(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相をシフトすべき入力信号が供給される共通の入力端を有しかつ並列に接続された第１及び第２の移相器ブランチを含み、上記第１の移相器ブランチは第１の出力端から位相シフトされた第１の出力信号を出力し、上記第２の移相器ブランチは第２の出力端から位相シフトされた第２の出力信号を出力する移相器回路において、
上記第１の移相器ブランチの第１の移相器は、上記入力信号を上記入力信号の周波数に依存する第１の移相量だけ所定の第１の精度で位相シフトし、
上記第２の移相器ブランチの第２の移相器は、第１及び第２の出力端間に接続された位相検出器からの出力信号に基づいて、上記第１及び第２の出力信号間の位相角が所望の位相角になるように、上記入力信号を第２の移相量だけ上記第１の精度より高い第２の精度で位相シフトすることを特徴とする移相器回路。
【請求項２】
上記第１の移相器がＲＣ低域通過回路よりなり、上記第２の移相器がＲＣ高域通過回路よりなることを特徴とする、
請求項１による移相器回路。
【請求項３】
上記第１及び第２の移相器はそれぞれ、全域通過形回路によって構成されたことを特徴とする、
請求項１による移相器回路。
【請求項４】
上記第１及び第２の移相量はそれぞれ、上記ＲＣ低域通過回路及びＲＣ高域通過回路の各ＲＣ回路の各可変抵抗あるいは、上記各全域通過形回路の各可変抵抗を用いて設定されることを特徴とする、
請求項２あるいは３による移相器回路。
【請求項５】
上記各可変抵抗は、電界効果トランジスターのソース・ドレイン間の通路によって形成されていることを特徴とする、
請求項４による移相器回路。
【請求項６】
上記第１及び第２の移相量はそれぞれ、上記ＲＣ低域通過回路及びＲＣ高域通過回路の各ＲＣ回路の各可変容量あるいは、上記各全域通過形回路の各可変容量を用いて設定されることを特徴とする、
請求項２あるいは３による移相器回路。
【請求項７】
上記第１及び第２の移相器はそれぞれ、可変抵抗および／あるいは可変インダクタンスを含むＲＬ要素からなることを特徴とする、
請求項１による移相器回路。
【請求項８】
それぞれの周波数に属する動作変数がメモリーにしまわれており、上記入力信号の周波数に応じてそれから読み出され、上記第１の移相量は上記メモリーから読み出された動作変数に従って変化することを特徴とする、
請求項１乃至７のうちのいずれか１つによる移相器回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は包括的請求項の前文部による広帯域移相器回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の広帯域移相器回路は公知である。それはたとえば、ＩＱ変調器（たとえば、米国特許4,908,532、4,951,000、あるいは5,644,260による）用の９０°移相器として用いられている。それらの移相器はそれぞれに種々の欠点を持っている。可変容量ダイオードを用いたＲＣ要素としての移相器の方法及び出力間に接続された位相検出器を通しての移相器の制御調整（米国特許4,908,532）は、２本の移相器ブランチへの出力電圧の振幅を不特定にする。このような不揃いな振幅は、それにつづくＩＱ変調器の変調の精度を損なうものである。
【０００３】
２本の移相器ブランチにある２個の同種の移相器に、位相検出器を通して逆の位相補正を施す方法（米国特許4,951,000）を適用することは、ある特定の移相器に限られ、たとえば簡単なＲＣ要素が与えられた場合には適用できない。２つの出力電圧の振幅の差に依存して２本の移相器ブランチを制御する方法（米国特許4,644,260）は所望の正確な位相関係に追随させるには、その精度が十分ではない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、これらの欠点を避け、用いる位相器の種類に関係なく広い周波数範囲にわたってそれぞれ同じ大きさの出力電圧の振幅が与えられたとき、所望の位相角に正確に追随することを保証する広帯域移相器回路を新たにつくろうとすることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、包括的請求項である請求項１の前文による広帯域移相器回路から出発して、その請求項１の特徴部に示す利点によって達成される。有利な種々の展開が従属請求項によってなされる。
【０００６】
本発明の移相器回路においては、１個の移相器ブランチが、入力信号の周波数に依存して、ほぼ所望のあらかじめ決められた位相角に粗く設定される。そうして、最終的に所望のあらかじめ決められた位相角、たとえば９０°になるような、移相検出器を通しての微細な再調整が、第２の移相器ブランチにおいてだけなされる。
【０００７】
この粗い予備調整と微細再調整の原理は、簡単なＲＣ要素、全域通過要素、遅延要素、あるいは、インダクタンスの使用による移相器回路などのいずれに対しても、あらゆる移相器に対しても適用可能である。唯一の予め満足されなければならない条件は、用いる移相器がたとえば２本の移相器ブランチの場合、それら２つの出力における出力信号がそれぞれ所望の位相角を示すようにそれぞれに出力を持っていることである。
