JP2007108180A - 計測システムから計測誤差を除去するシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来に比べて柔軟性が高い計測システムの較正技術を提供する。
【解決手段】
第１線形コンポーネントと第１非線形コンポーネントを含む供給源モジュールを提供し（３０２）、第１線形コンポーネントの特性を判定し（３０４）、試験システム内において使用可能な複数の異なるコンポーネントのデータを含むデータベース内に判定により得られた特性を保存し（３０６）、供給源モジュールのフラットネス特性を判定し（３０８）、供給源モジュールのフラットネス特性と第１線形コンポーネントの特性を使用して、第１非線形コンポーネントの特性を判定し（３１０）、非線形コンポーネントの判定された特性をデータベース内に保存し（３１２）、供給源モジュールからの信号を被検装置に印加し（３１４）、被検装置から計測信号を受信し、データベースからのデータと計測信号を使用して、被検装置の特性を判定する（３１６）。
【選択図】図３

Description

本発明は、計測システムから計測誤差を除去するための方法または装置に関する。

試験計測システムは、しばしば、そのシステムが一般にある程度の信号の劣化を経験するという事実を反映させるべく、較正（校正）手順を提供している。例えば、計測機器は、常にフラットな周波数応答を具備しているわけではなく、計測システム内の様々な要素の接続に使用されるケーブルも、無損失ではなく、スイッチ及びフィルタも、通常は、なんらかの周波数に依存した損失を導入し、増幅器も、拡張された周波数レンジにわたって動作する場合には、なんらかの非線形性を付加する。従って、正確な計測値を得るには、システムの性能を計測し、計測データにおいて、システムの性能を数学的に反映させることが必要である。このプロセスは、しばしば、較正、又は誤差補正、或いは、アライメントと呼ばれている。

多くの例においては、固定構成の計測システムを使用して装置を計測している。試験対象の装置は、一般に、被検装置（Device Under Test；ＤＵＴ）と呼ばれている。これらの固定構成の計測システムは、しばしば、機器ボックス内に実装されており、ＤＵＴを固定計測システムのポートに接続可能である。このようなシステムにおいては、機器ボックス内の信号供給源が、機器ボックス内に固定されている様々なコンポーネントを通じて信号を伝送し、次いで、この信号がＤＵＴに印加されることになる。そして、その信号がＤＵＴから反射された（又は、これを通じて伝送された）後に、こちらも機器ボックス内に固定されているレシーバモジュールにより、（計測）信号が受信される。

計測システムの各コンポーネントの基本構成が固定されているため、いくつかの観点において、固定計測システムの較正は、相対的に標準的な動作である。その他の状況においては、可変又は構成可能な計測システムが使用されている（これらは、しばしば、合成された計測システムであり、この場合に、様々なシステムコンポーネントは、システム内において容易に相互交換可能であり、且つ、様々なシステムコンポーネントは、一般に、別個にパッケージングされていると共に、ケーブル及び潜在的にその他の接続装置を介して接続可能である）。このようなシステムの様々な特定の試験構成セットアップは、しばしば、テストプログラムセット（Test Program Set；ＴＰＳ）と呼ばれている。このような構成可能な試験システムにおいては、様々なシステムコンポーネントが計測試験システムとして１つに結合されており、システムの様々なコンポーネントの動作がコントローラ又はシステムのコンポーネントに結合された外部プロセッサによって制御されている。いくつかのケースにおいては、所与のシステム内の様々なコンポーネントの動作を制御して所望の計測を提供するべくプロセッサをプログラムする際に有用に使用可能なソフトウェアツールが提供されている。過去においては、システムコンポーネントの様々な組み合わせのそれぞれに固有の特定の較正手順用のプロセッサのプログラミングも提供されており、較正プロセスは、一般に、特定の構成に使用される試験シーケンスの一部として含まれていた。

例えば、ＤＵＴを有していないシステムの性能特性を計測できるように、ＤＵＴからのケーブルを切断し、このケーブルを構成可能なシステムの別の試験ポートに接続するように、試験プログラムは、構成可能なシステムの操作者に対して命令可能であり、この場合には、ＤＵＴをシステムに接続した場合に、ケーブルの損失とその他の特定のシステム動作特性を最終的な計測データから数学的に除去可能であろう。

この構成可能なシステム用の較正プロセスは、過去においては、大部分がアプリケーションに固有のものになっており、試験プログラム内において、特定の段階を必要としている。同一のハードウェアコンポーネントが使用されている場合にも、異なる試験プログラムは、通常、異なる較正シーケンスを必要とすることになる。又、較正シーケンスは、特定のハードウェア構成を前提としている。試験システムが変化した場合には（又は、システムの１つのコンポーネントが別の類似のコンポーネントとスワップされた場合にも）、通常、較正手順を再実行する必要がある。多くの過去の較正手順は、複数の段階を含んでおり、この場合に、それぞれの段階は、特定のタイプの性能情報を提供し、この情報が較正プロセス内のその他の段階によって利用されることはない。

構成可能な機器システムは、高度な柔軟性を実現可能ではあるが、一般に、あらゆる任意のシステム構成の経路補正を処理するべく作成可能な式の単一の組は存在していない。従って、いくつかの例においては、汎用であり且つトポロジーに関して寛容な経路補正サービス（すなわち、較正）が、従来の方法よりも優位性を有していよう。

本発明によるシステム及び方法は、広範囲なモデリング法と経路補正法を利用することにより、任意かつ可変のシステムトポロジーの効果的且つ効率的な較正を提供する。本発明の一実施例は、標準的な較正サービス（又は、プロセス）を提供しており、これは、広範囲な様々なシステム構成において使用可能である。実際に、本発明の一実施例は、構成可能な機器システム内における新しい構成のセットアップの複雑さを大幅に低減可能な機能を協働して提供する較正ツールの組と較正コンポーネントデータベースを含む較正サービスモジュールを提供可能であろう。この較正サービスモジュールには、広範囲な様々な試験プログラムがアクセス可能であり、且つ、これを使用することができる。

