引信号発生器２１０と、制御装置２２０とを備える。
【００２２】
入力端子１００は、被測定信号ＳＲＦを受信する端子である。本形態では、被測定信号ＳＲＦとして、バースト状の変調信号を受信するものとする。フィルタ１１０は、ローパスフィルタまたはバンドパスフィルタからなり、少なくともイメージ・フィルタとして作用する。フィルタ１１０は、被測定信号ＳＲＦを濾波し、濾波結果ＳＲＦＦを出力する。ミキサ１２０は、乗算器として作用する。ミキサ１２０は、フィルタ１１０の出力信号ＳＲＦＦと、周波数掃引信号源１３０の出力信号ＳＬＯとを乗じ、乗算結果ＳＩＦ１を出力する。乗算結果ＳＩＦ１には、信号ＳＲＦＦと信号ＳＬＯとの和周波数成分および差周波数成分が含まれている。フィルタ１４０は、それらの一方の周波数成分を通過させ、もう一方の周波数成分を遮断するフィルタである。本明細書において、フィルタ１４０は、差周波数成分を通過させ且つ和周波数成分を遮断するローパスフィルタまたはバンドパスフィルタとする。従って、ミキサ１２０と周波数掃引信号源１３０とフィルタ１４０との組は、ダウンコンバータとして作用する。
【００２３】
フィルタ１５０は、スペクトラム・アナライザ１０の周波数分解能を決定するフィルタである。以下、周波数分解能を決定するフィルタを、分解能帯域幅フィルタと称する。なお、フィルタ１４０およびフィルタ１５０は、ＩＦフィルタとも称される。フィルタ１５０の出力信号ＳＩＦ３は、検波器１６０により検波され、さらにビデオフィルタ１７０により時間的に平均化され、出力装置１８０へ供給される。周知のとおり、ビデオフィルタ１７０の出力信号ｍは、被測定信号ＳＲＦをスペクトラム解析した結果を表している。被測定信号ＳＲＦの出力装置１８０は、測定結果ｍを出力する装置である。出力装置１８０は、例えば、ディスプレイ、プリンタ、または、ネットワークなどである。なお、出力装置１８０に代えて、または、出力装置１８０に加えて、測定結果ｍを保持するための記憶装置（不図示）が備えられても良い。また、必要に応じて、検波器１６０の前または後に、対数増幅回路（不図示）を挿入することもできる。
【００２４】
タイミング検出器１９０は、フィルタ１４０の出力信号ＳＩＦ２から、バースト信号が存在する時間的な位置を検出する装置である。タイミング検出器１９０は、フィルタ１４０の出力信号ＳＩＦ２を包絡線検波し、検波結果を所定レベルと比較することにより、バースト信号が存在する時間的な位置を示す信号ａを生成する。なお、この所定レベルは、スペクトラム・アナライザ１０の使用者によって任意に設定される。さて、生成された信号ａは、タイミング検出器１９０からゲート信号発生器２００へ供給される。本明細書では、タイミング検出器１９０において、２値信号が生成され出力されるものとする。また、その２値信号の論理レベルは、バースト信号が存在するときハイ（Ｈ）であり、バースト信号が存在しないときロー（Ｌ）であるものとする。なお、タイミング検出器１９０における検波方式は、その検波結果によりフィルタ１４０の出力信号ＳＩＦ２の電力レベル変化が認識できるものであれば、他の検波方式であっても良い。例えば、実効値検波などが採用しうる。また、バースト信号が存在する時間的な位置を示すために、論理レベルに代えてエッジを用いても良い。
【００２５】
ゲート信号発生器２００は、信号ａに応じて、周期的な２値パルス信号であるゲート信号ｂを生成する装置である。掃引信号発生器２１０は、周波数掃引信号源１３０の出力信号ＳＬＯの周波数ｆＬＯを制御するための信号ｃを生成する装置である。つまり、掃引信号発生器２１０は、周波数掃引信号源１３０に対して制御装置として作用する。周波数掃引信号源１３０は、入力信号のレベルに応じて、出力信号ＳＬＯの周波数を変える。本明細書では、周波数掃引信号源１３０への入力信号レベルが大きくなるにつれて周波数ｆＬＯが高くなり、同入力信号レベルが小さくなるにつれて周波数ｆＬＯが低くなるものとする。掃引信号発生器２１０の出力信号ｃのレベルは、周波数ｆＬＯが所定の周波数範囲を掃引するように、所定のレベル範囲を掃引する。本実施形態では、出力信号ｃのレベルは、ゲート信号ｂの論理レベルがハイ（Ｈ）のときに掃引し、ゲート信号ｂの論理レベルがロー（Ｌ）のときに一定となるものとする。つまり、ゲート信号ｂの論理レベルがハイ（Ｈ）のときに周波数ｆＬＯも掃引し、ゲート信号ｂの論理レベルがロー（Ｌ）のときに周波数ｆＬＯも一定となる。なお、信号ｃは、ディジタル信号でもアナログ信号でも良い。制御装置２２０は、スペクトラム・アナライザ１０の各構成要素を制御する装置である。図１において、制御装置２２０とスペクトラム・アナライザ１０の各構成要素との間の制御線の一部は、省略されている。
