【手続補正書】
【提出日】平成16年11月15日(2004.11.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被測定物のベクトル応答特性を測定する方法および装置に係り、特に周波数変換装置のベクトル応答特性を測定する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ベクトル・ネットワーク・アナライザ（以降、ＶＮＡとも称する）によって、多様なタイプの電気及び光学デバイスのベクトル応答を正確に特性化することが可能になる。しかし、現在利用可能なＶＮＡは、ミクサ、変調器、及び、他のタイプの周波数変換装置にはうまく適合しない。周波数変換装置（以降、ＦＴＤとも称する）は、ＦＴＤに加えらえる入力信号の周波数とは異なる周波数の出力信号を送り出し、その結果、ＦＴＤの特性化が不正確になるが、これは、インピーダンス不整合、応答の不均一性、及び、ＶＮＡに固有の位相基準の欠如によって生じる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ＦＴＤが、それが組み込まれる通信システムの性能にクリティカルであるため、ＦＴＤのベクトル、すなわち、振幅及び位相の応答について正確な特性化を可能にするシステムを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の望ましい実施態様に従って構成されたベクトル刺激および応答システムによれば、ＦＴＤの振幅及び位相応答について正確な特性化が可能になる。このシステムには、刺激信号を発生する、所定のソース整合と反射トラッキングと指向性とを備えたソースが含まれている。ベクトル刺激および応答システムには、所定の負荷整合を備えたレシーバも含まれている。レシーバは、基準周波数変換器が、ソースとレシーバの間に結合されている場合、刺激信号に対する基準周波数変換器の第一の一連の応答を測定する。基準周波数変換器は、所定の伝送特性、入力整合、及び、出力整合を備えている。レシーバは、ＦＴＤがソースとレシーバの間に結合されている場合、刺激信号に対するＦＴＤの第二の一連の応答を測定する。プロセッサによって、第一の一連の応答、所定の伝送特性、入力整合及び出力整合、ソース整合、及び、指向性、反射トラッキング、及び、負荷整合から補正アレイが生成される。次に、プロセッサは、生成した補正アレイを適用して、第二の一連の応答に修正を加え、ＦＴＤのベクトル特性が得られるようにする。
【０００５】
本発明の第一の望ましい実施態様の場合、レシーバに関する位相同期基準及び振幅基準が、基準ＦＴＤを備えた並列基準経路によって得られる。本発明の第二の望ましい実施態様の場合、レシーバに関する位相同期基準及び振幅基準は、基準周波数変換器及び測定ＦＴＤが刺激信号をダウンコンバートする場合には、アップコンバートを実施し、基準周波数変換器及び測定ＦＴＤが刺激信号をアップコンバートする場合には、ダウンコンバートを実施する基準ＦＴＤを備えた、直列相補性基準経路によって得られる。本発明の望ましい実施態様は、周波数変換装置のベクトル特性化方法に従って二者択一的に実施される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１には、本発明の第一の望ましい実施態様に従って構成された周波数変換装置（ＦＴＤ）２を特性化するためのベクトル刺激および応答システム１０が示されている。ベクトル刺激および応答システム１０には、ソースＳ、及び、レシーバＲ１、Ｒ２が含まれている。ソースＳによって、刺激信号３が発生する。レシーバＲ１、Ｒ２によって、ソースＳとレシーバＲ１、Ｒ２の間に結合された装置の振幅及び位相応答、すなわち、ベクトル応答の測定が行われる。ベクトル・ネットワーク・アナライザ（ＶＮＡ）の統合されたソース及びレシーバは、システム１０におけるソースＳ及びレシーバＲ１、Ｒ２としてうってつけである。あるいはまた、ベクトル、すなわち、振幅及び位相測定機能を備えた他のタイプの刺激および応答計測器をソースＳ及びレシーバＲ１、Ｒ２として利用することも可能である。
