(57)【要約】  信号を受信して、自動レンジ調節を行うシステムに関する。このシステムは、入力部に可調形減衰器（２２０）を備えている。ミキサ（２２４）が入力信号をチューニング周波数と混合して、混合信号を発生する。この混合信号はフィルタ処理されて、チューニング周波数において入力信号の構成要素を発生する。信号検出器（２８０）が入力信号の信号レベルを検出して、可調形減衰器がこの信号レベルに合わせて調整される。
2009510432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線周波数（「ＲＦ」）用受信機で自動レンジ調節を行うための方法であって、
可調形減衰器で入力信号を受信するステップと、
混合信号を生成するために、前記入力信号を局部発振信号と混合するステップと、
前記混合信号を中間周波数（「ＩＦ」）バンドパスフィルタでフィルタ処理するステップと、
フィルタ処理された信号の振幅を試験するステップと、
前記フィルタ処理された信号の振幅が、前記入力信号の振幅がしきい値よりも大きいことを示す場合、前記入力信号を減衰するように前記減衰器を調整するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記混合するステップが、
局部発振器を、第１の周波数で局部発振信号を出力しかつ第２の周波数までの範囲にわたって掃引するように設定して前記局部発振信号を発生するステップをさらに含む、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記混合するステップが、
局部発振器を、第１の周波数で局部発振信号を出力しかつ第２の周波数までの範囲にわたってステッピングするように設定して前記局部発振信号を発生するステップをさらに含む、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記試験するステップの前に、前記フィルタ処理された信号を第２の信号と混合するステップと、
第２の混合信号を第２のＩＦバンドパスフィルタでフィルタ処理するステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記試験するステップの前に、前記フィルタ処理された信号を「ｎ」個のミキサにおいて複数の信号と混合するステップと、
前記各ミキサの後で、ｎ個のＩＦバンドパスフィルタにおいて前記複数の混合信号をフィルタ処理するステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記振幅を試験するステップが振幅を測定するステップを含み、
ディジタル・ダウン変換器を設定する利得を調整するために、前記振幅を用いるステップをさらに含む、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
信号をチューニングするためのシステムであって、
入力信号を受信するための入力部と、
前記入力信号を減衰させるための可調形減衰器と、
混合信号を発生するために、前記入力信号を局部発振信号と混合するためのミキサと、
前記入力信号の振幅を検出するための信号検出器と、
前記入力信号の振幅に合わせて前記可調形減衰器を調整するためのコントローラと、
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項８】
前記コントローラが、自動レンジ調節機能を実行するようにプログラムされたプロセッサである、ことを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記入力信号の振幅を受信し、かつ前記振幅をディジタル値に変換するために前記信号検出器に接続されたアナログ−ディジタル変換器（「ＡＤＣ」）をさらに備える、
ことを特徴とする請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記振幅を受信し、かつ前記ＡＤＣを調整して量子化誤差及びオーバーサンプリングを防ぐために、前記システムに接続されたディジタル・ダウン変換器をさらに備える、
ことを特徴とする請求項８に記載のシステム。
【請求項１１】
前記信号検出器が対数検出器である、ことを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項１２】
ＩＦ周波数よりも高い周波数を有する信号をフィルタ処理するために、前記可調形減衰器の後に、ローパスフィルタをさらに備える、ことを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項１３】
第１の周波数から第２の周波数までの周波数範囲を通して掃引するための局部発振信号を発生する掃引周波数発生器をさらに備える、ことを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項１４】
第１の周波数から第２の周波数までの周波数範囲を通してステッピングするための局部発振信号を発生する掃引周波数発生器をさらに備える、ことを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項１５】
信号入力受信機として、請求項７で請求されたシステムを使用するスペクトルアナライザ。
【請求項１６】
入力信号を受信するためのＲＦ入力部と、
前記入力信号を減衰するための可調形減衰器と、
混合信号を発生するために、前記入力信号をチューニング周波数信号と混合するためのミキサと、
中間周波数（「ＩＦ」）でフィルタ処理された信号を発生するためのバンドパスフィルタと、
