特開 2017-156114 信号解析装置及び信号解析方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2017-156114(P2017-156114A)

(43)【公開日】2017年9月7日

(54)【発明の名称】信号解析装置及び信号解析方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 23/173 20060101AFI20170810BHJP

   H03L 7/093 20060101ALI20170810BHJP

【ＦＩ】

   G01R23/173 A

   H03L7/093

【審査請求】有

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-37103(P2016-37103)

(22)【出願日】2016年2月29日

(71)【出願人】

【識別番号】000000572

【氏名又は名称】アンリツ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100072604

【弁理士】

【氏名又は名称】有我 軍一郎

(72)【発明者】

【氏名】倉光 康太

【テーマコード（参考）】

5J106

【Ｆターム（参考）】

5J106AA04

5J106BB05

5J106CC01

5J106CC21

5J106CC41

5J106CC52

5J106GG07

5J106HH10

5J106KK25

(57)【要約】

【課題】位相雑音の低減化を図ることができる信号解析装置及び信号解析方法を提供する。
【解決手段】スペクトラムアナライザ１は、周波数掃引されるローカル信号を発生するローカル信号発生装置２０と、ローカル信号と解析対象の入力信号とをミキシングして所定の中間周波数帯の信号成分を抽出するミキサ１１と、ローカル信号が周波数掃引されている間にミキサ１１から出力される信号に対して予め定められた分析対象周波数範囲のスペクトラム波形を求める信号処理部１７と、を備え、ローカル信号発生装置２０は、ＰＦＤ２２の出力信号を可変のループ帯域幅で通過させてＶＣＯ２４に出力するＬＦ２３を備え、制御部３０は、分析対象周波数範囲の掃引幅及び掃引時間に基づいてＬＦ２３のループ帯域幅を設定するＬＢＷ設定部３１を備え、ＬＢＷ設定部３１は、予め定められた掃引時間を所定時間長くすることによりループ帯域幅を狭くする構成を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

周波数掃引されるローカル信号を発生するローカル信号発生手段（２０）と、
前記ローカル信号と解析対象の入力信号とをミキシングして所定の中間周波数帯の信号成分を抽出する信号成分抽出手段（１１）と、
前記ローカル信号が周波数掃引されている間に前記信号成分抽出手段から出力される信号に対して予め定められた分析対象周波数範囲のスペクトラム波形を求める信号処理手段（１７）と、
を備え、
前記ローカル信号発生手段は、
基準信号を発生する基準信号発生器（２１）と、
入力電圧に応じた周波数の信号を出力する電圧制御発振器（２４）と、
前記電圧制御発振器の出力信号を分周する分周器（２５）と、
前記分周器の出力信号と前記基準信号とを比較して位相誤差信号を出力する位相周波数比較器（２２）と、
前記位相周波数比較器の出力信号を可変のループ帯域幅で通過させて前記電圧制御発振器に出力するフィルタ手段（２３）と、
を備え、
前記分析対象周波数範囲の掃引幅及び掃引時間に基づいて前記ループ帯域幅を設定するループ帯域幅設定手段（３１）を備え、
前記ループ帯域幅設定手段は、予め定められた掃引時間を所定時間長くすることにより前記ループ帯域幅を狭くするものであることを特徴とする信号解析装置。

【請求項2】

前記信号成分抽出手段と前記信号処理手段との間に前記信号成分抽出手段から出力される信号に対して予め定められた分解能帯域幅の帯域制限処理を行う分解能帯域幅制限手段（１２）をさらに備え、
前記ループ帯域幅設定手段は、前記分解能帯域幅を維持した状態で前記ループ帯域幅を狭くするものであることを特徴とする請求項１に記載の信号解析装置。

【請求項3】

前記分解能帯域幅制限手段と前記信号処理手段との間に前記分解能帯域幅制限手段から出力される信号に対して予め定められたビデオ帯域幅の帯域制限処理を行うビデオ帯域幅制限手段（１４）をさらに備え、
前記ループ帯域幅設定手段は、前記ビデオ帯域幅が予め定められた値よりも狭く設定されたことを条件に前記ループ帯域幅を狭くするものであることを特徴とする請求項２に記載の信号解析装置。

