JP2012195914A - Vector modulator using time delay device and phase shifter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ベクトルモジュレータ（ｖｅｃｔｏｒ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）に係り、特に、時間遅延器及び移相器を用いてＩ／Ｑチャネル信号の位相を変調することによって入力信号の大きさ及び位相を変調するベクトルモジュレータに関するものである。 The present invention relates to a vector modulator, and more particularly to a vector modulator that modulates the magnitude and phase of an input signal by modulating the phase of an I / Q channel signal using a time delay unit and a phase shifter. Is.
ベクトルモジュレータとは、計測器、増幅器などに使われて信号の大きさ及び位相を同時に制御する装置のことをいう。このベクトルモジュレータは、一般に、入力信号を、特定位相を有するＩチャネル（Ｉｎ−Ｐｈａｓｅ Ｃｈａｎｎｅｌ）信号及びＱチャネル（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｃｈａｎｎｅｌ）信号として出力する。このために、入力信号を、９０゜の位相差を有するＩチャネル信号及びＱチャネル信号に変換し、Ｉ／Ｑ信号はそれぞれ、大きさは変動せず、外部制御信号に応じて位相のみ変動して出力され、該出力された信号は、振幅可変減衰器によって一定の減衰率で減衰された後、それらのベクトルの和として出力される。 A vector modulator refers to a device that is used in measuring instruments, amplifiers, and the like to simultaneously control the magnitude and phase of a signal. The vector modulator generally outputs input signals as an I-channel (In-Phase Channel) signal and a Q-channel (Quadrature Channel) signal having a specific phase. For this purpose, the input signal is converted into an I channel signal and a Q channel signal having a phase difference of 90 °, and the I / Q signal does not vary in magnitude, but varies only in phase according to the external control signal. The output signal is attenuated at a constant attenuation rate by the variable amplitude attenuator, and then output as the sum of those vectors.
しかしながら、従来のベクトルモジュレータは、極座標系を構成する４上限の信号を作り、各上限の信号を振幅可変減衰器を用いてそれぞれ振幅を可変制御した後、それらをベクトル和として結合して出力するから、振幅可変減衰器が必須のものとされ、回路構成が複雑になるという問題点があった。 However, the conventional vector modulator generates four upper limit signals constituting the polar coordinate system, and variably controls the amplitude of each upper limit signal using an amplitude variable attenuator, and then combines and outputs them as a vector sum. Therefore, there is a problem that the variable amplitude attenuator is indispensable and the circuit configuration becomes complicated.
なお、従来、振幅可変減衰器を用いるためには、任意の位相角を得るためにＩ／Ｑ信号のそれぞれに対して振幅制御値で換算しなければならないという面倒さがあり、最終ベクトル和として出力された位相角を得るまでのプロセスが複雑であるという問題点があった。 Conventionally, in order to use an amplitude variable attenuator, there is a hassle of having to convert each of the I / Q signals with an amplitude control value in order to obtain an arbitrary phase angle. There is a problem that the process until obtaining the output phase angle is complicated.
本発明は、上記の従来技術の問題点を解決するためのもので、その目的は、振幅可変減衰器を使用せず、 時間遅延器及び移相器を用いて入力信号の大きさ及び位相を制御することができる、 時間遅延器及び移相器を備えたベクトルモジュレータを提供することにある。 The present invention is for solving the above-mentioned problems of the prior art, and its purpose is not to use a variable amplitude attenuator, but to use a time delay unit and a phase shifter to control the magnitude and phase of an input signal. It is an object of the present invention to provide a vector modulator with a time delay and a phase shifter that can be controlled.
また、本発明の他の目的は、従来に比べて簡単な構成を有しながらも入力信号を正確に変調できる、 時間遅延器及び移相器を備えたベクトルモジュレータを提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a vector modulator having a time delay unit and a phase shifter that can accurately modulate an input signal while having a simpler configuration than the conventional one.
