JP4108691B2 - Radio frequency spectrum calculation device - Google Patents

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本発明は無線周波数スペクトル算出装置に関し、特に、無線通信機または無線信号測定器等で使用され、観測可能な周波数帯域を2倍に拡大するのに好適な無線周波数スペクトル算出装置に関する。   The present invention relates to a radio frequency spectrum calculation apparatus, and more particularly, to a radio frequency spectrum calculation apparatus that is used in a radio communication device, a radio signal measuring device, or the like and is suitable for expanding an observable frequency band by a factor of two.

従来のよく知られた無線周波数スペクトル算出装置の回路構成例を図6に示す。観測または測定の対象の無線信号S1を受信すると、当該無線信号S1は、混合器101で、局部発振器102から供給されるローカル信号(基準信号)S2(周波数F0)と混合検波され、差の周波数の中間周波数信号を出力する。混合器101は、無線信号S1を、ローカル信号S2によってより低い周波数の中間周波数の信号S3に変換する。混合器101は周波数変換器として機能する。中間周波数の信号S3は、ローパスフィルタ103によりさらに高い周波数成分が除去される。ローパスフィルタ103から出力されるアナログ形式の中間周波数信号はA−D変換器104でディジタル形式の中間周波数信号に変換される。ディジタル形式の中間中波数信号は高速フーリエ変換部(FFT)105で高速フーリエ変換の演算処理を受ける。これにより、高速フーリエ変換部105の出力部から無線信号S1の周波数スペクトルに係る演算結果が出力される。得られた周波数スペクトルに係る演算結果は、例えば、無線信号測定器の表示部に周波数スペクトル分布として表示される。   An example of the circuit configuration of a conventional well-known radio frequency spectrum calculation apparatus is shown in FIG. When the radio signal S1 to be observed or measured is received, the radio signal S1 is mixed and detected by the mixer 101 with the local signal (reference signal) S2 (frequency F0) supplied from the local oscillator 102, and the frequency of the difference is detected. The intermediate frequency signal is output. The mixer 101 converts the radio signal S1 into a lower frequency intermediate frequency signal S3 by the local signal S2. The mixer 101 functions as a frequency converter. A higher frequency component is removed from the intermediate frequency signal S3 by the low pass filter 103. The analog intermediate frequency signal output from the low-pass filter 103 is converted into a digital intermediate frequency signal by the AD converter 104. The digital intermediate-frequency signal is subjected to a fast Fourier transform processing by a fast Fourier transform unit (FFT) 105. Thereby, the calculation result regarding the frequency spectrum of the radio signal S1 is output from the output unit of the fast Fourier transform unit 105. The obtained calculation result relating to the frequency spectrum is displayed, for example, as a frequency spectrum distribution on the display unit of the radio signal measuring device.

なお上記A−D変換器104における前段でのサンプリング周波数は「fs」と表記され、例えば無線LAN等を測定するためにサンプリング周波数fsを100MHzとした。   The sampling frequency at the previous stage in the AD converter 104 is expressed as “fs”. For example, the sampling frequency fs is set to 100 MHz in order to measure a wireless LAN or the like.

図6に示した無線周波数スペクトル算出装置によって得られる周波数スペクトル分布の例を示すと、図9に示すごとくなる。この周波数スペクトル分布106によると、正帯域における周波数スペクトルのみを観測することができる。   An example of the frequency spectrum distribution obtained by the radio frequency spectrum calculation apparatus shown in FIG. 6 is as shown in FIG. According to this frequency spectrum distribution 106, only the frequency spectrum in the positive band can be observed.

さらに近年では、無線信号S1を同期検波することにより、無線信号S1からI信号(同相信号成分)とQ信号(直交信号成分)を取り出して無線周波数スペクトル算出を行う装置も提案されている。この無線周波数スペクトル算出装置の回路構成例を図7に示す。図7において、図6で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付している。   Furthermore, in recent years, there has also been proposed an apparatus for calculating the radio frequency spectrum by extracting the I signal (in-phase signal component) and the Q signal (quadrature signal component) from the radio signal S1 by synchronously detecting the radio signal S1. A circuit configuration example of this radio frequency spectrum calculation apparatus is shown in FIG. In FIG. 7, elements that are substantially the same as those described in FIG. 6 are given the same reference numerals.

