JP7728816B2 - 信号発生装置及びキャリブレーション方法 - Google Patents

Description

本開示は、試験信号を発生するための信号発生装置及びそのキャリブレーション方法に関する。

移動体通信装置の試験を行う試験信号を発生するための信号発生装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１の信号発生装置は、信号生成部からの信号のパワーを減衰し、試験用信号を出力している。そして、特許文献１では、検波器のようなレベル検出部が試験用信号の出力パワーを検出し、所望のパワーになるように可変減衰部を調整する手法が開示されている。

特開２０２２－１０９７７２号公報

特許文献１で開示される信号発生装置では、制御部がレベル検出部の特性の傾きを記憶している。そして、制御部は、レベル検出部が検知した試験用信号のパワーを当該特性の傾きに当てはめ、所望のパワーとなるように可変減衰部を調整する。なお、特性の傾きとは次を意味する。レベル検出部は信号パワーを電圧に変換するが、その変換のための信号パワーの単位変動量に対する電圧の変動量を「特性の傾き」としている。

ここで、レベル検出部の特性の傾きは、温度、周波数、経時などで変動する。レベル検出部の特性の傾きが制御部の記憶する特性の傾きからずれている場合、試験用信号のパワー調整でトライアンドエラーの回数が多くなり、短時間での調整が困難という課題があった。

そこで、本発明は、上記課題を解決するために、試験用信号の出力パワーを短時間で所望値に調整できる信号発生装置及びそのキャリブレーション方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る信号発生装置は、試験用信号（アナログ信号）の出力パワーの調整が所定回数内に終了しないときは、記憶部に記憶されている特性の傾きを補正することとした。

具体的には、本発明の請求項１に係る信号発生装置は、
ＤＡＣ補正量に従ってデジタル信号の信号パワーを調整した後、アナログ信号へ変換するＤＡコンバータ（４）と、
前記アナログ信号を検波して検波信号とする検波器（７）と、
前記検波信号の電圧である検波電圧と基準電圧との差分電圧から前記ＤＡＣ補正量を算出するための特性式を記憶する記憶部（９）と、
信号パワーが所定値である前記デジタル信号を前記ＤＡコンバータに入力したときの前記差分電圧が閾値より大きい場合、前記特性式を用いて前記差分電圧から新たな前記ＤＡＣ補正量を算出すること、及び
前記新たなＤＡＣ補正量を規定回数算出しても前記差分電圧が前記閾値より大きい場合、前記新たなＤＡＣ補正量から元の前記ＤＡＣ補正量に戻し、前記差分電圧分の前記ＤＡＣ補正量と前記検波電圧の変動分との関係から前記特性式を修正すること
を行う制御部（８）と、
を備える。

本信号発生装置は、信号発生装置が出力した一定レベルのデジタル信号をＤＡコンバータでアナログ信号へ変換する。このときにＤＡコンバータはＤＡＣ補正値に従ってアナログ信号のパワーを設定する。また、本信号発生装置は、アナログ信号のパワーを検波電圧として出力する検波器を備えており、制御部が、この検波電圧が所定電圧となるように特性式からＤＡＣ補正値を計算し、ＤＡコンバータに設定する。

ここで、制御部は、ＤＡＣ補正値を所定回数補正しても検波電圧が所定電圧に収まらないとき、ＤＡＣ補正値を計算するための特性式が現在の検波器の特性からずれている、と判断し、ＤＡＣ補正値を補正したときの補正量と検波電圧の挙動から当該特性式を修正する。つまり、検波器の特性の傾きと制御部が記憶する特性の傾きとのずれが修復されるので、容易に検波電圧を所定電圧に近づけることができる。

例えば、本発明の請求項２に係る信号発生装置のように前記制御部は、
前記特性式が一次式であるとき、最新の前記検波電圧から直前の前記検波電圧を減算した値を直前の前記差分電圧で除した商を新たな傾きとすることで前記特性式を修正することを特徴とする。

