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発明の名称 隣接チャンネル漏洩電力比測定装置及び測定方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−81731(P2007−81731A)
公開日 平成19年3月29日(2007.3.29)
出願番号 特願2005−265926(P2005−265926)
出願日 平成17年9月13日(2005.9.13)
代理人 【識別番号】100075258
【弁理士】
【氏名又は名称】吉田 研二
発明者 長谷川 尚也 / 島田 尚 / 追分 慎一
要約 課題
隣接チャンネル漏洩電力測定装置の周波数変換部を実現する場合、イメージ周波数成分を除去するため多段の局部発振器、周波数変換器及びフィルタが必要になり、回路構成及び周波数構成が複雑になり回路規模が大きくなる。

解決手段
隣接チャンネル漏洩電力測定装置は、送信機などの被測定物となるDUT11と接続されている周波数変換部20と、A/D変換部31と、DSPを有する演算部32と、これらを制御する制御部33を備えている。さらに、周波数変換部20は、ミキサー22、局部発振器12と周波数設定器13,14及びフィルタ24を有している。本測定装置は、隣接チャンネル漏洩電力測定を、上測帯と下測帯の合成電力比として測定を簡略化することにより、測定に必要な回路規模を大幅に簡素化した形で、上測帯と下測帯を合成したACLR測定を正確に測定することを可能とする。
特許請求の範囲
【請求項1】
送信機から出力される送信チャンネル信号と、送信チャンネルの隣接チャンネルに混入する信号と、の電力比を測定し、送信機の性能を測定する測定装置において、
送信機から出力される信号と同じ周波数を局部発振器に設定し、RF帯域からIF帯域にダウンコンバートする周波数変換部と、
不要な周波数成分を除去するローパスフィルタと、
ローパスフィルタからのアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換部と、
A/D変換部で変換されたデジタル信号から、送信チャンネルの電力と隣接チャンネルの電力を測定し、送信チャンネルの電力と送信チャンネル周波数の上測帯と下測帯が合成された隣接チャンネルの合成電力の漏洩電力比を演算する演算部と、
を備えることを特徴とする隣接チャンネル漏洩電力比測定装置。
【請求項2】
請求項1に記載の隣接チャンネル漏洩電力比測定装置において、
周波数変換部は、
送信機から出力される信号の周波数に対して、測定する信号の変調周波数帯域の少なくとも2倍以上の周波数だけ低い又は高い周波数を、周波数局部発振器に設定してダウンコンバートする送信チャンネル周波数変換手段と、
送信機から出力される信号と同じ周波数を局部発振器に設定し、RF帯域からIF帯域にダウンコンバートする隣接チャンネル周波数変換手段と、
を備え、
ローパスフィルタで不要な周波数成分を除去した後、A/D変換部で処理されたデジタル信号から送信チャンネルと隣接チャンネルの電力測定を行うことを特徴とする隣接チャンネル漏洩電力比測定装置。
【請求項3】
請求項1又は2に記載の隣接チャンネル漏洩電力比測定装置において、
演算部は、合成された電力値を平均化することにより、上測帯と下測帯の合成電力平均値を算出することを特徴とする隣接チャンネル漏洩電力比測定装置。
【請求項4】
送信機から出力される送信チャンネル信号と、送信チャンネルの隣接チャンネルに混入する信号と、の電力比を測定し、送信機の性能を測定する測定方法において、
送信機から出力される信号と同じ周波数を局部発振器に設定し、RF帯域からIF帯域にダウンコンバートする周波数変換工程と、
不要な周波数成分を除去するローパスフィルタ工程と、
ローパスフィルタ工程からのアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換工程と、
A/D変換工程で変換されたデジタル信号から、送信チャンネルの電力と隣接チャンネルの電力を測定し、送信チャンネルの電力と送信チャンネル周波数の上測帯と下測帯が合成された隣接チャンネルの合成電力の漏洩電力比を演算する演算工程と、
