JP4106370B2 - 直交変調装置の校正方法、直交変調装置および無線端末試験装置 - Google Patents
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Description
X=I・cos ωct+Q・sin ωct
となる。
アナログの同相成分信号と直交成分信号とを、所定の基準信号源に基づいて生成された周波数可変の第1ローカル信号とともに直交変調器に入力して、前記第1ローカル信号の周波数をキャリア周波数とする直交変調信号を生成出力する直交変調装置の利得誤差および位相誤差の補正を、前記同相成分信号と直交成分信号とに対する利得補正および位相補正により行う直交変調装置の校正方法において、
(a)同一周波数、同一振幅で且つ互いに位相が直交する正弦波の同相成分信号と直交成分信号とを校正用信号として入力する段階(S2)と、
(b)前記校正用信号に対する前記直交変調器の出力信号を、前記基準信号源に基づいて生成され且つ前記キャリア周波数に対して所定周波数の差を有する第2ローカル信号により前記所定周波数を中心とする中間周波数帯に変換する段階(S4)と、
(c)前記中間周波数帯に変換した信号をデジタル信号に変換し、該デジタル信号に対してデジタル直交復調処理を行い、同相成分信号と直交成分信号とを復調する段階(S5)と、
(d)前記復調された同相成分信号と直交成分信号とに基づいて、前記直交変調器の利得誤差および位相誤差を算出する段階(S6)と、
(e)前記算出した利得誤差および位相誤差を相殺するためにそれぞれ必要な利得の補正値および位相の補正値を算出し、前記キャリア周波数に対応づけて記憶する段階(S7、S8)と、
(f)前記キャリア周波数を変更する段階(S10)とを含み、
前記(b)〜(f)の処理を繰り返し、キャリア周波数毎の利得の補正値および位相の補正値を求めることを特徴としている。
前記直交変調器の利得誤差を、前記デジタル直交復調処理により復調された同相成分信号と直交成分信号との振幅比に基づいて算出し、
前記直交変調器の位相誤差を、前記デジタル直交復調処理により復調された同相成分信号の所定のポイントを示す第1特定点と、前記デジタル直交復調処理により復調された直交成分信号の前記第1特定点に対応するポイントを示す第2特定点との時間差に基づいて算出することを特徴としている。
所定の基準信号源に基づいて周波数可変の第1ローカル信号を発生する第1ローカル信号発生器(25)と、
アナログの同相成分信号と直交成分信号とを、前記第1ローカル信号とともに受け、該第1ローカル信号の周波数をキャリア周波数とする直交変調信号を生成出力する直交変調器(24)と、
前記直交変調器の利得誤差および位相誤差を相殺するために、前記直交変調器に入力される同相成分信号と直交成分信号とに対して利得補正および位相補正を行う補正部(22)と、
同一周波数、同一振幅で、且つ互いに位相が直交する正弦波の同相成分信号と直交成分信号とを校正用信号として生成する校正用信号発生手段(21)と、
前記基準信号源に基づいて前記第1ローカル信号に対して所定周波数の差を有する第2ローカル信号を生成出力する第2ローカル信号発生器(31)と、
前記直交変調器の出力信号を受けて前記第2ローカル信号により前記所定周波数を中心とする中間周波数帯に変換する周波数変換器(30)と、
前記中間周波数帯に変換された信号をデジタル信号に変換するA/D変換器(32)と、
前記A/D変換器で変換された前記デジタル信号に対してデジタル直交復調処理を行い、デジタルの同相成分信号と直交成分信号とを復調する直交復調器(33)と、
前記直交復調器で復調された同相成分信号と直交成分信号とに基づいて、前記直交変調器の利得誤差および位相誤差を算出する誤差算出部(35)と、
前記算出された利得誤差および位相誤差を前記補正部で相殺するためにそれぞれ必要な利得の補正値および位相の補正値を算出する補正値算出手段(36)と、
