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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Sender, ein Sendeverfahren, eine Phasenjustiervorrichtung und ein Phasenjustierverfahren.
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Hintergrund
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Bei Funkkommunikation ist eine Technologie des Steuerns der Ausstrahlrichtung einer Sendewelle, die aus einer Antenne emittiert wird, entwickelt worden. Eine solche Technologie wird als eine Strahlformung bezeichnet. Beim Strahlformen werden Sendewellen, deren Phasen sich voneinander unterscheiden, aus dem Entsprechenden einer Mehrzahl von Antennen emittiert. Eine Mehrzahl von Sendewellen, die aus der Mehrzahl von Antennen emittiert werden, verstärken einander, indem sie dieselbe Phase in einer spezifischen Richtung aufweisen, und schwächen einander, indem sie reverse Phasen aufweisen, um einander in einer anderen Richtung aufzuheben. Unter Verwendung des obigen Phänomens ist das Strahlformen in der Lage, eine Steuerung des Emittierens von Sendewellen, die auf irgendeine gewünschte Richtung konzentriert sind, oder Emittierens von keinen Sendewellen in irgendeiner gewünschten Richtung durchzuführen.
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In der Beschreibung der vorliegenden Erfindung wird das Strahlformen hauptsächlich vom Standpunkt des Sendens von Trägerwellen beschrieben. Jedoch ist vom Standpunkt des Empfangens von Sendewellen das Strahlformen auch in der Lage, Steuerung des Empfangens einer aus irgendeiner anderen gewünschten Richtung gesendeten Sendewelle in einer stärkenden Weise und nicht empfangen irgendeiner Sendewelle, die aus einer anderen Richtung gesendet ist, durchzuführen.
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Im oben beschriebenen Strahlformen ist es erforderlich, angemessen eine Phase einer aus jeder Antenne gesendeten Sendewelle auszuwählen und deren Zustand zu steuern. Um eine Phase zu steuern, ist die Verwendung eines, einen Phasenschieber 11 enthaltenen Senders vorstellbar.
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6 ist ein Funktionsblockdiagramm, das einen bekannten Sender, der den Phasenschieber 11 enthält, exemplifiziert. Sender 100a und 100b, die in 6 illustriert sind, bringen Phasenschieber 101 dazu, die Phasen entsprechender Sendewellen, die durch eine Signalquelle 109 erzeugt werden, zu verschieben und über Leistungsverstärker 107 Antennen mit den phasenverschobenen Sendewellen zu versorgen. Die Antennen 103 senden die durch die Leistungsverstärker 107 verstärkten Sendewellen. Phasenverschiebebeträge in den Phasenschiebern 101 werden in Übereinstimmung mit aus nicht-illustrierten Steuerschaltungen ausgegebenen Phasensteuersignalen bestimmt.
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Das dynamische Umschalten der Emissionsrichtungen von Sendewellen unter Verwendung der Sender 100a und 100b die oben beschrieben sind, erfordert, dass die Phasen der Sendewellen, die den entsprechenden Antennen zugeführt werden, mit hoher Genauigkeit ausgewählt werden. Ein Phasenschieber 11, der die Phase einer Sendewelle dynamisch umschaltet, ist beispielsweise in NPL 1 beschrieben.
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In PTL 1 ist das Detektieren eines Phasenfehlerbetrags zwischen einem Sendezweig und einem anderen Sendezweig offenbart. Gemäß PTL 1 nimmt der detektierte Phasenfehlerbetrag einen Maximalwert an, wenn eine Phasendifferenz zwischen dem Sendezweig und einem anderen Sendezweig dieselbe Phase angibt und ein Minimalwert, wenn die Phasendifferenz reverse Phasen angibt. Eine in PTL 1 offenbarte Sendevorrichtung, die ein solches Phänomen verwendet, steuert die Phasendifferenz zwischen einem Sendezweig und einem anderen Sendezweig zur selben Phase oder reversen Phasen.
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Zitateliste
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Nicht Patentliteratur
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- NPL 1: 60 GHz Active Phase Shifter using an Optimized Quadrature All-Pass Network in 45nm CMOS, Woorim Shin, Microwave Symposium Digest (MTT), 2012 IEEE MTT-S
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International
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Patentliteratur
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Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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Jedoch wird beispielsweise in einem Fahrzeugmillimeter-Wellenradar ein Hochfrequenzsignal von mehreren 10 GHz als Sendeträger verwendet. Im Falle eines Übertragungssystems, das eine solch hohe Frequenz verwendet, weisen bekannte Systeme eine Schwierigkeit beim Steuern von Phasen mit hoher Genauigkeit auf. Es ist bekannt gewesen, das in einem konventionellen Phasenschieber 11 die Phasen von Sendewellen, die aus einer Mehrzahl von Antennen gesendet werden, einen Fehler von ungefähr 10 Grad zwischen ihnen aufweisen. Obwohl das Messen eines solchen Fehlers vorab und Korrigieren des Fehlers vorstellbar ist, fluktuiert ein Fehler zwischen Phasen abhängig von Temperatur und dergleichen. Es wird angenommen, dass das Korrigieren eines Fehlers zwischen Phasen unter Berücksichtigung von Temperatur und dergleichen die Verarbeitung des Korrigierens substantiell verkompliziert.
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Bei einem Fahrzeugradar ist es erforderlich, die Emissionsrichtungen einer Sendewelle abhängig von Änderungen beim Längsneigungswinkel des Fahrzeugs zu korrigieren. Das heißt, dass der Winkel des Chassis eines Fahrzeugs sich in Übereinstimmung mit dem Gewicht eines Heckladeraums und dergleichen ändert. Beim Strahlformen tritt die Notwendigkeit auf, eine Differenz zwischen den Emissionsrichtungen von Sendewellen vor und nach Ändern beim Winkel des Chassis zu korrigieren und das Emissionsrichtungsniveau zu halten. In einem solchem Fall ist es erforderlich, die Emissionsrichtung einer Sendewelle mit einer Genauigkeit von mehreren Grad zu steuern. Bei dieser Gelegenheit, obwohl von der Anordnung von Antennen abhängig, ist es auch erforderlich, die Phase einer Sendewelle mit einer Genauigkeit von mehreren Grad zu justieren.
