(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナで受信した同一周波数の信号のうち、ある１つの信号を基準信号として他の信号の振幅および位相を測定する多入力振幅・位相測定方法において、
前記基準信号をある周波数の第１のローカル信号により第１の中間周波数信号に変換し、
前記複数の他の信号を、前記第１のローカル信号とはそれぞれある一定の周波数間隔だけ異なる複数の周波数の複数の第２のローカル信号により複数の第２の中間周波数信号に変換し、
前記複数の第２の中間周波数信号どうしを加算した信号と前記第１の中間周波数信号との間で乗算を行い複数の第１の一定の周波数間隔の信号を生成し、
前記複数の第１の一定の周波数間隔の信号のＡ／Ｄ変換を行いフーリエ変換してスペクトルを求め、
前記複数の第２のローカル信号どうしを加算した信号と前記第１のローカル信号との間で乗算を行い複数の第２の一定の周波数間隔の信号を生成し、
前記複数の第２の一定の周波数間隔の信号のＡ／Ｄ変換を行いフーリエ変換してスペクトルを求め、
前記第１の一定の周波数間隔の信号のスペクトルと前記第２の一定の周波数間隔の信号のスペクトルとの間のクロススペクトルを計算することにより、前記基準信号に対する前記複数の他の信号の振幅および位相を測定することを特徴とする多入力振幅・位相測定方法。
【請求項２】
複数のアンテナで受信した同一周波数の信号のうち、ある１つの信号を基準信号として他の信号の振幅および位相を測定する多入力振幅・位相測定方法において、
前記基準信号をある周波数の第１のローカル信号により第１の中間周波数信号に変換し、
前記複数の他の信号を、前記第１のローカル信号とはそれぞれある一定の周波数間隔だけ異なる複数の周波数の複数の第２のローカル信号により複数の第２の中間周波数信号に変換し、
前記第１の中間周波数信号を前記第１のローカル信号とは周波数の異なる第３のローカル信号により第３の中間周波数信号に変換し、
前記複数の第２の中間周波数信号どうしを加算した信号と前記第３のローカル信号との間で乗算を行い第４の中間周波数信号に変換し、
前記第３の中間周波数信号と前記第４の中間周波数信号との間で乗算を行い複数の第１の一定の周波数間隔の信号を生成し、
前記複数の第１の一定の周波数間隔の信号のＡ／Ｄ変換を行いフーリエ変換してスペクトルを求め、
前記複数の第２のローカル信号どうしを加算した信号と前記第１のローカル信号との間で乗算を行い複数の第２の一定の周波数間隔の信号を生成し、
前記複数の第２の一定の周波数間隔の信号のＡ／Ｄ変換を行いフーリエ変換してスペクトルを求め、
前記第１の一定の周波数間隔の信号のスペクトルと前記第２の一定の周波数間隔の信号のスペクトルとの間のクロススペクトルを計算することにより、前記基準信号に対する前記複数の他の信号の振幅および位相を測定することを特徴とする多入力振幅・位相測定方法。
【請求項３】
基準信号を受信するための第１のアンテナと、
前記第１のアンテナにより受信された基準信号のみを通過させる第１の帯域通過フィルタと、
第１のローカル信号を出力する第１のローカル信号発生器と、
前記第１の帯域通過フィルタから出力された信号と前記第１のローカル信号を乗算して出力する第１のミキサと、
前記第１のミキサから出力された信号のうちの低域成分の信号のみを通過させる第１の低域通過フィルタと、
前記基準信号と同一の周波数の測定信号を受信するための複数の第２のアンテナと、
前記第２のアンテナにより受信された測定信号のみを通過させる複数の第２の帯域通過フィルタと、
前記第１のローカル信号とはそれぞれある一定の周波数間隔で異なる複数の周波数の複数の第２のローカル信号を出力する第２のローカル信号発生器と、
前記第２の帯域通過フィルタから出力された複数の信号と前記複数の第２のローカル信号とをそれぞれ乗算して出力する複数の第２のミキサと、
前記第２のミキサから出力された複数の信号どうしの加算を行う第１の加算器と、
前記第１の加算器から出力された信号のうちの低域成分の信号のみを通過させる第２の低域通過フィルタと、
前記第１の低域通過フィルタの出力信号と前記第２の低域通過フィルタの出力信号との乗算を行うアナログ乗算器と、
前記アナログ乗算器から出力された信号のうちの低域成分の信号のみを通過させる第３の低域通過フィルタと、
前記第３の低域通過フィルタから出力された信号を、予め定められたサンプリング周波数でＡ／Ｄ変換を行う第１のＡ／Ｄ変換器と、
前記第１のＡ／Ｄ変換器の変換結果のフーリエ変換を行う第１のＦＦＴと、
前記複数の第２のローカル信号どうしを加算する第２の加算器と、
前記第２の加算器から出力された信号と前記第１のローカル信号との乗算を行う第３のミキサと、
前記第３のミキサから出力された信号のうちの低域成分の信号のみを通過させる第４の低域通過フィルタと、
前記第４の低域通過フィルタから出力された信号を、前記第１のＡ／Ｄ変換器と同じサンプリング周波数でＡ／Ｄ変換を行う第２のＡ／Ｄ変換器と、
前記第２のＡ／Ｄ変換器の変換結果のフーリエ変換を行う第２のＦＦＴと、
前記第１のＦＦＴで求められたスペクトルと前記第２のＦＦＴで求められたスペクトルとのクロススペクトルを計算するクロススペクトル算出部とから構成される多入力振幅・位相測定装置。
【請求項４】
前記第２のローカル信号発生器が、
前記複数の第２のローカル信号の周波数間隔の基準となっている周波数の整数倍の周波数の複数の信号を発生するＭ系列発生器と、
前記第１のローカル信号と前記Ｍ系列発生器から出力された複数の信号との乗算を行う第４のミキサと、
前記第４のミキサから出力された信号のうち、前記第１のローカル信号の周波数からそれぞれ前記第２のローカル信号の周波数間隔の基準となっている周波数ずつ高い異なる周波数のみを通過させる複数の第３の帯域通過フィルタとから構成される請求項３記載の多入力振幅・位相測定装置。
【請求項５】
基準信号を受信するための第１のアンテナと、
前記第１のアンテナにより受信された基準信号を通過させる第１の低域通過フィルタと、