前記利得の補正値および前記位相の補正値を記憶するためのメモリ(37)と、
前記校正用信号を前記直交変調器に入力させ、前記キャリア周波数を順次変更するとともに、該キャリア周波数毎に前記補正値算出手段によって得られた前記利得の補正値および前記位相の補正値を該キャリア周波数に対応づけて前記メモリに記憶する制御部(40)とを備えている。
前記誤差算出部は、
前記直交復調器により復調された同相成分信号と直交成分信号との振幅比に基づいて、前記利得誤差を算出する利得誤差算出手段(35a)と、
前記直交復調器により復調された同相成分信号の所定のポイントを示す第1特定点と、前記直交復調器により復調された直交成分信号の前記第1特定点に対応するポイントを示す第2特定点との時間差に基づいて、前記位相誤差を算出する位相誤差算出手段(35b)とを有していることを特徴としている。
前記補正部は、前記直交変調器の直流オフセット誤差を相殺するために、前記直交変調器に入力される同相成分信号と直交成分信号とに対して直流オフセット補正を行うオフセット補正手段(22b)を有し、
前記誤差算出部は、前記直交復調器で復調された同相成分信号と直交成分信号とに基づいて、前記直交変調器の直流オフセット誤差を算出するオフセット算出手段(35c)を有し、
前記補正値算出手段は、前記オフセット算出手段によって算出された直流オフセット誤差を前記補正部で相殺するために必要な直流オフセットの補正値を、前記利得の補正値および位相の補正値とともに算出し、
前記制御部は、前記キャリア周波数毎に前記補正値算出手段によって得られた直流オフセットの補正値を、前記利得の補正値および位相の補正値とともに該キャリア周波数に対応づけて前記メモリに記憶することを特徴としている。
前記直交変調器の利得誤差および位相誤差を校正するための校正モードと、所望の変調用信号によって変調された所望キャリア周波数の直交変調信号を前記直交変調器から出力する通常モードとのいずれかを指定するためのモード指定手段(38)を有し、
前記制御部は、前記校正モードが指示されたとき、前記校正用信号を前記直交変調器に入力させ、前記キャリア周波数を順次変更するとともに、該キャリア周波数毎に前記補正値算出手段によって得られた前記各補正値を該キャリア周波数に対応づけて前記メモリに記憶し、前記通常モードが指定されたときには、前記キャリア周波数を所望値に設定し、該キャリア周波数に対応した前記各補正値を前記メモリを参照して求めて前記補正部に設定するとともに、所望の変調用信号を前記補正部を介して前記直交変調器に入力させることを特徴としている。
前記校正用信号発生手段は、前記校正用信号の他に所望の変調用信号の出力が可能な変調用信号発生器(21)により構成されていることを特徴としている。
キャリア周波数可変の直交変調信号を試験対象の無線端末に送信し、該無線端末の出力信号を受信して直交復調する無線端末試験装置であって、
所定の基準信号源に基づいて周波数可変の第1ローカル信号を発生する第1ローカル信号発生器(25)と、
アナログの同相成分信号と直交成分信号とを、前記第1ローカル信号とともに受け、該第1ローカル信号の周波数をキャリア周波数とする直交変調信号を生成出力する直交変調器(24)と、
前記直交変調器の利得誤差および位相誤差を相殺するために、前記直交変調器に入力される同相成分信号と直交成分信号とに対して利得補正および位相補正を行う補正部(22)と、
同一周波数、同一振幅で、且つ互いに位相が直交する正弦波の同相成分信号と直交成分信号とを校正用信号として生成する校正用信号発生手段(21)と、
前記基準信号源に基づいて前記第1ローカル信号に対して所定周波数の差を有する第2ローカル信号を生成出力する第2ローカル信号発生器(31)と、
前記直交変調器の出力信号または前記試験対象の無線端末の出力信号のいずれかを選択的に入力させるスイッチ(26、28)と、
