JP2005128014A - トラッキング発生器及び試験信号発生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 スペクトラム・アナライザの如きＲＦ測定機器の測定確度を一層高くできるにトラッキング発生器を構成する。
【解決手段】 制御器からのＩ／ＱデータをＦＰＧＡ１４により前処理し、Ｄ／Ａ変換器１６、１８によりＩ／Ｑアナログ信号に変換する。トラッキング発生器２０内部に設けられたベクトル変調器１２は、ＲＦ測定機器内の受信器からの変調発振器信号ＬＯ２とＩ／Ｑアナログ信号とを混合して、受信器のＩＦ周波数に整合するＩＦ信号を発生する。混合器３４がＩＦ信号により受信器の局部発振器信号ＬＯ１を変調して、ＤＵＴ用の試験信号を発生する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、一般に、無線周波数（ＲＦ）測定機器に関し、特に、ＲＦ装置の複素測定を実行するために、ホストＲＦ測定機器により直接制御される内部のベクトル変調信号源を有するトラッキング発生器に関する。

トラッキング発生器は、スペクトラム・アナライザの如きＲＦ測定機器の内部の局部発振器のレプリカ（複製）を用いて、ＲＦ測定機器が測定しようとするのと同じ周波数の試験信号を発生する。この試験信号を被試験装置（ＤＵＴ）に供給し、ＤＵＴの出力信号をＲＦ測定機器が測定する。トラッキング発生器は、一般的には、ＲＦ測定機器に対するオプションとして設けられている。内部の局部発振器を用いることにより、トラッキング発生器は、ＲＦ測定機器内の受信器に同調する。従来の形式では、トラッキング発生器は、「手軽な」ネットワーク・アナライザの一部として、フィルタ、増幅器、その他のＤＵＴを周波数掃引するのに用いられる同調連続波（ＣＷ: continuous wave）の信号源となる。ＲＦ測定機器をトラッキング発生器と共に用いると、ＲＦ測定機器は、ＤＵＴの周波数応答を表示できる。図１は、代表的なＲＦ測定機器内でトラッキング発生器が受信器及び制御器と連動してどの様に作用するかを示している。ここでは、トラッキング発生器２０の内部構成は従来例ではないが、受信器５０がトラッキング発生器２０に内部局部発振器の局部発振器信号ＬＯ１及びＬＯ２のレプリカを供給している。

最近のいくつかのＲＦ測定機器は、外部にベクトル変調信号源（ソース）、即ち変調器を設けて、測定機器に供給する同相（Ｉ:In-Phase）信号及び直角位相（Ｑ: Quadrature-Phase）信号を発生する。なお、ベクトルは複素数により表せる。Ｉ／Ｑ信号により、ユーザは、トラッキング発生器のＣＷ出力に任意の変調を行うことができる。しかし、かかる外部変調器を用いた場合、外部変調器を交換したり、再接続したりする度に、ＲＦ測定機器を再校正する必要がある。また、外部変調器は、ＲＦ測定機器により制御することができない。さらに他の欠点は、トラッキング発生器を均等にできないことである。

特開平７−３０６２３４号公報 特開平７−２６０８５２号公報 特開平７−２４４０９７号公報

そこで、被測定装置のＲＦ特性を測定するために、ＣＷ試験信号のＩ／Ｑ（同相／直角位相）変調を用いる際に、測定確度を改善することが望まれている。

本発明は、制御器（４０）及び受信器（５０）を有するＲＦ測定機器（１０）用のトラッキング発生器（２０）であって；制御器の制御下でベースバンド信号を発生する手段（１４、２２、２４、１６、１８、３６６、３８）と；ベースバンド信号を変調発振器周波数により変調して変調信号を発生する手段（１２）と；変調信号を受信器からの局部発振器信号（ＬＯ１）と混合して、受信器の測定周波数と整合する出力周波数の試験信号を発生する手段（３４）とを具えている。また、本発明は、制御器（４０）及び受信器（５０）を有するＲＦ測定機器（１０）内でトラッキング発生器（２０）から試験信号を発生する方法であって；制御器の制御下でベースバンド信号を発生し；ベースバンド信号を変調発振器信号により変調して変調信号を発生し；変調信号を受信器からの局部発振器信号と混合して、受信器用の測定周波数と整合する出力周波数の試験信号を発生することを特徴としている。

