WO2024070565A1

WO2024070565A1 - 直交変調装置、スプリアス測定方法及び直交変調の補正方法

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Publication number: WO2024070565A1
Application number: PCT/JP2023/032672
Authority: WO
Inventors: 真一森榮; 英久塩見
Original assignee: 国立大学法人大阪大学
Priority date: 2022-09-30
Filing date: 2023-09-07
Publication date: 2024-04-04

Abstract

回路構成の性能に制限されずに変調波のスプリアスを良好な精度で測定できる直交変調装置、スプリアス測定方法及び直交変調の補正方法を提供する。直交変調装置１２は、変調部１７、測定部１８を有し、変調部１７は、直交変調されたＴＸ１信号を出力する第１直交変調部２１、直交変調されたＴＸ２信号を出力する第２直交変調部２２を有する。ＴＸ１信号、ＴＸ２信号は、互いに同じ周波数の所望波を含む。ＴＸ１信号及びＴＸ２信号のイメージ成分、ローカルリークを測定部１８で測定する際に、ＴＸ１信号の所望波とＴＸ２信号の所望波が互いに同じ振幅で逆位相となるように調整され、ＴＸ１信号とＴＸ２信号との合成波からイメージ成分、ローカルリークを測定する。

Description

直交変調装置、スプリアス測定方法及び直交変調の補正方法

　本発明は、直交変調装置、スプリアス測定方法及び直交変調の補正方法に関する。

　Ｉ（同相）信号とＱ（直交位相）信号を用いて搬送波を直交変調する直交変調器（ＩＱ変調器）が知られている。直交変調では、同一の周波数で位相が９０°異なる２つの搬送波の一方をＩ信号で変調し他方をＱ（直交位相）信号で変調したものを加算した１つの変調波として出力する。

　直交変調器では、スプリアス（不要波）としてイメージ成分とローカルリークが変調波に含まれることが知られており、これらは直交変調器における位相誤差、振幅誤差により発生する。直交変調器において、それらの発生を避けることは困難であるため、信号強度を小さくするように補正している。例えば、特許文献１には、イメージ成分を補正する構成が記載されている。

特開２０１６－２０８０９１号公報

　ところで、直交変調した変調波に含まれるイメージ成分とローカルリークとを補正する場合には、ダウンコンバータやＡＤ変換器などで構成される測定部において変調波をサンプリングして、イメージ成分とローカルリークとをそれぞれ定量する必要がある。一方で、変調波には、イメージ成分とローカルリーク以外に、それらに比べてかなり信号強度の強い所望波が含まれている。このため、検出部において、所定の精度をもって良好にイメージ成分とローカルリークとをそれぞれ定量する場合に、例えば信号強度の大きな所望波までをカバーするように、信号電力について広いダイナミックレンジのダウンコンバータ、信号強度に対する高解像度のＡＤ変換器等のように性能が高い回路構成が必要になるといった問題があった。

　本発明は、回路構成の性能に制限されずに変調波のスプリアスを良好な精度で測定できる直交変調装置、スプリアス測定方法及び直交変調の補正方法を提供することを目的とする。

　本発明の直交変調装置は、第１のＩ信号及び第１のＱ信号を用いて第１搬送波を直交変調した第１変調波を出力する第１直交変調部と、第２のＩ信号及び第２のＱ信号を用いて、前記第１搬送波と周波数が異なる第２搬送波を直交変調し、所望波の周波数が前記第１変調波の所望波の周波数と一致するとともにイメージ成分の周波数が前記第１変調波のイメージ成分の周波数と異なる第２変調波を出力する第２直交変調部とを有する変調部と、
　スプリアスを測定する際に、前記第１変調波と前記第２変調波とが入力され前記第１変調波と前記第２変調波とを合成した合成波の周波数を下げるダウンコンバータ、前記ダウンコンバータから出力される信号をデジタル変換するＡＤ変換器及び前記ＡＤ変換器の出力に基づいて少なくとも前記第１変調波のスプリアスを測定する信号処理部とを含む測定部とを備え、前記第１直交変調部と前記第２直交変調部とは、前記測定部が少なくとも前記第１変調波のスプリアスを測定する際に、各所望波の振幅が等しくかつ所望波間で逆位相となる前記第１変調波と前記第２変調波とをそれぞれ出力し、前記合成波における前記第１変調波と前記第２変調波の所望波を抑圧するものである。

　本発明のスプリアス測定方法は、第１のＩ信号及び第１のＱ信号を用いて第１搬送波を直交変調した第１変調波と、第２のＩ信号及び第２のＱ信号を用いて前記第１搬送波と異なる周波数の第２搬送波を直交変調し、所望波の周波数が前記第１変調波の所望波の周波数と一致するとともにイメージ成分の周波数が前記第１変調波のイメージ成分の周波数と異なり、前記第１変調波との間で所望波同士の振幅が等しく逆位相となる第２変調波とを出力する変調波発生工程と、前記第１変調波と前記第２変調波とを合成した合成波に基づいて、前記第１変調波または前記第２変調波の少なくともいずれか一方のスプリアスを測定する測定工程とを有するものである。

　本発明の直交変調の補正方法は、上記スプリアス測定方法によって測定される前記合成波における前記第１変調波のスプリアスとしてのイメージ成分及びローカルリークの振幅及び位相角を含む測定結果に基づいて、前記第１変調波のイメージ成分及びローカルリークの信号強度を小さくするように、前記第１のＩ信号及び前記第１のＱ信号を補正する第１補正値を求める補正値算出工程と、前記第１補正値に基づいて、外部に前記第１変調波を出力する際の前記第１のＩ信号及び前記第１のＱ信号を補正する補正工程とを有するものである。

　本発明によれば、直交変調された第１変調波のスプリアスを測定する際に、第１変調波の所望波と同じ周波数であって逆位相となる第２変調波を第１変調波と合成し、所望波同士が互いに打ち消しあった合成波を生成し、その合成波に対して測定を行うので、測定の回路構成の性能に制限されずに変調波のスプリアスを良好な精度で測定できる。

実施形態に係る直交変調装置を備える量子コンピュータの構成を示すブロック図である。直交変調器の構成を示すブロック図である。量子コンピュータの動作モードの遷移を示す説明図である。所望波が抑圧された合成波の周波数スペクトルを模式的に示す説明図である。

　図１において、量子コンピュータ１０は、量子コンピュータ本体部（以下、単に本体部と称する）１１、送信部としての直交変調装置１２、受信部１３、直交変調装置１２を含む量子コンピュータ１０の各部を制御する制御部１４を備えている。量子コンピュータ１０は、直交変調装置１２と受信部１３とからなる送受信機を介して、制御部１４からの演算指示等の制御信号を本体部１１に与え、また受信部１３を介して、本体部１１の演算結果等を制御部１４が取得する。直交変調装置１２は、変調部１７、測定部１８及びセレクタ１９を有している。

　変調部１７は、第１直交変調部２１、第２直交変調部２２、補正部２３、校正信号発生部２４から構成される。第１直交変調部２１は、第１のＩ信号としてのＩ_１信号、第１のＱ信号としてのＱ_１信号で第１搬送波を直交変調した第１変調波としてのＴＸ１信号を出力する。第２直交変調部２２は、第２のＩ信号としてのＩ_２信号、第２のＱ信号としてのＱ_２信号で第２搬送波を直交変調した第２変調波としてのＴＸ２信号を出力する。

　直交変調装置１２は、動作モードとして、通常モードと調整モードとを有している。通常モードは、制御部１４からの演算指示を本体部１１に与え、本体部１１が演算結果を読み出すモードである。この通常モードでは、制御部１４がＩ_１信号、Ｑ_１信号、Ｉ_２信号、Ｑ_２信号を出力し、補正部２３を介して、そのうちのＩ_１信号、Ｑ_１信号が第１直交変調部２１に、Ｉ_２信号、Ｑ_２信号が第２直交変調部２２に入力される。通常モードでは、変調部１７から出力されるＴＸ１信号、ＴＸ２信号を、変調部１７の外部である本体部１１に出力する。

　一方、調整モードは、ＴＸ１信号、ＴＸ２信号にそれぞれスプリアスとして含まれるイメージ成分及びローカルリークを測定し、イメージ成分及びローカルリークを小さくするための補正値を算出するモードである。この調整モードでは、校正信号発生部２４から校正用のＩ_１信号、Ｑ_１信号、Ｉ_２信号、Ｑ_２信号が出力され、これらのうちのＩ_１信号、Ｑ_１信号が第１直交変調部２１に、Ｉ_２信号、Ｑ_２信号が第２直交変調部２２に入力される。調整モードでは、変調部１７から出力されるＴＸ１信号、ＴＸ２信号を測定部１８に出力する。

