(57)【要約】【課題】広いＩＦ帯域幅にわたる信号経路内に周波数変換装置を有するＲＦ受信器の周波数応答を補正する。【解決手段】フィルタ２４はスイッチを介して外部ＲＦ入力信号又は正規化信号源３４の標準周波数のテスト信号を受ける。ミキサ２６はフィルタ２４からの第１周波数のパワーを第２周波数のパワーに変換する。ＩＦ変換段２８及びＡ／Ｄ変換器３０が第２周波数のパワーを受けてデジタル化データを発生する。データ・プロセッサ３２はテスト信号により発生したデジタル化データ用の正規化周波数応答を計算し、校正データから入力信号用の所望中心周波数での相対周波数応答を求め、正規化周波数応答及び相対周波数応答を組合せて全体の周波数応答を発生し、この全体の周波数応答から逆フィルタを構成して、入力信号により発生した上記デジタル化データを補正する。【選択図】図２
2008102133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数変換装置及び固定周波数ＩＦセクションを有するＲＦシステムを補正する方法であって、
少なくとも中心周波数及びオフセット周波数を含む上記周波数変換装置の多次元モデルを表す校正データを蓄積して、複数の中心周波数にわたり上記周波数変換装置の複素関数として周波数応答を表し、
基準周波数の刺激信号を用いて上記周波数変換装置のランタイム正規化を実行して、正規化周波数応答を発生し、
所望中心周波数の上記校正データから得た相対周波数応答を上記正規化周波数応答と組合せて、上記所望中心周波数での全体の周波数応答を求め、
上記全体の周波数から上記周波数変換装置用の逆フィルタを構成して、上記所望中心周波数用の特定ＩＦ帯域幅にわたる線形歪を補償する
ことを特徴とするＲＦシステムの補正方法。
【請求項２】
入力信号を受け、周波数応答特性が第１周波数応答特性である入力セクションと、
周波数応答特性が第２周波数応答特性であり、上記入力セクションの出力端に結合され、上記入力信号の第１周波数のパワーを第２周波数のパワーに変換する周波数変換装置と、
周波数応答特性が第３周波数応答特性であり、上記周波数変換装置に結合され、上記第２周波数のパワーを受けて、デジタル化データを発生するＩＦセクションと、
基準周波数でテスト信号を上記入力セクションの入力端に選択的に供給する正規化信号源と、
上記ＩＦセクションに結合され、上記デジタル化データを受けるデータ・プロセッサとを具え、
上記データ・プロセッサは、複数の中心周波数の複素関数として、上記第１周波数応答特性、上記第２周波数応答特性及び上記第３周波数応答特性を表す校正データを有し、
上記校正データは、複数の中心周波数の各々に対して少なくとも中心周波数及びオフセット周波数を含む上記周波数変換装置用の多次元モデルに基づき、
上記データ・プロセッサは、（１）上記テスト信号により発生した上記デジタル化データ用の正規化周波数応答を計算し、（２）上記校正データから上記入力信号用の所望中心周波数での相対周波数応答を求め、（３）上記正規化周波数応答及び上記相対周波数応答を組合せて全体の周波数応答を発生し、（４）上記全体の周波数応答から逆フィルタを構成して、上記入力信号により発生した上記デジタル化データを補正する
ことを特徴とするＲＦ受信器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、固定（一定）周波数のＩＦ（中間周波数）セクションを有するＲＦ受信器及びＲＦシステムの補正方法に関し、特に、周波数変換装置を有するＲＦ受信器の周波数応答の補正に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＲＦ受信器用の正規化処理又はアライメント処理、即ち、自己校正には、通常は内部で発生し且つ受信器の入力端に供給される刺激信号を用いて、マグニチュード（大きさ）及び位相の両方でチャネル周波数応答を測定する。ここでは、周波数変換装置を有するＲＦ受信器のフロント・エンドの周波数応答がＩＦ帯域幅にわたって比較的平坦であると仮定する、即ち、中心周波数の変化によりＩＦ帯域幅応答が変化しないと仮定する。よって、単一の基準周波数の刺激信号を用いて、正規化処理を単に行える。周波数変換装置が他のＲＦ周波数で動作する場合、他のチャネル又は中心周波数でのＩＦ帯域幅にわたる周波数応答の違いは無視される。
【０００３】
局部発振器からの周波数と入力信号とを組合せて、入力信号を異なる周波数に変換するミキサの如き周波数変換装置は、無線周波数（ＲＦ）システムにとって重要なコンポーネントである。ある周波数のＲＦパワーを他の周波数のパワーにミキサで変換することは、受信器における信号処理を簡単且つ一層効果的にする。最新のＲＦシステムにとって、周波数変換装置の影響がある信号経路に沿った線形歪を最小にすることは、通信システムにおけるエラー・ベクトル・マグニチュード（EVM: Error Vector Magnitude）の如き信号品質の必要条件に合わせるために重要である。