【請求項4】

前記ループ帯域幅設定手段は、前記ビデオ帯域幅が前記分解能帯域幅よりも狭く設定されたことを条件に前記ループ帯域幅を狭くするものであることを特徴とする請求項３に記載の信号解析装置。

【請求項5】

前記ループ帯域幅設定手段は、前記分析対象周波数範囲の前記掃引幅及び前記掃引時間と、前記ループ帯域幅との関係を示すテーブルを用いて前記ループ帯域幅を狭くするものであることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の信号解析装置。

【請求項6】

請求項１に記載の信号解析装置を用いた信号解析方法であって、
予め定められた掃引時間を所定時間長くすることにより前記フィルタ手段の前記ループ帯域幅を狭くすることを特徴とする信号解析方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、位相同期ループ回路を備えた信号解析装置及び信号解析方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の信号解析装置としては、周波数掃引されるローカル信号によって入力信号の各周波数成分を所定の中間周波数帯に変換する方式のスペクトラムアナライザが知られている。この方式を用いたスペクトラムアナライザでは、ローカル信号の周波数精度や再現性が要求されるため、一般的に、ループフィルタを有する位相同期ループ回路を備えている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

位相同期ループ回路を備えたスペクトラムアナライザにおいて、分析対象周波数範囲の幅値である掃引幅（以下「周波数スパン」という）を比較的広く設定して掃引する際には、周波数掃引のための周波数切り換え時間及び位相雑音がループフィルタのループ帯域幅によって決まる。この周波数切り換え時間と位相雑音とはトレードオフの関係にある。

【0004】

例えば、高速で周波数掃引を行うためには、ループ帯域幅をより広くしなければならないが、位相同期ループ回路では一般にループ帯域幅が広いほど位相雑音が増加する。このトレードオフを調整するため、特許文献１に記載されたものは、周波数スパン及び分解能帯域幅に基づいてループフィルタのループ帯域幅を可変する構成となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１１−１２８０２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、特許文献１には、分解能帯域幅については記載されているが、一般的なスペクトラムアナライザで設定されるビデオ帯域幅については記載されていない。そのため、特許文献１に記載のものでは、ビデオ帯域幅の設定値によっては適切なループ帯域幅が設定されない場合があり、その場合には位相雑音の低減化が図れないこととなる。

【0007】

本発明は、前述の事情に鑑みてなされたもので、位相雑音の低減化を図ることができる信号解析装置及び信号解析方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の請求項１に係る信号解析装置は、周波数掃引されるローカル信号を発生するローカル信号発生手段（２０）と、前記ローカル信号と解析対象の入力信号とをミキシングして所定の中間周波数帯の信号成分を抽出する信号成分抽出手段（１１）と、前記ローカル信号が周波数掃引されている間に前記信号成分抽出手段から出力される信号に対して予め定められた分析対象周波数範囲のスペクトラム波形を求める信号処理手段（１７）と、を備え、前記ローカル信号発生手段は、基準信号を発生する基準信号発生器（２１）と、入力電圧に応じた周波数の信号を出力する電圧制御発振器（２４）と、前記電圧制御発振器の出力信号を分周する分周器（２５）と、前記分周器の出力信号と前記基準信号とを比較して位相誤差信号を出力する位相周波数比較器（２２）と、前記位相周波数比較器の出力信号を可変のループ帯域幅で通過させて前記電圧制御発振器に出力するフィルタ手段（２３）と、を備え、前記分析対象周波数範囲の掃引幅及び掃引時間に基づいて前記ループ帯域幅を設定するループ帯域幅設定手段（３１）を備え、前記ループ帯域幅設定手段は、予め定められた掃引時間を所定時間長くすることにより前記ループ帯域幅を狭くするものである構成を有している。

