JPH0740053B2 - パルス信号の搬送周波数識別方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、信号特性を決定する方法、特に、選択した信
号の周波数を正確に計数するために、スペクトラム・ア
ナライザを用いて、パルス信号の搬送周波数を自動的に
識別する方法に関する。なお、本明細書では、搬送波信
号よりも低い周波数の矩形信号に応じてこの搬送波信号
をオン及びオフして得たパルス化信号を単にパルス信号
と呼び、この搬送波信号の周波数をパルス信号の搬送周
波数と呼ぶ。

［従来の技術］ 電子装置の分析及び設計において、これら電子装置内に
存在する種々の電気信号の特性を測定することは重要で
ある。この目的のために開発された２つの主要な測定機
器は、オシロスコープとスペクトラム・アナライザとで
ある。オシロスコープは、振幅及び時間により信号を表
示し、スペクトラム・アナライザは、振幅及び周波数に
より信号を表示する。すなわち、スペクトラム・アナラ
イザは、周波数領域の測定を行うための周波数領域表示
器である。これら測定機器により表示された信号を観測
することにより、熟練した操作者、信号の特性を判断す
る。マイクロプロセッサにより制御される測定機器の登
場により、これら測定機器のゴールは、より「ユーザ・
フレンドリ」になった。すなわち、これら測定機器は、
操作者の操作が少なくなったり、経験を必要としなくな
り、より簡単に利用できるようになった。

スペクトラム・アナライザでは、信号を複数の周波数成
分として表示し、各成分の振幅は、その成分の強さに対
応する。よって、パルス信号では、メインローブが、搬
送周波数付近を中心にして表示される。このメインロー
ブは、パルス信号のパルス繰り返し周波数により分離さ
れた複数のスペクトラム・ラインを含んでいる。メイン
ローブの調波周波数を表す複数のサイドローブは、1/PW
で分離されたメインローブの両側部に存在する。なお、
PWは、パルス信号のパルス幅である。

［発明が解決しようとする課題］ パルス信号のスペクトラムは複雑であるので、メインロ
ーブを観察することによって、どのスペクトラム・ライ
ンがこのパルス信号の搬送周波数を表すかを判断するの
は容易ではない。

操作者の最少の操作により、パルス信号の搬送周波数を
自動的に識別する方法が望まれている。

したがって本発明の目的は、スペクトラム・アナライザ
を用いて選択した信号の周波数を正確に計数するため
に、パルス信号の搬送周波数を自動的に識別する方法の
提供にある。

［課題を解決するための手段及び作用］ 本発明によれば、操作者が公称パルス信号用に入力した
データに基づいて、衝撃係数（デュティー・ファクタ）
を計算し、適切なアルゴリズムをアクセスする。なお、
本明細書でのパルス信号のスペクトラム分布は搬送波に
対して対称になるが、パルスの衝撃係数が大きければ、
狭いスペクトラム分布で大振幅となり、衝撃係数が小さ
ければ、広いスペクトラム分布で小振幅となる。そし
て、広いスペクトラム分布で小振幅の場合の方が狭いス
ペクトラム分布で大振幅の場合よりも、搬送波を見つけ
にくい。そこで、衝撃係数に応じて、パルス信号の搬送
周波数を識別するアルゴリズムを別個にしている。例え
ば、0.1よりも大きい大衝撃係数に対しては、パルス波
形のメインローブ内の最大振幅を有するスペクトラム・
ラインを見つけることにより、搬送周波数を直接的に識
別する。また、0.1未満の小衝撃係数に対しては、メイ
ンローブの両側部のヌル（無）位置（振幅が極小になる
位置：以下単に、ヌル又はヌル点とも呼ぶ）を判断す
る。なお、このヌル点の周波数をヌル周波数と呼ぶ。こ
れら各ヌルに対して、メインローブ内で最も近接した対
称のスペクトラム・ラインを求め、平均化して、搬送周
波数を計算する。次に、幅が１つのパルス繰り返し周波
数のオダーであるウィンドウ（範囲）を、計算された搬
送周波数付近に確立して、最大振幅を有するウィンドウ
内のスペクトラム・ラインを搬送周波数と判断する。

