JP2016208088A - 周波数特性補正送信機 - Google Patents
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図1は、この発明の実施の形態1による周波数特性補正送信機を示す構成図である。
図1に示す周波数特性補正送信機は、アナログ回路部1とデジタル回路部2と補正用信号源3とを備える。アナログ回路部1は、デジタル回路部2からの出力信号に対して、利得調整、周波数変換及び位相調整等の処理を行って出力する回路であり、アナログ素子で構成される送信回路101と、帰還回路102と、スイッチ(SW)103とから構成される。デジタル回路部2は、変調波信号源201、周波数特性補正部202、デジタル/アナログ変換器203、アナログ/デジタル変換器204、周波数特性比較部205、演算部206とから構成され、所定の信号を生成して出力する回路である。
実施の形態1に係る周波数特性補正送信機は、帰還回路周波数特性測定モードと、送信回路周波数特性測定モードと、通常運用モードの3つの動作モードを有する。
周波数特性補正部202は、補正をかけずに信号を出力し、本信号はデジタル/アナログ変換器203に入力される。デジタル/アナログ変換器203では、入力されたデジタル信号をアナログ信号に変換して送信回路101に出力する。送信回路101は、入力信号に対し利得調整や周波数変換や位相調整等を施し、第3の端子106より出力する。また、送信回路101からの出力信号は、スイッチ103を通過した後、帰還回路102に入力される。帰還回路102は、入力信号に対しデジタル回路部2で計測可能となるように利得調整や周波数変換や位相調整等を施して出力する。
アナログ/デジタル変換器204は、帰還回路102から出力された信号の電圧振幅波形を計測する。周波数特性比較部205は、アナログ/デジタル変換器204で計測した計測データと、変調波信号源201から入力された信号データとを比較する。その比較結果から、送信回路101と帰還回路102とを通すことでの信号の変化を観測する。演算部206は、本信号変化のデータを保持する。
実施の形態1では、帰還回路102を送信回路101の周波数特性を補正するための送信信号フィードバック用にのみ使用する場合について述べた。実施の形態2では、送信と受信を時分割で行うTDD(Time Division Duplex)送受信機において、送信回路101の周波数特性と帰還回路102の周波数特性とを補正する場合について説明する。
実施の形態2に係る周波数特性補正送信機は、帰還回路周波数特性測定モードと、送信回路周波数特性測定モードと、通常送信運用モードと、通常受信運用モードの4つの動作モードを有する。
一方、送信回路101からの出力信号は、スイッチ108とスイッチ103を通過した後、帰還回路102に入力される。帰還回路102では、入力信号に対しデジタル回路部2で計測可能となるように利得調整や周波数変換や位相調整等を施して出力する。
デジタル回路部2のアナログ/デジタル変換器204は、帰還回路102から出力された信号の電圧振幅波形を計測する。周波数特性比較部205は、アナログ/デジタル変換器204で計測された計測データと、変調波信号源201から入力された信号データとを比較する。その比較結果から、送信回路101と帰還回路102とを通すことでの信号の変化を観測する。演算部206は、本信号変化のデータを保持する。
一方、送信回路101からの出力信号は、スイッチ108とスイッチ103を通過した後、帰還回路102に入力される。帰還回路102は、入力信号に対しデジタル回路部2で計測可能となるように利得調整や周波数変換や位相調整等を施して出力する。デジタル回路部2のアナログ/デジタル変換器204は、帰還回路102から出力された信号の電圧振幅波形を計測する。周波数特性比較部205は、アナログ/デジタル変換器204で計測した計測データと、変調波信号源201から入力された信号データとを比較する。その比較結果から、送信回路101と帰還回路102とを通すことでの信号の変化を観測する。演算部206は、本信号変化のデータを保持する。
演算部206にて、帰還回路周波数特性測定モードで算出した帰還回路102の周波数特性のテーブルを、アナログ/デジタル変換器204で計測した受信信号に適用し除算することで、受信信号経路での周波数特性の影響を除去した受信信号を算出できる。よって、本接続とすることで、帰還回路102を通常の受信運用時の受信回路として共用できる。