【００２６】
次に、スペクトラム・アナライザ１０において、バースト信号を測定する手順について、説明する。ここで、図１に加えて、図２を参照する。図２は、信号ＳＩＦ２と、信号ａと、信号ｂと、信号ｃとについてのタイミング・チャート例を示す図である。図２において、タイミング・チャートの縦軸はレベルを表し、横軸は時間を表す。
【００２７】
始めに、信号ＳＩＦ２に含まれるバースト信号とゲート信号ｂとの位相を合わせる。具体的には、まず、制御装置２２０の制御により、周波数掃引信号源１３０の出力信号ＳＬＯの周波数掃引を停止する。このとき、信号ＳＬＯの周波数ｆＬＯは、被測定信号ＳＲＦの中心周波数に対応する周波数に固定される。また、掃引信号発生器２１０の出力信号ｃは、被測定信号ＳＲＦの中心周波数に対応するレベルｃｃｅｎｔｅｒに固定されている。なお、本実施形態では、被測定信号ＳＲＦの中心周波数は、被測定信号ＳＲＦをスペクトラム解析するために事前に指定された測定周波数範囲の中心周波数と同一とする。例えば、スペクトラム・アナライザ１０の測定周波数範囲が１ＧＨｚから３ＧＨｚまでの間であり、フィルタ１５０の中心周波数が１０ＭＨｚである場合には、信号ＳＬＯの周波数ｆＬＯは、（１ＧＨｚ−１０ＭＨｚ）から（３ＧＨｚ−１０ＭＨｚ）までの間で掃引される。従って、この場合、信号ＳＬＯの周波数ｆＬＯは、（２ＧＨｚ−１０ＭＨｚ）に固定される。
【００２８】
信号ＳＬＯの周波数ｆＬＯが固定された後、被測定信号ＳＲＦとゲート信号ｂとの位相関係を調整する。具体的には、制御装置２２０の制御により、ゲート信号発生器２００は、信号ＳＩＦ２のポジティブ・エッジに応答して、周期的な２値パルス信号の生成を開始することにより、ゲート信号ｂを信号ＳＩＦ２に同期させる。図２に示すように、それまでのゲート信号ｂのタイミングを無視して、信号ＳＩＦ２のポジティブ・エッジに応答して、周期的な２値パルス信号の生成が新たに開始されている。なお、周期的な２値パルス信号のパラメータは、ＷｉＭａｘなどの規格に準拠した値または任意の値が事前に設定されている。本実施形態では、信号発生の開始直後に論理レベル・ハイ（Ｈ）が期間ＴＨだけ出現し、それに続けて論理レベル・ロー（Ｌ）が期間ＴＬだけ出現するように、パルス信号のパラメータが与えられているものとする。期間ＴＨは、信号ＳＩＦ２中のバーストの継続時間に等しく、（ＴＨ＋ＴＬ）は、信号ＳＩＦ２のバーストの繰り返し周期に等しい。ゲート信号発生器２００は、一旦同期すると、次に制御装置２２０によって制御されるまで、所与のパラメータに従って、２値パルスを繰り返し生成する。
【００２９】
最後に、被測定信号ＳＲＦを測定する。ゲート信号ｂが信号ＳＩＦ２に同期された後、制御装置２２０の制御により、掃引信号発生器２１０は、信号ｃのレベルを掃引し始める。そのレベル掃引は、被測定信号ＳＲＦをスペクトラム解析するために事前に指定された測定周波数範囲に対応するレベル範囲において実施される。すなわち、レベル掃引は、測定周波数範囲の一方の端に対応する掃引開始レベルｃｓｔａｒｔから、測定周波数範囲のもう一方の端に対応する掃引終了レベルｃｓｔｏｐまでの間で行われる。また、掃引信号発生器２１０の出力信号ｃのレベルは、前述の通り、ゲート信号ｂの論理レベルに応じて掃引される。従って、ゲート信号ｂの論理レベルがハイ（Ｈ）である間、信号ＳＬＯの周波数ｆＬＯが掃引され、且つ、スペクトラム解析結果ｍが出力装置１８０に反映される。このようにして、被測定信号ＳＲＦのバースト部分についてのスペクトラム解析結果が得られる。
【００３０】
より高精度な測定を実施するという観点では、被測定信号ＳＲＦとゲート信号ｂとの位相関係の調整は、少なくとも測定周波数範囲全体を一掃引するごとに、繰り返し実施されることが望ましい。そこで、本実施形態では、信号ｃのレベルが掃引終了レベルｃｓｔｏｐに到達するたびに、信号ｃのレベルの掃引開始レベルｃｓｔａｒｔからの新たな掃引が開始される前に、少なくとも１回、ゲート信号ｂの同期が行われる。第一の実施形態についての説明は、以上である。
【００３１】
