JP2018129650A - 位相特性補正システム及び位相特性補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】受信機内のＲＦコンバータの位相平坦性を向上させることが可能な位相特性補正システム及び位相特性補正方法を提供する。【解決手段】２分配された被変調信号の一方を復調する検波器１３と、検波器１３からの復調信号をディジタル信号に変換するＡＤＣ１５と、２分配された被変調信号の他方がＲＦコンバータ１０に入力された場合に、ＡＤＣ１４からのディジタル信号を復調する復調部１６と、復調部１６からの復調信号とＡＤＣ１５からのディジタル信号との相対位相差Δφを検出する位相差検出部１７と、ＲＦコンバータ１０に被測定信号が入力された場合に、ＡＤＣ１４からのディジタル信号の位相特性を補正するディジタルフィルタ１９と、相対位相差ΔφをＡＤＣ１４からのディジタル信号の位相から減算するために、ディジタルフィルタ１９のフィルタ係数を補正するフィルタ係数補正部２０と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、位相特性補正システム及び位相特性補正方法に関し、特に、変調遅延法を用いた位相特性補正システム及び位相特性補正方法に関する。

被試験対象（Device Under Test：ＤＵＴ）から出力される広帯域のＲＦ信号を被測定信号として受信し、当該被測定信号の周波数解析を行うシグナルアナライザなどの信号解析装置が従来から知られている。

このような信号解析装置は、入力された被測定信号の搬送波周波数を中間周波数に変換する周波数変換部と、中間周波数信号の中間周波数を含む所定の通過帯域の信号成分のみを通過させるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）と、周波数変換部により周波数変換された被測定信号を所定のサンプリング周波数でサンプリングしてディジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換部と、を含むＲＦコンバータを備えている。信号解析装置の解析帯域Δｆは、上記のＢＰＦの通過帯域に応じて決まる。

近年、ミリ波帯を使用するＩＥＥＥ８０２．１１ａｄや５Ｇセルラ等の、高周波かつ広帯域な信号を解析したいという要求が高まっている。あらゆる搬送波周波数の被測定信号に対して位相や振幅を正しく測定するためには、広い解析帯域Δｆ内で信号解析装置の位相特性が平坦になるようにあらかじめ補正しておくことが望ましい。

従来より、位相特性を測定する方法としては、ＤＵＴの入出力信号を高速フーリエ変換して伝達関数を求め、この伝達関数から位相特性を演算する測定装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特公平０４−０２６０６６号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたような従来の測定装置は、ＤＵＴの位相特性や群遅延を求めるものであり、解析帯域Δｆ内で測定装置自身の位相特性を平坦にするための手段を備えていないという問題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであって、受信機内のＲＦコンバータの位相平坦性を向上させることが可能な位相特性補正システム及び位相特性補正方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る位相特性補正システムは、入力信号を局部発振器の出力と混合して中間周波数信号に変換するＲＦコンバータと、前記ＲＦコンバータからの中間周波数信号をディジタル信号に変換する第１のＡ／Ｄ変換器と、を含む受信機に対して、前記ＲＦコンバータの出力信号の位相特性を補正する位相特性補正システムであって、所望の周波数のＲＦ信号を出力するＲＦ信号源と、変調信号を出力する変調信号源と、前記ＲＦ信号を前記変調信号で変調することにより前記入力信号としての被変調信号を生成する変調器と、前記被変調信号を２分配して出力する信号分配器と、前記信号分配器により２分配された前記被変調信号の一方を包絡線検波によって復調する検波器と、前記検波器により復調された復調信号をディジタル信号に変換する第２のＡ／Ｄ変換器と、前記信号分配器により２分配された前記被変調信号の他方が前記ＲＦコンバータに入力された場合に、前記第１のＡ／Ｄ変換器からのディジタル信号を包絡線検波によって復調する復調部と、前記復調部により復調された復調信号と、前記第２のＡ／Ｄ変換器からのディジタル信号との相対位相差を検出する位相差検出部と、前記位相差検出部により検出された相対位相差を前記ＲＦ信号の周波数ごとに記憶する記憶部と、前記ＲＦコンバータに前記入力信号としての被測定信号が入力された場合に、前記第１のＡ／Ｄ変換器からのディジタル信号の位相特性を補正するディジタルフィルタと、前記記憶部に記憶された相対位相差を前記第１のＡ／Ｄ変換器からのディジタル信号の位相から減算するために、前記ディジタルフィルタのフィルタ係数を補正するフィルタ係数補正部と、を備える構成である。

この構成により、本発明に係る位相特性補正システムは、被変調信号を検波器に入力して復調した信号と、被変調信号をＲＦコンバータに入力した後に復調した信号との相対位相差を求めるようになっている。本発明に係る位相特性補正システムは、得られた相対位相差を用いて、受信機の後段のディジタルフィルタのフィルタ係数を補正することにより、受信機内のＲＦコンバータの位相平坦性を向上させることができる。

また、本発明に係る位相特性補正システムは、入力信号を局部発振器の出力と混合して中間周波数信号に変換するＲＦコンバータと、前記ＲＦコンバータからの中間周波数信号をディジタル信号に変換する第１のＡ／Ｄ変換器と、を含む受信機に対して、前記ＲＦコンバータの出力信号の位相特性を補正する位相特性補正システムであって、所望の周波数のＲＦ信号を出力するＲＦ信号源と、変調信号を出力する変調信号源と、前記ＲＦ信号を前記変調信号で変調することにより前記入力信号としての被変調信号を生成する変調器と、前記変調信号をディジタル信号に変換する第２のＡ／Ｄ変換器と、前記被変調信号が前記ＲＦコンバータに入力された場合に、前記第１のＡ／Ｄ変換器からのディジタル信号を包絡線検波によって復調する復調部と、前記復調部により復調された復調信号と、前記第２のＡ／Ｄ変換器からのディジタル信号との相対位相差を検出する位相差検出部と、前記位相差検出部により検出された相対位相差を前記ＲＦ信号の周波数ごとに記憶する記憶部と、前記ＲＦコンバータに前記入力信号としての被測定信号が入力された場合に、前記第１のＡ／Ｄ変換器からのディジタル信号の位相特性を補正するディジタルフィルタと、前記記憶部に記憶された相対位相差を前記第１のＡ／Ｄ変換器からのディジタル信号の位相から減算するために、前記ディジタルフィルタのフィルタ係数を補正するフィルタ係数補正部と、を備える構成である。

