信號分析裝置及信號分析方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種信號分析裝置及信號分析方法，其與以往相比能夠進(jìn)一步擴(kuò)大動態(tài)范圍。本發(fā)明的頻譜分析儀（1）具備：頻率轉(zhuǎn)換部（10），包括對模擬的輸入信號的信號電平進(jìn)行調(diào)整的S-ATT（11），且將輸入信號頻率轉(zhuǎn)換為預(yù)定中間頻率的信號；V-ATT（21），對頻率轉(zhuǎn)換部（10）的輸出信號的信號電平進(jìn)行調(diào)整；ADC（23），將V-ATT（21）的輸出信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；f特性校正濾波器（24），對ADC（23）的輸出信號的頻率特性進(jìn)行校正；及噪聲層電平減法運算部（25），從表示預(yù)定頻帶中S-ATT（11）至f特性校正濾波器（24）為止的所有噪聲電平的噪聲層電平中，減去ADC（23）的噪聲電平。
【專利說明】信號分析裝置及信號分析方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種對例如在移動通信系統(tǒng)中使用的高頻信號進(jìn)行分析的信號分析裝置及信號分析方法。

【背景技術(shù)】
[0002]以往，作為表示測定對象即高頻信號中所含的頻率成分的分布(頻譜)并分析被測定信號的測定器，已知有頻譜分析儀。該頻譜分析儀中存在掃描方式和FFT(高速傅立葉變換)方式。
[0003]作為掃描方式的頻譜分析儀，已知有例如專利文獻(xiàn)I中所公開的信號分析裝置。專利文獻(xiàn)I中所記載的裝置具備掃描信號產(chǎn)生部、RBW (分辨率帶寬)濾波器、對數(shù)轉(zhuǎn)換器及視頻濾波器等。
[0004]作為FFT方式的頻譜分析儀，已知有例如圖7中所示的結(jié)構(gòu)的裝置。圖7中所示的頻譜分析儀具備頻率轉(zhuǎn)換部110、V-ATT (可變衰減器)101、ADC (模數(shù)轉(zhuǎn)換器)103、f特性(頻率特性)校正濾波器104、信號分析部105及顯示部106。頻率轉(zhuǎn)換部110具備S-ATT(步進(jìn)衰減器)111、混合器112、BPF113及IF (中間頻率)放大器114。
[0005]在該結(jié)構(gòu)中，S-ATTlll通過步驟變量來使高頻信號衰減，以使作為分析對象而輸入的高頻信號以最佳的電平輸入到混合器112。并且，V-ATTlOl中設(shè)定有與預(yù)先確定的基準(zhǔn)電平(參考電平)對應(yīng)的預(yù)定增益來使輸入信號衰減，以避免ADC103溢出。
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本專利公開2005-003623號公報
[0007]然而，以往的頻譜分析儀中，存在隨著提高混合器112的輸入電平而導(dǎo)致動態(tài)范圍變窄的課題。其原因在于，以往的頻譜分析儀中，若提高混合器112的輸入電平，則對輸入至ADC103的電平進(jìn)行調(diào)整的V-ATTlOl的衰減量也增加，與模擬結(jié)構(gòu)的頻率轉(zhuǎn)換部110的噪聲電平相比，ADC103的噪聲電平成為了主導(dǎo)，從而導(dǎo)致噪聲層電平上升。并且，由于該原因，在以往的頻譜分析儀中，因f特性校正濾波器104的頻率特性的影響而產(chǎn)生噪聲層電平的持續(xù)上升，從而導(dǎo)致動態(tài)范圍變窄。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明是為了解決以往的課題而完成的，其目的在于提供一種與以往相比能夠進(jìn)一步擴(kuò)大動態(tài)范圍的信號分析裝置及信號分析方法。
[0009]本發(fā)明的權(quán)利要求1所涉及的信號分析裝置(I)具備:頻率轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)(10)，包括對模擬的輸入信號的信號電平進(jìn)行調(diào)整的第I衰減器(11)，且將所述輸入信號頻率轉(zhuǎn)換成預(yù)定中間頻率的信號；第2衰減機(jī)構(gòu)(21)，對所述頻率轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的輸出信號的信號電平進(jìn)行調(diào)整；模數(shù)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)(23)，將所述第2衰減機(jī)構(gòu)的輸出信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；頻率特性校正機(jī)構(gòu)(24)，對所述模數(shù)