一実施例においては、様々な較正手順が互いに相互作用し、且つ、共通のデータを保存することができるデータベース構造が使用されている。この結果、中央集中ストレージ及び制御機能を有するいくつかの異なる較正手順を利用した標準的な手順が生成可能である。標準的な較正サービスモジュールを提供することにより、別個の較正手順を開発することなしに、試験プログラムを開発可能であり、試験プログラムは、計測値補正データ及びサービスを取得するべく、較正サービスモジュールからの必要なツールに簡単にアクセスし、これらを利用することができる。又、較正サービスモジュールによれば、様々な較正段階は、異なる較正プロセスからのデータを利用することも可能であり、これにより、精度を向上させると共に、システム較正の複雑さを軽減することができる。例えば、ある技法によってケーブルを較正可能である場合には、ケーブルの影響を次の較正から除去することができ、この結果、ケーブルの性能とは別個に、システムのその他のコンポーネントの動作を識別可能とすることができる。

現在、様々な産業のワーキンググループ及び団体が、構成可能な計測システムのトポロジーを規定する標準的な言語及び体系を開発するべく試みている。例えば、ＡＴＭＬ（Automatic Test Markup Language）グループは、コネクタ、ケーブル、信号供給源、アップコンバータ、及びダウンコンバータなどのコンポーネントを含む試験システムのトポロジーを規定するのに使用可能なＸＭＬ（Extended Markup Language）体系を開発している。このような一般的で普遍的なプログラミング法は、本明細書に開示されている較正方式に容易に内蔵可能であろう。

図１は、本発明によるシステム１００の実施例を示している。システム１００は、供給源モジュール１０１とレシーバモジュール１１７を含んでいる。図示のように、供給源モジュール１０１は、いくつかの異なるコンポーネントを含んでいるが、供給源モジュールの特定のコンポーネントは、構成可能な計測システムの様々な実装において変化可能である。供給源モジュール１０１は、破線を具備した状態で示されており、これは、この文脈においては、供給源モジュールの各要素は、信号供給源の機能を提供するべく互いに関連して動作しているが、供給源モジュール内の各コンポーネントは、必ずしも、単一の機器ボックス内に固定されてはいないことを概略的に意味していることに留意されたい。実際に、供給源モジュールの様々なコンポーネントは、様々なケーブル及びコネクタを使用することにより、相対的に柔軟で融通が利く方式で１つに結合可能である。

供給源モジュール１０１の一般的な動作は、試験信号をＤＵＴ１１６に印加することである。又、本システムは、レシーバモジュール１１７をも含んでいる。レシーバモジュール１１７は、様々な異なるコンポーネントを包含可能であるが、その一般的な動作は、ＤＵＴ１１６を通じて伝送された（又は、これから反射された）計測信号を受信することである。又、システム１００は、通信バス１２２と、試験システムコントローラ１２４をも含んでいる。システムコントローラ１２４は、様々な異なる方法で実装可能である。１つの一般的な試験システムコントローラ１２４は、汎用コンピュータであり、これは、ハードドライブなどの不揮発性メモリ、キーボードやマウスなどのユーザーインターフェイス、及びディスプレイ、並びに、プリンタを具備している。又、このコンピュータは、当技術分野において周知のように、いくつかのその他の要素を含むことも可能である。このコンピュータは、プロセッサ１２６を含むことになり、これは、試験システムの動作と試験手順を制御する試験モジュール１３０を提供するべくプログラムされた汎用プロセッサであってよかろう。試験モジュール１３０は、計測システムの様々なコンポーネントの動作を制御し、且つ、システムの動作と関連して特定のアクションをとるようにシステムのユーザーに対して要求するユーザーインターフェイスを提供可能である。又、プロセッサ１２６は、較正サービスモジュール１３２の様々なプロセスを実装するべくプログラムされることになる。又、較正サービスモジュール１３２は、システムの較正動作と関連し、システムのユーザーに対して命令を提供することも可能である。

又、後程詳述するように、本システムの較正動作は、試験システムの様々なコンポーネントの一連の異なるタイプの動作データを取得及び利用するべく動作することになる。従って、コンポーネントデータベース１２８を試験システムコントローラ１２４と共に包含することも可能であり、或いは、このデータベースは、システムコントローラ１２４の外部のストレージ装置上に存在することも可能であろう。コンポーネントデータベース１２８は、システム１００内において使用されるそれぞれのコンポーネント用の識別フィールドを包含可能であり、本システム内において使用されているそれぞれのコンポーネントには、識別タグを提供可能である。又、コンポーネントデータベース１２８は、コンポーネントのそれぞれに関する広範なデータを包含可能であるが、一実施例においては、これは、少なくとも、データベース内に保存されているコンポーネントの動作特性を含むことになる。システムコントローラの外部のストレージ装置上に存在するコンポーネントデータベースを提供すること（例えば、中央サーバー上にコンポーネントデータベースを提供すること）に関する１つの潜在的な利点は、いくつかの異なる試験システムによってデータを容易に共有可能であるという点にある。システムコンポーネントは、しばしば、１つのシステムと別のシステム間においてスワップされる。このような状況においては、１つのシステム内のコンポーネントについて取得されたデータを、中央サーバー上のコンポーネントデータベースにアクセス可能な別のシステムが使用可能であろう。

本明細書における説明の文脈において「較正」という用語が意味しているものを検討しておくことが有用である。本明細書において使用されている「較正」は、一般に、試験対象の装置の特性に関して実行される実際の判定において試験システム自体の動作特性が考慮されるように、システム又はシステムのコンポーネントの特性を計測し、次いで、これらの特性を使用して計測データを補正するプロセスを意味している。一般に、このタイプの較正は、特定の計測システムによって実行される計測が、ＮＩＳＴ（National Institute of Standards and Technology）に準拠していることを保証するべく、システムの定期的な機器較正及び調節を実行する「機器較正」手順とは多少異なっている。

システム１００の通信バス１２２は、システムの様々なコンポーネントからコントローラ１２４に情報を伝送可能な通信チャネルを提供している。又、レシーバモジュール１１７の一部として示されているデジタル信号処理モジュール（Digital Signal Processing module；ＤＳＰ）１２０も、システムコントローラ１２４の機能を提供するべくプログラム可能なプロセッサを包含可能であることについても留意されたい。実際に、本明細書に記述されている処理モジュールは、様々な分散処理システムにおいて実装可能であり、或いは、システム１００に示されているように、１つの単一のシステムコントローラ内にその大部分を収容することも可能であろう。

