JP4198689B2

JP4198689B2 - 信号測定装置

Info

Publication number: JP4198689B2
Application number: JP2005086477A
Authority: JP
Inventors: 亮介野村; 英二竹田
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 2005-03-24
Filing date: 2005-03-24
Publication date: 2008-12-17
Anticipated expiration: 2025-03-24
Also published as: JP2006266918A

Description

本発明は、試験対象機器に電圧を印加して試験対象機器が出力した信号を測定する信号測定装置に関する。

従来、移動通信機器に印加する電圧を制御する装置としては、信号を増幅する送信増幅回路と、この送信増幅回路の送信出力を検出する送信出力検出手段と、この送信出力検出手段から出力される検出出力値に基づいて送信増幅回路の増幅率を制御するための制御電圧を送信増幅回路に出力する制御手段とを有し、移動通信機器の送信出力のパワーレベルを一定に制御するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

一方、電圧を制御する従来の信号測定装置としては、図５に示すように、試験対象となる移動通信機器５０に出力するためのＲＦ信号を発生する信号発生部５１と、移動通信機器５０に信号を出力している間、移動通信機器５０に対し電圧の印加および停止を繰り返しながら次第に電圧を増加して印加する電圧印加部５２と、移動通信機器５０が出力した信号を測定する信号測定部５３とを有するものがある。なお、従来の信号測定装置の目的としては、電圧を移動通信機器５０に増加しながら印加したときの電圧値毎に、移動通信機器５０が出力した信号に関するデータを取得することにある。

従来の信号測定装置の動作について説明するための図を図６に示す。まず、前処理にて、信号発生部５１、電圧印加部５２、および信号測定部５３における各種の設定を行う（Ｓ６１）。

詳細には、信号発生部５１が出力するＲＦ信号の周波数およびレベル等の設定や信号測定部５３が受信するＲＦ信号の周波数の設定を行う。また、電圧印加部５２が印加する電圧における電圧値の範囲、電圧を印加した時点から電圧印加を停止するまでの電圧時間幅、電圧の印加から再度印加するまでの時間間隔、および電圧の印加回数等の設定を行う。

例えば、電圧時間幅を１．２ミリ秒、時間間隔を４．８ミリ秒、印加回数を３、印加電圧を電圧値ｖとすれば、電圧印加部５２が電圧を印加するときの矩形波は、図７に示すものとなる。なお、電圧時間幅および時間間隔における値は、移動通信機器５０等の試験対象機器に係る規格によって予め定められており、電圧印加部５２は、この規格に従って電圧を印加する。また、電圧値ｖは可変であり、詳細については後述する。

次に、電圧印加部５２は、事前に設定された電圧時間幅、時間間隔、および印加回数等の設定に従って移動通信機器５０に電圧を印加する（Ｓ６２）。例えば、電圧印加部５２は、図７に示した矩形波になるように電圧の印加および停止を繰り返す。

ここで、信号発生部５１は、事前に設定されたＲＦ信号を移動通信機器５０に出力する（Ｓ６３）と共に、信号発生部５１は、測定が終了するまでＲＦ信号の出力を維持する。次に、信号測定部５３は、移動通信機器５０が出力した信号のレベルを測定する（Ｓ６４）。

信号のレベルを測定した後、測定回数に到達したか否かが確認され（Ｓ６５）、測定回数に到達していない場合には、電圧印加部５２は、前回印加した電圧における電圧値よりも一定値だけ大きい電圧を移動通信機器５０に印加する（Ｓ６２）。このとき、移動通信機器５０に印加するときの矩形波は、例えば、図７に示した電圧値ｖが前回よりも一定値だけ大きい値の矩形波になる。再度、信号測定部５３は、移動通信機器５０が出力した信号を測定して（Ｓ６４）、Ｓ６２およびＳ６４の動作を測定回数に到達するまで繰り返す。

なお、測定回数は、移動通信機器５０に印加される電圧が電圧値の範囲の最大値に到達するまで信号測定部５３が測定する回数である。例えば、電圧値の範囲が０Ｖから２．２Ｖの場合であって、信号測定部５３が測定する毎に０．０２５Ｖずつ電圧を上げて移動通信機器５０に印加するとき、測定回数は８９回となる。