この構成により、本発明に係る位相特性補正システムは、変調信号と、被変調信号をＲＦコンバータに入力した後に復調した信号との相対位相差を求めるようになっている。本発明に係る位相特性補正システムは、得られた相対位相差を用いて、受信機の後段のディジタルフィルタのフィルタ係数を補正することにより、受信機内のＲＦコンバータの位相平坦性を向上させることができる。

また、本発明に係る位相特性補正システムにおいては、前記位相差検出部は、前記復調部により復調された復調信号を直交復調する第１の直交復調部と、前記第２のＡ／Ｄ変換器からのディジタル信号を直交復調する第２の直交復調部と、前記第１の直交復調部により直交復調された信号から、前記復調部により復調された復調信号の位相を算出する第１の位相算出部と、前記第２の直交復調部により直交復調された信号から、前記第２のＡ／Ｄ変換器からのディジタル信号の位相を算出する第２の位相算出部と、前記第１の位相算出部により算出された位相と、前記第２の位相算出部により算出された位相との相対位相差を算出する位相比較部と、を有する構成であってもよい。

また、本発明に係る位相特性補正システムにおいては、前記位相差検出部は、前記復調部により復調された復調信号を複数周期にわたって平均化し、前記平均化した信号を前記第１の直交復調部に出力する第１の振幅平均化部と、前記第２のＡ／Ｄ変換器からのディジタル信号を複数周期にわたって平均化し、前記平均化したディジタル信号を前記第２の直交復調部に出力する第２の振幅平均化部と、を更に備える構成であってもよい。

この構成により、本発明に係る位相特性補正システムは、ＲＦコンバータを通過した復調信号と、検波器を通過した復調信号にそれぞれ重畳されたランダムノイズ成分を抑制して、相対位相差の検出精度を向上させることができる。

また、本発明に係る位相特性補正システムは、前記被変調信号と前記被測定信号のいずれかを前記ＲＦコンバータに入力させる第１のスイッチと、前記復調部と前記ディジタルフィルタのいずれかに、前記第１のＡ／Ｄ変換器からのディジタル信号を入力させる第２のスイッチと、を更に備える構成であってもよい。

この構成により、本発明に係る位相特性補正システムは、第１及び第２のスイッチを切り替えることにより、ディジタルフィルタのフィルタ係数を補正するためのモードと、被測定信号をディジタルフィルタで処理するためのモードとを切り替えることができる。

また、本発明に係る位相特性補正システムは、前記ディジタルフィルタにより位相特性が補正されたディジタル信号を解析する信号解析部を更に備える構成であってもよい。

この構成により、本発明に係る位相特性補正システムは、位相差検出部とフィルタ係数補正部を備えることにより、受信機内のＲＦコンバータの位相平坦性を向上させて、信号解析部にて正確な信号解析を行うことができる。

また、本発明に係る位相特性補正方法は、入力信号を局部発振器の出力と混合して中間周波数信号に変換するＲＦコンバータと、前記ＲＦコンバータからの中間周波数信号をディジタル信号に変換する第１のＡ／Ｄ変換器と、を含む受信機に対して、前記ＲＦコンバータの出力信号の位相特性を補正する位相特性補正方法であって、所望の周波数のＲＦ信号を変調信号で変調することにより前記入力信号としての被変調信号を生成する被変調信号生成ステップと、前記被変調信号を前記検波器と前記ＲＦコンバータに入力する被変調信号入力ステップと、前記検波器において前記被変調信号を包絡線検波によって復調する検波ステップと、前記検波ステップで復調された復調信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換ステップと、前記被変調信号が前記ＲＦコンバータに入力された場合に、前記第１のＡ／Ｄ変換器からのディジタル信号を包絡線検波によって復調する復調ステップと、前記復調ステップで復調された復調信号と、前記Ａ／Ｄ変換ステップで変換されたディジタル信号との相対位相差を検出する位相差検出ステップと、前記位相差検出ステップで検出された相対位相差を前記ＲＦ信号の周波数ごとに記憶する記憶ステップと、前記ＲＦコンバータに前記入力信号としての被測定信号が入力された場合に、前記記憶ステップで記憶された相対位相差を前記第１のＡ／Ｄ変換器からのディジタル信号の位相から減算するために、前記第１のＡ／Ｄ変換器からのディジタル信号の位相特性を補正するディジタルフィルタのフィルタ係数を補正するフィルタ係数補正ステップと、を含む構成である。

この構成により、本発明に係る位相特性補正方法は、被変調信号を検波器に入力して復調した信号と、被変調信号をＲＦコンバータに入力した後に復調した信号との相対位相差を求めるようになっている。本発明に係る位相特性補正方法は、得られた相対位相差を用いて、受信機の後段のディジタルフィルタのフィルタ係数を補正することにより、受信機内のＲＦコンバータの位相平坦性を向上させることができる。

