JP3611300B2 - Signal generator - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アレイ・アンテナ装置の性能を試験する試験用模擬信号の発生などに利用される信号発生装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
人や車両などの移動体を対象とする無線通信システムでは、交信中の移動体の方向を探知したり、交信対象の移動体に対してビームを向けるなどの目的で、アレイ・アンテナ装置が利用される。この種のアレイ・アンテナ装置では、複数のアンテナ素子が所定の配列で空間に配列され、各アンテナ素子の受信信号の位相や振幅(複素振幅)と、各アンテナ素子の指向性と、各アンテナ素子どうしの位置関係とから電波の到来方向が検出される。また、この種のアレイ・アンテナ装置では、各アンテナ素子から送信する電波の位相を制御することにより、電波を特定の方向に送信することもできる。このようなアレイ・アンテナ装置の典型的な一例として、直線上や円周上に5本程度のアンテナ素子が等間隔で配置される。
【0003】
上記アレイ・アンテナ装置の製造・開発に際しては、経済性の点から、屋外で実際に電波を受信するよりも試験用の模擬信号の発生装置が利用される。すなわち、各アンテナ素子から出力される受信信号を模擬するために、5系統程度の信号発生系統が形成され、各信号発生系統から、位相や振幅の異なる信号が発生される。
【0004】
従来、この種の試験用模擬信号発生装置としては、図4に示すような構成の装置が使用されていた。信号発生器で発生された試験用の正弦波信号が信号分配器で複数の成分に分割され、アナログ形式の遅延回路と増幅器とによってそれぞれに所望の遅延量と振幅とが付与され、試験用模擬信号としてそれぞれの出力端子から出力される。
【0005】
他の従来装置として、図5に示す構成のものも知られている。この従来装置では、信号発生器から出力されるアナログ試験信号が、A/D変換器で一旦ディジタル信号に変換される。このディジタル信号は、信号分配器で複数の成分に分割され、各成分はFIFOメモリを通過する際の遅延を受けてD/A変換回路に供給される。再びアナログ信号に復元された試験用信号は、増幅器による振幅の調整を受けたのち各出力端子から出力される。各FIFOメモリの遅延量の変更は、その縦列段数の変更などにより行われる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
図4に示す構成の従来装置では、アナログ形式の遅延回路が遅延線や遅延素子を使用して実現される。このような遅延回路では、発生させる試験信号の周波数や、試験対象のアレイアンテナの構成などに応じて遅延量を広範囲にわたって変更することが必要になる。このため、多数の遅延線や遅延素子を準備する必要があり、装置が複雑・高価になるという問題がある。
【0007】
また、図5に示す構成の従来装置では、図4の従来装置とは異なり、ディジタル形式で実現される遅延回路の構成は容易である。しかしながら、信号発生器で発生したアナログ信号を一旦ディジタル信号に変換するための高精度かつ高周波のA/D変換器を実現することが困難であり、このため、発生可能な試験用信号の最高周波数はこのA/D変換器の性能で制限されてしまうという問題がある。実際には、14ビットの精度のA/D変換器であれば、動作可能な最高周波数が数十MHz に制限されてしまう。なお、D/A変換器については、14ビットの精度で数百MHz の高周波数で動作するものが実現可能である。更に、図5の信号発生装置では、特開平11ー145917号公報で指摘されているように、遅延分解能を高めるようとするとFIFOのメモリ量が増大するという問題もある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記従来技術の課題を解決する本発明の信号発生装置は、制御可能な周波数、位相および振幅の正弦波信号を発生するダイレクト・ディジタル・シンセサイザをそれぞれ含む複数の信号発生チャンネルと、各信号発生チャンネルの各ダイレクト・ディジタル・シンセサイザを制御することにより各信号発生チャンネルから出力される各正弦波信号の間の位相および振幅の関係を所望のものに設定する制御部とを備えることにより、高周波数までの試験用正弦波信号を簡易・安価に発生できるように構成されている。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明の一つの好適な実施の形態によれば、上記制御部が各信号発生チャンネルから出力される各正弦波信号の間の位相および振幅の関係を検出する信号検出手段を備えたフィードバック方式の構成を採用することにより、装置の一層の低廉化が実現される。
【0010】
本発明の他の好適な実施の形態によれば、上記信号検出手段が各信号発生チャンネルのうち特定のものから出力される信号を基準信号として選択する第1の信号選択手段と、残る全ての信号発生チャンネルのうちの一つから出力される信号を比較対象の信号として順次選択する第2の信号選択手段と、これら第1,第2の選択手段で選択された信号の間の位相と振幅とを比較する比較手段とを備えるという相対系の構成を採用することにより、動作の安定性に関する要求が緩やかな安価な素子や回路を用いて、装置を安価に実現可能としている。
