(57)【要約】  出力端子間のアイソレーションを改善して、通信品質を改善したマルチポートアンプおよびそれを用いた無線装置を得る。  この発明に係るマルチポートアンプは、入力ハイブリッド３ａと、出力ハイブリッド３ｂと、入力ハイブリッド３ａと出力ハイブリッド３ｂとの間に挿入された複数の増幅器７ａ〜７ｄおよび複数の利得・位相制御回路４ａ〜４ｄと、出力ハイブリッド３ｂと複数の出力端子９ａ〜９ｄとの間に挿入されて、複数の出力信号Ｏ１〜Ｏ４に対応した出力抽出信号Ｕ１〜Ｕ４を受信する複数の出力結合回路８ａ〜８ｄと、複数の出力結合回路８ａ〜８ｄと複数の利得・位相制御回路４ａ〜４ｄとの間に挿入された周波数選択回路１３ａを有する帰還回路とを備えている。
2010079644.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のチャネルに対応した複数の入力信号が入力される入力ハイブリッドと、
前記複数の入力信号に対応した複数の出力信号を複数の出力端子から出力する出力ハイブリッドと、
前記入力ハイブリッドと前記出力ハイブリッドとの間に挿入された複数の増幅器および複数の利得・位相制御回路と、により構成され、
前記複数の増幅器を並列合成するマルチポートアンプにおいて、
前記出力ハイブリッドと前記複数の出力端子との間に挿入されて、前記複数の出力信号に対応した出力抽出信号を受信する複数の出力結合回路と、
前記複数の出力結合回路と前記複数の利得・位相制御回路との間に挿入された帰還回路と、を備え、
前記帰還回路は、少なくとも１つ以上の周波数選択回路を含むことを特徴とするマルチポートアンプ。
【請求項２】
前記周波数選択回路は、帯域遮断フィルタにより構成されたことを特徴とする請求項１に記載のマルチポートアンプ。
【請求項３】
前記入力ハイブリッドおよび前記複数の利得・位相制御回路の少なくとも一方は、ディジタル回路により構成され、
前記入力ハイブリッドと前記出力ハイブリッドとの間に挿入されたＤＡコンバータおよび周波数変換器を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のマルチポートアンプ。
【請求項４】
前記帰還回路は、周波数変換器およびＡＤコンバータを含むことを特徴とする請求項３に記載のマルチポートアンプ。
【請求項５】
前記帰還回路は、前記複数の利得・位相制御回路に接続された制御信号生成回路を含み、
前記制御信号生成回路は、前記複数の出力結合回路を介して受信した前記出力抽出信号を減衰させるための制御信号を生成し、前記制御信号を前記複数の利得・位相制御回路に入力することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のマルチポートアンプ。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のマルチポートアンプを、並列に複数個備えた無線装置。
【請求項７】
前記複数個のマルチポートアンプの各々に設けられた帰還回路に接続された入力信号利得・位相制御回路を備え、
前記複数個のマルチポートアンプの各々において、前記複数の出力結合回路から受信された出力抽出信号は、前記帰還回路内の周波数選択回路により２つの信号に分離され、分離された前記２つの信号のうちの一方は、前記帰還回路内の制御信号生成回路に入力され、前記２つの信号のうちの他方は、前記入力信号利得・位相制御回路に入力されることを特徴とする請求項６に記載の無線装置。
【請求項８】
前記制御信号生成回路は、受信した信号を減衰させるための制御信号を生成し、
前記入力信号利得・位相制御回路は、受信した信号を増幅させるための制御信号を生成することを特徴とする請求項７に記載の無線装置。
【請求項９】
複数のチャネルに対応した複数の入力信号が入力される入力ハイブリッドと、
前記複数の入力信号に対応した複数の出力信号を複数の出力端子から出力する出力ハイブリッドと、
前記入力ハイブリッドと前記出力ハイブリッドとの間に挿入された複数の増幅器および複数の利得・位相制御回路と、により構成され、
前記複数の増幅器を並列合成するマルチポートアンプにおいて、
前記出力ハイブリッドと前記複数の出力端子との間に挿入されて、前記複数の出力信号に対応した出力抽出信号を受信する複数の出力結合回路と、
前記複数の出力結合回路と前記複数の利得・位相制御回路との間に挿入された帰還回路と、を備え、
前記帰還回路は、第１の多入力１出力スイッチを含むことを特徴とするマルチポートアンプ。
【請求項１０】
前記複数の入力信号に対応した入力抽出信号を受信する複数の入力結合回路を備え、
前記帰還回路は、
前記複数の入力結合回路に接続された第２の多入力１出力スイッチと、
前記第１および第２の多入力１出力スイッチに接続された比較器と、を含み、
前記比較器は、前記第１の多入力１出力スイッチを介した出力抽出信号と、前記第２の多入力１出力スイッチを介した入力抽出信号とを比較して、前記複数の出力信号に含まれる不要周波数成分を抽出することを特徴とする請求項９に記載のマルチポートアンプ。
【請求項１１】
前記帰還回路は、前記複数の利得・位相制御回路のうちの少なくとも１つの利得および位相を制御するための制御信号を生成する制御信号生成回路を含み、
前記制御信号生成回路は、前記複数の出力信号に含まれる不要周波数成分に基づいて、前記複数の利得・位相制御回路に対する制御信号を生成することを特徴とする請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載のマルチポートアンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、誤差補償回路を有するマルチポートアンプおよびそれを用いた無線装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マルチポートアンプは、入力ハイブリッド、出力ハイブリッド、それらの間に接続された複数の増幅器を備え、入力ハイブリッドの複数の入力端子に異なる周波数成分を有する入力信号が入力され、これを分配、増幅および合成し、出力ハイブリッドの複数の出力端子から前記の異なる周波数成分を有する出力信号を出力する。これにより、各々の増幅器は異なる周波数成分全てを増幅する構成となるので、周波数成分ごとに増幅器を備えた構成に比べて、増幅器故障時の通信品質の劣化を軽減することができる。【０００３】
従来から、利得誤差および位相誤差を補償するハイブリッド・マトリクス増幅システム（マルチポートアンプ）が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
図１５、図１６は、特許文献１に記載されたマルチポートアンプを示す回路ブロック図である。【０００４】
図１５において、カプラ３５５〜３５８により抽出された信号は、コンバイナ３９０で合成されて合成信号となり、また、図１６において、カプラ３８１〜３８４により抽出された信号は、コンバイナ３９６で合成されて合成信号となる。これにより、帰還回路３０３では、合成信号に基づいて、増幅器３５０〜３５３または増幅器３７５〜３７８の利得誤差および位相誤差を補償するための制御信号が得られる。【０００５】