　調整モードは、後述する合成波からＴＸ１信号、ＴＸ２信号のイメージ成分とローカルリークとの測定を行い、その測定値を含む測定結果に基づいて、通常モードで出力されるＴＸ１信号、ＴＸ２信号のイメージ成分とローカルリークを抑圧するための補正値の算出を行う補償処理を行う。また、起動直後の初回（１回目）の調整モードでは、補償処理に先だって、合成波において所望波を抑圧すなわちＴＸ１信号とこれと逆位相となるＴＸ２信号の所望波を重ねて互いに打ち消すための調整（以下、初期調整という）を行う。２回目以降の調整モードでは、温度変化等に対応してイメージ成分とローカルリークを抑圧するための補正値を更新する。

　セレクタ１９は、変調部１７からのＴＸ１信号とＴＸ２信号との出力先を動作モードに応じて、本体部１１と測定部１８との間で切り換える。すなわち、セレクタ１９は、通常モードでは、ＴＸ１信号とＴＸ２信号とを本体部１１に出力し、調整モードでは、ＴＸ１信号とＴＸ２信号とを測定部１８に出力する。

　制御部１４は、デジタル信号のＩ_１信号及びＱ_１信号と、Ｉ_２信号及びＱ_２信号とを出力する。制御部１４から出力されるＩ_１信号は、Ｉ_１チャネルのビット情報をＩ_１チャネルキャリア信号で変調したものであり、Ｑ_１信号は、Ｑ_１チャネルのビット情報を、Ｑ_１チャネルキャリア信号で変調したものである。Ｑ_１チャネルキャリア信号は、Ｉ_１チャネルキャリア信号と同じ周波数であって位相が９０°異なる（遅れている）。制御部１４からのＩ_２信号、Ｑ_２信号についても同様であり、Ｉ_２信号は、Ｉ_２チャネルのビット情報をＩ_２チャネルキャリア信号で変調したものであり、Ｑ_２信号は、Ｑ_２チャネルのビット情報を、Ｉ_２チャネルキャリア信号と周波数が同じであって位相が９０°異なるＱ_２チャネルキャリア信号で変調したものである。

　Ｉ_１チャネルキャリア信号及びＱ_１チャネルキャリア信号の周波数をｆ_ＩＱ１、Ｉ_２チャネルキャリア信号及びＱ_２チャネルキャリア信号の周波数をｆ_ＩＱ２としたときに、Ｉ_１チャネルキャリア信号及びＱ_１チャネルキャリア信号と、Ｉ_２チャネルキャリア信号及びＱ_２チャネルキャリア信号とは、式（１）のように表される。なお、式（１）中の値Ｐは、チャネルキャリア信号の振幅を示す定数である。この例では、Ｉ_１チャネルキャリア信号、Ｑ_１チャネルキャリア信号の振幅と、Ｉ_２チャネルキャリア信号、Ｑ_２チャネルキャリア信号の振幅とを同じにしているが、異なっていてもよい。

　　　　　　　　　　　　　　・・・（１）

　校正信号発生部２４からもデジタル信号のＩ_１信号及びＱ_１信号と、Ｉ_２信号及びＱ_２信号とが出力される。この校正信号発生部２４が出力するＩ_１信号及びＱ_１信号と、Ｉ_２信号及びＱ_２信号との詳細については後述する。

　第１直交変調部２１は、セレクタ３１、ＤＡ変換器３２ａ、３２ｂ、第１ローカル発振器３３、第１直交変調器３４から構成される。セレクタ３１は、補正部２３と校正信号発生部２４との一方を選択し、選択した回路からのＩ_１信号及びＱ_１信号をＤＡ変換器３２ａ、３２ｂに入力する。このセレクタ３１は、通常モードでは、補正部２３を選択して、調整モードでは校正信号発生部２４を選択する。ＤＡ変換器３２ａは、入力されるデジタル信号のＩ_１信号をアナログ信号に変換し、ＤＡ変換器３２ｂは、入力されるデジタル信号のＱ_１信号をアナログ信号に変換する。ＤＡ変換器３２ａ、３２ｂから出力されるＩ_１信号及びＱ_１信号は、第１直交変調器３４に入力される。

　第１ローカル発振器３３は、第１搬送波を発生して、これを第１直交変調器３４に入力する。第１直交変調器３４は、図２に示すように、乗算器３４ａ、３４ｂ、加算器３４ｃ、第１搬送波の位相を９０°遅らせる９０°移相器３４ｄ等で構成されている。第１直交変調器３４では、乗算器３４ａがＩ_１信号と第１搬送波とを乗算することによって第１搬送波をＩ_１信号で変調したＩ_１チャネル変調信号を生成し、乗算器３４ｂがＱ_１信号と９０°移相器３４ｄからの第１搬送波とを乗算することによってその第１搬送波をＱ_１信号で変調したＱ_１チャネル変調信号を生成する。これらのＩ_１チャネル変調信号とＱ_１チャネル変調信号とが加算器３４ｃで加算されることにより、Ｉ_１信号、Ｑ_１信号を用いて第１搬送波を直交変調したＴＸ１信号が生成される。

　図１に示されるように、第２直交変調部２２は、セレクタ４１、ＤＡ変換器４２ａ、４２ｂ、第２ローカル発振器４３、第２直交変調器４４から構成される。第２直交変調部２２は、第１直交変調部２１の構成と同様である。すなわち、セレクタ４１は、通常モードでは、補正部２３を選択し、調整モードでは校正信号発生部２４を選択し、選択した回路からのＩ_２信号及びＱ_２信号をＤＡ変換器４２ａ、４２ｂに出力する。ＤＡ変換器４２ａ、４２ｂは、入力されるＩ_２信号、Ｑ_２信号をアナログ信号に変換して第２直交変調器４４に入力する。第２ローカル発振器４３は、第２搬送波を発生して、これを第２直交変調器４４に入力する。

　第２直交変調器４４の構成は、第１直交変調器３４と同様であるので、図示を省略する。第２直交変調器４４では、第２搬送波をＩ_２信号で変調したＩ_２チャネル変調信号を生成し、９０°位相を遅らせた第２搬送波をＱ_２信号で変調したＱ_２チャネル変調信号を生成し、これらのＩ_２チャネル変調信号とＱ_２チャネル変調信号とを加算する。これにより、Ｉ_２信号、Ｑ_２信号を用いて第２搬送波を直交変調したＴＸ２信号を生成する。

　第１搬送波、第２搬送波の各周波数、Ｉ_１チャネルキャリア信号及びＱ_１チャネルキャリア信号の周波数、Ｉ_２チャネルキャリア信号及びＱ_２チャネルキャリア信号の周波数は、ＴＸ１信号とＴＸ２信号の所望波の周波数が互いに一致し、ローカルリーク同士の周波数が互いに異なり、かつ各イメージ成分の周波数が互いに異なるように決められている。

　したがって、第１搬送波の周波数をｆ_ＬＯ１、第２搬送波の周波数をｆ_ＬＯ２としたときに、これらの周波数ｆ_ＬＯ１、ｆ_ＬＯ２と、Ｉ_１チャネルキャリア信号及びＱ_１チャネルキャリア信号の周波数ｆ_ＩＱ１、Ｉ_２チャネルキャリア信号及びＱ_２チャネルキャリア信号の周波数ｆ_ＩＱ２は、「ｆ_ＬＯ１－ｆ_ＩＱ１＝ｆ_ＬＯ２－ｆ_ＩＱ２」を満たすように決められている。すなわち、ＴＸ１信号の所望波とＴＸ２信号の所望波とを同一周波数にしている。これは、測定部１８においてイメージ成分とローカルリークを測定する際に、ＴＸ１信号とＴＸ２信号の逆位相とした各所望波を重ねて互いに打ち消すためである。また、ＴＸ１信号とＴＸ２信号のイメージ成分同士とローカルリーク同士が干渉することなく各イメージ成分、各ローカルリークを測定できるようにするために、「ｆ_ＬＯ１≠ｆ_ＬＯ２」「ｆ_ＬＯ１＋ｆ_ＩＱ１≠ｆ_ＬＯ２＋ｆ_ＩＱ２」を満たすように決められている。

　この例では、Ｉ_１チャネルキャリア信号に対してＱ_１チャネルキャリア信号の位相が９０°遅れ、Ｉ_２チャネルキャリア信号に対してＱ_２チャネルキャリア信号の位相が９０°遅れているものであって、ＴＸ１信号、ＴＸ２信号の所望波の周波数が「ｆ_ＬＯ１－ｆ_ＩＱ１」、「ｆ_ＬＯ２－ｆ_ＩＱ２」となる場合について説明しており、上記の周波数の条件も、そのような場合のものである。ＴＸ１信号、ＴＸ２信号の所望波の周波数を「ｆ_ＬＯ１＋ｆ_ＩＱ１」、「ｆ_ＬＯ２＋ｆ_ＩＱ２」とした場合、すなわちＩ_１チャネルキャリア信号に対してＱ_１チャネルキャリア信号の位相を９０°進め、Ｉ_２チャネルキャリア信号に対してＱ_２チャネルキャリア信号の位相を９０°進めている場合には、「ｆ_ＬＯ１＋ｆ_ＩＱ１＝ｆ_ＬＯ２＋ｆ_ＩＱ２」、「ｆ_ＬＯ１≠ｆ_ＬＯ２」「ｆ_ＬＯ１－ｆ_ＩＱ１≠ｆ_ＬＯ２－ｆ_ＩＱ２」を満たすように各周波数が決められる。

