(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンプの特性を測定する装置において、測定する周波数およびアンプの入力レベルを満足する信号を発生する信号発生器と、入力するＤＣ電圧に応じて前記信号発生器からアンプへの入力レベルの減衰量を変化させる可変アッテネータと、測定を行うアンプの出力を２つに分配する分配器と、分配された一方の出力のスペクトラム解析を行う選択レベル計と、前記分配器から分配された他方の出力に応じてＤＣ電圧を出力する検波回路と、所定の大きさの電圧を出力することができるプログラマブル電源と、前記検波回路からの出力ＤＣ電圧と前記プログラマブル電源からの出力電圧を入力して入力電圧差を増幅する演算増幅器と、前記演算増幅器が出力した電圧を入力して前記可変アッテネータにＤＣ電圧を与える低域フイルタとから構成されたアンプ測定装置。
【請求項２】
前記プログラマブル電源が出力する前記所定の大きさの電圧を、あらかじめ測定したアンプの出力に基づいて設定したことを特徴とする請求項１記載のアンプ測定装置。
【請求項３】
前記低域フイルタのカットオフ周波数を切り替える手段を有する請求項１または２記載のアンプ測定装置。
【請求項４】
前記可変アッテネータのＤＣ電圧入力にプリチャージ回路を接続した請求項１ないし３いずれか記載のアンプ測定装置。
【請求項５】
前記可変アッテネータのＤＣ電圧入力にリミッタ回路を設けた請求項１ないし４いずれか記載のアンプ測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超高周波帯用アンプのゲインや歪み等の特性を測定するためのアンプ測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話等の情報通信の高度化につれて超高周波帯域で使用するアンプのゲインや歪み等の特性の迅速かつ正確な測定装置が要請されている。従来、超高周波用アンプの測定を行う場合は図３に示すように、測定する周波数、アンプの入力レベルよりも大きい出力レベルおよび所定の形式の変調を発生する信号発生器１と、ＤＵＴ（被試験装置）３が出力した信号を入力してスペクトラム解析を行う選択レベル計９と、選択レベル計９が出力した測定値に応じて、信号発生器１の出力レベルを再設定する判定手段４から構成され、選択レベル計９のレベル測定値に応じて、信号発生器１の出力レベルを変更して、アンプの出力レベルを一定に保ち、ゲイン、高調波レベル測定、混変調などの特性の測定を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図３に説明する従来技術では、ＤＵＴ（被試験装置）３に電源電圧が与えられ、ＤＵＴ３が発熱する。それに伴い、アンプのゲインが一定に保たれないために、出力レベルを一定にして測定を行う高調波レベル測定およぴ混変調測定において高い精度を得ようとすると、ＤＵＴ３の温度が安定化するまでの時間だけ待機する必要があり、測定時間が長大化するという問題点がある。
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、迅速かつ正確な超高周波帯用アンプのゲイン、歪み等の特性の測定を実現することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため、請求項１記載の本発明は、アンプの歪み等の特性を測定する装置において、測定する周波数およびアンプの入力レベルを満足する信号を発生する信号発生器と、入力するＤＣ電圧に応じて信号発生器からアンプへの入力レベルの減衰量を変化させる可変アッテネータと、測定を行うアンプの出力を２つに分配する分配器と、分配された一方の出力のスペクトラム解析を行う選択レベル計と、分配器から分配された他方の出力信号レベルに応じてＤＣ電圧を出力する検波回路と、所定の大きさの電圧を出力することができるプログラマブル電源と、検波回路からの出力ＤＣ電圧とプログラマブル電源からの出力電圧を入力して入力電圧差を増幅する演算増幅器と、演算増幅器が出力した電圧を入力して前記可変アッテネータにＤＣ電圧を与える低域フイルタとから構成されている。
