JP5089187B2 - 増幅制御装置、試験用信号生成モジュール、試験装置、増幅制御方法、プログラム、記録媒体 - Google Patents

増幅制御装置、試験用信号生成モジュール、試験装置、増幅制御方法、プログラム、記録媒体 Download PDF

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Description

本発明は、信号のレベル調整に関する。
従来より、信号を可変ゲインアンプにより増幅して出力する装置であって、出力をピーク検波したものを、アナログ回路を用いて処理し（例えば、特許文献１の図５を参照）、またはデジタル回路を用いて処理し（例えば、特許文献１の図１、要約を参照）、処理結果に基づき、可変ゲインアンプのゲインを制御する装置が知られている。
特開平１１−１５４８３９号公報
しかしながら、上記の従来技術によれば、可変ゲインアンプの出力信号が複数の周波数成分の信号を有している場合に、そのうちのある周波数成分の信号のレベルを一定にすることができない。出力信号をピーク検波するときに、全ての周波数成分の信号を検波してしまうからである。
そこで、本発明は、可変ゲインアンプの出力信号のうちのある周波数成分の信号のレベルを一定にすることを課題とする。
本発明にかかる増幅制御装置は、アナログ制御信号に基づき増幅率が制御され、アナログ入力信号を増幅してアナログ出力信号を出力する増幅手段を制御するための増幅制御装置である。
本発明にかかる増幅制御装置は、前記アナログ出力信号をデジタル化したデジタル出力信号を離散フーリエ変換することにより、前記デジタル出力信号における所望の周波数成分を取得する成分取得手段と、前記成分取得手段の取得した前記周波数成分の電力と、前記周波数成分の電力の目標値との差を取得する差分手段と、前記差分手段の取得した差に基づき、前記増幅手段の増幅率を制御するためのデジタル制御信号を出力するデジタル制御信号出力手段と、を備え、前記アナログ制御信号は前記デジタル制御信号をアナログ化したものであるように構成される。
上記のように構成された増幅制御装置によれば、アナログ制御信号に基づき増幅率が制御され、アナログ入力信号を増幅してアナログ出力信号を出力する増幅手段を制御するための増幅制御装置が提供される。
成分取得手段は、前記アナログ出力信号をデジタル化したデジタル出力信号を離散フーリエ変換することにより、前記デジタル出力信号における所望の周波数成分を取得する。差分手段は、前記成分取得手段の取得した前記周波数成分の電力と、前記周波数成分の電力の目標値との差を取得する。デジタル制御信号出力手段は、前記差分手段の取得した差に基づき、前記増幅手段の増幅率を制御するためのデジタル制御信号を出力する。なお、前記アナログ制御信号は前記デジタル制御信号をアナログ化したものである。
なお、本発明にかかる増幅制御装置は、前記成分取得手段において実行される前記離散フーリエ変換において用いられる標本の個数を設定する標本数設定手段を備えるようにしてもよい。
前記標本数設定手段は、前記成分取得手段において実行されるＰ回目の前記離散フーリエ変換における前記標本の個数よりも、Ｐ＋１回目の前記離散フーリエ変換における前記標本の個数の方が大きい場合があるように前記標本の個数を設定する（ただし、Ｐは正の整数）。
なお、本発明にかかる増幅制御装置は、前記標本数設定手段が、前記成分取得手段において実行される前記離散フーリエ変換の回数が所定の回数を超えたときに、前記標本の個数を増加させるようにしてもよい。
なお、本発明にかかる増幅制御装置は、前記デジタル制御信号出力手段が、前記デジタル制御信号を記録する制御信号記録手段を備えるようにしてもよい。
所定のアナログ入力信号が前記増幅手段に与えられたときに、所望の前記アナログ出力信号が得られるような前記デジタル制御信号である適正制御信号を、前記制御信号記録手段が、所望の前記アナログ出力信号が得られる前に記録する。
なお、本発明にかかる増幅制御装置は、前記適正制御信号が、前記所定のアナログ入力信号および所望の前記アナログ出力信号に基づき計算されたものであるようにしてもよい。
なお、本発明にかかる増幅制御装置は、前記適正制御信号が、前記所定のアナログ入力信号を前記増幅手段に与えて所望の前記アナログ出力信号が得られた状態において前記制御信号記録手段に記録されていたものであり、前記状態の後で、再び所望の前記アナログ出力信号が得られる前に、前記制御信号記録手段が、前記適正制御信号を記録するようにしてもよい。
なお、本発明にかかる増幅制御装置は、前記デジタル出力信号が、前記アナログ出力信号の周波数が低減された信号をデジタル化したものであるようにしてもよい。
本発明にかかる試験用信号生成モジュールは、本発明にかかる増幅制御装置と、前記増幅手段と、前記アナログ出力信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換器と、前記デジタル制御信号をアナログ化するＤ／Ａ変換器と、前記アナログ出力信号が与えられる被試験対象物を試験するための試験用信号を生成する試験用信号生成器とを備え、前記試験用信号が前記アナログ入力信号であるように構成される。
本発明にかかる試験装置は、本発明にかかる試験用信号生成モジュールと、前記アナログ出力信号を与えられたときの前記被試験対象物の応答を解析する応答解析モジュールと、前記応答解析モジュールの動作に基づき、前記試験用信号生成器を制御する制御手段とを備えるように構成される。
