JP4704384B2 - Spectrum analyzer - Google Patents
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Description
本発明は、レベル(パワーの大きさ、或いは振幅)の周波数応答特性を補正できるスペクトラムアナライザ(信号解析装置或いは受信装置とも言われることがある。)に関し、特に、測定周波数帯域に亘るレベルの周波数応答特性の経年変化や環境温度等により変動を補正する技術に係る。 The present invention relates to a spectrum analyzer (sometimes referred to as a signal analysis device or a reception device) capable of correcting a frequency response characteristic of a level (power magnitude or amplitude), and in particular, a level of frequency over a measurement frequency band. The present invention relates to a technique for correcting fluctuations due to aging of response characteristics, environmental temperature, and the like.
従来、スペクトラムアナライザは、図3のような構成にされていた。図3において、大きく分けると受信部3、中間処理部5、及び固定発振部20と補正手段21で構成される校正手段で構成されていた。図3で、受信部3は、入力端1で受信信号を受付け、その受信信号をATT3a(可変減衰器)で適切な動作レベルに変換するフロントエンド部と、その適切なレベルにされた受信信号の周波数を局部発振器3cからの周波数で混合して中間周波数(fm)信号に変換する第1の混合部3bとで構成される。中間処理部5は、混合部3bからの出力を受けて所望の中間周波数信号成分だけをその他の成分から振り分けて抽出し、かつ中間周波数信号を同調フィルタの帯域幅を切り替えて必要な周波数成分を選択するためのRBW(Resolution Band width)、RBWの出力をリニア対数変換するLOG変換部、そのLOG変換部の出力を検波する検波部、その検波部の出力のビデオ帯域をコントロールするVBW(ビデオフィルタ)等で構成されている。この中間処理部5は、具体的には中間周波数信号を更に周波数を下げられた後でデジタルデータ変換して高速処理するプロセッサーを含むDSPで構成される。そして、局部発振器の周波数を掃引することにより、受信信号を選択し、測定(解析)し、測定結果を横軸を周波数、縦軸をレベルとする座標上に表して表示する。
Conventionally, a spectrum analyzer is configured as shown in FIG. In FIG. 3, it can be roughly divided into a
このような構成で、数GHzの測定帯域を有するスペクトラムアナライザを構成すると、スペクトラムアナライザ自身(特に受信部3を含む受信系100)にレベルの周波数応答特性を有する。スペクトラムアナライザのレベルの周波数応答特性(レベル対周波数特性とも言われている。以下、単に「周波数応答特性」と言う。)とは、測定周波数帯域内で周波数を変えて同一レベルの受信信号を受信して測定したとき、ある受信周波数で測定したレベル(例えば、50MHzのレベル)を基準としたとき、その基準のレベルに対する他の受信周波数で測定したレベルの偏差を言う。 If a spectrum analyzer having a measurement band of several GHz is configured with such a configuration, the spectrum analyzer itself (in particular, the receiving system 100 including the receiving unit 3) has level frequency response characteristics. Spectrum analyzer level frequency response characteristics (also referred to as level-to-frequency characteristics, hereinafter simply referred to as “frequency response characteristics”) are used to receive signals of the same level by changing the frequency within the measurement frequency band. When a level measured at a certain reception frequency (for example, a level of 50 MHz) is used as a reference, it means a deviation of a level measured at another reception frequency with respect to the reference level.
そこで、従来は、出荷時に周波数応答特性を測定して、その周波数応答特性を補正するための補正値を補正手段21に予め記憶しておき、ユーザサイドで実際に測定が実行されたときに、補正手段21がその補正値で補正して、補正した受信レベルを出力或いは表示する構成にしていた。そして、経年変化や周囲の環境温度等で測定レベルが変動するような場合に備えて、レベル校正手段(図3の、固定発振部20及び補正手段21)が設けられていた。図3で、単一周波数で、その周波数及びレベルが安定な基準信号(例えば、50MHzで0dBm)を出力する固定発振部20を有していて、スイッチ2により受信信号として被測定信号の代わりにこの基準信号を入力して実際に受信させ、補正手段21で、中間処理部5から検波されて出力される測定値が0dBmとなるように内部の測定値を調整しその調整値を記憶する。したがって、このレベル校正手段で校正した後に、被測定信号を受信し、測定を実行したとき、補正手段21は、レベルの変動分を調整値により軽減し、更に上記のように周波数応答特性を補正して、出力することができる。ただし、このような方法では、レベル校正手段によって50MHzで変動分を無くすために調整された調整値は、受信周波数の全てに一律に適用されることになる。
Therefore, conventionally, when the frequency response characteristic is measured at the time of shipment, a correction value for correcting the frequency response characteristic is stored in advance in the
一般に製品カタログによると、広帯域なスペクトラムアナライザにあっては、このような従来技術で補正されたとしても、ほぼ周波数応答特性による不確かさは±1.5dB内である。 In general, according to the product catalog, even in the case of a broadband spectrum analyzer, even if it is corrected by such a conventional technique, the uncertainty due to the frequency response characteristic is almost within ± 1.5 dB.