前記スイッチを介して入力された信号を前記第2ローカル信号と混合し、前記所定周波数を中心とする中間周波数帯に変換する周波数変換器(30)と、
前記中間周波数帯に変換された信号をデジタル信号に変換するA/D変換器(32)と、
前記A/D変換器で変換された前記デジタル信号に対してデジタル直交復調処理を行い、デジタルの同相成分信号と直交成分信号とを復調する直交復調器(33)と、
前記スイッチを介して前記直交変調器の出力信号が前記周波数変換器に入力されているときに、前記直交復調器で復調された同相成分信号と直交成分信号とに基づいて、前記直交変調器の利得誤差および位相誤差を算出する誤差算出部(35)と、
前記算出された利得誤差および位相誤差を前記補正部で相殺するためにそれぞれ必要な利得の補正値および位相の補正値を算出する補正値算出手段(36)と、
前記利得の補正値および前記位相の補正値を記憶するためのメモリ(37)と、
前記直交変調器の利得誤差および位相誤差を校正するための校正モードと、前記無線端末の試験を行う通常モードとのいずれかを指定するためのモード指定手段(38)と、
前記校正モードが指示されたとき、前記校正用信号を前記直交変調器に入力させ、前記キャリア周波数を順次変更するとともに、該キャリア周波数毎に前記補正値算出手段によって得られた利得の補正値と位相の補正値とを該キャリア周波数に対応づけて前記メモリに記憶し、前記通常モードが指定されたときには、前記キャリア周波数を所望値に設定し、該キャリア周波数に対応した前記各補正値を前記メモリを参照して求めて前記補正部に設定するとともに、所望の変調用信号を前記補正部を介して前記直交変調器に入力させ、該直交変調器の出力信号を前記試験対象の無線端末に送信し、該無線端末の出力信号を前記スイッチを介して前記周波数変換器に入力させる制御部(40′)とを備えたことを特徴としている。
図1は、本発明を適用した直交変調装置20の構成を示している。
+B・(D+sin ωt)・sin (ωct−Δ)
=(A/2)・cos (ωc−ω)t
+(B/2)・cos [(ωc−ω)t−Δ]
+(A/2)・cos (ωc+ω)t
−(B/2)・cos [(ωc+ω)t−Δ]
+A・C・cos ωct
+B・D・sin (ωct−Δ) ……(1)
X=A・cos(ωc−ω)t=A・cos
2π(fc−f)t
となり、イメージ成分とキャリア漏れ成分はなくなり、振幅A、周波数(fc−f)の正弦波の主成分のみとなる。
=(A・K/4)・cos (ωi−ω)t
+(B・K/4)・cos [(ωi−ω)t−Δ]
+(A・K/4)・cos (ωi+ω)t
−(B・K/4)・cos [(ωi+ω)t−Δ]
+(A・C・K/2)cos ωit
+(B・D・K/2)sin (ωit−Δ)
……(2)
=(A・K/8)[cos (2ωi−ω)t+cos
ωt]
+(B・K/8){cos [(2ωi−ω)t−Δ]+cos
(ωt+Δ)}
+(A・K/8)[cos (2ωi+ω)t+cos
ωt]
−(B・K/8){cos [(2ωi−ω)t−Δ]+cos
(ωt+Δ)]
+(A・C・K/4)(1+cos 2ωit)
+(B・D・K/4)[sin (2ωit−Δ)−sin
Δ]……(3)
=(A・K/8)[sin (2ωi−ω)t+sin
ωt]
+(B・K/8){sin [(2ωi−ω)t−Δ]+sin
(ωt+Δ)}
+(A・K/8)[sin (2ωi+ω)t−sin
ωt]
−(B・K/8){sin [(2ωi+ω)t−Δ]−sin
(ωt+Δ)}
+(A・C・K/4)(sin 2ωit)
+(B・D・K/4)[cos (2ωit−Δ)+cos
Δ]……(4)
+(A・C・K/4)−(B・D・K/4)・sin Δ
=Ga・cos ωt+E ……(5)
+(B・D・K/4)・cos Δ
=Gb・sin (ωt+Δ)+F ……(6)
Ga=(A・K/4)
