(57)【要約】【課題】回路の対称性が良く配線長の差異がなく、回路規模が小さい位相比較回路を得る。【解決手段】第１の信号を９０度位相が異なる信号に二分配する第１の９０度分配器１１と、第１の９０度分配器１１の０度出力を同相で二分配する第１の同相分配器１２と、第２の信号を同相で二分配する第２の同相分配器１３と、第２の同相分配器１３の出力の一方を９０度位相が異なる信号に二分配する第２の９０度分配器１４と、第１の同相分配器１２の出力の一方と第２の９０度分配器１４の９０度出力の位相を比較する第１のミクサ１５と、第１の同相分配器１２の出力の他方と第２の９０度分配器１４の０度出力の位相を比較する第２のミクサ１６と、第２のミクサ１６の出力に基づき第１及び第２の信号が逆相状態かを判定する比較器１７と、判定結果に基づき第１のミクサ１５の出力を変換するリミタ回路１８を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の信号を、９０度位相が異なる２つの信号に二分配する第１の９０度分配器と、
前記第１の９０度分配器の０度出力を同相の２つの信号に二分配する第１の同相分配器と、
第２の信号を同相で二分配する第２の同相分配器と、
前記第２の同相分配器の出力の一方を、９０度位相が異なる２つの信号に二分配する第２の９０度分配器と、
前記第１の同相分配器の出力の一方と、前記第２の９０度分配器の９０度出力とを入力して、それら２つの信号の位相を比較する第１の位相比較器と、
前記第１の同相分配器の出力の他方と、前記第２の９０度分配器の０度出力とを入力して、それら２つの信号の位相を比較する第２の位相比較器と、
前記第２の位相比較器の出力の符号に基づいて、前記第１の信号と前記第２の信号が逆相状態にあるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段の判定結果に基づいて前記第１の位相比較器からの出力を変換する変換手段と
を備え、
前記変換手段は、前記判定手段が前記第１の信号と前記第２の信号が逆相状態にあると判定した場合に、前記第１の位相比較器の出力がゼロまたは正のときは、正の電圧を出力し、負の場合は、負の電圧を出力する
ことを特徴とする位相比較回路。
【請求項２】
第１の信号を、９０度位相が異なる２つの信号に二分配する第１の９０度分配器と、
前記第１の９０度分配器の０度出力を同相の２つの信号に二分配する第１の同相分配器と、
第２の信号を同相で二分配する第２の同相分配器と、
前記第２の同相分配器の出力の一方を、９０度位相が異なる２つの信号に二分配する第２の９０度分配器と、
前記第１の同相分配器の出力の一方と、前記第２の９０度分配器の９０度出力とを入力して、それら２つの信号の位相を比較する第１の位相比較器と、
前記第１の同相分配器の出力の他方と、前記第２の９０度分配器の０度出力とを入力して、それら２つの信号の位相を比較する第２の位相比較器と、
前記第２の位相比較器の出力の符号に基づいて、前記第１の信号と前記第２の信号が逆相状態にあるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段の判定結果に基づいて前記第１の位相比較器からの出力を変換する変換手段と
を備え、
前記変換手段は、前記判定手段が前記第１の信号と前記第２の信号が逆相状態にあると判定した場合に、前記第１の位相比較器の出力が正のときは、正の電圧を出力し、ゼロまたは負の場合は、負の電圧を出力する
ことを特徴とする位相比較回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は位相比較回路に関し、特に、例えば、レーダ装置等に用いられ、受信信号と基準信号を比較したり、あるいは、主アンテナと補助アンテナとで受信された２つの信号の位相を比較するための位相比較回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術において、マイクロ波無線通信方式の１つとして、主アンテナと補助アンテナの２つのアンテナにより受信した信号を合成することにより、回線の瞬断や雑音の軽減などを図るものがある。当該方式においては、主アンテナと補助アンテナのそれぞれの出力信号の位相を一致させる必要があるため、２つの信号の位相を比較して調整を行う（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の位相比較回路は、主アンテナで受信した第１の信号と、補助アンテナで受信し移相制御した第２の信号とが逆相で同期するのを防ぐため、以下のように動作する。すなわち、第１の信号と移相制御した第２の信号とを同相合成（信号の位相をそのまま合成）および逆相合成（一方の信号の位相を反転して合成）し、同相合成信号と逆相合成信号とを検波した電圧の大小を比較することで第１の信号と移相制御した第２の信号の位相が同相状態にあるか、逆相状態にあるかを判定する。そして、逆相状態にあるときは移相器を強制的に制御して逆相状態で同期するのを防ぐ。