前記入力信号の振幅を検出するための信号検出器と、
前記入力信号の振幅に合わせて前記可調形減衰器を調整するためのコントローラと、
を備えることを特徴とするＲＦ信号受信機。
【請求項１７】
前記コントローラが、自動レンジ調節機能を実行するためのプロセッサである、ことを特徴とする請求項１６に記載のＲＦ信号受信機。
【請求項１８】
前記入力信号の振幅を受信し、かつ前記振幅をディジタル値に変換するために前記信号検出器に接続されたアナログ−ディジタル変換器（「ＡＤＣ」）をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１７に記載のＲＦ信号受信機。
【請求項１９】
量子化誤差及びオーバーロードを防ぐために、前記振幅を受信しかつ前記ＡＤＣの出力を調整するための、最終のＩＦ信号に接続されたＡＤＣ、及び前記ＡＤＣに接続されたディジタル・ダウン変換器をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１７に記載のＲＦ信号受信機。
【請求項２０】
前記信号検出器が対数検出器である、ことを特徴とする請求項１６に記載のＲＦ信号受信機。
【請求項２１】
ＩＦ周波数よりも高い周波数を有する信号をフィルタ処理するために、前記可調形減衰器の後に、ローパスフィルタをさらに備える、ことを特徴とする請求項１６に記載のＲＦ信号受信機。
【請求項２２】
第１の周波数から第２の周波数までの周波数範囲にわたって掃引するための局部発振信号を発生する掃引周波数発生器をさらに備える、ことを特徴とする請求項１６に記載のＲＦ信号受信機。
【請求項２３】
第１の周波数から第２の周波数までの周波数範囲を通してステッピングするための局部発振信号を発生するステッピング周波数発生器をさらに備える、ことを特徴とする請求項１６に記載のＲＦ信号受信機。
【請求項２４】
請求項１６で請求されたＲＦ信号受信機を備えるスペクトルアナライザ。
【請求項２５】
請求項１６によるＲＦ信号受信機を備える、ＲＦ信号を処理するための装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願との相互参照］
本願は、２００５年９月３０日に出願されたThomas A. Gray 及び Robert Buckによる「Autoranging in Test Apparatus」という名称の米国仮特許出願第６０／７２２，２５１号に対する優先権を主張する。この特許出願は、参照することによって本願に組み込まれる。
【０００２】
［発明の分野］
本発明は試験及び測定システムに関し、特に試験及び測定システムの中で自動レンジ調節を行うためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
多くの種類の試験装置は、様々な時間に種々の強さの入力信号を受け取る。試験装置は、時には高範囲の信号強度にわたってこのような入力信号と共に動作する場合でも、正確な試験出力を与えるように設計されなければならないことが多い。例えば、電圧計は、０．０１から１，０００ボルトまで、大きさが６桁の範囲の任意の電圧を正確に測定することが要求される。
【０００４】
種々の強度の信号を受け入れることができるように試験装置を構成するには、様々な方法がある。これを行うための１つの方法は、ユーザに手動の減衰器を提供することである。この方法には、幾つかの欠点がある。その１つの欠点は、信号パラメータが絶えず変化している状態で区分けするときに、減衰を手動で設定することは困難であるということである。別の方法は、幾つかの種類の自動減衰機能を提供することである。これにより試験装置は、入力ポートに現れる信号の大きさに対して自身の感度を調整する。
【０００５】
幾つかの試験装置、例えばスペクトル分析器は、ＲＦ信号で動作する。そのような装置では、大きな信号によって過負荷になる又は悪影響を受ける可能性がある構成部品は、フロントエンド減衰器段（stage）、ＲＦスイッチ、ＲＦプリアンプ、及びＲＦチューナ内の第１のミキサである。ＩＦ段も影響される可能性があるが、ＩＦ信号がアナログ−ディジタル変換器（ＡＤＣ）によって測定される装置の中では、過負荷状態の検出は一層容易になる。状態によっては、ＩＦ帯域幅から外れた信号が、ユーザが知らない重大な測定エラーを捉えにくくすることがある。従って、ユーザが何らかの操作をすることなく装置が受け入れることができる範囲に信号を維持するような自動減衰機能を提供することが望ましい。
【０００６】
一種の自動減衰機能は、自動レンジ調節（autoranging）と呼ばれる。そのような装置における自動減衰機能の目的は、「フロントエンド」（すなわち、装置の入力段）を圧縮させずに、任意の大きなＲＦ信号を十分に減衰させることである。理論的には、電気機械的にスイッチされる減衰器を用いて自動レンジ調節を実現することは可能であるが、実際的には、スイッチが急速に磨耗してしまう。このため、電子減衰システムが好ましい。
【０００７】
フロントエンドにおける主要な圧縮機構は、通常第１のミキサである。１ｄＢの圧縮点は第１のＩＦ信号レベルを基準にすると周波数がわずかに変化し、ＲＦ入力を基準にすると、ミキサの前段のＲＦ段の周波数に依存する損失のため、１０から１５ｄＢ変化することが確認されている。
【０００８】
