JP6630505B2 - 被測定デバイスからの変調出力信号のフルスペクトルを測定するシステム及び方法 - Google Patents

Description

いくつかのシステム及び技法が、刺激信号に応答してＤＵＴによって提供される周期変調出力信号を含む、被測定デバイス（ＤＵＴ）の種々の特性を受信及び測定するのに使用されている。しかしながら、変調出力信号の下限周波数と上限周波数との差（「全帯域幅」と呼ばれる）が受信機の中間周波数（ＩＦ）帯域幅（「ＩＦ帯域幅」と呼ばれる）を超えている従来のミキサベースの受信機を用いてＤＵＴからの変調出力信号を正確及び完全に測定することは困難である。受信機のＩＦ帯域幅は、例えば、スペクトラムアナライザが変調出力信号の振幅及び位相の双方を測定することができる帯域幅である。例えば、電力増幅器（ＤＵＴとして）のエラーベクタマグニチュード（ＥＶＭ）は、Agilent Technologies, Inc.社から入手可能なＰＮＡ−Ｘネットワークアナライザを用いて測定することができる。ここでは、電力増幅器は１００ＭＨｚの帯域幅を有する連続複合５搬送波（contiguously aggregated five-carrier）ＬＴＥ−Ａ刺激信号によって励起される。スペクトルの再生に起因して、増幅器の出力信号の全帯域幅はたやすく３００ＭＨｚを超える場合があり、一方でＰＮＡ−Ｘ受信機のＩＦ帯域幅は約４０ＭＨｚにすぎない。

ＰＮＡ−Ｘ受信機においては、限られたＩＦ帯域幅に起因して、全帯域幅の最低周波数と最高周波数との間のスペクトル（「フルスペクトル」と呼ばれる）を捕捉するためには、８つの対応するアナログ／デジタルコンバータ（ＡＤＣ）データ記録取得とともに、少なくとも８つの局部発振器（ＬＯ）周波数設定が必要である（３００ＭＨｚ全帯域幅を８つの４０ＭＨｚ帯域幅部分において受信する場合）。フルスペクトルは増幅器出力信号の信号電力を含む。各ＬＯ設定及び対応するＡＤＣデータ記録は対応する測定されたスペクトルに対して未知の位相シフト特性を生じさせる。この未知の位相シフト特性は周波数に対して一定の成分と、線形の成分との双方を有する。上述の位相シフトが未知であることに起因して、４０ＭＨｚ帯域幅の８つの測定されたスペクトルを３２０ＭＨｚ幅のフルスペクトルへと単純に結合させることは可能ではない。８つの取得情報を用いてフルスペクトルの振幅を再構築し、隣接チャネル漏洩電力比（ＡＣＰＲ）等のスペクトル再生パラメータの正確な測定を可能にすることができるが、上述の未知の位相シフトに起因して、ＥＶＭ等の位相依存の特性を求めることが妨げられるので、位相情報はひずむ。

したがって、現行のフルスペクトル測定方法論はフルスペクトルの完全な測定が不十分であり、正確で効率的な手法が必要である。

代表的な実施形態において、被測定デバイス（ＤＵＴ）によって提供される変調出力信号のフルスペクトルを測定するシステムが提供される。

本システムは信号発生器と、アップコンバータと、受信機と、高調波位相基準（ＨＰＲ）発生器とを備える。信号発生器は変調繰返しレートを有する変調入力信号を発生させるとともに変調繰返しレートの低調波と同期するトリガ信号を発生させるように構成される。アップコンバータは変調入力信号をＤＵＴに提供される無線周波数（ＲＦ）刺激信号にアップコンバートするように構成され、ＤＵＴはＲＦ刺激信号に応答して変調出力信号を出力する。この変調出力信号は変調入力信号と同じ変調繰返しレートを有する。受信機は変調出力信号の全帯域幅より狭い中間周波数（ＩＦ）帯域幅を有する。受信機は少なくとも基準ミキサ及び第１のミキサを備える複数のミキサと、ミキサに対応する複数のチャネルを有するとともに信号発生器からのトリガ信号によってトリガされるアナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）と、様々なＬＯ周波数を有する複数のＬＯ信号を連続的に発生させるように構成される局部発振器（ＬＯ）とを備える。ＨＰＲ発生器は変調出力信号の全帯域幅より広いか又は変調出力信号の全帯域幅に実質的に等しいＨＰＲ帯域幅を有する繰返しのＨＰＲ信号を発生させるように構成される。基準ミキサは、ＨＰＲ発生器からのＨＰＲ信号をＬＯ信号と連続的にミキシングして、ＡＤＣの基準チャネルに入力されるＨＰＲ ＩＦ信号を提供するように構成される。第１のミキサは、ＤＵＴからの変調出力信号をＬＯ信号と連続的にミキシングして、ＨＰＲ ＩＦ信号に対応するとともにＡＤＣの第１のチャネルに入力される第１のＩＦ信号を提供するように構成される。ＨＰＲ ＩＦ信号及び対応する変調出力ＩＦ信号はそれぞれＡＤＣデータ記録を形成する。ＬＯ信号の様々なＬＯ周波数の数はＤＵＴからの変調出力信号の全帯域幅に対応するフルスペクトルを捕捉するのに十分なＡＤＣデータ記録を提供するように選択される。

