(57)【要約】【課題】本発明は、装置の通過位相を所要の位相量との差分として検出し、補正方向と補正量を算出して通過位相の安定の高速化を図ることを目的とする。【解決手段】本発明の位相制御装置は、高周波信号を二つに分岐する第１結合器と、第１位相器と、ＲＦ処理部と、ＲＦ処理部の出力信号を二つに分岐する第２結合器と、第１位相器を制御する制御部と、減衰器と、第２位相器と、第２位相器の出力信号を分配する第２分配器と、第１結合器の一方の出力信号を分配する第１分配器と、第１分配器の一方の出力信号と第２分配器の一方の出力信号とを合成する第１合成器と、第１合成器の出力信号を検波する第１検波器と、第１分配器のもう一方の出力信号と第２分配器のもう一方の９０度位相回転させた出力信号とを合成する第２合成器と、第２合成器の出力信号を検波する第２検波器とを具備することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波信号を二つに分岐する第１結合器と、前記第１結合器の出力信号の位相を調整する第１位相器と、前記第１位相器の出力信号にＲＦ処理を施すＲＦ処理部と、前記ＲＦ処理部の出力信号を二つに分岐する第２結合器と、前記第１位相器を制御する制御部と、前記第２結合器の一方の出力信号のレベルを所定値に減衰させる減衰器と、前記減衰器の出力信号の位相を調整する第２位相器と、前記第２位相器の出力信号を分配する第２分配器と、前記第１結合器の一方の出力信号を分配する第１分配器と、前記第１分配器の一方の出力信号と前記第２分配器の一方の出力信号とを合成する第１合成器と、前記第１合成器の出力信号を検波する第１検波器と、前記第１分配器のもう一方の出力信号と前記第２分配器のもう一方の９０度位相回転させた出力信号とを合成する第２合成器と、前記第２合成器の出力信号を検波する第２検波器と、
を具備することを特徴とする位相制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位相制御装置に関し、特に制御の最適化に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、位相制御装置は、ＲＦ処理部の前段だけに移相器を設けてＲＦ処理部から出力される高周波信号の位相を決定するのではない。ＲＦ処理部の後段においても移相器を設けて、ＲＦ処理部から出力される高周波信号の位相を後段の移相器により移相し制御部へフィードバックさせることで、実際にＲＦ処理部で処理され出力される高周波信号の位相の変動を前段の移相器に対して反映させることができる。これにより、ＲＦ処理部から出力される高周波信号に所望の位相に設定することができる技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１０９２６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、装置の通過位相を所要の位相量との差分として検出し、補正方向と補正量を算出して通過位相の安定の高速化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の位相制御装置は、高周波信号を二つに分岐する第１結合器と、第１結合器の出力信号の位相を調整する第１位相器と、第１位相器の出力信号にＲＦ処理を施すＲＦ処理部と、ＲＦ処理部の出力信号を二つに分岐する第２結合器と、第１位相器を制御する制御部と、第２結合器の一方の出力信号のレベルを所定値に減衰させる減衰器と、減衰器の出力信号の位相を調整する第２位相器と、第２位相器の出力信号を分配する第２分配器と、第１結合器の一方の出力信号を分配する第１分配器と、第１分配器の一方の出力信号と第２分配器の一方の出力信号とを合成する第１合成器と、第１合成器の出力信号を検波する第１検波器と、第１分配器のもう一方の出力信号と第２分配器のもう一方の９０度位相回転させた出力信号とを合成する第２合成器と、第２合成器の出力信号を検波する第２検波器とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、装置の通過位相の変動を抑え、任意の位相に固定することが可能となる。また位相変動の補正方向を制御前に判定できるため、補正制御の時間を短縮できる。回路の構成としては検出ルートの構成は自由度が高く、位相変動の検出、制御の分解能の設定により精度も任意に規定することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施例に係る位相制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施例に係る位相制御装置の制御内容の一部を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例に係る位相制御装置の構成を示すブロック図である。
