JP6416818B2 - Ｒｆ信号生成装置およびｒｆ信号解析装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＲＦ（高周波）デバイスの解析、評価に関する。

高速データ通信に、さまざまなＲＦデバイスが使用される。このようなＲＦデバイスを試験するために、ＲＦ信号生成器やＲＦ信号解析器が使用される。ＲＦ信号生成器は、ＲＦデバイスにＲＦ信号を供給するものであり、ＶＳＧ（Vector Signal Generator）とも称される。ＲＦ信号解析器は、ＲＦデバイスが生成するＲＦ信号を評価するものであり、ＶＳＡ（Vector Signal Analyzer）とも称される。

図１（ａ）、（ｂ）は、従来のＲＦ信号生成器１００ＲおよびＲＦ信号解析器２００Ｒのブロック図である。

図１（ａ）のＲＦ信号生成器１００Ｒは、任意波形発生器１０２、任意波形発生器１０４、発振器１０６、直交変調器１０８、フィルタ１１０を備える。任意波形発生器１０２、１０４は、同相成分Ｉおよび直交成分Ｑのアナログ信号Ｖ_Ｉ，Ｖ_Ｑを生成する。発振器１０６は、キャリア周波数を有するキャリア信号Ｓ_Ｃを生成する。直交変調器１０８は、キャリア信号Ｓ_Ｃを利用してアナログ信号Ｖ_Ｉ，Ｖ_Ｑを直交変調する。直交変調器１０８の出力信号は、フィルタ１１０を通過し、ＲＦ信号Ｓ_ＲＦとしてＲＦデバイスに出力される。

図１（ｂ）のＲＦ信号解析器２００Ｒは、フィルタ２０２、直交復調器２０４、オシレータ２０６、デジタイザ２０８、２１０を備える。直交復調器２０４は、ＲＦデバイスからのＲＦ信号Ｓ_ＲＦをフィルタ２０２を介して受け、キャリア信号Ｓ_Ｃを利用してアナログ信号Ｖ_Ｉ，Ｖ_Ｑを復調する。デジタイザ２０８，２１０は、アナログ信号Ｖ_Ｉ，Ｖ_Ｑをデジタル信号Ｄ_Ｉ，Ｄ_Ｑに変換する。

任意波形発生器１０２、１０４は、同相成分Ｉおよび直交成分Ｑのアナログ信号Ｖ_Ｉ，Ｖ_Ｑを生成する。発振器１０６は、キャリア周波数を有するキャリア信号Ｓ_Ｃを生成する。直交変調器１０８は、キャリア信号Ｓ_Ｃを利用してアナログ信号Ｖ_Ｉ，Ｖ_Ｑを直交変調する。直交変調器１０８の出力信号は、フィルタ１１０を通過し、ＲＦ信号Ｓ_ＲＦとしてＲＦデバイスに出力される。

ＲＦ信号生成器やＲＦ信号解析器には、複数のデバイスを同時に測定する同測機能が求められる。したがって多くのＲＦ信号生成器やＲＦ信号解析器は、図１（ａ）、（ｂ）に示す構成を１チャンネルとし、それを複数チャンネル分備えている。

ＲＦデバイスの変復調方式は多岐にわたっており、デバイス毎に帯域は大きく異なっている。たとえば無線ＬＡＮ（Local Area Network）の規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ａｃでは、１６０ＭＨｚの帯域が使用される。またＬＴＥ（Long Term Evolution）やＬＥＴ−ａｄｖａｎｃｅｄでは、キャリアアグリゲーションなどの技術を用いて、最大１００ＭＨｚの帯域幅を利用する。一方で、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）やＺｉｇＢｅｅ（登録商標）で使用される通信方式では、１ＭＨｚ程度と非常に狭い帯域が使用される。

高帯域なＲＦデバイスに対応するために、各チャンネルのＲＦ信号生成器１００Ｒ、ＲＦ信号解析器２００Ｒの帯域を広く設計すると、装置のコストが高くなってしまう。また狭帯域のＲＦ信号を評価する際には、オーバースペックとなる。

本発明はかかる状況に鑑みてなされたものであり、そのある態様の目的のひとつは、多チャンネルのＲＦ信号生成装置もしくはＲＦ信号解析装置の低コスト化にある。

本発明のある態様は、ＲＦ信号を生成するＲＦ信号生成装置に関する。ＲＦ信号生成装置は、複数Ｍ個（Ｍは２以上の整数）の出力ピンと、デジタル信号処理部と、複数の出力ピンに対応し、それぞれがデジタル信号処理部から受信したデジタル信号を変調し、ＲＦ信号を生成する複数Ｍ個の信号発生器と、経路セレクタと、を備える。（i）各出力ピンから個別のＲＦ信号を出力する第１モードと、（ii）Ｍ個の出力ピンのひとつもしくは別の出力ピンから、広帯域ＲＦ信号を出力する第２モードと、が切りかえ可能であり、（i）第１モードにおいて、デジタル信号処理部は、各信号発生器に、対応する出力ピンから出力すべきＲＦ信号を表すデジタル信号を供給し、経路セレクタは、各信号発生器が生成するＲＦ信号を対応する出力ピンに供給し、（ii）第２モードにおいて、デジタル信号処理部は、広帯域ＲＦ信号を表す広帯域デジタル信号をＭ個の帯域に分割してＭ個のサブバンド信号を生成し、各サブバンド信号を対応する信号発生器に供給し、経路セレクタは、Ｍ個の信号発生器が生成する信号を合成して得られるＲＦ信号を、Ｍ個の出力ピンのひとつもしくは別の出力ピンから出力する。

第２モードにおいてＭ個（Ｍは２以上）の信号発生器を併用した場合、得られるＲＦ信号の帯域は、ひとつの信号発生器の帯域のＭ倍となる。言い換えれば個々の信号発生器に要求される帯域は、広帯域ＲＦ信号の帯域の１／Ｍでよい。したがって装置を低コスト化することができる。また、狭帯域ＲＦ信号を生成する際には、第１モードを選択することで、複数のＲＦ信号を同時生成できる。