【０００５】
この構成により、もし測定中のアンプの発熱等による動作環境の変化に応じてアンプのゲインが変化して出力レベルが高くなった場合、検波器が出力するＤＣ電圧のレベルはプログラマブル電源の所定の出力電圧よりも高くなり、演算増幅器の出力電圧は低下する。これにより、可変アッテネータに入力する電圧は低下し、可変アッテネータの減衰量が増加し、アンプへ入力する信号の入力レベルが低下する。定常状態においては、プログラマブル電源が出力する電圧と検波器が出力する電圧とが等しくなり、ループの状態が安定する。もしプログラマブル電源が出力する設定電圧を変更すると、上記と同様の動作により被試験装置のアンプの出力レベルを変更することが可能である。
【０００６】
さらに請求項２記載の本発明のアンプ測定装置によれば、プログラマブル電源が出力する所定の大きさの電圧を、あらかじめ測定したアンプの出力に基づいて設定している。かかる構成によれば、あらかじめ基準となるアンプを用いて出力レベルを選択レベル計にて測定して、プログラマブル電源の設定電圧とアンプの出力レベルの関係を計測しておく。
これにより、次回以降の測定では、プログラマブル電源の設定のみで所定の出力レベルが得られており、選択レベル計による所定の出力レベルのための測定を省略することができる。
【０００７】
さらに請求項３記載の本発明のアンプ測定装置によれば、低域フイルタのカットオフ周波数を切り替える手段を有する。
この構成により、アンプの試験を開始する際、低域フイルタのカットオフ周波数を切り替えることによって試験の開始時間を短縮することができる。測定装置の回路を安定化させるまでの間は広いループ帯域に、安定後に測定を実施する際には狭いループ帯域に切り替えることにより、迅速かつ正確な測定を行うことができる。
【０００８】
さらに本発明のアンプ測定装置によれば、可変アッテネータのＤＣ電圧入力にプリチャージ回路を接続した構成を有する。かかる構成によれば、プリチャージの分だけアンプ測定装置のループを定常状態に要する時間を短縮でき、試験を開始する際の開始時間を短縮することができる。
【０００９】
さらに本発明のアンプ測定装置によれば、可変アッテネータのＤＣ電圧入力にリミッタ回路を設けた構成を有する。
この構成により、減衰量を定めるＤＣ電圧の上限、下限を定めるものであり、被試験装置のアンプに過大な信号が入力することを避けて、可変アッテネータおよび検波器の線型の動作領域で自動制御することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第一の実施の形態によるアンプの出力信号の歪みを測定する装置を示すブロック図である。図１において、信号発生器１は、可変アッテネータ２に結合されていて、これら信号発生器１と可変アッテネータ２との組み合わせにより、ＤＵＴ（被試験装置）３が要求する周波数、レベル、変調を満足するＲＦ信号を発生するものである。可変アッテネータ２には、低域フイルタ８から出力されたＤＣ電圧が入力されていて、そのＤＣ電圧に応じてＤＵＴ（被試験装置）３に出力するＲＦ信号のレベルを減衰させるものである。本実施の形態においては、可変アッテネータ２の特性は、ＤＣ電圧が低い時ほど、減衰量が高くなるものとする。
【００１１】
分配器４は、ＤＵＴ３が出力したＲＦ信号を選択レベル計９および検波器５に出力するものである。検波器５は分配器４より入力したＲＦ信号のレベルに応じたＤＣ電圧を出力するものである。演算増幅器７は、検波器５が出力したＤＣ電圧を負極側に入力し、プログラマブル電源６によって与えられる電圧を正極側に入力している。演算増幅器７は正極側から負極側を差し引いた差分に応じて出力電圧を変動するものである。低域フイルタ８は演算増幅器７が出力した比較信号を平滑化し、可変アッテネータ２に入力する。この低域フイルタ８は、可変アッテネータ２、ＤＴＵ３、分配器４、検波器５、演算増幅器７、低域フイルタ８から構成されるＡＬＣ回路の動作帯域を制限している。