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Das Erzielen von Phasenjustierung mit einer solch hohen Genauigkeit ist für einen Sender schwierig gewesen, der den konventionellen Phasenschieber 11 enthält, insbesondere im Feld, wo eine Sendewelle eine hohe Frequenz aufweist.
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Die vorliegende Erfindung ist gemacht worden unter Berücksichtigung des obigen Problems und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Sender, ein Sendeverfahren, eine Phasenjustiervorrichtung und ein Phasenjustierverfahren bereitzustellen, die zum Steuern der Phase einer Sendewelle auf jeglichen gewünschten Wert mit hoher Genauigkeit in einem Sender in der Lage sind, in welchem ein Hochfrequenzsignal in der Reihenfolge von mehreren 10 GHz als eine Sendewelle verwendet wird.
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Problemlösung
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Um die oben erwähnte Aufgabe zu lösen, wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Sender bereitgestellt, der beinhaltet: einen Phasenschieber, der konfiguriert ist, eine Phase eines Eingangssignals zu verschieben und ein verschobenes Signal, dessen Phase verschoben ist, auszugeben; eine erste Steuerschaltung, die konfiguriert ist, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs einen Phasenverschiebungsbetrag zu ändern, um welchen der Phasenschieber die Phase des Eingangssignals verschiebt; eine Phasendifferenzsignal-Ausgabeschaltung, die konfiguriert ist, das durch den Phasenschieber ausgegebene verschobene Signal und ein Referenzsignal zu empfangen und ein Phasendifferenzsignal basierend auf einer Phasendifferenz zwischen dem verschobenen Signal und dem Referenzsignal auszugeben; eine Extremwertausgabeschaltung, die konfiguriert ist, um, wenn das Phasendifferenzsignal einen Extremwert annimmt, während die erste Steuerschaltung den Phasenverschiebungsbetrag ändert, einen Wert der Phase des Phasendifferenzsignals beim Phasenverschiebungsbetrag, bei welchem das Phasendifferenzsignal der Extremwert wird, auszugeben; eine Zielwertausgabeschaltung, die konfiguriert ist, basierend auf einer Ausgabe aus der Extremwertausgabeschaltung einen Zielwert auszugeben; und eine zweite Steuerschaltung, die konfiguriert ist, den Phasenverschiebungsbetrag des Phasenschiebers auf solche Weise zu steuern, dass ein Wert des durch die Phasendifferenzsignal-Ausgabeschaltung ausgegebenen Phasendifferenzsignals mit dem aus der Zielwertausgabeschaltung ausgegebenen Zielwert koinzidiert, wobei der Phasenschieber die Phase des Eingangssignals in Übereinstimmung mit dem durch die zweite Steuerschaltung gesteuerten Phasenverschiebungsbetrag verschiebt und das Eingangssignal, dessen Phase verschoben ist, als Sendewelle ausgibt.
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Im oben erwähnten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die zweite Steuerschaltung des Senders das Phasendifferenzsignal aus der Phasendifferenzsignal-Ausgabeschaltung und den Zielwert aus der Zielwertausgabeschaltung empfangen und kann den Phasenverschiebungsbetrag des Phasenschiebers so steuern, dass das Phasendifferenzsignal mit dem Zielwert koinzidiert.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Sendeverfahren bereitgestellt, welches beinhaltet: einen ersten Phasenschiebeschritt des Verschiebens einer Phase eines Eingangssignals innerhalb eines vorgegebenen Bereichs von Phasen; einen Phasendifferenzsignal-Erzeugungsschritt des Erzeugens eines Phasendifferenzsignals, basierend auf einer Phasendifferenz zwischen dem Eingangssignal, dessen Phase in dem ersten Phasenschiebeschritt verschoben ist, und einem Referenzsignal; einem Extremwertausgabeschritt des, wenn das Phasendifferenzsignal einen Extremwert annimmt, während die Phase des Eingabesignals in dem ersten Phasenschiebeschritt verschoben wird, Ausgebens eines Werts des Phasendifferenzsignals bei einem Phasenverschiebungsbetrag, bei welchem das Phasendifferenzsignal der Extremwert wird; einen Zielwertausgabeschritt des Ausgebens eines Zielwerts, basierend auf dem Wert des Phasendifferenzsignals, das im Extremwertausgabeschritt ausgegeben wird; einen zweiten Phasenschiebeschritt des Verschiebens der Phase des Eingangssignals auf solche Weise, dass ein Wert des Phasendifferenzsignals, das im Phasendifferenzsignal-Erzeugungsschritt erzeugt wird, mit dem Zielwert koinzidiert; und Ausgebens, als einer Sendewelle, des Eingangssignals, dessen Phase im zweiten Phasenschiebeschritt verschoben ist.