　Ｉ_１チャネルキャリア信号に対してＱ_１チャネルキャリア信号の位相を９０°進めてＴＸ１信号の所望波の周波数を「ｆ_ＬＯ１＋ｆ_ＩＱ１」とし、Ｉ_２チャネルキャリア信号に対してＱ_２チャネルキャリア信号の位相を９０°遅らせてＴＸ２信号の所望波の周波数を「ｆ_ＬＯ２－ｆ_ＩＱ２」として、「ｆ_ＬＯ１＋ｆ_ＩＱ１＝ｆ_ＬＯ２－ｆ_ＩＱ２」、「ｆ_ＬＯ１≠ｆ_ＬＯ２」「ｆ_ＬＯ１－ｆ_ＩＱ１≠ｆ_ＬＯ２＋ｆ_ＩＱ２」となるように各周波数を決めてもよい。また、Ｉ_１チャネルキャリア信号に対してＱ_１チャネルキャリア信号の位相を９０°遅らせてＴＸ１信号の所望波の周波数を「ｆ_ＬＯ１－ｆ_ＩＱ１」とし、Ｉ_２チャネルキャリア信号に対してＱ_２チャネルキャリア信号の位相を９０°進めてＴＸ２信号の所望波の周波数を「ｆ_ＬＯ２＋ｆ_ＩＱ２」として、「ｆ_ＬＯ１－ｆ_ＩＱ１＝ｆ_ＬＯ２＋ｆ_ＩＱ２」、「ｆ_ＬＯ１≠ｆ_ＬＯ２」「ｆ_ＬＯ１＋ｆ_ＩＱ１≠ｆ_ＬＯ２－ｆ_ＩＱ２」となるように各周波数を決めてもよい。

　補正部２３は、通常モード時に、制御部１４からのＩ_１信号、Ｑ_１信号、Ｉ_２信号、Ｑ_２信号（以下、Ｉ_Ｉ１信号、Ｑ_Ｑ１信号、Ｉ_Ｉ２信号、Ｑ_Ｑ２信号と称する）を補正して、補正されたＩ_１信号、Ｑ_１信号、Ｉ_２信号、Ｑ_２信号をセレクタ３１、４１を介して、ＤＡ変換器３２ａ、３２ｂ、４２ａ、４２ｂに入力する。補正部２３には、調整モードにおいて、測定部１８によって第１補正値と第２補正値とがセットされる。補正部２３は、第１補正値に基づいて制御部１４からのＩ_Ｉ１信号、Ｑ_Ｑ１信号を補正し、第２補正値に基づいて制御部１４からのＩ_Ｉ２信号、Ｑ_Ｑ２を補正する。第１補正値、第２補正値には、それぞれイメージ成分を抑圧するためのイメージ補正値と、ローカルリークを抑圧するためのオフセット値とがある。これにより、直交変調における振幅誤差、位相誤差を低減し、ＴＸ１信号、ＴＸ２信号のそれぞれのイメージ成分、ローカルリークを良好に抑圧する。

　補正部２３による補正は、式（２）のように表される。式（２）中の「Ｈ_{１，Ｎ＋１}」、「ＯＦ_{１，Ｎ＋１}」は、Ｎ＋１回目（Ｎは、０、１、２、・・・）の補償処理で得られる第１補正値のイメージ補正値、オフセット値を示す行列である。また、「Ｈ_{２，Ｎ＋１}」、「ＯＦ_{２，Ｎ＋１}」は、Ｎ＋１回目の補償処理で得られる第２補正値のイメージ補正値、オフセット値を示す行列である。なお、イメージ補正値Ｈ_{１，Ｎ＋１}、Ｈ_{２，Ｎ＋１}は４行４列の行列であり、オフセット値ＯＦ_{１，Ｎ＋１}、ＯＦ_{２，Ｎ＋１}は、２行１列の行列である。

　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（２）

　校正信号発生部２４は、調整モードの際に、位相や振幅等を調整したＩ_１信号、Ｑ_１信号、Ｉ_２信号、Ｑ_２信号を出力する。詳細は後述するが、校正信号発生部２４は、信号強度が測定部１８においてオーバーレンジとなることを防止、すなわち入力される信号強度、信号電力が測定部１８の測定範囲に収まるようにするためにＩ_１信号、Ｑ_１信号、Ｉ_２信号、Ｑ_２信号の振幅（信号強度）を減少させたり、イメージ成分を意図的に強調（抑圧しないように）したり、ローカルリークを意図的に発生させたりするようにＩ_１信号、Ｑ_１信号、Ｉ_２信号、Ｑ_２信号の位相を調整したりＤＣ（直流成分）としたりする機能を有する。例えば、ＴＸ１信号とＴＸ２信号との合成波におけるイメージ成分やローカルリークを測定する際には、校正信号発生部２４は、ＴＸ１信号とＴＸ２信号との所望波同士を打ち消し合うように調整されたＩ_１信号、Ｑ_１信号、Ｉ_２信号、Ｑ_２信号を出力する。Ｉ_１信号、Ｑ_１信号、Ｉ_２信号、Ｑ_２信号の振幅の減少は、通常モード時の最大振幅よりも小さくすることである。

　測定部１８は、コンバイナ５１、増幅器５２、ダウンコンバータ５３、ＡＤ変換器５４、信号処理部５５を備える。コンバイナ５１は、第１直交変調部２１及び第２直交変調部２２のそれぞれについてインピーダンス整合をとりながら、それらからのＴＸ１信号とＴＸ２信号とを合成する。この例におけるコンバイナ５１は、２つの入力ポートに抵抗５１ａをそれぞれ接続し、２つの抵抗５１ａの接続点が出力ポートになっているものである。この例の抵抗５１ａは、抵抗値が５０Ωである。

　コンバイナ５１の２つの入力ポートには、セレクタ１９を介して第１直交変調部２１及び第２直交変調部２２が接続されている。コンバイナ５１は、２つの入力ポートの一方にＴＸ１信号が他方にＴＸ２信号が入力されることによって、出力ポートからＴＸ１信号とＴＸ２信号とを合成した合成波を出力する。なお、コンバイナ５１にＴＸ１信号とＴＸ２信号とのいずれか一方のみが入力された場合には、その入力された信号のみが出力ポートから出力される。以下、コンバイナ５１から出力される信号（合成波、ＴＸ１信号、ＴＸ２信号）を特に区別しない場合には対象波と総称する。

　コンバイナ５１の出力ポートには、増幅器５２が接続されている。増幅器５２は、コンバイナ５１から出力される対象波を増幅して、ダウンコンバータ５３に出力する。ダウンコンバータ５３は、混合器５３ａ、第３ローカル発振器５３ｂ等で構成されており、対象波と第３ローカル発振器５３ｂからの高周波信号とを混合器５３ａで混合することにより、対象波をより低い周波数に変換する。例えば、ダウンコンバータ５３によって対象波の１０ＧＨｚ程度の周波数を１ＧＨｚ程度に変換する。ＡＤ変換器５４は、ダウンコンバータ５３で周波数変換された対象波をデジタル信号に変換する。ＡＤ変換器５４でデジタル化された対象波は、信号処理部５５に送られる。

　合成波のローカルリーク、イメージ成分を測定する際には、上述のようにＴＸ１信号、ＴＸ２信号の各所望波を互いに打ち消すように、校正信号発生部２４がＩ_１信号、Ｑ_１信号、Ｉ_２信号、Ｑ_２信号を調整して出力する。また、ＴＸ１信号、ＴＸ２信号を択一的に出力して個々の所望波、ローカルリーク、イメージ成分を測定する際には、ＴＸ１信号、ＴＸ２信号の振幅を小さくするように、校正信号発生部２４がＩ_１信号、Ｑ_１信号、Ｉ_２信号、Ｑ_２信号を調整する。このため、ダウンコンバータ５３は、信号強度が大きいすなわち信号電力が大きい所望波を含む対象波を変換対象とする必要がなく、信号電力についてダイナミックレンジが狭いものを用いることができる。また、ＡＤ変換器５４は、信号強度が大きい所望波を含む対象波をデジタル変換の対象としないため、通常の所望波を含む対象波を変換する場合と比べて必要とする変換精度に対する分解能を小さくできる。