その他、スペクトラムアナライザにおける周波数応答特性の校正をしている例が、特許文献1及び特許文献2に示されている。特許文献1は、中間周波数信号を抽出するバンドパスフィルタ(図3のRBW相当)帯域内の狭い範囲での周波数応答特性の影響を防止するものであり、補正係数を予め求めておいて、被測定信号を補正するものである。この補正方法は、測定可能な周波数範囲に対する周波数応答特性を改善するものではない。
Other examples in which frequency response characteristics are calibrated in a spectrum analyzer are shown in
特許文献2の技術は、スペクトラムアナライザを移動端末の試験という特定用途に用いたときに、スペクトラムアナライザが測定した値を外部で精密に校正したものである。この場合も、図3のような校正手段はもっていたが、これでは不足なので、外部で校正している例である。
The technique of
近年は、スペクトラムアナライザにそれ自身が解析した周波数成分のレベルの確度に、さらなる正確さが要求されてきている。 In recent years, the spectrum analyzer has been required to have higher accuracy in the accuracy of the level of the frequency component analyzed by itself.
上記の従来技術では、経年変化や周囲の環境温度等で周波数応答特性が変動したようなケースであった場合は、50MHz単一周波数で校正した値を各周波数に同一に適用する校正方法では、十分な補正ができない。 In the above prior art, when the frequency response characteristics fluctuate due to aging, ambient environmental temperature, etc., the calibration method that applies the same value calibrated at a single frequency of 50 MHz to each frequency, Insufficient correction.
本発明の目的は、周波数応答特性が経年変化や周囲の環境温度等によって変動したとしても、それぞれの周波数で補正できる技術を提供することである。 An object of the present invention is to provide a technique capable of correcting at each frequency even if the frequency response characteristic fluctuates due to secular change, ambient environmental temperature, or the like.
上記目的を達成し、ユーザが逐次、周波数応答を校正できるようにするため、主たる構成を次の(1)〜(4)のようにした。(1)簡単な構成で、測定帯域に亘って、周波数の安定で、かつスペクトラムアナライザの周波数掃引と同期して(従来技術で説明した、固定発振部20からの信号は、スペクトラムアナライザが掃引して検出して測定される。非同期)、受信可能な校正用の信号源とした。(2)さらに、その校正用信号は、測定帯域に亘って、経年変化或いは温度環境に強い、ALC(自動レベル制御)によってレベルを安定化することとした。(3)そして、異なる時にこの校正用信号をスペクトラムアナライザに入力して所定時間経過後や経年変化後(或いは環境温度が変わった後)の周波数応答特性の変動値を求め、各周波数におけるこの変動値を基に測定値を補正できる校正とした。(4)スペクトラムアナライザ単独が有する周波数応答特性と、上記(2)における校正用信号によるスペクトラムアナライザの周波数応答特性(校正用信号自身の周波数応答特性を含む)とは、そのままであれば、一意的な相関が無いので、例えば出荷時にスペクトラムアナライザ単独が有する周波数応答特性による補正値(第1の補正値)と、それと同一環境条件で上記(2)の校正用信号によるスペクトラムアナライザの初期の周波数応答特性(第1の特性値)とを取得して、つまり環境的な変化要素に対して双方を相関させて記憶しておいて、それから環境条件が変化或いは時間経過した使用時に、再び校正用信号によるスペクトラムアナライザの周波数応答(第2の特性値)を取得し、これらの値を基に、使用時の補正値を求めて、被測定信号を受信して測定した値を該補正値で補正する構成とした。こうすることにより、この間の変動分(第1の特性値―第2の特性値)は、校正用信号自身の周波数応答特性を打ち消し、第1の補正値の変動分とみなせる。
In order to achieve the above object and allow the user to sequentially calibrate the frequency response, the main configuration is as follows (1) to (4). (1) With a simple configuration, the frequency is stable over the measurement band, and synchronized with the frequency sweep of the spectrum analyzer (the signal from the
具体的な構成として、請求項1に記載の発明は、受信端からの入力信号を周波数掃引された局部発振器(3c)の出力と混合して中間周波数信号に変換し、該中間周波数信号を検波して測定値として出力する受信系(100)を備えたスペクトラムアナライザであって、前記中間周波数信号の周波数と同じ周波数の信号を生成する固定発振器(9)を有し、該固定発振器の出力と前記局部発振器の出力とを混合して得られた出力信号を、そのレベルを安定化して出力する出力手段(200)と、予め、前記受信端に前記出力手段からの出力信号を印加して前記受信系の出力で得られたレベルの周波数応答特性を含む第1の特性値を記憶しておき、その後の使用時に、前記受信端に前記出力手段からの出力信号を印加して前記受信系の出力で得られたレベルの周波数応答特性を含む第2の特性値を記憶し、該第1の特性値と該第2の特性値との差を基に、前記受信端に被測定信号を入力して得られた前記測定値を補正する補正手段(6)とを備えた。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記補正手段は、予め、前記第1の特性値とともに、前記受信端に入力された既知の校正用信号に基づいて得られた、前記受信系のレベルの周波数応答特性を補正するための第1の補正値を記憶しておき、使用時において、該第1の補正値、及び前記第1の特性値と第2の特性値との差を基に、前記被測定信号を入力して得られた前記測定値を補正することを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、前記補正手段は、前記第1の補正値と第1の特性値を読み取り専用に記憶しておき、前記第2の特性値を前記使用時に都度、書き換え可能に記憶し、該使用時に、対応する周波数毎に、[第1の補正値+第1の特性値―書き換えられた最新の第2の特性値]なる演算を行って使用時補正値を求め、前記受信端に被測定信号を入力して得られた前記測定値を該使用時補正値により補正することを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、受信端からの入力信号を周波数掃引された局部発振器(3c)の出力と混合して中間周波数信号に変換し、該中間周波数信号を検波して測定値として出力する受信系(100)を備えたスペクトラムアナライザであって、前記中間周波数信号の周波数と同じ周波数の信号を生成する固定発振器(9)を有し、該固定発振器の出力と前記局部発振器の出力を混合して得られた出力信号を、そのレベルを安定化して出力する出力手段(200)と、測定モードでは入力される被測定信号を、校正モードでは該出力手段の出力を前記受信端に入力させる切替手段(2)と、予め、前記測定モードで入力された既知の校正用信号に基づいて得られた、前記受信系のレベルの周波数応答特性を補正するための第1の補正値と、前記校正モードで前記出力手段からの出力信号によって前記受信系の出力で得られたレベルの周波数応答特性を含む第1の特性値とを記憶しておき、その後の使用時に、校正モードに設定される度に前記出力手段からの出力信号によって前記受信系の出力で得られた最新のレベルの周波数応答特性を含む第2の特性値を記憶し、前記第1の補正値、及び前記第1の特性値と第2の特性値との差を基に前記測定モードで被測定信号を入力して得られた前記測定値を補正する補正手段(6)とを備えた。