図7に示した無線周波数スペクトル算出装置では、同期検波部201に無線信号S1を入力する。また同期検波部201には、局部発振器102からローカル信号S2(周波数F0)も供給されている。同期検波部201では、無線信号S1を2つの部分に分岐し、一方の無線信号に対してはローカル信号S2をそのまま混合し、他方の無線信号に対しては90°移相器201aで位相を90°調整したローカル信号S2を混合している。これによって図7に示すごとくI信号とQ信号が取り出される。同期検波部201で取り出されたI信号は、ローパスフィルタ103aとA−D変換器104aを経由して高速フーリエ変換部(FFT)105におけるFFT演算の実数部のデータを供給する。同期検波部201で取り出されたQ信号は、ローパスフィルタ103bとA−D変換部104bを経由して、高速フーリエ変換部105におけるFFT演算の虚数部のデータを供給する。   In the radio frequency spectrum calculation apparatus shown in FIG. 7, the radio signal S <b> 1 is input to the synchronous detection unit 201. The synchronous detection unit 201 is also supplied with a local signal S2 (frequency F0) from the local oscillator 102. In the synchronous detection unit 201, the radio signal S1 is branched into two parts, the local signal S2 is directly mixed for one radio signal, and the phase of the other radio signal is shifted by a 90 ° phase shifter 201a. The local signal S2 adjusted by 90 ° is mixed. As a result, the I and Q signals are extracted as shown in FIG. The I signal extracted by the synchronous detection unit 201 supplies data of the real part of the FFT operation in the fast Fourier transform unit (FFT) 105 via the low-pass filter 103a and the AD converter 104a. The Q signal extracted by the synchronous detection unit 201 supplies the data of the imaginary part of the FFT operation in the fast Fourier transform unit 105 via the low-pass filter 103b and the AD conversion unit 104b.

上記のように測定対象の無線信号S1は、同期検波部201によってI信号とQ信号に分離され、それぞれ独立の信号処理チャンネルで伝送され、高速フーリエ変換部105でFTT演算の処理を受ける。その結果、高速フーリエ変換部105での演算を効率よく行って周波数スペクトルを算出することができる。実数部にA−D変換値、虚数部に「0」を使用してFFT演算を行うと、正の周波数成分と負の周波数成分は結果が対称的になり、正の周波数成分しか使用できない。これに対して、実数部に同相成分、虚数部に直交成分を使用してFFT演算を行うと、ローカル信号(周波数F0)に対して正の周波数成分と負の周波数成分を得ることができる。   As described above, the radio signal S1 to be measured is separated into an I signal and a Q signal by the synchronous detection unit 201, transmitted through independent signal processing channels, and subjected to FTT calculation processing by the fast Fourier transform unit 105. As a result, the frequency spectrum can be calculated by efficiently performing the calculation in the fast Fourier transform unit 105. When an FFT operation is performed using an A-D conversion value for the real part and “0” for the imaginary part, the result is symmetrical between the positive frequency component and the negative frequency component, and only the positive frequency component can be used. On the other hand, if an FFT operation is performed using an in-phase component for the real part and a quadrature component for the imaginary part, a positive frequency component and a negative frequency component can be obtained for the local signal (frequency F0).

図7に示した無線周波数スペクトル算出装置に比較して、前述した図6の無線周波数スペクトル算出装置の場合では、無線信号S1におけるFFT演算の虚数部のデータは0として扱っていた。従って、前述した通り、図6に示した無線周波数スペクトル算出装置では、得られる周波数スペクトラムの帯域は、正の周波数成分のみであるサンプリング周波数fsの1/2となっている。換言すれば、図7で示す回路構成の無線周波数スペクトル算出装置によれば、観測できる周波数帯域が2倍になるという利点を有している。   Compared with the radio frequency spectrum calculation apparatus shown in FIG. 7, in the case of the radio frequency spectrum calculation apparatus shown in FIG. 6, the data of the imaginary part of the FFT operation in the radio signal S1 is treated as zero. Therefore, as described above, in the radio frequency spectrum calculation apparatus shown in FIG. 6, the obtained frequency spectrum band is ½ of the sampling frequency fs, which is only the positive frequency component. In other words, the radio frequency spectrum calculation apparatus having the circuit configuration shown in FIG. 7 has the advantage that the observable frequency band is doubled.

