JP6943667B2 - NMR measuring device and reflected wave monitoring method - Google Patents
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Description
本発明はNMR測定装置に関し、特に、検出回路から戻って来る反射波のモニタリングに関する。 The present invention relates to an NMR measuring device, and more particularly to monitoring reflected waves returning from a detection circuit.
NMR(核磁気共鳴)は、静磁場中におかれた原子核がその原子核固有の周波数をもった電磁波と相互作用する現象である。その現象を観測して原子レベルで試料を解析するための装置がNMR測定装置である。NMR測定装置は、有機化合物(例えば薬品、農薬)、高分子材料(例えばビニール、ポリエチレン)、生体物質(例えば、核酸、タンパク質)等の分析において活用されている。NMR測定装置を利用すれば、例えば、分子構造を解明することが可能である。 NMR (nuclear magnetic resonance) is a phenomenon in which an atomic nucleus placed in a static magnetic field interacts with an electromagnetic wave having a frequency peculiar to the atomic nucleus. An NMR measuring device is a device for observing the phenomenon and analyzing a sample at the atomic level. The NMR measuring device is utilized in the analysis of organic compounds (for example, chemicals, pesticides), polymer materials (for example, vinyl, polyethylene), biological substances (for example, nucleic acids, proteins) and the like. By using an NMR measuring device, for example, it is possible to elucidate the molecular structure.
NMR測定に先立って、NMR測定プローブ(検出器)内の検出回路が手動で又は自動的に調整される。すなわち、チューニングが実施される。ここで、チューニングは広義の概念であり、すなわち、チューニングの概念には、特定周波数に対して検出回路の共振周波数を合わせる同調(狭義のチューニング)と、伝送路の出力インピーダンスに対して検出回路の入力インピーダンスを合わせる整合(マッチング)と、が含まれる。一般に、検出回路には、同調用可変コンデンサ及び整合用可変コンデンサが設けられ、それらを操作、調整することによって最良のチューニング状態が形成される。その上でNMR測定が実施される。 Prior to the NMR measurement, the detection circuit in the NMR measurement probe (detector) is adjusted manually or automatically. That is, tuning is performed. Here, tuning is a concept in a broad sense, that is, the concept of tuning includes tuning that matches the resonance frequency of the detection circuit with respect to a specific frequency (tuning in a narrow sense) and tuning of the detection circuit with respect to the output impedance of the transmission line. Matching to match the input impedance and is included. Generally, the detection circuit is provided with a tuning variable capacitor and a matching variable capacitor, and the best tuning state is formed by operating and adjusting them. Then the NMR measurement is carried out.
チューニングに際しては、検出回路から戻って来る反射波を検出してその反射波のレベルを演算する反射波モニタリングユニットが利用される。それは、一般に、NMR測定装置の一部を構成する。反射波モニタリングユニットは、反射波のレベルを数値として又はグラフとして表示する機能を備えており、また、自動的にチューニングを行うオートチューナー(特許文献1を参照)に対して反射波レベルを示す信号を出力する機能を備えている。グラフ表示に際しては、送信信号の周波数が掃引され、個々の周波数ごとに反射波のレベルが観測される。それらをプロットすることによりグラフ(周波数特性)が生成される。 At the time of tuning, a reflected wave monitoring unit that detects the reflected wave returning from the detection circuit and calculates the level of the reflected wave is used. It generally forms part of an NMR measuring device. The reflected wave monitoring unit has a function of displaying the reflected wave level as a numerical value or a graph, and also indicates a signal indicating the reflected wave level to an auto tuner (see Patent Document 1) that automatically tunes. It has a function to output. When displaying the graph, the frequency of the transmitted signal is swept, and the level of the reflected wave is observed for each frequency. A graph (frequency characteristic) is generated by plotting them.
なお、特許文献2には、NMR測定プローブのチューニングの際に、NMR測定プローブに代えて50Ωの終端回路を用いることが開示されている。しかし、特許文献2にはNMR測定プローブから戻って来る反射波のレベルを補正又は校正する技術については開示されていない。 Patent Document 2 discloses that a 50Ω termination circuit is used instead of the NMR measurement probe when tuning the NMR measurement probe. However, Patent Document 2 does not disclose a technique for correcting or calibrating the level of the reflected wave returning from the NMR measurement probe.
反射波のモニタリングに際しては、検出回路へ到達する送信波のレベルが一定の周波数範囲にわたって均一であることが望まれるが、デバイスや伝送経路の周波数特性の影響を受けて、特定の周波数において送信波のレベルが高くなりあるいは低くなることもある。これを原因として、検出される反射波のレベルが変化してしまう。反射波のレベルを参照しながらチューニングを行う場合において、上記のようにチューニングとは無関係に反射波のレベルが変化してしまうと、正確なチューニングを行えなくなる。また、チューニング過程における温度変化等の要因によってデバイスや伝送経路の特性が変化する場合にも上記同様の問題が生じ得る。 When monitoring the reflected wave, it is desirable that the level of the transmitted wave reaching the detection circuit is uniform over a certain frequency range, but the transmitted wave at a specific frequency is affected by the frequency characteristics of the device and transmission path. Level may be higher or lower. Due to this, the level of the detected reflected wave changes. When tuning is performed while referring to the level of the reflected wave, if the level of the reflected wave changes regardless of the tuning as described above, accurate tuning cannot be performed. Further, the same problem as described above may occur when the characteristics of the device or the transmission path change due to factors such as a temperature change in the tuning process.
本発明の目的は、検出回路のチューニング時において、チューニング状態を正しく反映した反射波情報を提供することにある。 An object of the present invention is to provide reflected wave information that correctly reflects the tuning state at the time of tuning the detection circuit.
実施形態に係るNMR測定装置は、チューニング用の送信波を生成し且つ反射波を受信する送受信回路と、前記送受信回路に対して、NMR検出回路及び基準回路を含む回路群の中から選択された回路を接続する選択回路と、前記基準回路が選択された状態で受信された基準反射波のレベルを基準レベルとして取得する取得手段と、前記基準レベルに基づいて、前記NMR検出回路が選択された状態で受信された実反射波のレベルを規格化することにより、規格化レベルを演算する演算手段と、を含む。 The NMR measuring device according to the embodiment is selected from a transmission / reception circuit that generates a transmission wave for tuning and receives a reflected wave, and a circuit group including an NMR detection circuit and a reference circuit for the transmission / reception circuit. The NMR detection circuit was selected based on the selection circuit for connecting the circuits, the acquisition means for acquiring the level of the reference reflected wave received with the reference circuit selected as the reference level, and the reference level. It includes a calculation means for calculating the standardization level by standardizing the level of the actual reflected wave received in the state.
上記構成によれば、基準回路から戻って来る基準反射波のレベルが基準レベルとして取得され、その基準レベルに基づいて、NMR検出回路から戻って来る実反射波のレベル(実測レベル)が規格化され、これによって規格化レベルが演算される。その規格化レベルが提供(表示、出力等)される。このように、手動又は自動のチューニングにおいて、反射波レベルとして規格化レベルを提供できるので、送信波レベルの変化による影響を除外又は軽減することが可能となる。すなわち、上記構成によれば、従来構成に比べて、チューニング状態を正しく反映した反射波情報を提供できる。 According to the above configuration, the level of the reference reflected wave returning from the reference circuit is acquired as the reference level, and the level of the actual reflected wave returning from the NMR detection circuit (measured level) is standardized based on the reference level. The standardization level is calculated by this. The standardization level is provided (display, output, etc.). In this way, in manual or automatic tuning, the normalized level can be provided as the reflected wave level, so that the influence of the change in the transmitted wave level can be excluded or reduced. That is, according to the above configuration, it is possible to provide reflected wave information that correctly reflects the tuning state as compared with the conventional configuration.
