JP7165574B2 - 信号発生装置とその温度変化に対する補正方法 - Google Patents

Description

本発明は、所望の周波数帯の変調波を生成する信号発生装置に関する。

所望の周波数帯の変調波を生成する信号発生装置として、例えば、任意信号発生器で生成された中間周波数信号をミキサなどで周波数変換し、所望の周波数帯の変調波を生成する信号発生装置が知られている。

このような信号発生装置は、例えば、移動体通信端末の試験を行なう移動端末試験装置などに組み込まれ、試験用の信号を生成して、出力するようになっている。

このような信号発生装置に使われる半導体部品の多くは、温度により特性が変化する。このため、出力レベルなどを調整して使用を開始しても、時間の経過などにより温度が変化すると、半導体部品の特性が変化し、出力レベルなどが変わってしまい、温度の変化に対する補正が必要となる。

特許文献１には、試験信号発生器と電波暗室の内部に配置した送信アンテナ及びＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）通信装置をケーブルで接続し、ＭＩＭＯ通信装置を電波暗室の中に配置して試験を行なうことが開示されている。

特許文献１に開示されている測定システムの構成では、試験信号発生器に接続されたケーブルを電波暗室の中へ引き込み、引き込んだケーブルを電波暗室の内部に配置した送信アンテナと接続することにより、試験信号発生器の信号が送信アンテナを介して電波暗室内のＭＩＭＯ通信装置に出力されるようになっている。

この測定システムと似た構成として、試験信号発生器と電波暗室の内部に配置された送信アンテナとをケーブルで直接接続するのではなく、電波暗室の外側すぐ近くに試験信号発生器の一部機能を持たせたモジュール（外部モジュール）を配置し、電波暗室の内部に配置された送信アンテナと、この外部モジュールとを接続し、電波暗室とは離れた場所にある試験信号発生器の他の機能を備えた装置（装置本体）と外部モジュールとをケーブルで接続する構成とすることがある。

国際公開第２０１２／１０８１２４号

しかしながら、このように装置本体と外部モジュールに分割した構成とした場合、試験条件などにより、電波暗室と外部モジュール、装置本体のそれぞれの温度が異なるような場合、それぞれの温度の変化が分からないと、温度の変化に対する補正が正確に行なえない。特に、外部モジュールは、大気などの影響によりデバイスの温度が変わり易い。

そこで、本発明は、本体部と外部モジュールが異なる温度環境に設置される場合でも、温度の変化に対する補正を精度良く行なうことができる信号発生装置を提供することを目的としている。

本発明の信号発生装置は、任意の信号を発生する本体部と、交換可能な接続手段により前記本体部と接続され、前記接続手段を介して入力される前記本体部において発生された信号を周波数変換して出力する外部モジュールと、を備える信号発生装置であって、前記外部モジュールは、第１の温度センサを備え、前記本体部は、第２の温度センサと、前記第１の温度センサにより検出された温度と前記外部モジュールの基準温度との第１の差分及び前記第２の温度センサにより検出された温度と前記本体部の基準温度との第２の差分を算出し、前記第１の差分及び前記第２の差分が所定値以下の場合は補正を行なわず、前記第１の差分及び前記第２の差分が所定値より大きい場合は、前記第１の差分と前記第２の差分と温度勾配特性から温度変化分のレベル差を補正値として算出し、当該補正値により補正した信号を当該本体部から発生することで、前記外部モジュールの出力信号を補正する制御部と、を備えるものである。

この構成により、外部モジュールの温度が検出され、本体部の温度が検出され、外部モジュールの温度と外部モジュールの基準温度との第１の差分及び本体部の温度と本体部の基準温度との第２の差分が算出され、第１の差分及び第２の差分が所定値より大きい場合は、第１の差分と第２の差分と温度勾配特性から温度変化分のレベル差が補正値として算出され、その補正値により外部モジュールの出力信号が補正される。このため、本体部と外部モジュールが異なる温度環境に設置される場合でも、温度の変化に対する補正を精度良く行なうことができる。
また、第１の差分及び第２の差分が所定値以下の場合は補正が行なわれない。このため、不要な補正を行なわないようにして、処理負荷を抑えることができる。

