本申請涉及變頻器、測量系統(tǒng)和測量方法。

本申請依據(jù)2015年2月27日向日本提出的日本專利申請2015-39192號主張優(yōu)先權(quán)，并在此援用其內(nèi)容。

背景技術(shù)：

目前，在作為無線lan(localareanetwork，局域網(wǎng))的高速化的國際標(biāo)準(zhǔn)被探討的ieee802.11ad的載波頻率約為60ghz，預(yù)計(jì)會使用毫米波電波。在此，頻率為30～300ghz的電波(電磁波)被稱為毫米波，此外，3ghz～30ghz的電波被稱為厘米波，均包含在特指頻率為300mhz～3thz的電波的微波中。

此外，ieee802.11ad中，每一個信道的調(diào)制頻帶為2.16ghz，預(yù)計(jì)會達(dá)到以往頻帶的10～100倍左右。開發(fā)適合這種標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備時，以如下方法進(jìn)行設(shè)備的特性評價(jià)。即，通過將與以往的頻帶(例如厘米波頻段)對應(yīng)的測量設(shè)備和變頻器組合來進(jìn)行設(shè)備的特性評價(jià)。在此，變頻器例如為或?qū)⒑撩撞ㄐ盘栂伦冾l為厘米波、或?qū)⒗迕撞ㄐ盘柹献冾l為毫米波的裝置。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2012-063336號公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開2000-028711號公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本特開平11-127476號公報(bào)

非專利文獻(xiàn)

非專利文獻(xiàn)1：馬岳林、山尾泰、赤巖芳彥，“基于受輸入信號帶寬限制的信息來進(jìn)行補(bǔ)償?shù)念A(yù)失真非線性補(bǔ)償?shù)男Ч保娮有畔⑼ㄐ艑W(xué)會，2013-03。

非專利文獻(xiàn)2：yuelinma,yasushiyamao,yoshihikoakaiwa,"analgorithmforobtainingtheinverseforagivenpolynomialinbaseband,"ieicetrans.fundamentals,vol.e96-a,no.3march2013。

非專利文獻(xiàn)3：秋田米生、羽生廣、柴垣信彥，“毫米波通信設(shè)備在60ghz頻段的頻率特性校正法的研究”，電子信息通信學(xué)會。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的問題

在如上述那樣對與毫米波對應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行評價(jià)時，在使用變頻器的情況下，存在如下的技術(shù)問題。即，對上述每個信道的帶寬為2.16ghz這樣的調(diào)制信號進(jìn)行輸入或輸出的變頻器非常昂貴。此外，用于進(jìn)行測定的設(shè)置復(fù)雜，有時或容易產(chǎn)生設(shè)備的連接錯誤、或需要時間進(jìn)行調(diào)整。產(chǎn)生這些問題的原因之一在于變頻器中所包含的混頻器(mixer)的構(gòu)成。

圖7表示的是在毫米波中所使用的變頻器所具備的混頻器的構(gòu)成的一例。

一般而言，難以制造能在毫米波處理超寬頻帶的調(diào)制信號且頻率特性平穩(wěn)的變頻器。此外，難以在維持平穩(wěn)的頻率特性的情況下進(jìn)行從厘米波到毫米波信號的直接生成以及從毫米波到厘米波信號的直接轉(zhuǎn)換。因此，一般采用圖7所示的雙變頻超外差(doublesuperheterodyne)式變頻器200。圖7所示的變頻器200具備將兩種不同的頻率flo1和flo2作為本振信號來輸入的兩個混頻器201和202。變頻器200在作為上變頻器來使用的情況下，向混頻器201輸入頻率fif1的調(diào)制信號，并轉(zhuǎn)換為具有頻率fif1與頻率flo1之和的值的中間頻率fif2的信號。而且，向混頻器202輸入頻率fif2的信號，并轉(zhuǎn)換為頻率fif2與頻率flo2之和的值的頻率frf的高頻信號。另一方面，變頻器200在作為下變頻器來使用的情況下，向混頻器202輸入頻率frf的高頻信號，并轉(zhuǎn)換為具有頻率frf與頻率flo2之差的值的中間頻率fif2的信號。而且，向混頻器201輸入頻率fif2的信號，并轉(zhuǎn)換為頻率fif2與頻率flo1之差的值的頻率fif1的調(diào)制信號。

圖7所示的雙變頻超外差式變頻器200具備兩個混頻器。因此，必須準(zhǔn)備兩種本振信號。此外，混頻器間的配線也是必需的。這些構(gòu)成可能會成為昂貴化、進(jìn)行測定時的設(shè)置的復(fù)雜化、設(shè)備的連接錯誤的可能性增大、調(diào)整耗時的原因之一。

