(57)【要約】【課題】複数の送信部に温度差があった場合に予想される合成後のＲＦ信号出力の電力変動を防止できる送信機を提供する。【解決手段】同一の中間周波数信号を、共通の基準信号を用いて無線周波数信号に変換して電力増幅すると共に、自装置の温度を検出して温度情報として出力する複数の送信部と、各送信部から出力される無線周波数信号を合成する合成器と、各送信部で共通に使用される基準信号を生成するＲＥＦ源と、ＲＥＦ源から出力された基準信号の位相を所定の位相制御信号にしたがって変化させて各送信部へ供給する複数の移相器と、複数の送信部から出力される温度情報を基に送信部の温度差を検出し、複数の送信部から出力される無線周波数信号の位相が一致するように、複数の移相器に基準信号の位相を制御するための位相制御信号を出力する位相制御部とを有する。【選択図】図１
2008311924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一の中間周波数信号を、共通の基準信号を用いて無線周波数信号に変換して電力増幅すると共に、自装置の温度を検出して温度情報として出力する温度検出器を備えた複数の送信部と、
前記複数の送信部から出力される無線周波数信号を合成する合成器と、
前記複数の送信部で共通に使用される基準信号を生成するＲＥＦ源と、
前記ＲＥＦ源から出力された基準信号の位相を所定の位相制御信号にしたがって変化させて前記複数の送信部へ供給する複数の移相器と、
前記複数の送信部から出力される温度情報を基に前記送信部の温度差を検出し、前記複数の送信部から出力される無線周波数信号の位相が一致するように、前記複数の移相器に前記基準信号の位相を変化させるための位相制御信号を出力する位相制御部と、
を有する送信機。
【請求項２】
前記複数の送信部は、
電圧制御発信器と、
前記電圧制御発信器の出力信号の周波数を、前記基準信号の周波数の逓倍で制御するＰＬＬ回路と、
前記電圧制御発信器の出力信号と前記中間周波数信号とをミキシングし、前記無線周波数信号に変換するミキサと、
を有する請求項１記載の送信機。
【請求項３】
前記位相制御部は、
前記複数の送信部の温度差と、前記複数の送信部から出力される無線周波数信号の位相差との関係を示すデータが予め格納されたＲＯＭを備え、
前記複数の送信部の温度差に対応する無線周波数信号の位相差がゼロになるように前記複数の移相器に前記位相制御信号を出力する請求項１または２記載の送信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は２台以上の送信部から出力されるＲＦ（無線周波数）信号を合成して送信する送信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から通信装置の冗長性を高めるために、送信機に２台以上の送信部を備え、各送信部により同一の信号を増幅し、各送信部から出力されるＲＦ信号どうしを合成して送信する構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−０３３５９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら上記したような従来の送信機では、各送信部に大きな温度差がある場合や温度差に起因して位相のズレが大きくなるようなデバイスを使用している場合、合成後のＲＦ信号出力で電力変動が発生する問題があった。
【０００４】
本発明は上記したような従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、複数の送信部に温度差があった場合に予想される合成後のＲＦ信号出力の電力変動を防止できる送信機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】
【０００５】
上記目的を達成するため本発明の送信機は、同一の中間周波数信号を、共通の基準信号を用いて無線周波数信号に変換して電力増幅すると共に、自装置の温度を検出して温度情報として出力する温度検出器を備えた複数の送信部と、
前記複数の送信部から出力される無線周波数信号を合成する合成器と、
前記複数の送信部で共通に使用される基準信号を生成するＲＥＦ源と、
前記ＲＥＦ源から出力された基準信号の位相を所定の位相制御信号にしたがって変化させて前記複数の送信部へ供給する複数の移相器と、
前記複数の送信部から出力される温度情報を基に前記送信部の温度差を検出し、前記複数の送信部から出力される無線周波数信号の位相が一致するように、前記複数の移相器に前記基準信号の位相を変化させるための位相制御信号を出力する位相制御部と、
