JP2018078403A - 信号生成器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係る信号生成器100は、入力信号に基づいてn(≧1)組のデジタル信号を生成するデジタル信号生成部と、n組のデジタル信号をアナログ信号に夫々変換するn個のDAC11と、2〜n番目のDACによって変換されたアナログ信号とローカル信号とを乗算して得られたアナログ信号を出力する(n−1)個のミキサ12と、1番目のDACによって変換されたアナログ信号と、各ミキサから出力された(n−1)個のアナログ信号とを合成して出力する合成器13とを備え、デジタル信号生成部は、所望信号をn個の周波数帯域に分割したときに、m(1≦m≦(n−1))番目の周波数帯域の信号成分と、(m+1)番目のミキサから出力されるアナログ信号に含まれるイメージ信号の逆の位相を有する信号成分とを含むデジタル信号を、m番目のデジタル信号として生成することを特徴とする。
【選択図】図1
Description
図39に示すように、非特許文献1に開示された従来の周波数帯域合成技術では、ミキサ52_2〜52_nでRF信号をアップコンバートしたときに発生する、伝送する必要のない片側の側帯波(以下、「イメージ信号」と称する。)やその他の伝送する必要のない信号(以下、「不要信号」と言う。)をフィルタ回路56_2〜56_nによって除去している。
図1は、本発明の実施の形態1に係る信号生成器の構成を示す図である。
同図に示される信号生成器100は、送信対象のデータ(デジタル信号)から所望信号(アナログ信号)を生成する装置である。信号生成器100は、例えば、光通信システムの光送信器において、送信対象のデータから広帯域のベースバンド信号を生成するベースバンド信号生成器として適用することができる。
なお、本実施の形態では、説明を簡略化するため、回路の帯域幅内の周波数特性は平坦であると仮定する。
図1に示されるように、信号生成器100は、デジタル信号生成部10と、n(nは1以上の整数)個のデジタル・アナログコンバータ(DAC)11_1〜11_nと、(n−1)個のミキサ12_2〜12_nと、合成器13と、ローカル信号生成部14_2〜14_nとを備えている。
ここで、入力信号Dinには、送信対象のデータの他に、通信に関する制御情報等も含まれる。
なお、デジタル信号生成部10の詳細については後述する。
ここで、Sn*は、入力したアナログ信号Sn(f)をアップコンバートしたときのイメージ信号を表している。
図3に示すように、増幅器型合成器は、入力チャネル毎に対応した増幅回路(AMP)15_1〜15_nを有する。例えば、合成器13として増幅型合成器を用いた場合、増幅回路15_1はDAC11_1から出力されたアナログ信号S1(f)を入力し、増幅回路15_2はミキサ12_2から出力された信号Smix_2(f)を入力し、増幅回路15_nはミキサ12_nから出力された信号Smix_n(f)を入力する。増幅回路15_1〜15_nの夫々の出力端子は共通に接続され、合成器13の出力端子となる。
デジタル信号生成部10は、合成器13によって信号を合成したときに、各ミキサ12_2〜12_nから出力されるイメージ信号等を含む不要信号がキャンセルされるように、予め、複数の帯域に分割した送信対象のデータに上記不要信号をキャンセルするためのキャンセル信号成分を付加して、n組のデジタル信号SD_1〜SD_nを生成する。
図6に示すように、デジタル信号生成部10は、離散フーリエ変換部(DFT)20と、キャンセルフラット信号生成部21と、離散逆フーリエ変換部(IDFT)22_1〜22_nとから構成されている。例えば、デジタル信号生成部10は、DSP(digital signal processor)によって構成されており、DSPによるプログラム処理により、上述した離散フーリエ変換部20と、キャンセルフラット信号生成部21と、離散逆フーリエ変換部22_1〜22_n等の機能部が実現される。
