(57)【要約】    【課題】        回路構成が簡素で、利得を調節したときに、入力信号に生じる位相変化が滑らで、かつ、その位相変化量が小さい利得制御回路及びこの回路を用いる利得制御方法等を提供すること。    【解決手段】    制御部１１６は、入力信号の減衰量に対する位相変化量についてのＡＴＴ１１２ａからＡＴＴ１１２ｍそれぞれの特性を取得して保持すると伴に、利得制御回路１００の利得を調節する場合に入力信号に生じる位相変化量が最も小さくなるＡＴＴ１１２ａからＡＴＴ１１２ｍの入力信号の減衰量の組み合わせを前記特性に基づいて演算回路によって算出する。そして、制御部１１６は、算出された入力信号の減衰量の組み合わせに従ってＡＴＴ１１２ａからＡＴＴ１１２ｍに対してそれぞれ設定信号１１５ａから設定信号１１５ｍを入力する。  【選択図】        図１
2005073061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号の減衰量に対する位相変化量について、直列接続された複数のディジタル制御アッテネータそれぞれの特性を取得する取得ステップと、
取得された前記特性に応じて入力信号の減衰量に対する位相変化量が平坦な範囲で前記ディジタル制御アッテネータそれぞれの入力信号の減衰量を設定する設定ステップと、
前記ディジタル制御アッテネータが設定された減衰量で前記入力信号を減衰させる減衰ステップと、を具備することを特徴とする利得制御方法。
【請求項２】
前記設定ステップでは、取得された前記特性に応じて直列接続された複数の前記ディジタル制御アッテネータ全体における前記入力信号の位相変化量が最低となる前記ディジタル制御アッテネータそれぞれの入力信号の減衰量の組み合わせを算出し、算出された前記組み合わせに従って前記ディジタル制御アッテネータそれぞれの入力信号の減衰量を設定する、ことを特徴とする請求項１記載の利得制御方法。
【請求項３】
入力信号を設定された減衰量で減衰させる直列接続された複数のディジタル制御アッテネータと、
前記入力信号の減衰量に対する位相変化量についての前記ディジタル制御アッテネータそれぞれの特性に応じて、前記入力信号の減衰量に対する位相変化量が平坦な範囲で前記ディジタル制御アッテネータそれぞれの入力信号の減衰量を設定する制御手段と、を具備することを特徴とする利得制御回路。
【請求項４】
前記ディジタル制御アッテネータによって減衰された前記入力信号を増幅する増幅器を具備することを特徴とする請求項３記載の利得制御回路。
【請求項５】
請求項３記載の利得制御回路を具備することを特徴とする無線送信装置。
【請求項６】
請求項３記載の利得制御回路を具備することを特徴とする無線受信装置。
【請求項７】
請求項３記載の利得制御回路を具備することを特徴とする無線計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、利得制御方法、利得制御回路、並びにこの回路を用いた無線送信装置、無線受信装置及び無線計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動利得制御回路の入出力間の利得及び位相を一定に保つ自動利得制御回路が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図５は、特許文献１に記載の利得制御回路の構成を示すブロック図である。従来の利得制御回路は、入力端子５１からの入力信号１０をレベル調整器５３へ出力すると伴にディレイライン５９へも分配して出力する方向性結合器５２ａと、制御回路５６からの制御信号６０に応じて入力信号を所望のレベルまで増幅して出力する増幅器５４と、この増幅器５４により増幅された信号を出力端子５７への出力信号７０と合成器６１への信号とに分配する方向性結合器５２ｂと、から構成される。この従来の利得制御回路は、増幅器５４の増幅出力をその増幅率と同一の減衰率で減衰し、この減衰出力と入力信号とのレベル差が零になるようにレベル調整器５３と位相調整器５８とを交互に制御することによって信号のレベル及び位相を一定に保つ。
【特許文献１】特開平９−６４６７３号公報（第４頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の利得制御回路では、部品点数が多く、回路構成が複雑になるという問題がある。