実施の形態2では、TDD送受信機において、通常の受信運用時の受信回路と、送信回路周波数特性補正時の帰還回路とで回路を共用する場合について説明した。しかしながら、送信回路101から出力される信号と、受信運用時に受信する信号とでは、電力レベルに大きな差が生じる場合では、回路を共通とすることができない場合がある。そこで、実施の形態3では、送信と受信を時分割で行うTDD送受信機において、通常の受信運用時の受信回路と送信回路周波数特性補正時の帰還回路とで回路が異なる場合に、送信回路の周波数特性と帰還信号経路の周波数特性と受信信号経路の周波数特性とを補正する構成について説明する。
一般的に、受信回路109は、TDD送受信機の受信信号レベルに合わせて、低雑音特性など小信号入力に最適化した回路構成である。一方、帰還回路110は、TDD送受信機の送信信号レベルに合わせて、高飽和特性など大信号入力に最適化した回路構成である。
実施の形態3に係る周波数特性補正送信機は、帰還信号経路周波数特性測定モードと、受信信号経路周波数特性測定モードと、送信回路周波数特性測定モードと、通常送信運用モードと、通常受信運用モードの5つの動作モードを有する。
帰還信号経路周波数特性測定モードでは,スイッチ108はいかなる接続方法を選択してもよい。スイッチ114は、帰還回路110の出力端子と受信帰還回路111の入力端子とを接続する。スイッチ112は、アナログ回路部1bの第4の端子107とスイッチ113とを接続する。スイッチ113は、スイッチ112と帰還回路110の入力端子とを接続する。
デジタル回路部2のアナログ/デジタル変換器204は、受信帰還回路111から出力された信号の電圧振幅波形を計測する。演算部206は、アナログ/デジタル変換器204で計測された計測データを保持する。
帰還回路110及び受信帰還回路111にて、入力信号に対しデジタル回路部2で計測可能となるように利得調整や周波数変換や位相調整等を施して出力する。デジタル回路部2のアナログ/デジタル変換器204は、受信帰還回路111から出力された信号の電圧振幅波形を計測する。演算部206は、本計測データを保持する。
受信信号経路周波数特性測定モードでは、スイッチ108はいかなる接続方法を選択してもよい。スイッチ114は、受信回路109の出力端子と受信帰還回路111の入力端子とを接続する。スイッチ112は、第4の端子107とスイッチ113とを接続する。スイッチ113は、スイッチ112と受信回路109の入力端子とを接続する。
このような状態で、補正用信号源3から、通信等にて受信する変調波信号帯域内の、ある既知の周波数の信号を出力する。本信号は、スイッチ112とスイッチ113とを通過した後、受信回路109に入力され、スイッチ114を通過し、受信帰還回路111に入力される。受信回路109及び受信帰還回路111にて、入力信号に対しデジタル回路部2で計測可能となるように利得調整や周波数変換や位相調整等を施して出力する。
デジタル回路部2のアナログ/デジタル変換器204は、受信帰還回路111から出力された信号の電圧振幅波形を計測する。演算部206は、アナログ/デジタル変換器204で計測した計測データを保持する。
デジタル回路部2のアナログ/デジタル変換器204は、受信帰還回路111から出力された信号の電圧振幅波形を計測する。演算部206は、本計測データを保持する。
送信回路周波数特性測定モードでは、スイッチ108は送信回路101の出力端子とスイッチ112とを接続する。スイッチ114は帰還回路110の出力端子と受信帰還回路111の入力端子とを接続する。スイッチ112はスイッチ108とスイッチ113とを接続する。スイッチ113は、スイッチ112と帰還回路110の入力端子とを接続する。
一方、送信回路101の出力信号は、スイッチ108とスイッチ112とスイッチ113とを通過した後、帰還回路110に入力され、さらにスイッチ114を通過し、受信帰還回路111に入力される。帰還回路110及び受信帰還回路111にて、入力信号に対しデジタル回路部2で計測可能となるように利得調整や周波数変換や位相調整等を施して出力する。
デジタル回路部2のアナログ/デジタル変換器204は、受信帰還回路111から出力された信号の電圧振幅波形を計測する。周波数特性比較部205は、アナログ/デジタル変換器204で計測した計測データと、変調波信号源201から入力された信号データとを比較する。その比較結果から、送信回路101と帰還信号経路とを通すことでの信号の変化を観測する。演算部206は、本計測データを保持する。
一方、送信回路101の出力信号は、スイッチ108とスイッチ112とスイッチ113とを通過した後、帰還回路110に入力され、さらにスイッチ114を通過し、受信帰還回路111に入力される。帰還回路110及び受信帰還回路111にて、入力信号に対しデジタル回路部2で計測可能となるように利得調整や周波数変換や位相調整等を施して出力する。
