(57)【要約】【課題】入力信号の帯域外における歪みを生じさせずに、入力信号の振幅を制限することができる波形変換装置を提供する。【解決手段】与えられる入力信号において所定の基準値より大きい振幅成分を除去する波形変換装置であって、入力信号の所定の振幅値以上の振幅成分に、振幅値に応じて漸減する変換係数を乗じる振幅変換部と、振幅変換部が生成した信号の周波数成分のうち、入力信号の周波数帯域外の周波数成分を除去するフィルタとを備える波形変換装置を提供する。【選択図】図３
2006121238.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
与えられる入力信号において所定の基準値より大きい振幅成分を除去する波形変換装置であって、
前記入力信号の所定の振幅値以上の振幅成分に、振幅値に応じて漸減する変換係数を乗じる振幅変換部と、
前記振幅変換部が生成した信号の周波数成分のうち、前記入力信号の周波数帯域外の周波数成分を除去するフィルタと
を備える波形変換装置。
【請求項２】
前記振幅変換部は、前記所定の基準値より小さい前記所定の振幅値を格納する
請求項１に記載の波形変換装置。
【請求項３】
前記振幅変換部は、前記入力信号の前記所定の振幅値より小さい振幅成分に対しては１であり、前記入力信号の前記所定の振幅値以上の振幅成分に対しては、振幅値に応じて漸減する前記変換係数を格納する
請求項２に記載の波形変換装置。
【請求項４】
前記振幅変換部は、微分値が連続な前記変換係数を格納する
請求項３に記載の波形変換装置。
【請求項５】
前記振幅変換部は、
前記入力信号を前記所定の基準値でクリップしたクリップ信号のエネルギーと、前記入力信号の前記所定の基準値以上の振幅成分に、振幅値に応じて漸減する前記変換係数を乗じた変換信号のエネルギーとを算出するエネルギー算出部と、
前記クリップ信号のエネルギーと、前記変換信号のエネルギーとの比に基づいて、前記所定の振幅値を算出して格納する振幅値算出部と、
前記所定の振幅値に基づいて、前記変換係数を生成して格納する変換係数算出部と
を有する請求項４に記載の波形変換装置。
【請求項６】
前記変換係数算出部は、前記所定の振幅値以上の振幅成分に対する前記変換係数を、前記所定の振幅値から前記入力信号の振幅の最大値までを半周期とする余弦関数に基づいて生成する
請求項５に記載の波形変換装置。
【請求項７】
与えられる入力信号において所定の基準値より大きい振幅成分を除去する波形変換方法であって、
前記入力信号の所定の振幅値以上の振幅成分に、振幅値に応じて漸減する変換係数を乗じる振幅変換段階と、
前記振幅変換段階において生成した信号の周波数成分のうち、前記入力信号の周波数帯域外の周波数成分を除去するフィルタ段階と
を備える波形変換方法。
【請求項８】
通信用アンプを試験する試験装置であって、
前記通信用アンプを試験する入力信号を生成する波形生成部と、
前記入力信号において所定の基準値より大きい振幅成分を除去し、前記通信用アンプに供給する波形変換装置と、
前記通信用アンプが出力する出力信号に基づいて、前記通信用アンプの良否を判定する判定部と
を備え、
前記波形変換装置は、
前記入力信号の所定の振幅値以上の振幅成分に、振幅値に応じて漸減する変換係数を乗じる振幅変換部と、
前記振幅変換部が生成した信号の周波数成分のうち、前記入力信号の周波数帯域外の周波数成分を除去するフィルタと
を有する試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、与えられる入力信号において所定の基準値より大きい振幅成分を除去する波形変換装置、波形変換方法、及び通信用アンプを試験する試験装置に関する。特に本発明は、入力信号の帯域外に歪み成分を生じさせずに大振幅成分を除去する波形変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信や、無線ＬＡＮ等に用いる通信用アンプに対して、通信用アンプの特性等に応じて振幅を制限した入力信号を用いて評価を行う場合がある。従来、入力信号の振幅を制限するために、クリッピングにより入力信号の振幅を制限している。
【０００３】
図８は、従来のクリッピングによる入力信号の振幅制限を説明する図である。図８（ａ）は、クリッピング前の入力信号と、クリッピング後の入力信号を示す。従来のクリッピングは、図８（ａ）に示すように、入力信号の振幅成分のうち、所定の基準値ｖ１より大きい振幅成分の振幅値を、当該基準値に置き換えることにより振幅を制限する。
【０００４】
