JPH0765929B2 - Spectrum analyzer - Google Patents
Spectrum analyzerInfo
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- JPH0765929B2 JPH0765929B2 JP19008586A JP19008586A JPH0765929B2 JP H0765929 B2 JPH0765929 B2 JP H0765929B2 JP 19008586 A JP19008586 A JP 19008586A JP 19008586 A JP19008586 A JP 19008586A JP H0765929 B2 JPH0765929 B2 JP H0765929B2
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- spectrum
- power spectrum
- window function
- multiplying
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Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は光のパワースペクトラムを測定するとか或い
は高周波信号,音響信号のパワースペクトラムを測定す
るスペクトラムアナライザに関する。The present invention relates to a spectrum analyzer for measuring the power spectrum of light or measuring the power spectrum of high frequency signals and acoustic signals.
「発明の背景」 半導体集積回路素子の進展に伴なつて高速フーリエ変換
器が容易に実用できるようになった。このため高速フー
リエ変換器を利用したスペクトラムアナライザが実用さ
れている。[Background of the Invention] With the progress of semiconductor integrated circuit devices, fast Fourier transformers have become easy to put into practical use. For this reason, spectrum analyzers using fast Fourier transformers are in practical use.
「発明が解決しようとする問題点」 高速フーリエ変換(以下FFTと称す)によって周波数分
析した結果得られる分析データは周波数軸に対して等間
隔に配置された間欠データである。"Problems to be Solved by the Invention" The analysis data obtained as a result of frequency analysis by the fast Fourier transform (hereinafter referred to as FFT) is intermittent data arranged at equal intervals with respect to the frequency axis.
スペクトラムアナライザの分解能を高めるためには分析
データの配列ピッチを密にすればよい。然るに分析デー
タの配列ピッチを密にするためには測定信号をAD変換し
たデータを時間をかけて多量に取込み、比較的長い時間
にわたって生成される時系列データをFFTすれば実現で
きる。In order to improve the resolution of the spectrum analyzer, the array pitch of analysis data may be made fine. However, in order to make the array pitch of the analysis data dense, it is possible to take in a large amount of data obtained by AD-converting the measurement signal over time and perform FFT on the time-series data generated over a relatively long time.
然し乍らこの方式を採るときは時系列データを取込むた
めのメモリの容量が大きくなることと、測定結果が得ら
れるまでに時間がかかる欠点がある。However, when this method is adopted, there are disadvantages that the capacity of the memory for capturing the time series data becomes large and that it takes time until the measurement result is obtained.
このため従来は限られた容量のメモリに粗い周期でサン
プリングした時系列データを取込み、この時系列データ
をFFTすることによって分解能を高める方法が考えられ
ている。この方式はズーム方式と呼ばれデータのサンプ
リング周期を粗にする程メモリに取込まれる時系列デー
タの時間軸上の情報量が多くなり分解能が向上される。Therefore, conventionally, there has been considered a method of increasing the resolution by fetching time-series data sampled at a rough cycle in a memory having a limited capacity and performing FFT on the time-series data. This method is called a zoom method, and the coarser the sampling period of the data is, the more the amount of information on the time axis of the time series data stored in the memory is increased, and the resolution is improved.
然し乍らこのズーム方式を採ったとしても分解能の向上
には限度がある。またズーム方式であってもズーム比を
大きく採って分解能を高めたとするとデータの取込に時
間がかかる点と、メモリの容量を大きくしなければなら
ない点は依然として解消されない。However, even if this zoom method is adopted, there is a limit to the improvement in resolution. Even in the case of the zoom method, if the zoom ratio is increased to increase the resolution, it takes a long time to capture the data and the memory capacity must be increased.
また光のスペクトラムを測定する場合にその測定結果は
横軸を波長λとした波長領域で表示される。FFTによっ
て周波数分析したデータを波長領域で表示した場合、長
波長側に向うに従って分解能が低下する欠点がある。つ
まりFFTによって周波数分析したデータは周波数F軸に
対して等間隔に存在する。このデータをλ=1/Fに逆数
変換するから周波数Fが低い側、つまり長波長側に向う
に従って弁解能が低下する。一例として0.4μm〜1.6μ
mの波長領域を表示した場合、短波長側対長波長側の分
解能の比は1:16となる。つまり長波長側で分解能が16倍
悪くなる。When measuring the spectrum of light, the measurement result is displayed in the wavelength region with the wavelength λ on the horizontal axis. When the data obtained by frequency analysis by FFT is displayed in the wavelength region, there is a drawback that the resolution decreases as it goes to the long wavelength side. That is, the data subjected to frequency analysis by FFT exists at equal intervals with respect to the frequency F axis. Since this data is reciprocally converted into λ = 1 / F, the valve resolution decreases as the frequency F becomes lower, that is, the longer wavelength side. As an example 0.4μm ~ 1.6μ
When the wavelength range of m is displayed, the resolution ratio of the short wavelength side to the long wavelength side is 1:16. In other words, the resolution becomes 16 times worse on the long wavelength side.