１つの自動レンジ調節による解決策は、信号レベルを検出するためにＲＦフロントエンド部において広帯域のＲＦ検出器を使用する。この検出器の出力が、電子減衰器を制御する。この構成には、前述したように、上記フロントエンドの周波数関連の損失及び上記検出器自身の非定（non-constant）の周波数応答を処理するために、付加的な保護周波数帯域（extra guard band）を組み込む必要があるという不都合がある。その結果、極めて大きな減衰が生ずることになり、これは装置のダイナミックレンジの劣化をもたらす。
【０００９】
従来のまた伝統的な取り組み方に関するさらに別の限界及び欠点は、図面を参照してそのようなシステムを以下の本願に記載されている本発明の幾つかの態様と比較すれば、当業者には明らかになるであろう。
【発明の開示】
【００１０】
上記に鑑みて、信号を最適化するための本発明と一致するシステムの実施例には、入力信号を受信するための入力部が含まれる。このシステムは、入力信号を減衰するための可調形減衰器も備えている。ミキサは混合信号を発生するために、入力信号をチューニング周波数信号と混合する。バンドパスフィルタは、中間周波数（「ＩＦ」）においてフィルタ処理された信号を発生する。このシステムは、入力信号の振幅を検出するための信号検出器、及びこの入力信号の振幅に応じて可調形減衰器を調整するためのコントローラを備えている。
【００１１】
例示された実施形態の詳細だけでなく、本発明の様々な利点、態様及び新規な特徴が、下記の説明及び図面から一層完全に理解されるであろう。
【００１２】
本発明の別のシステム、方法及び特徴は、下記の図面及び詳細な説明を考察すれば、当業者には明らかになるであろう。全てのそのような付加的なシステム、方法、特徴及び利点は、この明細書及び発明の範囲の中に含まれ、そして添付した特許請求の範囲によって保護されることを意図している。
【００１３】
下記の図面を参照することにより、本発明をより良く理解することができる。図面内の構成要素は、必ずしも寸法どおりではなく、本発明の原理を例示することに重点を置いている。図面において、同じ参照番号は種々の図面全体を通して同じ要素を示している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
好ましい実施形態に関する下記の説明において、本願の一部を形成する添付の図面に対して参照がなされ、またこれらの図面は例証として、本発明が実行される特定の実施形態を示している。他の実施形態を利用することもでき、また本発明の範囲から逸脱することなく、構造上の変更を行うことができる。
【００１５】
本発明の実施例により、特に無線周波数（「ＲＦ」）の信号を含む電気信号を処理する任意の装置、システム又は方法の中に好都合な使用法を見つけることができる。下記の説明では、実施例としてスペクトルアナライザを使用する。しかし、信号を同調する任意の機器又は装置も使用できる。スペクトルアナライザは一般に、ディスプレイ上に信号の周波数成分をプロットするために使用される。スペクトルアナライザの一般的な動作は、技術的に周知である。一般的なディスプレイは、周波数範囲に対する振幅のプロットである。入力信号の周波数成分ｆＳＩＧは、スパイクすなわちｘ軸に沿った個々の周波数値における信号として現れる。
【００１６】
図１は、供試装置（「ＤＵＴ」）１１０が発生したＲＦ信号ｆＳＩＧを分析するために使用される、スペクトルアナライザ１００の動作を示すブロック図である。このスペクトルアナライザ１００は、このスペクトルアナライザ１００のフロントエンドに減衰器１２０及びローパスフィルタ１２２を備えている。スペクトルアナライザ１００は、ＲＦ信号をＤＵＴ１１０から受け取り、この信号を第１のミキサ１２４に送る。この第１のミキサ１２４は、ＲＦ入力信号を第１の局部発振器１３０が発生した局部発振信号ｆＬＯ１と混合する。図１のスペクトルアナライザ１００では、フロントエンドは第１のミキサ１２４を含んだ左側への構成要素によって形成された部分である。
【００１７】
第１のミキサ１２４は、入力信号ｆＳＩＧと局部発振信号ｆＬＯ１とを結合することによって形成された混合信号を発生する。この混合信号は、第１の中間周波数（「ＩＦ」）段１３２に送られる。この第１のＩＦ段１３２は、中心周波数がＩＦ周波数ｆＩＦとして表されるバンドパスフィルタを備えている。第１のＩＦ段１３２は、第２のミキサ１３４にフィルタ処理された信号を出力する。この第２のミキサ１３４は、このフィルタ処理された信号を、第２の混合信号を生成するために第２の局部発振器１３６が発生した第２の信号ｆＬＯ２と混合する。第２の混合信号は、第２のＩＦ段１３８において、中心周波数ｆＩＦ２を有する第２のバンドパスフィルタによってフィルタ処理される。第２のＩＦ段１３８の出力は、第２のフィルタ処理された信号であり、局部発振信号ｆＬＯ１がその全同調範囲を掃引するとき、第２のフィルタ処理された信号は、入力信号ｆＳＩＧの種々の周波数成分を示す。これらの成分は、アナログ−ディジタル変換器（「ＡＤＣ」）１４０を用いて捕捉され、ディスプレイ上でチューニング周波数に対してプロットされる。ＡＤＣ１４０からの信号出力はディジタル値であり、コントローラ１６０によってグラフィカルユーザーインターフェース（「ＧＵＩ」）１７０上で信号スキャンとしてプロットされる前に処理するために、スケーリング機能部１４２に、続いてディジタル信号プロセッサ１５０に入力される。
【００１８】