Ｍ個の信号発生器はそれぞれ直交変調器を含んでもよい。第２モードにおいて、Ｍ個の信号発生器それぞれの直交変調器のキャリア周波数は等しくてもよい。

Ｍ個の信号発生器はそれぞれ直交変調器を含んでもよい。第２モードにおいてデジタル信号処理部は、ｉ番目のサブバンド信号を周波数領域でΔｆ_ｉシフトしたサブバンド信号を対応する信号発生器に供給し、第２モードにおいて、ｉ番目の信号発生器の直交変調器のキャリア周波数は、基準キャリア周波数からΔｆ_ｉシフトしていてもよい。

デジタル信号処理部は、デジタル信号をＭ個の帯域に分割するＭ個のサブバンドフィルタを含んでもよい。ｉ番目のサブバンドフィルタの周波数特性は、帯域分割のための理想的なバンドパスフィルタの周波数特性をＨ_ｉ（ｆ）、対応する信号発生器の周波数特性をＡ_ｉ（ｆ）とするとき、Ｈ_ｉ（ｆ）／Ａ_ｉ（ｆ）で表されてもよい。
デジタル信号処理部において周波数特性の補正処理やプレディストーション補正を施し、信号発生器の周波数特性や非線形特性を補正することにより、合成後のＲＦ信号を理想波形に近づけることができる。

本発明の別の態様は、ＲＦ信号を解析するＲＦ信号解析装置に関する。ＲＦ信号解析装置は、複数Ｍ個の入力ピンと、経路セレクタと、Ｍ個の入力ピンに対応し、それぞれが、入力されたＲＦ信号を復調し、デジタル信号を生成する複数Ｍ個の信号解析器と、Ｍ個の信号解析器からのＭ個のデジタル信号を処理するデジタル信号処理部と、を備える。（i）Ｍ個の入力ピンそれぞれが、個別のＲＦ信号を受ける第１モードと、（ii）Ｍ個の入力ピンのひとつもしくは別の入力ピンに、広帯域ＲＦ信号を受ける第２モードと、が切りかえ可能であり、（i）第１モードにおいて、経路セレクタは、各信号解析器に対応する入力ピンのＲＦ信号を供給し、（ii）第２モードにおいて、経路セレクタは、広帯域ＲＦ信号をＭ個の帯域に分割してＭ個のサブバンド信号を生成し、各サブバンド信号を対応する信号解析器に供給し、デジタル信号処理部は、Ｍ個の信号解析器からの複数のデジタル信号を合成する。

第２モードにおいてＭ個（Ｍは２以上）の信号解析器を併用した場合、ひとつの信号発生器当たりの帯域は、ＲＦ信号の帯域の１／Ｍでよい。したがって装置を低コスト化することができる。また、狭帯域ＲＦ信号を測定する際には、第１モードを選択することで、複数のＲＦ信号を同時測定することができる。

Ｍ個の信号解析器はそれぞれ直交復調器を含んでもよい。第２モードにおいて、ｉ番目の信号解析器の直交復調器のキャリア周波数は、基準キャリア周波数からΔｆ_ｉシフトしており、第２モードにおいてデジタル信号処理部は、ｉ番目の信号解析器が生成する信号を周波数領域でΔｆ_ｉシフトし、合成してもよい。

Ｍ個の信号解析器はそれぞれ直交復調器を含んでもよい。第２モードにおいて、Ｍ個の信号解析器の直交復調器のキャリア周波数は等しくてもよい。

デジタル信号処理部は、第２モードにおいて、Ｍ個の信号解析器からの複数のデジタル信号を補正するＭ個の補正フィルタを含み、各補正フィルタは、対応する信号発生器の周波数特性をＢ_ｉ（ｆ）とするとき、１／Ｂ_ｉ（ｆ）に応じた周波数特性を有していてもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置などの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明のある態様によれば、多チャンネルのＲＦ信号生成装置あるいはＲＦ信号解析装置を低コスト化できる。

図１（ａ）、（ｂ）は、従来のＲＦ信号生成器およびＲＦ信号解析器のブロック図である。 第１の実施の形態に係るＲＦ信号生成装置の機能ブロック図である。 第２モードにおけるデジタル信号処理部の機能ブロック図である。 図４（ａ）〜（ｄ）は、図２のＲＦ信号生成装置の第２モードの動作を周波数領域で説明する図である。 信号発生器の構成例を示すブロック図である。 第１変形例に係るデジタル信号処理部のブロック図である。 図７（ａ）〜（ｄ）は、第２変形例に係るＲＦ信号生成装置の第２モードの動作を周波数領域で説明する図である。 図８（ａ）は、第３変形例に係る経路セレクタを示す図であり、図８（ｂ）は、第４変形例に係る経路セレクタを示す図である。 第２の実施の形態に係るＲＦ信号解析装置のブロック図である。 図１０（ａ）〜（ｄ）は、図９のＲＦ信号解析装置の第２モードの動作を周波数領域で説明する図である。 信号解析器の構成例を示すブロック図である。 第５変形例に係るデジタル信号処理部のブロック図である。 図１３（ａ）〜（ｄ）は、第６変形例に係るＲＦ信号解析装置の第２モードの動作を周波数領域で説明する図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

（第１の実施の形態）
図２は、第１の実施の形態に係るＲＦ信号生成装置１０の機能ブロック図である。ＲＦ信号生成装置１０は、ＲＦ信号を生成し、図示しない１個あるいは複数個のデバイスに供給する。ＲＦ信号の種類は特に限定されない。