なお、送信波レベルと反射波レベルの比を演算し、それを提供することも可能であるが、それらを同時に且つ分離してモニタリングするためには特別な回路が必要となり、装置構成が複雑化し易い。これに対し、上記構成は、基準レベルと実測レベルとを時分割で取得するものである。上記構成によれば、比較的に簡易な構成で、あるいは、送信波レベルのモニタリングを行うことなく、信頼性のある反射波情報を得ることが可能となる。 It is possible to calculate the ratio of the transmitted wave level and the reflected wave level and provide it, but a special circuit is required to monitor them simultaneously and separately, which complicates the device configuration. easy. On the other hand, in the above configuration, the reference level and the measured level are acquired in time division. According to the above configuration, it is possible to obtain reliable reflected wave information with a relatively simple configuration or without monitoring the transmitted wave level.
規格化は、例えば、1つの基準レベル(例えば最大レベル)に基づいて行われ、望ましくは、複数の基準レベル(例えば最大レベル及び最小レベル)に基づいて行われる。通常、基準レベルの個数に対応する個数の基準回路が設けられる。もっとも、1つの基準回路の動作条件を変えて複数の基準レベルを取得することも可能である(その場合、複数の基準回路が論理的に存在することになる)。基準回路はNMR検出回路に代替されるダミー回路である。反射波モニタリングのためのシーケンスを設定しておき、そのシーケンスに従って選択回路の動作等が自動的に制御されるように構成するのが望ましい。 Normalization is performed, for example, based on one reference level (for example, maximum level), and preferably based on a plurality of reference levels (for example, maximum level and minimum level). Usually, a number of reference circuits corresponding to the number of reference levels are provided. However, it is also possible to acquire a plurality of reference levels by changing the operating conditions of one reference circuit (in that case, a plurality of reference circuits logically exist). The reference circuit is a dummy circuit that replaces the NMR detection circuit. It is desirable to set a sequence for reflected wave monitoring so that the operation of the selection circuit and the like are automatically controlled according to the sequence.
実施形態において、前記回路群の中には、前記基準回路として、全反射又は準全反射を生じさせる第1基準回路が含まれ、前記取得手段は、前記第1基準回路が選択された状態で受信された基準反射波のレベルを第1基準レベルとして取得する。例えば、前記第1基準回路は開放端回路である。準全反射は、全反射とみなせるような全反射に準ずる強反射を意味する。 In the embodiment, the circuit group includes a first reference circuit that causes total reflection or quasi-total reflection as the reference circuit, and the acquisition means is in a state where the first reference circuit is selected. The level of the received reference reflected wave is acquired as the first reference level. For example, the first reference circuit is an open end circuit. Semi-total reflection means strong reflection similar to total reflection that can be regarded as total reflection.
実施形態において、前記回路群の中には、前記基準回路として、無反射又は準無反射を生じさせる第2基準回路が含まれ、前記取得手段は、前記第2基準回路が選択された状態で受信された基準反射波のレベルを第2基準レベルとして取得する。例えば、前記第2基準回路はインピーダンス整合作用を有する終端回路である。準無反射は、無反射とみなせるような無反射に準ずる弱反射を意味する。終端回路として単なる抵抗を設けてもよいが、抵抗、コンデンサ、コイル等からなる電子回路を設けてもよい。 In the embodiment, the circuit group includes a second reference circuit that causes non-reflection or quasi-non-reflection as the reference circuit, and the acquisition means is in a state where the second reference circuit is selected. The level of the received reference reflected wave is acquired as the second reference level. For example, the second reference circuit is a terminal circuit having an impedance matching action. Semi-non-reflective means weak reflection similar to non-reflective, which can be regarded as non-reflective. A simple resistor may be provided as the termination circuit, but an electronic circuit including a resistor, a capacitor, a coil, or the like may be provided.
実施形態において、前記回路群の中には、前記基準回路として、全反射又は準全反射を生じさせる第1基準回路と、無反射又は準無反射を生じさせる第2基準回路と、が含まれ、前記取得手段は、前記第1基準回路が選択された状態で受信された基準反射波のレベルを第1基準レベルとして取得し、前記第2基準回路が選択された状態で受信された基準反射波のレベルを第2基準レベルとして取得とし、前記演算手段は、(実反射波のレベル−第2基準レベル)/(第1基準レベル−第2基準レベル)で表される比率に基づいて、前記規格化レベルを演算する。その比率に対してスケールファクタ(例えば表示レンジの最大値)が乗算されてもよい。実際の表示に際しては、演算された規格化レベルを対数変換し、それにより算出された値を対数軸上に表示してもよい。 In the embodiment, the circuit group includes, as the reference circuit, a first reference circuit that causes total reflection or quasi-total reflection, and a second reference circuit that causes non-reflection or quasi-non-reflection. The acquisition means acquires the level of the reference reflected wave received with the first reference circuit selected as the first reference level, and the reference reflection received with the second reference circuit selected. The wave level is taken as the second reference level, and the calculation means is based on the ratio expressed by (actual reflected wave level-second reference level) / (first reference level-second reference level). Calculate the standardization level. The ratio may be multiplied by a scale factor (eg, the maximum value of the display range). In the actual display, the calculated standardization level may be logarithmically converted, and the value calculated thereby may be displayed on the logarithmic axis.
実施形態において、前記送受信回路は周波数掃引を行いながら送信波を生成し、前記選択回路は前記周波数掃引の周期に合わせて前記回路群の中から回路を順次選択し、前記演算手段は、前記周波数掃引に伴って生じる基準レベルの変化を示す基準レベル周波数特性を生成する手段と、前記周波数掃引に伴って生じる実反射波のレベルの変化を示す実測レベル周波数特性を生成する手段と、前記基準レベル周波数特性に基づいて前記実測レベル周波数特性を規格化することにより、周波数ごとの規格化レベルを表す規格化レベル周波数特性を生成する手段と、を含む。選択回路における選択動作にある程度の時間を要する場合、周波数切替ごとに選択回路を動作させると、規格化レベル周波数特性を得るまでにかなりの時間を要することになる。上記構成によれば、選択回路の動作回数を少なくして規格化レベル周波数特性を得るまでの時間を短縮化できる。 In the embodiment, the transmission / reception circuit generates a transmission wave while performing frequency sweep, the selection circuit sequentially selects a circuit from the circuit group according to the frequency sweep cycle, and the calculation means performs the frequency sweep. A means for generating a reference level frequency characteristic indicating a change in the reference level caused by the sweep, a means for generating an actually measured level frequency characteristic indicating a change in the level of the actual reflected wave caused by the frequency sweep, and the reference level. A means for generating a standardized level frequency characteristic representing a standardized level for each frequency by standardizing the measured level frequency characteristic based on the frequency characteristic is included. When the selection operation in the selection circuit requires a certain amount of time, if the selection circuit is operated for each frequency switching, it takes a considerable amount of time to obtain the normalized level frequency characteristic. According to the above configuration, the number of operations of the selection circuit can be reduced and the time required to obtain the standardized level frequency characteristic can be shortened.
実施形態において、前記基準反射波のレベルを表す信号を複素形式の基準レベル信号に変換し、前記実反射波のレベルを表す信号を複素形式の実測レベル信号に変換する複素変換回路を含み、前記取得手段は、前記複素形式の基準レベル信号に基づいて、前記基準レベルとして、実数部基準レベル及び虚数部基準レベルを取得し、前記演算手段は、前記実数部基準レベル及び前記虚数部基準レベルに基づいて、前記複素形式の実測レベル信号を規格化する。 In the embodiment, a complex conversion circuit for converting a signal representing the level of the reference reflected wave into a reference level signal in a complex format and converting a signal representing the level of the real reflected wave into a measured level signal in a complex format is included. The acquisition means acquires the real part reference level and the imaginary part reference level as the reference level based on the complex type reference level signal, and the calculation means sets the real part reference level and the imaginary part reference level. Based on this, the measured level signal in the complex form is standardized.