従って、本発明は、試験用信号の出力パワーを短時間で所望値に調整できる信号発生装置を提供することができる。

本発明の請求項３に係る方法は、請求項１に記載の信号発生装置のキャリブレーション方法であって、
信号パワーが所定値である前記デジタル信号を前記ＤＡコンバータに入力したときの前記差分電圧が閾値より大きい場合、前記特性式を用いて前記差分電圧から新たな前記ＤＡＣ補正量を算出すること、及び
前記新たなＤＡＣ補正量を規定回数算出しても前記差分電圧が前記閾値より大きい場合、前記新たなＤＡＣ補正量から元の前記ＤＡＣ補正量に戻し、前記差分電圧分の前記ＤＡＣ補正量と前記検波電圧の変動分との関係から前記特性式を修正すること
を行うことを特徴とする。

前述のように、本信号発生装置は、本キャリブレーション方法により容易に検波電圧を所定電圧に近づけることができる。

例えば、本発明の請求項４に係るキャリブレーション方法のように、前記特性式が一次式であるとき、最新の前記検波電圧から直前の前記検波電圧を減算した値を直前の前記差分電圧で除した商を新たな傾きとすることで前記特性式を修正することを特徴とする。

従って、本発明は、試験用信号の出力パワーを短時間で所望値に調整できるキャリブレーション方法を提供することができる。

なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。

本発明は、試験用信号の出力パワーを短時間で所望値に調整できる信号発生装置及びそのキャリブレーション方法を提供することができる。

本発明に係る信号発生装置の構成を説明する図である。 本発明に係るキャリブレーション方法を説明する図である。 特性式を説明する図である。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本開示は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

図１は、本実施形態の信号発生装置の構成を説明する図である。本信号発生装置は、ＤＡＣ補正量に従ってデジタル信号の信号レベルを調整した後、アナログ信号へ変換するＤＡコンバータ４と、
前記アナログ信号を検波して検波信号とする検波器７と、
前記検波信号の電圧である検波電圧と基準電圧との差分電圧から前記ＤＡＣ補正量を算出するための特性式を記憶する記憶部９と、
信号レベルが所定値である前記デジタル信号をＤＡコンバータ４に入力したときの前記差分電圧が閾値より大きい場合、前記特性式を用いて前記差分電圧から新たな前記ＤＡＣ補正量を算出すること、及び
前記新たなＤＡＣ補正量を規定回数算出しても前記差分電圧が前記閾値より大きい場合、前記新たなＤＡＣ補正量から元の前記ＤＡＣ補正量に戻し、前記差分電圧分の前記ＤＡＣ補正量と前記検波電圧の変動分との関係から前記特性式を修正すること
を行う制御部８と、
を備える。

信号源１は、デジタル信号を発生させる信号発生装置３、及びデジタル信号をアナログ信号に変換させるＤＡコンバータ４を有する。

ＲＦモジュール２は、アナログ信号の周波数を無線周波数までアップコンバートしてアナログＲＦ信号に変換し、移動体通信装置の試験を行う試験信号としてアンテナ１０から出力する。ＲＦモジュール２は、アナログＲＦ信号の振幅（パワー）を調整する可変減衰器５、パワー調整したアナログＲＦ信号を分岐するデバイダ６と、分岐させたアナログＲＦ信号を検波し、アナログＲＦ信号の振幅（パワー）を検波電圧として出力する検波器７を有する。検波器７は特許文献１で開示されているレベル検出部に相当する。なお、ＲＦモジュール２は、それら以外に、図示されない、周波数をアップコンバートする機能の回路、及び可変減衰器５の前段と後段の少なくとも一方に増幅器を有する。

図２は、制御部８がＤＡＣ４に対して行うキャリブレーション方法を説明するフローチャートである。
制御部８は、まず、信号パワーが所定値である前記デジタル信号をＤＡコンバータ４に入力したときの前記差分電圧が閾値より大きい場合、前記特性式を用いて前記差分電圧から新たな前記ＤＡＣ補正量を算出すること（ステップＳ０１～Ｓ０６）を行う。