図８（ｂ）は、クリッピング前の入力信号のスペクトルと、クリッピング後の入力信号のスペクトルを示す。上述した振幅制限を行った場合の入力信号のスペクトルは、入力信号の帯域内成分にはほとんど変化が現れず、高調波等の帯域外成分が現れる。帯域外成分を有する入力信号を用いて通信用アンプの評価を行った場合、帯域内の成分に対する通信用アンプによる歪みを評価することが困難である。
【０００５】
また、クリッピング後の入力信号の帯域外成分を除去するフィルタをかけた場合、フィルタ後の入力信号は、クリッピング前の入力信号に戻ってしまう。このように、従来の振幅制限方法では、入力信号の振幅を制限することと、入力信号の帯域外における歪みを生じさせないことを両立することが困難であった。
【０００６】
図８（ｃ）は、クリッピング前の入力信号のｃｃｄｆ（Complementary Cumulative Distribution Function）特性と、クリッピング後の入力信号のｃｃｄｆ特性を示す。クリッピング後の入力信号のｃｃｄｆ特性は振幅が制限されているため、図８（ｃ）の右グラフの実線で示すように、所定の基準値ｖ１より大きい入力信号の振幅に対してはｃｃｄｆが０となる。しかし、上述したように、クリッピング後の入力信号の帯域外成分を除去するフィルタをかけた信号のｃｃｄｆ特性は、図８（ｃ）の右グラフの点線で示すように、所定の基準値ｖ１より大きい入力信号に対してもｃｃｄｆが０とならず、入力信号の振幅を制限することができない。
【０００７】
また、通信用アンプの評価を行う場合、入力信号の帯域内における全ての成分に対する特性を評価することが望ましい。このため、通信用アンプの評価に用いる入力信号は、入力信号の帯域内において幅広いスペクトルを有することが好ましい。しかし、従来の帯域制限方法では、入力信号の帯域内のスペクトルはほとんど変化しないため、入力信号のスペクトルは、帯域内の特定の周波数で尖鋭なピークを有するままである。
【０００８】
関連する特許文献等は、現在認識していないため、その記載を省略する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように、従来の帯域制限方法では、入力信号の帯域外における歪みを生じさせずに、入力信号の振幅を制限することが困難であった。また、振幅が制限され、且つ帯域内において幅広いスペクトルを有する入力信号を生成することが困難であった。
【００１０】
このため本発明は、上述した課題を解決することのできる波形変換装置、波形変換方法、及び試験装置を提供することを目的とする。この目的は、請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の第１の形態においては、与えられる入力信号において所定の基準値より大きい振幅成分を除去する波形変換装置であって、入力信号の所定の振幅値以上の振幅成分に、振幅値に応じて漸減する変換係数を乗じる振幅変換部と、振幅変換部が生成した信号の周波数成分のうち、入力信号の周波数帯域外の周波数成分を除去するフィルタとを備える波形変換装置を提供する。
【００１２】
振幅変換部は、所定の基準値より小さい所定の振幅値を格納してよい。振幅変換部は、入力信号の所定の振幅値より小さい振幅成分に対しては１であり、入力信号の所定の振幅値以上の振幅成分に対しては、振幅値に応じて漸減する変換係数を格納してよい。
【００１３】
振幅変換部は、微分値が連続な変換係数を格納してよい。振幅変換部は、入力信号を所定の基準値でクリップしたクリップ信号のエネルギーと、入力信号の所定の基準値以上の振幅成分に、振幅値に応じて漸減する変換係数を乗じた変換信号のエネルギーとを算出するエネルギー算出部と、クリップ信号のエネルギーと、変換信号のエネルギーとの比に基づいて、所定の振幅値を算出して格納する振幅値算出部と、所定の振幅値に基づいて、変換係数を生成して格納する変換係数算出部とを有してよい。変換係数算出部は、所定の振幅値以上の振幅成分に対する変換係数を、所定の振幅値から入力信号の振幅の最大値までを半周期とする余弦関数に基づいて生成してよい。
【００１４】
本発明の第２の形態においては、与えられる入力信号において所定の基準値より大きい振幅成分を除去する波形変換方法であって、入力信号の所定の振幅値以上の振幅成分に、振幅値に応じて漸減する変換係数を乗じる振幅変換段階と、振幅変換段階において生成した信号の周波数成分のうち、入力信号の周波数帯域外の周波数成分を除去するフィルタ段階とを備える波形変換方法を提供する。
【００１５】
