(57)【要約】【課題】高周波信号に対し任意の位相を設定して制御する位相制御装置を提供する。【解決手段】第１位相（ａ相）をもつ第１高周波信号を受けこれを分岐して出力する第１結合器１３と、第１高周波信号を受けて第１制御信号に従って移相する第１移相器１５と、移相された第１高周波信号にＲＦ処理を施すＲＦ処理部５と、ＲＦ処理が施された第２位相（Ａ相）をもつ第２高周波信号を分岐して出力する第２結合器１４と、第２高周波信号を受けて第２制御信号に従って移相して第３位相（ｘ相）をもつ第３高周波信号を出力する第２移相器１７と、第１高周波信号と第３高周波信号との差分信号を出力する合成器１８と、差分信号に基づいて第１位相（ａ相）と第３位相（ｘ相）との位相差が第２高周波信号の第２位相（Ａ相）となるように第１および第２制御信号を決定する制御部１０をもつ位相制御装置。【選択図】図１
2011109260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１位相をもつ第１高周波信号を受けこれを二つに分岐して出力する第１結合器と、
前記第１結合器から供給された前記第１高周波信号を受けて、第１制御信号に従って移相して出力する第１移相器と、
前記第１移相器により移相された第１高周波信号にＲＦ処理を施すＲＦ処理部と、
前記ＲＦ処理部においてＲＦ処理が施された第２位相をもつ第２高周波信号を受け二つに分岐して出力する第２結合器と、
前記第２結合器から供給された前記第２高周波信号を受けて、第２制御信号に従って移相して第３位相をもつ第３高周波信号を出力する第２移相器と、
前記第１結合器からの第１高周波信号と前記第２移相器により移相された第３高周波信号とを合成して差分信号を出力する合成器と、
前記合成器からの差分信号に基づいて、前記第１位相と前記第３位相との位相差が前記第２高周波信号の前記第２位相となるように、前記第１移相器へ供給される前記第１制御信号と前記第２移相器に供給される第２制御信号を決定して供給する制御部と、
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】
この発明は、高周波信号の位相を制御する位相制御装置であって、高周波信号の位相の変動を検出し任意の値に制御する位相制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、高周波信号を扱う高周波システムにおいては、高周波信号の振幅や位相を制御することが行なわれている。すなわち、高周波信号においては、信号の位相調整のみによっても、振幅および位相の調整を行なうこともできるため、位相に対して、任意の制御を行なって所望の効果を得る技術が多く知られている。
【０００３】
特許文献１は、位相を調整して信号の効率を最適化するプリディストーション回路を用いる振幅位相変化装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３２６５４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１の従来技術が示す振幅位相変化装置においては、通過し出力される高周波信号について、ユーザが希望する任意の位相を自由に設定したり位相の変動を検出して制御することはできないという問題がある。
本発明は、高周波信号に対し任意の位相を設定し変動を検出して制御する位相制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
課題を解決する一実施形態は、
第１位相（ａ相）をもつ第１高周波信号を受けこれを二つに分岐して出力する第１結合器（１３）と、
前記第１結合器から供給された前記第１高周波信号を受けて、第１制御信号に従って移相して出力する第１移相器（１５）と、
前記第１移相器により移相された第１高周波信号にＲＦ（Radio Frequency）処理を施すＲＦ処理部（５）と、
前記ＲＦ処理部においてＲＦ処理が施された第２位相（Ａ相）をもつ第２高周波信号を受け二つに分岐して出力する第２結合器（１４）と、
前記第２結合器から供給された前記第２高周波信号を受けて、第２制御信号に従って移相して第３位相（ｘ相）をもつ第３高周波信号を出力する第２移相器（１７）と、
前記第１結合器からの第１高周波信号と前記第２移相器により移相された第３高周波信号とを合成して差分信号を出力する合成器（１８）と、
前記合成器からの差分信号に基づいて、前記第１位相（ａ相）と前記第３位相（ｘ相）との位相差が前記第２高周波信号の前記第２位相（Ａ相）となるように、前記第１移相器へ供給される前記第１制御信号と前記第２移相器に供給される第２制御信号を決定して供給する制御部（１０）と、を具備することを特徴とする位相制御装置である。
【０００７】
課題を解決する一実施形態は、
第１位相（ａ相）を受けこれを二つに分岐して出力する第１結合器（１３）と、
前記第１結合器から供給された前記第１高周波信号を受けて、第１制御信号に従って移相して出力する第１移相器（１５）と、
前記第１移相器により移相された第１高周波信号にＲＦ処理を施す第１ＲＦ処理部（４２）と、
前記第１ＲＦ処理部においてＲＦ処理が施された第２位相（Ａ相）をもつ第２高周波信号を受け二つに分岐して出力する第２結合器（１４）と、
