JP2016033487A - ミリ波帯スペクトラム解析装置およびそれに用いるミリ波帯フィルタの制御情報補正方法 - Google Patents
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Abstract
Description
スペクトラムの解析対象となる被測定信号を入力させる入力端子(10a)と、
ミリ波帯の第1の周波数帯の電磁波をTE10モードで一端から他端に伝搬させる導波管によって形成される導波路(22、30a、30b)と、該導波路の内部を塞ぐ状態で互いに間隔を開けて対向配置され、前記第1の周波数帯の電磁波の一部を透過させ、一部を反射させる特性をもつ平面型の一対の電波ハーフミラー(40A、40B)と、指定された間隔制御値に基づいて前記一対の電波ハーフミラーの間隔を可変し、該一対の電波ハーフミラーの間に形成される共振器の共振周波数を前記第1の周波数帯の範囲で変化させる間隔可変手段(50)とを有し、前記被測定信号を入力信号として前記導波路の一端に受け、該入力信号から前記共振周波数を通過中心周波数とする帯域の信号成分を抽出して他端側から出力するミリ波帯フィルタ(20)と、
前記ミリ波帯フィルタの出力信号を、周波数固定の第1のローカル信号のミキシングにより前記第1の周波数帯より低い第2の周波数帯に変換する周波数変換部(100)と、
前記周波数変換部によって前記第2の周波数帯に変換された信号の各周波数成分を、周波数掃引可能な第2のローカル信号を用いて所定の中間周波数帯に変換して、前記各周波数成分のレベルを検出するスペクトラム検出部(110)と、
前記ミリ波帯フィルタの前記通過中心周波数と前記間隔可変手段に指定する前記間隔制御値とを関連付ける情報をフィルタ制御情報として記憶しているフィルタ制御情報記憶手段(125)と、
前記第1の周波数帯のうちの所望の観測周波数範囲と周波数分解能が指定されたとき、前記フィルタ制御情報記憶手段に記憶されているフィルタ制御情報にしたがって、前記ミリ波帯フィルタの前記間隔可変手段に指定する前記間隔制御値を変化させて、前記観測周波数範囲をカバーするように前記ミリ波帯フィルタの通過中心周波数をその通過帯域幅以下の所定ステップで変化させるとともに、前記スペクトラム検出部の前記第2のローカル信号の周波数を前記所定ステップより狭い間隔で掃引制御して、前記観測周波数範囲の信号のスペクトラム波形を前記周波数分解能で検出させる制御部(120)とを備えたミリ波帯スペクトラム解析装置であって、
前記ミリ波帯フィルタの通過中心周波数が前記所定ステップで変化することによって切り換わる二つの隣り合う通過帯域にまたがるスペクトラムを有する境界信号を発生する境界信号発生手段(201)と、
所定タイミングに前記境界信号を前記ミリ波帯フィルタに入力させる境界信号入力手段(202)と、
前記境界信号が前記ミリ波帯フィルタに入力されている状態で、前記境界信号のスペクトラムを観測するために必要な観測周波数範囲を前記制御部に指定して前記境界信号のスペクトラムを検出させる境界信号観測指示手段(203)と、
前記境界信号について得られたスペクトラムの前記二つの通過帯域の境界部に生じるレベル差に基づいて、所望の通過中心周波数に対応する間隔制御値を前記ミリ波帯フィルタに指定したときに前記所望の通過中心周波数と実際の通過中心周波数との間に生ずる周波数ずれの有無を検出する周波数ずれ検出手段(204)と、
前記周波数ずれ検出手段によって検出される周波数ずれが小さくなる方向に、前記フィルタ制御情報記憶手段のフィルタ制御情報を補正するフィルタ制御情報補正手段(205)とを設けたことを特徴としている。