As a specific configuration, the invention described in
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the correction unit is obtained based on a known calibration signal input to the receiving end together with the first characteristic value. In addition, a first correction value for correcting the frequency response characteristic of the level of the receiving system is stored, and the first correction value, the first characteristic value, and the second characteristic are used in use. The measurement value obtained by inputting the signal under measurement is corrected based on a difference from the value.
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the correction unit stores the first correction value and the first characteristic value in a read-only manner, and the second characteristic value is stored. Is stored in a rewritable manner each time it is used, and at the time of use, an operation of [first correction value + first characteristic value−rewritten latest second characteristic value] is performed for each corresponding frequency. Then, a correction value during use is obtained, and the measurement value obtained by inputting a signal under measurement to the receiving end is corrected by the correction value during use .
The invention according to claim 4 mixes the input signal from the receiving end with the output of the frequency-swept local oscillator (3c) to convert it to an intermediate frequency signal, and detects the intermediate frequency signal and outputs it as a measurement value. And a fixed oscillator (9) that generates a signal having the same frequency as the frequency of the intermediate frequency signal. The output of the fixed oscillator and the output of the local oscillator An output means (200) for stabilizing the output level of the output signal obtained by mixing, and a signal under measurement input in the measurement mode, and an output of the output means in the calibration mode are input to the receiving end. And a first correction value for correcting a frequency response characteristic of the level of the reception system, which is obtained in advance based on a known calibration signal input in the measurement mode. In the calibration mode, the first characteristic value including the frequency response characteristic of the level obtained by the output of the receiving system by the output signal from the output means is stored, and the calibration mode is set in the subsequent use. Each time, the second characteristic value including the latest level frequency response characteristic obtained from the output of the receiving system by the output signal from the output means is stored, and the first correction value and the first correction value are stored. Correction means (6) for correcting the measurement value obtained by inputting the signal under measurement in the measurement mode based on the difference between the characteristic value and the second characteristic value.
請求項1〜4に記載の発明によれば、出力手段と補正手段によって、異なった時期における周波数応答特性の変動値が測定され、測定された受信信号がその周波数における変動値を基に補正されるので、不確かさが軽減される。 According to the first to fourth aspects of the present invention, the output means and the correction means measure the fluctuation value of the frequency response characteristic at different times, and the measured received signal is corrected based on the fluctuation value at that frequency. Thus, uncertainty is reduced.