【０００４】
また、他の従来の位相比較回路においては、他の方法により、第１の信号と移相制御した第２の信号が逆相で同期するのを防いでいる（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
特許文献２の位相比較回路は、第１の信号と移相制御した第２の信号が逆相で同期するのを防ぐため、以下のように動作する。すなわち、第１の信号と移相制御した第２の信号のいずれか一方を９０度移相器で９０度移相し、もう一方の信号と第１の位相比較器で比較すると同時に、第１の信号と移相制御した第２の信号を同相のままで第２の位相比較器で比較する。そして、第１の位相比較器の二つの入力信号が互いに直交（９０度位相がずれた状態）して、第１の位相比較器の出力がゼロになるように第２の信号を移相制御する。さらに、第２の位相比較器の出力電圧の正負によって第１の信号と移相制御した第２の信号が同相状態にあるか、逆相状態にあるかを判定する。そして、逆相状態にあるときは移相器を強制的に制御して逆相状態で同期するのを防ぐ。
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１６４４５８号公報（特に、第３〜５頁、第１図）
【特許文献２】特開平１１−１９５９３０号公報（特に、第５〜７頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の従来の位相比較回路においては、第１の信号と移相制御した第２の信号の位相が同相状態にあるか、逆相状態にあるかを判定するために、二つの信号を同相合成および逆相合成し、それぞれを検波した電圧を比較しており、二つの合成回路や検波回路が必要で、回路規模が大きくなってしまうという問題点があった。
【０００８】
また、特許文献２に記載の従来の位相比較回路においては、第１の信号と移相制御した第２の信号のいずれか一方を９０度移相器で９０度移相し、もう一方の信号と第１の位相比較器で比較すると同時に、第１の信号と移相制御した第２の信号を同相のままで第２の位相比較器で比較する。そして、第１の位相比較器の出力を移相制御に使うと共に、第２の位相比較器の出力を使って、第１の信号と移相制御した第２の信号の位相が同相状態にあるか、逆相状態にあるかを判定する。従って、第１の位相比較器には第１の信号と移相制御した第２の信号のいずれか一方だけが９０度移相器で９０度移相され、他方はそのまま入力される。このため、位相比較器の二つの入力信号において信号経路の対称性が悪く、第２の位相比較器の入力部での配線長の差異によって位相差が生じてしまうという問題点があった。
【０００９】
この発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、回路の対称性が良く配線長の差異が生じにくく、かつ、回路規模が小さい回路にて実現可能な位相比較回路を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は、第１の信号を、９０度位相が異なる２つの信号に二分配する第１の９０度分配器と、前記第１の９０度分配器の０度出力を同相の２つの信号に二分配する第１の同相分配器と、第２の信号を同相で二分配する第２の同相分配器と、前記第２の同相分配器の出力の一方を、９０度位相が異なる２つの信号に二分配する第２の９０度分配器と、前記第１の同相分配器の出力の一方と、前記第２の９０度分配器の９０度出力とを入力して、それら２つの信号の位相を比較する第１の位相比較器と、前記第１の同相分配器の出力の他方と、前記第２の９０度分配器の０度出力とを入力して、それら２つの信号の位相を比較する第２の位相比較器と、前記第２の位相比較器の出力の符号に基づいて、前記第１の信号と前記第２の信号が逆相状態にあるか否かを判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果に基づいて前記第１の位相比較器からの出力を変換する変換手段とを備え、前記変換手段は、前記判定手段が前記第１の信号と前記第２の信号が逆相状態にあると判定した場合に、前記第１の位相比較器の出力がゼロまたは正のときは、正の電圧を出力し、負の場合は、負の電圧を出力する位相比較回路である。あるいは、前記変換手段は、前記判定手段が前記第１の信号と前記第２の信号が逆相状態にあると判定した場合に、前記第１の位相比較器の出力が正のときは、正の電圧を出力し、ゼロまたは負の場合は、負の電圧を出力する位相比較回路である。
【発明の効果】
【００１１】