【０００５】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、回路構成が簡素で、利得を変化させたときに、入力信号に生じる位相変化が滑らで、かつ、その位相変化量が小さい利得制御回路及びこの回路を用いる利得制御方法等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】
本発明に係る利得制御方法は、入力信号の減衰量に対する位相変化量について、直列接続された複数のディジタル制御アッテネータそれぞれの特性を取得する取得ステップと、取得された前記特性に応じて入力信号の減衰量に対する位相変化量が平坦な範囲で前記ディジタル制御アッテネータそれぞれの入力信号の減衰量を設定する設定ステップと、前記ディジタル制御アッテネータが設定された減衰量で前記入力信号を減衰させる減衰ステップと、を具備するようにした。
【０００７】
この方法によれば、複数のディジタル制御アッテネータそれぞれの特性に応じて各ディジタル制御アッテネータの入力信号の減衰量が設定されるため、直列に接続された複数のディジタル制御アッテネータ全体において、入力信号の減衰量に対する位相変化量を滑らかに推移させることができると伴に、入力信号に生じる位相変化量を小さくすることができる。
【０００８】
この発明に係る位相制御方法によれば、前記発明において、前記設定ステップでは、取得された前記特性に応じて直列接続された複数の前記ディジタル制御アッテネータ全体における前記入力信号の位相変化量が最低となる前記ディジタル制御アッテネータそれぞれの入力信号の減衰量の組み合わせを算出し、算出された前記組み合わせに従って前記ディジタル制御アッテネータそれぞれの入力信号の減衰量を設定する、ようにした。
【０００９】
この方法によれば、前記発明による効果に加えて、直列に接続される複数のディジタル制御アッテネータ全体における入力信号の位相変化量が最低となるように各ディジタル制御アッテネータの入力信号の減衰量が設定されるため、複数のディジタル制御アッテネータで減衰された入力信号が出力されるに当たりエラーとなる危険性を低下させることができる。
【００１０】
本発明に係る利得制御回路は、入力信号を設定された減衰量で減衰させる直列接続された複数のディジタル制御アッテネータと、前記入力信号の減衰量に対する位相変化量についての前記ディジタル制御アッテネータそれぞれの特性に応じて、前記入力信号の減衰量に対する位相変化量が平坦な範囲で前記ディジタル制御アッテネータそれぞれの入力信号の減衰量を設定する制御手段と、を具備する構成を採る。
【００１１】
この構成によれば、複数のディジタル制御アッテネータそれぞれの特性に応じて各ディジタル制御アッテネータの入力信号の減衰量が設定されるため、直列に接続された複数のディジタル制御アッテネータ全体において、入力信号の減衰量に対する位相変化量を滑らかに推移させることができると伴に、入力信号に生じる位相変化量を小さくすることができる。また、この構成によれば、ディジタル制御アッテネータを直列に接続するだけでよいため、利得制御回路の構成を簡素化することができる。
【００１２】
本発明に係る利得制御回路は、前記発明において、前記ディジタル制御アッテネータによって減衰された入力信号を増幅する増幅器を具備する構成を採る。
【００１３】
この構成によれば、前記発明による効果に加えて、ディジタル制御アッテネータによって減衰された入力信号を増幅器によって増幅するため、利得制御回路のダイナミックレンジを改善することができる。
【００１４】
本発明に係る無線送信装置は、請求項３記載の利得制御回路を具備する構成を採る。
【００１５】
この構成によれば、前記発明に係る利得制御回路を具備するため、回路構成が簡素となって製造コストを引き下げることができると伴に、利得を調節したときに入力信号に生じる位相変化量を小さくすることができる。
【００１６】
本発明に係る無線受信装置は、請求項３記載の利得制御回路を具備する構成を採る。
【００１７】
この構成によれば、前記発明に係る利得制御回路を具備するため、回路構成が簡素となって製造コストを引き下げることができると伴に、利得を調節したときに入力信号に生じる位相変化量を小さくすることができる。
【００１８】
本発明に係る無線計測装置は、請求項３記載の利得制御回路を具備する構成を採る。
【００１９】