前記境界信号発生手段は、前記フィルタ制御情報記憶手段に記憶されているフィルタ制御情報に対して前記ミリ波帯フィルタの通過中心周波数と間隔制御値との関係が正しく対応していると仮定した条件の下で、前記所定ステップで切り換わる二つの通過帯域の周波数特性が交わる周波数を基準境界周波数とし、該基準境界周波数を含むスペクトラムを有する境界信号を出力し、
前記周波数ずれ検出手段は、前記境界信号のスペクトラムのうち、前記ミリ波帯フィルタの通過帯域が切り換わる直前の前記基準境界周波数のレベルと、通過帯域が切り換わった直後の前記基準境界周波数のレベルとの差を求めることで、前記周波数ずれの有無を検出していることを特徴としている。
前記境界信号入力手段による前記境界信号の入力および前記境界信号観測指定手段による観測周波数範囲の指定を、装置起動時に行なうことを特徴とする。
前記ミリ波帯フィルタが、第1導波管(21)と、該第1導波管の一端側を僅かに隙間のある状態で受け入れる第2導波管(30)とを含み、前記第1導波管の一端側に前記一対の電波ハーフミラーの一方が配置され、前記第2導波管の導波路内に前記一対の電波ハーフミラーの他方が配置され、前記間隔可変手段が前記第1導波管に対して前記第2導波管を導波路の長さ方向に沿って相対的に移動させる構造を有し、
さらに、前記第2導波管は、所定厚さの板状部に前記第1導波管の一端側を受け入れる口径の第1導波路を形成する角穴が厚さ方向に貫通形成された第1導波路形成体(31)と、所定厚さの板状部に前記第1導波路より小口径の第2導波路を形成する角穴が厚さ方向に貫通形成された第2導波路形成体(32)とで構成され、前記第1導波路形成体と前記第2導波路形成体の板状部を、それぞれの角穴同士が同心に連続するように重ね合わせた状態で連結、分離可能に形成し、前記電波ハーフミラーが前記第1導波路と前記第2導波路の境界部に設けられていることを特徴とする。
スペクトラムの解析対象となる被測定信号を入力させる入力端子(10a)と、
ミリ波帯の第1の周波数帯の電磁波をTE10モードで一端から他端に伝搬させる導波管によって形成される導波路(22、30a、30b)と、該導波路の内部を塞ぐ状態で互いに間隔を開けて対向配置され、前記第1の周波数帯の電磁波の一部を透過させ、一部を反射させる特性をもつ平面型の一対の電波ハーフミラー(40A、40B)と、指定された間隔制御値に基づいて前記一対の電波ハーフミラーの間隔を可変し、該一対の電波ハーフミラーの間に形成される共振器の共振周波数を前記第1の周波数帯の範囲で変化させる間隔可変手段(50)とを有し、前記被測定信号を入力信号として前記導波路の一端に受け、該入力信号から前記共振周波数を通過中心周波数とする帯域の信号成分を抽出して他端側から出力するミリ波帯フィルタ(20)と、
前記ミリ波帯フィルタの出力信号を、周波数固定の第1のローカル信号のミキシングにより前記第1の周波数帯より低い第2の周波数帯に変換する周波数変換部(100)と、
前記周波数変換部によって前記第2の周波数帯に変換された信号の各周波数成分を、周波数掃引可能な第2のローカル信号を用いて所定の中間周波数帯に変換して、前記各周波数成分のレベルを検出するスペクトラム検出部(110)と、
前記ミリ波帯フィルタの前記通過中心周波数と前記間隔可変手段に指定する前記間隔制御値とを関連付ける情報をフィルタ制御情報として記憶しているフィルタ制御情報記憶手段(125)と、
前記第1の周波数帯のうちの所望の観測周波数範囲と周波数分解能が指定されたとき、前記フィルタ制御情報記憶手段に記憶されているフィルタ制御情報にしたがって、前記ミリ波帯フィルタの前記間隔可変手段に指定する前記間隔制御値を変化させて、前記観測周波数範囲をカバーするように前記ミリ波帯フィルタの通過中心周波数をその通過帯域幅以下の所定ステップで変化させるとともに、前記スペクトラム検出部の前記第2のローカル信号の周波数を前記所定ステップより狭い間隔で掃引制御して、前記観測周波数範囲の信号のスペクトラム波形を前記周波数分解能で検出させる制御部(120)とを備えたミリ波帯スペクトラム解析装置の前記ミリ波帯フィルタの制御情報補正方法であって、
