4.4 バーストスプリアス観測実験 101
102 第 4 章 高ダイナミックレンジスペクトラム解析装置
Detector mode is Maxhold Detector mode is Average
Detector mode is Maxhold Detector mode is Average Fig. 4-25 Measured spectrum using High dynamic range spectrum measurement system.(a),(b) OFDM main signal and OFDM(A) signal.
(c)(d) OFDM main signal and OFDM(B) signal.
800 840 880 920 960 1000
-100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0
Amplitude [dBm]
Frequency [MHz]
800 840 880 920 960 1000
-100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0
Amplitude [dBm]
Frequency [MHz]
800 840 880 920 960 1000
-100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0
Amplitude [dBm]
Frequency [MHz] -100800 840 880 920 960 1000
-90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0
Amplitude [dBm]
Frequency [MHz]
4.5 あとがき 103
spectrogram 3-D spectrum
spectrogram 3-D spectrum
Fig. 4-26 Measured spectrum using High dynamic range spectrum measurement system.(a),(b) OFDM main signal and OFDM(A) signal.
(c)(d) OFDM main signal and OFDM(B) signal.
あ と が き
周 波 数 イ ン タ リ ー ブ 方 式 周 波 数 変 換 器 の 分 波 後 の 信 号 を さ ら に 信 号 分 配 し ， 分 配 後 の 信 号 を そ れ ぞ れ 周 波 数 変 換 す る 方 式 を 新 た に 提 案 し ， 提 案 方 式 を 用 い た 高 ダ イ ナ ミ ッ ク レ ン ジ ス ペ ク ト ラ ム 解 析 装 置 を 構 築 し 検 証 を 行 っ た 。 重 畳 さ れ た ス プ リ ア ス 信 号 の 観 測 実 験 を 実 施 し ， 周 波 数 分 解 能 （RBW） が 1 MHzの 同 時 周 波 数 分 析 に お い て ， 既 存 FFT方 式 ス ペ ク ト ラ ム 解 析 装 置 と 比 較 し ，50 MHz 以 上 広 帯 域 で ，か つ 10 dB 以 上 高 い ダ イ ナ ミ ッ ク レ ン ジ で 測 定 が 行 え る こ と を 実 証 し た 。 さ ら に ， 構 築 し た 装 置 に よ る ス プ リ ア ス 測 定 を 行 い ，掃 引 式 ス ペ ク ト ラ ム ア ナ ラ イ ザ と 同 等 の 性 能 で ，FFT方
104 第 4 章 高ダイナミックレンジスペクトラム解析装置
式 ス ペ ク ト ラ ム 解 析 装 置 が 実 現 で き る こ と を 確 認 し た 。
参 考 文 献
[4-1] G. D. Vendelin, A. M. Pavio, and U. L. Rohde, “Microwave Circuit Design Using Linear and Nonlinear Techniques,” Wiley, 2005.
[4-2] S. A. Mass, “Microwave Mixers-Second Edition,” Artech House, 1993.
[4-3] Enrico Rubiola, “Phase Noise and Frequency Stabilty in Oscillators,”
CAMBRIDGE, 2009.
[4-4] PEDRO, CARVALHO, “INTERMODULATION DISTORTION IN MICROWAVE AND WIRELESS CIRCUITS,” Artech House, 2003.
[4-5] Roland E. Best, “Phase Locked Loops - Sixth Edition,” McGraw Hill, 2007.
5.1 まえがき 105
第 5 章 100 GHz 超 基 本 波 ミ キ シ ン グ に よ る 高 ダ イ ナ ミ ックレンジ測定
ま え が き
近 年 ，利 用 さ れ 始 め て い る 60 GHz～70 GHz帯 の 無 線 シ ス テ ム の 2次 高 調 波 評 価 や 100 GHz 超 の 周 波 数 帯 に お け る 無 線 信 号 の 評 価 に つ い て は ，高 感 度 ，高 精 度 測 定 技 術 が 確 立 さ れ て い な い 。 こ の 周 波 数 帯 で 無 線 信 号 の ス ペ ク ト ラ ム 解 析 を 行 な う 場 合 ， ス ペ ク ト ラ ム ア ナ ラ イ ザ の 外 部 に 高 調 波 ミ キ サ を 接 続 し 測 定 を 行 な う こ と が 一 般 的 で あ る[5-1]～[5-3]が ， こ の 場 合 以 下 の よ う な 問 題 が 発 生 す る 。
