JP2020094931A - 周波数特性補正装置及び周波数特性補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】校正用ＲＦ信号の出力可能周波数範囲を超えた周波数範囲で振幅特性及び位相特性の補正を行うことが可能な周波数特性補正装置及び周波数特性補正方法を提供する。【解決手段】所定帯域幅を有しローカル信号Ｌ１の周波数に対応する複数の測定周波数範囲において、受信系１００によって生じる振幅変動量及び位相変動量を検出する変動量検出部２２と、変動量検出部２２により検出された複数の測定周波数範囲における振幅変動量及び位相変動量のデータを結合するデータ処理部２４と、被測定信号が受信系１００に入力された場合に受信系１００から出力されるディジタルデータの振幅特性及び位相特性を、データ処理部２４により結合された振幅変動量及び位相変動量のデータで除算又は減算するために、ディジタルフィルタ１６のフィルタ係数を補正するフィルタ係数補正部２５と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、周波数特性補正装置及び周波数特性補正方法に関し、特に、ＲＦ信号を受信して解析する装置が有する振幅特性及び位相特性を校正するための周波数特性補正装置及び周波数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（例えば、特許文献１参照）。

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中間処理部と、中間処理部から出力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、を備えている。周波数変換部及び中間処理部において中間周波数の帯域内で振幅や位相の変動が起こると、信号解析結果に誤差が生じる。

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、広い解析帯域内で信号解析装置の振幅特性及び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。

特許文献１に開示された信号解析装置においては、ＦＭ変調された校正用ＲＦ信号を用いて、周波数変換部及び中間処理部に対して振幅特性及び位相特性の補正が行われている。

特開２００８−２３２８０７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信号解析装置においては、補正可能な周波数範囲が校正用ＲＦ信号の出力可能な周波数範囲で制限されるという問題があり、近年の広帯域化の要求に十分に応えられないという問題が生じてきている。

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、校正用ＲＦ信号の出力可能周波数範囲を超えた周波数範囲で振幅特性及び位相特性の補正を行うことが可能な周波数特性補正装置及び周波数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、本発明に係る周波数特性補正装置は、入力信号をローカル信号発生器から出力されるローカル信号と混合して中間周波数信号に変換した後に、ディジタルデータに変換する受信系と、所定周期でかつ所定帯域幅でＦＭ変調された校正用ＲＦ信号を生成する校正用信号源と、被測定信号が前記入力信号として前記受信系に入力された場合に、前記ディジタルデータの振幅特性及び位相特性を補正するディジタルフィルタと、を備え、前記校正用ＲＦ信号が前記入力信号として前記受信系に入力された場合に、前記ローカル信号発生器が周波数可変な前記ローカル信号を出力する周波数特性補正装置であって、前記校正用ＲＦ信号が前記入力信号として前記受信系に入力された場合に、前記受信系から出力される前記ディジタルデータに基づいて、前記所定帯域幅を有し前記ローカル信号の周波数に対応する複数の測定周波数範囲において、前記受信系によって生じる振幅の変動量及び位相の変動量を検出する変動量検出部と、前記変動量検出部により検出された前記複数の測定周波数範囲における前記振幅の変動量のデータを結合するとともに、前記変動量検出部により検出された前記複数の測定周波数範囲における前記位相の変動量のデータを結合するデータ処理部と、被測定信号が前記入力信号として前記受信系に入力された場合に前記受信系から出力される前記ディジタルデータの振幅特性及び位相特性を、前記データ処理部により結合された前記振幅の変動量及び前記位相の変動量のデータで除算又は減算するために、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、本発明に係る周波数特性補正装置は、従来は不可能であった、校正用ＲＦ信号の出力可能周波数範囲を超えた周波数範囲で振幅特性及び位相特性の補正を行うことができる。

また、本発明に係る周波数特性補正装置においては、前記複数の測定周波数範囲のうちの隣り合う２つの測定周波数範囲は、一方の測定周波数範囲と他方の測定周波数範囲とがそれぞれ互いに重複する重複周波数範囲を含んでおり、前記データ処理部は、前記重複周波数範囲における、一方の測定周波数範囲の前記振幅の変動量のデータの平均値と、他方の測定周波数範囲の前記振幅の変動量のデータの平均値との比を算出する平均値比算出部と、前記平均値比算出部により算出された前記比を、前記一方の測定周波数範囲の前記振幅の変動量のデータに乗算する補正を行う振幅変動量補正部と、前記振幅変動量補正部により補正された前記一方の測定周波数範囲の前記振幅の変動量のデータと、前記振幅変動量補正部により補正されていない前記他方の測定周波数範囲の前記振幅の変動量のデータとを、前記重複周波数範囲において周波数ごとに平均する振幅変動量平均部と、前記振幅変動量補正部により補正された前記重複周波数範囲を除く前記一方の測定周波数範囲の前記振幅の変動量のデータと、前記振幅変動量平均部により平均された前記重複周波数範囲の前記振幅の変動量のデータと、前記重複周波数範囲を除く前記他方の測定周波数範囲の前記振幅の変動量のデータとを結合する振幅変動量結合部と、を含む構成であってもよい。

この構成により、本発明に係る周波数特性補正装置は、隣り合う２つの測定周波数範囲の２つの振幅の変動量のデータを連続的に結合することができる。

また、本発明に係る周波数特性補正装置においては、前記複数の測定周波数範囲のうちの隣り合う２つの測定周波数範囲は、一方の測定周波数範囲と他方の測定周波数範囲とがそれぞれ互いに重複する重複周波数範囲を含んでおり、前記データ処理部は、前記重複周波数範囲における、一方の測定周波数範囲の前記位相の変動量のデータから算出される近似直線と、他方の測定周波数範囲の前記位相の変動量のデータから算出される近似直線との差分を周波数ごとに算出する差分算出部と、前記差分算出部により算出された前記差分を、前記一方の測定周波数範囲の前記位相の変動量のデータから減算する補正を行う位相変動量補正部と、前記位相変動量補正部により補正された前記一方の測定周波数範囲の前記位相の変動量のデータと、前記位相変動量補正部により補正されていない前記他方の測定周波数範囲の前記位相の変動量のデータとに、前記重複周波数範囲において線形重み付け平均を行う位相変動量平均部と、前記位相変動量補正部により補正された前記重複周波数範囲を除く前記一方の測定周波数範囲の前記位相の変動量のデータと、前記位相変動量平均部により線形重み付け平均が行われた前記重複周波数範囲の前記位相の変動量のデータと、前記重複周波数範囲を除く前記他方の測定周波数範囲の前記位相の変動量のデータとを結合する位相変動量結合部と、を含む構成であってもよい。