本発明の目的、利点及び新規な特徴は、添付図を参照し
た以下の詳細な説明より明かになろう。

［実施例］ 第１図は、本発明の好適な実施例の流れ図であり、第２
〜第８図は、本発明を説明するためのスペクトラム・ア
ナライザ（周波数領域表示器）のスクリーンを示す図で
ある。

操作者は、搬送周波数、パルス幅、パルス繰り返し周波
数及びピーク電力の公称パラメータを有するレーダ・シ
ステムの如きパルス信号の実際の搬送周波数を求めよう
とする。第1A図に示すように、これら公称パラメータを
入力するように操作者を促しし、これらパラメータから
公称衝撃係数（DF）を計算する（ステップ（50））と共
に、この公称衝撃係数及び公称ピーク電力から見掛けの
電力レベルを求める。なお、公称衝撃係数を求めるに
は、先ず、公称パルス繰り返し周波数の逆数をパルスの
１周期の期間として求め、この期間に対する公称パルス
幅の比を求めて公称衝撃係数とする。次に、本発明の方
法を用いるスペクトラム・アナライザを、適切な周波数
レンジ（RANGE）、基準レベル（REF.LEVEL）、スパン
（SPAN）、分解能帯域幅（RES）、及び感度（DB/VERT）
に設定して、周波数スペクトラムのかなりの部分を表示
し、高密度モード、即ち、個別の周波数成分又はスペク
トラム・ライン分解能ではなく、第２図に示すように、
入力パルス信号の振幅又はメインローブを確実に表示す
る。第２図は、パルス信号の高密度表示モードにおける
周波数スペクトラムの表示である。メインローブ（12）
には、その側部に対称に配置されたサイドローブ（16）
のピーク振幅よりも大きいピーク振幅を有する。このピ
ーク振幅をマーカ（14）が指示する。この表示モードに
おいては、周波数成分、即ち、スペクトラム・ライン
は、表示されない。これらサイドローブ（16）のヌル
（18）間の距離は1/PWであり、メインローブ（12）のヌ
ル間の幅は2/PWである。周波数表示に関する値は、スペ
クトラム・アナライザの設定値、マーカ（14）位置の実
際の周波数計数Ｃ及びレベルを表わす。この図示した表
示において、公称周波数は1.5GHzであり、表示スパンは
約10個のパルス幅に対応する10MHzであり、表示の最上
部の基準レベルは10dBmであり、垂直軸は１垂直目盛り
当たり10dBであり、減衰量は30dBであり、分解能は100K
Hzであり、スペクトラム・アナライザのレンジは０〜1.
8GHzである。

表示された周波数スペクトラムを調整して、最大振幅を
中央にし、且つ表示の最上部に配置する。衝撃係数DFが
大きいと、例えば0.1より大きい（ステップ（52））、
上述の如く、狭いスペクトラム分布で大振幅となるの
で、搬送周波数を識別し易いため、従来技術（ステップ
（54）及び（56））を用いる。第３図に示す如く、操作
者が入力したパルス繰り返し周波数に応じてスパンを変
更し、感度及び分解能を増加し、表示を高密度モード
（10）から解析モード（10′）に切り替える。ここで
は、各スペクトラム成分ライン（20）が表示される。最
大ピークをマーカ（14）で識別し（スレップ（54））、
周波数を計数する（スレップ（56））。この結果、求め
た周波数が実際の搬送周波数である。