【０００７】
測定経路４が、ソースＳとレシーバＲ１の間に設けられている。並列基準経路６が、ソースＳとレシーバＲ２の間に設けられている。基準経路６には、ソースＳから刺激信号を受信する基準ＦＴＤ８が含まれている。測定経路４には、ソースＳとレシーバＲ１の間の測定経路４に択一的に挿入される基準周波数変換器１２または測定ＦＴＤ２が含まれていて、基準ＦＴＤ８、及び、基準周波数変換器１２または測定ＦＴＤ２が、それぞれ、刺激信号３を受信するようになっている。基準周波数変換器１２、基準ＦＴＤ８、及び、測定ＦＴＤ２は、個々に、基準周波数変換器１２、基準ＦＴＤ８、及び、測定ＦＴＤ２内部または外部にある位相同期発振器ＯＳＣ１、ＯＳＣ２およびＯＳＣ３より刺激信号３及び駆動信号５、７を受信するミクサ、変調器、または、サブシステムである。基準周波数変換器１２、基準ＦＴＤ８、及び、測定ＦＴＤ２は、加えられる刺激信号３及び駆動信号５、７の周波数に従って、周波数変換出力信号９、１１を送り出す。駆動信号５、７は、単一発振器または２つの発振器（不図示）によって択一的に生じる。
【０００８】
ベクトル刺激および応答システム１０におけるソースＳは、所定のソース整合ＥSF、反射トラッキングＥRF、及び、指向性ＥDFを備えている。レシーバＲ１は、所定の負荷整合ＥLFを備えている。レシーバＲ１は、基準周波数変換器１２が測定経路４に挿入されると、刺激信号３に対する基準周波数変換器１２の第一の一連の応答を測定する。出力信号１１は、レシーバＲ２によって受信され、レシーバＲ１に関する振幅基準及び位相同期基準を提供する。
【０００９】
図２には、本発明の第二の望ましい実施態様に従って構成された周波数変換装置（ＦＴＤ）２の特性化するためのベクトル刺激および応答システム２０が示されている。ベクトル刺激および応答システム２０には、ソースＳとレシーバＲ１が含まれている。ソースＳは、刺激信号３を発生する。レシーバＲ１は、ソースＳとレシーバＲ１の間に結合された装置の振幅及び位相応答、すなわち、ベクトル応答の測定結果を供給する。ベクトル・ネットワーク・アナライザ（ＶＮＡ）の統合されたソース及びレシーバは、システム２０におけるソースＳ及びレシーバＲ１としてうってつけである。あるいはまた、ベクトル、すなわち、振幅及び位相の測定機能を備えた他のタイプの刺激および応答計測器が、ソースＳ及びレシーバＲ１として用いられる。
【００１０】
ソースＳとレシーバＲ１の間に、測定経路２４が設けられている。測定経路２４には、基準ＦＴＤ２８と、基準ＦＴＤを介してソースＳとレシーバＲ１の間の測定経路２４に択一的に結合される、基準周波数変換器１２または測定ＦＴＤ２が含まれている。基準周波数変換器１２、基準ＦＴＤ２８、及び、測定ＦＴＤ２は、単一発振器ＯＳＣ、あるいはまた、個々に、基準周波数変換器１２、基準ＦＴＤ２８、及び、測定ＦＴＤ２の内部または外部にある複数位相同期発振器（不図示）から駆動信号１５を受信するミクサ、変調器、または、サブシステムである。基準周波数変換器１２及び測定ＦＴＤ２は、加えられた刺激信号３及び駆動信号１５の周波数に従って周波数変換信号を送り出す。基準ＦＴＤ２８によって相補性周波数変換が施されるので、レシーバＲ１の出力信号１７は、周波数が刺激信号３と同じになる。