上記の意味で、測定対象の無線信号S1に対して同期検波を行ってI信号とQ信号を取り出し、これらの信号を使用してFFT演算処理して無線信号S1の周波数スペクトルを観測した方が観測領域が広くなり、望ましいと言える。   In the above sense, it is better to perform synchronous detection on the radio signal S1 to be measured to extract the I signal and the Q signal, and to perform FFT calculation processing using these signals and observe the frequency spectrum of the radio signal S1. The observation area is widened, which is desirable.

本発明に関連する先行技術として特許文献1に記載される雑音発生装置を挙げる。この雑音発生装置は、CDMA方式に対応する移動体通信機器の対雑音環境下試験に好適な装置である。この雑音発生装置では、I信号とQ信号を生成する回路構成を有し、生成したI信号とQ信号をローカル信号によって直交変調器で直交変調し、CDMA方式の対雑音環境下試験に対応する広帯域の雑音信号を発生させている。
特開2000−269745号公報
As a prior art related to the present invention, a noise generator described in Patent Document 1 is cited. This noise generator is a device suitable for testing a mobile communication device that supports the CDMA system in an anti-noise environment. This noise generator has a circuit configuration for generating an I signal and a Q signal, and the generated I signal and Q signal are quadrature-modulated by a quadrature modulator with a local signal to support a test under a CDMA anti-noise environment. A broadband noise signal is generated.
JP 2000-269745 A

図7に示した無線周波数スペクトル算出装置を実際に実現するためには、無線信号S1を同期検波した後にA−D変換器104a,104bでI信号とQ信号を読み取ることを可能にする理由で、図8に示すごとく同期検波部201のI信号とQ信号の各出力段にアンプ(増幅器)301a,301bが必要となる。このアンプ301a,301bについては、DCアンプ(直流増幅器)を作製することは難しいので、通常、製作が容易なACアンプ(交流増幅器)が採用される。ところが、このACアンプはDC成分をカットする特性を有している。このことは、ローカル信号S2の周波数(F0)と同期した成分をカットすることを意味する。このため、図8に示す構成を有する無線周波数スペクトル算出装置の高速フーリエ変換部105から出力した周波数スペクトルの分布は、図10に示すごとく、ローカル信号S2の周波数F0の部分の信号レベルが低くなってしまうという問題が生じる。   In order to actually realize the radio frequency spectrum calculation apparatus shown in FIG. 7, it is possible to read the I signal and the Q signal by the A / D converters 104a and 104b after synchronous detection of the radio signal S1. As shown in FIG. 8, amplifiers (amplifiers) 301a and 301b are required at the output stages of the I and Q signals of the synchronous detection unit 201. As these amplifiers 301a and 301b, since it is difficult to produce a DC amplifier (DC amplifier), an AC amplifier (AC amplifier) that is easy to produce is usually employed. However, this AC amplifier has a characteristic of cutting a DC component. This means that the component synchronized with the frequency (F0) of the local signal S2 is cut. Therefore, the distribution of the frequency spectrum output from the fast Fourier transform unit 105 of the radio frequency spectrum calculation apparatus having the configuration shown in FIG. 8 has a low signal level at the frequency F0 portion of the local signal S2, as shown in FIG. Problem arises.

また特許文献1に開示される装置の構成は、無線信号を発生する装置側に設けられる広帯域雑音を発生させるための雑音発生装置を開示するにすぎない。   The configuration of the device disclosed in Patent Document 1 merely discloses a noise generation device for generating broadband noise provided on the device side that generates a radio signal.

本発明の目的は、上記の課題に鑑み、無線信号のI信号とQ信号を利用して当該無線信号の周波数スペクトルを測定しかつ観測可能帯域を2倍にすると共に、DC成分の周波数スペクトルの減衰を抑制することを企図した無線周波数スペクトル算出装置を提供することにある。   In view of the above problems, the object of the present invention is to measure the frequency spectrum of the radio signal using the I signal and the Q signal of the radio signal and double the observable band, and to improve the frequency spectrum of the DC component. An object of the present invention is to provide a radio frequency spectrum calculation apparatus intended to suppress attenuation.

本発明に係る無線周波数スペクトル算出装置は、上記の目的を達成するために、次のように構成される。   In order to achieve the above object, a radio frequency spectrum calculation apparatus according to the present invention is configured as follows.