【0009】

この構成により、本発明の請求項１に係る信号解析装置は、掃引時間を所定時間長くすることによりフィルタ手段のループ帯域幅を狭くするので、位相雑音の低減化を図ることができる。

【0010】

本発明の請求項２に係る信号解析装置は、前記信号成分抽出手段と前記信号処理手段との間に前記信号成分抽出手段から出力される信号に対して予め定められた分解能帯域幅の帯域制限処理を行う分解能帯域幅制限手段（１２）をさらに備え、前記ループ帯域幅設定手段は、前記分解能帯域幅を維持した状態で前記ループ帯域幅を狭くするものである構成を有している。

【0011】

この構成により、本発明の請求項２に係る信号解析装置は、分解能帯域幅を維持しながら掃引時間を所定時間長くすることによりフィルタ手段のループ帯域幅を狭くするので、位相雑音の低減化を図ることができる。

【0012】

本発明の請求項３に係る信号解析装置は、前記分解能帯域幅制限手段と前記信号処理手段との間に前記分解能帯域幅制限手段から出力される信号に対して予め定められたビデオ帯域幅の帯域制限処理を行うビデオ帯域幅制限手段（１４）をさらに備え、前記ループ帯域幅設定手段は、前記ビデオ帯域幅が予め定められた値よりも狭く設定されたことを条件に前記ループ帯域幅を狭くするものである構成を有している。

【0013】

この構成により、本発明の請求項３に係る信号解析装置は、ビデオ帯域幅が予め定められた値よりも狭く設定されたことを条件にループ帯域幅を狭くするので、位相雑音の低減化を図ることができる。

【0014】

本発明の請求項４に係る信号解析装置は、前記ループ帯域幅設定手段は、前記ビデオ帯域幅が前記分解能帯域幅よりも狭く設定されたことを条件に前記ループ帯域幅を狭くするものである構成を有している。

【0015】

この構成により、本発明の請求項４に係る信号解析装置は、ビデオ帯域幅が分解能帯域幅よりも狭く設定されたことを条件にループ帯域幅を狭くするので、位相雑音の低減化を図ることができる。

【0016】

本発明の請求項５に係る信号解析装置は、前記ループ帯域幅設定手段は、前記分析対象周波数範囲の前記掃引幅及び前記掃引時間と、前記ループ帯域幅との関係を示すテーブルを用いて前記ループ帯域幅を狭くするものである構成を有している。

【0017】

この構成により、本発明の請求項５に係る信号解析装置は、分析対象周波数範囲の掃引幅及び掃引時間と、ループ帯域幅との関係を示すテーブルを用いてループ帯域幅を狭くするので、位相雑音の低減化を図ることができる。

【0018】

本発明の請求項６に係る信号解析方法は、請求項１に記載の信号解析装置を用いた信号解析方法であって、予め定められた掃引時間を所定時間長くすることにより前記フィルタ手段の前記ループ帯域幅を狭くする構成を有している。

【0019】

この構成により、本発明の請求項６に係る信号解析方法は、掃引時間を所定時間長くすることによりフィルタ手段のループ帯域幅を狭くするので、位相雑音の低減化を図ることができる。

【発明の効果】

【0020】

本発明は、位相雑音の低減化を図ることができるという効果を有する信号解析装置及び信号解析方法を提供することができるものである。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の一実施形態におけるスペクトラムアナライザのブロック構成図である。

【図2】本発明の一実施形態におけるスペクトラムアナライザのループ帯域幅と掃引速度との関係と、オフセット周波数と位相雑音との関係と、を示す図である。

【図3】本発明の一実施形態におけるスペクトラムアナライザにおいて、ループフィルタのループ帯域幅を設定する手法について従来と本実施形態とを対比して説明する説明図である。

【図4】本発明の一実施形態におけるスペクトラムアナライザにおいて、ループ帯域幅の設定方法の違いによる位相雑音の差を、従来と本実施形態とで比較した実験データを示す図である。