よって、本発明は、内部ベクトル変調信号源（ソース）を有するトラッキング発生器を提供するが、この内部ベクトル変調信号源は、メインＲＦ測定機器の直接制御下で変調を行い、振幅におけるＡＭ／ＡＭ変換及びＡＭ／ＰＭ変換や負荷プル（load pull）試験において、複素パラメータの正確な測定を可能にする。トラッキング発生器は、内部ベクトル変調信号源を有しており、この内部ベクトル変調信号源は、ホストＲＦ測定機器の制御器からの複素（Ｉ／Ｑ）ベースバンド・データをデジタル的に変調して、ベースバンド変調信号を発生する。ベースバンド変調信号を用いて、出力段におけるホストＲＦ測定機器の受信器からの局部発振器周波数を変調して、受信器が同調される測定周波数に整合（マッチング）した出力周波数の出力信号又は試験信号を発生する。制御器からの複素ベースバンド・データや、デジタル変調された複素ベースバンド・データからアナログ信号を発生するデジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）の出力端における適応フィルタや、ベクトル変調器用の内部独立発振器や、出力段にて大きなオフセットを行う位相拘束ループのいずれかを制御することにより、測定周波数からのオフセットを行って、小さなレンジから大きなレンジ（１ＧＨｚ以上）までの出力周波数を発生できる。

本発明の目的、利点及び新規な特徴は、添付図を参照した以下の詳細な説明から明らかになろう。

図１は、本発明により、内部ベクトル変調器を含むトラッキング発生器を具えたＲＦ測定機器の概略的なブロック図である。ＲＦ測定機器１０は、トラッキング発生器２０と、制御器４０と、受信器５０とを含むと共に、受信器の出力信号を測定する回路（図示せず）も具えている。トラッキング発生器２０は、制御器４０からの制御により、受信器５０からの第１局部発振器周波数の信号ＬＯ１及び第２局部発振器周波数（ＬＯ１よりも低い周波数）の信号ＬＯ２を受けて、ＲＦの試験信号を発生する。このＲＦ試験信号は、被測定装置（ＤＵＴ）１５に供給され、このＤＵＴ１５の出力信号がＲＦ測定機器１０内の受信器５０に供給される。この受信器５０の出力信号がＲＦ測定機器１０の測定機能により測定される。本発明では、スペクトラム・アナライザの如きホストＲＦ測定機器１０のトラッキング発生器２０に、複素（Ｉ／Ｑ）変調（ベクトル変調）機能を有する内部ベクトル変調器（ベクトル変調信号源）１２を組み込んでいる。これにより、制御器４０による直接制御の変調機能をホストＲＦ測定機器１０内に設けている。よって、振幅及び負荷プル試験において、ＡＭ／ＡＭ変換及びＡＭ／ＰＭ変換の如き複素パラメータの正確な測定が可能となる。また、トラッキング発生器２０は、相互変調試験用に２つ以上のトーンを発生してもよい。いずれの局部発振器（ＬＯ）も周波数掃引することなく、相互変調測定機能をＦＦＴベースのＲＦ測定機器１０と組み合わせることにより、制限された帯域における固定周波数での測定が可能となる。また、トラッキング発生器２０をオフセット機能と組み合わせて、被測定装置（ＤＵＴ）１５の１つの周波数帯域内で実際的なデジタル変調を行うと共に、ホストＲＦ測定機器１０内の受信器５０を同調させて他の帯域を測定することもできる。外部チャネル・フィルタと組み合わせると、隣接チャネル漏れ比（ＡＣＬＲ）のような測定要求にも応えられる。かかる測定モードにおいて、受信器５０の１個のＬＯがわずかに変化しなければならない場合、ベクトル変調器１２は、周波数を制限範囲内で補償して、変調を同じ絶対周波数に維持する。トラッキング発生器２０の内部でベクトル変調を行う他の利点は、内部変調によりシステムを校正できるし、ＤＡＣが発生した信号を予め歪ませて、トラッキング発生器の残りのチャネル及び周波数応答を補償できることである。これにより、従来における外部変調器を用いる場合よりも、内部変調を用いる如何なる測定の確度も大幅にあげることができる。