因此，可能要尋求一種具有簡化了的構(gòu)成的變頻器、測量系統(tǒng)和測量方法。

用于解決問題的方案

本申請能提供一種變頻器、測量系統(tǒng)和測量方法。

附圖說明

圖1是用于對本申請的實(shí)施方式的變頻器所具備的諧波混頻器的基本構(gòu)成進(jìn)行說明的圖。

圖2是表示作為本申請的一實(shí)施方式的變頻器10的構(gòu)成例的框圖。

圖3是表示作為本申請的另一實(shí)施方式的變頻器20的構(gòu)成例的框圖。

圖4是表示作為本申請的一實(shí)施方式的測量系統(tǒng)1的構(gòu)成例的系統(tǒng)圖。

圖5是表示由圖4的測量系統(tǒng)1進(jìn)行的測量處理的流程的一例的流程圖。

圖6a是表示圖4的測量系統(tǒng)1中有無校正的比較結(jié)果的一例的圖。

圖6b是表示圖4的測量系統(tǒng)1中有無校正的比較結(jié)果的一例的圖。

圖6c是表示圖4的測量系統(tǒng)1中有無校正的比較結(jié)果的一例的圖。

圖6d是表示圖4的測量系統(tǒng)1中有無校正的比較結(jié)果的一例的圖。

圖7是用于對本申請的背景技術(shù)進(jìn)行說明的圖。

圖8是表示本申請中有無校正的比較結(jié)果的另一例的圖。

圖9是表示本申請中有無校正的比較結(jié)果的又一例的圖。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖，對本申請的實(shí)施方式進(jìn)行說明。首先，參照圖1，對作為本申請的實(shí)施方式的變頻器所具備的諧波混頻器的基本構(gòu)成進(jìn)行說明。圖1是表示作為本申請的實(shí)施方式的變頻器所具備的諧波混頻器100的構(gòu)成例的圖。此外，本申請的實(shí)施方式涉及一種在作為毫米波的超寬頻帶的調(diào)制信號，例如與ieee802.11ad標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)的頻帶的信號的測定中，作為頻率特性平穩(wěn)的變頻器的諧波混頻器。此外，本實(shí)施方式涉及一種測定系統(tǒng)，其使用該諧波混頻器，并能以與ieee802.11ad標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)的方式，使用通用的數(shù)字示波器來簡單地測定作為毫米波的超寬頻帶的調(diào)制信號。

圖1所示的諧波混頻器100是在內(nèi)部具有使輸入的本振信號失真來生成其高次諧波的電路的混頻器。諧波混頻器100輸入頻率flo1的本振信號，并在混頻器內(nèi)部通過使本振信號失真來生成n倍的頻率n×flo1的高次諧波，并將此頻率n×flo1的高次諧波與頻率frf的輸入信號(下變頻器的情況下)或頻率fif1的輸入信號(上變頻器的情況下)混頻。

在將諧波混頻器100作為下變頻器來使用的情況下，適當(dāng)選擇本振信號，由此，某本振信號(flo1)的高次諧波(n×flo1)與輸入頻率(frf)混頻，得到適當(dāng)?shù)闹虚g頻率(fif1)的輸出信號。其關(guān)系如下式所示。n是被稱為諧波次數(shù)的2以上的整數(shù)，表示高次諧波的次數(shù)。需要說明的是，參照圖7所進(jìn)行說明那樣的普通混頻器中不使用高次諧波而進(jìn)行變頻，因此n＝1。

fif1＝frf－n×flo1

另一方面，在將諧波混頻器100作為上變頻器來使用的情況下，適當(dāng)選擇本振信號，由此，某本振信號的高次諧波(n×flo1)與輸入頻率(fif1)混頻，得到適當(dāng)?shù)妮敵鲱l率(frf)的輸出信號。其關(guān)系如下式所示。

frf＝fif1+n×flo1

接著，參照圖2，對作為本申請的一實(shí)施方式的變頻器10的構(gòu)成例進(jìn)行說明。圖2所示的變頻器10構(gòu)成為上變頻器。圖2所示的變頻器10具備：諧波混頻器11、高通濾波器12、功率放大器(pa)13、隔離器14以及倍頻器15。

倍頻器15例如為倍頻數(shù)k＝2的倍頻器，輸入頻率flo1的本振信號并將頻率放大2倍(即k倍)，生成頻率為2×flo1(即k×flo1)的高頻信號并將其作為輸出信號輸出。該倍頻器15由于在本實(shí)施方式中要將本振信號的頻率flo1放大例如2倍，因此，使用了有源二倍頻器(將輸入的信號的頻率放大2倍后輸出的有源倍頻器)。在普通的倍頻器中，輸出的倍頻后的本振信號的功率根據(jù)倍頻的頻率而變動。其結(jié)果如后述那樣，在測定諧波混頻器11的振幅以及相位的頻率特性s參數(shù)并進(jìn)行變頻器10所輸出的輸出信號的校正處理的情況下，倍頻器15所輸出的本振信號的信號電平不穩(wěn)定，因此，無法對變頻器10所輸出的輸出信號進(jìn)行高精度的校正，無法得到正確的測定結(jié)果。所以，本實(shí)施方式中，為了使倍頻后的信號電平固定，以便在規(guī)定的頻帶輸出固定功率的本振信號，而附加了agc(automaticgaincontrol，自動增益控制)的放大功能或功率飽和功能，并以信號電平在規(guī)定的頻帶內(nèi)的任意頻率下都不會變化的方式，以固定的功率對諧波混頻器11輸出倍頻后的本振信號。

使用上述的倍頻器15，由此，使向諧波混頻器11供給本振信號時的功率電平在寬的頻帶內(nèi)穩(wěn)定，使諧波混頻器11的調(diào)制精度以及信號電平的再現(xiàn)性均提高。由此，在預(yù)先測定變頻器10的振幅以及相位的頻率特性(s參數(shù))并根據(jù)上述頻率特性來進(jìn)行變頻器10所輸出的信號的校正處理時，無論頻率如何，倍頻器15所輸出的本振信號的信號電平都為固定，因此，在規(guī)定的頻帶內(nèi)的任意頻率下，都能對變頻器10所輸出的信號進(jìn)行高精度的校正，能得到正確的測定結(jié)果。在此，倍頻器15由于要與諧波混頻器11的諧波次數(shù)組合地進(jìn)行變更，因此，采用的是能任意變更倍頻數(shù)的構(gòu)成。