1) 高 調 波 ミ キ サ 内 部 でLO信 号 の 高 調 波 と 入 力 信 号 を ミ キ シ ン グ す る た め ， 出 力 に は 本 来 必 要 と す る 周 波 数 成 分 以 外 に ， 不 要 な 周 波 数 成 分 （ マ ル チ プ ル レ ス ポ ン ス[5-3]） が 出 力 さ れ ， 本 来 の 信 号 成 分 を 観 測 す る こ と が 難 し く な る 。
2) 高 調 波 ミ キ サ 内 部 で 発 生 す る LO 信 号 の パ ワ ー は 高 調 波 次 数 の 上 昇 と 共 に 低 下 す る た め ， ミ キ サ の 変 換 効 率 が 悪 化 す る 。 従 っ て ， 大 き な 高 調 波 次 数 を 必 要 と す る 100 GHz を 超 え る 周 波 数 を 観 測 す る 場 合 ， ダ イ ナ ミ ッ ク レ ン ジ が 大 幅 に 悪 化 す る 。
私 は ，従 来 の 高 調 波 ミ キ サ を 使 用 し た 測 定 に 比 べ ，マ ル チ プ ル レ ス ポ ン ス が 少 な く ， か つ ダ イ ナ ミ ッ ク レ ン ジ が 大 き い 測 定 を 実 現 で き る 140 GHz 基 本 波 ミ キ シ ン グ 実 験 装 置 の 開 発 を 行 な っ た 。 さ ら に ， 本 装 置 の 性 能 を 確 認 す る た め ， ミ リ 波 パ ワ ー ア ン プ の 3 次 相 互 変 調 歪 み （IM3） の 評 価 を 実 施 し ， 従 来 の 高 調 波 ミ キ サ を 使 用 し た 測 定 に 比 べ ，20 dB以 上 ダ イ ナ ミ ッ ク レ ン ジ の 広 い 測 定 が 実 現 で き る こ と を 確 認 し た 。
106 第 5 章 100 GHz超基本波ミキシングによる高ダイナミックレンジ測定
基 本 波 ミ キ シ ン グ 評 価 実 験
開 発 し た 140 GHz 基 本 波 ミ キ シ ン グ 実 験 装 置 は ，RF 周 波 数 110 GHz～140 GHz の 周 波 数 帯 域 を 108 GHz～128 GHzと 122 GHz～140 GHz の 2 つ の 周 波 数 バ ン ド に 分 割 し て 観 測 す る 装 置 構 成 と な っ て い る 。 本 装 置 は ， こ れ ら の 周 波 数 帯 域 を 2つ の 基 本 波 ミ キ サ に よ り 4 GHz～24 GHz と 6 GHz～24 GHz の IF 周 波 数 に そ れ ぞ れ 変 換 し ， 変 換 後 の IF 信 号 を 合 成 し て 観 測 す る こ と で ，110 GHz～140 GHz の ス ペ ク ト ラ ム 解 析 を 実 現 し て い る 。
Fig. 5-1 に 140 GHz 基 本 波 ミ キ シ ン グ 実 験 装 置 の ブ ロ ッ ク 図 を 示 す 。RF 信 号 源
（RF Signal Source） は ， 相 互 変 調 歪 測 定 を 行 え る よ う 2系 統 の 信 号 生 成 部 よ り 構 成 さ れ て お り ，生 成 さ れ た 2つ の 信 号 を magic-T に よ り 合 成 し 出 力 す る 。LO信 号 源（LO Signal Source）は ，104 GHz ま た は 116 GHzの LO信 号 を 生 成 す る 。ま た ，RF 信 号 源 お よ び LO 信 号 源 か ら 生 成 さ れ る 信 号 は ，そ れ ぞ れ 信 号 源 内 部 の 可 変 減 衰 器（VATT） に て ，最 適 な 信 号 レ ベ ル に 調 整 さ れ た 後 出 力 さ れ る 。ミ キ サ 部（Mixer）は ，解 析 す る 周 波 数 バ ン ド に 対 応 し た ミ キ サ か ら 構 成 さ れ て い る 。 そ れ ぞ れ の ミ キ サ は ，LO 入 力 と RF 入 力 に ア イ ソ レ ー タ が 接 続 さ れ て い る 。 ミ キ サ に よ り 周 波 数 変 換 さ れ 出 力 さ れ た IF 信 号 は ，ス ペ ク ト ラ ム ア ナ ラ イ ザ（Spectrum Analyzer）に 入 力 さ れ ス ペ ク ト ラ ム 解 析 さ れ る 。 ミ キ サ 入 力 部 の 方 向 性 結 合 器 （Directional Coupler） と ， 方 向 性 結 合 器 の カ プ ラ 出 力 に 接 続 さ れ た ミ リ 波 帯 パ ワ ー メ ー タ（Millimeter-wave Power Meter），
お よ び マ イ ク ロ 波 帯 パ ワ ー メ ー タ（Micro-wave Power Meter）は 以 降 説 明 す る 実 験 装 置 の レ ベ ル 補 正 に 使 用 し た 。
Fig. 5-1 Block diagram of 140 GHz Fundamental Mixing Test System.
(a) RF Signal
Source Mixers
Spectrum Analyzer (MS2830A)
(b) LO Signal Source
f1,f2
fL
Directional Coupler Millimeter-wave
Power Meter (DPM-8-T)
Reference Plane
Pm Pµ
Microwave Power Meter (E4413A)
5.2 基本波ミキシング評価実験 107