この構成によれば、前記発明に係る利得制御回路を具備するため、回路構成が簡素となって製造コストを引き下げることができると伴に、利得を調節したときに入力信号に生じる位相変化量を小さくすることができる。さらに、この構成によれば、利得を調節しても入力信号に生じる位相変化量が小さいため、アレイアンテナ等に応用することにより、無線信号が送信されてくる方向を正確に測定することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、複数のディジタル制御アッテネータそれぞれの特性に応じて各ディジタル制御アッテネータの入力信号の減衰量が設定されるため、直列に接続された複数のディジタル制御アッテネータ全体において、入力信号の減衰量に対する位相変化量を滑らかに推移させることができると伴に、入力信号に生じる位相変化量を小さくすることができる。また、本発明によれば、ディジタル制御アッテネータを直列に接続するだけでよいため、利得制御回路の構成を簡素化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の骨子は、複数のディジタル制御アッテネータを直列に接続した利得制御回路において、入力信号の減衰量に対する位相変化量についてのディジタル制御アッテネータそれぞれの特性を取得し、取得された前記特性に応じて入力信号の減衰量に対する位相変化量が平坦な範囲でディジタル制御アッテネータの減衰量をそれぞれ設定することである。
【００２２】
以下、本発明の一実施の形態に係る利得制御回路について、図面を用いて説明する。
【００２３】
図１は、本実施の形態に係る利得制御回路１００の構成を示すブロック図である。利得制御回路１００は、複数のディジタル制御アッテネータ（以下、「ＡＴＴ」という）１１２、複数の増幅器１１３及び制御部１１６を具備する。
【００２４】
ＡＴＴ１１２は、制御部１１６から入力されてくる設定信号１１５に従って、入力端子１１１から入力されてくる入力信号を設定された減衰量だけ減衰させる。なお、ＡＴＴ１１２について、各ＡＴＴを区別しない場合には包括的にＡＴＴ１１２と表記し、各ＡＴＴを区別する場合にはさらに識別符号を付してＡＴＴ１１２ａ、１１２ｂ、・・・１１２ｍと表記する。また、設定信号１１５にも、必要に応じてＡＴＴ１１２ａからＡＴＴ１１２ｍそれぞれに対応する識別符号を付して表記する。
【００２５】
増幅器１１３は、汎用のトランジスタ等で構成され、ＡＴＴ１１２で減衰された入力信号を所定の増幅率で増幅する。増幅器１１３がＡＴＴ１１２の入力信号の流れ方向で後ろに配置されることにより、利得制御回路１００のダイナミックレンジが改善される。また、増幅器１１３についても、各増幅器を区別しない場合には包括的に増幅器１１３と表記し、各増幅器を区別する場合にはさらに識別符号を付して増幅器１１３ａ、１１３ｂ、・・・１１３ｍと表記する。
【００２６】
制御部１１６は、汎用のメモリ及び演算回路等を具備し、入力信号の減衰量に対する位相変化量についてのＡＴＴ１１２ａからＡＴＴ１１２ｍそれぞれの特性を取得して保持する。また、制御部１１６は、利得制御回路１００の利得を調節した場合に、入力信号に生じる位相変化量が最も小さくなるＡＴＴ１１２ａからＡＴＴ１１２ｍそれぞれの入力信号の減衰量の設定値の組み合わせを前記特性に基づいて演算回路によって算出する。そして、制御部１１６は、算出された前記設定値の組み合わせに従って、ＡＴＴ１１２ａからＡＴＴ１１２ｍに対してそれぞれ設定信号１１５ａから設定信号１１５ｍを入力する。
【００２７】
図２に、ＡＴＴ１１２における入力信号の減衰量に対する位相変化量の例を示す。図２に示すグラフは、任意のＡＴＴ１１２において、減衰量の設定値を０．５ｄＢずつ増加させたときの入力信号の位相変化量を実測したものである。一般に、ＡＴＴ１１２では、入力信号の減衰量が大きくなるに従って電気長が長くなる等のため、入力信号の位相が遅れる。しかし、ＡＴＴ１１２における入力信号の位相変化量は、常にその減衰量と比例して増加する訳ではなく、例えば図２における入力信号の減衰量３１ｄＢから３２ｄＢまでの範囲Ａのように急激に増加する範囲が存在する。そのため、利得制御回路１００の利得を調節するときに、任意のＡＴＴ１１２の減衰量を範囲Ａを挟んでその前後で設定すると、利得制御回路１００における入力信号の減衰量に対する位相変化量の連続性が損なわれることになる。このような入力信号の減衰量に対する位相変化量の連続性の欠如は、利得制御回路１００からの出力信号がエラーとなる危険性を増大させる。