次に、本発明の他の実施形態を、添付の図面を参照しながら、以下に説明する。ここで、図３を参照する。図３は、本発明の第二の実施形態であるスペクトラム・アナライザ２０の内部構成を示す図である。スペクトラム・アナライザ２０は、ゲート信号の同期の仕組みが、スペクトラム・アナライザ１０と異なる。図３において、図１と同一の要素については、同じ参照番号を付して、詳細な説明を省略する。まず、スペクトラム・アナライザ２０の内部構成について説明する。
【００３２】
スペクトラム・アナライザ２０は、ゲート信号発生器２００、掃引信号発生器２１０および制御装置２２０の代わりに、ゲート信号発生器２０５、掃引信号発生器２１５、制御装置２２５および遅延器２３０を備える。
【００３３】
ゲート信号発生器２０５は、周期的な２値パルス信号であるゲート信号ｖを生成する装置である。周期的な２値パルス信号のパラメータは、ＷｉＭａｘなどの規格に準拠した値または任意の値が事前に設定されている。本実施形態では、信号発生の開始直後に論理レベル・ハイ（Ｈ）が期間ＴＨだけ出現し、それに続けて論理レベル・ロー（Ｌ）が期間ＴＬだけ出現するように、パルス信号のパラメータが与えられているものとする。遅延器２３０は、ゲート信号ｖに遅延を付加する装置である。ゲート信号ｖが遅延された結果であるゲート信号ｗは、掃引信号発生器２１５へ供給される。掃引信号発生器２１５は、周波数掃引信号源１３０の出力信号ＳＬＯの周波数ｆＬＯを制御するための信号ｘを生成する装置である。掃引信号発生器２１５の出力信号ｘのレベルは、周波数掃引信号源１３０の出力信号ＳＬＯの周波数ｆＬＯが所定の周波数範囲を掃引するように、所定のレベル範囲を掃引する。つまり、掃引信号発生器２１５は、周波数掃引信号源１３０に対して制御装置として作用する。本実施形態では、出力信号ｘのレベルは、ゲート信号ｗの論理レベルがハイ（Ｈ）のときに掃引し、ゲート信号ｗの論理レベルがロー（Ｌ）のときに一定となるものとする。なお、信号ｘは、ディジタル信号でもアナログ信号でも良い。制御装置２２５は、スペクトラム・アナライザ２０の各構成要素を制御する装置である。図３において、制御装置２２５とスペクトラム・アナライザ２０の各構成要素との間の制御線の一部は、省略されている。
【００３４】
次に、スペクトラム・アナライザ２０において、バースト信号を測定する手順について、説明する。ここで、図３に加えて、図４を参照する。図４は、信号ＳＩＦ２と、信号ａと、信号ｖと、信号ｗと、信号ｘとについてのタイミング・チャート例を示す図である。図４において、タイミング・チャートの縦軸はレベルを表し、横軸は時間を表す。
【００３５】
始めに、信号ＳＩＦ２に含まれるバースト信号とゲート信号ｖとの位相を合わせる。具体的には、まず、制御装置２２５の制御により、周波数掃引信号源１３０の出力信号ＳＬＯの周波数掃引を停止する。このとき、信号ＳＬＯの周波数ｆＬＯは、被測定信号ＳＲＦの中心周波数に対応する周波数に固定される。また、掃引信号発生器２１５の出力信号ｘは、被測定信号ＳＲＦの中心周波数に対応するレベルｃｃｅｎｔｅｒに固定されている。なお、本実施形態では、被測定信号ＳＲＦの中心周波数は、被測定信号ＳＲＦをスペクトラム解析するために事前に指定された測定周波数範囲の中心周波数と同一とする。
【００３６】
信号ＳＬＯの周波数ｆＬＯが固定された後、被測定信号ＳＲＦとゲート信号ｗとの位相関係を調整する。具体的には、制御装置２２５の制御により、遅延器２３０は、ゲート信号ｖに遅延を付加することによりゲート信号ｗを信号ＳＩＦ２に同期させる。このとき、たとえば、出力信号ａおよびゲート信号ｖに基づいて、出力信号ａの位相とゲート信号ｗの位相とが一致するような遅延が決定され、決定された遅延がゲート信号ｖに付加される。遅延器２３０は、出力信号ａの位相とゲート信号ｗの位相とが一旦同期した後は、次に制御装置２２５によって制御されるまで、同じ遅延をゲート信号ｖに与え続ける。
【００３７】
最後に、被測定信号ＳＲＦを測定する。ゲート信号ｗが信号ＳＩＦ２に同期された後、制御装置２２５の制御により、掃引信号発生器２１５は、レベル掃引を開始する。そのレベル掃引は、被測定信号ＳＲＦをスペクトラム解析するために事前に指定された測定周波数範囲に対応するレベル範囲において実施される。すなわち、レベル掃引は、測定周波数範囲の一方の端に対応する掃引開始レベルｃｓｔａｒｔから、測定周波数範囲のもう一方の端に対応する掃引終了レベルｃｓｔｏｐまでの間で行われる。掃引信号発生器２１５の出力信号ｘのレベルは、ゲート信号ｗの論理レベルに応じて掃引される。従って、ゲート信号ｗの論理レベルがハイ（Ｈ）である間、信号ＳＬＯの周波数ｆＬＯが掃引され、且つ、スペクトラム解析結果ｍが出力装置１８０に反映される。このようにして、被測定信号ＳＲＦのバースト部分についてのスペクトラム解析結果が得られる。