キャンセルフラット信号生成部21は、n個の周波数帯域のうち、m(mは1≦m≦(n−1)を満たす整数)番目の周波数帯域に対応するデジタル信号をアナログ信号に変換するm番目のDAC11_mに入力するデジタル信号SD_mとして、m番目の周波数帯域の信号成分と、(m+1)番目のミキサ12_mから出力されるアナログ信号Smix_m+1に含まれるイメージ信号の逆の位相を有する信号成分とを含むデジタル信号を生成し、n番目のDAC11_nに入力するデジタル信号SD_nとして、n番目の周波数帯域の信号成分を含むデジタル信号を生成する。
このように、キャンセルフラット信号生成部21は、デジタル信号SD_1〜SD_nを算出する際、式(2)〜(5)を用いて、SD_n(f)から降順にSD_1(f)まで算出する。
すなわち、図7Aに示されるように、キャンセルフラット信号生成部21は、分割部210と、キャンセル信号成分生成部211と、出力部212とから構成されている。
なお、出力部212_nは、分割部210によって生成されたn番目の信号成分をそのまま出力する。
図9は、信号生成器100Aによって生成すべきチャープ信号の周波数スペクトルを示す図である。同図において、横軸は、周波数〔GHz〕を表し、縦軸は、信号強度〔dB〕を表している。
図10〜15において、横軸は、周波数〔GHz〕を表し、縦軸は、信号強度〔dB〕を表している。
また、図13には、信号生成器100Aにおけるミキサ12_2から出力されたアナログ信号Smix_2(f)の周波数スペクトルが示され、図14には、信号生成器100Aにおけるミキサ12_3から出力されたアナログ信号Smix_3(f)の周波数スペクトルが示されている。
本シミュレーションでは、フィルタ回路56_2として、現実のフィルタ回路の特性に近い図17Aに示す周波数特性を有するモデルを使用し、フィルタ回路56_3として、現実のフィルタ回路の特性に近い図17Bに示す周波数特性を有するモデルを使用している。
図18〜25は、図16に示した信号生成器500Aのシミュレーション結果を示す図である。図18〜25において、横軸は、周波数〔GHz〕を表し、縦軸は、信号強度〔dB〕を表している。
図26は、本発明の実施の形態2に係る信号生成器の構成を示す図である。
実施の形態2に係る信号生成器100Bは、分割されたn組のデジタル信号SD_1(f)〜SD_n(f)をアナログ信号に夫々変換するn個のDACのうち、少なくとも2つのDACは、アナログ信号の帯域幅が相違している点において実施の形態1に係る信号生成器100と相違し、その他の点においては、実施の形態1に係る信号生成器100と同様である。
図28〜31において、横軸は、周波数〔GHz〕を表し、縦軸は、信号強度〔dB〕を表している。
本シミュレーションでは、フィルタ回路56_3として、図11Bに示す周波数特性を有するモデルを使用している。
図33〜37は、図32に示した従来の周波数帯域合成技術を用いた信号生成器500Bのシミュレーション結果を示す図である。図26〜30において、横軸は、周波数〔GHz〕を表し、縦軸は、信号強度〔dB〕を表している。
Claims (8)
- 入力信号に基づいて所望の周波数帯域のアナログ信号を生成する信号生成器であって、
前記入力信号に基づいて、前記所望の周波数帯域を分割して得られるn(nは2以上の整数)個の周波数帯域に夫々対応するn組のデジタル信号を生成するデジタル信号生成部と、
n組の前記デジタル信号を夫々アナログ信号に変換するn個のデジタル・アナログコンバータと、
前記n個の周波数帯域のうち、周波数の低い方から2乃至n番目の周波数帯域に夫々対応する前記デジタル信号を夫々アナログ信号に変換する2乃至n番目のデジタル・アナログコンバータによって夫々変換されたアナログ信号と、所定の周波数のローカル信号とを夫々乗算して得られたアナログ信号を出力する(n−1)個のミキサと、
前記n個の周波数帯域のうち、周波数の最も低い1番目の周波数帯域に対応する前記デジタル信号をアナログ信号に変換する1番目のデジタル・アナログコンバータによって変換されたアナログ信号と、前記2乃至n番目の前記ミキサから夫々出力された(n−1)個のアナログ信号とを合成して出力する合成器と、を備え、
前記デジタル信号生成部は、