第１のローカル信号を出力する第１のローカル信号発生器と、
前記第１の低域通過フィルタから出力された信号と前記第１のローカル信号を乗算して出力する第１のミキサと、
前記第１のミキサから出力された信号のうちの前記基準信号の周波数と前記第１のローカル信号の周波数を加算した周波数の信号のみを通過させる第１の帯域通過フィルタと、
前記基準信号と同一周波数の測定信号を受信するための複数の第２のアンテナと、
前記第２のアンテナにより受信された測定信号を通過させる複数の第２の低域通過フィルタと、
前記第１のローカル信号とはそれぞれある一定の周波数間隔で異なる複数の周波数の複数の第２のローカル信号を出力する第２のローカル信号発生器と、
前記第２の低域通過フィルタから出力された複数の信号と前記複数の第２のローカル信号とをそれぞれ乗算して出力する複数の第２のミキサと、
前記第２のミキサから出力された信号のうちの前記基準信号の周波数とそれぞれの前記第２のローカル信号の周波数とを加算した周波数の信号のみを通過させる複数の第２の帯域通過フィルタと、
前記複数の第２の帯域通過フィルタから出力された信号どうしの加算を行う第１の加算器と、
前記第１のローカル信号とは異なる周波数の第３のローカル信号を出力する第３のローカル信号発生器と、
前記第１の帯域通過フイルタから出力された信号と前記第３のローカル信号との乗算を行う第３のミキサと、
前記第３のミキサから出力された信号のうちの低域成分の信号のみを通過させる第３の低域フィルタと、
前記第１の加算器から出力された信号と前記第３のローカル信号との乗算を行う第４のミキサと、
前記第４のミキサから出力された信号のうちの低域成分の信号のみを通過させる第４の低域フィルタと、
前記第３の低域フィルタの出力信号と前記第４の低域通過フィルタの出力信号との乗算を行うアナログ乗算器と、
前記アナログ乗算器から出力された信号のうちの低域成分の信号のみを通過させる第５の低域通過フィルタと、
前記第３の低域通過フィルタから出力された信号を、予め定められたサンプリング周波数でＡ／Ｄ変換を行う第１のＡ／Ｄ変換器と、
前記第１のＡ／Ｄ変換器の変換結果のフーリエ変換を行う第１のＦＦＴと、
前記複数の第２のローカル信号どうしを加算する第２の加算器と、
前記第２の加算器から出力された信号と前記第１のローカル信号との乗算を行う第５のミキサと、
前記第５のミキサから出力された信号のうちの低域成分の信号のみを通過させる第６の低域通過フィルタと、
前記第６の低域通過フィルタから出力された信号を、前記第１のＡ／Ｄ変換器と同じサンプリング周波数でＡ／Ｄ変換を行う第２のＡ／Ｄ変換器と、
前記第２のＡ／Ｄ変換器の変換結果のフーリエ変換を行う第２のＦＦＴと、
前記第１のＦＦＴで求められたスペクトルと前記第２のＦＦＴで求められたスペクトルとのクロススペクトルを計算するクロススペクトル算出部とから構成される多入力振幅・位相測定装置。
【請求項６】
前記第２のローカル信号発生器が、
前記複数の第２のローカル信号の周波数間隔の基準となっている周波数の整数倍の周波数の複数の信号を発生するＭ系列発生器と、
前記第１のローカル信号と前記Ｍ系列発生器から出力された複数の信号との乗算を行う第６のミキサと、
前記第６のミキサから出力された信号のうち、前記第１のローカル信号の周波数からそれぞれ前記第２のローカル信号の周波数間隔の基準となっている周波数ずつ高い異なる周波数のみを通過させる複数の第３の帯域通過フィルタとから構成される請求項５記載の多入力振幅・位相測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のアンテナで受信された同一周波数の信号の位相差および振幅を測定する多入力振幅・位相測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多入力振幅・位相測定装置は、複数の測定アンテナを並列に並べ、それぞれのアンテナで受信された信号間の位相差および振幅を測定することにより、電波の到来方向探索や電子回路等からの不要放射源特定を行うものである。
【０００３】
そのため、複数のアンテナのうちの１つのアンテナにより受信された信号を基準信号として、他のアンテナにより受信された測定信号の位相および振幅を測定する。
【０００４】
従来の多入力振幅・位相測定装置の構成および動作を図３のブロック図を用いて説明する。
【０００５】
この従来の多入力振幅・位相測定装置は、周波数ｆRFの基準信号を受信するためのアンテナ１と、
周波数ｆLOのローカル信号を出力するローカル信号発生器３と、
アンテナ１により受信された基準信号と周波数ｆLOのローカル信号を乗算し出力するミキサ２と、
ミキサ２から出力された信号のうち周波数ｆRF−ｆLOの信号のみを通過させて出力する帯域通過フィルタ７と、
周波数ｆRFの測定信号を受信するアンテナ４、１４、１５、１６と、
アンテナ４、１４、１５、１６のうちの１つを選択するするスイッチ１７と、
周波数ｆLO＋Δｆのローカル信号を出力するローカル信号発生器６と、
スイッチ１７により選択されたアンテナにより受信された測定信号と周波数ｆLO＋Δｆのローカル信号を乗算して出力する。ミキサ５と、
ミキサ５から出力された信号のうち周波数ｆRF−ｆLO−Δｆの信号のみを通過させて出力する帯域通過フィルタ８と、
帯域通過フィルタ７から出力された信号と帯域通過フィルタ８から出力された信号とを加算し出力するアナログミキサ９と、
アナログミキサ９から出力された信号のうち周波数Δｆの信号のみを通過させ出力る帯域通過フィルタ１０と、
帯域通過フィルタ１０から出力された周波数Δｆの信号を用いて、測定信号と基準信号との位相差および測定信号の振幅を検出するベクトル検波器１１と、
ベクトル検波器１１によって検出された位相および振幅のデータを表示するための処理を行う演算部１２と、
演算部１２によって処理が行われたデータを表示する表示部１３とから構成されている。
【０００６】
次に、この従来の多入力振幅・位相測定装置の動作について図３を用いて説明する。
【０００７】
