(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナの試験にて干渉を相殺する方法であって、
内部信号源により励起された際に、信号成分及び干渉成分の両方を含む被試験アンテナの信号ベクトルを取込み、
上記内部信号源が不能にされた際に、上記被試験アンテナの干渉ベクトルを取込み、
上記信号ベクトル及び上記干渉ベクトルから上記信号ベクトルの予測干渉ベクトルを予測し、
上記信号ベクトルから上記予測干渉ベクトルを減算して、上記信号ベクトル内の上記干渉成分を相殺する
ことを特徴とするアンテナ試験での干渉相殺方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、ネットワーク・アナライザに関し、特に、アンテナ・システムの測定結果に影響を及ぼす干渉を相殺する方法に関する。なお、本明細書では、「相殺」とは抑圧も含んだ意味である。
【０００２】
【従来の技術】
アンテナ・システムには、しばしば干渉が存在する。例えば、典型的な通信環境においては、サービス・エリア内にいくつかの基地局が存在し、ある基地局からのエネルギーを別の基地局のアンテナで捕捉するが、関心のある特定のアンテナで測定を実施した際に、測定結果に混乱が生じる。
【０００３】
従来の干渉相殺技術の１つは、１９９７年６月２４日に発行されたドナルド・エイ・ブラッドレイ等の米国特許第５６４２０３９号「ハンドヘルド・ベクトル・ネットワーク・アナライザ」に記載されている。この米国特許は、外部信号、即ち、干渉が存在する中で、エラーを減らして、ベクトル・ネットワーク・アナライザを動作させる方法を開示している。ここでは、各測定期間中に、狭い周波数範囲にわたって基準発振器をディザして、狭い周波数範囲のみに干渉が生じるようにし、エラーの可能性を大幅に低減している。この解決方法は、ハードウェアに基づいており、干渉相殺効果は、測定のための取込み毎に首尾一貫しない。実際には、いくつかの取込みに対しては干渉をうまく相殺できるが、他の取込みでは、大きな残留成分が残る。
【０００４】
【特許文献１】
米国特許第５６４２０３９号明細書
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ハードウェアに頼らず、首尾一貫し且つ信頼のできる相殺結果を効率的且つ効果的に達成できるアンテナ試験測定の干渉相殺方法が望まれている。
【０００６】
したがって、本発明は、アンテナの試験の際に、効果的且つ効率的に干渉を相殺できる方法の提供にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、アンテナ（２０）の試験にて干渉を相殺する方法であって；内部信号源（１２）により励起された際に、信号成分及び干渉成分の両方を含む被試験アンテナ（２０）の信号ベクトルを取込み（２２）；内部信号源（１２）が不能にされた際に、被試験アンテナ（２０）の干渉ベクトルを取込み（２４）；信号ベクトル及び干渉ベクトルから信号ベクトルの予測干渉ベクトルを予測し（３０）；信号ベクトルから予測干渉ベクトルを減算して（３２）、信号ベクトル内の上記干渉成分を相殺することを特徴としている。
【０００８】
本発明の好適実施例では、アンテナ試験測定における干渉を相殺するために、内部信号源に応答して（即ち、内部信号源により励起された際に）、アンテナ試験機器の反射ポートで取込みを行い、データ取込み時点をスタンプ（タイム・スタンプ）し、反射信号成分及び干渉信号成分の両方を有する投影ベクトルを測定する。また、内部信号源を用いずに、限定されたセット（組）のデータを用いて、反射ポートで他の取込みを実行する。必要ならば、干渉信号のみを有する投影ベクトルを試験して、顕著な干渉信号が存在するかを検出する。干渉専用投影ベクトル内に顕著なパワーがある場合、干渉専用信号を完全に取込み、データ取込みをタイム・スタンプし、干渉周波数を測定し、これら２つのデータ取込みの間の干渉位相シフトを計算し、干渉ベクトル及び位相シフトを用いて組合せ反射／干渉ベクトルに対する干渉ベクトルを予測し、この組合せ反射／干渉ベクトルから予測干渉ベクトルを減算して、干渉がない場合のアンテナの実際の反射信号を求める。