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的輸出信號的頻率特性進(jìn)行校正；及信號分析機(jī)構(gòu)(26)，對從所述頻率特性校正機(jī)構(gòu)輸出的信號進(jìn)行分析，所述信號分析裝置具有具備噪聲層電平減法運算機(jī)構(gòu)(25)的結(jié)構(gòu)，所述噪聲層電平減法運算機(jī)構(gòu)(25)接收從所述頻率特性校正機(jī)構(gòu)輸出的信號，并從表示預(yù)定頻帶中將包含所述第I衰減器的所述頻率轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)、所述第2衰減機(jī)構(gòu)及所述模數(shù)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)包含在信號通道內(nèi)且至所述頻率特性校正機(jī)構(gòu)為止的所述信號通道的噪聲電平的噪聲層電平中，減去所述模數(shù)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的噪聲電平，并向所述信號分析機(jī)構(gòu)輸出已進(jìn)行減法運算的信號。
[0010]通過該結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的權(quán)利要求1所涉及的信號分析裝置中，噪聲層電平減法運算機(jī)構(gòu)從噪聲層電平中減去模數(shù)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的噪聲電平，因此能夠抑制由模數(shù)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的噪聲電平引起的噪聲層電平的上升。由此，本發(fā)明的權(quán)利要求1所涉及的信號分析裝置與以往相比能夠進(jìn)一步擴(kuò)大動態(tài)范圍。
[0011]本發(fā)明的權(quán)利要求2所涉及的信號分析裝置中，所述噪聲層電平減法運算機(jī)構(gòu)具有具備如下部分的結(jié)構(gòu):噪聲層電平測定部(25a)，在所述預(yù)定頻帶中，將所述第2衰減機(jī)構(gòu)的增益為第I增益時的噪聲層電平作為第I噪聲層電平進(jìn)行測定，并且將所述第2衰減機(jī)構(gòu)的增益為第2增益時的噪聲層電平作為第2噪聲層電平進(jìn)行測定；噪聲電平計算部(25b)，根據(jù)所述第I及所述第2噪聲層電平、所述第2衰減機(jī)構(gòu)及所述頻率特性校正機(jī)構(gòu)的增益，計算所述預(yù)定頻帶中的所述模數(shù)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的噪聲電平；及噪聲電平減法運算部(25c)，從所述噪聲層電平中減去所述模數(shù)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的噪聲電平。
[0012]通過該結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的權(quán)利要求2所涉及的信號分析裝置能夠通過抑制由模數(shù)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的噪聲電平引起的噪聲層電平的上升，與以往相比進(jìn)一步擴(kuò)大動態(tài)范圍。
[0013]本發(fā)明的權(quán)利要求3所涉及的信號分析方法利用信號分析裝置(I)對輸入信號進(jìn)行分析，所述信號分析裝置具備:頻率轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)(10)，包括對模擬的所述輸入信號的信號電平進(jìn)行調(diào)整的第I衰減器(11)，且將所述輸入信號頻率轉(zhuǎn)換成預(yù)定中間頻率的信號；第2衰減機(jī)構(gòu)(21)，對所述頻率轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的輸出信號的信號電平進(jìn)行調(diào)整；模數(shù)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)(23)，將所述第2衰減機(jī)構(gòu)的輸出信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；頻率特性校正機(jī)構(gòu)(24)，對所述模數(shù)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的輸出信號的頻率特性進(jìn)行校正；及信號分析機(jī)構(gòu)(26)，對從所述頻率特性校正機(jī)構(gòu)輸出的信號進(jìn)行分析，所述信號分析方法具有包括噪聲層電平減法運算步驟(Sll?S17)的結(jié)構(gòu)，在該步驟中，接收從所述頻率特性校正機(jī)構(gòu)輸出的信號，從表示預(yù)定頻帶中所述第I衰減器至所述頻率特性校正機(jī)構(gòu)為止的所有噪聲電平的噪聲層電平中，減去所述模數(shù)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的噪聲電平，并向所信號分析機(jī)構(gòu)輸出已進(jìn)行減法運算的信號。