しかしながら、図１５、図１６のようにマルチポートアンプを構成すると、合成信号を受信する回路（ＲＦ受信ユニット３９１、３９７）の受信感度のダイナミックレンジの制限により、振幅の小さい信号を高精度に受信することができない可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３８８０９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のマルチポートアンプでは、合成信号を受信する回路の受信感度のダイナミックレンジの制限により、振幅の小さい信号を精度良く受信することができないので、誤差補償のための適切な制御信号が得られないという課題があった。【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、各増幅器からの出力信号の振幅差および位相差を低減して、出力信号の各々に含まれる不要周波数成分を除去することにより、出力端子間のアイソレーションを改善し、通信品質を改善したマルチポートアンプおよびそれを用いた無線装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明によるマルチポートアンプは、複数のチャネルに対応した複数の入力信号が入力される入力ハイブリッドと、複数の入力信号に対応した複数の出力信号を複数の出力端子から出力する出力ハイブリッドと、入力ハイブリッドと出力ハイブリッドとの間に挿入された複数の増幅器および複数の利得・位相制御回路と、により構成され、複数の増幅器を並列合成するマルチポートアンプにおいて、出力ハイブリッドと複数の出力端子との間に挿入されて、複数の出力信号に対応した出力抽出信号を受信する複数の出力結合回路と、複数の出力結合回路と複数の利得・位相制御回路との間に挿入された帰還回路と、を備え、帰還回路は、少なくとも１つ以上の周波数選択回路を含むものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、各増幅器からの出力信号の振幅差および位相差を低減して、出力信号の各々に含まれる不要周波数成分を除去することにより、出力端子間のアイソレーションを改善して、通信品質を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施例１に係るマルチポートアンプの構成を示すブロック図である。（実施例１）
【図２】この発明の実施例１に係るマルチポートアンプの他の構成例を示すブロック図である。（実施例１）
【図３】この発明の実施例２に係るマルチポートアンプの構成を示すブロック図である。（実施例２）
【図４】この発明の実施例３に係るマルチポートアンプの第１の構成例を示すブロック図である。（実施例３）
【図５】この発明の実施例３に係るマルチポートアンプの第２の構成例を示すブロック図である。（実施例３）
【図６】この発明の実施例３に係るマルチポートアンプの第３の構成例を示すブロック図である。（実施例３）
【図７】この発明の実施例３に係るマルチポートアンプの第４の構成例を示すブロック図である。（実施例３）
【図８】この発明の実施例４に係るマルチポートアンプを用いた無線装置の第１の構成例を示すブロック図である。（実施例４）
【図９】この発明の実施例４に係るマルチポートアンプを用いた無線装置の第２の構成例を示すブロック図である。（実施例４）
【図１０】この発明の実施例５に係るマルチポートアンプの構成を示すブロック図である。（実施例５）
【図１１】この発明の実施例１〜５に係るマルチポートアンプの要部をマトリクス表示により総称的に示すブロック図である。（実施例１〜５）
【図１２】この発明の実施例１〜５に係るマルチポートアンプによる通過振幅変化時の動作例を示す説明図である。（実施例１〜５）
【図１３】この発明の実施例１〜５に係るマルチポートアンプによる通過位相変化時の動作例を示す説明図である。（実施例１〜５）
【図１４】この発明の実施例６に係るマルチポートアンプの構成を示すブロック図である。（実施例６）
【図１５】従来のマルチポートアンプの構成を示すブロック図である。
【図１６】従来のマルチポートアンプの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（実施例１）
以下、図面を参照しながら、この発明の好適な実施例について説明する。
図１はこの発明の実施例１に係るマルチポートアンプの構成を示すブロック図であり、ポート数が４個の場合の誤差補償回路を有するマルチポートアンプの例を示している。
【００１３】
図１において、マルチポートアンプは、信号生成回路１と、チャネル選択回路２と、入力ハイブリッド（入力ＨＹＢ）３ａと、出力ハイブリッド（出力ＨＹＢ）３ｂと、利得・位相制御回路（ΔＧ、Δφ）４ａ〜４ｄと、増幅器７ａ〜７ｄと、出力結合回路８ａ〜８ｄと、出力端子９ａ〜９ｄと、周波数選択回路１３ａと、制御信号生成回路１４と、チャネル割当て器１５とを備え、複数の増幅器７ａ〜７ｄを並列合成するように構成されている。
【００１４】
入力ハイブリッド３ａには、信号生成回路１から生成された複数（ここでは、一例として「４チャネル」）の入力信号Ｓ１〜Ｓ４が、チャネル選択回路２を介して入力される。
複数のチャネルに対応した入力信号Ｓ１〜Ｓ４は、入力ハイブリッド３ａを通過することにより、ポート位置が上下反転して出力される。
出力ハイブリッド３ｂは、複数の入力信号Ｓ１〜Ｓ４に対応した複数の出力信号Ｏ１〜Ｏ４を複数の出力端子９ａ〜９ｄから出力する。
【００１５】
入力ハイブリッド３ａと出力ハイブリッド３ｂとの間には、各チャネルに個別に対応した複数の増幅器７ａ〜７ｄおよび複数の利得・位相制御回路４ａ〜４ｄが、それぞれ直列に挿入されている。
複数の出力結合回路８ａ〜８ｄは、出力ハイブリッド３ｂと複数の出力端子９ａ〜９ｄとの間に挿入されて、複数の出力信号Ｏ１〜Ｏ４に対応した出力抽出信号Ｕ１〜Ｕ４を受信する。
【００１６】
周波数選択回路１３ａおよび制御信号生成回路１４は、帰還回路を構成しており、複数の出力結合回路８ａ〜８ｄと複数の利得・位相制御回路４ａ〜４ｄとの間に挿入されている。
チャネル選択回路２、周波数選択回路１３ａおよび制御信号生成回路１４は、チャネル割当て器１５からの信号に応答して動作する。
【００１７】
帰還回路を構成する制御信号生成回路１４は、複数の利得・位相制御回路４ａ〜４ｄに接続され、複数の出力結合回路８ａ〜８ｄを介して受信した出力抽出信号Ｕ１〜Ｕ４のうち、不要周波数成分を減衰させるための制御信号を生成し、制御信号を複数の利得・位相制御回路４ａ〜４ｄに入力する。
【００１８】
なお、図１において、帰還回路は、１つの周波数選択回路１３ａを有しているが、２つ以上の周波数選択回路を有していてもよい。
また、周波数選択回路１３ａは、後述するように、帯域遮断フィルタ２１（図２参照）により構成されてもよい。
【００１９】
次に、図１に示したこの発明の実施例１による動作について説明する。
信号生成回路１で生成された信号は、チャネル割当て器１５から出力される信号に基づいて、チャネル選択回路２においてチャネルごとの周波数成分ｆ１〜ｆ４が割り当てられる。
すなわち、チャネル選択回路２から出力される各入力信号Ｓ１〜Ｓ４は各周波数成分ｆ１〜ｆ４に対応し、入力信号Ｓ１は周波数成分ｆ１のみを有し、入力信号Ｓ２は周波数成分ｆ２のみを有し、入力信号Ｓ３は周波数成分ｆ３のみを有し、入力信号Ｓ４は周波数成分ｆ４のみを有する。
【００２０】
入力信号Ｓ１〜Ｓ４は、それぞれ入力ハイブリッド３ａの異なる入力端子に入力され、分配および合成される。入力ハイブリッド３ａで分配および合成された信号は、増幅器７ａ〜７ｄにおいて増幅された後、出力ハイブリッド３ｂに入力され、再び分配および合成された後、出力信号Ｏ１〜Ｏ４として出力ハイブリッド３ｂから出力される。
【００２１】
ここで、増幅器７ａ〜７ｄが等振幅および等位相で動作する理想的な状態であれば、出力信号Ｏ１〜Ｏ４の周波数は、入力信号Ｓ１〜Ｓ４と同様に、出力信号Ｏ１は周波数成分ｆ１のみを有し、出力信号Ｏ２は周波数成分ｆ２のみを有し、出力信号Ｏ３は周波数成分ｆ３のみを有し、出力信号Ｏ４は周波数成分ｆ４のみを、それぞれ有する。
【００２２】
よって、出力端子９ａからは周波数成分ｆ１のみが出力され、出力端子９ｂからは周波数成分ｆ２のみが出力され、出力端子９ｃからは周波数成分ｆ３のみが出力され、出力端子９ｄからは周波数成分ｆ４のみが出力されるので、出力信号Ｏ１〜Ｏ４が互いに干渉することはない。
【００２３】
しかし、一般に、増幅器７ａ〜７ｄは、回路のばらつき、温度変化および経年劣化などにともない利得および位相が変化するので、等振幅および等位相で動作せずに誤差を生じる。
【００２４】
このように増幅器７ａ〜７ｄの振幅および位相に誤差が生じたときに、仮に図１の帰還回路構成を適用しなければ、たとえば、出力ハイブリッド３ｂからの出力信号Ｏ１には、所望周波数成分ｆ１のみでなく、不要周波数成分ｆ２、ｆ３、ｆ４が含まれることになる。
【００２５】
同様に、出力信号Ｏ２には、所望周波数成分ｆ２のみでなく、不要周波数成分ｆ１、ｆ３、ｆ４が含まれ、出力信号Ｏ３には、所望周波数成分ｆ３のみでなく、不要周波数成分ｆ１、ｆ２、ｆ４が含まれ、出力信号Ｏ４には、所望周波数成分ｆ４のみでなく、不要周波数成分ｆ１、ｆ２、ｆ３が含まれる。