ＲＦ信号生成装置１０は、複数Ｍ個の出力ピン１２と、デジタル信号処理部１４と、複数Ｍ個の信号発生器１６と、経路セレクタ１８と、を備える。ただしＭは２以上の整数である。複数の信号発生器１６＿１〜１６＿Ｍは、複数の出力ピン１２＿１〜１２＿Ｍに対応する。出力ピン１２および信号発生器１６を含む系統をチャンネルとも称する。信号発生器１６＿ｉはデジタル信号処理部１４から受信したデジタル信号Ｄ_ｉ（Ｄ_ＲＦｉあるいはＤ_ＳＵＢｉ）をアナログ信号に変換し、キャリア周波数ｆ_Ｃを有するキャリア信号Ｓ_Ｃをアナログ信号を用いて変調し、ＲＦ信号Ｓ_ｉ（Ｓ_ＲＦｉあるいはＳ_ＳＵＢｉ）生成する。

このＲＦ信号生成装置１０は、（i）複数の出力ピン１２＿１〜１２＿Ｍそれぞれから、個別のＲＦ信号Ｓ_ＲＦ１〜Ｓ_ＲＦＭを出力する第１モードφ１と、（ii）複数の出力ピン１２＿１〜１２＿Ｍとは別に設けられた出力ピン１３から、広帯域ＲＦ信号Ｓ_ＷＩＤＥを出力する第２モードφ２と、が切りかえ可能である。なお第２モードφ２において、広帯域ＲＦ信号Ｓ_ＷＩＤＥを、複数の出力ピン１２＿１〜１２＿Ｍのうちのひとつから出力してもよい。

デジタル信号処理部１４および経路セレクタ１８は、第１モードφ１と第２モードφ２で異なる動作をする。

（第１モードφ１）
第１モードφ１において、デジタル信号処理部１４は、各信号発生器１６＿ｉ（１≦ｉ≦Ｍ）に、対応する出力ピン１２＿ｉから出力すべきＲＦ信号Ｓ_ＲＦｉを表すデジタル信号Ｄ_ＲＦｉを供給する。また経路セレクタ１８は、各信号発生器１６＿ｉが生成するＲＦ信号Ｓ_ＲＦｉを対応する出力ピン１２＿ｉに供給する。経路セレクタ１８は、複数のデマルチプレクサ（セレクタ）２０＿１〜２０＿Ｍと、信号加算器２２で表されるが、その構成は特に限定されない。

（第２モードφ２）
第２モードφ２において、デジタル信号処理部１４は、広帯域ＲＦ信号Ｓ_ＷＩＤＥを表す広帯域デジタル信号Ｄ_ＷＩＤＥを複数Ｍ個の帯域に分割して複数のサブバンド信号Ｄ_ＳＵＢ１〜Ｄ_ＳＵＢＭを生成し、各サブバンド信号Ｄ_ＳＵＢｉを、対応する信号発生器１６＿ｉに供給する。

図３は、第２モードにおけるデジタル信号処理部１４の機能ブロック図である。デジタル信号処理部１４は、デジタル信号生成部２４および複数のサブバンドフィルタ２６＿１〜２６＿Ｍを備える。デジタル信号生成部２４は、広帯域デジタル信号Ｄ_ＷＩＤＥを生成する。複数のサブバンドフィルタ２６＿１〜２６＿Ｍは、バンドパスフィルタのアレイ（フィルタバンクとも称する）であり、入力信号_ＷＩＤＥを複数のコンポーネントに分割し、複数のサブバンド信号Ｄ_ＳＵＢ１〜Ｄ_ＳＵＢＭを生成する。サブバンドフィルタ２６＿１〜２６＿Ｍは、帯域分割のための理想的なバンドパスフィルタの周波数特性Ｈ_１（ｆ）〜Ｈ_Ｍ（ｆ）にもとづいて設計される。好ましくはサブバンドフィルタ２６は後の変形例で説明するように、信号発生器１６の周波数特性を補正するような周波数特性を有する。

なおデジタル信号処理部１４はソフトウェアで制御されるＤＳＰ（Digital Signal Processor）やＣＰＵ（Central Processing Unit）などで構成してもよい。あるいはハードウェアで構成してもよいし、それらの組み合わせであってもよい。

図２に戻る。経路セレクタ１８は、複数の信号発生器１６＿１〜１６＿Ｍが生成する信号Ｓ_ＳＵＢ１〜Ｓ_ＳＵＢＭを合成して得られる広帯域ＲＦ信号Ｓ_ＷＩＤＥを、出力ピン１３から出力する。

以上がＲＦ信号生成装置１０の構成である。続いてその動作を説明する。図４（ａ）〜（ｄ）は、図２のＲＦ信号生成装置１０の第２モードφ２の動作を周波数領域で説明する図である。ここでは理解の容易化と説明の簡潔化のため、Ｍ＝２の場合を説明する。

図４（ａ）は、広帯域ＲＦ信号Ｓ_ＷＩＤＥを表すデジタル信号Ｄ_ＷＩＤＥのスペクトルを示す。また、複数の帯域（サブバンド）に分割するためのサブバンドフィルタ２６＿１，２６＿２の周波数特性Ｈ_１（ｆ），Ｈ_２（ｆ）が示される。図４（ｂ）には、サブバンドフィルタ２６＿１，２６＿２によって生成されたサブバンド信号Ｄ_ＳＵＢ１、Ｄ_ＳＵＢ２のスペクトルが示される。

図４（ｃ）は、信号発生器１６＿１，１６＿２の出力信号Ｓ_ＳＵＢ１，Ｓ_ＳＵＢ２のスペクトルを示す。出力信号Ｓ_ＳＵＢ１，Ｓ_ＳＵＢ２のスペクトルは、キャリア周波数ｆ_Ｃに周波数変換されている。図４（ｂ）に示すサブバンド信号Ｄ_ＳＵＢ１，Ｄ_ＳＵＢ２をアップコンバージョンする際には、信号発生器１６＿１、１６＿２のキャリア周波数は等しく、広帯域ＲＦ信号Ｓ_ＷＩＤＥのキャリア周波数（基準キャリア周波数）ｆ_Ｃである。