別の代表的な実施形態において、受信機においてＤＵＴからの変調出力信号のフルスペクトルを測定する方法が提供される。受信機は複数のミキサを備え、ＡＤＣはミキサに対応する複数のチャネルを有する。本方法は、変調繰返しレートを含む変調入力信号を発生させることと、ＲＦ刺激信号をＤＵＴへ提供することとを含み、ＤＵＴはＲＦ刺激信号に応答して変調出力信号を提供し、変調出力信号はＲＦ刺激信号と同じ変調繰返しレートを有する。さらに、本方法は、トリガ信号を発生させることを含み、トリガ信号は変調繰返しレートの低調波と同期し、ＡＤＣ取得をトリガする。さらに、本方法は、高調波位相基準（ＨＰＲ）信号を発生させることを含み、この高調波位相基準信号は変調出力信号の全帯域幅より広いか又は実質的に変調出力信号の全帯域幅に等しい帯域幅を有する。さらに、本方法は、様々な対応する複数のＬＯ周波数を有するＬＯ信号を連続的に発生させることと、ＨＰＲ信号を複数のＬＯ信号とミキシングしてＨＰＲ ＩＦ信号を提供するとともにＨＰＲ ＩＦ信号をＡＤＣの基準チャネルに入力することと、変調出力信号を複数のＬＯ信号とミキシングして第１のＩＦ信号を提供するとともに、トリガ信号に従って第１のＩＦ信号をＡＤＣの第１のチャネルに入力することと、を含み、トリガ信号は各ＡＤＣ取得をそれぞれの第１のＩＦ信号の変調周期と整合させるのに用いられる。さらに、本方法は、ＨＰＲ ＩＦ信号及び対応する第１のＩＦ信号からそれぞれＡＤＣデータ記録を形成することを含む。ＬＯ信号の様々なＬＯ周波数の数は、スペクトルスティッチング(spectral stitching)によって変調出力信号のフルスペクトルを捕捉するのに十分なＡＤＣデータ記録を提供するように選択される。

別の代表的な実施形態において、ＤＵＴによって提供される変調出力信号のフルスペクトルを測定するシステムが提供される。本システムは信号発生デバイスと、受信機と、高調波位相基準（ＨＰＲ）発生器とを備える。信号発生デバイスはＲＦ刺激信号をＤＵＴに提供するとともにトリガ信号を発生させるように構成される。トリガ信号はＲＦ刺激信号の変調繰返しレートの低調波と同期し、ＤＵＴはＲＦ刺激信号に応答して変調出力信号を出力する。受信機は変調出力信号の全帯域幅より狭い中間周波数（ＩＦ）帯域幅を有する。受信機は少なくとも基準ミキサ及び第１のミキサを備える複数のミキサと、ミキサに対応する複数のチャネルを備えるとともに信号発生デバイスからのトリガ信号によってトリガされるＡＤＣと、様々なＬＯ周波数を有する複数のＬＯ信号を連続的に発生させるように構成されるＬＯとを備える。ＨＰＲ発生器は変調出力信号の全帯域幅より広いか又は変調出力信号の全帯域幅に実質的に等しいＨＰＲ帯域幅を有する繰返しのＨＰＲ信号を発生させるように構成される。基準ミキサは、ＨＰＲ発生器からのＨＰＲ信号をＬＯ信号と連続的にミキシングし、ＡＤＣの基準チャネルに入力されるＨＰＲ ＩＦ信号を提供するように構成され、第１のミキサは、ＤＵＴからの変調出力信号をＬＯ信号と連続的にミキシングして、ＨＰＲ ＩＦ信号に対応するとともにＡＤＣの第１のチャネルに入力される第１のＩＦ信号を提供するように構成される。ＨＰＲ ＩＦ信号及び対応する第１のＩＦ信号はそれぞれＡＤＣデータ記録を形成する。ＡＤＣデータ記録はＤＵＴからの変調出力信号の全帯域幅に対応するフルスペクトルを捕捉する。

代表的な実施形態は、以下の詳細な説明を添付の図面と併せて読むことにより最もよく理解される。適用可能であり、実際的であるときはいつでも、類似の参照符号は類似の構成要素を指す。

代表的な実施形態による被測定デバイス（ＤＵＴ）によって出力された変調信号のフルスペクトルを測定するシステムの簡略化されたブロック図である。 代表的な実施形態による、ＤＵＴによって出力された変調信号のフルスペクトルを測定する方法を示す流れ図である。

以下の詳細な説明において、限定ではなく説明の目的で、具体的な詳細を開示する例示の実施形態が、本教示による実施形態を完全に理解できるようにするために論述される。しかしながら、本明細書において開示される具体的な詳細から外れる、本教示による他の実施形態が添付の特許請求の範囲の範囲内に含まれることは、本開示の利益を得た者には明らかである。さらに、よく知られたデバイス及び方法の説明は、例示の実施形態の説明をわかりにくくするのを避けるために省略される。こうした方法及びデバイスは本教示の範囲内である。

一般に、本明細書及び添付の特許請求の範囲において、数量を特定しない用語は、文脈により別途明示されない限り単数のもの及び複数のものの双方を含むことが理解される。したがって、例えば、「デバイス」は１つのデバイス及び複数のデバイスを含む。

用語「実質的な」又は「実質的に」は、本明細書及び添付の特許請求の範囲において用いられるとき、通常の意味に加えて、受け入れ可能な限度又は程度の範囲内であることを意味する。例えば、「実質的にキャンセルされた」は当業者であればそのキャンセルを受け入れ可能であるとみなすことを意味する。更なる例として、「実質的に除去された」は当業者であればその除去を受け入れ可能であるとみなすことを意味する。

用語「略（約）」は、本明細書及び添付の特許請求の範囲において用いられるとき、通常の意味に加えて、当業者にとって受け入れ可能な限度又は量の範囲内であることを意味する。例えば、「略同じ」は当業者であれば比較されている項目が同じであるとみなすことを意味する。

種々の代表的な実施形態は、一般的に、信号発生デバイスによって発生したトリガ信号を受信するアナログ／デジタルコンバータ（ＡＤＣ）を有する受信機を組み込んでいる。この信号発生デバイスは、ＡＤＣデータ記録（複数のＬＯ設定につき１つ）ごとに、被測定デバイス（ＤＵＴ）に刺激信号も提供する。この受信機は、トリガ信号とともに受信機の基準チャネルに送信される高調波位相基準（ＨＰＲ）信号も受信する。トリガ信号は刺激信号の変調繰返しレートの低調波と同期する。したがって、ミキサベースの受信機が広帯域周期変調信号内のトーンの位相及び振幅を測定することが可能である。それによって、変調繰返しレートの下限は、いくつかの従来システムのようにＨＰＲ信号の信号対雑音比（ＳＮＲ）によって決まることはない。