構成可能な機器システムにおいては、システムトポロジーが可変であるため、使用中の信号経路を指定することによって経路の計算を実行する能力を試験プログラマに付与するなんらかのメカニズムが必要である。いくつかの異なるＳパラメータシミュレータが既に開発済みであり、広く提供されているが、このようなシミュレータによれば、プログラマは、所与の試験信号経路を指定可能である。試験システム構成の様々な線形コンポーネントのＳパラメータを有するコンポーネントデータベースと、ネットリスト（即ち、システムトポロジーであり、これは、所与の試験システム構成において、どの線形コンポーネントが使用されるかを指定している）が存在するシステムにおいては、Ｓパラメータシミュレータを使用することにより、所与の計測データセットから経路特性をディエンベッド（除去）することができる。

図２は、本発明のシステムの実施例の更なる要素を示すブロックダイアグラムである。システム２００は、較正サービスモジュール１３２内に包含可能な更なるモジュールを示しており、且つ、較正サービスモジュールとシステム２００のその他の要素との間の関係の各側面を示している。図２においては、試験システムのその他の要素とコントローラのプロセッサ１２６との間において情報を通信する通信バス１２２が提供されている。較正サービスモジュール１３２は、較正動作を提供する様々なモジュールを含んでいる。較正サービスモジュール１３２は、試験モジュール１３０とインターフェイスしており、試験モジュールに対してサービスを提供可能であり、且つ、試験モジュールとデータを交換可能である。較正サービスの様々なモジュールの更なる動作については後述する。

本発明のシステムの一実施例においては、線形コンポーネントモジュール１３６が提供されている。線形コンポーネントモジュールは、構成可能な計測システム内において使用可能な様々な線形コンポーネントの動作パラメータ又は特性を取得及び保存するべく動作する。これらの線形コンポーネントは、通常、ケーブルやコネクタなどを含むことになろう。いくつかのケースにおいては、コンポーネントが一般に予測可能であって反復可能なＳパラメータ特性を具備している場合には（例えば、標準的なアダプタ及びコネクタ）、いくつかの試験システムアプリケーションにおいて、システム内のそれぞれのコンポーネントの物理的な計測が不要となるように、コンポーネントのライブラリを開発及び利用可能とすることができる。ケーブルなどのその他のコンポーネントにおいては、実際のコンポーネント自体を計測し、対応するＳパラメータを判定することが好ましいであろう。情報は、バス１２２を通じて到来するか、或いは、ユーザーインターフェイス１３８を通じて提供可能である。いくつかの状況においては、本システムにより、個々のコンポーネントの組み合わせを計測可能である（例えば、信号経路全体を計測し、経路が単一のコンポーネントであるかのように、その結果を保存可能である）。

データベース内の動作パラメータデータには、後から誤差補正モジュールがアクセス可能である。計測システム内において使用されるコンポーネントのＳパラメータなどの動作パラメータを計測するべく広く利用されている装置の１つが、ネットワークアナライザである。あまり複雑ではない低精度の構成可能な計測システムにおいては、パワーメーターを使用することにより、所与のコンポーネントの単純なエンドツーエンドの経路損失計測が実行可能である。一実施例においては、性能データは、動作データを所与のコンポーネントの識別タグと相関させるコンポーネントデータベース１２８内に保存されている。一実施例においては、コンポーネントデータベース内のデータは、ＡＴＭＬ互換（例えば、ＸＭＬ）データファイル内に保存可能である。

一実施例においては、較正サービスモジュール１３２は、設定構成モジュール１４２を含むことになり、これにより、ユーザーは、（構成可能な試験システム内において使用されるコンポーネントの識別情報を含む）試験システムの構成を入力可能である。これに加えて（又は、この代わりに）、較正設定構成モジュール１４２は、試験モジュール１３０からの試験システムのトポロジーを記述するファイルにアクセスすることも可能であろう。又、較正設定構成モジュールは、構成可能な試験システム内の計測基準プレーンを識別するべく動作することも可能である。一実施例においては、このトポロジーは、ＡＴＭＬ互換データファイルとして規定可能である。本発明の実施例は、計測値を所望の計測基準プレーンにディエンベッドする経路補正を提供可能である。

経路補正を提供するべく、Ｓパラメータシミュレータ（又は、その他の誤差補正）タイプのモジュール１４０が較正サービスモジュール１３２と共に含まれている実施例においては、このシミュレータの機能を拡張することにより、計測の不確かさ情報を提供することも可能である。計測の不確かさ情報が望ましいアプリケーションにおいては、コンポーネントデータベース内に保存されている動作特性が、コンポーネントデータの不確かさ情報を含んでいる。この場合には、モンテカルロシミュレーションを実行することにより、計測の不確かさを取得可能である。

多くの状況においては、較正は、一連の試験の開始時点において（又は、試験システムの再配置が完了した後に）実行される。データの提供による計測基準プレーンのシフトに加えて、このような較正は、試験システム内の損傷したコンポーネント（又は、不良な接続）と消失した接続の識別に有用である。又、コンポーネントデータベース内に履歴較正データを保存することにより、較正サービスモジュール１３２は、試験システム及びコンポーネントに対する変化を時間の経過に伴って追跡することにより、オペレータによる障害の診断と、場合によっては、それらの予測を可能にすることができる。

いくつかの状況においては、供給源モジュール１０１の出力パワーが（機器較正サイクルを介して）既に較正済みであるということを前提とすることができる。しかしながら、供給源モジュール１０１の出力とＤＵＴ１１６の入力間の損失は、しばしば、供給源の出力を増大させて補償しなければならないほどに十分に大きなものになっている。例えば、システム１００内においては、アップコンバータ１１４の出力をＤＵＴ１１６の入力に接続しているケーブル１１５内に損失が存在することになろう。システムの特徴判定（特性化）が完了し、トポロジーが判明していれば、Ｓパラメータシミュレータを使用することにより、ＤＵＴ１１６の入力に供給されることになるパワーが算出可能であり、この場合に、シミュレータは、コンポーネントデータベース１２８内のケーブル１１５のＳパラメータデータにアクセスすることになろう。この結果、広帯域信号の場合にも、パワーメーターの使用を伴うことなしに、入力パワーを（供給源の不確かさの範囲内において）正確に判定することができる。更に精度を向上させるには（例えば、供給源の〜１ｄＢパワーレベル精度を上回るもの）、パワーメーターを使用してケーブル１１５からの実際のパワー出力を検出することも可能であろう。