例えば、基準周波数変換器１２及び測定ＦＴＤ２が、刺激信号３をダウンコンバートすると、基準ＦＴＤ２８によってアップコンバートが行われ、基準周波数変換器及び測定ＦＴＤ２が、刺激信号３をアップコンバートすると、基準ＦＴＤ２８によって、ダウンコンバートが行われる。基準ＦＴＤ２８によって、基準周波数変換器１２及びＦＴＤ２に関する一連の相補性基準経路が形成され、レシーバＲ１に関する振幅基準及び位相同期基準が設定される。基準周波数変換器１２または測定ＦＴＤ２に、和周波数成分と差周波数成分の両方を備えた周波数変換信号が含まれている条件下において、周波数成分のうち指定の成分だけが、ＦＴＤ２８に入射し、基準ＦＴＤ２８による相補性周波数変換を受けることを保証するため、フィルタ（不図示）またはイメージ除去ミキシング技法が利用される。
【００１１】
ベクトル刺激および応答システム２０のソースＳは、所定のソース整合ＥSF、反射トラッキングＦRF、及び、指向性ＥDFを備えている。基準ＦＴＤ２８とレシーバＲ１の組み合わせは、所定の負荷整合ＥLFを備えている。基準ＦＴＤ２８は、図２に示すところでは、レシーバＲ１に結合されているが、代替案では、ソースＳにも結合される。基準ＦＴＤ２８がソースＳに結合されている条件下では、所定のソース整合ＥSF、反射トラッキングＥRF、及び、指向性ＥDFには、それぞれ、ソースＳと組み合わせられた基準ＦＴＤ２８の影響が含まれており、所定の負荷整合ＥLFは、レシーバＲ１の負荷整合である。ＦＴＤ２８のいずれの結合構成においても、基準周波数変換器１２が測定経路２４内に挿入される場合、レシーバＲ１は、刺激信号３に対する基準周波数変換器１２の第一の一連の応答を測定する。出力信号１７は、レシーバＲ１によって受信され、レシーバＲ１に関する振幅基準及び位相同期基準が供給される。
【００１２】
図１のベクトル刺激および応答システム１０及び図２のベクトル刺激および応答システム２０を参照すると、第一の一連の応答には、基準周波数変換器１２の測定されたベクトル順方向伝送ＳパラメータＳ２１M1が含まれている。基準周波数変換器１２は、所定の伝送特性Ｔ１、Ｔ２、入力整合Ｄ、及び、出力整合Ｍを備えている。参考までに本明細書において援用されている「Ｍｅｔｈｏｄ Ｆｏｒ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｉｎｇ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ」と題する関連特許出願第０９／５９１，４４１号には、相互的で、伝送特性Ｔ１がＴ２に等しい基準周波数変換器１２について、伝送特性Ｔ１、Ｔ２、入力整合Ｄ、及び、出力整合Ｍを求めるための方法が開示されている。しかし、基準周波数変換器１２に関する伝送特性Ｔ１、Ｔ２、入力整合Ｄ、及び、出力整合Ｍを求めるための他の技法も、本発明の望ましい実施態様に用いるのに適している。
【００１３】
図３Ａは、レシーバＲ１によって測定される第一の一連の測定応答に対応する信号流れ図である。ＶＮＡ内部または外部のプロセッサ（不図示）が、第一の一連の測定応答から補正アレイを生成する。補正アレイには、ソース整合ＥSF、指向性ＥDF、反射トラッキングＥRF、及び、負荷整合ＥLFが含まれている。図３Ａの信号流れ図に既知の信号流れ図技法を適用することにより、下記の関係式に従って、伝送トラッキングＥTFが得られる：ＥTF＝（Ｓ２１M1／（Ｔ１））／（１−Ｍ*ＥLF−Ｄ*ＥSF−ＥSF*Ｔ１*Ｔ２*ＥLF＋ＥSF*Ｍ*Ｄ*ＥLF）、ここで、Ｓ２１M1＝ｂ2／ａ1、すなわち、基準周波数変換器１２の測定されたベクトル順方向伝送Ｓパラメータである。
【００１４】