この構成により、本発明に係る周波数特性補正装置は、隣り合う２つの測定周波数範囲の２つの位相の変動量のデータを連続的に結合することができる。

また、本発明に係る周波数特性補正装置は、前記受信系から出力される前記ディジタルデータを直交復調して互いに直交する直交信号Ｉ（ｔ）及びＱ（ｔ）を生成する直交復調部を更に備え、前記変動量検出部は、前記直交信号Ｉ（ｔ）及びＱ（ｔ）に基づいて、前記測定周波数範囲内の前記振幅の変動量及び前記位相の変動量を求める構成であってもよい。

また、本発明に係る周波数特性補正装置は、前記校正用ＲＦ信号と前記被測定信号とのいずれかを前記入力信号として前記受信系に入力させる第１のスイッチと、前記直交復調部と前記ディジタルフィルタとのいずれかに、前記受信系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、本発明に係る周波数特性補正装置は、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、本発明に係る周波数特性補正装置は、前記ディジタルフィルタにより振幅特性及び位相特性が補正された前記ディジタルデータ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、本発明に係る周波数特性補正装置は、ディジタルフィルタにより被測定信号の振幅特性及び位相特性を補正するため、受信系の振幅平坦性及び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、本発明に係る周波数特性補正方法は、入力信号をローカル信号発生器から出力されるローカル信号と混合して中間周波数信号に変換した後に、ディジタルデータに変換する受信系と、所定周期でかつ所定帯域幅でＦＭ変調された校正用ＲＦ信号を生成する校正用信号源と、被測定信号が前記入力信号として前記受信系に入力された場合に、前記ディジタルデータの振幅特性及び位相特性を補正するディジタルフィルタと、を備える周波数特性補正装置に対して、前記校正用ＲＦ信号が前記入力信号として前記受信系に入力された場合に、前記ローカル信号発生器が周波数可変な前記ローカル信号を出力する周波数特性補正方法であって、前記校正用ＲＦ信号が前記入力信号として前記受信系に入力された場合に、前記受信系から出力される前記ディジタルデータに基づいて、前記所定帯域幅を有し前記ローカル信号の周波数に対応する複数の測定周波数範囲において、前記受信系によって生じる振幅の変動量及び位相の変動量を検出する変動量検出ステップと、前記変動量検出ステップにより検出された前記複数の測定周波数範囲における前記振幅の変動量のデータを結合するとともに、前記変動量検出ステップにより検出された前記複数の測定周波数範囲における位相の変動量のデータを結合するデータ処理ステップと、被測定信号が前記入力信号として前記受信系に入力された場合に前記受信系から出力される前記ディジタルデータの振幅特性及び位相特性を、前記データ処理ステップにより結合された前記振幅の変動量及び前記位相の変動量のデータで除算又は減算するために、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、本発明に係る周波数特性補正方法は、従来は不可能であった、校正用ＲＦ信号の出力可能周波数範囲を超えた周波数範囲で振幅特性及び位相特性の補正を行うことができる。

本発明は、校正用ＲＦ信号の出力可能周波数範囲を超えた周波数範囲で振幅特性及び位相特性の補正を行うことが可能な周波数特性補正装置及び周波数特性補正方法を提供するものである。

本発明の実施形態に係る周波数特性補正装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る周波数特性補正装置が備えるＤＤＳから出力される校正用ＲＦ信号の例を示す図である。 本発明の実施形態に係る周波数特性補正装置によって設定される複数の測定周波数範囲を模式的に示す図である。 本発明の実施形態に係る周波数特性補正装置によって拡大される補正可能周波数範囲の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る周波数特性補正装置が備えるデータ処理部の詳細な構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る周波数特性補正装置が備えるデータ処理部の処理を説明するための図（その１）である。 本発明の実施形態に係る周波数特性補正装置が備えるデータ処理部の処理を説明するための図（その２）である。 本発明の実施形態に係る周波数特性補正装置による周波数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、本発明に係る周波数特性補正装置及び周波数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。

本実施形態に係る周波数特性補正装置１は、入力信号を中間周波数信号に変換した後にディジタルデータに変換する受信系１００に対して、受信系１００から出力されるディジタルデータの振幅特性及び位相特性を補正するための装置である。

図１に示すように、周波数特性補正装置１は、校正用信号源１０と、第１のスイッチとしてのスイッチ１１と、周波数変換部１２と、中間処理部１３と、Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）１４と、第２のスイッチとしてのスイッチ１５と、ディジタルフィルタ１６と、制御部１７と、表示部１８と、操作部１９と、を備える。

校正用信号源１０は、例えば、位相校正用発振器又は振幅校正用発振器としてのＤＤＳ（Direct Digital Synthesizer）１０ａと、振幅校正用発振器としてのＶＣＯ１０ｂと、スイッチ１０ｃと、を有する。

ＤＤＳ１０ａは、所定周期でかつ所定帯域幅ΔｆでＦＭ変調された校正用ＲＦ信号を生成する。ＤＤＳ１０ａから出力される校正用ＲＦ信号は、例えば図２（ａ），（ｂ）に示すような、所定周期Ｔａ又はＴｂで時間ｔに比例して周波数が変化する線形チャープ信号である。ＤＤＳ１０ａのサンプリングレートは例えば３００ＭＨｚであり、この場合、校正用ＲＦ信号の周波数の上限は１５０ＭＨｚとなる。

ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）１０ｂは、本実施形態においては、例えば５０Ｈｚ〜６ＧＨｚの周波数の校正用ＲＦ信号を出力するようになっている。

スイッチ１０ｃは、ＤＤＳ１０ａから出力された校正用ＲＦ信号と、ＶＣＯ１０ｂから出力された校正用ＲＦ信号とのいずれかをスイッチ１１に選択的に入力させるようになっている。

スイッチ１１は、校正用信号源１０から出力された校正用ＲＦ信号と、任意のＤＵＴから出力された被測定信号とのいずれかを入力信号として受信系１００に選択的に入力させるようになっている。

周波数変換部１２は、ローカル信号Ｌ１を出力するローカル信号発生器１２ａと、スイッチ１１により選択された入力信号とローカル信号Ｌ１をミキシングするミキサ１２ｂと、を有する。

ローカル信号発生器１２ａは、例えばＰＬＬ回路を含み、ローカル信号Ｌ１を出力するようになっている。ローカル信号発生器１２ａから出力されるローカル信号Ｌ１の周波数は、所望の測定周波数範囲に応じて制御部１７により可変に設定される。

ミキサ１２ｂは、スイッチ１１により選択された周波数ｆＳの入力信号と、ローカル信号発生器１２ａから出力された周波数ｆＬのローカル信号Ｌ１とを混合し、２つの信号の和及び差の周波数の出力信号、すなわち中間周波数｜ｆＬ−ｆＳ｜又はｆＬ＋ｆＳの中間周波数信号を生成するものである。

中間処理部１３は、ローカル信号Ｌ２を出力するローカル信号発生器１３ａと、ミキサ１２ｂのミキシング出力から所定の中間周波数帯の信号を抽出するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１３ｂと、ＢＰＦ１３ｂを通過した中間周波数信号とローカル信号Ｌ２をミキシングするミキサ１３ｃと、ミキサ１３ｃのミキシング出力から所望の帯域の信号を抽出するＬＰＦ１３ｄと、を有する。

ＢＰＦ１３ｂは、ミキサ１２ｂから出力された中間周波数｜ｆＬ−ｆＳ｜又はｆＬ＋ｆＳの中間周波数信号のいずれかを通過させるようになっている。

ＡＤＣ１４は、中間処理部１３のＬＰＦ１３ｄを通過した信号を、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データＤ（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。

スイッチ１５は、後述するディジタルフィルタ１６と直交復調部２１とのいずれかに、ＡＤＣ１４から出力されたディジタルデータＤ（ｔ）を選択的に入力させるようになっている。本実施形態の周波数特性補正装置１は、２つのスイッチ１１，１５により、ディジタルフィルタ１６のフィルタ係数を補正するための校正モードと、ディジタルフィルタ１６により補正された被測定信号を後述する信号解析部２６で解析処理するための測定モードと、に切り替わるようになっている。

具体的には、校正モード時には、スイッチ１１によって校正用信号源１０からの校正用ＲＦ信号が受信系１００に入力される。また、スイッチ１５によってＡＤＣ１４からのディジタルデータＤ（ｔ）が後述する直交復調部２１に入力される。一方、測定モード時には、スイッチ１１によって任意のＤＵＴから出力された被測定信号が受信系１００に入力される。また、スイッチ１５によってＡＤＣ１４からのディジタルデータＤ（ｔ）がディジタルフィルタ１６に入力される。

なお、校正モード時には、受信系１００は、ローカル信号発生器１２ａから出力されるローカル信号Ｌ１の周波数を変化させることにより、ＤＤＳ１０ａから出力された所定帯域幅Δｆの校正用ＲＦ信号に対して、複数の測定周波数範囲でのディジタルデータＤ（ｔ）の取得を可能にする。なお、図３に示すように、複数の測定周波数範囲のうちの隣り合う２つの測定周波数範囲は、一方の測定周波数範囲と他方の測定周波数範囲とがそれぞれ互いに重複する重複周波数範囲を含んでいる。

図４に、隣り合う２つの測定周波数範囲とその重複周波数範囲の一例を示す。この例では、ＤＤＳ１０ａから出力される校正用ＲＦ信号の周波数範囲は７５±６５ＭＨｚであり、すなわち帯域幅Δｆは１３０ＭＨｚである。また、ローカル信号発生器１３ａから出力されるローカル信号Ｌ２の周波数は、６．９ＧＨｚである。

ＤＤＳ１０ａから出力される校正用ＲＦ信号は、ローカル信号発生器１２ａから出力されるローカル信号Ｌ１の周波数が６９４５ＭＨｚであるときに、ミキサ１２ｂによりアップコンバートされて、７０２０ＭＨｚ±６５ＭＨｚの周波数範囲の信号を通過させるように設定されたＢＰＦ１３ｂを通過する。そして、ＢＰＦ１３ｂを通過した校正用ＲＦ信号は、ミキサ１３ｃによりダウンコンバートされて、６．９ＧＨｚ以上の周波数の信号を通過させないように設定されたＬＰＦ１３ｄを通過する。つまり、ローカル信号発生器１２ａから出力されるローカル信号Ｌ１の周波数が６９４５ＭＨｚである場合には、ＡＤＣ１４に入力される校正用ＲＦ信号の測定周波数範囲（以下、「上側測定周波数範囲」とも称する）は、１２０±６５ＭＨｚとなる。

また、ＤＤＳ１０ａから出力される校正用ＲＦ信号は、ローカル信号発生器１２ａから出力されるローカル信号Ｌ１の周波数が６９０５ＭＨｚであるときに、ミキサ１２ｂによりアップコンバートされて、６９８０ＭＨｚ±６５ＭＨｚの周波数範囲の信号を通過させるように設定されたＢＰＦ１３ｂを通過する。そして、ＢＰＦ１３ｂを通過した校正用ＲＦ信号は、ミキサ１３ｃによりダウンコンバートされて、６．９ＧＨｚ以上の周波数の信号を通過させないように設定されたＬＰＦ１３ｄを通過する。つまり、ローカル信号発生器１２ａから出力されるローカル信号Ｌ１の周波数が６９０５ＭＨｚである場合には、ＡＤＣ１４に入力される校正用ＲＦ信号の測定周波数範囲（以下、「下側測定周波数範囲」とも称する）は、８０±６５ＭＨｚとなる。