この発明は、第１の信号を、９０度位相が異なる２つの信号に二分配する第１の９０度分配器と、前記第１の９０度分配器の０度出力を同相の２つの信号に二分配する第１の同相分配器と、第２の信号を同相で二分配する第２の同相分配器と、前記第２の同相分配器の出力の一方を、９０度位相が異なる２つの信号に二分配する第２の９０度分配器と、前記第１の同相分配器の出力の一方と、前記第２の９０度分配器の９０度出力とを入力して、それら２つの信号の位相を比較する第１の位相比較器と、前記第１の同相分配器の出力の他方と、前記第２の９０度分配器の０度出力とを入力して、それら２つの信号の位相を比較する第２の位相比較器と、前記第２の位相比較器の出力の符号に基づいて、前記第１の信号と前記第２の信号が逆相状態にあるか否かを判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果に基づいて前記第１の位相比較器からの出力を変換する変換手段とを備え、前記変換手段は、前記判定手段が前記第１の信号と前記第２の信号が逆相状態にあると判定した場合に、前記第１の位相比較器の出力がゼロまたは正のときは、正の電圧を出力し、負の場合は、負の電圧を出力する位相比較回路であるので、回路の対称性が良く配線長の差異が生じにくいため、配線長の差異によって位相差が生じてしまうことを防止することができるとともに、回路規模の減縮を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る位相比較回路の構成を示す構成図である。図１に示す位相比較回路は、入力される第１の信号と第２の信号が入力されて、それらの位相を比較するための回路である。図１において、１は移相器であり、入力される第２の信号を後述する積分器２０からの出力に基づいて移相制御する無限移相器から構成されている。１１は、入力される第１の信号を、互いに９０度位相が異なる２つの信号に二分配する第１の９０度分配器、１２は第１の９０度分配器１１の０度出力を同相の２つの信号に二分配する第１の同相分配器である。なお、第１の９０度分配器１１の９０度出力は抵抗を介して接地されている。１３は、移相器１により移相制御された第２の信号を同相の２つの信号に二分配する第２の同相分配器、１４は、第２の同相分配器１３の出力の一方を、互いに９０度位相が異なる２つの信号に二分配する第２の９０度分配器である。なお、第２の同相分配器１３の残りのもう一方の出力は抵抗を介して接地されている。
【００１３】
１５は、第１の同相分配器１２の出力の一方と、第２の９０度分配器１４の９０度出力からの信号とを入力して、それら２つの信号の位相を比較する第１のミクサ（位相比較器）、１６は第１の同相分配器１２の出力の残りのもう一方と、第２の９０度分配器１４の０度出力からの信号とを入力して、それら２つの信号の位相を比較する第２のミクサ（位相比較器）である。また、１７は第２のミクサ１６の出力の正負を判定する比較器（判定手段）、１８は比較器１７の比較結果に基づいて第２のミクサ１６の出力が負の場合に、第１のミクサ１５の出力を強制的に変換するリミタ回路（変換手段）である。１９はリミタ回路１８の出力が入力されるループフィルタ、２０はループフィルタ１９からの出力を用いた積分演算を行い、演算結果を移相器１に入力する積分器である。
【００１４】
次に図１に示した本実施の形態１に係る位相比較回路の動作について説明する。
まず、第１の９０度分配器１１は、第１の信号を、互いに９０度位相が異なる２つの信号に二分配し、第１の同相分配器１２は、第１の９０度分配器１１の０度出力を同相で二分配する。一方、第２の同相分配器１３は、移相器１で移相制御した第２の信号を同相で二分配し、第２の９０度分配器１４は、第２の同相分配器１３の出力の一方を、互いに９０度移相が異なる２つの信号に二分配する。そして、第１のミクサ１５には、第１の同相分配器１２の出力の一方と、第２の９０度分配器１４の９０度出力からの信号とが入力され、２つの信号の位相が比較される。この結果、第１の信号は第１の９０度分配器１１の入力〜０度出力の経路と第１の同相分配器１２の入力〜出力の経路を経て、第１のミクサに１５に入力される。一方、移相制御した第２の信号は第２の同相分配器１３の入力〜出力の経路と第２の９０度分配器１４の入力〜９０度出力の経路とを経て、第１のミクサに１５に入力される。このため、第１と第２の同相分配器、第１と第２の９０度分配器がそれぞれ同種のものであれば、移相制御した第２の信号は第１の信号に比べてちょうど９０度だけ余計に移相されて第１のミクサ１５に導かれる。
【００１５】
また、第２のミクサ１６には、第１の同相分配器１２の出力の残りのもう一方と、第２の９０度分配器１４の０度出力からの信号が入力され、２つの信号の位相が比較される。この結果、第１の信号は第１の９０度分配器１１の入力〜０度出力の経路と第１の同相分配器１２の入力〜出力の経路を経て第２のミクサに１６に入力される。一方、移相制御した第２の信号は第２の同相分配器１３の入力〜出力の経路と第２の９０度分配器１４の入力〜０度出力の経路とを経て第２のミクサ１６に入力される。このため、第１と第２の同相分配器、第１と第２の９０度分配器がそれぞれ同種のものであれば、移相制御した第２の信号は第１の信号と同じ位相だけ移相されて第２のミクサ１６に導かれる。