システムのコンポーネントの動作性能データを保存するコンポーネントデータベース１２８に加えて、コンポーネントのいくつかが、所与のコンポーネントの動作性能データを保存するメモリ要素を含むことも可能である。例えば、システム１００は、任意信号発生器（Arbitrary Signal Generator；ＡＲＢ）１０２とアップコンバータ１１４間にスイッチ１１０を提供している。スイッチの動作特性は、スイッチ製造者が試験してスイッチの不揮発性メモリ内に保存し、通信バス１２２を通じて較正サービスモジュール１３２に供給可能である。このスイッチの動作性能データは、例えば、計測されたＳパラメータであってよく、これらは、クロストークの項を含むフルＮポートＳパラメータであってよい。データを較正サービスモジュールに伝送し、コンポーネントデータベース１２８内に保存することが可能な単純なＡＰＩを提供することができる。構成可能な試験システム１００内においてスイッチボックスが交換された際にスイッチの特徴判定を再度実行する必要がなくなるため、これにより、システム構成と保守が簡単になろう。

Ｓパラメータシミュレータが試験及び計測分野において広く使用されていることに留意することは有益である。これらのシミュレータは、しばしば、シミュレータとして動作するべくプログラムされた汎用プロセッサによって実装されており、このシミュレータは、システム内のコンポーネントのＳパラメータに基づいて、装置又はシステムの予測性能を判定又は算出する。又、システムのモジュールの性能が判明しており、且つ、モジュール内のいくつかの装置についてＳパラメータが判明している場合には、計算を実行することにより、システム内のその他のコンポーネントの特性を判定することが可能である。

事前に構成され、且つ、一般的に固定されたアセンブリ内に本システムが提供されている計測システムにおいては、レンジの異なる可能な構成やコンポーネントの組み合わせに対応することなしに、フラットネス補正を内部的に実行可能である。フラットネスの計算は、一般に、計測システムの様々なコンポーネントの変化する周波数応答を補正するべく実装される較正である。例えば、図１のシステム１００などの計測システムは、任意信号発生器１０２、アップコンバータ１１４、ダウンコンバータ１１８を包含可能であり、且つ、デジタルシステム内において、ＡＤＣ（Analog-to-Digital Converter）をＤＳＰ（Digital Signal Processor）１２０の一部として包含可能である。また、これらの非線形タイプのコンポーネント間の相互作用や、ケーブル、コネクタ、ならびに、いくつかのアプリケーションにおける増幅器など、その他より多くの受動的又は線形のシステムコンポーネント間の相互作用が、計測システムの性能（又は、利得）を周波数に伴って変化させる可能性を有している。一般的な用語においては、線形コンポーネントとは、動作の周波数レンジにわたって相当に安定した性能を具備しているものであり、非線形コンポーネントとは、対象の周波数レンジにわたって可変の性能を具備しているものである。

本発明の実施例においては、計測システムの様々な異なるコンポーネントが、もはや単一のボックス（又は、既定の構成）内に収容されてはいないため、フラットネス較正を適合可能な方式で処理するのが有利である（これは、様々な異なる固有のコンポーネントが計測システム内に含まれているという事実をフラットネス較正が反映可能であるということを意味している）。又、構成可能なシステムにおいては、システムのコンポーネントは、しばしば、除去、並びに、類似の又は非常に異なる性能特性を具備可能な第２のコンポーネントと交換可能であり、且つ、本発明のシステムは、いくつかのケースにおいては、新しい較正を必要とすることなしに、コンポーネントの変更に対応可能である。

フラットネス較正に使用可能な較正法には、いくつかの異なるものが存在している。いくつかの広く使用されているフラットネス較正法については、米国特許第６，８４２，６０８号及び米国特許第６，９４０，９２２号明細書に記述されており、これらの特許の内容は、いずれも、本引用により、そのすべてが本明細書に包含される。これらのフラットネス較正は、基本的に、周波数コム波形（frequency comb waveform、周波数櫛形波形）の計測値の組と、周波数シフトと、を使用することにより、計測システムの供給源とレシーバモジュールの両方の周波数特性を引き出している。

いくつかのフラットネス較正法の１つの特徴は、較正を完了させるのに相当な時間量（数十秒）が必要であるという点にある。これは、較正を頻繁に実行しない場合には、問題にはならない。しかしながら、いくつかのアプリケーションにおいては、非常に頻繁に較正を実行しなければならない。これは、特に、システムコンポーネントにＹＩＧ同調型フィルタ（YIG-Tuned Filter；ＹＴＦ）が含まれている場合に当て嵌まる（このようなフィルタは、時間、温度、中心周波数、及びチューニング履歴に伴ってドリフトする傾向を有している）。これらのタイプのシステムの場合には、相対的に高速の較正法が非常に有益であろう。

別のタイプのフラットネス較正法は、「ゴールデン供給源、すなわち、高品質の供給源（golden source）」較正を使用することにより、相対的に高速の較正プロセスを提供している。ゴールデン供給源タイプの較正は、望ましい較正が必要としているものよりも正確なコム波形（comb waveform）の存在を前提としている。構成可能な機器システムにおいては、周波数シフトタイプの較正を使用して任意信号発生器１０２とアップコンバータ１１４の組み合わせを較正し、次いで、これをゴールデン供給源として使用可能である。この後に、レシーバモジュール内のＹＴＦのチューニングが完了した際に、「ゴールデン供給源」を使用して既知の波形をレシーバを通じて送信することにより、レシーバモジュールの高速且つ正確な較正を実現可能である。