以下に、各ステップを説明していく。
ステップＳ０１：
制御部８は、信号源１から所定レベルのデジタル信号を出力させる。なお、本キャリブレーション中、当該デジタル信号の所定レベルは一定であり、変化させない。ＤＡコンバータ４は、当該デジタル信号を制御部８から与えられたＤＡＣ補正量に従いアナログ信号へ変換する。なお、ＤＡＣ補正量とは、所定値となるように当該アナログ信号の振幅（パワー）を変動させる量である。当該アナログ信号はＲＦモジュール２に入力される。
ステップＳ０２：
ＲＦモジュール２は、可変減衰器５で当該アナログ信号の振幅を調整する。なお、本キャリブレーション中、可変減衰器５での減衰量は一定であり、変化させない。検波器７はデバイダ６で分波されたアナログ信号の振幅に応じた検波電圧（Ｖ）を出力する。
ステップＳ０３：
制御部８は、記憶部９で記憶している特性式と現在のＤＡＣ補正量とから得られる基準電圧との差分電圧Δを計算する。図３は、記憶部９で記憶している特性式の例である。
ステップＳ０４：
制御部８は、差分電圧Δが閾値内であるか否かを判定する。制御部８は、差分電圧Δが閾値内であればキャリブレーションを終了する（ステップＳ１３）。
ステップＳ０５：
一方、差分電圧Δが閾値に収まっていない場合、制御部８は、ステップＳ０４の閾値判定を規定回数回行ったか否かを判定する。
ステップＳ０６：
ステップＳ０４の閾値判定の回数が規定回数に未達の場合、制御部８は、前述の特性式を用い、差分電圧ΔからＤＡＣ補正量の修正量を算出する。
ステップＳ０７：
制御部８は、算出した修正量δＣで現在のＤＡＣ補正量を修正し、新たなＤＡＣ補正量としてＤＡコンバータ４に適用する。そして、再度ステップＳ０１からＳ０７を繰り返す。

一方、前記新たなＤＡＣ補正量を規定回数算出しても差分電圧Δが前記閾値より大きい場合、前記新たなＤＡＣ補正量から元の前記ＤＡＣ補正量に戻し、前記差分電圧Δ分の前記ＤＡＣ補正量と前記検波電圧の変動分δＣとの関係から前記特性式を修正すること（ステップＳ０８～Ｓ１１）を行う。

以下に、各ステップを説明していく。
ステップＳ０８：
制御部８は、まず、現在のＤＡＣ補正量を初期値に戻す。
ステップＳ０９：
制御部８は、キャリブレーション中に得たＤＡＣ補正量と差分電圧Δから特性式の傾きを計算する。具体例で説明する。
制御部８は、前記特性式が一次式であるとき、最新の前記検波電圧から直前の前記検波電圧を減算した値を直前の差分電圧Δで除した商を新たな傾きとすることで前記特性式を修正する。
前記規定回数が６回とする。つまり、ＤＡＣ補正量を５回更新しても差分電圧Δが閾値内に収まらなかったとする。
各差分電圧Δは次である。
修正無のＤＡＣ補正量での差分電圧Δ（０）＝－０．２６２Ｖ
１回目の修正後のＤＡＣ補正量での差分電圧Δ（１）＝０．１８３Ｖ
２回目の修正後のＤＡＣ補正量での差分電圧Δ（２）＝－０．１１７Ｖ
３回目の修正後のＤＡＣ補正量での差分電圧Δ（３）＝０．０６７Ｖ
４回目の修正後のＤＡＣ補正量での差分電圧Δ（４）＝－０．０６２Ｖ
５回目の修正後のＤＡＣ補正量での差分電圧Δ（５）＝０．０５４Ｖ
制御部８は、４回目の修正後のＤＡＣ補正量での検波電圧Ｖｄ（４）にて差分電圧Δ（４）分のＤＡＣ補正量の修正を行った結果、検波電圧Ｖｄ（５）が得られたというキャリブレーションの過程の結果から特性式の傾きａを求める。
［数１］
ａ＝（Ｖｄ（５）－Ｖｄ（４））／Δ（４） （１）
なお、制御部８は、各修正回ｉの結果から算出した傾きの平均値をａとしてもよい。
ただし、ｎは閾値判定を行った回数である。
制御部８は、新たな傾きａとした特性式を記憶部９に記憶させる。