ＦＴＤ２は、測定経路４に挿入され、レシーバＲ１は、刺激信号３に対する第二の一連の応答を測定する。図３Ｂから図３Ｃは、第二の一連の測定応答に対応する信号流れ図である。プロセッサは、次に、生成された補正アレイを適用して、第二の一連の応答に修正を加え、測定ＦＴＤ２のベクトル、すなわち、振幅及び位相の特性が得られるようにする。ＦＴＤ２のこれらの特性には、伝送特性Ｔ１FTD、Ｔ２FTD、入力整合ＤFTD、及び、出力整合ＭFTDが含まれている。第二の一連の応答に含まれる応答に対するさまざまな代替案が存在する。
【００１５】
図３Ｂの対応する信号流れ図を備える第一の代替案の場合、第二の一連の応答には、ＦＴＤ２の測定されたベクトル順方向伝送ＳパラメータＳ２１M2が含まれており、ここで、Ｓ２１M2＝ｂ2／ａ1。ＦＴＤ２の入力整合ＤFTD、出力整合ＭFTD、及び、伝送特性Ｔ２FTDは、ゼロにセットされる。生成された補正アレイを適用して、第二の一連の応答に修正を加えると、ＦＴＤ２の順方向伝送ベクトル応答Ｔ１FTDが得られるが、ここで、Ｔ１FTD＝Ｓ２１M2／ＥTF。伝送トラッキングＥTFは、前述のところと同様に得られる。
【００１６】
図３Ｂの対応する信号流れ図を備える第二の代替案の場合、第二の一連の応答には、ＦＴＤ２の測定されたベクトル順方向伝送ＳパラメータＳ２１M2と、測定されたベクトル順方向反射ＳパラメータＳ１１M2が含まれており、ここで、Ｓ１１M2＝ｂ1／ａ1。出力整合ＭFTD及び伝送特性Ｔ２FTDは、ゼロにセットされる。生成された補正アレイを適用して、第二の一連の応答に修正を加えると、ＦＴＤ２の順方向伝送特性Ｔ１FTDが得られるが、ここで、Ｔ１FTD＝Ｓ２１M2／（ＥTF（（Ｓ１１M2−ＥDF）ＥSF／ＥRF＋１））。典型的なＶＮＡの場合、ソースＳは、刺激信号３を発生するが、ＦＴＤ２から反射される信号の振幅及び位相を測定する機能も備えているので、順方向反射ＳパラメータＳ１１M2が容易に測定される。
【００１７】
図３Ｂから図３Ｃの対応する信号流れ図を備えた第三の代替案の場合、第二の一連の測定された応答には、ＦＴＤ２の順方向伝送ＳパラメータＳ２１M2、順方向反射ＳパラメータＳ１１M2、及び、測定されたベクトル逆方向反射ＳパラメータＳ２２M2が含まれているが、ここで、Ｓ２２M2＝ｂ2／ａ2であり、ｂ2及びａ2は、図３Ｂに示す信号流れ図の項である。この代替案の補正アレイは、ソースＳの所定の逆ソース整合ＥSR、逆伝送トラッキングＥRR、及び、逆指向性ＥDRに適応する。補正アレイは、レシーバＲ１の所定の逆負荷整合ＥLRにも適応する。伝送特性Ｔ２FTDは、ゼロに設定される。生成された補正アレイを適用して、第二の一連の応答に修正を加えると、ＦＴＤ２の順方向伝送特性Ｔ１FTDが得られるが、ここで、Ｔ１FTD＝（１＋（（Ｓ２２M2−ＥDR）／ＥRR）（ＥSR−ＥLF））（Ｓ２１M2／ＥTF）／（（１＋Ｓ１１M2−ＥDF）（ＥSF／ＥRF））（１＋（Ｓ２２M2−ＥDR）（ＥSR／ＥRR）））。典型的なＶＮＡの場合、レシーバＲ１は、ＦＴＤ２から出力信号の振幅及び位相を測定するが、ＦＴＤ２に対する出力刺激（不図示）を発生する機能も備えているので、逆方向反射ＳパラメータＳ２２M2が容易に測定される。
【００１８】
