JP7058626B2 - 信号試験装置とそのセルフテスト方法 - Google Patents

Description

本発明は、所望の周波数帯の変調波の試験を行なう信号試験装置に関する。

携帯電話やデータ通信端末等の移動しながら通信を行なう移動端末を開発した場合、この開発した移動端末が正常に通信を行なえるか否かを試験する必要がある。

このような試験の中には、移動端末が送信する電波を試験する送信試験がある。送信試験を行なう信号試験装置は、あるタイミングで故障が判明した場合に、既に試験済の試験に対する影響が大きいことや、信号試験装置が含まれる測定システムは規模が大きく、それぞれの試験装置や測定器が正常に機能しているかを外部から人が見て判断することは難しいため、常に故障が無いかを判別（セルフテスト）しながら試験を行なっている。

特許文献１には、送信部で生成された信号を、受信部に折り返すことで、装置の故障を診断することが記載されている。

特開２００９－２１８８９１号公報

しかしながら、第５世代移動通信システム（以下、「５Ｇ」ともいう）で使用するミリ波帯の信号は、送信部から受信部への折返し経路を構成するためにスイッチを追加すると、信号の性能悪化、ミリ波帯の部品は高額なためコスト増を招くという課題があった。

そこで、本発明は、信号の性能悪化やコスト増を招くことなく試験装置の受信経路の故障を判別することができる信号試験装置を提供することを目的としている。

本発明の信号試験装置は、所定の周波数帯の無線信号を受信する受信アンテナ部と、前記受信アンテナ部により受信した所定の周波数帯の信号の中間周波数帯の信号への周波数変換や信号のレベル調整をする受信部と、前記受信部からの出力信号の測定を行なう測定部と、送信部からの出力信号を無線信号として送信する送信アンテナ部と、を備えた信号試験装置であって、前記受信部は、複数の機能素子から構成される受信経路を少なくとも一つ有し、前記受信部の構成から計算した前記受信部の設計時の理論上のノイズレベルを正常値として記憶し、前記受信アンテナ部に信号無入力な状態において前記受信部の出力信号のノイズレベルを前記測定部に測定させ、当該ノイズレベルが、前記記憶した正常値よりも低下している場合、前記受信部に故障が発生していると判定する制御部を備えるものである。

この構成により、受信部の構成から計算された受信部の設計時の理論上のノイズレベルが正常値として記憶され、受信アンテナ部に信号無入力な状態において受信部の出力信号のノイズレベルが測定部で測定され、当該ノイズレベルが、記憶された正常値よりも低下している場合、受信部に故障が発生していると判定される。このため、信号の性能悪化やコスト増を招くことなく試験装置の受信経路の故障を判別することができる。

また、本発明のセルフテスト方法は、所定の周波数帯の無線信号を受信する受信アンテナ部と、前記受信アンテナ部により受信した所定の周波数帯の信号の中間周波数帯の信号への周波数変換や信号のレベル調整をする、複数の機能素子から構成される受信経路を少なくとも一つ有する受信部と、前記受信部からの出力信号の測定を行なう測定部と、送信部からの出力信号を無線信号として送信する送信アンテナ部と、を備えた信号試験装置のセルフテスト方法であって、前記受信部の構成から計算した前記受信部の設計時の理論上のノイズレベルを正常値として記憶するステップと、セルフテストが要求されたとき、前記受信アンテナ部に信号無入力な状態において前記受信部の出力信号のノイズレベルを前記測定部で測定するステップと、当該ノイズレベルが、前記記憶した正常値よりも低下している場合、前記受信部に故障が発生していると判定するステップと、を備えるものである。

この構成により、受信部の構成から計算された受信部の設計時の理論上のノイズレベルが正常値として記憶され、受信アンテナ部に信号無入力な状態において受信部の出力信号のノイズレベルが測定部で測定され、当該ノイズレベルが、記憶された正常値よりも低下している場合、受信部に故障が発生していると判定される。このため、信号の性能悪化やコスト増を招くことなく試験装置の受信経路の故障を判別することができる。

本発明は、信号の性能悪化やコスト増を招くことなく試験装置の受信経路の故障を判別することができる信号試験装置を提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る信号試験装置のブロック図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る信号試験装置の受信経路の回路構成の例を示す図である。 図３は、本発明の一実施形態に係る信号試験装置の受信経路の故障例を示す図であり、図３（ａ）は、減衰器が故障した場合の例を示す図であり、図３（ｂ）は、ミキサが故障した場合の例を示す図である。 図４は、本発明の一実施形態に係る信号試験装置のセルフテスト処理の手順を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る信号試験装置について詳細に説明する。

図１において、本発明の一実施形態に係る信号試験装置１は、受信アンテナ部２と、受信部３と、測定部４と、操作部５と、制御部６と、信号生成部７と、送信部８と、送信アンテナ部９とを含んで構成される。