また、本発明に係る位相特性補正方法は、入力信号を局部発振器の出力と混合して中間周波数信号に変換するＲＦコンバータと、前記ＲＦコンバータからの中間周波数信号をディジタル信号に変換する第１のＡ／Ｄ変換器と、を含む受信機に対して、前記ＲＦコンバータの出力信号の位相特性を補正する位相特性補正方法であって、所望の周波数のＲＦ信号を変調信号で変調することにより前記入力信号としての被変調信号を生成する被変調信号生成ステップと、前記変調信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換ステップと、前記被変調信号が前記ＲＦコンバータに入力された場合に、前記第１のＡ／Ｄ変換器からのディジタル信号を包絡線検波によって復調する復調ステップと、前記復調ステップで復調された復調信号と、前記Ａ／Ｄ変換ステップで変換されたディジタル信号との相対位相差を検出する位相差検出ステップと、前記位相差検出ステップで検出された相対位相差を前記ＲＦ信号の周波数ごとに記憶する記憶ステップと、前記ＲＦコンバータに前記入力信号としての被測定信号が入力された場合に、前記記憶ステップで記憶された相対位相差を前記第１のＡ／Ｄ変換器からのディジタル信号の位相から減算するために、前記第１のＡ／Ｄ変換器からのディジタル信号の位相特性を補正するディジタルフィルタのフィルタ係数を補正するフィルタ係数補正ステップと、を含む構成である。

この構成により、本発明に係る位相特性補正方法は、変調信号と、被変調信号をＲＦコンバータに入力した後に復調した信号との相対位相差を求めるようになっている。本発明に係る位相特性補正方法は、得られた相対位相差を用いて、受信機の後段のディジタルフィルタのフィルタ係数を補正することにより、受信機内のＲＦコンバータの位相平坦性を向上させることができる。

本発明は、受信機内のＲＦコンバータの位相平坦性を向上させることが可能な位相特性補正システム及び位相特性補正方法を提供するものである。

第１の実施形態に係る位相特性補正システムの構成を示すブロック図である。 第１の実施形態に係る位相特性補正システムが備える位相差検出部の詳細な構成を示すブロック図である。 （ａ）は位相差検出用信号と基準信号の波形の時間変化を示すグラフであり、（ｂ）は位相差検出用信号の位相と基準信号の位相の時間変化を示すグラフである。 （ａ）はある中心周波数を中心とした解析帯域内で搬送波周波数を変化させた場合に位相差検出部により得られる相対位相差を模式的に示すグラフであり、（ｂ）は中心周波数が異なる複数の解析帯域における相対位相差を模式的に示すグラフである。 第１の実施形態に係る位相特性補正システムが備えるフィルタ係数補正部の処理を説明するためのグラフである。 第１の実施形態に係る位相特性補正システムによる位相特性補正方法の処理を説明するためのフローチャートである。 第２の実施形態に係る位相特性補正システムの構成を示すブロック図である。 第２の実施形態に係る位相特性補正システムによる位相特性補正方法の処理を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明に係る位相特性補正システム及び位相特性補正方法の実施形態について、図面を用いて説明する。本発明は、「変調遅延法」を用いて受信機の位相特性を補正するものである。変調遅延法では、低周波正弦波で振幅変調又は周波数変調されたＲＦ信号が補正対象と復調手段に入力される。さらに、補正対象を通過したＲＦ信号は別の復調手段に入力される。これら２つの復調手段により復調された復調信号の位相の比較により、補正対象の位相特性が求まる。

（第１の実施形態）
図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る位相特性補正システム１は、入力信号を中間周波数信号に変換するＲＦコンバータ１０と、ＲＦコンバータ１０からの中間周波数信号をディジタル信号に変換する第１のＡ／Ｄ変換器としてのＡＤＣ１４と、を含む受信機３０に対して、ＲＦコンバータ１０の出力信号の位相特性を補正するためのシステムである。

また、位相特性補正システム１は、信号発生器１１と、信号分配器１２と、検波器１３と、第２のＡ／Ｄ変換器としてのＡＤＣ１５と、復調部１６と、位相差検出部１７と、記憶部１８と、ディジタルフィルタ１９と、フィルタ係数補正部２０と、第１のスイッチ２１と、第２のスイッチ２２と、制御部２３と、を備える。

信号発生器１１は、例えば、所望の搬送波周波数ｆ_ｒのＲＦ信号を出力するＲＦ信号源１１ａと、変調周波数ｆ_ｍの変調信号を出力する変調信号源１１ｂと、ＲＦ信号源１１ａから出力されたＲＦ信号を変調信号源１１ｂから出力された変調信号でＡＭ変調することにより被変調信号を生成するＡＭ変調器１１ｃと、を有する。この被変調信号はＲＦコンバータ１０への入力信号となる。また、変調信号は、例えば１００ｋＨｚ程度の正弦波である。

あるいは、信号発生器１１は、搬送波周波数ｆ_ｒのＲＦ信号をＦＭ変調することにより被変調信号を発生させるものであってもよい。

信号分配器１２は、信号発生器１１から出力された被変調信号を２分配して、ＲＦコンバータ１０と検波器１３に出力するようになっている。

ＲＦコンバータ１０は、被変調信号を増幅する高周波増幅器１０ａと、高周波増幅器１０ａにより増幅された被変調信号を、局部発振器１０ｂから出力される局部発振信号と混合して所定の中間周波数の中間周波数信号に変換するミキサ１０ｃと、ミキサ１０ｃからの中間周波数信号をフィルタリングして中間周波数を含む所定の通過帯域の信号成分のみを通過させるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０ｄと、ＢＰＦ１０ｄを通過した中間周波数信号を増幅する中間周波増幅器１０ｅと、を有する。受信機３０の解析帯域Δｆは、上記のＢＰＦ１０ｄの通過帯域に応じて決まる。

検波器１３は、信号分配器１２により２分配された被変調信号の一方を包絡線検波によって復調するようになっている。この検波器１３により復調された復調信号は、変調信号源１１ｂから出力される変調信号と周期が同一の正弦波である。検波器１３としては、例えばダイオード検波器を用いることができる。なお、信号発生器１１の変調信号としてＦＭ変調信号を使用する場合は、検波器１３としてはＦＭ復調器を用いる。