また、利得制御回路１００における利得を頻繁に乃至急激に調節する場合には、入力信号の減衰量に対する位相変化量の連続性が保たれていたとしても、入力信号の位相変化量が大きくなるに従って利得制御回路１００からの出力信号がエラーとなる危険性が増大する。そこで、利得制御回路１００において、入力信号の減衰量に対する位相変化量の連続性が保たれるように、かつ、入力信号の減衰量が大きくてもその位相変化量は小さくなるように、ＡＴＴ１１２ａからＡＴＴ１１２ｍそれぞれの特性に応じて、それらの入力信号の減衰量を組み合わせて設定する必要がある。なお、増幅器１１３における入力信号の増幅量に対する位相変化量は、ＡＴＴ１１２における入力信号の減衰量に対する位相変化量に比べて十分に平坦であるため、利得制御回路１００における利得を調節する際には、ＡＴＴ１１２の特性のみを考慮すればよい。
【００２８】
ここで、利得制御回路１００に具備される複数のＡＴＴ１１２の全てが、入力信号の減衰量に対する位相変化量について、図２に示す特性を備えるとする。利得制御回路１００において、入力信号の減衰量に対する位相変化量が連続性を備え、かつ、入力信号の減衰量が大きくてもその位相変化量が小さくなるようにするには、ＡＴＴ１１２それぞれの入力信号の減衰量をその減衰量に対する位相変化量が平坦な範囲即ち図２に示す減衰量０ｄＢから３１ｄＢまでの範囲Ｂで設定する必要がある。直列に接続される複数のＡＴＴ１１２の入力信号の減衰量が全て範囲Ｂ内で設定されれば、利得制御回路１００の利得が動的に調節されるときでも、入力信号の位相変化量を滑らかに推移させることができる。
【００２９】
また、図２に示すように任意のＡＴＴ１１２では、入力信号の減衰量に対する位相変化量が平坦な範囲Ｂ内においても、入力信号に生じる位相変化量が比較的大きい範囲Ｃ（減衰量１６ｄＢから１７ｄＢまでの範囲）が存在する。直列に接続された複数のＡＴＴ１１２について、その幾つかが範囲Ｃ内で入力信号の減衰量を設定されると、入力信号に比較的大きな位相変化量が重畳される結果、利得制御回路１００における入力信号の減衰量に対する位相変化量の連続性が損なわれる危険性が高くなる。そこで、ＡＴＴ１１２ａからＡＴＴ１１２ｍそれぞれの入力信号の減衰量を、範囲Ｂ内で、かつ、範囲Ｃが重ならないように組み合わせて設定することが望ましい。さらには、直列に接続されたＡＴＴ１１２ａからＡＴＴ１１２ｍ全体での入力信号の位相変化量が最低となるように、ＡＴＴ１１２ａからＡＴＴ１１２ｍそれぞれの入力信号の減衰量を適宜組み合わせて設定することが好適である。利得制御回路１００においては、入力信号に生じる位相変化量が小さいほど、入力信号の減衰量をより動的に調節することができるからである。
【００３０】
ＡＴＴ１１２ａからＡＴＴ１１２ｍそれぞれに設定される入力信号の減衰量の好ましい組み合わせは、入力信号の減衰量に対する位相変化量についてのＡＴＴ１１２ａからＡＴＴ１１２ｍそれぞれの特性に基づいて、制御部１１６での演算によって算出される。この演算に使用されるＡＴＴ１１２ａからＡＴＴ１１２ｍそれぞれの前記特性は、制御部１１６がＡＴＴ１１２ａからＡＴＴ１１２ｍそれぞれを実測して取得してもよいし、ＡＴＴ１１２ａからＡＴＴ１１２ｍそれぞれが予め前記特性を保持しておき制御部１１６からの問い合わせに応じて制御部１１６に提供するようにしてもよい。
【００３１】
このように本実施の形態に係る利得制御回路１００によれば、ＡＴＴ１１２ａからＡＴＴ１１２ｍそれぞれの入力信号の減衰量を、その減衰量に対する位相変化量が平坦な範囲Ｂ内で、かつ、入力信号に生じる位相変化量が比較的大きい範囲Ｃが重ならないように設定するため、利得を調節する際の入力信号の位相変化量を低減することができる。
【００３２】
なお、本発明における「入力信号の減衰量に対する位相変化量が平坦な範囲」とは、図２に示す範囲Ａを除く範囲であって、具体的には入力信号が１ｄＢ減衰したときのその位相変化量が２度未満の範囲を指す。また、図２の範囲Ｃで示す「入力信号に生じる位相変化量が比較的大きい範囲」とは、具体的には入力信号が１ｄＢ減衰したときのその位相変化量が１度以上２度未満の範囲を指す。
【００３３】
なお、本発明に係る無線送信装置、無線受信装置及び無線計測装置は、本発明に係る利得制御回路を公知の手段でこれら装置に組み込むことにより、形成することができる。
【００３４】
次に、本発明のより具体的な実施の形態について、実施例により説明する。
