JP2014093594A - Phase controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、位相制御装置に関し、特に制御の最適化に関するものである。 The present invention relates to a phase control device, and more particularly to optimization of control.
従来、位相制御装置は、RF処理部の前段だけに移相器を設けてRF処理部から出力される高周波信号の位相を決定するのではない。RF処理部の後段においても移相器を設けて、RF処理部から出力される高周波信号の位相を後段の移相器により移相し制御部へフィードバックさせることで、実際にRF処理部で処理され出力される高周波信号の位相の変動を前段の移相器に対して反映させることができる。これにより、RF処理部から出力される高周波信号に所望の位相に設定することができる技術が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。 Conventionally, the phase control device does not determine the phase of the high-frequency signal output from the RF processing unit by providing a phase shifter only in the previous stage of the RF processing unit. A phase shifter is also provided in the subsequent stage of the RF processing unit, and the phase of the high-frequency signal output from the RF processing unit is phase-shifted by the subsequent phase shifter and fed back to the control unit, so that the actual processing is performed in the RF processing unit. Thus, the phase variation of the output high frequency signal can be reflected in the preceding phase shifter. As a result, a technique is disclosed in which a high-frequency signal output from the RF processing unit can be set to a desired phase (see, for example, Patent Document 1).
本発明は、装置の通過位相を所要の位相量との差分として検出し、補正方向と補正量を算出して通過位相の安定の高速化を図ることを目的とする。 An object of the present invention is to detect a passing phase of a device as a difference from a required phase amount, calculate a correction direction and a correction amount, and speed up stabilization of the passing phase.
本発明の位相制御装置は、高周波信号を二つに分岐する第1結合器と、第1結合器の出力信号の位相を調整する第1位相器と、第1位相器の出力信号にRF処理を施すRF処理部と、RF処理部の出力信号を二つに分岐する第2結合器と、第1位相器を制御する制御部と、第2結合器の一方の出力信号のレベルを所定値に減衰させる減衰器と、減衰器の出力信号の位相を調整する第2位相器と、第2位相器の出力信号を分配する第2分配器と、第1結合器の一方の出力信号を分配する第1分配器と、第1分配器の一方の出力信号と第2分配器の一方の出力信号とを合成する第1合成器と、第1合成器の出力信号を検波する第1検波器と、第1分配器のもう一方の出力信号と第2分配器のもう一方の90度位相回転させた出力信号とを合成する第2合成器と、第2合成器の出力信号を検波する第2検波器とを具備することを特徴とする。 The phase control device according to the present invention includes a first combiner that divides a high-frequency signal into two, a first phase adjuster that adjusts a phase of an output signal of the first combiner, and an RF process performed on the output signal of the first phase shifter. An RF processing unit for performing the processing, a second coupler for branching the output signal of the RF processing unit, a control unit for controlling the first phase shifter, and a level of one output signal of the second coupler to a predetermined value A second attenuator for adjusting the phase of the output signal of the attenuator, a second distributor for distributing the output signal of the second phase shifter, and distributing one output signal of the first coupler A first distributor, a first combiner that combines one output signal of the first distributor and one output signal of the second distributor, and a first detector that detects the output signal of the first combiner And the other output signal of the first distributor and the other output signal of the second distributor rotated by 90 degrees in phase. And 2 synthesizer, characterized by comprising a second detector for detecting an output signal of the second combiner.
本発明によれば、装置の通過位相の変動を抑え、任意の位相に固定することが可能となる。また位相変動の補正方向を制御前に判定できるため、補正制御の時間を短縮できる。回路の構成としては検出ルートの構成は自由度が高く、位相変動の検出、制御の分解能の設定により精度も任意に規定することが可能である。 According to the present invention, it is possible to suppress the variation of the passing phase of the apparatus and fix it to an arbitrary phase. In addition, since the correction direction of the phase fluctuation can be determined before the control, the correction control time can be shortened. As the circuit configuration, the configuration of the detection route has a high degree of freedom, and the accuracy can be arbitrarily defined by detecting the phase fluctuation and setting the control resolution.