本発明は、アナログ制御信号に基づき増幅率が制御され、アナログ入力信号を増幅してアナログ出力信号を出力する増幅手段を制御するための増幅制御方法であって、前記アナログ出力信号をデジタル化したデジタル出力信号を離散フーリエ変換することにより、前記デジタル出力信号における所望の周波数成分を取得する成分取得工程と、前記成分取得工程により取得された前記周波数成分の電力と、前記周波数成分の電力の目標値との差を取得する差分工程と、前記差分工程により取得された差に基づき、前記増幅手段の増幅率を制御するためのデジタル制御信号を出力するデジタル制御信号出力工程と、を備え、前記アナログ制御信号は前記デジタル制御信号をアナログ化したものである増幅制御方法である。
本発明は、アナログ制御信号に基づき増幅率が制御され、アナログ入力信号を増幅してアナログ出力信号を出力する増幅手段を制御するための増幅制御処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記アナログ出力信号をデジタル化したデジタル出力信号を離散フーリエ変換することにより、前記デジタル出力信号における所望の周波数成分を取得する成分取得工程と、前記成分取得工程により取得された前記周波数成分の電力と、前記周波数成分の電力の目標値との差を取得する差分工程と、前記差分工程により取得された差に基づき、前記増幅手段の増幅率を制御するためのデジタル制御信号を出力するデジタル制御信号出力工程と、を備え、前記アナログ制御信号は前記デジタル制御信号をアナログ化したものである、増幅制御処理をコンピュータに実行させるためのプログラムである。
本発明は、アナログ制御信号に基づき増幅率が制御され、アナログ入力信号を増幅してアナログ出力信号を出力する増幅手段を制御するための増幅制御処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体であって、前記アナログ出力信号をデジタル化したデジタル出力信号を離散フーリエ変換することにより、前記デジタル出力信号における所望の周波数成分を取得する成分取得工程と、前記成分取得工程により取得された前記周波数成分の電力と、前記周波数成分の電力の目標値との差を取得する差分工程と、前記差分工程により取得された差に基づき、前記増幅手段の増幅率を制御するためのデジタル制御信号を出力するデジタル制御信号出力工程と、を備え、前記アナログ制御信号は前記デジタル制御信号をアナログ化したものである、増幅制御処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体である。
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
第一の実施形態
図１は、本発明の第一の実施形態にかかる増幅制御装置１０の構成を示すブロック図である。増幅制御装置１０は、可変ゲインアンプ（増幅手段）２を制御するためのものである。
可変ゲインアンプ２は、アナログ制御信号に基づき増幅率またはゲインが制御される。しかも、可変ゲインアンプ２は、アナログ入力信号（例えば、ＲＦ(Radio Frequency)信号）を増幅してアナログ出力信号を出力する。なお、可変ゲインアンプ２は、Ａ／Ｄ変換器４およびＤ／Ａ変換器６を介して、増幅制御装置１０に接続されている。Ａ／Ｄ変換器４は、アナログ出力信号を受け、デジタル化して出力する。Ａ／Ｄ変換器４の出力、すなわちアナログ出力信号をデジタル化した信号をデジタル出力信号という。Ｄ／Ａ変換器６は、アナログ制御信号を出力する。なお、アナログ制御信号は、後述するデジタル制御信号をアナログ化したものである。すなわち、Ｄ／Ａ変換器６は、デジタル制御信号を受け、アナログ化して出力する。
アナログ出力信号は、複数の周波数成分の信号を有している。増幅制御装置１０は、アナログ出力信号のうちのある周波数成分の信号のレベルを一定にするために、可変ゲインアンプ（増幅手段）２を制御する。
なお、増幅システム１は、可変ゲインアンプ２、Ａ／Ｄ変換器４、Ｄ／Ａ変換器６および増幅制御装置１０を備える。
増幅制御装置１０は、成分取得手段１２、差分手段１４、デジタル制御信号出力手段１６、カウンタ１８、電源１９を備える。
成分取得手段１２は、Ａ／Ｄ変換器４の出力したデジタル出力信号を離散フーリエ変換（ＤＦＴ：Discrete
Fourier Transform）することにより、デジタル出力信号における所望の周波数成分を取得する。
成分取得手段１２は、ＤＦＴ部１２２、標本数設定部１２４を有する。
ＤＦＴ部１２２は、デジタル出力信号を離散フーリエ変換する。離散フーリエ変換は、下記の式（１）により定義される。
Figure 0005089187
 ただし、xn=｛x0, x1,…,xN-1｝はデジタル出力信号のデジタル信号列であり、Ｎは離散フーリエ変換のサンプル数（標本の個数）、ｋはサンプル数Ｎ個の離散フーリエ変換を行った場合のｋ番目の周波数点である。Xkは、周波数点ｋにおける離散フーリエ変換の結果である。ＤＦＴ部１２２は、xn=｛x0, x1,…,xN-1｝を受け、Xkを出力する。
Ａ／Ｄ変換器４のサンプリング周波数をｆｓとした場合、上記の式（１）の計算結果Xkは、下記の式（２）の周波数ｆの成分を表すことになる。
ｆ＝（ｋ／N）ｆｓ （２）
例えば、サンプリング周波数ｆｓが100MHz、標本の個数Ｎが100個、周波数点ｋが10であるとすると、式（２）から、10MHzの成分をＤＦＴ部１２２が出力することがわかる。このように、ＤＦＴ部１２２は、デジタル出力信号を離散フーリエ変換することにより、所望の周波数成分（例えば、10MHzの成分）を取得することができる。
標本数設定部１２４は、成分取得手段１２のＤＦＴ部１２２において実行される離散フーリエ変換において用いられる標本の個数（サンプル数Ｎ）を設定する。
第一の実施形態においては、アナログ出力信号が有している複数の周波数成分の信号のうち、レベルを一定に保つべき周波数成分の信号を離散フーリエ変換するように、標本の個数Ｎおよび周波数点ｋが設定されている。例えば、アナログ出力信号のうちの10MHzの成分のレベルを一定に保つことが所望されているならば、標本の個数Ｎ=100および周波数点ｋ=10に設定されている（サンプリング周波数ｆｓが100MHzの場合）。