また、本発明の信号発生装置において、前記本体部は、任意の信号を発生する任意信号発生器を備え、前記制御部は、前記任意信号発生器により、前記外部モジュールの出力信号のレベルを補正するものである。

この構成により、検出された温度に基づいて、任意信号発生器により外部モジュールの出力信号のレベルが補正される。このため、温度の変化に対応して出力信号のレベルを精度良く補正することができる。

また、本発明の温度変化に対する補正方法は、任意の信号を発生する本体部と、交換可能な接続手段により前記本体部と接続され、前記接続手段を介して入力される前記本体部において発生された信号を周波数変換して出力する外部モジュールと、を備え、前記外部モジュールは、第１の温度センサを備え、前記本体部は、第２の温度センサを備える信号発生装置の温度変化に対する補正方法であって、前記第１の温度センサにより前記外部モジュールの温度を検出するステップと、前記第２の温度センサにより前記本体部の温度を検出するステップと、前記第１の温度センサにより検出された温度と前記外部モジュールの基準温度との第１の差分及び前記第２の温度センサにより検出された温度と前記本体部の基準温度との第２の差分を算出するステップと、前記第１の差分及び前記第２の差分が所定値以下の場合は補正を行なわないステップと、前記第１の差分及び前記第２の差分が所定値より大きい場合は、前記第１の差分と前記第２の差分と温度勾配特性から温度変化分のレベル差を補正値として算出し、当該補正値により補正した信号を当該本体部から発生することで前記外部モジュールの出力信号を補正するステップと、を備えるものである。

この構成により、外部モジュールの温度が検出され、本体部の温度が検出され、外部モジュールの温度と外部モジュールの基準温度との第１の差分及び本体部の温度と本体部の基準温度との第２の差分が算出され、第１の差分及び第２の差分が所定値より大きい場合は、第１の差分と第２の差分と温度勾配特性から温度変化分のレベル差が補正値として算出され、その補正値により外部モジュールの出力信号が補正される。このため、本体部と外部モジュールが異なる温度環境に設置される場合でも、温度の変化に対する補正を精度良く行なうことができる。
また、第１の差分及び第２の差分が所定値以下の場合は補正が行なわれない。このため、不要な補正を行なわないようにして、処理負荷を抑えることができる。

本発明は、本体部と外部モジュールが異なる温度環境に設置される場合でも、温度の変化に対する補正を精度良く行なうことができる信号発生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発生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発生装置の温度変化に対する補正処理の手順を説明する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発生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発生装置１は、中間周波数帯の信号を生成する本体部２と、本体部２によって生成された中間周波数帯の信号を所定の周波数帯の信号に周波数変換する外部モジュール３とを備えている。本体部２と外部モジュール３は、信号用ケーブル４及び制御用ケーブル５で接続されている。信号用ケーブル４は、本体部２によって生成された中間周波数帯の信号を伝送する。制御用ケーブル５は、本体部２の制御部２４が外部モジュール３の各部を制御するための信号や、外部モジュール３の各部が情報を本体部２の制御部２４に通知する信号などを伝送する。

信号用ケーブル４及び制御用ケーブル５は、例えば、本体部２と外部モジュール３の設置位置などに応じて交換可能になっている。

本体部２は、任意信号発生器（ＡＷＧ：Arbitrary Waveform Generator）２１と、操作部２２と、第２の温度センサ２３と、制御部２４とを含んで構成される。

任意信号発生器２１は、任意のパターンの信号を発生する。任意信号発生器２１は、ＤＡＣ（Digital to Analog Converter）やＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）などにより構成される。

操作部２２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、操作入力された生成信号の設定情報などを制御部２４に出力する。

