(57)【要約】【課題】  温度変化などにより制御電圧の切替り時に位相の不連続が生じたとしても、安定した制御が可能な位相合成ダイバーシチ受信機の実現を目的とする。【解決手段】  電圧制御移相器を用いて３６０°の連続的な位相制御を行う移相器において、電圧制御移相器の位相制御範囲を３６０°を超える所定の範囲とし、電圧制御移相器の制御電圧を不連続に切替る際に、位相を増加させる場合の制御電圧の切替点と、位相を減少させる場合の制御電圧の切替点を異なるものとしてヒステリシス特性を持たせる制御を行う位相制御方法である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧制御移相器を用いて３６０°の連続的な位相制御を行う移相器の制御方法であって、上記電圧制御移相器の位相制御範囲を３６０°を超える所定の範囲とし、上記電圧制御移相器の制御電圧を不連続に切替る際に、位相を増加させる場合の制御電圧の切替点と、位相を減少させる場合の制御電圧の切替点を異なるものとしてヒステリシス特性を持たせる制御を行うことを特徴とする位相制御方法。
【請求項２】
同相合成ダイバーシチ受信機における少なくとも１つの受信入力信号の位相を制御する電圧制御移相器を、請求項１記載の位相制御方法を用いて制御することを特徴とする位相制御方法。
【請求項３】
請求項１または２において、上記電圧制御移相器の制御電圧を不連続に切替える際に、出力位相が安定するまでの所定期間、上記電圧制御移相器の出力を停止することを特徴とする位相制御方法。
【請求項４】
電圧制御移相器を用いて３６０°の連続的な位相制御を行う移相器の制御方法であって、２つ以上の移相器と、当該移相器出力の１つを選択する切替器を具備し、上記それぞれの移相器の位相制御範囲を３６０°を超える所定の範囲とし、上記移相器の制御電圧が上記所定の範囲に達したとき、上記切替器で選択されていない移相器の少なくとも一つの制御電圧を先に切替え、上記切替器で選択されている移相器と同相になるように制御を行った後、上記所定の範囲の所定の切替点で上記切替器で選択されている移相器出力に切替えることを特徴とする位相制御方法。
【請求項５】
同相合成ダイバーシチ受信機における少なくとも１つの受信入力信号の位相を制御する電圧制御移相器を、請求項４記載の位相制御方法を用いて制御することを特徴とする位相制御方法。
【請求項６】
電圧制御移相器を用いて３６０°の連続的な位相制御を行う移相器の制御方法であって、２つ以上の移相器と、当該移相器出力の１つを選択する切替器を具備し、それぞれの移相器の位相制御範囲が一部共通の制御範囲を有するものとし、上記移相器の制御電圧が上記一部共通の制御範囲に達したとき、上記切替器で選択されていない移相器の位相を、上記切替器で選択されている移相器と同相になるように制御を行った後、上記所定の範囲の所定の切替点で上記切替器で選択されている移相器出力に切替えることを特徴とする位相制御方法。
【請求項７】
同相合成ダイバーシチ受信機における少なくとも１つの受信入力信号の位相を制御する電圧制御移相器を、請求項６記載の位相制御方法を用いて制御することを特徴とする位相制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムに適用され、ダイバーシチ受信機や、アレイアンテナ等の無線部分の位相制御に関わるものである。
【背景技術】
【０００２】
図２に、一般的な同相合成ダイバーシチ受信機のブロック図を示す。図２は、受信入力信号Ｂを入力し、所定の位相に変化させる可変移相器１０１と、受信入力信号Ｂが可変移相器１０１により受信入力信号Ａと同相となった信号(可変移相器１０１出力)と受信入力信号Ａとの合成を行い出力する合成器１０２と、合成器１０２の出力が最大となるように可変移相器１０１に対して位相制御を行う位相制御器１０３とで構成されている。図３に可変移相器１０１の制御方法の一例を示す。
【０００３】
図３では、上段を可変移相器１０１の位相制御値(即ち、位相制御器１０３の制御値）、下段を合成出力の振幅(即ち、合成器１０２の出力)とし、説明の便宜上同一タイムスロット内において、上段の位相制御値が即座に下段の振幅に反映されているものとし、可変移相器１０１への制御は相対的に与えられているとする。また、制御方法としては、タイムスロット毎に一定の位相制御量を変化させて合成の振幅が最大となるような制御を行っているものとする。