この現象はフーリエ変換により周波数分析したデータを
使う方式を採る場合に避けられない現象である。This phenomenon is an unavoidable phenomenon when a method using frequency-analyzed data by Fourier transform is adopted.
この発明の目的はデータの取込時間を長くすることな
く、またメモリの容量を大きくしなくても、分解能を向
上することができ、従来の限界値以上の分解能を得るこ
とができ、また必要に応じて波長領域で表示されるデー
タの長波長側での分解能を部分的に向上させることもで
きるスペクトラムアナライザを提供するにある。The object of the present invention is to improve the resolution without increasing the data acquisition time and without increasing the memory capacity, and to obtain a resolution higher than the conventional limit value. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a spectrum analyzer which can partially improve the resolution on the long wavelength side of data displayed in the wavelength region.
「問題点を解決するための手段」 この発明では、 A. 時系列に従って入力されるアナログ信号をAD変換し
た被測定信号にハニングウインドと呼ばれる第1窓関数
を乗ずる乗算手段と、 B. この乗算手段から得られる信号をフーリエ変換して
周波数分析し、被測定信号の複素スペクトラムを求める
高速フーリエ変換手段と、 C. 高速フーリエ変換手段で得られる複素スペクトラム
を2乗和してパワースペクトラムを求める演算手段と、 D.演算手段で得られたパワースペクトラムの一部のスペ
クトルにミニマム4タームウインドと呼ばれる第2窓関
数を乗じ、スペクトルに対して窓関数の位置を順次ずら
して複数のパワースペクトル群を取出す摘出手段と、 E. この摘出手段によって取出されたパワースペクトル
群の各群内に存在するパワースペクトルの部分和を算出
する加算手段と、 F. 加算手段によって得られる加算値をパワースペクト
ラムの各スペクトルの間の補間値として記憶する記憶手
段と、 G. この記憶手段に記憶した補間値をパワースペクトラ
ムとして表示する表示手段と、 によって構成したものである。"Means for Solving Problems" In the present invention, A. multiplication means for multiplying a measured signal obtained by AD-converting an analog signal input according to a time series by a first window function called Hanning window, and B. this multiplication Fourier transform of the signal obtained from the means and frequency analysis, and fast Fourier transform means for obtaining the complex spectrum of the signal under measurement, and C. Calculation of the power spectrum by squaring the complex spectrum obtained by the fast Fourier transform means Means, and a part of the spectrum of the power spectrum obtained by the D. calculating means is multiplied by a second window function called minimum 4 term window, and the position of the window function is sequentially shifted with respect to the spectrum to obtain a plurality of power spectrum groups. Extraction means to be extracted and E. Power spectra existing in each group of power spectrum groups extracted by this extraction means Means for calculating the partial sum of F., F. storage means for storing the added value obtained by the addition means as an interpolated value between each spectrum of the power spectrum, and G. the interpolated value stored in this storage means for the power spectrum. And display means for displaying as.
「作 用」 この発明の構成によればパワースペクトラムの一部のス
ペクトルに第2窓関数を乗じて部分和を求めたから、こ
の部分和はFFTによって周波数分析されて得られたパワ
ースペクトラムの各周波数分析成分の間を補間する補間
値となる。この補間によって分解能を向上することがで
きる。[Operation] According to the configuration of the present invention, a partial sum is obtained by multiplying a part of the spectrum of the power spectrum by the second window function. Therefore, the partial sum is obtained by frequency analysis of the FFT at each frequency of the power spectrum. It becomes an interpolation value for interpolating between the analysis components. The resolution can be improved by this interpolation.