【０００４】
ＲＦ受信器において、ミキサは、どの信号経路においても単なる一つの基礎的要素である。ミキサは、信号経路内の前段及び後段の回路と共に、局部発振器（ＬＯ）駆動回路にも相互に作用し合うので、他の協働する回路を考慮する必要がある。総てのミキサは、完全には分離しておらず、複数のミキサ・ポートの間で漏れやフィードスルーが生じる。また、ミキサは、非線形装置であり、必然的に相互変調歪を生じると共に、ＩＦ帯域幅をまたがる可変周波数応答にもなる。１〜１０ＭＨｚ中間周波数（ＩＦ）の帯域幅であるシステムのように、従来の狭帯域幅のシステムにおいては、ミキサの周波数応答がほぼ理想的である、即ち、システム性能を大幅に劣化させることがなく、ミキサの帯域幅にわたって利得が平坦で位相がほぼ線形である。従来のスペクトラム・アナライザに含まれているＲＦ受信器は、この仮定に基づき、中心周波数でのチャネル・アライメントを単に実行する。
【０００５】
しかし、ＩＦ帯域幅が１００ＭＨｚ以上である信号経路を有するＲＦ受信器の如き広帯域システムにとっては、ミキサ及び協働回路の組合せでの相互作用が益々複雑になっている。ミキサが理想周波数応答のみで校正されている場合、エラーが生じることを考慮しなければならない。よって、ＲＦ受信器内にエラーが生じる。ＲＦ受信器を有するテスト装置では、かかるエラーにより、被測定装置が必要な規格に一致しているか否かを求める信頼のある測定ができなくなる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２１７７３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、広いＩＦ帯域幅にわたる信号経路内に周波数変換装置を有するＲＦ受信器の周波数応答を補正（補償）する方法が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、周波数変換装置（２６）及び固定周波数ＩＦセクション（２８、３０）を有するＲＦシステム（ＲＦ受信器を含むシステム）を補正する方法であって；少なくとも中心周波数及びオフセット周波数を含む上記周波数変換装置の多次元モデルを表す校正データを蓄積して、複数の中心周波数にわたり周波数変換装置の複素関数として周波数応答を表し；基準周波数の刺激信号を用いて周波数変換装置のランタイム正規化を実行して、正規化周波数応答を発生し；所望中心周波数の校正データから得た相対周波数応答を正規化周波数応答と組合せて、所望中心周波数での全体の周波数応答を求め；全体の周波数から周波数変換装置用の逆フィルタを構成して、所望中心周波数用の特定ＩＦ帯域幅にわたる線形歪を補償することを特徴とする。
また、本発明のＲＦ受信器は、入力信号を受け、周波数応答特性が第１周波数応答特性である入力セクション（２４）と；周波数応答特性が第２周波数応答特性であり、入力セクションの出力端に結合され、入力信号の第１周波数のパワーを第２周波数のパワーに変換する周波数変換装置（２６）と；周波数応答特性が第３周波数応答特性であり、周波数変換装置に結合され、第２周波数のパワーを受けて、デジタル化データを発生するＩＦセクション（２８、３０）と；基準周波数でテスト信号を入力セクションの入力端に選択的に供給する正規化信号源（３４）と；ＩＦセクションに結合され、デジタル化データを受けるデータ・プロセッサ（３２）とを具え；データ・プロセッサは、複数の中心周波数の複素関数として、第１周波数応答特性、第２周波数応答特性及び第３周波数応答特性を表す校正データを有し；校正データは、複数の中心周波数の各々に対して少なくとも中心周波数及びオフセット周波数を含む周波数変換装置用の多次元モデルに基づき；データ・プロセッサは、テスト信号により発生したデジタル化データ用の正規化周波数応答を計算し、校正データから入力信号用の所望中心周波数での相対周波数応答を求め、正規化周波数応答及び相対周波数応答を組合せて全体の周波数応答を発生し、全体の周波数応答から逆フィルタを構成して、入力信号により発生したデジタル化データを補正することを特徴とする。
なお、括弧内の参照符号は、実施例との対応関係を単に示すものであり、本発明を実施例に限定するものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、周波数変換装置及び固定周波数ＩＦセクションを有するＲＦ受信器の周波数応答を補正する方法を提供する。ＲＦ受信器の各チャネル用の周波数変換装置の周波数応答を表すベクトル形式の校正データをＲＦ受信器に蓄積する。この校正データは、少なくとも中心周波数及びオフセット周波数を有する周波数変換装置の多次元モデルに基づいている。ランタイム正規化又はアライメントの期間中、通常はＲＦ受信器により内部的に発生する基準周波数の正規化刺激信号をＲＦ受信器の信号入力端に供給し、その結果の周波数応答を求める。次に、この基準周波数応答を、校正データから補間した得た任意所望の中心周波数におけるミキサ用の周波数応答と組合せる。この結果の全体的な周波数応答を用いて、ＲＦ受信器内で逆フィルタを構成して、所望の中心周波数での周波数変換装置から影響を含む全体のアナログ信号経路歪を補償する。