周波数シフト法を使用するフラットネス較正の実装は、一般に、実行時に計測が行われることを必要としている。又、ゴールデン供給源タイプの較正は、ＹＩＧに基づいた回路を利用可能である。システムトポロジーと実行時の環境が予測不可能であるため、較正サービスモジュール１３２のフラットネス較正モジュール１４４内において、これらのフラットネス較正動作を定義することが可能であり、或いは、試験モジュール１３０内にフラットネス較正モジュールを包含することも可能であろう。但し、本発明の一実施例においては、所与の試験システムに必要なフラットネス較正モジュールの様々な側面を利用可能な様々な試験構成及び試験モジュールと共に使用するべくアクセス可能となるように、較正サービスモジュール１３２内にフラットネス較正モジュールを提供することが有利であろう。このシステム構成は柔軟であり、且つ、一連の様々な可能なシステムコンポーネントを包含可能であるため、フラットネス較正モジュールは、一般的な機器と、フラットネス較正を実装するべく駆動されるシステムの様々なコンポーネントを制御するコンポーネントドライバと、を包含する必要がある。フラットネス較正モジュールは、例えば、様々な機器、供給源、及びレシーバの動作を制御するべく広く使用されているＩＶＩドライバが利用可能である。

本発明の較正サービスモジュールの一実施例においては、任意信号発生器１０２、アップコンバータ１１４、ダウンコンバータ１１８、及びＤＳＰ１２０が直列接続されるように、システム１００を構成するべく、システムコントローラ１２４のディスプレイなどのユーザーインターフェイスを通じてシステムのオペレータに指示するべく動作するフラットネス較正モジュールが提供されている（このような直列接続をソフトウェアが自動的に構成可能であり、この場合に、システムは、適切に構成されたスイッチボックスを含んでいることに留意されたい）。直列接続において使用される接続ケーブルやスイッチの特徴は、それらの影響をフラットネス較正において反映させることができるように、事前に判定可能であろう。

フラットネス較正に必要なシステムの構成が完了したという旨の通知をフラットネス較正モジュール１４４が受領したら、フラットネス較正を実行するのに必要な動作を実行するべく、較正サービスモジュールのドライバが供給源モジュール１０１及び受信モジュール１１７を駆動することになろう。

較正サービスモジュール１３２は、フラットネス性能データをコンポーネントデータベース１２８に追加するべく動作することになろう。このフラットネス較正は、供給源モジュールのフラットネス較正データを提供すると共に、レシーバモジュールのフラットネス較正データをも提供する。次いで、Ｓパラメータシミュレータモジュール１４０が、供給源モジュール１０１のフラットネス特性データ、ケーブル１０８及び１１２などの供給源モジュールの線形コンポーネントの性能特性、及びスイッチ１１０の性能特性を使用することにより、例えば、アップコンバータ１１４などの供給源モジュールの非線形コンポーネントの動作特性を判定可能である。次いで、この非線形コンポーネントの特性が、その非線形コンポーネント用の識別フィールドと共に、コンポーネントデータベース１２８内に保存されることになろう。従って、この方式においては、Ｓパラメータシミュレータを使用して非線形コンポーネントの性能特性をディエンベッドすることにより、非線形コンポーネントの動作特性を識別することが可能であろう。類似の方式により、レシーバモジュール内のコンポーネントの非線形コンポーネントの性能特性を識別し、コンポーネントデータベース１２８内に保存可能であろう。ＹＩＧに基づいたコンポーネントが、構成可能な計測システムの一部を構成している場合には、フラットネス較正モジュール内において定義可能なゴールデン供給源較正法を使用することにより、前述の動作が反復可能である。

較正サービスモジュール１３２の各モジュールによって実装される較正プロセスは、可能な限り高速であり、且つ、控えめなものになるように設計する必要がある。いくつかの状況においては、これらの較正手順を頻繁に実行することが必要となる。これは、特に、システム内にＹＩＧフィルタが使用されている場合に当てはまる。周波数掃引アプリケーションにおいては、それぞれの周波数ステップごとに、システムの再較正が必要となろう。この結果、較正手順が、可能な限り高速であり、且つ、自動的であるという要件が生じることになる。

システム較正の別の側面は、システムの同相直交（Ｉ／Ｑ）特性を取り扱っている。多くのデジタルシステムは、基本的にデジタル変調方式であるＩ／Ｑ変調方式を使用しており、この場合には、システムの供給源モジュール内において、サイン波とコサイン波が合成され、次いで、信号が受信された際に、これら２つの異なる成分が分離可能であり、この結果、同一の帯域幅内に２つの信号が許容されている。このようなシステムにおいては、合成された信号が同一の振幅を具備しており、ＤＣオフセットが存在しておらず、且つ、意図していない位相オフセットが存在していないことが重要である。Ｉ／Ｑ較正は、このような意図していない振幅又は位相オフセットを考慮している。

Ｉ／Ｑ信号の較正の主要な側面としては、利得、直交、及びオフセットという３つのものが存在している。特徴判定の完了後に、これらの誤差を補正する通常の方法は、信号生成器１０４に対する入力信号を事前に歪曲することにより、システム内において発生する歪みを補正するというものである。一実施例における信号生成器１０４は、デジタル信号を生成しており、デジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡＣ１０６が提供されている。次いで、ＤＡＣ１０６からの信号は、アップコンバータ１１４により、更に高い周波数にアップコンバージョンされる。低帯域幅の信号の場合には、これをリアルタイムで実現可能であるが、広帯域幅の信号の場合には、任意信号発生器１０２内にロードする前に、信号を事前に歪曲しておくことが、しばしば、必要となろう。

一般に、Ｉ／Ｑ信号は、臨機応変に較正することが有利である。望ましい波形を任意信号発生器１０２内にロードし、任意信号発生器１０２の出力をアップコンバージョンする。アップコンバージョンされた信号内の誤差を計測及び特徴判定し、将来において、入力信号を事前に歪曲することにより、誤差を反映させることができる。この事前の歪曲は、非常に有用であり、この場合には、信号波形における大きな変動により、伝送経路における非線形性を際立たせることができる。

多くのアプリケーションにおいては、特徴判定が完了すると、Ｉ／Ｑ誤差は、相当に安定したものになり、システムを頻繁に再較正する必要はない。事前に歪曲された波形は、コンポーネントデータベース内に保存しておき、リロードすることにより、後で使用可能である。しかしながら、このタイプの較正が安定状態に留まる時間の長さは可変である。従って、所与のアプリケーション及び望ましい性能に応じて、Ｉ／Ｑ誤差の特徴を再度判定する必要があろう。較正サービスモジュールは、Ｉ／Ｑ較正の機能を提供するべく動作可能なＩ／Ｑモジュール１４６を包含可能である。