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図1は本発明の一実施例に係る位相制御装置の構成を示すブロック図である。
本発明の位相制御装置は、高周波信号が入力される入力端1と、入力端1に接続される方向性結合器3と、方向性結合器3の後段に設けられる位相器5と、位相器5の後段に設けられる例えば高周波増幅器、無線装置、中継器、フィルタ等のRF(Radio Frequency)処理部15と、RF処理部15の後段に設けられる方向性結合器4と、方向性結合器4の後段に設けられる出力端2を有している。ここで、入力端1と方向性結合器3、および方向性結合器4と出力端2の間は、可能な限り短くすることで、位相のバラツキ、変動が無視できるほど小さく、位相量が固定できるものとする。また方向性結合器3,4および合成器8,13は、位相管理されたハイブリッドカプラとする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a phase control apparatus according to an embodiment of the present invention.
The phase control device according to the present invention includes an
さらに、本発明の位相制御装置は、方向性結合器3の主線路からの分岐には分配器11が設けられ、方向性結合器4の主線路からの分岐には利得設定用の可変減衰器6と、可変減衰器6の後段に設けられる位相器7と、位相器7の後段に設けられる分配器12があり、 分配器11,12の後段に合成器8が設けられ、合成器8の後段に設けられる検波器9があり、分配器11,12のもう一方の後段に合成器13が設けられ、合成器13の後段に設けられる検波器14があり、検波器9と検波器14の出力を受けて、位相器5、可変減衰器6、位相器7へ制御信号を供給する制御部10を有している。
Further, in the phase control device of the present invention, a divider 11 is provided in the branch from the main line of the directional coupler 3, and a variable attenuator for gain setting in the branch from the main line of the directional coupler 4. 6, a
主線路から方向性結合器4で分岐された信号の一方は、利得設定用の可変減衰器6と位相器7を通り、分配器12で分配され合成器8および合成器13へ入力される。このとき合成器13へ入力される信号は合成器8へ入力される信号に対し−90
degの位相となるようにする。主線路から方向性結合器4で分岐された信号の一方は分配器11で分配され、合成器8および合成器13へ入力される。このとき合成器8と合成器13には同位相の信号が入力されるよう調整する。また、合成器8および合成器13に入力される4つの信号の振幅は全て同値になるよう調整されているものとする。
One of the signals branched from the main line by the directional coupler 4 passes through the gain setting variable attenuator 6 and the
The phase is set to deg. One of the signals branched from the main line by the directional coupler 4 is distributed by the distributor 11 and input to the combiner 8 and the combiner 13. At this time, adjustment is performed so that signals of the same phase are input to the synthesizer 8 and the synthesizer 13. It is assumed that the amplitudes of the four signals input to the synthesizer 8 and the synthesizer 13 are all adjusted to be the same value.
このような構成をもつ位相制御装置は、次のように、高周波信号の位相制御を行なう。すなわち、高周波信号の入力位相0 degに対し、位相制御装置から出力される高周波信号の位相をA degに設定することを考える。
予め測定器により入力端1と出力端2の位相差がA degの時の、方向性結合器3で分離された信号の位相をa deg、その信号が合成器8に入力されるときの位相をa+b
deg として求めておき(または特定の関数によりその都度演算して出力する)、この値は制御部10の記憶領域等に格納しておく。また、同様に、測定器により、方向性結合器4で分離された信号の位相をx deg、その信号が合成器8に入力されるときの位相をx+y degとし、この値は制御部10の記憶領域等に格納しておく。
The phase control device having such a configuration controls the phase of the high-frequency signal as follows. That is, consider setting the phase of the high-frequency signal output from the phase control device to A deg with respect to the
When the phase difference between the
It is obtained as deg (or calculated and output each time using a specific function), and this value is stored in a storage area of the
このとき、制御部10は、予め測定器により求めておき記憶領域に格納していた値として(または特定の関数によりその都度演算して出力する値として)、合成器8の入力位相が、|(a+b)−(x+y)|=180deg、すなわち2信号の位相が反転するように位相器7に制御信号を設定する。これはy degの位相量を制御していることになる。
At this time, the
逆位相で合成器8に入力された2信号は互いに打ち消しあい、その結果、検波器9に入力される電力は最小となる。このとき合成器8に入力される2信号の電力差が大きいと、2信号の位相差分による電力の変化が見えづらくなるため、可変減衰器6で2信号の電力差を抑えておく。 The two signals input to the synthesizer 8 with opposite phases cancel each other, and as a result, the power input to the detector 9 is minimized. At this time, if the power difference between the two signals input to the synthesizer 8 is large, it is difficult to see the power change due to the phase difference between the two signals, so the variable attenuator 6 suppresses the power difference between the two signals.