【０００９】
本発明の目的、利点及び新規な特徴は、添付図を参照した以下の詳細説明から明らかになろう。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明により干渉を相殺するように設定された測定機器のブロック図である。アンテナ試験機器１０は、内部信号源１２と、方向性ブリッジ１４とを有する。この内部信号源１２は、スイッチ１６により、オン又はオフ（不能）に選択される。スイッチ１６がオンになると、従来技術と同様に、ある周波数の範囲でとびとびの周波数ステップで周波数掃引された信号ＶＳＯＵＲＣＥが内部信号源１２から方向性ブリッジ１４に供給される。すなわち、内部信号源１２によりアンテナ２０が励起される。他の移動基地局の如き外部干渉源１８もエネルギーＶＩＮＴを放射するが、アンテナ２０がかかる放射エネルギーを捕捉する。なお、アンテナ２０は、方向性ブリッジ１４の試験ポートに結合されている。この干渉源１８からの外部エネルギーが干渉である。
【００１１】
図２は、本発明により干渉を相殺する方法を説明する簡略化した流れ図である。ステップ２２において、内部信号源１２から発生されたエネルギーＶＳＯＵＲＣＥに応答して、アンテナ２０から反射された信号ベクトル取込みＶＳｉｇＩｎｔを試験ポートにて得る。ここでのタイム・スタンプ１をｎ１で表す。方向性ブリッジ１４は、この反射された信号を検出し、制御プロセッサ（図示せず）にて処理し、蓄積する。なお、この反射された信号は、干渉成分ＶＩｎｔを有する信号成分Ｖｓｉｇを表す複素（Ｉ、Ｑ）成分である。よって、ＶＳｉｇＩｎｔ＝ＶＳｉｇ＋ＶＩｎｔである。ステップ２４では、わずかなデータ・ポイントを用いて、即ち、限定されたポイントを用いて、内部信号源１２を不能（ディスエーブル）にして、即ち、内部信号源１２によらないで、アンテナからの他のベクトル取込みを得る。ステップ２６では、この環境下で、任意の顕著な干渉信号が存在するか、即ち、干渉信号内に顕著なパワーが存在するかを検出する。顕著な干渉信号が存在する場合、（オプションのステップ３４を飛ばして）ステップ２８にて、干渉信号ベクトルＶＩｎｔ２のみに対する完全な取込みを得る（この際、内部信号源１２は、不能化されている）。ここでのタイム・スタンプ２を得て、ｎ２で表す。なお、オプションでは、ステップ２６及び２８の間のステップ３４にて、後述の如く、検出した各干渉信号をバンド・パス・フィルタ（ＢＰＦ）処理する。ステップ２８により、１組の複素成分を発生するが、これら成分は、干渉信号ベクトルを表す。ステップ２２及び２８での信号取込みでは、タイム・スタンプｎ１及びｎ２を記録する。ステップ３０では、ステップ２２及び２８での取込みにおける各ベクトル及び時間差（干渉位相シフト）から、干渉を有する信号の予測干渉信号成分ＶＩｎｔ１を後述のように求める。ステップ３２では、干渉成分を有する信号成分ＶＳｉｇＩｎｔから、予測干渉ベクトルＶＩｎｔ１を減算して、干渉のない信号を求める。なお、干渉成分のある信号成分ＶＳｉｇＩｎｔから予測干渉ベクトルＶＩｎｔ１を減算したものは、信号成分ＶＳｉｇＩｎｔから干渉信号ＶＩｎｔを減算したものに略等しい。
【００１２】
アンテナ試験機器１０において、試験ポイントにおける受信反射信号は、次のように表せる。
