(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ同一の入力信号が入力される２つの前置増幅器と、上記各前置増幅器の出力を乗算する乗算器と、上記乗算器の出力信号から直流信号を抽出する直流抽出手段を備え、直流抽出手段により上記乗算器の自乗出力に含まれている交流信号を除去して直流信号のみを取り出すアナログ自乗回路において、
少なくとも一方の上記前置増幅器の信号入力側に接続された可変移相回路と、上記直流抽出手段にて抽出される上記直流信号の出力電圧を監視して上記可変移相回路を制御する制御手段とを有し、上記制御手段は、上記可変移相回路の移相量θを所定量ずつ変化させて上記出力電圧が最大となる移相量θｍａｘを求めた後、上記可変移相回路の移相量を上記移相量θｍａｘに設定することを特徴とするアナログ自乗回路の位相誤差補正方法。
【請求項２】
それぞれ同一の入力信号が入力される２つの前置増幅器と、上記各前置増幅器の出力を乗算する乗算器と、上記乗算器の出力信号から直流信号を抽出する直流抽出手段を備え、直流抽出手段により上記乗算器の自乗出力に含まれている交流信号を除去して直流信号のみを取り出すアナログ自乗回路において、
少なくとも一方の上記前置増幅器の信号入力側に接続された可変移相回路と、上記直流抽出手段にて抽出される上記直流信号の出力電圧を監視して上記可変移相回路を制御する制御手段とを有し、上記制御手段は、上記可変移相回路の移相量θを「０」としたときの出力電圧Ｖ０と、上記可変移相回路の移相量θを所定量ずつ変化させたときに得られる最大出力電圧Ｖｍａｘとの比Ｖｍａｘ／Ｖ０を補正係数として保持し、以後は上記可変移相回路の移相量θを「０」として上記出力電圧Ｖ０を上記補正係数で補正することを特徴とするアナログ自乗回路の位相誤差補正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＬＣＲメータなどに適用されるアナログ自乗回路に関し、さらに詳しく言えば、扱う信号が高周波のときに生ずる位相誤差を補正する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３に、アナログ自乗回路の基本的な回路構成図を示し、このアナログ自乗回路にて周波数変換を行なって、入力信号の自乗出力に含まれている直流成分を抽出する場合について説明する。
【０００３】
まず、このアナログ自乗回路２００は、２つの前置増幅器２０２、２０３と、これらの各出力を乗算する乗算器２０４と、この乗算器２０４の出力信号を所定に増幅する増幅器２０５と、その自乗出力に含まれている交流信号を除去して直流信号のみを抽出する直流抽出手段２０６とを備え、この例では、直流抽出手段２０６にて抽出された直流信号の電圧を電圧計２０７にて測定するようにしている。
【０００４】
各前置増幅器２０２、２０３には、一つの信号源２０１からそれぞれ同一の交流信号が入力されるが、説明の便宜上、各前置増幅器２０２、２０３の出力Ｘ，Ｙを次式で表す。
【０００５】
Ｘ＝Ａ・ｓｉｎ（ωｔ＋θＡ）＋ａ
Ｙ＝Ｂ・ｓｉｎ（ωｔ＋θＢ）＋ｂ
この式中、Ａ，Ｂは振幅、ωｔは周波数、θＡ，θＢは位相角、ａ，ｂはオフセット電圧である。
【０００６】
したがって、乗算器２０４の乗算出力Ｗは、
Ｗ＝Ｘ・Ｙ＋ｃ
となる。なお、ｃは乗算器２０４のオフセット電圧である。
【０００７】
この乗算出力Ｗを展開すると、
0004306956.tif 000002
となる。
【０００８】
これを書き直すと、
0004306956.tif 000003
となる。
【０００９】
上記右辺第２項ないし右辺第４項を直流抽出手段２０６によって除去し、上記右辺第５項についてはオフセット調整により除去することにより、抽出すべき直流成分である上記右辺第１項、
Ｗ＝Ａ・Ｂ・ｃｏｓ｛θＡ−θＢ｝／２…（１）
を得ることができる。
【００１０】
すなわち、各前置増幅器２０２，２０３の出力Ｘ，Ｙに位相差がない場合には、θＡ−θＢ＝０で単純な振幅Ａ，Ｂの乗算となり、振幅Ａと振幅Ｂとが等しい場合には、自乗の１／２の出力となる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
乗算すべき入力信号の周波数が比較的低い場合にはさほど問題はないが、入力信号の周波数が高くなると（例えば１００ＭＨｚ帯域）、前置増幅器２０２、２０３の内部で位相差が生じ、結果的に、ｃｏｓ｛θＡ−θＢ｝＝１でなくなり、乗算器２０４の出力Ｗにその誤差成分が含まれてしまうことになる。
