図面 (/)

この項目の情報は公開日時点(2013年12月5日)のものです。
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図面 (4)

課題

取込み帯域内にはあるものの、スパン外にある信号によって、時間領域表示周波数領域表示で表示される測定値が異なってしまう場合に、それをユーザに通知する。

解決手段

試験測定装置200は、取込み帯域内にはあるもののスパン外にある過大エネルギーを検出し、ユーザに通知する。また、取込み帯域内スパン外過大エネルギーが検出されたら、試験測定装置200がフル・スパンを表示することで、ユーザに通知しても良い。

概要

背景

米国オレゴン州ビーバートンテクトロニクス社から入手可能なRSA6100シリーズリアルタイムスペクトラムアナライザやMDO4000シリーズ・ミックスド・ドメインオシロスコープなどのような試験測定装置は、入力信号について、時間領域と周波数領域の両方から表示する能力がある。

こうした試験測定装置を利用する場合、ユーザは、時間領域では表示できるものの、周波数領域では表示できない信号に出くわすことがある。これは、時間領域表示では、試験測定装置の取込みアクイジション帯域幅から得られた全てのデータが示されるのに対して、周波数領域表示では、そのデータの一部分のみしか示されないために、普通に生じていることである。つまり、周波数領域表示では、取込み帯域幅の端部に関する信号のデータは、試験測定装置の取込みパス内の種々のアナログ及びデジタルフィルタによって減衰されており、また、位相非線形性が原因で歪んでいるために、取込み帯域幅の両端部における信号のデータも表示しないのである。結果として、試験測定装置の取込み帯域幅内にあるものの表示スパン外の信号、つまり、「帯域内だがスパン外」又は単純に「スパン外」の信号は、時間領域表示では見ることが可能であるが、周波数領域表示では見ることができない。

この不一致によって、ユーザが混乱する様々な事態が生じるという結果になり得る。

1つの状況としては、時間領域及び周波数領域の測定値が単純に一致しないというものがある。ユーザは、等しい測定値になると推定される2つの値が、なぜ異なる結果となるのか、その原因を探り続けることになる。

別の状況としては、取込み帯域内だがスパン外の過大パワーが、オーバーフロー状態を生じさせる場合がある。オーバーフロー状態とは、信号の振幅が過大で、デジタル信号処理演算ビット数不足している状態のことである。周波数領域表示を見ているユーザには、その過大パワーが見えず、そして、なぜ装置がオーバーフロー状態を示しているのか、考え続けることになる。

ドイツのローデ・シュワルツ社のFSシグナル・スペクトラム・アナライザは、帯域端部のロールオフ部分を含む取込み帯域幅全体を示す拡大スペクトラム表示をユーザが見ることが可能になっている。

概要

取込み帯域内にはあるものの、スパン外にある信号によって、時間領域表示と周波数領域表示で表示される測定値が異なってしまう場合に、それをユーザに通知する。試験測定装置200は、取込み帯域内にはあるもののスパン外にある過大エネルギーを検出し、ユーザに通知する。また、取込み帯域内スパン外過大エネルギーが検出されたら、試験測定装置200がフル・スパンを表示することで、ユーザに通知しても良い。

目的

スペクトラム・アナライザに関する経験の浅いユーザにとっては、異なる測定結果が得られることも、説明もなく警告メッセージ(例えば、上述のオーバーフロー状態など)が出ることも、非常に困惑することである

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

入力信号デジタル化してデジタル・データを生成するアナログデジタル変換部と、上記デジタル・データをスパンパワー及びスパン外パワーを有する周波数スペクトラムに変換する周波数変換部と、スパン外過大パワーを検出する検出部と、検出された上記スパン外過大パワーをユーザに通知する通知手段とを具える試験測定装置

請求項2

上記通知手段は、上記ユーザのためにフル・スパンを表示することによって、上記ユーザに通知することを特徴とする請求項1記載の試験測定装置。

技術分野

0001

本発明は、試験測定装置に関し、特に、周波数領域情報を表示する試験測定装置に関する。

背景技術

0002

米国オレゴン州ビーバートンテクトロニクス社から入手可能なRSA6100シリーズリアルタイムスペクトラムアナライザやMDO4000シリーズ・ミックスド・ドメインオシロスコープなどのような試験測定装置は、入力信号について、時間領域と周波数領域の両方から表示する能力がある。

