JP2004309472A - 平衡信号を較正するためのシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】所望の位相設定に対して適正な位相が生成されるように平衡信号を較正すること。
【解決手段】平衡信号間の電力差を測定し、その結果得られたレベルを用いて信号間の位相を制御する。１実施形態では、ベクトル変調器へのＩ及びＱ入力が位相を制御するために調整される。
【選択図】図１

Description

本発明は信号較正システムに係り、より詳しくは平衡信号を較正するためのシステム及び方法に関する。

公知の如く、平衡信号を生成する場合には、二つのソース（信号源）間における位相を計算することが必要になる場合がある。図２は、一方の出力の他方に対する補正されていない位相（グラフ２０１）を示す。すなわち、４５度（ポイント２０２）の位相設定では、信号間の位相差は７度を若干超えるが、一方、４５度（ポイント２０２）の位相設定では位相差は逆方向に１度である。約１８０度では信号は同相となる。このように、信号間に任意量の位相オフセットが存在しうる。この位相オフセットと位相誤差は測定誤差を招く場合がある。例えば、コモンモードの信号が差動モード測定値に出現する場合がある。

差動（平衡）駆動装置内の誤差問題の一つの解決策は位相偏差を測定し、補正関数を生成して、ベクトル変調器内にプログラムし、これにより適正な位相が所望の位相設定に対して生成されるようにするものである。信号位相は持続波（ＣＷ：または連続波）信号については簡単に測定されるが、信号が変調されている場合は、他方に対する一方の位相は測定が困難である。この場合、第２の方法を位相関係を確立するのに用いることができる。この第２の方法では、差動出力を組み合わせ、得られた信号を信号分析器（アナライザ）または電力計で測定する。この位相設定は、最小信号が得られるまで変更される。この最小信号は、１８０度の位相出力へマッピングされる。二つの出力の位相差を生成するのに用いるベクトル変調器に差動位相番号をプログラムすることで、他の位相を得ることができる。

図３は、位相補正分解能が１度である位相補正結果を示す。元々の位相関係が、２０１として図示してある。予想されることであるが、得られる位相出力３０１は１度（ゼロの両側１／２度）未満に補正されている。

平衡信号間の電力差を測定し、得られたレベルを信号間の位相を制御するのに用いる。１実施形態では、ベクトル変調器に対するＩ（または同相成分）及びＱ（または直交成分）入力が位相を制御するために調整される。前述のことは、以下の本発明の詳細な説明がさらに良好に理解されるよう本発明の特徴と技術的な利点をやや幅広く概説したものである。本発明の特許請求の範囲の主題を形成する本発明の追加の特徴ならびに利点については後述する。開示した概念及び特定の実施形態を、本発明と同一の目的を実行するための他の構成に変更し、またはそのような他の構成を設計するための基本として容易に用い得ることが当業者には理解されよう。この種の等価な構成が特許請求の範囲に記載した本発明の思想ならびに範囲から逸脱しないこともまた当業者には理解されよう。構成ならびに動作方法の双方に関する本発明の特徴であると信ずる新規の特徴は、さらなる目的及び利点と併せ、添付図面に関連して考察したときに以下の説明からより良好に理解されよう。しかしながら、各図は例示と説明のみを目的に提供したものであって、本発明を限定することを意図したものではないことは言うまでもない。

本発明をより完全に理解するため、以下、添付図面を参照して説明する。

図１は電子信号発生器（ＥＳＧ）１１，１２を有するシステム１０を示しており、各発生器はベクトル変調器と任意波形発生器を用いて複素信号を供給する。ＥＳＧ１１，１２は、アジレント（Ａｇｉｌｅｎｔ）社部品番号Ｅ４４３８Ｂやその等価物として入手可能である。信号ソース（信号源）は、持続波（ＣＷ）周波数信号（または、連続波周波数信号。以下同じ）を生成する合成器１０１−１によって生成される。この信号は、スプリッタ１４０を用いて分割され、この信号の一部はノード１０５へ送られ、この同じ信号の一部もまたベクトル変調器１０２−１に送られる。ノード１０５へ行く信号の一部は、可干渉性搬送波（またはコヒーレントキャリア）と呼ばれる。