本発明の第３の形態においては、通信用アンプを試験する試験装置であって、通信用アンプを試験する入力信号を生成する波形生成部と、入力信号において所定の基準値より大きい振幅成分を除去し、通信用アンプに供給する波形変換装置と、通信用アンプが出力する出力信号に基づいて、通信用アンプの良否を判定する判定部とを備え、波形変換装置は、入力信号の所定の振幅値以上の振幅成分に、振幅値に応じて漸減する変換係数を乗じる振幅変換部と、振幅変換部が生成した信号の周波数成分のうち、入力信号の周波数帯域外の周波数成分を除去するフィルタとを有する試験装置を提供する。
【００１６】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態に係る試験装置１００の構成の一例を示す図である。試験装置１００は、無線通信等に用いる通信用アンプ２００を試験する装置であって、波形生成部１０、波形変換装置２０、及び判定部１２を備える。
【００１９】
波形生成部１０は、通信用アンプ２００を試験するための入力信号を生成する。波形生成部１０は、通信用アンプ２００の特性を評価するべき周波数帯域の周波数成分を有する入力信号を生成する。例えば波形生成部１０は、通信用アンプ２００の実使用時に入力される搬送波と略等しい入力信号を生成する。
【００２０】
波形変換装置２０は、波形生成部１０が生成した入力信号において所定の基準値より大きい振幅成分を除去し、通信用アンプ２００に供給する。ここで、所定の基準値は、試験装置１００の使用者から予め与えられる数値であってよい。本例において波形変換装置２０は、波形生成部１０が生成した入力信号のそれぞれの振幅成分に、振幅成分の値に応じた変換係数を乗じることにより、入力信号の振幅を制限する。波形変換装置２０は、予め与えられた変換係数を格納してよく、通信用アンプ２００にする入力信号の振幅を制限するべき基準値が予め与えられ、当該基準値に基づいて生成して格納してもよい。
【００２１】
判定部１２は、通信用アンプ２００が出力する出力信号に基づいて、通信用アンプの良否を判定する。例えば、波形変換装置２０が通信用アンプ２００に入力した信号のスペクトルと、出力信号のスペクトルとを比較することにより、通信用アンプの良否を判定する。
【００２２】
図２は、波形変換装置２０が格納する変換係数の一例を示す図である。図２において横軸は入力信号の振幅値を示し、縦軸はそれぞれの振幅値に対する変換係数を示す。また図２においては、入力信号の振幅値を、入力信号の最大振幅に対する比で示す。
【００２３】
波形変換装置２０は、図２に示すように、入力信号の所定の振幅値α以上のそれぞれの振幅成分に対して、振幅値に応じて漸減する変換係数を格納する。つまり、入力信号の振幅値がαより小さい領域では変換係数として１を格納し、入力信号の振幅値がα以上の領域では、振幅値に応じて漸減する１以下の変換係数を格納する。
【００２４】
また、波形変換装置２０は、入力信号のそれぞれの振幅値に対応する変換係数を乗じた値が、前述した所定の基準値を超えない変換係数を格納してよい。このような変換係数を用いることにより、入力信号の振幅を、所定の基準値以下に制限することができる。
【００２５】
また、波形変換装置２０は、入力信号の振幅の関数とみなした場合の変換係数を当該振幅で微分した微分値が連続となる変換係数を格納することが好ましい。このような変換係数を用いて入力信号の振幅を変換することにより、振幅変換後の入力信号に生じる帯域外成分を低減することができる。
【００２６】
本例における波形変換装置２０は、振幅値α以上の振幅成分に対して、振幅値αから入力信号の振幅の最大値までを半周期とする余弦関数となる変換係数を格納する。例えば、波形変換装置２０は、下式で示される変換係数ｆ（ｖ）を格納する。
【数１】
2006121238.tif 000003
・・・式（１）
但し、ｖは入力信号の振幅を示す。
【００２７】
また、波形変換装置２０は、振幅変換後の入力信号の周波数成分のうち、波形生成部１０が生成した入力信号の周波数帯域外の周波数成分を除去することが好ましい。これにより、通信用アンプ２００を精度よく評価することができる。
【００２８】
図３は、波形変換装置２０の構成の一例を示す図である。本例における波形変換装置２０は、前述した入力信号の振幅を制限するための所定の基準値が与えられ、当該基準値及び入力信号に基づいて、図２において説明した変換係数を生成して格納する。波形変換装置２０は、クリップ演算部２２、エネルギー算出部２４、振幅値算出部２６、変換係数算出部２８、振幅変換部３０、及びフィルタ３２を有する。
【００２９】
