JP4871585B2 - Method and program for measuring occupied bandwidth of millimeter-wave radio signal - Google Patents
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Description
本発明は、広帯域を占有するミリ波無線信号の占有帯域計測方法およびそのプログラムに関する。 The present invention relates to a method for measuring an occupied band of a millimeter-wave radio signal occupying a wide band and a program thereof.
従来において、無線通信における広域帯のデジタルデータ伝送の需要が高まっている。こうした広帯域のデジタルデータの伝送には高周波であるミリ波無線帯域のキャリア信号を用いる必要がある(特許文献1参照)。 Conventionally, there is an increasing demand for digital data transmission over a wide band in wireless communication. For transmission of such broadband digital data, it is necessary to use a carrier signal in the millimeter wave radio band, which is a high frequency (see Patent Document 1).
しかし、通常のスペクトルアナライザの測定帯域は、40GHz程度であるため、このままでは100GHzを超えるようなミリ波領域の無線の占有帯域測定は難しかった。 However, since the measurement band of a normal spectrum analyzer is about 40 GHz, it is difficult to measure the occupied band of the radio wave in the millimeter wave region exceeding 100 GHz without any change.
そこで、従来は図5に示すようにローカル信号6及びミキサ2を用いてRF信号の被測定周波数をスペクトルアナライザ1の測定帯域内にダウンコンバートする手法が用いられている。
しかしながら上述のような従来の測定手法では、キャリア信号を直接ASK変調した際に生じるような強いキャリア成分が残った信号を測定した場合、ミキサ内での相互変調によりキャリア信号と変調されたデータ信号のミキシングで発生した0Hzからデータ信号の基本成分に相当する周波数成分が発生してしまうので、正確な占有帯域測定をすることは難しかった。 However, in the conventional measurement method as described above, when a signal in which a strong carrier component is left as generated when the carrier signal is directly ASK modulated is measured, the data signal modulated with the carrier signal by intermodulation in the mixer is measured. Since a frequency component corresponding to the basic component of the data signal is generated from 0 Hz generated by the above mixing, it is difficult to accurately measure the occupied band.
本発明は上記を鑑みてなされたものであり、その目的は、占有帯域がスペクトルアナライザの測定帯域を超えるミリ波無線信号において正確な占有帯域を測定することにある。 The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to measure an accurate occupied band in a millimeter-wave radio signal whose occupied band exceeds the measurement band of a spectrum analyzer.
上記の目的を達成するために、請求項1に記載の本発明は、ローカル信号とミキサを使用してミリ波無線信号をスペクトルアナライザの測定帯域内にダウンコンバートして計測するミリ波無線信号の占有帯域計測方法において、2種類の前記ローカル信号を用いて前記ミリ波無線信号を前記ミキサでダウンコンバートするステップと、前記ダウンコンバートして生成した2種類のIF信号のパワースペクトルをスペクトルアナライザにより測定するステップと、0Hzからキャリア信号を変調するデータ信号の基本周波数成分が含まれる周波数領域を前記パワースペクトルから除外するステップと、前記除外するステップで得られたパワースペクトルを前記ミリ波無線信号の周波数帯域に換算するステップと、前記換算した2つの測定結果により補間して前記ミリ波無線信号の占有帯域を得るステップと、を有する。
In order to achieve the above object, the present invention according to
また、請求項2に記載の本発明は、請求項1において、前記ミリ波無線信号は、キャリア信号をデータ信号によって直接強度変調が実行されている。
Further, the invention of
また、請求項3に記載の本発明は、ローカル信号とミキサを使用してミリ波無線信号をスペクトルアナライザの測定帯域内にダウンコンバートして計測するためのコンピュータが読取り可能なミリ波無線信号の占有帯域計測プログラムにおいて、2種類の前記ローカル信号を用いて前記ミリ波無線信号を前記ミキサでダウンコンバートするステップと、前記ダウンコンバートして生成した2種類のIF信号のパワースペクトルをスペクトルアナライザにより測定するステップと、0Hzからキャリア信号を変調するデータ信号の基本周波数が含まれる周波数領域を前記パワースペクトルから除外するステップと、前記除外するステップで得られたパワースペクトルを前記ミリ波無線信号の周波数帯域に換算するステップと、前記換算した2つの測定結果により補間して前記ミリ波無線信号の占有帯域を得るステップと、を前記コンピュータに実行させる。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a computer-readable millimeter-wave radio signal for down-converting and measuring a millimeter-wave radio signal within a measurement band of a spectrum analyzer using a local signal and a mixer. In the occupied band measurement program, the millimeter wave radio signal is down-converted by the mixer using the two types of local signals, and the power spectrum of the two types of IF signals generated by the down-conversion is measured by a spectrum analyzer. steps and, a step of excluding the frequency domain from the power spectrum that includes the fundamental frequency of the data signal for modulating a carrier signal from 0 Hz, the frequency band of the power spectrum obtained in the step of excluding the millimeter-wave radio signal a step of converting the two mentioned above in terms By interpolating the measurements to execute the steps of obtaining a band occupied by the millimeter-wave radio signal to the computer.