衝撃係数が小さい場合には、上述の如く、広いスペクト
ラム分布で小振幅となるので、ステップ（54）及び（5
6）の方法では搬送周波数を識別しにくいため、特別な
技術を（ステップ（58）〜（98））を用いる。この場
合、0.1未満の場合と、それよりも更に小さい、例えば
0.01よりも小さい場合との２通りに分ける。これら２つ
の場合における搬送周波数を識別する方法は、メインロ
ーブから直接的に搬送周波数を識別するのではなく、メ
インローブの両側のヌル点を基に搬送周波数を識別する
という原理では同じである。これは、メインローブの両
側のヌル点の中心付近に実際の搬送周波数が存在すると
いう点に基づいている。すなわち、メインローブの両側
のメル点の中心点を見かけ上の搬送周波数とし、この見
かけ上の搬送周波数付近の実際の最大ピーク点を求め、
この最大ピーク点の実際の周波数を測定すれば、実際の
搬送周波数が求まる。ところで、衝撃係数が極端に小さ
い場合は、スペクトラム分布が一層広くなるので、本実
施例では、この点を考慮してアルゴリズムを細部で変え
ている。

まず、衝撃係数が0.1未満で0.01以上の場合について説
明する。この場合、ステップ（52）がイエスで、ステッ
プ（66）がノーである。高密度表示モード（10）にて
（ステップ（58））、メインローブ（12）の両側部の隣
接するサイドローブである調波（高調波及び低調波）ロ
ーブ（16）のピークからピークにかけてウィンドウを形
成し、即ち、一定範囲を定め、その範囲内で、第４図に
示すようにメインローブのいずれかの側部にて、マーカ
（14）によりヌルに近い周波数を捜す（ステップ（6
0））。次に、表示を解析モード（10′）に切替え、ヌ
ル周波数の１つの付近を中央にする。第５図に示すよう
に、スペクトラム・ライン（20）の表示が得られ、マー
カ（14）により最低のスペクトラム・ライン（22）を識
別する（ステップ（62））。同じ処理により、メインロ
ーブ（12）の反対側の最低のスペクトラム・ラインを捜
す（ステップ（64））。なお、このステップ（64）は、
低い周波数の方のヌル点に関する処理（ステップ（68）
〜（76））が終了した後に処理されるが、ステップ（6
6）〜（74）は、低い周波数のヌル点及び高い周波数の
ヌル点に対して共通である。スペクトラム・ライン（2
0）が第６図に示すように、均等に離れていず（ステッ
プ（68））、欠けたライン（22′）があることを示す
と、この欠けたライン（22′）から搬送周波数に最も近
いスペクトラム・ライン（24）を求める。スペクトラム
・ライン（20）間の間隔に基づいたパルス信号用の実際
のパルス繰り返し周波数を用いて、求めたスペクトラム
・ライン（24）を補正するので、実際に用いるスペクト
ラム・ライン値を搬送周波数から適切に求める（ステッ
プ（72））。また、ステップ（68）にて、スペクトラム
・ラインが均等に離れている場合は、ステップ（68）か
らステップ（70）に進み、最低振幅のスペクトラム・ラ
インを見つける。ステップ（70）又は（72）で求めたス
ペクトラム・ラインは、それが、低い周波数側のヌル点
か否かに応じて（ステップ（74））、夫々記録する（ス
テップ（76）、（78））。なお、低い周波数側のヌル点
の場合は、上述の如くステップ（64）に戻り、低い周波
数側及び高い周波数側の両方のヌル点を記録した後は、
ステップ（78）からステップ（94）に進む。

衝撃係数が非常に小さい場合、例えば0.01未満の場合、
ステップ（66）からステップ（80）に進み、解析表示
（10′）と共に高密度表示（10）を用いて、第７図に示
すようにヌル周波数を求める（ステップ（80）。この場
合、高密度表示の最低値（18′）がヌル周波数を示す。
なお、最初は、低い周波数側のヌルを求めているので、
ステップ（82）からステップ（84）に進み、解析モード
（10′）にて、求めたヌルの右側、即ち、搬送周波数側
のスペクトラム・ラインをサーチして（ステップ（8
4））し、搬送周波数に最も近い第１スペクトラム・ラ
イン（24）をする（ステップ（86））。次にステップ
（64）、（66）を経由して、再びステップ（80）に戻
り、高い周波数側のヌルのスペクトラム・ラインを同様
に求め（ステップ（88））、セーブする（ステップ（9
0））。次に、高密度表示ポインタ（18′）及びセーブ
したスペクトラム・ライン（24）間で欠けたスペクトラ
ム・ライン（22′）の数に応じて、必要ならば、左及び
右ヌル周波数を補正する（ステップ（92））。その結果
の補正されたスペクトラム・ラインは、搬送周波数をひ
とまとめにする。