受信アンテナ部２は、所定の周波数帯の無線信号を受信する。
受信部３は、受信アンテナ部２により受信した所定の周波数帯の信号の中間周波数帯の信号への周波数変換や信号のレベル調整を行なう。

測定部４は、受信部３からの出力信号のノイズレベルや周波数特性などの測定を行なう。

操作部５は、キーボード、マウス、タッチパネル等の入力機器で構成され、操作入力された測定信号の設定情報などを制御部６に出力する。

制御部６は、例えば、コンピュータ装置によって構成される。このコンピュータ装置は、それぞれ図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ハードディスク装置などの不揮発性の記憶媒体と、各種入出力ポートとを有する。

このコンピュータ装置のＲＯＭ及びハードディスク装置には、コンピュータ装置を制御部６として機能させるためのプログラムが格納されている。すなわち、ＣＰＵがＲＡＭを作業領域としてＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより、当該コンピュータ装置は、制御部６として機能する。

信号生成部７は、移動端末へ送信する信号を生成する。
送信部８は、信号生成部７より受信した信号のレベル調整や所定の周波数帯への周波数変換を行う。
送信アンテナ部９は、送信部８より受信した信号を無線信号として送信する。

制御部６は、操作部５に入力された測定信号の設定情報に基づいて受信部３に信号の周波数変換やレベル調整をさせ、測定部４を制御して測定信号の設定情報に適合した信号の測定を行なわせたり、操作部５に入力された送信信号の設定情報に基づいて信号生成部７による信号の生成や、送信部８に信号の周波数変換やレベル調整をさせる。

制御部６は、測定部４において測定された測定データをハードディスク装置などの記憶媒体に記憶する。制御部６は、操作部５に入力された測定データの出力要求に応じて、測定データを図示しない表示装置に表示させる。

受信部３は、機能素子としての半導体部品により構成される。受信部３は、例えば、スイッチ、アンプ、ミキサ、局部発振器、減衰器などの半導体部品により構成される。受信部３は、例えば、図２に示すような半導体部品を含む受信経路が少なくとも一つ形成されている。受信経路は、受信アンテナ部２から入力された信号を測定部４に出力する経路である。

図２おいて、この受信経路は、信号を増幅するアンプ３１と、信号を適切な信号レベルに減衰させる減衰器３２と、信号を増幅するアンプ３３と、信号を所定の周波数帯域に周波数変換するミキサ３４と、信号を増幅するアンプ３５とを含んで構成される。図２において、信号は、図の左から右に流れる。

このような受信部３において、信号試験装置１の電源が投入され、受信アンテナ部２への信号無入力状態においても、受信部３からはノイズが出力される。

図２において、全ての半導体部品が正常に動作している場合、例えば、アンプ３１に入力される信号のノイズレベルが-174[dBm/Hz]であった場合、アンプ３５から出力される信号のノイズレベルは-129.7[dBm/Hz]となる。

このような経路の、いずれかの半導体部品で故障が発生した場合、アンプ３５から出力される信号のノイズレベルが低下する。

例えば、アンプが故障した場合、ゲインが出ないためノイズレベルが低下する。ミキサが故障した場合、変換損が悪化するためノイズレベルが低下する。局部発振器が故障した場合、ミキサに必要な周波数信号のレベルが足らなくなり、変換損が悪化するためノイズレベルが低下する。スイッチが故障した場合、信号が通らないためノイズレベルが低下する。

例えば、図３（ａ）に示すように、減衰器３２に故障が発生した場合、アンプ３３に入力される信号のノイズレベルが-174[dBm/Hz]になり、アンプ３５から出力される信号のノイズレベルは-141.7[dBm/Hz]となり、正常時のレベルより低下する。

また、図３（ｂ）に示すように、ミキサ３４に故障が発生した場合、アンプ３５に入力される信号のノイズレベルが-174[dBm/Hz]になり、アンプ３５から出力される信号のノイズレベルは-154[dBm/Hz]となり、正常時のレベルより低下する。

このことを利用し、制御部６は、全ての半導体部品が正常に動作している場合の、受信アンテナ部２への信号無入力状態における受信部３の出力信号のノイズレベルを正常値として予め記憶しておき、操作部５の操作によりセルフテストが選択されると、この正常値と、受信アンテナ部２への信号無入力状態における現在の受信部３の出力信号のノイズレベルと、を比較し、現在の受信部３の出力信号のノイズレベルが低下していれば、受信部３の受信経路のいずれかの半導体部品で故障が発生していると判定する。制御部６は、受信部３の受信経路のいずれかの半導体部品で故障が発生していると判定した場合、セルフテストの結果として、異常を出力する。

正常値は、例えば、操作部５の操作によりノイズレベルの記憶が選択された場合、現在の受信部３の出力信号のノイズレベルを測定し、記憶するようにする。

あるいは、操作部５の操作により入力されたノイズレベルの値を正常値として記憶したり、受信部３の構成から計算した設計時の理論上のノイズレベルを記憶するようにすることもできる。