ＧＵＩ１７０のディスプレイ上に現れる信号スキャンは、チューニング周波数として使用される周波数の範囲に従う。第１の局部発振器１３０は、コントローラ１６０が実行するプログラムが要求した態様で、チューニング周波数の範囲に沿って局部発振信号ｆＬＯ１を発生する。例えば、コントローラ１６０は、第１の局部発振器１３０に対して、第１の周波数で始まり、第２の周波数に向かって掃引する又はステップアップ又はステップダウンする局部発振信号ｆＬＯ１を、チューニング周波数の範囲にわたって発生させる。コントローラ１６０は、電圧制御形発振器である第１の局部発振器１３０を駆動する鋸歯状信号又はランピング信号（ramping signal）を発生させることがある。コントローラ１６０は、補助回路と組み合わせてプログラム制御のもとで本願で説明された機能を提供する中央処理装置（「ＣＰＵ」）とすることができる。別の実施例では、傾斜波発生器（ramp  generator）及び／又は適当な回路で、コントローラを置き換えることができる。
【００１９】
図１のスペクトルアナライザ１００は、所定の周波数範囲内にある周波数を有する信号を分析するために使用することができる。第１の局部発振器１３０が発生するチューニング周波数及び第１及び第２のＩＦ段１３２、１３８の中心周波数は、スペクトルアナライザ１００が測定する周波数範囲に基づいて選択される設計パラメータである。単段形アナライザ１００では、ｆＬＯ及びｆＩＦは、入力信号の周波数がｆＳＩＧ＝ｆＬＯ−ｆＩＦとなるように選択される。図１のスペクトルアナライザ１００は、２段形のアナライザであり、これは２つのＩＦ段１３２、１３８を有し、チューニング周波数ｆＬＯが、
（１）      ｆＳＩＧ＝ｆＬＯ１−（ｆＬＯ２−ｆＩＦ２）
となるように、局部発振器１３０、１３６の周波数を混合したものであることを意味する。
【００２０】
図１のスペクトルアナライザ１００は、自動レンジ調節技術を実行することができる。この技術では、ＲＦ入力信号ｆＳＩＧが測定エラーの原因になる可能性がある振幅に到達したことを、信号検出器（図示せず）がＣＰＵに示す。スペクトルアナライザ１００は、第２のＩＦ段１３８の後で信号の振幅を検出する自動レンジ調節技術の実施例を実行することができる。図１に示されたスペクトルアナライザ１００は、２段形の受信機を使用している。しかしながら、当業者は任意のＩＦ段数を使用できることは理解されよう。
【００２１】
図２は、ＲＦ信号を受信しかつ本発明と同じ態様で自動レンジ調節機能を実行するために受信機モジュール２００を使用するスペクトルアナライザの実施例である。この受信機モジュール２００は、フロントエンドに可調形減衰器（adjustable attenuator）２２０及びローパスフィルタ２２２を備えている。入力信号はミキサ２２４において、第１の同調発振器２３０が発生したチューニング周波数信号ｆＬＯ１と混合される。この混合された信号は、第１のＩＦ段２３２に入力され、ミキサ２３４において第２の局部発振信号と混合される。混合された信号は第２のＩＦ段２３８においてフィルタ処理され、チューニング周波数信号が周波数範囲にわたって掃引するときに入力信号成分を発生する。図２の受信機モジュール２００はローカルＣＰＵ２６０を使用して、可調形減衰器２２０を制御し、第１の同調発振器２３０における周波数範囲の掃引を制御し、かつ必要とされる他の機能を実行する。
【００２２】
しかしながら、第２のＩＦ段２３８では、フィルタ処理された信号は検出器２８０に送られる。この検出器２８０は、図２に示された実施例では対数形検出器である。検出器は、受信機モジュール２００の入力部における入力信号の振幅を示す信号を出力する。この信号は、検出器用ＡＤＣ２８４によってディジタル信号に変換される。ディジタル信号であるため、ローカルＣＰＵ２６０はプログラム制御を通して、受信機モジュール２００の入力部における信号レベルを減衰すべきか、またそれをどの程度減衰する必要があるか決定する。次に、ローカルＣＰＵ２６０は、自動レンジ調節機能に基づいて可調形減衰器２２０を調整する。
【００２３】
この実施形態の１つの実施例では、ローカルＣＰＵ２６０は可調形減衰器２２０を調整して、所定の一定の信号レベルを実現することができる。アナライザの第１のＩＦ帯域幅を外れた信号については、第１のミキサは主要な圧縮ソースであり、ローカルＣＰＵ２６０はその特性を認識している。１つのトーンのダイナミックレンジ、２つのトーンのダイナミックレンジ又は増加された圧縮を犠牲にした単に純粋な感度を最適化する間にユーザが選択できるようにするために、種々の測定モードが要求される場合は、主ＣＰＵ２６２は、これらの種々の測定モードに関する情報をローカルＣＰＵ２６０に送る。このことは、例えば「感度モードを使用する」という情報を高レベルで通信する必要があるか、又は主ＣＰＵ２６２は特定の振幅用しきい値をローカルＣＰＵ２６０に送り、次にローカルＣＰＵ２６０がその値を可調形減衰器２２０を設定するために使用する。主ＣＰＵ２６２は、減衰器２２０の調整に関する他の情報を提供するために使用することができる。ミキサ及び第１のＩＦアンプが帯域外の信号から保護されても、残りの信号経路が帯域内の信号から保護されることを必ずしも意味しない。これらの信号は測定用ＡＤＣによって測定されるため、主ＣＰＵ２６２は帯域内の信号がフロントエンドでの減衰をより多く又はより少なくする必要があるかどうかを評価することができる。
【００２４】
図３は、本発明に一致した自動レンジ調節機能を実行するための方法の実施例の動作を示すフローチャートである。図３に示された方法は、信号がスーパーヘテロダイン式チューナを用いて同調される任意の信号受信機の中で実現できることは、当業者は理解するであろう。信号受信機は、信号入力を制御することが難しい試験装置の中で、又は任意のＲＦ信号受信システムの中で実現することができる。
【００２５】
