JP6933604B2 - 位相特性校正装置及び位相特性校正方法 - Google Patents
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Description
図12は、図11の位相特性校正システム200の動作をスペクトルにより示す説明図である。図12(a)は、2トーン光源211から出力される出力光(2トーン光P20)の周波数成分を示し、図12(b)は、校正信号生成部220から出力される校正信号Erの周波数成分を示し、図12(c)は、光サーキュレータ232から光バンドパスフィルタ233に入力される光信号P21の周波数成分を示し、図12(d)は、受光器234から出力される電気信号E20の周波数成分を示している。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る位相特性校正装置1の構成図である。
位相特性校正装置1は、校正対象の測定回路であるミリ波帯信号測定部50の所定の周波数帯域における位相特性を校正するものである。位相特性校正装置1は、局発光発生部10と、校正信号生成部20と、電気光学周波数変換部30と、校正処理部40と、周波数変更部70とを備えている。
まず、局発光発生部10について説明する。
局発光発生部10は、第1のCW信号発生器11と、光コム発生器12と、光分岐器13と、第1光バンドパスフィルタ(BPF)14と、第2光バンドパスフィルタ(BPF)15と、第2のCW信号発生器16と、光位相変調器17と、光合波器18とを備えている。局発光発生部10は、互いに異なる周波数の3波以上の連続光が合成された第1の光P4と、第1の光の3波以上の連続光のいずれの周波数よりも小さいか又は大きい周波数の連続光である第2の光P2とが合成された局発光PLを発生するようになっている。なお、局発光発生部10は、本発明の発生部に対応する。
次に、校正信号生成部20について説明する。
図1に示すように、校正信号生成部20は、中間周波信号発生器21と、局発信号発生器22と、周波数変換器23とを備えている。校正信号生成部20は、所定の周波数帯域内で互いに異なる周波数の3波以上の連続波が合成された校正信号Erを生成するようになっている。具体的には、校正信号生成部20は、図2(e)に示すように、周波数fc−fm,fc,fc+fmの少なくとも3つのスペクトル成分を含むミリ波帯の電気信号(校正信号Er)を出力する。なお、校正信号生成部20は本発明の生成部に対応する。
次に、電気光学周波数変換部30について説明する。
図1に示すように、電気光学周波数変換部30は、電気光学結晶31と、光分岐部32と、受光器33とを備えている。この電気光学周波数変換部30は、局発光発生部10からの局発光PLのビートをローカル信号として、校正信号生成部20からの校正信号Erを電気光学効果により周波数変換(ダウンコンバート)して中間周波数帯の3波以上の連続波が合成された中間周波信号EIFを出力するようになっている。なお、電気光学周波数変換部30は、本発明の周波数変換部に対応する。
図3(a)は、光合波器18から出力された局発光PLの光スペクトルであり、図2(d)の横軸を拡大したものである。図3(b)は、校正信号生成部20から出力された校正信号Erのスペクトルであり、図2(e)の横軸を拡大したものである。f2−f1とfcは異なる周波数に設定されており、ここではfc>f2−f1の例を示すが、大小関係を逆にしてもよい。通常はf2−f1をfcに近い値に設定することが望ましく、次式(4)が成り立つようにする。
周波数変更部70は、校正処理部40から指示信号を受け、校正信号Erの3波以上の連続波の周波数を所定の周波数帯域内で変更するようになっている。また、周波数変更部70は、変更する校正信号Erの3波以上の連続波の周波数の値に応じて、第1の光(3波以上の連続光)と第2の光との周波数間隔を変更するようになっている。
次に、校正処理部40について説明する。
図1に示すように、校正処理部40は、第1位相差算出器41と、第2位相差算出器43と、加算器42と、位相補正値算出器44とを備えている。校正処理部40は、電気光学周波数変換部30を用いて取得した校正信号Erの位相差特性と、校正信号Erをミリ波帯信号測定部50に入力した時に該ミリ波帯信号測定部50から出力される信号E8の位相差特性とに基づいて、ミリ波帯信号測定部50の位相特性を校正するための位相補正値を算出し、位相補正器55が保持している位相補正値のデータを更新するようになっている。なお、校正処理部40は、本発明の校正部に対応する。