E=(A・C・K/4)−(B・D・K/4)・sin Δ
Gb=(B・K/4)
F=(B・D・K/4)・cos Δ
Ga/Gb=(A・K/4)/(B・K/4)=A/B
となり、直交変調器24の利得比を示している。
(B・D・K/4)=F/cos Δ
の値が既知となり、これを直流分Eの式に代入すると、
E=(A・C・K/4)−(B・D・K/4)・sin Δ
=(A・C・K/4)−F/cos Δ
となる。
E′=(A・K/4)(C+α)−F/cos Δ
=(A・C・K/4)−F/cos Δ+α・(A・K/4)
=E+α・(A・K/4)
よって、
(A・K/4)=(E′−E)/α
C=α・(E−F/cos Δ)/(E′−E)
により算出できる。
F′=(cos Δ・B・K/4)・(D+β)
=F+β・(cos Δ・B・K/4)
よって、
(cos Δ・B・K/4)=(F′−F)/β
F=(cos Δ・B・K/4)・D=D・(F′−F)/β
となる。したがって、直流オフセット誤差Dは、
D=β・F/(F′−F)
によって算出できる。
E=(A・C・K/4)
F=(B・D・K/4)
となる。
E′=E+(A・K/4)α
(A・K/4)=(E′−E)/α
F′=F+(B・K/4)β
(B・K/4)=(F′−F)/β
E=(A・C・K/4)=C・(E′−E)/α
F=(B・D・K/4)=D・(F′−F)/β
となり、次のように、直流オフセット誤差C、Dを算出できる。
D=βF/(F′−F)
[|Ir(max)−Ir(min)|
/|Qr(max)−Qr(min)|]
F=[Qr(max)+Qr(min)]/2
Ir′=Ir+E
Qr′=Qr+F
により信号Ir、Qrをそれぞれの直流分E、F分だけ補正し、その補正した信号Ir′、Qr′が、同一方向にゼロ点を横切る点をそれぞれ第1特定点A1、第2特定点A2として、その時刻ti、tqをゼロクロスタイミングとしてもよい。
Δ=[1/(4f)]−(tq−ti)
Claims (8)
- アナログの同相成分信号と直交成分信号とを、所定の基準信号源に基づいて生成された周波数可変の第1ローカル信号とともに直交変調器に入力して、前記第1ローカル信号の周波数をキャリア周波数とする直交変調信号を生成出力する直交変調装置の利得誤差および位相誤差の補正を、前記同相成分信号と直交成分信号とに対する利得補正および位相補正により行う直交変調装置の校正方法において、
(a)同一周波数、同一振幅で且つ互いに位相が直交する正弦波の同相成分信号と直交成分信号とを校正用信号として入力する段階(S2)と、
(b)前記校正用信号に対する前記直交変調器の出力信号を、前記基準信号源に基づいて生成され且つ前記キャリア周波数に対して所定周波数の差を有する第2ローカル信号により前記所定周波数を中心とする中間周波数帯に変換する段階(S4)と、
(c)前記中間周波数帯に変換した信号をデジタル信号に変換し、該デジタル信号に対してデジタル直交復調処理を行い、同相成分信号と直交成分信号とを復調する段階(S5)と、
(d)前記復調された同相成分信号と直交成分信号とに基づいて、前記直交変調器の利得誤差および位相誤差を算出する段階(S6)と、
(e)前記算出した利得誤差および位相誤差を相殺するためにそれぞれ必要な利得の補正値および位相の補正値を算出し、前記キャリア周波数に対応づけて記憶する段階(S7、S8)と、
(f)前記キャリア周波数を変更する段階(S10)とを含み、
前記(b)〜(f)の処理を繰り返し、キャリア周波数毎の利得の補正値および位相の補正値を求めることを特徴とする直交変調装置の校正方法。 - 前記直交変調器の利得誤差を、前記デジタル直交復調処理により復調された同相成分信号と直交成分信号との振幅比に基づいて算出し、