クリップ演算部２２は、与えられる入力信号を当該基準値でクリッピングしたクリップ信号を生成する。またクリップ演算部２２は、当該基準値を前述した所定の振幅値として、入力信号に対して図２において説明した振幅変換を行った変換信号を生成する。例えば、当該基準値をｖ１としたときに、クリップ演算部２２は、下式に示す変換係数を入力信号のそれぞれの振幅に対して乗じ、変換信号を生成する。
【数２】
2006121238.tif 000004
【００３０】
そして、エネルギー算出部２４は、クリップ信号及び変換信号のエネルギーを算出する。また振幅値算出部２６は、クリップ信号のエネルギーと、変換信号のエネルギーとの比に基づいて、所定の振幅値αを算出して格納する。例えば振幅値算出部２６は、下式に基づいて振幅値αを算出する。
【数３】
2006121238.tif 000005
・・式（２）
但し、ｈｃｐｗｒはクリップ信号のエネルギー、ｓｃｐｗｒは変換信号のエネルギー、ｃｆはクリップ信号のクレストファクタ（振幅／実効値）、ｖｍａｘは入力信号の振幅の最大値を示す。
【００３１】
そして、変換係数算出部２８は、振幅値算出部２６が算出した振幅値αに基づいて、図２において説明した変換係数を生成して格納する。例えば変換係数算出部２８は、式（１）に基づいて変換係数を生成してよい。
【００３２】
振幅変換部３０は、変換係数算出部２８が格納した変換係数に基づいて、波形生成部１０が生成した入力信号の振幅を変換する。またフィルタ３２は、振幅変換部３０において振幅変換された入力信号の帯域外の成分を除去し、通信用アンプ２００に供給する。このような動作により、入力信号の帯域外における歪みを生じさせずに、入力信号の振幅を制限することができる。また通信用アンプ２００の特性を評価するべき周波数帯域内において幅広いスペクトルを有する入力信号を生成することができる。
【００３３】
また、フィルタ３２に入力される入力信号の周波数特性が、入力信号の搬送波に対してアンバランスである場合、フィルタ３２は、入力信号の周波数特性をシフトする処理を行ってからフィルタリングを行ってもよい。例えば、入力信号の周波数帯域が−５０ＭＨｚ〜１５０ＭＨｚであって、搬送波の周波数が０ＭＨｚであるような場合、フィルタ３２は、入力信号の周波数特性を−５０ＭＨｚシフトさせ、フィルタリングを行う。またフィルタ３２は、フィルタリング後の周波数特性を５０ＭＨｚシフトさせる。フィルタ３２における通過帯域は、搬送波の周波数に対して左右対称に設定されるため、このような処理により入力信号の周波数特性に対して左右対称にフィルタをかけることができる。
【００３４】
図４は、入力信号の波形の一例を示す図である。図４（ａ）は、波形生成部１０が生成する入力信号の波形の一例を示し、図４（ｂ）は、振幅変換部３０が出力する入力信号の波形の一例を示す。
【００３５】
図２において示したように、変換係数は、入力信号の振幅値がαより小さい領域では１であり、入力信号の振幅値がα以上の領域で振幅値に応じて漸減し、入力信号の最大振幅で０となる。このため、振幅変換された入力信号は、図４（ｂ）に示すように、振幅変換前の入力信号の最大振幅の位相で振幅が０となる。
【００３６】
図５は、入力信号のスペクトルの一例を示す図である。図５（ａ）は、波形生成部１０が生成する入力信号のスペクトルの一例を示し、図５（ｂ）は、波形変換装置２０が出力する入力信号のスペクトルの一例を示す。
【００３７】
上述した振幅変換を行うことにより、入力信号は、図３（ｂ）に示すように帯域内において幅広いスペクトルを有する。またフィルタ３２を通過させることにより、帯域外の周波数成分を除去することができる。
【００３８】
図６は、波形変換装置２０が出力する入力信号のｃｃｄｆ特性の一例を示す図である。本例における波形変換装置２０は、通信用アンプ２００に入力される入力信号に対して振幅を制限するべき所定の基準値ｖ１より小さい振幅値αから、波形生成部１０が生成する入力信号の振幅に乗ずる変換係数を漸減させることにより振幅を制限する。振幅値αを適切な値に設定することにより、フィルタ３２を通過した後の入力信号の最大振幅をｖ１に制限することができる。また、図４（ｂ）に示すように、振幅変換後の入力信号の振幅値は滑らかに変化する。このため、振幅制限によって、入力信号の帯域外に生じる歪みを低減し、入力信号の帯域内のスペクトルを歪ませることができる。
【００３９】
また、フィルタ３２が出力する入力信号の最大の振幅値が、所定の基準値ｖ１と一致しない場合には、波形変換装置２０は、振幅値αの値を調整し、当該入力信号の振幅値と所定の基準値ｖ１とが一致させてよい。このような処理により、図６に示すように、入力信号の最大振幅を所定の基準値ｖ１に精度よく一致させることができる。
【００４０】