[0014]通過該結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的權(quán)利要求3所涉及的信號分析方法在噪聲層電平減法運算步驟中，從噪聲層電平中減去模數(shù)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的噪聲電平，因此能夠抑制由模數(shù)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的噪聲電平引起的噪聲層電平的上升。由此，本發(fā)明的權(quán)利要求3所涉及的信號分析方法與以往相比能夠進(jìn)一步擴(kuò)大動態(tài)范圍。
[0015]本發(fā)明的權(quán)利要求4所涉及的信號分析方法中，所述噪聲層電平減法運算步驟具有包括如下步驟的結(jié)構(gòu):噪聲層電平測定步驟(S13、S15)，在該步驟中，在所述預(yù)定頻帶中將所述第2衰減機(jī)構(gòu)的增益為第I增益時的噪聲層電平作為第I噪聲層電平進(jìn)行測定，并且將所述第2衰減機(jī)構(gòu)的增益為第2增益時的噪聲層電平作為第2噪聲層電平進(jìn)行測定；噪聲電平計算步驟(S16)，在該步驟中，根據(jù)所述第I及所述第2噪聲層電平、所述第2衰減機(jī)構(gòu)及所述頻率特性校正機(jī)構(gòu)的增益，計算所述預(yù)定頻帶中的所述模數(shù)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的噪聲電平；及噪聲電平減法運算步驟(S17)，在該步驟中，從所述噪聲層電平中減去所述模數(shù)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的噪聲電平。
[0016]通過該結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的權(quán)利要求4所涉及的信號分析方法能夠通過抑制由模數(shù)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的噪聲電平引起的噪聲層電平的上升，與以往相比進(jìn)一步擴(kuò)大動態(tài)范圍。
[0017]本發(fā)明能夠提供一種具有與以往相比能夠進(jìn)一步擴(kuò)大動態(tài)范圍的效果的信號分析裝置及信號分析方法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明的一實施方式中的頻譜分析儀的框圖。
[0019]圖2是表示從本發(fā)明的一實施方式中的S-ATT至f特性校正濾波器為止的信號通道的框圖。
[0020]圖3是表不在本發(fā)明的一實施方式中，各要件相對于偏移頻率的噪聲電平的圖。
[0021]圖4是表示在本發(fā)明的一實施方式中，從噪聲層電平中減去Nadc (f)時的頻率特性的圖。
[0022]圖5是表示在本發(fā)明的一實施方式中，當(dāng)為NO (f)及NlO (f)時的噪聲層電平的頻率特性的圖
[0023]圖6是表示本發(fā)明的一實施方式中的噪聲層電平減法運算部的動作的流程圖。
[0024]圖7是以往的頻譜分析儀的框圖。
[0025]圖中:1-頻譜分析儀(信號分析裝置)，10-頻率轉(zhuǎn)換部(頻率轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu))，Il-S-ATT(第I衰減器)，12-局部振蕩器，13-混合器，14-BPF, 15-1F放大器，21-V-ATT (第2衰減機(jī)構(gòu))，22-BPF，23-ADC (模數(shù)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu))，24_f特性校正濾波器(頻率特性校正機(jī)構(gòu))，25-噪聲層電平減法運算部(噪聲層電平減法運算機(jī)構(gòu))，25a-噪聲層電平測定部，25b-噪聲電平計算部，25c-噪聲電平減法運算部，26-信號分析部，27-顯示部，28-掃描部，29-操作部，30-設(shè)定部。

【具體實施方式】
[0026]以下，利用附圖對本發(fā)明的一實施方式進(jìn)行說明。另外，舉出將本發(fā)明的信號分析裝置應(yīng)用于頻譜分析儀的例子進(jìn)行說明。