を有する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、各送信部に温度差があった場合に予想される合成後のＲＦ信号出力の電力変動を防止できるため、温度差によらずに安定したＲＦ信号出力を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
次に本発明について図面を参照して説明する。
【０００８】
本発明の送信機は、２台の送信部（第１の送信部及び第２の送信部）にて位相および振幅が等しいＲＦ信号を出力し、それら２台の送信部から出力されたＲＦ信号を合成器によって電力合成して出力する構成である。なお、本発明は、第１の送信部及び第２の送信部の温度差とＲＦ信号の位相差との間に相関があることを前提とするものである。また、以下では２台の送信部を備える構成を例にして本発明の送信機について説明するが、送信部を２台以上備える構成にも適用可能である。
【０００９】
まず、本発明の送信機の構成について図１、図２及び図３を用いて説明する。
【００１０】
図１は本発明の送信機の一構成例を示すブロック図である。図２は図１に示した第１の送信部及び第２の送信部の一構成例を示すブロック図であり、図３は図１に示した位相制御部の一構成例を示すブロック図である。
【００１１】
図１に示すように、本発明の送信機は、第１の送信部１、第２の送信部２、合成器１３、位相制御部１０、ＲＥＦ源７、第１の移相器５及び第２の移相器６を備えた構成である。
【００１２】
第１の送信部１及び第２送信部２は、不図示の信号処理部から供給される同一のＩＦ（中間周波数）信号を、共通の基準信号を用いてＲＦ信号に変換し、電力増幅した後、合成器１３に出力する。
【００１３】
合成器１３は、第１の送信部１及び第２送信部２から出力されたＲＦ信号を電力合成して出力する。第１の送信部１からは、第１の送信部１の温度を示す第１の温度情報が位相制御部１０へリアルタイムに供給される。また、第２の送信部２からは、第２の送信部２の温度を示す第２の温度情報が位相制御部１０にリアルタイムで供給される。温度情報は、第１の送信部１及び第２送信部２に備える、周知の温度センサから成る温度検出器で検出された信号とする。
【００１４】
位相制御部１０は、第１の送信部１から出力されるＲＦ信号の位相を制御するための第１の位相制御信号を第１の移相器５へ出力し、第２の送信部２から出力されるＲＦ信号の位相を制御するための第２の位相制御信号を第２の移相器６へ出力する。
【００１５】
ＲＥＦ源７は、第１の送信部１及び第２の送信部２で共通に使用される基準信号（ＲＥＦ信号）を生成し、第１の移相器５及び第２の移相器６へそれぞれ出力する。ＲＥＦ信号は第１の送信部１及び第２の送信部２から出力されるＲＦ信号の周波数を決定するために用いられる。第１の移相器５を経由したＲＥＦ信号は第１の送信部１へ供給され、第２の移相器６を経由したＲＥＦ信号は第２の送信部２へ供給される。
【００１６】
第１の移相器５は、第１の位相制御信号にしたがってＲＥＦ源７から出力されたＲＥＦ信号の位相を制御する。第２の移相器６は、第２の位相制御信号にしたがってＲＥＦ源７から出力されたＲＥＦ信号の位相を制御する。
【００１７】
図２に示すように、第１の送信部１及び第２の送信部２は、ＩＦアンプ２２、ミキサ２３、ＲＦアンプ２４、ＶＣＯ（電圧制御発信器）２０及びＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路２１を備えている。
【００１８】
ＩＦアンプ２２は外部から供給されるＩＦ信号を増幅する。
【００１９】
ＶＣＯ２０は、振幅が一定であり、ＰＬＬ回路２１から供給される制御電圧にしたがって周波数が変化する信号を出力する。ＰＬＬ回路２１には、第１の移相器５または第２の移相器６から出力されたＲＥＦ信号が入力される。また、ＰＬＬ回路２１にはＶＣＯ２０の出力信号が帰還される。
【００２０】
ＰＬＬ回路２１は、ＲＥＦ信号とＶＣＯ２０の出力信号との位相を比較し、それらの位相が一致するようにＶＣＯ２０に制御電圧を出力する。すなわち、ＰＬＬ回路２１は、ＶＣＯ２０の出力信号の周波数がＲＥＦ信号の周波数と一致するように制御する。なお、ＶＣＯ２０の出力信号を分周してＰＬＬ回路２１に帰還している場合、ＰＬＬ回路２１は分周後の信号の周波数がＲＥＦ信号の周波数と一致するように制御する。例えば、ＶＣＯ２０の出力信号の周波数を１／１０にしてＰＬＬ回路２１に帰還している場合、ＰＬＬ回路２１はＶＣＯ２０の出力信号の周波数がＲＥＦ信号の１０倍の周波数となるように制御する。ＶＣＯ２０の出力信号はミキサ２３に供給される。
【００２１】
ミキサ２３は、ＩＦアンプ２２の出力信号とＶＣＯ２０の出力信号とをミキシングし、ＩＦアンプ２２から出力されたＩＦ信号の周波数を無線周波数に変換してＲＦ信号を出力する。ミキサ２３の出力信号はＲＦアンプ２４により増幅されて出力される。なお、本実施例では、以降、ＶＣＯ２０がＲＥＦ信号の１０倍の周波数の信号を出力し、ＲＥＦ信号の周波数とＲＦ信号の周波数が１対１０の関係にある場合を例にして説明する。