ここで特にこの発明では時系列データにハニングウイン
ドと呼ばれる第1窓関数を乗じ、更にFFTの後にミニマ
ム4タームウインドと呼ばれる第2窓関数を乗じてパワ
ースペクトラムの部分和を求めて補間値を得たからパワ
ースペクトラムを忠実に再現することができる。その理
由は後に実験結果を用いて説明する。Here, in particular, in the present invention, the time series data is multiplied by a first window function called Hanning window, and further FFT is followed by a second window function called minimum 4 term window to obtain a partial sum of the power spectrum to obtain an interpolated value. Therefore, the power spectrum can be faithfully reproduced. The reason for this will be explained later using experimental results.
「実施例」 第1図にこの発明の一実施例を示す。第1図において、
11は光干渉計、5は受光器、12はスペクトラムアナライ
ザを示す。つまりこの例では光のスペクトラムを測定す
る場合を示す。スペクトラムアナライザ12は受光器5か
ら出力される電気信号を増幅する増幅器6と、その後段
に設けたアナログフィルタ13と、AD変換器7、倍率変更
スイッチ14、倍率変換回路15、バッファメモリ16、マイ
クロコンピュータ17、高速フーリエ変換回路18、主メモ
リ19、表示器9とによって構成される。[Embodiment] FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. In FIG.
11 is an optical interferometer, 5 is a light receiver, and 12 is a spectrum analyzer. In other words, this example shows the case of measuring the spectrum of light. The spectrum analyzer 12 includes an amplifier 6 that amplifies an electric signal output from the light receiver 5, an analog filter 13 provided at a subsequent stage, an AD converter 7, a magnification change switch 14, a magnification conversion circuit 15, a buffer memory 16, and a micro. It comprises a computer 17, a fast Fourier transform circuit 18, a main memory 19, and a display 9.
倍率変更スイッチ14は接点Aを選択することにより倍率
変更無しの状態に切換られ、接点Bを選択することによ
り倍率変更有りの状態に切換られる。The magnification change switch 14 is switched to the state without magnification change by selecting the contact A, and is changed to the state with magnification change by selecting the contact B.
倍率変更回路15はディジタル周波数変換器15A,15Bと、
ディジタルフィルタ15C,15Dと、リサンプリングスイッ
チ15E,15Fとによって構成される。The magnification changing circuit 15 includes digital frequency converters 15A and 15B,
It is composed of digital filters 15C and 15D and resampling switches 15E and 15F.
ディジタル周波数変換器15A,15Bでは解析中心周波数f0
を直流に周波数シフトさせるためにcos2πf0nΔtとsin
2πf0nΔtをそれぞれ乗ずる。In the digital frequency converters 15A and 15B, the analysis center frequency f 0
Cos2π f 0 n Δt and sin
Multiply by 2πf 0 n Δt.
ディジタルフィルタ15C,15Dはデイジタル周波数変換器
による周波数シフトにより生じる不要波成分と解析対象
外の周波数成分を除去するために設けられ、このような
不要波成分を除去した信号はリサンプリングスイッチ15
Eと15Fでリサンプリングされてバッファメモリ16に取り
込まれる。倍率は主にリサンプリングスイッチ15Eと15F
のリサンプリング周期(間引率)で決定される。The digital filters 15C and 15D are provided for removing unnecessary wave components generated by frequency shift by the digital frequency converter and frequency components not analyzed, and the signal from which such unnecessary wave components are removed is resampled by the resampling switch 15
It is resampled at E and 15F and taken into the buffer memory 16. Magnification is mainly resampling switches 15E and 15F
It is determined by the resampling period (thinning rate).
つまりバッファメモリ16の容量を例えば1024ポイントと
した場合、この1024ポイントのメモリに周期t毎に時間
Tをかけて取り込んだデータを倍率「1」とした場合、
同じ信号を周期2t毎に時間2Tをかけて取込むと倍率は
「2」となる。In other words, if the capacity of the buffer memory 16 is 1024 points, for example, and if the data taken in the memory of 1024 points over the time period T at each cycle t is set to the scaling factor "1",
When the same signal is taken in every 2t period and 2T time, the magnification becomes "2".
この倍率の変更により表示器9に表示される周波数スペ
クトラムを任意の倍率で拡大して表示することができ、
分解能をその倍率だけ高めることができる。分解能の向
上により今まで見えなかったスペクトラル表示すること
ができるようになる。By changing this magnification, the frequency spectrum displayed on the display 9 can be magnified and displayed at an arbitrary magnification,
The resolution can be increased by that magnification. By improving the resolution, it becomes possible to display a spectral display that was previously invisible.
実例としてその倍率は2倍から256倍まで拡大できる機
種が実用されている。As a practical example, a model that can increase the magnification from 2 times to 256 times is in practical use.
