(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの入力信号を入力し、２つの入力信号の位相を比較する第１の位相比較器と、
上記２つの入力信号を入力し、第１の位相比較器とは異なる位相比較特性で２つの入力信号の位相を比較する第２の位相比較器と、
上記第１の位相比較器の出力信号と上記第２の位相比較器の出力信号とを入力し、所定の第１電圧を持つ信号と上記第１の位相比較器の出力信号とを切り換えていずれか一方の信号を第１の制御信号として出力する第１のスイッチと、電圧が０ボルトである信号と上記第２の位相比較器の出力信号とを切り換えていずれか一方の信号を第２の制御信号として出力する第２のスイッチと、上記第１の位相比較器の出力信号の電圧と所定の第２電圧とを比較し、上記第１の位相比較器の出力信号の電圧が所定の第２電圧より大きい電圧である場合、所定の第１電圧を持つ信号を第１の制御信号として出力する第１のスイッチに対する切り換え制御と、電圧が０ボルトである信号を第２の制御信号として出力する第２のスイッチに対する切り換え制御とを行い、上記第１の位相比較器の出力信号の電圧が所定の第２電圧以下の電圧である場合、上記第１の位相比較器の出力信号を第１の制御信号として出力する第１のスイッチに対する切り換え制御と、上記第２の位相比較器の出力信号を第２の制御信号として出力する第２のスイッチに対する切り換え制御とを行う電圧コンバータとを有し、第１と第２の制御信号を出力する位相制御器と
上記２つの入力信号のうちの一方の入力信号を入力し、入力した信号の振幅を制御する２つの乗算器を有し、上記位相制御器が出力した第１と第２の制御信号を、上記２つの乗算器に各々加えて、入力した信号の位相を移相し２つの入力信号の位相差を制御する移相器と
を備えることを特徴とする位相調整装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば、スペースダイバーシティ受信装置に係わり、特に空間的に離間した２つのアンテナで信号を受信し一方のアンテナで受信した信号の位相を制御し、該位相制御された信号と他方のアンテナで受信した信号を合成することにより無線通信回路で発生するフェージングの影響を軽減するスペースダイバーシティ受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線通信回路で発生するフェージングの頻度、深さ、発生時間などは受信アンテナの設置場所によって異なる。スペースダイバーシティ受信方式は、かかる性質を利用して２つのアンテナをフェージング相関性の少ない位置に設置し、各アンテナで受信した信号を合成あるいは切り替えることによりフェージングを軽減するものである。
【０００３】
図５に特開平２−２３７３２５号公報に示された同相合成方式の従来のスペースダイバーシティ受信装置の構成図を示す。同図において、入力信号Ｓ２はベクトル合成形無限移相器（ＥＰＳ）１によって位相が制御され、移相された信号Ｓ２ａが出力される。信号Ｓ２ａは、電力合成器７に入力され、電力合成器７において入力信号Ｓ１と常に同相で合成が行われる。この合成信号Ｓ３は図外の復調器（ＤＥＭ）へ送られてベースバンド信号に復調される。ベクトル合成形無限移相器１は、電力分配器２、電力合成器３、９０°移相器４、乗算器５、６で構成される。
【０００４】
一方、前記電力合成器７への２つの入力信号はともに分岐されて各々バンドパスフィルタ８、９及び自動利得制御（ＡＧＣ）増幅器１０、１１を通った後さらに各々分岐されて第１の位相比較器１２とこの位相比較器とはその入力の位相差に対する位相比較特性が９０°異なる第２の位相比較器に入力される。前記バンドパスフィルタ８、９は変調波の中心周波数付近の成分のみを取り出すための狭帯域バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）であり、自動利得制御増幅器１０、１１は信号レベルを常に一定に保つように機能する。
【０００５】
また、これら２つの位相比較器１２、１４の出力を平滑化し入力位相の急峻な変化に追従することを防ぐため、及び、位相比較器から出力される搬送波の２倍高調波成分を除去するために、低域フィルタ１５、１６を設けている。また、ベクトル合成形無限移相器１の乗算器５、６の制御電圧に対する振幅変化量を線形にするためのリニアライザ１７、１８を設けている。
【０００６】
このように構成することにより、位相比較器１２、１４の出力は、各々ベクトル合成形無限移相器１を構成している位相平面上で直交する信号の振幅を制御する２つの乗算器５、６の制御電圧として加えられ、直交検波器の出力を直交変調器の制御入力とする形で位相変調をかけてベクトル合成形無限移相器１の位相量を制御している。