【0011】
本発明の更に他の好適な実施の形態によれば、各信号発生チャンネルから出力される正弦波信号は、アレイアンテナ素子から出力される受信信号を模擬するための信号として利用される。そして、このような各信号発生チャンネルから構成される信号発生部が複数設置され、各信号発生部に含まれる対応の信号発生チャンネルの出力どうしが合成され、この合成された信号が各アレイアンテナ素子から出力される受信信号を模擬することにより、試験対象のアレイアンテナに複数の送信源からの電波が到来した場合や、単一の送信源からマルチパスを経て電波が到来した場合の試験に必要なアレイアンテナの受信信号を模擬できるように構成されている。
【0012】
【実施例】
図1は、本発明の一実施例の信号発生装置の構成を示すブロック図である。この信号発生装置は、5本のアンテナ素子で構成されるアレイ・アンテナの性能を試験するのに使用するためのものであり、5本アンテナ素子からの5種類の試験用模擬信号を発生する。これら5種類の試験用模擬信号を発生する5個の信号発生チャンネルのそれぞれは、ダイレクト・ディジタル・シンセサイザDDSi、濾波器Fi、増幅器Ai、減衰器ATi、切替器SWi(i=1〜5)を備えている。
【0013】
上記5個の信号発生チャンネルに加えて、各チャンネルに共通のクロック信号を供給する第1のクロック供給部CL1と、各チャンネルのダイレクト・ディジタル・シンセサイザDDSiを制御する制御部CNTと、各チャンネルが発生した信号を検出する第1,第2のA/D変換部A/D1,A/D2と、これら第1,第2のA/D変換部にサンプリングのためのクロック信号を供給する第2のクロック発生回路CL2と、制御部CNTに制御指令を入力するキーボードなどで構成される入力部INとを備えている。
【0014】
各信号発生チャンネルのダイレクト・ディジタル・シンセサイザDDSiの原理的な構成についてその前半部分のみを簡略化して図3に例示する。このシンセサイザDDSiの前半部分は、正弦波信号のディジタル振幅値を保持する正弦波保持メモリMと、この正弦波保持メモリMに読出しアドレスを供給するアドレス発生回路Aとから構成されている。なお、このダイレクト・ディジタル・シンセサイザの後半部分は図示を省略するが、振幅調整用の乗算器と、D/A変換器とから構成されている。アドレス発生回路Aには、図1の第1のクロック発生回路CL1からクロック信号が供給されると共に、図1の制御部CNTから読み出し先頭アドレスが供給される。
【0015】
正弦波保持メモリMの各記憶領域には、0ボルトを中心にして−Vボルトから+Vボルトまでの範囲にわたって変化する1周期分の正弦波信号を等しい時間間隔でサンプリングすることによって得られる振幅のディジタル値が、図案化して図示するように、読み出しアドレスの増加の順番に保持されている。アドレス保持回路Aでは、外部から供給されるクロック信号の周期でアドレスが1ステップずつ増加され、各アドレスに保持される振幅のディジタル値が読み出される。読み出された正弦波信号の振幅のディジタル値は、図示しない乗算器において制御部CNTが指定する係数の乗算によって振幅が調整されたのち、図示しないD/A変換回路においてアナログ信号に変換され、ダイレクト・ディジタル・シンセサイザDDSiから出力される。
【0016】
図1の制御部CNTは、ユーザが入力部INから入力する制御指令に従って、第1のクロック発生部CL1に、これが発生するクロック信号の周波数を変更させることにより、各信号発生系統のダイレクト・ディジタル・シンセサイザDDSiが発生する正弦波信号の周波数を変化させる。この周波数の変更は、数百MHz もの高周波数領域までにわたって行われる。
【0017】
制御部CNTは、同様に、ユーザが入力部INから入力する制御指令に従って、各チャンネルの信号発生部のダイレクト・ディジタル・シンセサイザDDSiのアドレス発生回路A(図3)に指令する読み出し先頭アドレスを変更することにより、このシンセサイザが発生する正弦波信号の位相を変化させる。さらに、制御回路CNTは、各ダイレクト・ディジタル・シンセサイザDDSiの内部に設置されている乗算器に振幅調整用の係数を供給することにより、各信号発生チャンネルから出力される正弦波信号の振幅を変化させる。
【0018】
更に、制御部CNTは、クロック信号の周波数に応じて各信号発生チャンネルに含まれる濾波器Fiの特性を変更させ、あるいは、ダイナミックレンジを増大させるために、増幅器Aiや減衰器ATiの特性を変更させる。
【0019】
各信号発生チャンネルの最終段には、制御部CNTによって制御される信号切替器SWiが設置されている。この信号切替器SWiの二つの出力端子のうち、一方は信号出力端子Oiに接続され、他方は信号検出部のA/D変換部1又はA/D変換部2の入力端子に接続されている。すなわち、チャンネル1の切替器SW1の他方の出力端子は、長さaの信号線を介して第1のA/D変換部1の入力端子に接続されている。また、チャンネル2乃至5のそれぞれの切替器SW2〜SW5の他方の出力端子は、長さbの個別の信号線と長さcの共通の信号線を介して第2のA/D変換部2の入力端子に接続されている。そして、a=b+cの関係によって各チャンネルの切替器SWiとA/D変換部1,2の入力端子までの長さ(電気長)が等しくなるように設定されている。