図３の方法は、ステップ３０２において、可調形減衰器に接続された入力信号を受信することから開始する。同時に又はセットアップ工程の一部として、ステップ３０４で示されているように、局部発振器が第１の局部発振器用周波数信号を発生するように調整される。ステップ３０６において、局部発振器用周波数信号が発生される。ステップ３０８において、局部発振器用周波数信号を入力信号と混合することによって、混合信号が発生される。この混合信号は、可調形減衰器を介してミキサに送られる。ステップ３１０において、混合信号が中間周波数フィルタでフィルタ処理されて、フィルタ処理された信号が発生される。ステップ３１２において、このフィルタ処理された信号が分析されて、その振幅がフロントエンドで利得圧縮の原因となる入力信号を表す所定のしきい値に到達しているかどうかが判断される。しきい値に到達している場合は、可調形減衰器が入力信号を減衰させてそれを範囲内に引き戻すように設定される。しきい値に到達していない場合は、処理は装置の通常の機能に進む。この機能は第２の周波数までの周波数範囲にわたる同調を含むため、次のステップは、第２の周波数に到達したかどうかを確認するステップ３１４になる。第２の周波数に到達した場合は、この方法に対する処理は停止する。到達していない場合は、局部発振器からのローカル周波数信号出力は、ステップ３１６で次の周波数を発生するように調整される。ステップ３０６において、局部発振信号が局部発振器で出力される。
【００２６】
ステップ３１６における局部発振周波数の変化は、周波数範囲の全体を掃引するように又は周波数範囲の全体にわたるステッピング工程のように進行することは、当業者は理解されよう。図３に示されている方法は単段式チューナの中で動作するように簡略化されていることも、当業者は理解されよう。本発明と一致した方法は、任意の数Ｎ個のＩＦ段を有する受信機の中で、図３に例示された方法と類似した方法で実行することができる。
【００２７】
図４Ａ及び図４Ｂは、本発明と一層詳細に一致するスペクトルアナライザ４００の実施例の概略図である。図４Ａは、トラッキング発生器４０１及びアナライザ４００のフロントエンド４０２を示している。アナライザ４００の帯域幅は、１００ｋＨｚ〜６ＧＨｚである。アナライザ４００及びトラッキング発生器４０１は、例えば構成部品のインピーダンスを指定することによって構成部品を特徴付けるといった種々の目的のために、一緒に使用することができる。
【００２８】
図４Ａ及び図４Ｂのアナライザは、マルチバンド式かつ多段式のスペクトルアナライザである。このアナライザ４００は、３個のＩＦ段が後に続くフロントエンド４０２を備えている。このフロントエンド４０２では、入力信号は、ハイバンドフィルタ部４２２によるハイバンドモード又はローバンドフィルタ部４２４によるローバンドモードのいずれかによって処理される。ハイバンドモードでは、ハイバンドフィルタ部４２２は、入力信号を約３．４ＧＨｚと約６．８ＧＨｚとの間の範囲の第１の局部発振信号と混合し、混合信号を第１のＩＦフィルタ段４３１に送る。第１のＩＦフィルタ段４３１は、混合信号をハイバンドモードの７６５ＭＨｚでフィルタ処理する。ローバンドモードでは、ローバンドフィルタ部４２４が入力信号を第１の局部発振信号（同じ３．４ＧＨｚ〜６．８ＧＨｚの範囲）と混合し、第１のＩＦフィルタ段４３３に送る。しかしローバンドモードでは、この第１のＩＦフィルタ段４３３は、混合信号を３４３５ＭＨｚでフィルタ処理する。
【００２９】
ローバンド又はハイバンドのバンドパスフィルタのいずれかからのフィルタ処理された信号は、第２の局部発振器４４０が発生した第２の局部発振信号と混合される。ハイバンドモードにおいてフィルタ処理された信号は、第２の局部発振信号と混合される。この第２の局部発振信号は、第２の局部発振器４４０によって約３８４０ＭＨｚで発生され、次にフィルタ処理された信号と混合される前に４分割される。この第２の局部発振器４４０は、周波数が約３６３０ＭＨｚの第２の局部発振信号を発生するように構成され、この信号はローバンドモードにおいて入力信号と混合される。第２の混合信号（ハイバンドモード又はローバンドモードのいずれかにおける）は、第２のＩＦ段４４１に送られる。この第２のＩＦ段４４１で、第２の混合信号が周波数が約１９５ＭＨｚの第２段のバンドパスフィルタ４６０によってフィルタ処理され、第２のフィルタ処理された信号が発生される。この第２のフィルタ処理された信号は、第２段のミキサ４６２において第３の局部発振器４５０が発生した第３の局部発振信号と混合されて、第３の混合信号が発生される。この第３の混合信号は第３のＩＦ段４５１に送られて、ローパスフィルタ４６４において６０ＭＨｚのカットオフ周波数でフィルタ処理される。
アナライザ４００用のチューニング方程式は下記のようになる。
１００ｋＨｚ〜２７００ＭＨｚ：
・−ＲＦ＋ＬＯ１−ＬＯ２＋ＬＯ３＝４５ＭＨｚ＝第３のＩＦ
・−ＲＦ＋ＬＯ１−３６３０ＭＨｚ＋２４０ＭＨｚ＝４５ＭＨｚ
・−ＲＦ＋ＬＯ１＝３４３５ＭＨｚ＝第１のＩＦ
２７００ＭＨｚ〜６０００ＭＨｚ：
・−ＲＦ＋ＬＯ１−ＬＯ２＋ＬＯ３＝４５ＭＨｚ＝第３のＩＦ
・−ＲＦ＋ＬＯ１−９６０ＭＨｚ＋２４０ＭＨｚ＝４５ＭＨｚ
・−ＲＦ＋ＬＯ１＝７６５ＭＨｚ＝第１のＩＦ
【００３０】
第３のＩＦ段４５１では、ローパスフィルタ４６４の出力部の信号は、ディジタルインターフェース部４６６及び信号検出器４８０に送られる。このディジタルインターフェース部４６６では、信号は一連のフィルタ４６８ａ〜４６８ｃによって処理され、次に第１のアナログ−ディジタル変換器（ＡＤＣ）４７２に送られる。信号はプロセッサでさらに分析及び処理するために、アナログ信号からディジタル信号表示に変換される。ディジタル検出器４８０は、入力信号のレベルを測定する。入力信号のアナログレベルは、第２のＡＤＣ４８４によってディジタル信号レベルに変換される。プロセッサは、フロントエンドで圧縮の原因となる信号レベルを示すしきい値に対するレベルを確認する。