を含むことを特徴とする隣接チャンネル漏洩電力比測定方法。
【請求項5】
請求項4に記載の隣接チャンネル漏洩電力比測定方法において、
周波数変換工程は、
送信機から出力される信号の周波数に対して、測定する信号の変調周波数帯域の少なくとも2倍以上の周波数だけ低い又は高い周波数を、周波数局部発振器に設定してダウンコンバートする送信チャンネル周波数変換工程と、
送信機から出力される信号と同じ周波数を局部発振器に設定し、RF帯域からIF帯域にダウンコンバートする隣接チャンネル周波数変換工程と、
を含み、
ローパスフィルタで不要な周波数成分を除去した後、A/D変換部で処理されたデジタル信号から送信チャンネルと隣接チャンネルの電力測定を行うことを特徴とする隣接チャンネル漏洩電力比測定方法。
【請求項6】
請求項4又は5に記載の隣接チャンネル漏洩電力比測定方法において、
演算工程は、合成された電力値を平均化することにより、上測帯と下測帯の合成電力平均値を算出することを特徴とする隣接チャンネル漏洩電力比測定方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、隣接チャンネル漏洩電力比測定に関する測定装置及び測定方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、移動体通信に関する技術の急速な発展に伴い、FDMA(Frequency Division Multiple Access:周波数分割多重接続)方式、TDMA(Time Division Multiple Access:時分割多重接続)方式及びCDMA(Code Division Multiple Access:符号分割多元接続)方式などの多用な通信方式が使用されるようになった。このデジタル通信方式の送信機に関する重要な規格の一つに隣接チャンネル漏洩電力比(Adjacent Channel Leakage Power Ratio以下、ACLRと呼ぶ。)の測定がある。
【0003】
図8は、本発明を理解する上で参考となる参考構成における処理の流れを説明する説明図であり、横軸周波数、縦軸電力の送信チャンネルにおける周波数スペクトラムである。通常、送信機の送信波の周波数スペクトラムは、歪みやノイズ成分により、図8のようにスカート状に広がり、Δf離れた隣接チャンネルへの漏洩電力となる。この漏洩電力は、隣接チャンネルを受信する受信機にとっては、妨害電力成分となる。ACLR測定は、隣接するチャンネルへの干渉を少なくするために規定されている規格の一つである。さらにACLR測定は、送信チャンネル(f=Fc)の電力と各々の隣接チャンネル(f=Fc±Δf)漏洩電力の比を測定するものであり、特にW−CDMAではFc±2Δfとの電力比の測定も行う。
【0004】
このACLR測定を規格どおりに、上測帯と下測帯においてそれぞれの漏洩電力比として正確に測定するためには、スペクトラムアナライザのように、イメージ周波数成分を除去できる各種フィルタ機能を有する測定器などを使用する必要がある。
【0005】
例えば、デジタル信号処理技術を用いた送信機の隣接チャンネル漏洩電力の測定装置及び測定方法が、特許文献1に記載されている。特許文献1によると、ACLR測定の処理方法は、被測定信号を周波数変換器にて局部発振器の周波数と乗算し、和信号又は差信号としてIF信号に変換する。
【0006】
次に、変換されたIF信号を帯域制限フィルタに通し、注目信号のみを取り出して、その信号をA/D変換器にてアナログ信号からデジタル信号に変換する。さらに、変換されたデジタル信号から、DSPにて本波の電力と隣接チャンネルの電力を計算してACLRの計算を行うことが示されている。
【0007】
【特許文献1】特開平8−15353号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、上述した周波数変換部を実現する場合、イメージ周波数成分を除去するために多段の局部発振器、周波数変換器及びフィルタなどの部品が必要となり、回路構成及び周波数構成が複雑になるため、回路規模が大きくなるという問題がある。
【0009】