【0020】
まず、5個の信号発生チャンネルのそれぞれにおいてユーザが入力部INから指示した周波数で信号の発生が開始される。まず、各チャンネルのダイレクト・ディジタル・シンセサイザDDSiの出力の位相と振幅が同一の値になるように初期設定が行われる。次に、切替器SW1とSW2の操作により、チャンネル1の正弦波信号をA/D変換部1に入力させ、チャンネル2の正弦波信号をA/D変換部2に入力させる。A/D変換部1,2から出力されるディジタル信号が制御部CNTに帰還される。
【0021】
制御部CNTは、A/D変換部1,2から帰還されたディジタル正弦波信号の位相差と振幅差とを検出し、これらの差がゼロになるように、チャンネル2のダイレクト・ディジタル・シンセサイザDDSiの読み出し先頭アドレスと乗算器の係数の変更とによって位相と振幅とを調整するという較正処理を行う。振幅の変更は、図3の正弦波保持メモリMから読み出された16ビットの正弦波信号に16ビットの係数を乗算することによって行われる。この信号発生チャンネル2についての較正が終了すると、同様の較正処理がチャンネル3からチャンネル5までの各信号発生部について順次反復され、較正が行われる。この結果、全てのチャンネルからの出力の位相と振幅とが一致せしめられる。
【0022】
この較正処理が終了すると、チャンネル2〜5のチャンネル1に対する較正済みの位相差と振幅比とが入力部INで定められた受信電波の到来方向などの試験条件に合致する値となるように、チャンネル2〜5のダイレクト・ディジタル・シンセサイザDDSiに位相と振幅とが設定される。
【0023】
上述のような手順を経て各信号発生チャンネルから出力される正弦波信号位相と振幅の設定が終了すると、切替器SW1〜5が切替えられ、各信号発生チャンネルで発生されたアナログ正弦波信号が各チャンネルの出力端子O1〜O5に供給される。各出力端子O1〜O5から出力されるアナログ正弦波信号は、試験用信号として、図示しない試験対象の方向探知装置などに供給される。
【0024】
入力部INから指定される試験条件(例えば、受信電波の到来方向)に基づいて設定される各チャンネルの正弦波信号の位相差や振幅比は、理論的に算定されたものであってもよく、あるいは、実際のアレイアンテナについて実験的に得られたものであってもよい。
【0025】
例えば、空間的に配置されたアレイアンテナに方位角θ、仰角Φから信号が到来した場合、(xm,ym,zm )の位置に配置されたm番目のアンテナ素子の指向性をBm(θ、Φ)とすれば、このアンテナ素子の受信信号Smは、次式で与えられる。
Sm(θ,Φ)
=Bm(θ、Φ)exp[j( 2π/ λ(xmsinθ sinΦ+ym cosθ sinΦ+zm cosΦ)]
ただし、λは到来電波の波長である。
【0026】
図2は、本発明の他の実施例の信号発生装置の構成を示す機能ブロック図である。この実施例の信号発生装置は、図1に示した信号発生装置10を構成する5個の信号発生チャンネル(切替器SWiを除く)から構成される信号発生部と同一の構成を有する複数の信号発生部A、B・・・・Nを備えている。この信号発生装置は、更に、各信号発生部A〜Nに共通の部分として、各信号発生部にクロック信号を供給するクロック発生部と、各信号発生部を構成する各信号発生チャンネルから出力される正弦波信号のうち対応のものどうしを加算する加算器S1〜S5と、加算された信号の振幅を減衰させる可変減衰器と、加算された信号を出力端子OT1〜OT5とA/D変換器A/D1、2とに切替える切替器SWと、加算部に供給される各到来電波を模擬する正弦波信号に振幅と位相とを設定する制御部CNTとを備えている。A/D変換器A/D1、2は、図1の信号発生装置の場合と同様に、較正のための信号を検出するためのものである。また、切替器SWも、図1の場合と同様に、チャンネル1の出力をA/D変換器1に切替えると共に、チャンネル2〜5の一つの出力をそれぞれA/D変換器2に切替える構成となっている。
【0027】
各信号発生部の5個の信号発生チャンネルの対応のものから出力される正弦波信号が加算器S1〜S5において加算され、出力端子OT1〜OT5に出力される。図2中の信号発生部A〜Nのそれぞれは、異なる信号発生源から送信され、あるいは、共通の信号発生源から送信され異なる伝搬経路を経て、5本のアレイアンテナのそれぞれに受信される受信信号を模擬するためのものである。信号発生部A〜Nで発生される信号の周波数は全て異なり得る。また、信号発生部A〜N内での5個の信号発生チャンネルから出力される正弦波信号の位相差や振幅比は、受信電波の到来方向などに応じて全て独立に設定可能となっている。
【0028】
以上、本発明の信号発生装置を、アレイアンテナによる受信信号を模擬するために利用する場合を例示した。しかしながら、本発明の信号発生装置は、他の信号を模擬したり、あるいは、音波を探知するマイクロホン・アレイなど他の目的のために拡張することもてきる。