【図5】本発明の一実施形態におけるスペクトラムアナライザの動作を説明するためのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明に係る信号解析装置をスペクトラムアナライザに適用した例を挙げて説明する。

【0023】

まず、本発明に係る信号解析装置の本実施形態における構成について説明する。

【0024】

図１に示すように、本実施形態におけるスペクトラムアナライザ１は、ミキサ１１、ＲＢＷ（Resolution Band Width：分解能帯域幅）フィルタ１２、対数変換部１３、ＶＢＷ（Video Band Width：ビデオ帯域幅）フィルタ１４、検波器１５、ＡＤＣ（アナログデジタルコンバータ）１６、信号処理部１７、表示部１８、ローカル信号発生装置２０、制御部３０、操作部４０を備えている。このスペクトラムアナライザ１は、信号解析装置の一例である。

【0025】

スペクトラムアナライザ１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種インタフェースが接続される入出力回路等を備えたマイクロコンピュータを含む。このスペクトラムアナライザ１は、ＲＯＭに予め格納された制御プログラムを実行させることにより、マイクロコンピュータを、入力信号を解析する解析装置として機能させるようになっている。

【0026】

ミキサ１１は、ローカル信号発生装置２０からのローカル信号と解析対象の入力信号とをミキシングして所定の中間周波数帯の信号成分を抽出し、ＲＢＷフィルタ１２に出力するようになっている。このミキサ１１は、信号成分抽出手段の一例である。

【0027】

ＲＢＷフィルタ１２は、例えばアナログのバンドパスフィルタで構成され、遮断周波数で定まる分解能帯域幅を有する。このＲＢＷフィルタ１２は、ミキサ１１から出力される信号に対して予め定められた分解能帯域幅の帯域制限処理を行って不要な周波数成分を除き、必要な中間周波数信号のみを選択して対数変換部１３に出力するようになっている。ミキサ１１から出力される中間周波数信号の周波数は掃引動作に同期して変化するので、ＲＢＷフィルタ１２から１掃引時間（掃引期間）内において時間経過と共に出力される出力信号は、中間周波数信号に変換された入力信号の各周波数成分における時系列波形となる。なお、ＲＢＷフィルタ１２は、分解能帯域幅制限手段の一例である。

【0028】

対数変換部１３は、ＲＢＷフィルタ１２の出力信号レベルをデシベル単位に変換してＶＢＷフィルタ１４に出力するようになっている。

【0029】

ＶＢＷフィルタ１４は、例えばアナログのローパスフィルタで構成され、遮断周波数で定まるビデオ帯域幅を有する。このＶＢＷフィルタ１４は、対数変換部１３から出力される信号に対して予め定められたビデオ帯域幅の帯域制限処理を行って、表示部１８に最終的に表示される周波数スペクトラム波形の高周波成分（雑音成分）を除去した信号を検波器１５に出力するようになっている。なお、ＶＢＷフィルタ１４は、ビデオ帯域幅制限手段の一例である。

【0030】

検波器１５は、ＶＢＷフィルタ１４から出力された信号を検波しＡＤＣ１６に出力するようになっている。この検波器１５では、ＶＢＷフィルタ１４から出力されたアナログの周波数スペクトラム波形を示す信号における各時間軸位置のピーク値を検出し、包絡線検波された状態の最終的な周波数スペクトラム波形を得る。そして、掃引期間内に検波された信号は、掃引された周波数における時系列波形の大きさを示す。したがって、横軸を周波数、縦軸を振幅とすれば、周波数スペクトラム波形となる。

【0031】

ＡＤＣ１６は、検波器１５から入力した周波数スペクトラム波形を示す信号をデジタルデータに変換し信号処理部１７に出力するようになっている。

【0032】

信号処理部１７は、ＡＤＣ１６からデジタルデータを入力し、ローカル信号が周波数掃引されている間にミキサ１１から出力される信号に対して予め定められた分析対象周波数範囲のスペクトラム波形を求めるようになっている。また、信号処理部１７は、取得した周波数スペクトラム波形のデータを表示部１８に出力するようになっている。なお、信号処理部１７は、信号処理手段の一例である。