ｘ（ｎ）  ＝  Ａ  ｓｉｎ（２πｆｉｆｎ＋θ）  ＋  ｗ（ｎ）
ここで、ｆｉｆは、正規化した中間周波数であり、ｗ（ｎ）は、加法（ａｄｄｉｔｉｖｅ）白色ガウシャン・ノイズ（ＡＷＧＮ）成分である。本発明を説明するために、ｆｉｆ  ＝０．２５に設定すると、次のようになる。
Ｘ（０）  ＝  Ａ  ｓｉｎθ＋  ｗ（０）
Ｘ（１）  ＝  Ａ  ｃｏｓθ＋  ｗ（１）
Ｘ（２）  ＝  Ａ  ｓｉｎθ＋  ｗ（２）
Ｘ（３）  ＝  Ａ  ｃｏｓθ＋  ｗ（３）
Ｘ（４）  ＝  Ａ  ｓｉｎθ＋  ｗ（４）
・
・
・
信号ベクトルＶｓｉｇは、次の式から求まる。
Ｑｓｉｇ  ＝  Ａ  ｓｉｎθ＝  （１／（２Ｎ））Σｎ＝０−＞Ｎ−１（ｘ（４ｎ）  −  ｘ（４ｎ＋２））
Ｉｓｉｇ  ＝  Ａ  ｃｏｓθ＝  （１／（２Ｎ））Σｎ＝０−＞Ｎ−１（ｘ（４ｎ）  −  ｘ（４ｎ＋３））
Ｖｓｉｇ  ＝  Ｉｓｉｇ  ＋  ｊＱｓｉｇ
【００１３】
干渉の最も顕著な原因である連続波（ＣＷ）干渉が存在すると、受信した反射信号は、次のようになる。
0003563736.tif 000002
干渉周波数ｆｉｎｔは、ｆｉｎｔ＝ｆｉｆ＋δｆである。信号ベクトルＶＳｉｇＩｎｔは、次のようになる。
ＶＳｉｇＩｎｔ  ＝ＶＳｉｇ  ＋  ＶＩｎｔ１
ここで、ＶＩｎｔ１は、図３に示すように、ｆｉｆの信号空間上に投影された干渉である。φ１は、ＶＩｎｔ１のＩ軸に対する位相角である。
0003563736.tif 000003
【００１４】
アンテナ試験機器１０の内部信号源１２がオフになると、受信された反射信号は、干渉信号ＶＩｎｔ２のみである。φ２は、ＶＩｎｔ２のＩ軸に対する位相角である。よって、φ２  −  φ１＝φである。
0003563736.tif 000004
ここで、φ＝２π（ｆｉｆ＋δｆ）（ｎ２−ｎ１）であり、ｎ１は、データ取込みｘ１（ｎ）のタイム・スタンプであり、ｎ２は、データ取込みｖ２（ｎ）のタイム・スタンプである。ｆｉｆの信号空間へのｖ２（ｎ）の投影は、次のようになる。
0003563736.tif 000005
【００１５】
ベクトルＶＩｎｔ２＝ＩＩｎｔ２＋ｊＱＩｎｔ２は、直接的に測定が可能である。
ＱＩｎｔ２  ＝  ＱＩｎｔ１  ｃｏｓφ＋  ＩＩｎｔ１ｓｉｎφ
ＩＩｎｔ２  ＝  ＩＩｎｔ１  ｃｏｓφ−  ＱＩｎｔ１ｓｉｎφ
なので、ベクトルＶＳｉｇＩｎｔの干渉信号成分は、次のように表せる。
ＱＩｎｔ１  ＝  ＱＩｎｔ２  ｃｏｓφ−  ＩＩｎｔ２ｓｉｎφ
ＩＩｎｔ１  ＝  ＩＩｎｔ２  ｃｏｓφ＋  ＱＩｎｔ２ｓｉｎφ
ＶＩｎｔ１  ＝  （ＩＩｎｔ２  ｃｏｓφ＋  ＱＩｎｔ２ｓｉｎφ）  ＋  ｊ（ＱＩｎｔ２  ｃｏｓφ−  ＩＩｎｔ２ｓｉｎφ）
すなわち、ＶＩｎｔ２を時間的に後退させて（位相シフトさせて）、ＶＩｎｔ１を予測する。ＶＳｉｇＩｎｔからＶＩｎｔ１  ＝  ＩＩｎｔ１＋  ｊＱＩｎｔ１を減算することにより、干渉を相殺（抑圧も含む）できる。
【００１６】
干渉信号周波数を測定するには、多くの方法がある。かかる方法の１つは、１９９７年３月に発行されたＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  Ｓｉｇｎａｌ  ＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇのＶｏｌ．４５  Ｎｏ．３の８１４〜８１７ページに記載のＢ．  Ｇ．  Ｑｕｉｎｎ著「Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  ａｎｄ  Ｐｈａｓｅ  ｆｒｏｍ  ｔｈｅ  ＤＦＴ  ｏｆ  ａ  Ｔｉｍｅ  Ｓｅｒｉｅｓ」に次のように開示されている。・Ｙ（ｆ）＝ＹＩ（ｆ）＋ｊＹＱ（ｆ）が、干渉信号ｖ２（ｎ）の離散フーリエ変換（ＤＦＴ）値を表すようにする。