次に、校正対象であるミリ波帯信号測定部50について説明する。
次に、ミリ波帯信号測定部50の周波数特性を校正する方法を説明する。
以下では、位相特性を校正する方法を詳細に説明する。
次に、本発明の第2の実施形態に係る位相特性校正装置1Aを説明する。
次に、本発明の第3の実施形態に係る位相特性校正装置1Bを説明する。
10 局発光発生部(発生部)
11 第1のCW信号発生器
12 光コム発生器
13 光分岐器
14 第1光バンドパスフィルタ
15 第2光バンドパスフィルタ
16 第2のCW信号発生器
17 光位相変調器
18 光合波器
20 校正信号生成部(生成部)
21 中間周波信号発生器
22 局発信号発生器
23、51 周波数変換器
30、30A 電気光学周波数変換部(周波数変換部)
31 電気光学結晶
32 光分岐部
32'、32a、32b 偏光ビームスプリッタ(PBS)
33、33a、33b 受光器
34 誘電体反射膜
35、35a、35b 1/2波長板(HWP)
36 1/4波長板(QWP)
37 ファラデーローテータ(FR)
38 差動増幅器
40 校正処理部(校正部)
41 第1位相差算出器
42 加算器
43 第2位相差算出器
44 位相補正値算出器
50 ミリ波帯信号測定部(測定回路)
52 局発信号発生器
53 中間周波信号測定器
54 切替スイッチ
55 位相補正器
60、60A 第2周波数変換部
61 増幅器
62、62a CW信号発生器
63、63a、63b ミキサ
64、64a、64b 低域通過フィルタ(LPF)
65 90度移相器
REF 基準信号
Claims (9)
- 測定回路(50)の位相特性を校正する位相特性校正装置(1)であって、
互いに異なる周波数の3波以上の連続波が合成された校正信号(Er)を生成する生成部(20)と、
互いに異なる周波数の3波以上の連続光が合成された第1の光と、前記第1の光の3波以上の連続光のいずれの周波数よりも小さいか又は大きい周波数の連続光である第2の光とが合成された局発光(PL)を発生する発生部(10)と、
前記局発光を用いて電気光学効果により前記校正信号を周波数変換して中間周波数帯の3波以上の連続波が合成された中間周波信号(EIF)を出力する周波数変換部(30)と、
前記校正信号の3波以上の連続波の周波数を所定の周波数帯域内で変更する周波数変更部(70)と、
前記周波数変更部による周波数変更毎に、変更される周波数の値に応じて前記第1の光と前記第2の光との周波数間隔を変更させ、前記中間周波信号の3波以上の連続波の間の位相差を算出していき、前記所定の周波数帯域全体に渡る第1の位相差特性を取得すると共に、前記周波数変更部による周波数変更毎に、前記測定回路を用いて前記校正信号を測定して前記測定回路から出力される3波以上の連続波の間の位相差を算出していき、前記所定の周波数帯域全体に渡る第2の位相差特性を取得し、取得した前記第1及び第2の位相差特性に基づいて、前記測定回路の位相特性を校正する校正部(40)と、
を備え、前記中間周波信号の3波以上の連続波のいずれの周波数も、前記校正信号の3波以上の連続波のいずれの周波数よりも低く、かつ、前記校正信号の3波以上の連続波の周波数間隔と、前記第1の光の3波以上の連続光の周波数間隔とが異なり、かつ、前記中間周波信号の3波以上の連続波の周波数間隔が、前記校正信号の3波以上の連続波の周波数間隔よりも狭くなるように、前記校正信号及び前記局発光の前記各周波数が設定されることを特徴とする位相特性校正装置。 - 前記発生部(10)は、第1の連続波信号を発生する第1のCW信号発生器(11)と、前記第1の連続波信号の周波数の間隔で複数の光スペクトル成分を有する光コムを発生する光コム発生器(12)と、前記光コム発生器からの出力光を2つに分岐する光分岐器(13)と、前記光分岐器の一方及び他方の出力光から互いに異なる光スペクトル成分をそれぞれ抽出する第1の光バンドパスフィルタ(14)及び第2の光バンドパスフィルタ(15)と、第2の連続波信号を発生する第2のCW信号発生器(16)と、前記第2の光バンドパスフィルタの出力光に対して前記第2の連続波信号で振幅変調又は位相変調をかけて前記第2の連続波信号の周波数の間隔で複数の側帯波を発生させる光変調器(17)と、前記第1の光バンドパスフィルタの出力光と前記光変調器の出力光とを合波する光合波器(18)と、を有することを特徴とする請求項1に記載の位相特性校正装置。