経路セレクタ１８は、複数の出力信号Ｓ_ＳＵＢ１，Ｓ_ＳＵＢ２を加算合成する。これにより、図４（ｄ）に示すスペクトルを有する広帯域ＲＦ信号Ｓ_ＷＩＤＥが生成される。

以上がＲＦ信号生成装置１０の動作である。続いてその利点を説明する。
第２モードφ２において複数Ｍ個の信号発生器１６を併用した場合、得られるＲＦ信号Ｓ_ＷＩＤＥの帯域は、ひとつの信号発生器１６の帯域ΔｆのＭ倍となる。言い換えれば個々の信号発生器１６に要求される帯域Δｆは、広帯域ＲＦ信号Ｓ_ＷＩＤＥの帯域の１／Ｍでよい。従来では、たとえば１００ＭＨｚの帯域を有するＲＦ信号を生成するために、１００ＭＨｚの帯域を有する信号発生器１６を用いる必要があった。これに対して本実施の形態によれば信号発生器１６の帯域を、Ｍ＝２の場合で５０ＭＨｚ、Ｍ＝４の場合で２５ＭＨｚと狭めることができ、装置を低コスト化できる。

また、狭帯域ＲＦ信号を生成する際には、第１モードφ１を選択することで、複数のＲＦ信号を同時発生可能となる。これにより、複数のデバイスを同時測定したり、あるいは複数の入出力ピンを備えるＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）デバイスを測定することができる。

加えて、図４（ａ）〜（ｄ）の処理によれば、変調用のキャリアの周波数が複数チャンネルで同一でよいため、キャリアを生成する発振器を、複数チャンネルで共有化でき、ハードウェアの構成をシンプルにできる。

本発明の一態様は、図２のブロック図や回路図として把握され、あるいは上述の説明から導かれるさまざまな装置、回路に及ぶものであり、特定の構成に限定されるものではない。以下、本発明の範囲を狭めるためではなく、発明の本質や回路動作の理解を助け、またそれらを明確化するために、より具体的な構成例や実施例を説明する。

ＲＦ信号生成装置１０が生成するＲＦ信号の変調方式は特に限定されず、周波数変調、振幅変調、位相変調、ＦＳＫ（Frequency Shift Keying）、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）などにさまざまな対応することができる。以下では、ＲＦ信号生成装置１０は、幅広くベクトル信号を生成可能な構成を説明する。

図５は、信号発生器１６の構成例を示すブロック図である。信号発生器１６が生成するＲＦ信号は、いわゆるベクトル信号であり、信号発生器１６は、Ｄ／Ａコンバータ３０、３２、直交変調器３４、オシレータ３６を含む。オシレータ３６は、キャリア周波数ｆ_Ｃｉを有するキャリア信号Ｓ_Ｃｉを生成する。

信号発生器１６に入力されるデジタル信号Ｄ_ｉは、同相成分と直交成分からなる。すなわち第１モードφ１で生成されるデジタル信号Ｄ_ＲＦｉ、第２モードφ２において生成されるデジタル信号Ｄ_ＷＩＤＥやサブバンド信号Ｄ_ＳＵＢｉも同様に同相成分と直交成分からなる。Ｄ／Ａコンバータ３０は、デジタル信号Ｄ_ｉの同相成分Ｄ_ｉ（Ｉ）をアナログ信号Ａ_ｉ（Ｉ）に変換する。同様にＤ／Ａコンバータ３２は、デジタル信号Ｄ_ｉの直交成分Ｄ_ｉ（Ｑ）をアナログ信号Ａ_ｉ（Ｑ）に変換する。直交変調器３４＿ｉは、アナログ信号Ａ_ｉ（Ｉ）とＡ_ｉ（Ｑ）を直交変調し、第１モードφ１においてＲＦ信号Ｓ_ＲＦｉに相当し、第２モードφ２においてサブバンド信号Ｓ_ＳＵＢｉに相当する信号Ｓ_ｉを生成する。

本実施の形態では、複数の信号発生器１６＿１〜１６＿Ｍそれぞれの直交変調器３４＿１〜３４＿Ｍのキャリア周波数ｆ_Ｃ１〜ｆ_ｃＭを、広帯域ＲＦ信号のキャリア周波数（基準キャリア周波数）と等しくすることができる。

（第１変形例）
図２において、デジタル信号処理部１４の複数の出力から、出力ピン１３に至る複数の伝送経路（主として信号発生器１６＿１〜１６＿Ｍ）は周波数特性Ａ_１（ｆ）〜Ａ_Ｍ（ｆ）を有する。第２モードφ２において、信号の変調、変換および伝搬中にサブバンド信号が歪むと、正しい波形を再構築できなくなる。そこでデジタル信号処理部１４は、複数のサブバンド信号Ｄ_ＳＵＢ１〜Ｄ_ＳＵＢＭに、周波数特性のプリ補正処理を施す。デジタル信号処理部１４は、それに代えてあるいはそれに加えて、プリディストーション補正により非線形特性を補償してもよい。

図６は、第１変形例に係るデジタル信号処理部１４ａのブロック図である。デジタル信号処理部１４ａにおいて、各サブバンドフィルタ２６は、理想バンドパスフィルタ２７および補正フィルタ２８を含む。

複数の伝送経路それぞれの周波数特性Ａ_１（ｆ）〜Ａ_Ｍ（ｆ）はあらかじめ測定されており、あるいはシミュレーションによって既知となっている。たとえばキャリブレーションモードにおいて、デジタル信号処理部１４からサイン波のマルチトーン信号やスイープ信号を発生して信号発生器１６に入力し、その周波数応答を測定することで周波数特性Ａ（ｆ）を取得できる。補正フィルタ２８＿ｉは、対応する伝送経路の周波数特性Ａ_ｉ（ｆ）の逆特性を有している。補正フィルタ２８は、理想バンドパスフィルタ２７の前段に設けてもよいし後段に設けてもよい。この補正フィルタ２８は、ゲイン特性（振幅特性）のみでなく、位相特性も補償することが好ましい。この場合、周波数特性Ａ_１（ｆ）〜Ａ_Ｍ（ｆ）を複素特性として取得しておけばよい。