倍率を決める要素はリサンプリングスイッチ15Eと15Fの
リサンプリング周期(間引率)であり、また拡大する場
合の中心周波数はディジタル周波数変換器15Aと15Bて設
定した中心周波数となる。The factor that determines the magnification is the resampling period (thinning-out ratio) of the resampling switches 15E and 15F, and the center frequency when expanding is the center frequency set by the digital frequency converters 15A and 15B.
バッファメモリ16に取込まれたデータは高速フーリエ変
換回路18に送られフーリエ変換されて主メモリ19に記憶
され、表示器9に周波数スペクトラムを表示する。また
主メモリ19に記憶したデータを逆数変換することにより
波長領域のスペクトラムとして表示することができる。The data taken in the buffer memory 16 is sent to the fast Fourier transform circuit 18, Fourier transformed and stored in the main memory 19, and the frequency spectrum is displayed on the display 9. Further, the spectrum stored in the main memory 19 can be displayed as a spectrum in the wavelength region by reciprocal conversion.
この発明においては上記した汎用のスペクトラムアナラ
イザに対してバッファメモリ16に取込んだ時系列データ
にハニングウインド(Hanning Window)と呼ばれる窓関
数を乗算する乗算手段17Aと、 高速フーリエ変換回路18から得られる複素スペクトラム
の2乗和を求めてパワースペクトラムに変換する演算手
段17Bと、パワースペクトラムの一部にミニマム4ター
ムウインド(Minimum4−term window)と呼ばれる第2
窓関数を乗じ、スペクトルに対して第2窓関数の位置に
順次ずらして複数のパワースペクトル群を取出す摘出手
段17Cと、 この摘出手段17Cによって取出されたパワースペクトル
群の各群内に存在するパワースペクトルの部分和を算出
する加算手段17Dと、 を新たに設けるものである。In the present invention, the above-mentioned general-purpose spectrum analyzer is obtained from the multiplication means 17A for multiplying the time series data taken in the buffer memory 16 by a window function called Hanning Window, and the fast Fourier transform circuit 18. A calculating means 17B for obtaining the sum of squares of the complex spectrum and converting it to a power spectrum, and a second part called a minimum 4-term window in a part of the power spectrum.
Extraction means 17C for multiplying the window function and sequentially shifting to the position of the second window function with respect to the spectrum to extract a plurality of power spectrum groups, and power existing in each group of the power spectrum groups extracted by the extraction means 17C. The addition means 17D for calculating the partial sum of the spectrum is newly provided.
これら各手段17A,17B,17C,17Dはマイクロコンピュータ1
7によって構成することができ、加算手段17Dによって得
られる部分加算値はパワースペクトルの各スペクトルの
間の補間値として主メモリ19に記憶させる。またこの主
メモリ19に記憶した補間値は表示器9に表示され、高分
解能のスペクトラムを表示する。Each of these means 17A, 17B, 17C, 17D is a microcomputer 1
7, and the partial addition value obtained by the addition means 17D is stored in the main memory 19 as an interpolation value between each spectrum of the power spectrum. The interpolated value stored in the main memory 19 is displayed on the display 9 to display a high resolution spectrum.
ハニングウインドは例えば第2図に示すような周波数特
性を有し、ミニマム4タームウインドは第3図に示すよ
うな周波数特性を有する。The Hanning window has a frequency characteristic as shown in FIG. 2, for example, and the minimum 4-term window has a frequency characteristic as shown in FIG.
充分な分解能を得るためにはハニングウインドの場合横
軸Lfは16周波数分解幅まで使って乗算を行なうとよい結
果が得られる。In order to obtain sufficient resolution, in the case of Hanning window, it is possible to obtain good results by using the horizontal axis L f up to 16 frequency decomposition widths for multiplication.
またミニマム4タームウインドの場合は横軸Lfは4周波
数分解能幅まで使って部分和を求めるとよい結果が得ら
れる。Also, in the case of the minimum 4-term window, it is possible to obtain a good result by obtaining the partial sum by using the horizontal axis L f up to the 4 frequency resolution width.
尚、第2図及び第3図に示した窓関数は中心から上側の
半分だけを示している。実際は上下対称の特性を使う。The window function shown in FIGS. 2 and 3 shows only the upper half from the center. Actually, it uses a vertically symmetrical characteristic.