【００２６】
この結果、増幅器７ａ〜７ｄが等振幅および等位相で動作しない場合には、出力端子９ａ〜９ｄ間のアイソレーションが劣化するので、通信品質が劣化する。
よって、この問題を解決するために、図１の帰還回路構成が適用される。すなわち、出力結合回路８ａ〜８ｄは、出力信号Ｏ１〜Ｏ４の一部をそれぞれ抽出し、出力抽出信号Ｕ１〜Ｕ４として周波数選択回路１３ａに入力する。
【００２７】
周波数選択回路１３ａに入力された出力抽出信号Ｕ１は、周波数成分ｆ１以外の周波数成分ｆ２〜ｆ４の信号のみが通過して、制御信号生成回路１４に入力される。
同様に、出力抽出信号Ｕ２は、周波数成分ｆ２以外の周波数成分ｆ１、ｆ３、ｆ４のみが通過して制御信号生成回路１４に入力され、出力抽出信号Ｕ３は、周波数成分ｆ３以外の周波数成分ｆ１、ｆ２、ｆ４のみが通過して制御信号生成回路１４に入力され、出力抽出信号Ｕ４は、周波数成分ｆ４以外の周波数成分ｆ１〜ｆ３のみが通過して、制御信号生成回路１４に入力される。
【００２８】
ここで、周波数選択回路１３ａにおける通過周波数は、チャネル割当て器１５から入力される信号に基づいて決定される。
続いて、制御信号生成回路１４は、周波数選択回路１３ａからの入力信号を検波し、検波された各振幅レベルが小さくなるような制御信号を、利得・位相制御回路４ａ〜４ｄにそれぞれ入力する。
【００２９】
これにより、制御信号生成回路１４を通過した周波数成分は、それぞれ低減されるように帰還制御される。
このとき、制御信号生成回路１４からの制御信号は、周波数選択回路１３ａから出力された信号およびチャネル割当て器１５から出力された信号に基づいて生成される。
【００３０】
上記帰還動作により、図１に示したマルチポートアンプにおいて、増幅器７ａ〜７ｄから出力される信号の振幅差および位相差は低減され、出力信号Ｏ１〜Ｏ４の各々に含まれる不要周波数成分を除去することができる。
この結果、出力端子９ａ〜９ｄ間のアイソレーションが改善されて、通信品質が改善される。
【００３１】
また、所望周波数成分（不要周波数成分に比べて振幅が大きい）をあらかじめ減衰させて、制御信号生成回路１４に入力して制御信号を生成することにより、制御信号生成回路１４の受信感度に大きなダイナミックレンジを必要としないので、容易に装置を得ることが可能である。
【００３２】
なお、図１内の周波数選択回路１３ａを、図２に示すように、帯域遮断フィルタ２１に置き換えても同等の効果が得られる。
また、ここでは、利得・位相制御回路４ａ〜４ｄおよび増幅器７ａ〜７ｄが、それぞれ４ポートの場合を例にとって説明したが、ポート数は任意の複数個（２個以上）に設定することができる。
【００３３】
以上のように、この発明の実施例１（図１）によれば、複数のチャネルに対応した複数の入力信号Ｓ１〜Ｓ４が入力される入力ハイブリッド３ａと、複数の入力信号Ｓ１〜Ｓ４に対応した複数の出力信号Ｏ１〜Ｏ４を複数の出力端子９ａ〜９ｄから出力する出力ハイブリッド３ｂと、入力ハイブリッド３ａと出力ハイブリッド３ｂとの間に挿入された複数の増幅器７ａ〜７ｄおよび複数の利得・位相制御回路４ａ〜４ｄとにより構成され、複数の増幅器７ａ〜７ｄを並列合成するマルチポートアンプにおいて、出力ハイブリッド３ｂと複数の出力端子９ａ〜９ｄとの間に挿入されて、複数の出力信号Ｏ１〜Ｏ４に対応した出力抽出信号Ｕ１〜Ｕ４を受信する複数の出力結合回路８ａ〜８ｄと、複数の出力結合回路８ａ〜８ｄと複数の利得・位相制御回路４ａ〜４ｄとの間に挿入された帰還回路と、を備えている。
【００３４】
帰還回路は、少なくとも１つ以上の周波数選択回路１３ａと、複数の利得・位相制御回路４ａ〜４ｄに接続された制御信号生成回路１４とを有する。
周波数選択回路１３ａは、帯域遮断フィルタ２１（図２）により構成され得る。
制御信号生成回路１４は、複数の出力結合回路８ａ〜８ｄを介して受信した出力抽出信号Ｕ１〜Ｕ４を減衰させるための制御信号を生成し、制御信号を複数の利得・位相制御回路４ａ〜４ｄに入力する。
【００３５】
したがって、増幅器７ａ〜７ｄから出力される信号の振幅差および位相差は低減され、出力信号Ｏ１〜Ｏ４の各々に含まれる不要周波数成分を除去することができ、よって、出力端子９ａ〜９ｄ間のアイソレーションが改善されて、通信品質が改善される。
【００３６】
（実施例２）
なお、上記実施例１（図１、図２）では、アナログ回路からなる入力ハイブリッド３ａを用いたが、図３のように、ディジタル回路からなる入力ハイブリッド３Ｄａを用いてもよい。
図３はこの発明の実施例２に係るマルチポートアンプを示すブロック図であり、ポート数が４個の場合の誤差補償回路を有する構成を示している。
【００３７】
図３において、前述（図１参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ｄ」を付して詳述を省略する。
この場合、入力ハイブリッド３Ｄａは、ディジタル回路により構成されている。また、信号生成回路１Ｄおよびチャネル選択回路２Ｄもディジタル回路により構成されている。
【００３８】
信号生成回路１Ｄは、ディジタル信号を生成し、チャネル選択回路２Ｄを介して、入力信号ＳＤ１〜ＳＤ４として入力ハイブリッド３Ｄａに入力する。また、入力ハイブリッド３Ｄａと利得・位相制御回路４ａ〜４ｄとの間には、ＤＡコンバータ５ａ〜５ｄおよびアップコンバータ６ａ〜６ｄが直列に挿入されている。
【００３９】
図３のマルチポートアンプの構成は、前述（図１）のマルチポートアンプと比べて、入力ハイブリッド３Ｄａがディジタル回路で構成され、入力信号ＳＤ１〜ＳＤ４がディジタル信号からなる点が異なる。
【００４０】
入力ハイブリッド３Ｄａから出力されたディジタル信号は、ＤＡコンバータ５ａ〜５ｄによりアナログ信号に変換され、さらにアップコンバータ６ａ〜６ｄにより、ＲＦ周波数の信号に変換される。
他の動作については、前述の実施例１と同様であり、得られる効果も前述と同等である。
【００４１】
以上のように、この発明の実施例２（図３）に係るマルチポートアンプは、入力ハイブリッド３Ｄａがディジタル回路により構成されており、入力ハイブリッド３Ｄａと利得・位相制御回路４ａ〜４ｄとの間に挿入されたＤＡコンバータ５ａ〜５ｄおよびアップコンバータ（周波数変換器）６ａ〜６ｄを備えている。
【００４２】
これにより、前述の作用効果が得られるとともに、アナログ回路からなる入力ハイブリッド３ａ（図１）を用いた場合に比べて、回路の小形化が可能になる。
また、合成および分配誤差を低減することが可能となり、結果として通信品質が向上する。
【００４３】
（実施例３）
なお、上記実施例２（図３）では、入力ハイブリッド３Ｄａのみをディジタル回路で構成したが、入力ハイブリッドおよび複数の利得・位相制御回路の少なくとも一方をディジタル回路で構成することができ、図４のように、入力ハイブリッド３Ｄａのみならず、利得・位相制御回路４Ｄａ〜４Ｄｄをディジタル回路で構成してもよい。
【００４４】
図４はこの発明の実施例３に係るマルチポートアンプを示すブロック図であり、ポート数が４個の場合の誤差補償回路を有する構成を示している。
図４において、前述（図３参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ｄ」を付して詳述を省略する。
【００４５】
この場合、入力ハイブリッド３Ｄａのみならず、利得・位相制御回路４Ｄａ〜４Ｄｄもディジタル回路により構成されている。また、周波数選択回路１３Ｄａおよび制御信号生成回路１４Ｄもディジタル回路により構成されている。
【００４６】
また、ＤＡコンバータ５ａ〜５ｄおよびアップコンバータ６ａ〜６ｄは、利得・位相制御回路４Ｄａ〜４Ｄｄと増幅器７ａ〜７ｄとの間に直列に挿入されている。
さらに、出力結合回路８ａ〜８ｄと、周波数選択回路１３Ｄａとの間には、ダウンコンバータ（Ｄ／Ｃ）１０およびＡＤコンバータ（Ａ／Ｄ）１１が直列に挿入されている。すなわち、帰還回路は、ダウンコンバータ１０（周波数変換器）およびＡＤコンバータ１１を有している。
【００４７】
次に、図４に示したこの発明の実施例３による動作について説明する。