補正フィルタ２８を設けることにより、出力ピン１３に発生するＲＦ信号Ｓ_ＷＩＤＥの波形品質を理想状態に近づけることができる。なお、各サブバンドフィルタ２６＿ｉを、周波数特性Ｈ_ｉ（ｆ）／Ａ_ｉ（ｆ）を有する１個のフィルタで構成してもよい。

（第２変形例）
実施の形態では、第２モードφ２において、複数の信号発生器１６におけるキャリア周波数を等しいとしたが、本発明はそれに限定されない。

この変形例では、第２モードφ２においてデジタル信号処理部１４は、ｉ番目のサブバンド信号Ｄ_ＳＵＢｉを周波数領域でΔｆ_ｉシフトしたサブバンド信号Ｄ_ＳＵＢｉ’を対応する信号発生器１６＿ｉに供給する。また第２モードφ２において、ｉ番目の信号発生器１６＿ｉのキャリア周波数ｆ_Ｃｉは、基準キャリア周波数ｆ_ＣからΔｆ_ｉシフトしている。

図７（ａ）〜（ｄ）は、第２変形例に係るＲＦ信号生成装置１０の第２モードの動作を周波数領域で説明する図である。ここでも理解の容易化と説明の簡潔化のため、Ｍ＝２の場合を説明する。図７（ｂ）に示すようにデジタル信号処理部１４は、複数の帯域に分割されたサブバンド信号Ｄ_ＳＵＢ１、Ｄ_ＳＵＢ２それぞれを、デジタル信号処理によってΔｆ_１、Δｆ_２シフトし、シフト後のサブバンド信号Ｄ_ＳＵＢ１”，Ｄ_ＳＵＢ２”を出力する。第１変形例との組み合わせにおいては、補正フィルタ通過後のサブバンド信号Ｄ_ＳＵＢ１’，Ｄ_ＳＵＢ２’をシフトしてもよい。

この変形例では、信号発生器１６＿１のキャリア周波数はｆ_Ｃ−Δｆ_１に、信号発生器１６＿２のキャリア周波数はｆ_Ｃ＋Δｆ_２に設定される。その結果得られるサブバンド信号Ｓ_ＳＵＢ１，Ｓ_ＳＵＢ２は、図４（ｃ）のそれと等価である。また図７（ｄ）に示す最終的に得られる広帯域ＲＦ信号Ｓ_ＷＩＤＥのスペクトルも、図４（ｄ）のそれと等価である。

ＲＦ変調用のキャリアの周波数は、ハードウェアの誤差要因で、正規の値からずれてしまう場合がある（キャリアオフセット）。図７（ａ）〜（ｄ）の処理によれば、デジタル信号処理部１４による図７（ｂ）の周波数シフトの際に、キャリアオフセットをデジタル補正することができ、高精度な測定系を実現できる。デジタル信号処理部１４は、キャリアオフセットの補正に代えて、あるいはそれに加えて、キャリア位相誤差のデジタル補正を行ってもよい。

（第３変形例）
経路セレクタ１８の構成は図２のそれに限定されない。経路セレクタ１８は、信号発生器１６と一体に構成されてもよい。
図８（ａ）は、第３変形例に係る経路セレクタ１８ｃを示す図である。経路セレクタ１８ｃは直交変調器３４と一体に構成される。経路セレクタ１８ｃの加算器５０は、複数の直交変調器３４のＩ成分のミキサー４０の出力同士を加算する。また経路セレクタ１８ｃの加算器５２は、複数の直交変調器３４のＱ成分のミキサー４２の出力同士を加算する。この変形例では、出力ピン１３に代えて、出力ピン１２＿１から、広帯域ＲＦ信号が出力される。

あるいは、経路セレクタ１８は、複数チャンネルのミキサー４０の出力同士を加算して得られる第１信号と、複数チャンネルのミキサー４２の出力同士を加算して得られる第２信号を加算してもよい。

（第４変形例）
図８（ｂ）は、第４変形例に係る経路セレクタ１８ｄを示す図である。この変形例では、経路セレクタ１８ｄは、Ｄ／Ａコンバータ３０、３２と直交変調器３４の間に設けられる。経路セレクタ１８ｄの加算器５４は、アップコンバージョン前のＩ成分同士を加算する。経路セレクタ１８ｄの加算器５６は、アップコンバージョン前のＱ成分同士を加算する。直交変調器３４＿１は、加算器５４から出力されるＩ信号と、加算器５６から出力されるＱ信号を直交変調する。

第４変形例では、直交変調器３４には広帯域が要求されるが、Ｄ／Ａコンバータ３０、３２を狭帯域化することができる。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態は、ＲＦ信号を解析するＲＦ信号解析装置７０に関する。図９は、第２の実施の形態に係るＲＦ信号解析装置７０のブロック図である。ＲＦ信号解析装置７０は、複数Ｍ個の入力ピン７２＿１〜７２＿Ｍと、経路セレクタ７８と、複数Ｍ個の信号解析器７６＿１〜７６＿Ｍと、デジタル信号処理部７４と、を備える。Ｍ個の信号解析器７６＿１〜７６＿Ｍは、Ｍ個の入力ピン７２＿１〜７２＿Ｍに対応付けられる。各信号解析器７６＿ｉは、入力されたアナログＲＦ信号Ｓ_ｉを復調し、デジタル信号Ｄ_ｉを生成する。デジタル信号処理部７４は、Ｍ個の信号解析器７６＿１〜７６＿ＭからのＭ個のデジタル信号Ｄ_１〜Ｄ_Ｍを処理する。