また、請求項4に記載の本発明は、請求項3において、前記ミリ波無線信号は、キャリア信号をデータ信号によって直接強度変調が実行されている。
Further, the present invention according to
本発明によれば、占有帯域がスペクトルアナライザの測定帯域を超えるミリ波無線信号において正確な占有帯域を測定することができる。 According to the present invention, an accurate occupied band can be measured in a millimeter-wave radio signal whose occupied band exceeds the measurement band of a spectrum analyzer.
<第1の実施の形態>
図1および図2は、本実施の形態に係るミリ波無線信号占有帯域測定系を説明するための説明図を示している。
<First Embodiment>
1 and 2 are explanatory diagrams for explaining the millimeter wave radio signal occupation band measurement system according to the present embodiment.
この図1には、RF信号が入力されるミキサ2と、ミキサ2からの出力をスペクトル分布で表示するためのスペクトルアナライザ1と、ミキサ2へ2種類のローカル信号を入力するためのローカル信号源4、5と、ミキサ2へ入力される2種類のローカル信号を切り換えるためのスイッチ3が示されている。
FIG. 1 shows a
この図1に示したミリ波無線信号占有帯域測定系において、キャリア周波数fcのキャリア周波数を中心とした両側の帯域に基本周波数成分fdのデータ信号成分が存在するミリ波無線信号はミキサ2へRF信号として入力される。この図1にてミキサ2へ入力されるRF信号は基本周波数成分fcと、その両側の帯域のfc−fdおよびfc+fdである。また、ミキサ2にはローカル信号源4から周波数fl1の信号もローカル信号として入力される。
In the millimeter wave radio signal occupation band measuring system shown in FIG. 1, a millimeter wave radio signal having a data signal component of the fundamental frequency component fd in both bands centered on the carrier frequency of the carrier frequency fc is supplied to the
次に、ミキサ2に入力されたRF信号はfc−fd−fl1〜fc+fd−fl1の周波数成分にダウンコンバートされる。しかし、キャリア信号を直接に強度変調することにより発生したミリ波無線信号にはキャリア信号成分が強く残っているため、キャリア信号とデータ信号成分のミキシングによる0〜fdの成分も同時に生じる。
Next, the RF signal input to the
そこで占有帯域の計算には0〜fdの周波数成分を除いた周波数領域のスペクトル強度を積算して全電力とすることにより、ミキサ2の相互変調の影響を除いた正確な占有帯域を求めることが可能となる。
Therefore, in calculating the occupied band, an accurate occupied band excluding the influence of the intermodulation of the
しかし、通常のミキサ2においてRF信号とLO信号(ローカル信号源4からのローカル信号fl1)の周波数差には制限が生じるため、IF信号(中間周波数)の帯域は限られてしまう。また、スペクトルアナライザ1の測定帯域も上限が存在するため、広い周波数範囲のRF信号をダウンコンバートすることは難しい。
However, since the frequency difference between the RF signal and the LO signal (local signal fl 1 from the local signal source 4) is limited in the
そこで、図2に示すようにローカル信号として周波数がfl1に加えてfl2(fl1>fl2)となる第2の信号を用い、これら2種類の信号を用いてミリ波信号成分をダウンコンバートする。 Therefore, as shown in FIG. 2, a second signal having a frequency of fl 2 (fl 1 > fl 2 ) is used as a local signal in addition to fl 1 , and the millimeter wave signal component is reduced using these two types of signals. Convert.