【００２２】
図３に示すように、位相制御部１０は、ＣＰＵ３３、Ａ／Ｄコンバータ３１及び３２、Ｄ／Ａコンバータ３４及び３５、並びにＲＯＭ３６を備えている。
【００２３】
Ａ／Ｄコンバータ３１は、第１の送信部１から出力される第１の温度情報をデジタル信号に変換し、ＣＰＵ３３に供給する。Ａ／Ｄコンバータ３２は、第２の送信部２から出力される第２の温度情報をデジタル信号に変換し、ＣＰＵ３３に供給する。
【００２４】
ＣＰＵ３３は、第１の温度情報と第２の温度情報からＲＯＭ３６に予め格納されたデータを参照してＲＥＦ信号の位相制御量を決定し、決定した位相制御量にしたがって第１の位相制御信号をＤ／Ａコンバータ３４に出力し、第２の位相制御信号をＤ／Ａコンバータ３５に出力する。ＣＰＵ３３は、不図示の記録媒体あるいはＲＯＭ３６に格納されたプログラムにしたがって上記の処理を実行する。
【００２５】
Ｄ／Ａコンバータ３４は、ＣＰＵ３３から供給された第１の位相制御信号をアナログ信号に変換し、第１の移相器５へ出力する。Ｄ／Ａコンバータ３５は、ＣＰＵ３３から供給された第２の位相制御信号をアナログ信号に変換し、第２の移相器６へ出力する。
【００２６】
このような構成において、まず基礎知識として第１の送信部１から出力されるＲＦ信号と第２の送信部２から出力されるＲＦ信号の位相差に対する合成後のＲＦ信号出力のレベルの関係を図４に示す。
【００２７】
図４に示すように、第１の送信部１から出力されたＲＦ信号の位相と第２の送信部２から出力されたＲＦ信号の位相が全く同じ（位相差がゼロ）である場合、合成器１３で合成されたＲＦ信号出力のレベルは最大となる。
【００２８】
一方、第１の送信部１から出力されたＲＦ信号の位相と第２の送信部２から出力されたＲＦ信号の位相が異なるとき（位相差がゼロではない）、合成器１３で合成されたＲＦ信号出力のレベルは最大出力から減少する。
【００２９】
第１の送信部１から出力されたＲＦ信号と第２の送信部２から出力されたＲＦ信号の振幅及び周波数が同一であり、位相のみが異なる場合、第１の送信部１から出力されるＲＦ信号はＡｃｏｓ（ｗｔ＋θ）で表され、第２の送信部２から出力されるＲＦ信号はＡｃｏｓ（ｗｔ＋φ）で表される。そのため、例えばθとφに１８０度の位相差があれば、合成後のＲＦ信号出力のレベルはゼロとなる。
【００３０】
図４に示すグラフは、第１の送信部１から出力されるＲＦ信号と第２の送信部２から出力されるＲＦ信号の位相差がゼロのときに、合成後のＲＦ信号出力のレベルが最大となり、２つのＲＦ信号の位相差に応じて合成後のＲＦ信号出力のレベルが低下する様子を示している。例えば２つのＲＦ信号の位相差が６０度の場合、合成後のＲＦ信号出力のレベルは、最大出力から約３ｄＢだけ低下する。
【００３１】
ここで、第１の送信部１や第２の送信部２を構成するトランジスタやその他デバイスでは、信号がこれらのデバイスを通過することで遅延が発生し、その遅延特性はデバイスの温度によって変化することが知られている。
【００３２】
例えば、第１の送信部１と第２の送信部２の温度差と合成後のＲＦ信号出力のレベルが図５に示す関係であったとする。なお、この図５に示す特性は、第１の送信部１及び第２の送信部２が備えるデバイスの特性によって決まるため、全ての送信部が図５に示すような特性になるとは限らない。図５に示す特性は単なる一例を示したものである。
【００３３】
図５に示すグラフを参照すると、例えば第１の送信部１と第２の送信部２の温度差が１０℃である場合、合成後のＲＦ信号出力のレベルは最大出力から約３ｄＢだけ低下する。この場合、図４に示したグラフを参照すると、第１の送信部１と第２の送信部２から出力されるＲＦ信号の位相差は約６０度であることが分かる。
【００３４】
図４及び図５に示した特性に基づいて、第１の送信部１と第２の送信部２の温度差とＲＦ信号の位相差の関係をグラフ化したものが図６である。
【００３５】
図６に示すグラフを参照すると、第１の送信部１と第２の送信部２の温度差が＋１０℃のとき、それら２つの送信部から出力されるＲＦ信号の位相差が６０度であることが分かる。図３に示すＲＯＭ３６には、この図６に示すグラフのデータ予め格納されているものとする。
【００３６】
図７は図１に示した第１の移相器及び第２の移相器の特性例を示すグラフである。
【００３７】
図７に示すように、第１の移相器５及び第２の移相器６は、位相制御部１０から出力される位相制御信号によりＲＥＦ信号の位相を変化させる。このような移相器の構成は当業者にとって周知であるため、ここではその詳細な説明を省略する。
【００３８】