デジタル回路部2のアナログ/デジタル変換器204では、受信帰還回路111から出力された信号の電圧振幅波形を計測する。周波数特性比較部205は、アナログ/デジタル変換器204で計測した計測データと、変調波信号源201から入力された信号データとを比較する。その比較結果から、送信回路101と帰還信号経路とを通すことでの信号の変化を観測する。演算部206は、その観測結果データを保持する。
通常送信運用モードでは、スイッチ108は送信回路101の出力端子とアナログ回路部1bの第3の端子106とを接続する。この通常送信運用モードでは、スイッチ112、スイッチ113及びスイッチ114のいずれもいかなる接続方法を選択してもよい。このような接続状態で、変調波信号源201より実際に通信等に用いる変調波信号を出力し、周波数特性補正部202にて、送信回路周波数特性測定モードで得た送信回路101の周波数特性のテーブルを演算部206から取り込み、その逆特性を入力信号に付加して出力する。周波数特性補正部202の出力信号は、デジタル/アナログ変換器203を介して第1の端子207から出力され、この信号がアナログ回路部1bの第1の端子104を介して送信回路101に入力される。送信回路101では、所定の周波数特性が付加された後、アナログ回路部1bの第3の端子106から出力される。このとき、予め送信回路101の周波数特性の逆特性を信号に付加していることから、送信回路101の出力端での出力信号の周波数特性は平坦となる。
デジタル回路部2のアナログ/デジタル変換器204は、帰還回路110から出力された信号の電圧振幅波形を計測する。演算部206は、アナログ/デジタル変換器204で計測した計測データを保持する。演算部206にて、受信信号経路周波数特性測定モードで算出した受信信号経路の周波数特性のテーブルを、アナログ/デジタル変換器204で計測した受信信号に適用し除算することで、受信信号経路での周波数特性の影響を除去した受信信号を算出することができる。
実施の形態1〜実施の形態3では、1つのデジタル回路部2に対してアナログ回路部1,1a,1bが1つで構成される周波数特性補正送信機について説明した。これに対し、実施の形態4〜実施の形態6では、フェーズドアレーアンテナ装置のように、1つのデジタル回路部に対してアナログ回路部が複数並列に接続されており、分配回路にてデジタル回路部の出力信号を複数のアナログ回路部に分配すると共に、合成回路にて複数のアナログ回路部の出力信号を合成してデジタル回路に入力する構成をもつ周波数特性補正送信機について説明する。
アナログ回路部10aの第1の端子104に入力された信号は、アナログ回路部10a内で利得調整や周波数変換や位相調整等を施された後、アナログ回路部10aの第3の端子106から出力される。また、アナログ回路部10bの第1の端子104に入力された信号は、アナログ回路部10b内で利得調整や周波数変換や位相調整等を施された後、アナログ回路部10bの第3の端子106から出力される。補正用信号源3が出力する信号は、アナログ回路部10a及びアナログ回路部10bのそれぞれの第4の端子107に入力される。アナログ回路部10a及びアナログ回路部10bのそれぞれの第2の端子105から出力される信号は、合成回路6にて合成された後、デジタル回路部2の第2の端子208に入力される。
実施の形態4では、複数のアナログ回路部10a,10bの周波数特性が同一の場合について説明した。しかしながら、製造ばらつきなどの個体差により、複数のアナログ回路部間の周波数特性が異なる場合がある。このとき、各アナログ回路部の周波数特性を個別に算出する必要があり、実施の形態5は、このような複数のアナログ回路部の周波数特性を個別に算出するようにした周波数特性補正送信機である。
デジタル回路部2の第1の端子207から出力される信号は分配回路5に入力され、分配回路5からは、それぞれアナログ回路部11a及びアナログ回路部11bの第1の端子104に出力される。それぞれのアナログ回路部11a,11bに入力された信号は、アナログ回路部11a,11b内で利得調整や周波数変換や位相調整等を施された後、それぞれの第3の端子106から出力される。補正用信号源3が出力する信号は、それぞれのアナログ回路部11a,11bの第4の端子107に入力される。それぞれのアナログ回路部11a,11bの第2の端子105から出力される信号は、それぞれスイッチ7及びスイッチ8を介して合成回路6に入力される。