【００３８】
より高精度な測定を実施するという観点では、被測定信号ＳＲＦとゲート信号ｗとの位相関係の調整は、少なくとも測定周波数範囲全体を一掃引するごとに、繰り返し実施されることが望ましい。そこで、本実施形態では、信号ｘのレベルが掃引終了レベルｃｓｔｏｐに到達するたびに、信号ｘのレベルの掃引開始レベルｃｓｔａｒｔからの新たな掃引が開始される前に、少なくとも１回、ゲート信号ｖに付加する遅延の決定が行われる。
【００３９】
第二の実施形態では、ゲート信号ｗと信号ＳＩＦ２との位相関係を調整できれば良い。従って、ゲート信号ｖに遅延を付加することに代えて、信号ＳＲＦ、信号ＳＲＦＦや信号ＳＩＦ２などの被測定信号に遅延を付加するようにしても良い。また、ゲート信号ｖおよび被測定信号の両方に遅延を付加するようにしても良い。第二の実施形態についての説明は、以上である。
【００４０】
さて、第一の実施形態および第二の実施形態は、以下のような変形が可能である。まず、第一の実施形態および第二の実施形態では、信号ＳＩＦ２のバースト部分の全体を測定するべく、パルス信号のパラメータとして、バーストの継続時間に等しい期間ＴＨが与えられている。第一の実施形態または第二の実施形態において、信号ＳＩＦ２のバースト部分の特定の一部を測定するために、論理レベル・ハイ（Ｈ）が継続する期間がＴＨより短くなるように、信号パラメータを与えることもできる。この場合、信号ｂまたは信号ｗの論理レベル・ハイ（Ｈ）の部分が当該特定の一部に対応するように、ゲート信号発生器２００における信号発生のタイミングや遅延器２３０において付加される遅延が調整される。もちろん、その場合にも、信号ＳＬＯの周波数掃引が停止した状態で検出された、バースト信号が存在する時間的な位置が基準となる。
【００４１】
また、第一の実施形態および第二の実施形態では、信号ＳＩＦ２中においてバースト信号が存在する時間的な位置を検出している。バースト信号の変調帯域をフィルタ１５０の帯域が包含する場合には、信号ＳＩＦ３や検波器１６０の出力信号に基づいて、バースト信号が存在する時間的な位置を検出することもできる。その場合、例えば、図１に示すスペクトラム・アナライザ１０は、図５に示すスペクトラム・アナライザ３０のように変形される。図５において、ゲート信号発生器２００に供給される信号ｄは、比較器２４０が検波器１６０の出力信号を所定レベルと比較することにより生成される。なお、この所定レベルは、スペクトラム・アナライザ３０の使用者によって任意に設定される。また、図１に示すタイミング検出器における検波方式と、検波器１６０の検波方式とが同一である場合、信号ｄは実質的に同一となる。バースト信号を測定する手順は、信号ａが信号ｄに置き換わること以外は、スペクトラム・アナライザ１０における手順と同様である。
【００４２】
さらに、第一の実施形態および第二の実施形態では、フィルタ１４０の通過帯域を被測定バースト信号ＳＲＦの帯域まで狭くすることができる。バーストのタイミング検出時に信号ＳＬＯの周波数ｆＬＯを被測定バースト信号ＳＲＦの中心周波数に対応する周波数で停止するので、フィルタ１４０の通過帯域を狭くしても、信号ＳＩＦ２のバースト波形は歪まない。これにより、信号ＳＩＦ２に含まれる雑音成分を抑制することができ、バーストタイミングの検出精度が高まる。
【００４３】
またさらに、上記の実施形態において、スペクトラム・アナライザ内の各構成要素は、ハードウェアとして実現されるだけでなく、プロセッサがソフトウェア・プログラムを実行することにより仮想的に実現されても良い。たとえば、被測定信号ＳＲＦをディジタル化するためのアナログ・ディジタル変換器とディジタル化された被測定信号ＳＲＦを処理するプロセッサを、図１に示すスペクトラム・アナライザ１０の全ての構成要素と置き換えることもできるであろう。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、ネットワーク・アナライザなどの他の掃引ヘテロダイン方式の測定装置において、バースト信号を測定する場合にも適用できる場合がある。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第一の実施態様であるスペクトラム・アナライザ１０の構成を示す図である。
【図２】スペクトラム・アナライザ１０内における信号のタイミング・チャートである。