アンテナ１で受信された周波数ｆRFの基準信号は、ミキサ２においてローカル信号発生器３から出力された周波数ｆLOのローカル信号と乗算され、帯域通過フィルタ７では周波数｜ｆRF−ｆLO｜の信号のみが通過してＩＦ（中間周波数）信号として出力される。また、アンテナ４で受信された周波数ｆRFの測定信号は、スイッチ１７を介してミキサ５に出力され、ミキサ５においてローカル信号発生器６から出力された周波数ｆLO＋△ｆのローカル信号６との間で乗算され、帯域通過フィルタ８では、周波数｜ｆRF−ｆLO−△ｆ｜の信号のみが通過してＩＦ信号として出力される。
【０００８】
帯域通過フィルタ７、８の出力信号はアナログミキサ９において乗算され、帯域通過フィルタ１０によって周波数△ｆの信号のみが通過して出力される。帯域通過フィルタ７、８から出力された信号が同じスペクトルを持つ信号であれば、帯域通過フィルタ１０から出力された信号はアンテナ１で受信された信号を位相の基準とした時のアンテナ４の測定信号の位相情報を含む単一周波数の信号となり、ベクトル検波器１１によって振幅と位相を測定することができる。
【０００９】
また、アンテナ４と同じ特性を持つアンテナ１４、１５、１６をそれぞれ必要な測定点上に配置しスイッチ１７を切り替えることにより、複数の測定点で検出される信号の振幅、位相を測定アンテナを走査することなく測定することができる。１つの測定アンテナで複数の測定点を測定すると通常１０分以上かかる測定が、複数の測定アンテナを並列にならべることによって測定時間を短縮することができる。
【００１０】
そして、振幅、位相の測定結果は演算部１２において必要な処理が行われ、表示部１３において結果が表示される。
【００１１】
しかし、この従来の多入力振幅・位相測定装置では、スイッチ１７に機械的なスイッチを使用した場合では、切り替えに必要な時間が数１０ミリ秒必要なため、測定アンテナの個数、スイッチの切り替え接点数が増えると測定時間が長くなってしまう。また高速な切り替えの繰り返しによるスイッチの寿命の問題や、挿入損失の変動など解決困難な問題があった。
【００１２】
また、スイッチ１７に半導体スイッチを用いた場合では、切り替え時間の問題は解決するが、現状では機械的なスイッチと比較して十分なアイソレーションを得ることが難しい。
【００１３】
さらに、スイッチを用いる方法では、測定信号がパルス状の信号の場合、１回のパルスですべての切り替え、測定が終了しなければ次のパルスが発生するまで待機することとなり、繰り返し周期の長いパルスを測定する場合には測定時間が長くなってしまう。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の多入力振幅・位相測定装置では、下記のような問題点があった。
（１）複数のアンテナをスイッチで切り替えるようにした場合には、繰り返し周期の長い信号を測定した場合には測定時間が長くなる。
（２）複数のアンテナを機械的スイッチで切り替えるようにした場合では、切替時間が長くなり測定時間が長くなるとともにスイッチの寿命、挿入損失の変動などの問題が発生する。
（３）複数のアンテナを半導体スイッチで切り替えるようにした場合では、アイソレーションを得ることができない。
【００１５】
本発明の目的は、測定アンテナを複数並列に使用して走査面上の振幅・位相分布を測定する場合に、測定信号の振幅および位相を高速にかつ高い信頼性で測定することができる多入力振幅・位相測定装置を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の多入力振幅・位相測定方法は、複数のアンテナで受信した同一周波数の信号のうち、ある１つの信号を基準信号として他の信号の振幅および位相を測定する多入力振幅・位相測定方法において、
前記基準信号をある周波数の第１のローカル信号により第１の中間周波数信号に変換し、
前記複数の他の信号を、前記第１のローカル信号とはそれぞれある一定の周波数間隔だけ異なる複数の周波数の複数の第２のローカル信号により複数の第２の中間周波数信号に変換し、
前記複数の第２の中間周波数信号どうしを加算した信号と前記第１の中間周波数信号との間で乗算を行い複数の第１の一定の周波数間隔の信号を生成し、
前記複数の第１の一定の周波数間隔の信号のＡ／Ｄ変換を行いフーリエ変換してスペクトルを求め、
前記複数の第２のローカル信号どうしを加算した信号と前記第１のローカル信号との間で乗算を行い複数の第２の一定の周波数間隔の信号を生成し、
前記複数の第２の一定の周波数間隔の信号のＡ／Ｄ変換を行いフーリエ変換してスペクトルを求め、
前記第１の一定の周波数間隔の信号のスペクトルと前記第２の一定の周波数間隔の信号のスペクトルとの間のクロススペクトルを計算することにより、前記基準信号に対する前記複数の他の信号の振幅および位相を測定することを特徴とする。
【００１７】
本発明は、複数の測定信号を複数の周波数の第２のローカル信号により周波数の低い複数の第２の中間周波数信号に変換し、第１の中間周波数信号と乗算することにより測定信号の位相情報を含む一定の周波数間隔の信号を生成し、その信号をＡ／Ｄ変換しフーリエ変換してスペクトルを求めることにより複数の測定信号の振幅・位相の測定を同時に行うとともに第２のローカル信号を生成する際の位相のずれの影響を除去するため、第２のローカル信号どうしを加算した信号と第１のローカル信号との間で乗算を行い第２の一定の周波数間隔の信号を生成し、その信号をＡ／Ｄ変換しフーリエ変換してスペクトルを求め、２つのスペクトルのクロススペクトルを計算するようにしたものである。
【００１８】
したがって、狭帯域の高い周波数の複数の測定信号の振幅・位相の測定を同時にしかもスイッチを用いずに行うため、信頼性を高くすることができるとともに測定信号の振幅・位相の測定を高速化することができる。
【００１９】
また、本発明の多入力振幅・位相測定方法は、複数のアンテナで受信した同一周波数の信号のうち、ある１つの信号を基準信号として他の信号の振幅および位相を測定する多入力振幅・位相測定方法において、