まず、RF信号を周波数fl1のローカル信号でミキシングすると、fl1だけダウンコンバートされる。このミキシングされた信号がIF信号であって、これを図1中に示すようにスペクトルアナライザ1で測定する。この場合にスペクトルアナライザ1のfd〜fsの領域に表示されている波形は、もとのRF信号のうちfd+fl1〜fs+fl1の周波数領域にあるもののミキシング結果を観測していることになる。
First, when an RF signal is mixed with a local signal having a frequency fl 1 , it is down-converted by fl 1 . This mixed signal is an IF signal, which is measured by the
一方、ローカル信号をfl2にしたときに、スペクトルアナライザ1のfd〜fsの領域に表示されている波形は、もとのRF信号のうちfd+fl2〜fs+fl2の周波数領域にあるもののミキシング結果を観測していることになる。
On the other hand, when the local signal to fl 2, the waveform that is displayed in the area of fd~fs of the
スペクトルアナライザ1の測定帯域の上限がfsの場合、周波数fl1のローカル信号を用いてダウンコンバートした信号成分の内、fd〜fsの周波数範囲を用いてミリ波無線信号の内周波数fd+fl1〜fs+fl1の範囲を算出し、周波数fl2のローカル信号を用いてダウンコンバートした信号成分の内、fd〜fd+fl1−fl2の周波数範囲を用いてfd+fl2〜fd+fl1の範囲を算出する。
When the upper limit of the measurement band of the
そして両者の結果を合成することにより、RF信号のうちfd+fl2〜fs+fl1(ただし、fl1>fl2)という広い周波数領域について測定することが可能となる。 By combining the results of both, it is possible to measure over a wide frequency range of fd + fl 2 to fs + fl 1 (where fl 1 > fl 2 ) in the RF signal.
この測定は、IF信号のパワー値が、対応する周波数のRF信号のパワー価の何倍になるのかを周波数ごとに調べ、図示しない対応テーブルを予め作成しておく。そして、上記のようにローカル信号の周波数をfl1にした場合と、fl2とした場合に対してそれぞれfd〜fsの周波数領域のIF信号のパワー価を測定する。この測定値から前記対応テーブルを用いて対応するRF信号を算出することにより、周波数領域fd+fl2〜fs+fl1のRF信号のパワースペクトルを得ることができる。 In this measurement, how many times the power value of the RF signal of the corresponding frequency becomes the power value of the IF signal is checked for each frequency, and a correspondence table (not shown) is created in advance. Then, the power value of the IF signal in the frequency region of fd to fs is measured for each of the case where the frequency of the local signal is set to fl 1 and the case where it is set to fl 2 as described above. By calculating the corresponding RF signal from the measured value using the correspondence table, the power spectrum of the RF signal in the frequency domain fd + fl 2 to fs + fl 1 can be obtained.
この測定手順を図3に示す。この図3にはfd+fl2〜fs+fl1の周波数範囲の測定をスペクトルアナライザ1で行うための処理を説明するためのフロー図を示している。
This measurement procedure is shown in FIG. FIG. 3 shows a flowchart for explaining processing for performing measurement in the frequency range of fd + fl 2 to fs + fl 1 with the
まず、LO信号の周波数fl1を用いてダウンコンバートされたIF周波数0〜fsを測定する(S1)。
First, the
次に、IF周波数fd〜fsの結果をRF周波数帯fd+fl1〜fs+fl1に換算する(S2)。 Then, to convert the results of the IF frequency fd~fs the RF frequency band fd + fl 1 ~fs + fl 1 (S2).
一方、LO信号の周波数fl2を用いてダウンコンバートされたIF周波数0〜fsを測定する(S3)。
On the other hand, the
次に、IF周波数fd〜fd+fl1−fl2の結果をRF周波数帯fd+fl2〜fd+fl1に換算する(S4)。 Then, to convert the results of the IF frequency fd~fd + fl 1 -fl 2 to RF frequency band fd + fl 2 ~fd + fl 1 (S4).