前記第２結合器から供給された前記第２高周波信号を受けて、第２制御信号に従って移相して第３位相（ｘ相）をもつ第３高周波信号を出力する第２移相器（１７）と、
前記第１結合器からの第１高周波信号と前記第２移相器により移相された第３高周波信号とを合成して第１差分信号を出力する第１合成器（１８）と、
前記第１合成器からの第１差分信号に基づいて、前記第１位相（ａ相）と前記第３位相（ｘ相）との位相差が前記第２高周波信号の前記第２位相（Ａ相）となるように、前記第１移相器へ供給される前記第１制御信号と前記第２移相器に供給される第２制御信号を決定して供給する第１制御部（２０）と、
第１位相（ａ相）をもつ第４高周波信号を受けこれを二つに分岐して出力する第３結合器（３３）と、
前記第３結合器から供給された前記第４高周波信号を受けて、第３制御信号に従って移相して出力する第３移相器（３５）と、
前記第３移相器により移相された第４高周波信号にＲＦ処理を施す第２ＲＦ処理部（４３）と、
前記第２ＲＦ処理部においてＲＦ処理が施された第２位相（Ａ相）をもつ第５高周波信号を受け二つに分岐して出力する第４結合器（３４）と、
前記第４結合器から供給された前記第５高周波信号を受けて、第４制御信号に従って移相して第３位相（ｘ相）をもつ第６高周波信号を出力する第４移相器（３７）と、
前記第３結合器からの第４高周波信号と前記第４移相器により移相された第６高周波信号とを合成して差分信号を出力する第２合成器（３８）と、
前記第２合成器からの差分信号に基づいて、前記第１位相（ａ相）と前記第３位相（ｘ相）との位相差が前記第４高周波信号の前記第２位相（Ａ相）となるように、前記第３移相器へ供給される前記第３制御信号と前記第４移相器に供給される第４制御信号を決定して供給する第２制御部（２０）と、を具備することを特徴とする位相制御装置。
【０００８】
課題を解決する一実施形態は、
第１位相（ａ相）をもつ第１高周波信号を受けこれを二つに分岐して出力する第１結合器（１３）と、
前記第１結合器から供給された前記第１高周波信号を受けて、第１制御信号に従って移相して出力する第１移相器（１５）と、
前記第１移相器により移相された第１高周波信号を減衰処理する減衰部（４１）と、
前記減衰部により減衰された第１高周波信号にＲＦ処理を施すＲＦ処理部（５）と、
前記ＲＦ処理部においてＲＦ処理が施された第２位相（Ａ相）をもつ第２高周波信号を受け二つに分岐して出力する第２結合器（１４）と、
前記第２結合器から供給された前記第２高周波信号を受けて、第２制御信号に従って移相して第３位相（ｘ相）をもつ第３高周波信号を出力する第２移相器（１７）と、
前記第１結合器からの第１高周波信号と前記第２移相器により移相された第３高周波信号とを合成して差分信号を出力する合成器（１８）と、
前記合成器からの差分信号に基づいて、前記第１位相（ａ相）と前記第３位相（ｘ相）との位相差が前記第２高周波信号の前記第２位相（Ａ相）となるように、前記第１移相器へ供給される前記第１制御信号と前記第２移相器に供給される第２制御信号を決定して供給する制御部（１０）と、を具備することを特徴とする位相制御装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る位相制御装置は、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を確実に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る位相制御装置の構成の一例を示すブロック図。
【図２】本発明の一実施形態に係る位相制御装置の他の構成を示すブロック図。
【図３】本発明の特徴を有していない位相制御の一例を説明する説明図。
【図４】本発明の特徴を有していない位相制御の他の一例を説明する説明図。
【図５】本発明の一実施形態に係る位相制御装置を基地局に適用させた場合の一例を示すブロック図。
【図６】本発明の一実施形態に係る位相制御装置を基地局に適用させた場合の他の一例を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。  
初めに、本発明の一実施形態に係る位相制御装置１の構成を図１を用いて説明する。位相制御装置１は、高周波信号が入力される入力端１１と、入力端１１に接続される方向性結合器１３と、方向性結合器１３の後段に設けられる移相器１５と、移相器１５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５と、ＲＦ処理部５の後段に設けられる方向性結合器１４と、方向性結合器１４の後段に設けられる出力端１２を有している。ここで、入力端１１と方向性結合器１３、および方向性結合器１４と出力端１２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１３、１４および合成器１８は、位相管理されたハイブリッドカプラとする。
【００１２】
さらに、位相制御装置１は、方向性結合器１４の主線路からの分岐には利得設定用の可変減衰器１６と、可変減衰器１６の後段に設けられる移相器１７と、移相器１７の後段および方向性結合器１３に設けられる合成器１８が設けられる。さらに、合成器１８の後段に設けられる検波器１９と、検波器１９からの出力を受けて、移相器１５、可変減衰器１６、移相器１７へ制御信号を供給する制御部２０を有している。