諧波混頻器11為諧波次數(shù)n＝2的諧波混頻器，將頻率fif1的調(diào)制信號作為輸入信號輸入，并且將倍頻器15所輸出的頻率為2×flo1的高頻信號輸入。諧波混頻器11在內(nèi)部生成所輸入的頻率(2×flo1)的高頻信號的2倍的頻率(2×2×flo1＝4×flo1)的高次諧波信號，并將其與頻率fif1的輸入信號混頻。諧波混頻器11將所生成的頻率4×flo1的高次諧波信號與頻率fif1的輸入信號混頻，由此，生成并輸出頻率fif1+4×flo1的高頻信號。諧波混頻器11的輸出被向高通濾波器12輸入。高通濾波器12使輸入信號的低頻成分衰減后輸出。從高通濾波器12輸出的信號被功率放大器13放大，并被輸入至隔離器14。隔離器14是供高頻功率單向通過的設(shè)備，抑制反射波被向功率放大器13的輸出進(jìn)行輸入。并且，從隔離器14輸出頻率frf＝fif1+4×flo1的輸出信號。需要說明的是，圖2所示的例子中，倍頻數(shù)k和諧波次數(shù)n均設(shè)為2，但并不限于此，均可以設(shè)為任意值。

在此，例如，如果使fif1＝3ghz、flo1＝14.25ghz、倍頻數(shù)k＝2、諧波次數(shù)n＝2，則輸出信號的頻率frf為：frf＝fif1+k×n×flo1＝3+2×2×14.25＝60ghz。該情況下，變頻器10將輸入信號的頻率fif1＝3ghz上變頻為頻率frf＝60ghz。

需要說明的是，構(gòu)成為上變頻器的變頻器10的構(gòu)成不限于圖2所示，可根據(jù)情況變更。例如，可以或?qū)⒏咄V波器12變更為帶通濾波器，或在各部適當(dāng)加入(插入)低通濾波器、帶通濾波器，或省略功率放大器13、隔離器14。此外，還可以使用衰減器(高頻用衰減器)來代替隔離器14。此外，上述的構(gòu)成中設(shè)置了倍頻器15，因此，可以根據(jù)倍頻數(shù)k的值來減小諧波混頻器11的諧波次數(shù)n。不過，倍頻器15也可以省略。

接著，參照圖3，對作為本申請的一實(shí)施方式的變頻器20的構(gòu)成例進(jìn)行說明。圖3所示的變頻器20構(gòu)成為下變頻器。圖3所示的變頻器20具備：隔離器21、低噪聲放大器(lna)22、諧波混頻器23、低通濾波器24、倍頻器25、衰減器(att)26以及前置放大器27。

隔離器21將頻率frf的高頻信號作為輸入信號輸入，并將輸出向低噪聲放大器22輸入。隔離器21抑制輸入信號的反射波的產(chǎn)生。低噪聲放大器22使輸入信號放大，并向諧波混頻器23輸出。倍頻器25為倍頻數(shù)k＝2的倍頻器，輸入頻率flo1的本振信號并將頻率放大2倍，生成并輸出頻率為2×flo1的高頻信號。諧波混頻器23為諧波次數(shù)n＝2的諧波混頻器，將低噪聲放大器22所輸出的頻率frf的高頻信號輸入，并且將倍頻器25所輸出的頻率為2×flo1的高頻信號輸入。諧波混頻器23在內(nèi)部生成所輸入的頻率(2×flo1)的高頻信號的2倍的頻率(2×2×flo1＝4×flo1)的高次諧波信號，并將其與頻率frf的輸入信號混頻。諧波混頻器23將所生成的頻率4×flo1的高次諧波信號與頻率frf的輸入信號混頻，由此，生成并輸出頻率frf－4×flo1的高頻信號。諧波混頻器23的輸出被向低通濾波器24進(jìn)行輸入。低通濾波器24使輸入信號的高頻成分衰減。該情況下，從低通濾波器24輸出頻率fif1＝frf－4×flo1的高頻信號(調(diào)制信號)。需要說明的是，圖3所示的例子中，倍頻數(shù)k和諧波次數(shù)n均設(shè)為2，但并不限定于此，均能設(shè)為任意值。

在此，例如，如果使frf＝60ghz、flo1＝14.25ghz、k＝2、n＝2時，則輸出信號的頻率fif1＝frf－k×n×flo1＝60－2×2×14.25＝3ghz。該情況下，變頻器20將輸入信號的頻率frf＝60ghz下變頻為頻率fif1＝3ghz。

需要說明的是，構(gòu)成為下變頻器的情況下的變頻器20的構(gòu)成不限于圖3所示，可根據(jù)情況適當(dāng)變更。例如，可以或?qū)⒌屯V波器24變更為帶通濾波器，或在各部適當(dāng)加入(插入)高通濾波器、帶通濾波器，或省略低噪聲放大器22、隔離器21。此外，還可以使用衰減器來代替隔離器21。此外，上述的構(gòu)成中設(shè)置了倍頻器25，因此，可以根據(jù)倍頻數(shù)k的值來減小諧波混頻器23的諧波次數(shù)n。不過，倍頻器25也可以省略。