実施形態に係る反射波モニタリング方法は、チューニング用の送信波を生成し且つ反射波を受信する送受信回路に対して、NMR検出回路及び基準回路を含む回路群の中から選択された回路を接続する工程と、前記基準回路が選択された状態で受信された基準反射波のレベルを基準レベルとして取得する工程と、前記基準レベルに基づいて、前記NMR検出回路が選択された状態で受信された実反射波のレベルを規格化することにより、規格化レベルを演算する工程と、を含む。この方法は、ハードウエアの機能として又はソフトウエアの機能として実現され得る。後者の場合、その機能を実現するプログラムがネットワークを介して又は可搬型記憶媒体を介して反射波のモニタリングを行う装置へインストールされる。 In the reflected wave monitoring method according to the embodiment, a circuit selected from a group of circuits including an NMR detection circuit and a reference circuit is connected to a transmission / reception circuit that generates a transmission wave for tuning and receives the reflected wave. The step, the step of acquiring the level of the reference reflected wave received with the reference circuit selected as the reference level, and the actual reception with the NMR detection circuit selected based on the reference level. It includes a step of calculating the standardization level by standardizing the level of the reflected wave. This method can be realized as a function of hardware or as a function of software. In the latter case, a program that realizes the function is installed in a device that monitors reflected waves via a network or a portable storage medium.
実施形態において、上記反射波モニタリング方法は、更に、前記規格化レベルの安定性に基づいて前記基準レベルの再取得の要否を判断する工程を含む。規格化レベルの安定性は、時間的な安定性であり、例えば、前回演算された規格化レベルと今回演算された規格化レベルの差の大小として認識され得る。そこで、例えば、その差が大きければ実際にチューニング操作を行っている可能性が高く、その差が小さければ実際にチューニング操作を行っている可能性は低いと判断し、実際にチューニング操作が行われていない期間において基準レベルの再取得が行われ、一方、実際にチューニング操作が行われている期間においては実反射波の検出が優先されるようにしてもよい。これにより、チューニング操作時における反射波レベル取得スループットが改善できる。 In the embodiment, the reflected wave monitoring method further includes a step of determining the necessity of reacquisition of the reference level based on the stability of the standardized level. The stability of the normalization level is the stability over time, and can be recognized as, for example, the magnitude of the difference between the standardization level calculated last time and the standardization level calculated this time. Therefore, for example, if the difference is large, it is highly likely that the tuning operation is actually performed, and if the difference is small, it is judged that the possibility that the tuning operation is actually performed is low, and the tuning operation is actually performed. The reference level may be reacquired during the period when the tuning operation is not performed, while the detection of the actual reflected wave may be prioritized during the period when the tuning operation is actually performed. As a result, the reflected wave level acquisition throughput during the tuning operation can be improved.
本発明によれば、検出回路のチューニング時において、チューニング状態を正しく反映した反射波情報を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide reflected wave information that correctly reflects the tuning state at the time of tuning the detection circuit.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1には、実施形態に係るNMR測定装置の全体構成がブロック図として示されている。このNMR測定装置は、試料の解析等を行う場合において用いられる装置である。NMR測定装置は、分光計本体10、NMR測定プローブ24及び反射波モニタリングユニット30を有する。反射波モニタリングユニット30は、NMR測定プローブ24内の検出回路26をチューニングする際に機能する。以下、具体的に説明する。
FIG. 1 shows the overall configuration of the NMR measuring apparatus according to the embodiment as a block diagram. This NMR measuring device is a device used when analyzing a sample or the like. The NMR measuring device includes a spectrometer
主制御部12は、設定又は選択されたパルスシーケンスに従って、送信部14及び受信部16の動作を制御する。主制御部12は、プログラム動作するプロセッサを有し、本実施形態において、送信シーケンサ及び受信シーケンサとして機能する。主制御部12は反射波モニタリングユニット30を制御する機能も有している。送信部14は、送信パルス列つまり送信信号を生成する電子回路である。送信部14は送信信号を増幅するパワーアンプを有する。増幅後の送信信号が、送受切替スイッチ18及びセレクタ20を経由して、NMR測定プローブ24へ送出される。
The
NMR測定プローブ24は、挿入部と基部とにより構成される。挿入部は、静磁場発生装置のボア内に挿入される。基部は、ボアの外側に配置される部分である。NMR測定プローブ24は、測定対象核に対して共鳴周波数を有する電磁波を照射し測定対象核からのFID信号を検出する検出回路26を備えている。検出回路26は、検出コイル、同調用可変コンデンサ、整合用可変コンデンサ等の複数の電子部品を有する。なお、NMR測定に先立って又は定期的に行われるチューニングにおいて、同調用可変コンデンサ及び整合用コンデンサがマニュアルで又は自動的に調整される。それが図1において符号68,70で示されている。
The
検出されたFID信号は、RF受信信号として、セレクタ20及び送受切替スイッチ18を経由して、受信部16へ送られる。受信部16は、RF受信信号を処理する電子回路であり、それには、増幅回路、周波数変換回路、直交検波回路、サンプリング回路(ADC)等が含まれる。受信部16から出力される受信データが主制御部12において周波数解析され、これによりスペクトルが生成される。上記のセレクタ20は、ルーティング(経路選択)機能を有する。セレクタ20は、NMR測定時とチューニング時とで経路を切り換えるものである。
The detected FID signal is sent as an RF reception signal to the
一般に、送信部14は、複数の送信信号を並列的に生成する機能を有する。これに対応して、複数の送受切替スイッチ18,62及び複数のセレクタ20,64が並列的に設けられてもよい。同様に、NMR測定プローブ24内に複数の検出回路26,66が並列的に設けられてもよい。
Generally, the
次に、反射波モニタリングユニット30について説明する。反射波モニタリングユニット30は、マニュアルチューニング時又はオートチューニング時において機能するものである。
Next, the reflected
ローカルプロセッサ32は例えばプログラム動作するマイクロコンピュータにより構成され、所定のシーケンスに従って、反射波モニタリングユニット30内の個々の構成要素を制御する。ローカルプロセッサ32は、基準レベル取得手段及び規格化手段として機能し、図1においては、それらの機能が基準レベル取得部48及び規格化部50として表現されている。基準レベル取得部48及び規格化部50がそれぞれ専用のプロセッサ、デバイス等によって構成されてもよい。また、ローカルプロセッサ32が有する他の機能(例えば制御機能、グラフ生成機能、通信機能)が専用のプロセッサ、デバイス等によって構成されてもよい。
