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JPH0660917B2 - Spectrum analyzer - Google Patents
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JPH0660917B2 - Spectrum analyzer - Google Patents

Spectrum analyzer

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JPH0660917B2
JPH0660917B2 JP19216087A JP19216087A JPH0660917B2 JP H0660917 B2 JPH0660917 B2 JP H0660917B2 JP 19216087 A JP19216087 A JP 19216087A JP 19216087 A JP19216087 A JP 19216087A JP H0660917 B2 JPH0660917 B2 JP H0660917B2
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digital
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JP19216087A
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裕之 松浦
聡 丸田
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Yokogawa Electric Corp
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Yokogawa Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 [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。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an improvement of a superheterodyne spectrum analyzer.

[従来の技術] 第6図に従来スペクトラムアナライザの回路図を示す。
同図では掃引発振器7からランプ波形を出力し、これを
電圧制御発振器(以下VCOという)5に加える。VC
O5はランプ波形が印加されるので、この印加電圧に応
じて変化する周波数を出力し、これをミキサ3に加
える。
[Prior Art] FIG. 6 shows a circuit diagram of a conventional spectrum analyzer.
In the figure, a sweep oscillator 7 outputs a ramp waveform, which is applied to a voltage controlled oscillator (hereinafter referred to as VCO) 5. VC
Since the ramp waveform is applied to O5, the frequency V that changes according to the applied voltage is output and added to the mixer 3.

一方、入力信号S(通常、Sは多数の周波数成分を
含む)は、ローパスフィルタ1に加えられる。ローパス
フィルタ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
分をカットするためのものである。このローパスフィル
タ1の出力信号の周波数をとする。
On the other hand, the input signal S i (usually, S i includes many frequency components) is added to the low-pass filter 1. The low-pass filter 1 is for passing frequencies in the range that the spectrum analyzer is going to measure and for cutting other frequency components. The frequency of the output signal of the low-pass filter 1 is L.

ミキサ3では、(1)式の演算によるミキシングを行い、
その出力信号(周波数)をバンドパスフィルタ(以
下BPFという)4に加える。BPF4はある周波数
を中心としたこの周辺の周波数のみ通過させる。なお
通常、このは(1)式で表わされる周波数のうち低い
方の周波数()の中に含まれる周波数値であ
る。± (1) 増幅器8はこのBPF4からの信号を増幅する。
The mixer 3 performs mixing by the calculation of the equation (1),
The output signal (frequency M 1 ) is applied to a bandpass filter (hereinafter referred to as BPF) 4. BPF4 has a certain frequency
Only the frequencies around 1 around 1 are passed. Note Usually, this one (1) lower the frequency of the frequency represented by the formula - the frequency value included in the (V L). M = V ± L (1) The amplifier 8 amplifies the signal from the BPF 4.

さらに、周波数の選択度を上げ、ゲインを稼ぐために、
ミキサ11と発振器13とBPF15と増幅器16とによりいわ
ゆるダブルスーパーヘテロダイン方式として構成されて
いる。
Furthermore, in order to increase the frequency selectivity and gain,
The mixer 11, the oscillator 13, the BPF 15, and the amplifier 16 constitute a so-called double superheterodyne system.

このように構成されるスペクトラムアナライザの周波数
分解能は、BPF15のフィルタ帯域幅で決定される。そ
こで、BPF15は、スペクトラムアナライザの周波数分
解能の設定が自由に行えるように通過帯域幅を変えるこ
とができるような構成になっている。
The frequency resolution of the spectrum analyzer thus constructed is determined by the filter bandwidth of the BPF 15. Therefore, the BPF 15 is configured so that the pass bandwidth can be changed so that the frequency resolution of the spectrum analyzer can be freely set.

増幅器16の出力は、検波器17でその振幅が検出され、ビ
デオフィルタ19にてノイズ成分が除かれてCRT20の垂
直軸に加えられる。CRT20の水平軸には、掃引発振器
7の信号が加えられ、第6図に示すような波形データが
表示される。
The amplitude of the output of the amplifier 16 is detected by the detector 17, the noise component is removed by the video filter 19, and the output is added to the vertical axis of the CRT 20. The signal of the sweep oscillator 7 is added to the horizontal axis of the CRT 20, and the waveform data as shown in FIG. 6 is displayed.