実施の形態4及び実施の形態5では、2つのアナログ回路部における利得調整量が同一の場合について説明した。しかしながら、フェーズドアレーアンテナ装置においては、各アナログ回路部間で利得調整設定に差を設ける場合がある。このとき、周波数特性補正のために補正用信号源3から入力する信号の電力レベルにも差を与える必要があり、実施の形態6はこのような例を示すものである。
デジタル回路部2の第1の端子207から出力された信号は分配回路5に入力され、2分配された後、それぞれアナログ回路部11a,11bの第1の端子104に入力される。アナログ回路部11a,11bに入力された信号は、アナログ回路部11a,11b内で利得調整や周波数変換や位相調整等を施された後、アナログ回路部11a,11bの第3の端子106から出力される。一方、アナログ回路部11a,11bの第2の端子105から出力された信号は、それぞれスイッチ7及びスイッチ8を介して合成回路6に入力される。合成回路6ではアナログ回路部11a,11bからの出力信号を合成してデジタル回路部2の第2の端子208に出力する。
Claims (8)
- 入力される信号を周波数特性補正送信機の送信信号として出力する送信回路と、
前記送信回路の分岐出力を入力する帰還回路と、
設定された帯域内の信号を発生する変調波信号源と、
前記変調波信号源の変調波の帯域内の信号を発生する補正用信号源と、
帰還回路周波数特性測定モードとして、前記補正用信号源から送出された複数の周波数の信号を前記帰還回路を介して受信することで、当該帰還回路の周波数特性を求めると共に、送信回路周波数特性測定モードとして、前記変調波信号源から送出された複数の周波数の信号を前記送信回路と前記帰還回路とを介して受信することにより、当該送信回路と前記帰還回路を含めた周波数特性を求め、これら帰還回路周波数特性測定モードと送信回路周波数特性測定モードの周波数特性の差を求めることにより前記送信回路の周波数特性を求める周波数特性算出部と、
前記変調波信号源から送出された信号を前記送信回路を介して出力する通常モードの場合、前記周波数特性算出部で求めた前記送信回路の周波数特性を補正する周波数特性補正部とを備えたことを特徴とする周波数特性補正送信機。 - 前記補正用信号源と前記帰還回路の入力端との信号供給路に設けられ、当該信号供給路からの前記補正用信号源の出力信号か、前記送信回路の出力信号か、周波数特性補正送信機の送信信号を出力する送信機出力端からの信号かのいずれかを選択して前記帰還回路に供給する第1のスイッチと、
前記送信回路の出力端と前記送信機出力端との送信経路に設けられ、前記送信回路の出力端と前記第1のスイッチとの接続または前記送信機出力端と前記第1のスイッチとの接続または前記送信回路の出力端と前記送信機出力端との接続のいずれかを選択する第2のスイッチとを備えたことを特徴とする請求項1記載の周波数特性補正送信機。 - 入力される信号を周波数特性補正送信機の送信信号として出力する送信回路と、
前記送信回路の分岐出力を入力する帰還信号経路と、
周波数特性補正送信機の送信信号を出力する送信機出力端からの信号を受信する受信信号経路と、
設定された帯域内の信号を発生する変調波信号源と、
前記変調波信号源の変調波の帯域内の信号を発生する補正用信号源と、
前記帰還信号経路と前記受信信号経路とを切り替える切替部と、
帰還信号経路周波数特性測定モードとして、前記補正用信号源から送出された複数の周波数の信号を前記帰還信号経路を介して受信することで、当該帰還信号経路の周波数特性を求めると共に、送信回路周波数特性測定モードとして、前記変調波信号源から送出された複数の周波数の信号を前記送信回路と前記帰還信号経路とを介して受信することにより、当該送信回路と前記帰還信号経路を含めた周波数特性を求め、これら帰還信号経路周波数特性測定モードと送信回路周波数特性測定モードの周波数特性の差を求めることにより前記送信回路の周波数特性を求め、かつ、受信信号経路周波数特性測定モードとして、前記補正用信号源から送出された複数の周波数の信号を前記受信信号経路を介して受信することで、当該受信信号経路の周波数特性を求める周波数特性算出部と、
前記変調波信号源から送出された信号を前記送信回路を介して出力する通常モードの場合、前記周波数特性算出部で求めた前記送信回路の周波数特性を補正する周波数特性補正部と、
前記送信機出力端からの受信信号を前記受信信号経路を介して受信する通常受信モードの場合、前記周波数特性算出部で求めた前記受信信号経路の周波数特性を補正する受信経路周波数特性補正部とを備えたことを特徴とする周波数特性補正送信機。 - 前記送信回路と前記帰還回路とを備えた回路をアナログ回路部とし、前記変調波信号源と周波数特性算出部と周波数特性補正部とを備えた回路をデジタル回路部とした場合、