【００３１】
図４Ａのアナライザのフロントエンド４０２は、ＲＦ入力部４０４、減衰器４０６、ハイバンドフィルタ部４２２、及びローバンドフィルタ部４２４を備えている。ハイバンドフロントエンドフィルタ部４２２は、バンドパスフィルタ部４２６及びローパスフィルタ部４２８を備えている。フロントエンド４０２は、プロセッサが制御するような態様で信号を調整するために、減衰器４０８、増幅器４０９及び減衰器／増幅器の結合体４１０も備えている。第１のミキサの前段の減衰器、増幅器及びフィルタは、周波数及び減衰器を設定する機能としてミキサレベルで大きな変化を生じさせる。本発明と一致する自動レンジ調節システム及び方法は、ＩＦ信号レベルを測定して、信号を第１のミキサ内で最適なレベルに位置付けるように減衰器を調整する。プロセッサは、プロセッサを制御するプログラムに基づいて機能を生じるように接続されたスイッチ４２０の状態を制御することによって、アナライザ４００の動作を制御することができる。例えば、プロセッサは、ローバンドフィルタ部４２４の代わりにハイバンドフィルタ部４２２を使用できるように、特定のスイッチ４２０を制御することができる。スイッチ４２０をプロセッサ制御することによって実行できる別の機能の例には、試験機能がある。そのような機能の１つには、トラッキング発生器４０１から信号をアナライザ４００に入力して、周知の入力信号が与えられたアナライザ４００の動作を試験することが含まれる。
【００３２】
その時々で使用されるフィルタ部は、アナライザ４００のユーザが選択するモードによって決定される。そのモードは、プロセッサによって制御されるスイッチ４２０を用いて実行及び切り換えることができる。ハイバンドモードでは、信号は減衰器部４０８を通って進み、ハイバンドフロントエンドフィルタ部４２２に送られる。図４Ａのハイバンドフロントエンドフィルタ部４２２は、４個の並列接続されたバンドパスフィルタ４２６を備えている。プロセッサはスイッチ４２０を用いて、４個のバンドパスフィルタ４２６の１つを通る信号経路を選択することができる。図４Ａに示されている４個のバンドパスフィルタ４２６は、２７００ＭＨｚと６０００ＭＨｚとの間の範囲を通る信号をフィルタ処理する。ローバンドモードでは、信号はカットオフ周波数が約２７００ＭＨｚのローパスフィルタ４２８を通って進行する。
【００３３】
フロントエンド４０２は、第１のフロントエンドミキサ４３４及び第２のフロントエンドミキサ４３６を含む構成要素を備えている。第１のフロントエンドミキサ４３４は、アナライザがハイバンドモードの場合に、ハイバンドパスフィルタ部４２２から受信したＲＦ入力信号を第１の局部発振器４３０が発生した局部発振信号と混合する。第２のミキサ４３６は、アナライザがローバンドモードの場合に、ローパスフィルタ部４２８から受信したＲＦ入力信号を局部発振信号と混合する。
【００３４】
第１の局部発振器４３０の詳細は、図４Ｂに示されている。この第１の局部発振器４３０は、周波数が約３．４ＧＨｚと６．８ＧＨｚとの間の信号を発生する。第１の局部発振器４３０は、プロセッサにより１．７ＧＨｚと３．４ＧＨｚとの間の周波数を１ＭＨｚ刻みで発生するように制御された位相ロック式ループ周波数シンセサイザー４３２を備えている。周波数シンセサイザー４３２の出力は２倍にされ、バンドパスフィルタの組４３４に送られる。第１の局部発振信号は、第１又は第２のフロントエンドミキサ４３４、４３６のいずれかに出力されて、ＲＦ入力信号と混合される。
【００３５】
第１又は第２のフロントエンドミキサ４３４、４３６の出力は、第１のＩＦ部４３１に送られる。第１のフロントエンドミキサ４３４は、中心周波数が７６５ＭＨｚのバンドパスフィルタを含むハイバンド形の第１のＩＦ部４３１に接続される。ハイバンドモードでは、信号は７６５ＭＨｚのバンドパスフィルタでフィルタ処理され、第１のＩＦ部ミキサ４３８において第２の局部発振器４４０が発生した第２のＩＦ信号と混合される。
【００３６】
第１のフロントエンドミキサ４３０又は第２のフロントエンドミキサ４３１のどちらかからの混合信号は、アナライザのモードに応じて、第１部分のハイバンドＩＦフィルタ４４０又は第１部分のローバンドＩＦフィルタ４４２のいずれかに送られる。混合信号はフィルタ処理され、このフィルタ処理された信号は、ハイバンドモードでは第１部分の第１ミキサ４４４又はローバンドモードでは第１部分の第２ミキサ４４６のいずれかに送られる。フィルタ処理された信号は、第２の局部発振器４５２が発生した第２の局部発振信号と混合される。第２の局部発振器４５２の細部は、４０６に示されている。第１部分のミキサ４４４又は４４６の出力は、第２部分のＩＦフィルタ４１４に接続される。この信号はフィルタ処理され、そして第２部分のミキサ４６０において第３の局部発振器４５６が発生した第３の局部発振信号と混合される。第３の局部発振器４５６の詳細は、４０８に示されている。第２部分のミキサ４６０によって出力された混合信号は、第３部分のＩＦフィルタ４６２の中でフィルタ処理される。第３部分のＩＦフィルタ４６２から出力された信号は、ログ検出器４００に送られる。ログ検出器４００が出力した信号は、ＡＤＣ４１６によってディジタル信号に変換され、このディジタル信号はマイクロコントローラによって処理されて、信号レベルが減衰器を調整するためのしきい値に到達しているかどうかが判断される。