・検索範囲にわたって、最大振幅｜Ｙ（ｆ）｜のビン数を検索する。ｋ＝ｂｉｎ＿ｍａｘとして表す。
・次の計算を行う。
ａｐ  ＝  （Ｙ１（ｋ＋１）Ｙ１（ｋ）  ＋  ＹＱ（ｋ＋１）ＹＱ（ｋ）  ／  （ＹＩ（ｋ）２  ＋  ＹＱ（ｋ）２）
ｄｐ  ＝  −ａｐ／（１−ａｐ）
ａｍ  ＝  （Ｙ１（ｋ−１）Ｙ１（ｋ）  ＋  ＹＱ（ｋ−１）ＹＱ（ｋ）  ／  （ＹＩ（ｋ）２  ＋  ＹＱ（ｋ）２）ｄｍ  ＝  ａｍ／（１−ａｍ）
ｄ  ＝  （ｄｐ＋ｄｍ）／２  ＋  Ｔ（ｄｐ２）  −  Ｔ（ｄｍ２）
なお、
Ｔ（ｘ）＝（Ｉｎ（３ｘ２＋６ｘ＋１））／４  −  （ＳＱＲＴ（６）／２４）Ｉｎ（ｘ＋１−ＳＱＲＴ（２／３））  ／  （ｘ＋１＋ＳＱＲＴ（２／３）））
である。
・最終ピーク周波数インデックスは、ｋ＋ｄに等しい。
【００１７】
取込みをタイム・スタンプすることなく、干渉信号の周波数を測定した後に、ｘ１（ｎ）及びｖ２（ｎ）のφ１及びφ２を直接的に測定して、φを導出してもよい。測定した干渉周波数から、既知の中間周波数ｆＩＦ及び測定した反射係数、φ２及びφ１の値を、例えば、最小二乗推定によって求めてもよい。組合せ信号の例は、次のようになる。
ｘ１（ｎ）＝Ａ  ｓｉｎ（２πｆＩＦｎ＋θ）  ＋  Ｂ  ｓｉｎ（２πｆＩｎｔｎ＋φ１）  ＋  ｗ（ｎ）
マトリクス形式では、
Ｘ＝ＤΦ
である。なお、
Ｘ＝［ｘ１（０），  ｘ１（１），．．．，  ｘ１（Ｎ）］Ｔ
であり、
【数１】
0003563736.tif 000006
であり、
Φ＝［Ａｃｏｓθ，Ａｓｉｎθ，Ｂｃｏｓφ１，Ｂｓｉｎφ１］Ｔ
Φ＝（ＤＴＤ）−１ＤＴＸ
φ１＝ｔｇ−１（Φ（３）／Φ（２））
φ＝φ２−φ１から、図４に示すように、ＶＳｉｇＩｎｔからの減算用に予測干渉信号を求めて、ＶＳｉｇを得ることができる。
【００１８】
この干渉相殺方法は、ＣＷ干渉信号ばかりではなく、変調信号に対しても良好に動作する。多数のＣＷ状干渉信号では、投影ベクトルを別々に計算する。これは、図２のステップ３４に示す如く、信号ｖ２（ｎ）の各干渉成分をバンド・パス・フィルタ処理し、上述の式を用いて、ｘ１（ｎ）の各投影ベクトルを計算することにより達成できる。
【００１９】
【発明の効果】
したがって、アンテナ試験における干渉を相殺する本発明は、信号及び干渉の両方を含むタイム・スタンプ付き信号ベクトルを取込み、信号がないタイム・スタンプ付き干渉ベクトルを取込み、干渉周波数を測定し、これら２つの取込みの間における干渉位相シフトを計算し、信号ベクトル内の干渉ベクトルを予測し、信号ベクトルから予測干渉ベクトルを減算するので、信号ベクトル内の干渉を相殺（抑圧を含む）できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明により干渉を相殺するように設定された測定機器のブロック図である。
【図２】本発明により干渉を相殺する方法を説明する簡略化した流れ図である。
【図３】本発明による干渉相殺を説明するための測定信号ベクトルを示すベクトル図である。
【図４】本発明による干渉相殺を説明するためのベクトル図である。
【符号の説明】
１０  アンテナ試験機器
１２  内部信号源
１４  方向性ブリッジ
１６  スイッチ
１８  干渉源
２０  アンテナ
【図１】
0003563736.tif 000007
【図２】
0003563736.tif 000008
【図３】
0003563736.tif 000009
【図４】
0003563736.tif 000010