The
ローカルプロセッサ32にはメモリ52及びタッチパネル54が接続されている。メモリ52上には後述する複数の基準レベルが格納され、それらが規格化演算において参照される。タッチパネル54は、表示機能と入力機能とを備えたユーザーインターフェイスであり、それはLCD等の表示デバイスとタッチセンサデバイスとにより構成される。タッチパネル54には、反射波レベルが数値又はグラフとして表示される。本実施形態においては、後に詳述するように、チューニング用の反射波情報として、規格化(キャリブレーション)された反射波レベルを表示し得る。
A memory 52 and a
送信回路34は、チューニング用の送信信号(送信波)を生成する電子回路である。送信回路34は、指定された周波数を有する送信信号を生成する機能の他、所定の周波数範囲にわたって周波数を繰り返し掃引しながら送信信号を生成する機能を有する。生成された送信信号は、センサー36を介して、マルチプレクサ38に送られる。送信信号は、マルチプレクサ38によって選択された接続先回路に送出され、当該接続先回路からの反射波を表す信号(反射波信号)が、マルチプレクサ38及びセンサー36を経由して、受信回路46へ送られる。センサー36は例えば方向性結合器により構成される。
The
受信回路46は、増幅機能、検波機能(周波数変換、複素変換機能)、サンプリング機能等を有する。受信回路46からローカルプロセッサ32へ反射波レベル(規格化前の実測レベル)を示す反射波データが送られる。
The receiving
上記のマルチプレクサ38は、図示の構成例では、択一的に選択される8個のチャンネル(ポート)CH1〜CH8を有している。また、マルチプレクサ38は、センサー36が接続されるポートを有している。図示の例では、チャンネルCH1に対して、セレクタ20を介して、チューニング対象となる検出回路26が接続されている。チャンネルCH7に対して、開放端回路40が接続されている。開放端回路40は、文字通り、開放端を構成する回路であってもよい。開放端回路40として、全反射又は準全反射(全反射に準ずる強反射)を生じさせるインピーダンス不整合構成が採用される。チャンネルCH8に対して終端整合回路42が接続されている。終端整合回路42は、伝送系の特性インピーダンス50Ωに対応した50Ω抵抗により構成される。それに代えて、他の抵抗値を有する抵抗を利用してもよい。あるいは、可変抵抗を利用してもよい。また、抵抗、コンデンサ、コイル等の複数の素子からなるインピーダンス整合回路として終端整合回路42を構成してもよい。いずれにしても、終端整合回路42として、無反射又はそれに準ずる状態を生じさせる回路が設けられる。チャンネルCH2〜CH6に対しては、それぞれ、必要に応じて、検出回路(チューニング対象)を接続し得る。例えば、チャンネルCH2に対して検出回路66が接続されてもよい。また、空きチャンネルに別の測定器が接続されてもよい。
The
開放端回路40及び終端整合回路42は、いずれも、基準レベルを得るための反射源をなす基準回路又はダミー回路である。マルチプレクサ38は、1又は複数の検出回路と1又は複数の基準回路を含む回路群の中から、送信回路34及び受信回路46(以下、両者併せて「送受信回路」という。)の接続先を選択する選択回路である。なお、開放端回路40及び終端整合回路42のいずれか一方だけを設けるようにしてもよい。あるいは、中間的な反射波レベルを生じさせる基準回路を追加的に設けてもよい。いずれにしても、以下に詳述する規格化を適正に行えるように1又は複数の基準回路が設けられる。
The
マルチプレクサ38の動作はローカルプロセッサ32により制御される。このため、ローカルプロセッサ32からマルチプレクサ38へ制御信号39が与えられている。本実施形態では、マルチプレクサ38は、チューニング時において、送受信回路の接続先として、開放端回路40、終端整合回路42及び検出回路26を所定順序で順番に選択する。必要に応じて、そのような一連の選択を繰り返す。なお、図1に示す構成によれば、複数の検出回路26,66のチューニングを順次行う場合において、開放端回路40及び終端整合回路42を共用できる、換言すれば、複数の基準レベルを共用できる、という利点を得られる。時間経過に伴って伝送経路や電子回路の特性が変化し、あるいは、温度変化に伴ってそれらの特性が変化する可能性がある場合、複数の基準レベルを随時に又は定期的に更新するのが望ましい。
The operation of the
マルチプレクサ38がチャンネルCH7を選択した場合、送信信号がマルチプレクサ38を経由して開放端回路40へ送られる。そこで全反射又は準全反射が生じ、つまり、最大又はそれに近いレベルを有する反射波(第1基準反射波)が生じる。第1基準反射波を表す信号は、マルチプレクサ38及びセンサー36を経由して、受信回路46へ送られる。その信号に基づいてローカルプロセッサ32において規格化用の第1基準レベルが取得される。
When the
マルチプレクサ38がチャンネルCH8を選択した場合、送信信号がマルチプレクサ38を経由して終端整合回路42へ送られる。そこで無反射又は準無反射が生じ、つまり、最小又はそれに近いレベルを有する反射波(第2基準反射波)が生じる。第2基準反射波を表す信号は、マルチプレクサ38及びセンサー36を経由して、受信回路46へ送られる。その信号に基づいてローカルプロセッサ32において規格化用の第2基準レベルが取得される。
When the
マルチプレクサ38がチャンネルCH1を選択した場合、送信信号がマルチプレクサ38及びセレクタ20を経由して検出回路26へ送られる。検出回路26において、そのチューニング状態に応じた強度をもった反射波(実反射波)が生じる。その実反射波を示す信号が、セレクタ20、マルチプレクサ38及びセンサー36を経由して、受信回路46へ送られる。ローカルプロセッサ32においては、第1基準レベル及び第2基準レベルに基づいて、実反射波レベルを規格化し、規格化レベルを演算する。その規格化レベルが表示され、あるいは、その規格化レベルを示すデータ58がオートチューニング装置56へ送られる。
When the
なお、セレクタ20の動作はローカルプロセッサ32により制御されており、このためローカルプロセッサ32からセレクタ20へ制御信号43が送られている。セレクタ20の動作が主制御部12によって制御されてもよい。
The operation of the
ローカルプロセッサ32内の基準レベル取得部48は、上記の第1基準レベル及び第2基準レベルを取得するモジュールである。第1基準レベル及び第2基準レベルを示すデータがメモリ52上に格納される。ローカルプロセッサ32内の規格化部50は、第1基準レベル及び第2基準レベルに基づいて、実反射波レベルに対して規格化用の所定の演算式を適用し、その演算結果として規格化レベルを求めるモジュールである。ちなみに、ローカルプロセッサ32は、指定された周波数について規格化レベルを求める機能と、指定された周波数範囲にわたって規格化レベルの分布(周波数特性)を求める機能と、を有している。前者の機能が実行された場合、規格化レベルが数値として又はバーグラフとして表示される。後者の機能が実行された場合、規格化レベルの分布が曲線グラフとして表示される。それらの表示内容はチューニング過程において動的に変化する。
The reference
図2には、図1に示した規格化部の作用すなわち規格化の方法が示されている。(A)には、規格化前の状態が示されており、(B)には、規格化後の状態が示されている。(A)及び(B)に示されている縦軸は反射波レベルを表している。 FIG. 2 shows the operation of the normalization unit shown in FIG. 1, that is, the standardization method. (A) shows the state before standardization, and (B) shows the state after standardization. The vertical axis shown in (A) and (B) represents the reflected wave level.
(A)に示す縦軸上において、第1基準レベルが最大レベルL1として表されており、第2基準レベルが最小レベルL2として表されている。基本的には、最大レベルL1と最小レベルL2との間に、実測レベル(実反射波のレベル)Lxが生じる。 On the vertical axis shown in (A), the first reference level is represented as the maximum level L1 and the second reference level is represented as the minimum level L2. Basically, the measured level (actual reflected wave level) Lx is generated between the maximum level L1 and the minimum level L2.
(B)に示す縦軸上において、表示最大値Lmaxに対して最大レベルL1が対応付けられる(符号200参照)。表示最小値Lminに対して最小レベルL2が対応付けられる(符号202参照)。すなわち、実反射波レベルの変化範囲が表示レンジの全体範囲に合うようにスケーリングされる。本実施形態では、以下の(1)式に基づいて、実測レベルLxが規格化レベルLx’に変換される(符号204参照)。 On the vertical axis shown in (B), the maximum level L1 is associated with the maximum display value Lmax (see reference numeral 200). The minimum level L2 is associated with the display minimum value Lmin (see reference numeral 202). That is, the change range of the actual reflected wave level is scaled to fit the entire display range. In the present embodiment, the measured level Lx is converted to the normalized level Lx'based on the following equation (1) (see reference numeral 204).