図１は、代表的な実施形態による被測定デバイス（ＤＵＴ）によって出力された変調信号のフルスペクトルを測定するシステムの簡略化されたブロック図である。

図１を参照すると、スペクトル測定システム１００は、ＤＵＴ１４０の出力信号を測定するように構成される、無線周波数（ＲＦ）信号発生デバイス１１０、受信機１２０、及び高調波位相基準（ＨＰＲ）発生器１３０を備える。ＤＵＴ１４０は、例えば電力増幅器とすることができるが、他のタイプのデバイスとすることもできる。

ＲＦ信号発生デバイス１１０はＤＵＴ１４０を励起するＲＦ刺激信号を発生させるように構成される。描かれている実施形態において、ＲＦ信号発生デバイス１１０は信号発生器１１２と、ＲＦアップコンバータ１１４とを備える。信号発生器１１２は、例えば、同相（Ｉ）出力及び直交（Ｑ）出力を有する任意波形発生器（ＡＷＧ）とすることができる。より詳細には、信号発生器１１２は、例えば、変調の繰返し周期（例えば、１ｋＨｚ）と所定の帯域幅（例えば、１００ＭＨｚ）とを有するＩＱ変調された入力信号を発生させるように構成される。信号発生器１１２は変調入力信号の変調繰返しレートの低調波と同期するトリガ信号を発生させるように更に構成される。ＲＦアップコンバータ１１４は、ＩＱ変調器とすることができ、ＲＦ発振器１１６を用いて、信号発生器１１２から受信した変調入力信号をＲＦ刺激信号（例えば、１ＧＨｚ）へとアップコンバートするように構成される。ＲＦ発振器１１６はＲＦ刺激信号の種々の周波数に適応するように調節可能とすることができる。

ＤＵＴ１４０はＲＦ信号発生デバイス１１０からＲＦ刺激信号を受信し、ＲＦ刺激信号に応答して変調出力信号を出力する。変調出力信号は、信号発生器１１２によって提供される変調入力信号、及びＲＦアップコンバータ１１４によって提供されるＲＦ刺激信号と同じ変調繰返しレート（例えば、１ｋＨｚ）を有する。非線形効果によってもたらされるスペクトル再生に起因して、出力信号の変調帯域幅は、通常、変調入力信号の変調帯域幅より著しく広い。本例において、ＤＵＴ１４０の変調出力信号は変調された１ＧＨｚ搬送波であり、この場合、変調の繰返しレートも１ｋＨｚとなる。

ＨＰＲ発生器１３０は繰返しのＨＰＲ信号を発生させるように構成され、このＨＰＲ信号は変調出力信号の帯域幅（及び変調入力信号の帯域幅）より広い（又は、実質的に等しい）ＨＰＲ帯域幅を有する。ＨＰＲ信号は、変調出力信号の全帯域幅をカバーするのに十分な数の、互いが等しく離間された複数のトーンを含む。繰返しのＨＰＲ信号内に存在するトーンの振幅は良好な信号対雑音比（ＳＮＲ）を確実にするのに十分な大きさである。このことは、例えば、ＨＰＲに対して十分に高い繰返しレートを用いることによって達成することができる。

以下で検討するように、受信機１２０は信号発生器１１２により出力されるトリガ信号によってトリガされるＡＤＣ１２４と、代表的な基準ミキサ１２１によって示される複数のミキサと、第１のミキサ１２２及び第２のミキサ１２３と、様々なＬＯ周波数を有する様々なＬＯ信号を連続的に発生させるように構成される局部発振器（ＬＯ）１２５とを備える。ＡＤＣ１２４は複数のチャネルを有し、これらのチャネルは基準ミキサ１２１の出力（ＩＦ信号）を受信する代表的な基準チャネルＣＨ０と、第１のミキサ１２２の出力を受信する第１のチャネルＣＨ１と、第２のミキサ１２３の出力を受信する第２のチャネルＣＨ２とによって示されている。一般的に、受信機１２０はＤＵＴ１４０によって提供される変調出力信号の全帯域幅より非常に狭いＩＦ帯域幅を有する。その結果、受信機１２０は変調出力信号全体を同時に受信することができない。したがって、以下で検討するように、受信機１２０は、ＬＯ１２５からの様々なＬＯ信号周波数を用いて、（第１のミキサ１２２を介して）変調出力信号の一部分を受信するように構成される。

受信機１２０はＨＰＲ発生器１３０からのＨＰＲ信号と、ＤＵＴ１４０からの変調出力信号と、（オプションで）ＲＦ信号発生デバイス１１０からのＲＦ刺激信号とを受信するように構成される。より詳細には、受信機１２０の基準ミキサ１２１はＲＦポートにてＨＰＲ信号を、ＬＯポートにてＬＯ信号を受信し、ＡＤＣ１２４の基準チャネルＣＨ０へＨＰＲ ＩＦ信号を出力する。同様に、第１のミキサ１２２はＲＦポートにて変調出力信号を受信し、ＬＯポートにてＬＯ信号を受信し、ＡＤＣ１２４の第１のチャネルＣＨ１へ第１のＩＦ信号を出力する。第２のミキサ１２３は、用いられるとき、ＲＦポートにてＲＦ刺激信号を受信し、ＬＯポートにてＬＯ信号を受信し、ＡＤＣ１２４の第２のチャネルＣＨ２へ第２のＩＦ信号を出力する。ＡＤＣ１２４をトリガするトリガ信号は、ＤＵＴ１４０からの変調出力信号の変調周期を複数のチャネルのそれぞれのＡＤＣ取得と整合させる。