【0029】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の信号発生装置によれば、制御可能な周波数、位相および振幅の正弦波信号を発生する複数のダイレクト・ディジタル・シンセサイザの制御によって所望の正弦波信号が発生される。この結果、高周波の試験信号を簡易・安価な回路構成のもとに発生できるという効果が奏される。
【0030】
本発明の一つの好適な実施の形態によれば、各信号発生チャンネルから出力される各正弦波信号の間の位相および振幅の関係を検出する信号検出手段を備えたフィードバック方式が採用される。このため、信号の位相や振幅の関係を調整するための労力と時間とが大幅に節減でき、製造費用の低廉化が実現される。また、高い動作の安定性を必要としない安価な素子や回路の使用も可能になり、装置の一層の低廉化が実現される。
【0031】
本発明の他の好適な実施の形態によれば、上記信号検出手段が複数のチャンネルの一つから出力される信号を基準信号として選択し、残る全てのチャンネルの一つから順次選択される信号との位相と振幅とを比較するという相対系の構成が採用される。このため、装置を動作の安定性に対する要求が一層緩やかな安価な素子や回路で構成することが可能になり、装置の一層の低廉化が実現できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の信号発生装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図2】本発明の他の実施例の信号発生装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図3】図1のダイレクト・ディジタル・シンセサイザの構成と動作を説明するための概念図である。
【図4】従来の信号発生装置の構成の一例を示す機能ブロック図である。
【図5】従来の信号発生装置の構成の他の一例を示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
DDS1〜DDS5 ダイレクト・ディジタル・シンセサイザ
F1〜F5 濾波器
A1〜A5 増幅器
AT1 〜AT5 減衰器
SW1 〜SW5 切替器
O1 〜O5 信号出力端子
A/D1〜A/D5 A/D変換部
CNT 制御部
CL1 クロック発生部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a signal generation apparatus used for generating a test simulation signal for testing the performance of an array antenna apparatus.
[0002]
[Prior art]
In wireless communication systems targeting mobile objects such as humans and vehicles, array antenna devices are used for purposes such as detecting the direction of the mobile object in communication and directing the beam toward the mobile object to be communicated. Is done. In this type of array antenna apparatus, a plurality of antenna elements are arranged in a space in a predetermined arrangement, and the phase and amplitude (complex amplitude) of the received signal of each antenna element, the directivity of each antenna element, and each antenna element The direction of arrival of radio waves is detected from the positional relationship between the two. In this type of array antenna apparatus, the radio wave can be transmitted in a specific direction by controlling the phase of the radio wave transmitted from each antenna element. As a typical example of such an array antenna apparatus, about five antenna elements are arranged at equal intervals on a straight line or on a circumference.