【実施例】
【００３５】
図３に、本発明における実施例に係る利得制御回路１００の構成を示す。図３に示す利得制御回路１００は、図１に示す利得制御回路１００において、ＡＴＴ１１２及び増幅器１１３が３組直列に接続されたものである。また、本実施例に係る利得制御回路１００では、ＡＴＴ１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃそれぞれにおける入力信号の減衰量に対する位相変化量が図２に示すグラフのようになる。さらに、本実施例に係る利得制御回路１００では、設定信号１１５として５ビットのパラレル信号が使用され、入力信号の減衰量は１ｄＢ刻みで設定される。
【００３６】
表１及び表２に、ＡＴＴ１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃそれぞれの入力信号の減衰量の設定値及びそれらの組み合わせの例を示す。
【００３７】
【表１】
2005073061.tif 000003
【００３８】
【表２】
2005073061.tif 000004
【００３９】
表１は、ＡＴＴ１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃそれぞれの入力信号の減衰量を横並びで順に増加させて設定する場合におけるその設定値の組み合わせの例である。一方で、表２は、ＡＴＴ１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃそれぞれの入力信号の減衰量を、図２に示す範囲Ｃの下限１６ｄＢに達する直前の１５ｄＢまでは横並びで順に増加させて設定し、範囲Ｃ以上ではＡＴＴ１１２ａのみを図２に示す範囲Ｂの上限３１ｄＢまで増加させて設定した後に、ＡＴＴ１１２ｂの入力信号の減衰量を増加させて設定する場合におけるその設定値の組み合わせの例である。
【００４０】
図４に、表１に従った場合の利得制御回路１００における入力信号の減衰量総和に対する位相変化量と、表２に従った場合の利得制御回路１００における入力信号の減衰量総和に対する位相変化量と、を併記する。図４より明らかなように、表１に従った場合と表２に従った場合とでは、入力信号の減衰量総和が４７ｄＢから４９ｄＢの範囲において入力信号に生じる位相変化量の差が大きくなり、入力信号の減衰量総和が６５ｄＢになってもその差は維持されることが判る。
【００４１】
このように表２に示す設定値の組み合わせに従えば、直列に接続されたＡＴＴ１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ全体において、入力信号に生じる位相変化量が比較的大きい範囲Ｃが重畳して設定されることを回避でき、その結果利得制御回路１００における入力信号の減衰量総和に対する位相変化量を滑らかに推移させることができると伴に、入力信号に生じる位相変化量を小さくすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明に係る利得制御方法及び利得制御回路は、簡素な回路構成によって入力信号の減衰量に対する位相変化量を滑らかに推移させることができ、かつ、入力信号に生じる位相変化量を小さくすることができるという効果を有し、無線送信装置、無線受信装置及び無線計測装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る一実施の形態における利得制御回路の構成を示すブロック図
【図２】本発明の一実施の形態におけるディジタル制御アッテネータ単体の特性を示す図
【図３】本発明に係る実施例における利得制御回路の構成を示すブロック図
【図４】本発明に係る実施例における入力信号の減衰量に対する位相変化量を示す図
【図５】従来の利得制御回路の構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００４４】
１００    利得制御回路
１１１    入力端子
１１２    ディジタル制御アッテネータ
１１３    増幅器
１１４    出力端子
１１５    設定信号
１１６    制御部
【図１】
2005073061.tif 000005
【図２】
2005073061.tif 000006
【図３】
2005073061.tif 000007
【図４】
2005073061.tif 000008
【図５】
2005073061.tif 000009