【0033】

表示部１８は、信号処理部１７が出力する周波数スペクトラム波形のデータを、周波数ドメイン（横軸を周波数、縦軸を振幅）で表示するようになっている。

【0034】

ローカル信号発生装置２０は、位相同期ループ（Phase Locked Loop：ＰＬＬ）回路を備え、発振器２１、位相周波数比較器（Phase Frequency Detector：ＰＦＤ）２２、ＬＦ（ループフィルタ）２３、電圧制御発振器（Voltage Controlled Oscillator：ＶＣＯ）２４、分周器２５を備えている。このローカル信号発生装置２０は、ローカル信号発生手段の一例である。

【0035】

発振器２１は、制御部３０から周波数及び振幅等を示す制御信号を入力し、この制御信号に基づいて基準信号を生成してＰＦＤ２２に出力するようになっている。この発振器２１は、基準信号発生器の一例である。

【0036】

ＰＦＤ２２は、発振器２１が出力する基準信号と分周器２５の出力信号とを比較して位相誤差信号を出力するようになっている。このＰＦＤ２２は、位相周波数比較器の一例である。

【0037】

ＬＦ２３は、可変の遮断周波数で定まる可変のループ帯域幅を有し、ＰＦＤ２２の出力信号を可変のループ帯域幅で通過させてＶＣＯ２４に出力するようになっている。このＬＦ２３のループ帯域幅は、後述するＬＢＷ設定部３１によって最適値が設定されるようになっている。なお、ＬＦ２３は、フィルタ手段の一例である。

【0038】

ＶＣＯ２４は、ＬＦ２３からの入力電圧に応じた周波数の信号をミキサ１１及び分周器２５に出力するようになっている。このＶＣＯ２４は、電圧制御発振器の一例である。

【0039】

分周器２５は、制御部３０から分周比を示す制御信号を入力し、この制御信号に基づいてＶＣＯ２４の出力信号を分周するようになっている。

【0040】

制御部３０は、ＬＢＷ（Loop Band Width：ループ帯域幅）設定部３１、ＲＢＷ設定部３２、ＶＢＷ設定部３３、掃引時間設定部３４、周波数スパン設定部３５を備えている。

【0041】

ＬＢＷ設定部３１は、ＬＦ２３の高域遮断周波数を任意の値に設定可能であって、ＬＦ２３のループ帯域幅を可変できるようになっている。このＬＢＷ設定部３１は、ループ帯域幅設定手段の一例である。

【0042】

ＲＢＷ設定部３２は、測定者が操作部４０を操作して入力した分解能帯域幅をＲＢＷフィルタ１２に設定可能になっている。また、ＲＢＷ設定部３２は、周波数スパンに応じて分解能帯域幅を自動的にＲＢＷフィルタ１２に設定することもできるようになっている。

【0043】

ＶＢＷ設定部３３は、測定者が操作部４０を操作して入力したビデオ帯域幅をＶＢＷフィルタ１４に設定可能になっている。ビデオ帯域幅を設定することにより、変動の激しい信号にアベレージング効果をもたらすことで平滑化することができる。

【0044】

掃引時間設定部３４は、掃引時間を設定する機能を有している。分解能帯域幅及びビデオ帯域幅を狭くするほど、ＲＢＷフィルタ１２及びＶＢＷフィルタ１４の応答速度が遅くなるため、掃引時間を遅くする必要がある。そのため、掃引時間設定部３４は、設定されている周波数スパンも考慮して、適切な掃引時間を自動的に選択して設定できるようになっている。ただし、測定者が操作部４０を操作して入力した任意の掃引時間を設定することも可能になっている。なお、掃引時間は、周波数スパンに比例し、分解能帯域幅及びビデオ帯域幅に反比例する。