衰減器26使從前置放大器27的輸入端子反射的信號的信號電平衰減，抑制在諧波混頻器23的輸出端子處從前置放大器27反射而返回來的信號對輸出信號的影響。該衰減器26夾插于低通濾波器24與前置放大器27之間。

前置放大器27使來自低通濾波器24的輸出信號的信號電平放大，并將其向后級的數(shù)字示波器(后述的數(shù)字示波器8)輸出。由此，即使在測定來自變頻器20的輸出信號的數(shù)字示波器的輸入靈敏度低的情況下，也能將從變頻器20輸出的輸出信號放大為任意的信號電平。因此，能與進(jìn)行輸出信號的測量的數(shù)字示波器的動態(tài)范圍(dynamicrange)匹配地對來自變頻器20的輸出信號的信號電平進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

此外，在為了使從變頻器20輸出的輸出信號的信號電平與數(shù)字示波器8的靈敏度匹配而在變頻器20和示波器8之間插入放大器的情況下，由于該放大器的特性未知，因此無法得到輸出信號正確的測定結(jié)果。但是，如本實(shí)施方式這樣，對變頻器20內(nèi)部預(yù)先設(shè)置調(diào)整輸出信號的信號電平的前置放大器27，由此，該前置放大器27的頻率特性也能包含在變頻器20的頻率特性中，因此，能通過使用變頻器20來簡單地構(gòu)成與數(shù)字示波器的輸入的靈敏度匹配并能高精度地測定輸出信號的測定系統(tǒng)。

倍頻器25與倍頻器15同樣，在本實(shí)施方式中要將本振信號的頻率flo1例如放大為2倍，因此使用有源二倍頻器。普通倍頻器中，輸出的倍頻后的本振信號的功率會根據(jù)要倍頻的頻率而變動。其結(jié)果是，在如后述那樣測定變頻器20的振幅以及相位的頻率特性(s參數(shù))并進(jìn)行變頻器20所輸出的輸出信號的校正處理的情況下，由于倍頻器15所輸出的本振信號的信號電平不穩(wěn)定，因此，無法對變頻器20所輸出的輸出信號進(jìn)行高精度的校正，無法得到正確的測定結(jié)果。因此，本實(shí)施方式中，為了使倍頻后的信號電平固定，以便在規(guī)定的頻帶內(nèi)輸出固定的功率的本振信號，而在輸出部附加了agc的放大功能，以在規(guī)定的頻帶內(nèi)的任意頻率下信號電平都不會改變的方式，以固定的功率對諧波混頻器23輸出倍頻后的本振信號。

使用上述的倍頻器25，由此，使向諧波混頻器23供給本振信號時的功率電平在寬的頻帶內(nèi)穩(wěn)定，使諧波混頻器23的調(diào)制精度以及功率電平的再現(xiàn)性均提高。由此，在預(yù)先測定變頻器20的振幅以及相位的頻率特性(s參數(shù))并根據(jù)上述頻率特性來進(jìn)行從變頻器20輸出的信號的校正處理時，由于倍頻器23所輸出的本振信號固定，因此，在規(guī)定的頻帶內(nèi)的任意頻率下，都能對變頻器20所輸出的信號進(jìn)行高精度的校正，能得到正確的測定結(jié)果。在此，倍頻器25由于要與諧波混頻器23的諧波次數(shù)組合地進(jìn)行變更，因此，采用的是能任意變更倍頻數(shù)的構(gòu)成。

此外，圖1～圖3所示的諧波混頻器100、11以及23各自的諧波次數(shù)n不限于4，也可以是2、6等。而且，n的值不限于偶數(shù)，也可以是奇數(shù)。諧波混頻器100、11以及23也可以分別構(gòu)成為與倍頻器15的倍頻數(shù)組合地任意切換諧波次數(shù)n的值。

即，因所使用的諧波混頻器的種類，由于其電路特性等，根據(jù)進(jìn)行變頻的頻率、帶寬等，也有時會因諧波次數(shù)而產(chǎn)生雜波。因此，有必要進(jìn)行與頻率以及帶寬對應(yīng)的測定、實(shí)驗(yàn)等，使諧波混頻器的諧波次數(shù)與所使用的諧波混頻器的特性匹配，也包含與倍頻器15的倍數(shù)的組合，設(shè)定為適時良好的數(shù)值。

接著，參照圖4，對作為本申請的一實(shí)施方式的測量系統(tǒng)1進(jìn)行說明。圖4是表示作為本申請的一實(shí)施方式的測量系統(tǒng)1的構(gòu)成例的系統(tǒng)圖。需要說明的是，圖4中，對于與圖2和圖3所示的構(gòu)成相同的構(gòu)成賦予了相同的附圖標(biāo)記。圖4所示的測量系統(tǒng)1具備校正用數(shù)據(jù)取得部2和測量部3。

測量部3具備：控制部5、任意信號發(fā)生器6、變頻器10、變頻器20、數(shù)字示波器8以及本機(jī)振蕩器40。此外，作為測量對象的樣本的高頻設(shè)備等的試驗(yàn)品7在測量時被插入至變頻器10與變頻器20之間。試驗(yàn)品7例如為天線、低噪聲放大器等設(shè)備。這些構(gòu)成中，至少任意信號發(fā)生器6和數(shù)字示波器8采用市售的已校正的測量設(shè)備。

