JP2648957B2 - 伝搬遅延時間測定装置のレベル較正方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜本発明の産業上の利用分野＞ 本発明は、擬似雑音信号（以下PN信号と記す）で拡散
変調された信号を受信し、この受信波を、送信側のPN信
号と同一符号列のPN信号で拡散変調された信号で相関検
波することにより、受信波の伝搬遅延時間を測定する伝
搬遅延時間測定装置のレベル較正方法に関する。

＜従来技術＞ 電波の伝搬遅延時間、例えば直接波に対する反射波の
遅延時間を正確に測定するために従来より第６図に示す
ような測定系が用いられている。

この図において、１はPN信号で拡散変調された電波を
出力する送信機であり、２は信号発生器３から出力され
る周波数f1のクロック信号に同期したPN信号を出力する
PN信号発生器、４は信号発生器３から出力される周波数
f2の搬送信号をPN信号で拡散変調してアンテナ５から出
力される変調器である。

10は、送信機１からの電波をアンテナ11で受けて、こ
の受信波を相関検波することにより、送信側からの直接
波および反射等により直接波と異なる伝搬経路でアンテ
ナ11に到達する反射波の遅延時間を測定する伝搬遅延時
間測定装置である。

12は、受信波を互いに90度位相の異なる信号成分に分
けて出力する移相器、13、14は移相器12からの信号を、
変調器18から送出されるPN信号で拡散変調された信号で
相関検波する相関検知器、15は相関検知器13、14からの
検波出力の自乗平均を算出して、移送器12に入力される
信号の強度に対応する信号に合成する演算器である。

16は、信号発生器17から出力される周波数f1−Δｆの
クロック信号に同期したPN信号を出力するPN信号発生器
であり、送信側のPN信号と同一符号系列（例えば511ビ
ット系列）のPN信号を出力する。

18は、信号発生器17から出力される周波数f2の搬送信
号をPN信号で拡散変調する変調器である。

したがって、送信側のPN信号と受信側のPN信号を相対
位相は、そのクロック周波数の差Δｆに対応する速度で
ずれていくことになり、PN符号の１フレーム（511ビッ
ト）内で直接波および反射波のPN信号の位相が受信側の
PN信号の位相と時間差Ｔをもって一致すると、第７図に
示すように、三角波状に変化する相関出力Ａ、Ｂが演算
器15から出力されることになる。

この出力をオシロスコープ等で観測すれば直接波の相
関出力Ａと反射波の相関出力Ｂの時間差Ｔを求めること
ができ、この時間差Ｔから直接波に対する反射波の伝搬
遅延時間が演算測定できる。

＜発明が解決しようとする課題＞ しかしながら、このように受信波の遅延時間を測定す
ることを目的としている装置では、その相関出力の相対
的な大きささえ判別できれば測定が行えるので、受信波
の入力レベルそのものを正確に求めることは全く意識さ
れておらず、信頼性の高いレベル測定を行うことはでき
ない。

本発明は、伝搬遅延時間測定装置の相関出力が最大と
なるのが、測定対象波ののPN信号とPN信号発生器16から
のPN信号との符号位相が一致したときであり、このとき
の相関出力が移相器12に入力される信号の強度に比例し
ていることに着目したものであり、伝搬遅延時間測定装
置における測定対象波の入力レベルを正確に求めること
ができるようにしたレベル較正方法を提供することを目
的としている。

＜課題を解決するための手段＞ 前記課題を解決するために、本発明の伝搬遅延時間測
定装置のレベル較正方法は、 所定符号列の擬似雑音信号で拡散変調された測定対象
波を受信し、前記擬似雑音信号に対して符号位相が変化
する同一符号列の擬似雑音信号で拡散変調された相関用
信号によって前記測定対象波を相関検波することにより
伝搬遅延時間の測定を行う伝搬遅延時間測定装置におい
て、測定対象波の入力レベルを求めることができるよう
にするためのレベル較正方法であって、 前記相関用信号を変調している擬似雑音信号と符号位
相が一致する擬似雑音信号で変調され且つ前記相関用信
号に対して所定周波数差を有する既知レベルの較正用信
号を前記伝搬遅延時間測定装置に入力する段階と、 前記較正用信号のレベルを可変して該各レベル毎の相
関検波出力またはその合成出力を検出する段階と、 前記較正用信号の各レベルと、該各レベル毎に検出さ
れた相関検波出力またはその合成出力とから、伝搬遅延
時間測定装置の入力レベルに対する相関検波出力または
相関検波出力の合成出力を関係づける較正データを求め
る段階とを備え、 測定対象波を受信した伝搬遅延時間測定装置によって
検出される相関検波出力またはその合成出力の最大値に
対し前記較正データを参照することによって、前記測定
対象波の入力レベルを求めることができるようにしてい
る。