[0003]
When manufacturing and developing the array antenna device, a test signal generator for testing is used rather than actually receiving radio waves outdoors in terms of economy. That is, in order to simulate the reception signal output from each antenna element, about five signal generation systems are formed, and signals having different phases and amplitudes are generated from each signal generation system.
[0004]
Conventionally, as this kind of simulation signal generator for testing, an apparatus having a configuration as shown in FIG. 4 has been used. A test sine wave signal generated by a signal generator is divided into a plurality of components by a signal distributor, and a desired delay amount and amplitude are given to each by an analog delay circuit and an amplifier, and a test simulation is performed. It is output from each output terminal as a signal.
[0005]
As another conventional apparatus, one having the configuration shown in FIG. 5 is also known. In this conventional apparatus, an analog test signal output from a signal generator is once converted into a digital signal by an A / D converter. This digital signal is divided into a plurality of components by a signal distributor, and each component is supplied to the D / A conversion circuit after receiving a delay when passing through the FIFO memory. The test signal restored to the analog signal is output from each output terminal after the amplitude is adjusted by the amplifier. The delay amount of each FIFO memory is changed by changing the number of column stages.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional apparatus having the configuration shown in FIG. 4, an analog delay circuit is realized using a delay line or a delay element. In such a delay circuit, it is necessary to change the delay amount over a wide range according to the frequency of the test signal to be generated and the configuration of the array antenna to be tested. For this reason, it is necessary to prepare a large number of delay lines and delay elements, which causes a problem that the apparatus becomes complicated and expensive.
[0007]
Further, unlike the conventional device shown in FIG. 4, the conventional device having the configuration shown in FIG. 5 has a simple configuration of the delay circuit implemented in digital form. However, it is difficult to realize a high-precision and high-frequency A / D converter for once converting an analog signal generated by a signal generator into a digital signal. Has a problem that it is limited by the performance of the A / D converter. Actually, in the case of an A / D converter with 14-bit accuracy, the maximum operable frequency is limited to several tens of MHz. A D / A converter that operates at a high frequency of several hundred MHz with 14-bit accuracy can be realized. Further, as pointed out in Japanese Patent Laid-Open No. 11-145917, the signal generator shown in FIG. 5 has a problem that the memory amount of the FIFO increases when the delay resolution is increased.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The signal generator of the present invention that solves the above-described problems of the prior art includes a plurality of signal generation channels each including a direct digital synthesizer that generates a sine wave signal having a controllable frequency, phase, and amplitude, and each signal generation channel By controlling each direct digital synthesizer, the control unit sets the phase and amplitude relationship between each sine wave signal output from each signal generation channel to a desired one, so as to achieve a high frequency. The test sine wave signal can be generated easily and inexpensively.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
According to one preferred embodiment of the present invention, the control unit includes a feedback system including signal detection means for detecting a phase and amplitude relationship between each sine wave signal output from each signal generation channel. By adopting the configuration, further cost reduction of the apparatus is realized.
[0010]
According to another preferred embodiment of the present invention, the signal detection means selects a signal output from a specific one of the signal generation channels as a reference signal, and all the remaining signal selection means. Second signal selection means for sequentially selecting a signal output from one of the signal generation channels as a signal to be compared, and the phase and amplitude between the signals selected by these first and second selection means By adopting a relative system configuration comprising a comparison means for comparing with each other, the device can be realized at low cost by using inexpensive elements and circuits whose requirements relating to operational stability are moderate.
[0011]
According to still another preferred embodiment of the present invention, the sine wave signal output from each signal generation channel is used as a signal for simulating the reception signal output from the array antenna element. Then, a plurality of signal generation units composed of such signal generation channels are installed, the outputs of the corresponding signal generation channels included in each signal generation unit are combined, and the combined signal is transmitted to each array antenna element. Necessary for testing when radio waves from multiple transmission sources arrive at the array antenna under test by simulating the received signal output from the signal source, or when radio waves arrive via multipath from a single transmission source It is configured to simulate a received signal of a simple array antenna.