第1の無線周波数スペクトル算出装置(請求項1に対応)は、測定対象の無線信号を局部発振器から供給される基準信号を用いて同期検波し無線信号のI信号とQ信号を取り出す同期検波手段と、I信号を増幅する第1AC増幅手段と、Q信号を増幅する第2AC増幅手段と、第1AC増幅手段の出力信号をディジタル信号に変換する第1A−D変換手段と、第2AC増幅手段の出力信号をディジタル信号に変換する第2A−D変換手段と、第1A−D変換手段の出力信号をFFT演算での実数部データとして入力し、かつ第2A−D変換手段の出力信号をFFT演算での虚数部データとして入力する高速フーリエ変換演算手段と、局部発振器から同期検波手段に供給される基準信号に広帯域ノイズ信号を付与する信号付与手段と、を備えて構成される。 A first radio frequency spectrum calculation device (corresponding to claim 1) synchronously detects a radio signal to be measured using a reference signal supplied from a local oscillator , and extracts an I signal and a Q signal of the radio signal. Detection means, first AC amplification means for amplifying the I signal, second AC amplification means for amplifying the Q signal, first AD converter means for converting the output signal of the first AC amplification means into a digital signal, and second AC amplification A second AD converting means for converting the output signal of the means into a digital signal; an output signal of the first AD converting means is input as real part data in the FFT operation; and an output signal of the second AD converting means is Fast Fourier transform calculation means for inputting as imaginary part data in FFT calculation, and signal giving means for giving a broadband noise signal to the reference signal supplied from the local oscillator to the synchronous detection means. Composed of Te.

上記の無線周波数スペクトル算出装置では、基準信号(ローカル信号)に予め当該基準信号を含む広帯域のノイズ信号を重畳させておくことにより、I信号とQ信号のそれぞれをAC増幅手段で増幅して基準信号に係る周波数成分が減衰したとしても、他の帯域の周波数成分が減衰周波数成分を補って当該周波数減衰を抑制した周波数スペクトル分布を得ることが可能となる。   In the above-described radio frequency spectrum calculation apparatus, a wideband noise signal including the reference signal is superimposed on a reference signal (local signal) in advance, whereby each of the I signal and the Q signal is amplified by the AC amplifying means and is used as a reference. Even if the frequency component related to the signal is attenuated, it is possible to obtain a frequency spectrum distribution in which the frequency component of another band supplements the attenuated frequency component to suppress the frequency attenuation.

第2の無線周波数スペクトル算出装置(請求項2に対応)は、上記の第1の装置構成において、好ましくは、広帯域ノイズ信号はホワイトノイズ信号であることで特徴づけられる。   The second radio frequency spectrum calculation device (corresponding to claim 2) is preferably characterized in that, in the first device configuration, the broadband noise signal is a white noise signal.

第3の無線周波数スペクトル算出装置(請求項3に対応)は、上記の各装置構成において、好ましくは、第1および第2のA−D変換手段は2チャンネル入力を有するA−D変換デバイスで構成し、高速フーリエ変換演算手段はDSP(ディジタル信号プロセッサ)で構成することを特徴とする。なお当該DSPの代わりにFPGAを用いることも可能である(請求項4に対応)。   In the third radio frequency spectrum calculation apparatus (corresponding to claim 3), in each of the apparatus configurations described above, the first and second A / D conversion means are preferably A / D conversion devices having two channel inputs. The fast Fourier transform calculation means is constituted by a DSP (digital signal processor). It is also possible to use an FPGA instead of the DSP (corresponding to claim 4).

本発明によれば、観測対象の無線信号を同期検波することにより、無線信号からI信号(同相信号成分)とQ信号(直交信号成分)を取り出して無線周波数スペクトル算出を行う装置であって、I信号とQ信号のそれぞれを増幅するAC増幅手段を設けるようにした無線周波数スペクトル装置において、I信号とQ信号のそれぞれに加えられる基準信号(ローカル信号)にホワイトノイズ信号のごとき広帯域ノイズ信号を事前に付与するようにしたため、FFT演算処理の結果得られる周波数スペクトル分布において基準信号の周波数に相当する周波数成分の減衰を抑制することができ、もって、無線信号のI信号とQ信号を利用して当該無線信号の周波数スペクトルを測定しかつ観測可能帯域を2倍にすると共に、DC成分の周波数スペクトルの減衰を抑制することができる。   According to the present invention, an apparatus for calculating a radio frequency spectrum by extracting an I signal (in-phase signal component) and a Q signal (orthogonal signal component) from a radio signal by synchronously detecting the radio signal to be observed. In a radio frequency spectrum apparatus provided with AC amplifying means for amplifying each of the I signal and the Q signal, a broadband noise signal such as a white noise signal is used as a reference signal (local signal) added to each of the I signal and the Q signal. Since the frequency component corresponding to the frequency of the reference signal in the frequency spectrum distribution obtained as a result of the FFT operation processing can be suppressed, the I signal and the Q signal of the radio signal can be used. The frequency spectrum of the radio signal is measured and the observable band is doubled, and the frequency spectrum of the DC component is It is possible to suppress the attenuation of Le.