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Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Phasenjustiervorrichtung bereitgestellt, die beinhaltet: einen Phasenschieber, der konfiguriert ist, eine Phase eines Eingangssignals zu verschieben und ein verschobenes Signal, dessen Phase verschoben ist, auszugeben; eine erste Steuerschaltung, die konfiguriert ist, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs einen Phasenverschiebungsbetrag zu ändern, um welchen der Phasenschieber die Phase des Eingangssignals verschiebt; eine Phasendifferenzsignal-Ausgabeschaltung, die konfiguriert ist, das durch den Phasenschieber ausgegebene verschobene Signal und ein Referenzsignal zu empfangen und ein Phasendifferenzsignal basierend auf einer Phasendifferenz zwischen dem verschobenen Signal und dem Referenzsignal auszugeben; eine Extremwertausgabeschaltung, die konfiguriert ist, um, wenn das Phasendifferenzsignal einen Extremwert annimmt, während die erste Steuerschaltung den Phasenverschiebungsbetrag ändert, den Extremwert des Phasendifferenzsignals auszugeben; eine Zielwertausgabeschaltung, die konfiguriert ist, einen Zielwert auszugeben, der basierend auf dem aus der Extremwertausgabeschaltung ausgegebenen Extremwert eingestellt ist; und eine zweite Steuerschaltung, die konfiguriert ist, den Phasenverschiebungsbetrag des Phasenschiebers auf solche Weise zu steuern, dass ein Wert des durch die Phasendifferenzsignal-Ausgabeschaltung ausgegebenen Phasendifferenzsignals mit dem aus der Zielwertausgabeschaltung ausgegebenen Zielwert koinzidiert.
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Im oben erwähnten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die zweite Steuerschaltung der Phasenjustiervorrichtung das Phasendifferenzsignal aus der Phasendifferenzsignal-Ausgabeschaltung empfangen und den Zielwert aus der Zielwertausgabeschaltung und den Phasenverschiebungsbetrag des Phasenschiebers auf solche Weise steuern, dass das Phasendifferenzsignal mit dem Zielwert koinzidiert.
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Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Phasenjustierverfahren bereitgestellt, das beinhaltet: einen ersten Phasenschiebeschritt des Verschiebens einer Phase eines Eingangssignals innerhalb eines vorgegebenen Bereichs von Phasen; einen Phasendifferenzsignal-Erzeugungsschritt des Erzeugens eines Phasendifferenzsignals, basierend auf einer Phasendifferenz zwischen dem Eingangssignal, dessen Phase in dem ersten Phasenschiebeschritt verschoben ist, und einem Referenzsignal; einem Extremwertausgabeschritt des, wenn das Phasendifferenzsignal einen Extremwert annimmt, während die Phase des Eingabesignals in dem ersten Phasenschiebeschritt verschoben wird, Ausgebens eines Werts des Phasendifferenzsignals bei einem Phasenverschiebungsbetrag, bei welchem das Phasendifferenzsignal der Extremwert wird; einen Zielwertausgabeschritt des Ausgebens eines Zielwerts, basierend auf dem Wert des Phasendifferenzsignals, das im Extremwertausgabeschritt ausgegeben wird; und einen zweiten Phasenschiebeschritt des Verschiebens der Phase des Eingangssignals auf solche Weise, dass ein Wert des Phasendifferenzsignals, das im Phasendifferenzsignal-Erzeugungsschritt erzeugt wird, mit dem Zielwert koinzidiert.
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Vorteilhafte Effekte der Erfindung
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Gemäß den oben erwähnten Aspekten der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Sender, ein Sendeverfahren, eine Phasenjustiervorrichtung und ein Phasenjustierverfahren bereitzustellen, die zur Steuerung der Phase einer Sendewelle auf irgendeinen gewünschten Wert mit hoher Genauigkeit in einem Sender fähig sind, in welchem ein Hochfrequenzsignal in der Größenordnung von mehreren 10 GHz als eine Sendewelle verwendet wird.
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Kurze Beschreibung von Zeichnungen
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1 ist ein Blockdiagramm für eine Beschreibung einer Positionsjustiervorrichtung und eines Senders einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ist ein Diagramm, das für eine Beziehung zwischen einem Phasenverschiebungsbetrag, der durch eine erste Steuerschaltung geändert wird, und einem Phasendifferenzsignal, das aus einer in 1 illustrierten Phasendifferenzsignal-Ausgabeschaltung ausgegeben wird, illustrativ ist;
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3 ist ein Blockdiagramm für eine Beschreibung einer Positionsjustiervorrichtung und eines Senders einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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4 ist ein Flussdiagramm für einen Beschreibung des Verarbeitens einer durch einen in 3 illustrierten Prozessor durchgeführten Phasenjustierung;
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5 ist ein Diagramm für eine Beschreibung eines Empfängers, auf welches die Positionsjustiervorrichtung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird; und
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6 ist ein Funktionsblockdiagramm, das einen bekannten Sender exemplifiziert.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Eine erste Ausführungsform und eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden nunmehr beschrieben.
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Erste Ausführungsform
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Sender
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1 ist ein Blockdiagramm für eine Beschreibung eines Senders, der eine Positionsjustiervorrichtung der ersten Ausführungsform enthält. Ein in 1 illustrierter Sender 1 beinhaltet eine Phasenjustiervorrichtung 3 und eine Antenne 13.
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Obwohl in der ersten Ausführungsform als ein Beispiel eine Beschreibung unter Verwendung eines Sensors gegeben wird, der eine Phasenjustiervorrichtung beinhaltet, ist die Phasenjustiervorrichtung der ersten Ausführungsform auch auf einen Empfänger anwendbar.