信号生成回路１Ｄで生成されたディジタル信号からなる入力信号ＳＤ１〜ＳＤ４は、チャネル選択回路２Ｄにおいて、チャネル割当て器１５から出力される信号に基づいて周波数成分ｆ１〜ｆ４が割り当てられる。
【００４８】
周波数成分ｆ１〜ｆ４と、チャネル選択回路２Ｄからの入力信号ＳＤ１〜ＳＤ４との関係において、入力信号ＳＤ１は周波数成分ｆ１のみを有し、入力信号ＳＤ２は周波数成分ｆ２のみを有し、入力信号ＳＤ３は周波数成分ｆ３のみを有し、入力信号ＳＤ４は周波数成分ｆ４のみを有する。
【００４９】
入力信号ＳＤ１〜ＳＤ４の各々は、ディジタル回路からなる入力ハイブリッド３Ｄａの異なる入力端子に入力され、分配および合成される。分配および合成されたディジタル信号は、ＤＡコンバータ５ａ〜５ｄによりアナログ信号に変換され、さらにアップコンバータ６ａ〜６ｄによりＲＦ周波数の信号に変換される。
【００５０】
ＲＦ周波数の信号に変換された信号は、増幅器７ａ〜７ｄにより増幅された後、出力ハイブリッド３ｂに入力され、再び分配および合成されて出力信号Ｏ１〜Ｏ４となる。
ここで、増幅器７ａ〜７ｄが等振幅および等位相で動作する理想的な状態であれば、前述のように、出力信号Ｏ１は周波数成分ｆ１のみを有し、出力信号Ｏ２は周波数成分ｆ２のみを有し、出力信号Ｏ３は周波数成分ｆ３のみを有し、出力信号Ｏ４は周波数成分ｆ４のみを有する。
【００５１】
この場合、出力端子９ａからは周波数成分ｆ１のみが出力され、出力端子９ｂからは周波数成分ｆ２のみが出力され、出力端子９ｃからは周波数成分はｆ３のみが出力され、出力端子９ｄからは周波数成分ｆ４のみが出力され、各出力信号が互いに干渉することはない。
【００５２】
しかし、前述のように、増幅器７ａ〜７ｄは、回路のばらつき、温度変化、経年劣化などにより利得および位相が変化するので、一般的には、等振幅および等位相で動作せずに誤差を生じる。
このように、増幅器７ａ〜７ｄの振幅および位相に誤差が生じると、出力ハイブリッド３ｂから出力される出力信号Ｏ１には、所望周波数成分ｆ１のみでなく不要周波数成分ｆ２、ｆ３、ｆ４が含まれる。
【００５３】
同様に、出力信号Ｏ２には、所望周波数成分ｆ２のみでなく不要周波数成分ｆ１、ｆ３、ｆ４が含まれ、出力信号Ｏ３には、所望周波数成分ｆ３のみでなく不要周波数成分ｆ１、ｆ２、ｆ４が含まれ、出力信号Ｏ４には、所望周波数成分ｆ４のみでなく不要周波数成分ｆ１、ｆ２、ｆ３が含まれる。
【００５４】
この結果、仮に図４の帰還回路構成を適用しなければ、増幅器７ａ〜７ｄが等振幅および等位相で動作しない場合に、各出力端子９ａ〜９ｄの相互間のアイソレーションが劣化するので、通信品質が劣化することになる。
よって、この問題を解決するために、図４の帰還回路構成が適用される。
【００５５】
すなわち、出力結合回路８ａ〜８ｄは、出力信号Ｏ１〜Ｏ４の一部を抽出し、出力抽出信号Ｕ１〜Ｕ４としてダウンコンバータ１０に入力する。
ダウンコンバータ１０は、出力抽出信号Ｕ１〜Ｕ４をＩＦ周波数に変換し、さらにＡＤコンバータ１１は、ＩＦ周波数信号をディジタル信号Ｄ１〜Ｄ４に変換する。
【００５６】
このとき、ディジタル信号Ｄ１には、出力信号Ｏ１の所望周波数成分ｆ１のみならず不要周波数成分ｆ２、ｆ３、ｆ４の振幅情報が含まれる。
同様に、ディジタル信号Ｄ２には、出力信号Ｏ２の所望周波数成分ｆ２のみならず不要周波数成分ｆ１、ｆ３、ｆ４の振幅情報が含まれ、ディジタル信号Ｄ３には、出力信号Ｏ３の所望周波数成分ｆ３のみならず不要周波数成分ｆ１、ｆ２、ｆ４の振幅情報が含まれ、ディジタル信号Ｄ４には、出力信号Ｏ４の所望周波数成分ｆ１のみならず不要周波数成分ｆ１、ｆ２、ｆ３の振幅情報が含まれる。
【００５７】
以下、ディジタル信号Ｄ１〜Ｄ４は、周波数選択回路１３Ｄａに入力される。
周波数選択回路１３Ｄａは、ディジタル信号Ｄ１に対しては、周波数成分ｆ１〜ｆ４のうちの、所望周波数成分ｆ１以外の周波数成分ｆ２〜ｆ４の振幅情報を制御信号生成回路１４Ｄ側に通過させる。
【００５８】
同様に、周波数選択回路１３Ｄａは、ディジタル信号Ｄ２に関しては、所望周波数成分ｆ２以外の周波数成分ｆ１、ｆ３、ｆ４の振幅情報を制御信号生成回路１４Ｄ側に通過させ、ディジタル信号Ｄ３に関しては、所望周波数成分ｆ３以外の周波数成分ｆ１、ｆ２、ｆ４の振幅情報を制御信号生成回路１４Ｄ側に通過させ、ディジタル信号Ｄ４に関しては、所望周波数成分ｆ４以外の周波数成分ｆ１〜ｆ３の振幅情報を制御信号生成回路１４Ｄ側に通過させる。
【００５９】
このとき、周波数選択回路１３Ｄａにおける通過周波数は、チャネル割当て器１５からの入力信号に基づいて決定される。
制御信号生成回路１４Ｄは、入力信号の振幅が小さくなるような制御信号を利得・位相制御回路４Ｄａ〜４Ｄｄに入力する。
このとき、制御信号は、周波数選択回路１３Ｄａからの入力信号とチャネル割当て器１５からの入力信号とに基づいて生成される。
【００６０】
これにより、図４のマルチポートアンプにおいては、増幅器７ａ〜７ｄからの出力信号の振幅差および位相差が低減され、出力ハイブリッド３ｂからの出力信号Ｏ１〜Ｏ４の各々に含まれる不要周波数成分が除去される。
この結果、前述の実施例２と同様に、各出力端子９ａ〜９ｄの相互間のアイソレーションが改善されて、通信品質が改善される。
【００６１】
なお、この発明の実施例３に係るマルチポートアンプは、図４の構成に限定されることはなく、たとえば図５に示すように、出力結合回路８ａ〜８ｄとダウンコンバータ１０との間に、別の周波数選択回路１３ｂを追加挿入してもよい。
周波数選択回路１３ｂは、チャネル割当て器１５からの信号に応答して、ＲＦ周波数で動作する。
【００６２】
図５の構成においても、前述と同等の作用効果を得ることができる。
また、図５の場合、ダウンコンバータ１０の前段に周波数選択回路１３ｂが設けられているので、不要周波数成分に比べて振幅の大きい所望周波数成分を、図４の場合よりも大きく減衰させることができる。
したがって、ダウンコンバータ１０に要求される受信感度のダイナミックレンジを軽減することができるので、容易に装置を得ることが可能となる。
【００６３】
また、図５内の周波数選択回路１３ｂに代えて、図６に示すように、ダウンコンバータ１０とＡＤコンバータ１１との間に、別の周波数選択回路１３ｃを挿入してもよい。
周波数選択回路１３ｃは、チャネル割当て器１５からの信号に応答して、ＩＦ周波数で動作する。
【００６４】
図６の構成においても、前述と同等の効果を得ることができる。
また、図６の場合、ＡＤコンバータ１１の前段に周波数選択回路１３ｃが設けられているので、不要周波数成分に比べて振幅の大きい所望周波数成分を、図４の場合よりも大きく減衰させることができる。
したがって、ＡＤコンバータ１１に要求される受信感度のダイナミックレンジを軽減することができるので、容易に装置を得ることが可能となる。
【００６５】
また、図５および図６の構成を組み合わせて、図７に示すように、出力結合回路８ａ〜８ｄとダウンコンバータ１０との間に、ＲＦ周波数で動作する周波数選択回路１３ｂを挿入し、ダウンコンバータ１０とＡＤコンバータ１１との間に、ＩＦ周波数で動作する周波数選択回路１３ｃを挿入してもよい。
【００６６】
図７の構成においても、前述と同等の効果を得ることができる。
また、図７の場合、ダウンコンバータ１０の前段に周波数選択回路１３ｂが設けられているので、不要周波数成分に比べて振幅の大きい所望周波数成分を、図４の場合よりも大きく減衰させることができ、ダウンコンバータ１０に要求される受信感度のダイナミックレンジを軽減することができる。
【００６７】
さらに、ＡＤコンバータ１１の前段に周波数選択回路１３ｃが設けられているので、不要周波数成分に比べて振幅の大きい所望周波数成分を、図４の場合よりも大きく減衰させることができ、ＡＤコンバータ１１に要求される受信感度のダイナミックレンジを軽減することができる。
したがって、容易に装置を得ることが可能となる。
【００６８】
また、この発明の実施例３（図４〜図７）においては、利得・位相制御回路４ａ〜４ｄおよび増幅器７ａ〜７ｄが、それぞれ４ポートの場合を例にとって説明したが、ポート数は任意の複数個（２個以上）に設定することができる。
【００６９】
（実施例４）