Lx’=Lmax*(Lx−L2)/(L1−L2) …(1) Lx'= Lmax * (Lx-L2) / (L1-L2) ... (1)
なお、(1)式においてLmaxはスケーリングファクタである。(1)式は表示最小値Lminが0であることを前提とした。それが0ではない場合、上記(1)式中のLmaxを(Lmax−Lmin)に置換してもよい。上記(1)式中の比率(Lx−L2)/(L1−L2)は規格化又は相対化に相当する。 In Eq. (1), Lmax is a scaling factor. Equation (1) assumes that the minimum display value Lmin is 0. If it is not 0, Lmax in the above equation (1) may be replaced with (Lmax-Lmin). The ratio (Lx-L2) / (L1-L2) in the above equation (1) corresponds to normalization or relativization.
このような計算を行うことにより、実測レベルLxが最大レベルL1等によって規格化されるので、つまり、絶対値を相対値に変換できるので、例えば、送信波レベルが下がったことに起因して生じる見かけ上の反射波レベルの低下を防止又は軽減することが可能となる。また、有限な表示レンジを最大限活用することが可能となる。規格化のための計算式として上記(1)式以外を用いてもよい。規格化レベルLx’は、必要に応じて、対数変換された上で(符号206参照)、表示又は出力される(符号208参照)。なお、チューニング状態によって、例外的に、最大レベルL1と最小レベルL2との間の範囲を超えたレベルに(最小レベルL2より低いところに、あるいは、最大レベルL1より高いところに)実測レベルLxが生じる可能性がある。例えば、LxがL2より低い場合には(1)式の計算結果が負の値になる不都合が生じる。そのような不都合に対処する方法として、最小レベルL2を利用しないで最大レベルL1だけを利用する方法、一定のマージンを設ける方法、及び、後に説明する複素変換を利用する方法があげられる。 By performing such a calculation, the measured level Lx is normalized by the maximum level L1 or the like, that is, the absolute value can be converted into a relative value, which is caused by, for example, a decrease in the transmitted wave level. It is possible to prevent or reduce the apparent decrease in the reflected wave level. In addition, it is possible to make maximum use of the finite display range. As a calculation formula for standardization, a formula other than the above formula (1) may be used. The normalization level Lx'is displayed or output after being logarithmically converted (see reference numeral 206) as necessary (see reference numeral 208). Depending on the tuning state, the measured level Lx is exceptionally set to a level beyond the range between the maximum level L1 and the minimum level L2 (at a place lower than the minimum level L2 or higher than the maximum level L1). It can occur. For example, when Lx is lower than L2, there is a problem that the calculation result of Eq. (1) becomes a negative value. As a method of dealing with such an inconvenience, a method of using only the maximum level L1 without using the minimum level L2, a method of providing a certain margin, and a method of using a complex transformation described later can be mentioned.
ここで、図3に基づいてチューニングの一般的な流れを説明する。周波数ごとの反射波レベルがグラフ100として示されている。このようなグラフ100を参照しながら、同調及び整合を繰り返すことにより、チューニング状態が徐々に良好となり、その過程においてディップポイント104がディップポイント108へ変化する。ディップポイント108は、ディップポイント104に比べて、低いレベルにあり、しかも、目的周波数109に合致した位置にある。手動及び自動にかかわらず、チューニングにおいてディップポイントは重要な指標をなす。
Here, the general flow of tuning will be described with reference to FIG. The reflected wave level for each frequency is shown as
図4には、従来技術で生じる問題が示されている。グラフ110は、周波数ごとの反射波レベル(実測レベル)を示すものである。グラフ110において、その低域側に破線表現された落ち込み110Aが生じている。これは、電子回路や伝送系の周波数特性その他を要因として生じたものであり、具体的には、送信波のレベルが下がったことによる見かけ上の減衰である。温度変化に伴ってそのような見かけ上の落ち込み110Aが生じることもある。このような落ち込み110Aが生じると、それを正規のディップとして誤認してしまうおそれがある。そのような誤認まで生じないとしても、そのような変化を含むグラフ110に基づいてチューニングを行うと、正しいチューニングを行えないおそれが生じる。これに対し、上記実際形態においては、規格化レベルが表示されるため、そのような見かけ上の落ち込みを消失又は減少させることが可能である。例えば、規格化により、落ち込み110Aを平坦部110Bに補正できる。よって、信頼性の高いグラフを提供できる。反射波のレベルを数値として提供する場合も同様である。
FIG. 4 shows problems that arise in the prior art. The
図5には、図1に示した受信回路46及びローカルプロセッサ32の具体的な構成例が示されている。ローカルプロセッサ32が有する各機能はプログラムにより実現されているが、図5においては各機能がブロックとして示されている。
FIG. 5 shows a specific configuration example of the receiving
反射波(第1基準反射波、第2基準反射波又は実反射波)を表す信号がアンプ72において増幅される。増幅後の信号が直交検波器74に入力される。直交検波器74は、周波数変換器及び複素変換器として機能する。具体的には、直交検波器74は、実数部及び虚数部に対応した2つのミキサ76,78及び2つのLPF80,82を有する。直交検波器74の作用により、RF周波数を有する信号がDC付近の信号に変換され、同時に、複素信号に変換される。その複素信号がADC84,86によりデジタル複素信号に変換される。
A signal representing the reflected wave (first reference reflected wave, second reference reflected wave or actual reflected wave) is amplified in the
基準レベル取得部48は、第1基準反射波を表すデジタル複素信号に基づいて、第1基準レベル(具体的には第1実数部基準レベル及び第1虚数部基準レベル)を取得する。また、第2基準反射波を表すデジタル複素信号に基づいて、第2基準レベル(具体的には第2実数部基準レベル及び第2虚数部基準レベル)を取得する。
The reference
規格化部50は、第1基準レベル及び第2基準レベルに基づいて、実反射波を表すデジタル複素信号から規格化レベルを演算する。具体的には、規格化部50は、実数部と虚数部に対応した2つの規格化器92,94により構成される。規格化器92は、第1実数部基準レベル及び第2実数部基準レベルに基づいて、実反射波を表すデジタル複素信号の実数部から、規格化された実数部を演算する。規格化器94は、第1虚数部基準レベル及び第2虚数部基準レベルに基づいて、実反射波を表すデジタル複素信号の虚数部から、規格化された虚数部を演算する。規格化に際しては、実数部と虚数部とで個別的に上記(1)式が適用される。
The
演算器96は、複素形式で表現された規格化レベルから非複素形式で表現された規格化レベルを演算するものである。具体的には、以下の(2)式により規格化レベルLx’を演算する。
The
Lx’=((規格化された実数部)2+(規格化された虚数部)2)1/2 …(2) Lx'= ((normalized real part) 2 + (normalized imaginary part) 2 ) 1/2 ... (2)
なお、上記(1)式に示した計算をそのまま行う場合、最小レベルL2よりも実測レベルLxが小さくなると、規格化レベルがマイナスになってしまうが、複素変換を前提として上記(2)式を適用すると、規格化レベルがマイナスになることはない。 When the calculation shown in the above equation (1) is performed as it is, if the measured level Lx is smaller than the minimum level L2, the normalization level becomes negative, but the above equation (2) is used on the premise of complex conversion. When applied, the standardization level will not be negative.