上記のように、上側測定周波数範囲が１２０±６５ＭＨｚであり、下側測定周波数範囲が８０±６５ＭＨｚである場合には、これらの重複周波数範囲は、５５ＭＨｚ〜１４５ＭＨｚとなる。また、上側測定周波数範囲と下側測定周波数範囲を組み合わせることにより、校正用ＲＦ信号による振幅特性及び位相特性の補正が可能な周波数範囲が１００±８５ＭＨｚに拡大される。

なお、図４の説明においては、校正用ＲＦ信号が周波数変換部１２のミキサ１２ｂによりアップコンバートされるとしたが、これはあくまで一例であり、本発明はこのような構成に限定されるものではない。例えば、周波数変換部１２により校正用ＲＦ信号がダウンコンバートされる構成であってもよく、あるいは、周波数変換部１２の後段に類似の周波数変換部が更に配置される構成などであってもよい。

ディジタルフィルタ１６は、測定モード時に、ＡＤＣ１４からのディジタルデータＤ（ｔ）の振幅特性及び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１６は、自身のフィルタ係数を変化させることにより、振幅特性及び位相特性を可変調整できるように構成されている。

制御部１７は、例えばＣＰＵ、記憶部２３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、周波数特性補正装置１を構成する上記各部の動作を制御する。また、制御部１７は、記憶部２３に記憶された所定のプログラムを実行することにより、後述する直交復調部２１、変動量検出部２２、データ処理部２４、フィルタ係数補正部２５、及び信号解析部２６をソフトウェア的に構成することが可能である。

なお、直交復調部２１、変動量検出部２２、データ処理部２４、フィルタ係数補正部２５、及び信号解析部２６は、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などのディジタル回路で構成することも可能である。あるいは、直交復調部２１、変動量検出部２２、データ処理部２４、フィルタ係数補正部２５、及び信号解析部２６は、ディジタル回路によるハードウェア処理と所定のプログラムによるソフトウェア処理とを適宜組み合わせて構成することも可能である。

直交復調部２１は、ＡＤＣ１４から出力されるディジタルデータＤ（ｔ）を直交復調して、互いに直交する直交信号Ｉ（ｔ）及びＱ（ｔ）を生成するようになっている。直交復調部２１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。

変動量検出部２２は、ＤＤＳ１０ａからの校正用ＲＦ信号が入力信号として受信系１００に入力された場合（校正モード時）に受信系１００から出力されるディジタルデータＤ（ｔ）に基づいて、所定帯域幅Δｆを有しローカル信号Ｌ１の周波数に対応する複数の測定周波数範囲において、受信系１００によって生じる振幅の変動量（振幅変動量）及び位相の変動量（位相変動量）を検出するようになっている。

例えば、変動量検出部２２は、各測定周波数範囲で得られた直交信号Ｉ（ｔ）及びＱ（ｔ）のデータを用いて、下記の式（１），（２）に従って、校正モード時に受信系１００から出力されるディジタルデータＤ（ｔ）の振幅Ａｍｐ（ｔ）と位相Ｐｈ（ｔ）を算出する。さらに、変動量検出部２２は、算出した振幅Ａｍｐ（ｔ）をあらかじめ定められた基準値で除算した値を振幅変動量として記憶部２３に記憶させるとともに、算出した位相Ｐｈ（ｔ）をあらかじめ定められた基準値で減算した値を位相変動量として記憶部２３に記憶させる。

ただし、式（２）におけるａｔａｎ２は、座標（ｘ，ｙ）の４象限逆正接を返す関数である。

データ処理部２４は、変動量検出部２２により検出された複数の測定周波数範囲における振幅変動量及び位相変動量のデータを記憶部２３から読み出して、複数の測定周波数範囲における振幅の変動量のデータを結合するとともに、複数の測定周波数範囲における位相の変動量のデータを結合する処理を行うようになっている。図５に示すように、データ処理部２４は、平均値比算出部２４ａと、振幅変動量補正部２４ｂと、振幅変動量平均部２４ｃと、振幅変動量結合部２４ｄと、差分算出部２４ｅと、位相変動量補正部２４ｆと、位相変動量平均部２４ｇと、位相変動量結合部２４ｈと、を含む。

以下、図６及び図７を参照しながら、データ処理部２４が実行する処理の内容を説明する。なお以下では、周波数ｆの関数として振幅変動量や位相変動量を表現する。また、図７に示す位相変動量は、例えば±１８０での折り返しによる不連続性がなくなるように、あらかじめ連続化されているものとする。

平均値比算出部２４ａは、注目する重複周波数範囲における、一方の測定周波数範囲（ここでは下側測定周波数範囲とする）の振幅変動量のデータＡｍｐ＿Ｌ（ｆ）の平均値ＡＬと、他方の測定周波数範囲（ここでは上側測定周波数範囲とする）の振幅変動量Ａｍｐ＿Ｕ（ｆ）のデータの平均値ＡＵとの比を算出するようになっている。

振幅変動量補正部２４ｂは、平均値比算出部２４ａにより算出された、一方の測定周波数範囲の平均値ＡＬと他方の測定周波数範囲の平均値ＡＵとの比（例えばＡＵ／ＡＬ）を、一方の測定周波数範囲の振幅変動量のデータに乗算する補正を行うようになっている。これにより、注目する重複周波数範囲における他方の測定周波数範囲の平均値ＡＵと一方の測定周波数範囲の補正後の平均値とが一致する。補正後の一方の測定周波数範囲の振幅変動量のデータＡｍｐ＿Ｌ'（ｆ）は下記の式（３）に示すようなものとなる。