【0045】

周波数スパン設定部３５は、測定者が操作部４０を操作して入力した周波数スパンを設定可能になっている。

【0046】

操作部４０は、各種測定条件を設定するための設定画面を表示するディスプレイ、キーボード、ダイヤル又はマウスのような入力デバイス、これらを制御する制御回路等を備えている。測定者は、操作部４０を操作し、分解能帯域幅、ビデオ帯域幅、掃引時間、周波数スパン等のデータを入力可能になっている。

【0047】

次に、ループフィルタ（ＬＦ２３を含む）の一般的な特性について図２を用いて説明する。図２（ａ）は、一例として、ループフィルタのループ帯域幅が、２０ｋＨｚ、５０ｋＨｚ、１００ｋＨｚ、３００ｋＨｚの場合において、ループ帯域幅と掃引速度との関係を示している。図２（ｂ）は、オフセット周波数と位相雑音との関係を示している。なお、オフセット周波数は、基準となる信号周波数からどの程度周波数がずれているかを表す値である。

【0048】

図２（ａ）に示すように、ループフィルタは、ループ帯域幅が広くなるほど高速掃引が可能となる。一方、図２（ｂ）に示すように、ループフィルタは、ループ帯域幅が広くなるほど、同じオフセット周波数での位相雑音が大きくなる。すなわち、背景技術で述べたように、周波数掃引のための周波数切り換え時間と位相雑音とはトレードオフの関係にある。

【0049】

次に、図３に基づいて、ループフィルタのループ帯域幅を設定する手法について、従来と本実施形態とを対比して説明する。

【0050】

まず、従来の手法について図３（ａ）を用いて説明する。図３（ａ）には、横軸を分解能帯域幅、縦軸を周波数スパンとして、選択可能なループ帯域幅の領域が示されている。分解能帯域幅が大きくなるほど、かつ、周波数スパンが広くなるほど高速掃引が可能となるので、ループ帯域幅の領域は図示のようになる。

【0051】

従来は、分解能帯域幅と周波数スパンとからループ帯域幅を設定していた。具体的には、従来は、図３（ａ）に示すように、分解能帯域幅ＲＢＷ１及び周波数スパンＳＰＡＮ１が設定されている場合には、それらの交点５１からループ帯域幅は５０ｋＨｚに設定されていた。すなわち、従来は、ループ帯域幅５０ｋＨｚよりも位相雑音が低くなるループ帯域幅２０ｋＨｚを選択することはできなかった。

【0052】

次に、本実施形態においてＬＢＷ設定部３１がループ帯域幅を設定する手法について図３（ｂ）を用いて説明する。図３（ｂ）は、分析対象周波数範囲の周波数スパン及び掃引時間と、ループ帯域幅との関係を示すテーブル（以下「ループ帯域幅テーブル」という）の一例である。具体的には、図３（ｂ）には、横軸を掃引時間、縦軸を周波数スパンとして、選択可能なループ帯域幅の領域が示されている。掃引時間が短くなるほど、かつ、周波数スパンが広くなるほど高速掃引が可能となるので、ループ帯域幅の領域は図示のようになる。

【0053】

本実施形態におけるＬＢＷ設定部３１は、図３（ｂ）に示したループ帯域幅テーブルのデータを有し、周波数スパン及び掃引時間に基づいてＬＦ２３のループ帯域幅を選択できるようになっている。また、ＬＢＷ設定部３１は、現在設定されている分解能帯域幅を変更しないで、予め定められた掃引時間と周波数スパンとからＬＦ２３のループ帯域幅を任意に選択できるようになっている。