本発明の位相制御装置は、高周波信号が入力される入力端１と、入力端１に接続される方向性結合器３と、方向性結合器３の後段に設けられる位相器５と、位相器５の後段に設けられる例えば高周波増幅器、無線装置、中継器、フィルタ等のＲＦ（Radio Frequency）処理部１５と、ＲＦ処理部１５の後段に設けられる方向性結合器４と、方向性結合器４の後段に設けられる出力端２を有している。ここで、入力端１と方向性結合器３、および方向性結合器４と出力端２の間は、可能な限り短くすることで、位相のバラツキ、変動が無視できるほど小さく、位相量が固定できるものとする。また方向性結合器３，４および合成器８，１３は、位相管理されたハイブリッドカプラとする。
【０００９】
さらに、本発明の位相制御装置は、方向性結合器３の主線路からの分岐には分配器１１が設けられ、方向性結合器４の主線路からの分岐には利得設定用の可変減衰器６と、可変減衰器６の後段に設けられる位相器７と、位相器７の後段に設けられる分配器１２があり、  分配器１１，１２の後段に合成器８が設けられ、合成器８の後段に設けられる検波器９があり、分配器１１，１２のもう一方の後段に合成器１３が設けられ、合成器１３の後段に設けられる検波器１４があり、検波器９と検波器１４の出力を受けて、位相器５、可変減衰器６、位相器７へ制御信号を供給する制御部１０を有している。
【００１０】
主線路から方向性結合器４で分岐された信号の一方は、利得設定用の可変減衰器６と位相器７を通り、分配器１２で分配され合成器８および合成器１３へ入力される。このとき合成器１３へ入力される信号は合成器８へ入力される信号に対し−９０
ｄｅｇの位相となるようにする。主線路から方向性結合器４で分岐された信号の一方は分配器１１で分配され、合成器８および合成器１３へ入力される。このとき合成器８と合成器１３には同位相の信号が入力されるよう調整する。また、合成器８および合成器１３に入力される４つの信号の振幅は全て同値になるよう調整されているものとする。
【００１１】
このような構成をもつ位相制御装置は、次のように、高周波信号の位相制御を行なう。すなわち、高周波信号の入力位相０  ｄｅｇに対し、位相制御装置から出力される高周波信号の位相をＡ  ｄｅｇに設定することを考える。
予め測定器により入力端１と出力端２の位相差がＡ  ｄｅｇの時の、方向性結合器３で分離された信号の位相をａ ｄｅｇ、その信号が合成器８に入力されるときの位相をａ＋ｂ
ｄｅｇ として求めておき（または特定の関数によりその都度演算して出力する）、この値は制御部１０の記憶領域等に格納しておく。また、同様に、測定器により、方向性結合器４で分離された信号の位相をｘ  ｄｅｇ、その信号が合成器８に入力されるときの位相をｘ＋ｙ  ｄｅｇとし、この値は制御部１０の記憶領域等に格納しておく。
【００１２】
このとき、制御部１０は、予め測定器により求めておき記憶領域に格納していた値として（または特定の関数によりその都度演算して出力する値として）、合成器８の入力位相が、｜（ａ＋ｂ）−（ｘ＋ｙ）｜＝１８０ｄｅｇ、すなわち２信号の位相が反転するように位相器７に制御信号を設定する。これはｙ  ｄｅｇの位相量を制御していることになる。
【００１３】
逆位相で合成器８に入力された２信号は互いに打ち消しあい、その結果、検波器９に入力される電力は最小となる。このとき合成器８に入力される２信号の電力差が大きいと、２信号の位相差分による電力の変化が見えづらくなるため、可変減衰器６で２信号の電力差を抑えておく。
【００１４】
入力端１と出力端２の位相差がＡ＋α  ｄｅｇにずれた場合、合成器８に入力される２信号にもα  ｄｅｇの位相差が発生し、検波器９に入力される電力が増加する。
制御部１０は、検波器９に入力される電力が増加したことで位相差が発生したことは判るが位相の進遅の判別ができないため、さらに合成器１３と検波器１４を追加して、検波器１４の出力信号から位相の進遅を判別する。
【００１５】
合成器１３は、一方の入力に合成器８と同じく分配器１１からａ＋ｂ  ｄｅｇを入力し、もう一方に分配器１２で−９０  ｄｅｇにしたｘ＋ｙ−９０  ｄｅｇを入力する。
合成器１３の出力は後述の図２の特性となる。