図２は、内部ベクトル変調器１２を有する本発明のトラッキング発生器２０の一実施例を示す。ＲＦ測定機器１０の制御器４０からのベースバンドＩ／Ｑデータ（Ｉデータ及びＱデータ）は、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）１４又は類似装置に供給されて前処理され、前処理済みＩ／Ｑデータ（デジタル信号）を出力する。また、事前に蓄積されたデータからベースバンドＩ／ＱデータをＦＰＧＡ１４が発生するように命令してもよい。この代わりに、制御器４０がＦＰＧＡ１４を指示して、制御器からのＣＷ周波数及びトーン・チャネルに応じて、特定周波数の単一又は複数の非変調トーンを発生するようにしてもよい。ＦＰＧＡ１４からのＩ／Ｑデジタル信号は、ラッチ回路２２及び２４によりラッチされ、デジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）１６及び１８に供給される。なお、ＦＰＧＡ１４、ラッチ回路２２、２４及びＤＡＣ１６、１８には、クロックも供給される。ＤＡＣ１６及び１８は、制御器４０からのクロック・レートで決まるナイキスト帯域幅内でＩ／Ｑアナログ・ベースバンド信号又は近似のベースバンド信号を発生する。ＤＡＣ１６及び１８からのＩ／Ｑアナログ・ベースバンド信号は、適応フィルタ３６及び３８を介して、ベクトル変調器１２に供給される。このベクトル変調器１２は、１対の混合器（ミキサ）２６及び２８を具えている。これらの一方の混合器２８は、同相（Ｉ）ベースバンド信号用であり、他方の混合器２６は、直角位相（Ｑ）ベースバンド信号用である。ここに図示した特定実施例は、受信器５０からの低周波の局部発振器信号ＬＯ２（変調発振器信号）を用いて、ベースバンド信号を中間周波数（ＩＦ）信号に変調する。このため、変調発振器信号ＬＯ２が増幅器を介して９０度ハイブリッド回路２３に供給されて、このハイブリッド回路２３が互いに９０度だけ位相のずれたＱ用局部発振器信号及びＩ用局部発振器信号を発生し、混合器２６及び２８に夫々供給する。適応フィルタ３６及び３８からのＱ及びＩベースバンド信号は、夫々増幅器を介して混合器２６及び２８に供給される。混合器２６がＱベースバンド信号をＱ用局部発振器信号と混合し、Ｑ用ＩＦ信号を発生し、混合器２８がＩベースバンド信号をＩ用局部発振器信号と混合し、Ｉ用ＩＦ信号を発生する。これらＩ及びＱ用ＩＦ信号は、加算器２７で加算されて、ＩＦ信号（変調信号）となる。このＩＦ信号は、変調信号であり、バンドパス・フィルタ３５及び増幅器を介して出力段３２に供給されるが、ＲＦ測定機器１０内の受信器５０の第１ＩＦ信号に対応する。出力段３２は、受信器５０からの高周波数の局部発振器信号ＬＯ１をＩＦ信号で変調する混合器３４を含んでいる。この混合器３４は、増幅器を介して高周波数の局部発振器信号ＬＯ１を受けると共に、ベクトル変調器１２からのＩＦ信号も受け、受信器５０が同調される測定周波数に整合する出力周波数の出力信号、即ち、試験信号を発生する。この試験信号の振幅及びオフセット電圧は、オフセット制御信号で制御されるＡＬＣ回路により調整できる。