[発明が解決しようとする問題点] 上述のように、第6図のスペクトラムアナライザの周波
数分解能を設定するには、BPF15の帯域幅を変えるこ
とにより行う。
[Problems to be Solved by the Invention] As described above, the frequency resolution of the spectrum analyzer of FIG. 6 is set by changing the bandwidth of the BPF 15.

しかし、分解能の設定可能範囲を大きくしようとする
と、BPF15の構成が大掛かりなものになってしまう問
題がある。また、BPF15にLC又は水晶振動子を用い
ると、帯域幅や中心周波数に温度ドリフトが発生し精度
の高い測定ができないという問題がある。また、このよ
うな変化を一定期間ごとに校正したり、補正演算するの
は実用的ではない。
However, if the range in which the resolution can be set is increased, there is a problem that the configuration of the BPF 15 becomes large. Further, when LC or a crystal oscillator is used for the BPF 15, there is a problem that temperature drift occurs in the bandwidth and the center frequency, and highly accurate measurement cannot be performed. Further, it is not practical to calibrate such a change at regular intervals or to perform a correction calculation.

本発明の目的は、周波数分解能を決定するBPF15をデ
ジタル化することにより、フィルタ特性の安定性を増
し、調整箇所を減らし、検出を高速に行うことができる
スペクトラムアナライザを提供することである。
An object of the present invention is to provide a spectrum analyzer capable of increasing the stability of filter characteristics, reducing the number of adjustment points, and performing detection at high speed by digitizing the BPF 15 that determines the frequency resolution.

[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、 ミキサと、このミキサ出力を導入するバンドパスフィル
タとの回路が接続されたスーパーヘテロダイン方式のス
ペクトラムアナライザにおいて、所定の帯域幅を有する
最終段のバンドパスフィルタの中心周波数と等しい周波
数で、かつ位相が互いに90゜異なる2つの信号を出力
する発振手段と、 これら2つの信号と前記最終段のバンドパスフィルタを
通過した信号とをミキシングする2つのミキサと、 これらミキサの出力端子に接続され、前記最終段のバン
ドパスフィルタの中心周波数の2倍以上の周波数信号を
除去することにより各ミキサ出力の帯域を制限する2つ
のローパスフィルタと、 これらローパスフィルタの出力端子に接続され、各ロー
パスフィルタの出力をデジタル信号に変換する2つのA
/D変換器と、 これらA/D変換器の出力端子に接続され、外部から与
えられる制御信号によりそのフィルタ特性が制御できる
2つのデジタルフィルタ手段と、 これらデジタルフィルタ手段の出力の2乗和を演算する
演算手段と、 この演算手段の演算出力のピーク値をホールドするピー
クホールド手段、 を備えたことを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the present invention provides a superheterodyne spectrum analyzer in which a circuit of a mixer and a bandpass filter for introducing the mixer output is connected, The oscillating means for outputting two signals having a frequency equal to the center frequency of the final stage bandpass filter having a predetermined bandwidth and having phases different from each other by 90 °, and these two signals and the final stage bandpass filter are provided. Two mixers that mix the passed signal and the output terminals of these mixers are connected, and the band of each mixer output is limited by removing the frequency signal that is more than twice the center frequency of the final stage bandpass filter. Connected to the output terminals of these low-pass filters and each low-pass filter Two A for converting the output of the digital signal
A / D converters, two digital filter means connected to the output terminals of these A / D converters, the filter characteristics of which can be controlled by an externally applied control signal, and the sum of squares of the outputs of these digital filter means. The present invention is characterized by including a calculating means for calculating and a peak holding means for holding a peak value of a calculation output of the calculating means.

[実施例] 以下、図面を用いて本発明を詳しく説明する。[Examples] Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

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
を示すブロック図であり、第6図と同一部分には同一符
号を付けている。第1図の構成が第6図の構成と異なる
点は、ミキサ11以降である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a spectrum analyzer according to the present invention, and the same parts as those in FIG. 6 are designated by the same reference numerals. The configuration of FIG. 1 is different from the configuration of FIG. 6 in the mixer 11 and thereafter.