　上記のように、この直交変調装置１２では、ダウンコンバータ５３、ＡＤ変換器５４の性能に制限されずにスプリアスを良好な精度で測定できる。また、ダイナミックレンジが狭いダウンコンバータ５３や分解能が低いＡＤ変換器５４を用いることは、回路構成を簡素化、省電力化するうえで有利であり、また製造コストを低くするうえでも有利である。

　さらには、ダウンコンバータのダイナミックレンジが広いことは、換言すれば主として回路熱雑音からなるノイズフロアレベルと最大の信号レベルとの差が大きい（ＳＮ比が高い）ことを意味する。従来では、例えば測定対象の信号を所定の積算時間で積算することによりノイズを平均化して回路熱雑音の影響を小さくし、測定精度を向上させる場合がある。ＳＮ比が高い場合には、積算時間を減らしても、所定の測定精度を得ることができる。これに対して、この例では、合成波における所望波を抑圧しているため、上記のように、ダイナミックレンジが狭いダウンコンバータ５３及び小さな分解能のＡＤ変換器５４という簡素な回路構成でありながらスプリアスに対して精度の高い測定が実現されている。

　信号処理部５５は、入力される対象波に対して、同期検波を含む各種処理を行って、対象波中の所望波、イメージ成分、ローカルリークの振幅、位相角を測定する。信号処理部５５が初期調整において測定する測定値としては、ＴＸ１信号についての所望波の振幅Ａ_１、位相角θ_１ｄ、意図的にイメージ成分を強調した状態でのＴＸ１信号のイメージ成分の位相角θ_１ｉ、ＴＸ２信号についての所望波の振幅Ａ_２、位相角θ_２ｄ、意図的にイメージ成分を強調した状態でのＴＸ２信号のイメージ成分の位相角θ_２ｉ、意図的にローカルリークを発生させたＴＸ１信号のローカルリークの振幅β_１、位相角ζ_１、ＴＸ２信号のローカルリークの振幅β_２、位相角ζ_２がある。なお、信号処理部５５が測定する位相角は、測定部１８において定められた不変的な１つの基準に対するものである。

　また、信号処理部５５がＮ＋１回目の補償処理おいて測定する測定値としては、ＴＸ１信号のイメージ成分の振幅γ_１，Ｎ、位相角η_１，Ｎ、ＴＸ２信号のイメージ成分の振幅γ_２，Ｎ、位相角η_２，Ｎ、ＴＸ１信号のローカルリークの振幅ａ_１，Ｎ、位相角λ_１，Ｎ、ＴＸ２信号のイメージ成分の振幅ａ_２，Ｎ、位相角λ_２，Ｎがあり、これらは所望波を抑圧した合成波より測定する。

　信号処理部５５は、初期調整では、測定値に基づいて、合成波の所望波を抑圧するためのＩ_１信号及びＱ_１信号、Ｉ_２信号及びＱ_２信号を補正する所望波抑圧用補正値を求め、これを校正信号発生部２４にセットする。合成波を生成する際には、校正信号発生部２４はセットされた所望波抑圧用補正値に基づいたＩ_１信号及びＱ_１信号、Ｉ_２信号及びＱ_２信号を生成して出力する。

　補償処理において、信号処理部５５は、測定値に基づいて制御部１４からのイメージ補正値及びオフセット値からなるＩ_１信号及びＱ_１信号用の第１補正値、Ｉ_２信号及びＱ_２信号用の第２補正値を求める。第１補正値、第２補正値は、補正部２３にセットされる。

　受信部１３は、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）６１、増幅器６２、復調部６３、第４ローカル発振器６４等で構成されている。この受信部１３は、例えば本体部１１からの受信信号に復調部６３で第４ローカル発振器６４からの高周波信号を混合して受信信号を中間周波数に変換して復調するＩＦ（中間周波数）方式の復調回路になっている。復調部６３で本体部１１からの受信信号から演算結果であるビット情報が取り出されて制御部１４に出力される。なお、この例では、受信部１３としてＩＦ方式のものを用いているが、復調方式はそれに限定されない。

　次に上記の構成の作用について説明する。なお、以下に説明する測定値の測定及び補正値の算出の順番は一例であり、それに限定されるものではない。量子コンピュータ１０では、図３に示すように、調整モードと通常モードとが交互に繰り返し切り替わる。量子コンピュータ１０の起動直後の１回目（Ｎ＝０）の調整モードでは、初期調整の後に補償処理が行われる。２回目以降（Ｎ＝１、２、３・・・）の調整モードでは、補償処理だけが行われる。

　通常モードでは、量子制御動作、読出し動作、アクティブリセット動作が行われる。量子制御動作は、第１直交変調部２１からのＴＸ１信号を本体部１１に送信して量子ビットを制御する。読出し動作では、第２直交変調部２２からのＴＸ２信号を本体部１１に送信して量子ビットへの読出しを指示し、受信部１３で量子ビットからの応答である受信信号を本体部１１から受信して復調する。アクティブリセット動作では、量子ビットをリセットするために、ＴＸ１信号の本体部１１への送信、読出しのためＴＸ２信号の送信、本体部１１からの受信信号の受信を順次に行う。

　量子制御動作、読出し動作、アクティブリセット動作は、順番に例えば数十μ秒、数μ秒、１μ秒未満の時間で実施される。一方の調整モードにおける、初期調整については特に時間の制限などはないが、補償処理は、量子コンピュータ１０の高速動作のために、例えば１μ秒未満の時間での実施が好ましい。

　量子コンピュータ１０を起動すると、１回目の調整モードとなり、最初に初期調整が行われる。このためセレクタ１９が測定部１８側に切り換えられる。これにより、変調部１７から出力されるＴＸ１信号、ＴＸ２信号は、セレクタ１９を介して測定部１８に入力されるようになる。また、セレクタ３１、４１が校正信号発生部２４側に切り換えられ、校正信号発生部２４からのＩ_１信号、Ｑ_１信号がＤＡ変換器３２ａ、３２ｂを介して第１直交変調器３４に、Ｉ_２信号、Ｑ_２信号がＤＡ変換器４２ａ、４２ｂを介して第２直交変調器４４にそれぞれ入力されるようになる。

　この後に、変調部１７からＴＸ１信号だけを出力して、ＴＸ１信号の所望波の振幅Ａ_１、位相角θ_１ｄを測定する。このため、校正信号発生部２４は、測定部１８においてオーバーレンジとなることを防止するために振幅を減少させたＩ_１チャネルキャリア信号及びＱ_１チャネルキャリア信号をＩ_１信号、Ｑ_１信号として出力する。すなわち、通常モード時の最大振幅よりも振幅を小さくした無変調のＩ_１信号、Ｑ_１信号を出力する。この例では、所望波の振幅及び位相角の測定を行う場合のＩ_１信号、Ｑ_１信号の振幅は、通常モード時の最大振幅の１／１００倍としている。

　このときに校正信号発生部２４が出力するＩ_１信号、Ｑ_１信号は、チャネルキャリア信号Ｉ_０１、Ｑ_０１を用いて式（３）のように表される。なお、式（３）中の行列Ｈ_１ｄは、Ｉ_１信号、Ｑ_１信号の振幅を減少させるためのものであり、１行１列及び４行４列の各成分の大きさ（絶対値）は、Ｉ_１信号、Ｑ_１信号の振幅の通常モード時の最大振幅に対する比率に応じた値とされる。

　　　　　　　　　　　　　　・・・（３）

　校正信号発生部２４からのＩ_１信号、Ｑ_１信号がそれぞれＤＡ変換器３２ａ、３２ｂによってアナログ信号に変換されて第１直交変調器３４に入力される。そして、Ｉ_１信号、Ｑ_１信号を用いて周波数Ｆ_Ｌｏ１の第１搬送波が直交変調されたＴＸ１信号が第１直交変調器３４から出力される。Ｉ_１信号、Ｑ_１信号の振幅を小さくしてあるので出力されるＴＸ１信号の振幅についても小さくなっており、この例では通常モード時の最大振幅の１／１００になっている。なお、ＴＸ２信号を発生させないため、第２直交変調器４４は停止される。

　第１直交変調器３４からのＴＸ１信号は、測定部１８に入力される。測定部１８では、ＴＸ１信号は、コンバイナ５１、増幅器５２を介してダウンコンバータ５３に入力され、このダウンコンバータ５３によって、より低い周波数に変換される。このようにダウンコンバートされたＴＸ１信号がＡＤ変換器５４でデジタル信号に変換されてから信号処理部５５に入力される。測定部１８に入力されるＴＸ１信号は、上述のように、振幅を小さくしてあるので、その信号強度、信号電力が測定部１８の測定範囲を超えることがなく、正常に信号処理を行うことができる。信号処理部５５は、ＴＸ１信号の所望波と同じ周波数の参照信号を用いて所望波を同期検波し、抽出される所望波の振幅Ａ_１、位相角θ_１ｄを測定（算出）する。

　続いて、意図的にイメージ成分を強調したＴＸ１信号を変調部１７から出力して、そのイメージ成分の位相角θ_１ｉを測定する。なお、このときにもＴＸ２信号を発生させないため、第２直交変調器４４は停止した状態が維持される。