次に、図1に示した構成の動作例(制御内容)について説明する。図6には第1動作例が示されている。S10では、送信周波数が設定される。S12では、マルチプレクサにより、送受信回路の接続先として、開放端回路が選択される。その選択状態において、S14において、送受信が行われ、つまり送信波の出力と反射波の検出が行われ、その反射波の解析により、第1基準レベルつまり最大レベルL1が取得される。S16では、マルチプレクサにより、送受信回路の接続先として、終端整合回路が選択される。S18では、その選択状態において、送受信が行われ、つまり送信波の出力と反射波の検出が行われ、その反射波の解析により、第2基準レベルつまり最小レベルL2が取得される。S20では、マルチプレクサにより、送受信回路の接続先として、検出回路が選択される。S22では、その選択状態において、送受信が行われ、つまり送信波の出力と反射波の検出が行われ、その反射波の解析により、実測レベルが検出される。また、S22では、上記(1)式に基づいて実測レベルが規格化レベルに変換される。S24は規格化レベルが数値又はバーグラフ等として表示される。S26では、上記処理を続けるか否かが判断される。 Next, an operation example (control content) of the configuration shown in FIG. 1 will be described. FIG. 6 shows an example of the first operation. In S10, the transmission frequency is set. In S12, the multiplexer selects an open-ended circuit as the connection destination of the transmission / reception circuit. In the selected state, transmission / reception is performed in S14, that is, the output of the transmitted wave and the detection of the reflected wave are performed, and the first reference level, that is, the maximum level L1 is acquired by the analysis of the reflected wave. In S16, the multiplexer selects a termination matching circuit as the connection destination of the transmission / reception circuit. In S18, transmission / reception is performed in the selected state, that is, the output of the transmitted wave and the detection of the reflected wave are performed, and the second reference level, that is, the minimum level L2 is acquired by the analysis of the reflected wave. In S20, the multiplexer selects the detection circuit as the connection destination of the transmission / reception circuit. In S22, transmission / reception is performed in the selected state, that is, transmission wave output and reflected wave detection are performed, and the measured level is detected by analysis of the reflected wave. Further, in S22, the measured level is converted into the standardized level based on the above equation (1). In S24, the standardization level is displayed as a numerical value, a bar graph, or the like. In S26, it is determined whether or not to continue the above processing.
上記第1動作例では、最初に第1基準レベルが取得され、続いて第2基準レベルが取得されているが、それらの取得順序を逆にしてもよい。また、実測レベルを先に取得した上で、第1基準レベル及び第2基準レベルを後から取得してもよい。 In the above first operation example, the first reference level is acquired first, and then the second reference level is acquired, but the acquisition order may be reversed. Further, the measured level may be acquired first, and then the first reference level and the second reference level may be acquired later.
図7には第2動作例が示されている。S30では、マルチプレクサにより開放端回路が選択される。S32では、その選択状態において、指定された周波数範囲にわたって周波数の掃引を行いながら、周波数ごとに最大レベル(第1基準レベル)が取得される。それらは最大レベル周波数特性を構成する。1回目の周波数掃引が完了すると、S34以降の工程が実行される。つまり周波数掃引に同期してあるいは連動して各工程が実行される。S34では、マルチプレクサにより終端整合回路が選択される。この回路選択は周波数掃引間に行われる。S36では、その選択状態において、指定された周波数範囲にわたって周波数の掃引を行いながら、周波数ごとに最小レベル(第2基準レベル)が取得される。それらは最小レベル周波数特性を構成する。2回目の周波数掃引が完了すると、S38以降の工程が実行される。S38では、マルチプレクサにより検出回路が選択される。この回路選択は周波数掃引間に行われる。S40では、その選択状態において、指定された周波数範囲にわたって周波数の掃引を行いながら、周波数ごとに実測レベルが取得される。それらは実測レベル周波数特性を構成する。3回目の周波数掃引が完了すると、S42において、最大レベル周波数特性及び最小レベル周波数特性に基づいて、実測レベル周波数特性から規格化レベル周波数特性が演算される。S44では上記処理を繰り返すか否かが判断される。 FIG. 7 shows an example of the second operation. In S30, the open-ended circuit is selected by the multiplexer. In S32, in the selected state, the maximum level (first reference level) is acquired for each frequency while sweeping the frequency over the designated frequency range. They constitute the maximum level frequency characteristic. When the first frequency sweep is completed, the steps after S34 are executed. That is, each process is executed in synchronization with or in conjunction with the frequency sweep. In S34, the terminal matching circuit is selected by the multiplexer. This circuit selection is made during frequency sweep. In S36, in the selected state, the minimum level (second reference level) is acquired for each frequency while sweeping the frequency over the designated frequency range. They constitute the minimum level frequency characteristic. When the second frequency sweep is completed, the steps after S38 are executed. In S38, the detection circuit is selected by the multiplexer. This circuit selection is made during frequency sweep. In S40, in the selected state, the measured level is acquired for each frequency while sweeping the frequency over the designated frequency range. They constitute the measured level frequency characteristics. When the third frequency sweep is completed, in S42, the normalized level frequency characteristic is calculated from the measured level frequency characteristic based on the maximum level frequency characteristic and the minimum level frequency characteristic. In S44, it is determined whether or not to repeat the above process.
第2動作例は、3つの周波数特性を取得した上で、その後に、周波数ごとに規格化演算を実行するものである。これによればマルチプレクサの動作回数が最少化できるので、演算時間を大幅に短縮化できる。ちなみに、1回の周波数掃引に要する時間は、例えば、数十ms〜数百ms程度である。周波数掃引に際しては、一定の刻みをもって送信周波数が段階的に可変される。 In the second operation example, after acquiring three frequency characteristics, a normalization calculation is executed for each frequency. According to this, the number of operations of the multiplexer can be minimized, so that the calculation time can be significantly shortened. Incidentally, the time required for one frequency sweep is, for example, about several tens of ms to several hundreds of ms. In the frequency sweep, the transmission frequency is changed stepwise at a constant step.
図8には第3動作例が示されている。第3動作例では、チューニング動作を行っていない状態を推定し、その状態において2つの基準レベルを取得するようにしている。つまり、チューニングを実際に行っている最中においては実測レベル演算レートの低下が回避されるようにしている。 FIG. 8 shows a third operation example. In the third operation example, the state in which the tuning operation is not performed is estimated, and two reference levels are acquired in that state. That is, the decrease in the measured level calculation rate is avoided during the actual tuning.
S50では、送信周波数が設定される。S52では、マルチプレクサにより開放端回路が選択される。S54では、最大レベル(第1基準レベル)が取得される。S56では、終端整合回路が選択される。S57では、最小レベル(第2基準レベル)が取得される。S58において、マルチプレクサにより検出回路が選択される。S59では、実測レベルが検出され、また、最大レベル及び最小レベル基づいて、実測レベルを規格化することにより、規格化レベルが演算される。S60では、演算された規格化レベルが表示される。S61では、カウンタMが初期化される。 In S50, the transmission frequency is set. In S52, the open-ended circuit is selected by the multiplexer. In S54, the maximum level (first reference level) is acquired. In S56, the termination matching circuit is selected. In S57, the minimum level (second reference level) is acquired. In S58, the detection circuit is selected by the multiplexer. In S59, the measured level is detected, and the standardized level is calculated by normalizing the measured level based on the maximum level and the minimum level. In S60, the calculated standardization level is displayed. In S61, the counter M is initialized.