[0027]首先，對本實施方式中的頻譜分析儀的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。
[0028]如圖1所示，本實施方式中的頻譜分析儀I具備頻率轉(zhuǎn)換部10、V-ATT (可變衰減器)21、ADC (模數(shù)轉(zhuǎn)換器)23、f特性(頻率特性)校正濾波器24、噪聲層電平減法運算部25、信號分析部26、顯示部27、掃描部28、操作部29及設(shè)定部30。頻率轉(zhuǎn)換部10具備S-ATT(步進(jìn)衰減器)11、局部振蕩器12、混合器13、BPF (帶通濾波器)14及IF (中間頻率)放大器15。該頻率轉(zhuǎn)換部10構(gòu)成本發(fā)明所涉及的頻率轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)。
[0029]S-ATTll中設(shè)定有以作為分析對象而輸入的模擬的高頻信號以最佳電平輸入至混合器13的方式通過設(shè)定部30所確定的增益，并通過步驟變量來使高頻信號衰減。并且，通過設(shè)定部30的控制，在測定后述的噪聲層電平時，S-ATTll中輸入高頻信號的輸入端子(省略圖示)接地。該S-ATTll構(gòu)成本發(fā)明所涉及的第I衰減器。
[0030]局部振蕩器12生成預(yù)定頻率的局部振蕩信號來向混合器13輸出。
[0031]混合器13將通過S-ATTll衰減的高頻信號和來自局部振蕩器12的局部振蕩信號進(jìn)行混合來轉(zhuǎn)換成中間頻率的信號，并向BPF14輸出。
[0032]BPF14對混合器13的輸出信號進(jìn)行過濾來取出預(yù)定頻率區(qū)域的信號，并向IF放大器15輸出。
[0033]IF放大器15將BPF14所輸出的中間頻率的信號以預(yù)定的放大率放大，并輸出至V-ATT21。
[0034]V-ATT21中設(shè)定有以不使ADC23溢出的方式通過設(shè)定部30確定的增益，以此來使輸入信號衰減。例如，V-ATT21中，對應(yīng)于由測試者對操作部29進(jìn)行操作而設(shè)定的基準(zhǔn)電平(參考電平)來確定其增益。V-ATT21的增益相對于頻率的校正值的數(shù)據(jù)存儲于設(shè)定部30所具有的存儲器(省略圖示)中。該V-ATT21構(gòu)成本發(fā)明所涉及的第2衰減機(jī)構(gòu)。
[0035]ADC23對從V-ATT21輸入的模擬信號進(jìn)行采樣并使其量化來轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并且向f特性校正濾波器24輸出。該ADC23構(gòu)成本發(fā)明所涉及的模數(shù)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)。
[0036]f特性校正機(jī)構(gòu)24例如由FIR (Finite Impulse Response)型的濾波器構(gòu)成。該f特性校正濾波器24根據(jù)為了使ADC23所輸出的信號的信號電平的頻率特性成為平坦而預(yù)先確定的增益校正值，決定其濾波器常數(shù)。增益校正值的數(shù)據(jù)存儲于設(shè)定部30所具有的存儲器(省略圖示)中。另外，f特性校正濾波器24構(gòu)成本發(fā)明所涉及的頻率特性校正機(jī)構(gòu)。
[0037]噪聲層電平減法運算部25具備噪聲層電平測定部25a、噪聲電平計算部25b及噪聲電平減法運算部25c，且從表示從頻率轉(zhuǎn)換部10及V-ATT21至f特性校正濾波器24為止的所有噪聲電平的噪聲層電平中減去ADC23的噪聲電平。根據(jù)研究結(jié)果，從頻率轉(zhuǎn)換部10及V-ATT21至f特性校正濾波器24為止的噪聲層電平可視作與頻譜分析儀I的噪聲層電平相同，因此可以說，噪聲層電平減法運算部25是從頻譜分析儀I的噪聲層電平中減去了ADC23的噪聲電平。另外，噪聲層電平減法運算部25構(gòu)成本發(fā)明所涉及的噪聲層電平減法運算機(jī)構(gòu)。
[0038]在預(yù)定頻率中，噪聲層電平測定部25a將V-ATT21的增益為第I增益時的頻譜分析儀I的噪聲層電平作為第I噪聲層電平來進(jìn)行測定，并且將V-ATT21的增益為第2增益時的頻譜分析儀I的噪聲層電平作為第2噪聲層電平進(jìn)行測定。
[0039]噪聲電平計算部25b根據(jù)由噪聲層電平測定部25a通過測定求出的第I及第2噪聲層電平、V-ATT21及f特性校正濾波器24的增益來計算預(yù)定頻率中的ADC23的噪聲電平。
[0040]噪聲電平減法運算部25c從第I及第2噪聲層電平中減去ADC23的噪聲電平。
[0041]信號分析部26根據(jù)來自設(shè)定部30的控制信號，在對分析對象即高頻信號進(jìn)行分析時，生成對從噪聲層電平減法運算部25輸入的信號進(jìn)行高速傅立葉變換分析(FFT分析)來表示分析結(jié)果的分析結(jié)果信號，并向顯示部27輸出。