従来、移動体無線通信機の製造又は保守において、ACLRを測定する場合、規格に対してOKかNGの判定ができれば良い場合でも、スペクトラムアナライザのような高価な測定器を用意しなければならなかった。
【課題を解決するための手段】
【0010】
以上のような問題を解決するために、本発明に係る隣接チャンネル漏洩電力比測定装置は、送信機から出力される送信チャンネル信号と、送信チャンネルの隣接チャンネルに混入する信号と、の電力比を測定し、送信機の性能を測定する測定装置において、送信機から出力される信号と同じ周波数を局部発振器に設定し、RF帯域からIF帯域にダウンコンバートする周波数変換部と、不要な周波数成分を除去するローパスフィルタと、ローパスフィルタからのアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換部と、A/D変換部で変換されたデジタル信号から、送信チャンネルの電力の測定と送信チャンネルの上測帯と下測帯の隣接チャンネル漏洩電力の合成電力を測定し、送信チャンネルの電力と送信チャンネル周波数の上測帯と下測帯が合成された隣接チャンネルの合成電力の漏洩電力比を演算する演算部と、を備えることを特徴とする。
【0011】
ここで、従来のACLR測定に対して、本発明に係る隣接チャンネル漏洩電力比測定であるACLR測定を、ACLR DSB(Double Side Band)測定と呼ぶ。また、合成した測定値を半分にすることにより、上測帯と下測帯の平均電力値を簡単に測定することが可能となる。
【0012】
また、本発明に係る隣接チャンネル漏洩電力比測定装置において、周波数変換部は、送信機から出力される信号の周波数に対して、測定する信号の変調周波数帯域の少なくとも2倍以上の周波数だけ低い又は高い周波数を、周波数局部発振器に設定してダウンコンバートする送信チャンネル周波数変換手段と、送信機から出力される信号と同じ周波数を局部発振器に設定し、RF帯域からIF帯域にダウンコンバートする隣接チャンネル周波数変換手段と、を備え、ローパスフィルタで不要な周波数成分を除去した後、A/D変換部で処理されたデジタル信号から送信チャンネルと隣接チャンネルの電力測定を行うことを特徴とする。
【0013】
さらに、本発明に係る隣接チャンネル漏洩電力比測定装置において、演算部は、合成された電力値を平均化することにより、上測帯と下測帯の合成電力平均値を算出することを特徴とする。ここで、合成電力平均値を、(ACLR DSB)/2測定値と呼ぶ。
【0014】
本発明に係る隣接チャンネル漏洩電力比測定方法は、送信機から出力される送信チャンネル信号と、送信チャンネルの隣接チャンネルに混入する信号と、の電力比を測定し、送信機の性能を測定する測定方法において、送信機から出力される信号と同じ周波数を局部発振器に設定し、RF帯域からIF帯域にダウンコンバートする周波数変換工程と、不要な周波数成分を除去するローパスフィルタ工程と、ローパスフィルタ工程からのアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換工程と、A/D変換工程で変換されたデジタル信号から、送信チャンネルの電力と隣接チャンネルの電力を測定し、送信チャンネルと送信チャンネル周波数の上測帯と下測帯が合成された隣接チャンネルの合成電力と、の漏洩電力比を演算する演算工程と、を含むことを特徴とする。
【0015】
また、本発明に係る隣接チャンネル漏洩電力比測定方法において、周波数変換工程は、送信機から出力される信号の周波数に対して、測定する信号の変調周波数帯域の少なくとも2倍以上の周波数だけ低い又は高い周波数を、周波数局部発振器に設定してダウンコンバートする送信チャンネル周波数変換工程と、送信機から出力される信号と同じ周波数を局部発振器に設定し、RF帯域からIF帯域にダウンコンバートする隣接チャンネル周波数変換工程と、を含み、ローパスフィルタで不要な周波数成分を除去した後、A/D変換部で処理されたデジタル信号から送信チャンネルと隣接チャンネルの電力測定を行うことを特徴とする。
【0016】
さらに、本発明に係る隣接チャンネル漏洩電力比測定方法において、演算工程は、合成された電力値を平均化することにより、上測帯と下測帯の合成電力平均値を算出することを特徴とする。