そして、S2とS4の換算結果を測定結果として合わせてRF周波数帯fd+fl2〜fs+fl1の占有帯域とする(S5)。 Then, the conversion results of S2 and S4 are combined as measurement results to obtain the occupied band of the RF frequency band fd + fl 2 to fs + fl 1 (S5).
以上説明した処理を用いることにより、相互変調の影響を除去するためダウンコンバートした信号成分から0〜fdの成分を除いても広いRF周波数領域の測定が可能となる。
By using the processing described above, it is possible to measure in a wide RF frequency range even if the
<第2の実施の形態>
図4は、第2の実施の形態を説明するための説明図を示している。この図4には、RF信号(データ信号)が入力されるミキサ2と、ローカル信号を生成してミキサ2へ入力するローカル信号源6と、ミキサ2の出力信号を観測するスペクトルアナライザ1が示されている。
<Second Embodiment>
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the second embodiment. FIG. 4 shows a
すでに説明した第1の実施の形態ではキャリア信号fcをデータ信号fc−fd、fc+fdで直接に強度変調したミリ波信号の場合を示したが、第2の実施の形態では、データ信号についてIF信号を用いて周波数fx〜fx+fdのIF信号にアップコンバートした後、キャリア信号をシングルサイドバンド変調することにより発生したミリ波無線信号を用いることを特徴としている。 In the first embodiment described above, the case of a millimeter wave signal obtained by directly modulating the intensity of the carrier signal fc with the data signals fc−fd and fc + fd is shown. However, in the second embodiment, the IF signal is used for the data signal. Is used, and a millimeter-wave radio signal generated by single-sideband modulation of the carrier signal is used after up-conversion to IF signals of frequencies fx to fx + fd.
通常の無線システムではキャリア信号はフィルタなどにより抑圧されて送信されるが、自己ヘテロダイン法を用いた無線通信システムでは受信側でのローカル信号源6を抑制する目的で、たとえばキャリア信号成分fcとシングルサイドバンド信号成分fc+fx、fx+fdは同程度の信号強度となっている。 In a normal radio system, a carrier signal is transmitted after being suppressed by a filter or the like. In a radio communication system using the self-heterodyne method, for example, a carrier signal component fc and a single signal are used for the purpose of suppressing the local signal source 6 on the receiving side. The sideband signal components fc + fx and fx + fd have similar signal strengths.
このようなRF信号がミキサ2に入力された場合、相互変調による成分はfx〜fx+fd成分となって現れる。そこで、占有帯域の計算にはダウンコンバートされた信号の内、fx+fd〜fsの成分を用いてミリ波信号周波数成分の内fx+fd+fl〜fs+flを算出する。
When such an RF signal is input to the
なお、第1の実施の形態のように、2種類のローカル信号成分を用いることによりRF信号の測定周波数領域を広げても良い。 Note that, as in the first embodiment, the measurement frequency region of the RF signal may be expanded by using two types of local signal components.
以上説明した第1、第2の実施の形態においては、ミリ波無線信号をミキサ2によりダウンコンバートして占有帯域を測定する際に、ダウンコンバートされた信号の内、0Hzから変調するデータ信号の基本成分が含まれる周波数領域を除外した結果を用いて占有帯域を計算し、さらに2つのLO信号を用いることにより測定周波数帯域を広げることを特徴としている。
In the first and second embodiments described above, when the occupied band is measured by down-converting the millimeter-wave radio signal by the
そして、このような処理により測定周波数帯域を広げることにより、スペクトルアナライザ1の測定帯域以上の周波数成分を有するミリ波無線信号の占有帯域を測定するために、ミキサ2によるダウンコンバートを用いた測定系において、ミキサ2内での相互変調による影響を除いた正確な占有帯域測定が可能となる。
A measurement system using down-conversion by the
また、2種類のローカル信号周波数を用いることにより、RF信号の測定範囲を増やすことが可能となる。 In addition, the measurement range of the RF signal can be increased by using two types of local signal frequencies.