[0042]顯示部27根據(jù)來自設(shè)定部30的控制信號，在畫面上顯示信號分析部26所分析的分析結(jié)果的數(shù)據(jù)。
[0043]掃描部28根據(jù)來自設(shè)定部30的控制信號，將局部振蕩器12所輸出的局部振蕩信號以預(yù)定的頻率掃描寬度進(jìn)行掃描。
[0044]操作部29由測試者來操作，且例如由輸入設(shè)備及控制輸入設(shè)備的控制電路等構(gòu)成，其中，輸入設(shè)備為顯示用于進(jìn)行與觀測對象即頻帶、基準(zhǔn)電平的設(shè)定等的測試條件或光標(biāo)操作有關(guān)的設(shè)定等的設(shè)定畫面的顯示器、鍵盤、撥號盤或鼠標(biāo)等。
[0045]設(shè)定部30生成用于在各部分設(shè)定由測試者對操作部29進(jìn)行操作而輸入的各測試條件等的控制信號，并進(jìn)行輸出。該設(shè)定部30例如由具備未圖示的CPU (CentralProcessing Unit)、存儲于程序中的 ROM (Read Only Memory)> RAM (Random AccessMemory)、及連接有各種界面的輸入輸出電路等的微型計算機(jī)構(gòu)成。
[0046]接著，利用圖2對頻譜分析儀I的噪聲電平的計算式進(jìn)行說明。圖2是表示圖1所示的結(jié)構(gòu)中，從S-ATTll至f特性校正濾波器24為止的信號通道的框圖。
[0047]圖2中，Nana Cf)表示從S-ATTll至IF放大器15為止的噪聲電平，即模擬階段的噪聲電平。GV (L)表示V-ATT21的增益，是信號電平的函數(shù)。Nadc (f)表示ADC23的噪聲電平。G (f)表示f特性校正濾波器24的增益，是頻率的函數(shù)。
[0048]在此，對Nana (f)及Nadc (f)的頻率特性進(jìn)行說明。首先，Nana (f)具有從S-ATTll至混合器13為止的無線頻率(RF)的頻率特性(f_RF)、及從BPF14至IF放大器15為止的中間頻率(IF)的頻帶內(nèi)頻率特性(f_BW)。因此，Nana (f)能夠更準(zhǔn)確地標(biāo)記為Nana(f_RF、f_BW)，以2元函數(shù)來表示。但是，若以求出ADC23的噪聲電平為目的，則對于無線頻率僅討論任意I點也沒有問題。由此，也可定義為Nana (f_RF、f_BW) =Nana (f)(其中，f表示頻帶內(nèi)頻率特性)。
[0049]另一方面，Nadc Cf)表示通過混合器13轉(zhuǎn)換成中間頻率后的噪聲電平，因此不具有無線頻率的頻率特性，僅具有中間頻率的頻帶內(nèi)頻率特性。即，Nadc (f)成為與無線頻率的設(shè)定無關(guān)的頻率特性。
[0050]若如前述定義各變數(shù)，則頻譜分析儀I的噪聲層電平的頻率特性Nsa Cf)能夠以[數(shù)式I]來表示。
[0051][數(shù)式I]
[0052]Nsa (f) = (Nana (f) XGV (L) +Nadc (f)) XG Cf)
[0053]在該式子中，GV (L)及G (f)能夠通過已預(yù)先獲得的校正值來計算。并且，V-ATT21的增益即GV (L)能夠通過以設(shè)定部30改變基準(zhǔn)電平來進(jìn)行設(shè)定。因此，通過改變GV (L)來實測2種Nsa (f)，能夠根據(jù)[數(shù)式I]來計算Nana (f)及Nadc Cf)?
[0054]在此，對與噪聲層電平減法運算部25之間的關(guān)系進(jìn)行說明。噪聲層電平減法運算部25在預(yù)定頻率中根據(jù)來自設(shè)定部30的控制信號進(jìn)行如下動作。即，噪聲層電平測定部25a改變V-ATT21的增益GV (L)來實測2種Nsa (f )。噪聲電平計算部25b根據(jù)[數(shù)式I]及2種Nsa (f)來計算Nana (f)及Nadc (f)。噪聲電平減法運算部25c從噪聲層電平中減去Nadc(f)。通過該結(jié)構(gòu)，噪聲層電平減法運算部25從頻譜分析儀I的噪聲層電平的頻率特性Nsa (f)中排除Nadc (f)的影響。
[0055]接著，對Nadc Cf)的理論式的導(dǎo)出進(jìn)行說明。
[0056](I)將基準(zhǔn)電平=0dBm、S-ATTll的增益設(shè)定值=1dB時的頻譜分析儀I的噪聲層電平的頻率特性以NO Cf)表示。此時，混合器13的輸入電平為-10dBm。
[0057](2)將基準(zhǔn)電平=1dBnu S-ATTll的增益設(shè)定值=1dB時的頻譜分析儀I的噪聲層電平的頻率特性以NlO Cf)表示。此時，混合器13的輸入電平為OdBm。
[0058]頻譜分析儀I的噪聲電平的頻率特性NO (f)及NlO (f)能夠分別以[數(shù)式2]及[數(shù)式3]表示。