前記基準信号をある周波数の第１のローカル信号により第１の中間周波数信号に変換し、
前記複数の他の信号を、前記第１のローカル信号とはそれぞれある一定の周波数間隔だけ異なる複数の周波数の複数の第２のローカル信号により複数の第２の中間周波数信号に変換し、
前記第１の中間周波数信号を前記第１のローカル信号とは周波数の異なる第３のローカル信号により第３の中間周波数信号に変換し、
前記複数の第２の中間周波数信号どうしを加算した信号と前記第３のローカル信号との間で乗算を行い第４の中間周波数信号に変換し、
前記第３の中間周波数信号と前記第４の中間周波数信号との間で乗算を行い複数の第１の一定の周波数間隔の信号を生成し、
前記複数の第１の一定の周波数間隔の信号のＡ／Ｄ変換を行いフーリエ変換してスペクトルを求め、
前記複数の第２のローカル信号どうしを加算した信号と前記第１のローカル信号との間で乗算を行い複数の第２の一定の周波数間隔の信号を生成し、
前記複数の第２の一定の周波数間隔の信号のＡ／Ｄ変換を行いフーリエ変換してスペクトルを求め、
前記第１の一定の周波数間隔の信号のスペクトルと前記第２の一定の周波数間隔の信号のスペクトルとの間のクロススペクトルを計算することにより、前記基準信号に対する前記複数の他の信号の振幅および位相を測定することを特徴とする。
【００２０】
本発明は、複数の測定信号を複数の周波数の第２のローカル信号により高い周波数の複数の第２の中間周波数信号に変換し、第３のローカル信号により低い周波数の第４の中間周波数信号に変換し、第３の中間周波数信号と乗算することにより測定信号の位相情報を含む一定の周波数間隔の信号を生成し、その信号をＡ／Ｄ変換しフーリエ変換してスペクトルを求めることにより複数の測定信号の振幅・位相の測定を同時に行うとともに第２のローカル信号を生成する際の位相のずれの影響を除去するため、第２のローカル信号どうしを加算した信号と第１のローカル信号との間で乗算を行い第２の一定の周波数間隔の信号を生成し、その信号をＡ／Ｄ変換しフーリエ変換してスペクトルを求め、２つのスペクトルのクロススペクトルを計算するようにしたものである。
【００２１】
したがって、広帯域で低い周波数の複数の測定信号の振幅・位相の測定を同時にしかもスイッチを用いずに行うため、信頼性を高くすることができるとともに測定信号の振幅・位相の測定を高速化することができる。
【００２２】
また、上記目的を達成するために、本発明の多入力振幅・位相測定装置は、基準信号を受信するための第１のアンテナと、
前記第１のアンテナにより受信された基準信号のみを通過させる第１の帯域通過フィルタと、
第１のローカル信号を出力する第１のローカル信号発生器と、
前記第１の帯域通過フィルタから出力された信号と前記第１のローカル信号を乗算して出力する第１のミキサと、
前記第１のミキサから出力された信号のうちの低域成分の信号のみを通過させる第１の低域通過フィルタと、
前記基準信号と同一の周波数の測定信号を受信するための複数の第２のアンテナと、
前記第２のアンテナにより受信された測定信号のみを通過させる複数の第２の帯域通過フィルタと、
前記第１のローカル信号とはそれぞれある一定の周波数間隔で異なる複数の周波数の複数の第２のローカル信号を出力する第２のローカル信号発生器と、
前記第２の帯域通過フィルタから出力された複数の信号と前記複数の第２のローカル信号とをそれぞれ乗算して出力する複数の第２のミキサと、
前記第２のミキサから出力された複数の信号どうしの加算を行う第１の加算器と、
前記第１の加算器から出力された信号のうちの低域成分の信号のみを通過させる第２の低域通過フィルタと、
前記第１の低域通過フィルタの出力信号と前記第２の低域通過フィルタの出力信号との乗算を行うアナログ乗算器と、
前記アナログ乗算器から出力された信号のうちの低域成分の信号のみを通過させる第３の低域通過フィルタと、
前記第３の低域通過フィルタから出力された信号を、予め定められたサンプリング周波数でＡ／Ｄ変換を行う第１のＡ／Ｄ変換器と、
前記第１のＡ／Ｄ変換器の変換結果のフーリエ変換を行う第１のＦＦＴと、
前記複数の第２のローカル信号どうしを加算する第２の加算器と、
前記第２の加算器から出力された信号と前記第１のローカル信号との乗算を行う第３のミキサと、
前記第３のミキサから出力された信号のうちの低域成分の信号のみを通過させる第４の低域通過フィルタと、
前記第４の低域通過フィルタから出力された信号を、前記第１のＡ／Ｄ変換器と同じサンプリング周波数でＡ／Ｄ変換を行う第２のＡ／Ｄ変換器と、
前記第２のＡ／Ｄ変換器の変換結果のフーリエ変換を行う第２のＦＦＴと、
前記第１のＦＦＴで求められたスペクトルと前記第２のＦＦＴで求められたスペクトルとのクロススペクトルを計算するクロススペクトル算出部とから構成される。
【００２３】
また、本発明の実施態様によれば、前記第２のローカル信号発生器が、
前記複数の第２のローカル信号の周波数間隔の基準となっている周波数の整数倍の周波数の複数の信号を発生するＭ系列発生器と、
前記第１のローカル信号と前記Ｍ系列発生器から出力された複数の信号との乗算を行う第４のミキサと、
前記第４のミキサから出力された信号のうち、前記第１のローカル信号の周波数からそれぞれ前記第２のローカル信号の周波数間隔の基準となっている周波数ずつ高い異なる周波数のみを通過させる複数の第３の帯域通過フィルタとから構成される。
【００２４】
本発明は、複数の第２のローカル信号を、第１のローカル信号とＭ系列発生器を用いて作成するようにしたものである。
【００２５】
したがって、第１および第２のローカル信号の位相関係が電源投入のタイミング等により変化することがなく、また第２のアンテナの数が増減してもローカル信号発生器の数を変化させる必要がない。
【００２６】
また、本発明の多入力振幅・位相測定装置は、基準信号を受信するための第１のアンテナと、
前記第１のアンテナにより受信された基準信号を通過させる第１の低域通過フィルタと、
第１のローカル信号を出力する第１のローカル信号発生器と、