ＡＤＣ１４は、ＲＦコンバータ１０からの中間周波数信号を、所定のサンプリングレートでサンプリングしてディジタル信号ａ１（ｔ）に変換するようになっている。ここで、ｔはサンプリング時刻を表している。

ＡＤＣ１５は、検波器１３により復調された復調信号を、所定のサンプリングレートでサンプリングしてディジタル信号Ａ２（ｔ）に変換するようになっている。このＡＤＣ１５から出力されるディジタル信号Ａ２（ｔ）は、後段の位相差検出部１７が相対位相差Δφを検出する際の基準信号となる。

復調部１６は、信号分配器１２により２分配された被変調信号の他方がＲＦコンバータ１０に入力された場合に、ＡＤＣ１４からのディジタル信号ａ１（ｔ）を包絡線検波によって復調して、復調信号としての位相差検出用信号Ａ１（ｔ）を生成するようになっている。

位相差検出部１７は、復調部１６により復調された位相差検出用信号Ａ１（ｔ）と、ＡＤＣ１５からの基準信号Ａ２（ｔ）との相対位相差Δφを検出するようになっている。位相差検出用信号Ａ１（ｔ）と基準信号Ａ２（ｔ）は、元々は変調信号源１１ｂから出力された同一の変調信号が分割されてディジタル化されたものであるため、相対位相差ΔφはＲＦコンバータ１０の位相特性を表す量となっている。

記憶部１８は、位相差検出部１７により検出された相対位相差Δφを、ＲＦ信号源１１ａから出力されたＲＦ信号の搬送波周波数ｆ_ｒごとに記憶するようになっている。

ディジタルフィルタ１９は、任意のＤＵＴからの被測定信号がＲＦコンバータ１０に入力信号として入力された場合に、ＡＤＣ１４からのディジタル信号の位相特性を補正するようになっている。ディジタルフィルタ１９は、フィルタ係数を変化させることにより、自身の位相特性を可変調整できるように構成されている。

フィルタ係数補正部２０は、記憶部１８に記憶された相対位相差ΔφがＡＤＣ１４からのディジタル信号の位相から減算されるように、ディジタルフィルタ１９のフィルタ係数を補正するようになっている。この処理の詳細については後述する。

また、位相特性補正システム１は、ディジタルフィルタ１９により位相特性が補正されたディジタル信号を解析する信号解析部２４と、信号解析部２４による解析結果などを表示する表示部２５と、を更に備えていてもよい。信号解析部２４では、例えば高速フーリエ変換（ＦＦＴ）による演算処理が行われる。

スイッチ２１は、信号分配器１２から出力された被変調信号と任意のＤＵＴから出力された被測定信号のいずれかをＲＦコンバータ１０に入力させるようになっている。また、スイッチ２２は、復調部１６とディジタルフィルタ１９のいずれかに、ＡＤＣ１４からのディジタル信号を入力させるようになっている。本実施形態の位相特性補正システム１は、これら２つのスイッチ２１，２２により、校正モードと測定モードに切り替わるようになっている。

ＲＦコンバータ１０の出力信号の位相特性を補正するための校正モードにおいては、図１に示すように、スイッチ２１によって信号分配器１２から出力された被変調信号がＲＦコンバータ１０に入力される。また、スイッチ２２によってＡＤＣ１４からのディジタル信号ａ１（ｔ）が復調部１６に入力される。

一方、被測定信号をディジタルフィルタ１９で補正して、信号解析部２４にて解析処理を行うための測定モードにおいては、スイッチ２１によって任意のＤＵＴから出力された被測定信号がＲＦコンバータ１０に入力される。また、スイッチ２２によってＡＤＣ１４からのディジタル信号がディジタルフィルタ１９に入力される。

制御部２３は、例えばＣＰＵ、記憶部１８を構成するＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤなどを含むマイクロコンピュータ又はパーソナルコンピュータ等で構成され、位相特性補正システム１を構成する上記各部の動作を制御する。さらに、制御部２３は、所定のプログラムを実行することにより、復調部１６、位相差検出部１７、及びフィルタ係数補正部２０をソフトウェア的に構成するようになっている。

図２に示すように、位相差検出部１７は、第１の直交復調部３１と、第２の直交復調部３２と、第１の位相算出部３３と、第２の位相算出部３４と、位相比較部３５と、位相平均化部３６と、を有する。

直交復調部３１は、復調部１６により復調された位相差検出用信号Ａ１（ｔ）（図３（ａ）の実線）を直交復調して、互いに直交する直交信号Ｉ１（ｔ）及びＱ１（ｔ）を生成するようになっている。また、直交復調部３２は、ＡＤＣ１５からの基準信号Ａ２（ｔ）（図３（ａ）の破線）を直交復調して、互いに直交する直交信号Ｉ２（ｔ）及びＱ２（ｔ）を生成するようになっている。これら２つの直交復調部３１，３２としては、例えばヒルベルト変換を利用した直交分配器を用いることができる。

位相算出部３３は、直交復調部３１により直交復調された直交信号Ｉ１（ｔ）及びＱ１（ｔ）から、復調部１６により復調された位相差検出用信号Ａ１（ｔ）の位相φ１（ｔ）（図３（ｂ）の実線）を算出するようになっている。位相φ１（ｔ）は下記の式（１）のように表される。ただし、ａｔａｎ２（ｙ，ｘ）は、複素数ｘ＋ｉ・ｙの偏角を表す、４象限逆正接を計算するための関数である。

位相算出部３４は、直交復調部３２により直交復調された直交信号Ｉ２（ｔ）及びＱ２（ｔ）から、ＡＤＣ１５からの基準信号Ａ２（ｔ）の位相φ２（ｔ）を算出するようになっている。位相φ２（ｔ）（図３（ｂ）の破線）は下記の式（２）のように表される。

位相比較部３５は、位相算出部３３により算出された位相と、位相算出部３４により算出された位相との相対位相差Δφ（ｔ）（＝φ１（ｔ）−φ２（ｔ））を算出するようになっている。