[0059][數(shù)式2]
[0060]NO (f) = (Nana (f) +Nadc (f)) XG Cf)
[0061][數(shù)式3]
[0062]NlO (f) = (Nana (f) X ΔGV+Nadc (f)) XG (f)
[0063]在此，AGV表示獲取NO (f)及NlO Cf)的各數(shù)據(jù)時的V-ATT21的增益設(shè)定值的增益差。若將獲取NO (f)的數(shù)據(jù)時的V-ATT21的增益設(shè)定值以VattN(l表示，并將獲取NlOCf)的數(shù)據(jù)時的V-ATT21的增益設(shè)定值以Vatt.來表示，則AGV可以[數(shù)式4]來表示。
[0064][數(shù)式4]
[0065]Δ GV=GV (Vattmo) /GV (VattN0)
[0066]實際使用中，Nana Cf)及Nadc Cf)無關(guān)于V-ATT21的增益設(shè)定值而可視作恒定，因此能夠通過前述的[數(shù)式2]及[數(shù)式3]來求出Nadc (f)。
[0067]首先，定義[數(shù)式5]及[數(shù)式6]。
[0068][數(shù)式5]
[0069]NO (f)，=NO (f)/G (f)
[0070][數(shù)式6]
[0071]NlO (f)，=NlO (f)/G (f)
[0072]接著，可由[數(shù)式2]及[數(shù)式5]來得到[數(shù)式7]。
[0073][數(shù)式7]
[0074]Nana (f) =NO (f)，-Nadc (f)
[0075]接著，可由[數(shù)式6]及[數(shù)式7]來得到[數(shù)式8]。
[0076][數(shù)式8]
[0077]NlO (f)，= (1-AGV) XNadc (f) +AGVXNO (f)’
[0078]由此，可由[數(shù)式8]來得到[數(shù)式9]，因此能夠計算ADC23的噪聲電平Nadc(f)。
[0079][數(shù)式9]
[0080]Nadc (f) = (N10 (f)，-AGVXNO (f)，)/ (1-AGV)
[0081]接著，利用圖3，對已在[發(fā)明欲解決的問題]一欄敘述的噪聲層電平的持續(xù)上升原理進(jìn)行說明。圖3表示各要件相對于偏移頻率的噪聲電平(左軸)。其中，相對于偏移頻率的f特性校正濾波器24的校正增益G Cf)以右軸來表示。
[0082]首先，基準(zhǔn)電平=OdBnuS-ATTll的增益設(shè)定值=1dB時(NO(f))，相對于模擬階段的噪聲電平(Nana (f)), ADC23的噪聲電平(Nadc Cf))充分小，因此頻譜分析儀I的噪聲層電平Nsa (f)幾乎成為Nana (f)乘以G (f)的值。此時，Nana (f)與G (f)之間存在關(guān)聯(lián)(模擬階段的噪聲層電平的頻率特性與G Cf)的頻率特性大體相同)，因此兩者在一定程度上相抵，從而G Cf)的頻率特性并非如實呈現(xiàn)。
[0083]另一方面，基準(zhǔn)電平=10dBm、S-ATTll的增益設(shè)定值=1dB 時(N10 (f)),Nana Cf)通過V-ATT21的增益GV (L)而被衰減，Nana Cf)的電平小于Nadc (f)。如圖所示，Nadc(f)通常為大致平坦而與G (f)無關(guān)，因此，其結(jié)果，在頻譜分析儀I的噪聲層電平的頻率特性Nsa (f)中，G (f)的頻率特性幾乎如實呈現(xiàn)。
[0084]圖4中示出根據(jù)實際測定的結(jié)果從噪聲層電平中減去Nadc(f)時的頻率特性。假設(shè)，無法完全減去Nadc (f)，則即使在為NlO (f)時，Nadc (f)的影響也會消失，且能夠使噪聲層電平的頻率特性與NO (f)時相同。而且，即使在提升基準(zhǔn)電平時，也不會受到NadcCf)的影響，因此能夠與基準(zhǔn)電平無關(guān)地將噪聲層電平設(shè)為恒定值。
[0085]在此，參考圖3及圖4對NO (f)與NlO (f)進(jìn)行比較。首先，在圖3中，例如在±5MHz的偏移頻率中，即使相對于混合器13的輸入電平差為10dB，NO (f)與NlO Cf)之差也為7dB左右。這是由于，與模擬結(jié)構(gòu)的頻率轉(zhuǎn)換部10的噪聲電平相比，ADC23的噪聲電平Nadc (f)處于主導(dǎo)。
[0086]相對于此，圖4中，在±5MHz的偏移頻率中，NO (f)與NlO Cf)之差可得到與相對于混合器13的輸入電平之差相同的10dB。該結(jié)果示出，即使在已提升基準(zhǔn)電平時，頻譜分析儀I的噪聲層電平也不受Nadc Cf)的影響。
[0087]另外，圖4中，NlO (f)中的噪聲層電平比NO (f)低10dB，但實際上基準(zhǔn)增益與V-ATT21的增益對應(yīng)地上升(顯示部27相對于ADC23的滿度電平的顯示電平改變)，因此NlO(f)與NO (f)的顯示電平相同。