様々なＬＯ周波数に対応するＨＰＲ ＩＦ信号並びに、第１の出力ＩＦ信号及び第２の出力ＩＦ信号はそれぞれが集合的にＡＤＣデータ記録を形成する。各ＡＤＣデータ記録はＨＰＲ信号のうちの少なくとも１つのトーンを含み、ここで、ＡＤＣデータ記録を整合させるために、ＨＰＲ信号のうちの少なくとも１つのトーンの位相を測定して複数のＬＯ信号のうちの連続するＬＯ信号間の位相関係を求めることができる。一実施形態においてＡＤＣデータ記録はＨＰＲ ＩＦ信号及び対応する第１の出力ＩＦ信号のみを含むことができる（変調された第２の出力ＩＦ信号は含まない）。ＨＰＲ ＩＦ信号の位相測定を用いて、例えばＬＯ周波数が変化することによって生じる第１のＩＦ信号の位相不確実性を除去することができる。

上述したように、ＤＵＴ１４０の変調出力信号はＡＤＣ１２４の第１のチャネルＣＨ１へ送信される。スペクトル再生に起因して、３次相互変調積を考慮すると、変調出力信号の全帯域幅は、例えば少なくとも３００ＭＨｚであると予想することができる。受信機１２０が、例えば４０ＭＨｚ等のより狭いＩＦ帯域幅を有することを考慮して、例えば、ＨＰＲ信号の帯域幅は４０ＭＨｚに等しくなるように選択される。ＨＰＲ信号はＨＰＲ発生器１３０からＡＤＣ１２４の基準チャネルＣＨ０へ送信される。ＨＰＲ信号の繰返しレート（トーンの離間）は良好なＳＮＲを保証するのに十分に高いことに留意されたい。当然のことながら、変調出力信号の３００ＭＨｚ以外の全帯域幅、及び受信機１２０の４０ＭＨｚ以外のＩＦ帯域幅を組み込むことができる。

上述したように、各ＬＯ信号はＬＯ１２５によって基準ミキサ１２１、第１のミキサ１２２及び第２のミキサ１２３のそれぞれへ同時に出力される。換言すれば、ＬＯ信号の周波数が変化するときでも、基準ミキサ１２１、第１のミキサ１２２及び第２のミキサ１２３のそれぞれが同じ周波数のＬＯ信号を受信する。様々なＬＯ周波数の組が、ＤＵＴ１４０からの変調出力信号のフルスペクトルを、受信機１２０の限定されたＩＦ帯域幅を用いてスキャンすることを可能にするように選択される。すなわち、ＬＯ信号の様々なＬＯ周波数の数は、ＤＵＴ１４０からの変調出力信号の全帯域幅に対応するフルスペクトルを捕捉するのに十分なＡＤＣデータ記録を提供するように選択される。ＬＯ信号の様々なＬＯ周波数と、各ＡＤＣデータ記録におけるサンプル数とは、基準ミキサ１２１によって出力されるＨＰＲ ＩＦ信号のＩＦ周波数、及び第１のミキサ１２２によって出力される第１のＩＦ信号（及び、用いられるとき、第２のミキサ１２３によって出力される第２のＩＦ信号）のＩＦ周波数がＡＤＣデータ記録の離散フーリエ変換ビンに対応し、同時にダイレクトミキシング生成物とイメージミキシング生成物との間、及び／又は（結果として）ダイレクト高調波ミキシング生成物とインダイレクト高調波ミキシング生成物との間の干渉が生じないように選択される。第２のミキサ１２３によって出力される第２のＩＦ信号がＨＰＲ ＩＦ信号とともに用いられるとき、対応するＡＤＣデータ記録はＲＦ刺激信号を同様の方法で測定することを可能にする。例えば、ＡＤＣ１２４の第２のチャネルＣＨ２における第２のＩＦ信号の複素包絡線は第２のＩＦ信号が用いられるときに測定することができる。

例えば、変調出力信号の全帯域幅が約３００ＭＨｚであり、受信機１２０のＩＦ帯域幅が約４０ＭＨｚである本例示において、ＬＯ周波数の組は次の式、８２０ＭＨｚ＋Ｋ×４０ＭＨｚ−２５０Ｈｚによって求めることができ、ここで、Ｋは０〜８の範囲をとり、これによって９個のＡＤＣデータ記録を生成する。オフセット（例えば、この例では２５０Ｈｚ）はイメージ周波数との干渉を回避するのに必要である。したがって、ＬＯ１２５は、それぞれが約８２０ＭＨｚ、約８６０ＭＨｚ、約９００ＭＨｚ、約９４０ＭＨｚ、約９８０ＭＨｚ、約１０２０ＭＨｚ、約１０６０ＭＨｚ、約１１００ＭＨｚ、及び約１１４０ＭＨｚに等しい様々なＬＯ周波数を有する９個のＬＯ信号を連続的に発生させる。

ＡＤＣ１２４は、変調出力信号内の変調の繰返しレート１ｋＨｚの低調波と同期して、例えば信号発生器１１２によって生成されたトリガ信号によって２５０Ｈｚのレートでトリガされる。９個のＡＤＣデータ記録（ＬＯ周波数設定ごとに１つ）は、変調出力信号の全帯域幅にわたって、関心部の全周波数帯（すなわち、フルスペクトル）をカバーし、各ＡＤＣデータ記録はＨＰＲ信号の少なくとも１つのトーンを含む。したがって、ＬＯ周波数が変化したときはいつでも、各データ記録における測定されたＨＰＲトーンの位相を用いて、ＡＤＣデータ記録において生じる未知の任意の位相シフトを除去することができる。すなわち、一定の、及び線形の未知の位相シフトは、測定されたＨＰＲトーンの位相を用いて除去される。これにより、測定された４０ＭＨｚ幅部分（合計９個）を、全てのトーン（すなわち、ＡＤＣデータ記録毎に少なくとも１つ）の振幅及び位相の双方を含む、３２０ＭＨｚ幅の１つのフルスペクトルに組み合わせることを可能にする。このことを「スペクトルスティッチング」と呼ぶことができる。このデータを用いて、ＤＵＴ１４０からの変調出力信号の複素包絡線を再構築し、ＥＶＭ等の位相依存のパラメータを求めることができる。