請求項2、3、4に記載の発明によれば、予め記憶しておいたスペクトラムアナライザの周波数応答特性基づく補正値に、使用時における変動分を加味した補正が可能となる。 According to the second, third, and fourth aspects of the present invention, it is possible to perform correction by taking into account fluctuations during use to the correction value based on the frequency response characteristic of the spectrum analyzer stored in advance.
本発明の実施形態を、図を基に説明する。図1は本発明の機能構成を示す図である。図2は、周波数応答特性を補正するための各種の補正値(特性値)である。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a functional configuration of the present invention. FIG. 2 shows various correction values (characteristic values) for correcting the frequency response characteristics.
図1を基に本実施形態の機能構成を説明する。図1において、受信部3及び中間処理部5からなる受信系100は、図3と同一の構成であり。図1に置いて、図3と同一符号を付した構成は、同一機能を有する。
The functional configuration of this embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 1, a receiving system 100 including a receiving
本来のスペクトラムアナライザとしての動作ルート上の機能を簡単に説明する(一部の説明は背景の説明と重なる。)。 The functions on the operation route as the original spectrum analyzer will be briefly described (some explanations overlap with the background explanation).
[全体構成]
操作部14において、被測定信号を測定する測定モード(測定モード)と測定値を補正するための補正データを取得するための校正モード(CALモード)とのいずれかのモードを選択設定可能にされている。その他、操作部14は、後記するように測定周波数範囲(掃引周波数範囲)等の測定条件が設定できる。
[overall structure]
The
制御部13は、操作部14からの設定に応じて、スイッチ2、受信部3、中間処理部5,補正手段6,信号処理手段7を制御する。
The
制御部13は、測定モードでは、被測定信号を入力するための入力端1と受信部3の受信端2aを接続させ、局部発振器3cの掃引周波数範囲及び掃引時間を操作部14からの指示に基づいて設定する。また、中間処理部5のRBWやVBWも操作部14からの設定で制御可能にされている。補正手段6に対しては、受信系の出力の測定値(測定したレベルの値)を第1記憶部6a及び第2記憶部6bに記憶したデータに基づいて補正させる(詳細は後記する)。そして、信号処理手段7は、制御部13が局部発振器3cを制御したときの掃引周波数を横軸(掃引時間にも相当する)とし、縦軸をATT3aの設定値等を基にしたレベルを縦軸とした座標上に、補正手段6から受けた補正された測定値を表示手段8に表示させる。
In the measurement mode, the
制御部13は、校正モードでは、出力手段200の出力と受信部3の受信端2aを接続させ、局部発振器3cの掃引周波数範囲を測定可能な全範囲(周波数応答特性の平坦な部分については必ずしもその範囲に入れる必要は無い)に設定し、ATT3a、RBW、VBW等の測定条件を一定な値(操作部14の設定に拘わらず一定な条件)として測定させる。そして、補正手段6に対しては、受信系100の出力を基に周波数応答特性の補正値(特性値)を取得し、記憶させる(詳細は後記)。表示手段8に対しては信号処理手段7を介して「校正モード中」である旨を表示させる。なお校正モードの場合は、補正値(特性値)を取得するため、局部発振器3cの周波数をその取得したい周波数ステップΔfで掃引するようにしても良い(詳細は後記)。
In the calibration mode, the
「出力手段200の構成」
次に校正モードで使用される校正用信号を出力する出力手段200について説明する。出力手段200としては、校正モード時はユーザが測定できない期間であるから補正値(特性値)を短時間で取得すること、校正用信号は正確に受信される周波数であること、そして温度変化等に対して安定なレベルを出力することが望まれる。そこで、図1では、周波数を局部発振器3cの周波数にトラッキングして出力できる構成とすることで1掃引で補正値(特性値)を取得し、レベルをALCループで安定化して出力できる構成とした。このため、補正値を短時間で取得することができる。
"Configuration of output means 200"
Next, the output means 200 that outputs a calibration signal used in the calibration mode will be described. As the output means 200, the calibration mode is a period during which the user cannot measure, so that a correction value (characteristic value) is acquired in a short time, the calibration signal is a frequency that is accurately received, and a temperature change or the like. It is desired to output a stable level. Therefore, in FIG. 1, the frequency can be tracked to the frequency of the
図1で固定発振部9は、中間処理部5が受信する中間周波数fmと同一の周波数を安定に出力する信号源である。この信号源としては、周波数が低い場合は、直接に水晶発振器の出力で良いが、周波数が高い場合は、例えば、周波数fm/N(Nは整数)を発振する低周波の水晶発振器と、VCO(電圧制御発振器)、その出力周波数f0を1/Nに分周する分周器、分周器の出力(周波数f0/N)と低周波の水晶発振器の出力(周波数fm/N)との位相差を検出し、その位相差が無くなるようにVCOを制御する位相検出器とを含むPLL回路を備え、PLL回路による制御によりVCOから周波数f0=fmを出力させる構成にしても良い。