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Phasenjustiervorrichtung
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Die Phasenjustiervorrichtung 3 beinhaltet einen Phasenschieber 11, der die Phase eines Eingangssignals W, das eingegeben wird, verschiebt, eine erste Steuerschaltung 21, die sukzessive den Phasenverschiebungsbetrag des Phasenschiebers 11 ändert, einen Distributor 15, der ein Schiebeeingangssignal WS, dessen Phase verschoben wird, verteilt, eine Phasendifferenzsignal-Ausgabeschaltung 12, an welcher das Schiebeeingangssignal WS, das durch den Distributor 15 verteilt wird, und ein Referenzsignal R eingegeben werden, und das ein Phasendifferenzsignal, das auf einer Phasendifferenz zwischen dem Schiebeeingangssignal WS und dem Referenzsignal R basiert, ausgibt, eine Extremwertausgabeschaltung 14, die einen Extremwert des Phasendifferenzsignals erfasst und ausgibt, wobei der Extremwert ermittelt wird, wenn die erste Steuerschaltung 21 sukzessive den Phasenverschiebungsbetrag des Phasenschiebers 11 ändert, eine Zielwertausgabeschaltung, die einen Zielwert basierend auf dem Extremwert einstellt und ausgibt, welchen die Extremwertausgabeschaltung 14 ausgibt, und eine zweite Steuerschaltung 22, an welcher der Extremwert und der Zielwert, welchen die Phasendifferenzsignal-Ausgabeschaltung 12 ausgibt eingegeben werden und die den Phasenverschiebungsbetrag des Phasenschiebers 11 auf solche Weise steuert, dass der Extremwert mit dem Zielwert koinzidiert.
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Das Schiebeeingangssignal WS, dessen Phase verschoben wird, wird der Antenne 13 über den Distributor 15 zugeführt und wird als Sendewelle nach außen ausgegeben.
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In der ersten Ausführungsform wird das Eingangssignal W durch eine nicht-illustrierte Signalquelle erzeugt und wird das Referenzsignal R durch eine nicht-illustrierte Signalerzeugungseinheit erzeugt. Die Signalquelle und die Signalerzeugungseinheit werden als in einer Vorrichtung angeordnet angenommen, in welcher der Sender 1 angeordnet ist. Solche Vorrichtungen beinhalten beispielsweise ein an einem Fahrzeug montiertes Kollisionsverhinderungssystem und dergleichen.
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Als Nächstes werden die jeweiligen Komponenten, die in 1 illustriert sind, beschrieben.
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Phasenschieber
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Der Phasenschieber 11 verschiebt die Phase des Eingangssignals W und gibt das Schiebeeingangssignal WS aus.
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Erste Steuerschaltung
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Die erste Steuerschaltung 21 ändert sukzessive den Phasenverschiebungsbetrag des Phasenschiebers 11. Als eine spezifische Verarbeitung des Änderns des Schiebebetrags ist beispielsweise vorstellbar, dass die erste Steuerschaltung 21 den Phasenverschiebungsbetrag des Phasenschiebers 11 in einem Bereich von 180 Grad oder mehr überstreicht. Alternativ kann die erste Steuerschaltung 21 beispielswiese den Phasenverschiebungsbetrag des Phasenschiebers 11 wiederholt in einem festen Intervall in einem Bereich von 60 Grad bis 240 Grad ändern.
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Distributor
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In einen Distributor 15 wird das Schiebeeingangssignal WS eingegeben. Der Distributor 15 distribuiert das eingegebene Schiebeeingangssignal WS an die Antenne 13 und die Phasendifferenzsignal-Ausgabeschaltung 12.
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Phasendifferenzsignal-Ausgabeschaltung
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An der Phasendifferenzsignal-Ausgabeschaltung 12 werden das Schiebeeingangssignal WS und das Referenzsignal R eingegeben. Die Phasendifferenzsignal-Ausgabeschaltung 12 gibt ein Phasendifferenzsignal aus, basierend auf einer Phasendifferenz zwischen dem Schiebeeingangssignal WS und dem Referenzsignal R. Die Phasendifferenzsignal-Ausgabeschaltung der ersten Ausführungsform beinhaltet einen Abwärtsumwandlungsmischer und einen Tiefpassfilter, der an einer Stufe nachfolgend dem Abwärtsumwandlungsmischer angeordnet ist, die beide später illustriert werden. Die Phasendifferenzsignal-Ausgabeschaltung 12 erzeugt und gibt aus, durch Durchführen von Frequenzumwandlung unter Verwendung des Abwärtsumwandlungsmischers, das Phasendifferenzsignal, welches der Phasendifferenz zwischen dem Schiebeeingangssignal WS und dem Referenzsignal R entspricht.
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Oben wird das Signal, das der Abwärtsumwandlungsmischer ausgibt, entsprechend der Phasendifferenz zwischen dem Schiebeeingangssignal WS und dem Referenzsignal R durch die Formeln (1), (2) und (3), die unten beschrieben sind, ausgedrückt.
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Das Schiebeeingangssignal WS und das Referenzsignal R werden als durch die Formel (1) und (2) ausgedrückt angenommen, beziehungsweise, wie unten beschrieben. In den Formeln (1) und (2) bezeichnen f, t und θ eine Frequenz, Zeit beziehungsweise eine Phasendifferenz. Die Frequenz des Schiebeeingangssignals WS ist identisch zur Frequenz des Referenzsignals R.
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Ausdr. 1
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Dsin(2πft + θ) Formel (1)
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Ausdr. 2
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Unter den oben beschriebenen Bedingungen wird eine Ausgabe V aus dem Abwärtsumwandlungsmischer durch die Formel (3) unten ausgedrückt. Die durch die Formel (3) ausgedrückte Ausgabe V ist ein Gleichstromsignal, welches der Phasendifferenz θ entspricht. Zusätzlich ist in der Formel (3) K eine Umwandlungsverstärkung, welche der Abwärtsumwandlungsmischer aufweist, ist D die Leistung des Eingangssignals W und ist E die Leistung des Referenzsignals R. In der Formel (3) wird eine als Nebenprodukt erzeugte Hochfrequenzkomponente weggelassen, unter der Annahme, dass die Hochfrequenzkomponente durch den Tiefpassfilter entfernt wird.