ここで、１５ＭＨｚ≦ｆ＜１４５ＭＨｚである。

以降の処理では、下側測定周波数範囲のうちの重複周波数範囲を除く周波数範囲（１５ＭＨｚ≦ｆ＜５５ＭＨｚ）における振幅変動量のデータとして上記のＡｍｐ＿Ｌ'（ｆ）を用い、上側測定周波数範囲のうちの重複周波数範囲を除く周波数範囲（１４５ＭＨｚ＜ｆ≦１８５ＭＨｚ）における振幅変動量のデータとしてＡｍｐ＿Ｕ（ｆ）をそのまま用いる。

振幅変動量平均部２４ｃは、振幅変動量補正部２４ｂにより補正された一方の測定周波数範囲の振幅変動量のデータＡｍｐ＿Ｌ'（ｆ）と、振幅変動量補正部２４ｂにより補正されていない他方の測定周波数範囲の振幅変動量のデータＡｍｐ＿Ｕ（ｆ）とを、重複周波数範囲において周波数ごとに平均するようになっている。振幅変動量平均部２４ｃにより算出される平均値Ａｍｐ'（ｆ）は下記の式（４）に示すようなものとなる。

ここで、５５ＭＨｚ≦ｆ≦１４５ＭＨｚである。

振幅変動量結合部２４ｄは、振幅変動量補正部２４ｂにより補正された重複周波数範囲を除く一方の測定周波数範囲の振幅変動量のデータＡｍｐ＿Ｌ'（ｆ）と、振幅変動量平均部２４ｃにより平均された重複周波数範囲の振幅変動量のデータＡｍｐ'（ｆ）と、重複周波数範囲を除く他方の測定周波数範囲の振幅変動量のデータＡｍｐ＿Ｕ（ｆ）とを結合するようになっている。

差分算出部２４ｅは、注目する重複周波数範囲における、一方の測定周波数範囲（ここでは下側測定周波数範囲とする）の位相変動量のデータＰｈ＿Ｌ（ｆ）から算出される近似直線ＬＬ（ｆ）と、他方の測定周波数範囲（ここでは上側測定周波数範囲とする）の位相変動量のデータＰｈ＿Ｕ（ｆ）から算出される近似直線ＵＬ（ｆ）との差分ΔＬ（ｆ）を周波数ごとに算出するようになっている。

例えば、下記の式（５），（６）に示すように、差分算出部２４ｅは、他方の測定周波数範囲の重複周波数範囲における位相変動量のデータＰｈ＿Ｕ（ｆ）を一次関数近似したときの傾きａと切片ｂを求めるとともに、一方の測定周波数範囲の重複周波数範囲における位相変動量のデータＰｈ＿Ｌ（ｆ）を一次関数近似したときの傾きｃと切片ｄを求める。

ここで、５５ＭＨｚ≦ｆ≦１４５ＭＨｚである。

また、差分算出部２４ｅは、下記の式（７）に示すように、式（５）と式（６）の差分ΔＬ（ｆ）を算出する。

位相変動量補正部２４ｆは、差分算出部２４ｅにより算出された差分ΔＬ（ｆ）を、一方の測定周波数範囲の位相変動量のデータＰｈ＿Ｌ（ｆ）から減算する補正を行って、補正後の位相変動量のデータＰｈ＿Ｌ'（ｆ）を出力するようになっている。これにより、下記の式（８）に示すように、一方の測定周波数範囲の重複周波数範囲における位相変動量のデータＰｈ＿Ｌ（ｆ）の一次関数近似が、他方の測定周波数範囲の重複周波数範囲における位相変動量のデータＰｈ＿Ｕ（ｆ）の一次関数近似に一致するように、一方の測定周波数範囲の位相変動量のデータＰｈ＿Ｌ（ｆ）全体が補正される。

ここで、１５ＭＨｚ≦ｆ＜１４５ＭＨｚである。

以降の処理では、下側測定周波数範囲のうちの重複周波数範囲を除く周波数範囲（１５ＭＨｚ≦ｆ＜５５ＭＨｚ）における位相変動量のデータとして上記のＰｈ＿Ｌ'（ｆ）を用い、上側測定周波数範囲のうちの重複周波数範囲を除く周波数範囲（１４５ＭＨｚ＜ｆ≦１８５ＭＨｚ）における位相変動量のデータとしてＰｈ＿Ｕ（ｆ）をそのまま用いる。

位相変動量平均部２４ｇは、位相変動量補正部２４ｆにより補正された一方の測定周波数範囲の位相変動量のデータＰｈ＿Ｌ'（ｆ）と、位相変動量補正部２４ｆにより補正されていない他方の測定周波数範囲の位相変動量のデータＰｈ＿Ｕ（ｆ）とに、重複周波数範囲において線形重み付け平均を行うようになっている。位相変動量平均部２４ｇにより算出される線形重み付け平均の平均値Ｐｈ'（ｆ）は下記の式（９）に示すようなものとなる。

ここで、５５ＭＨｚ≦ｆ≦１４５ＭＨｚである。

位相変動量結合部２４ｈは、位相変動量補正部２４ｆにより補正された重複周波数範囲を除く一方の測定周波数範囲の前記位相変動量のデータＰｈ＿Ｌ'（ｆ）と、位相変動量平均部２４ｇにより線形重み付け平均が行われた重複周波数範囲の位相変動量のデータＰｈ'（ｆ）と、重複周波数範囲を除く他方の測定周波数範囲の位相変動量のデータＰｈ＿Ｕ（ｆ）とを結合するようになっている。

なお、図６及び図７の説明では、一方の測定周波数範囲を下側測定周波数範囲とし、他方の測定周波数範囲を上側測定周波数範囲としたが、逆に、一方の測定周波数範囲を上側測定周波数範囲とし、他方の測定周波数範囲を下側測定周波数範囲としてもよい。