制御部１０は、検波器９の出力信号と、検波器１４の出力信号を入力し、予め測定器等により求めて記憶領域に格納したデータ等に基づいて（または特定の関数によりその都度演算して出力する値として）、検波器９の入力が最小となるような制御信号を位相器５に供給する。すなわちＡ＋α  ｄｅｇの通過位相に対し、位相器５によって−α  ｄｅｇ分位相を戻すことになる。
そして、出力端２から出力する信号の位相は、Ａ  ｄｅｇとすることができる。
【００１６】
ここで、可変減衰器６、位相器７は、制御部１０から制御される電子可変のものでも、別の回路による制御であっても、手動設定であっても同様の考えにより高周波信号の位相Ａを設定することができる。また位相器５を含め、予想される環境変化（温度、経年、入力レベル）等における変動量を既知のパラメータとし、個々の回路に制御を行うことも可能である。
【００１７】
また合成器８における合成（打ち消し）は、合成器８の出力の増減で判断するため、可変減衰器６、位相器７は、方向性結合器３の系にあってもかまわない。
さらに２信号の電力を一致させるには、方向性結合器３と分配器１１と合成器８の合計損失と、方向性結合器４と可変減衰器６と位相器７と分配器１２と合成器８の合計損失が一致すればよいため、方向性結合器３，４、合成器８の結合量により様々な組み合わせが可能であり、場合によっては可変減衰器６を省略することも可能である。
【００１８】
次に、図２を用いて合成器８，１３の出力特性について説明する。図２は本発明の一実施例に係る位相制御装置の制御内容の一部を説明するための図である。
合成器１３に入力される信号は合成器８に入力される信号に対し、−９０  ｄｅｇの位相を持っているため、２つの合成電力には差異が生ずる。ここで、ａ＋ｂ＝０  ｄｅｇ、ｘ＋ｙ＝１８０  ｄｅｇとする。また、各信号の振幅をＢとする。
【００１９】
合成器１３の入力が、ｘ＋ｙ＝０  ｄｅｇの場合、合成器８の合成電力は２Ｂとなり、合成器１３の合成電力は１．４Ｂとなる。ｘ＋ｙが１０  ｄｅｇ、２０  ｄｅｇ、・・・
と増加するに従い、合成器８の合成電力は減少し、ｘ＋ｙ＝１８０  ｄｅｇの時点で０となる。このとき、合成器１３の合成電力は１．４Ｂから増加し、ｘ＋ｙ＝９０  ｄｅｇ
の時点で最大の２Ｂとなる。その後、合成器１３の合成電力は減少し、ｘ＋ｙ＝１８０  ｄｅｇの時点で１．４Ｂとなる。さらにｘ＋ｙを変化させるとｘ＋ｙ＝２７０  ｄｅｇで合成器１３の合成電力は０で最小となり、ｘ＋ｙ＝０  ｄｅｇで最初の１．４Ｂに戻る。すなわち、合成器１３の合成電カが１．４Ｂよりも大きい場合、ｘ＋ｙ−９０  ｄｅｇ
は２７０〜０〜９０  ｄｅｇの間にあり、相対的にｘ＋ｙ  ｄｅｇは０〜９０〜１８０  ｄｅｇの間にあることになる。よって制御部１０は位相器５を「ｘ＋ｙを増加する方向」へ調整する。逆に合成器１３の合成電力が１．４Ｂよりも小さい場合、ｘ＋ｙ−９０  ｄｅｇは９０〜１８０〜２７０  ｄｅｇの間にあり、相対的にｘ＋ｙ  ｄｅｇは１８０〜２７０〜３６０（０）  ｄｅｇの間にあることになる。よって制御部１０は位相器５を「ｘ＋ｙを減少する方向」へ調整する。
以上のことから、制御部１０は位相差のずれα の進遅を判断し補正制御を行うことができる。また、位相の制御方向が決定されるため、合成器８の合成電力から必要な位相制御幅を算出し、一気に目標点まで位相を変化させることも可能となる。
【００２０】
本発明によれば、装置の通過位相の変動を抑え、任意の位相に固定することが可能となる。また位相変動の補正方向を制御前に判定できるため、補正制御の時間を短縮できる。回路の構成としては検出ルートの構成は自由度が高く、位相変動の検出、制御の分解能の設定により精度も任意に規定することが可能である。
【００２１】
以上本発明について詳細に説明したが、本発明は、ここに記載された位相制御装置に限定されるものではなく、上記以外の位相制御装置に広く適用することができることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００２２】
１：入力端、２：出力端、３，４：方向性結合器、５，７：位相器、６：減衰器、８，１３：合成器、９，１４：検波器、１０：制御部、１１，１２：分配器、１５：ＲＦ処理部。
【図１】
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【図２】
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