差分手段１４は、成分取得手段１２の取得した周波数成分の電力と、周波数成分の電力の目標値との差を取得する。差分手段１４は、電力計算部１４２、目標値設定部１４４、減算器１４６を有する。
電力計算部１４２は、成分取得手段１２の取得した周波数成分の電力を計算する。具体的には、ＤＦＴ部１２２の出力Xkの実部および虚部をそれぞれ２乗したものの和を計算する。目標値設定部１４４は、周波数成分の電力の目標値を設定する。減算器１４６は、電力計算部１４２の出力（成分取得手段１２の取得した周波数成分の電力）から、目標値設定部１４４の出力（周波数成分の電力の目標値）を減じる。
デジタル制御信号出力手段１６は、差分手段１４の取得した差に基づき、可変ゲインアンプ２の増幅率を制御するためのデジタル制御信号を出力する。デジタル制御信号出力手段１６は、乗算器１６２、加算器１６４、フリップフロップ（制御信号記録手段）１６６を有する。
乗算器１６２は、差分手段１４の取得した差（減算器１４６の出力）に所定の定数を乗じて出力する。
加算器１６４は、フリップフロップ１６６に記録されているデータと、乗算器１６２の出力とを加算して、フリップフロップ１６６に与えて記録させる。
フリップフロップ（制御信号記録手段）１６６は、それが記録するデータ（「デジタル制御信号」である）をＤ／Ａ変換器６および加算器１６４に出力する。なお、フリップフロップ１６６は、加算器１６４の出力を受ける前は、０を記録しておく。また、フリップフロップ１６６の記録内容が書き換えられた時点で、フリップフロップ１６６の記録内容の書き換えを示す信号をカウンタ１８に与える。
なお、Ｄ／Ａ変換器６に与えられたデジタル制御信号が、Ｄ／Ａ変換器６によりアナログ化されて、アナログ制御信号となる。アナログ制御信号により可変ゲインアンプ２の増幅率またはゲインが制御される。例えば、減算器１４６の出力が正であれば、可変ゲインアンプ２の増幅率またはゲインを減らすようにする。減算器１４６の出力が負であれば、可変ゲインアンプ２の増幅率またはゲインを増やすようにする。アナログ制御信号による可変ゲインアンプ２の増幅率またはゲインの制御は、周知であり、詳細な説明は省略する。
カウンタ１８は、最初に、成分取得手段１２、差分手段１４およびデジタル制御信号出力手段１６が上記の動作を繰り返す回数ｍを設定する。そして、フリップフロップ１６６の記録内容の書き換えを示す信号をフリップフロップ１６６から受けた時点で、ｍを１ずつ減らしていく。そして、ｍが０になると、電源１９に動作終了を示す信号を与える。
電源１９は、増幅制御装置１０全体の電源である。動作終了を示す信号をカウンタ１８から受けると、増幅制御装置１０全体の電源の供給を停止する。これにより、増幅制御装置１０の動作が終了する。
次に、第一の実施形態の動作を図２のフローチャートを参照して説明する。図２は、第一の実施形態の動作を示すフローチャートである。
まず、カウンタ１９に繰り返し回数ｍを設定する（Ｓ１０）。ｍは正の整数である。
さらに、アナログ入力信号を可変ゲインアンプ２に与える。可変ゲインアンプ２は、アナログ入力信号を増幅して、アナログ出力信号を出力する。アナログ出力信号は、Ａ／Ｄ変換器４によりデジタル出力信号に変換される。デジタル出力信号は、成分取得手段１２のＤＦＴ部１２２に与えられる。
ＤＦＴ部１２２は、デジタル出力信号を離散フーリエ変換（ＤＦＴ）する（Ｓ１２）。これにより、デジタル出力信号における所望の周波数成分が取得される。
差分手段１４は、成分取得手段１２のＤＦＴ部１２２が取得した周波数成分を受け、その電力を電力計算部１４２により計算する。そして、減算器１４６が、電力計算部１４２の出力から、目標値設定部１４４の出力（すなわち、周波数成分の電力の目標値）を減じて、両者の差分を取得する（Ｓ１４）。
デジタル制御信号出力手段１６は、差分手段１４の減算器１４６から差分を受け、乗算器１６２により所定の定数を乗じる。乗算器１６２の出力は、フリップフロップ１６６に記録されているデータと加算器１６４により加算される。加算器１６４の出力は、フリップフロップ１６６に書き込まれる。フリップフロップ１６６は書き込まれたデータを記録する。フリップフロップ１６６により記録されたデータ（デジタル制御信号）は、Ｄ／Ａ変換器６に出力される（Ｓ１６）。Ｄ／Ａ変換器６は、デジタル制御信号を受け、アナログ制御信号を出力する。可変ゲインアンプ２がアナログ制御信号を受け、可変ゲインアンプ２の増幅率またはゲインが制御される。
さらに、フリップフロップ１６６は、フリップフロップ１６６の記録内容の書き換えを示す信号をカウンタ１８に与える。この信号をカウンタ１８が受けると、ｍを１減らす（Ｓ１８）。その後、ｍが０になったか否かをカウンタ１８が判定する（Ｓ２０）。
ｍが０になっていなければ（Ｓ２０、Ｎｏ）、離散フーリエ変換（Ｓ１２）に戻る。よって、離散フーリエ変換（Ｓ１２）、差分取得（Ｓ１４）およびデジタル制御信号の出力（Ｓ１６）が繰り返される。デジタル制御信号はＤ／Ａ変換器６によりアナログ制御信号に変換されて可変ゲインアンプ２に与えられ、可変ゲインアンプ２の増幅率またはゲインが制御される。可変ゲインアンプ２の増幅率またはゲインの制御が繰り返されるうちに、アナログ出力信号のうちの所望の周波数成分の信号のレベルが収束する。
ｍが０になると（Ｓ２０、Ｙｅｓ）、カウンタ１８が電源１９に停止信号を送り、電源の供給を停止され、処理は終了する。
このことから明らかなように、増幅制御装置１０においてはｍ回だけ、離散フーリエ変換（Ｓ１２）、差分取得（Ｓ１４）およびデジタル制御信号の出力（Ｓ１６）が繰り返されることがわかる。
ただし、ｍとして無限大を設定することを許容してもよい。この場合は、電源１９による電源の供給を増幅制御装置１０の利用者が停止するまで、離散フーリエ変換（Ｓ１２）、差分取得（Ｓ１４）およびデジタル制御信号の出力（Ｓ１６）が繰り返される。