AD変換器7によってAD変換し、バッファメモリ16に取込
んだデータは時間領域の信号である。この時間領域の信
号をマイクロコンピュータ17が読出し、第1窓関数乗算
手段17Aで信号にハニングウインドを乗算する。The data AD-converted by the AD converter 7 and taken into the buffer memory 16 is a time domain signal. The microcomputer 17 reads this time domain signal, and the first window function multiplication means 17A multiplies the signal by the Hanning window.
乗算結果を高速フーリエ変換回路18に送り、FFTを行な
う。高速フーリエ変換回路18でFFTされたデータはR
e(f)+jIm(f)で表わされる複素スペクトラムであ
る。複素スペクトラムから仮に直接部分和を求めた場合
は実数部Re(f)と虚数部jIm(f)について別々に演
算しなければならないため演算量が多くなる欠点が生じ
る。このためこの発明では複素スペクトラムの2乗和つ
まりパワースペクトラムPw=Re 2+Im 2を演算手段17Bで
求めパワースペクトラムPwを使って部分和を求めること
にした。この結果複素スペクトラムの部分和を求める場
合と比較して演算量を1/2に減らすことができ、処理時
間を半減できた。The multiplication result is sent to the fast Fourier transform circuit 18, and FFT is performed. The data FFTed by the fast Fourier transform circuit 18 is R
It is a complex spectrum represented by e (f) + jI m (f). If the partial sum is calculated directly from the complex spectrum, the real part R e (f) and the imaginary part jI m (f) must be calculated separately, which results in a disadvantage that the amount of calculation increases. Therefore, in the present invention, the sum of squares of the complex spectrum, that is, the power spectrum P w = R e 2 + I m 2 is obtained by the calculating means 17B and the partial sum is obtained using the power spectrum P w . As a result, the amount of calculation can be reduced to 1/2 and the processing time can be halved compared with the case of obtaining the partial sum of the complex spectrum.
パワースペクトラムに変換された分析データは摘出手段
17Cによってスペクトラムの一部に第2窓関数を乗じ、
スペクトラムに対し第2窓関数の位置を順次ずらして複
数のパワースペクトル群を摘出し、更にこの摘出したパ
ワースペクトル群の和を加算手段17Dで求め部分和を算
出する。この摘出動作と部分和を求める動作を総合して
一般にコンボリューションと呼んでいる。Analysis data converted to power spectrum is the extraction method
Multiply a part of the spectrum by the second window function by 17C,
A plurality of power spectrum groups are extracted by sequentially shifting the position of the second window function with respect to the spectrum, and the sum of the extracted power spectrum groups is obtained by the adding means 17D to calculate a partial sum. The extraction operation and the operation for obtaining the partial sum are generally called convolution.
摘出動作と、部分和を求める動作の様子を第4図を用い
て説明する。第4図Aは演算手段17Bで算出したパワー
スペクトラムを示す。P1,P2,P3…P10は各パワースペク
トルを示す。パワースペクトルP1〜P10は周波数Fに対
して等間隔に配列されている。これはFFTによって周波
数分析されたことを示している。The state of the extracting operation and the operation of obtaining the partial sum will be described with reference to FIG. FIG. 4A shows the power spectrum calculated by the calculating means 17B. P 1 , P 2 , P 3, ... P 10 represent respective power spectra. The power spectra P 1 to P 10 are arranged at equal intervals with respect to the frequency F. This shows that frequency analysis was performed by FFT.
第4図B〜Iは摘出動作の様子を示している。B〜Iに
示す三角形21は第2窓関数の特性を模似して示してい
る。第2窓関数にパワースペクトラムの一部を乗じて摘
出する。第4図の例はパワースペクトルP5とP6の間をコ
ンボリューションによって補間する状態を例示してい
る。またこの例では各スペクトルの間を7等分し、この
7等分した各区間を補間する場合を示す。4B to 4I show the state of the extracting operation. The triangle 21 shown in B to I is similar to the characteristic of the second window function. The second window function is multiplied by part of the power spectrum and extracted. The example of FIG. 4 illustrates a state in which the power spectra P 5 and P 6 are interpolated by convolution. Further, in this example, a case is shown in which each spectrum is divided into seven equal parts, and each of the seven equal parts is interpolated.
更に第2窓関数の特性21は第3図に示すミニマム4ター
ム窓関数の特性において4周波数分解能幅までを用いる
ものとする。従って特性21の中心から上下にそれぞれ4
本のスペクトラムを摘出し、中心のスペクトラムと合せ
て最大で9本のスペクトルを摘出する。Further, the characteristic 21 of the second window function uses up to 4 frequency resolution width in the characteristic of the minimum 4-term window function shown in FIG. Therefore, 4 from the center of characteristic 21 up and down
The spectrum of the book is extracted, and up to 9 spectra are extracted together with the spectrum of the center.