[0012]
【Example】
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a signal generator according to an embodiment of the present invention. This signal generator is used to test the performance of an array antenna composed of five antenna elements, and generates five types of test simulation signals from the five antenna elements. Each of the five signal generation channels for generating these five types of test simulation signals includes a direct digital synthesizer DDSi, a filter Fi, an amplifier Ai, an attenuator ATi, and a switch SWi (i = 1 to 5). I have.
[0013]
In addition to the five signal generation channels, a first clock supply unit CL1 that supplies a common clock signal to each channel, a control unit CNT that controls the direct digital synthesizer DDSi of each channel, and each channel First and second A / D converters A / D1 and A / D2 for detecting the generated signal, and a second for supplying a clock signal for sampling to the first and second A / D converters Clock generation circuit CL2 and an input unit IN composed of a keyboard or the like for inputting a control command to the control unit CNT.
[0014]
Only the first half of the basic configuration of the direct digital synthesizer DDSi of each signal generation channel is simplified and illustrated in FIG. The first half of the synthesizer DDSi is composed of a sine wave holding memory M that holds the digital amplitude value of the sine wave signal, and an address generation circuit A that supplies a read address to the sine wave holding memory M. Although not shown, the latter half of the direct digital synthesizer is composed of a multiplier for amplitude adjustment and a D / A converter. A clock signal is supplied from the first clock generation circuit CL1 in FIG. 1 to the address generation circuit A, and a read head address is supplied from the control unit CNT in FIG.
[0015]
In each storage area of the sine wave holding memory M, an amplitude obtained by sampling a sine wave signal for one period, which changes over a range from −V volt to + V volt centered at 0 volt, at equal time intervals. The digital values are held in the order of increasing read addresses, as shown in the design. In the address holding circuit A, the address is incremented by one step in the cycle of the clock signal supplied from the outside, and the digital value of the amplitude held in each address is read. The read digital value of the amplitude of the sine wave signal is adjusted to an analog signal by a D / A conversion circuit (not shown) after the amplitude is adjusted by multiplication of a coefficient designated by the control unit CNT in a multiplier (not shown). Output from the direct digital synthesizer DDSi.
[0016]
The control unit CNT in FIG. 1 changes the frequency of the clock signal generated by the first clock generation unit CL1 in accordance with a control command input from the input unit IN by the user, thereby allowing direct digital of each signal generation system. Change the frequency of the sine wave signal generated by the synthesizer DDSi. This frequency change is performed over a high frequency range of several hundred MHz.
[0017]
Similarly, the control unit CNT changes the read head address commanded to the address generation circuit A (FIG. 3) of the direct digital synthesizer DDSi of the signal generation unit of each channel according to the control command input by the user from the input unit IN. By doing so, the phase of the sine wave signal generated by this synthesizer is changed. Furthermore, the control circuit CNT changes the amplitude of the sine wave signal output from each signal generation channel by supplying a coefficient for amplitude adjustment to a multiplier installed in each direct digital synthesizer DDSi. Let
[0018]
Further, the control unit CNT changes the characteristics of the filter Fi included in each signal generation channel according to the frequency of the clock signal, or changes the characteristics of the amplifier Ai and the attenuator ATi in order to increase the dynamic range. Let
[0019]
At the last stage of each signal generation channel, a signal switch SWi controlled by the control unit CNT is installed. Of the two output terminals of the signal switcher SWi, one is connected to the signal output terminal Oi, and the other is connected to the input terminal of the A / D converter 1 or A / D converter 2 of the signal detector. . That is, the other output terminal of the switch 1 of the channel 1 is connected to the input terminal of the first A / D converter 1 through a signal line having a length a. The other output terminals of the switches SW2 to SW5 of the channels 2 to 5 are connected to the second A / D converter 2 via individual signal lines having a length b and a common signal line having a length c. Connected to the input terminal. The lengths (electric lengths) between the switch SWi of each channel and the input terminals of the A / D converters 1 and 2 are set to be equal to each other according to the relationship of a = b + c.
[0020]
First, in each of the five signal generation channels, signal generation is started at a frequency designated by the user from the input unit IN. First, initialization is performed so that the phase and amplitude of the output of the direct digital synthesizer DDSi of each channel have the same value. Next, the sine wave signal of channel 1 is input to the A / D converter 1 and the sine wave signal of channel 2 is input to the A / D converter 2 by the operation of the switches SW1 and SW2. Digital signals output from the A / D conversion units 1 and 2 are fed back to the control unit CNT.