【００１２】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的は、入力信号が高周波数となるに伴なって前置増幅器内で生ずる位相誤差を自動的に補正することができるようにしたアナログ乗算回路の位相誤差補正方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、それぞれ同一の入力信号が入力される２つの前置増幅器と、上記各前置増幅器の出力を乗算する乗算器と、上記乗算器の出力信号から直流信号を抽出する直流抽出手段を備え、直流抽出手段により上記乗算器の自乗出力に含まれている交流信号を除去して直流信号のみを取り出すアナログ自乗回路において、少なくとも一方の上記前置増幅器の信号入力側に接続された可変移相回路と、上記直流抽出手段にて抽出される上記直流信号の出力電圧を監視して上記可変移相回路を制御する制御手段とを有し、上記制御手段は、上記可変移相回路の移相量θを所定量ずつ変化させて上記出力電圧が最大となる移相量θｍａｘを求めた後、上記可変移相回路の移相量を上記移相量θｍａｘに設定することを特徴としている。
【００１４】
また、本発明は、それぞれ同一の入力信号が入力される２つの前置増幅器と、上記各前置増幅器の出力を乗算する乗算器と、上記乗算器の出力信号から直流信号を抽出する直流抽出手段を備え、直流抽出手段により上記乗算器の自乗出力に含まれている交流信号を除去して直流信号のみを取り出すアナログ自乗回路において、少なくとも一方の上記前置増幅器の信号入力側に接続された可変移相回路と、上記直流抽出手段にて抽出される上記直流信号の出力電圧を監視して上記可変移相回路を制御する制御手段とを有し、上記制御手段は、上記可変移相回路の移相量θを「０」としたときの出力電圧Ｖ０と、上記可変移相回路の移相量θを所定量ずつ変化させたときに得られる最大出力電圧Ｖｍａｘとの比Ｖｍａｘ／Ｖ０を補正係数として保持し、以後は上記可変移相回路の移相量θを「０」として上記出力電圧Ｖ０を上記補正係数で補正することを特徴としており、これによっても、上記目的が達成される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の実施形態を示す。先に説明した図３のアナログ自乗回路２００の特に高周波数帯域（例えば１００ＭＨｚ帯域）での位相誤差を補正するため、この実施形態では、各前置増幅器２０２，２０３の入力側に第１および第２移相回路１０２，１０３がそれぞれ接続される。この実施形態において、各移相回路１０２，１０３には移相量が可変の遅延回路が用いられている。
【００１６】
また、電圧計２０７にて検出される電圧を監視して各移相回路１０２，１０３を制御する制御手段１１０を備える。すなわち、制御手段１１０の入力ポートはＡ／Ｄ変換器１１１を介して電圧計２０７に接続されるとともに、制御手段１１０の出力ポートはＤ／Ａ変換器１１２を介して移相回路１０２，１０３に接続される。制御手段１１０には、ＣＰＵやマイクロプロセッサ、マイクロコンピュータなどが用いられる。
【００１７】
次に、図２のフローチャートにしたがって、本発明の動作について説明する。なお、信号源（発振器）２０１からは、例えば１００ＭＨｚの高周波信号が発生されるものとする。
【００１８】
まず、ステップＳＴ１で初期設定として、一方の移相回路、この例では第２移相回路１０３の移相量θ２を「０」とする。また、ステップＳＴ２で同じく初期設定として、第１移相回路１０２の移相量θ１、出力電圧の最大値Ｖｍａｘ１および出力最大時の移相量θｍａｘ１の各変数をそれぞれ「０」とする。
【００１９】
そして、ステップＳＴ３において、第１移相回路１０２の移相量θ１を１ｄｅｇ分遅らせて、その時の出力電圧Ｖｎを測定した後、ステップＳＴ４で、その出力電圧Ｖｎと出力電圧最大値の変数Ｖｍａｘ１とを比較する。
【００２０】
その結果がＹＥＳ（Ｖｎ≧Ｖｍａｘ１）であれば、ステップＳＴ５を実行し、出力電圧最大値の変数Ｖｍａｘ１を出力電圧Ｖｎに置き換え、また、出力最大時の移相量の変数θｍａｘ１をそのときの移相量θ１に置き換える。
【００２１】
そして、ステップＳＴ６で、移相量θ１をさらに１ｄｅｇ分遅らせて、ステップＳＴ３およびステップＳＴ４を実行する。ステップＳＴ４の判定結果がＮＯ、すなわちＶｎ＜Ｖｍａｘ１となるまで、ステップＳＴ３→ＳＴ４→ＳＴ５→ＳＴ６を繰り返す。
【００２２】
このように、移相量θ１を１ｄｅｇ分遅らせ行く場合、Ｖｎ＜Ｖｍａｘ１となることはｃｏｓ波形の特性上、そのときの変数Ｖｍａｘ１が最大値であることを意味する。したがって、ステップＳＴ４の判定結果がＮＯとなった時点で、変数Ｖｍａｘ１および変数θｍａｘ１を固定して、今度は第２移相回路１０３側を操作する。
【００２３】