＜作用＞ このように、相関用信号を変調している擬似雑音信号
と符号位相が一致する擬似雑音信号で変調され且つ相関
用信号に対して所定周波数差を有する既知レベルの較正
用信号を伝搬遅延時間測定装置に入力することによっ
て、伝搬遅延時間測定装置の相関検波出力が前記所定周
波数差に等しい周波数で一定振幅となる状態にしている
ので、その較正用信号のレベル毎の相関検波出力または
合成出力から安定に且つ高精度な較正データを求めるこ
とができ、この較正データを参照することにより、測定
対象波の入力レベルを正確に求めることができる。

＜本発明の実施例＞ 以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説明する。

第１図は、送信機20と伝搬遅延時間測定装置（以下、
測定装置と略す）30とを減衰器50を介して接続し、相関
出力をオシロスコープ40で観測できるようにしたレベル
較正のための接続を示すブロック図である。

第１図において、送信機20は、周波数f1のクロック信
号に同期したPN信号をPN信号発生器21から変調器22に出
力させて周波数f2（倒えば140MHz）の搬送信号をPN信号
で拡散変調（以下、PN変調と記す）し、このPN変調信号
を周波数変換器23において周波数f3の局発信号で例えば
GHz帯に周波数変換するように構成されている。

なお、クロック信号、搬送信号および局発信号は、ル
ビジュウム発振器を基準信号源として用いたPLL方式の
信号発生器24から出力されており、各信号の周波数は高
精度の遅延時間測定に必要な精度を有している。

送信器20からの電波を受信して相関検波する測定装置
30は、周波数変換器31において周波数f3の局発信号で入
力信号を中間周波信号（倒えば140MHz帯）に周波数変換
し、この中間周波信号を移相器32によって互いに位相が
90度異なる２信号Ｉ、Ｑに分け、それぞれ第１、第２の
相関検波器33、34で相関検波するように構成されてい
る。

なお、この測定装置30の局発信号、後述する搬送信号
およびクロック信号は、送信機20と同様にルビジュウム
発振器を基準信号源とする信号発生器35から出力されて
いる。

第１、第２の相関検波器33、34には、分配器36から出
力される搬送信号を変調器37、38でPN変調した信号が入
力されており、このPN変調された信号と信号Ｉ、Ｑとの
相関検波出力ｉ、ｑが第１、第２の相関検波器33、34か
ら演算器39に入力され、相関検波出力ｉ、ｑを演算によ
って合成した合成出力ｅがオシロスコープ40に表示され
る。

なお、演算器39は、 ｅ＝（i²＋q²）^1/2 の演算によって相関検波出力ｉ、ｑを合成する。ここ
で、一般にｉ＝Acosθ、ｑ＝Bsin（θ＋φ）で表され、
最適な場合Ａ≒Ｂ、φ≒０である。

分配器36に入力される搬送信号は、信号発生器35から
の周波数f2の搬送信号と水晶発振回路41から出力される
周波数f2′の搬送信号とをスイッチ42によって切換えら
れるように構成されている。

なお、この水晶発振回路41はレベル較正時に用いる相
関用信号の搬送信号を発生するためのものであって、そ
の搬送信号の周波数f2′の精度は通常10^-6程度である。
この発振周波数f2′は、ルビジュウム発振器を基準信号
源とする周波数f2（精度は10^-11）に対して例えば数10H
zから数100Hz程度の偏差を有している。

また、変調器37、38に入力されるPN信号は、信号発生
器35から出力される周波数f1−Δｆのクロック信号に同
期してPN信号発生器43から出力されるPN信号と、送信機
20から入力されるPN信号とをスイッチ44によって切り換
えられるように構成されている。これは、レベル較正時
にPN信号を送信機20から受けることにより速く確実に相
関をとるためであって、内部のPN信号発生器43からのPN
信号を用いることも可能である。