以下に、本発明の好適な実施形態(実施例)を添付図面に基づいて説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Preferred embodiments (examples) of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

図1〜図4を参照して本発明の実施形態に係る無線周波数スペクトル算出装置を説明する。図1は無線周波数スペクトル算出装置の基本的な回路構成のブロック図を示し、図2は信号付与部の構成を示し、図3はホワイトノイズの周波数スペクトルを示し、図4は算出された周波数スペクトルの分布状態を示す。   A radio frequency spectrum calculation apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 shows a block diagram of a basic circuit configuration of a radio frequency spectrum calculation apparatus, FIG. 2 shows a configuration of a signal applying unit, FIG. 3 shows a frequency spectrum of white noise, and FIG. 4 shows a calculated frequency spectrum. The distribution state of is shown.

図1において、11は局部発振器、12ホワイトノイズ付与器、13は同期検波器、14a,14bはACアンプ(交流増幅器)、15a,15bはローパスフィルタ、16a,16bはA−D変換器、17は高速フーリエ変換部(FFT)である。この無線周波数スペクトル算出装置では、観測または測定の対象である無線信号S1を同期検波することにより、当該無線信号S1からI信号(同相信号成分)とQ信号(直交信号成分)を取り出し、I信号とQ信号で高速フーリエ変換の演算処理を施して無線周波数スペクトル算出を行う。   In FIG. 1, 11 is a local oscillator, 12 white noise adder, 13 is a synchronous detector, 14a and 14b are AC amplifiers (AC amplifiers), 15a and 15b are low-pass filters, 16a and 16b are A-D converters, 17 Is a fast Fourier transform (FFT). In this radio frequency spectrum calculation apparatus, the I signal (in-phase signal component) and the Q signal (quadrature signal component) are extracted from the radio signal S1 by synchronously detecting the radio signal S1 to be observed or measured, and I The radio frequency spectrum is calculated by performing a fast Fourier transform operation on the signal and the Q signal.

上記の局部発振器11は、周波数F0の正弦波信号であるローカル信号S2を出力する。ローカル信号S2は基準信号となる。ここで、周波数F0は例えば2450MHzである。ローカル信号S2はホワイトノイズ付与器12に供給される。ホワイトノイズ付与器12はローカル信号S2の上にホワイトノイズ信号を重畳する。   The local oscillator 11 outputs a local signal S2 that is a sine wave signal having a frequency F0. The local signal S2 becomes a reference signal. Here, the frequency F0 is 2450 MHz, for example. The local signal S2 is supplied to the white noise adder 12. The white noise applicator 12 superimposes a white noise signal on the local signal S2.

ホワイトノイズ付与器12の構成を図2に示す。図2において、ホワイトノイズ付与器12は、信号合成器21とホワイトノイズ発生器22から構成される。ホワイトノイズ発生器22は、ホワイトノイズ(White Noise:白色雑音)信号を発生させ、出力する。この「ホワイトノイズ」は、図3に示すごとく、広帯域である周波数帯域23の全域に渡ってエネルギがほぼ一様に生じるという特性を有したノイズのことをいう。ホワイトノイズ発生器22から出力されたホワイトノイズ信号は、信号合成器21でローカル信号S2の上に重畳される。従ってローカル信号S2はホワイトノイズ信号を含むローカル信号S2’となる。このローカル信号S2’は、基本的な周波数はローカル信号S2と同じF0であって、かつ広い周波数帯域に渡って所要の一定のエネルギレベルの周波数成分を含む正弦波の交流信号である。このローカル信号S2’は同期検波器13に供給される。   The configuration of the white noise applicator 12 is shown in FIG. In FIG. 2, the white noise adder 12 includes a signal synthesizer 21 and a white noise generator 22. The white noise generator 22 generates and outputs a white noise (White Noise) signal. As shown in FIG. 3, the “white noise” refers to noise having a characteristic that energy is generated almost uniformly over the entire frequency band 23 which is a wide band. The white noise signal output from the white noise generator 22 is superimposed on the local signal S2 by the signal synthesizer 21. Therefore, the local signal S2 becomes a local signal S2 'including a white noise signal. The local signal S2 'is a sinusoidal AC signal having a fundamental frequency of F0 which is the same as that of the local signal S2 and including a frequency component having a predetermined constant energy level over a wide frequency band. This local signal S2 'is supplied to the synchronous detector 13.