【図３】本発明の第二の実施態様であるスペクトラム・アナライザ２０の構成を示す図である。
【図４】スペクトラム・アナライザ２０内における信号のタイミング・チャートである。
【図５】スペクトラム・アナライザ１０の変形例であるスペクトラム・アナライザ３０の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０，２０，３０ スペクトラム・アナライザ
１００ 入力端子
１１０，１４０，１５０ フィルタ
１２０ ミキサ
１３０ 周波数掃引信号源
１６０ 検波器
１７０ ビデオフィルタ
１８０ 出力装置
１９０ タイミング検出器
２００，２０５ ゲート信号発生器
２１０，２１５ 掃引信号発生器
２２０，２２５ 制御装置
２３０ 遅延器
２４０ 比較器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数掃引信号源と乗算器とを具備する掃引ヘテロダイン方式の周波数変換器を有する測定装置において、被測定バースト信号と前記測定装置内で生成される周期的パルス信号との位相関係を調整する方法であって、
前記周波数掃引信号源の出力信号の周波数を停止する第一のステップと、
前記周波数変換器により周波数変換された前記被測定バースト信号のタイミングを検出する第二のステップと、
前記検出されたタイミングを用いて、前記パルス信号と前記被測定バースト信号との位相関係を調整する第三のステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第三のステップが、前記検出されたタイミングに応答して前記パルス信号の生成を開始するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第三のステップが、前記検出されたタイミングと前記パルス信号との時間差に応じて、前記パルス信号または前記被測定バースト信号または前記変換された前記被測定バースト信号に遅延を与えるステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第一のステップが、前記周波数掃引信号源の出力信号の周波数を、前記被測定バースト信号の中心周波数に対応する周波数で停止するステップを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記第三のステップが、測定周波数範囲の一掃引ごとに実施されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
周波数掃引信号源と乗算器とを具備する掃引ヘテロダイン方式の周波数変換器を有する測定装置であって、
前記周波数掃引信号源の出力信号の周波数を停止した状態で、前記周波数変換器により周波数変換された被測定バースト信号のタイミングを検出する手段と、
周期的パルス信号を発生する手段と、
前記検出されたタイミングを用いて、前記パルス信号と前記被測定バースト信号との位相関係を調整する手段と、
前記位相関係が調整されたパルス信号を用いて、前記周波数掃引信号源の出力信号の周波数を掃引する手段と、
を備えることを特徴とする測定装置。
【請求項７】
前記位相関係調整手段が、前記検出されたタイミングに応答して、前記パルス信号発生手段に前記パルス信号の生成を開始させることにより、前記位相関係を調整することを特徴とする請求項６に記載の測定装置。
【請求項８】
前記位相関係調整手段が、前記パルス信号と前記検出されたタイミングとの時間差に応じて、前記パルス信号または前記被測定バースト信号または前記変換された前記被測定バースト信号に遅延を与えることにより、前記位相関係を調整することを特徴とする請求項６に記載の測定装置。
【請求項９】
前記タイミング検出手段が、前記周波数掃引信号源の出力信号の周波数を、前記被測定バースト信号の中心周波数に対応する周波数で停止した状態で、周波数変換された被測定バースト信号のタイミングを検出することを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれかに記載の測定装置。
【請求項１０】
前記位相関係調整手段が、測定周波数範囲の一掃引ごとに前記位相関係を調整することを特徴とする請求項６乃至請求項９のいずれかに記載の測定装置。
【請求項１】
周波数掃引信号源と乗算器とを具備する掃引ヘテロダイン方式の周波数変換器を有する測定装置において、被測定バースト信号と前記測定装置内で生成される周期的パルス信号との位相関係を調整する方法であって、