In FIG. 1, the fixed oscillation unit 9 is a signal source that stably outputs the same frequency as the intermediate frequency fm received by the
第2の混合部11は、固定発振部9からの出力信号を可変ATT10を介して受けた信号と、局部発振器3cからの出力とを混合して、周波数fl−fmの周波数を持つ校正用信号を出力する。局部発振器3cの周波数
flが周波数fs〜ftまで可変しているとすれば、校正用信号の周波数は[fs〜ft−fm]であり、校正モード時は、この校正用信号がスイッチ2を介して受信部3で混合されることにより、中間処理部5で[fs〜ft−fm]−[fs〜ft]=fmの周波数成分の信号として選択される。
The second mixing unit 11 mixes the signal received from the fixed oscillating unit 9 via the variable ATT 10 and the output from the
検波部12は、出力手段200から出力される校正用信号のレベル(パワー)を検出し、直流電圧の大きさに変換して出力する。この検波部12によるレベルの検出感度の環境変化に対する変動は、ALCを構成した場合に直接に、校正用信号のレベルの変動になるので、所望の周波数帯域において、温度変化等に対して安定なものが望まれる。具体的には、ダイオードを使用して検波する場合は、ダイオードに直流バイアスを掛けてダイオードの直線領域で校正用信号を検波させる。また、他にも熱/電気変換してレベルを検出する等の方法がある。いずれにしても、検波部12は、校正モード時の補正値(特性値)を取得しようとする基準レベルだけを原則、検出すれば良い(例えば、校正用信号のレベルを基準レベル、例えば0dBmであれば、ほぼ0dBm付近のレベルをリニアに検出できれば良い)ので、動作すべきダイナミックレンジが狭くて済むので、安定なレベル検出が可能である。例えば、測定周波数範囲の上限が6GHzで、基準レベルが0dBmであれば、その6GHzまで、温度0℃〜50℃の範囲で±0.1dB内の不確かさで検出することが望ましい。
The
増幅器15は、検波部12から出力される直流電圧と予め設定された参照電圧Erとを比較し、それらの値が一致するように可変ATT10の減衰量を負帰還制御する。参照電圧Erは、校正用信号のレベルを上記の基準レベル、例えば0dBmであれば、その0dBmに相当する電圧値に設定される。
The amplifier 15 compares the DC voltage output from the
可変ATT10は、減衰量を可変可能な減衰器であるが、利得を可変可能な増幅器であっても良い。可変ATT10のダイナミックレンジは、第2の混合部11から出力される校正用信号が有する周波数応答特性の変化範囲に、かつその周波数応答特性が所望の温度で変化する変化範囲にあるレベルをうち消すのに必要なレベル範囲である。減衰量を可変可能な減衰器としては、ピン・ダイオード等のインピーダンスが直流制御により変化する素子及び回路、が使用される。 The variable ATT 10 is an attenuator that can vary the amount of attenuation, but may be an amplifier that can vary the gain. The dynamic range of the variable ATT 10 cancels out the level within the change range of the frequency response characteristic of the calibration signal output from the second mixing unit 11 and the change range of the frequency response characteristic changing at a desired temperature. This is the level range required for As an attenuator capable of changing the amount of attenuation, an element or a circuit whose impedance is changed by direct current control, such as a pin diode, is used.
[補正値(特性値)の取得及び校正モード]
補正値(特性値)の取得としては、次の(a)(b)の2つの時期で行う。
(a)測定時期に拘わらず予め取得する。その時期は、工場出荷時、或いはサービスマンによる校正時である。取得する補正値(特性値)は、次の(a―1)及び(a−2)の2つである。
(a−1)スペクトラムアナライザにおける周波数応答特性を補正するための補正値の取得。
この場合は、制御部13は、スイッチ2をMeas側(測定モード側)に設定し、補正手段6を補正データ取得状態に設定し、測定条件を校正モードと同一に設定する。これはユーザサイドでは設定が困難であるから、通常は、出荷時、或いはサービスマンによる校正時に行うのが適切である。ただし、この場合は、局部発振器3cを周波数掃引しながら測定しても良いし、下記のように入力端1に所定周波数ステップΔfで可変された周波数を操作部14から設定して受信させても良い。
そして、入力端1に所定周波数ステップΔfで可変された周波数であって正しいレベルの校正信号を入力する。所定周波数ステップΔfで周波数可変させるのは、測定可能な周波数範囲を例えば、6GHzとすると、周波数を細かにすると取得する補正値の量及び作業量が膨大になるからであり、例えば、Δf=5MHzステップ、或いは10MHzステップで補正し、その間は補間するようにすることが実用的である。また、校正信号を正しいレベルのものにするには、校正信号の周波数を変える毎に、精度の良い校正されたパワーメータに入力して、そのパワーメータの指示が所定の基準レベル、例えば、0dBmになるように校正信号のレベルを調整して合わせることによって達成できる。
[Acquisition of correction value (characteristic value) and calibration mode]
The correction value (characteristic value) is acquired at the following two times (a) and (b).