前記直交変調器の位相誤差を、前記デジタル直交復調処理により復調された同相成分信号の所定のポイントを示す第1特定点と、前記デジタル直交復調処理により復調された直交成分信号の前記第1特定点に対応するポイントを示す第2特定点との時間差に基づいて算出することを特徴とする請求項1記載の直交変調装置の校正方法。 - 所定の基準信号源に基づいて周波数可変の第1ローカル信号を発生する第1ローカル信号発生器(25)と、
アナログの同相成分信号と直交成分信号とを、前記第1ローカル信号とともに受け、該第1ローカル信号の周波数をキャリア周波数とする直交変調信号を生成出力する直交変調器(24)と、
前記直交変調器の利得誤差および位相誤差を相殺するために、前記直交変調器に入力される同相成分信号と直交成分信号とに対して利得補正および位相補正を行う補正部(22)と、
同一周波数、同一振幅で、且つ互いに位相が直交する正弦波の同相成分信号と直交成分信号とを校正用信号として生成する校正用信号発生手段(21)と、
前記基準信号源に基づいて前記第1ローカル信号に対して所定周波数の差を有する第2ローカル信号を生成出力する第2ローカル信号発生器(31)と、
前記直交変調器の出力信号を受けて前記第2ローカル信号により前記所定周波数を中心とする中間周波数帯に変換する周波数変換器(30)と、
前記中間周波数帯に変換された信号をデジタル信号に変換するA/D変換器(32)と、
前記A/D変換器で変換された前記デジタル信号に対してデジタル直交復調処理を行い、デジタルの同相成分信号と直交成分信号とを復調する直交復調器(33)と、
前記直交復調器で復調された同相成分信号と直交成分信号とに基づいて、前記直交変調器の利得誤差および位相誤差を算出する誤差算出部(35)と、
前記算出された利得誤差および位相誤差を前記補正部で相殺するためにそれぞれ必要な利得の補正値および位相の補正値を算出する補正値算出手段(36)と、
前記利得の補正値および前記位相の補正値を記憶するためのメモリ(37)と、
前記校正用信号を前記直交変調器に入力させ、前記キャリア周波数を順次変更するとともに、該キャリア周波数毎に前記補正値算出手段によって得られた前記利得の補正値および前記位相の補正値を該キャリア周波数に対応づけて前記メモリに記憶する制御部(40)とを備えた直交変調装置。 - 前記誤差算出部は、
前記直交復調器により復調された同相成分信号と直交成分信号との振幅比に基づいて、前記利得誤差を算出する利得誤差算出手段(35a)と、
前記直交復調器により復調された同相成分信号の所定のポイントを示す第1特定点と、前記直交復調器により復調された直交成分信号の前記第1特定点に対応するポイントを示す第2特定点との時間差に基づいて、前記位相誤差を算出する位相誤差算出手段(35b)とを有していることを特徴とする請求項3記載の直交変調装置。 - 前記補正部は、前記直交変調器の直流オフセット誤差を相殺するために、前記直交変調器に入力される同相成分信号と直交成分信号とに対して直流オフセット補正を行うオフセット補正手段(22b)を有し、
前記誤差算出部は、前記直交復調器で復調された同相成分信号と直交成分信号とに基づいて、前記直交変調器の直流オフセット誤差を算出するオフセット算出手段(35c)を有し、
前記補正値算出手段は、前記オフセット算出手段によって算出された直流オフセット誤差を前記補正部で相殺するために必要な直流オフセットの補正値を、前記利得の補正値および位相の補正値とともに算出し、
前記制御部は、前記キャリア周波数毎に前記補正値算出手段によって得られた直流オフセットの補正値を、前記利得の補正値および位相の補正値とともに該キャリア周波数に対応づけて前記メモリに記憶することを特徴とする請求項3または請求項4記載の直交変調装置。 - 前記直交変調器の利得誤差および位相誤差を校正するための校正モードと、所望の変調用信号によって変調された所望キャリア周波数の直交変調信号を前記直交変調器から出力する通常モードとのいずれかを指定するためのモード指定手段(38)を有し、