上記目的を達成するための本発明は、入力信号を時間遅延させて位相を可変させる時間遅延器と、前記時間遅延器で位相が可変されて出力される信号を、互いに９０゜の位相差を有するＩチャネル信号及びＱチャネル信号に変換して出力する第１カプラーと、前記カプラーから出力される信号のうちのＩチャネル信号を、あらかじめ設定された位相範囲内で位相を可変して出力する第１移相器と、前記カプラーから出力される信号のうちのＱチャネル信号を、あらかじめ設定された位相範囲内で位相を可変して出力する第２移相器と、前記第１及び第２移相器からそれぞれ出力される位相可変Ｉ／Ｑチャネル信号を互いに結合して出力する第２カプラーと、を含む、時間遅延器及び移相器を用いたベクトルモジュレータを提供する。 In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a time delay unit that delays an input signal to vary the phase, and a signal that is output with the phase varied by the time delay unit. A first coupler that converts and outputs an I-channel signal and a Q-channel signal, and an I-channel signal out of signals output from the coupler, and outputs a first-phase signal with a variable phase within a preset phase range. A first phase shifter, a second phase shifter that outputs a Q channel signal out of signals output from the coupler within a preset phase range, and a first phase shifter. There is provided a vector modulator using a time delay unit and a phase shifter, including a second coupler that combines and outputs phase variable I / Q channel signals respectively output from phase shifters.
本発明の実施例において、前記時間遅延器は、前記入力信号の大きさを維持しながら位相を可変する。 In an embodiment of the present invention, the time delay unit varies the phase while maintaining the magnitude of the input signal.
ここで、前記時間遅延器は、入力信号の位相を０゜〜１８０゜または０゜〜３６０゜の範囲内で可変することが好ましい。 Here, the time delay unit preferably varies the phase of the input signal within a range of 0 ° to 180 ° or 0 ° to 360 °.
本発明の実施例において、前記第１及び第２移相器はそれぞれ、Ｉ／Ｑチャネル信号の位相を０゜〜９０゜の範囲内で可変する。 In an embodiment of the present invention, each of the first and second phase shifters varies the phase of the I / Q channel signal within a range of 0 ° to 90 °.
ここで、前記第１及び第２移相器はそれぞれ、Ｉ／Ｑチャネル信号の大きさを維持しながらそれぞれの位相を可変させることが好ましい。 Here, each of the first and second phase shifters preferably varies the phase while maintaining the magnitude of the I / Q channel signal.
本発明の実施例において、前記結合器は、前記それぞれ出力される信号をベクトル和として結合する。 In an embodiment of the present invention, the combiner combines the respective output signals as a vector sum.
本発明の実施例において、前記カプラーは、９０゜ハイブリッドカプラー（ｈｙｂｒｉｄ ｃｏｕｐｌｅｒ）を含む。 In an embodiment of the present invention, the coupler includes a 90 ° hybrid coupler.
本発明によれば、ベクトルモジュレータにおいて、振幅可変減衰器に代えて、時間遅延器及び移相器を使用することによってシステムの構成を単純化することができる。 According to the present invention, the configuration of the system can be simplified by using a time delay unit and a phase shifter in the vector modulator instead of the variable amplitude attenuator.
また、本発明によれば、振幅制御を行わないから、信号の変調を容易に行うことができる。 Further, according to the present invention, since amplitude control is not performed, signal modulation can be easily performed.
以下、本発明の好適な実施例を、添付の図面を参照しつつ説明する。また、以下の説明において、関連する公知機能または構成についての具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にさせると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Moreover, in the following description, when it is judged that the concrete description about a related well-known function or structure obscures the summary of this invention, the detailed description is abbreviate | omitted.
図１は、本発明の実施例による、時間遅延器及び移相器を備えるベクトルモジュレータの概略構成図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vector modulator including a time delay unit and a phase shifter according to an embodiment of the present invention.
図１を参照すると、本発明の実施例によるベクトルモジュレータは、時間遅延器１１０、第１カプラー１２０、第１移相器１３０、第２移相器１４０及び第２カプラー１５０を含んで構成される。 Referring to FIG. 1, a vector modulator according to an embodiment of the present invention includes a time delay unit 110, a first coupler 120, a first phase shifter 130, a second phase shifter 140, and a second coupler 150. .