0003

こうした試験測定装置を利用する場合、ユーザは、時間領域では表示できるものの、周波数領域では表示できない信号に出くわすことがある。これは、時間領域表示では、試験測定装置の取込みアクイジション帯域幅から得られた全てのデータが示されるのに対して、周波数領域表示では、そのデータの一部分のみしか示されないために、普通に生じていることである。つまり、周波数領域表示では、取込み帯域幅の端部に関する信号のデータは、試験測定装置の取込みパス内の種々のアナログ及びデジタルフィルタによって減衰されており、また、位相非線形性が原因で歪んでいるために、取込み帯域幅の両端部における信号のデータも表示しないのである。結果として、試験測定装置の取込み帯域幅内にあるものの表示スパン外の信号、つまり、「帯域内だがスパン外」又は単純に「スパン外」の信号は、時間領域表示では見ることが可能であるが、周波数領域表示では見ることができない。

0004

この不一致によって、ユーザが混乱する様々な事態が生じるという結果になり得る。

0005

1つの状況としては、時間領域及び周波数領域の測定値が単純に一致しないというものがある。ユーザは、等しい測定値になると推定される2つの値が、なぜ異なる結果となるのか、その原因を探り続けることになる。

0006

別の状況としては、取込み帯域内だがスパン外の過大パワーが、オーバーフロー状態を生じさせる場合がある。オーバーフロー状態とは、信号の振幅が過大で、デジタル信号処理演算ビット数不足している状態のことである。周波数領域表示を見ているユーザには、その過大パワーが見えず、そして、なぜ装置がオーバーフロー状態を示しているのか、考え続けることになる。

0007

ドイツのローデ・シュワルツ社のFSシグナル・スペクトラム・アナライザは、帯域端部のロールオフ部分を含む取込み帯域幅全体を示す拡大スペクトラム表示をユーザが見ることが可能になっている。

先行技術

0008

特開2005−164295号明細書

発明が解決しようとする課題

0009

しかし、この実施形態における問題は、拡大スペクトラム表示機能を有効にする場合、ユーザがこの機能について、充分に精通していなければならないということである。スペクトラム・アナライザに関する経験の浅いユーザにとっては、異なる測定結果が得られることも、説明もなく警告メッセージ(例えば、上述のオーバーフロー状態など)が出ることも、非常に困惑することである。真の問題を見るためには、スパンの設定をもっと広くしなければならないが、十二分な経験のないユーザには、それがわからないかもしれない。

課題を解決するための手段

0010

本発明の実施形態による試験測定装置は、取込み(アクイジション)帯域内だがスパン外の過大エネルギーを自動的に検出し、ユーザにその状態を通知する。

0011

本発明の概念1は、試験測定装置であって、
入力信号をデジタル化してデジタル・データを生成するアナログ・デジタル変換部と、
上記デジタル・データをスパン内パワー及びスパン外パワーを有する周波数スペクトラムに変換する周波数変換部と、
スパン外過大パワーを検出する検出部と、
検出された上記スパン外過大パワーをユーザに通知する通知手段と
を具えている。

0012

本発明の概念2は、上記概念1の試験測定装置であって、上記検出部が、あるパワー・レベル絶対値に対して上記スパン外パワーの合計を比較することによって、上記スパン外過大パワーを検出することを特徴としている。

0013

本発明の概念3は、上記概念1の試験測定装置であって、上記スパン外パワーの合計を上記スパン内パワーの合計に対して比較することによって上記スパン外過大パワーを検出することを特徴としている。

0014

本発明の概念4は、上記概念1の試験測定装置であって、上記検出部は、上記スパン外パワーの合計をスパン内の最大信号に対して比較することによって上記スパン外過大パワーを検出することを特徴としている。

0015

本発明の概念5は、上記概念1の試験測定装置であって、上記検出部は、上記スパン外パワーの合計を表示値に対して比較することによって上記スパン外過大パワーを検出することを特徴としている。

0016

本発明の概念6は、上記概念1の試験測定装置であって、上記通知手段は、時間領域表示上でメッセージを表示することによって、上記ユーザに通知することを特徴としている。この表示されるメッセージとは、スパン外過大エネルギーを存在をユーザに警告するものである。