前記制御部は、前記校正モードが指示されたとき、前記校正用信号を前記直交変調器に入力させ、前記キャリア周波数を順次変更するとともに、該キャリア周波数毎に前記補正値算出手段によって得られた前記各補正値を該キャリア周波数に対応づけて前記メモリに記憶し、前記通常モードが指定されたときには、前記キャリア周波数を所望値に設定し、該キャリア周波数に対応した前記各補正値を前記メモリを参照して求めて前記補正部に設定するとともに、所望の変調用信号を前記補正部を介して前記直交変調器に入力させることを特徴とする請求項3〜5のいずれかに記載の直交変調装置。 - 前記校正用信号発生手段は、前記校正用信号の他に所望の変調用信号の出力が可能な変調用信号発生器(21)により構成されていることを特徴とする請求項3〜6のいずれかに記載の直交変調装置。
- キャリア周波数可変の直交変調信号を試験対象の無線端末に送信し、該無線端末の出力信号を受信して直交復調する無線端末試験装置であって、
所定の基準信号源に基づいて周波数可変の第1ローカル信号を発生する第1ローカル信号発生器(25)と、
アナログの同相成分信号と直交成分信号とを、前記第1ローカル信号とともに受け、該第1ローカル信号の周波数をキャリア周波数とする直交変調信号を生成出力する直交変調器(24)と、
前記直交変調器の利得誤差および位相誤差を相殺するために、前記直交変調器に入力される同相成分信号と直交成分信号とに対して利得補正および位相補正を行う補正部(22)と、
同一周波数、同一振幅で、且つ互いに位相が直交する正弦波の同相成分信号と直交成分信号とを校正用信号として生成する校正用信号発生手段(21)と、
前記基準信号源に基づいて前記第1ローカル信号に対して所定周波数の差を有する第2ローカル信号を生成出力する第2ローカル信号発生器(31)と、
前記直交変調器の出力信号または前記試験対象の無線端末の出力信号のいずれかを選択的に入力させるスイッチ(26、28)と、
前記スイッチを介して入力された信号を前記第2ローカル信号と混合し、前記所定周波数を中心とする中間周波数帯に変換する周波数変換器(30)と、
前記中間周波数帯に変換された信号をデジタル信号に変換するA/D変換器(32)と、
前記A/D変換器で変換された前記デジタル信号に対してデジタル直交復調処理を行い、デジタルの同相成分信号と直交成分信号とを復調する直交復調器(33)と、
前記スイッチを介して前記直交変調器の出力信号が前記周波数変換器に入力されているときに、前記直交復調器で復調された同相成分信号と直交成分信号とに基づいて、前記直交変調器の利得誤差および位相誤差を算出する誤差算出部(35)と、
前記算出された利得誤差および位相誤差を前記補正部で相殺するためにそれぞれ必要な利得の補正値および位相の補正値を算出する補正値算出手段(36)と、
前記利得の補正値および前記位相の補正値を記憶するためのメモリ(37)と、
前記直交変調器の利得誤差および位相誤差を校正するための校正モードと、前記無線端末の試験を行う通常モードとのいずれかを指定するためのモード指定手段(38)と、
前記校正モードが指示されたとき、前記校正用信号を前記直交変調器に入力させ、前記キャリア周波数を順次変更するとともに、該キャリア周波数毎に前記補正値算出手段によって得られた利得の補正値と位相の補正値とを該キャリア周波数に対応づけて前記メモリに記憶し、前記通常モードが指定されたときには、前記キャリア周波数を所望値に設定し、該キャリア周波数に対応した前記各補正値を前記メモリを参照して求めて前記補正部に設定するとともに、所望の変調用信号を前記補正部を介して前記直交変調器に入力させ、該直交変調器の出力信号を前記試験対象の無線端末に送信し、該無線端末の出力信号を前記スイッチを介して前記周波数変換器に入力させる制御部(40′)とを備えたことを特徴とする無線端末試験装置。
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