時間遅延器１１０は、入力信号の位相を、あらかじめ設定された位相可変範囲で可変させる機能を果たす。この時間遅延器は、例えば、位相遅延器として動作することができ、入力信号の大きさは可変させず、位相のみを可変させる。例えば、本発明のベクトルモジュレータが送信漏れ信号除去装置に適用される場合、時間遅延器１１０は、送信漏れ信号の位相と逆の位相を有するように入力信号の時間を遅延させることで、その位相を調整する。ここで、時間遅延器１１０の時間遅延による位相可変は、０゜〜３６０゜の位相範囲内とすることができる。しかし、本発明の実施例では、０゜〜１８０゜の位相範囲内で可変させることが好ましい。これは、０゜〜１８０゜の位相可変範囲だけでも４上限の信号が合成できるわけである。ただし、０゜〜３６０゜の位相可変範囲にすると、０゜〜１８０゜の位相可変範囲にする場合に比べて、合成されたベクトルの最大の大きさ範囲がより大きくなるという利点がある。 The time delay unit 110 functions to vary the phase of the input signal within a preset phase variable range. This time delayer can operate as a phase delayer, for example, and does not change the magnitude of the input signal, but changes only the phase. For example, when the vector modulator of the present invention is applied to a transmission leakage signal removal apparatus, the time delay unit 110 delays the time of the input signal so as to have a phase opposite to the phase of the transmission leakage signal, thereby reducing the phase of the input signal. Adjust. Here, the phase variation due to the time delay of the time delay unit 110 can be within a phase range of 0 ° to 360 °. However, in the embodiment of the present invention, it is preferable to vary within a phase range of 0 ° to 180 °. This is because four upper limit signals can be synthesized only in the phase variable range of 0 ° to 180 °. However, when the phase variable range of 0 ° to 360 ° is used, there is an advantage that the maximum size range of the synthesized vector becomes larger than when the phase variable range of 0 ° to 180 ° is set.
第１カプラー１２０は、時間遅延器１１０で位相の可変された信号を、互いに９０゜の位相差を有するＩチャネル信号及びＱチャネル信号に変換して出力する。本発明の実施例では、好ましくは、第１カプラー１２０を９０゜ハイブリッドカプラー（ｈｙｂｒｉｄ ｃｏｕｐｌｅｒ）とする。ここで、第１カプラー１２０は、入力信号を、大きさはそのまま維持しながら、それぞれＩチャネル信号及びＱチャネル信号に変換して出力する。 The first coupler 120 converts the signal whose phase is changed by the time delay unit 110 into an I channel signal and a Q channel signal having a phase difference of 90 ° and outputs the converted signal. In an embodiment of the present invention, the first coupler 120 is preferably a 90 ° hybrid coupler. Here, the first coupler 120 converts the input signal into an I channel signal and a Q channel signal, respectively, while maintaining the magnitude, and outputs the signal.
第１移相器１３０及び第２移相器１４０は、第１カプラー１２０から出力されたＩチャネル信号及びＱチャネル信号を、あらかじめ設定された位相範囲内でそれぞれ可変させる。本発明の実施例で、第１及び第２移相器１３０，１４０はそれぞれ、Ｉ／Ｑチャネル信号を０゜〜＋９０゜の位相範囲内で位相可変させ、この場合、それぞれの該当のチャネル信号の大きさはそのまま維持する。 The first phase shifter 130 and the second phase shifter 140 vary the I channel signal and the Q channel signal output from the first coupler 120, respectively, within a preset phase range. In the embodiment of the present invention, each of the first and second phase shifters 130 and 140 varies the phase of the I / Q channel signal within a phase range of 0 ° to + 90 °, and in this case, each corresponding channel signal The size of is kept as it is.
第２カプラー１５０は、第１移相器１３０で位相可変して出力されるＩチャネル信号と第２移相器１４０で位相可変して出力されるＱチャネル信号とを結合して出力する。この場合、それらチャネル信号の結合は、ベクトル和とする。このように結合された出力信号は、時間遅延器１１０に入力される初期の入力信号に比べて大きさ及び位相の変わった信号となる。 The second coupler 150 combines and outputs the I channel signal output with the phase varied by the first phase shifter 130 and the Q channel signal output with the phase varied by the second phase shifter 140. In this case, the combination of these channel signals is a vector sum. The output signal combined in this way is a signal whose magnitude and phase are changed as compared with the initial input signal input to the time delay unit 110.