【0017】
さらにまた、本発明に係る隣接チャンネル漏洩電力比測定方法は、隣接チャンネル漏洩電力測定を、上測帯と下測帯の合成電力比として測定を簡略化することにより、測定に必要な回路規模を大幅に簡素化した形で、上測帯と下測帯を合成したACLR測定を正確に測定することを可能とする。
【発明の効果】
【0018】
本発明を用いると、アナログ回路部の回路構成及び周波数構成が容易となり、回路設計が簡単になる。また、周波数変換部やフィルタなどの部品点数を削減できることにより、回路を物理的に小さくできると共に大幅にコストが削減可能となる。
【0019】
さらに、被測定IF信号に関して、測定に必要な周波数帯域を片測帯(以下、上測帯と下測帯を合わせて両測帯と、両測帯に対して片測帯とも呼ぶ)の限られた周波数帯域とすることで従来の1/2以下に狭くすることができる。このため、その分デジタル信号処理速度を低速にすることが可能となるので、デジタル信号処理部の設計も容易となり、デジタル部のコストも下げることが可能となるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【0020】
以下、本発明を理解する上で参考となる構成(以下、参考構成という)と本発明の実施の形態(以下、実施形態という)を、図面に従って説明する。
【0021】
1.参考構成
図5は、参考構成における測定装置の構成を示す構成図である。参考構成は、送信機などの被測定物となるDUT111と接続されている周波数変換部120と、A/D変換部131と、DSPを有する演算部132と、これらを制御する制御部133を備えている。さらに、周波数変換部120は、イメージ除去フィルタ、ミキサー、局部発振器とフィルタを有し、参考構成は例えば3段の周波数変換手段とした。
【0022】
図6は、参考構成における処理の流れを示したフローチャート図であり、図7は参考構成における処理の流れを説明する説明図である。以下、図6の処理の流れに基づいて図5及び図7を用いて処理の流れを説明する。なお、理解を容易にするために、例えば、被測定RF信号は2GHzの信号を用い、IF信号は20MHzとして説明する。
【0023】
DUT111から出力された被測定RF信号は、隣接チャンネル漏洩電力比測定装置101の周波数変換部120に入力される(ステップS30)。最初に、信号はイメージ除去フィルタ#1(115)により不要な周波数成分が除去され、ミキサー121に出力される(ステップS32)。図7のS1を参照のこと。
【0024】
次に、被測定RF信号(例えば、2000MHz)と周波数IF1(例えば500MHz)ずれた周波数(例えば2500MHz)を有するIF1局部発振器112は、正弦波をミキサー121に出力(ステップS36)し、ミキサー121において乗算による周波数変換が行われ(ステップS34)、ミキサー121からダウンコンバートされた信号が出力される(ステップS38)。図7のS2と変換1を参照のこと。
【0025】
次に、ステップS40において、被測定IF周波数までダウンコンバートできたか判定して、達しない場合は、さらにダウンコンバートを行うためステップS38へ移動してステップS32に戻り同様の処理が行われる。
【0026】
変換されたIF信号1(例えば500MHz)は、イメージ除去フィルタ#2(116)を通り、IF信号1(例えば500MHz)と周波数IF2(例えば300MHz)ずれた周波数(たとえば800MHz)を有するIF2局部発振器113によって出力される正弦波と、ミキサー122で乗算されIF信号2に変換されて出力される(ステップS34〜S38)。図7のS3,S4及び変換2を参照のこと。
【0027】
ステップS40において被測定IF周波数までダウンコンバートされていないと判断されると、再びステップS32〜S38の処理を繰り返す。
【0028】
変換されたIF信号2(例えば300MHz)は、イメージ除去フィルタ#3(117)を通り、IF信号2(例えば300MHz)と周波数IF3(例えば20MHz)ずれた周波数(例えば320MHz)を有するIF3局部発振器114によって出力される正弦波と、ミキサー123で乗算されIF信号3に変換されて出力される(ステップS34〜S38)。図7のS5,S6及び変換3を参照のこと。