控制部5使用例如個人計(jì)算機(jī)等計(jì)算機(jī)來構(gòu)成?？刂撇?具備：預(yù)失真(pre-distortion)處理部51、校正數(shù)據(jù)存儲部52、均衡處理部53以及解析部54。在此，預(yù)失真處理部51、均衡處理部53以及解析部54構(gòu)成為在構(gòu)成控制部5的計(jì)算機(jī)上利用該計(jì)算機(jī)的硬件資源來執(zhí)行的軟件。此外，校正數(shù)據(jù)存儲部52構(gòu)成為控制部5所具有的存儲裝置內(nèi)的規(guī)定的存儲區(qū)域。

校正數(shù)據(jù)存儲部52記錄由校正用數(shù)據(jù)取得部2所取得的表示變頻器10以及變頻器20的輸入輸出信號間的振幅以及相位的變化的頻率特性(即表示傳輸特性的二端口s參數(shù)s21)的數(shù)據(jù)。不過，也可以代替記錄頻率特性，或者在記錄的同時記錄例如表示如何校正波形的數(shù)據(jù)。

預(yù)失真處理部51基于存儲于校正數(shù)據(jù)存儲部52的表示變頻器10以及變頻器20的振幅以及相位的頻率特性的數(shù)據(jù)，進(jìn)行校正任意信號發(fā)生器6所產(chǎn)生的信號波形的處理。例如，預(yù)失真處理部51基于表示作為上變頻器的變頻器10的振幅以及相位的頻率特性的數(shù)據(jù)，使任意信號發(fā)生器6所產(chǎn)生的波形的振幅值和相位值根據(jù)頻率而變化，以便抵消由變頻器10所導(dǎo)致的振幅特性的波動和相位特性的波動(即，使頻率特性平穩(wěn))。預(yù)失真處理部51在例如變頻器10的輸出信號的振幅值與其他頻帶相比在某一頻帶衰減了的情況下，在此頻帶內(nèi)進(jìn)行使振幅值放大的校正以便抵消此衰減的量。此外，預(yù)失真處理部51在例如變頻器10的輸出信號的相位與其他頻帶相比在某一頻帶滯后了的情況下，在此頻帶內(nèi)進(jìn)行使相位提前的校正以便抵消此滯后的量。

均衡處理部53基于存儲于校正數(shù)據(jù)存儲部52的表示變頻器10和變頻器20的振幅以及相位的頻率特性的數(shù)據(jù)，對由數(shù)字示波器8所測量和記錄的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)施校正的處理。例如，均衡處理部53基于表示作為下變頻器的變頻器20的振幅以及相位的頻率特性的數(shù)據(jù)，使測量數(shù)據(jù)的振幅值和相位值根據(jù)頻率而變化，以便抵消由變頻器20所導(dǎo)致的振幅特性的波動和相位特性的波動(即，使頻率特性平穩(wěn))。均衡處理部53在例如變頻器20的輸出信號的振幅值與其他頻帶相比在某一頻帶衰減了的情況下，在此頻帶內(nèi)進(jìn)行使振幅值放大的校正，以便抵消此衰減的量。此外，均衡處理部53在例如變頻器20的輸出信號的相位與其他頻帶相比在某一頻帶滯后了的情況下，在此頻帶內(nèi)進(jìn)行使相位提前的校正，以便抵消此滯后的量。

解析部54基于由均衡處理部53進(jìn)行校正后的測量數(shù)據(jù)，進(jìn)行解析試驗(yàn)品7的規(guī)定的高頻特性的處理。

任意信號發(fā)生器6基于使用了任意信號發(fā)生器6所具有的控件的規(guī)定的設(shè)定操作、從控制部5輸入的控制信號，產(chǎn)生任意形狀的波形并輸入至變頻器10。以下的說明中，任意信號發(fā)生器6采用輸出中心頻率fif1的具有規(guī)定的帶寬的調(diào)制信號的裝置。

變頻器10如圖2所示構(gòu)成為上變頻器，并將由任意信號發(fā)生器6所輸出的頻率fif1的信號作為輸入信號、將由本機(jī)振蕩器40所輸出的頻率flo1的信號作為本振信號輸入。然后，變頻器10將頻率fif1的輸入信號與頻率flo1的本振信號的k×n倍的高次諧波信號混頻，并將頻率frf的高頻信號作為輸出信號輸出。

變頻器20如圖3所示構(gòu)成為下變頻器，并經(jīng)由例如試驗(yàn)品7將由變頻器10所輸出的頻率frf的信號作為輸入信號輸入，并且將由本機(jī)振蕩器40所輸出的頻率flo1的信號作為本振信號輸入。然后，變頻器20將頻率frf的輸入信號與頻率flo1的本振信號的k×n倍的高次諧波信號混頻，并將頻率fif1的信號作為輸出信號輸出。