【０００４】
ここで、図３において、タイムスロットｔ３の状態の時に、受信入力信号ＡとＢが同一位相となっているとして、説明を行う。
タイムスロットｔ１〜ｔ３の間は位相制御値の増加に伴い合成振幅は増加する。しかしタイムスロットｔ４では最適位相からずれてしまっているため、最大振幅とはならずに、逆に振幅が減少する。このため、タイムスロットｔ５では位相制御値を減らす制御が行われ、再び振幅が増大したため、次のタイムスロットｔ６でも、位相を減らす制御を行っている。ここで、合成振幅は減少しているため、次のタイムスロットｔ７では位相を増やす操作が行われる。このように、合成後の振幅が最大となるようにタイムスロット毎に一定の位相制御量ずつ変化させることにより、位相合成を行うダイバーシチ受信機を構成している。
【０００５】
可変移相器１０１には、例えば図４に示すベクトル合成移相器や、図５に特性を示す電圧制御型可変移相器などが用いられる。
図４のベクトル合成移相器は、一方の受信入力信号(ＲＦ信号)Ｅｉを、そのままの位相(０°)の出力と、９０°(直交位相)位相を変化させて出力する移相器３０１と、移相器３０１のそれぞれの出力に対し、与えられた係数を乗算する乗算器３０２及び３０３と、乗算器３０２及び３０３の出力を合成して出力する合成器３０４とで構成されている。図４において、入力信号Ｅｉに対し、位相量θだけずらす制御を行うとすると、移相器３０１の０°の出力に対しｃｏｓθを係数として乗算器３０２に与えて乗算し、移相器３０１の９０°の出力に対しｓｉｎθを係数として乗算器３０３に与えて乗算し、その後合成することで位相量をθだけ変動させることが可能となっている。
【０００６】
図５に電圧制御型の可変移相器の制御電圧−位相変移量の特性を示す。図５において、制御電圧に応じて、０°から３６０°まで直線的に制御が可能な構成とする。
図６に図５の移相器を用いて、制御値が０°から３６０°あるいは、３６０°から０°のように制御電圧の上限あるいは下限から切り替える場合の制御を示す。ここで位相制御値を増やしていく制御の場合を図６（ａ）に、位相制御値を減らしていく制御の場合を図６（ｂ）にそれぞれ記す。
【０００７】
実際には、一定の位相制御量単位で変動させるため、例えば１°単位であれば制御範囲は０°〜３５９°となり、制御電圧の切替も０°から３５９°、あるいは３５９°から０°のように行われることになるが、説明の便宜上、０°から３６０°のいわゆる１回転した同一の位相点に切替るものとする。
【特許文献１】特開８−１２５５９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記位相合成型ダイバーシチ受信回路を、例えば、１０ＧＨｚ帯域で実現しようとした場合、図４のようなベクトル合成移相器では、各素子において充分な精度を確保できずに受信品質が低下したり装置が高額になり、実用上支障が出る場合がある。特に、受信信号が、ＯＦＤＭ(Orthogonal Friquency Division Multiplexing)のようなマルチキャリアを用いた変調信号であったり、６４ＱＡＭ(Quadrature Amplitude Modulation)や２５６ＱＡＭのように多値数の多い受信信号に対しては、特性劣化要因となる。
【０００９】
また、図５の電圧制御型移相器においても、図６の様に位相制御値を０°から３６０°、あるいは３６０°から０°のように切り替えたつもりでも、温度変動などにより図７に示すように、出力位相に誤差が生じ、０°〜３６０°の制御範囲が、例えば、−１０°〜３５０°のような制御範囲になる場合がある。この場合、制御電圧の切替が発生しない範囲においては、一度に移動させる位相制御値が変動するだけで制御が可能であるが、制御電圧の切り替わりの点(０°，３６０°)を通過する制御の場合、図７に示すように、最適位相点が別にあったとしても、この切り替わりの点で合成出力の振幅のピークが発生し、最適位相点だと誤判定してしまう可能性がある。
【００１０】