【００１３】
このような構成をもつ位相制御装置１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０ｄｅｇに対し、位相制御装置１から出力される高周波信号の位相をＡｄｅｇに設定することを考える。予め測定器により入力端１１と出力端１２の位相差がＡｄｅｇの時の、方向性結合器１３で分岐された信号の位相をａｄｅｇ、その信号が合成器１８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２０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１４で分岐された信号の位相をｘ ｄｅｇ、その信号が合成器１８に入力されるときの位相をｘ＋ｙｄｅｇとし、この値は制御部２０の記憶領域等に格納しておく。
【００１４】
このとき、制御部２０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１８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移相器１７に制御信号を設定する。これはｙｄｅｇの位相量を制御していることになる。
【００１５】
逆位相で合成器１８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１９に入力される電力は最小となる。このとき合成器１８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１６で２信号の電力差を抑えておく。
【００１６】
入力端１１と出力端１２の位相差がＡ＋αｄｅｇにずれた場合、合成器１８に入力される２信号にもαｄｅｇの位相差が発生し、検波器１９に入力される電力が増加する。制御部２０は、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１９の入力が最小となるような制御信号を移相器１５に供給する。すなわちＡ＋αｄｅｇの通過位相に対し、移相器１５によって−αｄｅｇ分位相を戻すことになる。
【００１７】
ここで、可変減衰器１６、移相器１７は、制御部２０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。また移相器１５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。
【００１８】
また合成器１８における合成（打ち消し）は、合成器１８の出力の増減で判断するため、可変減衰器１６、移相器１７は、方向性結合器１３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１３と合成器１８の合計損失と、方向性結合器１４と可変減衰器１６と合成器１８の合計損失が一致すればよいため、方向性結合器１３、１４、合成器１８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１６を省略することも可能である。
【００１９】
また、他の実施形態として、図２に示すように、移相器１５の後段に減衰器４１をさらに設けることで、入出力間の利得を安定させることも可能である。
（本発明の特徴を有さない位相制御装置との対比による考察）
次に、本発明の特徴を有さない位相制御装置との対比により本発明の一実施形態である位相制御装置の動作上の考察を行なう。
【００２０】
すなわち、図３に示した位相制御装置は、高周波信号の位相をＲＦ処理部の入力段の手前に設けた移相器および制御部により、設定するものである。ここで、制御部は、環境温度変化等に対し予め温度変化に対する位相変動量を規定しておき、移相器を制御部により例えば、温度Ｈに対してｘｄｅｇ、温度Ｍに対してｙｄｅｇ、温度Ｌに対してｚｄｅｇのように設定する。この方式では、構成が単純で、増幅器等を２合成する場合等は十分な性能を持つが、一方、何らかの原因（たとえばプリント基板の吸湿）により出力される高周波信号の位相に変動が生じたとしても、外部からは分からず、所望の位相であるＡｄｅｇが保障されているとは言いがたい。
【００２１】
これに対し、上述した本発明の一実施形態に係る図１および図２の位相制御装置においては、少なくとも、ＲＦ処理部５の出力段の高周波信号の位相を反映した移相器１７の出力と合成器１８により方向性結合器１３の出力との差分が求められ、位相Ａ≒ｘ−ａおよび｜（ａ＋ｂ）−（ｘ＋ｙ）｜＝１８０ｄｅｇが実現するような制御信号が制御部２０から移相器１５、可変減衰器１６、移相器１７に供給されるため、たとえばプリント基板の吸湿等による高周波信号の位相の変動に対しても、ＲＦ処理部から出力される高周波信号に所望の位相Ａを確実に設定することができる。
【００２２】
またさらに、図４に示した位相制御装置においては、基地局から分離して供給される高周波信号をそれぞれ移相器に供給し、後段のＲＦ処理部に供給する構造において、ＲＦ処理部の後段に設けられる結合器および検出器の出力が制御部に供給され、制御部は、これに応じた制御信号を各移相器に供給することができる。
【００２３】