ベクトル変調器１０２−１は、Ｉ入力及びＱ入力１０３−１の指示下で、ＥＳＧ１１のノード１１１に現れる出力信号の振幅及び位相を制御する。この出力信号は、ノード１０５上の信号と位相干渉性を有する（または、位相がコヒーレントである）。

１実施例では、ノード１０５の信号はＥＳＧ１２のノード１０６に送られる。ＥＳＧ１２はＥＳＧ１１の変更版であり、内部合成器１０１−２を迂回（バイパス）して外部信号を印加し、ノード１０６をＥＳＧ１２のベクトル変調器１０２−２に接続することができるようにするための手段が設けられている。これにより、ＥＳＧ１１からのノード１０６上の可干渉性搬送信号（または、コヒーレントキャリア信号）をＥＳＧ１２のベクトル変調器１０２−２に印加することができる。有利なことに、可制御（すなわち、制御可能な）直流（ＤＣ）入力であるＩ入力及びＱ入力１０３−２は、ベクトル変調器１０２−２を選択的に制御し、それによって、可干渉性搬送波がノード１１２に出現する際に可干渉性搬送波の信号の振幅又は位相を制御する。かくして、ノード１１２は、振幅及び位相が調整されかつノード１１１上の信号に対し位相干渉性を有する（すなわち、位相コヒーレントな）信号をその上に有する。従って、差動出力（または、差分出力。以下同じ）１２０は、差動平衡化され、かつ互いに対して振幅及び位相が制御された信号を含む。

出力１１１，１１２の相対的な位相及び振幅（図２に図示）は、ベクトル回路網分析器（ＶＮＡ：ベクトルネットワークアナライザ）１５やベクトル電圧計などの試験システム上で測定することができる。ＶＮＡ１５は、調整された受信器として使用されるものとして図示してある。このＶＮＡは、公知の電力スプリッタを介して一方の信号を分割し、例えばコンピュータ１３０上で出力１１１，１１２間の相対的な振幅及び位相を測定することで先ず較正される。これを、信号ソース（信号源）１０１−１により制御される多数の周波数で繰り返して、ＶＮＡ較正列を生成することができる。

図２は、出力１１２と対比した所望の位相設定の関数としての出力１１１の位相（グラフ２０１）を示す。すなわち、４５度（ポイント２０２）の位相設定では、信号１１１と１１２の間の位相差は７度を若干上回り、その一方で９０度（ポイント２０３）の位相設定では、位相差は反対方向に１度である。ほぼ１８０度（ポイント２０４）において、信号は同相となる。

（図３に示すような）補正列を得るため、差動ソース（信号源）１２０の出力１１１、１１２はＶＮＡの二つの入力へ接続されており、このソース（信号源）の位相差は、プロセッサ１３０と可制御直流（ＤＣ）Ｉ及びＱ入力１０３−２の制御下で、所望の位相範囲（例えば、０〜３６０度）に亙って変化される。

測定されたデータを反転した補正列を生成し、これにより所望の位相を選択したときに、ＥＳＧの位相設定を補正列により変化させ、これにより適正な出力位相が得られるようにする。図３の波形３０１は位相の補正結果を示しており、位相補正の分解能は１度である。元々の位相関係が、２０１として図示してある。予想される如く、得られる位相出力３０１は１度（ゼロの両側１／２度）未満へ補正されている。

多数のアルゴリズムが使用可能であるが、本例は位相を１度おきに設定し、得られた出力位相を測定し、補正テーブルを作成するアルゴリズムを用いる。所望の位相が選択されると、このテーブルは所望の位相出力に最も近い結果を得る位相設定を探索する。テーブルデータの曲線あてはめや線形補間等の他の多数のアルゴリズムを適用することもできる。