【０００７】
即ち、図６のように第１の位相比較器１２の位相比較特性に対して第２の位相比較器１４の位相比較特性は９０°異なっている。またベクトル合成形無限移相器１は、直交する２つのベクトルＡｃｏｓΔφおよびＡｓｉｎΔφを制御電圧ととしてベクトル合成形無限移相器１の２つの乗算器５、６に入力することで、入力信号の位相をΔφだけシフトすることができる。
【０００８】
そこで、受信入力位相差Δθに対してベクトル合成形無限移相器１の移相量Δφを同じにし、かつ受信入力間の位相差を０とするような移相方向を選んでやれば、ベクトル合成形無限移相器１は常に同相合成を行うように制御されることとなる。
つまり、位相差Δθに対してＶｍｃｏｓΔθなる電圧を生じる第１の位相比較器１２の出力をリニアライザ１８を経て移相量Δφに対してＶａｃｏｓΔφなる制御電圧が必要な乗算器６に加え、位相差Δθに対してＶｍｓｉｎΔθなる電圧を生じる第２の位相比較器１４の出力をリニアライザ１７を経て移相量Δφに対してＶａｓｉｎΔφなる制御電圧が必要な乗算器５に加えることにより、移相量Δφ＝Δθとなるようにベクトル合成形無限移相器１が制御され同相合成を行っている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述した同相合成スペースダイバーシティ受信装置では、ベクトル合成形無限移相器１は位相比較器１２、１４、バンドパスフィルタ８、９、自動利得制御増幅器１０、１１、リニアライザ１７、１８とでループを構成しており、ベクトル合成形ベクトル合成形無限移相器１で移相された信号２Ｓａを基に位相差検出を行っているため、このベクトル合成形無限移相器１において２つの入力信号の位相差Δθに対して移相量Δφ＝Δθなる制御を行っても入力信号位相差Δθの半分しか移相できないという問題点がある。また、そのため２つの入力信号が逆相状態にあるときには、入力信号Ｓ２を移相した後の信号Ｓ２ａの位相は入力信号Ｓ１に対して＋９０°付近または−９０°付近の状態を往復するなど不安定になり、同相で合成されないばかりか、２つの信号の合成波Ｓ３に位相の揺らぎを生じ受信装置全体の誤り率特性を劣化させる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る位相調整装置は、２つの入力信号を入力し、２つの入力信号の位相を比較する第１の位相比較器と、上記２つの入力信号を入力し、第１の位相比較器とは異なる位相比較特性で２つの入力信号の位相を比較する第２の位相比較器と、上記２つの入力信号のうちの一方の入力信号を入力し、入力した信号の振幅を制御する２つの乗算器を有し、上記第１と第２の位相比較器の出力を、上記２つの乗算器に各々加えて、入力した信号の位相を移相し２つの入力信号の位相差を制御する移相器とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
上記位相調整装置は、さらに、２つの入力信号の位相差が所定の範囲内にあるときには上記移相器による前記位相差の制御を停止する位相制御器を備えることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本発明の第１の実施の形態を示すブロック図である。図５に示した従来装置と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略している。
この装置では入力信号Ｓ２側の位相比較入力をベクトル合成形無限移相器１の入力側から取っている。
【００１３】
入力信号Ｓ１と位相比較する入力信号Ｓ２をベクトル合成形無限移相器１の入力側からとることで、位相比較器１２と位相比較器１４の出力信号は、ベクトル合成形無限移相器１の位相制御結果に左右されることなく常に２つの入力信号の位相差に応じた信号とすることができる。
このように構成することにより位相比較器１２、１４の出力は、各々ベクトル合成形無限移相器１を構成している位相平面上で直交する信号の振幅を制御する２つの乗算器５、６の制御電圧として加えられ、直交変調器の制御入力に位相比較器の出力で位相変調をかける形でベクトル合成形無限移相器の移相量を制御している。
【００１４】
入力信号Ｓ１をＡｃｏｓωｔ、入力信号Ｓ２をＢｃｏｓ（ωｔ＋φ）とすると第１の位相比較器１２の出力は（ＡＢ／２）［ｓｉｎ（２ωｔ＋φ）＋ｓｉｎφ］となり、
第２の位相比較器１４の出力は（ＡＢ／２）［ｃｏｓ（２ωｔ＋φ）＋ｃｏｓφ］となる。
各々の出力を低域フィルタ１５、１６で平滑してそれぞれ