本発明の第一の実施形態によれば、成分取得手段１２のＤＦＴ部１２２により所望の周波数成分の信号のみを取り出すことができる。そこで、アナログ出力信号が複数の周波数成分の信号を有している場合に、そのうちのある周波数成分の信号のレベルを一定にするように、可変ゲインアンプ２の増幅率またはゲインを制御できる。
第二の実施形態
本発明の第二の実施形態にかかる増幅制御装置１０は、カウンタ１８によるカウント値により標本の個数（サンプル数Ｎ）が変化することが、第一の実施形態と異なる。
図３は、本発明の第二の実施形態にかかる増幅制御装置１０の構成を示すブロック図である。可変ゲインアンプ２、Ａ／Ｄ変換器４およびＤ／Ａ変換器６は第一の実施形態と同様であり説明を省略する。増幅制御装置１０は、成分取得手段１２、差分手段１４、デジタル制御信号出力手段１６、カウンタ１８、電源１９を備える。以下、第一の実施形態と同様な部分は同一の番号を付して説明を省略する。
成分取得手段１２のＤＦＴ部１２２、差分手段１４、デジタル制御信号出力手段１６および電源１９は第一の実施形態と同様であり説明を省略する。
成分取得手段１２の標本数設定部１２４は、成分取得手段１２のＤＦＴ部１２２において実行されるＰ回目の離散フーリエ変換における標本の個数（サンプル数Ｎ）よりも、Ｐ＋１回目の離散フーリエ変換における標本の個数（サンプル数Ｎ）の方が大きい場合があるように標本の個数を設定する。ただし、Ｐは正の整数である。
なお、Ｐは所定の数値であってもよい。例えば、Ｐ＝１０としておいてよい。この場合、成分取得手段１２のＤＦＴ部１２２において実行される離散フーリエ変換の回数が所定の回数（１０回）を超えたときに、標本の個数を増加させるということになる。
図４は、第二の実施形態にかかる標本数設定部１２４の標本の個数の設定内容を示す図である。ただし、離散フーリエ変換の繰り返し回数ｍを２０回とする。まず、離散フーリエ変換を行った回数が１〜１０回目は標本の個数Ｎ＝１００とする。離散フーリエ変換を行った回数が１１〜２０回目は標本の個数Ｎ＝２００とする。なお、図４においては、離散フーリエ変換の演算の回数が１、１０、１１、２０回目を図示し、他の回数は図示省略している。
また、標本の個数Ｎを増加させると同時に、周波数点ｋも大きくして、ＤＦＴ部１２２が取得する成分の周波数を一定に保つ。標本の個数Ｎが１００個、周波数点ｋが１０であるときに、上記のように、標本の個数Ｎを２００個に増加させるのであれば、それと同時に、ｋも１０から２０にする。これにより、ＤＦＴ部１２２が取得する成分の周波数を一定に保つことができる（式（２）参照）。
なお、離散フーリエ変換を行った回数が１、２、３、…と増えていくにしたがい、カウンタ１８はｍを１ずつ減らしていくので、ｍは２０、１９、１８、…と小さくなっていく。離散フーリエ変換を行った回数が１０回でｍ＝１１、１１回でｍ＝１０となる。ここで、標本の個数の変更直後（離散フーリエ変換を行った回数が１１回目）のｍの値をＭ（＝１０）とする。Ｍは、ｍ−Ｐとして、求められる。
カウンタ１８は、第一の実施形態と同様に作動する。ただし、カウンタ１８は、ｍがＭになると、標本の個数を変更すべき旨の信号を標本数設定部１２４に与える。
次に、第二の実施形態の動作を図５のフローチャートを参照して説明する。図５は、第二の実施形態の動作を示すフローチャートである。
まず、カウンタ１９に繰り返し回数ｍを設定する（Ｓ１０）。ｍは正の整数である。
さらに、アナログ入力信号を可変ゲインアンプ２に与える。可変ゲインアンプ２は、アナログ入力信号を増幅して、アナログ出力信号を出力する。アナログ出力信号は、Ａ／Ｄ変換器４によりデジタル出力信号に変換される。デジタル出力信号は、成分取得手段１２のＤＦＴ部１２２に与えられる。
ＤＦＴ部１２２は、デジタル出力信号を離散フーリエ変換（ＤＦＴ）する（Ｓ１２）。これにより、デジタル出力信号における所望の周波数成分が取得される。
差分手段１４は、成分取得手段１２のＤＦＴ部１２２が取得した周波数成分を受け、その電力を電力計算部１４２により計算する。そして、減算器１４６が、電力計算部１４２の出力から、目標値設定部１４４の出力（すなわち、周波数成分の電力の目標値）を減じて、両者の差分を取得する（Ｓ１４）。
デジタル制御信号出力手段１６は、差分手段１４の減算器１４６から差分を受け、乗算器１６２により所定の定数を乗じる。乗算器１６２の出力は、フリップフロップ１６６に記録されているデータと加算器１６４により加算される。加算器１６４の出力は、フリップフロップ１６６に書き込まれる。フリップフロップ１６６は書き込まれたデータを記録する。フリップフロップ１６６により記録されたデータ（デジタル制御信号）は、Ｄ／Ａ変換器６に出力される（Ｓ１６）。Ｄ／Ａ変換器６は、デジタル制御信号を受け、アナログ制御信号を出力する。可変ゲインアンプ２がアナログ制御信号を受け、可変ゲインアンプ２の増幅率またはゲインが制御される。
さらに、フリップフロップ１６６は、フリップフロップ１６６の記録内容の書き換えを示す信号をカウンタ１８に与える。この信号をカウンタ１８が受けると、ｍを１減らす（Ｓ１８）。
その後、ｍがＭになったか否かをカウンタ１８が判定する（Ｓ１９ａ）。ｍがＭになっていれば（Ｓ１９ａ、Ｙｅｓ）、標本の個数を変更すべき旨の信号を標本数設定部１２４に与える。そして、標本数設定部１２４は、標本の個数を変更する（Ｓ１９ｂ）。その後、ｍが０になったか否かをカウンタ１８が判定する（Ｓ２０）。ｍがＭになっていなければ（Ｓ１９ａ、Ｎｏ）、すなわちｍがＭと等しくなければ、ｍが０になったか否かをカウンタ１８が判定する（Ｓ２０）。