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Ausdr. 3
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V = Dsin(2πft + θ) × Esin(2πft) = –K DE / 2cosθ Formel (3)
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Die Konfiguration zum Erzeugen des Phasendifferenzsignals in der ersten Ausführungsform ist nicht auf die Konfiguration beschränkt, in der die durch die Formel (3) ausgedrückte Operation unter Verwendung des oben beschriebenen Abwärtsumwandlungsmischers und Tiefpassfilters durchgeführt wird. Die Konfiguration zum Entfernen einer Hochfrequenzkomponente, die als ein Nebenprodukt erzeugt wird, ist auch nicht auf den Tiefpassfilter beschränkt und kann beispielsweise eine Durchschnittsverarbeitungsschaltung enthalten.
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Extremwertausgabeschaltung
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An die Extremwertausgabeschaltung 14 werden Ausgaben aus der Phasendifferenzsignal-Ausgabeschaltung 12, wenn die erste Steuerschaltung 21 sukzessive den Phasenverschiebungsbetrag des Phasenschiebers 11 ändert, eingegeben. Das heißt, dass an die Extremwertausgabeschaltung 14 Werte des Phasendifferenzsignals, wenn die Phasendifferenz θ in der Formel (3) sukzessive geändert wird, eingegeben werden. Die Werte des Phasendifferenzsignals werden im nicht-illustrierten Speicher in der Extremwertausgabeschaltung 14 gespeichert.
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2 ist ein Diagramm, das für eine Beziehung zwischen dem durch die erste Steuerschaltung 21 geänderten Phasenverschiebungsbetrag und dem aus der Phasendifferenzsignal-Ausgabeschaltung 12 ausgegebenen Phasendifferenzsignal illustrativ ist. Die Ordinate eines in 2 illustrierten Graphen gibt das aus der Phasendifferenzsignal-Ausgabeschaltung 12 ausgegebene Phasendifferenzsignal an und die Abszisse gibt den durch die erste Steuerschaltung 21 geänderten Phasenverschiebungsbetrag an.
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Wenn die erste Steuerschaltung 21 den Phasenverschiebungsbetrag des Phasenschiebers 11 in einen Bereich von 60 Grad bis 240 Grad überstreicht, werden Werte des Phasendifferenzsignals, entsprechend den Phasenschiebebeträgen in Bereich von 60 Grad bis 240 Grad die durch einen Strichlinien-Rechteckbereich S angezeigt werden, der in 2 illustriert ist, aus der Phasendifferenzsignal-Ausgabeschaltung 12 ausgegeben.
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Eine in 2 illustrierte Kurve P wird durch die Formel (3) ausgedrückt. Die entsprechenden Koeffizienten in der Formel (3) sind unbekannt. Unter Verwendung der in 2 illustrierten Kurve P wird ein Punkt G, in welchem die Kurve ein Lokalmaximalwert oder ein Lokalminimalwert bei einer gewissen Phase annimmt, ermittelt. Der Absolutwert G des Lokalmaximalwerts oder des Lokalminimalwerts am Punkt G ist äquivalent zu –K × D × E/2 in Formel (3). In der Beschreibung der vorliegenden Erfindung werden ein Lokalmaximalwert und ein Lokalminimalwert gemeinsam als ein „Extremwert“ bezeichnet.
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Die Extremwertausgabeschaltung 14 ermittelt und gibt aus den Absolutwert G des Lokalmaximalwerts oder des Lokalminimalwerts aus Werten des in den nicht-illustrierten Speicher gespeicherten Phasendifferenzsignals.
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Zielwertausgabeschaltung
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Vor dem Beschreiben der Zielwertausgabeschaltung 16 wird zuerst ein Verfahren des Justierens der Phase des Schiebeeingangssignals WS auf solche Weise, dass dessen Phasendifferenz zum Referenzsignal R mit θ koinzidiert, beschrieben. Die Phasenjustierung kann durch einen Hersteller vor Auslieferung des Senders 1 durchgeführt werden. Die Phasenjustierung kann auch durch Anwender optional abhängig von der Verwendung von und dem Zweck der Verwendung des Senders 1 nach Auslieferung durchgeführt werden.
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Wenn die Phasendifferenz zwischen dem Schiebeeingangssignal WS und dem Referenzsignal R θ beträgt, wird das Phasendifferenzsignal, welches die Phasendifferenzsignal-Ausgabeschaltung 12 ausgibt, durch die Formel 3 ausgedrückt. Der Absolutwert von –K × D × E/2, der aus der Formel 3 ermittelt wird, koinzidiert mit dem Absolutwert G des Lokalmaximalwerts oder des Lokalminimalwerts am Punkt G. Der Absolutwert G kann durch die Extremwertausgabeschaltung 14 auf Basis der Kurve P berechnet werden, illustriert in 5.
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Beispielsweise wird ein Fall, in welchem die Phasendifferenz zwischen dem Schiebeeingangssignal WS und dem Referenzsignal R auf θ1 justiert wird, angenommen. Falls die Phasendifferenz zwischen dem Schiebeeingangssignal WS und dem Referenzsignal R θ1 beträgt, wird der Wert des Phasendifferenzsignals, das aus der Phasendifferenzsignal-Ausgabeschaltung 12 ausgegeben wird, zu g × sinθ1. In der ersten Ausführungsform, wenn die Phasendifferenz zwischen dem Schiebeeingangssignal WS und dem Referenzsignal R wünschenswerterweise auf θ1 justiert wird, wird der Phasenverschiebungsbetrag des Phasenschieber 11 unter Verwendung der obigen Relation auf solche Weise justiert, dass der Wert des Phasendifferenzsignals, das aus der Phasendifferenzsignal-Ausgabeschaltung 12 ausgegeben wird, mit g × sinθ1 koinzidiert.