(A) Acquire in advance regardless of the measurement time. This time is at the time of factory shipment or calibration by a service person. The two correction values (characteristic values) to be acquired are the following (a-1) and (a-2).
(a-1) Acquisition of a correction value for correcting frequency response characteristics in a spectrum analyzer.
In this case, the
Then, a calibration signal having a correct level and a frequency varied by a predetermined frequency step Δf is input to the
補正手段6は、このようにして入力された校正信号を受信して測定した値を各周波数ステップ毎に取得して、周波数応答特性を取得する。例えば、50MHz,0dBmの校正信号を受信したとき、このとき受信系100(中間処理部5の出力)の出力が0dBmになるように調整して固定し、その後に周波数を次々変えて0dBmの信号を入力したときの受信系100の出力から0dBmを差し引いて、つまり0dBmからの差の値をその周波数に対応して記憶する。そうすると、例えば、50MHzは0dB、55MHzは+0.02dB、60MHzは+0.03dB、・・・・・・、6GHzはー0.2dB、等の周波数応答特性が得られる。これをそのまま第1の補正値としてそのときの周波数に対応させて第1記憶部6aに記憶する。記憶するときの形式を図2に示す。なお、周波数応答特性をそのまま補正値としたときは、補正手段6は、測定モードで測定時は、受信系100の出力からその第1の補正値を差し引いて補正する。反対に周波数応答特性の符号を反転したのを第1の補正値としたときは、測定モードで測定時には、受信系100の出力にその第1の補正値を加えて補正する。
The correction means 6 receives the calibration signal input in this way, acquires a value measured for each frequency step, and acquires a frequency response characteristic. For example, when a calibration signal of 50 MHz and 0 dBm is received, the output of the receiving system 100 (output of the intermediate processing unit 5) is adjusted and fixed so that it becomes 0 dBm, and then the frequency is changed one after another to change the signal of 0 dBm. 0 dBm is subtracted from the output of the receiving system 100 when the signal is input, that is, the value of the difference from 0 dBm is stored corresponding to the frequency. Then, for example, frequency response characteristics such as 0 dB for 50 MHz, +0.02 dB for 55 MHz, +0.03 dB for 60 MHz,..., -0.2 dB for 6 GHz are obtained. This is directly stored as a first correction value in the
(a−2)出力手段200からの校正用信号による第1の特性値の取得
第1の補正値を取得したときと同じ測定条件、及び環境条件でできるなら同じ時間に、校正モードに設定して、出力手段200からの校正用信号を受信端2aへ入力させて、第1の特性値を取得する。つまり、このとき、局部発振器3cの周波数は周波数ステップΔfのステップで掃引するようにしても良い。補正手段6は、このときの周波数ステップΔfで可変された各周波数における受信系100の出力を第1の特性値として記憶する。図2に示すように第1の補正値を対応させて記憶すると便利である。
(A-2) Acquisition of first characteristic value by calibration signal from output means 200 Set the calibration mode at the same time if possible under the same measurement conditions and environmental conditions as when the first correction value was acquired. Then, the calibration signal from the output means 200 is input to the receiving end 2a, and the first characteristic value is acquired. That is, at this time, the frequency of the
第1記憶部6aに記憶された第1の補正値と第1の特性値は、ユーザの使用時には読み取り専用とされ、ユーザの操作によっては書き替えされない構成にされている。第1の補正値と第1の特性値は、その後に補正値を求める時の、基準になる値であるためである。
The first correction value and the first characteristic value stored in the
このようにして記憶した第1の補正値と第1の特性値は、同一環境等で相関づけられたデータとなる。つまり、環境が変わって、受信系100の周波数応答特性が変化したとしても、その変化が、第1の補正値に与える影響と、第1の特性値に与える影響とは同じであると見なせる。 The first correction value and the first characteristic value stored in this way are data correlated in the same environment or the like. That is, even if the environment changes and the frequency response characteristic of the receiving system 100 changes, it can be considered that the effect of the change on the first correction value is the same as the effect on the first characteristic value.