なお、上記実施例１〜３（図１〜図７）では、マルチポートアンプに注目したが、図８のように、マルチポートアンプを並列に複数個（ここでは、「３個」）設置して無線装置を構成してもよい。
【００７０】
図８はこの発明の実施例４に係る無線装置を示すブロック図であり、図４の構成からなる第１〜第３のマルチポートアンプ２０１〜２０３を用いた無線装置を示している。
図８において、前述（図４参照）と同様のものについては、前述と同一符号が付されるか、または、各符号に「０」、「１」、「２」、「３」が追加されている。
【００７１】
第１のマルチポートアンプ２０１は、入力ハイブリッド３１ａから出力端子９１ａ〜９１ｄまでの構成として、出力ハイブリッド３１ｂ、利得・位相制御回路４１ａ〜４１ｄ、ＤＡコンバータ５１ａ〜５１ｄ、アップコンバータ６１ａ〜６１ｄ、増幅器７１ａ〜７１ｄおよび出力結合回路８１ａ〜８１ｄを有するとともに、帰還回路として、ダウンコンバータ１０１、ＡＤコンバータ１１１、周波数選択回路１３１ａおよび制御信号生成回路１４１を有している。
【００７２】
同様に、第２のマルチポートアンプ２０２は、入力ハイブリッド３２ａから出力端子９２ａ〜９２ｄまでの構成として、出力ハイブリッド３２ｂ、利得・位相制御回路４２ａ〜４２ｄ、ＤＡコンバータ５２ａ〜５２ｄ、アップコンバータ６２ａ〜６２ｄ、増幅器７２ａ〜７２ｄおよび出力結合回路８２ａ〜８２ｄを有するとともに、帰還回路として、ダウンコンバータ１０２、ＡＤコンバータ１１２、周波数選択回路１３２ａおよび制御信号生成回路１４２を有している。
【００７３】
また、第３のマルチポートアンプ２０３は、入力ハイブリッド３３ａから出力端子９３ａ〜９３ｄまでの構成として、出力ハイブリッド３３ｂ、利得・位相制御回路４３ａ〜４３ｄ、ＤＡコンバータ５３ａ〜５３ｄ、アップコンバータ６３ａ〜６３ｄ、増幅器７３ａ〜７３ｄおよび出力結合回路８３ａ〜８３ｄを有するとともに、帰還回路として、ダウンコンバータ１０３、ＡＤコンバータ１１３、周波数選択回路１３３ａおよび制御信号生成回路１４３を有している。
【００７４】
信号生成回路１Ｄ、チャネル選択回路２０Ｄおよびチャネル割当て器１５０は、並列構成からなる第１〜第３のマルチポートアンプ２０１〜２０３に対して、共通に接続されている。
【００７５】
チャネル割当て器１５０は、各マルチポートアンプ２０１〜２０３内の帰還回路に接続されており、各帰還回路内の周波数選択回路１３１ａ〜１３３ａから所望周波数成分が入力されるように構成されている。
【００７６】
また、チャネル選択回路２０Ｄまたはチャネル割当て器１５０には、各マルチポートアンプ２０１〜２０３に関して、入力信号の利得および位相を制御するための入力信号利得・位相制御回路（図示せず）を備えている。
入力信号利得・位相制御回路は、受信した信号（所望周波数成分）を増幅させるための制御信号を生成するように構成されている。
【００７７】
次に、図８に示したこの発明の実施例４に係る無線装置の動作について説明する。
なお、各マルチポートアンプ２０１〜２０３内の利得・位相制御については前述の通りである。
まず、チャネル割当て器１５は、第１のマルチポートアンプ２０１に関して、入力信号Ｓ１１に周波数成分ｆ１を割り当て、入力信号Ｓ１２に周波数成分ｆ２を割り当て、入力信号Ｓ１３に周波数成分ｆ３を割り当て、入力信号Ｓ１４に周波数成分ｆ４を割り当てる。
【００７８】
同様に、チャネル割当て器１５は、第２のマルチポートアンプ２０２に関して、入力信号Ｓ２１に周波数成分ｆ１を割り当て、入力信号Ｓ２２に周波数成分ｆ２を割り当て、入力信号Ｓ２３に周波数成分ｆ３を割り当て、入力信号Ｓ２４に周波数成分ｆ４を割り当てる。
また、チャネル割当て器１５は、第３のマルチポートアンプ２０３に関して、入力信号Ｓ３１に周波数成分ｆ１を割り当て、入力信号Ｓ３２に周波数成分ｆ２を割り当て、入力信号Ｓ３３に周波数成分ｆ３を割り当て、入力信号Ｓ３４に周波数成分ｆ４を割り当てる。
【００７９】
このように、各入力信号に周波数成分ｆ１〜ｆ４が割り当てられて動作する場合、マルチポートアンプ２０１において、理想的には、出力信号Ｏ１１には周波数成分ｆ１のみが含まれ、出力信号Ｏ１２には周波数成分ｆ２のみが含まれ、出力信号Ｏ１３には周波数成分ｆ３のみが含まれ、出力信号Ｏ１４には周波数成分ｆ４のみが含まれる。
【００８０】
同様に、マルチポートアンプ２０２において、出力信号Ｏ２１には周波数成分ｆ１のみが含まれ、出力信号Ｏ２２には周波数成分ｆ２のみが含まれ、出力信号Ｏ２３には周波数成分ｆ３のみが含まれ、出力信号Ｏ２４には周波数成分ｆ４のみが含まれる。
また、マルチポートアンプ２０３において、出力信号Ｏ３１には周波数成分ｆ１のみが含まれ、出力信号Ｏ３２には周波数成分ｆ２のみが含まれ、出力信号Ｏ３３には周波数成分ｆ３のみが含まれ、出力信号Ｏ３４には周波数成分ｆ４のみが含まれる。
【００８１】
ここで、各マルチポートアンプ２０１〜２０３において、周波数成分ｆ１のみを含む出力端子９１ａ、９２ａ、９３ａの出力信号を合成し、周波数成分ｆ２のみを含む出力端子９１ｂ、９２ｂ、９３ｂの出力信号を合成し、周波数成分ｆ３のみを含む出力端子９１ｃ、９２ｃ、９３ｃの出力信号を合成して動作する無線装置を考える。
【００８２】
このとき、周波数成分ｆ１のみを含む出力端子９１ａ、９２ａ、９３ａからの出力信号が等振幅および等位相の場合には、合成損失は生じないが、前述のように、各出力信号は等振幅および等位相ではないので、合成損失が生じて通信品質が劣化する。このことは、周波数成分ｆ２、ｆ３についても同様である。
【００８３】
この影響を低減するために、たとえば第１のマルチポートアンプ２０１に着目した場合、出力結合回路８１ａ〜８１ｄは、出力信号Ｏ１１〜Ｏ１４の一部を抽出した出力抽出信号Ｕ１１〜Ｕ１４をダウンコンバータ１０１に入力する。
ダウンコンバータ１０１は、出力抽出信号Ｕ１１〜Ｕ１４をＩＦ周波数に変換し、さらにＡＤコンバータ１１１は、ＩＦ周波数信号をディジタル信号に変換する。
【００８４】
このとき、各チャネルのディジタル信号をＤ１１〜Ｄ１４とすれば、ディジタル信号Ｄ１１には、出力信号Ｏ１１の所望周波数成分ｆ１のみならず不要周波数成分ｆ２、ｆ３、ｆ４の振幅情報が含まれる。
【００８５】
同様に、ディジタル信号Ｄ１２には、出力信号Ｏ１２の所望周波数成分ｆ２のみならず不要周波数成分ｆ１、ｆ３、ｆ４の振幅情報が含まれ、ディジタル信号Ｄ１３には、出力信号Ｏ１３の所望周波数成分ｆ３のみならず不要周波数成分ｆ１、ｆ２、ｆ４の振幅情報が含まれ、ディジタル信号Ｄ１４には、出力信号Ｏ１４の所望周波数成分ｆ１のみならず不要周波数成分ｆ１、ｆ２、ｆ３の振幅情報が含まれる。
【００８６】
そこで、周波数選択回路１３１ａは、ディジタル信号Ｄ１１に含まれる所望周波数成分ｆ１をチャネル割当て器１５に入力するとともに、ディジタル信号Ｄ１１に含まれる不要周波数成分ｆ２、ｆ３、ｆ４を制御信号生成回路１４１に入力する。
【００８７】
同様に、周波数選択回路１３１ａは、ディジタル信号Ｄ１２に含まれる所望周波数成分ｆ２をチャネル割当て器１５に入力するとともに、ディジタル信号Ｄ１２に含まれる不要周波数成分ｆ１、ｆ３、ｆ４を制御信号生成回路１４１に入力する。
また、周波数選択回路１３１ａは、ディジタル信号Ｄ１３に含まれる所望周波数成分ｆ３をチャネル割当て器１５に入力するとともに、ディジタル信号Ｄ１３に含まれる不要周波数成分ｆ１、ｆ２、ｆ４を制御信号生成回路１４１に入力する。
【００８８】
さらに、周波数選択回路１３１ａは、ディジタル信号Ｄ１４に含まれる所望周波数成分ｆ４をチャネル割当て器１５に入力するとともに、ディジタル信号Ｄ１４に含まれる不要周波数成分ｆ１〜ｆ３を制御信号生成回路１４１に入力する。
制御信号生成回路１４１の動作については、前述の実施例３で述べた通りである。
【００８９】
上記動作は、第２および第３のマルチポートアンプ２０２、１０３についても同様である。この結果、チャネル割当て器１５には、各マルチポートアンプ２０１〜２０３の所望周波数成分のみを有する信号が入力される。
【００９０】
以下、チャネル選択回路２０Ｄは、各マルチポートアンプ２０１〜２０３の所望周波数成分のみを有する信号を、チャネル割当て器１５から受信し、チャネル選択回路２０Ｄ内の入力信号利得・位相制御回路を用いて、所望周波数の信号の振幅レベルが大きくなるように、信号生成回路１Ｄから入力された信号を制御する。