図４の例を参照して、ｍが２０、１９、…、１１の場合（離散フーリエ変換を行った回数が１、２、…、１０回）であるｍがＭ（＝１０）になっていない（Ｓ１９ａ、Ｎｏ）ので、標本の個数（１００個）の変更（Ｓ１９ｂ）は無い。ｍが１０になると（離散フーリエ変換を行った回数が１１回）、ｍがＭになっている（Ｓ１９ａ、Ｙｅｓ）ので、標本の個数の変更（Ｓ１９ｂ）が行われる。図４の場合は、標本の個数が２００個となる。その後、離散フーリエ変換が行われる際（１１回目）に変更された標本の個数（２００個）が利用されるため、離散フーリエ変換を行った回数が１１、１２、…、２０回目においては、変更された標本の個数（２００個）が利用される。
ｍが０になっていなければ（Ｓ２０、Ｎｏ）、離散フーリエ変換（Ｓ１２）に戻る。よって、離散フーリエ変換（Ｓ１２）、差分取得（Ｓ１４）およびデジタル制御信号の出力（Ｓ１６）が繰り返される。デジタル制御信号はＤ／Ａ変換器６によりアナログ制御信号に変換されて可変ゲインアンプ２に与えられ、可変ゲインアンプ２の増幅率またはゲインが制御される。可変ゲインアンプ２の増幅率またはゲインの制御が繰り返されるうちに、アナログ出力信号のうちの所望の周波数成分の信号のレベルが収束する。
ｍが０になると（Ｓ２０、Ｙｅｓ）、カウンタ１８が電源１９に停止信号を送り、電源の供給を停止され、処理は終了する。
このことから明らかなように、増幅制御装置１０においてはｍ回だけ、離散フーリエ変換（Ｓ１２）、差分取得（Ｓ１４）およびデジタル制御信号の出力（Ｓ１６）が繰り返されることがわかる。
ただし、ｍとして無限大を設定することを許容してもよい。この場合は、電源１９を増幅制御装置１０の利用者が停止するまで、離散フーリエ変換（Ｓ１２）、差分取得（Ｓ１４）およびデジタル制御信号の出力（Ｓ１６）が繰り返される。
本発明の第二の実施形態によれば、第一の実施形態と同様の効果を奏する。しかも、離散フーリエ変換を行う回数が少ないうちは、標本の個数Ｎを小さくして、演算の高速化を図っている。さらに、離散フーリエ変換を行う回数が多くなってくると、所望の周波数成分の信号のレベルが収束してくるので、標本の個数Ｎを大きくして、演算の正確化を図っている。よって、高速かつ正確な離散フーリエ変換、ひいては可変ゲインアンプ２の高速かつ正確な制御を行うことができる。
なお、標本の個数Ｎの設定例は図４に示したような、二段階に標本の個数Ｎを設定する例に限定されない。図６は、標本の個数Ｎの設定のさらなる例を示す図である。
図６（ａ）は、三段階に標本の個数Ｎを設定する例を示す図である。ただし、離散フーリエ変換の繰り返し回数ｍを３０回とする。まず、離散フーリエ変換を行った回数が１〜１０回目は標本の個数Ｎ＝１００とする。離散フーリエ変換を行った回数が１１〜２０回目は標本の個数Ｎ＝１５０とする。離散フーリエ変換を行った回数が２１〜３０回目は標本の個数Ｎ＝２００とする。なお、図６（ａ）においては、離散フーリエ変換の演算の回数が１、１０、１１、２０、２１、３０回目を図示し、他の回数は図示省略している。
図６（ａ）に示す例の場合、１０回目の離散フーリエ変換における標本の個数（サンプル数Ｎ）よりも、１１回目の離散フーリエ変換における標本の個数（サンプル数Ｎ）の方が大きい。さらに、２０回目の離散フーリエ変換における標本の個数（サンプル数Ｎ）よりも、２１回目の離散フーリエ変換における標本の個数（サンプル数Ｎ）の方が大きい。
図６（ｂ）は、離散フーリエ変換を行った回数が増えていくにつれて、標本の個数Ｎが増加していく例を示す図である。ただし、離散フーリエ変換の繰り返し回数ｍを１１回とする。離散フーリエ変換を行った回数をＴとすると、標本の個数Ｎ＝１００＋１０（Ｔ−１）となる。なお、図６（ｂ）においては、離散フーリエ変換の演算の回数が１、２、１０、１１回目を図示し、他の回数は図示省略している。
図６（ｂ）に示す例の場合、Ｙ回目の離散フーリエ変換における標本の個数（サンプル数Ｎ）よりも、Ｙ＋１回目の離散フーリエ変換における標本の個数（サンプル数Ｎ）の方が大きい（ただし、Ｙは１以上１０以下の正の整数）。
なお、成分取得手段１２の標本数設定部１２４は、成分取得手段１２のＤＦＴ部１２２において実行されるＰ回目の離散フーリエ変換における標本の個数（サンプル数Ｎ）よりも、Ｐ＋１回目の離散フーリエ変換における標本の個数（サンプル数Ｎ）の方が大きい場合があるように標本の個数を設定する（ただし、Ｐは正の整数）と説明した。
ここで、Ｐは前もって定めた数値でなくてもよい。例えば、アナログ出力信号のうちの所望の周波数成分のレベルが、どの程度、収束したかによって、標本の個数を設定することもできる。より具体的には、減算器１４６の出力の絶対値が所定の値以下になったら、標本の個数を増やすようにすることもできる。例えば、離散フーリエ変換を行った回数が１５回目までは、減算器１４６の出力の絶対値が所定の値を超えていたが、離散フーリエ変換を行った回数が１６回目になると、減算器１４６の出力の絶対値が所定の値以下となったとする。この場合、成分取得手段１２のＤＦＴ部１２２において実行される離散フーリエ変換の回数が１５回を超えたときに、標本の個数を増加させる。
この場合、何回、離散フーリエ変換を繰り返せば、減算器１４６の出力の絶対値が所定の値以下になるかは、増幅制御装置１０の動作前にはわからないので、Ｐは前もって定められない。しかし、成分取得手段１２のＤＦＴ部１２２において実行されるＰ（＝１５）回目の離散フーリエ変換における標本の個数（サンプル数Ｎ）よりも、Ｐ＋１（＝１６）回目の離散フーリエ変換における標本の個数（サンプル数Ｎ）の方が大きいといえる。
第三の実施形態
本発明の第三の実施形態にかかる増幅制御装置１０は、第一または第二の実施形態と同様な構成であるが、増幅制御装置１０の使用前に、デジタル制御信号をフリップフロップ１６６に記録しておくことが異なる。
本発明の第三の実施形態にかかる増幅制御装置１０の構成は、第一または第二の実施形態と同様な構成であるため、説明を省略する。
次に、第三の実施形態の動作を図７のフローチャートを参照して説明する。図７は、第三の実施形態の動作を示すフローチャートである。