上述のように、本発明では、入力信号の位相をあらかじめ設定された位相に可変した後、互いに９０゜の位相差を有するＩ／Ｑチャネル信号に変換して出力し、変換されたＩ／Ｑチャネル信号の位相をそれぞれあらかじめ設定された位相に可変して再び結合することで、該結合された合成信号を、初期の入力信号に比べて大きさ及び位相が変調されたものとして出力させる。 As described above, in the present invention, after changing the phase of the input signal to a preset phase, the input signal is converted to an I / Q channel signal having a phase difference of 90 ° and output, and the converted I / Q By changing the phase of the channel signals to preset phases and recombining them, the combined signal is output as a signal whose magnitude and phase are modulated compared to the initial input signal.
このように、本発明は、入力信号の時間を遅延させて位相を可変させる時間遅延器、及びＩ／Ｑチャネル信号の位相をそれぞれ可変させる２個の移相器を用いて、入力信号の大きさ及び位相を変調して新しい出力信号を生成する、より単純化した構成のベクトルモジュレータを具現することができる。 As described above, the present invention uses the time delay device that delays the time of the input signal to change the phase and the two phase shifters that respectively change the phase of the I / Q channel signal, thereby increasing the size of the input signal. It is possible to implement a vector modulator with a simpler configuration that modulates the depth and phase to generate a new output signal.
図２は、本発明の実施例によるベクトルモジュレータの動作を説明するためのベクトル図の一例である。 FIG. 2 is an example of a vector diagram for explaining the operation of the vector modulator according to the embodiment of the present invention.
図２の（ａ）に例示するように、任意の大きさ及び位相を有する入力信号Ｓ０が時間遅延器１１０に入力されると、図２の（ｂ）のように、入力信号Ｓ０は時間遅延されて大きさは同一で、位相はθ１だけ可変された信号Ｓ１に変換されて出力される。ここで、時間遅延器１１０は、ベクトルモジュレータの目的に合わせて位相を遅延させる。例えば、上述したように、入力信号を漏れ信号除去用に使用するためには、漏れ信号の位相と逆になるように入力信号を時間遅延させ、入力信号の位相を漏れ信号の逆位相にさせる。図２の（ｂ）では、漏れ信号が第３上限に位置していると仮定し、可変された出力信号Ｓ１を漏れ信号の逆位相とするために第１上限に位置させた一例を示している。 As illustrated in FIG. 2A, when an input signal S 0 having an arbitrary magnitude and phase is input to the time delay unit 110, the input signal S 0 is expressed as illustrated in FIG. The signal is time-delayed, converted into a signal S 1 having the same magnitude and a phase varied by θ 1 and output. Here, the time delay unit 110 delays the phase in accordance with the purpose of the vector modulator. For example, as described above, in order to use the input signal for removing the leakage signal, the input signal is time-delayed so as to be opposite to the phase of the leakage signal, and the phase of the input signal is made opposite to that of the leakage signal. . In (b) of FIG. 2 shows an example in which is positioned the first upper-limit for the leakage signal is assumed to be positioned in the third upper limit, the opposite phase of the variable output signals S 1 leakage signal ing.
このように位相の可変された出力信号Ｓ１は、第１カプラー１２０で図２の（ｃ）のように互いに９０゜の位相差を有するＩチャネル信号Ｉ及びＱチャネル信号Ｑに変換されて出力される。 The output signal S 1 whose phase is varied in this way is converted into an I channel signal I and a Q channel signal Q having a phase difference of 90 ° from each other by the first coupler 120 as shown in FIG. Is done.