次に、これらヌル信号を用いて、搬送周波数を計算する
（ステップ（94））。すなわち、ステップ（76）及び
（78）で記録した２つのヌルの周波数の平均値、又はス
テップ（86）及び（90）で記録し、ステップ（92）で補
正した２つのヌルの周波数の平均値を、見かけの搬送周
波数とする。解析モード（10′）の表示を計算した搬送
周波数の中心とし、第８図のマーカ（14）で示すよう
に、測定したパルス繰り返し周波数に基づく小さなウィ
ンドウ（範囲）を計算した搬送周波数の中心とする（ス
テップ（96））。このウィンドウ内の最大ピーク値スペ
クトラム・ライン（26）を、スペクトラム・アナライザ
の内部周波数カウンタにより計数し、実際の搬送周波数
として求める（ステップ（98））。なお、上述の実施例
では、衝撃係数が所定値よりも大きいか小さいかの他
に、小さい場合には、非常に小さいか否かに分けても、
処理を行った。しかし衝撃係数が小さい場合は、非常に
小さいか否かにかかわらず、メインローブの両側のヌル
を探すことは共通である点に留意されたい。

［発明の効果］ したがって、本発明の方法によれば、操作者が与えた公
称パラメータに基づいて、パルス信号の搬送周波数を正
確、且つ自動的に判断できる。メインローブの両側のヌ
ルを捜し、これを用いて搬送周波数を計算する。そし
て、計算した搬送周波数付近のウィンドウ内の実際の搬
送周波数を識別できる。

【図面の簡単な説明】

第1A及び第1B図は本発明の好適な実施例の流れ図であ
り、第２図は本発明を用いるスペクトラム・アナライザ
の初期設定のスクリーンを示す図、第３図は入力パルス
信号の衝撃係数が大きい場合の搬送周波数を求める際の
スクリーンを示す図、第４図は入力パルス信号の衝撃係
数が小さい場合の初期設定を表すスクリーンを示す図、
第５図はヌルを求める際のスクリーンを示す図、第６図
は欠けたスペクトラム・ラインがある場合にヌルを求め
る際のスクリーンを示す図、第７図は高密度表示を重畳
してヌルを求める際のスクリーンを示す図、第８図は入
力パルス信号の搬送周波数を最終的に求める際のスクリ
ーンを示す図である

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イバン・イー・ワルツ アメリカ合衆国 オレゴン州 97123 ヒ ルズボロ サウスイースト サーティフィ フス・コート 377 (56)参考文献 特公 昭47−6347（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】公称パラメータに基づいたパルス信号の搬
   送周波数を識別する方法であって、上記公称パラメータ
   に基づいて衝撃係数を計算し、 該衝撃係数が所定値よりも大きい場合、 スペクトラム・アナライザに表示された複数のスペクト
   ラム・ラインから、最大ピーク値のスペクトラム・ライ
   ンを搬送周波数として識別し、 上記衝撃係数が上記所定値よりも小さい場合、 上記スペクトラム・アナライザに表示されたメインロー
   ブの両側の各々で、上記メインローブに対して対称であ
   るヌル点を求め、 該ヌル点から見かけ上の搬送周波数を計算し、 上記スペクトラム・アナライザに表示された複数のスペ
   クトラム・ラインから、上記見かけ上の搬送周波数を中
   心とした所定範囲内における最大ピーク値のスペクトラ
   ム・ラインを搬送周波数として識別する ことを特徴とするパルス信号の搬送周波数識別方法。