フィルタ係数補正部２５は、ディジタルフィルタ１６の標準的なフィルタ係数値をあらかじめ記憶しており、データ処理部２４から出力された振幅変動量及び位相変動量のデータを基に、それらがフラットな特性になるように上記の標準的なフィルタ係数値を補正する。さらに、フィルタ係数補正部２５は、ディジタルフィルタ１６のフィルタ係数を補正した係数で更新する。

すなわち、フィルタ係数補正部２５は、測定モード時に受信系１００から出力されるディジタルデータＤ（ｔ）の振幅特性を、データ処理部２４により結合された振幅変動量のデータで除算するために、ディジタルフィルタ１６のフィルタ係数を補正する処理を行うようになっている。また、フィルタ係数補正部２５は、測定モード時に受信系１００から出力されるディジタルデータＤ（ｔ）の位相特性を、データ処理部２４により結合された位相変動量のデータで減算するために、ディジタルフィルタ１６のフィルタ係数を補正する処理を行うようになっている。

なお、変動量検出部２２は、ＶＣＯ１０ｂからの校正用ＲＦ信号が入力信号として受信系１００に入力されたときには、受信系１００から出力されるディジタルデータＤ（ｔ）に基づいて、例えば、５０Ｈｚ〜６ＧＨｚにわたる測定周波数範囲において受信系１００によって生じる振幅変動量のみを検出することが可能である。この場合、フィルタ係数補正部２５は、変動量検出部２２から出力された振幅変動量を用いて、フィルタ係数の補正を行う。

信号解析部２６は、測定モード時に、直交復調部２１から出力された直交信号Ｉ（ｔ）及びＱ（ｔ）に対して、所定の信号解析処理を行うようになっている。直交復調部２１は、測定モード時には、ディジタルフィルタ１６により振幅特性及び位相特性が補正されたディジタルデータを直交復調して、直交信号Ｉ（ｔ）及びＱ（ｔ）を生成する。

信号解析部２６が実行する信号解析処理としては、例えば、被測定信号の振幅、位相、周波数などの時間変化を示す時系列データやスペクトラムの生成、チャネルパワー、占有帯域幅、隣接チャネル漏洩電力、バースト平均電力、変調精度（ＥＶＭ）、送信パワーレベル、送信スペクトラムマスク、エラーベクトル振幅、最小入力感度、最大入力レベル、スプリアス放射などの被測定信号の品質を評価するための測定が挙げられる。

表示部１８は、例えばＬＣＤやＣＲＴなどの表示機器で構成され、制御部１７からの制御信号に応じて、信号解析部２６による解析結果などの各種表示内容を表示するようになっている。さらに、表示部１８は、各種条件を設定するためのソフトキー、プルダウンメニュー、テキストボックスなどの操作対象の表示を行うようになっている。

操作部１９は、ユーザによる操作入力を受け付けるためのものであり、例えば表示部１８の表示画面の表面に設けられたタッチパネルで構成される。あるいは、操作部１９は、キーボード又はマウスのような入力デバイスを含んで構成されてもよい。また、操作部１９は、リモートコマンドなどによる遠隔制御を行う外部制御装置で構成されてもよい。

操作部１９への操作入力は、制御部１７により検知されるようになっている。例えば、操作部１９により、複数の測定周波数範囲、それらの重複周波数範囲、ＶＣＯ１０ｂから出力される校正用ＲＦ信号の周波数などをユーザが任意に指定することができる。

以下、本実施形態の周波数特性補正装置１を用いる周波数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その処理の一例を説明する。なお、以下の処理では、スイッチ１０ｃによりＤＤＳ１０ａからの校正用ＲＦ信号がスイッチ１１に入力されており、スイッチ１１，１５により周波数特性補正装置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１７は、Ｎ個（Ｎ≧２）の測定周波数範囲を区別するためのインデックスｉを１に設定する（ステップＳ１）。

次に、制御部１７は、ｉ番目の測定周波数範囲に対応するローカル信号Ｌ１の周波数ｆＬ_ｉをローカル信号発生器１２ａに設定する（ステップＳ２）。

次に、受信系１００は、ＤＤＳ１０ａからの校正用ＲＦ信号をローカル信号Ｌ１と混合して中間周波数信号に変換した後に、ＡＤＣ１４によりディジタルデータＤ（ｔ）に変換する（ステップＳ３）。

次に、直交復調部２１は、ＡＤＣ１４から出力されたディジタルデータＤ（ｔ）を直交復調して、互いに直交する直交信号Ｉ（ｔ）及びＱ（ｔ）を生成する（ステップＳ４）。

次に、変動量検出部２２は、ＡＤＣ１４から出力されたディジタルデータＤ（ｔ）に基づいて、所定帯域幅Δｆを有しローカル信号Ｌ１の周波数ｆＬ_ｉに対応するｉ番目の測定周波数範囲において、受信系１００によって生じる振幅変動量及び位相変動量を検出する（変動量検出ステップＳ５）。また、変動量検出ステップＳ５において変動量検出部２２は、検出したｉ番目の測定周波数範囲における振幅変動量及び位相変動量を記憶部２３に記憶させる。

次に、制御部１７は、ｉ＋１番目の測定周波数範囲に対応するローカル信号Ｌ１の周波数ｆＬ_ｉ＋１をローカル信号発生器１２ａに設定する（ステップＳ６）。

次に、受信系１００は、ＤＤＳ１０ａからの校正用ＲＦ信号をローカル信号Ｌ１と混合して中間周波数信号に変換した後に、ＡＤＣ１４によりディジタルデータＤ（ｔ）に変換する（ステップＳ７）。