【００１２】
上記の回路の動作は、もしＤＵＴ３の発熱等による動作環境の変化に応じて、ＤＵＴ３のゲインが変化して出力レベルが高くなった場合、検波器５が出力するレベルはプログラマブル電源６の出力電圧よりも高くなり、演算増幅器７の出力電圧は低下する。これにより、可変アッテネータ２に入力する電圧は低下し、可変アッテネータ２の減衰量が増加し、その出力するＲＦレベルが低下する。定常状態においては、プログラマブル電源６が出力する電圧と検波器５が出力する電圧とが等しくなり、ループの状態が安定する。もしプログラマブル電源６が出力する設定電圧を変更すると、上記と同様の動作によりＤＵＴ３の出力レベルを変更することが可能である。
【００１３】
このため、あらかじめ基準となるＤＵＴ３を用いて出力レベルを選択レベル計９にて測定して、プログラマブル電源６の設定電圧とＤＵＴ３の出力レベルの関係を計測しておく。次回以降の測定では、プログラマブル電源６の設定のみで、所定の出力レベルが得られており、選択レベル計９による所定の出力レベルのための測定を省略することができる。
【００１４】
図２は本発明の第二の実施の形態を示すブロック図である。ＤＵＴ３のアンプのゲイン、高調波歪み、混変調、入力の定在波比を測定する装置である。信号発生器１、可変アッテネータ２、ＤＵＴ３、検波器５、プログラマブル電源６、選択レベル計９は、図１に示した第一の実施形態における構成と同様の動作を行うものである。
【００１５】
方向性結合器Ａ１は、ＤＴＵ３のゲインを算出することを目的としたものである。可変アッテネータ２からＲＦ信号を入力し、通過するＲＦ信号を方向性結合器Ａ２に出力し、ＤＵＴ３に入力するＲＦ信号の進行波成分をセレクタ１１のスイッチＳＷ５を通して、選択レベル計９でレベル測定を行う。進行波成分を測定することにより、ＤＵＴ３のゲインを算出する。ＤＵＴ３の出力レベルが一定になるようにＡＬＣ回路が動作するので、進行波成分のレベルはＤＵＴ３のゲインに反比例する。
【００１６】
方向性結合器Ａ２は、ＤＵＴ３の定在波比を算出することを目的としたものであり、方向性結合器Ａ１が出力した通過信号を入力し、方向性結合器Ａ２を通過した信号をＤＵＴ３に出力し、ＲＦ信号の反射成分をセレクタ１１のスイッチＳＷ４を通して、選択レベル計９でレベル測定を行う。ＤＴＵ３に入力されるＲＦ信号の反射成分を測定することができ、方向性結合器Ａ１、Ａ２の挿入損失および変換損失の補正を行った後、ＤＴＵ３の定在波比を算出する。定在波比Γは、進行波成分に対する反射波成分の比ｒに対して
Γ＝（１＋ｒ）／（１−ｒ）
である。
【００１７】
方向性結合器Ａ３は、図１に示す第１の実施形態における分配器４に相当するものであり、アッテネータ１２から出力されたＲＦ信号の進行波成分を検波器５に出力し、通過した信号をセレクタ１１のスイッチＳＷ３を通して選択レベル計９で、高調波歪み、混変調の測定を行う。
【００１８】
セレクタ１１は、ＲＦ信号を切り替えるスイッチＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５を有し、各々、インピーダンス整合を行うためのダミーロードであるＲＬ１、ＲＬ２、ＲＬ３が接続されている。スイッチＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５はいずれか一つのみを選択レベル計９に接続することができる。上述の通り、ＤＵＴ３の入力信号の進行波を測定する際にはスイッチＳＷ５のみを、ＤＵＴ３の定在波比を測定する際にはスイッチＳＷ４のみを、ＤＵＴ３の出力信号の高調波歪み、混変調を測定する際にはＳＷ３のみを、選択レベル計９側に接続する。
【００１９】
低域フイルタ８は、コンデンサＣ、スイッチＳＷ２、抵抗Ｒ３、電圧源Ｅによって構成されるプリチャージ回路と、ＡＬＣ回路の安定化時間を定める抵抗Ｒ１と、スイッチＳＷ１と抵抗Ｒ２によって構成されるスピードアップ回路によって構成されている。
【００２０】