前記n個の周波数帯域のうち、m(mは1≦m≦(n−1)を満たす整数)番目の周波数帯域に対応する前記デジタル信号をアナログ信号に変換するm番目のデジタル・アナログコンバータに入力する前記デジタル信号として、前記m番目の周波数帯域の信号成分と、(m+1)番目の前記ミキサから出力されるアナログ信号に含まれるイメージ信号の逆の位相を有する信号成分とを含む前記デジタル信号を生成し、前記n番目の前記デジタル・アナログコンバータに入力する前記デジタル信号として、前記n番目の周波数帯域の信号成分を含む前記デジタル信号を生成する、
ことを特徴とする信号生成器。 - 請求項1に記載の信号生成器において、
前記デジタル信号生成部は、
前記入力信号を周波数帯域の異なるn組の信号成分に分割する分割部と、
(m+1)番目の前記ミキサから出力されるアナログ信号に含まれるイメージ信号の逆の位相を有する(m+1)番目のキャンセル信号成分を生成するキャンセル信号成分生成部と、
前記分割部によって分割された前記m番目の周波数帯域の信号成分と前記キャンセル信号成分生成部によって生成された前記(m+1)番目のキャンセル信号成分とを含む前記デジタル信号を、前記m番目の前記デジタル・アナログコンバータに出力する出力部と、を含む
ことを特徴とする信号生成器。 - 請求項1または2に記載の信号生成器において、
前記n個のデジタル・アナログコンバータのうち少なくとも2つの前記デジタル・アナログコンバータは、帯域幅が相違する
ことを特徴とする信号生成器。 - 請求項1乃至3の何れか一項に記載の信号生成器において、
前記ミキサは、ダブルサイドバンド・ミキサである
ことを特徴とする信号生成器。 - 請求項1乃至4の何れか一項に記載の信号生成器において、
前記合成器は、出力端子が共通に接続されたn個の増幅器を含み、
前記1番目の前記増幅器は、前記1番目の前記デジタル・アナログコンバータによって変換されたアナログ信号を増幅して出力し、
前記2乃至n番目の前記増幅器は、前記2乃至n番目の前記ミキサ毎に対応して設けられ、対応する前記ミキサから出力されたアナログ信号を夫々増幅して出力する
ことを特徴とする信号生成器。 - 請求項5に記載の信号生成器において、
前記合成器は、
前記増幅器から出力された信号を入力して出力するインピーダンス変換器を更に含む
ことを特徴とする信号生成器。 - 請求項1乃至4の何れか一項に記載の信号生成器において、
前記合成器は、
ウィルキンソン型分配器を含む
ことを特徴とする信号生成器。 - 入力信号に基づいて所望の周波数帯域のアナログ信号を生成する信号生成方法であって、
前記入力信号に基づいて、前記所望の周波数帯域を分割して得られるn(nは2以上の整数)個の周波数帯域に夫々対応するn組のデジタル信号を生成する第1ステップと、
n組の前記デジタル信号を夫々アナログ信号に変換する第2ステップと、
前記第2ステップにおいて、前記n個の周波数帯域のうち、周波数の低い方から2乃至n番目の周波数帯域に夫々対応する前記デジタル信号が変換された2乃至n番目のアナログ信号と、所定の周波数のローカル信号とを夫々乗算して得られた(n−1)個のアナログ信号を生成する第3ステップと、
前記第2ステップにおいて、前記n個の周波数帯域のうち、周波数の最も低い1番目の周波数帯域に対応する前記デジタル信号が変換されたアナログ信号と、前記第3ステップにおいて生成された(n−1)個のアナログ信号とを合成して出力する第4ステップと、を含み、
前記第1ステップは、前記n個の周波数帯域のうち、m(mは1≦m≦(n−1)を満たす整数)番目の周波数帯域に対応する前記デジタル信号として、前記m番目の周波数帯域の信号成分と、前記第3ステップにおいて生成された(m+1)番目のアナログ信号に含まれるイメージ信号の逆の位相を有する信号成分とを含む前記デジタル信号を生成し、前記n番目の前記デジタル信号として、前記n番目の周波数帯域の信号成分を含む前記デジタル信号を生成する、
ことを特徴とする信号生成方法。
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WO2022234766A1 (ja) * | 2021-05-07 | 2022-11-10 | 株式会社アドバンテスト | 信号発生器および任意波形発生方法 |
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