様々なシステムのいくつかのアプリケーションにおいては、数百個（場合によっては、数千個）の異なる波形が使用されている可能性がある。これらのすべてを特徴判定し、事前に歪曲するには、多大な時間及び費用を所要することになろう。又、波形の多くは、極端に高度な信号の純度を必要としてはいない。このため、較正Ｉ／Ｑ事前歪曲モジュール１４６の汎用特徴判定モードは、任意の波形に対して一般的な歪み補正規則を適用するべく動作可能であり、更に高度な信号の純度を必要としている場合には、特定のＩ／Ｑ較正が使用可能である。

一実施例においては、Ｉ／Ｑ事前歪曲モジュール１４６は、２つの異なる動作モードを提供するべく動作することになる。高精度モードにおいては、波形固有の較正が実行される。低精度であり、且つ、相対的に概略的な第２モードにおいては、伝送経路の一般的な特性を計測することができる。このモードにおいては、Ｉ／Ｑ歪曲モジュールは、信号経路に対して作用するが、それを過大に強調しないように設計された一般的な波形を使用することができる。このＩ／Ｑモジュール１４６のモードは、任意信号発生器１０２内において単純な信号を生成してスペクトルアナライザ（又は、ダウンコンバータとデジタイザのペア）によって出力を計測することにより、Ｉ／Ｑオフセット、利得バランス、及び直交バランスを計測する段階を提供することになる。次いで、この結果得られる経路特性を、その他の波形に使用可能である。いずれのモードにおいても、Ｉ／Ｑモジュール１４６は、計測されたシステム較正データに基づいて任意信号発生器１０２の波形を事前に歪曲する手段を提供することになる。

Ｉ／Ｑ事前歪曲モジュールは、前述のＩＶＩドライバなどの一般的なドライバを利用して任意信号発生器１０２などのシステムの様々なコンポーネントを駆動することができる。又、Ｉ／Ｑモジュールは、その他の試験計測装置と接続して任意信号発生器１０２に対する所与の信号入力の信号経路における歪みを計測するように、システムのユーザーに指示することも可能である。次いで、計測された歪みに基づいて、Ｉ／Ｑ事前歪曲モジュールは、事前歪曲係数を算出し、それらをコンポーネントデータベース１２８内に保存可能である。高精度Ｉ／Ｑ較正モードにおいては、システムのユーザーは、任意信号発生器１０２を駆動するのに使用される特定の波形を供給することができ、低精度モードにおいては、Ｉ／Ｑ事前歪曲モジュールは、１つ又は複数の一般的な波形を印加することができる。

本明細書に記述されている較正動作の多くは、相互依存性を有しており、いくつかの共通的な要件を具備し、且つ、いくつかの同一データを利用することが可能である。従って、共通データベースを利用すると共に共通の機器ドライバを共有することができる較正サービスモジュールを提供することは有利であろう。

図３は、本発明の方法３００の実施例を示している。方法３００は、第１線形コンポーネントと第１非線形コンポーネントを含む供給源モジュールを提供している（３０２）。第１線形コンポーネントの特性を判定する（３０４）。判定された第１線形コンポーネントの特性をデータベース内に保存する（３０６）。供給源モジュールのフラットネス特性を判定し（３０８）、これらのフラットネス特性と第１線形コンポーネントの特性を使用することにより、第１非線形コンポーネントの特性を判定する（３１０）。次いで、判定された非線形コンポーネントの特性をデータベース内に保存する（３１２）。供給源モジュールからの信号を被検装置に印加し（３１４）、被検装置からの計測信号をデータベースからのデータと共に使用することにより、被検装置の特性を判定する（３１６）。

更には、図３に示されている方法３００、並びに、後ほど詳述する図４の方法４００は、複数の線形コンポーネントを特徴判定する状況に適用可能であり、且つ、１つの線形コンポーネントの特性を別の線形コンポーネントの特性の判定において使用可能であることに留意されたい。例えば、これらの方法は、供給源モジュールが提供されており、供給源モジュールが第１線形コンポーネントと第２線形コンポーネントを含む試験システム内において利用可能であろう。この場合には、第１コンポーネントの特性を判定し、この特性をコンポーネントデータベース内に保存することになろう（この場合に、コンポーネントデータベースは、試験システム内において使用可能な複数の様々なコンポーネントのデータを含んでいる）。又、本方法は、供給源モジュールの特性を判定する段階と、次いで、供給源モジュールの特性と第１コンポーネントの特性を使用して第２コンポーネントの特性を判定する段階と、を含むことになろう。次いで、判定された第２コンポーネントの特性をコンポーネントデータベース内に保存し、供給源モジュールからの信号を被検装置に印加することになろう。次いで、被検装置から計測信号を受信し、コンポーネントデータベースからのデータと、計測信号を使用することにより、被検装置の特性を判定する。いくつかのケースにおいては、第１コンポーネント及び第２コンポーネントは、いずれも、線形コンポーネントであってよく、或いは、コンポーネントの１つ又は両方は、非線形コンポーネントであってもよい（この場合には、近似として、これらのコンポーネントを線形コンポーネントとして取り扱うことができる）。本発明の方法及びシステムと関連し、供給源モジュール及びレシーバモジュールは、試験システム内においてしばしば見出される２つの機能的なシステムモジュールであるが、前述の手順を使用し、様々なタイプの信号調節又は信号処理などのその他の機能を提供する機能的なシステムモジュールを較正することも可能であることを認識されたい。

図４は、本発明の方法４００の実施例を示しており、前述の方法３００に加えて、これも提供可能である。方法４００は、第２線形コンポーネント及び第２非線形コンポーネントを含むレシーバモジュールを提供している（４０２）。第２線形コンポーネントの特性を判定する（４０４）。判定された第２線形コンポーネントの特性をデータベース内に保存する（４０６）。レシーバモジュールのフラットネス特性を判定し（４０８）、これらのフラットネス特性と第２線形コンポーネントの特性を使用することにより、第２非線形コンポーネントの特性を判定する（４１０）。次いで、判定された第２非線形コンポーネントの特性をデータベース内に保存する（４１２）。次いで、被検装置から計測信号を受信し（４１４）、この計測値をデータベースからのデータと共に使用することにより、被検装置の特性を判定する（４１６）。