図７は、本発明の実施形態に係る波形変換方法の一例を示す図である。当該波形変換方法は、図１から図６において説明した波形変換装置２０と同様の方法で、与えられる入力信号の振幅を制限する。
【００４１】
まず、クリップ段階Ｓ３００において、与えられる入力信号を所定の基準値ｖ１でクリッピングしたクリップ信号を生成する。次に、エネルギー算出段階Ｓ３０２において、クリップ信号のエネルギーを算出する。そして、クリップ信号のクレストファクタを算出する。
【００４２】
次に、与えられる入力信号の振幅を変換した変換信号を生成する（Ｓ３０６）。Ｓ３０６における振幅変換は、図３において説明したクリップ演算部２２と同様に、所定の基準値ｖ１を前述した所定の振幅値として、入力信号に対して図２において説明した振幅変換を行う。そして、変換信号のエネルギーを算出する（Ｓ３０８）。
【００４３】
次に、クリップ信号及び変換信号のエネルギーの比に基づいて、振幅値αを算出する（Ｓ３１０）。Ｓ３１０では、例えば式（２）を用いて振幅値αを算出する。そして、振幅変換段階Ｓ３１２において、振幅値αを用いて入力信号を振幅変換する。Ｓ３１２では、例えば式（１）を用いて入力信号の振幅変換を行う。
【００４４】
次に、フィルタ段階Ｓ３１４において、振幅変換した入力信号の帯域外成分を除去する。このような処理により入力信号の振幅を制限することにより、所望のｃｃｄｆ特性を有する入力信号を容易に生成することができる。
【００４５】
また、フィルタ段階Ｓ３１４において生成した入力信号の最大振幅値が、与えられる所定の基準値ｖ１と一致しない場合、振幅値αを調整してＳ３１２からＳ３１４の処理を繰り返してもよい。例えば、入力信号の最大振幅値が基準値ｖ１より大きい場合には振幅値αを減少させ、入力信号の最大振幅値が基準値ｖ１より小さい場合には振幅値αを増大させる。
【００４６】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
以上から明らかなように、本発明によれば、入力信号の帯域外における歪みを生じさせずに、入力信号の振幅を制限することができる。また、帯域内において幅広いスペクトルを有する入力信号を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施形態に係る試験装置１００の構成の一例を示す図である。
【図２】波形変換装置２０が格納する変換係数の一例を示す図である。
【図３】波形変換装置２０の構成の一例を示す図である。
【図４】入力信号の波形の一例を示す図である。図４（ａ）は、波形生成部１０が生成する入力信号の波形の一例を示し、図４（ｂ）は、振幅変換部３０が出力する入力信号の波形の一例を示す。
【図５】入力信号のスペクトルの一例を示す図である。図５（ａ）は、波形生成部１０が生成する入力信号のスペクトルの一例を示し、図５（ｂ）は、波形変換装置２０が出力する入力信号のスペクトルの一例を示す。
【図６】波形変換装置２０が出力する入力信号のｃｃｄｆ特性の一例を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る波形変換方法の一例を示す図である。
【図８】従来のクリッピングによる入力信号の振幅制限を説明する図である。図８（ａ）は、クリッピング前の入力信号と、クリッピング後の入力信号を示し、図８（ｂ）は、クリッピング前の入力信号のスペクトルと、クリッピング後の入力信号のスペクトルを示し、図８（ｃ）は、クリッピング前の入力信号のｃｃｄｆ特性と、クリッピング後の入力信号のｃｃｄｆ特性を示す。
【符号の説明】
【００４９】
１０・・・波形生成部、１２・・・判定部、２０・・・波形変換装置、２２・・・クリップ演算部、２４・・・エネルギー算出部、２６・・・振幅値算出部、２８・・・変換係数算出部、３０・・・振幅変換部、３２・・・フィルタ、１００・・・試験装置、２００・・・通信用アンプ
【図１】
2006121238.tif 000006
【図２】
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【図３】
2006121238.tif 000008
【図４】
2006121238.tif 000009
【図５】
2006121238.tif 000010
【図６】
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【図７】
2006121238.tif 000012
【図８】
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