前記ミリ波帯フィルタの通過中心周波数が前記所定ステップで変化することによって切り換わる二つの隣り合う通過帯域にまたがるスペクトラムを有する境界信号を発生して前記ミリ波帯フィルタに入力させる段階と、
前記境界信号が前記ミリ波帯フィルタに入力されている状態で、前記境界信号のスペクトラムを観測するために必要な観測周波数範囲を前記制御部に指定して前記境界信号のスペクトラムを検出させる段階と、
前記境界信号について得られたスペクトラムの前記二つの通過帯域の境界部に生じるレベル差に基づいて、所望の通過中心周波数に対応する間隔制御値を前記ミリ波帯フィルタに指定したときに前記所望の通過中心周波数と実際の通過中心周波数との間に生ずる周波数ずれの有無を検出する段階と、
前記検出した周波数ずれが小さくなる方向に、前記フィルタ制御情報記憶手段のフィルタ制御情報を補正する段階とを含んでいることを特徴としている。
前記境界信号の前記ミリ波帯フィルタへの入力および前記境界信号のスペクトラムを観測するために必要な観測周波数範囲の指定を装置起動時に行なうことを特徴とする。
図1は、本発明を適用したミリ波帯スペクトラム解析装置10の構成を示している。
3×108/(3×10−3)=1011Hz=100GHz
となる。
を9.0GHzから9.2GHzまで1MHzステップで200MHz分掃引させて、ミリ波帯フィルタ20を通過した200MHz幅の信号のスペクトラムを取得した後に、ミリ波帯フィルタ20の通過中心周波数Fcを200MHzだけ高く可変させるという処理を150回繰り返すことで、110GHz〜140GHzの全範囲のスペクトラムを取得させる。
図5の(a)は、ミリ波帯フィルタ20の実際の通過中心周波数と間隔制御値の対応関係にずれがない理想的な状態において、通過中心周波数がfc(n) となるように間隔制御値を設定したときの周波数特性G(n) と、通過中心周波数がfc(n+1) となるように間隔制御値を設定したときの周波数特性G(n+1) を表している。
Claims (6)
- スペクトラムの解析対象となる被測定信号を入力させる入力端子(10a)と、
ミリ波帯の第1の周波数帯の電磁波をTE10モードで一端から他端に伝搬させる導波管によって形成される導波路(22、30a、30b)と、該導波路の内部を塞ぐ状態で互いに間隔を開けて対向配置され、前記第1の周波数帯の電磁波の一部を透過させ、一部を反射させる特性をもつ平面型の一対の電波ハーフミラー(40A、40B)と、指定された間隔制御値に基づいて前記一対の電波ハーフミラーの間隔を可変し、該一対の電波ハーフミラーの間に形成される共振器の共振周波数を前記第1の周波数帯の範囲で変化させる間隔可変手段(50)とを有し、前記被測定信号を入力信号として前記導波路の一端に受け、該入力信号から前記共振周波数を通過中心周波数とする帯域の信号成分を抽出して他端側から出力するミリ波帯フィルタ(20)と、
前記ミリ波帯フィルタの出力信号を、周波数固定の第1のローカル信号のミキシングにより前記第1の周波数帯より低い第2の周波数帯に変換する周波数変換部(100)と、
前記周波数変換部によって前記第2の周波数帯に変換された信号の各周波数成分を、周波数掃引可能な第2のローカル信号を用いて所定の中間周波数帯に変換して、前記各周波数成分のレベルを検出するスペクトラム検出部(110)と、
前記ミリ波帯フィルタの前記通過中心周波数と前記間隔可変手段に指定する前記間隔制御値とを関連付ける情報をフィルタ制御情報として記憶しているフィルタ制御情報記憶手段(125)と、