【0029】
変換されたIF信号3(例えば20MHz)は、不要な周波数成分を除去するフィルタ124を通り、A/D変換部131によりアナログ信号からデジタル信号に変換される。
【0030】
図8は、参考構成における処理の流れを説明する説明図であり、周波数変換部から出力されるIF信号3の周波数スペクトラムを示したものである。演算部132は、得られたデジタル信号からACLRの測定値を算出する。ACLR算出方法は、得られたデータから送信チャンネル帯域を取り出すデジタルフィルタ(BPF)を掛け、得られたデータの平均電力計算(2乗平均)を行い、この値をPとする。同様に測定したい隣接チャンネル帯域のデータを取り出すバンドパスデジタルフィルタ(BPF)を掛け、得られたデータの平均電力計算を行い、この値をP1とする。P1−P(dB)が測定した上測帯の隣接チャンネルのACLR測定値となる。同様の測定を他の隣接チャンネルについても行う。
【0031】
2.本実施形態
図1は、本発明の実施形態に係る隣接チャンネル漏洩電力比測定装置1の構成を示す構成図である。本実施形態は、送信機などの被測定物となるDUT11と接続されている周波数変換部20と、A/D変換部31と、DSPを有する演算部32と、これらを制御する制御部33を備えている。さらに、周波数変換部20は、ミキサー22、局部発振器12と送信チャンネル測定用の周波数設定器13と隣接チャンネル測定用の周波数設定器14及びフィルタ24を有している。また、参照構成と比較すると周波数変換部の回路構成が簡素化されている。
【0032】
周波数変換部20の構造は、DUT11からの被測定RF信号と、局部発振器12で発生させた被測定RF信号と同じ周波数の信号と、をミキサー22に加えるものである。これにより、被測定IF信号を直接取り出すことが可能となっている。フィルタ24を用いて取り出した信号から不要な周波数成分を除去し、A/D変換部によりアナログ信号からデジタル信号に変換する。
【0033】
図4は、本発明の実施形態に係る隣接チャンネル漏洩電力比測定の処理の流れを説明した説明図であり、演算部で得られる周波数スペクトラムの概要である。図4に示すように、被測定RF信号の周波数と局部発振器の周波数を同じにして、周波数変換を行うと、上測帯と下測帯はお互いがイメージ周波数帯域になるので、イメージ除去フィルタが不要となる。これにより、ACLR DSBで必要な上測帯と下測帯の合成電力が周波数変換1段のみで得ることが出来る。
【0034】
図2は、本発明の実施形態に係る隣接チャンネル漏洩電力比測定の処理の流れを示したフローチャート図である。図2を用いて具体的なACLR DSB算出処理を説明する。
【0035】
最初に、ステップS10において、DUT11から入力された被測定RF信号(例えば2000MHz)を取得する。ステップS12とステップS24は繰り返しループであり、ループ処理により送信チャンネルの電力測定と隣接チャンネルの電力測定を行う。
【0036】
最初に送信チャンネルの電力を測定する。図4に示したように、送信チャンネルの電力はDC(0Hz)で観測されるため、DCオフセットの影響を取り除く必要がある。もっとも簡単にDCオフセットの影響を取り除くためにIF信号をAC信号(例えば、7.8MHz)に変換する。これによりイメージ周波数帯のノイズ成分が加算されることになるが、通常送信チャンネルの電力は、このノイズ成分よりも十分大きいので、ほとんどの場合、問題とならない。
【0037】
図3は、本発明の実施形態に係る隣接チャンネル漏洩電力比測定の処理の流れを説明した説明図であり、演算部で得られる周波数スペクトラムの概要である。図3に示すように、被測定RF信号に対して、送信チャンネル測定用発信周波数(例えば2000MHz+7.8MHz)を使用してミキサー22へ出力する(ステップS16)。
【0038】
ステップS14,S18において、被測定IF信号を取得してフィルタ24を用いて帯域制限処理を実行し、ステップS22において、A/D変換処理を行い、デジタル信号に変換して演算部32に出力する。演算部32は、送信チャンネル信号を取り出すバンドパスデジタルフィルタ(BPF)を掛け、得られたデータの平均電力計算を行い、この値をP’として記憶する(ステップS24)。