なお上記構成では、ローカル信号S2にホワイトノイズ信号を付加するようにしたが、付加される信号はこれに限定されない。ホワイトノイズに類似する広帯域のノイズ信号、またはローカル信号S2の周波数F0を含む比較的に広い周波数帯域のノイズ信号であってもよい。   In the above configuration, the white noise signal is added to the local signal S2, but the added signal is not limited to this. It may be a wideband noise signal similar to white noise, or a noise signal of a relatively wide frequency band including the frequency F0 of the local signal S2.

その他の回路構成、すなわち、上記の同期検波器13、ACアンプ14a,14b、ローパスフィルタ15a,15b、A−D変換器16a,16b、高速フーリエ演算器17に関する回路構成は、図8を参照して説明した従来の無線周波数スペクトル算出装置の構成と同じである。   For other circuit configurations, that is, the circuit configurations related to the synchronous detector 13, the AC amplifiers 14a and 14b, the low-pass filters 15a and 15b, the AD converters 16a and 16b, and the fast Fourier calculator 17, refer to FIG. This is the same as the configuration of the conventional radio frequency spectrum calculation apparatus described above.

図1に示した本実施形態に係る無線周波数スペクトル算出装置では、同期検波部13に、観測対象の無線信号S1が入力され、さらにホワイトノイズ付与器12から供給されるローカル信号S2’(周波数F0)が入力される。同期検波部13では、無線信号S1を2つの部分に分岐し、それぞれを混合器13a,13bに入力する。一方の無線信号S1については、混合器13aでローカル信号S2’をそのまま混合する。他方の無線信号S1については、90°移相器13cで位相を90°調整したローカル信号S2’を混合する。この同期検波器13の回路構成によって、図1に示すごとくI信号とQ信号が取り出される。   In the radio frequency spectrum calculation apparatus according to the present embodiment shown in FIG. 1, the radio signal S1 to be observed is input to the synchronous detection unit 13, and the local signal S2 ′ (frequency F0) supplied from the white noise adder 12 is further received. ) Is entered. The synchronous detection unit 13 branches the radio signal S1 into two parts and inputs them to the mixers 13a and 13b. For one radio signal S1, the mixer 13a mixes the local signal S2 'as it is. For the other radio signal S1, the local signal S2 'whose phase is adjusted by 90 ° by the 90 ° phase shifter 13c is mixed. With the circuit configuration of the synchronous detector 13, the I signal and the Q signal are extracted as shown in FIG.

同期検波部13で取り出されたI信号は、ACアンプ14aとローパスフィルタ15aとA−D変換器16aの信号処理チャンネルを経由して、高速フーリエ変換部(FFT)17におけるFFT演算の実数部のデータとして供給される。また同期検波部13で取り出されたQ信号は、ACアンプ14bとローパスフィルタ15bとA−D変換部16bの信号処理チャンネルを経由して、高速フーリエ変換部106におけるFFT演算の虚数部のデータとして供給される。   The I signal extracted by the synchronous detection unit 13 passes through the signal processing channels of the AC amplifier 14a, the low-pass filter 15a, and the A-D converter 16a, and is the real part of the FFT operation in the fast Fourier transform unit (FFT) 17. Supplied as data. Further, the Q signal extracted by the synchronous detection unit 13 passes through the signal processing channels of the AC amplifier 14b, the low-pass filter 15b, and the A-D conversion unit 16b as data of the imaginary part of the FFT operation in the fast Fourier transform unit 106. Supplied.

上記の処理の結果、測定対象の無線信号S1は、同期検波部13によってI信号とQ信号に分離され、それぞれ独立の信号処理チャンネルで伝送され、高速フーリエ変換部17でFTT演算の処理を受ける。高速フーリエ変換部106での演算は効率よく行われ、周波数スペクトルが算出される。   As a result of the above processing, the radio signal S1 to be measured is separated into an I signal and a Q signal by the synchronous detection unit 13, transmitted through independent signal processing channels, and subjected to FTT calculation processing by the fast Fourier transform unit 17. . The calculation in the fast Fourier transform unit 106 is performed efficiently, and the frequency spectrum is calculated.