前記第１の低域通過フィルタから出力された信号と前記第１のローカル信号を乗算して出力する第１のミキサと、
前記第１のミキサから出力された信号のうちの前記基準信号の周波数と前記第１のローカル信号の周波数を加算した周波数の信号のみを通過させる第１の帯域通過フィルタと、
前記基準信号と同一周波数の測定信号を受信するための複数の第２のアンテナと、
前記第２のアンテナにより受信された測定信号を通過させる複数の第２の低域通過フィルタと、
前記第１のローカル信号とはそれぞれある一定の周波数間隔で異なる複数の周波数の複数の第２のローカル信号を出力する第２のローカル信号発生器と、
前記第２の低域通過フィルタから出力された複数の信号と前記複数の第２のローカル信号とをそれぞれ乗算して出力する複数の第２のミキサと、
前記第２のミキサから出力された信号のうちの前記基準信号の周波数とそれぞれの前記第２のローカル信号の周波数とを加算した周波数の信号のみを通過させる複数の第２の帯域通過フィルタと、
前記複数の第２の帯域通過フィルタから出力された信号どうしの加算を行う第１の加算器と、
前記第１のローカル信号とは異なる周波数の第３のローカル信号を出力する第３のローカル信号発生器と、
前記第１の帯域通過フイルタから出力された信号と前記第３のローカル信号との乗算を行う第３のミキサと、
前記第３のミキサから出力された信号のうちの低域成分の信号のみを通過させる第３の低域フィルタと、
前記第１の加算器から出力された信号と前記第３のローカル信号との乗算を行う第４のミキサと、
前記第４のミキサから出力された信号のうちの低域成分の信号のみを通過させる第４の低域フィルタと、
前記第３の低域フィルタの出力信号と前記第４の低域通過フィルタの出力信号との乗算を行うアナログ乗算器と、
前記アナログ乗算器から出力された信号のうちの低域成分の信号のみを通過させる第５の低域通過フィルタと、
前記第３の低域通過フィルタから出力された信号を、予め定められたサンプリング周波数でＡ／Ｄ変換を行う第１のＡ／Ｄ変換器と、
前記第１のＡ／Ｄ変換器の変換結果のフーリエ変換を行う第１のＦＦＴと、
前記複数の第２のローカル信号どうしを加算する第２の加算器と、
前記第２の加算器から出力された信号と前記第１のローカル信号との乗算を行う第５のミキサと、
前記第５のミキサから出力された信号のうちの低域成分の信号のみを通過させる第６の低域通過フィルタと、
前記第６の低域通過フィルタから出力された信号を、前記第１のＡ／Ｄ変換器と同じサンプリング周波数でＡ／Ｄ変換を行う第２のＡ／Ｄ変換器と、
前記第２のＡ／Ｄ変換器の変換結果のフーリエ変換を行う第２のＦＦＴと、
前記第１のＦＦＴで求められたスペクトルと前記第２のＦＦＴで求められたスペクトルとのクロススペクトルを計算するクロススペクトル算出部とから構成される。
【００２７】
また、本発明の実施態様によれば、前記第２のローカル信号発生器が、
前記複数の第２のローカル信号の周波数間隔の基準となっている周波数の整数倍の周波数の複数の信号を発生するＭ系列発生器と、
前記第１のローカル信号と前記Ｍ系列発生器から出力された複数の信号との乗算を行う第６のミキサと、
前記第６のミキサから出力された信号のうち、前記第１のローカル信号の周波数からそれぞれ前記第２のローカル信号の周波数間隔の基準となっている周波数ずつ高い異なる周波数のみを通過させる複数の第３の帯域通過フィルタとから構成される。
【００２８】
本発明は、複数の第２のローカル信号を、第１のローカル信号とＭ系列発生器を用いて作成するようにしたものである。
【００２９】
したがって、第１および第２のローカル信号の位相関係が電源投入のタイミング等により変化することがなく、また第２のアンテナの数が増減してもローカル信号発生器の数を変化させる必要がない。
【００３０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００３１】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態の多入力振幅・位相測定装置の構成を示したブロック図である。
【００３２】
本実施形態は、周波数ｆRFの５つの信号を受信し、そのうちの１つを基準信号として他の４つの信号を測定信号として、その位相および振幅を測定するものである。
【００３３】
本実施形態の多入力振幅・位相測定装置は、基準信号源８８と、ローカル信号発生器８５と、Ｍ系列発生器８６と、ミキサ８７と、帯域通過フィルタ７３〜７６と、基準信号を受信するためのアンテナ５１と、測定信号を受信するためのアンテナ５５〜５８と、帯域通過フィルタ５２、５９〜６２と、ミキサ５３、６３〜６６と、加算器６７と、低域通過フィルタ６８と、低域通過フィルタ５４と、アナログミキサ６９と、低域通過フィルタ７０と、サンプリングクロック発生源８９と、Ａ／Ｄ変換器７１と、ＦＦＴ７２と、加算器７７と、ミキサ７８と、低域通過フィルタ７９と、Ａ／Ｄ変換器８０と、ＦＦＴ８１と、クロススペクトル算出部８２と、演算部８３と、表示部８４とから構成されている。
【００３４】
基準信号源８８は、一定の周波数の信号を出力する。
【００３５】
ローカル信号発生器８５は、基準信号源８８の出力信号の位相に同期したローカル信号を出力する。
【００３６】
Ｍ系列発生器８６は、基準信号源の出力信号の位相に同期した周波数Δｆの整数倍の周波数の信号を出力する。
【００３７】
ミキサ８７は、ローカル信号発生器８５から出力された周波数ｆLOのローカル信号とＭ系列発生器８６から出力された信号を乗算して出力する。
【００３８】
帯域通過フィルタ７３は、ミキサ８７から出力された信号のうちの周波数ｆLO＋Δｆの信号のみを通過させて出力する。
【００３９】
帯域通過フィルタ７４は、ミキサ８７から出力された信号のうちの周波数ｆLO＋２Δｆの信号のみを通過させて出力する。
【００４０】
帯域通過フィルタ７５は、ミキサ８７から出力された信号のうちの周波数ｆLO＋３Δｆの信号のみを通過させて出力する。
【００４１】
帯域通過フィルタ７６は、ミキサ８７から出力された信号のうちの周波数ｆLO＋４Δｆの信号のみを通過させて出力する。