被変調信号間の位相差を測定することは困難である。この信号がＴＯＩ（三次相互変調歪）などの正弦波である場合、図１〜３に関して説明した方法は個々のトーン（音）を測定することにより位相関係を生成するのに十分であろう。被変調信号がＣＤＭＡなどのように複合信号（または複素信号）である場合は、ＶＮＡを用いて信号の位相を測定することは不可能である。位相基準の生成にＣＷ変調を適用し、変調を複合形式（または複素形式）へ変更できるようにすることは可能であるが、変調形式の変更時に位相シフトが存在しうることが実験によりわかっている。

図４は、電力スプリッタ４２２を用いるなどして回路４０から被変調差動出力４０１を結合し、結合信号をスペクトルアナライザ４２３や別の測定受信器へ送信することにより被変調信号間の位相差を測定するための一つのシステム及び方法を示す。

回路４０は、一実施形態では、ＥＳＧ４１，４２，及び４３を用いる。ＥＳＧ４１及び４２は、ＥＳＧ１１及び１２について上述したようにそれぞれ動作し、ＥＳＧ４３は、ＥＳＧ４１がその入力４０３−１において変調されるのと同様に変調される。かくして、任意の発生器４２１が同じ信号をベクトル変調器４０２−１，４０２−３に供給するので、出力４１１，４１３の変調エンベロープは同じであり、搬送波の位相だけが影響を受ける。制御回路４２４はスペクトルアナライザ４２３と共に動作し、ＥＳＧ４２に対する可制御直流（ＤＣ）Ｉ及びＱ入力４０３−２を変更する。

出力４１１と４１３間の位相オフセットはその値の範囲全体に亙ってプログラムされ、最小振幅に対するプログラム値が１８０度にマッピングされる。この値について、また図１乃至３に示したシステム及び方法から得られた補正に関して、任意の位相値を得ることができる。

図５は、振幅プロットから他の重要なポイントを発見できることを示すものであり、次の最も明白なものが最大ポイントであって、そのポイントで位相が０へマッピングされる。しかしながら、１８０度のポイントにおける感度が最大である。図５は、ｄＢスケールを用いて、補正されていない振幅対位相設定のプロット５０１と、理想的な振幅対位相設定のプロット５０２を示す。プロット５０３は、右側のｄＢスケールを用いてプロット５０２とプロット５０１の間のｄＢ差を示す。平衡信号の複数の入力が振幅について完全に整列しているものの位相が１８０度ずれているならば、結合された信号は実質ゼロとなろう。信号が厳密に同相であるならば、それらは振幅が２倍となろう。位相差が完全に各々の所望位相に設定されたならば、プロット間のベクトル差はゼロとなり、したがって信号は生じないであろう。

所望の振幅応答と実際の振幅応答の間の差分を観察することにより、任意の所望の位相に関する位相設定を決定することができる。対話型の最適化手法を含む様々な方法を用いて、任意の特定の位相にける適正な位相設定を決定することができる。代替的には、１８０度位相ポイントを決定すると、二つの信号間の１８０度の位相を表わす最小のヌル（ゼロ）を生ずる位相設定により決定される適切なオフセットを有する、ＣＷ測定値からの位相補正を適用することができる。かくして、位相をスペクトルアナライザ、電力計、測定受信器、または電力検出器を用いて決定することができる。