第4図BはスペクトルP5を中心に上下に各4本のスペク
トルP1〜P4及びP6〜P9を摘出し、これら各スペクトラム
P1〜P4及びP6〜P9と中心のスペクトルP5に第2窓関数の
特性21を乗じて取出した状態を示している。第4図Bで
摘出したパワースペクトル群は加算手段17Dによって加
算し、その加算値n1を第4図Jに示すようにパワースペ
クトルP5に対応した値として主メモリ19に書込む。In FIG. 4B, four spectra P 1 to P 4 and P 6 to P 9 are extracted above and below the spectrum P 5 as a center, and these spectra are extracted.
It shows a state in which P 1 to P 4 and P 6 to P 9 and the central spectrum P 5 are multiplied by the characteristic 21 of the second window function and extracted. The power spectrum group extracted in FIG. 4B is added by the addition means 17D, and the added value n 1 is written in the main memory 19 as a value corresponding to the power spectrum P 5 as shown in FIG. 4J.
第4図Cは第2窓関数の位置を1補間幅Tだけずらし、
その位置で特性21の範囲に含まれるスペクトルP2,P3,P4
…P9を特性21を乗じて摘出した状態を示す。この摘出し
たスペクトル群を加算手段17Dで加算し、その加算値n2
をスペクトルP5に隣接する区間の補間値として主メモリ
19に記憶する。In FIG. 4C, the position of the second window function is shifted by one interpolation width T,
Spectrum P 2, P 3 are included in the scope of the characteristic 21 at that position, P 4
… Shows the state where P 9 is multiplied by characteristic 21 and extracted. The extracted spectrum group is added by the addition means 17D, and the added value n 2
In the main memory as an interpolated value for the interval adjacent to spectrum P 5.
Remember in 19.
第4図Eは第2窓関数の特性21の位置を更に1補間幅T
だけずらし、その位置で特性21に含まれるスペクトラム
P2〜P9に特性21を乗じて摘出している様子を示す。In FIG. 4E, the position of the characteristic 21 of the second window function is further expanded by one interpolation width T
The spectrum included in characteristic 21 at that position
Multiplied by the characteristic 21 P 2 to P 9 shows a state in which the excised.
以下同様にして第2窓関数の特性21を1補間幅Tずつず
らしながら各状態において特性21に含まれるスペクトル
P2〜P9に特性21を乗じて摘出し、摘出したスペクトル群
を加算手段17Dで加算し、加算値n1〜n8の中のn2〜n8を
スペクトルP5とP6の間の補間値とし、n1をスペクトルP5
の値として主メモリ19に記憶する。この補間動作を全て
のスペクトルP1−P2,P2−P3,P3−P4,P4−P5…の各間に
おいて行ない、それぞれの間において得られる補間値を
主メモリ19に記憶する。Similarly, while shifting the characteristic 21 of the second window function by one interpolation width T, the spectrum included in the characteristic 21 in each state
Excised by multiplying the characteristic 21 P 2 to P 9, the excised spectrum groups are added in the addition unit 17D, while the spectrum P 5 and P 6 to n 2 ~n 8 in addition value n 1 ~n 8 , And n 1 is the spectrum P 5
Is stored in the main memory 19 as the value of. This interpolation operation is performed between all the spectra P 1 -P 2 , P 2 -P 3 , P 3 -P 4 , P 4 -P 5 ..., and the interpolated values obtained between them are stored in the main memory 19. Remember.
主メモリ19に記憶した補間値を含むデータを表示器9に
表示することにより間欠的にしか存在しなかったスペク
トル情報が補充されるため分解能が高められる。第4図
の例では分解能は元のパワースペクトラムの8倍に高め
られる。従って第4図Aに示すパワースペクトラムをズ
ーム方式によって装置の限界まで高めたものとすれば、
その限界から更に分解能を8倍に高めることができる。By displaying the data including the interpolated value stored in the main memory 19 on the display 9, the spectral information that has been present only intermittently is replenished, so that the resolution is improved. In the example of FIG. 4, the resolution is increased to 8 times the original power spectrum. Therefore, if the power spectrum shown in FIG. 4A is raised to the limit of the device by the zoom method,
From that limit, the resolution can be further increased eight times.