ステップＳ１０：
制御部８は、傾きを修正した特性式を用い、最新の差分電圧Δ（例えばΔ（５））からＤＡＣ補正量を計算し、ＤＡコンバータ４に適用する。そして、このときの検波電圧を取得する。
ステップＳ１１：
制御部８は、記憶部９で記憶している最新の特性式と現在のＤＡＣ補正量とから得られる基準電圧との差分電圧Δを計算する。
ステップＳ１２：
制御部８は、差分電圧Δが閾値内であるか否かを判定する。制御部８は、差分電圧Δが閾値内であればキャリブレーションを終了する（ステップＳ１３）。一方、差分電圧Δが閾値内になければ、制御部８は、新たな特性式にてステップＳ０１から作業を行う。

［効果］
検波電圧と基準電圧の差分電圧が閾値以内になるまでのＤＡコンバータを調整する回数が減る（キャリブレーション時間を短縮することができる）。

本開示は情報通信産業に適用することができる。

１：信号源
２：ＲＦモジュール
３：信号発生装置
４：ＤＡコンバータ
５：可変減衰器
６：分波器
７：検波器
８：制御部
９：記憶部
１０：アンテナ

Claims (4)

1. ＤＡＣ補正量に従ってデジタル信号の信号パワーを調整した後、アナログ信号へ変換するＤＡコンバータ（４）と、
   前記アナログ信号を検波して検波信号とする検波器（７）と、
   前記検波信号の電圧である検波電圧と基準電圧との差分電圧から前記ＤＡＣ補正量を算出するための特性式を記憶する記憶部（９）と、
   信号パワーが所定値である前記デジタル信号を前記ＤＡコンバータに入力したときの前記差分電圧が閾値より大きい場合、前記特性式を用いて前記差分電圧から新たな前記ＤＡＣ補正量を算出すること、及び
   前記新たなＤＡＣ補正量を規定回数算出しても前記差分電圧が前記閾値より大きい場合、前記新たなＤＡＣ補正量から元の前記ＤＡＣ補正量に戻し、前記ＤＡＣ補正量を変化させたときの前記検波電圧の変動分に基づいて前記特性式を修正すること
   を行う制御部（８）と、
   を備えるアナログ信号発生装置。
2. 前記制御部は、
   前記特性式が一次式であり、
   最新の前記検波電圧から直前の前記検波電圧を減算した値を直前の前記差分電圧で除した商を新たな傾きとすることで前記特性式を修正すること
   を特徴とする請求項１に記載のアナログ信号発生装置。
3. ＤＡＣ補正量に従ってデジタル信号の信号パワーを調整した後、アナログ信号へ変換するＤＡコンバータ（４）と、
   前記アナログ信号を検波して検波信号とする検波器（７）と、
   前記検波信号の電圧である検波電圧と基準電圧との差分電圧から前記ＤＡＣ補正量を算出するための特性式を記憶する記憶部（９）と、
   を備えるアナログ信号発生装置のキャリブレーション方法であって、
   信号パワーが所定値である前記デジタル信号を前記ＤＡコンバータに入力したときの前記差分電圧が閾値より大きい場合、前記特性式を用いて前記差分電圧から新たな前記ＤＡＣ補正量を算出すること、及び
   前記新たなＤＡＣ補正量を規定回数算出しても前記差分電圧が前記閾値より大きい場合、前記新たなＤＡＣ補正量から元の前記ＤＡＣ補正量に戻し、前記ＤＡＣ補正量を変化させたときの前記検波電圧の変動分に基づいて前記特性式を修正すること
   を行うことを特徴とするキャリブレーション方法。
4. 前記特性式が一次式であり、
   最新の前記検波電圧から直前の前記検波電圧を減算した値を直前の前記差分電圧で除した商を新たな傾きとすることで前記特性式を修正すること
   を特徴とする請求項３に記載のキャリブレーション方法。