【００９１】
このように、各マルチポートアンプ２０１〜２０３への入力信号レベルを制御することにより、各信号の相互間の振幅差および位相差を低減して、各マルチポートアンプ２０１〜２０３からの出力信号の振幅差および位相差を低減し、出力信号の合成損失を低減することができるので、通信品質が良好となる。
【００９２】
なお、図８においては、各マルチポートアンプ２０１〜２０３において、ＡＤコンバータ１１１〜１１３と制御信号生成回路１４１〜１４３との間に、周波数選択回路１３１ａ〜１３３ａを挿入したが、たとえば図９に示すように、各マルチポートアンプ２０１ｂ〜２０３ｂにおいて、ダウンコンバータ１０１〜１０３とＡＤコンバータ１１１〜１１３との間に周波数選択回路１３１ｂ〜１３３ｂを挿入してもよく、前述と同等の効果が得られる。
【００９３】
また、図８では、各マルチポートアンプ２０１〜２０３として、前述の実施例３の構成（図４）を適用したが、前述の実施例１〜３のいずれの構成（図１〜図７）を適用しても同等の効果が得られる。
【００９４】
また、各マルチポートアンプ２０１〜２０３内において、利得・位相制御回路および増幅器がそれぞれ４ポートの場合を示したが、ポート数は任意の複数個（２個以上）に設定することができる。
さらに、３つのマルチポートアンプを並設した場合を示したが、任意の複数（２つ以上）だけ並設可能なことは言うまでもない。
【００９５】
以上のように、この発明の実施例４に係る無線装置（図８、図９）は、並設された第１〜第３のマルチポートアンプ２０１〜２０３（２０１ｂ〜２０３ｂ）を備えている。
また、チャネル選択回路２０Ｄまたはチャネル割当て器１５０内には、各マルチポートアンプ内の帰還回路（周波数選択回路）に接続された入力信号利得・位相制御回路が設けられている。
【００９６】
各マルチポートアンプにおいて、複数の出力結合回路から受信された出力抽出信号は、帰還回路内の周波数選択回路により２つの信号に分離され、分離された２つの信号のうちの一方は、帰還回路内の制御信号生成回路１４１〜１４３に入力され、２つの信号のうちの他方は、入力信号利得・位相制御回路に入力される。
【００９７】
制御信号生成回路１４１〜１４３は、受信した信号を減衰させるための制御信号を生成し、入力信号利得・位相制御回路は、受信した信号を増幅させるための制御信号を生成する。これにより、通信品質が良好な無線装置が得られる効果がある。
【００９８】
（実施例５）
なお、上記実施例１（図１）では、制御信号生成回路１４の入力側に周波数選択回路１３ａを設けたが、図１０のように、第１の多入力１出力スイッチ１６（以下、単に「多入力１出力スイッチ１６」という）を設けてもよい。
図１０はこの発明の実施例５に係るマルチポートアンプの構成を示すブロック図であり、前述（図１）と同様に、ポート数が４個の場合の誤差補償回路を有する構成を示している。
【００９９】
図３において、前述（図１参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ｅ」を付して詳述を省略する。
この場合、制御信号生成回路１４Ｅの入力側には、前述（図１）の周波数選択回路１３ａに代えて、多入力１出力スイッチ１６が設けられている。
【０１００】
次に、図１０に示したこの発明の実施例５による動作について説明する。
前述と同様に、信号生成回路１からの入力信号は、チャネル割当て器１５からの信号に基づいて、チャネル選択回路２によりチャネルごとの周波数成分ｆ１〜ｆ４が割り当てられる。
チャネル選択回路２を介した各入力信号Ｓ１〜Ｓ４は、各周波数成分ｆ１〜ｆ４に対応し、入力信号Ｓ１は周波数成分ｆ１のみを有し、入力信号Ｓ２は周波数成分ｆ２のみを有し、入力信号Ｓ３は周波数成分ｆ３のみを有し、入力信号Ｓ４は周波数成分ｆ４のみを有する。
【０１０１】
入力信号Ｓ１〜Ｓ４は、それぞれ入力ハイブリッド３ａの異なる入力端子に入力されて分配および合成され、さらに、増幅器７ａ〜７ｄで増幅され、出力ハイブリッド３ｂにより再び分配および合成された後、出力信号Ｏ１〜Ｏ４として出力ハイブリッド３ｂから出力される。
【０１０２】
ここで、増幅器７ａ〜７ｄが理想的な状態であれば、出力信号Ｏ１〜Ｏ４の周波数は、入力信号Ｓ１〜Ｓ４と同様に、それぞれ、周波数成分ｆ１〜ｆ４のみを有することになるので、出力端子９ａ〜９ｄからは、それぞれ周波数成分ｆ１〜ｆ４のみが出力されて、出力信号Ｏ１〜Ｏ４が互いに干渉することはない。
【０１０３】
しかし、一般に、増幅器７ａ〜７ｄは、回路のばらつき、温度変化および経年劣化などにともない利得および位相が変化するので、等振幅および等位相で動作せずに誤差を生じる。
このとき、仮に、図１０の帰還回路構成を適用しなければ、たとえば、出力ハイブリッド３ｂからの出力信号Ｏ１には、所望周波数成分ｆ１のみでなく、不要周波数成分ｆ２、ｆ３、ｆ４（不要信号）が含まれ、同様に、他の出力信号Ｏ２〜Ｏ４にも、所望周波数成分のみでなく、不要周波数成分が含まれることになる。
【０１０４】
このように、増幅器７ａ〜７ｄが等振幅および等位相で動作しない場合には、出力端子９ａ〜９ｄ間のアイソレーションが劣化して通信品質が劣化するので、この問題を解決するために、図１０の帰還回路構成が適用される。
図１０において、出力結合回路８ａ〜８ｄは、出力信号Ｏ１〜Ｏ４の一部をそれぞれ抽出し、出力抽出信号Ｕ１〜Ｕ４として多入力１出力スイッチ１６に入力する。
【０１０５】
多入力１出力スイッチ１６に入力された出力抽出信号Ｕ１〜Ｕ４のうち、制御信号生成回路１４Ｅに入力される信号は、多入力１出力スイッチ１６によって制御することができる。
また、出力抽出信号Ｕ１〜Ｕ４いずれの信号を通過させるかは、チャネル割当て器１５から多入力１出力スイッチ１６に入力される信号に基づいて決定される。
【０１０６】
制御信号生成回路１４Ｅは、多入力１出力スイッチ１６からの入力信号を検波し、検波信号の振幅レベルが小さくなるような制御信号を、利得・位相制御回路４ａ〜４ｄに入力する。
制御信号生成回路１４Ｅからの制御信号は、多入力１出力スイッチ１６およびチャネル割当て器１５からの各入力信号に基づいて生成される。
【０１０７】
以上のように、この発明の実施例５（図１０）によれば、複数のチャネルに対応した複数の入力信号Ｓ１〜Ｓ４が入力される入力ハイブリッド３ａと、複数の入力信号Ｓ１〜Ｓ４に対応した複数の出力信号Ｏ１〜Ｏ４を複数の出力端子９ａ〜９ｄから出力する出力ハイブリッド３ｂと、入力ハイブリッド３ａと出力ハイブリッド３ｂとの間に挿入された複数の増幅器７ａ〜７ｄおよび複数の利得・位相制御回路４ａ〜４ｄと、により構成され、複数の増幅器７ａ〜７ｄを並列合成するマルチポートアンプにおいて、出力ハイブリッド３ｂと複数の出力端子９ａ〜９ｄとの間に挿入されて、複数の出力信号Ｏ１〜Ｏ４に対応した出力抽出信号Ｕ１〜Ｕ４を受信する複数の出力結合回路８ａ〜８ｄと、複数の出力結合回路８ａ〜８ｄと複数の利得・位相制御回路４ａ〜４ｄとの間に挿入された帰還回路と、を備え、帰還回路は、多入力１出力スイッチ１６を有している。
【０１０８】
これにより、増幅器７ａ〜７ｄから出力される信号の振幅差および位相差を低減し、出力信号Ｏ１〜Ｏ４の各々に含まれる不要な周波数成分（不要信号）を除去することができるので、出力端子９ａ〜９ｄの相互間のアイソレーションを改善して、通信品質を改善することができる。
また、不要周波数成分に比べて振幅の大きい所望周波数成分を、多入力１出力スイッチ１６によりあらかじめ減衰させた後に、制御信号生成回路１４Ｅに入力して制御信号を生成するので、制御信号生成回路１４Ｅの受信感度に大きなダイナミックレンジが要求されることがなく、容易かつ安価にマルチポートアンプを実現することができる。
【０１０９】
なお、図１０においては、各４個の利得・位相制御回路４ａ〜４ｄおよび増幅器７ａ〜７ｄを備えた４ポートのマルチポートアンプを示したが、ポート数は任意の複数個（２個以上）に設定することができる。
また、ここでは、図１内の周波数選択回路１３ａを多入力１出力スイッチ１６に置き換えた場合を示したが、図２内の帯域遮断フィルタ２１を多入力１出力スイッチ１６に置き換えた場合においても同等の効果が得られる。