この実施例ではこのように構成された測定装置30のレ
ベル較正を送信機20の出力を用いて行うために、送信機
20出力を減衰器50とスイッチ51とを介して測定装置30に
接続し、減衰器50からの信号を較正用信号として測定装
置30側と電力計52側のいずれかにスイッチ51で切り換え
入力できるようにするとともに、送信機20のPN信号発生
器21からのPN信号をスイッチ44の外部入力側に接続し、
演算器39の出力をオシロスコープ40で測定できるように
する。

電力計52は測定装置30のレベル較正をする場合に減衰
器50から出力される較正用信号のレベルを正しく知るた
めのものである。

測定装置30のレベル較正は、スイッチ42を水晶発振回
路41側、スイッチ44を外部入力側（送信機20のPN信号発
生器21側）、スイッチ51を測定装置30側に切り換えて行
う。

このとき、送信機20側と測定装置30側のPN信号は完全
に符号同期した状態であるが、搬送信号の周波数に差が
あり、僅かに離調した状態であるため、第１、第２の相
関検波器33、34からの相関出力は、第２の（ａ）、
（ｂ）に示すように、90度位相差をもつ周波数f2−f2′
の２信号が一定振幅で出力される。

なお、周波数f2−f2′は、前記したように数10Hzから
数100Hz程度であり、第１、第２の相関検波器33、34の
積分帯域を損失なく通過する。

演算器39は、この２つの信号を上記したように自乗平
均し、第２図の（ｃ）のように電圧一定の直流信号を出
力する。

この出力をオシロスコープ40で測定した後、スイッチ
51を電力計52側に切り換えて、入力信号の絶対レベルを
測定する。

そして減衰器50の減衰量即ち、測定装置30に対する較
正用信号の入力レベルを変えながら前記同様の測定を行
うことにより、第３図に示すように入力レベル対相関出
力の関係を表す較正データが得られる。

なお、入力レベルの対する第１、第２の相関検波器3
3、34の相関検波出力を単独に較正する場合には、各相
関検波出力をオシロスコープ40に接続して測定すればよ
い。また、上記説明におけるオシロスコープ40は、いわ
ばレベルのピーク値を測定するのに用いられており、ピ
ークレベルを測定できるものであれば他の測定器でもよ
い。

このように較正用信号の入力レベル対相関出力の関係
を示す較正データを得た後に、実際に伝搬遅延時間の測
定を行う場合には、送信機20の出力および測定装置30の
入力にアンテナを接続して、測定したい伝搬経路の両端
にそれぞれ送信機20と測定装置30とを設置し、測定装置
30のスイッチ42を信号発生器35側、スイッチ44をPN信号
発生器43側に切り換えて同調状態で伝搬遅延時間等の測
定を行う。

この際、オシロスコープ40に表れる相関出力波形の高
さ（最大値）を測定し、この測定値に対する較正データ
から、測定対象波である直接波や反射波の入力レベルを
正確に知ることができる。

＜本発明の他の実施例＞ なお、前記実施例では、測定装置30内に水晶発振回路
41を設けて、レベル較正時にこの水晶発振回路41の出力
をスイッチ44で切り換えて、相関用の信号を発生してい
たが、これは、本発明を限定するものではなく、例えば
送信機20内にこの発振回路41をレベル較正用の発振器と
して測定装置30と別個に用意して、測定装置30あるいは
送信機20側の搬送信号をこの発振器の出力信号に切り換
えるようにしてもよい。

また、送信機20の信号発生器24あるいは測定装置30の
信号発生器35から、周波数f2に対して僅かに差のある周
波数f2′の信号を較正用または相関用の搬送信号として
出力できるように構成しておけば、前記実施例で用いた
水晶発振回路41を省略することができる。

また、前記実施例では、送信機20側でPN変調信号をGH
z帯に周波数変換した信号を測定装置30側で逆の周波数
変換を行って移相器32に入力するようにしていたが、こ
れは本発明を限定するものではなく、第６図に示したよ
うに、PN変調波を直接送受信するシステムにも本発明を
全く同様に適用できる。