【０００８】
本発明によれば、微細再調整は振幅比較の手段に頼るのではなく、位相に直接依存する位相検出器方法によって行われるので、回路はまた温度の影響とか部品の経年変化に不感である。この粗調整／微調整の組み合わせによって、各ブランチの位相器に可変抵抗を使うことが可能となり、それによって、本発明の移相器回路は２桁にも及ぶ周波数範囲の非常に広い帯域を持っている。
請求項１に記載の広域移相器回路は：位相をシフトすべき入力信号が入力側に供給され、出力端（９、１０）で予め決められた角度だけ、特に９０°だけ、位相シフトされた出力信号（複数）を供給する並列に接続された２本の移相器ブランチを含み；
一方の移相器ブランチ（１）の移相器が、２つの出力信号間の位相角が所望の値にほぼ対応するように入力信号の周波数（ｆ）に依存して制御され（粗調整）。他方の移相器ブランチ（５）の移相器が２本の移相器ブランチの出力間に接続された位相検出器（１５）を通して所望の位相角になるよう制御される（微細調整）ことを特徴とし、特にＩＱ変調器に用いられる。
請求項２による移相器回路は、上記の移相器において、さらに一方の移相器がＲＣ低域通過要素（１）よりなり、他方の移相器がＲＣ高域通過要素（５）よりなりなることを特徴とする、
請求項３による移相器回路は、上記請求項１による移相器回路において、さらにそれぞれの全域通過形回路（２、７）が移相器ブランチ（１、５）に移相器として備えられていることを特徴とする。
請求項４による移相器回路は、請求項２あるいは３による移相器回路において、さらに粗い制御と微細な制御が、それぞれＲＣ要素の可変抵抗（２、７あるいは、それぞれＲ）あるいは、全域通過形回路によってなされることを特徴とする。
請求項５による移相器回路は、請求項４による移相器回路において、さらに粗い制御と微細な制御が、それぞれ、ＲＣ要素の可変抵抗（２、７あるいは、それぞれＲ）あるいは全域通過形回路が電界効果トランジスターのソース・ドレイン間の通路によって形成されていることを特徴とする。
請求項６による移相器回路は、請求項２あるいは３による移相器回路において、さらに粗い制御と微細な制御が、それぞれＲＣ要素の可変容量あるいは全域通過形回路によってなされることを特徴とする。
請求項７による移相器回路は、請求項１による移相器回路において、さらに２本の移相器ブランチ（１、５）の移相器が可変抵抗および／あるいは可変インダクタンスを含むＲＬ要素からなることを特徴とする。
請求項８による移相器回路は、請求項１〜７のいずれか１つによる移相器回路において、さらに粗い制御のためのそれぞれの周波数（ｆ）に属する動作変数（Ｕ）がメモリー（１７）にしまわれており、入力信号の周波数に応じてそれから読み出されることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態及び発明の効果】
以下に、本発明を実施例につき、模式的な図を用いてより詳しく説明する。
図１は、ＩＱ変調器に適用された本発明の広帯域移相器回路の模式的回路図を示している。一方の移相器ブランチ１が可変抵抗２と固定容量３とそれにつづくリミッター４からなる低域通過形回路で構成される。他方の移相器ブランチ５は固定容量と可変抵抗７およびそれにつづくリミッター８からなる高域通過形回路で構成される。
【００１０】
低域通過形回路は−４５°の移相量を発生し、高域通過形回路は＋４５°の移相量を発生する。同相入力端１１に供給された高周波入力信号は、２本の移相器ブランチ１と５により、出力端９と１０において、互いに９０°の位相差を持つ２つの出力成分に分割される。
【００１１】
出力端９は、ＩＱ変調器のＩ入力用のミキサー１２に接続され、出力端１０はＱ入力用のミキサー１３に接続されている。ミキサーの出力は加算器１４に入力される。このようにして、９０°移相器は、入力端１１に供給された搬送信号から互いに９０°の移相差を持つ２つの信号成分を発生する。
【００１２】
２個のリミッターの出力端９と１０の間には位相検出器１５が挿入されている。この位相検出器は、たとえば、掛け算器であって、その出力は利得制御形増幅器１６を通して高域通過形回路の可変抵抗７に接続されている。低域通過形回路の可変抵抗は、高周波入力信号の周波数に依存して制御される。２個の可変抵抗２と７は、たとえば、ゲート端子を通して変化を与えることのできる電界効果トランジスターのソース・ドレイン間の通路によって形成することができる。
【００１３】
周波数に依存する抵抗２の制御は、抵抗２に対して関連する動作変数（appertaining actuating variable）となる変数Ｕが、高周波入力信号の周波数の値ｆに対するディジタル値としてしまってあるメモリー１７により行われる。入力周波数ｆに応じて選択された動作変数Ｕは、ディジタル・アナログ変換器（Ｄ／Ａ変換器）１８によって、抵抗２に対応するアナログ動作変数、たとえば電界効果トランジスターのゲート制御電圧、に変換される。
【００１４】