種々の実施形態において、スペクトル測定システム１００はスペクトル測定システム１００の動作を制御するように構成された処理ユニット１５０を更に備える。処理ユニット１５０はスペクトル測定装置１００内に備えられるか、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の別個の装置とすることができる。処理ユニット１５０は、以下で検討する図２に描かれている種々のステップの実行を含む、ＤＵＴ１４０の信号測定の種々の態様を制御するように、ＲＦ信号発生デバイス１１０、受信機１２０及び／又はＨＰＲ発生器１３０等のスペクトル測定システム１００のコンポーネントのうちの１つ又は複数に接続されている。例えば、処理ユニット１５０は、ＲＦ発振器１１６を制御してＲＦ刺激信号の搬送波周波数を調節し、ＡＤＣデータ記録を提供するようにＬＯ１２５を制御してＬＯ周波数を設定及び調節し、ＨＰＲ発生器を制御して変調帯域幅及び繰返しレートを信号発生器１１２からの変調入力信号の変調帯域幅及び繰返しレートに対応させるように調節するように構成することができる。便宜的な理由で、処理ユニット１５０への特定の接続は図１内に示されていないが、通信信号及び制御信号の送信を可能にする、処理ユニット１５０とスペクトル測定システム１００のコンポーネントとの間の有線及び／又は無線の任意のタイプの接続を、本教示の範囲から逸脱することなく組み込むことができることが理解される。

一般的に、処理ユニット１５０は（例えば、ＰＣ又は専用ワークステーションの）コンピュータプロセッサ、用途特定集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルアレイ（ＦＰＧＡ）又はそれらの組合せによって、ソフトウェア、ファームウェア、ハードワイヤード論理回路又はそれらの組合せを用いて実施することができる。特に、コンピュータプロセッサはハードウェア、ファームウェア又はソフトウェアアーキテクチャの任意の組合せから構築することができ、そのプロセッサが種々の機能を実行することを可能にする、実行可能なソフトウェア／ファームウェアの実行可能なコードを記憶するメモリ（例えば、揮発性メモリ及び／又は不揮発性メモリ）を備えることができる。一実施形態において、コンピュータプロセッサは、例えばオペレーティングシステムを実行する中央処理ユニット（ＣＰＵ）を備えることができる。処理ユニット１５０は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、電気的プログラマブルＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）等の記憶デバイスを備えることができる。ＤＵＴ１４０の種々の測定データ及び特性化データは、例えば解析のために、表示及び／又は記憶することができる。処理ユニット１５０とともに、ユーザが測定装置１００の動作を制御し、及び／又はデータ及び計算結果を見るためのグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）等のユーザインターフェースを備えることができる。

一実施形態において、測定装置１００は、例えば、Agilent Technologies, Inc.社から入手可能なＮ５２３ｘＡ ＰＮＡ−Ｌシリーズ、又はＮ５２４ｘＡ ＰＮＡ−ＸシリーズのＶＮＡ等のベクトルネットワークアナライザ（ＶＮＡ）とすることができるが、他のタイプの測定装置（又は測定システム）を、本教示の範囲から逸脱することなく組み込むことができる。

図２は、代表的な実施形態による、ＤＵＴによって出力された変調信号のフルスペクトルを測定する方法を示す流れ図である。

例示の目的で、ＤＵＴ（例えば、ＤＵＴ１４０）は電力増幅器であると仮定しているが、本方法は本教示の範囲から逸脱することなく他のタイプのＤＵＴに適用することができる。また、図２に示されているステップ又は動作のうちの全て又は一部を処理ユニット（例えば、処理ユニット１５０）及び／又は例えば上述のＶＮＡによって実行することができる。処理ユニットはＶＮＡ内に備えることもできるし、上述したように、ＰＣ等の別個のデバイスとすることもできる。

図２を参照すると、受信機（例えば、受信機１２０）における電力増幅器（例えば、ＤＵＴ１４０）等のＤＵＴからの変調出力信号のフルスペクトルを測定する方法が提供されており、ここで、受信機はミキサ及びミキサに対応する複数のチャネルを有するＡＤＣを備える。ブロックＳ２１１において、変調繰返しレートを含み、変調帯域幅を有する変調入力信号は、信号発生器（例えば、信号発生器１１２）によって発生する。トリガ信号は、ブロックＳ２１２において（例えば、信号発生器によって）発生し、ここで、トリガ信号はＡＤＣ取得をトリガするように変調繰返しレートの低調波と同期する。

ブロックＳ２１３において、変調入力信号はＲＦ刺激信号へ（例えば、ＲＦアップコンバータ１１４によって）アップコンバートされ、このＲＦ刺激信号はＤＵＴに提供される。ＲＦ刺激信号に応答して、ＤＵＴは変調出力信号を提供し、この変調出力信号は変調入力信号と同じ変調繰返しレートを有する。ブロックＳ２１４において、繰返しのＨＰＲ信号が（例えば、ＨＰＲ発生器１３０によって）発生する。ＨＰＲ信号は変調出力信号の帯域幅及び変調入力信号の帯域幅より広いか又はそれらの帯域幅と実質的に等しい帯域幅を有する。