入力端1と出力端2の位相差がA+α degにずれた場合、合成器8に入力される2信号にもα degの位相差が発生し、検波器9に入力される電力が増加する。
制御部10は、検波器9に入力される電力が増加したことで位相差が発生したことは判るが位相の進遅の判別ができないため、さらに合成器13と検波器14を追加して、検波器14の出力信号から位相の進遅を判別する。
When the phase difference between the
The
合成器13は、一方の入力に合成器8と同じく分配器11からa+b degを入力し、もう一方に分配器12で−90 degにしたx+y−90 degを入力する。
合成器13の出力は後述の図2の特性となる。
制御部10は、検波器9の出力信号と、検波器14の出力信号を入力し、予め測定器等により求めて記憶領域に格納したデータ等に基づいて(または特定の関数によりその都度演算して出力する値として)、検波器9の入力が最小となるような制御信号を位相器5に供給する。すなわちA+α degの通過位相に対し、位相器5によって−α deg分位相を戻すことになる。
そして、出力端2から出力する信号の位相は、A degとすることができる。
The synthesizer 13 inputs a + b deg from the distributor 11 to one input as in the synthesizer 8, and inputs x + y−90 deg made −90 deg by the distributor 12 to the other input.
The output of the synthesizer 13 has the characteristics shown in FIG.
The
The phase of the signal output from the output terminal 2 can be A deg.
ここで、可変減衰器6、位相器7は、制御部10から制御される電子可変のものでも、別の回路による制御であっても、手動設定であっても同様の考えにより高周波信号の位相Aを設定することができる。また位相器5を含め、予想される環境変化(温度、経年、入力レベル)等における変動量を既知のパラメータとし、個々の回路に制御を行うことも可能である。
Here, the variable attenuator 6 and the
また合成器8における合成(打ち消し)は、合成器8の出力の増減で判断するため、可変減衰器6、位相器7は、方向性結合器3の系にあってもかまわない。
さらに2信号の電力を一致させるには、方向性結合器3と分配器11と合成器8の合計損失と、方向性結合器4と可変減衰器6と位相器7と分配器12と合成器8の合計損失が一致すればよいため、方向性結合器3,4、合成器8の結合量により様々な組み合わせが可能であり、場合によっては可変減衰器6を省略することも可能である。
In addition, since synthesis (cancellation) in the synthesizer 8 is determined by increase / decrease in the output of the synthesizer 8, the variable attenuator 6 and the
Further, in order to match the powers of the two signals, the total loss of the directional coupler 3, the divider 11 and the combiner 8, the directional coupler 4, the variable attenuator 6, the
次に、図2を用いて合成器8,13の出力特性について説明する。図2は本発明の一実施例に係る位相制御装置の制御内容の一部を説明するための図である。
合成器13に入力される信号は合成器8に入力される信号に対し、−90 degの位相を持っているため、2つの合成電力には差異が生ずる。ここで、a+b=0 deg、x+y=180 degとする。また、各信号の振幅をBとする。
Next, output characteristics of the combiners 8 and 13 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram for explaining a part of the control contents of the phase control apparatus according to an embodiment of the present invention.
Since the signal input to the combiner 13 has a phase of -90 deg with respect to the signal input to the combiner 8, there is a difference between the two combined powers. Here, a + b = 0 deg and x + y = 180 deg. Also, let B be the amplitude of each signal.