【００４２】
帯域通過フィルタ５２、５９〜６２は、中心周波数がｆRFであり、それぞれアンテナ５１、５５〜５８で受信された信号のうちの周波数ｆRFの信号のみを通過させて出力する。
【００４３】
ミキサ５３は、ローカル信号発生器８５から出力された周波数ｆLOのローカル信号と帯域通過フィルタ５２から出力された信号を乗算して出力する。
【００４４】
ミキサ６３は、帯域通過フィルタ７３から出力された周波数ｆLO＋Δｆのローカル信号と帯域通過フィルタ５９から出力された信号を乗算して出力する。
【００４５】
ミキサ６４は、帯域通過フィルタ７４から出力された周波数ｆLO＋２Δｆのローカル信号と帯域通過フィルタ５９から出力された信号を乗算して出力する。
【００４６】
ミキサ６５は、帯域通過フィルタ７５から出力された周波数ｆLO＋３Δｆのローカル信号と帯域通過フィルタ５９から出力された信号を乗算して出力する。
【００４７】
ミキサ６６は、帯域通過フィルタ７６から出力された周波数ｆLO＋４Δｆのローカル信号と帯域通過フィルタ５９から出力された信号を乗算して出力する。
【００４８】
加算器６７は、ミキサ６３〜６６から出力された信号を加算して出力する。
【００４９】
低域通過フィルタ６８は、加算器６７から出力された信号のうちの周波数ｆRF−ｆLO−Δｆ以下の信号を通過させて出力する。
【００５０】
低域通過フィルタ５４は、ミキサ５３から出力された信号のうちの周波数ｆRF−ｆLO以下の信号を通過させて出力する。
【００５１】
アナログミキサ６９は、低域通過フィルタ５４から出力された信号と低域通過フィルタ６８から出力された信号を乗算して出力する。
【００５２】
低域通過フィルタ７０は、周波数４Δｆ以下の信号を通過させて出力する。
【００５３】
Ａ／Ｄ変換器７１は、サンプリングクロック発生源８９から出力されたサンプリングクロックで同期をとり、低域通過フィルタ７０から出力された信号のＡ／Ｄ変換を行う。
【００５４】
ＦＦＴ７２は、Ａ／Ｄ変換器７１から出力されたデータの高速フーリエ変換を行いスペクトルを求める。
【００５５】
加算器７７は、帯域通過フィルタ７３〜７６からそれぞれ出力された周波数ｆLO＋Δｆ、ｆLO＋２Δｆ、ｆLO＋３Δｆ、ｆLO＋４Δｆのローカル信号を加算して出力する。
【００５６】
ミキサ７８は、加算器７７の出力信号とローカル信号発生器８５から出力された周波数ｆLOのローカル信号を乗算して出力する。
【００５７】
低域通過フィルタ７９は、周波数４Δｆ以下の成分の信号を通過させて出力する。
【００５８】
Ａ／Ｄ変換器８０は、サンプリングクロック発生源８９から出力されたサンプリングクロックで同期をとり、低域通過フィルタ７９から出力された信号のＡ／Ｄ変換を行う。
【００５９】
ＦＦＴ８１は、Ａ／Ｄ変換器８０から出力されたデータの高速フーリエ変換を行いスペクトルを求める。
【００６０】
クロススペクトル算出部８２は、ＦＦＴ７２で求められたスペクトルとＦＦＴ８１で求められたスペクトルとのクロススペクトルを計算する。
【００６１】
ＦＦＴ７２で求めたスペクトルＳaとＦＦＴ８１で求めたスペクトルＳbのクロススペクトルはＳa・Ｓb*で求められる。ここでＳb*はＳbの複素共役数を表わす。
【００６２】
演算部８３は、クロススペクトル算出部８２で計算されたクロススペクトルを表示するために必要な演算処理を行い出力する。演算部８３では、振幅・位相測定に必要な処理は行われない。
【００６３】
表示部８４は、演算部８３から出力されたデータを用いて測定信号の位相差および振幅を表示する。
【００６４】
次に、本実施形態の動作について図１を用いて説明する。
【００６５】
先ず、周波数ｆLO＋Δｆ、ｆLO＋２Δｆ、ｆLO＋３Δｆ、ｆLO＋４Δｆのローカル信号を生成するための動作について説明する。
【００６６】
Ｍ系列発生器８６では、Δｆの整数倍の信号Δｆ、２Δｆ、３Δｆ、４Δｆ、…が出力され、ミキサ８７において周波数ｆLOのローカル信号と乗算され出力される。そのため、ミキサ８７から出力される信号には、周波数ｆLO＋Δｆ、ｆLO＋２Δｆ、ｆLO＋３Δｆ、ｆLO＋４Δｆの信号が含まれており、帯域通過フィルタ７３、７４、７５、７６を通過させることによりそれぞれ周波数ｆLO＋Δｆ、ｆLO＋２Δｆ、ｆLO＋３Δｆ、ｆLO＋４Δｆのローカル信号を得ることができる。
ここで、帯域通過フィルタ７３、７４、７５、７６から出力されるローカル信号相互の位相関係はＭ系列発生器８６の出力信号によって決定され、ローカル信号８５とＭ系列発生器８６は基準信号源８８から出力された信号を基準にして位相ロックされているため、電源投入のタイミングなどによりローカル信号相互の位相関係は変化することがない。またアンテナの個数を増減しても必要なローカル信号発生器の数は１つから変化しない。
【００６７】
次に、測定信号の位相および振幅を測定する動作について説明する。
【００６８】
先ず、アンテナ５１により受信された周波数ｆRFの基準信号は、帯域通過フィルタ５２を通過した後、ミキサ５３において周波数ｆLOのローカル信号８５との間で乗算され、低域通過フィルタ５４によって周波数｜ｆRF−ｆLO｜の信号のみが通過してＩＦ信号として出力される。
【００６９】
またアンテナ５５で受信され周波数ｆRFの測定信号は、帯域通過フィルタ５９を通過した後、ミキサ６３において帯域通過フィルタ７３から出力された周波数ｆLO＋△ｆのローカル信号と乗算され出力される。
【００７０】
アンテナ５５と同じ特性を持つアンテナ５６、５７、５８で検出され、帯域通過フィルタ５２、５９と同じ特性を持つ帯域通過フィルタ６０、６１、６２を通過した測定信号にも、アンテナ５５で受信された測定信号と同じ処理が行われる。ただし、ミキサ６４、６５、６６に加えられる帯域通過フィルタ７４、７５、７６からのローカル信号は、ミキサ６３に加えられる帯域通過フィルタ７３のローカル信号の周波数に対して△ｆの整数倍ずつ周波数がシフトされている。
【００７１】