ブロックＳ２１５において、複数のＬＯ信号が（例えば、ＬＯ１２５によって）連続的に発生し、ここで、これらのＬＯ信号は様々なＬＯ周波数を有する。例えば、複数のＬＯ信号の組は、ＬＯ信号の組全体が連続的に発生し終わるまで、所定の量ずつ増加するＬＯ周波数を有することができる。ブロックＳ２１６において、ＨＰＲ信号をＬＯ信号とミキシングして、対応するＨＰＲ ＩＦ信号を提供する。このＨＰＲ ＩＦ信号はＡＤＣの基準チャネル（例えば、基準チャネルＣＨ０）に入力される。同様に、ブロックＳ２１７において、ＤＵＴの変調出力信号はＬＯ信号とミキシングされて、対応する変調された第１のＩＦ信号を提供する。この変調された第１のＩＦ信号は、トリガ信号に従って、ＡＤＣの対応するチャネル（例えば、第１のチャネルＣＨ１）に入力される。第１のチャネルにおいて、トリガ信号を用いて、各ＡＤＣ取得をそれぞれの変調された第１のＩＦ信号の変調周期と整合させる。ブロックＳ２１８において、ブロックＳ２１６からのＨＰＲ ＩＦ信号及びブロックＳ２１７からの対応する第１のＩＦ信号はそれぞれＡＤＣデータ記録を形成する。したがって、各ＡＤＣデータ記録は対応するＨＰＲ ＩＦ信号のうちの少なくとも１つのＨＰＲトーンを含む。また、複数のＬＯ信号の様々なＬＯ周波数の数は、スペクトルスティッチングによって変調出力信号のフルスペクトルを捕捉するのに十分なＡＤＣデータ記録を提供するように選択される。

ブロックＳ２１９において、ＡＤＣデータ記録内のＨＰＲトーンの測定された位相を用いて、ＬＯ周波数の変化によって生じる変調された第１のＩＦ信号の位相の不確実性を除去する。すなわち、ＬＯ信号の周波数の変化によって生じる一定及び線形の未知の（任意の）位相シフトはＨＰＲトーンの測定された位相を用いて除去される。また、本方法は、受信機ＡＤＣの第１のチャネルにおける第１のＩＦ信号内のトーンの振幅及び位相を測定することを更に含むことができる。

一実施形態において、ＲＦ刺激信号を複数のＬＯ信号と連続的にミキシングして第２のＩＦ信号を提供することもできる。第２のＩＦ信号は受信機ＡＤＣの第２のチャネルに入力され、第２のチャネルにて、トリガ信号を用いて各ＡＤＣ取得をそれぞれの第２のＩＦ信号の変調周期に整合させる。第２のＩＦ信号が、上述したＨＰＲ ＩＦ信号及び第１のＩＦ信号とともにＡＤＣデータ記録をそれぞれ更に形成する。第２のＩＦ信号の複素包絡線は、受信機ＡＤＣの対応するチャネル（例えば、第２のチャネルＣＨ２）にて測定することができる。

１つのＬＯ周波数及び変調出力信号のフルスペクトルのうちの一部分に対応する、ＡＤＣの基準チャネルへの各ＨＰＲ ＩＦ信号入力はＨＰＲ信号の少なくとも１つのトーンを含むことができる。少なくとも１つのトーンの測定された位相はＬＯ周波数の位相に関する情報を提供する。スペクトルスティッチングを実行するために、提供された位相情報を用いて、ＤＵＴからの変調出力信号の測定値からＬＯ周波数の位相を除去することができる。

本明細書に記載されている種々の実施形態は数々の利点を提供する。例えば、本測定システム及び方法はミキサベースの受信機に対して機能し、冗長測定を実行する必要なく機能し、スペクトル内に広いギャップがないことを必要としない。また、変調繰返しレートに対する下限は、いくつかの従来の技法のようにＨＰＲのＳＮＲによって決まることはない。加えて、位相の精度は完全なスペクトルを構築するのに必要なＡＤＣデータ記録の数に依存しない。さらに、フルスペクトルの非隣接部分を測定することができ、これにより、関心部分であるスペクトル部分間のフルスペクトルの部分を測定する必要がない。

種々の実施形態がマルチチャネル受信機に適用され、このことにより、多数の信号のコヒーレントな測定を可能にすることに留意されたい。したがって、例えば、電力増幅器の変調出力信号を測定することに加えて、入力信号（すなわち、ＲＦ刺激信号）を測定することもできる。さらに、５チャネル受信機を用いて、例えば、電力増幅器の入力ポート及び出力ポートの双方に存在する全ての入力波及び反射波を同様の方法で測定することができる。

当業者であれは、本教示に従う多くの変形形態が可能であり、添付の特許請求の範囲内にとどまることを理解する。これらの変形形態及び他の変形形態は、当業者には、本願の明細書、図面及び特許請求の範囲を閲覧した後に明らかになるであろう。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲の趣旨及び範囲内であること以外において限定されるものではない。

１００ システム
１１２ 信号発生デバイス
１２０ 受信機
１２１、１２２、１２３ ミキサ
１２４ アナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）
１２５ 局部発振器（ＬＯ）

Claims (20)