【０１１０】
以下、図１１〜図１３を参照しながら、上記実施例１〜５による作用効果について、さらに具体的に説明する。
図１１はこの発明の実施例１〜５に係るマルチポートアンプの要部をマトリクス表示（［Ｉ］、［Ｔ］、［Ｇ］、［Ｏ］）により総称的に示すブロック図であり、４ポートの入力ハイブリッド３ａ、利得・位相制御回路４ａ〜４ｄ、増幅器７ａ〜７ｄおよび出力ハイブリッド３ｂを示している。
図１１において、出力端子に現れる出力信号Ｏ１〜Ｏ４をマトリクス表示すると、以下の式（１）のようになる。
【０１１１】
【数１】
2010079644.tif 000003
【０１１２】
式（１）において、各マトリクス［Ｏ］、［Ｇ］、［Ｔ］および［Ｉ］は、それぞれ、出力信号Ｏ１〜Ｏ４、増幅器７ａ〜７ｄ、各ハイブリッド３ａ、３ｂおよび入力信号Ｓ１〜Ｓ４を表している。
また、各マトリクスの次元は、４×１、４×４（対角行列）、４×４、および４×１である。
なお、ここで、入出力の各ハイブリッド３ａ、３ｂの特性は同一であるものとする。また、利得・位相制御回路４ａ〜４ｄの通過振幅、通過位相は、それぞれ、ΔＧｉ＝０、Δφ＝０（ｉ＝１〜４）であるものとする。
入力信号マトリクス［Ｉ］は、以下の式（２）のように表される。
【０１１３】
【数２】
2010079644.tif 000004
【０１１４】
式（２）において、「ｔ」は転置行列を意味する。また、Ｓｉ（ｉ＝１〜４）は、各々の入力信号Ｓ１〜Ｓ４を表す複素数である。
一方、出力信号マトリクス［Ｏ］は、以下の式（３）のように表される。
【０１１５】
【数３】
2010079644.tif 000005
【０１１６】
また、増幅器７ａ〜７ｄの特性を表すマトリクス［Ｇ］は、以下の式（４）のように対角行列となる。
【０１１７】
【数４】
2010079644.tif 000006
【０１１８】
式（４）において、ｇｉ（ｉ＝１〜４）は、各々の増幅器７ａ〜７ｄの通過量を表す複素数である。
各ハイブリッド３ａ、３ｂを表すマトリクス［Ｔ］は、以下の式（５）のように表される。
【０１１９】
【数５】
2010079644.tif 000007
【０１２０】
なお、式（４）において、各増幅器７ａ〜７ｄの通過量は、以下の式（６）のように表される。
【０１２１】
【数６】
2010079644.tif 000008
【０１２２】
式（６）において、Ｇｉ、Φｉ（ｉ＝１〜４）は、増幅器７ａ〜７ｄの利得Ｇ、通過位相φに対する差である。
式（５）、式（６）から、各マトリクス［Ｔ］［Ｇ］［Ｔ］は、以下の式（７）ように表される。
【０１２３】
【数７】
2010079644.tif 000009
【０１２４】
また、式（２）、式（３）、式（７）から、出力信号マトリクス［Ｏ］は、以下の式（８）ように表される。
【０１２５】
【数８】
2010079644.tif 000010
【０１２６】
ここで、増幅器７ａ〜７ｄの振幅および位相の誤差が無い場合には、以下の式（９）が成立する。
【０１２７】
【数９】
2010079644.tif 000011
【０１２８】
したがって、式（７）、式（９）から明らかなように、増幅器７ａ〜７ｄの振幅および位相の誤差が生じない場合には、以下の式（１０）が成り立ち、所望の信号のみが出力される。
【０１２９】
【数１０】
2010079644.tif 000012
【０１３０】
すなわち、入力ハイブリッド３ａの個別の入力端子への入力信号Ｓ１は、出力ハイブリッド３ｂの個別の出力端子からの出力信号Ｏ１のみとして出力され、同様に、入力信号Ｓ２〜Ｓ４は、それぞれ、出力ハイブリッド３ｂの個別の出力端子からの出力信号Ｏ２〜Ｓ４のみとして出力される。
ここで、各周波数成分ｆ１〜ｆ３の条件を、以下の式（１１）で表す。
【０１３１】
【数１１】
2010079644.tif 000013
【０１３２】
このとき、式（１１）内の周波数成分ｆ１の条件を満たす場合に、ａ＝０となり、同様に、周波数成分ｆ２の条件を満たす場合に、ｂ＝０となり、周波数成分ｆ３の条件を満たす場合に、ｃ＝０となる。
【０１３３】
すなわち、式（８）から明らかなように、式（１１）内の周波数成分ｆ１の条件を満たす場合には、出力信号Ｏ１に対する不要信号（入力信号Ｓ４）と、出力信号Ｏ２に対する不要信号（入力信号Ｓ３）と、出力信号Ｏ３に対する不要信号（入力信号Ｓ２）と、出力信号Ｏ４に対する不要信号（入力信号Ｓ１）とが、出力されない。
【０１３４】
同様に、周波数成分ｆ２の条件を満たす場合には、出力信号Ｏ１に対する不要信号（入力信号Ｓ３）と、出力信号Ｏ２に対する不要信号（入力信号Ｓ４）と、出力信号Ｏ３に対する不要信号（入力信号Ｓ１）と、出力信号Ｏ４に対する不要信号（入力信号Ｓ２）とが、出力されない。
【０１３５】
さらに、周波数成分ｆ３の条件を満たす場合には、出力信号Ｏ１に対する不要信号（入力信号Ｓ２）と、出力信号Ｏ２に対する不要信号（入力信号Ｓ１）と、出力信号Ｏ３に対する不要信号（入力信号Ｓ４）と、出力信号Ｏ４に対する不要信号（入力信号Ｓ３）とが、出力されない。
このことを模式的に表すと、出力信号Ｏ１〜Ｏ４は、以下の式（１２）のようになる。
【０１３６】
【数１２】
2010079644.tif 000014
【０１３７】
以下、式（１１）（各周波数成分ｆ１〜ｆ３の条件）をアイソレーション最大の条件式と称し、この条件式を用いて増幅器７ａ〜７ｄの振幅差および位相差Ｇｉ、Φｉの間の関係を求める方法について述べる。
なお、ここでは、増幅器７ａ〜７ｄの数が４個の場合についてアイソレーション最大の条件式を求めているが、他の任意数（２個以上）について、同様の方法でアイソレーション最大の条件式を求めることが可能である。
【０１３８】
増幅器７ａ〜７ｄの振幅差および位相差Ｇｉ、Φｉの関係は、利得・位相制御回路４ａ〜４ｄの通過振幅および通過位相を変化させたときの不要信号の振幅を観測することにより求める。
たとえば、入力信号Ｓ１のみとした場合には、以下の式（１３）が成立する。
【０１３９】
【数１３】
2010079644.tif 000015
【０１４０】
このとき、複数の利得・位相制御回路４ａ〜４ｄのうちの、たとえば利得・位相制御回路４ｂの通過振幅ΔＧ２を変化させると、出力信号Ｏ１の出力端子での不要信号の通過量が最小（すなわち、アイソレーションが最大）となるときの通過振幅ΔＧ２が存在する。
ここで、アイソレーションが最大となるときの通過振幅ΔＧ２をＡ２ｏｐｔ１とすると、以下の式（１４）が成立する。
【０１４１】
【数１４】
2010079644.tif 000016
【０１４２】
図１２は通過振幅変化時の動作例を示す説明図であり、横軸は通過振幅ΔＧ２を示し、縦軸は入力信号Ｓ１のみ入力時における出力信号Ｏ１に対応する出力端子での不要信号の通過量を示している。
図１２から明らかなように、出力信号Ｏ１の出力端子での不要信号の通過量は、通過振幅ΔＧ２＝Ａ２ｏｐｔ１の場合に最小になることが分かる。
【０１４３】
同様に、利得・位相制御回路４ｂの通過位相Δφ２を変化させた場合も、出力信号Ｏ１でのアイソレーションが最大となるときの通過位相Δφ２が存在する。
ここで、アイソレーションが最大となるときの通過位相Δφ２をＰ２ｏｐｔ１とすると、以下の式（１５）が成立する。
【０１４４】
【数１５】
2010079644.tif 000017
【０１４５】
図１３は通過位相変化時の動作例を示す説明図であり、横軸は通過位相Δφ２を示し、縦軸は入力信号Ｓ１のみ入力時における出力信号Ｏ１に対応する出力端子での不要信号の通過量を示している。
図１３から明らかなように、出力信号Ｏ１の出力端子での不要信号の通過量は、通過位相Δφ２＝Ｐ２ｏｐｔ１の場合に最小になることが分かる。
以下、同様に、出力信号Ｏ２の出力端子での不要信号の通過量が最小となるときの通過振幅ΔＧ２（＝Ａ２ｏｐｔ２）および通過位相Δφ２（＝Ｐ２ｏｐｔ２）を考慮すると、それぞれ、以下の式（１６）、式（１７）が成立する。
【０１４６】
【数１６】
2010079644.tif 000018
【０１４７】
また、出力信号Ｏ３の出力端子での不要信号の通過量が最小となるときの通過振幅ΔＧ２（＝Ａ２ｏｐｔ３）および通過位相Δφ２（＝Ｐ２ｏｐｔ３）を考慮すると、それぞれ、以下の式（１８）、式（１７）が成立する。