位相平均化部３６は、各サンプリング時刻ｔにおける相対位相差Δφ（ｔ）を平均化して、ＲＦ信号の搬送波周波数ｆ_ｒにおける相対位相差Δφ（ｆ_ｒ）として出力するようになっている。

さらに、位相差検出部１７は、復調部１６により復調された位相差検出用信号Ａ１（ｔ）を複数周期にわたって平均化し、平均化した信号を直交復調部３１に出力する第１の振幅平均化部３７と、ＡＤＣ１５からの基準信号Ａ２（ｔ）を複数周期にわたって平均化し、平均化したディジタル信号を直交復調部３２に出力する第２の振幅平均化部３８と、を備えていてもよい。

図４（ａ）は、ある中心周波数ｆ_ｃを中心とした解析帯域Δｆ内で搬送波周波数ｆ_ｒを変化させた場合に、位相差検出部１７により得られる相対位相差Δφ（ｆ_ｒ）、すなわちＲＦコンバータ１０の位相特性を模式的に示すグラフである。さらに、図４（ｂ）に示すように、本実施形態の位相特性補正システム１は、中心周波数ｆ_ｃが異なる複数の解析帯域ΔｆにおけるＲＦコンバータ１０の位相特性を求めることができる。中心周波数ｆ_ｃは例えば１ＧＨｚから５０ＧＨｚの範囲で変化される。

以下、ディジタルフィルタ１９を通過する信号の位相特性を受信機３０の解析帯域Δｆ内で平坦にするために、フィルタ係数補正部２０が、位相差検出部１７により得られた位相特性をディジタルフィルタ１９のフィルタ係数に変換する処理について説明する。

位相差検出部１７により得られた位相特性Δφ（ｆ_ｒ）を、以下ではｐ（ｆ）［ｒａｄ］と記載する。図５に位相特性ｐ（ｆ）を模式的に示す。ここで、ｆは周波数［Ｈｚ］である。また、中心周波数をｆ_ｃ［Ｈｚ］、サンプリングレートをｆ_ｓ［Ｈｚ］、位相特性の補正間隔をｆ_ｒｅｓ［Ｈｚ］とする。ただし、ｆ_ｒｅｓはｆ_ｓ／ｆ_ｒｅｓが偶数になる値とする。

位相差検出部１７により得られた位相特性ｐ（ｆ_ｎ）の周波数ｆ_ｎは、下記の式（３）のように表される。式（３）において、ｎは自然数であり、その値の区間は、ｎ：［０，Ｌｅｎ−１］である。

フィルタ係数補正部２０は、位相特性ｐ（ｆ_ｎ）に対する逆離散フーリエ変換（ＩＤＦＴ）後の時間応答が連続となるよう、中心周波数ｆ_ｃを周波数の数列の先頭に持ってくるための配置換えを下記の式（４）のように行う。式（４）において、ｍは自然数であり、その値の区間は、ｍ：［０，Ｌｅｎ−１］である。

フィルタ係数補正部２０は、下記の式（５）に示すように位相特性ｐ（ｆ_ｍ）を複素形式Ｃ_ｍに変換して位相角として扱う。このとき、振幅特性は１に固定とする。また、ディジタルフィルタ１９に入力される信号を補正することが目的であるため、位相角は負の値とする。

次に、フィルタ係数補正部２０は、式（５）で得られた複素形式Ｃ_ｍに対してＩＤＦＴを行い、下記の式（６）に示すように時間応答ｘ_ｍを算出する。

フィルタ係数補正部２０は、式（６）で得られた時間応答ｘ_ｍをディジタルフィルタ１９のフィルタ係数とするため、時間応答の数列の先頭が中心に来るように入れ替えた時間応答ｘ_ｎを生成する。ここでは、式（４）を用いたｍとｎの換算が行われる。ｘ_ｎは複素数の数列であり、位相差検出部１７により得られた位相特性の逆特性の周波数応答を持つ。式（７）は時間応答ｘ_ｎの一例である。

式（７）に示したような時間応答ｘ_ｎをディジタルフィルタ１９のフィルタ係数に設定し、ディジタルフィルタ１９に入力される信号をフィルタリングすることで、実質的にＲＦコンバータ１０をフラットな位相特性に補正することができ、後段の信号解析部２４にて正確な信号解析を行うことが可能になる。なお、上記の処理はあくまで一例であり、位相特性をディジタルフィルタの係数に変換する手法は上記に限らない。

以下、本実施形態の位相特性補正システム１を用いる位相特性補正方法について、図６のフローチャートを参照しながら説明する。なお、以下の処理では、スイッチ２１，２２により位相特性補正システム１が校正モードに切り替えられているとする。

まず、制御部２３は、ＲＦ信号の搬送波周波数ｆ_ｒをＲＦ信号源１１ａに設定する（ステップＳ１）。

次に、ＡＭ変調器１１ｃは、ステップＳ１で設定された搬送波周波数ｆ_ｒのＲＦ信号を、変調信号源１１ｂから出力される変調周波数ｆ_ｍの変調信号でＡＭ変調することにより被変調信号を生成する（被変調信号生成ステップＳ２）。

次に、信号分配器１２は、ステップＳ２で生成された被変調信号を検波器１３とＲＦコンバータ１０に入力する（被変調信号入力ステップＳ３）。

次に、検波器１３は、信号分配器１２により２分配された被変調信号の一方を包絡線検波によって復調する（検波ステップＳ４）。

次に、ＡＤＣ１５は、ステップＳ３で復調された復調信号を、所定のサンプリングレートでサンプリングして基準信号Ａ２（ｔ）に変換する（Ａ／Ｄ変換ステップＳ５）。

一方、ＲＦコンバータ１０は、信号分配器１２により２分配された被変調信号の他方を周波数変換して、中間周波数信号を生成する（ステップＳ６）。

次に、ＡＤＣ１４は、ステップＳ６で生成された中間周波数信号を、所定のサンプリングレートでサンプリングしてディジタル信号ａ１（ｔ）に変換する（ステップＳ７）。

次に、復調部１６は、ステップＳ７で生成されたディジタル信号ａ１（ｔ）を包絡線検波によって復調して、位相差検出用信号Ａ１（ｔ）を生成する（復調ステップＳ８）。

次に、位相差検出部１７は、ステップＳ８で復調された位相差検出用信号Ａ１（ｔ）と、ステップＳ５でサンプリングされた基準信号Ａ２（ｔ）との相対位相差Δφ（ｆ_ｒ）を検出する（位相差検出ステップＳ９）。