さらに、I信号とQ信号によって正帯域の周波数スペクトルと負帯域の周波数スペクトルが算出される。この結果、図4に示すように、本実施形態に係る無線周波数スペクトル算出装置によれば、正帯域の周波数スペクトルに加えて負帯域の周波数スペクトルも得られるので、原理的に観測できる周波数帯域が2倍になる。   Further, the frequency spectrum of the positive band and the frequency spectrum of the negative band are calculated from the I signal and the Q signal. As a result, as shown in FIG. 4, according to the radio frequency spectrum calculation apparatus according to the present embodiment, in addition to the positive band frequency spectrum, the negative band frequency spectrum is also obtained. Doubled.

特に、本実施形態の無線周波数スペクトル算出装置では、図4に示すごとく、ローカル信号S2の周波数F0に相当する部分、すなわちDC成分に相当する周波数スペクトル部分の減衰が抑制されている。その理由は、前述のごとく、ローカル信号S2にホワイトノイズ信号を重畳させてローカル信号S2’を作成し、このローカル信号S2’で無線信号S1の同期検波を行うようにしたため、ローカル信号S2’に含まれたホワイトノイズ成分における周波数F0の近傍の周波数成分が、上記した従来の減衰領域の発生を抑制するように作用するからである。   In particular, in the radio frequency spectrum calculation apparatus of this embodiment, as shown in FIG. 4, the attenuation of the portion corresponding to the frequency F0 of the local signal S2, that is, the frequency spectrum portion corresponding to the DC component is suppressed. The reason is that, as described above, the local signal S2 ′ is generated by superimposing the white noise signal on the local signal S2, and the synchronous detection of the radio signal S1 is performed using the local signal S2 ′. This is because the frequency component in the vicinity of the frequency F0 in the included white noise component acts to suppress the occurrence of the above-described conventional attenuation region.

以上のごとく、本実施形態に係る無線周波数スペクトル算出装置によれば、同期検波器13での同期検波で使用されるローカル信号S1にホワイトノイズを加えて帯域を持たせるようにしたため、算出された周波数スペクトルのおいてDC成分の周波数スペクトルの減衰を抑えることができる。   As described above, according to the radio frequency spectrum calculation apparatus according to the present embodiment, the white signal is added to the local signal S1 used in the synchronous detection by the synchronous detector 13 so as to have a band. In the frequency spectrum, attenuation of the frequency spectrum of the DC component can be suppressed.

図1に示した無線周波数スペクトル算出装置を実際に製作すると、図5に示すごとき装置構成になる。この装置構成では、同期検波器13はIQ復調器31として構成される。上記2つのA−D変換器16a,16bは1個のチップ(A−D変換デバイス)32で実現している。最終段の上記高速フーリエ変換部(FFT)17はディジタル信号プロセッサ(DSP)33で実現されている。なお高速フーリエ変換部(FFT)17については、DSPの代わりに、FPGA(Field Programmable Gate Array)を用いることもできる。また高速フーリエ変換部は専用チップで実現することもできる。その他の構成は、図1で説明した構成と同じであり、同一の要素には同一の符号を付している。   When the radio frequency spectrum calculation apparatus shown in FIG. 1 is actually manufactured, the apparatus configuration as shown in FIG. 5 is obtained. In this apparatus configuration, the synchronous detector 13 is configured as an IQ demodulator 31. The two A-D converters 16 a and 16 b are realized by a single chip (A-D conversion device) 32. The fast Fourier transform unit (FFT) 17 at the final stage is realized by a digital signal processor (DSP) 33. As the fast Fourier transform unit (FFT) 17, an FPGA (Field Programmable Gate Array) can be used instead of the DSP. The fast Fourier transform unit can also be realized by a dedicated chip. Other configurations are the same as those described in FIG. 1, and the same elements are denoted by the same reference numerals.

本発明は、無線電波の周波数スペクトル解析に利用される。   The present invention is used for frequency spectrum analysis of radio waves.