　校正信号発生部２４は、Ｉ_１信号については、所望波の振幅Ａ_１、位相角θ_１ｄを測定したときと同様に、Ｉ_１チャネルキャリア信号の振幅を減少させたものを出力する。一方で、Ｑ_１信号については、振幅を減少させ、かつＱ_１チャネルキャリア信号を１８０°だけ位相をずらした信号すなわちＱ_１チャネルキャリア信号の符号を反転したものを出力する。これにより、ＴＸ１信号において意図的にイメージ成分を強調する。この例では、所望波の振幅及び位相角の測定を行う場合と同様にＩ_１信号、Ｑ_１信号の振幅は、通常モード時の最大振幅の１／１００倍としている。

　イメージ成分の位相角θ_１ｉを測定する際に校正信号発生部２４が出力するＩ_１信号、Ｑ_１信号は、チャネルキャリア信号Ｉ_０１、Ｑ_０１を用いて式（４）のように表される。なお、式（４）中の行列Ｈ_１ｉは、Ｉ_１信号、Ｑ_１信号の振幅を減少させ、かつＱ_１信号の符号を反転するためのものである。１行１列及び４行４列の各成分の大きさ（絶対値）は、Ｉ_１信号、Ｑ_１信号の振幅の通常モード時の最大振幅に対する比率に応じた値とされる。

　　　　　　　　　　　　　　・・・（４）

　上記のＩ_１信号、Ｑ_１信号がそれぞれＤＡ変換器３２ａ、３２ｂを介して第１直交変調器３４に入力され、そのＩ_１信号、Ｑ_１信号を用いて第１搬送波が直交変調されたＴＸ１信号が第１直交変調器３４から出力される。この場合にも、Ｉ_１信号、Ｑ_１信号の振幅を小さくしてあるので出力されるＴＸ１信号の振幅は小さくなる。また、上記のようにＱ_１信号の位相を変えているので、ＴＸ１信号では、イメージ成分が抑圧されずにその信号強度が大きくなる。なお、この場合にはＴＸ１信号の所望波が抑圧されて信号強度が小さくなる。

　第１直交変調器３４からのＴＸ１信号は、セレクタ１９を介して測定部１８に入力され、コンバイナ５１、増幅器５２、ダウンコンバータ５３、ＡＤ変換器５４を介して信号処理部５５に入力される。そして、信号処理部５５は、ＴＸ１信号のイメージ成分と同じ周波数の参照信号を用いて同期検波を行い、抽出されるイメージ成分の位相角θ_１ｉを測定する。この場合においても、測定部１８に入力されるＴＸ１信号は、振幅を小さくしてあるので、その信号強度、信号電力が測定部１８の測定範囲を超えることがなく正常に信号処理を行うことができる。

　ＴＸ１信号のイメージ成分の位相角θ_１ｉの測定後、ＴＸ１信号の場合と同様に、ＴＸ２信号だけを出力して、ＴＸ２信号の所望波の振幅Ａ_２及び位相角θ_２ｄを測定する。校正信号発生部２４は、振幅を減少させたＩ_２チャネルキャリア信号及びＱ_２チャネルキャリア信号をＩ_２信号、Ｑ_２信号として出力する。この場合にもＩ_２信号、Ｑ_２信号の振幅は、通常モード時の最大振幅の１／１００倍としている。

　校正信号発生部２４が出力するＩ_２信号、Ｑ_２信号は、チャネルキャリア信号Ｉ_０２、Ｑ_０２を用いて式（５）のように表される。なお、式（５）中の行列Ｈ_２ｄは、行列Ｈ_１ｄと同様なものであって、Ｉ_２信号、Ｑ_２信号の振幅を減少させるためのものである。１行１列及び４行４列の各成分の大きさ（絶対値）は、Ｉ_２信号、Ｑ_２信号の振幅の通常モード時の最大振幅に対する比率に応じた値とされる。

　　　　　　　　　　　　　　・・・（５）

　校正信号発生部２４からのＩ_２信号、Ｑ_２信号がそれぞれＤＡ変換器４２ａ、４２ｂを介して第２直交変調器４４に入力され、そのＩ_２信号、Ｑ_２信号を用いて周波数Ｆ_Ｌｏ２の第２搬送波が直交変調されたＴＸ２信号が第２直交変調器４４から出力される。第２直交変調器４４からのＴＸ２信号は、セレクタ１９を介して測定部１８に入力され、コンバイナ５１、増幅器５２、ダウンコンバータ５３、ＡＤ変換器５４を介して信号処理部５５に入力される。そして、信号処理部５５が入力されるＴＸ２信号からその所望波と同じ周波数の参照信号を用いて同期検波を行い、抽出される所望波の振幅Ａ_２、位相角θ_２ｄを測定する。

　続いて、ＴＸ１信号の場合と同様に、意図的にイメージ成分を強調したＴＸ２信号を第２直交変調部２２から出力して、そのイメージ成分の位相角θ_２ｉを測定する。校正信号発生部２４は、Ｉ_２信号についてはＩ_２チャネルキャリア信号の振幅を減少させたものを出力するが、Ｑ_２信号については、振幅を減少させ、かつＱ_２チャネルキャリア信号の符号を反転したものを出力する。これにより、ＴＸ２信号において意図的にイメージ成分を強調する。

　イメージ成分の位相角θ_２ｉを測定する際に校正信号発生部２４が出力するＩ_２信号、Ｑ_２信号は、チャネルキャリア信号Ｉ_０２、Ｑ_０２を用いて式（６）のように表される。なお、式（６）中の行列Ｈ_２ｉは、Ｉ_２信号、Ｑ_２信号の振幅を減少させ、かつＱ_２信号の符号を反転するものである。１行１列及び４行４列の各成分の大きさ（絶対値）は、Ｉ_２信号、Ｑ_２信号の振幅の通常モード時の最大振幅に対する比率に応じた値とされる。

　　　　　　　　　　　　　　・・・（６）

　上記のＩ_２信号、Ｑ_２信号がそれぞれＤＡ変換器４２ａ、４２ｂを介して第２直交変調器４４に入力され、そのＩ_２信号、Ｑ_２信号を用いて第２搬送波が直交変調されたＴＸ２信号が第２直交変調器４４から出力される。上記のようにＱ_２信号の位相を変えているので、ＴＸ２信号では、イメージ成分が抑圧されずにその信号強度が大きくなるが、所望波は抑圧されて信号強度が小さくなる。

　第２直交変調器４４からのＴＸ２信号は、セレクタ１９、コンバイナ５１、増幅器５２、ダウンコンバータ５３、ＡＤ変換器５４を介して信号処理部５５に入力される。そして、信号処理部５５は、入力されるＴＸ２信号のイメージ成分を同期検波によって抽出し、抽出したイメージ成分の位相角θ_２ｉを測定（算出）する。

　ＴＸ２信号の所望波の振幅Ａ_２、位相角θ_２ｄを、またイメージ成分の位相角θ_２ｉを測定する際においても、測定部１８に入力されるＴＸ２信号は、振幅を小さくしてあるので、その信号強度、信号電力が測定部１８の測定範囲を超えることがなく正常に信号処理を行うことができる。なお、これらの測定を行う場合、Ｉ_２信号、Ｑ_２信号の振幅は、通常モード時の最大振幅の１／１００倍としている。また、ＴＸ２信号の所望波の振幅Ａ_２、位相角θ_２ｄの測定、イメージ成分の位相角θ_２ｉの測定のいずれの場合にも、ＴＸ１信号を発生させないため、第１直交変調器３４は停止された状態である。

　この例では、上記測定において所望波の振幅がイメージ成分の振幅と等しいものとして、所望波の振幅をイメージ成分の振幅としている。このため、ＴＸ１信号、ＴＸ２信号のいずれの場合にも、イメージ成分の振幅の測定を省略しているが、イメージ成分の振幅を測定してもよい。また、ＴＸ１信号、ＴＸ２信号の各イメージ成分の位相角θ_１ｉ、θ_２ｉを測定する際に_、ＴＸ１信号、ＴＸ２信号を同時に出力して、合成波から測定してもよく、初期調整に要する時間を短くする観点からは、ＴＸ１信号、ＴＸ２信号を同時に出力して各イメージ成分の位相角θ_１ｉ、θ_２ｉを測定することが好ましい。

　さらに、ローカルリークを意図的に発生させたＴＸ１信号とＴＸ２信号とを同時に発生させてＴＸ１信号におけるローカルリークの振幅β_１、位相角ζ_１と、ＴＸ２信号におけるローカルリークの振幅β_２、位相角ζ_２とを測定する。この測定では、校正信号発生部２４は、一定値となるＩ_１信号及びＩ_２信号、「０」のＱ_１信号及びＱ_２信号を出力する。この場合、測定部１８においてオーバーレンジとなることを防止するために、Ｉ_１信号及びＩ_２信号の大きさを小さくする。この例では、通常モードの最大振幅の１／１００にしている。校正信号発生部２４が出力するＩ_１信号、Ｑ_１信号及びＩ_２信号、Ｑ_２信号は、式（７）のように表される。