數(shù)字示波器8按規(guī)定的采樣間隔來讀取變頻器20的輸出信號，并記錄在內(nèi)部的規(guī)定的存儲裝置。

本機(jī)振蕩器40產(chǎn)生頻率flo1的本振信號并使用例如未圖示的分配器來進(jìn)行分配，向變頻器10和變頻器20輸入。

另一方面，校正用數(shù)據(jù)取得部2是用于在試驗(yàn)品7的測量之前，先取得參照圖2和圖3所進(jìn)行說明的變頻器10和變頻器20的傳輸特性(即，表示傳輸特性的二端口s參數(shù)s21)的構(gòu)成。即，校正用數(shù)據(jù)取得部2在由測量部3進(jìn)行的試驗(yàn)品7的高頻特性的測量之前，先測量變頻器10以及變頻器20的振幅以及相位的頻率特性。

圖4所示的例子中，校正用數(shù)據(jù)取得部2構(gòu)成為具備毫米波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀4。毫米波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀4是對試驗(yàn)品的毫米波頻段的s參數(shù)等高頻特性進(jìn)行測量的測量設(shè)備，該情況下，采用市售的進(jìn)行了校正的設(shè)備。校正用數(shù)據(jù)取得部2中，在毫米波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀4連接有包含隔離器30、變頻器10或20以及本機(jī)振蕩器70的電路。本機(jī)振蕩器70產(chǎn)生例如與本機(jī)振蕩器40頻率相同的本振信號，并作為本振信號對變頻器10或20輸入。不過，該本振信號也可以由毫米波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀4給出。變頻器10和變頻器20的任一方均分別連接于一個毫米波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀4，分別被測量輸入信號與輸出信號之間的振幅和相位的變化(即傳輸特性)的周波特性。

隔離器30被插入毫米波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀4的信號輸出端子與變頻器10或20的信號輸入端子之間。該隔離器30抑制從毫米波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀4輸出并向變頻器10或20輸入的信號向毫米波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀4反射。需要說明的是，也可以使用衰減器來代替隔離器30。申請人確認(rèn)，通過設(shè)置該隔離器30等，會增強(qiáng)預(yù)失真處理部51和均衡處理部53所進(jìn)行的波形校正的效果。

需要說明的是，測量變頻器10和20的頻率特性時的頻率掃描的范圍能根據(jù)被輸入至試驗(yàn)品7的高頻信號frf、調(diào)制信號的帶寬來設(shè)定。例如，試驗(yàn)品7只要是適用于規(guī)定的無線通信的設(shè)備，就能設(shè)定為覆蓋由該無線通信中使用的各信道的載波頻率和各信道的調(diào)制信號的帶寬決定的頻率范圍。

使用毫米波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀4進(jìn)行測量后的結(jié)果，即變頻器10和變頻器20的振幅以及相位的頻率特性(即表示傳輸特性的二端口s參數(shù)s21)經(jīng)由規(guī)定的記錄介質(zhì)、規(guī)定的通信線，被讀取至控制部5并存儲于校正數(shù)據(jù)存儲部52。

接著，參照圖4和圖5，對通過測量系統(tǒng)1來測量試驗(yàn)品7的高頻特性時的處理的流程進(jìn)行說明。

首先，用戶使用毫米波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀4來取得變頻器10和20的振幅以及相位的頻率特性(s參數(shù)s21)(步驟s101)。即，通過毫米波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀4來預(yù)先測定包含諧波混頻器的變頻器10和20的s參數(shù)。不過，該測量也能在例如控制部5的控制下自動或半自動地進(jìn)行。

接著，根據(jù)用戶對控制部5等進(jìn)行的規(guī)定的指示操作，在步驟s101中所取得的振幅以及相位的頻率特性(s參數(shù)s21)被存儲于校正數(shù)據(jù)存儲部52(步驟s102)。

接著，根據(jù)用戶對控制部5進(jìn)行的規(guī)定的指示操作，預(yù)失真處理部51基于存儲于校正數(shù)據(jù)存儲部52的振幅以及相位的頻率特性(s參數(shù)s21)，設(shè)定對由任意信號發(fā)生器6生成的波形(設(shè)為基準(zhǔn)信號)實(shí)施的預(yù)失真(步驟s103)。

接著，用戶將變頻器(上變頻器)10和變頻器(下變頻器)20直接(即經(jīng)由最短的導(dǎo)波管等)連接，用戶通過直接或經(jīng)由控制部5來進(jìn)行規(guī)定的指示操作而將由任意信號發(fā)生器6所產(chǎn)生的被校正后的基準(zhǔn)信號向變頻器(上變頻器)10輸入，并通過數(shù)字示波器8來測量并記錄變頻器(下變頻器)20的輸出(步驟s104)。該變頻器(上變頻器)10的輸出端子(例如形成為導(dǎo)波管的插入口)和變頻器(下變頻器)20的輸入端子(例如形成為導(dǎo)波管的插入口)成為測量試驗(yàn)品7的毫米波頻段的高頻特性時的基準(zhǔn)面(設(shè)為毫米波基準(zhǔn)面)。此外，以毫米波基準(zhǔn)面為基準(zhǔn)朝向圖時，左側(cè)為發(fā)送側(cè)(即上變頻動作)，以毫米波基準(zhǔn)面為基準(zhǔn)朝向圖時，右側(cè)為接收側(cè)(即下變頻動作)。

接著，用戶將試驗(yàn)品7插入至變頻器(上變頻器)10與變頻器(下變頻器)20之間，用戶通過直接或經(jīng)由控制部5來進(jìn)行規(guī)定的指示操作，將由任意信號發(fā)生器6所產(chǎn)生的校正后的基準(zhǔn)信號向變頻器(上變頻器)10輸入，并由數(shù)字示波器8來測定并記錄變頻器(下變頻器)20的輸出(步驟s105)。