まず、増幅制御装置１０を製造する工場から、増幅制御装置１０を出荷する時点で、適正制御信号を取得する（Ｓ１００）。
なお、適正制御信号とは、所定のアナログ入力信号が可変ゲインアンプ２に与えられたときに、所望のアナログ出力信号が得られるようなデジタル制御信号をいう。ただし、所望のアナログ出力信号とは、アナログ出力信号が複数の周波数成分の信号を有しており、そのうちの所望の周波数成分の信号のレベルが所望の値で一定であるようなアナログ出力信号をいう。
適正制御信号は、所定のアナログ入力信号が可変ゲインアンプ２に与えられたときに、所望のアナログ出力信号が得られた状態（「所望の状態」という）において、フリップフロップ（制御信号記録手段）１６６に記録されている。そこで、所望の状態におけるフリップフロップ１６６の記録内容を読み出すことにより、適正制御信号を取得できる。なお、所望の状態は、所定のアナログ入力信号が可変ゲインアンプ２に与え、増幅制御装置１０を第一の実施形態において説明したように作動させることにより実現できる。このときの増幅制御装置１０の動作は、第一の実施形態と同様であり説明を省略する。
適正制御信号の取得（Ｓ１００）の後、増幅制御装置１０は出荷され、増幅制御装置１０の使用者の手に渡る。使用者の下で、増幅制御装置１０は使用される。
増幅制御装置１０が使用される際は、まず増幅制御装置１０のフリップフロップ１６６に適正制御信号が記録される（Ｓ２０２）。例えば、フリップフロップ１６６に、工場出荷時に取得した適正制御信号を書き込む。そして、適正制御信号がＤ／Ａ変換器６によりアナログ制御信号に変換されて、可変ゲインアンプ２に与えられる（Ｓ２０４）。このとき、可変ゲインアンプ２の増幅率（またはゲイン）は、所望の状態における可変ゲインアンプ２の増幅率（またはゲイン）となる。
その後、所定のアナログ入力信号が可変ゲインアンプ２に入力される（Ｓ２０６）。可変ゲインアンプ２の増幅率（またはゲイン）は、所望の状態における可変ゲインアンプ２の増幅率（またはゲイン）となっているため、所望のアナログ出力信号が得られる（Ｓ２０８）。
なお、適正制御信号の取得（Ｓ１００）における所望の状態の実現の後、かつ再び所望のアナログ出力信号が得られる（Ｓ２０８）前に、フリップフロップ１６６に適正制御信号が記録される（Ｓ２０２）ことに留意されたい。
本発明の第三の実施形態によれば、所望の状態において適正制御信号を取得しておけば（Ｓ１００）、再び所望のアナログ出力信号を取得する（Ｓ２０８）ためには、成分取得手段１２および差分手段１４を作動させなくても、フリップフロップ１６６およびＤ／Ａ変換器６を作動させればよいので、高速に所望のアナログ出力信号を得られる。
なお、適正制御信号の取得（Ｓ１００）は、工場出荷時に行うと説明したが、使用者が行うようにしてもよい。
また、適正制御信号の取得（Ｓ１００）は、増幅制御装置１０を第一の実施形態において説明したように作動させることにより実現できると説明したが、増幅制御装置１０を作動させなくても、所定のアナログ入力信号および所望のアナログ出力信号に基づき適正制御信号を計算して取得してもよい。このように、計算によって適正制御信号を取得しても、所望の状態を実現することにより適正制御信号を取得しても、両者において、所望のアナログ出力信号が得られる（Ｓ２０８）前に、フリップフロップ１６６に適正制御信号が記録される（Ｓ２０２）ことにかわりはないことに留意されたい。
第四の実施形態
本発明の第四の実施形態にかかる増幅制御装置１０は、第一の実施形態に周波数低減手段２０を付加したものである。
図８は、本発明の第四の実施形態にかかる増幅制御装置１０の構成を示すブロック図である。増幅制御装置１０、可変ゲインアンプ２およびＤ／Ａ変換器６は第一の実施形態と同様であり、説明を省略する。
周波数低減手段２０は、アナログ出力信号の周波数を低減する。周波数低減手段２０は、ローカル発振器２２、ミキサ２４、バンドパスフィルタ２６を有する。ローカル発振器２２は、ローカル信号を生成する。ミキサ２４は、ローカル信号とアナログ出力信号とを乗算することにより混合する。バンドパスフィルタ２６は、ミキサ２４の出力から、アナログ出力信号の周波数が低減された信号（下側側波帯の信号となる）をとりだすために、所定の帯域の信号を通過させるフィルタである。
Ａ／Ｄ変換器４は、周波数低減手段２０のバンドパスフィルタ２６の出力（アナログ出力信号の周波数が低減された信号）をデジタル化し、デジタル出力信号を出力する。
第四の実施形態の動作は第一の実施形態と同様である。ただし、周波数低減手段２０により、アナログ出力信号の周波数が低減されてからＡ／Ｄ変換器４に与えられる点が第一の実施形態の動作と異なる。
増幅制御装置１０はデジタル信号を処理するため、高い周波数の信号を処理し難い。しかし、第四の実施形態によれば、アナログ出力信号の周波数が高くても、周波数低減手段２０により周波数が低減されるため、増幅制御装置１０によりデジタル処理できる。これにより、アナログ出力信号の周波数が高くても、第一の実施形態と同様の効果を奏する。
なお、第二の実施形態および第三の実施形態の増幅制御装置１０についても、第四の実施形態の構成、すなわち周波数低減手段２０をＡ／Ｄ変換器４の前に置く構成を適用できる。
なお、増幅制御装置１０を備えた増幅システム１（図１、３、８参照）を用いて試験装置を構成することができる。図９は、増幅システム１を備えた試験装置５００の構成を示す機能ブロック図である。
試験装置５００は、試験用信号生成モジュール１００、応答解析モジュール２００、制御部４００を備え、ＤＵＴ（Device Under Test：被試験対象デバイス）３００を試験するための装置である。
ＤＵＴ３００には、増幅システム１からアナログ出力信号が与えられる。アナログ出力信号が与えられると、ＤＵＴ３００からは応答が出力される。