図３Ｂから図３Ｃの対応する信号流れ図を備えた第四の代替案の場合、第二の一連の測定応答には、ＦＴＤ２の順方向伝送ＳパラメータＳ２１M2、順方向反射ＳパラメータＳ１１M2、逆方向反射ＳパラメータＳ３３M2、及び、測定されたベクトル逆方向伝送ＳパラメータＳ１２M2が含まれているが、ここで、Ｓ１２M2＝ｂ1／ａ2であり、ｂ1及びａ2は、図３Ｂに示す信号流れ図の項である。この代替案の補正アレイは、ソースＳの所定の逆方向ソース整合ＥSR、逆方向伝送トラッキングＥRR、及び、逆方向指向性ＥDRに適応する。この補正アレイは、レシーバＲ１の所定の逆方向負荷整合ＥLRにも適応する。この代替案における第一の一連の応答には、基準周波数変換器１２の測定されたベクトル逆方向伝送ＳパラメータＳ１２M1が含まれている。逆方向伝送トラッキングＥTRは、下記の関係式に従って得られる：ＥTR＝（Ｓ１２M1／（Ｔ１））／（１−Ｍ*ＥLR−Ｄ*ＥSR＋ＥSR*Ｔ１*Ｔ２*ＥLR＋ＥSR*Ｍ*Ｄ*ＥLR）生成された補正アレイを適用して、第二の一連の応答に修正を加えると、ＦＴＤ２の順方向伝送特性Ｔ１FTDが得られるが、ここで、Ｔ１FTD＝（１＋（（Ｓ２２M2−ＥDR）／ＥRR）（ＥSR−ＥLF））（Ｓ２１M2／ＥTF）／（（１＋（（Ｓ１１M2−ＥDF）／ＥRF）ＥSF）（１＋（（Ｓ２２M2−ＥDR）／ＥRR）ＥSR）−（Ｓ２１M2Ｓ１２M2ＥLFＥLR／（ＥTF−ＥTR）））。
【００１９】
伝送特性Ｔ２FTD、入力整合ＤFTD、及び、出力整合ＭFTDのようなＦＴＤ２の追加ベクトル特性は、生成された補正アレイを適用し、これらの項と測定応答との下記の既知関係式を用いて、第二の一連の測定応答に修正を加えることにより、容易に抽出される：
【００２０】
【数１】
2002202331.tif 000001
【００２１】
本発明の望ましい実施態様は、ＦＴＤ２のベクトル特性化方法に従って、択一的に実施される。方法の第一のステップでは、所定のソース整合ＥSF、反射トラッキングＥRF、及び、指向性ＥDFを備えたソースＳから刺激信号３が発生する。第二のステップでは、基準周波数変換器１２が、ソースＳと、所定の負荷整合ＥLF、振幅基準、及び、位相同期基準を備えたレシーバＲ１の間に結合されている場合、刺激信号３に対する基準周波数変換器１２の第一の一連の応答が測定される。第三のステップでは、ＦＴＤ２が、ソースＳとレシーバＲ１の間に結合されている場合、刺激信号３に対するＦＴＤ２の第二の一連の応答が測定される。基準周波数変換器１２は、所定の伝送特性Ｔ１、Ｔ２、入力整合Ｄ、及び、出力整合Ｍを備えている。第四のステップでは、補正アレイが、第一の一連の応答、所定の伝送特性Ｔ１、Ｔ２、入力整合Ｄ及び出力整合Ｍ、ソース整合ＥSF、指向性ＥDF、反射トラッキングＥRF、及び、負荷整合ＥLFから生成される。第五のステップでは、生成された補正アレイを適用して、第二の一連の応答に修正を加えることによって、ＦＴＤ２のベクトル特性が得られる。
【００２２】
図３Ａから図３Ｃに示す流れ図の項は、例えば、取得されないか、または、ＦＴＤ２のベクトル特性にほとんど影響しない場合、その１つ以上を補正アレイから排除することが可能である。本発明の望ましい実施態様に従って構成されたシステム及び方法と共に、クロストーク及び他のエラーを考慮したような追加エラー補正技法を利用することも可能である。
【００２３】
本発明の望ましい実施態様について詳細に例示してきたが、当然明らかなように、当該技術者には、付属の請求項に記載の本発明の範囲から逸脱することなく、これらの実施態様に対する修正及び改変が思い浮かぶことであろう。
【００２４】
以下に本発明の実施態様の例を示す。
【００２５】