しかしながら、この構成による位相制御装置においても、ＲＦ処理部の出力である高周波信号の利得の大きさや、装置間の位相差は補正できたとしても、本発明に係る位相制御装置のように、前段と後段の位相同士を比較しているわけではないので、出力である高周波信号の絶対位相の変動を検出したり、これを制御することはできない。
【００２４】
従って、上述した本発明の一実施形態に係る図１および図２の位相制御装置のように、たとえばプリント基板の吸湿等による高周波信号の位相の変動に対しても、ＲＦ処理部のから出力される高周波信号の位相の変動を制御して確実に任意の位相の高周波信号を出力するということはできない。
【００２５】
（基地局に適用した場合の実施形態）
次に、上述した本発明の一実施形態の位相制御装置を基地局に適用した場合の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。図５および図６は、本発明の一実施形態に係る位相制御装置を基地局に適用させた場合の一例を示すブロック図である。本発明の一実施形態の位相制御装置は、例えば、基地局２からの高周波信号をアンテナ４から出力する際のパワー調整において、例えば、２０ＫＷの高周波増幅器を何台使用するかというシステムに対し、複数の高周波増幅器４２からの複数の高周波信号の位相Ａをそれぞれ確実に設定することで出力の低下を回避するものである。すなわち、複数の高周波増幅器４２からの複数の高周波信号の位相Ａが完全に一致していなければ、実質的な出力の低下を招くこととなる。
【００２６】
ここで、図５に示される位相制御装置１’においては、基地局２にそれぞれ接続される入力端１１，３１と、出力端１２，３２と、出力端１２，３２がそれぞれ接続される方向性結合器３と、方向性結合器３に接続されるアンテナ４が設けられる。
さらに、位相制御装置１’は、入力端１１に接続される方向性結合器１３と、方向性結合器１３の後段に設けられる移相器１５と、移相器１５の後段に設けられる例えば２０ＫＷの高周波増幅器４２と、高周波増幅器４２の後段に設けられる方向性結合器１４と、方向性結合器１４の後段に設けられる出力端１２を有している。さらに、位相制御装置１’は、方向性結合器１４の主線路からの分岐には利得設定用の可変減衰器１６と、可変減衰器１６の後段に設けられる移相器１７と、移相器１７の後段および方向性結合器１３に設けられる合成器１８が設けられる。さらに、合成器１８の後段に設けられる検波器１９と、検波器１９からの出力を受けて、移相器１５、可変減衰器１６、移相器１７へ制御信号を供給する制御部２０を有している。
【００２７】
さらに、位相制御装置１’は、入力端３１に接続される方向性結合器３３と、方向性結合器３３の後段に設けられる移相器３５と、移相器３５の後段に設けられる例えば２０ＫＷの高周波増幅器４３と、高周波増幅器４３の後段に設けられる方向性結合器３４と、方向性結合器３４の後段に設けられる出力端３２を有している。さらに、位相制御装置１’は、方向性結合器３４の主線路からの分岐には利得設定用の可変減衰器３６と、可変減衰器３６の後段に設けられる移相器３７と、移相器３７の後段および方向性結合器３３に設けられる合成器３８が設けられる。さらに、合成器３８の後段に設けられる検波器３９と、検波器３９からの出力を受けて、移相器３５、可変減衰器３６、移相器３７へ制御信号を供給する制御部２０が共通して設けられている。なお、この制御部２０は、高周波増幅器４３に専用のものであっても良い。
【００２８】
このような構成をもつ基地局に適用された位相制御装置１’によれば、２またはそれ以上の台数の高周波増幅器に対して使用することが可能であり、発射する電波の強度に応じて同一の位相の高周波信号を複数台の高周波増幅器により増幅させ、方向性結合器３で合成することで、位相のずれによって出力が減衰することがない任意の強度をもった高周波信号を出力させることができる。
また、図６に示すように、さらに、移相器１５および移相器３５の後段に減衰器４１、４４をそれぞれ設けることで、さらに、入出力間の利得を安定させることも可能である。
【００２９】
以上記載した様々な実施形態は複数同時に実施することが可能であり、これらの記載により、当業者は本発明を実現することができるが、更にこれらの実施形態の様々な変形例を思いつくことが当業者によって容易であり、発明的な能力をもたなくとも様々な実施形態へと適用することが可能である。従って、本発明は、開示された原理と新規な特徴に矛盾しない広範な範囲に及ぶものであり、上述した実施形態に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３０】
１…位相制御装置、２…基地局、３…方向性結合器、４…アンテナ、５…ＲＦ処理部、６…ＲＦ処理部、１１…入力端、１２…出力端、１３…方向性結合器、１４…方向性結合器、１５…移相器、１６…可変減衰器、１７…移相器、１８…合成器、１９…検波器、２０…制御部、３１…入力端、３２…出力端、３３…方向性結合器、３４…方向性結合器、３５…移相器、３６…可変減衰器、３７…移相器、３８…合成器。
【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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