その異なる構成を説明すると、ミキサ11には、基準周波
数発生器34と発振器36とにより周波数値が固定された信
号が加えられる。この発振器36としては例えばPLL等
の公知の回路を用いることができる。ミキサ11の出力は
BPF30に加えられる。このBPF30は、従来の帯域幅
が可変なBPF15(第6図)と異なり帯域幅が固定され
たフィルタである。従って、従来のBPF15と比べて非
常に簡単な構成である。BPF30の出力は増幅器32へ加
えられる。38は発振器であり、基準周波数発生器34から
周波数が安定した信号s1を導入し、位相が互いに90゜
異なる信号s2,s3をミキサ40,41へ出力する。なお、こ
の信号s2,s3の周波数はBPF30の中心周波数と同じに
設定されている。このように互いに90゜位相が異な
り、しかも周波数がBPF30の中心周波数と同じである
2つの信号を出力する手段は、公知の回路技術を用いて
容易に構成することができるので、ここではその具体的
構成例の説明を省略する。
Explaining the different configuration, a signal whose frequency value is fixed by the reference frequency generator 34 and the oscillator 36 is added to the mixer 11. A known circuit such as a PLL can be used as the oscillator 36. The output of mixer 11 is applied to BPF 30. The BPF 30 is a filter having a fixed bandwidth, unlike the conventional BPF 15 (FIG. 6) having a variable bandwidth. Therefore, it has a very simple structure as compared with the conventional BPF 15. The output of BPF 30 is applied to amplifier 32. Reference numeral 38 denotes an oscillator, which introduces a signal s1 having a stable frequency from the reference frequency generator 34 and outputs signals s2 and s3 whose phases are different from each other by 90 ° to the mixers 40 and 41. The frequencies of the signals s2 and s3 are set to be the same as the center frequency of the BPF 30. The means for outputting the two signals, which are 90 ° out of phase with each other and whose frequency is the same as the center frequency of the BPF 30, can be easily constructed by using known circuit technology. The description of the physical configuration example is omitted.

ミキサ40,41は(1)式と同様な演算をし、その出力を次
段のローパスフィルタ43,44へ加える。ローパスフィル
タ43,44の出力は、AD変換器46,47にてデジタル信号
へ変換される。このAD変換器46,47の出力はデジタル
フィルタ50,51へ導入される。デジタルフィルタ50,51
は外部から与えられる制御信号(図示せず)により容易
にそのフィルタ特性を制御でき、かつそのフィルタ特性
は本質的に安定である。デジタルフィルタ50,51は、公
知の回路を用いることができ、本発明では、このデジタ
ルフィルタの個々の構成に特徴があるわけではないの
で、その具体的構成の説明は省略する。デジタルフィル
タ50,51の出力は、演算器53に導入され、そこで2乗和
の演算が施される。演算器53の出力はピークホールド回
路54に加えられてピーク値がホールドされる。このピー
クホールド回路54の出力信号はビデオフィルタ55に加え
られれてノイズ成分が除かれ、DA変換器56にてアナロ
グ信号に変換されてCRT20の垂直軸に加えられる。な
お、ピークホールド回路54には、基準周波数発生器34の
出力信号s1も加えられている。また、ビデオフィルタ55
は公知のデジタルフィルタ技術を用いたものであり、ア
ナログ的に構成された第6図のビデオフィルタ19とは異
なるものである。
The mixers 40 and 41 perform the same calculation as in the equation (1) and add the output to the low-pass filters 43 and 44 at the next stage. The outputs of the low-pass filters 43 and 44 are converted into digital signals by the AD converters 46 and 47. The outputs of the AD converters 46 and 47 are introduced into the digital filters 50 and 51. Digital filter 50, 51
Can easily control its filter characteristics by a control signal (not shown) given from the outside, and its filter characteristics are essentially stable. Known circuits can be used for the digital filters 50 and 51, and since the individual configurations of the digital filters are not characteristic in the present invention, the description of the specific configuration is omitted. The outputs of the digital filters 50 and 51 are introduced into a calculator 53, where the sum of squares is calculated. The output of the calculator 53 is applied to the peak hold circuit 54 to hold the peak value. The output signal of the peak hold circuit 54 is added to the video filter 55 to remove noise components, converted into an analog signal by the DA converter 56 and added to the vertical axis of the CRT 20. The output signal s1 of the reference frequency generator 34 is also added to the peak hold circuit 54. Also video filters 55
Uses a known digital filter technique, and is different from the video filter 19 of FIG.