測定回数に到達したとき後処理にて、信号発生部５１の出力や電圧印加部５２の印加が停止される（Ｓ６６）。この後、移動通信機器５０に印加したときの電圧値毎（例えば、０Ｖから０．０２５Ｖずつ電圧を上げた場合等の電圧値）に対応する、移動通信機器５０が出力した信号のレベルに関するデータを試験者が取得する。
特開平９−１５３８２３号公報

しかしながら、従来の信号測定装置において、移動通信機器５０等の試験対象機器を試験するために必要な測定時間は、図７に示す矩形波の電圧を電圧印加部５２が印加する時間と、信号測定部５３が信号を測定する時間とを足し合わせた時間に測定回数を乗じたものであるため、測定回数が多い程、測定時間が長くなるという課題が残されていた。

本発明は、従来の課題を解決するためになされたもので、電圧を試験対象機器に印加したときの電圧値毎に、試験対象機器が出力した信号を測定する際の測定時間を短縮することができる信号測定装置を提供することを目的とする。

本発明の信号測定装置は、試験信号を発生して試験対象機器に出力する信号発生部と、所定の電圧パルスを所定の時間間隔で繰り返し前記試験対象機器に印加する電圧印加部と、前記電圧パルスが印加されたときの前記試験対象機器が出力した信号を測定する信号測定部と、前記電圧印加部に前記電圧パルスを印加させ、前記信号発生部に前記試験信号を出力させる制御部とを備えた信号測定装置において、前記電圧印加部が出力する前記所定の電圧パルスは、時間とともに電圧が増大する第１の電圧パルスと前記第１の電圧パルスの最高電圧値から始まって時間とともに電圧が増大する第２の電圧パルスとを含み、前記時間間隔で前記試験対象機器に対する電圧印加を停止する構成を有している。

また、本発明の信号測定装置は、前記電圧パルスが、一定時間毎に増大する電圧パルスである構成を有している。

また、本発明の信号測定装置は、試験信号を発生して試験対象機器に出力する信号発生部と、所定の時間内かつ所定の電圧値から減少無く増加または増加無く減少する電圧を前記試験対象機器に印加する電圧印加部と、前記電圧が印加されたときの前記試験対象機器が出力した信号を測定する信号測定部と、前記電圧印加部に前記電圧を印加させ、前記信号発生部に前記試験信号を出力させる制御部とを備え、前記試験対象機器が出力した信号を前記信号測定部が測定した後、前記制御部は、前記所定の時間内に前記電圧印加部が前記試験対象機器に印加したときの電圧値と前記信号測定部によって測定された信号に関する測定値との対応関係を表すデータを算出し、前記電圧印加部は、前記試験対象機器の応答時間に基づいて定まる一定時間毎に増加または減少する電圧を前記所定の時間内で前記試験対象機器に印加する構成を有している。

本発明は、電圧を試験対象機器に印加したときの電圧値毎に、試験対象機器が出力した信号を測定する際の測定時間を短縮する信号測定装置を提供することができるものである。

以下、本発明の実施の形態に係る信号測定装置について、図面を参照して説明する。

本発明の実施の形態に係る信号測定装置のブロック図を図１に示す。図１に示した信号測定装置１０は、電圧を試験対象機器２０に増加しながら印加したときの電圧値毎に、試験対象機器２０が出力した信号を測定し、測定した信号に関するデータを取得するようになっている。

信号測定装置１０は、試験信号を発生して試験対象機器２０に出力する信号発生部１１と、所定の時間内でかつ所定の電圧値から減少無く増加する電圧を試験対象機器２０に印加する電圧印加部１２と、電圧が印加された試験対象機器２０が出力した信号を測定する信号測定部１３と、信号発生部１１、電圧印加部１２、および信号測定部１３を制御する制御部１４とを備えて構成されている。

例えば、信号発生部１１は、信号発生器等であり、電圧印加部１２は、種々の波形を形成する電圧信号を出力可能なファンクションジェネレータ等である。また、信号測定部１３は、スペクトラムアナライザであり、もしくは、オシロスコープでもよい。

制御部１４は、パソコンを含むコンピュータ等であり、信号発生部１１、電圧印加部１２、信号測定部１３に通信可能に接続される。また、制御部１４と、信号発生部１１、電圧印加部１２、および信号測定部１３との間の通信は、例えば、ＧＰＩＢ（General Purpose Interface Bus）に準拠して行われる。