すなわち、ステップＳＴ７で初期設定として、第１移相回路１０２の移相量θ１を「０」とする。また、ステップＳＴ８で同じく初期設定として、第２移相回路１０３の移相量θ２、出力電圧の最大値Ｖｍａｘ２および出力最大時の移相量θｍａｘ２の各変数をそれぞれ「０」とする。
【００２４】
そして、上記第１移相回路１０２で行なったステップＳＴ３〜ＳＴ６と同じく、ステップＳＴ９→ＳＴ１０→ＳＴ１１→ＳＴ１２を繰り返し実行し、出力電圧の最大値Ｖｍａｘ２およびそのときの移相量θｍａｘ２を求める。
【００２５】
最大値Ｖｍａｘ２が求まったならば、ステップＳＴ１３で、Ｖｍａｘ１とＶｍａｘ２とを比較し、その結果、Ｖｍａｘ１≧Ｖｍａｘ２ならば、ステップＳＴ１４で、第１移相回路１０２側の移相量θ１を「０」とし、第２移相回路１０３側の移相量θ２を「θｍａｘ２」に設定する。
【００２６】
これに対して、Ｖｍａｘ１＜Ｖｍａｘ２ならば、ステップＳＴ１５で、第２移相回路１０３側の移相量θ２を「０」とし、第１移相回路１０２側の移相量θ１を「θｍａｘ１」に設定する。
【００２７】
これにより、前置増幅器２０２，２０３での位相差が「０」となるため、上記式１（Ｗ＝Ａ・Ｂ・ｃｏｓ｛θＡ−θＢ｝／２）中のｃｏｓ｛θＡ−θＢ｝が１となり、アナログ自乗回路２００の出力は、位相誤差を含まない自乗出力となる。なお、移相量θｍａｘ設定後は通常の測定モードに入る。
【００２８】
上記実施形態では、前置増幅器２０２，２０３の各入力側に移相回路１０２，１０３を設けているが、進み側／遅れ側のいずれにでも移相量を可変できる高機能移相回路を用いることにより、移相回路を一つで済ませることができる。
【００２９】
すなわち、高機能移相回路を前置増幅器２０２，２０３のいずれか一方の入力側に接続し、その移相量＋，−の双方に所定範囲ずらせて、上記制御手段１１０で最大電圧Ｖｍａｘを示すときの移相量θｍａｘを求めて、上記高機能移相回路にその移相量θｍａｘに設定すればよい。なお、移相量を変化させる範囲と、分解能（変化刻み）はアナログ自乗回路２００の特性などにより、任意に決められてよい。
【００３０】
次に、別の位相誤差補正方法について説明する。これは出力電圧の比を補正係数とする方法である。すなわち、移相回路１０２，１０３の移相量をともに「０」としたときの出力電圧Ｖ０と、上記のように移相量θｍａｘを設定したときの最大出力電圧Ｖｍａｘとの比（Ｖｍａｘ／Ｖ０）を得てこれを補正係数とし、以後は移相回路１０２，１０３の移相量をともに「０」に戻し、出力電圧Ｖ０に補正係数をかける。
【００３１】
本発明による位相誤差補正方法は、少なくとも製品出荷時に１度行えばよいが、ユーザー側でも例えば校正のため適宜実施することもできる。また、上記実施形態では、同一信号源から入力信号を得ているが、異なる信号源から同周波数・同位相・異振幅の信号が入力されてもよい。
【００３２】
また、上記実施形態では、直流抽出手段２０６にて抽出された直流信号の電圧を電圧計２０７にて測定するようにしているが、電圧計２０７を省いて、その直流信号をＡ／Ｄ変換器１１１を介して制御手段１１０に取り込み、制御手段１１０で直接その電圧測定を行なうようにしてもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、アナログ自乗回路にて周波数変換を行ない、その自乗出力に含まれている直流成分を抽出する場合において、少なくとも一方の前置増幅器の信号入力側に可変移相回路を接続し、その移相量を出力電圧が最大となる移相量θｍａｘに設定することにより、入力信号が高周波数となるに伴なって生ずる位相誤差を自動的に補正することができる。
【００３４】
また、請求項２発明によれば、上記可変移相回路の移相量を０にしたときの出力電圧Ｖ０と、移相量を上記θｍａｘに設定したときの最大出力電圧Ｖｍａｘとの比（Ｖｍａｘ／Ｖ０）を補正係数とすることにより、請求項１の発明と同じく、入力信号が高周波数となるに伴なって生ずる位相誤差を自動的に補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示したブロック図。
【図２】本発明の動作を説明するためのフローチャート。
【図３】アナログ自乗回路の一般的な構成を示したブロック図。
【符号の説明】
１０２，１０３  可変移相回路
１１０  制御手段
１１１  Ａ／Ｄ変換器
１１２  Ｄ／Ａ変換器
２００  アナログ乗算器
２０１  信号源
２０２，２０３  前置増幅器
２０４  乗算器
２０６  直流抽出手段
２０７  電圧計
【図１】
0004306956.tif 000004
【図２】
0004306956.tif 000005
【図３】
0004306956.tif 000006