(b)使用時において、出力手段200からの校正信号による第2の特性値の取得
使用時において、ユーザが操作部14で校正モードに設定すると、上記した一定の測定条件で、出力手段200からの校正用信号を受信する。補正手段6は、このときの周波数ステップΔfで可変された各周波数における受信系100の出力を第2の特性値として第2記憶部6bに記憶する(図2を参照)。この第2の特性値には、第1の特性値を取得した時期以降におけるスペクトラムアナライザの経年変化、或いは環境変化に依存したレベルの変動分が含まれている。この第2記憶部6bに記憶された第2の特性値は、ユーザが校正モードに設定するたびに新しい第2の特性値が取得され、それによって最新の第2の特性値として更新して記憶される。
(B) Acquisition of the second characteristic value by the calibration signal from the output means 200 during use When the user sets the calibration mode using the
(c)補正値(特性値)について
上記の構成からして、[第1の特性値―第2の特性値]がスペクトラムアナライザの特性の変動分に相当し、第1の特性値と第1の補正値は、環境変化等による変動では1対1で相関がとれているので、この変動分は、第1の補正値の変動分と見なせる。したがって、[第1の補正値+第1の特性値―第2の特性値]は、使用時(つまり第2の特性値の取得時)における補正値、すなわち使用時補正値である。
(C) Correction Value (Characteristic Value) Based on the above configuration, [first characteristic value−second characteristic value] corresponds to the fluctuation of the spectrum analyzer characteristic, and the first characteristic value and the first characteristic value Since the correction values in (1) have a one-to-one correlation with fluctuations due to environmental changes or the like, the fluctuations can be regarded as fluctuations in the first correction value. Therefore, [first correction value + first characteristic value−second characteristic value] is a correction value in use (that is, when the second characteristic value is acquired), that is, a correction value in use.
なお、第1の特性値及び第2の測定値は、それぞれの受信系100が出力するレベルを取得したときの周波数応答特性(相対値)であるが、結果として「第1の特性値―第2の特性値]が周波数応答特性であればよいので、第1の特性値及び第2の測定値のそれぞれを絶対値で求めて、それを所定の基準の周波数の周波数応答特性を0dBとした周波数応答特性に換算しても良い。また、第1の補正値を取得したときの「受信系100の出力する絶対値が基準とした周波数で0dBm」で測定されていたとき、第1の特性値を取得するときの出力手段200の校正用信号のレベルが、そのときの上記「補正値を取得したときの受信系100の出力する絶対値が基準とした周波数で0dBm」になるように調整されていれば、第1の特性値及び第2の測定値は、それぞれ受信系100が出力するときのレベルの絶対値であっても良い。つまり、この場合は、周波数応答特性の変動のみならず、絶対値の変動分も補正されることになる。 Note that the first characteristic value and the second measured value are frequency response characteristics (relative values) when the level output by each receiving system 100 is acquired. 2 characteristic value] only needs to be a frequency response characteristic. Therefore, each of the first characteristic value and the second measurement value is obtained as an absolute value, and the frequency response characteristic of a predetermined reference frequency is set to 0 dB. When the first correction value is obtained, the first characteristic is measured when “the absolute value output from the receiving system 100 is measured at 0 dBm at the reference frequency”. The level of the calibration signal of the output means 200 when acquiring the value is adjusted so that the above-mentioned “the absolute value output from the receiving system 100 when the correction value is acquired is 0 dBm at the reference frequency”. If so, the first characteristic value and Measurement of 2 may be an absolute value of the level at which each reception system 100 outputs. That is, in this case, not only the variation of the frequency response characteristic but also the variation of the absolute value is corrected.
「被測定信号の測定;測定モード」
ユーザが入力端1に被測定信号を入力し測定モードに設定し、測定周波数範囲(掃引周波数範囲)、ATT3a、RBW、VBW等を所望の値に設定して測定する。補正手段6は、制御部13から測定周波数情報(掃引周波数の情報に対応)を受けて、第1記憶部6a及び第2記憶部6bからそのときどきの周波数における第1の補正値、第1の特性値、及び第2の特性値を読み出して、それらを基に演算により[第1の特性―第2の特性値]=使用時補正値を求め、求めた使用時補正値により、その周波数における測定値を補正して、正しい値の測定値として、信号処理手段7を介して表示手段8に表示させる。ただし、測定された被測定信号の周波数が上記周波数ステップΔfの間にある場合は、補正手段6は、第1記憶部6a及び第2記憶部6bから、被測定信号の周波数を挟む上下の周波数ステップにおける第1の補正値、第1の特性値、及び第2の特性値を読み出して、比例補間演算を行って、補間して得た第1の補正値、第1の特性値、及び第2の特性値から上記と同様の演算により使用時補正値を求めて、測定値の補正を行う。なお、図示しないが、補正手段6に第3記憶部を設けておき、第2の特性値を取得した際に上記演算を行って、求めた使用時補正値をこの第3記憶部に記憶し、被測定信号の測定を行うときに使用時補正値を読み出して測定値を補正する構成にしても良い。
“Measurement of measured signal; measurement mode”
A user inputs a signal to be measured to the
上記の構成から、ほぼ測定可能な周波数範囲に亘って、周波数応答特性及びその変動分を補正可能である。したがって、所望の周波数帯域で周波数応答の不確かさを軽減した測定を行える。 From the above configuration, the frequency response characteristic and its variation can be corrected over a substantially measurable frequency range. Therefore, it is possible to perform measurement with reduced frequency response uncertainty in a desired frequency band.