第5図に周波数領域で表示したスペクトラムの一例を示
す。第5図のスペクトラムがこの発明による表示の結果
を示す。FIG. 5 shows an example of the spectrum displayed in the frequency domain. The spectrum of FIG. 5 shows the result of the display according to the invention.
これに対し、第6図及び第7図は第1窓関数と第2窓関
数をこの出願と異ならせた場合に得られるパワースペク
トラムを表示した例を示す。On the other hand, FIGS. 6 and 7 show examples of displaying the power spectrum obtained when the first window function and the second window function are different from those in this application.
つまり第6図の例では第1窓関数と第2窓関数をミニマ
ム4タームウインドを用いた場合を示す。第6図の場合
は必要なスペクトル22のサイドバンドの部分23において
不要なスペクトルと必要なスペクトルの区別が付き難
く、これがために必要なスペクトル22が太めに表示さ
れ、本来のスペクトルの特性と異なった結果が表示され
る。That is, the example of FIG. 6 shows a case where a minimum 4-term window is used for the first window function and the second window function. In the case of FIG. 6, it is difficult to distinguish the unnecessary spectrum from the necessary spectrum in the sideband portion 23 of the necessary spectrum 22, and the spectrum 22 necessary for this is displayed thicker, which is different from the characteristic of the original spectrum. Results are displayed.
また第7図の例では第1及び第2窓関数としてハニング
ウインドを用いた場合を示す。The example of FIG. 7 shows the case where Hanning window is used as the first and second window functions.
このように第1及び第2窓関数としてハニングウインド
を用いた場合には主となるスペクトル22の上側と下側に
不要なサイドバンドが発生し精度が悪くなる欠点があ
る。As described above, when the Hanning window is used as the first and second window functions, there is a disadvantage that unnecessary sidebands are generated above and below the main spectrum 22 and the accuracy is deteriorated.
一方、第8図及び第9図に主メモリ19に記憶した補間値
を逆数変換して波長領域で表示したスペクトラムを示
す。第8図はこの発明で得られた表示結果を示し、各波
長におけるスペクトラムが正確に分離されて表示されて
いる。On the other hand, FIGS. 8 and 9 show spectra displayed in the wavelength region by inversely converting the interpolation values stored in the main memory 19. FIG. 8 shows the display result obtained by the present invention, in which the spectrums at each wavelength are accurately separated and displayed.
これに対し第9図は従来の技術によって得られた表示結
果を示す。第9図から明らかなように従来のスペクトラ
ムアナライザによれば分解能が低いため各波長のスペク
トラムを完全に分離して表示することができない。On the other hand, FIG. 9 shows a display result obtained by the conventional technique. As is apparent from FIG. 9, according to the conventional spectrum analyzer, the spectrum of each wavelength cannot be completely separated and displayed because of its low resolution.
「発明の効果」 以上説明したようにこの発明によれば従来の技術では得
られない高い分解能を得ることができる。特にそのため
の方法としてメモリの容量を増加させるものでなく、ま
た多くのデータを取り込むものでなく与えられたデータ
から必要なデータを補間して求めるだけであるから処理
時間は短かい。よって表示結果が出されるまでの時間を
短かくすることができ高速度で高分解能のスペクトラム
アナライザを得ることができる。[Advantages of the Invention] As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a high resolution that cannot be obtained by the conventional technique. In particular, as a method for that purpose, the processing time is short because the capacity of the memory is not increased, the necessary data is not interpolated, and only the necessary data is interpolated and obtained. Therefore, the time until the display result is displayed can be shortened and a spectrum analyzer with high speed and high resolution can be obtained.
また光の各波長成分を測定する場合に測定領域の長波長
側と短波長側でコンボリューションの倍率を異ならせる
ことにより短波長側と長波長側の分解能を均一化するこ
とができる。Further, when measuring each wavelength component of light, the resolutions on the short wavelength side and the long wavelength side can be made uniform by making the convolution magnification different between the long wavelength side and the short wavelength side of the measurement region.