（実施態様１）周波数変換装置の特性化のためのベクトル刺激および応答システムであって、所定のソース整合、所定の反射トラッキング、及び、所定の指向性を備え、刺激信号を発生するソースと、所定の負荷整合、振幅基準、及び、位相同期基準を備え、基準周波数変換器が前記ソースとそれとの間に結合されているとき、前記刺激信号に対する前記基準周波数変換器の第一の一連の応答を測定する第一のレシーバが含まれており、前記基準周波数変換器は所定の伝送特性、所定の入力整合、及び、所定の出力整合を備えることと、前記第一のレシーバは、前記周波数変換装置が前記ソースと前記第一のレシーバとの間に結合されているとき、前記刺激信号に対する前記周波数変換装置の第二の一連の応答を測定することと、さらに、前記第一の一連の応答、及び、前記伝送特性、前記入力整合、前記出力整合、前記ソース整合、前記指向性、前記反射トラッキング、及び、前記負荷整合の少なくとも１つから補正アレイを生成し、前記生成された補正アレイを適用して、前記第二の一連の応答に修正を加え、前記周波数変換装置のベクトル特性が得られるようにするプロセッサが含まれることを特徴とするシステム。
【００２６】
（実施態様２）前記振幅基準及び前記位相同期基準が、前記ソース及び前記第一のレシーバに対して並列をなす基準経路によって得られることを特徴とする、実施態様１に記載のシステム。
【００２７】
（実施態様３）前記振幅基準及び前記位相同期基準が、前記ソースと前記第一のレシーバとの間の直列基準経路によって得られることと、前記直列基準経路が、前記基準周波数変換器と前記周波数変換装置のそれぞれによって施される周波数変換に対する相補性周波数変換を施すことを特徴とする、実施態様２に記載のシステム。
【００２８】
（実施態様４）前記基準周波数変換器が相互的であることを特徴とする、実施態様１に記載のシステム。
【００２９】
（実施態様５）周波数変換装置のベクトル特性化方法であって、所定のソース整合、所定の反射トラッキング、及び、所定の指向性を備えるソースから刺激信号を発生するステップと、所定の伝送特性、所定の入力整合、及び、所定の出力整合を備えた基準周波数変換器が、前記ソースと、所定の整合負荷、振幅基準、及び、位相同期基準を備える第一のレシーバの間に結合されているとき、前記第一のレシーバによって前記刺激信号に対する前記基準周波数変換器の第一の一連の応答を測定するステップと、前記周波数変換装置が、前記ソースと前記第一のレシーバの間に結合されているとき、前記第一のレシーバによって前記周波数変換装置の第二の一連の応答を測定するステップと、前記第一の一連の応答、及び、前記基準周波数変換器の前記伝送特性と前記入力整合及び前記出力整合、前記ソース整合、前記指向性、及び、前記反射トラッキング、及び、前記負荷整合の少なくとも１つから補正アレイを生成するステップと、前記生成された補正アレイを適用して、前記第二の一連の応答に修正を加え、前記周波数変換装置のベクトル特性が得られるようにするステップが含まれている方法。
【００３０】
（実施態様６）前記基準周波数変換器が相互的であることを特徴とする、実施態様５に記載の方法。
【００３１】
（実施態様７）前記周波数変換装置のベクトル特性には、前記周波数変換装置の順方向伝送特性、逆方向伝送特性、入力整合、及び、出力整合の少なくとも１つが含まれることを特徴とする、実施態様５に記載の方法。
【００３２】
（実施態様８）前記第一の一連の応答には、前記基準周波数変換器の順方向伝送Ｓパラメータが含まれることと、前記補正アレイの生成に、伝送トラッキングを得ることが含まれることを特徴とする、実施態様５に記載の方法。
【００３３】
（実施態様９）前記第二の一連の応答には、前記周波数変換装置の順方向伝送Ｓパラメータ、順方向反射Ｓパラメータ、及び、逆伝送Ｓパラメータの少なくとも１つが含まれることを特徴とする、実施態様８に記載の方法。
【００３４】
（実施態様１０）前記第一の一連の応答に、さらに、前記基準周波数変換器の逆伝送Ｓパラメータが含まれることと、前記補正アレイの生成に、さらに、逆伝送トラッキングを得ることが含まれることを特徴とする、実施態様９に記載の方法。