[0021]
The control unit CNT detects the phase difference and amplitude difference of the digital sine wave signals fed back from the A / D conversion units 1 and 2, and the channel 2 direct digital synthesizer so that these differences become zero. A calibration process is performed in which the phase and amplitude are adjusted by changing the read head address of DDSi and the coefficient of the multiplier. The amplitude is changed by multiplying the 16-bit sine wave signal read from the sine wave holding memory M of FIG. 3 by a 16-bit coefficient. When the calibration for the signal generation channel 2 is completed, the same calibration process is sequentially repeated for each signal generation unit from the channel 3 to the channel 5 to perform calibration. As a result, the phases and amplitudes of outputs from all channels are matched.
[0022]
When this calibration process is completed, the calibrated phase difference and amplitude ratio of channels 2 to 5 with respect to channel 1 become values that match test conditions such as the direction of arrival of the received radio waves determined by the input unit IN. The phase and amplitude are set in the direct digital synthesizer DDSi of channels 2-5.
[0023]
When the setting of the phase and amplitude of the sine wave signal output from each signal generation channel is completed through the above-described procedure, the switches SW1 to SW5 are switched, and the analog sine wave signal generated in each signal generation channel is changed to each. Supplied to channel output terminals O1-O5. Analog sine wave signals output from the output terminals O1 to O5 are supplied as test signals to a direction detection device to be tested (not shown).
[0024]
The phase difference and amplitude ratio of the sine wave signal of each channel set based on the test conditions specified from the input unit IN (for example, the arrival direction of the received radio wave) may be theoretically calculated. Alternatively, it may be experimentally obtained for an actual array antenna.
[0025]
For example, when a signal arrives at a spatially arranged array antenna from an azimuth angle θ and an elevation angle Φ, the directivity of the mth antenna element arranged at the position (xm, ym, zm) is set to Bm (θ, If Φ), the reception signal Sm of this antenna element is given by the following equation.
Sm (θ, Φ)
= Bm (θ, Φ) exp [j (2π / λ (xmsinθ sinΦ + ym cosθ sinΦ + zm cosΦ)]
Where λ is the wavelength of the incoming radio wave.
[0026]
FIG. 2 is a functional block diagram showing a configuration of a signal generator according to another embodiment of the present invention. The signal generator of this embodiment has a plurality of signals having the same configuration as a signal generator composed of five signal generation channels (excluding the switch SWi) constituting the signal generator 10 shown in FIG. The generators A, B,... N are provided. This signal generator is further output as a common part to the signal generators A to N from a clock generator that supplies a clock signal to each signal generator and each signal generation channel that constitutes each signal generator. Adders S1 to S5 for adding the corresponding ones of the sine wave signals, a variable attenuator for attenuating the amplitude of the added signal, output terminals OT1 to OT5 and an A / D converter A switch SW that switches between A / D 1 and 2 and a control unit CNT that sets the amplitude and phase of a sine wave signal that simulates each incoming radio wave supplied to the addition unit. The A / D converters A / D1, 2 are for detecting a signal for calibration, as in the case of the signal generator of FIG. The switch SW also switches the output of the channel 1 to the A / D converter 1 and switches one output of the channels 2 to 5 to the A / D converter 2 as in the case of FIG. It has become.
[0027]
Sine wave signals output from the corresponding ones of the five signal generation channels of each signal generation unit are added in the adders S1 to S5 and output to the output terminals OT1 to OT5. Each of the signal generation units A to N in FIG. 2 is transmitted from different signal generation sources, or received from each of the five array antennas through different propagation paths transmitted from a common signal generation source. It is for simulating a signal. The frequencies of the signals generated by the signal generators A to N can all be different. Further, the phase difference and amplitude ratio of the sine wave signals output from the five signal generation channels in the signal generators A to N can all be set independently according to the arrival direction of the received radio wave. .
[0028]
The case where the signal generator of the present invention is used for simulating the received signal by the array antenna has been exemplified above. However, the signal generator of the present invention can be expanded for other purposes, such as simulating other signals or microphone arrays that detect sound waves.
[0029]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the signal generator of the present invention, a desired sine wave signal is generated by controlling a plurality of direct digital synthesizers that generate sine wave signals of controllable frequency, phase and amplitude. Is done. As a result, it is possible to generate a high-frequency test signal with a simple and inexpensive circuit configuration.