そして、ミキサ６３、６４、６５、６６からの出力信号は加算器６７において合成され、ミキサ６３、６４、６５、６６で行われた乗算の結果得られる帯域通過フィルタ５９〜６２とローカル信号の周波数差の信号が低域通過フィルタ６８において一括して選択される。つまりミキサ６３の出力信号からは周波数｜ｆRF−ｆLO−△ｆ｜の信号、同様にしてミキサ６４からは周波数｜ｆRF−ｆLO−２△ｆ｜、ミキサ６５からは周波数｜ｆRF−ｆLO−３△ｆ｜、ミキサ６６からは周波数｜ｆRF−ｆLO−４△ｆ｜の信号が選択される。
【００７２】
そして、低域通過フィルタ６８の出力信号と低域通過フィルタ５４の出力信号はアナログミキサ６９で乗算される。低域通過フィルタ６８の出力信号は低域通過フィルタ５４の出力信号に対して△ｆの整数倍ずつ周波数がシフトしているので、アナログミキサ６９の出力信号には△ｆの整数倍の周波数の信号が含まれる。そして、△ｆの整数倍の周波数の信号は低域通過フィルタ７０によって選択され出力される。
【００７３】
アンテナ５１により受信された基準信号とアンテナ５５、５６、５７、５８により受信された測定信号が同じスペクトルを持つ信号であれば、この△ｆの整数倍の周波数の信号は単一周波数の複数の信号となる。そして、アンテナ５１により受信された基準信号を位相の基準とした時、アナログミキサ６９から出力される周波数△ｆの信号にはアンテナ５５により受信された測定信号の位相情報が含まれ、同様にして周波数２△ｆの信号にはアンテナ５６、周波数３△ｆの信号にはアンテナ５７、周波数４△ｆの信号にはアンテナ５８により受信された測定信号の位相情報が含まれる。そこで、低域通過フィルタ７０の出力信号をＡ／Ｄ変換器７１でＡ／Ｄ変換し、ＦＦＴ７２で高速フーリエ変換を行ってスペクトルを求めることにより測定信号の振幅、位相を測定する。
【００７４】
しかし、△ｆの整数倍の周波数の信号には測定信号の位相情報の他に、帯域通過フィルタ７３、７４、７５、７６による位相ずれも含まれているので、ＦＦＴ７２の処理だけでは正しい位相を測定することはできない。そこで、帯域通過フィルタ７３、７４、７５、７６による位相ずれの情報のみを含んだ、△ｆの整数倍の周波数の信号を作り出し、その信号の位相とＦＦＴ７２で求めた位相との間でクロススペクトルを求めることにより帯域通過フィルタ７３、７４、７５、７６による位相ずれの影響を除去する。
【００７５】
まず帯域通過フィルタ７３、７４、７５、７６からの出力信号を加算器７７で合成し、ミキサ７８において周波数ｆLOのローカル信号８５との間で乗算して出力する。そして、ミキサ７８の出力に含まれる△ｆの整数倍の周波数の基準信号は低域通過フィルタ７９で選択され、Ａ／Ｄ変換器８０でＡ／Ｄ変換された後、ＦＦＴ８１で高速フーリエ変換される。なお、Ａ／Ｄ変換器７１とＡ／Ｄ変換器８０のおけるＡ／Ｄ変換は、共通のサンプリングクロック８９によって同期がとられている。そして、クロススペクトル算出部８２において、ＦＦＴ７２で求められたスペクトルとＦＦＴ８１で求められたスペクトルとのクロススペクトルが計算される。
【００７６】
以上の処理によって、アンテナ５１の基準信号を位相の基準としたときの、アンテナ５５、５６、５７、５８の測定信号の位相を正確に測定することができる。そして、測定された振幅、位相は演算部８３において表示のために必要な演算処理が行なわれ、表示部８４において表示される。
【００７７】
本実施形態は、複数のアンテナを用いた多入力振幅・位相測定を、スイッチを用いずに行うため、スイッチの寿命、挿入損失等を考慮する必要がないため信頼性を高くすることができる。また、スイッチの切替時間が不要になるとともに測定信号が受信されている任意のタイミングで振幅、位相の測定を開始することができるため測定を高速化することができる。
また、本実施形態は、複数のアンテナにより受信された測定信号を△ｆ間隔でシフトした周波数に変換しＦＦＴによって同時に位相測定の処理を行っているため測定の高速化をさらに図ることができる。
【００７８】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態の多入力振幅・位相測定装置について説明する。
【００７９】
図２は、本発明の第２の実施形態の多入力振幅・位相測定装置の構成を示したブロック図である。
【００８０】
本実施形態の多入力振幅・位相測定装置は、図１の第１の実施形態に対して、帯域通過フィルタ５２、５９〜６２をそれぞれ低域フィルタ１０１〜１０５に置き換え、ミキサ５３、６３〜６６の出力信号をそれぞれ帯域通過フィルタ１０６〜１１０を通過するようにし、周波数ｆLO2のローカル信号を出力するローカル信号発生器１１２を設け、帯域通過フィルタ１０６と低域通過フィルタ５４との間にミキサ１１１を設け、加算器６７と低域通過フィルタ６８との間にミキサ１１３を設けたものである。
【００８１】
低域通過フィルタ１０１〜１０５は、周波数ｆRF以下の信号を通過させて出力する。
【００８２】
帯域通過フィルタ１０６は、ミキサ５３から出力された信号のうちの周波数ｆRF＋ｆLOの信号のみを通過させて出力する。
【００８３】
帯域通過フィルタ１０７は、ミキサ６３から出力された信号のうちの周波数ｆRF＋ｆLO＋Δｆの信号のみを通過させて出力する。
【００８４】
帯域通過フィルタ１０８は、ミキサ６４から出力された信号のうちの周波数ｆRF＋ｆLO＋２Δｆの信号のみを通過させて出力する。
【００８５】
帯域通過フィルタ１０９は、ミキサ６５から出力された信号のうちの周波数ｆRF＋ｆLO＋３Δｆの信号のみを通過させて出力する。
【００８６】
帯域通過フィルタ１１０は、ミキサ６６から出力された信号のうちの周波数ｆRF＋ｆLO＋４Δｆの信号のみを通過させて出力する。
【００８７】
ミキサ１１１は、帯域通過フィルタ１０６から出力された信号とローカル信号発生器１１２から出力された周波数ｆLO2のローカル信号を乗算して出力する。
【００８８】
ミキサ１１３は、加算器６７から出力された信号とローカル信号発生器１１２から出力された周波数ｆLO2のローカル信号を乗算して出力する。
【００８９】