　　　　　　　　　・・・（７）

　ローカルリークを意図的に発生させたＴＸ１信号とＴＸ２信号とは、変調部１７からセレクタ１９を介してコンバイナ５１にそれぞれ入力されて、このコンバイナ５１によって合成された合成波とされる。合成波は、増幅器５２、ダウンコンバータ５３、ＡＤ変換器５４を介して信号処理部５５に入力される。上記のようにＩ_１信号、Ｉ_２信号を一定（直流）としているため、合成波では、ＴＸ１信号、ＴＸ２信号の各ローカルリークのみであり、各所望波、各イメージ成分はない。合成波は、ダウンコンバータ５３、ＡＤ変換器５４で適切に処理されて信号処理部５５に入力される。

　信号処理部５５は、入力される合成波に対して同期検波を行って、ＴＸ１信号のローカルリークを抽出し、その振幅β_１、位相角ζ_１を測定し、またＴＸ２信号のローカルリークを抽出して、その振幅β_２、位相角ζ_２を測定する。なお、ＴＸ１信号、ＴＸ２信号についてのローカルリークの振幅β_１、位相角ζ_１、振幅β_２、位相角ζ_２を測定する際に、ＴＸ１信号、ＴＸ２信号を別々に測定部１８に入力して測定してもよい。初期調整に要する時間を短くする観点からは、ＴＸ１信号、ＴＸ２信号を同時に出力して各ローカルリークを測定することが好ましい。

　上記のようにして、初期調整における各測定値を取得すると、信号処理部５５は、ＴＸ１信号の所望波とＴＸ２信号の所望波とが互いに打ち消し合うようにするための所望波抑圧用補正値を求め、これを校正信号発生部２４にセットする。この例では、ＴＸ１信号側のＩ_１信号、Ｑ_１信号を基準にして、すなわちＩ_１チャネルキャリア信号、Ｑ_１チャネルキャリア信号をそのままＩ_１信号、Ｑ_１信号とし、ＴＸ２信号側のＩ_２チャネルキャリア信号、Ｑ_２チャネルキャリア信号を補正してＩ_２信号、Ｑ_２信号とする所望波抑圧用補正値を決定し、これを校正信号発生部２４にセットする。なお、Ｉ_１信号、Ｑ_１信号と、Ｉ_２信号、Ｑ_２信号とを相対的に補正すればよいので、Ｉ_２信号、Ｑ_２信号を基準にして、Ｉ_１信号、Ｑ_１信号を補正してもよく、両方を補正してもよい。

　Ｉ_１信号、Ｑ_１信号用の所望波抑圧用補正値をＨ_１、Ｉ_２信号、Ｑ_２信号用の所望波抑圧用補正値をＨ_２として、合成波における所望波を抑圧する際に校正信号発生部２４が出力するＩ_１信号、Ｑ_１信号及びＩ_２信号、Ｑ_２信号を式（８）のように表す。このとき、１回目の調整モードにおけるＩ_１信号、Ｑ_１信号用の所望波抑圧用補正値Ｈ_１、Ｉ_２信号、Ｑ_２信号用の所望波抑圧用補正値Ｈ_２は、各所望波の振幅比（Ａ_１／Ａ_２）、位相角差（θ_１ｄ－θ_２ｄ）を用いて式（９）のように表される。所望波抑圧用補正値Ｈ_２において、符号を負としているのは、ＴＸ１信号の所望波に対してＴＸ２信号の所望波を逆位相とするためである。

　　　　　　　　　　・・・（８）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（９）

　所望波抑圧用補正値Ｈ_１、Ｈ_２のセットにより、初期調整が終了し、続けて１回目（Ｎ＝０）における補償処理を行う。第１直交変調器３４、第２直交変調器４４の両方が作動した状態にされる。校正信号発生部２４は、セットされた所望波抑圧用補正値Ｈ_１をＩ_１チャネルキャリア信号、Ｑ_１チャネルキャリア信号に適用してＩ_１信号、Ｑ_１信号を生成し、所望波抑圧用補正値Ｈ_２をＩ_２チャネルキャリア信号、Ｑ_２チャネルキャリア信号に適用して補正されたＩ_２信号、Ｑ_２信号を生成して、それぞれ出力する。そして、そのＩ_１信号、Ｑ_１信号を用いて直交変調されたＴＸ１信号が第１直交変調器３４から、またＩ_２信号、Ｑ_２信号を用いて直交変調されたＴＸ２信号が第２直交変調器４４からそれぞれ出力される。

　ＴＸ１信号及びＴＸ２信号は、セレクタ１９を介してコンバイナ５１にそれぞれ入力されて、このコンバイナ５１によって合成された合成波とされる。合成波では、上記のように所望波抑圧用補正値Ｈ_２を用いて生成されるＴＸ２信号の所望波は、ＴＸ１信号の所望波と同じ振幅であり、さらにＴＸ１信号の所望波と逆位相である。また、上述のように、第１搬送波の周波数ｆ_ＬＯ１と第２搬送波の周波数ｆ_ＬＯ２とが異なるが（ｆ_ＬＯ１≠ｆ_ＬＯ２）、ＴＸ１信号の所望波の周波数とＴＸ２信号の所望波の周波数とが一致すなわち「ｆ_ＬＯ１－ｆ_ＩＱ１＝ｆ_ＬＯ２－ｆ_ＩＱ２」となるように、Ｉ_１チャネルキャリア信号及びＱ_１チャネルキャリア信号の周波数ｆ_ＩＱ１とＩ_２チャネルキャリア信号及びＱ_２チャネルキャリア信号の周波数ｆ_ＩＱ２とが決められている。したがって、ＴＸ１信号とＴＸ２信号は、それらの所望波の周波数が互いに一致しかつ互いに逆位相の状態で測定部１８に入力されて合成される。

　また、合成波におけるＴＸ１信号のイメージ成分の周波数は「ｆ_ＬＯ１＋ｆ_ＩＱ１」であり、ＴＸ２信号のイメージ成分の周波数はｆ_ＬＯ２＋ｆ_ＩＱ２」であるが、上記のように「ｆ_ＬＯ１＋ｆ_ＩＱ１≠ｆ_ＬＯ２＋ｆ_ＩＱ２」である。

　すなわち、各所望波について周波数が互いに一致し、それらの振幅が等しく、さらに逆位相となり、かつＴＸ１信号とＴＸ２信号の各イメージ成分の周波数が互いに異なる抑圧条件を満たすＴＸ１信号とＴＸ２信号により合成波が生成される。

　結果として、図４に合成波の周波数スペクトルを示すように、合成波では、ＴＸ１信号とＴＸ２信号の各所望波の周波数が互いに一致し（ｆ_ＬＯ１－ｆ_ＩＱ１＝ｆ_ＬＯ２－ｆ_ＩＱ２）、それらの振幅が等しく、さらに逆位相となっているため各所望波が互いに打ち消しあって消失している。また、合成波では、各イメージ成分の周波数が互いに異なるため（ｆ_ＬＯ１＋ｆ_ＩＱ１≠ｆ_ＬＯ２＋ｆ_ＩＱ２）、それらが重なることなく現れる。さらには、ローカルリークは、直交変調の際の搬送波と同じ周波数になるが、第１搬送波の周波数ｆ_ＬＯ１と第２搬送波の周波数ｆ_ＬＯ２とが異なるので、合成波には、各ローカルリークが互いに重なることなく現れる。

　コンバイナ５１から出力される合成波は、増幅器５２、ダウンコンバータ５３、ＡＤ変換器５４を介して信号処理部５５に入力される。この補償処理においては、ＴＸ１信号、ＴＸ２信号の振幅を小さくしていないが、合成波では、上記のようにＴＸ１信号、ＴＸ２信号の各所望波は互いに打ち消しあって消失している。このため、ダウンコンバータ５３に対して合成波が入力されても、測定範囲を超えた信号電力が入力されることはなく、合成波が適切により低い周波数に変換される。また、ＡＤ変換器５４では、その分解能が小さくても、イメージ成分やローカルリークの比較的小さな信号強度に合わせた小さな分解能であっても必要な変換精度が得られる。また、そのようなイメージ成分やローカルリークついて必要な変換精度が得られる程度の分解能であっても、大きな信号強度の所望波の入力がないので、出力が飽和することなく適切にデジタル信号に変換される。