【００１６】
第１および第２のミクサ１５，１６は、２つの入力信号の位相差θが−９０°＜θ＜９０°の場合は出力が正になる一方、位相差がθ≦−９０°または９０°≦θの場合は出力が負となる。従って、第２のミクサ１６の出力が負の場合、第１の信号と移相制御された第２の信号との位相差θはθ≦−９０°または９０°≦θであり、第１のミクサ１５の出力がゼロの場合は完全な逆相になっていることを示している。
【００１７】
そこで、第２のミクサ１６の出力の符号（正または負の別）を比較器１７で判定し、負の場合に、第１のミクサ１５の出力がゼロまたは正の場合には、リミタ回路１８が、出力電圧として、正の一定電圧（正の最大値）を、負の場合には負の一定電圧（負の最小値）を出力するように、リミタ回路１８を制御する。この結果、第１の信号と移相制御された第２の信号とが逆相の場合は必ず強制的に移相制御が行われ、第１の信号と移相制御された第２の信号が同相で同期するように制御される。これにより、位相差が１８０度のときに、ゼロが出力されないようにすることができる。なお、本例では、第２のミクサ１６の出力の符号（正または負の別）が負の場合に、リミタ回路１８が第１のミクサ１５の出力の符号に応じて正または負の一定電圧を出力するような構成で説明したが、必ずしも一定電圧である必要はなく、第１のミクサ１５の出力の符号に応じて正または負のゼロでない電圧を出力すれば同様の効果を奏する。また、本例では、第２のミクサ１６の出力の符号（正または負の別）が負の場合に、第１のミクサ１５の出力がゼロまたは正のときは、リミタ回路１８が正の電圧を出力し、第１のミクサ１５の出力が負の場合は、リミタ回路１８が負の電圧を出力するような構成で説明したが、第１のミクサ１５の出力が正のときは、リミタ回路１８が正の電圧を出力し、第１のミクサ１５の出力がゼロまたは負の場合は、リミタ回路１８が負の電圧を出力しても同様の効果を奏する。
【００１８】
リミタ回路１８の出力はループフィルタ１９を介して積分器２０に入力され、積分器２０はそれを用いた積分演算を行う。そうして得られた演算結果は移相器１に入力される。移相器１では、当該演算結果により、第１の信号と第２の信号との位相差に基づく第２の信号の移相制御を行って位相同期し、そうして得られた第２の信号を、第２の同相分配器１３へ入力するとともに、位相比較回路全体からの出力信号として外部に出力する。
【００１９】
以上のように、本実施の形態においては、第１の信号と第２の信号を第１のミクサ１５と第２のミクサ１６に分配する回路を、同相分配器と９０度分配器とを接続して構成するようにしたので、第１と第２のミクサ１５，１６のそれぞれへの入力信号が同相分配器と９０度分配器をひとつずつ経由することになるため、回路の対称性が良く配線長の差異を生じにくい位相比較回路を実現することができる。これにより、線路長の差による位相誤差の発生を抑えることができる。また、信号を同相合成および逆相合成して、それぞれを検波した電圧を比較する従来方式に比べ、合成回路や検波回路が不要となるため回路規模が小さくてすみ、装置の小型化を図ることができる。さらに、第１の信号と第２の信号を第１のミクサ１５と第２のミクサ１６に分配する回路を、同相分配器と９０度分配器とを接続して構成するようにしたので、第１の信号と第２の信号とを正確に同相および９０度位相差で比較することができるので、第１および第２のミクサ１５，１６の入力信号の位相差が１８０度のとき、制御が行われないという不具合（ハングアップ）を解消することができる。
【００２０】
なお、以上の説明では、第１の信号が第１の９０度分配器１１と第１の同相分配器１２を経由し、移相制御した第２の信号が第２の同相分配器１３と第２の９０度分配器１４を経由するように構成しているが、その場合に限らず、その逆、すなわち、移相制御した第２の信号が第１の９０度分配器１１と第１の同相分配器１２を経由し、第１の信号が第２の同相分配器１３と第２の９０度分配器１４を経由するように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の実施の形態１に係る位相比較器の構成を示した構成図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  移相器、１１  第１の９０度分配器、１２  第１の同相分配器、１３  第２の同相分配器、１４  第２の９０度分配器、１５  第１のミクサ、１６  第２のミクサ、１７  比較器、１８  リミタ回路、１９  ループフィルタ、２０  積分器。
【図１】
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