次に、図２の（ｄ）のように、Ｉチャネル信号Ｉは第１移相器１３０であらかじめ設定された位相に可変され（Ｉ'）、Ｑチャネル信号Ｑは第２移相器１４０であらかじめ設定された位相に可変された後（Ｑ'）、これら可変されたＩ／Ｑチャネル信号（Ｉ'，Ｑ'）は、結合器１５０でベクトル和として結合されることで、大きさ及び位相の変調された出力信号Ｓ２として出力される。 Next, as shown in FIG. 2D, the I channel signal I is changed to a preset phase by the first phase shifter 130 (I ′), and the Q channel signal Q is changed by the second phase shifter 140. After being changed to a preset phase (Q ′), these changed I / Q channel signals (I ′, Q ′) are combined as a vector sum by a combiner 150, so that the magnitude and phase are changed. It is output as a modulated output signal S 2.
・
このような過程により、入力信号Ｓ０は、大きさ及び位相の変調された新しい出力信号Ｓ２として出力される。
・
Through this process, the input signal S 0 is output as a new output signal S 2 having a modulated magnitude and phase.
図３は、本発明の実施例によるベクトルモジュレータの出力信号の位相可変領域を説明するためのベクトル図の一例である。 FIG. 3 is an example of a vector diagram for explaining the phase variable region of the output signal of the vector modulator according to the embodiment of the present invention.
図３を参照すると、本発明によるベクトルモジュレータの時間遅延器１１０は、入力信号を、あらかじめ設定された時間だけ遅延させて位相をθ１だけ可変する。第１及び第２移相器１３０，１４０で、互いに９０゜の位相差を有するＩ／Ｑチャネル信号を、大きさ（振幅）はそのまま維持しながら位相を０゜〜９０゜の範囲内で可変させる。 Referring to FIG. 3, the time delay unit 110 of the vector modulator according to the present invention delays an input signal by a preset time and varies the phase by θ 1 . The first and second phase shifters 130 and 140 can change the phase within a range of 0 ° to 90 ° while maintaining the magnitude (amplitude) of an I / Q channel signal having a phase difference of 90 °. Let
ここで、上記のように、それぞれ位相の可変されたＩチャネル信号３１及びＱチャネル信号３２はそれぞれ第１及び第２移相器１３０，１４０により０゜〜９０゜の範囲で位相が可変されることによって、合成信号の大きさを調節することができる。 Here, as described above, the phases of the I channel signal 31 and the Q channel signal 32 whose phases are varied are varied in the range of 0 ° to 90 ° by the first and second phase shifters 130 and 140, respectively. Thus, the size of the synthesized signal can be adjusted.
この時、Ｉチャネル信号及びＱチャネル信号を同一に制御すると、位相軸の変化無しで信号の振幅を制御することができ、このようにＩ／Ｑチャネル信号をそれぞれ制御することによって、制限された範囲内で位相も可変することが可能になる。 At this time, if the I channel signal and the Q channel signal are controlled to be the same, the amplitude of the signal can be controlled without any change in the phase axis, and thus limited by controlling each of the I / Q channel signals. The phase can also be varied within the range.
上記の通り、時間遅延器１１０で一次的に位相を可変し、第１及び第２移相器１３０，１４０で２次的に大きさを可変することで、最終的に合成して出力される出力信号は、入力信号に比べて大きさ及び位相の調整された形態を有することとなる。 As described above, the phase is primarily varied by the time delay unit 110, and the size is secondarily varied by the first and second phase shifters 130 and 140, so that they are finally combined and output. The output signal will have a form that is adjusted in magnitude and phase compared to the input signal.
図３からわかるように、本発明は、時間遅延器及び移相器を用いてＩ／Ｑベクトル図である極座標系の一部領域に対して位相可変が可能である。また、移相器でＩ／Ｑチャネル信号の位相を可変することで、Ｉ／Ｑチャネル信号の合成ベクトルの大きさも可変することができる。これは、入力信号に比べて出力信号の大きさ及び位相を変調できるということを意味する。 As can be seen from FIG. 3, in the present invention, the phase can be varied with respect to a partial region of the polar coordinate system which is an I / Q vector diagram using a time delay unit and a phase shifter. In addition, by changing the phase of the I / Q channel signal with the phase shifter, the magnitude of the combined vector of the I / Q channel signal can also be changed. This means that the magnitude and phase of the output signal can be modulated compared to the input signal.