合成器13の入力が、x+y=0 degの場合、合成器8の合成電力は2Bとなり、合成器13の合成電力は1.4Bとなる。x+yが10 deg、20 deg、・・・
と増加するに従い、合成器8の合成電力は減少し、x+y=180 degの時点で0となる。このとき、合成器13の合成電力は1.4Bから増加し、x+y=90 deg
の時点で最大の2Bとなる。その後、合成器13の合成電力は減少し、x+y=180 degの時点で1.4Bとなる。さらにx+yを変化させるとx+y=270 degで合成器13の合成電力は0で最小となり、x+y=0 degで最初の1.4Bに戻る。すなわち、合成器13の合成電カが1.4Bよりも大きい場合、x+y−90 deg
は270〜0〜90 degの間にあり、相対的にx+y degは0〜90〜180 degの間にあることになる。よって制御部10は位相器5を「x+yを増加する方向」へ調整する。逆に合成器13の合成電力が1.4Bよりも小さい場合、x+y−90 degは90〜180〜270 degの間にあり、相対的にx+y degは180〜270〜360(0) degの間にあることになる。よって制御部10は位相器5を「x+yを減少する方向」へ調整する。
以上のことから、制御部10は位相差のずれα の進遅を判断し補正制御を行うことができる。また、位相の制御方向が決定されるため、合成器8の合成電力から必要な位相制御幅を算出し、一気に目標点まで位相を変化させることも可能となる。
When the input of the combiner 13 is x + y = 0 deg, the combined power of the combiner 8 is 2B, and the combined power of the combiner 13 is 1.4B. x + y is 10 deg, 20 deg, ...
As the power increases, the combined power of the combiner 8 decreases and becomes 0 at the time of x + y = 180 deg. At this time, the combined power of the combiner 13 increases from 1.4B, and x + y = 90 deg.
The maximum is 2B. Thereafter, the combined power of the combiner 13 decreases and becomes 1.4B at the time of x + y = 180 deg. When x + y is further changed, the combined power of the combiner 13 becomes minimum at 0 when x + y = 270 deg, and returns to the first 1.4B when x + y = 0 deg. That is, when the combined power of the combiner 13 is larger than 1.4B, x + y−90 deg.
Is between 270 and 0 to 90 deg, and x + y deg is relatively between 0 and 90 and 180 deg. Therefore, the
From the above, the
本発明によれば、装置の通過位相の変動を抑え、任意の位相に固定することが可能となる。また位相変動の補正方向を制御前に判定できるため、補正制御の時間を短縮できる。回路の構成としては検出ルートの構成は自由度が高く、位相変動の検出、制御の分解能の設定により精度も任意に規定することが可能である。 According to the present invention, it is possible to suppress the variation of the passing phase of the apparatus and fix it to an arbitrary phase. In addition, since the correction direction of the phase fluctuation can be determined before the control, the correction control time can be shortened. As the circuit configuration, the configuration of the detection route has a high degree of freedom, and the accuracy can be arbitrarily defined by detecting the phase fluctuation and setting the control resolution.
以上本発明について詳細に説明したが、本発明は、ここに記載された位相制御装置に限定されるものではなく、上記以外の位相制御装置に広く適用することができることは言うまでもない。 Although the present invention has been described in detail above, it is needless to say that the present invention is not limited to the phase control apparatus described herein, and can be widely applied to other phase control apparatuses.
1:入力端、2:出力端、3,4:方向性結合器、5,7:位相器、6:減衰器、8,13:合成器、9,14:検波器、10:制御部、11,12:分配器、15:RF処理部。 1: input end, 2: output end, 3, 4: directional coupler, 5, 7: phase shifter, 6: attenuator, 8, 13: combiner, 9, 14: detector, 10: control unit, 11, 12: Distributor, 15: RF processing unit.
Claims (1)
を具備することを特徴とする位相制御装置。 A first coupler for branching a high-frequency signal in two; a first phase shifter for adjusting a phase of an output signal of the first coupler; and an RF processor for performing RF processing on an output signal of the first phase shifter; , A second coupler for branching the output signal of the RF processing unit, a control unit for controlling the first phase shifter, and a level of one output signal of the second coupler to be attenuated to a predetermined value An attenuator, a second phaser for adjusting the phase of the output signal of the attenuator, a second distributor for distributing the output signal of the second phaser, and an output signal of one of the first couplers A first distributor, a first combiner that combines one output signal of the first distributor and one output signal of the second distributor, and a first combiner that detects the output signal of the first combiner. One detector, the other output signal of the first distributor and the other 90 degree phase circuit of the second distributor. A second combiner for combining the output signal obtained by a second detector for detecting an output signal of the second combiner,
A phase control apparatus comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2012241852A JP2014093594A (en) | 2012-11-01 | 2012-11-01 | Phase controller |
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