このように構成された本発明の概要は、以下の点にあ
る。
The outline of the present invention configured as described above is as follows.

構成が大掛かりかつで特性が不安定である従来のBP
F15に代えて、特性が安定で、かつ周波数分解能を自由
に制御できるデジタルフィルタ50,51を使用したこと。
Conventional BP with large structure and unstable characteristics
Instead of F15, use digital filters 50 and 51 that have stable characteristics and can freely control the frequency resolution.

しかし、BPF15を単にデジタルフィルタ50,51へ置
き換えたのでは、高い周波数信号に対応できるデジタル
フィルタは演算スピードを要求されるため高価であり、
デジタルフィルタを使用した利点が減少する。そこで、
最終段のBPF30の中心周波数と等しい周波数でかつ位
相が互いに90゜異なる信号とBPF30を通過してきた
信号をミキシングすることにより直流の2つの信号を作
り、これをデジタルフィルタによるローパスフィルタを
通し、その2つの信号の2乗和をとることにより入力信
号の振幅を得るようにしたこと。
However, if the BPF 15 is simply replaced by the digital filters 50 and 51, a digital filter that can handle high frequency signals is expensive because it requires a high calculation speed.
The benefits of using digital filters are reduced. Therefore,
By mixing a signal having a frequency equal to the center frequency of the final stage BPF 30 and having a phase difference of 90 ° and a signal which has passed through the BPF 30, two direct current signals are produced and passed through a low pass filter by a digital filter. The amplitude of the input signal is obtained by taking the square sum of the two signals.

インパルス性の信号に関してもそのピークが検出でき
るようにピークホールド回路54を設けたこと。すなわ
ち、ある区間の実効値表示ではなく、最大値表示を可能
にしたこと。
The peak hold circuit 54 is provided so that the peak of the impulsive signal can be detected. That is, the maximum value can be displayed instead of the effective value in a certain section.

第1図において、BPF30の帯域幅の中心周波数の信号
であって増幅器32を介してミキサ40,41に加えられる信
号s4は(2)式で表わされる。
In FIG. 1, a signal s4 having a center frequency of the bandwidth of the BPF 30 and applied to the mixers 40 and 41 via the amplifier 32 is represented by the equation (2).

s4=Wsinωt (2) 一方、発振器38からミキサ40,41に加えられる位相が互
いに90゜異なり、前記信号s4の周波数と等しい信号s
2,s3は(3)、(4)式で表わされる。
s4 = W 1 sin ωt (2) On the other hand, the phase of the signal s4 equal to the frequency of the signal s4, the phases applied to the mixers 40 and 41 from the oscillator 38 differ by 90 °
2, s3 are expressed by Eqs. (3) and (4).

s2=Wsin(ωt−θ) (3) s3=Wsin(ωt−θ−π/2) (4) θは、信号s4と信号s2,s3の位相差である。ここで、説
明を分り易くするため、信号s2,s3の振幅は、W=1
とする。
s2 = W 2 sin (ωt−θ) (3) s3 = W 2 sin (ωt−θ−π / 2) (4) θ is the phase difference between the signal s4 and the signals s2 and s3. Here, in order to make the explanation easy to understand, the amplitudes of the signals s2 and s3 are W 2 = 1.
And

ミキサ40の出力信号s5は、ローパスフィルタ43で2倍の
周波数信号が除去されるから、ローパスフィルタ43の出
力信号s7は(5)式で表わされる。
Since the output signal s5 of the mixer 40 has the double frequency signal removed by the low-pass filter 43, the output signal s7 of the low-pass filter 43 is expressed by equation (5).