これにより、従来のベクトルモジュレータのように多数の振幅可変減衰器を使用することなく、 時間遅延器及び移相器のみを用いて信号を変調可能になるため、ベクトルモジュレータの構成及び回路が簡単化する。 This makes it possible to modulate a signal using only a time delay unit and a phase shifter without using a large number of variable amplitude attenuators as in the conventional vector modulator, thus simplifying the configuration and circuit of the vector modulator. To do.
Ｉ／Ｑベクトルモジュレータは、計測器、無線送受信機、増幅器などの様々な分野に広く利用されている。このようなベクトルモジュレータは、入力信号をＩ／Ｑ信号として出力し、これらＩ／Ｑ信号の大きさはそのまま維持しなから位相のみを制御することで、入力信号の大きさ及び位相を制御する。近年、これら電子電気製品の高性能化、単純化、コスト低などが課題とされるに伴って、これらの製品に採用されるモジュールや部品への関心も高まっている。 I / Q vector modulators are widely used in various fields such as measuring instruments, radio transceivers, and amplifiers. Such a vector modulator outputs the input signal as an I / Q signal, and controls the magnitude and phase of the input signal by controlling only the phase without maintaining the magnitude of these I / Q signals. . In recent years, as electronic electronic products have high performance, simplification, and low cost, interest in modules and components employed in these products has increased.
これと関連し、本発明は、従来利用してきた振幅可変減衰器を省き、時間遅延器及び移相器を用いてＩ／Ｑベクトルモジュレータを構成することによって、構成の単純化、低コスト化を図ることができる。したがって、本発明は、Ｉ／Ｑベクトルモジュレータを使用する多くの産業分野で極めて有用に用いられることができる。 In this connection, the present invention eliminates the conventionally used variable amplitude attenuator and configures the I / Q vector modulator using a time delay unit and a phase shifter, thereby simplifying the configuration and reducing the cost. Can be planned. Therefore, the present invention can be used very effectively in many industrial fields that use I / Q vector modulators.
以上では具体的な実施例に挙げて本発明を詳細に説明してきたが、本発明は、それら具体的な実施例に制限されず、添付した請求請求の範囲及びその等価の範囲内で様々な改変が可能であるということが、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者にとっては明らかであり、それらの改変も本発明の技術的範囲に属するということは当然である。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、添付の特許請求の範囲における技術的思想によって定められるべきである。 Although the present invention has been described in detail with reference to specific embodiments, the present invention is not limited to these specific embodiments, and various modifications can be made within the scope of the appended claims and their equivalents. It is obvious to those having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains that modifications are possible, and it is obvious that these modifications also belong to the technical scope of the present invention. Accordingly, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.
１１０ 時間遅延器
１２０ 第１カプラー
１３０ 第１移相器
１４０ 第２移相器
１５０ 第２カプラー
110 Time delay 120 First coupler 130 First phase shifter 140 Second phase shifter 150 Second coupler
Claims (7)
前記時間遅延器で位相が可変されて出力される信号を、互いに９０゜の位相差を有するＩチャネル信号及びＱチャネル信号に変換して出力する第１カプラーと、
前記カプラーから出力される信号のうちのＩチャネル信号を、あらかじめ設定された位相範囲内で位相を可変して出力する第１移相器と、
前記カプラーから出力される信号のうちのＱチャネル信号を、あらかじめ設定された位相範囲内で位相を可変して出力する第２移相器と、
前記第１及び第２移相器からそれぞれ出力される位相可変Ｉ／Ｑチャネル信号を互いに結合して出力する第２カプラーと、
を含む、時間遅延器及び移相器を用いたベクトルモジュレータ。 A time delay device that delays the input signal to vary the phase, and
A first coupler that converts and outputs a signal whose phase is varied by the time delay device into an I channel signal and a Q channel signal having a phase difference of 90 ° from each other;
A first phase shifter that outputs an I channel signal out of signals output from the coupler with a phase varied within a preset phase range;
A second phase shifter that outputs a Q channel signal out of signals output from the coupler with a phase varied within a preset phase range;
A second coupler for combining and outputting phase variable I / Q channel signals respectively output from the first and second phase shifters;
A vector modulator using a time delay and a phase shifter.
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