【００１０】
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な説明から明らかになろう。
【実施例】
【００１１】
本願において、「校正」とは、外部のテスト機器を用いてＲＦ受信器を工場で校正することを言い、「正規化」又は「アライメント」とは、内部基準テスト信号を用いたＲＦ受信器の自己校正を言う。
【００１２】
図１は、広い周波数範囲にわたる複数のチャネル中心周波数を有する広いＩＦ帯域幅コミュニケーション・システムのグラフである。ＲＦ受信器を含む典型的なＲＦシステムは、広い周波数範囲にわたって複数のチャネルを有し、各チャネルは、独自の中心周波数ωcと特定のチャネル帯域幅ωbとを有する。ＲＦシステムは、開始中心周波数ω1から停止中心周波数ω2までの周波数範囲をカバーする。ＲＦ受信器のチャネル周波数応答は、中心周波数及びオフセット周波数の２次元関数として次のようにモデル化される。
H(ω, ωc) = HR(ω + ωc) HM(ω, ωc) HIF(ω)
なお、Ｈは、全体のチャネル周波数応答である。ＨRは、ミキサに先立つＲＦ周波数応答である。ＨMは、ＲＦミキサの周波数応答である。ＨIFは、ミキサに続く回路を組合せたＩＦ周波数応答である。ωは、チャネル中心周波数ωcからの周波数オフセットである。周波数応答は、マグニチュード（大きさ）及び位相の両方の情報を含む複素関数として表すことができる。その結果、周波数応答のマグニチュードは、複素周波数応答の絶対値として表すことができる。ミキサ及びそれに相互作用する回路が本質的に分離可能ではないことを認識して、複数の中心周波数の各々における工場での校正期間中に、組合せ周波数応答を特徴付ける。また、この組合せ周波数応答を補正係数として用いることができる。周波数変換装置を含む信号経路に線形歪を発生させる他の要素は、局部発振器（ＬＯ）のドライブ・レベルであり、これが、変換損失、ハーモニック相互変調、反射アクロス・ポート及び漏れに影響する。よって、校正データは、多次元周波数変換装置モデルへの「第３」次元も含んでもよい。
【００１３】
図２は、本発明による周波数応答補正機能を有する典型的なＲＦ受信のブロック図である。ＲＦ受信器は、第１周波数応答特性のロウパス・イメージ除去フィルタ（入力セクション）２４と、このフィルタ２４の後段で第２周波数応答特性のＲＦミキサ２６と、第３周波数応答特性の単一のブロック２８で一般的に表す多数のＩＦ変換段とを含んでいる。ＲＦミキサ２６は、フィルタ２４からの信号の第１周波数のパワーを第２周波数のパワーに変換する周波数変換装置である。ＩＦ変換段は、固定ＩＦ周波数で通常動作し、ＩＦ変換段内に生じた線形歪は、正規化手順により容易に測定できる。ＩＦ段２８からの信号は、アナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）３０によりデジタル化される。これらＩＦ変換段２８及びＡＤＣ３０の組合せがＩＦセクションとなる。デジタル信号処理は、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）の如きデジタル・ハードウェアや、データ・プロセッサ３２内のソフトウェアにより実現できる。正規化信号源３４は、一般的には内部信号発生モジュールであり、ランタイム期間中に特定のマグニチュード及び位相応答である正規化用の刺激信号（基準周波数のテスト信号）を発生する。なお、フィルタ２４は、スイッチを介して、外部からのＲＦ入力信号又は正規化信号源３４からのＲＦ入力信号を選択的に受ける。
【００１４】
工場での校正処理期間中に得た校正データをデータ・プロセッサ３２に蓄積する。校正データを求める方法は、例えば、２００６年１０月１８日に出願された米国特許出願１１/５８３２００号明細書に記載されている。この米国特許出願は、特定の広い帯域幅を有する周波数変換装置用の周波数応答を特徴付ける方法を開示しており、先ず、刺激信号を周波数変換装置の入力端に供給する。この刺激信号は、中心周波数を有しており、この中心周波数に及ぶ特定の広い帯域幅を定義する複数のオフセット周波数をカバーする。刺激信号に応答して、この刺激信号及び周波数変換装置からの出力を測定して、中心周波数での周波数応答を発生し、周波数変換装置用の校正データとして蓄積する。この周波数応答は、特定の広い帯域幅にわたるマグニチュード及び位相の複素関数である。所望の周波数範囲に及ぶ複数の中心周波数の各々に対して上述の供給ステップ及び測定ステップを繰り返して、複数の周波数応答を発生する。なお、各周波数応答が、各中心周波数用である。この米国特許出願による方法の代わりに、ミキサを多次元関数として表す特徴データを用いてもよい。以下の式において、周波数応答は、２個の変数の複素関数である（ｄＢではなく線形スケールで表される）。校正周波数ωcでの複素周波数応答Hcは、次のようになる。