本発明の方法の実施例は、試験システム構成内において使用される線形コンポーネントの特性を計測する段階を提供している。次いで、較正サービスの様々なモジュールが、共通的な機器ドライバモジュールを使用してシステムの様々なコンポーネントを動作させることにより、前述のように、フラットネス較正とＩＱ較正を実行可能である。次いで、これらの較正の結果をコンポーネントデータベース内に保存可能である。次いで、誤差補正モジュールをコンポーネントデータベースからのデータと共に使用することにより、試験システム構成内の様々なコンポーネントの特性を更に識別することができる。試験手順モジュールを使用して試験システムの各コンポーネントを駆動することにより、装置に関する様々な計測を実行可能である。試験モジュールが、較正サービスのＩ／Ｑモジュールにアクセスし、試験システム構成の供給源モジュールに対する信号入力用の事前歪曲計算を提供することができる。次いで、誤差補正モジュールを試験モジュールと共に使用することにより、取得した計測データに対して誤差補正を提供することができる。

以上、本明細書においては、本発明の特定の実施例についてのみ図示及び説明したが、本発明は、これらの実施例によって限定されるものではなく、本発明の範囲は、添付の請求項及びその等価物との関連において、これらの説明により、定義されるものである。年のため、以下に、本発明の実施の態様をまとめて列挙する。

（実施態様１）
試験システムにおいて補正済みの計測値を提供する方法において、
第１線形コンポーネント及び第１非線形コンポーネントを含む供給源モジュールを提供する段階３０２と、
前記第１線形コンポーネントの特性を判定する段階３０４と、
前記第１線形コンポーネントの前記特性をコンポーネントデータベース１２８内に保存する段階３０６であって、前記コンポーネントデータベースが、前記試験システム内において使用可能な複数の異なるコンポーネントのデータを含んでいる、段階と、
前記供給源モジュールのフラットネス特性を判定する段階３０８と、
前記供給源モジュールの前記フラットネス特性と前記第１線形コンポーネントの前記特性を使用することにより、前記第１非線形コンポーネントの特性を判定する段階３１０と、
前記非線形コンポーネントの前記判定された特性を前記コンポーネントデータベース１２８内に保存する段階３１２と、
前記供給源モジュール１０１からの信号を被検装置１１６に印加する段階３１４と、
前記被検装置１１６から計測信号を受信し、前記コンポーネントデータベースからのデータと前記計測信号を使用することにより、前記被検装置の特性を判定する段階３１６と、
を有することを特徴とする方法。

（実施態様２）
第２線形コンポーネントと第２非線形コンポーネントを含むレシーバモジュールを提供する段階４０２であって、前記レシーバモジュール１１７が、前記計測信号を受信する、段階と、
前記第２線形コンポーネントの特性を判定する段階４０４と、
前記第２線形コンポーネントの前記特性を前記コンポーネントデータベース内に保存する段階４０６と、
前記レシーバモジュール１１７のフラットネス特性を判定する段階４０８と、
前記レシーバモジュール１１７の前記フラットネス特性と前記第２線形コンポーネントの前記特性を使用することにより、前記第２非線形コンポーネントの特性を判定する段階４１０と、
前記第２非線形コンポーネントの前記判定された特性を前記コンポーネントデータベース内に保存する段階４１２と、
を更に有することを特徴とする実施態様１記載の方法。

（実施態様３）
前記第１線形コンポーネントの前記特性が、Ｓパラメータであることを特徴とする実施態様１記載の方法。

（実施態様４）
前記供給源モジュール内の前記第１線形コンポーネントを第３線形コンポーネントと交換する段階であって、前記コンポーネントデータベースが、前記第３線形コンポーネントの特性に対応したデータを含んでいる、段階と、
前記第３線形コンポーネントの前記保存されている特性と、前記第１非線形コンポーネントの前記保存されている特性と、前記計測信号と、を使用することにより、前記被検装置の特性を判定する段階と、
を更に有することを特徴とする実施態様１記載の方法。

（実施態様５）
前記第１非線形コンポーネントは、アップコンバータ１１４であることを特徴とする実施態様１記載の方法。

（実施態様６）
被検装置の補正済みの計測値を提供する試験システムにおいて、
第１線形コンポーネント１１２と第１非線形コンポーネント１１４を含む供給源モジュール１０１と、
第２線形コンポーネントと第２非線形コンポーネント１１８を含むレシーバモジュール１１７と、
コンポーネントデータベース１２８を含んでおり、且つ、前記第１線形コンポーネントの特性を受信し、前記第１線形コンポーネントの特性を前記コンポーネントデータベース１２８内に保存し、前記供給源モジュール１０１のフラットネス特性を判定し、前記供給源モジュール１０１の前記フラットネス特性と前記第１線形コンポーネントの前記特性を使用して前記第１非線形コンポーネントの特性を判定し、且つ、前記第１非線形コンポーネントの前記判定された特性を前記コンポーネントデータベース１２８内に保存するべくプログラムされたプロセッサ１２６を含んでいるコントローラシステム１２４と、
を有しており、
前記コントローラシステム１２４が、前記供給源モジュールが信号を被検装置１１６に印加し、前記レシーバモジュール１１７が前記被検装置１１６から計測信号を受信するように、前記供給源モジュール１０１と前記レシーバモジュール１１７を制御し、
前記プロセッサ１２６は、前記コンポーネントデータベース１２８からのデータと前記受信した計測信号を使用することにより、前記被検装置１１６の誤差補正済みの計測値を供給することを特徴とするシステム。

（実施態様７）
前記プロセッサ１２６が、前記第２線形コンポーネントの特性を受信し、前記第２線形コンポーネントの特性を前記コンポーネントデータベース１２８内に保存するべくプログラムされており、前記プロセッサが、前記レシーバモジュール１１７のフラットネス特性を判定し、前記レシーバモジュール１１７の前記フラットネス特性と前記第２線形コンポーネントの前記特性を使用することにより、前記第２非線形コンポーネント１１８の特性を判定し、且つ、前記第２非線形コンポーネントの前記判定された特性を前記コンポーネントデータベース１２８内に保存するべく更にプログラムされていることを特徴とする実施態様６記載のシステム。