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Die Zielwertausgabeschaltung 16 erzeugt auf Basis des Absolutwerts g, welchen die Extremwertausgabeschaltung 14 ausgibt, und einer Zielphasendifferenz θ1 zwischen dem Schiebeeingangssignal WS und dem Referenzsignal R, einen Zielwert g × sinθ1 des Phasendifferenzsignals und gibt den erzeugten Zielwert an die zweite Steuerschaltung 22 aus. Die Zielphasendifferenz θ1 zwischen dem Schiebeeingangssignal WS und dem Referenzsignal R kann von außerhalb eingegeben werden oder kann ein Wert sein, den die Zielwertausgabeschaltung 16 hält.
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Zweite Steuerschaltung
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An der zweiten Steuerschaltung 22 werden das Phasendifferenzsignal, das die Phasendifferenzsignal-Ausgabeschaltung 12 ausgibt, und der Zielwert, den die Zielwertausgabeschaltung 16 ausgegeben hat, eingegeben. Die zweite Steuerschaltung 22 steuert den Phasenverschiebungsbetrag des Phasenschiebers 11 auf solche Weise, dass das Phasendifferenzsignal mit dem Zielwert koinzidiert. In der Ausführungsform bedeutet der Ausdruck „auf solche Weise, dass das Phasendifferenzsignal mit dem Zielwert koinzidiert“ spezifisch das Steuern einer Differenz zwischen dem Phasendifferenzsignal und dem Zielwert auf einen vorbestimmten Wert oder kleiner. In der ersten Ausführungsform wird auch angenommen, dass sowohl das Phasendifferenzsignal als auch der Zielwert, die an der zweiten Steuerschaltung 22 eingegeben werden, A/D gewandelte Digitalsignale sind.
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Phasenschieber
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Der Phasenschieber 11 verschiebt die Phase des Eingangssignals W entsprechend dem Phasenverschiebungsbetrag, welcher durch die zweite Steuereinheit 22 gesteuert wird. Die Verschiebung der Phase veranlasst das Eingangssignal W zum Schiebeeingangssignal WS zu werden, dessen Phase durch die Zielphasendifferenz θ1 in Bezug auf das Referenzsignal R vorgerückt ist. Das Schiebeeingangssignal WS wird an der Antenne 13 zugeführt.
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Antenne
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Die Antenne 13 gibt als Sendewelle das Schiebeeingangssignal WS, dessen Phase durch die Zielphasendifferenz θ1 in Bezug auf das Referenzsignal R vorgerückt ist, aus.
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Die oben beschriebene erste Ausführungsform stellt einen unten beschriebenen vorteilhaften Effekt bereit.
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In einem bekannten Sender fluktuieren eine Umwandlungsverstärkung K eines Abwärtsumwandlungsmischers, die Leistung D eines Eingangssignals W und die Leistung E eines Referenzsignals R in Übereinstimmung mit der Umgebungstemperatur und ändert sich der Absolutwert g eines Extremwerts eines Phasendifferenzsignals auch entsprechend der Umgebungstemperatur. In der ersten Ausführungsform, da der Absolutwert g entsprechend der Umgebungstemperatur erfasst werden kann, kann es möglich sein, die Phase einer Sendewelle auf jeden gewünschten Wert mit hoher Genauigkeit unabhängig von der Umgebungstemperatur einzuregeln.
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Der Sender der ersten Ausführungsform ist nicht auf die oben beschriebene Konfiguration beschränkt. Das heißt, dass in der obigen Beschreibung ein Fall, in welchem der Sender eine Antenne enthält und eine Phasendifferenz zwischen einer, aus der einen Antenne ausgegebenen Sendewelle und einem Referenzsignal auf eine gewünschte Phasendifferenz justiert wird, beschrieben wurde. Jedoch kann die erste Ausführungsform auf einen Fall angewendet werden, bei welchem in einem, eine Mehrzahl von Antennen enthaltenden Sender eine Phasendifferenz(en) zwischen aus der Mehrzahl von Antennen ausgegebenen Sendewellen auf eine gewünschte Phasendifferenz justiert wird/werden.
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Beispielsweise wird ein Fall erwogen, bei dem in einem, eine Antenne A, die eine Sendewelle W2 ausgibt, und eine Antenne B, die eine Sendewelle W3 ausgibt, enthaltenden Sender eine Phasendifferenz zwischen der Sendewelle W2, die aus der Antenne A ausgegeben wird, und der Sendewelle W3, die aus der Antenne B ausgegeben wird, auf θ2 – θ3 gebracht wird. In einem solchen Fall ermöglichen in der ersten Ausführungsform das Justieren einer Phasendifferenz zwischen der Sendewelle W2, welcher aus der Antenne A ausgegeben wird, und einem Referenzsignal R auf θ2 und Justieren einer Phasendifferenz zwischen der Sendewelle W3, die aus der Antenne B ausgegeben wird, und dem Referenzsignal R auf θ3, dass die Phasendifferenz zwischen der Sendewelle aus der Antenne A und der Sendewelle aus der Antenne B auf θ2 – θ3 justiert wird.
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Obwohl in der oben beschriebenen Konfiguration die erste Steuerschaltung 21 und die zweite Steuerschaltung 22 als getrennte Komponenten konfiguriert waren, ist die erste Ausführungsform nicht auf eine solche Konfiguration beschränkt. Im Sender der ersten Ausführungsform kann ein Bereich der Schaltungen zwischen der ersten Steuerschaltung 21 und der zweiten Steuerschaltung 22 geteilt sein.