Hc = H(ω, ωc) / H(ω, ωr)
= {HR(ω + ωc) HM(ω, ωc)} / {HR(ω + ωr) HM(ω, ωr)}
ランタイム正規化を実行した後、即ち、基準周波数ωrでの正規化信号源３４からの結果を測定した後、正規化周波数でのチャネル応答Hn(ω, ωr)は、次のようになる。
Hn(ω, ωr) = HR(ω + ωr) HM(ω, ωr) HIF(ω)
任意の所望周波数ωdでの周波数応答を求めるために、校正データを補間してωdでの相対周波数応答Hc(ω, ωd, ωr)を求める。
Hc(ω, ωd, ωr) = H(ω, ωd) / H(ω, ωr)
= {HR(ω + ωd) HM(ω, ωd)} / {HR(ω+ωr) HM(ω, ωr)}
校正データからの相対周波数応答を正規化周波数での周波数応答と乗算することにより、所望周波数での全体的な周波数応答H(ω, ωd)を求める。
H(ω, ωd) = HR(ω+ωd) HM(ω, ωd) HIF(ω)
= Hn(ω, ωr) Hc(ω, ωd, ωr)
次に、データ・プロセッサ３２は、この全体的な周波数応答H(ω, ωd)から、逆デジタル・フィルタを構成して、チャネルの周波数範囲をカバーする次式の周波数応答における線形歪を補償する。
H-1(ω, ωd) = 1 / H(ω, ωd)
よって、データ・プロセッサ３２は、複数の中心周波数の複素関数として、第１、第２及び第３周波数応答特性を表す校正データを有し、校正データは、複数の中心周波数の各々に対して少なくとも中心周波数及びオフセット周波数を含む上記周波数変換装置用の多次元モデルに基づく。データ・プロセッサ３２は、（１）テスト信号により発生したデジタル化データ用の正規化周波数応答を計算し、（２）校正データから入力信号用の所望中心周波数での相対周波数応答を求め、（３）正規化周波数応答及び相対周波数応答を組合せて全体の周波数応答を発生し、（４）全体の周波数応答から逆フィルタを構成して、入力信号により発生した上記デジタル化データを補正する。
【００１５】
スペクトラム・アナライザのＲＦ受信器の如きいくつかのＲＦ受信器においては、多数の信号経路を用いて、より広い周波数範囲をカバーできる。図３は、本発明による周波数応答補正機能を有すると共に多数の信号経路を有する典型的なＲＦ受信器のブロック図である。図２のブロック図と同じ要素は、同じ参照符号で示し、その説明は省略する。図３では、図２のフィルタ２４及びミキサ２６の組合せが変更されている。低帯域経路は、ロウパス・フィルタ２４Lと対応するミキサ２６Lとを有し、高帯域経路は、バンドパス・フィルタ２４Hと対応するミキサ２６Hとを有する。高帯域経路は、低帯域経路よりも高い周波数範囲をカバーする。上述のアライメント技術は、システムの要求に合う限り、高帯域経路信号及び低帯域経路信号の両方又はいずれか一方に同様に適用できる。
【００１６】
よって、本発明は、固定ＩＦ周波数セクションを有するＲＦ受信器の周波数応答を補正する方法を提供するために、周波数変換装置の多次元モデルに基づいた複素周波数応答の形式で校正データを用いて、基準周波数でのランタイム正規化応答を変更して、所望中心周波数での周波数応答を計算し、ここから、逆デジタル・フィルタを構成して、ＲＦ受信器に供給する信号を処理し、チャネル線形歪を減らして測定精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】広い周波数範囲にわたる複数のチャネル中心周波数を有する広いＩＦ帯域幅コミュニケーション・システムのグラフである。
【図２】本発明による周波数応答補正機能を有する典型的なＲＦ受信のブロック図である。
【図３】本発明による周波数応答補正機能を有し、多数の信号経路を有する典型的なＲＦ受信器のブロック図である。
【符号の説明】
【００１８】
２４  ロウパス・イメージ除去フィルタ（入力セクション）
２６  ＲＦミキサ（周波数変換装置）
２８  ＩＦ変換段（ＩＦセクション）
３０  アナログ・デジタル変換器（ＩＦセクション）
３２  データ・プロセッサ
３４  正規化信号源
【図１】
2008102133.tif 000003
【図２】
2008102133.tif 000004
【図３】
2008102133.tif 000005