【0054】

具体的には、ＬＢＷ設定部３１は、掃引時間ＳＷＴ１及び周波数スパンＳＰＡＮ１が設定されている場合には、それらの交点６１からループ帯域幅５０ｋＨｚが選択可能となる。ここで、例えばビデオ帯域幅が予め定められた値よりも狭くなる方向に変更された場合には、ＬＢＷ設定部３１は、現在設定されている分解能帯域幅及び周波数スパンを維持したまま、ループ帯域幅２０ｋＨｚを選択するよう掃引時間ＳＷＴ１を所定時間長くして交点６２とし、掃引時間ＳＷＴ２とする。その結果、ＬＢＷ設定部３１は、ＬＦ２３のループ帯域幅を５０ｋＨｚよりも狭い２０ｋＨｚに設定することができる。したがって、ＬＢＷ設定部３１は、より位相雑音の低いループ帯域幅を選択できるので、位相雑音の低減化を図ることができる。換言すれば、ビデオ帯域幅がより狭くなる方向に変更された場合には掃引時間が遅くなるので、従来のようにあえて広いループ帯域幅を維持する必要はなく、より狭いループ帯域幅にするのが好ましいということである。

【0055】

前述のＬＢＷ設定部３１の機能により、交点６１においてビデオ帯域幅がより狭く変更された場合、特に、ビデオ帯域幅が分解能帯域幅よりも狭く変更された場合には大きな効果が得られる。図４を用いて具体的に説明する。

【0056】

図４は、ループ帯域幅の設定方法の違いによる位相雑音の差を、従来と本実施形態とで比較した実験データを示している。図４に示した例では、センタ周波数（Ｃｅｎｔｅｒ）は１００ＭＨｚ、周波数スパン（Ｓｐａｎ）は５０ＭＨｚ、分解能帯域幅（ＲＢＷ）は３００ｋＨｚ、ビデオ帯域幅（ＶＢＷ）は３００Ｈｚである。

【0057】

図４において、分解能帯域幅と周波数スパンとからループ帯域幅を設定する従来方式により得られたスペクトラム７１（破線）と、本実施形態における設定方法により得られたスペクトラム７２（実線）とが示されている。

【0058】

図４に示すように、センタ周波数に対してマーカ７３で示すオフセット周波数１．１ＭＨｚにおいて、従来方式によりループ帯域幅が５０ｋＨｚに設定されたスペクトラム７１よりも、本実施形態における設定方法によりループ帯域幅が２０ｋＨｚに設定されたスペクトラム７２の方が、位相雑音が約５ｄＢも低い結果が得られている。

【0059】

次に、本実施形態におけるスペクトラムアナライザ１の動作について図５を用いて説明する。なお、本実施形態の特徴であるローカル信号発生装置２０及び制御部３０の構成に関する動作を中心に説明する。また、ＬＢＷ設定部３１が、ビデオ帯域幅が分解能帯域幅よりも狭く変更された場合に、ＬＦ２３のループ帯域幅を狭く設定する例を挙げて説明する。

【0060】

制御部３０の各設定部は、操作部４０を介して測定者が入力した各種パラメータ値を各部に設定する（ステップＳ１１）。具体的には、ＲＢＷ設定部３２は、入力されたＲＢＷの値をＲＢＷフィルタ１２に設定する。ＶＢＷ設定部３３は、入力されたＶＢＷの値をＶＢＷフィルタ１４に設定する。掃引時間設定部３４は、入力された掃引時間の値をローカル信号発生装置２０及び表示部１８に適用する。周波数スパン設定部３５は、入力された周波数スパンの値をローカル信号発生装置２０及び表示部１８に適用する。

【0061】

ＬＢＷ設定部３１は、図３（ｂ）に示したループ帯域幅テーブルを参照し、入力された掃引時間及び周波数スパンの値に基づいてＬＦ２３のループ帯域幅を設定する（ステップＳ１２）。例えば、ＬＢＷ設定部３１は、図３（ｂ）に示したように、測定者が掃引時間ＳＷＴ１及び周波数スパンＳＰＡＮ１を設定した場合には、ＬＦ２３のループ帯域幅を５０ｋＨｚに設定する。