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Zweite Ausführungsform
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3 ist ein Blockdiagramm für eine Beschreibung eines Senders 7 der zweiten Ausführungsform. In 3 werden die gleichen Komponenten wie die in 1 illustrierten Komponenten mit denselben ihnen zugewiesenen Bezugszeichen illustriert. Der Sender 7 der zweiten Ausführungsform beinhaltet eine Phasenjustiervorrichtung 33 und eine Antenne 13. Die Phasenjustiervorrichtung 33 unterscheidet sich vom Sender 1 darin, dass anstelle der Extremwertausgabeschaltung 14 der Zielwertausgabeschaltung 16, der ersten Steuerschaltung 21 und der zweiten Steuerschaltung 22 in der Phasenjustiervorrichtung 1 ein Prozessor 6 enthalten ist. Während die Extremwertausgabeschaltung 14, die Zielwertausgabeschaltung 16, die erste Steuerschaltung 21 und die zweite Steuerschaltung 22 in der ersten Ausführungsform Hardware sind, die mit Schaltungselementen konfiguriert ist, ist der Prozessor 6 eine Kombination von Computerhardware einschließlich einer CPU und Speicher und einem auf den Computer ablaufenden Programm.
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4 ist ein Flussdiagramm für eine Beschreibung einer Phasenjustierverarbeitung, die durch den Prozessor 6, der in 3 illustriert ist, durchgeführt wird. Nachfolgend wird unter Verwendung von 4 ein Verfahren, in welchem ein auf dem Prozessor 6 ablaufendes Programm die Phase der Sendewelle W aus dem Sender 7 justiert, beschrieben.
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Im Schritt S81 startet der Prozessor 6 eine Phasenjustierung (Kalibrierung). Zu dieser Zeit wird am Prozessor 6 eine Phasendifferenz θ zwischen der gewünschten Phase der Sendewelle W und dem Referenzsignal R eingegeben. Als Nächstes stellt im Schritt S82 der Prozessor 6 bei Anfangswerten Bedingungen beim Justieren der Phasendifferenz ein. Die einzustellenden Elemente beinhalten beispielsweise den Anfangswert eines Steuersignals, das anfangs am Sender 7 eingegeben wird, und eine Anfangsphase und einen Bereich von Phasenänderung und dergleichen, die am Phasenschieber 11 eingestellt werden, wenn der Prozessor 6 dabei ist, die Phase des Phasenschieber 11 um einen Festwert zu ändern.
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Als Nächstes sichert im Schritt S83 der Prozessor 6 einen Wert eines Phasendifferenzsignals, welches aus der Phasendifferenzsignal-Ausgabeschaltung 12 ausgegeben wird, in einem nicht-illustrierten Speicher. Als Nächstes bestimmt im Schritt S84 der Prozessor 6, ob für alle Phasen innerhalb des Bereichs der Phasenänderung, die im Schritt S82 eingestellt worden ist, Werte des Phasendifferenzsignals aufgezeichnet worden sind oder nicht. Dann wird im Schritt S84 bestimmt, dass Werte eines Phasendifferenzsignals DC noch nicht für alle Phasen innerhalb des Bereichs der Phasenänderung aufgezeichnet worden sind (Nein in Schritt S84), inkrementiert der Prozessor 6 die Phasensteuereinstellung, das heißt rückt die Phase einen Schritt vor, in Schritt S89. Nachfolgend sichert im Schritt S83 der Prozessor wieder in dem nicht-illustrierten Speicher ein Phasendifferenzsignal, welches mit der geänderten Phase ausgegeben wird.
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Wenn im Schritt S84 festgestellt wird, dass das Aufzeichnen des Phasendifferenzsignals DC über den gesamten Bereich an Phasenänderung abgeschlossen worden ist (Ja in Schritt S84), identifiziert der Prozessor 6 auf Basis von Werten des Phasendifferenzsignals DC, das im nicht-illustrierten Speicher gespeichert ist, den Absolutwert g eines Lokalmaximalwerts oder eines Lokalminimalwerts (Schritt S85).
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Als Nächstes berechnet im Schritt S86 der Prozessor 6 einen Wert V von g × sinθ, basierend auf dem identifizierten Absolutwert g und θ, der im Schritt S81 eingegeben worden ist. Nachfolgend liest im Schritt S87 der Prozessor 6 einen Wert eines Phasendifferenzsignals DC, das aus der Phasendifferenzsignal-Ausgabeschaltung 12 ausgegeben wird, ein und bestimmt im Schritt S88, ob der Wert des Phasendifferenzsignals DC innerhalb einer akzeptablen Toleranz mit V koinzidiert, was im Schritt S86 berechnet worden ist. Wenn die Bestimmung im Schritt S88 dazu führt, dass das Phasendifferenzsignal DC nicht mit V koinzidiert (Nein im Schritt S88), inkrementiert im Schritt S90 der Prozessor 6 die Phasensteuereinstellung um eine Stufe. Im Schritt S87 liest der Prozessor 6 einen Wert des Phasendifferenzsignals DC, das als Nächstes ausgegeben wird, aus der Phasenjustiervorrichtung 3 ein.
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Wenn andererseits die Bestimmung im Schritt S88 darin resultiert, dass das Phasendifferenzsignal DC mit V koinzidiert (Ja im Schritt S88), beendet der Prozessor 6 die Phasenjustierung der Sendewelle W aus dem Sender 7.
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In der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform kann die Kalibrierung des Senders 7 unter Verwendung des Prozessors 6 durchgeführt werden. Aus diesem Grund ermöglicht es, das in 4 illustrierte Programm dazu zu bringen, auf einem Universal Personal Computer zu arbeiten, dem Sender 7, kalibriert zu werden, ohne Verwendung einer dedizierten Steuerschaltung.
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Empfänger
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In sowohl der ersten Ausführungsform als auch der zweiten Ausführungsform, die oben beschrieben sind, wurde ein Beispiel einer Anwendung einer Phasenjustiervorrichtung auf einen Sender beschrieben. Jedoch sind die Phasenjustiervorrichtungen in der ersten Ausführungsform mit der zweiten Ausführungsform nicht auf die eine, die als ein Sender konfiguriert ist, beschränkt, und können als ein Empfänger konfiguriert sein.