試験用信号生成モジュール１００は、増幅システム１および試験用信号生成器１０２を有する。増幅システム１は、可変ゲインアンプ２、Ａ／Ｄ変換器４、Ｄ／Ａ変換器６および増幅制御装置１０を備える。増幅システム１は、上記の実施形態と同様であり詳細な説明を省略する。試験用信号生成器１０２は、ＤＵＴ３００を試験するための試験用信号を生成する。なお、試験用信号が、増幅システム１に与えられるアナログ入力信号となる。
応答解析モジュール２００は、ＤＵＴ３００からの応答を解析する。解析内容は周知の試験装置と同様であり詳細な説明は省略する。例えば、応答解析モジュール２００は、ＤＵＴ３００からの応答に含まれる周波数成分のパワーを求める。
制御部４００は、応答解析モジュール２００の動作に基づき、試験用信号生成器１０２を制御する。制御部４００の動作は周知の試験装置と同様であり詳細な説明は省略する。例えば、制御部４００は、応答解析モジュール２００から解析を終了した旨の信号を受けると、試験用信号生成器１０２に新たな試験用信号の生成を行わせる。
なお、図９に示す例においては、制御部４００に、一組の試験用信号生成モジュール１００および応答解析モジュール２００が接続されている。しかし、制御部４００に、複数の組の試験用信号生成モジュール１００および応答解析モジュール２００が接続されていることが一般的である。また、試験用信号生成モジュール１００および応答解析モジュール２００を一つのモジュールとすることもできる。
また、上記の実施形態は、以下のようにして実現できる。ＣＰＵ、ハードディスク、メディア（フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭなど）読み取り装置を備えたコンピュータに、上記の各部分（例えば、増幅制御装置１０の成分取得手段１２、差分手段１４、デジタル制御信号出力手段１６およびカウンタ１８）を実現するプログラムを記録したメディアを読み取らせて、ハードディスクにインストールする。このような方法でも、上記の機能を実現できる。
本発明の第一の実施形態にかかる増幅制御装置１０の構成を示すブロック図である。 第一の実施形態の動作を示すフローチャートである。 本発明の第二の実施形態にかかる増幅制御装置１０の構成を示すブロック図である。 第二の実施形態にかかる標本数設定部１２４の標本の個数の設定内容を示す図である。 第二の実施形態の動作を示すフローチャートである。 標本の個数Ｎの設定のさらなる例を示す図であり、三段階に標本の個数Ｎを設定する例（図６（ａ））、離散フーリエ変換を行った回数が増えていくにつれて、標本の個数Ｎが増加していく例（図６（ｂ））を示す図である。 第三の実施形態の動作を示すフローチャートである。 本発明の第四の実施形態にかかる増幅制御装置１０の構成を示すブロック図である。 増幅システム１を備えた試験装置５００の構成を示す機能ブロック図である。
符号の説明
１ 増幅システム
２ 可変ゲインアンプ（増幅手段）
４ Ａ／Ｄ変換器
６ Ｄ／Ａ変換器
１０ 増幅制御装置
１２ 成分取得手段
１２２ ＤＦＴ部
１２４ 標本数設定部
１４ 差分手段
１４２ 電力計算部
１４４ 目標値設定部
１４６ 減算器
１６ デジタル制御信号出力手段
１６２ 乗算器
１６４ 加算器
１６６ フリップフロップ（制御信号記録手段）
１８ カウンタ
１９ 電源
２０ 周波数低減手段
２２ ローカル発振器
２４ ミキサ
２６ バンドパスフィルタ
１００ 試験用信号生成モジュール
１０２ 試験用信号生成器
２００ 応答解析モジュール
３００ ＤＵＴ（Device Under
Test：被試験対象デバイス）
４００ 制御部
５００ 試験装置

Claims (11)

  1. アナログ制御信号に基づき増幅率が制御され、アナログ入力信号を増幅してアナログ出力信号を出力する増幅手段を制御するための増幅制御装置であって、
    前記アナログ出力信号をデジタル化したデジタル出力信号を離散フーリエ変換することにより、前記デジタル出力信号における所望の周波数成分を取得する成分取得手段と、
    前記成分取得手段の取得した前記周波数成分の電力と、前記周波数成分の電力の目標値との差を取得する差分手段と、
    前記差分手段の取得した差に基づき、前記増幅手段の増幅率を制御するためのデジタル制御信号を出力するデジタル制御信号出力手段と、
    前記成分取得手段において実行される前記離散フーリエ変換において用いられる標本の個数を設定する標本数設定手段と、
    を備え、
    前記アナログ制御信号は前記デジタル制御信号をアナログ化したものであり、
    前記標本数設定手段は、
    前記成分取得手段において実行されるＰ回目の前記離散フーリエ変換における前記標本の個数よりも、Ｐ＋１回目の前記離散フーリエ変換における前記標本の個数の方が大きい場合があるように前記標本の個数を設定する（ただし、Ｐは正の整数）、
    増幅制御装置。
  2. 請求項１に記載の増幅制御装置であって、
    前記標本数設定手段は、
    前記成分取得手段において実行される前記離散フーリエ変換の回数が所定の回数を超えたときに、前記標本の個数を増加させる、
    増幅制御装置。
  3. 請求項１または２に記載の増幅制御装置であって、
    前記デジタル制御信号出力手段は、
    前記デジタル制御信号を記録する制御信号記録手段を備え、
    所定のアナログ入力信号が前記増幅手段に与えられたときに、所望の前記アナログ出力信号が得られるような前記デジタル制御信号である適正制御信号を、前記制御信号記録手段が、所望の前記アナログ出力信号が得られる前に記録する、
    増幅制御装置。
  4. 請求項３に記載の増幅制御装置であって、
    前記適正制御信号は、前記所定のアナログ入力信号および所望の前記アナログ出力信号に基づき計算されたものである、