最も簡単な場合は、入力周波数が一定である場合には、それぞれの周波数値ｆの入力はユーザーの手ですることができる。変化する周波数の場合はそれにふさわしい周波数メーターを用いることができる。たいていの場合、このような用途における高周波入力信号の周波数はディジタル値として与えられているので、関連する動作変数Ｕはメモリー１７からそれにより直接読み出される。
【００１５】
低域通過形回路は、抵抗２を通して精度±５°で、ほぼ−４５°の位相量を生じる値に粗く設定される。高域通過形回路の抵抗７は、位相検出器１５の制御回路を通して出力端９と１０における出力信号が正確に９０°の位相差を呈するように再調整され、それによって、位相検出器は動作変数０を出力する。
【００１６】
本発明の原理によれば、９０°の相対位相差が正確に設定されるのみならず、０°と１８０°の間の任意の位相角も正確に設定することができる。このことは、たとえば、対応する比較電圧を利得制御増幅器１６の＋入力端子に加えて、出力信号間の位相が、それの予め決められている電圧オフセットに制御されるというような簡単な方法で実行することができる。
【００１７】
周波数ステップの大きさは、それに応じてそれぞれの動作変数Ｕがメモリー１７にしまわれるので、それが必要とする精度によって決められる。周波数ｆと動作変数Ｕとの間の関係は、移相器の動作帯域内でそれぞれに適する動作変数Ｕが多くの周波数基準値に対して約１０％の周波数変化のステップで決められる程度のもので、それによって１回のキャリブレーション試行で決定されることが好ましい。
【００１８】
ＲＣのかわりに、すなわち、それぞれ、２、３あるいは、６、７のＣＲ要素のかわりに、２個の移相器１と５において全域通過形回路を使うこともできる。このような全域通過形回路の模式図が図２に示されている。全域通過形回路は、周波数あるいは移相量の大小にかかわらず、出力レベルが一定値に留まるという利点を持っている。全域通過形回路のこの一定周波数レスポンスのために、もはや、ＲＣ要素で与えられた場合のように特別な動作点に留まっている必要はなくなる。その結果、抵抗（複数）の同じ変化によって、大きな周波数帯域がカバーできる。
【００１９】
図２のように全域通過形回路で構成すると、差動増幅器２０が値２の利得を持つとき、回路の利得の大きさは１の値になる。すると、利得は低い周波数では＋１となり、高い周波数では−１となる。抵抗Ｒを変えることによって、移相量を、振幅に影響を与えることなく、０°と１８０°の間に設定することができる。移相量の大きさは、φ＝−２arctan（２πｆＲＣ）で与えられる。
【００２０】
２個の移相器１と５に用いられた全域通過形回路の両端の限界周波数(Grenzfrequenzen)は、少なくとも所望の位相差が十分な余裕をもって設定できる程度に、互いに適当に大きく離されていることが望ましい。
【００２１】
振幅に依存しない特性の故に、第１の移相器ブランチ１中の全域通過形回路は、はるかに粗いステップで設定することができ、差の位相は簡単に所望の値、たとえば、９０°に到達するはずである。
【００２２】
たとえば、第１の移相器ブランチ１中の全域通過形回路を−５°にすれば、移相器ブランチ５中の全域通過形回路を制御ループを通して−９５°に調整できる。ここで周波数に変化を与えると、移相器ブランチ１中の位相は、新しい事前設定によって、例えば−５０°になる。制御は移相器ブランチ５の中の第２の全域通過形回路を−１４０°に設定する。移相器ブランチ５の中の全域通過形回路の制御範囲が、なおも適当である限り、先の事前設定を修正する必要は生じない。
【００２３】
全域通過形回路で構成されたこのような移相器は、したがって、たとえば、抵抗を１０倍にわたって変えることにより、１００ＭＨｚから５ＧＨｚまでの周波数範囲で広帯域に動作させることが可能となる。
２本のブランチ１と５中の全域通過形フィルターはそれぞれ同じ構造を持っていて、たとえば図２による構造を持っていて、それらの限界周波数だけが異なるように選ばれている。
【００２４】
抵抗Ｒによる粗い制御と微細な制御の代わりに、与えられた全域通過形回路のそれぞれの制御を、キャパシタンスダイオードなどを用いて容量Ｃの変化によって達成することもできる。このことは、また、図１の２、３あるいは６、７に示したようなＲＣ要素を与えることで可能である。すなわち、この場合にも可変抵抗の代わりに可変容量ダイオードを使うことが可能である。また、これらの制御を組み合わせることも可能である。
【００２５】
移相器はまた、可変抵抗や可変インダクタンスを含むＲＬ要素としても構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ＩＱ変調に用いられた本発明の移相器回路の回路図
【図２】  本発明の全域通過形回路の回路図。
【符号の説明】
１、５    移相器ブランチ
２、７    可変抵抗
３        固定容量
４        リミッター
９、１０  出力端
１１      入力端
１２、１３  ミキサー
１４      加算器
１５      位相検出器
１６      利得制御形増幅器
１７      メモリー
１８      ディジタル・アナログ変換器（Ｄ／Ａ変換器）
２０      差動増幅器
【図１】
0004382981.tif 000002
【図２】
0004382981.tif 000003