第1図はこの発明の一実施例を説明するためのブロック
図、第2図及び第3図はこの発明に用いた第1窓関数及
び第2窓関数の特性を説明するためのグラフ、第4図は
この発明で用いる摘出と部分和を求める動作を説明する
ための図、第5図はこの発明によって得られた周波数領
域で表示したパワースペクトラムを示すグラフ、第6図
及び第7図は第1窓関数と第2窓関数をこの発明のもの
と異ならせた場合に得られるパワースペクトラムを示す
グラフ、第8図は第5図に示したこの発明によって得ら
れたパワースペクトラムを波長領域のスペクトラムとし
て表示した例を示すグラフ、第9図は従来の技術によっ
て波長領域のスペクトラムを表示した場合の例を示すグ
ラフである。 9:表示器、12:スペクトラムアナライザ、17:マイクロコ
ンピュータ、17A:乗算手段、17B:演算手段、17C:摘出手
段、17D:加算手段、18:高速フーリエ変換器、19:主メモ
リ。FIG. 1 is a block diagram for explaining an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are graphs for explaining the characteristics of the first window function and the second window function used in the present invention. FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of obtaining the extraction and the partial sum used in the present invention, FIG. 5 is a graph showing the power spectrum displayed in the frequency domain obtained by the present invention, and FIGS. 6 and 7 are FIG. 8 is a graph showing a power spectrum obtained when the first window function and the second window function are different from those of the present invention, and FIG. 8 shows the power spectrum obtained by the present invention shown in FIG. FIG. 9 is a graph showing an example of displaying a spectrum, and FIG. 9 is a graph showing an example of displaying a spectrum in a wavelength region by a conventional technique. 9: Display, 12: Spectrum analyzer, 17: Microcomputer, 17A: Multiplying means, 17B: Arithmetic means, 17C: Extracting means, 17D: Adding means, 18: Fast Fourier Transform, 19: Main memory.
フロントページの続き (72)発明者 渡辺 紳一 東京都練馬区旭町1丁目32番1号 株式会 社アドバンテスト内 (56)参考文献 特開 昭61−65171(JP,A)Front page continuation (72) Inventor Shinichi Watanabe 1-32-1, Asahi-cho, Nerima-ku, Tokyo Within Advantest Co., Ltd. (56) References JP-A-61-65171 (JP, A)
Claims (1)
に第1窓関数を乗ずる乗算手段と、 B. この乗算手段から得られる信号をフーリエ変換して
周波数分析し、被測定信号の複素スペクトラムを求める
高速フーリエ変換手段と、 C. 高速フーリエ変換手段から得られる複素スペクトラ
ムの2乗和を求めてパワースペクトラムに変換する演算
手段と、 D. このパワースペクトラムの一部のスペクトルに第2
窓関数を乗じ、スペクトルの位置に対して第2窓関数の
位置を順次ずらして複数のパワースペクトル群を取り出
す摘出手段と、 E. この摘出手段によって取出されたパワースペクトル
群の各群内に存在するパワースペクトルの部分和を算出
する加算手段と、 F. 加算手段によって得られる加算値を上記パワースペ
クトラムの各スペクトルの間の補間値として記憶する記
憶手段と、 G. この記憶手段に記憶した補間値をパワースペクトラ
ムとして表示する表示手段と、 から成るスペクトラムアナライザ。1. A. Multiplying means for multiplying a signal to be measured input according to a time series by a first window function, and B. A signal obtained from this multiplying means is subjected to Fourier transform for frequency analysis to obtain a complex of the signal to be measured. Fast Fourier transform means for obtaining the spectrum, C. computing means for obtaining the sum of squares of the complex spectrum obtained from the fast Fourier transform means and converting it into a power spectrum, D. a part of the spectrum of this power spectrum
Extraction means for multiplying the window function and sequentially shifting the position of the second window function with respect to the position of the spectrum to extract a plurality of power spectrum groups, and E. Existence in each group of the power spectrum groups extracted by this extraction means F. Addition means for calculating the partial sum of the power spectrum, F. Storage means for storing the added value obtained by the addition means as an interpolated value between each spectrum of the power spectrum, G. Interpolation stored in this storage means A spectrum analyzer consisting of a display means for displaying values as a power spectrum.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19008586A JPH0765929B2 (en) | 1986-08-13 | 1986-08-13 | Spectrum analyzer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19008586A JPH0765929B2 (en) | 1986-08-13 | 1986-08-13 | Spectrum analyzer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6345514A JPS6345514A (en) | 1988-02-26 |
| JPH0765929B2 true JPH0765929B2 (en) | 1995-07-19 |
Family
ID=16252116
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19008586A Expired - Fee Related JPH0765929B2 (en) | 1986-08-13 | 1986-08-13 | Spectrum analyzer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0765929B2 (en) |
-
1986
- 1986-08-13 JP JP19008586A patent/JPH0765929B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6345514A (en) | 1988-02-26 |
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