1. 変調繰返しレートを有する変調入力信号を発生させるとともに前記変調繰返しレートの低調波と同期するトリガ信号を発生させるように構成される信号発生器（１１２）と、
   前記変調入力信号を、被測定デバイス（ＤＵＴ）（１４０）に提供される無線周波数（ＲＦ）刺激信号にアップコンバートするように構成されるアップコンバータ（１１４）であって、前記ＲＦ刺激信号に応答して前記ＤＵＴは変調出力信号を出力し、該変調出力信号は前記変調入力信号と同じ変調繰返しレートを有する、アップコンバータと、
   前記変調出力信号の全帯域幅より狭い中間周波数（ＩＦ）帯域幅を有する受信機（１２０）であって、
   少なくとも基準ミキサ（１２１）及び第１のミキサ（１２２）を備える複数のミキサ（１２１、１２２、１２３）と、
   前記複数のミキサに対応する複数のチャネル（ＣＨ０、ＣＨ１、ＣＨ２）を備えるとともに前記信号発生器からの前記トリガ信号によってトリガされるアナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）（１２４）と、
   様々なＬＯ周波数を有する複数のＬＯ信号を連続的に発生させるように構成される局部発振器（ＬＯ）（１２５）と、
   を備える、受信機と、
   前記変調出力信号の前記全帯域幅より広いか又は該変調出力信号の該全帯域幅に実質的に等しいＨＰＲ帯域幅を有する繰返しのＨＰＲ信号を発生させるように構成される高調波位相基準（ＨＰＲ）発生器（１３０）と、
   を備え、
   前記基準ミキサは、前記ＨＰＲ発生器からの前記ＨＰＲ信号を前記複数のＬＯ信号と連続的にミキシングして、前記ＡＤＣの基準チャネル（ＣＨ０）に入力されるＨＰＲ ＩＦ信号を提供するように構成され、前記第１のミキサは、前記ＤＵＴからの前記変調出力信号を前記複数のＬＯ信号と連続的にミキシングして、前記ＨＰＲ ＩＦ信号に対応するとともに前記ＡＤＣの第１のチャネル（ＣＨ１）に入力される第１のＩＦ信号を提供するように構成され、前記ＨＰＲ ＩＦ信号及び前記対応する第１のＩＦ信号はそれぞれＡＤＣデータ記録を形成し、
   前記ＬＯ信号の様々なＬＯ周波数の数は前記ＤＵＴからの前記変調出力信号の全帯域幅に対応するフルスペクトルを捕捉するのに十分なＡＤＣデータ記録を提供するように選択される、被測定デバイス（ＤＵＴ）（１４０）によって提供される変調出力信号のフルスペクトルを測定するシステム（１００）。
2. 前記ＨＰＲ信号は互いに等しく離間した複数のトーンを、前記変調出力信号の全帯域幅をカバーするのに十分な数だけ含む、請求項１に記載のシステム。
3. 前記各ＡＤＣデータ記録は前記ＨＰＲ信号の少なくとも１つのトーンを含み、前記ＡＤＣデータ記録内の前記トーンの測定される位相を用いて前記様々なＬＯ周波数によって生じる未知の位相シフトが除去される、請求項２に記載のシステム。
4. 前記各ＡＤＣデータ記録は前記変調出力信号の前記フルスペクトルの一部分に対応する、請求項１に記載のシステム。
5. 前記信号発生器は任意波形発生器（ＡＷＧ）を含み、前記アップコンバータはＩＱ変調器を含む、請求項１に記載のシステム。
6. 前記ＡＤＣをトリガする前記トリガ信号は前記変調出力信号の前記変調周期を前記複数のチャネルのそれぞれにおけるＡＤＣ取得と整合させる、請求項５に記載のシステム。
7. 前記ＨＰＲ繰返しレートは、良好な信号対雑音比（ＳＮＲ）を確実にするのに十分高い、請求項１に記載のシステム。
8. 前記ＬＯ信号の前記様々なＬＯ周波数と前記各ＡＤＣデータ記録におけるサンプルの数とは、前記ＨＰＲ ＩＦ信号の周波数及び前記対応する第１のＩＦ信号の周波数がそれぞれ前記ＡＤＣデータ記録の離散フーリエ変換ビンに対応し、ダイレクトミキシング生成物とイメージミキシング生成物との間、及びダイレクト高調波ミキシング生成物とインダイレクト高調波ミキシング生成物との間に干渉が生じないように選択される、請求項１に記載のシステム。
9. 前記ＡＤＣデータ記録を整合させるために、前記各ＡＤＣデータ記録内の前記ＨＰＲ信号の前記少なくとも１つのトーンの位相を測定して前記複数のＬＯ信号のうちの連続的なＬＯ信号間の位相関係を求める、請求項３に記載のシステム。
10. 前記複数のミキサは第２のミキサを更に含み、
    前記第２のミキサは、前記ＲＦ刺激信号を前記複数のＬＯ信号と連続してミキシングして、前記ＨＰＲ ＩＦ信号に対応するとともに前記ＡＤＣの第２のチャネルに入力される第２のＩＦ信号を提供するように構成され、前記第２のＩＦ信号はそれぞれ前記ＡＤＣデータ記録を更に形成する、請求項１に記載のシステム。
11. 受信機（１２０）において被測定デバイス（ＤＵＴ）（１４０）からの変調出力信号のフルスペクトルを測定する方法であって、前記受信機は複数のミキサ（１２１、１２２、１２３）と、アナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）（１２４）とを備え、該アナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）（１２４）は前記複数のミキサにそれぞれ対応する複数のチャネル（ＣＨ０、ＣＨ１、ＣＨ２）を有し、該方法は、
    無線周波数（ＲＦ）刺激信号を前記ＤＵＴへ提供するステップ（Ｓ２１１、Ｓ２１３）であって、該ＤＵＴは前記ＲＦ刺激信号に応答して前記変調出力信号を提供し、該変調出力信号は前記ＲＦ刺激信号と同じ変調繰返しレートを有する、提供するステップと、
    トリガ信号を発生させるステップ（Ｓ２１２）であって、該トリガ信号は前記変調繰返しレートの低調波と同期し、ＡＤＣ取得をトリガする、発生させるステップと、