【０１４８】
【数１７】
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【０１４９】
式（１４）〜式（１９）を連立して、振幅差Ｇ２〜Ｇ４、位相差Φ２〜Φ４について解を求めると、以下の式（２０）〜式（２２）が得られる。
【０１５０】
【数１８】
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【０１５１】
式（２０）〜式（２２）から、増幅器７ａに対する増幅器７ｂ〜７ｄの利得差および位相差が求められるので、式（２０）〜式（２２）を用いて、制御信号生成回路１４（１４Ｄ、１４Ｅ）から利得・位相制御回路４ａ〜４ｄに入力する制御信号を求めることができる。
【０１５２】
以上のように、この発明の実施例１〜５に係るマルチポートアンプによれば、各増幅器７ａ〜７ｄの振幅差および位相差を補償することができるので、通信品質が向上する。
また、不要信号が出力される複数の出力信号Ｏ１〜Ｏ４の振幅情報のみに基づいて複数の利得・位相制御回路４ａ〜４ｄに対する制御信号を求めることにより、簡易な装置構成でマルチポートアンプを実現することができる。
【０１５３】
なお、ここでは増幅器７ａ〜７ｄのポート数が４個の場合について示したが、任意数（２個以上）の場合についても、同様に各増幅器の振幅差および位相差を補償することができる。
また、入力信号Ｓ１のみの場合について動作説明したが、他の任意の入力信号（入力端子）Ｓ２〜Ｓ４の場合についても、同様に各増幅器７ａ〜７ｄの振幅差および位相差を補償することができる。
【０１５４】
また、一例として、複数の利得・位相制御回路４ａ〜４ｄのうちの利得・位相制御回路４ｂの振幅および位相を変化させた場合について説明したが、他の任意の利得・位相制御回路４ａ、４ｃ、４ｄの振幅および位相を変化させた場合についても、同様に各増幅器７ａ〜７ｄの振幅差および位相差を補償することができる。
【０１５５】
（実施例６）
なお、上記実施例５（図１０）では、多入力１出力スイッチ１６の出力信号を制御信号生成回路１４Ｆに直接入力したが、図１４のように、比較器１９を介して制御信号生成回路１４Ｆに入力してもよい。
図１４はこの発明の実施例６に係るマルチポートアンプの構成を示すブロック図であり、前述（図１０）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ｆ」を付して詳述を省略する。
【０１５６】
この場合、前述と同様に、ポート数が４個の場合の誤差補償回路を有するマルチポートアンプを示している。
図１４において、マルチポートアンプは、多入力１出力スイッチ１６のみならず、入力結合回路１７ａ〜１７ｄと、第２の多入力１出力スイッチ１８（以下、単に「多入力１出力スイッチ１８」という）と、比較器１９とを備えている。
多入力１出力スイッチ１８および比較器１９は、多入力１出力スイッチ１６および制御信号生成回路１４Ｆとともに、帰還回路を構成している。
【０１５７】
入力結合回路１７ａ〜１７ｄは、入力信号Ｓ１〜Ｓ４の一部を、入力抽出信号Ｉ１〜Ｉ４として抽出し、多入力１出力スイッチ１８は、複数の入力抽出信号Ｉ１〜Ｉ４のうちのいずれかを比較器１９に入力する。
比較器１９は、多入力１出力スイッチ１６を介した出力抽出信号と、多入力１出力スイッチ１８を介した入力抽出信号とを比較して、複数の出力信号Ｏ１〜Ｏ４に含まれる不要周波数成分（不要信号）を抽出する。
【０１５８】
次に、図１４に示したこの発明の実施例６による動作について説明する。
なお、この発明の実施例６による基本的な動作については、前述の実施例５と同様なので省略し、前述と異なるアイソレーション劣化問題に対する対処動作について説明する。
【０１５９】
まず、出力結合回路８ａ〜８ｄは、出力信号Ｏ１〜Ｏ４の一部を、出力抽出信号Ｕ１〜Ｕ４として抽出し、多入力１出力スイッチ１６を介して比較器１９に入力する。
このとき、出力抽出信号Ｕ１〜Ｕ４のうち、比較器１９に入力される信号は、チャネル割当て器１５の制御下で、多入力１出力スイッチ１６によって制御される。すなわち、出力抽出信号Ｕ１〜Ｕ４のうちのいずれを通過させるかは、チャネル割当て器１５から多入力１出力スイッチ１６に入力される信号に基づいて決定される。
【０１６０】
また、入力結合回路１７ａ〜１７ｄは、入力信号Ｓ１〜Ｓ４の一部を入力抽出信号Ｉ１〜Ｉ４として抽出し、多入力１出力スイッチ１８を介して比較器１９に入力する。
このとき、入力抽出信号Ｉ１〜Ｉ４のうち、比較器１９に入力される信号は、チャネル割当て器１５の制御下で、多入力１出力スイッチ１８によって制御される。すなわち、入力抽出信号Ｉ１〜Ｉ４のうちのいずれを通過させるかは、チャネル割り当て器１５から多入力１出力スイッチ１８に入力される信号に基づいて決定される。
【０１６１】
比較器１９は、出力抽出信号Ｕ１〜Ｕ４と入力抽出信号Ｉ１〜Ｉ４との相関を取ることにより、出力信号Ｏ１〜Ｏ４に含まれる不要周波数成分（不要信号）を抽出する。
たとえば、入力信号Ｓ１のみの場合には、比較器１９は、入力抽出信号Ｉ１と出力抽出信号Ｕ１〜Ｕ３との相関を取ることにより、出力信号Ｏ１〜Ｏ３に含まれる不要信号の振幅情報を得ることができる。
【０１６２】
なお、比較器１９において、入力抽出信号Ｉ１と出力抽出信号Ｕ１との相関を取るか、入力抽出信号Ｉ１と出力抽出信号Ｕ２との相関を取るか、または入力抽出信号Ｉ１と出力抽出信号Ｕ３との相関を取るかは、多入力１出力スイッチ１６、１８を制御することによって選択可能である。
また、ここでは、入力信号Ｓ１のみの場合について説明したが、入力信号Ｓ２〜Ｓ４の場合についても、同様に、不要信号の振幅情報を得ることができる。
【０１６３】
このように、入力結合回路１７ａ〜１７ｄからの入力抽出信号Ｉ１〜Ｉ４を取得することにより、すべての入力信号Ｓ１〜Ｓ４が入力された場合においても、多入力１出力スイッチ１６、１８の制御により、不要信号（不要周波数成分を含む出力信号）の振幅情報を得ることができる。
【０１６４】
こうして得られた不要信号は、前述の実施例５と同様に、利得・位相制御回路４ａ〜４ｄのうちの少なくとも１つの利得・位相制御回路の振幅および位相を変化させることによって、通過量を最小化（すなわち、アイソレーションを最大化）することができる。
すなわち、前述と同様に、アイソレーションを最大化する利得・位相制御回路の振幅および位相を得ることができるので、増幅器７ａ〜７ｄの振幅差および位相差Ｇｉ、Φｉの間の関係を求めることが可能である。
【０１６５】
以上のように、この発明の実施例６（図１４）によるマルチポートアンプは、複数の入力信号Ｓ１〜Ｓ４に対応した入力抽出信号Ｉ１〜Ｉ４を受信する複数の入力結合回路１７ａ〜１７ｄを備え、帰還回路は、複数の入力結合回路１７ａ〜１７ｄに接続された多入力１出力スイッチ１８と、多入力１出力スイッチ１６、１８に接続された比較器１９と、を含む。
比較器１９は、多入力１出力スイッチ１６を介した出力抽出信号と、多入力１出力スイッチ１８を介した入力抽出信号とを比較して、複数の出力信号Ｏ１〜Ｏ４に含まれる不要周波数成分を抽出する。
【０１６６】
これにより、各増幅器７ａ〜７ｄの振幅差および位相差を補償することができるので、通信品質が向上する。
また、制御信号生成回路１４Ｆは、不要信号が出力される複数の出力信号Ｏ１〜Ｏ４の振幅情報のみに基づいて、複数の利得・位相制御回路４ａ〜４ｄに対する制御信号を求めるので、簡易な装置構成でマルチポートアンプを実現することができる。
【０１６７】
なお、ここでは、増幅器７ａ〜７ｄのポート数が４個の場合について示したが、２個以上の任意数の場合についても、同様に各増幅器の振幅差および位相差を補償することができる。
また、入力信号Ｓ１〜Ｓ４がすべて入力された状態においても、不要信号の振幅情報を得ることができるので、マルチポートアンプの動作を止めることなく、各増幅器７ａ〜７ｄの振幅差および位相差を補償することができる。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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