【0039】
次に、ステップS26からループ12へ戻り、隣接チャンネル帯域である両測帯の合成電力を求める。IF信号をDC信号に変換するように被測定RF信号に対して、隣接チャンネル測定用発信周波数(例えば2000MHz)を使用してミキサー22へ出力する(ステップS16)。
【0040】
さらに、ステップS14,18において、被測定IF信号を取得してフィルタ24を用いて帯域制限処理を実行し、ステップS22において、A/D変換処理を行い、デジタル信号に変換して演算部32に出力する。演算部32は、隣接チャンネル信号を取り出すバンドパスデジタルフィルタ(BPF)を掛け、得られたデータの平均電力計算を行い、この値をP1’として記憶する。
【0041】
ステップS24において、隣接チャンネルのACLR DSBであるP1’−P’(dB)を算出し、上測帯と下測帯の平均値である(ACLR DSB)/2は、ACLR DSB測定値を半分にした値(−3.01dB)として得ることができる。以上で処理が終了する。同様の測定を他の隣接チャンネルにて行う。同様の測定を他の隣接チャンネルについても行う。
【0042】
以下に、一例として通常のACLR測定と本実施形態のACLR DSB測定及び(ACLR DSB)/2測定の測定結果についてW−CDMAの規格形式で示す。得られた結果によると、離調周波数5MHz離れと10MHz離れにおいて、ACLR測定の簡易測定値を示すことが分かる。
【0043】

【表1】


【0044】
以上、上述したように、本実施形態を用いることで、測定装置の回路構成が大幅に簡略化でき、それに伴い、回路設計も容易になるという効果がある。また、回路規模も小さくでき、大幅にコストダウンが可能となる。
【0045】
測定方法の簡略化により、規格で定められた測定値の形式とは異なる目安としての測定値の所得となるが、通常の移動体無線機の製造ラインや保守では、規格に対してOKかNGの判定ができれば良い場合がある。このような場合に、高価なスペクトラムアナライザを使用しなくてもOK/NGの判定が出来るという効果がある。
【0046】
なお、参考構成と本実施形態では、説明のために具体的な数値を用いたが、これらの数値に限定するものではない。また、当業者であれば、これらの数値は、回路設計や使用する素子特性により様々な値を取り得ることは明白である。
【0047】
また、携帯電話などに関する800MHz帯から2GHz帯のW−CDMAを中心に説明したが、これに限定するものではなく、他の通信方式や周波数帯にも応用できることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【0048】
【図1】本発明の実施形態に係る隣接チャンネル漏洩電力比測定装置の構成を示す構成図である。
【図2】本発明の実施形態に係る隣接チャンネル漏洩電力比測定の処理の流れを示したフローチャート図である。
【図3】本発明の実施形態に係る隣接チャンネル漏洩電力比測定の処理の流れを説明した説明図である。
【図4】本発明の実施形態に係る隣接チャンネル漏洩電力比測定の処理の流れを説明した説明図である。
【図5】参考構成における測定装置の構成を示す構成図である。
【図6】参考構成における処理の流れを示したフローチャート図である。
【図7】参考構成における処理の流れを説明する説明図である。
【図8】参考構成における処理の流れを説明する説明図である。
【符号の説明】
【0049】
1,101 隣接チャンネル漏洩電力比測定装置、11,111 DUT、12,112,113,114 局部発振器、13,14 周波数設定器、20,120 周波数変換部、22,121,122,123 ミキサー、24,124 フィルタ、31,131 A/D変換部、32,132 演算部、33,133 制御部、115,116,117 イメージ除去フィルタ#N。




 

 


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