S62では、実測レベルの検出と規格化レベルの演算が再び行われ、S64では、演算された規格化レベルが再び表示される。S66では、前回演算された規格化レベルと今回演算された規格化レベルの差が演算され、その差が閾値ΔXと比較される。差が閾値ΔX以内であれば、処理がS68に移行し、そうでない場合には、処理がS61へ移行する。つまり、差が大きく安定していない場合、カウンタMがリセットされた上で、S62以後の工程が実行される。S68では、安定化継続時間を示すカウンタMが1つアップされ、続いて、S70において、カウンタMが閾値Nと比較される。カウンタMが閾値Nに到達した場合、処理がS50へ移行して、2つの基準値が再度取得される。カウンタMが閾値N未満であれば、S62が実行される。割り込みにより終了命令が出されるまで、上記の処理が継続的に繰り返される。閾値Nとして例えば100が定められる。 In S62, the detection of the measured level and the calculation of the normalization level are performed again, and in S64, the calculated standardization level is displayed again. In S66, the difference between the normalized level calculated last time and the normalized level calculated this time is calculated, and the difference is compared with the threshold value ΔX. If the difference is within the threshold ΔX, the process shifts to S68, and if not, the process shifts to S61. That is, when the difference is large and not stable, the counter M is reset and the steps after S62 are executed. In S68, the counter M indicating the duration of stabilization is incremented by one, and in S70, the counter M is subsequently compared to the threshold N. When the counter M reaches the threshold value N, the process shifts to S50 and the two reference values are acquired again. If the counter M is less than the threshold N, S62 is executed. The above process is continuously repeated until the end instruction is issued by the interrupt. For example, 100 is set as the threshold value N.
実際にチューニング操作を行っている場合、上記の差が生じる場合が多く、差が閾値ΔXを超えれば、カウンタMがリセットされるので、2つの基準レベルの取得は見送られる。つまり、実測レベルの検出が優先される。差が閾値ΔX以内であってもその状態が短時間継続しただけであれば、カウンタMが閾値Nに到達せず、やはり2つの基準レベルの取り込みが見送られる。つまり、実測レベルの検出が優先される。カウンタMが閾値Nに到達した場合には、実際にチューニング操作を行っていない可能性が高いので、その場合には2つの基準レベルの再取得が実行される。なお、各動作例の実行に際しては、ローカルプロセッサ32が制御部(制御手段)として機能する。
When the tuning operation is actually performed, the above difference often occurs, and if the difference exceeds the threshold value ΔX, the counter M is reset, so that the acquisition of the two reference levels is postponed. That is, the detection of the measured level is prioritized. Even if the difference is within the threshold value ΔX, if the state continues for a short time, the counter M does not reach the threshold value N, and the uptake of the two reference levels is also postponed. That is, the detection of the measured level is prioritized. When the counter M reaches the threshold value N, it is highly possible that the tuning operation has not actually been performed. In that case, the reacquisition of the two reference levels is executed. The
図9及び図10に基づいて変形例について説明する。図9には第1変形例が示されている。第1変形例においては、図1に示したセレクタ20とマルチプレクサ38とが一体化されている。すなわち、複合化されたマルチプレクサ152が設けられている。
A modified example will be described with reference to FIGS. 9 and 10. FIG. 9 shows a first modification. In the first modification, the
詳しく説明すると、反射波モニタリングユニット150は、信号処理モジュール156、マルチプレクサ152、開放端回路162及び終端整合回路164を有する。マルチプレクサ152は、送受信器側に、選択的に使用される2つのチャンネル(ポート)CH00,CH01を有している。チャンネルCH00は、分光計本体154(具体的には送信部及び受信部)に接続されている。チャンネルCH01は、信号処理モジュール156に接続されている。信号処理モジュール156は、送受信回路の他、取得部及び規格化部を有するローカルプロセッサ等を含むものである。信号処理モジュール156からマルチプレクサ152へ制御信号157が送出されている。
More specifically, the reflected wave monitoring unit 150 includes a
マルチプレクサ152は、回路群側に、択一的に使用される8つのチャンネル(ポート)CH1〜CH8を有している。図1に示した構成例と同様に、チャンネルCH1にはNMR測定プローブ158内の検出回路160が接続されている。チャンネルCH7には開放端回路162が接続されている。チャンネルCH8には終端整合回路164が接続されている。チャンネルCH2〜CH6は、必要に応じて、使用される。このようにマルチプレクサは2×8のルーティング機能を有する。
The
第1変形例によると、図1に示した構成例に比べて、部品点数を削減できる。また、物理的及び電気的に見て、マルチプレクサ152から開放端回路162及び終端整合回路164までの構成が、マルチプレクサ152から検出回路160までの構成に近くなるので、より正確な基準レベルを取得することが可能である。
According to the first modification, the number of parts can be reduced as compared with the configuration example shown in FIG. Further, from a physical and electrical point of view, the configuration from the
図10には第2変形例が示されている。反射波モニタリングユニット168は、マルチプレクサ170を有する。その反射側の構成は図9に示したものと同様である。分光計本体174は、送信部176、受信部178及び演算部180を有し、それらは通常のNMR測定時において機能し、また、チューニング時においても機能する。すなわち、チューニング時において、送信部176がチューニング用の送信信号を生成する。受信部178は反射波(第1基準反射波、第2基準反射波又は実反射波)を表す信号を処理し、これにより得られた受信データを演算部180へ渡している。演算部180は、基準レベル取得部及び規格化部として機能する。具体的には、演算部180は、第1基準レベル及び第2基準レベルを取得し、それらに基づいて、実測レベルを規格化レベルに変換する。分光計本体174はマルチプレクサ170の動作を制御する。第2変形例によれば、分光計本体174の構成が複雑になるものの、システム全体として見て構成を簡易化できる。
A second modification is shown in FIG. The reflected wave monitoring unit 168 has a
上記構成によれば、チューニング時に利用されるデバイスや伝送経路の周波数特性による影響を受け難くなる。特に、送信波の伝送過程でそのレベルがダウンし、これによって見かけ上実測レベルがダウンしたような場合においても、反射波情報として規格化レベルを表示できるので、正しいチューニングを行える。また、チューニング過程において温度変化等に起因してチューニング状態とは無関係に実測レベルが変化しても、反射波情報として規格化レベルを表示できるので、正しいチューニングを行える。このように、実施形態によれば、極めて実用性の高い反射波モニタリング技術を提供できる。 According to the above configuration, it is less likely to be affected by the frequency characteristics of the device used at the time of tuning and the transmission path. In particular, even when the level is lowered in the transmission process of the transmitted wave and the measured level is apparently lowered due to this, the normalized level can be displayed as the reflected wave information, so that correct tuning can be performed. Further, even if the measured level changes regardless of the tuning state due to a temperature change or the like in the tuning process, the normalized level can be displayed as reflected wave information, so that correct tuning can be performed. As described above, according to the embodiment, it is possible to provide an extremely practical reflected wave monitoring technique.
10 分光計本体、20 セレクタ、24 NMR測定プローブ、26 検出回路、30 反射波モニタリングユニット、32 ローカルプロセッサ、34 送信回路、38 マルチプレクサ、40 開放端回路、42 終端整合回路、46 受信回路、48 基準レベル取得部、50 規格化部。 10 Spectrometer body, 20 selector, 24 NMR measurement probe, 26 detection circuit, 30 reflected wave monitoring unit, 32 local processor, 34 transmitter circuit, 38 multiplexer, 40 open end circuit, 42 termination matching circuit, 46 receiver circuit, 48 reference Level acquisition department, 50 standardization department.