s7=Wsin{ωt−(ωt−θ)} =Wsinθ (5) 同様に、ローパスフィルタ44の出力信号s8は(6)式で表
わされる。
s7 = W 1 sin {ωt− (ωt−θ)} = W 1 sin θ (5) Similarly, the output signal s8 of the low pass filter 44 is expressed by the equation (6).

s8=Wcosθ (6) この信号s7とs8はAD変換器46,47とデジタルフィルタ
50,51を通り、演算器53で、2乗和の演算を施されるの
で(7)式で示す信号s9が演算器53から取り出される。
s8 = W 1 cos θ (6) These signals s7 and s8 are AD converters 46 and 47 and a digital filter.
After passing through 50 and 51, the arithmetic unit 53 performs the sum of squares operation, so that the signal s9 represented by the equation (7) is extracted from the arithmetic unit 53.

s9=(Wsinθ)+(Wcosθ) (7) すなわち、演算器53から入力信号Sの電力に比例した
信号s9が取り出される。この信号s9はピークホールド回
路54に加えられてそのピーク値がホールドされる。この
ピークホールド回路54の出力信号はビデオフィルタ55に
加えられてノイズが除去され、さらにDA変換器56でア
ナログ信号に変換されてスペクトラム波形の電力信号と
なる。
s9 = (W 1 sin θ) 2 + (W 1 cos θ) 2 W 1 2 (7) That is, the signal s9 proportional to the power of the input signal S i is extracted from the calculator 53. This signal s9 is applied to the peak hold circuit 54 to hold its peak value. The output signal of the peak hold circuit 54 is added to the video filter 55 to remove noise, and further converted into an analog signal by the DA converter 56 to become a power signal having a spectrum waveform.

なお、ローパスフィルタ43,44は、ミキサ40,41におけ
る2倍周波を除去するように動作し、アンチエリアシン
グフィルタとしても動作し、さらに最も広い周波数分解
能帯域幅を決定することになる。
The low-pass filters 43 and 44 operate so as to remove the double frequency in the mixers 40 and 41, and also operate as an anti-aliasing filter, and further determine the widest frequency resolution bandwidth.

デジタルフィルタ50,51は、スペクトラムアナライザの
周波数分解能を決定するものである。この設定が最も広
い場合はローパスフィルタ43,44の周波数分解能帯域幅
と一致してデジタルフィルタ50,51はスルーとなり、こ
れ以外の場合はデジタルフィルタ50,51で周波数分解能
が決定される。デジタルフィルタはクロックが正確な限
り、周波数特性の劣化(経年変化、温度特性)はない。
なお、第2図に示すようにデジタルフィルタ50,51のカ
ットオフ周波数の2倍分の周波数2がスペクト
ラムアナライザの周波数分解能帯域幅となる。
The digital filters 50 and 51 determine the frequency resolution of the spectrum analyzer. If this setting is the widest, the frequency resolution bandwidth of the low-pass filters 43 and 44 is matched, and the digital filters 50 and 51 become through. In other cases, the digital filters 50 and 51 determine the frequency resolution. As long as the clock is accurate, the digital filter has no deterioration in frequency characteristics (aging, temperature characteristics).
The frequency 2 C of twice the cutoff frequency C of the digital filters 50, 51 as shown in FIG. 2 is a frequency resolution bandwidth of the spectrum analyzer.