　ＡＤ変換器５４からの合成波が入力されると、信号処理部５５は、参照信号の周波数を順次に変えることで、ＴＸ１信号のイメージ成分及びローカルリーク、ＴＸ２信号のイメージ成分及びローカルリークを同期検波してそれぞれ抽出する。そして、抽出したＴＸ１信号のイメージ成分の振幅γ_１，０及び位相角η_１，０、ＴＸ２信号のイメージ成分の振幅γ_２，０及び位相角η_２，０、ＴＸ１信号のローカルリークの振幅ａ_１，０及び位相角λ_１，０、ＴＸ２信号のローカルリークの振幅ａ_２，０及び位相角λ_２，０をそれぞれ測定する。

　上記の測定後、信号処理部５５は、得られた測定値に基づいて、第１補正値のイメージ補正値Ｈ_１，１及び第２補正値のイメージ補正値Ｈ_２，１を算出し、それらを補正部２３にセットする。この初回の調整モードにおけるイメージ補正値Ｈ_１，１及びイメージ補正値Ｈ_２，１は、補償処理で測定されたイメージ成分の振幅γ_１，０、γ_２，０、位相角η_１，０、η_２，０、初期調整で測定された、振幅Ａ_１、Ａ_２、位相角θ_１ｉ、θ_２ｉを用いて、式（１０）のように表される。なお、式（１０）中の振幅Ａ_１、Ａ_２は、所望波の振幅として測定されイメージ成分の振幅とみなしたものである。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（１０）

　また、信号処理部５５は、所望波を打ち消して測定された、振幅ａ_１，０及び位相角λ_１，０のＴＸ１信号のローカルリークを打ち消すためのオフセット値ＯＦ_１，１と、振幅ａ_２，０及び位相角λ_２，０のＴＸ２信号のローカルリークを打ち消すためのオフセット値ＯＦ_２，１とをそれぞれ算出する。そして、これらをオフセット値ＯＦ_１，１、ＯＦ_２，１を補正部２３にそれぞれセットする。オフセット値ＯＦ_１，１、ＯＦ_２，１は、補償処理で測定されたローカルリークの振幅ａ_１，０、ａ_２，０、位相角λ_１，０、λ_２，０、初期調整で測定されたローカルリークの振幅β_１、β_２、位相角ζ_１、ζ_２を用いて式（１１）のように表すことができる。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（１１）

　以上のようにして、１回目の調整モードにおける補償処理が完了して、通常モードになると、セレクタ１９が本体部１１を選択するように切り換えられる。また、セレクタ３１、４１が補正部２３を選択するように切り換えられる。この後に、制御部１４からＩ_Ｉ１信号、Ｑ_Ｑ１信号、Ｉ_Ｉ２信号、Ｑ_Ｑ２信号の出力が開始され、これらの信号が補正部２３に入力される。補正部２３は、入力されるＩ_Ｉ１信号、Ｑ_Ｑ１信号を、セットされたイメージ補正値Ｈ_１，１とオフセット値ＯＦ_１、１とを用いて補正したＩ_１信号、Ｑ_１信号をＤＡ変換器３２ａ、３２ｂを介して第１直交変調器３４に入力する。すなわち、補正部２３によって、「Ｎ＝０」としてイメージ補正値Ｈ_１，１とオフセット値ＯＦ_１、１を適用した式（２）に基づいて、Ｉ_Ｉ１信号、Ｑ_Ｑ１信号がＩ_１信号、Ｑ_１信号に変換される。

　同様に、補正部２３は、入力されるＩ_Ｉ２信号、Ｑ_Ｑ２信号を、イメージ補正値Ｈ_１，２とオフセット値ＯＦ_１、２とを用いて補正したＩ_２信号、Ｑ_２信号をＤＡ変換器４２ａ、４２ｂを介して第２直交変調器４４に入力する。すなわち、補正部２３によって、「Ｎ＝０」としてイメージ補正値Ｈ_２，１とオフセット値ＯＦ_２、１を適用した式（２）に基づいて、Ｉ_Ｉ２信号、Ｑ_Ｑ２信号がＩ_２信号、Ｑ_２信号に変換される。

　上記のようにして補正部２３で補正されたＩ_１信号、Ｑ_１信号を用いて第１搬送波を直交変調したＴＸ１信号及びＩ_２信号、Ｑ_２信号を用いて第２搬送波を直交変調したＴＸ２信号が本体部１１に送信される。

　１回目の通常モードが終了すると、２回目（Ｎ＝１）の調整モードとなる。２回目の調整モードでは、補償処理だけが行われる。この補償処理においては、１回目の調整モードと同様な手順により、ＴＸ１信号のイメージ成分の振幅γ_１，１、位相角η_１，１の測定、ＴＸ２信号のイメージ成分の振幅γ_２，１、位相角η_２，１の測定、ＴＸ１信号のローカルリークの振幅ａ_１，１、位相角λ_１，１の測定、ＴＸ２信号のローカルリークの振幅ａ_２，１、位相角λ_２，１の測定が行われる。この２回目の調整モードにおける測定で各所望波を打ち消した合成波を生成する場合には、前回（１回目）の調整モードにおける補償処理で算出したイメージ補正値Ｈ_１，１を所望波抑圧用補正値Ｈ_１として、また符号を反転させたイメージ補正値Ｈ_２，１を所望波抑圧用補正値Ｈ_２（＝－Ｈ_２，１）として、式（８）に基づいてＩ_１信号及びＱ_１信号、Ｉ_２信号及びＱ_２信号を発生させる。

　２回目の補償処理では、上記の測定後、信号処理部５５によって、第１補正値のイメージ補正値Ｈ_１，２及び第２補正値のイメージ補正値Ｈ_２，２を算出し、それらを補正部２３にセットする。イメージ補正値Ｈ_１，２は、式（１２）に示すように、１回目におけるイメージ補正値Ｈ_１，１に２回目の補償処理で測定されたＴＸ１信号における振幅γ_１，１、位相角η_１，１のイメージ成分を打ち消す補正値を加算したものとする。同様に、イメージ補正値Ｈ_２，２は、式（１２）に示すように、１回目（Ｎ＝０）におけるイメージ補正値Ｈ_２，１に２回目の補償処理で測定されたＴＸ２信号における振幅γ_２，１、位相角η_２，１のイメージ成分を打ち消す補正値を加算したものとする。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（１２）

　また、２回目の補償処理で算出されるオフセット値ＯＦ_１，２、ＯＦ_２，２は、２回目の補償処理で測定されたＴＸ１信号における振幅ａ_１，１、位相角λ_１，１のローカルリーク、ＴＸ２信号における振幅ａ_２，１、位相角λ_２，１のローカルリークを打ち消すものとして求められ、式（１３）のように表すことができる。

　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（１３）

　２回目の調整モードにおける補償処理が完了して、２回目の通常モードになると、補正部２３は、２回目の補償処理で算出されてセットされたイメージ補正値Ｈ_１，２とオフセット値ＯＦ_１，２とを用いて補正したＩ_１信号、Ｑ_１信号を生成する。また、補正部２３は、イメージ補正値Ｈ_２，２とオフセット値ＯＦ_２，２とを用いて補正したＩ_２信号、Ｑ_２信号を生成する。そして、補正部２３で補正されたＩ_１信号、Ｑ_１信号を用いて第１搬送波を直交変調したＴＸ１信号及びＩ_２信号、Ｑ_２信号を用いて第２搬送波を直交変調したＴＸ２信号が本体部１１に送信される。

　以降同様にして、３回目以降のＮ＋１回目の調整モードにおいては、補償処理だけが行われる。そして、この補償処理においては、同様な手順により、ＴＸ１信号のイメージ成分の振幅γ_１，Ｎ、位相角η_１，Ｎの測定、ＴＸ２信号のイメージ成分の振幅γ_２，Ｎ、位相角η_２，Ｎの測定、ＴＸ１信号のローカルリークの振幅ａ_１，Ｎ、位相角λ_１，Ｎの測定、ＴＸ２信号のローカルリークの振幅ａ_２，Ｎ、位相角λ_２，Ｎの測定が行われる。そして、それらの測定値に基づいて、Ｎ＋１回目の通常モードでのイメージ補正値Ｈ_１，Ｎ、Ｈ_２，Ｎ及びオフセット値ＯＦ_１，Ｎ、ＯＦ_２，Ｎが決められる。Ｎ＋１回目の調整モードにおける補償処理で算出されるイメージ補正値Ｈ_{１，Ｎ＋１}、Ｈ_{２，Ｎ＋１}及びオフセット値ＯＦ_{１，Ｎ＋１}、ＯＦ_{２，Ｎ＋１}は式（１４）のように表される。なお、Ｎ＋１回目の調整モードにおける測定で各所望波を打ち消した合成波を生成する場合には、Ｎ回目の調整モードにおける補償処理で算出したイメージ補正値Ｈ_１，Ｎを所望波抑圧用補正値Ｈ_１として、また符号を反転させたイメージ補正値Ｈ_２，Ｎを所望波抑圧用補正値Ｈ_２（＝－Ｈ_２，Ｎ）として、式（８）に基づいてＩ_１信号及びＱ_１信号、Ｉ_２信号及びＱ_２信号を発生させる。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（１４）