[0030]
According to one preferred embodiment of the present invention, a feedback system including signal detecting means for detecting a phase and amplitude relationship between each sine wave signal output from each signal generation channel is employed. For this reason, labor and time for adjusting the relationship between the phase and amplitude of the signal can be greatly reduced, and the manufacturing cost can be reduced. In addition, it is possible to use inexpensive elements and circuits that do not require high operational stability, thereby further reducing the cost of the apparatus.
[0031]
According to another preferred embodiment of the present invention, the signal detecting means selects a signal output from one of a plurality of channels as a reference signal, and a signal sequentially selected from one of all remaining channels. A relative system configuration is used in which the phase and the amplitude are compared. For this reason, it is possible to configure the device with inexpensive elements and circuits that have a more gradual requirement for the stability of operation, and there is an advantage that further cost reduction of the device can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a functional block diagram showing a configuration of a signal generator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a functional block diagram showing a configuration of a signal generator according to another embodiment of the present invention.
3 is a conceptual diagram for explaining the configuration and operation of the direct digital synthesizer of FIG. 1. FIG.
FIG. 4 is a functional block diagram showing an example of the configuration of a conventional signal generator.
FIG. 5 is a functional block diagram showing another example of the configuration of a conventional signal generator.
[Explanation of symbols]
DDS1 to DDS5 Direct digital synthesizers F1 to F5 Filters A1 to A5 Amplifiers AT1 to AT5 Attenuators SW1 to SW5 Switching devices O1 to O5 Signal output terminals A / D1 to A / D5 A / D converter CNT Controller CL1 Clock Generator

Claims (5)

制御可能な周波数、位相および振幅の正弦波信号を発生するダイレクト・ディジタル・シンセサイザを個々に含む複数の信号発生チャンネルと、
前記各信号発生チャンネルの前記各ダイレクト・ディジタル・シンセサイザを制御することにより、前記各信号発生チャンネルから出力される各正弦波信号の間の位相および振幅の関係を所望のものに設定する制御部とを備えたことを特徴とする信号発生装置。
A plurality of signal generation channels each including a direct digital synthesizer that generates a sinusoidal signal of controllable frequency, phase and amplitude;
A control unit configured to set a desired phase and amplitude relationship between the sine wave signals output from the signal generation channels by controlling the direct digital synthesizers of the signal generation channels; A signal generator comprising:
前記制御部は、前記各信号発生チャンネルから出力される各正弦波信号の間の位相および振幅の関係を検出する信号検出手段を更に備えたことを特徴とする請求項1記載の信号発生装置。2. The signal generating apparatus according to claim 1, wherein the control unit further includes a signal detecting unit that detects a phase and amplitude relationship between the sine wave signals output from the signal generating channels. 前記信号検出手段は、前記各信号発生チャンネルのうち特定のものから出力される信号を基準信号として選択する第1の信号選択手段と、残る全ての信号発生チャンネルのうちの一つから出力される信号を比較対象の信号として順次選択する第2の信号選択手段と、これら第1,第2の選択手段で選択された信号の間の位相と振幅とを比較する比較手段とを備えたことを特徴とする請求項2記載の信号発生装置。The signal detection means is output from a first signal selection means for selecting a signal output from a specific one of the signal generation channels as a reference signal and one of all remaining signal generation channels. A second signal selecting unit that sequentially selects a signal as a signal to be compared; and a comparing unit that compares the phase and amplitude between the signals selected by the first and second selecting units. The signal generator according to claim 2. 前記各信号発生チャンネルから出力される正弦波信号は、アレイ・アンテナ装置の各アンテナ素子から出力される到来電波の受信信号を模擬するための信号であることを特徴とする請求項1乃至3のそれぞれに記載の信号発生装置。4. The sine wave signal output from each signal generation channel is a signal for simulating a reception signal of an incoming radio wave output from each antenna element of the array antenna apparatus. Each signal generator. 同一個数の信号発生チャンネルを含む信号発生部が複数設置され、各信号発生部を構成する対応の信号発生チャンネルの出力どうしが合成され、この合成された信号が前記各アンテナ素子から出力される多重到来波の受信信号を模擬することを特徴とする請求項4に記載の信号発生装置。Multiple signal generators including the same number of signal generation channels are installed, the outputs of the corresponding signal generation channels constituting each signal generator are combined, and the combined signal is output from each antenna element. The signal generation apparatus according to claim 4, which simulates an incoming wave reception signal.
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