【００３７】
図４Ａ及び図４Ｂのアナライザでは、フロントエンドの圧縮レベルは、ＩＦ信号レベルを基準にするとほぼ一定であり、その結果大きなダイナミックレンジを犠牲にすることなく、正確なレンジングを行うことができる。帯域外の信号の検出は第１の局部発振器４０４を調整することによって実現できる。本発明の幾つかの実施例では、調整及びＩＦ検出は好ましいことに、測定する目的の装置の中に既に組み込まれているのと同じ仕組みを用いて実現することができる。
【００３８】
幾つかの実施形態では、１枚の印刷配線板の組立体には、局部発振器４０４、４０６及び４０８、ＲＦチューナ４１０、第１及び第２のＩＦ段４１２及び４１４、検出器４００、及びＡＤＣ４１６が含まれる。全てのこれらの装置は、スタンドアロン形マイクロコントローラ（図示せず）によって制御される。このマイクロコントローラは、ＩＦ検出器をサンプリングする間に、極めて急速にマルチバンドのチューニング掃引を行うことができる。複数の大きな信号を検出して、必要に応じて入力の減衰量を増加することもできる。ＩＦ検出器４００は、小信号を検出できるに十分なダイナミックレンジを有し、またシステム感度を一層良くするようにＲＦチューナ４１０を制御することができる。自動レンジ掃引機能は自立的に行うことができるため、装置内の他の場所で例えば高速フーリエ変換（「ＦＦＴ」）を計算するといった主プロセッサ（図示せず）によって行われる他の仕事と処理を重複して行うことができる。
【００３９】
検出器４００によって検出されるような信号レベルは、ディジタル・ダウン変換器（ＤＤＣ）（図示せず）の中でディジタルの利得を調整するために使用することもできる。このＤＤＣは、ＡＤＣ４１８によって与えられた第３のＩＦ段４０２の出力を、複合Ｉ−Ｑ波形に変換する。ディジタル利得が大きすぎると、数値的な過負荷が引き起こされる。利得が小さすぎると、量子化雑音が生じる原因になる。入力信号に対して利得を適切に設定することは、ＤＤＣの数値処理を過負荷にすることなく最良の感度を実現するために不可欠である。ＩＦ増幅器のアナログの帯域幅内の信号だけが問題であるため、ＩＦ信号レベルは、ＬＯが測定周波数に対して調整されるときにサンプリングされるだけである。
【００４０】
別の方法では、主測定用ＡＤＣの出力を参照することによって、ＤＤＣの利得を調整することができる。このことは、フルレート（full rate）のＩ／Ｑ変換及びＡＤＣデータの検出を必要とする。結果として生じた振幅は、ＤＤＣの利得を設定するために使用できる。
【００４１】
上記の説明は無線通信にかかわっている部分の構成に言及しているが、本発明は説明された特定の態様に限定されることはない。上記の提供された実施例の変形例は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、種々のネットワークの装置及び技術に適用することができる。
【００４２】
説明された１つ以上のプロセス、サブプロセス、又はプロセス段はハードウェア又はソフトウェア、又はその両方で実現できることは、当業者は理解及び認識するであろう。さらに、マイクロプロセッサ、汎用プロセッサの中で、又はプロセッサ、ＤＳＰ、又はＡＳＩＣの組合せの中で実行されるソフトウェアの中で、本発明を完全に実現することができる。本発明は、少なくとも１つのコンピュータシステムに集中された方法で、又は種々の構成要素が幾つかの相互接続されたコンピュータシステムにわたって広げられた分散形の方法で、本発明を実現することができる。プロセスがソフトウェアによって実行される場合、そのソフトウェアはコントローラ内のソフトウェア用メモリの中に常駐する。ソフトウェア用メモリの中のソフトウェアは、論理機能（すなわち、ディジタル回路又はソースコードなどのディジタル形式、又はアナログ回路又はアナログの電気、音声、又はビデオ信号などのアナログ形式のいずれかで実行することができる「論理」）を実行するための実行可能な命令の順序付けられたリストを含むことができ、また命令実行システム、機器、又は装置から命令を選択的に取り出してその命令を実行できるコンピュータベースのシステム、プロセッサを含むシステム、又は他のシステムが使用する又はそれらと関連で使用されるコンピュータが読取り可能な（すなわち信号を記憶する）媒体の中で選択的に具体化することができる。この明細書との関連では、「コンピュータが読取り可能な媒体」又は「信号記憶媒体」という用語は、命令実行システム、機器、又は装置が使用する又はそれらと関連で使用されるプログラムを含む、保管する、伝える、又は移送することを意味する。コンピュータが読取り可能な媒体は選択的に、例えば、電子的、磁気的、光学的、電磁的、赤外、又は半導体のシステム、機器、装置、又は伝搬媒体とすることができるが、これらに限定されることはない。コンピュータが読取り可能な媒体の（完全なリストではないが）より具体的な実施例には下記が含まれる、すなわち、１つ以上の電線を有する電気的接続体（電子的）、携帯形のコンピュータディスケット（磁気的）、ＲＡＭ（電子的）、読出し専用メモリ「ＲＯＭ」（電子的）、消去可能プログラム可能読出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ）（電子的）、光ファイバー（光学的）、及び携帯形コンパクトディスク読出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）（光学的）が含まれる。コンピュータが読取り可能な媒体は、さらに、プログラムがプリントされる紙又は他の適当な媒体であっても良いことに注意されたい。その理由は、プログラムは紙又は他の媒体を光学スキャニングすることによって電子的に収集し、次に、編集、解釈、又は必要な場合適当な方法で処理し、その後コンピュータのメモリの中に記憶することができるからである。