1 入力端、 2 スイッチ、 3 受信部、 3a ATT、 3b 第1の混合部、
3c 局部発振器、 5 中間処理部、 6 補正手段、 6a 第1記憶部、
6b 第2記憶部、 7 信号処理手段、 8 表示手段、 9 固定発振部、
10 可変ATT、 11 第2の混合部、 12 検波部、 13 制御部、
14 操作部、 15 増幅部、 20 固定発振部、21 補正手段、
100 受信系、 200 出力手段
1 input terminal, 2 switch, 3 receiving unit, 3a ATT, 3b first mixing unit,
3c local oscillator, 5 intermediate processing unit, 6 correction means, 6a first storage unit,
6b 2nd memory | storage part, 7 signal processing means, 8 display means, 9 fixed oscillation part,
10 variable ATT, 11 second mixing section, 12 detection section, 13 control section,
14 operation units, 15 amplification units, 20 fixed oscillation units, 21 correction means,
100 receiving system, 200 output means
Claims (4)
前記中間周波数信号の周波数と同じ周波数の信号を生成する固定発振器(9)を有し、該固定発振器の出力と前記局部発振器の出力とを混合して得られた出力信号を、そのレベルを安定化して出力する出力手段(200)と、
予め、前記受信端に前記出力手段からの出力信号を印加して前記受信系の出力で得られたレベルの周波数応答特性を含む第1の特性値を記憶しておき、その後の使用時に、前記受信端に前記出力手段からの出力信号を印加して前記受信系の出力で得られたレベルの周波数応答特性を含む第2の特性値を記憶し、該第1の特性値と該第2の特性値との差を基に、前記受信端に被測定信号を入力して得られた前記測定値を補正する補正手段(6)とを備えたことを特徴とするスペクトラムアナライザ。 A receiving system (100) for mixing an input signal from a receiving end with an output of a frequency-swept local oscillator (3c) to convert it to an intermediate frequency signal, detecting the intermediate frequency signal and outputting it as a measurement value is provided. A spectrum analyzer,
It has a fixed oscillator (9) that generates a signal having the same frequency as that of the intermediate frequency signal, and the level of the output signal obtained by mixing the output of the fixed oscillator and the output of the local oscillator is stabilized. An output means (200) for outputting after conversion to
In advance, the first characteristic value including the frequency response characteristic of the level obtained by applying the output signal from the output means to the receiving end and obtained by the output of the receiving system is stored. A second characteristic value including a frequency response characteristic of a level obtained by applying an output signal from the output means to the receiving end and obtained by the output of the receiving system is stored, and the first characteristic value and the second characteristic value are stored. A spectrum analyzer comprising correction means (6) for correcting the measured value obtained by inputting a signal under measurement to the receiving end based on a difference from a characteristic value .
前記中間周波数信号の周波数と同じ周波数の信号を生成する固定発振器(9)を有し、該固定発振器の出力と前記局部発振器の出力を混合して得られた出力信号を、そのレベルを安定化して出力する出力手段(200)と、It has a fixed oscillator (9) that generates a signal having the same frequency as the intermediate frequency signal, and stabilizes the level of the output signal obtained by mixing the output of the fixed oscillator and the output of the local oscillator. Output means (200) for outputting
測定モードでは入力される被測定信号を、校正モードでは該出力手段の出力を前記受信端に入力させる切替手段(2)と、A switching means (2) for inputting the signal under measurement input in the measurement mode and the output of the output means to the receiving end in the calibration mode;
予め、前記測定モードで入力された既知の校正用信号に基づいて得られた、前記受信系のレベルの周波数応答特性を補正するための第1の補正値と、前記校正モードで前記出力手段からの出力信号によって前記受信系の出力で得られたレベルの周波数応答特性を含む第1の特性値とを記憶しておき、その後の使用時に、校正モードに設定される度に前記出力手段からの出力信号によって前記受信系の出力で得られた最新のレベルの周波数応答特性を含む第2の特性値を記憶し、前記第1の補正値、及び前記第1の特性値と第2の特性値との差を基に前記測定モードで被測定信号を入力して得られた前記測定値を補正する補正手段(6)とを備えたことを特徴とするスペクトラムアナライザ。A first correction value for correcting the frequency response characteristic of the reception system level obtained in advance based on a known calibration signal input in the measurement mode, and from the output means in the calibration mode. And the first characteristic value including the frequency response characteristic of the level obtained at the output of the receiving system by the output signal of the output signal, and at the time of subsequent use, from the output means each time the calibration mode is set Storing a second characteristic value including a frequency response characteristic of the latest level obtained by an output of the reception system by an output signal; the first correction value; and the first characteristic value and the second characteristic value. And a correction means (6) for correcting the measurement value obtained by inputting the signal under measurement in the measurement mode based on the difference between the spectrum analyzer and the spectrum analyzer.
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