    増幅制御装置。
  5. 請求項３に記載の増幅制御装置であって、
    前記適正制御信号は、前記所定のアナログ入力信号を前記増幅手段に与えて所望の前記アナログ出力信号が得られた状態において前記制御信号記録手段に記録されていたものであり、
    前記状態の後で、再び所望の前記アナログ出力信号が得られる前に、前記制御信号記録手段が、前記適正制御信号を記録する、
    増幅制御装置。
  6. 請求項１または２に記載の増幅制御装置であって、
    前記デジタル出力信号は、前記アナログ出力信号の周波数が低減された信号をデジタル化したものである増幅制御装置。
  7. 請求項１ないし６のいずれか一項に記載の増幅制御装置と、
    前記増幅手段と、
    前記アナログ出力信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換器と、
    前記デジタル制御信号をアナログ化するＤ／Ａ変換器と、
    前記アナログ出力信号が与えられる被試験対象物を試験するための試験用信号を生成する試験用信号生成器と、
    を備え、
    前記試験用信号が前記アナログ入力信号である、
    試験用信号生成モジュール。
  8. 請求項７に記載の試験用信号生成モジュールと、
    前記アナログ出力信号を与えられたときの前記被試験対象物の応答を解析する応答解析モジュールと、
    前記応答解析モジュールの動作に基づき、前記試験用信号生成器を制御する制御手段と、
    を備えた試験装置。
  9. アナログ制御信号に基づき増幅率が制御され、アナログ入力信号を増幅してアナログ出力信号を出力する増幅手段を制御するための増幅制御方法であって、
    前記アナログ出力信号をデジタル化したデジタル出力信号を離散フーリエ変換することにより、前記デジタル出力信号における所望の周波数成分を取得する成分取得工程と、
    前記成分取得工程により取得された前記周波数成分の電力と、前記周波数成分の電力の目標値との差を取得する差分工程と、
    前記差分工程により取得された差に基づき、前記増幅手段の増幅率を制御するためのデジタル制御信号を出力するデジタル制御信号出力工程と、
    前記成分取得工程において実行される前記離散フーリエ変換において用いられる標本の個数を設定する標本数設定工程と、
    を備え、
    前記アナログ制御信号は前記デジタル制御信号をアナログ化したものであり、
    前記標本数設定工程は、
    前記成分取得工程において実行されるＰ回目の前記離散フーリエ変換における前記標本の個数よりも、Ｐ＋１回目の前記離散フーリエ変換における前記標本の個数の方が大きい場合があるように前記標本の個数を設定する（ただし、Ｐは正の整数）、
    増幅制御方法。
  10. アナログ制御信号に基づき増幅率が制御され、アナログ入力信号を増幅してアナログ出力信号を出力する増幅手段を制御するための増幅制御処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
    前記アナログ出力信号をデジタル化したデジタル出力信号を離散フーリエ変換することにより、前記デジタル出力信号における所望の周波数成分を取得する成分取得工程と、
    前記成分取得工程により取得された前記周波数成分の電力と、前記周波数成分の電力の目標値との差を取得する差分工程と、
    前記差分工程により取得された差に基づき、前記増幅手段の増幅率を制御するためのデジタル制御信号を出力するデジタル制御信号出力工程と、
    前記成分取得工程において実行される前記離散フーリエ変換において用いられる標本の個数を設定する標本数設定工程と、
    を備え、
    前記アナログ制御信号は前記デジタル制御信号をアナログ化したものであり、
    前記標本数設定工程は、
    前記成分取得工程において実行されるＰ回目の前記離散フーリエ変換における前記標本の個数よりも、Ｐ＋１回目の前記離散フーリエ変換における前記標本の個数の方が大きい場合があるように前記標本の個数を設定する（ただし、Ｐは正の整数）、
    増幅制御処理をコンピュータに実行させるためのプログラム。
  11. アナログ制御信号に基づき増幅率が制御され、アナログ入力信号を増幅してアナログ出力信号を出力する増幅手段を制御するための増幅制御処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体であって、
    前記アナログ出力信号をデジタル化したデジタル出力信号を離散フーリエ変換することにより、前記デジタル出力信号における所望の周波数成分を取得する成分取得工程と、
    前記成分取得工程により取得された前記周波数成分の電力と、前記周波数成分の電力の目標値との差を取得する差分工程と、
    前記差分工程により取得された差に基づき、前記増幅手段の増幅率を制御するためのデジタル制御信号を出力するデジタル制御信号出力工程と、
    前記成分取得工程において実行される前記離散フーリエ変換において用いられる標本の個数を設定する標本数設定工程と、
    を備え、
    前記アナログ制御信号は前記デジタル制御信号をアナログ化したものであり、
    前記標本数設定工程は、
    前記成分取得工程において実行されるＰ回目の前記離散フーリエ変換における前記標本の個数よりも、Ｐ＋１回目の前記離散フーリエ変換における前記標本の個数の方が大きい場合があるように前記標本の個数を設定する（ただし、Ｐは正の整数）、
    増幅制御処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体。
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