第２の温度センサ２３は、本体部２の温度を検出する。第２の温度センサ２３は、検出した温度を制御部２４に出力する。

制御部２４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２４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２４として機能する。

制御部２４は、操作部２２に入力された生成信号の設定情報に基づいて任意信号発生器２１に信号を生成させ、後述する外部モジュール３の各部を制御して生成信号の設定情報に適合した信号を出力させる。

外部モジュール３は、本体部２から入力された信号のレベルを調整する可変減衰器３１と、可変減衰器３１によってレベル調整された信号を所定の周波数帯域に周波数変換するミキサ３２と、ミキサ３２による周波数変換の局部発振信号を生成する局部発振器３３と、ミキサ３２によってミキシングされた信号を増幅するアンプ３４と、アンプ３４によって増幅された信号のレベルを調整する可変減衰器３５と、可変減衰器３５によってレベル調整された信号を無線信号として出力するアンテナ３６と、外部モジュール３の温度を検出する第１の温度センサ３７と、を含んで構成される。

可変減衰器３１及び可変減衰器３５の調整量や、局部発振器３３の生成する局部発振信号の周波数、アンプ３４による増幅量などは、本体部２の制御部２４からの制御用ケーブル５を介した信号によって制御される。第１の温度センサ３７によって検出された情報は制御用ケーブル５を介して本体部２の制御部２４に送信される。

このような構成の信号発生装置１に使われる半導体部品の多くは、温度により特性が変化する。このため、出力レベルなどを調整して使用を開始しても、時間の経過などにより温度が変化すると、半導体部品の特性が変化し、出力レベルなどが変わってしまい、温度の変化に対する補正が必要となる。

また、本実施形態の信号発生装置１の場合、本体部２と外部モジュール３に分離しているため、本体部２と外部モジュール３が異なる温度環境に設置される場合、外部モジュール３における温度の変化が分からないと、温度の変化に対する補正が正確に行えない。

このような課題を解決するため、本実施形態においては、外部モジュール３に温度センサ（第１の温度センサ）を配置し、本体部２と外部モジュール３が異なる温度環境に設置される場合でも、外部モジュール３における温度の変化を検知して温度の変化に対する補正を精度良くできるようにした。

制御部２４は、出力レベルなどを調整したときの外部モジュール３及び本体部２の温度を、第１の温度センサ３７及び第２の温度センサ２３により検出し、それぞれの基準温度として記憶する。

制御部２４は、予め設定された時間間隔で第１の温度センサ３７及び第２の温度センサ２３により外部モジュール３及び本体部２の温度を検出し、基準温度との差分に基づいて補正値を算出し、補正値により温度の変化に対する補正を行なう。

制御部２４は、例えば、外部モジュール３及び本体部２それぞれの基準温度との差分と温度勾配特性ｋ[dB/℃]から温度変化分のレベル差を補正値として算出し、外部モジュール３及び本体部２の補正値を加算した補正値により任意信号発生器２１の出力レベルを補正する。

なお、温度勾配特性ｋ[dB/℃]は、外部モジュール３と本体部２で別々の値としてもよい。また、基準温度との差分が所定値以下の場合は、補正を行なわないようにしてもよい。

以上のように構成された本実施形態に係る信号発生装置１による温度変化に対する補正処理について、図２を参照して説明する。なお、以下に説明する温度変化に対する補正処理は、出力レベルなどの調整が完了すると開始され、予め設定された時間間隔で実行される。

ステップＳ１において、制御部２４は、第１の温度センサ３７により外部モジュール３の温度を検出する。

ステップＳ２において、制御部２４は、外部モジュール３の温度と外部モジュール３の基準温度との差が所定値以下か否かを判定する。外部モジュール３の温度と外部モジュール３の基準温度との差が所定値以下であると判定した場合、制御部２４は、ステップＳ４に処理を進める。