[0088](測試結(jié)果)
[0089]接著，利用圖5對為了確認(rèn)從噪聲層電平中減去Nadc (f)時的效果而進(jìn)行的測試的結(jié)果進(jìn)行說明。另外，測試中，以RBW (分辨率帶寬)=IMHz來進(jìn)行測定，將其結(jié)果換算成RBW=IHz。
[0090]圖5 (a)表示NO (f)時(混合器13的輸入電平=_10dBm)的土 15MHz的偏移頻率中的噪聲層電平的頻率特性。圖5 (a)中，實線表示初始值的噪聲層電平的頻率特性，虛線表示從初始值中減去Nadc (f)后的噪聲層電平的頻率特性。圖示的頻帶中，初始值及減去Nadc (f)后的噪聲層電平的變動均為IdB左右，但通過減去Nadc (f)，噪聲層電平與初始值相比下降0.5?IdB左右。從而，NO (f)時，動態(tài)范圍改善了 0.5?IdB左右。
[0091]圖5 (b)表示NlO (f)時(混合器13的輸入電平=OdBm)的± 15MHz的偏移頻率中的噪聲層電平的頻率特性。圖5 (b)中，實線表示初始值的噪聲層電平的頻率特性，虛線表示從初始值中減去Nadc (f)后的噪聲層電平的頻率特性。圖示的頻帶中，初始值的噪聲層電平在1.5dB左右的范圍內(nèi)變動，但減去Nadc (f)后的噪聲層電平在IdB左右的范圍內(nèi)變動。因此，可通過減去Nadc (f)來實現(xiàn)噪聲層電平的頻率特性的平坦化。并且，NlO Cf)時，通過減去Nadc (f)，噪聲層電平與初始值相比下降4.5?5.8dB左右。從而，NlO Cf)時，加上前述的噪聲層電平的變動寬度的減少，動態(tài)范圍可放大4.5?5.8dB左右。
[0092]另外，基準(zhǔn)電平與V-ATT21的增益對應(yīng)地上升(顯示部27相對于ADC23的滿度電平的顯示電平改變)，圖5 (b)所示的噪聲層電平上升10dB。
[0093]接著，利用圖6對頻譜分析儀I中的噪聲層電平減法運算部25的動作進(jìn)行說明。另外，說明噪聲層電平減法運算部25利用基準(zhǔn)電平=OdBnuS-ATTll的增益設(shè)定值=1dB時的頻譜分析儀I的噪聲電平即N0(f)、及基準(zhǔn)電平=10dBm、S-ATTll的增益設(shè)定值=1dB時的頻譜分析儀I的噪聲電平即NlO Cf)來使噪聲層電平的頻率特性平滑化的例子。
[0094]設(shè)定部30中，將S-ATTll的輸入端子接地，將S-ATTll的增益設(shè)定為1dB (步驟
Sn)。
[0095]設(shè)定部30中，對V-ATT21設(shè)定基準(zhǔn)電平成為OdBm的V-ATT21的增益(第I增益)(步驟S12)。
[0096]噪聲層電平測定部25a通過測定f特性校正濾波器24的輸出電平來測定NO Cf)中的噪聲層電平(第I噪聲層電平)(步驟S13)。
[0097]設(shè)定部30中，對V-ATT21設(shè)定基準(zhǔn)電平成為1dBm的V-ATT21的增益(第2增益)(步驟S14)。
[0098]噪聲層電平測定部25a通過測定f特性校正濾波器24的輸出電平測定NlO Cf)中的噪聲層電平(第2噪聲層電平)(步驟S15)。
[0099]噪聲電平計算部25b從設(shè)定部30接收GV (L)及G Cf)的增益的校正值數(shù)據(jù)，并由該校正值數(shù)據(jù)與NO (f)及NlO (f)的數(shù)據(jù)根據(jù)[數(shù)式I]來計算Nadc Cf)(步驟S16)。
[0100]噪聲電平減法運算部25c在測定被測定信號時，從噪聲層電平NO (f)及NlO Cf)中減去Nadc Cf)(步驟S17)。其結(jié)果，當(dāng)為NO (f)及NlO (f)時，從頻譜分析儀I的噪聲層電平的頻率特性中排除了 Nadc (f)的影響。
[0101]如上，本實施方式中的頻譜分析儀I中，噪聲層電平減法運算部25從噪聲層電平中減去ADC23的噪聲電平，因此能夠抑制由ADC23的噪聲電平引起的噪聲層電平的上升。因此，本實施方式中的頻譜分析儀I與以往相比能夠進(jìn)一步放大動態(tài)范圍。
[0102]另外，前述的實施方式中，以O(shè)dBm和1dBm的基準(zhǔn)電平(混合器13的輸入電平為-1OdBm和OdBm)進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并非限定于此，例如也可為將基準(zhǔn)電平設(shè)為ldBm、2dBm,……IldBm等來求出ADC23的噪聲電平并進(jìn)行減法運算的結(jié)構(gòu)。
[0103]并且，前述實施方式中，舉出將本發(fā)明的信號分析裝置應(yīng)用于FFT方式的頻譜分析儀中的例子進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并非限定于此，也能夠應(yīng)用于在模擬電路的后段具備ADC的信號分析儀等信號分析裝置、或一般的掃描型頻譜分析儀中，且能夠得到相同的效果.