第3図は、ピークホールド回路54の具体例を示すブロッ
ク図である。第3図において、57は演算器53の出力信号
s9をラッチするラッチ回路であり、初期状態では基準周
波数発生器34の出力信号s1を分周する分周器58から加え
られるクリア信号によりクリアされて内容はゼロになっ
ている。このラッチ回路54の出力信号は大小比較回路59
一方の入力端子に加えられるとともに、次段のビデオフ
ィルタ55に出力される。大小比較回路59の他方の入力端
子には演算器53の出力信号s9が加えられていて、ラッチ
回路57の出力信号よりも演算器53の出力信号s9が大きい
場合にはラッチ信号をラッチ回路57に出力する。これに
より、ラッチ回路57には常に演算器53の出力信号s9のピ
ーク値がラッチされることになる。このラッチ回路54の
内容は分周器58から加えられるクリア信号によりクリア
されるまでホールドされることになり、クリア信号の周
期がピークホールドの時定数になる。
FIG. 3 is a block diagram showing a specific example of the peak hold circuit 54. In FIG. 3, 57 is the output signal of the calculator 53.
This is a latch circuit for latching s9, and in the initial state, it is cleared by the clear signal added from the frequency divider 58 which divides the output signal s1 of the reference frequency generator 34, and the content is zero. The output signal of the latch circuit 54 is a magnitude comparison circuit 59.
It is applied to one of the input terminals and is output to the video filter 55 in the next stage. The output signal s9 of the calculator 53 is applied to the other input terminal of the magnitude comparison circuit 59, and when the output signal s9 of the calculator 53 is larger than the output signal of the latch circuit 57, the latch signal is input to the latch circuit 57. Output to. As a result, the peak value of the output signal s9 of the calculator 53 is always latched in the latch circuit 57. The content of the latch circuit 54 is held until it is cleared by the clear signal applied from the frequency divider 58, and the cycle of the clear signal becomes the peak hold time constant.

なお、第1図では2個のデジタルフィルタ50,51と演算
器53とビデオフィルタ55を別々の構成で示したが、これ
らはいずれもデジタル演算を行うモジュールであり、ス
ピードの許す限り一部又は全部を共用することができ
る。すなわち、このような機能を行うことができるデジ
タル手段を備えていれば独立した構成をとっていなくて
も良い。
In FIG. 1, the two digital filters 50 and 51, the calculator 53 and the video filter 55 are shown as separate components, but these are all modules that perform digital calculation, and some or all of them may be used if speed permits. You can share everything. That is, as long as it has a digital means capable of performing such a function, it does not have to have an independent configuration.

また、アプリケーションによっては(例えば低いスピー
ドの場合)、AD変換器46,47より後の構成をプロセッ
サ(図示せず)に取り込み、ソフトウェアで処理するこ
ともできる。
Further, depending on the application (for example, at low speed), the configuration after the AD converters 46 and 47 can be loaded into a processor (not shown) and processed by software.

また、本発明を利用することにより発振器38の発振信号
とBPF30の出力信号の位相差θ[(5),(6)式参照]を
知ることができる。この回路例を第4図に示す。第4図
において、デジタルフィルタ50,51に至るまでの回路は
第1図と同じである。デジタルフィルタ50の出力信号を
I,デジタルフィルタ51の出力信号をQとした場合、第
3図のようにtan-1(I/Q)の演算機能を持つ演算器6
1を設ければ、その出力として、上述のθを求めること
ができる。
Further, by utilizing the present invention, the phase difference θ between the oscillation signal of the oscillator 38 and the output signal of the BPF 30 [see the expressions (5) and (6)] can be known. An example of this circuit is shown in FIG. In FIG. 4, the circuit up to the digital filters 50 and 51 is the same as in FIG. Assuming that the output signal of the digital filter 50 is I and the output signal of the digital filter 51 is Q, a calculator 6 having a calculation function of tan -1 (I / Q) as shown in FIG.
If 1 is provided, the above-mentioned θ can be obtained as the output.

さらに、この第4図と第1図とを組合せると、導入した
2つの信号SとS′の位相差を測定することができ
る。この構成例を第5図に示す。
Furthermore, by combining FIG. 4 and FIG. 1, it is possible to measure the phase difference between the two introduced signals S i and S i ′. An example of this structure is shown in FIG.