- 前記第1のCW信号発生器、前記第2のCW信号発生器、及び前記生成部は、共通の基準周波数に同期した周波数の前記第1の連続波信号、前記第2の連続波信号、及び前記校正信号をそれぞれ生成し、前記中間周波信号の3波以上の連続波の周波数は、それぞれ前記基準周波数に同期していることを特徴とする請求項2に記載の位相特性校正装置。
- 前記周波数変換部と前記校正部との間に、前記中間周波信号の3波以上の連続波を増幅して周波数変換を行ない第2中間周波数帯の3波以上の連続波が合成された第2中間周波信号(EIF2)を出力する第2周波数変換部(60)を更に有し、前記校正部は、前記中間周波信号の代わりに、前記第2周波数変換部から出力される前記第2中間周波信号の3波以上の連続波の間の位相差を算出し、前記第2中間周波信号の3波以上の連続波のいずれの周波数も、前記中間周波信号の3波以上の連続波のいずれの周波数よりも低くなるように設定されていることを特徴とする請求項1に記載の位相特性校正装置。
- 前記第2周波数変換部は、前記第2中間周波信号の同相成分と直交成分とを出力する直交周波数変換器(60A)であることを特徴とする請求項4に記載の位相特性校正装置。
- 前記周波数変換部と前記校正部との間に、前記中間周波信号の3波以上の連続波を増幅して周波数変換を行ない第2中間周波数帯の3波以上の連続波が合成された第2中間周波信号(EIF2)を出力する第2周波数変換部(60)を更に有し、前記校正部は、前記中間周波信号の代わりに、前記第2周波数変換部から出力される前記第2中間周波信号の3波以上の連続波の間の位相差を算出し、前記第2中間周波信号の3波以上の連続波のいずれの周波数も、前記中間周波信号の3波以上の連続波のいずれの周波数よりも低くなるように設定されていることを特徴とする請求項2又は請求項3のいずれか1項に記載の位相特性校正装置。
- 前記第2周波数変換部は、前記第2中間周波信号の同相成分と直交成分とを出力する直交周波数変換器(60A)であることを特徴とする請求項6に記載の位相特性校正装置。
- 前記第1のCW信号発生器、前記第2のCW信号発生器、及び前記生成部は、共通の基準周波数に同期した周波数の前記第1の連続波信号、前記第2の連続波信号、及び前記校正信号をそれぞれ生成し、前記第2周波数変換部は、前記基準周波数に同期した局発信号に基づいて周波数変換を行ない、前記第2中間周波信号の3波以上の連続波の周波数は、それぞれ前記基準周波数に同期していることを特徴とする請求項6又は請求項7のいずれか1項に記載の位相特性校正装置。
- 測定回路(50)の位相特性を校正する位相特性校正方法であって、
互いに異なる周波数の3波以上の連続波が合成された校正信号(Er)を生成する生成ステップと、
互いに異なる周波数の3波以上の連続光が合成された第1の光と、前記第1の光の3波以上の連続光のいずれの周波数よりも小さいか又は大きい周波数の連続光である第2の光とが合成された局発光(PL)を発生する発生ステップと、
前記局発光を用いて電気光学効果により前記校正信号を周波数変換して中間周波数帯の3波以上の連続波が合成された中間周波信号(EIF)を出力する周波数変換ステップと、
前記校正信号の3波以上の連続波の周波数を所定の周波数帯域内で変更する周波数変更ステップと、
前記周波数変更ステップによる周波数変更毎に、変更される周波数の値に応じて前記第1の光と前記第2の光との周波数間隔を変更させ、前記中間周波信号の3波以上の連続波の間の位相差を算出していき、前記所定の周波数帯域全体に渡る第1の位相差特性を取得すると共に、前記周波数変更ステップによる周波数変更毎に、前記測定回路を用いて前記校正信号を測定して前記測定回路から出力される3波以上の連続波の間の位相差を算出していき、前記所定の周波数帯域全体に渡る第2の位相差特性を取得し、取得した前記第1及び第2の位相差特性に基づいて、前記測定回路の位相特性を校正する校正ステップと、
を備え、前記中間周波信号の3波以上の連続波のいずれの周波数も、前記校正信号の3波以上の連続波のいずれの周波数よりも低く、かつ、前記校正信号の3波以上の連続波の周波数間隔と、前記第1の光の3波以上の連続光の周波数間隔とが異なり、かつ、前記中間周波信号の3波以上の連続波の周波数間隔が、前記校正信号の3波以上の連続波の周波数間隔よりも狭くなるように、前記校正信号及び前記局発光の前記各周波数が設定されることを特徴とする位相特性校正方法。
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