図７は、位相制御信号が２Ｖ（単位ボルト：電圧）のときに位相の変化量がゼロであり、位相制御信号が１Ｖのときに位相の変化量が−３度であり、３Ｖのときに＋３度となる特性例を示している。
【００３９】
ここで、第１の移相器５及び第２の移相器６によりＲＥＦ信号の位相を変化させると、第１の送信部１及び第２の送信部２が備えるＰＬＬ回路２１に供給されるＲＥＦ信号の位相が変化する。本実施例では、上述したようにＲＥＦ信号の周波数とＲＦ信号の周波数が１対１０の関係にあるため、ＲＥＦ信号の位相が変化すると、第１の送信部１及び第２の送信部２から出力されるＲＦ信号の位相は、ＲＥＦ信号の位相変化量の１０倍だけ変化する。例えば、第１の移相器５及び第２の移相器６によってＲＥＦ信号の位相を３度変化させると、第１の送信部１及び第２の送信部２から出力されるＲＦ信号の位相は３０度変化する。このような現象は逓倍効果と呼ばれる。
【００４０】
次に本発明の送信機の具体定な動作例について図面を用いて説明する。
【００４１】
例えば、第１の送信部１と第２の送信部２に温度差が存在し、第１の温度情報及び第２の温度情報により位相制御部１０にて温度差が＋１０℃であることが検出された場合、図６に示したグラフにより第１の送信部１と第２の送信部２から出力されるＲＦ信号の位相差が＋６０度であることが分かる。
【００４２】
このとき、合成器１３による合成後のＲＦ信号出力のレベルは、２つのＲＦ信号の位相差が無いときに比べて約３ｄＢだけ低下することが図５に示したグラフから分かる。この場合、第１の送信部１のＲＦ信号の位相を−３０度変化させ、第２の送信部２の位相を＋３０度変化させれば、２つのＲＦ信号の位相差がゼロになる。図８は第１の送信部１と第２の送信部２から出力されるＲＦ信号の位相を変化させる操作例を示している。
【００４３】
位相制御部１０は、第１の温度情報及び第２の温度情報により第１の送信部１と第２の送信部２の温度差を検出し、ＲＯＭ３６に予め格納されたデータ（図６に示した特性）を参照して第１の送信部１及び第２の送信部２のＲＦ信号の位相差を求め、この位相差がゼロになるように第１の移相器５及び第２の移相器６によるＲＥＦ信号の位相変化量を計算する。
【００４４】
例えば、第１の送信部１と第２の送信部２の温度差が１０℃である場合、位相制御部１０のＣＰＵ３３は、ＲＯＭ３６に格納されたデータを参照して２つのＲＦ信号の位相差が６０度であることを検出し、逓倍効果を考慮してＲＥＦ信号に与える位相変化量を計算する。ここでは、２つのＲＦ信号の位相差が６０度であるため、その１／１０（＝６度）の位相変化量をＲＥＦ信号に与えるため、第１の位相器５にＲＥＦ信号の位相を−３度変化させるための第１の位相制御信号を出力し、第２の位相器６にＲＥＦ信号の位相を＋３度変化させるための第２の位相制御信号を出力する。
【００４５】
本発明によれば、複数の送信部から位相および振幅が等しいＲＦ信号を合成して送信する送信機において、各送信部の温度情報を用いてＲＦ信号の位相を補正する機能を備えることで、２台の送信部に温度差があった場合に予想される合成後のＲＦ信号出力の電力変動を防止できるため、温度差によらずに安定したＲＦ信号出力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の送信機の一構成例を示すブロック図である。
【図２】図１に示した第１の送信部及び第２の送信部の一構成例を示すブロック図である。
【図３】図１に示した位相制御部の一構成例を示すブロック図である。
【図４】２つの送信部から出力されるＲＦ信号の位相差に対する合成後のＲＦ信号出力のレベルの関係の一例を示すグラフである。
【図５】２つの送信部の温度差とＲＦ信号の合成後のレベルの関係の一例を示すグラフである。
【図６】２つの送信部の温度差とＲＦ信号の位相差の関係の一例を示すグラフである。
【図７】図１に示した移相器の特性例を示すグラフである。
【図８】２の送信部から出力されるＲＦ信号の位相を変化させる操作例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４７】
１    第１の送信部
２    第２の送信部
５    第１の移相器
６    第２の移相器
７    ＲＥＦ源
１０    位相制御部
１３    合成器
２０    ＶＣＯ
２１    ＰＬＬ回路
２２    ＩＦアンプ
２３    ミキサ
２４    ＲＦアンプ
３１、３２    Ａ／Ｄコンバータ
３３    ＣＰＵ
３４、３５    Ｄ／Ａコンバータ
３６    ＲＯＭ
【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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