本発明はこれらの欠点を除去し、温度変化などにより制御電圧の切替り時に位相の不連続が生じたとしても、安定した制御が可能な位相合成ダイバーシチ受信機の実現を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上記目的を達成するため、電圧制御移相器を用いて３６０°の連続的な位相制御を行う移相器において、上記電圧制御移相器の位相制御範囲を３６０°を超える所定の範囲とし、上記電圧制御移相器の制御電圧を不連続に切替る際に、位相を増加させる場合の制御電圧の切替点と、位相を減少させる場合の制御電圧の切替点を異なるものとしてヒステリシス特性を持たせる制御を行う位相制御方法である。
【００１２】
また、この位相制御方法を用いて同相合成ダイバーシチ受信機における少なくとも１つの受信入力信号の位相を制御する電圧制御移相器を制御するようにしたものである。
また、上記電圧制御移相器の制御電圧を不連続に切替える際に、出力位相が安定するまでの所定期間、上記電圧制御移相器の出力を停止するようにしたものである。
【００１３】
また、電圧制御移相器を用いて３６０°の連続的な位相制御を行う移相器において、２つ以上の移相器と、当該移相器出力の１つを選択する切替器を具備し、上記それぞれの移相器の位相制御範囲を３６０°を超える所定の範囲とし、上記移相器の制御電圧が上記所定の範囲に達したとき、上記切替器で選択されていない移相器の少なくとも一つの制御電圧を先に切替え、上記切替器で選択されている移相器と同相になるように制御を行った後、上記所定の範囲の所定の切替点で上記切替器で選択されている移相器出力に切替える位相制御方法である。
【００１４】
また、この位相制御方法を用いて同相合成ダイバーシチ受信機における少なくとも１つの受信入力信号の位相を制御する電圧制御移相器を制御するようにしたものである。
また、電圧制御移相器を用いて３６０°の連続的な位相制御を行う移相器において、２つ以上の移相器と、当該移相器出力の１つを選択する切替器を具備し、それぞれの移相器の位相制御範囲が一部共通の制御範囲を有するものとし、上記移相器の制御電圧が上記一部共通の制御範囲に達したとき、上記切替器で選択されていない移相器の位相を、上記切替器で選択されている移相器と同相になるように制御を行った後、上記所定の範囲の所定の切替点で上記切替器で選択されている移相器出力に切替える位相制御方法である。
【００１５】
また、この位相制御方法を用いて同相合成ダイバーシチ受信機における少なくとも１つの受信入力信号の位相を制御する電圧制御移相器を制御するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、温度変化などにより制御電圧の切替り時に位相の不連続が生じたとしても、安定した制御が可能な位相合成ダイバーシチ受信機が実現可能になる。また、電圧制御移相器の制御電圧を不連続に切替る際に移相器の出力位相が乱れたとしても、その間の出力を合成しないことで受信品質の劣化を防ぐことが可能である。
【００１７】
また、複数の移相器を用いることで、出力位相を連続に制御可能な位相合成ダイバーシチ受信機が実現可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１に本発明で用いる移相器(図２の可変移相器１０１)の位相制御特性の一例を示す。図５の従来の移相器の位相制御では、制御範囲が０°〜３６０°であったものが、本発明の図１においては、０°〜３８０°と＋２０度だけ制御範囲を広めている。ここで、制御範囲の拡張幅は、実際に制御を行いたい位相の制御範囲０°〜３６０°に対して、数度の余裕があれば基本的には良く、例えば、位相の制御ステップにすると、数ステップ程度の余裕を持たせればよい。また、実際に使用する移相器では上記機能を１つで実現しても、複数で実現してもかまわない。
【００１９】
図１の位相制御特性の移相器を用いた場合の、制御の様子を図８に示す。図８において制御電圧(図２の位相制御器１０３出力)が最大の時に３８０°(即ち、＋２０°)、最小の時に０°となるよう、それぞれ制御しているものとする。
【００２０】
図８（ａ）に位相を増加する方向に制御する場合の制御の例を、同様に、図８（ｂ）に位相を増加する方向に制御する場合の制御の例をそれぞれ記す。
図８（ａ）のように位相を増加させて行く場合、通常であれば、３６０°で位相が１回転することになるため、０°になるよう制御電圧を切替えるが、制御をそのまま続行し、３８０°になった時に制御電圧を３８０°から２０°に切替えるように制御する。逆に、図８（ｂ）のように位相を減少させるように制御が行われる場合、０°から３６０°に切替を行う。