Claims (10)
NMR検出回路を有するNMM測定プローブと、
前記送受信回路に対して、前記NMR検出回路及び基準回路を含む回路群の中から選択された回路を接続する選択回路と、
前記基準回路が選択された状態で受信された基準反射波のレベルを基準レベルとして取得する取得手段を有し、前記基準レベルに基づいて、前記NMR検出回路が選択された状態で受信された実反射波のレベルを規格化することにより、規格化レベルを演算する演算手段と、
を含み、
前記送受信回路は周波数掃引を行いながら送信波を生成し、
前記選択回路は前記周波数掃引の周期に合わせて前記回路群の中から回路を選択し、これにより回路選択が周波数掃引間において行われ、
前記演算手段は、
前記周波数掃引に伴って生じる基準レベルの変化を示す基準レベル周波数特性を生成する手段と、
前記周波数掃引に伴って生じる実反射波のレベルの変化を示す実測レベル周波数特性を生成する手段と、
前記基準レベル周波数特性に基づいて前記実測レベル周波数特性を規格化することにより、周波数ごとの規格化レベルを表す規格化レベル周波数特性を生成する手段と、
を含む、
ことを特徴とするNMR測定装置。 A transmitter / receiver circuit that generates a transmitted wave for tuning and receives a reflected wave,
An NMM measurement probe with an NMR detection circuit and
To the transceiver circuit, a selection circuit for connecting a circuit selected from among circuit group including the NMR detection circuit and the reference circuit,
It has an acquisition means for acquiring the level of the reference reflected wave received in the selected state of the reference circuit as the reference level, and the fact that the NMR detection circuit is received in the selected state based on the reference level. An arithmetic means for calculating the standardization level by standardizing the level of the reflected wave, and
Only including,
The transmission / reception circuit generates a transmission wave while performing frequency sweep,
The selection circuit selects a circuit from the circuit group according to the frequency sweep cycle, whereby circuit selection is performed between frequency sweeps.
The calculation means is
A means for generating a reference level frequency characteristic indicating a change in the reference level caused by the frequency sweep, and
A means for generating an actually measured level frequency characteristic indicating a change in the level of the actual reflected wave caused by the frequency sweep, and a means for generating the measured level frequency characteristic.
By standardizing the measured level frequency characteristic based on the reference level frequency characteristic, a means for generating a standardized level frequency characteristic representing a standardized level for each frequency, and a means for generating the standardized level frequency characteristic.
including,
An NMR measuring device characterized by the above.
前記回路群の中には、前記基準回路として、全反射又は準全反射を生じさせる第1基準回路が含まれ、
前記取得手段は、前記第1基準回路が選択された状態で受信された基準反射波のレベルを第1基準レベルとして取得する、
ことを特徴とするNMR測定装置。 In the apparatus according to claim 1,
The circuit group includes a first reference circuit that causes total reflection or quasi-total reflection as the reference circuit.
The acquisition means acquires the level of the reference reflected wave received with the first reference circuit selected as the first reference level.
An NMR measuring device characterized by the above.
前記回路群の中には、前記基準回路として、無反射又は準無反射を生じさせる第2基準回路が含まれ、
前記取得手段は、前記第2基準回路が選択された状態で受信された基準反射波のレベルを第2基準レベルとして取得する、
ことを特徴とするNMR測定装置。 In the apparatus according to claim 1,
The circuit group includes a second reference circuit that causes non-reflection or quasi-non-reflection as the reference circuit.
The acquisition means acquires the level of the reference reflected wave received with the second reference circuit selected as the second reference level.
An NMR measuring device characterized by the above.
前記回路群の中には、前記基準回路として、全反射又は準全反射を生じさせる第1基準回路と、無反射又は準無反射を生じさせる第2基準回路と、が含まれ、
前記取得手段は、前記第1基準回路が選択された状態で受信された基準反射波のレベルを第1基準レベルとして取得し、前記第2基準回路が選択された状態で受信された基準反射波のレベルを第2基準レベルとして取得とし、
前記演算手段は、(実反射波のレベル−第2基準レベル)/(第1基準レベル−第2基準レベル)で表される比率に基づいて、前記規格化レベルを演算する、
ことを特徴とするNMR測定装置。 In the apparatus according to claim 1,
The circuit group includes, as the reference circuit, a first reference circuit that causes total reflection or quasi-total reflection, and a second reference circuit that causes non-reflection or quasi-non-reflection.
The acquisition means acquires the level of the reference reflected wave received with the first reference circuit selected as the first reference level, and the reference reflected wave received with the second reference circuit selected. Level is taken as the second reference level,
The calculation means calculates the normalization level based on the ratio represented by (actual reflected wave level-second reference level) / (first reference level-second reference level).
An NMR measuring device characterized by the above.
前記第1基準回路は開放端回路である、
ことを特徴とするNMR測定装置。 In the apparatus according to claim 2,
The first reference circuit is an open end circuit.
An NMR measuring device characterized by the above.
前記第2基準回路はインピーダンス整合作用を有する終端回路である、
ことを特徴とするNMR測定装置。 In the apparatus according to claim 3,
The second reference circuit is a terminal circuit having an impedance matching action.
An NMR measuring device characterized by the above.
前記規格化レベル周波数特性を曲線グラフとして表示する手段を含む、
ことを特徴とするNMR測定装置。 In the apparatus according to claim 1,
A means for displaying the standardized level frequency characteristic as a curve graph is included.
An NMR measuring device characterized by the above.
前記基準反射波のレベルを表す信号を複素形式の基準レベル信号に変換し、前記実反射波のレベルを表す信号を複素形式の実測レベル信号に変換する複素変換回路を含み、
前記取得手段は、前記複素形式の基準レベル信号に基づいて、前記基準レベルとして、実数部基準レベル及び虚数部基準レベルを取得し、
前記演算手段は、前記実数部基準レベル及び前記虚数部基準レベルに基づいて、前記複素形式の実測レベル信号を規格化する、
ことを特徴とするNMR測定装置。 In the apparatus according to claim 1,
A complex conversion circuit that converts a signal representing the level of the reference reflected wave into a reference level signal in a complex format and a signal representing the level of the actual reflected wave into a measured level signal in a complex format is included.
The acquisition means acquires the real part reference level and the imaginary part reference level as the reference level based on the complex form reference level signal.
The arithmetic means normalizes the measured level signal in the complex form based on the real part reference level and the imaginary part reference level.
An NMR measuring device characterized by the above.
前記基準回路が選択された状態で受信された基準反射波のレベルを基準レベルとして取得する工程であって、前記周波数掃引に伴って生じる基準レベルの変化を示す基準レベル周波数特性を生成する工程と、
前記NMR検出回路が選択された状態で受信された実反射波のレベルを取得する工程であって、前記周波数掃引に伴って生じる実反射波のレベルの変化を示す実測レベル周波数特性を生成する手段と、
前記基準レベル周波数特性に基づいて、前記実測レベル周波数特性を規格化することにより、周波数ごとの規格化レベルを表す規格化レベル周波数特性を演算する工程と、
を含むことを特徴とする反射波モニタリング方法。 Against receiving circuit for receiving the generated and reflected wave transmission waves for tuning while frequency sweep, NMR detection circuit in the NMR measurement probe, and a circuit selected from among circuit group including the reference circuit In the step of connecting, a circuit is selected from the circuit group according to the frequency sweep cycle, and the circuit selection is performed between the frequency sweeps .
A step of acquiring the level of the reference reflected wave received with the reference circuit selected as a reference level, and a step of generating a reference level frequency characteristic indicating a change in the reference level caused by the frequency sweep. ,
A means for acquiring the level of the actual reflected wave received with the NMR detection circuit selected, and generating an actually measured level frequency characteristic indicating a change in the level of the actual reflected wave caused by the frequency sweep. When,
A process of calculating a standardized level frequency characteristic representing a standardized level for each frequency by standardizing the measured level frequency characteristic based on the reference level frequency characteristic.
A reflected wave monitoring method comprising.
更に、前記規格化レベルの安定性に基づいて前記基準レベルの再取得の要否を判断する工程を含む、
ことを特徴とする反射波モニタリング方法。 In the method according to claim 9.
Further, the step of determining the necessity of reacquisition of the reference level based on the stability of the standardization level is included.
A reflected wave monitoring method characterized by this.
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