前記第1の周波数帯のうちの所望の観測周波数範囲と周波数分解能が指定されたとき、前記フィルタ制御情報記憶手段に記憶されているフィルタ制御情報にしたがって、前記ミリ波帯フィルタの前記間隔可変手段に指定する前記間隔制御値を変化させて、前記観測周波数範囲をカバーするように前記ミリ波帯フィルタの通過中心周波数をその通過帯域幅以下の所定ステップで変化させるとともに、前記スペクトラム検出部の前記第2のローカル信号の周波数を前記所定ステップより狭い間隔で掃引制御して、前記観測周波数範囲の信号のスペクトラム波形を前記周波数分解能で検出させる制御部(120)とを備えたミリ波帯スペクトラム解析装置であって、
前記ミリ波帯フィルタの通過中心周波数が前記所定ステップで変化することによって切り換わる二つの隣り合う通過帯域にまたがるスペクトラムを有する境界信号を発生する境界信号発生手段(201)と、
所定タイミングに前記境界信号を前記ミリ波帯フィルタに入力させる境界信号入力手段(202)と、
前記境界信号が前記ミリ波帯フィルタに入力されている状態で、前記境界信号のスペクトラムを観測するために必要な観測周波数範囲を前記制御部に指定して前記境界信号のスペクトラムを検出させる境界信号観測指示手段(203)と、
前記境界信号について得られたスペクトラムの前記二つの通過帯域の境界部に生じるレベル差に基づいて、所望の通過中心周波数に対応する間隔制御値を前記ミリ波帯フィルタに指定したときに前記所望の通過中心周波数と実際の通過中心周波数との間に生ずる周波数ずれの有無を検出する周波数ずれ検出手段(204)と、
前記周波数ずれ検出手段によって検出される周波数ずれが小さくなる方向に、前記フィルタ制御情報記憶手段のフィルタ制御情報を補正するフィルタ制御情報補正手段(205)とを設けたことを特徴するミリ波帯スペクトラム解析装置。 - 前記境界信号発生手段は、前記フィルタ制御情報記憶手段に記憶されているフィルタ制御情報に対して前記ミリ波帯フィルタの通過中心周波数と間隔制御値との関係が正しく対応していると仮定した条件の下で、前記所定ステップで切り換わる二つの通過帯域の周波数特性が交わる周波数を基準境界周波数とし、該基準境界周波数を含むスペクトラムを有する境界信号を出力し、
前記周波数ずれ検出手段は、前記境界信号のスペクトラムのうち、前記ミリ波帯フィルタの通過帯域が切り換わる直前の前記基準境界周波数のレベルと、通過帯域が切り換わった直後の前記基準境界周波数のレベルとの差を求めることで、前記周波数ずれの有無を検出していることを特徴とする請求項1記載のミリ波帯スペクトラム解析装置。 - 前記境界信号入力手段による前記境界信号の入力および前記境界信号観測指定手段による観測周波数範囲の指定を、装置起動時に行なうことを特徴とする請求項1または請求項2記載のミリ波帯スペクトラム解析装置。
- 前記ミリ波帯フィルタが、第1導波管(21)と、該第1導波管の一端側を僅かに隙間のある状態で受け入れる第2導波管(30)とを含み、前記第1導波管の一端側に前記一対の電波ハーフミラーの一方が配置され、前記第2導波管の導波路内に前記一対の電波ハーフミラーの他方が配置され、前記間隔可変手段が前記第1導波管に対して前記第2導波管を導波路の長さ方向に沿って相対的に移動させる構造を有し、
さらに、前記第2導波管は、所定厚さの板状部に前記第1導波管の一端側を受け入れる口径の第1導波路を形成する角穴が厚さ方向に貫通形成された第1導波路形成体(31)と、所定厚さの板状部に前記第1導波路より小口径の第2導波路を形成する角穴が厚さ方向に貫通形成された第2導波路形成体(32)とで構成され、前記第1導波路形成体と前記第2導波路形成体の板状部を、それぞれの角穴同士が同心に連続するように重ね合わせた状態で連結、分離可能に形成し、前記電波ハーフミラーが前記第1導波路と前記第2導波路の境界部に設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のミリ波帯スペクトラム解析装置。 - スペクトラムの解析対象となる被測定信号を入力させる入力端子(10a)と、