前記アナログ回路部を複数備え、
かつ、
前記デジタル回路部の出力を前記複数のアナログ回路部に分配する分配回路と、
前記複数のアナログ回路部の複数の出力を合成して前記デジタル回路部に出力する合成回路とを備えたことを特徴とする請求項1または請求項2記載の周波数特性補正送信機。 - 前記送信回路と前記帰還信号経路と前記受信信号経路とを備えた回路をアナログ回路部とし、前記変調波信号源と周波数特性算出部と周波数特性補正部と受信経路周波数特性補正部とを備えた回路をデジタル回路部とした場合、
前記アナログ回路部を複数備え、
かつ、
前記デジタル回路部の出力を前記複数のアナログ回路部に分配する分配回路と、
前記複数のアナログ回路部の複数の出力を合成して前記デジタル回路部に出力する合成回路とを備えたことを特徴とする請求項3記載の周波数特性補正送信機。 - 入力される信号を周波数特性補正送信機の送信信号として出力する送信回路と、当該送信回路の分岐出力を入力する帰還回路とをそれぞれ備えた複数のアナログ回路部と、
補正用信号源と、
設定された帯域内の信号を発生する変調波信号源と、帰還回路周波数特性測定モードとして、前記補正用信号源から送出された複数の周波数の信号を前記帰還回路を介して受信することで、当該帰還回路の周波数特性を求めると共に、送信回路周波数特性測定モードとして、前記変調波信号源から送出された複数の周波数の信号を前記送信回路と前記帰還回路とを介して受信することにより、当該送信回路と前記帰還回路を含めた周波数特性を求め、これら帰還回路周波数特性測定モードと送信回路周波数特性測定モードの周波数特性の差を求めることにより前記送信回路の周波数特性を求める周波数特性算出部とを備えたデジタル回路部と、
前記デジタル回路部の出力を前記複数のアナログ回路部に分配する分配回路と、
前記複数のアナログ回路部の複数の出力を合成して前記デジタル回路部に出力する合成回路と、
前記複数のアナログ回路部の出力と前記合成回路の入力との間にそれぞれのアナログ回路部に対応して複数設けられ、それぞれが対応するアナログ回路部と前記合成回路との経路を接続または遮断するアナログ回路部切替スイッチとを備え、
前記補正用信号源は、前記変調波信号源の変調波の帯域内の信号を発生することを特徴とする周波数特性補正送信機。 - 入力される信号を周波数特性補正送信機の送信信号として出力する送信回路と、当該送信回路の分岐出力を入力する帰還信号経路と、周波数特性補正送信機の送信信号を出力する送信機出力端からの信号を受信する受信信号経路とをそれぞれ備えた複数のアナログ回路部と、
補正用信号源と、
設定された帯域内の信号を発生する変調波信号源と、前記帰還信号経路と前記受信信号経路とを切り替える切替部と、帰還信号経路周波数特性測定モードとして、前記補正用信号源から送出された複数の周波数の信号を前記帰還信号経路を介して受信することで、当該帰還信号経路の周波数特性を求めると共に、送信回路周波数特性測定モードとして、前記変調波信号源から送出された複数の周波数の信号を前記送信回路と前記帰還信号経路とを介して受信することにより、当該送信回路と前記帰還信号経路を含めた周波数特性を求め、これら帰還信号経路周波数特性測定モードと送信回路周波数特性測定モードの周波数特性の差を求めることにより前記送信回路の周波数特性を求め、かつ、受信信号経路周波数特性測定モードとして、前記補正用信号源から送出された複数の周波数の信号を前記受信信号経路を介して受信することで、当該受信信号経路の周波数特性を求める周波数特性算出部とを備えたデジタル回路部と、
前記デジタル回路部の出力を前記複数のアナログ回路部に分配する分配回路と、
前記複数のアナログ回路部の複数の出力を合成して前記デジタル回路部に出力する合成回路と、
前記複数のアナログ回路部の出力と前記合成回路の入力との間にそれぞれのアナログ回路部に対応して複数設けられ、それぞれが対応するアナログ回路部と前記合成回路との経路を接続または遮断するアナログ回路部切替スイッチとを備え、
前記補正用信号源は、前記変調波信号源の変調波の帯域内の信号を発生することを特徴とする周波数特性補正送信機。 - 前記補正用信号源から前記複数のアナログ回路部への信号供給路に、当該複数のアナログ回路部に対応して複数設けられ、それぞれのアナログ回路部に入力される前記補正用信号源の電力レベルを調整する利得調整回路を設けたことを特徴とする請求項6または請求項7記載の周波数特性補正送信機。
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