以下においては、本発明の種々の構成要件の組み合わせからなる例示的な実施態様を示す。
１．平衡信号を較正するためのシステムにおいて、
双出力信号源であって、その振幅及び相対位相を制御して平衡信号を生成することが可能である、双出力信号源と、
前記平衡信号を監視するモニタと、
前記モニタの制御下で動作し、前記平衡信号を含む信号間の位相関係を変更するための回路
とを備える、システム。
２．前記回路が、前記信号源への制御入力を調整する少なくとも一つの帰還ループを備える、上項１に記載のシステム。
３．前記制御入力が、最小位相差、最大位相差、及び目標振幅との差のうちの少なくとも一つを生成するよう変更される、上項２に記載のシステム。
４．前記モニタが、ベクトルネットワークアナライザ、スペクトルアナライザ、電力計、測定受信器、または電力検出器からなるリストから選択される、上項１に記載のシステム。
５．前記モニタは、前記平衡信号を既知の位相関係でもって結合する結合器を備える、上項４に記載のシステム。
６．前記結合が同相でなされる、上項５に記載のシステム。
７．前記平衡信号が、複素被変調信号である、上項１に記載のシステム。
８．前記回路が、制御可能なＩ及びＱ入力を有する少なくとも一つの電子信号発生器（ＥＳＧ）回路を備える、上項１に記載のシステム。
９．前記平衡信号のうちの第１のものが、制御入力信号の制御下で前記第１の平衡信号の振幅及び位相を制御するための第１の回路であって、前記第１の平衡信号が入力信号を変更（または変調）したものであることからなる、第１の回路により提供され、
前記平衡信号のうちの第２のものが、前記第１の平衡信号と位相干渉性を有する（すなわち、位相コヒーレントな）出力信号を提供するための第２の回路により提供され、
前記第２の回路は、前記第１の平衡信号との関係において前記第２の出力信号の一方の位相及び振幅を調整するよう動作可能であり、前記第２の信号回路は、前記第２の出力信号を受け入れて、前記制御入力信号の制御下で前記第２の出力信号の振幅及び位相を制御して前記平衡信号のうちの第２のものを提供するための回路を備えることからなる、上項１に記載のシステム。
１０．前記第１及び第２回路は電子信号発生器（ＥＳＧ）回路であり、各ＥＳＧが、信号入力、Ｉ及びＱ制御入力を有する少なくとも一つのベクトル変調器を備え、前記第１のＥＳＧ信号入力は振幅も位相も制御されておらず、前記第２及び第３のＥＳＧ信号入力は前記ＥＳＧの他方の少なくとも一つから少なくとも部分的に得られることかなる、上項９に記載のシステム。
１１．前記第２の回路への前記Ｉ及びＱ入力は制御可能な直流（ＤＣ）入力であり、前記補正回路は前記第２の回路に対する前記直流（ＤＣ）Ｉ及びＱ入力を制御する調整回路を備える、上項１０に記載のシステム。
１２．前記第２の平衡信号の位相及び振幅は、前記第１の平衡信号の位相及び振幅とは別個に調整可能である、上項９に記載のシステム。
１３．前記第１及び第２の平衡信号の前記位相及び振幅は、Ｉ及びＱ入力を有するベクトル変調器により制御される、上項９に記載のシステム。
１４．前記第２の出力信号を制御する前記ベクトル変調器に対するＩ及びＱ入力は、制御可能な直流（ＤＣ）信号である、上項１３に記載のシステム。
１５．前記第１の回路は、持続波（ＣＷ）入力信号を制御するためのＩ及びQ入力を有する電子信号発生器である、上項９に記載のシステム。
１６．前記第２の回路は、前記第１の回路からの前記位相干渉性信号（すなわち、前記位相コヒーレントな信号）を制御するためのＩ及びＱ入力を有する電子信号発生器である、上項１５に記載のシステム。
１７．平衡信号を較正するための方法であって、
複数の入力信号を結合平衡信号に結合するステップと、
前記結合信号を分析して位相関係を割り出すステップと、
前記分析した信号を連続的に補正して所望の相対位相を得るステップ
を含む、方法。
１８．前記平衡信号のうちの第１のものが、
制御入力信号の制御下で前記第１の平衡信号の振幅及び位相を制御するステップであって、前記第１の出力信号が入力信号を変更（または変調）したものであることからなる、ステップと、
前記第１の平衡信号との関係において前記第２の出力信号の位相及び振幅を調整するステップと、
前記第１の平衡信号と位相がコヒーレントな出力信号を用いるステップ
とにより提供されることからなる、上項１７に記載の方法。
１９．前記制御するステップ及び調整するステップは、Ｉ及びＱ入力を受け入れるステップを含むことからなる、上項１８に記載の方法。
２０．前記調整するステップへの前記Ｉ及びＱ入力は制御可能な直流（ＤＣ）入力であり、前記補正するステップは、前記制御可能な直流（ＤＣ）Ｉ及びＱ入力を調整するステップを含む、上項１９に記載の方法。
２１．被変調平衡信号を較正するためのシステムであって、
Ｉ及びＱ入力の制御下で少なくとも二つの被変調平衡信号を提供するための手段と、
前記少なくとも二つの被変調平衡信号を結合するための手段と、
前記被変調平衡信号の電力差を両者間の位相差の関数として監視するための手段
を備える、システム。
２２．前記Ｉ及びＱ入力の少なくとも一方を調整し、前記監視した電力差に従って前記監視信号を調整するためのコントローラをさらに備える、上項２１に記載のシステム。