このＲＦ信号解析装置７０は、（i）Ｍ個の入力ピン７２それぞれが、個別のＲＦ信号Ｓ_ＲＦを受ける第１モードφ１と、（ii）Ｍ個の入力ピン７２のひとつもしくは別の入力ピン（出力ピン）７３に、広帯域ＲＦ信号Ｓ_ＷＩＤＥを受ける第２モードφ２と、が切りかえ可能である。図９では入力ピン７３に広帯域ＲＦ信号Ｓ_ＷＩＤＥが入力されている。

デジタル信号処理部７４および経路セレクタ７８は、第１モードφ１と第２モードφ２で異なる動作をする。

（第１モードφ１）
経路セレクタ７８は、各信号解析器７６＿ｉに対応する入力ピン７２＿ｉのＲＦ信号Ｓ_ＲＦｉを供給する。

（第２モードφ２）
経路セレクタ７８は、広帯域ＲＦ信号Ｓ_ＷＩＤＥをＭ個の帯域に分割してＭ個のサブバンド信号Ｓ_ＳＵＢ１〜Ｓ_ＳＵＢＭを生成し、各サブバンド信号Ｓ_ＳＵＢｉを対応する信号解析器７６＿ｉに供給する。経路セレクタ７８は、アナログフィルタのアレイ（フィルタバンク）８０を備え、フィルタバンク８０は、帯域毎のサブバンドフィルタ８２＿１〜８２＿Ｍを含む。デジタル信号処理部７４は、Ｍ個の信号解析器７６＿１〜７６＿Ｍからの複数のデジタル信号Ｄ_ＳＵＢ１〜Ｄ_ＳＵＢＭを合成する。

以上がＲＦ信号解析装置７０の構成である。続いてその動作を説明する。図１０（ａ）〜（ｄ）は、図９のＲＦ信号解析装置７０の第２モードφ２の動作を周波数領域で説明する図である。ここでは理解の容易化と説明の簡潔化のため、Ｍ＝２の場合を説明する。

図１０（ａ）は、広帯域ＲＦ信号Ｓ_ＷＩＤＥのスペクトルを示す。広帯域ＲＦ信号Ｓ_ＷＩＤＥは、基準キャリア周波数ｆ_Ｃを中心とするスペクトル分布を有している。また、複数の帯域（サブバンド）に分割するためのサブバンドフィルタ６２＿１，６２＿２の周波数特性Ｈ_１（ｆ），Ｈ_２（ｆ）が示される。図１０（ｂ）には、サブバンドフィルタ６２＿１，６２＿２によって生成されたサブバンド信号Ｓ_ＳＵＢ１、Ｓ_ＳＵＢ２のスペクトルが示される。

図１０（ｃ）は、信号解析器７６＿１，７６＿２の出力信号Ｄ_ＳＵＢ１，Ｄ_ＳＵＢ２のスペクトルを示す。デジタル信号Ｄ_ＳＵＢ１，Ｄ_ＳＵＢ２のスペクトルは、ＤＣ（直流）に周波数変換されている。図１０（ｂ）に示すサブバンド信号Ｓ_ＳＵＢ１，Ｓ_ＳＵＢ２をダウンコンバージョンする際には、信号解析器７６＿１，７６＿２のキャリア周波数は等しく、広帯域ＲＦ信号Ｓ_ＷＩＤＥのキャリア周波数（基準キャリア周波数）ｆ_Ｃである。

デジタル信号処理部７４は、複数のデジタル信号Ｄ_ＳＵＢ１，Ｄ_ＳＵＢ２を加算合成する。これにより、図１０（ｄ）に示すスペクトルを有する広帯域デジタル信号Ｄ_ＷＩＤＥが生成される。

加えて、図１０（ａ）〜（ｄ）の処理によれば、復調用のキャリアの周波数が複数チャンネルで同一でよいため、キャリアを生成する発振器を、複数チャンネルで共有化でき、ハードウェアの構成をシンプルにできる。

以上がＲＦ信号解析装置７０の動作である。続いてその利点を説明する。
第２モードφ２において複数Ｍ個の信号解析器７６を併用した場合、測定可能な広帯域ＲＦ信号Ｓ_ＷＩＤＥの帯域は、ひとつの信号解析器７６の帯域ΔｆのＭ倍となる。言い換えれば個々の信号解析器７６に要求される帯域Δｆは、広帯域ＲＦ信号Ｓ_ＷＩＤＥの帯域の１／Ｍでよい。従来では、たとえば１００ＭＨｚの帯域を有するＲＦ信号を解析するために、１００ＭＨｚの帯域を有する信号解析器７６を用いる必要があった。これに対して本実施の形態によれば信号解析器７６の帯域を、Ｍ＝２の場合で５０ＭＨｚ、Ｍ＝４の場合で２５ＭＨｚと狭めることができ、装置を低コスト化できる。

また、狭帯域ＲＦ信号を解析する際には、第１モードφ１を選択することで、複数のＲＦ信号Ｓ_ＲＦ１〜Ｓ_ＲＦＭを同時測定することができる。

本発明の一態様は、図９のブロック図や回路図として把握され、あるいは上述の説明から導かれるさまざまな装置、回路に及ぶものであり、特定の構成に限定されるものではない。以下、本発明の範囲を狭めるためではなく、発明の本質や回路動作の理解を助け、またそれらを明確化するために、より具体的な構成例や実施例を説明する。

図１１は、信号解析器７６の構成例を示すブロック図である。信号解析器７６は、直交復調器８４、オシレータ８６、Ａ／Ｄコンバータ８８，９０を含む。オシレータ８６はキャリア信号Ｓ_Ｃｉを生成する。直交復調器８４は、高周波信号Ｓ_ｉ（Ｓ_ＲＦｉまたはＳ_ＳＵＢｉ）を復調し、Ｉ信号Ａ_ｉ（Ｉ）およびＱ信号Ａ_ｉ（Ｑ）を生成する。Ａ／Ｄコンバータ８８、９０は、Ｉ信号Ａ_ｉ（Ｉ）およびＱ信号Ａ_ｉ（Ｑ）をデジタル信号Ｄ_ｉ（Ｉ）、Ｄ_ｉ（Ｑ）に変換するデジタイザである。デジタル信号処理部７４は第２モードφ２において、デジタル信号Ｄ_１（Ｉ）〜Ｄ_Ｍ（Ｉ）を合成して、デジタル信号Ｄ_ＷＩＤＥのＩ成分を生成し、デジタル信号Ｄ_１（Ｑ）〜Ｄ_Ｍ（Ｑ）を合成して、デジタル信号Ｄ_ＷＩＤＥのＱ成分を生成する。