0017

本発明の概念7は、上記概念1の試験測定装置であって、上記通知手段は、周波数領域表示上でメッセージを表示することによって、上記ユーザに通知することを特徴としている。この表示されるメッセージとは、スパン外過大エネルギーを存在をユーザに警告するものである。

0018

本発明の概念8は、上記概念1の試験測定装置であって、上記通知手段は、通知音を生成することによって、上記ユーザに通知することを特徴としている。

0019

本発明の概念9は、上記概念1の試験測定装置であって、上記通知手段は、上記ユーザにフル・スパンで見るよう指示することによって、上記ユーザに通知することを特徴としている。

0020

本発明の概念10は、上記概念1の試験測定装置であって、上記通知手段は、上記ユーザのために、フル・スパンを表示することによって、上記ユーザに通知することを特徴としている。このとき、スパン内とスパン外の境界を同時に表示しても良い。

0021

本発明の概念11は、上記概念1の試験測定装置であって、上記通知手段は、インタラプトを生じさせることで、上記ユーザに通知することを特徴としている。

0022

本発明の概念12は、上記概念1の試験測定装置であって、上記通知手段は、無効な測定値であることを示しつつ、測定結果を提供することによって、上記ユーザに通知することを特徴としている。

0023

本発明の目的、効果及び他の新規な点は、以下の詳細な説明を添付の特許請求の範囲及び図面とともに読むことによって明らかとなろう。

図面の簡単な説明

0024

図1は、従来の試験測定装置の単純化したハイレベルブロック図である。
図2は、本発明の実施形態による試験測定装置の単純化したハイレベル・ブロック図である。
図3は、図2の試験測定装置を用いて生成された周波数領域表示の一例を示した図である。

実施例

0025

図1は、リアルタイム・スペクトラム・アナライザやミックスド・ドメイン・オシロスコープなどのような従来の試験測定装置100の単純化したハイレベル・ブロック図である。最もシンプルな形態においては、アナログ入力信号がアナログ・デジタル変換部105に入力され、アナログ・デジタル変換部105はアナログ入力信号をデジタル化して、デジタル・データを生成する。試験測定装置の形態によっては、アナログ入力信号をアナログ・フィルタ104によってデジタル化する前にフィルタ処理しても良く、また、デジタル化した後にデジタル・フィルタ106でフィルタ処理(例えば、サンプル・レートを間引きするなど)をしても良い。デジタル・データは、続いて、2つの異なる表示を行うために処理される。

0026

第1に、デジタル・データは、時間対パワー又は振幅計算部110に供給され、例えば、デジタル・データを同相(I)サンプル及び直交(Q)サンプルに変換され、続いてI2及びQ2の合計の平方根を計算することによって、時間に対するパワー又は振幅のトレースを計算する処理が行われ、次に、このトレースが時間領域表示115上で表示される。

0027

また、デジタル・データは、スペクトラム計算部120に供給され、例えば、高速フーリエ変換FFT)、チャープZなどのような周波数変換を用いて、周波数スペクトラムを計算する処理が行われる。上述のように、フィルタ104及び106には、ロールオフがあり、周波数スペクトラムの両端部、例えば、その帯域幅の上下10%について、歪ませるので、これらはユーザの使用に適したものでなくなる。そのため、スペクトラム計算部120は、周波数スペクトラムのこれら部分を表示部へと通常は通過させない。なお、試験測定装置100は、種々の試験測定装置の中の任意のものを代表したものと考えて良く、ダウンコンバータトリガ回路などの具体的な構成要素は、簡単のために示していない。

0028

図2は、本発明の実施形態による試験測定装置200の単純化したハイレベル・ブロック図である。試験測定装置200は、図1に示した試験測定装置100と似ているが、スペクトラム計算部120での計算で得られた周波数スペクトラムが、スパン外エネルギー計算部205にも供給され、これが入力信号に関して取込み(アクイジション)帯域内だがスパン外の過大エネルギーをモニタする点で異なっている。帯域内スパン外過大エネルギーが検出されると、試験測定装置200は、その状態をユーザに通知する。