また、前記実施例では、周波数f2′の搬送信号をPN変
調して得た相関用信号で直接相関検波していたが、例え
ば、第４図に示すように、移相器32からの信号Ｉ、Ｑを
それぞれ相関乗算器60、70で周波数f4の中間周波信号に
変換して、帯域通過フィルタ61、71からの信号のレベル
をそれぞれ対数圧縮器62、72で対数圧縮してから、ミキ
サ63、73およびLPF（低域通過フィルタ）64、74からな
る検波回路65、75において周波数f4の信号で検波する測
定装置の場合には、周波数f2′±f4の搬送信号を送信機
側のPN信号で拡散変調して相関乗算器60、70に入力する
ことによって、前記同様のレベル較正が行える。

また、前記実施例では、伝搬遅延時間の測定の際に測
定対象波の発生源として用いられる送信機が較正用信号
源を兼ねていたが、第５図に示すように、較正用信号源
53を前述の測定装置30と一体化したレベル較正機能付き
の伝搬遅延時間測定装置60としてもよい。

この場合、較正用信号源53は、送信機20が有していた
信号発生器24の代わりに、信号発生器35から各信号を受
けるようにすればよい。この中でPN信号発生器21もPN信
号発生器43で兼ねることも可能であり、その場合にはス
イッチ44をPN信号発生器21の前に設けて、PN信号発生器
21に入力されるクロックをレベル較正時には周波数f1、
伝搬遅延時間測定時には周波数f1−Δｆに切り換えられ
るようにすればよい。

また、較正用信号源53として送信機および測定装置に
対して独立したものを用いてもよい。

＜本発明の効果＞ 以上説明したように、本発明の伝搬遅延時間測定装置
のレベル較正方法は、伝搬遅延時間測定装置の相関用信
号を変調している擬似雑音信号と符号位相が一致する擬
似雑音信号で変調され且つ相関用信号に対して所定周波
数を有する既知レベルの較正用信号を伝搬遅延時間測定
装置に入力することによって、伝搬遅延時間測定装置の
相関検波出力が前記所定周波数差に等しい周波数で一定
振幅となる状態にして、その較正用信号のレベル毎の相
関検波出力または合成出力を求めて、入力レベルに対す
る相関検波出力または相関検波出力の合成出力を関係づ
ける較正データを求めるようにしているので、安定に且
つ高精度の較正データを求めることができ、この較正デ
ータを参照することにより、測定対象波の入力レベルを
正確に求めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のレベル較正のための接続を
示すブロック図、第２図はレベル較正時の相関出力を示
す信号図、第３図はレベル較正によって得られた較正デ
ータの一例を示す図である。 第４図および第５図は本発明の他の実施例を説明するた
めのブロック図である。 第６図は、伝搬遅延時間測定装置と送信機の基本構成を
示すブロック図、第７図は、第６図の構成の測定動作を
示す出力波形図である。 20……送信機、30……伝搬遅延時間測定装置、33……第
１の相関検波器、34……第２の相関検波器、35……信号
発生器、39……演算器、41……水晶発振回路、42、43…
…スイッチ、50……減衰器、51……スイッチ、52……電
力計。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小園 茂 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 田中 哲 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 実開 昭63−200781（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定符号列の擬似雑音信号で拡散変調され
   た測定対象波を受信し、前記擬似雑音信号に対して符号
   位相が変化する同一符号列の擬似雑音信号で拡散変調さ
   れた相関用信号によって前記測定対象波を相関検波する
   ことにより伝搬遅延時間の測定を行う伝搬遅延時間測定
   装置において、測定対象波の入力レベルを求めることが
   できるようにするためのレベル較正方法であって、 前記相関用信号を変調している擬似雑音信号と符号位相
   が一致する擬似雑音信号で変調され且つ前記相関用信号
   に対して所定周波数差を有する既知レベルの較正用信号
   を前記伝搬遅延時間測定装置に入力する段階と、 前記較正用信号のレベルを可変して該各レベル毎の相関
   検波出力またはその合成出力を検出する段階と、 前記較正用信号の各レベルと、該各レベル毎に検出され
   た相関検波出力またはその合成出力とから、伝搬遅延時
   間測定装置の入力レベルに対する相関検波出力または相
   関検波出力の合成出力を関係づける較正データを求める
   段階とを備え、 測定対象波を受信した伝搬遅延時間測定装置によって検
   出される相関検波出力またはその合成出力の最大値に対
   し前記較正データを参照することによって、前記測定対
   象波の入力レベルを求めることができるようにした伝搬
   遅延時間測定装置のレベル較正方法。