次に、記憶部１８は、ステップＳ９で検出された相対位相差Δφ（ｆ_ｒ）を、ＲＦ信号の搬送波周波数ｆ_ｒごとに記憶する（記憶ステップＳ１０）。

次に、制御部２３は、所望の解析帯域Δｆに含まれる全ての搬送波周波数ｆ_ｒに関する相対位相差Δφ（ｆ_ｒ）の測定が終了したか否かを判断する（ステップＳ１１）。否定判断の場合にはステップＳ１に戻り、制御部２３が新たな搬送波周波数ｆ_ｒをＲＦ信号源１１ａに設定する。肯定判断の場合にはステップＳ１２に進む。

次に、フィルタ係数補正部２０は、ステップＳ１０で記憶された相対位相差Δφ（ｆ_ｒ）に基づいて、ディジタルフィルタ１９のフィルタ係数を補正する（フィルタ係数補正ステップＳ１２）。

以上説明したように、本実施形態に係る位相特性補正システム１は、被変調信号を検波器１３に入力して復調した信号と、被変調信号をＲＦコンバータ１０に入力した後に復調した信号との相対位相差Δφを求める構成になっている。位相特性補正システム１は、得られた相対位相差Δφを用いて、受信機３０の後段のディジタルフィルタ１９のフィルタ係数を補正することにより、受信機３０内のＲＦコンバータ１０の位相平坦性を向上させることができる。

また、本実施形態に係る位相特性補正システム１は、復調部１６により復調された復調信号と、ＡＤＣ１５からのディジタル信号とをそれぞれ複数周期にわたって平均化することにより、ＲＦコンバータ１０を通過した復調信号と、検波器１３を通過した復調信号にそれぞれ重畳されたランダムノイズ成分を抑制して、相対位相差Δφの検出精度を向上させることができる。

また、本実施形態に係る位相特性補正システム１は、スイッチ２１，２２を切り替えることにより、ディジタルフィルタ１９のフィルタ係数を補正するための校正モードと、被測定信号をディジタルフィルタ１９で処理するための測定モードとを切り替えることができる。

また、本実施形態に係る位相特性補正システム１は、位相差検出部１７とフィルタ係数補正部２０を備えることにより、受信機３０内のＲＦコンバータ１０の位相平坦性を向上させて、信号解析部２４にて正確な信号解析を行うことができる。

（第２の実施形態）
続いて、本発明の第２の実施形態に係る位相特性補正システム２について図面を参照しながら説明する。第１の実施形態に係る位相特性補正システム１の構成と同一の構成については、同一の符号を付して詳しい説明は省略する。

図７に示すように、位相特性補正システム２は、信号発生器１１の変調信号源１１ｂが、変調周波数ｆ_ｍの変調信号（ＡＦ信号）をＡＤＣ１５に直接出力できる構成となっている。これにより、位相特性補正システム２は、ＡＭ変調器１１ｃから出力される被変調信号を検波器で復調するための構成を省略することができる。

すなわち、位相特性補正システム２においては、ＡＭ変調器１１ｃから出力された被変調信号が、スイッチ２１を介してＲＦコンバータ１０に入力されるようになっている。また、変調信号源１１ｂから出力された変調信号（ＡＦ信号）がＡＤＣ１５に入力されるようになっている。

本実施形態においては、ＡＤＣ１５は、変調信号源１１ｂから出力された変調信号（ＡＦ信号）を、所定のサンプリングレートでサンプリングしてディジタル信号としての基準信号Ａ２（ｔ）に変換するようになっている。

以下、本実施形態の位相特性補正システム２を用いる位相特性補正方法について、図８のフローチャートを参照しながら説明する。なお、以下の処理では、スイッチ２１，２２により位相特性補正システム２が校正モードに切り替えられているとする。

まず、制御部２３は、ＲＦ信号の搬送波周波数ｆ_ｒをＲＦ信号源１１ａに設定する（ステップＳ２１）。

次に、変調信号源１１ｂは、ＡＭ変調器１１ｃとＡＤＣ１５に変調周波数ｆ_ｍの変調信号を入力する（ステップＳ２２）。

次に、ＡＤＣ１５は、ステップＳ２２で入力された変調信号を、所定のサンプリングレートでサンプリングして基準信号Ａ２（ｔ）に変換する（Ａ／Ｄ変換ステップＳ２３）。

一方、ＡＭ変調器１１ｃは、ステップＳ２１で設定された搬送波周波数ｆ_ｒのＲＦ信号を、ステップＳ２２で入力された変調周波数ｆ_ｍの変調信号でＡＭ変調することにより被変調信号を生成する（被変調信号生成ステップＳ２４）。

次に、ＲＦコンバータ１０は、ステップＳ２４で生成された被変調信号を周波数変換して、中間周波数信号を生成する（ステップＳ２５）。

次に、ＡＤＣ１４は、ステップＳ２５で生成された中間周波数信号を、所定のサンプリングレートでサンプリングしてディジタル信号ａ１（ｔ）に変換する（ステップＳ２６）。

次に、復調部１６は、ステップＳ２６で生成されたディジタル信号ａ１（ｔ）を包絡線検波によって復調して、位相差検出用信号Ａ１（ｔ）を生成する（復調ステップＳ２７）。

次に、位相差検出部１７は、ステップＳ２７で復調された位相差検出用信号Ａ１（ｔ）と、ステップＳ２３でサンプリングされた基準信号Ａ２（ｔ）との相対位相差Δφ（ｆ_ｒ）を検出する（位相差検出ステップＳ２８）。