【0062】

制御部３０は、ローカル信号発生装置２０の発振器２１及び分周器２５に所定の制御信号を出力してローカル信号発生装置２０を制御することにより、ローカル信号発生装置２０は、ローカル信号を発生してミキサ１１に出力する（ステップＳ１３）。

【0063】

ミキサ１１からＡＤＣ１６までの各要素により所定の信号処理が行われ、信号処理部１７は、信号解析処理を行って（ステップＳ１４）、分析対象周波数範囲のスペクトラム波形を求める。なお、ミキサ１１からＡＤＣ１６までの各処理は、公知であるので説明を省略する。

【0064】

表示部１８は、信号処理部１７から周波数スペクトラム波形のデータを入力し、周波数スペクトラム波形を周波数ドメインで表示する（ステップＳ１５）。

【0065】

制御部３０は、ビデオ帯域幅が分解能帯域幅よりも狭く変更されたか否かを判断する（ステップＳ１６）。

【0066】

ステップＳ１６において、ビデオ帯域幅が分解能帯域幅よりも狭く変更されたと判断された場合には、ＬＢＷ設定部３１は、図３（ｂ）に示したように、現在設定されている分解能帯域幅及び周波数スパンを維持したまま、より狭いループ帯域幅２０ｋＨｚを選択するよう掃引時間ＳＷＴ１を所定時間長くして掃引時間をＳＷＴ２とする（ステップＳ１７）。その結果、ＬＦ２３のループ帯域幅が５０ｋＨｚから２０ｋＨｚに狭く変更され、ローカル信号発生装置２０からは位相雑音の低減化が図られたローカル信号がミキサ１１に出力される。そして、ステップＳ１３の処理が実行される。

【0067】

一方、ステップＳ１６において、ビデオ帯域幅が分解能帯域幅よりも狭く変更されたと判断されなかった場合には、ステップＳ１３の処理に戻る。

【0068】

なお、前述の動作説明では、ＬＢＷ設定部３１が、ビデオ帯域幅が分解能帯域幅よりも狭く変更された場合に、ＬＦ２３のループ帯域幅を狭く設定する例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば測定者が操作部４０を介し掃引時間をより遅く設定した場合でもＬＦ２３のループ帯域幅を狭く設定する構成とすることもでき、前述と同様な効果が得られる。

【0069】

以上のように、本実施形態におけるスペクトラムアナライザ１は、掃引時間を所定時間長く設定することによりＬＦ２３のループ帯域幅を狭くするので、位相雑音の低減化を図ることができる。

【0070】

なお、前述の実施形態では、ＬＢＷ設定部３１が、１つのＬＦ２３のループ帯域幅を狭く設定する例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、ループ帯域幅が互いに異なるＬＦを複数有し、ＬＢＷ設定部３１に代えて、複数のＬＦの中から所定のループ帯域幅を有するＬＦを選択可能なＬＢＷ選択手段を備えた構成としても前述と同様な効果が得られる。

【産業上の利用可能性】

【0071】

以上のように、本発明に係る信号解析装置は、位相雑音の低減化を図ることができるという効果を有し、位相同期ループ回路を備えた信号解析装置及び信号解析方法として有用である。

【符号の説明】

【0072】

１ スペクトラムアナライザ（信号解析装置）
１１ ミキサ（信号成分抽出手段）
１２ ＲＢＷフィルタ（分解能帯域幅制限手段）
１４ ＶＢＷフィルタ（ビデオ帯域幅制限手段）
１７ 信号処理部（信号処理手段）
２０ ローカル信号発生装置（ローカル信号発生手段）
２１ 発振器（基準信号発生器）
２２ ＰＦＤ（位相周波数比較器）
２３ ＬＦ（フィルタ手段）
２４ ＶＣＯ（電圧制御発振器）
２５ 分周器
３１ ＬＢＷ設定部（ループ帯域幅設定手段）
３２ ＲＢＷ設定部
３３ ＶＢＷ設定部
３４ 掃引時間設定部
３５ 周波数スパン設定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】