[0104]產(chǎn)業(yè)上的可利用性
[0105]如上，本發(fā)明所涉及的信號分析裝置及信號分析方法具有與以往相比能夠進(jìn)一步放大動態(tài)范圍的效果，且作為用于移動通信系統(tǒng)中的對高頻信號進(jìn)行分析的信號分析裝置及信號分析方法是有用的。
【權(quán)利要求】
1.一種信號分析裝置(I)，其具備: 頻率轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)(10)，包括對模擬的輸入信號的信號電平進(jìn)行調(diào)整的第I衰減器(11)，且將所述輸入信號頻率轉(zhuǎn)換成預(yù)定中間頻率的信號； 第2衰減機(jī)構(gòu)(21)，對所述頻率轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的輸出信號的信號電平進(jìn)行調(diào)整； 模數(shù)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)(23)，將所述第2衰減機(jī)構(gòu)的輸出信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號； 頻率特性校正機(jī)構(gòu)(24)，對所述模數(shù)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的輸出信號的頻率特性進(jìn)行校正；及信號分析機(jī)構(gòu)(26)，對從所述頻率特性校正機(jī)構(gòu)輸出的信號進(jìn)行分析，所述信號分析裝置的特征在于，具備: 噪聲層電平減法運算機(jī)構(gòu)(25)，接收從所述頻率特性校正機(jī)構(gòu)輸出的信號，并從表示預(yù)定頻帶中將包含所述第I衰減器的所述頻率轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)、所述第2衰減機(jī)構(gòu)及所述模數(shù)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)包含在信號通道內(nèi)且至所述頻率特性校正機(jī)構(gòu)為止的所述信號通道的噪聲電平的噪聲層電平中，減去所述模數(shù)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的噪聲電平，并向所述信號分析機(jī)構(gòu)輸出已進(jìn)行減法運算的信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號分析裝置，其特征在于，所述噪聲層電平減法運算機(jī)構(gòu)具備: 噪聲層電平測定部(25a)，在所述預(yù)定頻帶中，將所述第2衰減機(jī)構(gòu)的增益為第I增益時的噪聲層電平作為第I噪聲層電平進(jìn)行測定，并且將所述第2衰減機(jī)構(gòu)的增益為第2增益時的噪聲層電平作為第2噪聲層電平進(jìn)行測定； 噪聲電平計算部(25b)，根據(jù)所述第I及所述第2噪聲層電平、所述第2衰減機(jī)構(gòu)及所述頻率特性校正機(jī)構(gòu)的增益，計算所述預(yù)定頻帶中的所述模數(shù)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的噪聲電平；及噪聲電平減法運算部(25c )，從所述噪聲層電平中減去所述模數(shù)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的噪聲電平。
3.一種信號分析方法，其利用信號分析裝置(I)對輸入信號進(jìn)行分析，所述信號分析裝置具備: 頻率轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)(10)，包括對模擬的所述輸入信號的信號電平進(jìn)行調(diào)整的第I衰減器(11)，且將所述輸入信號頻率轉(zhuǎn)換成預(yù)定中間頻率的信號； 第2衰減機(jī)構(gòu)(21)，對所述頻率轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的輸出信號的信號電平進(jìn)行調(diào)整； 模數(shù)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)(23)，將所述第2衰減機(jī)構(gòu)的輸出信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號； 頻率特性校正機(jī)構(gòu)(24)，對所述模數(shù)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的輸出信號的頻率特性進(jìn)行校正；及信號分析機(jī)構(gòu)(26)，對從所述頻率特性校正機(jī)構(gòu)輸出的信號進(jìn)行分析，所述信號分析方法的特征在于，包括: 噪聲層電平減法運算步驟(SII~S17)，在該步驟中，接收從所述頻率特性校正機(jī)構(gòu)輸出的信號，從表示預(yù)定頻帶中所述第I衰減器至所述頻率特性校正機(jī)構(gòu)為止的所有噪聲電平的噪聲層電平中，減去所述模數(shù)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的噪聲電平，并向所信號分析機(jī)構(gòu)輸出已進(jìn)行減法運算的信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的信號分析方法，其特征在于，所述噪聲層電平減法運算步驟包括如下步驟: 噪聲層電平測定步驟(S13、S15)，在該步驟中，在所述預(yù)定頻帶中將所述第2衰減機(jī)構(gòu)的增益為第I增益時的噪聲層電平作為第I噪聲層電平進(jìn)行測定，并且將所述第2衰減機(jī)構(gòu)的增益為第2增益時的噪聲層電平作為第2噪聲層電平進(jìn)行測定；噪聲電平計算步驟(S16)，在該步驟中，根據(jù)所述第I及所述第2噪聲層電平、所述第2衰減機(jī)構(gòu)及所述頻率特性校正機(jī)構(gòu)的增益，計算所述預(yù)定頻帶中的所述模數(shù)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的噪聲電平；及 噪聲電平減法運算步驟(S17)，在該步驟中，從所述噪聲層電平中減去所述模數(shù)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的噪 聲電平。
【文檔編號】G01R23/16GK104076202SQ201310713394
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2013年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月28日
【發(fā)明者】大谷暢, 秋山典洋 申請人:安立股份有限公司