電圧リミッタ１０は、低域フイルタ８が出力するＤＣ電圧を入力して、可変アッテネータ２のＲＦ信号減衰量を定めるＤＣ電圧の上限、下限を定めるものであり、ＤＵＴ３に対して過大なＲＦ信号を入力することを避け、可変アッテネータ２および検波器５が線型の動作領域で自動制御することを目的としている。
【００２１】
この実施形態において、ＤＵＴ３の試験を開始する際。低域フイルタ８の制御によって試験の開始時間を短縮する方法を説明する。一般に、低域フイルタ８のカットオフ（遮断）周波数を高めに設定して、ＡＬＣ回路のループ帯域を広くすると、制御電圧に混入するノイズの帯域は広くなり、従って測定結果のバラツキに影響を及ぼす、一方、低域フイルタ８のカットオフ（遮断）周波数を低くめに設定して、ＡＬＣ回路のループ帯域を狭くすると、ＡＬＣ回路の安定化に要する時間が増大する。
【００２２】
このため、ＡＬＣ回路を安定化させるまでの間は広いループ帯域に、安定後、測定を実施する際には狭いループ帯域に切り替えることにより、迅速かつ正確な測定を行うことができる。この手順は以下の１、２、３による。
【００２３】
手順１：  試験を開始する際には、スイッチＳＷ２を抵抗Ｒ３の側に接続する。スイッチＳＷ１はオンの状態にする。この際、ＡＬＣ回路はオープンループ状態になるが、コンデンサＣの電位は抵抗Ｒ３とコンデンサＣの時定数に応じた時刻で電圧源Ｅに近づく。
【００２４】
手順２：  コンデンサＣの電位がほぼ電圧源Ｅと等しくなった時点で、スイッチＳＷ２を抵抗Ｒ１側に接続する。この際、コンデンサＣの電圧は所定の電圧に変化するが、この時の安定化時間は抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の並列接続による抵抗値とコンデンサＣの時定数により決まるため、スピードアップを図ることができる。
【００２５】
手順３：  安定な電圧に達すると予想される時点において、スイッチＳＷ１をオフにしてスイッチＳＷ２を抵抗Ｒ１側に接続した状態で、アンプの測定を実施する。この時点ではコンデンサＣの電位は上記の手順１、２の状態と比べてほとんど変動が無く安定である。この時のループの安定化時間は抵抗Ｒ１の抵抗値とコンデンサＣの時定数により定まる。
【００２６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１記載の本発明のアンプ測定装置は、測定されるアンプの出力レベル一定の状態を、信号発生器、可変アッテネータ、ＤＴＵ（被試験装置）、分配器、検波器、プログラマブル電源、演算増幅器、低域フイルタから構成されるＡＬＣ回路を用いて達成しており、アンプの特性の測定時間の短縮化を実現できる効果を有する。さらに、請求項２記載の本発明のアンプ測定装置では、プログラマブル電源の設定で所定の出力レベルを被試験装置のアンプから得ることができるので、選択レベル計による所定出力レベルのための測定を省略して測定時間の短縮化ができる効果を有する。さらに、請求項３および請求項４記載の本発明のアンプ測定装置は、アンプの試験の開始時間を短縮することができるという効果を有する。さらに、請求項５記載の本発明のアンプ測定装置によれば、被試験装置のアンプに過大な信号が入力することを避けて、測定装置の線型の動作領域で自動制御をすることができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態によるアンプ測定装置を示すブロック図
【図２】本発明の第二の実施形態によるアンプ測定装置を示すブロック図
【図３】従来のアンプ測定装置を示すブロック図
【符号の説明】
１  信号発生器
２  可変アッテネータ
３  ＤＴＵ（被試験装置）
４  分配器
５  検波器
６  プログラマブル電源
７  演算増幅器
８  低域フイルタ
９  選択レベル計
１０  電圧リミッタ
１１  セレクタ
１２  アッテネータ
Ａ１、Ａ２、Ａ３  方向性結合器
【図１】
0003637258.tif 000002
【図２】
0003637258.tif 000003
【図３】
0003637258.tif 000004