本実施の形態では、複数の信号解析器７６＿１〜７６＿Ｍの直交復調器８４＿１〜８４＿Ｍのキャリア周波数ｆ_Ｃ１〜ｆ_ＣＭを、広帯域ＲＦ信号Ｓ_ＷＩＤＥのキャリア周波数（基準キャリア周波数）と等しくすることができる。

（第５変形例）
図９において、入力ピン７３からデジタル信号処理部７４に至る複数の伝送経路（主として信号解析器７６＿１〜７６＿Ｍ）は周波数特性Ｂ_１（ｆ）〜Ｂ_Ｍ（ｆ）を有する。第２モードφ２において、信号の復調、変換および伝搬中にサブバンド信号が歪むと、正しい波形を再構築できなくなる。そこでデジタル信号処理部７４は、複数のサブバンド信号Ｄ_ＳＵＢ１〜Ｄ_ＳＵＢＭに、デジタル信号処理によるポストイコライジング処理を施す。

図１２は、第５変形例に係るデジタル信号処理部７４ａのブロック図である。デジタル信号処理部７４ａは、複数の補正フィルタ９２＿１〜９２＿Ｍと、加算器９４を含む。

複数の伝送経路それぞれの周波数特性Ｂ_１（ｆ）〜Ｂ_Ｍ（ｆ）はあらかじめ測定されており、あるいはシミュレーションによって既知となっている。たとえばキャリブレーションモードにおいて、外部からサイン波のマルチトーン信号やスイープ信号を発生して信号解析器７６に入力し、その周波数応答を測定することで周波数特性Ｂ（ｆ）を取得できる。補正フィルタ９２＿ｉは、対応する伝送経路の周波数特性Ｂ_ｉ（ｆ）の逆特性を有している。この補正フィルタ９８は、ゲイン特性（振幅特性）のみでなく、位相特性も補償することが好ましい。この場合、周波数特性Ｂ_１（ｆ）〜Ｂ_Ｍ（ｆ）を複素特性として取得しておけばよい。

補正フィルタ９２を設けることにより、入力ピン７３に入力される広帯域ＲＦ信号Ｓ_ＷＩＤＥを正確に復調できる。

（第６変形例）
実施の形態では、第２モードφ２において、複数の信号解析器７６におけるキャリア周波数ｆ_Ｃ１〜ｆ_ＣＭを等しいとしたが、本発明はそれに限定されない。第２モードφ２において、ｉ番目の信号解析器７６＿ｉの直交復調器８４のキャリア周波数ｆ_Ｃｉは、基準キャリア周波数ｆ_ＣからΔｆ_ｉシフトしている。第２モードφ２においてデジタル信号処理部７４は、ｉ番目の信号解析器７６＿ｉが生成する信号Ｄ_ｉを周波数領域でΔｆ_ｉシフトし、合成する。

図１３（ａ）〜（ｄ）は、第６変形例に係るＲＦ信号解析装置７０の第２モードの動作を周波数領域で説明する図である。ここでも理解の容易化と説明の簡潔化のため、Ｍ＝２の場合を説明する。

図１３（ａ）に示すように広帯域ＲＦ信号Ｓ_ＷＩＤＥは、基準キャリア周波数ｆ_Ｃを中心としたスペクトル分布を有する。経路セレクタ７８のフィルタバンク８０は広帯域ＲＦ信号Ｓ_ＷＩＤＥを、図１３（ｂ）に示す複数のサブバンド信号Ｓ_ＳＵＢ１，Ｓ_ＳＵＢ２に分解する。

信号解析器７６＿１は、サブバンド信号Ｓ_ＳＵＢ１を、キャリア周波数ｆ_Ｃ１＝ｆ_Ｃ−Δｆ_１を用いて復調し、図１３（ｃ）のサブバンド信号Ｄ_ＳＵＢ１を生成する。同様に信号解析器７６＿２は、サブバンド信号Ｓ_ＳＵＢ２を、キャリア周波数ｆ_Ｃ１＝ｆ_Ｃ＋Δｆ_２を用いて復調し、図１３（ｃ）のサブバンド信号Ｄ_ＳＵＢ２を生成する。

デジタル信号処理部７４は、サブバンド信号Ｄ_ＳＵＢ１，Ｄ_ＳＵＢ２を周波数領域でΔｆ_１，Δｆ_２シフトさせる。そしてシフト後のサブバンド信号Ｄ_ＳＵＢ１”，Ｄ_ＳＵＢ２”を合成し、図１３（ｄ）のデジタル信号Ｄ_ＷＩＤＥを生成する。

ＲＦ復調用のキャリアの周波数は、ハードウェアの誤差要因で、正規の値からずれてしまう場合がある（キャリアオフセット）。図１３（ａ）〜（ｄ）の処理によれば、デジタル信号処理部７４による図１３（ｃ）の周波数シフトの際に、キャリアオフセットをデジタル補正することができ、高精度な測定系を実現できる。デジタル信号処理部７４は、キャリアオフセットの補正に代えて、あるいはそれに加えて、キャリア位相誤差のデジタル補正を行ってもよい。

実施の形態にもとづき本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を離脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が可能である。