接著，根據(jù)用戶對控制部5進(jìn)行的規(guī)定的指示操作，均衡處理部53基于存儲在校正數(shù)據(jù)存儲部52的振幅以及相位的頻率特性(s參數(shù)s21)，對由數(shù)字示波器8記錄的數(shù)據(jù)實(shí)施校正處理(即均衡處理)(步驟s106)。在此，例如對步驟s104中所記錄的測量值和步驟s105中所記錄的測量值這兩方進(jìn)行校正處理。

接著，根據(jù)用戶對控制部5進(jìn)行的規(guī)定的指示操作，解析部54基于通過均衡處理部53進(jìn)行了校正處理后的數(shù)據(jù)，進(jìn)行計(jì)算例如星座圖(調(diào)制精度)、頻譜模板等的處理(步驟s107)。在此，試驗(yàn)品7的高頻特性能將在步驟s104中測量出并進(jìn)而在步驟s106中校正后的測量值的振幅、相位變化的值(或者阻抗、失真量、各種參數(shù))作為基準(zhǔn)值，并基于在步驟s105中測量出并在步驟s106中校正后的測量值的振幅、相位變化的值(或者阻抗、失真量、各種參數(shù))與該基準(zhǔn)值相比變化了多少來計(jì)算出解析結(jié)果。即，能以在步驟s104中所測量出的毫米波基準(zhǔn)面的測量值(或?qū)ζ溥M(jìn)行了校正后的值)為基準(zhǔn)，進(jìn)行在步驟s105中所測量出的試驗(yàn)品7的測量值(或?qū)ζ溥M(jìn)行了校正后的值)的解析。

接著，參照圖6a～d，對預(yù)失真處理部51在發(fā)送側(cè)對向變頻器10的輸入信號的振幅和相位的校正、以及均衡處理部53在接收側(cè)對來自變頻器20的輸出信號的振幅和相位的校正的效果的確認(rèn)結(jié)果進(jìn)行說明。圖6a是通過預(yù)失真處理部51來進(jìn)行的校正和通過均衡處理部53來進(jìn)行的校正均未進(jìn)行的情況下的頻譜模板(spectrummask)的觀測結(jié)果。另一方面，圖6b是通過預(yù)失真處理部51來進(jìn)行的校正和通過均衡處理部53來進(jìn)行的校正這兩方均進(jìn)行了的情況下的頻譜模板的觀測結(jié)果。在此，圖6中記載的矢量校正是指對振幅和相位這兩者進(jìn)行校正。

此外，圖6c是通過預(yù)失真處理部51來進(jìn)行的校正和通過均衡處理部53來進(jìn)行的校正均未進(jìn)行的情況下的星座圖。另一方面，圖6d是通過預(yù)失真處理部51來進(jìn)行的校正和通過均衡處理部53來進(jìn)行的校正這兩方均進(jìn)行了的情況下的星座圖。evm(errorvectormagnitude，誤差矢量幅度)的值在未進(jìn)行了校正的情況下為23.9％，與此相對，在進(jìn)行了校正的情況下為8.1％，確認(rèn)了調(diào)制精度的改善。

如上，本申請的實(shí)施方式中，使用諧波混頻器來構(gòu)成變頻器，因此能簡化變頻器的構(gòu)造，且使用通用的數(shù)字示波器來進(jìn)行調(diào)制信號的測定，因此能實(shí)現(xiàn)制造成本的降低、測定設(shè)置的容易性。此外，在使用諧波混頻器的情況下，雖然有時輸出信號中會含有很多像(假象)信號，且該像信號有時會成為與變頻后的所期望的信號重疊而使調(diào)制精度等惡化的原因，但通過使用振幅和相位的頻率特性的測量值來校正波形，會防止調(diào)制精度等惡化。由此，即使假設(shè)是單體時頻率特性不太好的變頻器，也能通過數(shù)字校正來容易地改善特性。即，本實(shí)施方式中，通過預(yù)先測量來預(yù)先掌握變頻器10和20的頻率特性，并在使用時進(jìn)行數(shù)字校正來使用。通過這些方式，即使假設(shè)作為設(shè)備單體的性質(zhì)不太好，也能通過實(shí)施校正來進(jìn)行高精度的測量。

需要說明的是，本申請的實(shí)施方式不限于上述方式。例如，可以在變頻器10、變頻器20一體嵌入本機(jī)振蕩器40。通過將本機(jī)振蕩器40嵌入至變頻器10、變頻器20，能更簡單地構(gòu)成測量部3。此外，還可以將變頻器10、變頻器20、本機(jī)振蕩器40嵌入至任意信號發(fā)生器6，或者嵌入至數(shù)字示波器8。此外，關(guān)于變頻器10、變頻器20的振幅和相位的頻率特性的預(yù)先測量無需在每次測量試驗(yàn)品7時都進(jìn)行，例如按固定的期間進(jìn)行測量即可。因此，在測量時，無需始終準(zhǔn)備一般而言較為昂貴的毫米波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀。此外，預(yù)先測量的數(shù)據(jù)也可以在室溫等多個測量環(huán)境中預(yù)先準(zhǔn)備。