次に、直交復調部２１は、ＡＤＣ１４から出力されたディジタルデータＤ（ｔ）を直交復調して、互いに直交する直交信号Ｉ（ｔ）及びＱ（ｔ）を生成する（ステップＳ８）。

次に、変動量検出部２２は、ＡＤＣ１４から出力されたディジタルデータＤ（ｔ）に基づいて、所定帯域幅Δｆを有しローカル信号Ｌ１の周波数ｆＬ_ｉ＋１に対応するｉ＋１番目の測定周波数範囲において、受信系１００によって生じる振幅変動量及び位相変動量を検出する（変動量検出ステップＳ９）。また、変動量検出ステップＳ９において変動量検出部２２は、検出したｉ＋１番目の測定周波数範囲における振幅変動量及び位相変動量を記憶部２３に記憶させる。

次に、データ処理部２４は、ｉ番目とｉ＋１番目の測定周波数範囲における振幅変動量及び位相変動量のデータを記憶部２３から読み出して、ｉ番目とｉ＋１番目の測定周波数範囲における振幅の変動量のデータを結合するとともに、ｉ番目とｉ＋１番目の測定周波数範囲における位相の変動量のデータを結合する（データ処理ステップＳ１０）。例えば、データ処理ステップＳ１０においてデータ処理部２４は、ｉ番目の測定周波数範囲のうちの重複周波数範囲を除く周波数範囲における振幅変動量及び位相変動量のデータをそのまま用い、ｉ＋１番目の測定周波数範囲における振幅変動量及び位相変動量のデータを変化させるような処理を行う。また、データ処理部２４は、結合後のｉ番目とｉ＋１番目の測定周波数範囲における振幅変動量及び位相変動量のデータを、既に記憶部２３に記憶されていたｉ番目とｉ＋１番目の測定周波数範囲における振幅変動量及び位相変動量のデータに上書きする処理を行う。

次に、制御部１７は、インデックスｉがＮ−１に到達しているか否かを判断する（ステップＳ１１）。インデックスｉがＮ−１に到達している場合には、制御部１７は、ステップＳ１３の処理を実行する。インデックスｉがＮ−１に到達していない場合には、制御部１７は、インデックスｉをインクリメントして（ステップＳ１２）、再びステップＳ６以降の処理を実行する。

フィルタ係数補正部２５は、データ処理ステップＳ１０により結合された振幅変動量及び位相変動量のデータに基づいて、ディジタルフィルタ１６のフィルタ係数を補正する（フィルタ係数補正ステップＳ１３）。

以上説明したように、本実施形態に係る周波数特性補正装置１は、所定周期でかつ所定帯域幅ΔｆでＦＭ変調された校正用ＲＦ信号を用いて、所定帯域幅Δｆを有しローカル信号Ｌ１の周波数に対応する複数の測定周波数範囲において、受信系１００によって生じる振幅変動量及び位相変動量を検出する構成になっている。このため、本実施形態に係る周波数特性補正装置１は、従来は不可能であった、校正用ＲＦ信号の出力可能周波数範囲を超えた周波数範囲で振幅特性及び位相特性の補正を行うことが可能である。

また、今後、測定帯域が更に広帯域化していくことが見込まれるが、本実施形態に係る周波数特性補正装置１によれば、重複周波数範囲を任意に設けることが可能であるため、簡易な構成で広帯域にわたる校正を容易に行うことが可能である。

また、広い帯域の校正用ＲＦ信号を出力できるＤＤＳやＤＡＣなどのディジタルの発振器は高価であるが、本実施形態に係る周波数特性補正装置１によれば、既存の比較的安価な発振器を校正用信号源１０として用いて、低コストで振幅特性及び位相特性の補正を行うことが可能になる。

また、本実施形態に係る周波数特性補正装置１は、隣り合う２つの測定周波数範囲の２つの振幅変動量のデータを連続的に結合することができる。

また、本実施形態に係る周波数特性補正装置１は、隣り合う２つの測定周波数範囲の２つの位相変動量のデータを連続的に結合することができる。

また、本実施形態に係る周波数特性補正装置１は、スイッチ１１，１５を切り替えることにより、ディジタルフィルタ１６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１６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、本実施形態に係る周波数特性補正装置１は、ディジタルフィルタ１６により被測定信号の振幅特性及び位相特性を補正するため、受信系１００の振幅平坦性及び位相平坦性を向上させて、信号解析部２６にて正確な信号解析を行うことができる。

１ 周波数特性補正装置
１０ 校正用信号源
１１，１５ スイッチ
１２ａ ローカル信号発生器
１６ ディジタルフィルタ
１７ 制御部
２１ 直交復調部
２２ 変動量検出部
２４ データ処理部
２４ａ 平均値比算出部
２４ｂ 振幅変動量補正部
２４ｃ 振幅変動量平均部
２４ｄ 振幅変動量結合部
２４ｅ 差分算出部
２４ｆ 位相変動量補正部
２４ｇ 位相変動量平均部
２４ｈ 位相変動量結合部
２５ フィルタ係数補正部
２６ 信号解析部
１００ 受信系

Claims (7)