ステップＳ２において外部モジュール３の温度と外部モジュール３の基準温度との差が所定値以下でないと判定した場合、ステップＳ３において、制御部２４は、外部モジュール３の温度と外部モジュール３の基準温度との差により、外部モジュール３での温度変化分の補正値を算出する。

ステップＳ４において、制御部２４は、第２の温度センサ２３により本体部２の温度を検出する。

ステップＳ５において、制御部２４は、本体部２の温度と本体部２の基準温度との差が所定値以下か否かを判定する。本体部２の温度と本体部２の基準温度との差が所定値以下であると判定した場合、制御部２４は、ステップＳ７に処理を進める。

ステップＳ５において本体部２の温度と本体部２の基準温度との差が所定値以下でないと判定した場合、ステップＳ６において、制御部２４は、本体部２の温度と本体部２の基準温度との差により、本体部２での温度変化分の補正値を算出する。

ステップＳ７において、制御部２４は、外部モジュール３での温度変化分の補正値と、本体部２での温度変化分の補正値と、を加算した補正値により任意信号発生器２１の出力レベルを補正する。

なお、本実施形態においては、本体部２の任意信号発生器２１によりレベルの補正を行なったが、これに限定されるものではなく、外部モジュール３においてレベルの補正を行なうようにしてもよい。

また、本実施形態においては、レベルの補正の場合を示したが、他の信号条件の補正についても同様に処理可能である。

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 信号発生装置
２ 本体部
３ 外部モジュール
４ 信号用ケーブル（接続手段）
２１ 任意信号発生器
２３ 第２の温度センサ
２４ 制御部
３７ 第１の温度センサ

Claims (3)

1. 任意の信号を発生する本体部（２）と、
   交換可能な接続手段（４）により前記本体部と接続され、前記接続手段を介して入力される前記本体部において発生された信号を周波数変換して出力する外部モジュール（３）と、を備える信号発生装置であって、
   前記外部モジュールは、第１の温度センサ（３７）を備え、
   前記本体部は、第２の温度センサ（２３）と、前記第１の温度センサにより検出された温度と前記外部モジュールの基準温度との第１の差分及び前記第２の温度センサにより検出された温度と前記本体部の基準温度との第２の差分を算出し、前記第１の差分及び前記第２の差分が所定値以下の場合は補正を行なわず、前記第１の差分及び前記第２の差分が所定値より大きい場合は、前記第１の差分と前記第２の差分と温度勾配特性から温度変化分のレベル差を補正値として算出し、当該補正値により補正した信号を当該本体部から発生することで、前記外部モジュールの出力信号を補正する制御部（２４）と、を備える信号発生装置。
2. 前記本体部は、任意の信号を発生する任意信号発生器（２１）を備え、
   前記制御部は、前記任意信号発生器により、前記外部モジュールの出力信号のレベルを補正する請求項１に記載の信号発生装置。
3. 任意の信号を発生する本体部（２）と、交換可能な接続手段（４）により前記本体部と接続され、前記接続手段を介して入力される前記本体部において発生された信号を周波数変換して出力する外部モジュール（３）と、を備え、前記外部モジュールは、第１の温度センサ（３７）を備え、前記本体部は、第２の温度センサ（２３）を備える信号発生装置の温度変化に対する補正方法であって、
   前記第１の温度センサにより前記外部モジュールの温度を検出するステップと、
   前記第２の温度センサにより前記本体部の温度を検出するステップと、
   前記第１の温度センサにより検出された温度と前記外部モジュールの基準温度との第１の差分及び前記第２の温度センサにより検出された温度と前記本体部の基準温度との第２の差分を算出するステップと、
   前記第１の差分及び前記第２の差分が所定値以下の場合は補正を行なわないステップと、
   前記第１の差分及び前記第２の差分が所定値より大きい場合は、前記第１の差分と前記第２の差分と温度勾配特性から温度変化分のレベル差を補正値として算出し、当該補正値により補正した信号を当該本体部から発生することで前記外部モジュールの出力信号を補正するステップと、を備える温度変化に対する補正方法。

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