１０…ＲＦ信号生成装置、１２…出力ピン、１３…出力ピン、１４…デジタル信号処理部、１６…信号発生器、１８…経路セレクタ、２４…デジタル信号生成部、２６…サブバンドフィルタ、２７…理想バンドパスフィルタ、２８…補正フィルタ、２０…デマルチプレクサ、２２…信号加算器、３０，３２…Ｄ／Ａコンバータ、３４…直交変調器、３６…オシレータ、７０…ＲＦ信号解析装置、７２…入力ピン、７３…入力ピン、７４…デジタル信号処理部、７６…信号解析器、７８…経路セレクタ、８０…フィルタバンク、８２…サブバンドフィルタ、８４…直交復調器、８６…オシレータ、８８，９０…Ａ／Ｄコンバータ、９２…補正フィルタ、９４…加算器。

Claims (7)

1. ＲＦ信号を生成するＲＦ信号生成装置であって、
   複数Ｍ個（Ｍは２以上の整数）の出力ピンと、
   デジタル信号処理部と、
   複数の出力ピンに対応し、それぞれが前記デジタル信号処理部から受信したデジタル信号を変調し、ＲＦ信号を生成する複数Ｍ個の信号発生器と、
   経路セレクタと、
   を備え、
   （i）各出力ピンから個別のＲＦ信号を出力する第１モードと、（ii）前記Ｍ個の出力ピンのひとつもしくは別の出力ピンから、広帯域ＲＦ信号を出力する第２モードと、が切りかえ可能であり、
   （i）前記第１モードにおいて、前記デジタル信号処理部は、各信号発生器に、対応する出力ピンから出力すべきＲＦ信号を表すデジタル信号を供給し、前記経路セレクタは、各信号発生器が生成するＲＦ信号を対応する出力ピンに供給し、
   （ii）前記第２モードにおいて、前記デジタル信号処理部は、前記広帯域ＲＦ信号を表す広帯域デジタル信号をＭ個の帯域に分割してＭ個のサブバンド信号を生成し、各サブバンド信号を対応する信号発生器に供給し、前記経路セレクタは、前記Ｍ個の信号発生器が生成する信号を合成して得られるＲＦ信号を、前記Ｍ個の出力ピンのひとつもしくは前記別の出力ピンから出力し、
   前記デジタル信号処理部は、前記デジタル信号をＭ個の帯域に分割するＭ個のサブバンドフィルタを含み、
   ｉ番目のサブバンドフィルタの周波数特性は、帯域分割のための理想的なバンドパスフィルタの周波数特性をＨ _ｉ （ｆ）、対応する信号発生器の周波数特性をＡ _ｉ （ｆ）とするとき、Ｈ _ｉ （ｆ）／Ａ _ｉ （ｆ）で表されることを特徴とするＲＦ信号生成装置。
2. 前記Ｍ個の信号発生器はそれぞれ直交変調器を含み、
   前記第２モードにおいて、前記Ｍ個の信号発生器それぞれの直交変調器のキャリア周波数は等しいことを特徴とする請求項１に記載のＲＦ信号生成装置。
3. 前記Ｍ個の信号発生器はそれぞれ直交変調器を含み、
   前記第２モードにおいて前記デジタル信号処理部は、ｉ番目のサブバンド信号を周波数領域でΔｆ_ｉシフトしたサブバンド信号を対応する信号発生器に供給し、
   前記第２モードにおいて、ｉ番目の信号発生器の前記直交変調器のキャリア周波数は、基準キャリア周波数からΔｆ_ｉシフトしていることを特徴とする請求項１に記載のＲＦ信号生成装置。
4. ＲＦ信号を解析するＲＦ信号解析装置であって、
   複数Ｍ個の入力ピンと、
   経路セレクタと、
   前記Ｍ個の入力ピンに対応し、それぞれが、入力されたＲＦ信号を復調し、復調後の信号をデジタル信号に変換する複数Ｍ個の信号解析器と、
   前記Ｍ個の信号解析器からのＭ個のデジタル信号を処理するデジタル信号処理部と、
   を備え、
   （i）前記Ｍ個の入力ピンそれぞれが、個別のＲＦ信号を受ける第１モードと、（ii）前記Ｍ個の入力ピンのひとつもしくは別の入力ピンに、広帯域ＲＦ信号を受ける第２モードと、が切りかえ可能であり、
   （i）前記第１モードにおいて、前記経路セレクタは、各信号解析器に対応する入力ピンのＲＦ信号を供給し、
   （ii）前記第２モードにおいて、前記経路セレクタは、前記広帯域ＲＦ信号をＭ個の帯域に分割してＭ個のサブバンド信号を生成し、各サブバンド信号を対応する信号解析器に供給し、前記デジタル信号処理部は、前記Ｍ個の信号解析器からの複数のデジタル信号を合成し、前記ＲＦ信号の生成に使用された広帯域デジタル信号を生成することを特徴とするＲＦ信号解析装置。
5. 前記Ｍ個の信号解析器はそれぞれ直交復調器を含み、
   前記第２モードにおいて、ｉ番目の信号解析器の前記直交復調器のキャリア周波数は、基準キャリア周波数からΔｆ_ｉシフトしており、
   前記第２モードにおいて前記デジタル信号処理部は、ｉ番目の前記信号解析器が生成する信号を周波数領域でΔｆ_ｉシフトし、合成することを特徴とする請求項４に記載のＲＦ信号解析装置。
6. 前記Ｍ個の信号解析器はそれぞれ直交復調器を含み、
   前記第２モードにおいて、前記Ｍ個の信号解析器の前記直交復調器のキャリア周波数は等しいことを特徴とする請求項４に記載のＲＦ信号解析装置。
7. 前記デジタル信号処理部は、前記第２モードにおいて、前記Ｍ個の信号解析器からの複数のデジタル信号を補正するＭ個の補正フィルタを含み、各補正フィルタは、対応する信号発生器の周波数特性をＢ_ｉ（ｆ）とするとき、１／Ｂ_ｉ（ｆ）に応じた周波数特性を有していることを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載のＲＦ信号解析装置。

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