次に、記憶部１８は、ステップＳ２８で検出された相対位相差Δφ（ｆ_ｒ）を、ＲＦ信号の搬送波周波数ｆ_ｒごとに記憶する（記憶ステップＳ２９）。

次に、制御部２３は、所望の解析帯域Δｆに含まれる全ての搬送波周波数ｆ_ｒに関する相対位相差Δφ（ｆ_ｒ）の測定が終了したか否かを判断する（ステップＳ３０）。否定判断の場合にはステップＳ２１に戻り、制御部２３が新たな搬送波周波数ｆ_ｒをＲＦ信号源１１ａに設定する。肯定判断の場合にはステップＳ３１に進む。

次に、フィルタ係数補正部２０は、ステップＳ２９で記憶された相対位相差Δφ（ｆ_ｒ）に基づいて、ディジタルフィルタ１９のフィルタ係数を補正する（フィルタ係数補正ステップＳ３１）。

以上説明したように、本実施形態に係る位相特性補正システム２は、変調信号と、被変調信号をＲＦコンバータ１０に入力した後に復調した信号との相対位相差Δφを求める構成になっている。位相特性補正システム２は、得られた相対位相差Δφを用いて、受信機３０の後段のディジタルフィルタ１９のフィルタ係数を補正することにより、受信機３０内のＲＦコンバータ１０の位相平坦性を向上させることができる。

また、本実施形態に係る位相特性補正システム２は、復調部１６により復調された復調信号と、ＡＤＣ１５からのディジタル信号とをそれぞれ複数周期にわたって平均化することにより、ＲＦコンバータ１０を通過した復調信号と、元の変調信号にそれぞれ重畳されたランダムノイズ成分を抑制して、相対位相差Δφの検出精度を向上させることができる。

１，２ 位相特性補正システム
１０ ＲＦコンバータ
１０ｂ 局部発振器
１０ｃ ミキサ
１１ 信号発生器
１１ａ ＲＦ信号源
１１ｂ 変調信号源
１１ｃ ＡＭ変調器
１２ 信号分配器
１３ 検波器
１４，１５ ＡＤＣ
１６ 復調部
１７ 位相差検出部
１８ 記憶部
１９ ディジタルフィルタ
２０ フィルタ係数補正部
２１，２２ スイッチ
２４ 信号解析部
３０ 受信機
３１，３２ 直交復調部
３３，３４ 位相算出部
３５ 位相比較部
３６ 位相平均化部
３７，３８ 振幅平均化部

Claims (8)