（実施態様８）
前記第１線形コンポーネントの前記特性が、Ｓパラメータであることを特徴とする実施態様６記載のシステム。

（実施態様９）
前記プロセッサが、前記供給源モジュールの前記第１線形コンポーネントが第３線形コンポーネントと交換される時点を判定するべくプログラムされており、前記プロセッサは、前記コンポーネントデータベース１２８から前記第３線形コンポーネントの特性を取得し、前記第３線形コンポーネントの前記特性と前記第１非線形コンポーネントの前記特性を使用することにより、前記被検装置１１６の誤差補正済みの計測値を供給するべく動作可能であることを特徴とする実施態様６記載のシステム。

（実施態様１０）
前記第１非線形コンポーネント１１４が、アップコンバータであることを特徴とする実施態様１０記載のシステム。

本発明のシステムの実施例を示すブロックダイアグラムである。 本発明のシステムの更なる実施例を示すブロックダイアグラムである。 本発明の実施例の方法を示すフローチャートである。 本発明の実施例の方法の更なる要素を示すフローチャートである。

符号の説明

１０１ 供給源モジュール
１１２ 第１線形コンポーネント
１１４ 第１非線形コンポーネント
１１６ 被検装置
１１７ レシーバモジュール
１１８ 第２非線形コンポーネント
１２４ コントローラシステム
１２６ プロセッサ
１２８ コンポーネントデータベース

Claims (10)

1. 試験システムにおいて補正済みの計測値を提供する方法において、
   第１線形コンポーネント及び第１非線形コンポーネントを含む供給源モジュールを提供する段階と、
   前記第１線形コンポーネントの特性を判定する段階と、
   前記第１線形コンポーネントの前記特性をコンポーネントデータベース内に保存する段階であって、前記コンポーネントデータベースが、前記試験システム内において使用可能な複数の異なるコンポーネントのデータを含んでいる、段階と、
   前記供給源モジュールのフラットネス特性を判定する段階と、
   前記供給源モジュールの前記フラットネス特性と前記第１線形コンポーネントの前記特性を使用することにより、前記第１非線形コンポーネントの特性を判定する段階と、
   前記非線形コンポーネントの前記判定された特性を前記コンポーネントデータベース内に保存する段階と、
   前記供給源モジュールからの信号を被検装置に印加する段階と、
   前記被検装置から計測信号を受信し、前記コンポーネントデータベースからのデータと前記計測信号を使用することにより、前記被検装置の特性を判定する段階と、
   を有することを特徴とする方法。
2. 第２線形コンポーネントと第２非線形コンポーネントを含むレシーバモジュールを提供する段階であって、前記レシーバモジュールが、前記計測信号を受信する、段階と、
   前記第２線形コンポーネントの特性を判定する段階と、
   前記第２線形コンポーネントの前記特性を前記コンポーネントデータベース内に保存する段階と、
   前記レシーバモジュールのフラットネス特性を判定する段階と、
   前記レシーバモジュールの前記フラットネス特性と前記第２線形コンポーネントの前記特性を使用することにより、前記第２非線形コンポーネントの特性を判定する段階と、
   前記第２非線形コンポーネントの前記判定された特性を前記コンポーネントデータベース内に保存する段階と、
   を更に有することを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記第１線形コンポーネントの前記特性が、Ｓパラメータであることを特徴とする請求項１記載の方法。
4. 前記供給源モジュール内の前記第１線形コンポーネントを第３線形コンポーネントと交換する段階であって、前記コンポーネントデータベースが、前記第３線形コンポーネントの特性に対応したデータを含んでいる、段階と、
   前記第３線形コンポーネントの前記保存されている特性と、前記第１非線形コンポーネントの前記保存されている特性と、前記計測信号と、を使用することにより、前記被検装置の特性を判定する段階と、
   を更に有することを特徴とする請求項１記載の方法。
5. 前記第１非線形コンポーネントは、アップコンバータであることを特徴とする請求項１記載の方法。
6. 被検装置の補正済みの計測値を提供する試験システムにおいて、
   第１線形コンポーネントと第１非線形コンポーネントを含む供給源モジュールと、
   第２線形コンポーネントと第２非線形コンポーネントを含むレシーバモジュールと、
   コンポーネントデータベースを含んでおり、且つ、前記第１線形コンポーネントの特性を受信し、前記第１線形コンポーネントの特性を前記コンポーネントデータベース内に保存し、前記供給源モジュールのフラットネス特性を判定し、前記供給源モジュールの前記フラットネス特性と前記第１線形コンポーネントの前記特性を使用して前記第１非線形コンポーネントの特性を判定し、且つ、前記第１非線形コンポーネントの前記判定された特性を前記コンポーネントデータベース内に保存するべくプログラムされたプロセッサを含んでいるコントローラシステムと、
   を有しており、
   前記コントローラシステムが、前記供給源モジュールが信号を被検装置に印加し、前記レシーバモジュールが前記被検装置から計測信号を受信するように、前記供給源モジュールと前記レシーバモジュールを制御し、
   前記プロセッサは、前記コンポーネントデータベースからのデータと前記受信した計測信号を使用することにより、前記被検装置の誤差補正済みの計測値を供給することを特徴とするシステム。
7. 前記プロセッサが、前記第２線形コンポーネントの特性を受信し、前記第２線形コンポーネントの特性を前記コンポーネントデータベース内に保存するべくプログラムされており、前記プロセッサが、前記レシーバモジュールのフラットネス特性を判定し、前記レシーバモジュールの前記フラットネス特性と前記第２線形コンポーネントの前記特性を使用することにより、前記第２非線形コンポーネントの特性を判定し、且つ、前記第２非線形コンポーネントの前記判定された特性を前記コンポーネントデータベース内に保存するべく更にプログラムされていることを特徴とする請求項６記載のシステム。
8. 前記第１線形コンポーネントの前記特性が、Ｓパラメータであることを特徴とする請求項６記載のシステム。
9. 前記プロセッサが、前記供給源モジュールの前記第１線形コンポーネントが第３線形コンポーネントと交換される時点を判定するべくプログラムされており、前記プロセッサは、前記コンポーネントデータベースから前記第３線形コンポーネントの特性を取得し、前記第３線形コンポーネントの前記特性と前記第１非線形コンポーネントの前記特性を使用することにより、前記被検装置の誤差補正済みの計測値を供給するべく動作可能であることを特徴とする請求項６記載のシステム。
10. 前記第１非線形コンポーネントが、アップコンバータであることを特徴とする請求項１０記載のシステム。
    

Images