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5 ist ein Blockdiagramm, das für ein Beispiel illustrativ ist, in welchem die Kommunikationsvorrichtung der ersten Ausführungsform als ein Empfänger 9 konfiguriert ist. In 5 sind dieselben Bezugszeichen denselben Komponenten wie den in 1 illustrierten Komponenten zugewiesen und eine Beschreibung einiger der Komponenten wird weggelassen.
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Der Empfänger 9 beinhaltet eine Empfangseinheit 34, eine Empfangseinheit 35 und eine Steuerschaltung 5. Jede der Empfangseinheiten 34 und 35 enthält eine Phasendifferenzsignal-Ausgabeschaltung 29, die eine Phasendifferenz zwischen einem Referenzsignal und einem zu detektierenden Signal detektiert und ein Phasendifferenzsignal, welches der detektierten Phasendifferenz entspricht, erzeugt. Jede Phasendifferenzsignal-Ausgabeschaltung 29 enthält einen Abwärtsumwandlungsmischer 195 und einen Tiefpassfilter (in der Zeichnung durch „LPF“ angegeben) 193.
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Jeder der Empfangseinheiten 34 und 35 enthält auch einen Phasenschieber 11, der die Phase des zu detektierenden Signals verschiebt. Die Steuereinheit 5 bestimmt Phasenverschiebungsbeträge der Phasenschieber 11 entsprechend den Phasendifferenzsignalen, welche durch die Phasendifferenzsignal-Ausgabeschaltungen 29 erzeugt werden. Es wird angenommen, dass im Empfänger 9 die Steuerschaltung 5 Funktionen der Extremwertausgabeschaltung 14, der Zielwertausgabeschaltung 16, der ersten Steuerschaltung 21 und der zweiten Steuerschaltung 22, die in 1 illustriert sind, durchführt.
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Im Empfänger 9 ist das zu detektierende Signal ein Eingangssignal W, welches durch Antennen 13 empfangen wird, und ein Signal, das an den Phasendifferenzsignal-Ausgabeschaltungen 29 einzugeben ist, ist ein Referenzsignal R.
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Jede der Empfangseinheiten 34 und 35 beinhaltet auch einen Distributor 15 zwischen dem Phasenschieber 11 und der Antenne 13. Jede der Empfangseinheiten 34 und 35 enthält einen Analog-Digitalwandler (in der Zeichnung durch „ADC“ angegeben) 21 zwischen der Phasendifferenzsignal-Ausgabeschaltung 29 und der Steuerschaltung 5. Eine Signalausgabe aus der Phasendifferenzsignal-Ausgabeschaltung 29 wird zu einem DC-Signal A/D gewandelt.
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Die Phasenschieber 11 sind in lokalen Übertragungspfaden in den Empfangseinheiten 34 und 35 angeordnet. Die an die entsprechenden Kanäle verteilten Eingangssignale W werden an die Phasenschieber 11 und die Distributoren 15 gesendet. Das durch jeden Distributor 15 verteilte Eingangssignal W wird an dem Abwärtsumwandlungsmischer 195 in der entsprechenden Phasendifferenzsignal-Ausgabeschaltung 29 zusammen mit dem Referenzsignal R eingegeben.
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Jeder der Abwärtsumwandlungsmischer 195 gibt ein Signal, das einer Phasendifferenz zwischen dem Eingangssignal W und dem Referenzsignal R entspricht, an den entsprechenden Tiefpassfilter 193 aus. Der Tiefpassfilter 193 gibt ein der Phasendifferenz zwischen dem Eingangssignal W und dem Referenzsignal R entsprechendes Phasendifferenzsignal an den damit verbundenen ADC 25 aus und der ADC 25 wandelt das Phasendifferenzsignal in ein Digitalsignal um und gibt das umgewandelte Digitalsignal an die Steuerschaltung 5 als Phasendifferenzsignal DC aus.
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Die Steuerschaltung 5 verarbeitet Information in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten bekannten Prozedur und gibt notwendige Steuersignale C an die Phasenschieber 11 in den Empfangseinheiten 34 und 35 aus.
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Wie oben beschrieben, kann die Phasenjustiervorrichtung der ersten Ausführungsform sowohl als Sender 1, in 1 illustriert, als auch als Empfänger 9 konfiguriert sein, in 5 illustriert. Das Anwenden der Positionsjustiervorrichtung der ersten Ausführungsform auf den Empfänger 9 ermöglicht auch, dass die Phasen lokaler Signale, die eine Mehrzahl von Empfängern empfangen, miteinander koinzidieren.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die vorliegende Erfindung, die oben beschrieben ist, ist in einem Kommunikationsgebiet geeignet, in welchem ein Hochfrequenzsignal in der Größenordnung mehrerer 10 GHz als Sendewelle oder Empfangswelle verwendet wird und eine Phase desselben mit hoher Genauigkeit gesteuert werden muss.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 7
- Sender
- 3, 33
- Phasenjustiervorrichtung
- 5
- Steuerschaltung
- 6
- Prozessor
- 9
- Empfänger
- 11
- Phasenschieber
- 12
- Phasendifferenzsignal-Ausgabeschaltung
- 13
- Antenne
- 14
- Extremwert-Ausgabeschaltung
- 15
- Distributor
- 16
- Zielwertausgabeschaltung
- 21
- erste Steuerschaltung
- 22
- zweite Steuerschaltung
- 25
- ADC
- 29
- Phasendifferenzsignal-Ausgabeschaltung
- 33
- Empfangseinheit
- 34, 35
- Empfangseinheit
- 193
- Tiefpassfilter
- 195
- Abwärtsumwandlungsmischer