また、制御部１４は、所定の時間内に電圧印加部１２が試験対象機器２０に印加したときの電圧値と、信号測定部１３によって測定された信号に関する測定値との対応関係を表すデータを算出するようになっている。例えば、測定値は、信号のレベルや信号の電圧値である。

なお、試験対象機器２０は、携帯電話機を含む無線機器等であり、試験信号を増幅するパワーアンプ等を有している。例えば、試験信号には、ＲＦ信号が用いられる。

以上のように構成された本発明の実施の形態に係る信号測定装置の動作について、図面を用いて以下に説明する。図２は、本発明の実施の形態に係る信号測定装置の動作について説明するためのフローチャートである。

まず、前処理にて、信号発生部１１、電圧印加部１２、および信号測定部１３における各種の設定を行う（Ｓ１）。

詳細には、信号発生部１１が出力するＲＦ信号の周波数およびレベル等の設定や信号測定部１３が受信するＲＦ信号の周波数の設定を行う。電圧印加部１２が印加する電圧における電圧値の範囲、電圧を印加した時点から電圧印加を停止するまでの電圧時間幅、電圧の印加から再度印加するまでの時間間隔、および電圧の印加回数等の設定を行う。

例えば、電圧値の範囲を０Ｖから２．２Ｖ、電圧時間幅を１．２ミリ秒、時間間隔を４．８ミリ秒、印加回数を３とすれば、電圧印加部１２が電圧を印加するときの波形は、図３（Ａ）に示すものとなる。すなわち、電圧印加部１２は、図３（Ａ）に示したように、電圧時間幅の時間内で、０Ｖに設定されている所定の電圧値から時間に比例するように電圧を増加することができる。なお、電圧時間幅および時間間隔における値は、試験対象機器２０に係る規格によって予め定められており、電圧印加部１２は、この規格に従って電圧を印加する。

次に、制御部１４は、電圧を印加させるように電圧印加部１２に対して指示し、電圧印加部１２は、事前に設定された電圧時間幅、時間間隔、および印加回数等の設定に従って試験対象機器２０に電圧を印加する（Ｓ２）。例えば、電圧印加部１２は、図３（Ａ）に示した波形になるように電圧を印加する。

なお、図３（Ａ）では、印加回数を３とした波形を図示しているが、信号発生部１１がＲＦ信号を出力するタイミングと、電圧印加部１２が電圧を印加するタイミングと、信号測定部１３が信号を測定するタイミングとを、制御部１４が同期させていれば、印加回数は１でもよい。すなわち、図３（Ａ）に示した波形の３つのうち１つの波形に対応する印加電圧でもよい。以下、この１つ波形のことを三角波という。

制御部１４は、電圧印加部１２に電圧を印加させたとき、ＲＦ信号を出力するように信号発生部１１に対して指示し、信号発生部１１は、試験対象機器２０に対して、事前に設定されたＲＦ信号の出力を開始する（Ｓ１３）と共に、信号発生部１１は、測定が終了するまでＲＦ信号の出力を維持する。

次に、信号測定部１３は、試験対象機器２０が出力した信号を測定する。以降、信号測定部１３が信号のレベル（以下、信号レベルという。）を測定する場合を例にとって説明する。例えば、信号測定部１３には、電圧印加部１２が印加するときの電圧時間幅と同じ時間が前処理で設定されており、この時間内に等間隔で信号レベルを測定する。制御部１４は、測定した信号レベルを表す測定データを取得する（Ｓ４）。

ここで、信号測定部１３が電圧時間幅と同じ時間内に等間隔で信号レベルを測定したときの測定結果を図４（Ａ）に示す。図４（Ａ）に示した測定結果は、電圧印加部１２が電圧を印加したときの図３（Ａ）に示した３つの三角波うち１つの三角波に対応したものである。

次に、制御部１４は、Ｓ４で取得した測定データに基づいて、電圧時間幅の時間内に電圧印加部１２が試験対象機器２０に印加したときの電圧値と、信号測定部１３によって測定された信号レベルとの対応関係を表すデータを算出する（Ｓ５）。