0029

帯域内スパン外過大エネルギーは、種々の方法の内の任意の方法で検出するようにしても良い。例えば、種々の実施形態においては、パワー・レベルの任意の絶対値、スパン内パワー合計に対する任意の比率パーセンテージ)、スパン内信号の最高値に対する任意の比率(パーセンテージ)、又は表示値(例えば、スクリーン上の一番上の値や任意の基準値)などの種々の値の任意の1つを、スパン外パワーの合計が超えるか否かを判断することによって、帯域内スパン外過大エネルギーを検出するようにしても良い。これらの値は、ユーザ又は装置が定義するようにしても良い。これの代わりに、例えば、スパン内パワーを第1アナログ・フィルタでフィルタ処理し、スパン外パワーを第2アナログ・フィルタでフィルタ処理し、そして、これら得られたフィルタ処理信号の振幅を比較するなど、アナログ回路を用いてスパン外過大パワーを検出するようにしても良い。

0030

試験測定装置は、帯域内スパン外過大エネルギーを種々の方法で通知するようにしても良い。例えば、ある実施形態では、試験測定装置が、その表示装置画面内の時間領域表示115又は周波数領域表示130上にメッセージを表示する。別の実施形態では、試験測定装置が通知音を生成する。また別の実施形態では、試験測定装置がユーザにフル・スパンを見るように指示を出すことで、ユーザがスパン外過大エネルギーを見ることができるようにするか、これに代えて、試験測定装置が、そのユーザのために、自動的にフル・スパンを表示しても良い。試験測定装置が、外部の制御用パソコンから遠隔制御で動作している場合では、試験測定装置がインタラプト(interrupt:中断)信号を生成して制御用パソコンに送信し、制御用パソコンにおける処理を一時中断させたり、インタラプトのメッセージがパソコン上で表示されるようにしても良い。更には、試験測定装置が、測定値が無効であることを示しつつ、測定結果を返すようにしても良い。

0031

理解を助けるために、図3では、図2の試験測定装置200を用いて生成された周波数領域表示300の一例を示している。その全取込み帯域幅は、97〜103MHz、つまり、6MHzである。しかし、スペクトラムの上部及び下部の0.5MHzは、上述のように歪んでいるので、通常の動作では、これら上部及び下部の0.5MHzは表示されず、そのため、ユーザには、点線305及び310で示される97.5〜102.5MHz、つまり、5MHzの帯域幅だけが見える。従って、通常の動作では、この表示300を見ているユーザは、表示の中央の信号315が取込み帯域幅内の最大の信号であると(誤って)考えるであろうが、帯域内ながらスパン外の信号320が実際にはパワーにおいて更に高い。帯域内スパン外信号320は、上述したような混乱を招く事態を起こし得るのであるが、上述のように、試験測定装置200は、帯域内スパン外信号320を自動的に検出し、メッセージ325を介してユーザに通知し、これによって混乱を回避する。試験測定装置200は、また、6MHzの帯域幅のフル・スパンを表示するようにユーザに指示しても良く、これによってユーザは、帯域内スパン外信号320を見ることができる。更に、試験測定装置200が、帯域内スパン外過大信号320を検出すると、自動的に6MHz帯域幅のフル・スパンを表示しても良く、このとき、設定された通常のスパンとの境界(スパン内とスパン外の境界、例えば、図3における点線305及び310)を合わせて表示しても良い。

0032

時間領域及び周波数領域表示の両方を持つ試験測定装置の観点から本発明を説明してきたが、本発明は、周波数領域表示だけを持つ試験測定装置において、例えば、オーバーフロー状態となってしまう帯域内スパン外信号を検出する場合などにおいても、有用であることは明らかであろう。

0033

先に図示するとともに説明してきたスペクトラム計算、時間対振幅計算、スパン外エネルギー計算などの種々の実施形態や要素は、ハードウェアソフトウェア、又は、これら2つの組み合わせで実現されても良く、そして、汎用マイクロプロセッサ、デジタル・シグナル・プロセッサ特定用途向けICASIC)、FPGA(フィールドプログラマブルゲートアレイ)を含んでいるか、これらの上で実現されても良い。

0034

上述の説明から明らかなように、本発明は、試験測定装置の分野において、大きな進歩をもたらすものである。本発明の具体的な実施形態を図示及び説明してきたが、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、多様な変形が可能なことは明らかであろう。

0035

104アナログ・フィルタ
105 アナログ・デジタル変換部
106デジタル・フィルタ
110 時間対振幅計算部
115時間領域表示
120スペクトラム計算部
130周波数領域表示
200試験測定装置
205スパン外エネルギー計算部

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