受信部３の出力信号のノイズレベルを測定し、記憶する場合、受信部３の構成から正常値を計算せず正常値を設定して受信経路の故障を判別することができる。

また、故障した半導体部品に対応して受信部３の出力信号のノイズレベルが異なる場合、受信部３の出力信号のノイズレベルにより故障した半導体部品を特定することができる。故障した半導体部品に応じて受信部３の出力信号のノイズレベルが異ならなくても、受信部３の出力信号のノイズレベルにより故障した半導体部品を推定できる場合もある。

また、受信経路が複数に分岐していて、それぞれの分岐に信号の経路を切り替えることが可能な場合、切り替え可能な経路それぞれについて正常時の受信部３の出力信号のノイズレベルを記憶し、それぞれの経路について測定値と比較することで、故障が共通の経路で発生しているのか、分岐のいずれかで発生しているのかを推定することができる。

以上のように構成された本実施形態に係る信号試験装置によるセルフテスト処理について、図４を参照して説明する。なお、以下に説明するセルフテスト処理は、操作部５の操作によりセルフテストが選択されると開始される。なお、セルフテスト実施時には受信アンテナ部２へは信号無入力状態とされる。

ステップＳ０において、制御部６に正常時のノイズレベル（正常値）が、例えば、操作部５の操作により現在の受信部３の出力信号のノイズレベルを測定し記憶したり、操作部５の操作により入力されたノイズレベルの値を記憶したり、受信部３の構成から計算した設計時の理論上のノイズレベルを記憶することにより記憶される。

なお、ステップＳ０は事前に行なっておき、セルフテスト実施時に毎回行なうのではなく、制御部６に記憶されている正常値を使用することでステップＳ０を行なわずステップＳ１を行なうことができる。

ステップＳ１において、制御部６は、測定部４により、受信部３の出力信号のノイズレベルを測定させる。

ステップＳ２において、制御部６は、測定したノイズレベルが正常時のノイズレベルより低下しているか否かを判定する。測定したノイズレベルが正常時のノイズレベルより低下していないと判定した場合、制御部６は、セルフテストの結果として、正常を出力する。

測定したノイズレベルが正常時のノイズレベルより低下していると判定した場合、制御部６は、セルフテストの結果として、異常を出力する。

このように、上述の実施形態では、正常な状態での信号無入力条件のノイズレベルを正常値として記憶しておき、セルフテスト時に信号無入力条件のノイズレベルを測定し、記憶している正常値より低下している場合は、受信部３に故障が発生していると判定する。

これにより、送信部８から受信部３への折返し経路を構成するためのスイッチ等を追加することなく受信経路の故障を判別することができ、信号の性能悪化やコスト増を招くことなく試験装置の受信経路の故障を判別することができる。

本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１ 信号試験装置
２ 受信アンテナ部
３ 受信部
４ 測定部
６ 制御部
７ 信号生成部
８ 送信部
９ 送信アンテナ部

Claims (2)

1. 所定の周波数帯の無線信号を受信する受信アンテナ部（２）と、前記受信アンテナ部により受信した所定の周波数帯の信号の中間周波数帯の信号への周波数変換や信号のレベル調整をする受信部（３）と、前記受信部からの出力信号の測定を行なう測定部（４）と、送信部（８）からの出力信号を無線信号として送信する送信アンテナ部（９）と、を備えた信号試験装置（１）であって、
   前記受信部は、複数の機能素子から構成される受信経路を少なくとも一つ有し、
   前記受信部の構成から計算した前記受信部の設計時の理論上のノイズレベルを正常値として記憶し、
   前記受信アンテナ部に信号無入力な状態において前記受信部の出力信号のノイズレベルを前記測定部に測定させ、当該ノイズレベルが、前記記憶した正常値よりも低下している場合、前記受信部に故障が発生していると判定する制御部（６）を備える信号試験装置。
2. 所定の周波数帯の無線信号を受信する受信アンテナ部（２）と、前記受信アンテナ部により受信した所定の周波数帯の信号の中間周波数帯の信号への周波数変換や信号のレベル調整をする、複数の機能素子から構成される受信経路を少なくとも一つ有する受信部（３）と、前記受信部からの出力信号の測定を行なう測定部（４）と、送信部（８）からの出力信号を無線信号として送信する送信アンテナ部（９）と、を備えた信号試験装置（１）のセルフテスト方法であって、
   前記受信部の構成から計算した前記受信部の設計時の理論上のノイズレベルを正常値として記憶するステップと、
   セルフテストが要求されたとき、前記受信アンテナ部に信号無入力な状態において前記受信部の出力信号のノイズレベルを前記測定部で測定するステップと、
   当該ノイズレベルが、前記記憶した正常値よりも低下している場合、前記受信部に故
   障が発生していると判定するステップと、を備えるセルフテスト方法。

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