例えば、信号測定部１３が測定した信号レベルの個数が、０秒の時点から数えて５０１個であったとする。０秒の時点の信号レベルであったときの電圧値は０Ｖであり、１．２ミリ秒の時点の信号レベルであったときの電圧値は２．２Ｖである。

三角波は、電圧が時間に比例して増加していることにより、制御部１４は、０秒から１．２ミリ秒までの測定時点毎の電圧が、０．００４４Ｖ（＝２．２÷５００）ずつ増加することを計算し、Ｓ４で取得した測定データに基づいて０．００４４Ｖ毎に増加した電圧値と信号レベルとの対応関係を表すデータを算出する。

また、図４（Ａ）の信号レベルの波形の一部４０のように、ＲＦ信号が急峻に立ち上がる部分などで、信号測定部１３の測定分解能を上げたい場合、電圧印加部１２は、単に、時間に比例して電圧を増加するのではなく、測定分解能を上げたい部分に対応する印加電圧の増加幅を小さく、すなわち、傾きとなる比例定数をある時間内で小さくし、一方、ノイズがＲＦ信号に含まれる部分などで、信号測定部１３の測定分解能を下げたい場合、電圧印加部１２は、測定分解能を下げたい部分に対応する印加電圧の増加幅を大きくすることにより、複数の三角波を用いて測定分解能を上げるのに比べて、測定時間を増加させずに測定分解能を上げた測定ができる。なお、信号測定部１３が測定分解能を上げて測定することができることは言うまでもない。

ところで、電圧印加部１２は、電圧時間幅の時間内で一定時間毎に電圧を増加することもできる。電圧時間幅の時間内で、０Ｖに設定されている所定の電圧値から一定時間毎に電圧を増加したときの波形を図３（Ｃ）に示す。この場合、電圧印加部１２は、図３（Ｃ）に示した波形（以下、階段波という。）になるように電圧を試験対象機器２０に印加する。なお、一定時間は、例えば、信号測定部１３の測定に要する時間や、電圧印加部１２の電圧の立ち上がり時間および試験対象機器２０の信号出力にかかる応答時間などを考慮して定まるものである。

階段波になるように電圧を試験対象機器２０に印加して、信号測定部１３が電圧時間幅と同じ時間内に等間隔で信号レベルを測定したときの信号レベルの波形の一部を図４（Ｂ）に示す。図４（Ｂ）では、階段波になるように電圧を試験対象機器２０に印加すれば、三角波で印加したときの信号レベルの波形の一部４１が、階段波で印加したときの信号レベルの波形の一部４２になり、信号レベルも一定時間毎に一定することを示している。

階段波になるように電圧を試験対象機器２０に印加する場合には、制御部１４は、一定時間毎に電圧を増加する増加電圧値を予め記憶しておき、Ｓ４で取得した測定データに基づいて増加電圧値毎に増加した電圧値と信号レベルとの対応関係を表すデータを算出する。

図２に示したＳ５の後、後処理にて信号発生部１１の出力や電圧印加部１２の印加が停止される（Ｓ６）。

なお、信号測定部１３が信号レベルを測定する場合を例にとって説明したが、例えば、信号測定部１３をオシロスコープとすれば、信号測定部１３は、試験対象機器２０によって出力された信号の電圧値を測定し、制御部１４は、電圧時間幅の時間内に電圧印加部１２が試験対象機器２０に印加したときの電圧値と、信号測定部１３によって測定された信号の電圧値との対応関係を表すデータを算出することも可能である。

以上説明したように、本発明の実施の形態に係る信号測定装置は、所定の時間内で減少無く増加する電圧を試験対象機器２０に１回印加して、信号測定部１３が試験対象機器２０によって出力された信号を測定することができるため、試験対象機器２０に印加したときの電圧値毎に試験対象機器２０が出力した信号を測定する際の測定時間を短縮することができる。

また、所定の時間内で一定時間毎に増加する電圧を試験対象機器２０に印加することにより、試験対象機器２０に印加される電圧値が一定時間の間隔で一定し、試験対象機器２０によって出力された信号も一定時間の間隔で一定するため、測定誤差が減少し、高い確度で信号を測定することができる。なお、電圧時間幅などの制約により、１つの三角波で測定ができない場合、図３（Ｂ）のように三角波毎に所定の電圧値を異なる値に設定することで、より広い電圧値の範囲に対応することもできる。