出力信号を受信器５０の測定周波数からオフセットするのが望ましいならば、ＦＰＧＡ１４による前処理期間中に、数値混合などによりＤＡＣ１６及び１８へのＩ／Ｑ入力デジタル信号を変化させて、オフセット量がわずかなベースバンド信号を発生してもよい。また、ベース・ステーション及びハンドセットが異なる周波数で互いに通信する通信システムでは、このようなオフセットが望ましい。この方法において、送信器／受信器の帯域消去（band rejection）を測定できる。大きな量のオフセットが必要な場合、より複雑で切換が可能な再構成したフィルタが必要になるが、ナイキスト帯域より上の周波数帯域内でＤＡＣ１６及び１８を動作させてもよい。この場合、ＤＡＣ１６及び１８からの出力信号をろ波する適応フィルタ３６及び３８をロウパス・フィルタではなくバンドパス・フィルタとして動作させて、図３に示すように、ナイキスト帯域の上の周波数帯域を選択してもよい。オフセット位相拘束ループ（ＰＬＬ）３８を局部発振器信号ＬＯ１の入力端と出力段の混合器３４の入力端との間に挿入して、受信器５０の局部発振器信号ＬＯ１からトラッキング発生器２０のＬＯ周波数をシフトさせることにより、一層大きな周波数オフセットを実現してもよい。受信器５０からの局部発振器信号ＬＯ２の代わりに、ベクトル変調器１２内で独立した発振器３７を用いて変調発振器信号を発生して、オフセットを与えてもよい。かかるオフセットは、ベクトル変調器１２の出力バンドパス・フィルタ３５の帯域幅により制限されるが、出力信号は、受信器５０の局部発振器信号ＬＯ１の周波数に依然追従する。

トラッキング発生器２０を簡単にすることもできる。簡略化の可能性の１つは、ＤＡＣ１６及び１８の一方を除去することである。この場合、複雑な変調を実現できないが、Ｉ信号入力のみを用いて低コストでマルチ・トーン信号を発生できる。他の簡略化実現法は、ＤＡＣが充分に高いサンプル周波数で動作可能な場合であるか、又はオフセットＰＬＬ３９によりオフセットを充分に高くできる場合に、ＤＡＣ１６及び１８を用いてＩＦ信号を直接的に発生すれば、１個の変換段を除去できる。

上述の如く、トラッキング発生器２０からの出力信号を受信器５０への入力信号として用いることにより、ＲＦ測定機器１０の校正を利用して、ＤＡＣ１６及び１８へのデータ入力を前もって歪ませるようにＦＰＧＡ１４のパラメータを発生して、測定機器のチャネル応答及び周波数応答を補償できる。

よって、本発明は、トラッキング発生器の内部にベクトル変調信号源を設けて、スペクトラム・アナライザの如きＲＦ測定機器用に一層高い測定確度を与えるトラッキング発生器を提供できる。

本発明により、内部ベクトル変調器を含むトラッキング発生器を具えたＲＦ測定機器の概略的なブロック図である。 本発明による図１のトラッキング発生器の代表的なブロック図である。 本発明により、適用フィルタを用いてオフセット周波数帯域を選択する際のＤＡＣ出力スペクトラムを示す図である。

符号の説明

１０ ホストＲＦ測定機器
１２ 内部ベクトル変調器（ベクトル変調信号源）
１４ フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ
１５ 被測定装置
１６、１８ デジタル・アナログ変換器
２０ トラッキング発生器
２２、２４ ラッチ回路
２３ ９０度ハイブリッド回路
２６、２８ 混合器
３２ 出力段
３４ 混合器
３５ バンドパス・フィルタ
３６、３８ 適応フィルタ
３７ 発振器
４０ 制御器
５０ 受信器

Claims (4)

1. 制御器及び受信器を有するＲＦ測定機器用のトラッキング発生器であって、
   上記制御器の制御下でベースバンド信号を発生する手段と、
   上記ベースバンド信号を変調発振器信号により変調して変調信号を発生する手段と、
   上記変調信号を上記受信器からの局部発振器信号と混合して、上記受信器用の測定周波数と整合する出力周波数の試験信号を発生する手段と
   を具えたトラッキング発生器。
2. 上記出力周波数を上記測定周波数からオフセットする手段を更に具えたことを特徴とする請求項１のトラッキング発生器。
3. 制御器及び受信器を有するＲＦ測定機器内でトラッキング発生器から試験信号を発生する方法であって、
   上記制御器の制御下でベースバンド信号を発生し、
   上記ベースバンド信号を変調発振器信号により変調して変調信号を発生し、
   上記変調信号を上記受信器からの局部発振器信号と混合して、上記受信器用の測定周波数と整合する出力周波数の上記試験信号を発生する
   ことを特徴とする試験信号発生方法。
4. 上記出力周波数を上記測定周波数からオフセットするステップを更に具えたことを特徴とする請求項３の方法。
   

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