次に、本実施形態の動作について図２を用いて説明する。
【００９０】
アンテナ５１により受信された周波数ｆRFの基準信号は、低域通過フィルタ１０１を通過した後、ミキサ５３において周波数ｆLOのローカル信号８５との間で乗算され、帯域通過フィルタ１０６によって周波数｜ｆRF＋ｆLO｜の信号が通過してＩＦ信号として出力される。さらにミキサ１１１において周波数ｆLO2のローカル信号１１２の出力信号との間で乗算され、低域通過フィルタ５４によって周波数｜ｆRF＋ｆLO−ｆLO2｜の信号が通過して出力される。
【００９１】
またアンテナ５５により受信された周波数ｆRFの測定信号は、低域通過フィルタ１０２を通過した後、ミキサ６３において帯域通過フィルタ７３から出力された周波数ｆLO＋△ｆのローカル信号との間で乗算され、帯域通過フィルタ１０７によって周波数｜ｆRF＋ｆLO＋△ｆ｜の信号のみが通過してＩＦ信号として出力される。
【００９２】
アンテナ５５と同じ特性を持つアンテナ５６、５７、５８で受信され、低域通過フィルタ１０１、１０２と同じ特性を持つ低域通過フィルタ１０３、１０４、１０５を通過した測定信号にも、アンテナ５５で受信された測定信号と同じ処理が行われる。ただしミキサ６４、６５、６６に加えられる帯域通過フィルタ７４、７５、７６の出力信号は、ミキサ６３に加えられる帯域通過フィルタ７３の出力信号の周波数に対して△ｆの整数倍ずつ周波数がシフトされている。
【００９３】
そして、帯域通過フィルタ１０７、１０８、１０９、１１０の出力信号は加算器６７で合成され、ミキサ１１３において周波数ｆLO2のローカル信号との間で乗算され、その結果得られる周波数差の信号が低域通過フィルタ６８において一括して選択される。
【００９４】
低域通過フィルタ６８の出力信号と低域通過フィルタ５４の出力信号はアナログミキサ６９により乗算される。低域通過フィルタ６８の出力信号は低域通過フィルタ５４の出力信号に対して△ｆの整数倍ずつ周波数がシフトしているので、アナログミキサ６９の出力信号には△ｆの整数倍の周波数の信号が含まれる。△ｆの整数倍の周波数の信号は低域通過フィルタ７０によって選択され出力される。
【００９５】
この後、△ｆの整数倍の周波数の信号に含まれている、帯域通過フィルタ７３、７４、７５、７６の位相ずれの影響を除去し、測定信号の位相、振幅を測定する方法は上記第１の実施形態と同様である。
【００９６】
以上の処理によって、アンテナ５１により受信された基準信号を位相の基準としたときの、アンテナ５５、５６、５７、５８により受信された測定信号の位相、振幅を測定することができる。
【００９７】
上記で説明した図１の第１の実施形態では受信した信号を低い周波数のＩＦ信号に変換するので、イメージ波による妨害を受けないようにするためアンテナの後に帯域通過フィルタを設けいるが、ミキサの後には低域通過フィルタを設けている。そのため、狭帯域で高い周波数の信号を測定する場合に適している。しかし、図２の第２の本実施形態では、受信した信号を一度高い周波数のＩＦ信号に変換し、再度低い周波数のＩＦ信号に変換するため、アンテナの後には低域通過フィルタを設けているが、ミキサの後には帯域通過フィルタを設けている。そのため、広帯域で低い周波数帯の信号の測定に向いている。
【００９８】
上記第１および第２の実施形態では、アンテナの数が５個の場合を用いて説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、アンテナの数が５個以上にの場合にも適用することができる。
【００９９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、下記のような効果を有する。
（１）複数のアンテナを用いた多入力振幅・位相測定を、スイッチを用いずに行うため、信頼性を高くすることができるとともに測定信号の振幅・位相の測定を高速化することができる。
（２）複数のアンテナで受信された測定信号の測定を同時に行うため、測定信号の振幅・位相の測定を高速化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の多入力振幅・位相測定装置の構成を示したブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施形態の多入力振幅・位相測定装置の構成を示したブロック図である。
【図３】従来の多入力振幅・位相測定装置の構成を示したブロック図である。
【符号の説明】
１    アンテナ
２    ミキサ
３    ローカル信号発振器
４    アンテナ
５    ミキサ
６    ローカル信号発振器
７、８    帯域通過フィルタ
９    アナログミキサ
１０    帯域通過フィルタ
１１    ベクトル検波器
１２    演算部
１３    表示部
１４、１５、１６    アンテナ
１７    スイッチ
５１    アンテナ
５２    帯域通過フィルタ
５３    ミキサ
５４    低域通過フィルタ
５５〜５８    アンテナ
５９〜６２    帯域通過フィルタ
６３〜６６    ミキサ
６７    加算器
６８    低域通過フィルタ
６９    アナログミキサ
７０    低域通過フィルタ
７１    Ａ／Ｄ変換器
７２    ＦＦＴ
７３〜７６    帯域通過フィルタ
７７    加算器
７８    ミキサ
７９    低域通過フィルタ
８０    Ａ／Ｄ変換器
８１    ＦＦＴ
８２    クロススペクトル算出部
８３    演算部
８４    表示部
８５    ローカル信号発生器
８６    Ｍ系列発生器
８７    ミキサ
８８    基準信号源
８９    サンプリングクロック発生源
１０１〜１０５    低域通過フィルタ
１０６〜１１０    帯域通過フィルタ
１１１    ミキサ
１１２    ローカル信号発生器
１１３    ミキサ
【図１】
0003696379.tif 000002
【図２】
0003696379.tif 000003
【図３】
0003696379.tif 000004