また、制御部１４が、所定の時間内に試験対象機器２０に印加したときの電圧値と測定された信号に関する測定値との対応関係を表すデータを算出することにより、試験者がこのデータを算出する必要が無いため、試験者の利便性を向上させることができる。

なお、本発明の実施の形態に係る信号測定装置では、電圧を試験対象機器２０に増加しながら三角波または階段波を含む波形で印加したときの電圧値毎に、試験対象機器２０が出力した信号を測定する実施例について説明したが、本発明の実施の形態の変形例として、信号測定装置１０は、電圧を増加することに替えて、電圧を減少しながら試験対象機器２０に印加したときの電圧値毎に、試験対象機器２０が出力した信号を測定するのでもよい。なお、この変形例では、電圧印加部１２は、所定の時間内でかつ所定の電圧値から時間に比例して減少する電圧を試験対象機器２０に印加することによる三角波、または、所定の時間内で一定時間毎に減少する電圧を試験対象機器２０に印加することによる階段波など含む波形を形成する。

以上のように、本発明の実施の形態に係る信号測定装置は、電圧を試験対象機器に印加したときの電圧値毎に、試験対象機器が出力した信号を測定する際の測定時間を短縮することができるという効果を有し、試験対象機器が出力した信号を測定する信号測定装置等として有用である。

本発明の実施の形態に係る信号測定装置のブロック図本発明の実施の形態に係る信号測定装置の動作について説明するためのフローチャート電圧印加部１２が電圧を印加するときの波形を表す図信号測定部１３が信号レベルを測定したときの測定結果を表す図従来の信号測定装置のブロック図従来の信号測定装置の動作について説明するための図従来の信号測定装置が電圧を印加するときの矩形波を表す図

符号の説明

１０信号測定装置
１１、５１信号発生部
１２、５２電圧印加部
１３、５３信号測定部
１４制御部
２０試験対象機器
４０、４１三角波で印加したときの信号レベルの波形の一部
４２階段波で印加したときの信号レベルの波形の一部
５０移動通信機器

Claims

試験信号を発生して試験対象機器（２０）に出力する信号発生部（１１）と、
所定の電圧パルスを所定の時間間隔で繰り返し前記試験対象機器（２０）に印加する電圧印加部（１２）と、
前記電圧パルスが印加されたときの前記試験対象機器（２０）が出力した信号を測定する信号測定部（１３）と、
前記電圧印加部（１２）に前記電圧パルスを印加させ、前記信号発生部（１１）に前記試験信号を出力させる制御部（１４）とを備えた信号測定装置において、
前記電圧印加部が出力する前記所定の電圧パルスは、時間とともに電圧が増大する第１の電圧パルスと
前記第１の電圧パルスの最高電圧値から始まって時間とともに電圧が増大する第２の電圧パルスとを含み、
前記時間間隔で前記試験対象機器に対する電圧印加を停止することを特徴とする信号測定装置。
前記電圧パルスは、一定時間毎に増大する電圧パルスであることを特徴とする請求項１に記載の信号測定装置。
試験信号を発生して試験対象機器（２０）に出力する信号発生部（１１）と、
所定の時間内かつ所定の電圧値から減少無く増加または増加無く減少する電圧を前記試験対象機器（２０）に印加する電圧印加部（１２）と、
前記電圧が印加されたときの前記試験対象機器（２０）が出力した信号を測定する信号測定部（１３）と、
前記電圧印加部（１２）に前記電圧を印加させ、前記信号発生部（１１）に前記試験信号を出力させる制御部（１４）とを備え、
前記試験対象機器（２０）が出力した信号を前記信号測定部（１３）が測定した後、前記制御部（１４）は、前記所定の時間内に前記電圧印加部（１２）が前記試験対象機器（２０）に印加したときの電圧値と前記信号測定部（１３）によって測定された信号に関する測定値との対応関係を表すデータを算出し、
前記電圧印加部（１２）は、前記試験対象機器の応答時間に基づいて定まる一定時間毎に増加または減少する電圧を前記所定の時間内で前記試験対象機器（２０）に印加することを特徴とする信号測定装置。