【００４３】
幾つかの実施形態を参照して本発明を説明してきたが、種々の変更を行うことができ、本発明の範囲から逸脱することなく等価物を置き換えることができることは、当業者は理解されよう。実施形態に関する前述の説明は、例示及び説明するために行われたものであることは理解されよう。それは完全ではなく、請求される発明を開示された正確な形態に限定することはない。修正や変更は前記の説明に照らして可能であるか、又は本発明を実行することから取得することができる。請求項及びそれらの等価物は、本発明の範囲を規定する。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施例を有効に使用しているスペクトルアナライザの動作を表す図である。
【図２】本発明の実施例と同じ方法で自動レンジ調節を行う受信機モジュールを使用するシステムのブロック図である。
【図３】本発明と同じ自動レンジ調節を行う方法の実施例を示すフローチャートである。
【図４Ａ】スペクトルアナライザで自動レンジ調節を行うシステムの実施例のブロック図である。
【図４Ｂ】スペクトルアナライザで自動レンジ調節を行うシステムの実施例のブロック図である。
【図１】
2009510432.tif 000003
【図２】
2009510432.tif 000004
【図３】
2009510432.tif 000005
【図４Ａ】
2009510432.tif 000006
【図４Ｂ】
2009510432.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成20年5月1日(2008.5.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線周波数（「ＲＦ」）用受信機で自動レンジ調節を行うための方法であって、
可調形減衰器で入力信号を受信するステップと、
混合信号を生成するために、前記入力信号を局部発振信号と混合するステップと、
前記混合信号を中間周波数（「ＩＦ」）バンドパスフィルタでフィルタ処理するステップと、
フィルタ処理された信号の振幅を試験するステップと、
前記フィルタ処理された信号の振幅が、前記入力信号の振幅がしきい値よりも大きいことを示す場合、前記入力信号を減衰するように前記減衰器を調整するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記混合するステップが、
局部発振器を、第１の周波数で局部発振信号を出力しかつ第２の周波数までの範囲にわたって掃引するように設定して前記局部発振信号を発生するステップをさらに含む、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記試験するステップの前に、前記フィルタ処理された信号を「ｎ」個のミキサにおいて複数の信号と混合するステップと、
前記各ミキサの後で、ｎ個のＩＦバンドパスフィルタにおいて前記複数の混合信号をフィルタ処理するステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記振幅を試験するステップが振幅を測定するステップを含み、
ディジタル・ダウン変換器を設定する利得を調整するために、前記振幅を用いるステップをさらに含む、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
信号をチューニングするためのシステムであって、
入力信号を受信するための入力部と、
前記入力信号を減衰させるための可調形減衰器と、
混合信号を発生するために、前記入力信号を局部発振信号と混合するためのミキサと、
前記入力信号の振幅を検出するための信号検出器と、
前記入力信号の振幅に合わせて前記可調形減衰器を調整するためのコントローラと、
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項６】
前記入力信号の振幅を受信し、かつ前記振幅をディジタル値に変換するために前記信号検出器に接続されたアナログ−ディジタル変換器（「ＡＤＣ」）をさらに備える、
ことを特徴とする請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
量子化誤差及びオーバーロードを防ぐために、前記振幅を受信しかつ前記ＡＤＣの出力を調整するための、最終のＩＦ信号に接続されたＡＤＣ、及び前記ＡＤＣに接続されたディジタル・ダウン変換器をさらに備える、
ことを特徴とする請求項５に記載のシステム。
【請求項８】
ＩＦ周波数よりも高い周波数を有する信号をフィルタ処理するために、前記可調形減衰器の後に、ローパスフィルタをさらに備える、ことを特徴とする請求項６に記載のシステム。
【請求項９】
第１の周波数から第２の周波数までの周波数範囲にわたって掃引するための局部発振信号を発生する掃引周波数発生器をさらに備える、ことを特徴とする請求項６に記載のシステム。
【請求項１０】
第１の周波数から第２の周波数までの周波数範囲にわたってステッピングするための局部発振信号を発生するステッピング周波数発生器をさらに備える、ことを特徴とする請求項６に記載のシステム。
【国際調査報告】
2009510432.tif 000008
2009510432.tif 000009
2009510432.tif 000010