　上記のようにして直交変調装置１２からイメージ成分及びローカルリークが良好に抑圧されたＴＸ１信号及びＴＸ２信号が本体部１１に送信される。

　上記の例では、初期調整で測定されるＴＸ１信号の所望波の振幅Ａ_１、イメージの位相角θ_１ｉ、ローカルリークの振幅β_１、位相角ζ_１、ＴＸ２信号の所望波の振幅Ａ_２、イメージの位相角θ_２ｉ、ローカルリークの振幅β_２、位相角ζ_２を１回目の調整モード及び２回目以降の調整モードの補償処理で使用しているが、これらの測定値についても変動する可能性がある。これらの測定値が変動した場合、イメージ成分やローカルリークの抑圧制度の低下を招くため、例えば一定回数（例えば１００回）の調整モードごとに初期調整を行って再測定をすることも好ましい。

　上記では、直交変調装置を量子コンピュータに設けた例について説明しているが、これに限らず、例えば直交変調装置を無線装置等に利用することができる。例えば、複数のアンテナを用いて信号を伝送するＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）のように２つ以上の送信系統を有する装置にも利用できる。また、外部に出力する変調信号を１つとして構成してもよい。この場合には、その外部に変調信号を出力する第１直交変調部に対して、スプリアスの測定時に第１直交変調部からの第１変調波の所望波を打ち消す所望波を含む第２変調波を出力する校正用直交変調部となる第２直交変調部を設ければよい。なお、上記の例では、第１直交変調部と第２直交変調部の一方が他方の所望波を打ち消すための校正用変調部となる。また、上記の例では、ＴＸ１信号とＴＸ２信号の所望波を互いに打ち消すためにＩ信号とＱ信号を補正しているが、これに代えて直交変調器に入力する搬送波の位相差と振幅差を調整することで、所望波を打ち消すように補正してもよい。

　１２　直交変調装置
　１７　変調部
　１８　測定部
　２１　第１直交変調部
　２２　第２直交変調部
　２３　補正部
　３２ａ、３２ｂ　４２ａ、４２ｂ　ＤＡ変換器
　３３　第１ローカル発振器
　５３　ダウンコンバータ
　５４　ＡＤ変換器
　５５　信号処理部

Claims

　第１のＩ信号及び第１のＱ信号を用いて第１搬送波を直交変調した第１変調波を出力する第１直交変調部と、第２のＩ信号及び第２のＱ信号を用いて、前記第１搬送波と周波数が異なる第２搬送波を直交変調し、所望波の周波数が前記第１変調波の所望波の周波数と一致するとともにイメージ成分の周波数が前記第１変調波のイメージ成分の周波数と異なる第２変調波を出力する第２直交変調部とを有する変調部と、
　スプリアスを測定する際に、前記第１変調波と前記第２変調波とが入力され前記第１変調波と前記第２変調波とを合成した合成波の周波数を下げるダウンコンバータ、前記ダウンコンバータから出力される信号をデジタル変換するＡＤ変換器及び前記ＡＤ変換器の出力に基づいて少なくとも前記第１変調波のスプリアスを測定する信号処理部とを含む測定部と
　を備え、
　前記第１直交変調部と前記第２直交変調部とは、前記測定部が少なくとも前記第１変調波のスプリアスを測定する際に、各所望波の振幅が等しくかつ所望波間で逆位相となる前記第１変調波と前記第２変調波とをそれぞれ出力し、前記合成波における前記第１変調波と前記第２変調波の所望波を抑圧する
　ことを特徴とする直交変調装置。
　前記変調部は、前記第１変調波と前記第２変調波の各所望波の振幅を等しくしかつ所望波間で逆位相とする所望波抑圧用補正値を算出する際に、振幅を減少した前記第１のＩ信号及び前記第１のＱ信号を前記第１直交変調部に入力することで得られる振幅が減少した前記第１変調波と、振幅を減少した前記第２のＩ信号及び前記第２のＱ信号を前記第２直交変調部に入力することで得られる振幅が減少した前記第２変調波とを択一的に出力し、
　前記信号処理部は、前記変調部から前記第１変調波のみが出力されている間に前記第１変調波の所望波の振幅と位相とを測定した測定値と、前記第２変調波のみが出力されている間に前記第２変調波の所望波の振幅と位相とを測定した測定値とから前記所望波抑圧用補正値を算出し、
　前記測定部が前記第１変調波のスプリアスを測定する際に、前記所望波抑圧用補正値によって前記第１のＩ信号及び前記第１のＱ信号と前記第２のＩ信号及び前記第２のＱ信号とを相対的に補正する
　ことを特徴とする請求項１に記載の直交変調装置。
　前記第１変調波を外部に出力する際に、第１補正値に基づいて前記第１のＩ信号及び前記第１のＱ信号を補正する補正部を備え、
　前記信号処理部は、前記第１変調波と前記第２変調波の所望波が抑圧された前記合成波から測定した前記第１変調波のイメージ成分及びローカルリークの振幅及び位相角を含む測定値に基づいて、前記第１変調波のイメージ成分及びローカルリークの信号強度を小さくするように、前記第１のＩ信号及び前記第１のＱ信号を補正する前記第１補正値を求める
　ことを特徴とする請求項１または２に記載の直交変調装置。
　前記補正部は、前記第２変調波を外部に出力する際に、第２補正値に基づいて前記第２のＩ信号及び前記第２のＱ信号を補正し、
　前記信号処理部は、さらに前記第１変調波と前記第２変調波の所望波が抑圧された前記合成波から測定した前記第２変調波のイメージ成分及びローカルリークの振幅及び位相角を含む測定値に基づいて、前記第２変調波のイメージ成分及びローカルリークの信号強度を小さくするように、前記第２のＩ信号及び前記第２のＱ信号を補正する前記第２補正値を求める
　ことを特徴とする請求項３に記載の直交変調装置。
　第１のＩ信号及び第１のＱ信号を用いて第１搬送波を直交変調した第１変調波と、第２のＩ信号及び第２のＱ信号を用いて前記第１搬送波と異なる周波数の第２搬送波を直交変調し、所望波の周波数が前記第１変調波の所望波の周波数と一致するとともにイメージ成分の周波数が前記第１変調波のイメージ成分の周波数と異なり、前記第１変調波との間で所望波同士の振幅が等しく逆位相となる第２変調波とを出力する変調波発生工程と、
　前記第１変調波と前記第２変調波とを合成した合成波に基づいて、前記第１変調波または前記第２変調波の少なくともいずれか一方のスプリアスを測定する測定工程と
　を有することを特徴とするスプリアス測定方法。
　前記変調波発生工程よりも前に行われる所望波測定工程と所望波抑圧用補正値算出工程とを有し、
　前記所望波測定工程は、振幅を減少した前記第１のＩ信号及び前記第１のＱ信号を用いて出力される振幅が減少した前記第１変調波に基づいて前記第１変調波の所望波の振幅と位相とを測定し、振幅を減少した前記第２のＩ信号及び前記第２のＱ信号を用いて出力される振幅が減少した前記第２変調波に基づいて前記第２変調波の所望波の振幅と位相とを測定し、
　前記所望波抑圧用補正値算出工程は、前記所望波測定工程で得られる前記第１変調波の所望波の振幅と位相及び前記第２変調波の所望波の振幅と位相とから、前記第１変調波と前記第２変調波の各所望波の振幅を等しくしかつ所望波間で逆位相とするための所望波抑圧用補正値を算出し、
　前記変調波発生工程は、前記所望波抑圧用補正値によって相対的に補正した前記第１のＩ信号及び前記第１のＱ信号と前記第２のＩ信号及び前記第２のＱ信号を用いる
　ことを特徴とする請求項５に記載のスプリアス測定方法。
　請求項５または６に記載のスプリアス測定方法によって測定される前記合成波における前記第１変調波のスプリアスとしてのイメージ成分及びローカルリークの振幅及び位相角を含む測定結果に基づいて、前記第１変調波のイメージ成分及びローカルリークの信号強度を小さくするように、前記第１のＩ信号及び前記第１のＱ信号を補正する第１補正値を求める補正値算出工程と、
　前記第１補正値に基づいて、外部に前記第１変調波を出力する際の前記第１のＩ信号及び前記第１のＱ信号を補正する補正工程と
　を有することを特徴とする直交変調の補正方法。
　前記補正値算出工程は、さらに前記第２変調波のイメージ成分及びローカルリークの信号強度を小さくするように、前記第２のＩ信号及び前記第２のＱ信号を補正する第２補正値を求め、
　前記補正工程は、さらに前記第２補正値に基づいて、外部に前記第２変調波を出力する際の前記第２のＩ信号及び前記第２のＱ信号を補正する
　ことを特徴とする請求項７に記載の直交変調の補正方法。