本発明に係る無線周波数スペクトル算出装置の実施形態を示すブロック構成図である。It is a block block diagram which shows embodiment of the radio frequency spectrum calculation apparatus which concerns on this invention. ホワイトノイズ付与器の内部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the internal structure of a white noise applicator. ホワイトノイズ信号のスペクトル分布を示す図である。It is a figure which shows the spectrum distribution of a white noise signal. 本実施形態に係る無線周波数スペクトル算出装置で得られた周波数スペクトルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the frequency spectrum obtained with the radio frequency spectrum calculation apparatus which concerns on this embodiment. 本発明に係る無線周波数スペクトル算出装置の実際の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the actual structure of the radio frequency spectrum calculation apparatus which concerns on this invention. 従来の無線周波数スペクトル算出装置の第1の回路例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 1st circuit example of the conventional radio frequency spectrum calculation apparatus. 従来の無線周波数スペクトル算出装置の第2の回路例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 2nd circuit example of the conventional radio frequency spectrum calculation apparatus. 従来の無線周波数スペクトル算出装置の第3の回路例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 3rd circuit example of the conventional radio frequency spectrum calculation apparatus. 従来の第1回路例の無線周波数スペクトル算出装置で得られた周波数スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the frequency spectrum obtained with the radio frequency spectrum calculation apparatus of the conventional 1st circuit example. 従来の第3回路例の無線周波数スペクトル算出装置で得られた周波数スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the frequency spectrum obtained with the radio frequency spectrum calculation apparatus of the conventional 3rd circuit example.

符号の説明Explanation of symbols

11 局部発振器
12 ホワイトノイズ付与器
13 同期検波器
14a,14b ACアンプ
15a,15b ローパスフィルタ
16a,16b A−D変換器
17 高速フーリエ変換部
31 IQ復調器
32 A−D変換デバイス
33 ディジタル信号プロセッサ(DSP)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Local oscillator 12 White noise imparting device 13 Synchronous detector 14a, 14b AC amplifier 15a, 15b Low-pass filter 16a, 16b A-D converter 17 Fast Fourier transform part 31 IQ demodulator 32 A-D conversion device 33 Digital signal processor ( DSP)

Claims (4)

測定対象の無線信号を局部発振器から供給される基準信号を用いて同期検波し前記無線信号のI信号とQ信号を取り出す同期検波手段と、
前記I信号を増幅する第1AC増幅手段と、
前記Q信号を増幅する第2AC増幅手段と、
前記第1AC増幅手段の出力信号をディジタル信号に変換する第1A−D変換手段と、
前記第2AC増幅手段の出力信号をディジタル信号に変換する第2A−D変換手段と、
前記第1A−D変換手段の出力信号をFFT演算での実数部データとして入力し、かつ前記第2A−D変換手段の出力信号をFFT演算での虚数部データとして入力する高速フーリエ変換演算手段と、
前記局部発振器から前記同期検波手段に供給される前記基準信号に広帯域ノイズ信号を付与する信号付与手段と、
を備えて成ることを特徴とする無線周波数スペクトル算出装置。
A radio signal to be measured, and the synchronous detection means for synchronously detecting by using a reference signal supplied from the local oscillator, taking out I and Q signals of the radio signal,
First AC amplifying means for amplifying the I signal;
Second AC amplifying means for amplifying the Q signal;
First AD converting means for converting the output signal of the first AC amplifying means into a digital signal;
Second AD conversion means for converting the output signal of the second AC amplification means into a digital signal;
Fast Fourier transform operation means for inputting the output signal of the first A-D conversion means as real part data in FFT operation and inputting the output signal of the second A-D conversion means as imaginary part data in FFT operation; ,
Signal giving means for giving a broadband noise signal to the reference signal supplied from the local oscillator to the synchronous detection means;
A radio frequency spectrum calculation apparatus comprising:
前記広帯域ノイズ信号はホワイトノイズ信号であることを特徴とする請求項1記載の無線周波数スペクトル算出装置。   2. The radio frequency spectrum calculation apparatus according to claim 1, wherein the broadband noise signal is a white noise signal. 前記第1および第2のA−D変換手段は2チャンネル入力を有するA−D変換デバイスで構成し、前記高速フーリエ変換演算手段はDSPで構成することを特徴とする請求項1または2記載の無線周波数スペクトル算出装置。   3. The first and second A / D conversion means are constituted by an A / D conversion device having a two-channel input, and the fast Fourier transform calculation means is constituted by a DSP. Radio frequency spectrum calculation device. 前記DSPの代わりにFPGAを用いたことを特徴とする請求項3記載の無線周波数スペクトル算出装置。   4. The radio frequency spectrum calculation apparatus according to claim 3, wherein an FPGA is used instead of the DSP.
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