Ｋｓｉｎφ、Ｋｃｏｓφを得る。ただし、Ｋ＝ＡＢ／２である。
図２に示すように第１の位相比較器１２の位相比較特性に対して第２の位相比較器１４の位相比較特性は９０°異なっている。第１の位相比較器１２の出力は２つの入力信号の位相差の方向を示しており、一方第２の位相比較器１４の出力は２つの入力信号の位相差の量を示している。
【００１５】
また、ベクトル合成形無限移相器１の乗算器５、６の制御入力に上記２信号（Ｋｓｉｎφ、Ｋｃｏｓφ）を入力する出力信号Ｓ２ａは、
Ｋｃｏｓφ・Ｂｃｏｓ（ωｔ＋φ）＋Ｋｓｉｎφ・Ｂｃｏｓ（ωｔ＋φ＋π／２）＝ＫＢｃｏｓωｔ
となり、入力信号Ｓ１と同相にすることができる。
すなわち、ベクトル合成形無限移相器１の入力側で２つの入力信号の位相差を検出し、その検出信号をベクトル合成形無限移相器１の制御入力に加えることによって簡単な制御回路で、位相制御の追従速度が入力位相差に無関係に高速で、どのような入力の位相関係であっても安定して同相になるような制御を行うことができる。
【００１６】
実施の形態２．
図３は、本発明の第２の実施の形態を示すブロック図であり、図１の第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付している。第２の実施の形態において、第１の実施の形態と異なる点は、２つの入力信号Ｓ１とＳ２の位相差が位相差０゜の近傍において位相制御を停止することで、微小な位相制御によって合成信号Ｓ３に位相の揺らぎが生じるのを防止する位相制御器２９を有することである。他は第１の実施の形態と同一構成を有している。位相制御器２９の構成を図４に示す。位相制御器２９は第１の実施の形態と同様のローパスフィルタ１５、１６、リニアライザ１７、１８と電圧コンパレータ３０とスイッチ３１、３２から構成されている。
【００１７】
２つの入力信号Ｓ１とＳ２の位相差が０°に近づいてくると第１の位相比較器１２の出力信号ａの電圧Ｖａは０に近くなる。また、第２の位相比較器１４の出力信号ｂの電圧Ｖｂは一定値Ｖ２に近づいてくる。ここで図４に示す様に、電圧コンパレータ３０は出力信号ｂの電圧Ｖｂとあらかじめ設定されている基準レベルＶｒ（Ｖｒ＜Ｖ２）を比較し、Ｖｒ＜Ｖｂのときにスイッチ３１、３２をトグル動作させる。するとベクトル合成形無限移相器１の制御入力はあらかじめ設定されているレベルＶ２と０Ｖに固定されるため、位相制御が停止する。Ｖｒ≧Ｖｂになったときは、スイッチ３１、３２を図４に示す状態に戻し、位相制御を再開する。
これにより、２つの入力信号の位相差が所定の範囲内にないときは、位相制御の追従速度が入力位相差に無関係に高速な同相合成制御を行い、位相差０°の近傍においては不要な位相制御を停止し、安定した合成出力を得ることができる。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、移相器の入力側で常に２つの入力信号の位相差を検出し、その検出信号を移相器の制御入力に加えるという簡単な制御回路によって、位相制御の追従速度が入力位相差に無関係で高速で、どのような入力の位相関係であっても安定して同相になるような制御を行うことができる。
【００１９】
また、本発明は、位相制御器を備えたので、位相差０°の近傍においては不要な位相制御を停止し、安定した合成出力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る位相調整装置を適用して構成されたスペースダイバーシティ装置の要部構成を示すブロック図。
【図２】第１の位相比較器と第２の位相比較器の位相比較特性図。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る位相調整装置を適用して構成されたスペースダイバーシティ装置の要部構成を示すブロック図。
【図４】図２中の位相制御器の構成を示すブロック図。
【図５】従来技術を説明する図。
【図６】第１の位相比較器と第２の位相比較器の位相比較特性図。
【符号の説明】
１  ベクトル合成無限移相器、２  電力分配器、３  電力合成器、４  ９０°移相器、５、６  乗算器、７  電力合成器、８、９  バンドパスフィルタ、１０、１１  自動利得制御増幅器、１２  位相比較器、１３  移相器、１４  位相比較器、１５、１６  ローパスフィルタ、１７、１８  リニアライザ、２９  位相制御器、３０  電圧コンパレータ、３１、３２  スイッチ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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