    高調波位相基準（ＨＰＲ）信号を発生させるステップ（Ｓ２１４）であって、該高調波位相基準信号は前記変調出力信号の帯域幅より広いか又は該変調出力信号の該帯域幅に実質的に等しい帯域幅を有し、該変調出力信号の全帯域幅をカバーするのに十分な数の等しく離間されたトーンを有する、発生させるステップと、
    様々な対応するＬＯ周波数を有する複数の局部発振器（ＬＯ）信号を連続的に発生させるステップ（Ｓ２１５）と、
    前記ＨＰＲ信号を前記複数のＬＯ信号とミキシングしてＨＰＲ ＩＦ信号を提供するとともに該ＨＰＲ ＩＦ信号を前記ＡＤＣの基準チャネル（ＣＨ０）に入力するステップ（Ｓ２１６）と、
    前記変調出力信号を前記複数のＬＯ信号とミキシングして第１のＩＦ信号を提供するとともに、前記トリガ信号に従って前記第１のＩＦ信号を前記ＡＤＣの第１のチャネル（ＣＨ１）に入力するステップ（Ｓ２１７）であって、前記トリガ信号は前記第１のチャネルにおいて各ＡＤＣ取得を前記それぞれの第１のＩＦ信号の変調周期と整合させるのに用いられる、ミキシングして提供するとともに入力するステップと、
    前記ＨＰＲ ＩＦ信号及び前記対応する第１のＩＦ信号からそれぞれＡＤＣデータ記録を形成するステップ（Ｓ２１８）であって、前記ＡＤＣデータ記録のそれぞれは前記対応するＨＰＲ ＩＦ信号の少なくとも１つのＨＰＲトーンを有する、形成するステップと、
    ＡＤＣデータ記録内の前記ＨＰＲトーンの測定される位相を用いて、前記様々なＬＯ周波数によって生じる未知の位相シフトを除去するステップ（Ｓ２１９）と、
    を含む、受信機において被測定デバイスからの変調出力信号のフルスペクトルを測定する方法。
12. 前記複数の信号の前記様々なＬＯ周波数の数は、スペクトルスティッチングによって前記変調出力信号の前記フルスペクトルを捕捉するのに十分なＡＤＣデータ記録を提供するように選択される、請求項１１に記載の方法。
13. 前記受信機ＡＤＣの前記第１のチャネルにおいて前記変調出力ＩＦ信号内のトーンの振幅及び位相を測定するステップを更に含む、請求項１１に記載の方法。
14. 前記ＲＦ刺激信号を前記複数のＬＯ信号とミキシングして第２のＩＦ信号を提供するとともに前記第２のＩＦ信号を前記受信機ＡＤＣの第２のチャネルに入力するステップであって、前記第２のＩＦ信号はそれぞれ前記ＡＤＣデータ記録を更に形成する、ミキシングして提供するとともに入力するステップ、
    を更に含む、請求項１１に記載の方法。
15. 前記受信機ＡＤＣの前記第２のチャネルにおいて前記第２のＩＦ信号の複素包絡線を測定するステップを更に含む、請求項１４に記載の方法。
16. 前記ＡＤＣの前記基準チャネルに入力される前記各ＨＰＲ ＩＦ信号は１つのＬＯ周波数及び前記変調出力信号の前記フルスペクトルの１つの部分に対応し、前記ＨＰＲ信号の少なくとも１つのトーンを含む、請求項１１に記載の方法。
17. 無線周波数（ＲＦ）刺激信号を被測定デバイス（ＤＵＴ）（１４０）へ提供するとともにトリガ信号を発生させるように構成される信号発生デバイス（１１０）であって、該トリガ信号は前記ＲＦ刺激信号の変調繰返しレートの低調波と同期し、被測定デバイス（ＤＵＴ）（１４０）は前記ＲＦ刺激信号に応答して変調出力信号を出力する、信号発生デバイスと、
    前記変調出力信号の全帯域幅より狭い中間周波数（ＩＦ）帯域幅を有する受信機（１２０）であって、
    少なくとも基準ミキサ（１２１）及び第１のミキサ（１２２）を備える複数のミキサ（１２１、１２２、１２３）と、
    前記複数のミキサに対応する複数のチャネル（ＣＨ０、ＣＨ１、ＣＨ２）を備えるとともに前記信号発生器からの前記トリガ信号によってトリガされるアナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）（１２４）と、
    様々なＬＯ周波数を有する複数のＬＯ信号を連続的に発生させるように構成される局部発振器（ＬＯ）（１２５）と、
    を備える、受信機と、
    前記変調出力信号の前記全帯域幅より広いか又は該変調出力信号の該全帯域幅に実質的に等しいＨＰＲ帯域幅を有する繰返しのＨＰＲ信号を発生させるように構成される高調波位相基準（ＨＰＲ）発生器（１３０）と、
    を備え、
    前記基準ミキサは、前記ＨＰＲ発生器からの前記ＨＰＲ信号を前記複数のＬＯ信号と連続的にミキシングして、前記ＡＤＣの基準チャネル（ＣＨ０）に入力されるＨＰＲ ＩＦ信号を提供するように構成され、前記第１のミキサは、前記ＤＵＴからの前記変調出力信号を前記複数のＬＯ信号と連続的にミキシングして、前記ＨＰＲ ＩＦ信号に対応するとともに前記ＡＤＣの第１のチャネル（ＣＨ１）に入力される第１のＩＦ信号を提供するように構成され、なお、前記ＨＰＲ ＩＦ信号及び前記対応する第１のＩＦ信号はそれぞれＡＤＣデータ記録を形成し、及び、
    前記ＡＤＣデータ記録は前記ＤＵＴからの前記変調出力信号の前記全帯域幅に対応するフルスペクトルを捕捉する、被測定デバイス（ＤＵＴ）（１４０）によって提供される変調出力信号のフルスペクトルを測定するシステム（１００）。
18. 前記ＡＤＣの前記基準チャネルに入力される各ＨＰＲ ＩＦ信号は１つのＬＯ周波数及び前記変調出力信号の前記フルスペクトルの１つの部分に対応し、前記ＨＰＲ信号の少なくとも１つのトーンを含み、該少なくとも１つのトーンの測定される位相は前記ＬＯ周波数の位相に関する情報を提供する、請求項１７に記載のシステム。
19. スペクトルスティッチングを実行するために、前記提供される位相情報を用いて前記ＬＯ周波数の前記位相を前記変調出力信号の測定値から除去する、請求項１８に記載のシステム。
20. 前記ＨＰＲ信号の繰返しレートは、良好な信号対雑音比（ＳＮＲ）を確実にするのに十分に高い、請求項１７に記載のシステム。

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