1. 入力信号をローカル信号発生器（１２ａ）から出力されるローカル信号と混合して中間周波数信号に変換した後に、ディジタルデータに変換する受信系（１００）と、
   所定周期でかつ所定帯域幅でＦＭ変調された校正用ＲＦ信号を生成する校正用信号源（１０）と、
   被測定信号が前記入力信号として前記受信系に入力された場合に、前記ディジタルデータの振幅特性及び位相特性を補正するディジタルフィルタ（１６）と、を備え、
   前記校正用ＲＦ信号が前記入力信号として前記受信系に入力された場合に、前記ローカル信号発生器が周波数可変な前記ローカル信号を出力する周波数特性補正装置（１）であって、
   前記校正用ＲＦ信号が前記入力信号として前記受信系に入力された場合に、前記受信系から出力される前記ディジタルデータに基づいて、前記所定帯域幅を有し前記ローカル信号の周波数に対応する複数の測定周波数範囲において、前記受信系によって生じる振幅の変動量及び位相の変動量を検出する変動量検出部（２２）と、
   前記変動量検出部により検出された前記複数の測定周波数範囲における前記振幅の変動量のデータを結合するとともに、前記変動量検出部により検出された前記複数の測定周波数範囲における前記位相の変動量のデータを結合するデータ処理部（２４）と、
   被測定信号が前記入力信号として前記受信系に入力された場合に前記受信系から出力される前記ディジタルデータの振幅特性及び位相特性を、前記データ処理部により結合された前記振幅の変動量及び前記位相の変動量のデータで除算又は減算するために、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（２５）と、を備えることを特徴とする周波数特性補正装置。
2. 前記複数の測定周波数範囲のうちの隣り合う２つの測定周波数範囲は、一方の測定周波数範囲と他方の測定周波数範囲とがそれぞれ互いに重複する重複周波数範囲を含んでおり、
   前記データ処理部は、
   前記重複周波数範囲における、一方の測定周波数範囲の前記振幅の変動量のデータの平均値と、他方の測定周波数範囲の前記振幅の変動量のデータの平均値との比を算出する平均値比算出部（２４ａ）と、
   前記平均値比算出部により算出された前記比を、前記一方の測定周波数範囲の前記振幅の変動量のデータに乗算する補正を行う振幅変動量補正部（２４ｂ）と、
   前記振幅変動量補正部により補正された前記一方の測定周波数範囲の前記振幅の変動量のデータと、前記振幅変動量補正部により補正されていない前記他方の測定周波数範囲の前記振幅の変動量のデータとを、前記重複周波数範囲において周波数ごとに平均する振幅変動量平均部（２４ｃ）と、
   前記振幅変動量補正部により補正された前記重複周波数範囲を除く前記一方の測定周波数範囲の前記振幅の変動量のデータと、前記振幅変動量平均部により平均された前記重複周波数範囲の前記振幅の変動量のデータと、前記重複周波数範囲を除く前記他方の測定周波数範囲の前記振幅の変動量のデータとを結合する振幅変動量結合部（２４ｄ）と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の周波数特性補正装置。
3. 前記複数の測定周波数範囲のうちの隣り合う２つの測定周波数範囲は、一方の測定周波数範囲と他方の測定周波数範囲とがそれぞれ互いに重複する重複周波数範囲を含んでおり、
   前記データ処理部は、
   前記重複周波数範囲における、一方の測定周波数範囲の前記位相の変動量のデータから算出される近似直線と、他方の測定周波数範囲の前記位相の変動量のデータから算出される近似直線との差分を周波数ごとに算出する差分算出部（２４ｅ）と、
   前記差分算出部により算出された前記差分を、前記一方の測定周波数範囲の前記位相の変動量のデータから減算する補正を行う位相変動量補正部（２４ｆ）と、
   前記位相変動量補正部により補正された前記一方の測定周波数範囲の前記位相の変動量のデータと、前記位相変動量補正部により補正されていない前記他方の測定周波数範囲の前記位相の変動量のデータとに、前記重複周波数範囲において線形重み付け平均を行う位相変動量平均部（２４ｇ）と、
   前記位相変動量補正部により補正された前記重複周波数範囲を除く前記一方の測定周波数範囲の前記位相の変動量のデータと、前記位相変動量平均部により線形重み付け平均が行われた前記重複周波数範囲の前記位相の変動量のデータと、前記重複周波数範囲を除く前記他方の測定周波数範囲の前記位相の変動量のデータとを結合する位相変動量結合部（２４ｈ）と、を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の周波数特性補正装置。
4. 前記受信系から出力される前記ディジタルデータを直交復調して互いに直交する直交信号Ｉ（ｔ）及びＱ（ｔ）を生成する直交復調部（２１）を更に備え、
   前記変動量検出部は、前記直交信号Ｉ（ｔ）及びＱ（ｔ）に基づいて、前記測定周波数範囲内の前記振幅の変動量及び前記位相の変動量を求めることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の周波数特性補正装置。
5. 前記校正用ＲＦ信号と前記被測定信号とのいずれかを前記入力信号として前記受信系に入力させる第１のスイッチ（１１）と、
   前記直交復調部と前記ディジタルフィルタとのいずれかに、前記受信系からのディジタル信号を入力させる第２のスイッチ（１５）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項に記載の周波数特性補正装置。
6. 前記ディジタルフィルタにより振幅特性及び位相特性が補正された前記ディジタルデータを解析する信号解析部（２６）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項に記載の周波数特性補正装置。
7. 入力信号をローカル信号発生器（１２ａ）から出力されるローカル信号と混合して中間周波数信号に変換した後に、ディジタルデータに変換する受信系（１００）と、
   所定周期でかつ所定帯域幅でＦＭ変調された校正用ＲＦ信号を生成する校正用信号源（１０）と、
   被測定信号が前記入力信号として前記受信系に入力された場合に、前記ディジタルデータの振幅特性及び位相特性を補正するディジタルフィルタ（１６）と、を備える周波数特性補正装置（１）に対して、
   前記校正用ＲＦ信号が前記入力信号として前記受信系に入力された場合に、前記ローカル信号発生器が周波数可変な前記ローカル信号を出力する周波数特性補正方法であって、
   前記校正用ＲＦ信号が前記入力信号として前記受信系に入力された場合に、前記受信系から出力される前記ディジタルデータに基づいて、前記所定帯域幅を有し前記ローカル信号の周波数に対応する複数の測定周波数範囲において、前記受信系によって生じる振幅の変動量及び位相の変動量を検出する変動量検出ステップ（Ｓ５，Ｓ９）と、
   前記変動量検出ステップにより検出された前記複数の測定周波数範囲における前記振幅の変動量のデータを結合するとともに、前記変動量検出ステップにより検出された前記複数の測定周波数範囲における位相の変動量のデータを結合するデータ処理ステップ（Ｓ１０）と、
   被測定信号が前記入力信号として前記受信系に入力された場合に前記受信系から出力される前記ディジタルデータの振幅特性及び位相特性を、前記データ処理ステップにより結合された前記振幅の変動量及び前記位相の変動量のデータで除算又は減算するために、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ステップ（Ｓ１３）と、を含むことを特徴とする周波数特性補正方法。

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