【００２１】
実際には、２０°から０°の間は、３８０°から３６０°に対応しているため、この間であれば、どこで制御電圧の切替を行っても同一位相であることに変わりはないが、このように制御を行うことで、位相を増加させるように制御を行う場合と、位相を減少させるように制御を行う場合とで、２０°の差、即ちヒステリシス特性を持たせることが可能である。
【００２２】
このため、例えば温度変動等で、可変移相器における、制御電圧−出力位相特性が変動し、制御電圧を切替えた際に位相の不連続が生じたとしても、切替え直後の制御電圧には前後に余裕があるため一時的なものとなり、従来技術で生じているような、不具合は発生しない。
【００２３】
また、制御電圧の切替えにおいては制御遅延が生じるために、その間に位相が３６０度回る。このため、本発明を図２のダイバーシチ受信機で用いる場合、制御電圧の切替時に受信品質が低下するなどの障害が発生する場合がある。この様な場合、図２の可変移相器１０１の出力位相が安定するまでの特定の期間における移相器の出力を停止することで、受信品質が少なくとも劣化するのを防ぐことが可能である。
【００２４】
また、複数の移相器を用いることが可能である場合、例えば図９記載のように、第１の移相器９０１と第２の移相器９０２と、２つの移相器の出力を切替える切替器９０３と、位相比較器９０４とを具備し、例えば、第１の移相器９０１の出力が切替器９０３で選択されて出力されている場合、図１０に示すように、制御電圧が特定の期間、即ち制御電圧が高い領域と低い領域において同一位相が制御可能な範囲に入った場合に、第２の移相器９０２の制御電圧を第１の移相器９０１とは異なる制御電圧に切替え、位相比較器９０４を用いて第１の移相器９０１と第２の移相器９０２とが、同一位相になるように制御を行い、第１の移相器９０１の制御電圧に切替えが必要になった際に、切替器９０３の出力を第２の移相器９０２の出力に切替えを行うことで、制御電圧の切替が必要な場合においても、位相の乱れが生じないようにすることができる。
【００２５】
さらに、図９の第１の移相器９０１と第２の移相器９０２との位相制御範囲を、互いにオーバーラップさせ異なるように制御することも可能であり、例えば第１の移相器９０１の位相制御範囲を０°から１９０°とし、第２の移相器９０２の位相制御範囲を１８０°から３７０°とし、第１の移相器９０１の制御が１８０°から１９０°に来た時に、第１の移相器９０１と第２の移相器９０２とが同相になるように制御を行い、第１の移相器９０１の位相が１９０°に達したときに、切替器９０３により第２の移相器９０２に切替を行い、第２の移相器９０２の制御が３６０°から３７０°に来た時に、第１の移相器９０１と第２の移相器９０２とが同相になるように制御を行い、第２の移相器９０２の位相が３７０°に達したときに、切替器９０３により第１の移相器９０１に切替を行うことで、一つの移相器の位相制御範囲が３６０°よりも狭い場合でも利用が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明で用いる電圧制御移相器の制御電圧−位相変移量の特性の一例を示す図
【図２】ダイバーシチ受信機の一例を示すブロック図
【図３】一般的な移相器の制御方法の一例を説明する図
【図４】ベクトル合成移相器の一例を示すブロック図
【図５】従来の電圧制御移相器の制御電圧−位相変移量の特性の一例を示す図
【図６】従来の電圧制御移相器の制御方法の一例を説明する図
【図７】従来の電圧制御移相器の制御方法で制御位相が不連続となる場合を説明する図
【図８】本発明で用いる電圧制御移相器の制御方法の一例を説明する図
【図９】本発明の移相器の一例を示すブロック図
【図１０】本発明で用いる電圧制御移相器の制御方法の一例を説明する図
【符号の説明】
【００２７】
１０１：可変移相器、１０２：合成器、１０３：位相制御器、９０１：第１の移相器、９０２：第２の移相器、９０３：切替器、９０４：位相比較器。
【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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