第5図において、66,67は信号処理回路であり、このブ
ロック回路は第4図の回路で構成する。但し、この2つ
の回路66,67はVCO5と発振器36,38を共用するよう
に構成されている。信号処理回路66の出力から入力信号
と発振器38の出力信号s2との位相差θが得られ
る。同様に信号処理回路67の出力から入力信号S′と
発振器38の出力信号s2との位相差θが得られる。そし
て、減算器70でこのθとθの差を演算することによ
り、入力信号SとS′の位相差θが得られる。
In FIG. 5, 66 and 67 are signal processing circuits, and this block circuit is composed of the circuit of FIG. However, these two circuits 66 and 67 are configured to share the VCO 5 and the oscillators 36 and 38. From the output of the signal processing circuit 66, the phase difference θ 1 between the input signal S i and the output signal s2 of the oscillator 38 is obtained. Similarly, the phase difference θ 2 between the input signal S i ′ and the output signal s 2 of the oscillator 38 is obtained from the output of the signal processing circuit 67. Then, the subtracter 70 calculates the difference between θ 1 and θ 2 to obtain the phase difference θ 3 between the input signals S i and S i ′.

このように構成することにより、分解能帯域幅フィルタ
としてデジタルフィルタを用いているので、安定(温度
変化、経年変化が小さい)かつ調整箇所が減少し、さら
にアナログ回路では実現困難な狭帯域フィルタを容易に
実現することができる。
With this configuration, since a digital filter is used as the resolution bandwidth filter, it is stable (small changes in temperature and aging) and the number of adjustment points is reduced, and a narrow band filter that is difficult to achieve with analog circuits is easy to implement. Can be realized.

また、ミキシング後中心を直流にしているので、AD変
換器の変換スピードやデジタルフィルタの演算スピード
に関する要求は緩くなり、AD変換器やデジタルフィル
タとして安価なものを使用できる。
Further, since the center is DC after mixing, the requirements regarding the conversion speed of the AD converter and the calculation speed of the digital filter are relaxed, and inexpensive AD converters and digital filters can be used.

また、入力信号の振幅の算出を2乗和で得ているので演
算時間のみで入力信号の電力を得ることができ、高速動
作が得られ、掃引スピードが改善される。
Further, since the amplitude of the input signal is calculated by the sum of squares, the power of the input signal can be obtained only by the calculation time, high speed operation can be obtained, and the sweep speed can be improved.

また、ミキサとデジタルフィルタを2系統用いているの
で、その間のノイズやデジタル演算による誤差等は打ち
消し合い、これに起因するS/Nは に減少する。すなわち、2系統間のノイズが無相関でパ
ワーが等しいとすると、1系統だけで信号処理を行う場
合に比べて 改善される。
In addition, since the mixer and the digital filter are used in two systems, noise between them and errors due to digital calculation cancel each other out, and the S / N resulting from this is Decrease to. That is, assuming that the noise between the two systems is uncorrelated and the power is equal, compared to the case where the signal processing is performed by only one system, Be improved.

1系統のときのS/N比をS/Nとすると、2系統のと
きのS/N比は になることから になる。
If the S / N ratio for one system is S / N, the S / N ratio for two systems is From becoming become.

さらに、演算器の出力信号をピークホールド回路に加え
てピークホールドしているので、ピーク値検波と同等の
検波特性が得られる。これにより、ある区間の実効値表
示ではなく、最大値表示が行える。
Furthermore, since the output signal of the arithmetic unit is added to the peak hold circuit and peak-held, the detection characteristic equivalent to the peak value detection can be obtained. As a result, the maximum value can be displayed instead of the effective value in a certain section.

また、ピークホールド回路を設けていることから、CR
Tなどの表示器の表示分解能(1点あたりの周波数幅)
が分解能帯域幅よりも広い場合であっても、常にスペク
トラムを表示することができる。すなわち、分解能帯域
幅に対して表示分解能が広い場合には、観測点は多数あ
るいが表示点数は少ないので1つの表示点に代表を選ば
なくてはならない。このとき、該当する区間の最終値を
選ぶようにするとピークを取り逃がしてしまうが、本発
明のように構成することで最大値を選ぶことが可能にな
る。
Moreover, since the peak hold circuit is provided, CR
Display resolution of display such as T (frequency width per point)
The spectrum can always be displayed even if is wider than the resolution bandwidth. That is, when the display resolution is wide with respect to the resolution bandwidth, there are many observation points but the number of display points is small, and therefore a representative must be selected as one display point. At this time, if the final value of the corresponding section is selected, the peak may be missed, but the maximum value can be selected by configuring the present invention.