なお、以上説明した実施の形態は、ミリ波無線信号占有帯域測定系における占有帯域の測定方法であるのみならず、その測定方法に相当する処理を実行するための演算処理および信号処理の各処理ステップから構成されたコンピュータプログラムをも技術的範疇に含み、このコンピュータプログラムをコンピュータにインストールして測定方法を実行させることもできる。 The embodiment described above is not only a method for measuring the occupied band in the millimeter wave radio signal occupied band measurement system, but also each process of calculation processing and signal processing for executing processing corresponding to the measurement method. A computer program composed of steps is also included in the technical category, and the measurement method can be executed by installing this computer program in a computer.
1 スペクトルアナライザ
2 ミキサ
3 スイッチ
4、5 ローカル信号源
1
Claims (4)
2種類の前記ローカル信号を用いて前記ミリ波無線信号を前記ミキサでダウンコンバートするステップと、
前記ダウンコンバートして生成した2種類のIF信号のパワースペクトルをスペクトルアナライザにより測定するステップと、
0Hzからキャリア信号を変調するデータ信号の基本周波数成分が含まれる周波数領域を前記パワースペクトルから除外するステップと、
前記除外するステップで得られたパワースペクトルを前記ミリ波無線信号の周波数帯域に換算するステップと、
前記換算した2つの測定結果により補間して前記ミリ波無線信号の占有帯域を得るステップと、
を有することを特徴とするミリ波無線信号の占有帯域計測方法。 In the occupied band measurement method for millimeter-wave radio signals that uses a local signal and a mixer to down-convert and measure the millimeter-wave radio signal within the spectrum analyzer measurement band,
Downconverting the millimeter-wave radio signal with the mixer using the two types of local signals;
Measuring power spectra of the two types of IF signals generated by the down-conversion using a spectrum analyzer;
Excluding a frequency region including a fundamental frequency component of a data signal that modulates a carrier signal from 0 Hz from the power spectrum ;
Converting the power spectrum obtained in the excluding step into a frequency band of the millimeter wave radio signal;
Interpolating the converted two measurement results to obtain an occupied band of the millimeter wave radio signal ;
A method for measuring an occupied band of a millimeter-wave radio signal, comprising:
キャリア信号をデータ信号によって直接強度変調が実行されていることを特徴とする請求項1に記載のミリ波無線信号の占有帯域計測方法。 The millimeter wave radio signal is
Occupied bandwidth measurement method of millimeter-wave wireless signals according to claim 1, characterized in that it is directly intensity modulated runs a carrier signal by a data signal.
2種類の前記ローカル信号を用いて前記ミリ波無線信号を前記ミキサでダウンコンバートするステップと、
前記ダウンコンバートして生成した2種類のIF信号のパワースペクトルをスペクトルアナライザにより測定するステップと、
0Hzからキャリア信号を変調するデータ信号の基本周波数成分が含まれる周波数領域を前記パワースペクトルから除外するステップと、
前記除外するステップで得られたパワースペクトルを前記ミリ波無線信号の周波数帯域に換算するステップと、
前記換算した2つの測定結果により補間して前記ミリ波無線信号の占有帯域を得るステップと、
を前記コンピュータに実行させることを特徴とするミリ波無線信号の占有帯域計測プログラム。 In an occupied band measurement program for a millimeter-wave radio signal readable by a computer for down-converting and measuring a millimeter-wave radio signal within the measurement band of a spectrum analyzer using a local signal and a mixer,
Downconverting the millimeter-wave radio signal with the mixer using the two types of local signals;
Measuring power spectra of the two types of IF signals generated by the down-conversion using a spectrum analyzer;
Excluding a frequency region including a fundamental frequency component of a data signal that modulates a carrier signal from 0 Hz from the power spectrum ;
Converting the power spectrum obtained in the excluding step into a frequency band of the millimeter wave radio signal;
Interpolating the converted two measurement results to obtain an occupied band of the millimeter wave radio signal ;
The program for causing the computer to execute an occupied band measurement program for millimeter-wave radio signals.
キャリア信号をデータ信号によって直接強度変調が実行されていることを特徴とする請求項3に記載のミリ波無線信号の占有帯域計測プログラム。 The millimeter wave radio signal is
Occupied band measurement program of the millimeter wave radio signals according to claim 3, characterized in that it is directly intensity modulated runs a carrier signal by a data signal.
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