此外，圖8是表示本申請的有無校正的比較結(jié)果的另一例的圖。圖8的例子表示的是在60ghz頻段的信道下的比較的例子，使用了16qam和π/2bpsk信號。圖8中，采用圖4的變頻器(下變頻器)20具有諧波混頻器的構(gòu)成來得到比較結(jié)果。不過，關(guān)于圖4中的變頻器(上變頻器)10，采用的是不具有諧波混頻器的構(gòu)成。需要說明的是，在圖8的比較結(jié)果中所使用的信道為ieee802.11ad的分配信道1。

圖8中，91表示的是使用了16qam的未校正的星座圖。evm為20.6％。對其進(jìn)行使用了s參數(shù)的信號校正并得到93的星座圖。93的星座圖中，evm為8.8％，得到了大幅改善。

圖8中，92表示的是使用了π/2bpsk信號的未校正的星座圖。evm為22.2％。對其進(jìn)行使用了s參數(shù)的信號校正并得到94的星座圖。94的星座圖中，evm為7.8％，得到了大幅改善。

由圖8可知，即使在采用僅圖4的變頻器(下變頻器)20具有諧波混頻器的構(gòu)成的情況下，也能大幅改善evm。

圖9是表示本申請的有無校正的比較結(jié)果的又一例的圖。圖9的例子表示的是在與圖8不同的60ghz頻段的信道下的比較的例子，使用了16qam和π/2bpsk信號。圖9中，采用了圖4的變頻器(下變頻器)20具有諧波混頻器的構(gòu)成來得到比較結(jié)果。不過，關(guān)于圖4中的變頻器(上變頻器)10，采用了不具有諧波混頻器的構(gòu)成。需要說明的是，在圖9的比較結(jié)果中所使用的信道為ieee802.11ad的分配信道2。

圖9中，101表示的是使用了16qam的未校正的星座圖。evm為19.9％。對其進(jìn)行使用了s參數(shù)的信號校正并得到103的星座圖。103的星座圖中，evm為9.0％，得到了大幅改善。

圖9中，102表示的是使用了π/2bpsk信號的未校正的星座圖。evm為13.9％。對其進(jìn)行使用了s參數(shù)的信號校正并得到104的星座圖。104的evm為8.4％，得到了大幅改善。

由圖9可知，即使在采用僅圖4的變頻器(下變頻器)20具有諧波混頻器的構(gòu)成的情況下，也能大幅改善evm。雖然圖8和圖9中分別使用了不同的信道，但兩者的evm都得到了大幅改善。

需要說明的是，除上述以外，本申請還可以具有一些示例性的方案。在第一示例性的方案中，變頻器是輸入規(guī)定的輸入信號和規(guī)定的本振信號，并以將所述輸入信號與n倍放大所述本振信號的頻率后的高次諧波信號混頻后的信號作為輸出信號來輸出的變頻器，將所述輸入信號與所述高次諧波信號混頻的電路為利用半導(dǎo)體元件的非線性特性來將所述高次諧波信號與所述輸入信號混頻的諧波混頻器，所述輸入信號或所述輸出信號在向該變頻器輸入之前或從該變頻器輸出之后，基于預(yù)先測量出的該變頻器的振幅以及相位的頻率特性被實(shí)施校正。

此外，第二示例性的方案中，變頻器具備進(jìn)一步將所述本振信號的頻率k倍倍頻并將此信號向所述諧波混頻器輸入的倍頻器。

此外，第三示例性的方案中，變頻器使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀來進(jìn)行所述測量，所述矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀生成并輸出被向所述變頻器輸入的所述輸入信號，輸入并測量從所述變頻器輸出的所述輸出信號，由此，測量所述變頻器的振幅以及相位的頻率特性，并且，所述輸入信號經(jīng)由隔離器或衰減器從所述矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀向所述變頻器輸入。

此外，第四示例性的方案中，測量系統(tǒng)具備：第一所述變頻器；第二所述變頻器；信號發(fā)生器，生成具有實(shí)施了所述校正后的波形的信號并向所述第一變頻器輸出；信號測量器，測量接收了從所述第一變頻器輸出的信號的所述第二變頻器所輸出的信號；以及校正處理部，對所述信號測量器的測量結(jié)果實(shí)施所述校正。

此外，第五示例性的方案中，測量方法使用第一所述變頻器、第二所述變頻器、產(chǎn)生進(jìn)行了所述校正后的調(diào)制信號并向所述第一變頻器輸出的信號發(fā)生器、測量接收了從所述第一變頻器輸出的信號的所述第二變頻器所輸出的信號的信號測量器、以及對所述信號測量器的測量結(jié)果進(jìn)行所述校正的校正處理部，將試驗(yàn)品插入至所述第一變頻器與所述第二變頻器之間來測量所述試驗(yàn)品的高頻特性。

根據(jù)上述的實(shí)施方式等，能通過一個諧波混頻器來構(gòu)成變頻器所具備的混頻器。由此，能簡化構(gòu)成。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

本申請涉及變頻器、測量系統(tǒng)和測量方法。

附圖標(biāo)記說明：

1測量系統(tǒng)

2校正用數(shù)據(jù)取得部

3測量部

4毫米波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀

5控制部

6任意信號發(fā)生器

8數(shù)字示波器

10變頻器

11諧波混頻器

20變頻器

23諧波混頻器

30隔離器

40本機(jī)振蕩器

51預(yù)失真處理部

52校正數(shù)據(jù)存儲部

53均衡處理部

54解析部

81二極管

91～94星座圖

101～104星座圖