ミリ波帯の第1の周波数帯の電磁波をTE10モードで一端から他端に伝搬させる導波管によって形成される導波路(22、30a、30b)と、該導波路の内部を塞ぐ状態で互いに間隔を開けて対向配置され、前記第1の周波数帯の電磁波の一部を透過させ、一部を反射させる特性をもつ平面型の一対の電波ハーフミラー(40A、40B)と、指定された間隔制御値に基づいて前記一対の電波ハーフミラーの間隔を可変し、該一対の電波ハーフミラーの間に形成される共振器の共振周波数を前記第1の周波数帯の範囲で変化させる間隔可変手段(50)とを有し、前記被測定信号を入力信号として前記導波路の一端に受け、該入力信号から前記共振周波数を通過中心周波数とする帯域の信号成分を抽出して他端側から出力するミリ波帯フィルタ(20)と、
前記ミリ波帯フィルタの出力信号を、周波数固定の第1のローカル信号のミキシングにより前記第1の周波数帯より低い第2の周波数帯に変換する周波数変換部(100)と、
前記周波数変換部によって前記第2の周波数帯に変換された信号の各周波数成分を、周波数掃引可能な第2のローカル信号を用いて所定の中間周波数帯に変換して、前記各周波数成分のレベルを検出するスペクトラム検出部(110)と、
前記ミリ波帯フィルタの前記通過中心周波数と前記間隔可変手段に指定する前記間隔制御値とを関連付ける情報をフィルタ制御情報として記憶しているフィルタ制御情報記憶手段(125)と、
前記第1の周波数帯のうちの所望の観測周波数範囲と周波数分解能が指定されたとき、前記フィルタ制御情報記憶手段に記憶されているフィルタ制御情報にしたがって、前記ミリ波帯フィルタの前記間隔可変手段に指定する前記間隔制御値を変化させて、前記観測周波数範囲をカバーするように前記ミリ波帯フィルタの通過中心周波数をその通過帯域幅以下の所定ステップで変化させるとともに、前記スペクトラム検出部の前記第2のローカル信号の周波数を前記所定ステップより狭い間隔で掃引制御して、前記観測周波数範囲の信号のスペクトラム波形を前記周波数分解能で検出させる制御部(120)とを備えたミリ波帯スペクトラム解析装置の前記ミリ波帯フィルタの制御情報補正方法であって、
前記ミリ波帯フィルタの通過中心周波数が前記所定ステップで変化することによって切り換わる二つの隣り合う通過帯域にまたがるスペクトラムを有する境界信号を発生して前記ミリ波帯フィルタに入力させる段階と、
前記境界信号が前記ミリ波帯フィルタに入力されている状態で、前記境界信号のスペクトラムを観測するために必要な観測周波数範囲を前記制御部に指定して前記境界信号のスペクトラムを検出させる段階と、
前記境界信号について得られたスペクトラムの前記二つの通過帯域の境界部に生じるレベル差に基づいて、所望の通過中心周波数に対応する間隔制御値を前記ミリ波帯フィルタに指定したときに前記所望の通過中心周波数と実際の通過中心周波数との間に生ずる周波数ずれの有無を検出する段階と、
前記検出した周波数ずれが小さくなる方向に、前記フィルタ制御情報記憶手段のフィルタ制御情報を補正する段階とを含んでいることを特徴とするミリ波帯スペクトラム解析装置に用いるミリ波帯フィルタの制御情報補正方法。 - 前記境界信号の前記ミリ波帯フィルタへの入力および前記境界信号のスペクトラムを観測するために必要な観測周波数範囲の指定を装置起動時に行なうことを特徴とする請求項5記載のミリ波帯スペクトラム解析装置に用いるミリ波帯フィルタの制御情報補正方法。
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