前記周波数掃引信号源の出力信号の周波数を停止する第一のステップと、
前記周波数変換器により周波数変換された前記被測定バースト信号のタイミングを検出する第二のステップと、
前記検出されたタイミングを用いて、前記パルス信号と前記被測定バースト信号との位相関係を調整する第三のステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第三のステップが、前記検出されたタイミングに応答して前記パルス信号の生成を開始するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第三のステップが、前記検出されたタイミングと前記パルス信号との時間差に応じて、前記パルス信号または前記被測定バースト信号または前記変換された前記被測定バースト信号に遅延を与えるステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第一のステップが、前記周波数掃引信号源の出力信号の周波数を、前記被測定バースト信号の中心周波数に対応する周波数で停止するステップを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記第三のステップが、測定周波数範囲の一掃引ごとに実施されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
周波数掃引信号源と乗算器とを具備する掃引ヘテロダイン方式の周波数変換器を有する測定装置であって、
前記周波数掃引信号源の出力信号の周波数を停止した状態で、前記周波数変換器により周波数変換された被測定バースト信号のタイミングを検出する手段と、
周期的パルス信号を発生する手段と、
前記検出されたタイミングを用いて、前記パルス信号と前記被測定バースト信号との位相関係を調整する手段と、
前記位相関係が調整されたパルス信号を用いて、前記周波数掃引信号源の出力信号の周波数を掃引する手段と、
を備えることを特徴とする測定装置。
【請求項７】
前記位相関係調整手段が、前記検出されたタイミングに応答して、前記パルス信号発生手段に前記パルス信号の生成を開始させることにより、前記位相関係を調整することを特徴とする請求項６に記載の測定装置。
【請求項８】
前記位相関係調整手段が、前記パルス信号と前記検出されたタイミングとの時間差に応じて、前記パルス信号または前記被測定バースト信号または前記変換された前記被測定バースト信号に遅延を与えることにより、前記位相関係を調整することを特徴とする請求項６に記載の測定装置。
【請求項９】
前記タイミング検出手段が、前記周波数掃引信号源の出力信号の周波数を、前記被測定バースト信号の中心周波数に対応する周波数で停止した状態で、周波数変換された被測定バースト信号のタイミングを検出することを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれかに記載の測定装置。
【請求項１０】
前記位相関係調整手段が、測定周波数範囲の一掃引ごとに前記位相関係を調整することを特徴とする請求項６乃至請求項９のいずれかに記載の測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−３０９６８２（Ｐ２００８−３０９６８２Ａ）
【公開日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１５８５４９（Ｐ２００７−１５８５４９）
【出願日】平成１９年６月１５日（２００７．６．１５）
【出願人】（３９９１１７１２１）アジレント・テクノロジーズ・インク (710)
【氏名又は名称原語表記】ＡＧＩＬＥＮＴ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ， ＩＮＣ．
【公開日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月１５日（２００７．６．１５）
【出願人】（３９９１１７１２１）アジレント・テクノロジーズ・インク (710)
【氏名又は名称原語表記】ＡＧＩＬＥＮＴ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ， ＩＮＣ．
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