本発明のシステムによれば、平衡信号間の電力差を測定し、その結果得られたレベルを用いて信号間の位相を制御する。１実施形態では、ベクトル変調器へのＩ及びＱ入力が位相を制御するために調整される。

本発明とその利点を詳細に説明してきたが、特許請求の範囲によって規定された本発明の思想及び範囲から逸脱することなく様々な変形や置換や代替が可能であることを理解されたい。さらに、本出願の範囲を本明細書中に記載したプロセス、機械、製造、組成、手段、方法及びステップの特定の実施形態に限定することは意図されていない。本発明の開示から当業者には容易に理解される如く、既存のまたは後で開発されるような、本願明細書にて説明したものに対応する実施形態とほぼ同じ機能を果たすかまたはほぼ同じ成果を達成するプロセス、機械、製造、組成、手段、方法、ステップを本発明に従って利用することが可能である。従って、特許請求の範囲には、そのようなプロセス、機械、製造、組成、手段、方法及びステップが含まれる。

差動入力の較正に用いられるシステム及び方法のブロック図である。 二つの信号間の初期位相精度を示すグラフである。 較正後の位相精度を示すグラフである。 較正のために差動平衡信号源を組み合わせるシステム及び方法を示すブロック図である。 プログラムされた位相調整の前後での振幅応答を示す図である。

符号の説明

１０ 平衡信号を較正するためのシステム
１１、１２、４１、４２、４３ 電子信号発生器（ＥＳＧ）
１５ ベクトルネットワークアナライザ（ＶＮＡ）
４０ 平衡信号を較正するための回路

Claims (5)

1. 平衡信号を較正するためのシステムにおいて、
   双出力信号源であって、その振幅及び相対位相を制御して平衡信号を生成することが可能である、双出力信号源と、
   前記平衡信号を監視するモニタと、
   前記モニタの制御下で動作し、前記平衡信号を含む信号間の位相関係を変更するための回路
   とを備える、システム。
2. 前記回路が、前記信号源への制御入力を調整する少なくとも一つの帰還ループを備える、請求項１に記載のシステム。
3. 前記制御入力が、最小位相差、最大位相差、及び目標振幅との差のうちの少なくとも一つを生成するよう変更される、請求項２に記載のシステム。
4. 平衡信号を較正するための方法であって、
   複数の入力信号を結合平衡信号に結合するステップと、
   前記結合信号を分析して位相関係を割り出すステップと、
   前記分析した信号を連続的に補正して所望の相対位相を得るステップ
   を含む、方法。
5. 前記平衡信号のうちの第１のものが、
   制御入力信号の制御下で前記第１の平衡信号の振幅及び位相を制御するステップであって、前記第１の出力信号が入力信号を変更したものであることからなる、ステップと、
   前記第１の平衡信号との関係において前記第２の出力信号の位相及び振幅を調整するステップと、
   前記第１の平衡信号と位相がコヒーレントな出力信号を用いるステップ
   とにより提供されることからなる、請求項４に記載の方法。

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