1. 入力信号を局部発振器（１０ｂ）の出力と混合して中間周波数信号に変換するＲＦコンバータ（１０）と、前記ＲＦコンバータからの中間周波数信号をディジタル信号に変換する第１のＡ／Ｄ変換器（１４）と、を含む受信機（３０）に対して、前記ＲＦコンバータの出力信号の位相特性を補正する位相特性補正システム（１）であって、
   所望の周波数のＲＦ信号を出力するＲＦ信号源（１１ａ）と、
   変調信号を出力する変調信号源（１１ｂ）と、
   前記ＲＦ信号を前記変調信号で変調することにより前記入力信号としての被変調信号を生成する変調器（１１ｃ）と、
   前記被変調信号を２分配して出力する信号分配器（１２）と、
   前記信号分配器により２分配された前記被変調信号の一方を包絡線検波によって復調する検波器（１３）と、
   前記検波器により復調された復調信号をディジタル信号に変換する第２のＡ／Ｄ変換器（１５）と、
   前記信号分配器により２分配された前記被変調信号の他方が前記ＲＦコンバータに入力された場合に、前記第１のＡ／Ｄ変換器からのディジタル信号を包絡線検波によって復調する復調部（１６）と、
   前記復調部により復調された復調信号と、前記第２のＡ／Ｄ変換器からのディジタル信号との相対位相差を検出する位相差検出部（１７）と、
   前記位相差検出部により検出された相対位相差を前記ＲＦ信号の周波数ごとに記憶する記憶部（１８）と、
   前記ＲＦコンバータに前記入力信号としての被測定信号が入力された場合に、前記第１のＡ／Ｄ変換器からのディジタル信号の位相特性を補正するディジタルフィルタ（１９）と、
   前記記憶部に記憶された相対位相差を前記第１のＡ／Ｄ変換器からのディジタル信号の位相から減算するために、前記ディジタルフィルタのフィルタ係数を補正するフィルタ係数補正部（２０）と、を備えることを特徴とする位相特性補正システム。
2. 入力信号を局部発振器（１０ｂ）の出力と混合して中間周波数信号に変換するＲＦコンバータ（１０）と、前記ＲＦコンバータからの中間周波数信号をディジタル信号に変換する第１のＡ／Ｄ変換器（１４）と、を含む受信機（３０）に対して、前記ＲＦコンバータの出力信号の位相特性を補正する位相特性補正システム（２）であって、
   所望の周波数のＲＦ信号を出力するＲＦ信号源（１１ａ）と、
   変調信号を出力する変調信号源（１１ｂ）と、
   前記ＲＦ信号を前記変調信号で変調することにより前記入力信号としての被変調信号を生成する変調器（１１ｃ）と、
   前記変調信号をディジタル信号に変換する第２のＡ／Ｄ変換器（１５）と、
   前記被変調信号が前記ＲＦコンバータに入力された場合に、前記第１のＡ／Ｄ変換器からのディジタル信号を包絡線検波によって復調する復調部（１６）と、
   前記復調部により復調された復調信号と、前記第２のＡ／Ｄ変換器からのディジタル信号との相対位相差を検出する位相差検出部（１７）と、
   前記位相差検出部により検出された相対位相差を前記ＲＦ信号の周波数ごとに記憶する記憶部（１８）と、
   前記ＲＦコンバータに前記入力信号としての被測定信号が入力された場合に、前記第１のＡ／Ｄ変換器からのディジタル信号の位相特性を補正するディジタルフィルタ（１９）と、
   前記記憶部に記憶された相対位相差を前記第１のＡ／Ｄ変換器からのディジタル信号の位相から減算するために、前記ディジタルフィルタのフィルタ係数を補正するフィルタ係数補正部（２０）と、を備えることを特徴とする位相特性補正システム。
3. 前記位相差検出部は、
   前記復調部により復調された復調信号を直交復調する第１の直交復調部（３１）と、
   前記第２のＡ／Ｄ変換器からのディジタル信号を直交復調する第２の直交復調部（３２）と、
   前記第１の直交復調部により直交復調された信号から、前記復調部により復調された復調信号の位相を算出する第１の位相算出部（３３）と、
   前記第２の直交復調部により直交復調された信号から、前記第２のＡ／Ｄ変換器からのディジタル信号の位相を算出する第２の位相算出部（３４）と、
   前記第１の位相算出部により算出された位相と、前記第２の位相算出部により算出された位相との相対位相差を算出する位相比較部（３５）と、を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の位相特性補正システム。
4. 前記位相差検出部は、
   前記復調部により復調された復調信号を複数周期にわたって平均化し、前記平均化した信号を前記第１の直交復調部に出力する第１の振幅平均化部（３７）と、
   前記第２のＡ／Ｄ変換器からのディジタル信号を複数周期にわたって平均化し、前記平均化したディジタル信号を前記第２の直交復調部に出力する第２の振幅平均化部（３８）と、を更に備えることを特徴とする請求項３に記載の位相特性補正システム。
5. 前記被変調信号と前記被測定信号のいずれかを前記ＲＦコンバータに入力させる第１のスイッチ（２１）と、
   前記復調部と前記ディジタルフィルタのいずれかに、前記第１のＡ／Ｄ変換器からのディジタル信号を入力させる第２のスイッチ（２２）と、を更に備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の位相特性補正システム。
6. 前記ディジタルフィルタにより位相特性が補正されたディジタル信号を解析する信号解析部（２４）を更に備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の位相特性補正システム。
7. 入力信号を局部発振器（１０ｂ）の出力と混合して中間周波数信号に変換するＲＦコンバータ（１０）と、前記ＲＦコンバータからの中間周波数信号をディジタル信号に変換する第１のＡ／Ｄ変換器（１４）と、を含む受信機（３０）に対して、前記ＲＦコンバータの出力信号の位相特性を補正する位相特性補正方法であって、
   所望の周波数のＲＦ信号を変調信号で変調することにより前記入力信号としての被変調信号を生成する被変調信号生成ステップ（Ｓ２）と、
   前記被変調信号を前記検波器と前記ＲＦコンバータに入力する被変調信号入力ステップ（Ｓ３）と、
   前記検波器において前記被変調信号を包絡線検波によって復調する検波ステップ（Ｓ４）と、
   前記検波ステップで復調された復調信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換ステップ（Ｓ５）と、
   前記被変調信号が前記ＲＦコンバータに入力された場合に、前記第１のＡ／Ｄ変換器からのディジタル信号を包絡線検波によって復調する復調ステップ（Ｓ８）と、
   前記復調ステップで復調された復調信号と、前記Ａ／Ｄ変換ステップで変換されたディジタル信号との相対位相差を検出する位相差検出ステップ（Ｓ９）と、
   前記位相差検出ステップで検出された相対位相差を前記ＲＦ信号の周波数ごとに記憶する記憶ステップ（Ｓ１０）と、
   前記ＲＦコンバータに前記入力信号としての被測定信号が入力された場合に、前記記憶ステップで記憶された相対位相差を前記第１のＡ／Ｄ変換器からのディジタル信号の位相から減算するために、前記第１のＡ／Ｄ変換器からのディジタル信号の位相特性を補正するディジタルフィルタのフィルタ係数を補正するフィルタ係数補正ステップ（Ｓ１２）と、を含むことを特徴とする位相特性補正方法。
8. 入力信号を局部発振器（１０ｂ）の出力と混合して中間周波数信号に変換するＲＦコンバータ（１０）と、前記ＲＦコンバータからの中間周波数信号をディジタル信号に変換する第１のＡ／Ｄ変換器（１４）と、を含む受信機（３０）に対して、前記ＲＦコンバータの出力信号の位相特性を補正する位相特性補正方法であって、
   所望の周波数のＲＦ信号を変調信号で変調することにより前記入力信号としての被変調信号を生成する被変調信号生成ステップ（Ｓ２４）と、
   前記変調信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換ステップ（Ｓ２３）と、
   前記被変調信号が前記ＲＦコンバータに入力された場合に、前記第１のＡ／Ｄ変換器からのディジタル信号を包絡線検波によって復調する復調ステップ（Ｓ２７）と、
   前記復調ステップで復調された復調信号と、前記Ａ／Ｄ変換ステップで変換されたディジタル信号との相対位相差を検出する位相差検出ステップ（Ｓ２８）と、
   前記位相差検出ステップで検出された相対位相差を前記ＲＦ信号の周波数ごとに記憶する記憶ステップ（Ｓ２９）と、
   前記ＲＦコンバータに前記入力信号としての被測定信号が入力された場合に、前記記憶ステップで記憶された相対位相差を前記第１のＡ／Ｄ変換器からのディジタル信号の位相から減算するために、前記第１のＡ／Ｄ変換器からのディジタル信号の位相特性を補正するディジタルフィルタのフィルタ係数を補正するフィルタ係数補正ステップ（Ｓ３１）と、を含むことを特徴とする位相特性補正方法。

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