[発明の効果] 以上述べたように、本発明によれば、周波数分解能を決
定するバンドパスフィルタの安定性が優れ、調整箇所が
少なく、ピーク値検出を高速に行うことができるスペク
トラムアナライザが実現できる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a spectrum analyzer that is excellent in stability of a bandpass filter that determines frequency resolution, has few adjustment points, and can perform peak value detection at high speed is realized. it can.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

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図はデジタルフィルタのカットオフ周
波数とスペクトラムアナライザの分解能帯域幅との関係
を示した図、第3図は本発明で用いるピークホールド回
路の具体例のブロック図、第4図は本発明を利用して位
相差を得る回路例を示した図、第5図は導入した2つの
信号の位相差を測定する構成図、第6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である。 1,43,44……ローパスフィルタ、3,11,40,41……
ミキサ、5……VCO(電圧制御発振器)、4,30……
BPF(バンドパスフィルタ)、34……基準周波数発生
器、36,38……発振器、50,51……デジタルフィルタ、
53……演算器、54……ピークホールド回路、55……ビデ
オフィルタ。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a spectrum analyzer according to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a cutoff frequency of a digital filter and a resolution bandwidth of a spectrum analyzer, and FIG. 3 is a diagram showing the present invention. A block diagram of a specific example of a peak hold circuit used, FIG. 4 is a diagram showing a circuit example for obtaining a phase difference by using the present invention, and FIG. 5 is a configuration diagram for measuring the phase difference between two introduced signals. FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of a conventional spectrum analyzer. 1,43,44 …… Low-pass filter, 3,11,40,41 ……
Mixer, 5 ... VCO (voltage controlled oscillator), 4,30 ...
BPF (band pass filter), 34 ... Reference frequency generator, 36, 38 ... Oscillator, 50, 51 ... Digital filter,
53 …… Calculator, 54 …… Peak hold circuit, 55 …… Video filter.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ミキサと、このミキサ出力を導入するバン
ドパスフィルタとの回路が接続されたスーパーヘテロダ
イン方式のスペクトラムアナライザにおいて、所定の帯
域幅を有する最終段のバンドパスフィルタの中心周波数
と等しい周波数で、かつ位相が互いに90゜異なる2つ
の信号を出力する発振手段と、 これら2つの信号と前記最終段のバンドパスフィルタを
通過した信号とをミキシングする2つのミキサと、 これらミキサの出力端子に接続され、前記最終段のバン
ドパスフィルタの中心周波数の2倍以上の周波数信号を
除去することにより各ミキサ出力の帯域を制限する2つ
のローパスフィルタと、 これらローパスフィルタの出力端子に接続され、各ロー
パスフィルタの出力をデジタル信号に変換する2つのA
/D変換器と、 これらA/D変換器の出力端子に接続され、外部から与
えられる制御信号によりそのフィルタ特性が制御できる
2つのデジタルフィルタ手段と、 これらデジタルフィルタ手段の出力の2乗和を演算する
演算手段と、 この演算手段の演算出力のピーク値をホールドするピー
クホールド手段、 を備えたことを特徴とするスペクトラムアナライザ。
1. A super-heterodyne spectrum analyzer in which a circuit of a mixer and a bandpass filter for introducing the mixer output is connected, and a frequency equal to a center frequency of a bandpass filter at a final stage having a predetermined bandwidth. , And two mixers that output two signals whose phases are different from each other by 90 °, two mixers that mix these two signals and the signal that has passed through the bandpass filter at the final stage, and the output terminals of these mixers. Two low-pass filters that are connected and limit the band of each mixer output by removing a frequency signal that is more than twice the center frequency of the last-stage band-pass filter, and are connected to the output terminals of these low-pass filters. Two A's that convert the output of the low-pass filter into a digital signal
A / D converters, two digital filter means connected to the output terminals of these A / D converters, the filter characteristics of which can be controlled by an externally applied control signal, and the sum of squares of the outputs of these digital filter means. A spectrum analyzer comprising: a calculation means for calculating and a peak hold means for holding a peak value of a calculation output of the calculation means.
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