JP2017224886A - Phase controller and array antenna system - Google Patents
Phase controller and array antenna system Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017224886A JP2017224886A JP2016117080A JP2016117080A JP2017224886A JP 2017224886 A JP2017224886 A JP 2017224886A JP 2016117080 A JP2016117080 A JP 2016117080A JP 2016117080 A JP2016117080 A JP 2016117080A JP 2017224886 A JP2017224886 A JP 2017224886A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phase
- level
- input
- signal
- phase shifter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
- H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
- H04B7/10—Polarisation diversity; Directional diversity
Abstract
Description
本発明は、位相制御装置及びアレーアンテナシステムに関する。 The present invention relates to a phase control device and an array antenna system.
近年、携帯電話等に用いられる無線通信システムにおいては、スマートフォン等の普及により、通信エリアの拡大や通信容量の拡張に対する要求が高まっている。そこで、高周波送受信機の機能を内蔵したアクティブアンテナシステムの基地局装置への利用が検討されている。
アクティブアンテナシステムは、複数のアンテナ素子と、複数のアンテナ素子それぞれに対応して設けられた複数の送受信部とを備えている。このため、アンテナ素子ごとに送受信される無線信号を制御することができ制御性に優れており、この優れた制御性を利用して通信環境を向上し得る新たなサービスの提供が可能となる(例えば、特許文献1参照)。
In recent years, in wireless communication systems used for mobile phones and the like, demands for expansion of communication areas and expansion of communication capacity are increasing due to the spread of smartphones and the like. Then, utilization of the active antenna system incorporating the function of a high frequency transmitter / receiver to the base station apparatus is examined.
The active antenna system includes a plurality of antenna elements and a plurality of transmission / reception units provided corresponding to the plurality of antenna elements. For this reason, the radio signal transmitted / received for each antenna element can be controlled, and the controllability is excellent, and it is possible to provide a new service that can improve the communication environment by using this excellent controllability ( For example, see Patent Document 1).
上記アクティブアンテナシステムでは、各アンテナ素子から送信される無線周波数信号(RF信号)の電波の方向性を制御する際、その無線周波数信号の位相を±5°以内の精度誤差で制御することが求められる。このため、例えば3.5GHz(波長=85mm)の無線周波数信号の位相を移相器により制御する場合、1mm以内の精度誤差で制御する必要がある。
しかし、実際には、アクティブアンテナシステムを構成する移相器や増幅器等の各機器を接続しているコネクタのゆるみ、交差、及び温度による伸縮等によって1mm程度の誤差は生じてしまう。このため、移相器により無線周波数信号の位相を設定した後に、通信中に各アンテナ素子から送信される無線周波数信号の位相を調整する必要があるが、通信を行いながら無線周波数信号の位相を調整することは困難である。
In the above active antenna system, when controlling the directivity of the radio frequency signal (RF signal) transmitted from each antenna element, it is required to control the phase of the radio frequency signal with an accuracy error within ± 5 °. It is done. For this reason, for example, when the phase of a radio frequency signal of 3.5 GHz (wavelength = 85 mm) is controlled by a phase shifter, it is necessary to control with an accuracy error within 1 mm.
However, in practice, an error of about 1 mm occurs due to looseness, crossing, expansion and contraction due to temperature, etc., of connectors connecting each device such as a phase shifter and an amplifier constituting the active antenna system. For this reason, after setting the phase of the radio frequency signal with the phase shifter, it is necessary to adjust the phase of the radio frequency signal transmitted from each antenna element during communication. It is difficult to adjust.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、通信中に信号の位相を所望の位相に調整することができる位相制御装置及びアレーアンテナシステムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a phase control device and an array antenna system capable of adjusting the phase of a signal to a desired phase during communication.
本発明の一態様に係る位相制御装置は、信号の位相を調整する移相器を備えた位相制御装置であって、前記移相器への入力信号を取り出す入力信号取出部と、取り出された前記入力信号の位相を設定する基準移相器と、前記移相器から出力された出力信号を取り出す出力信号取出部と、前記基準移相器により位相が設定された前記入力信号、及び取り出された前記出力信号を合成する合成器と、前記合成器の合成信号のレベルである合成レベルを検出する合成レベル検出器と、前記出力信号の位相が所望の位相となるように前記基準移相器及び前記移相器を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、取り出された前記入力信号の位相が前記所望の位相の逆位相となるように前記基準移相器を制御し、前記逆位相の入力信号及び前記出力信号を前記合成器により合成するときにこれらの両信号を互いに相殺すべく、前記入力信号のレベルである入力レベルと前記合成レベル検出器で検出された前記合成レベルとに基づいて前記移相器を制御する、位相制御装置である。 A phase control device according to an aspect of the present invention is a phase control device including a phase shifter that adjusts the phase of a signal, and an input signal extraction unit that extracts an input signal to the phase shifter, A reference phase shifter for setting the phase of the input signal; an output signal extraction unit for extracting an output signal output from the phase shifter; the input signal whose phase is set by the reference phase shifter; A synthesizer for synthesizing the output signal, a synthesis level detector for detecting a synthesis level which is a level of the synthesized signal of the synthesizer, and the reference phase shifter so that the phase of the output signal becomes a desired phase. And a control unit that controls the phase shifter, and the control unit controls the reference phase shifter so that the phase of the extracted input signal is opposite to the desired phase, Inverse phase input signal and output signal The phase shifter is controlled based on the input level, which is the level of the input signal, and the synthesis level detected by the synthesis level detector so as to cancel each other out when the signals are synthesized by the synthesizer. This is a phase control device.
本発明の一態様に係るアレーアンテナシステムは、複数のアンテナ素子と、これらの各アンテナ素子によって送信される信号の位相を個別に調整する複数の移相器と、複数の前記移相器への入力信号を取り出す入力信号取出部と、取り出された前記入力信号の位相を設定する基準移相器と、前記各移相器から出力されて、対応する前記アンテナ素子に入力される出力信号を取り出す複数の出力信号取出部と、前記基準移相器により位相が設定された前記入力信号、及び取り出された前記出力信号を合成する合成器と、前記合成器の合成信号のレベルである合成レベルを検出する合成レベル検出器と、前記アンテナ素子に入力される前記出力信号の位相が所望の位相となるように前記基準移相器及び対応する前記移相器を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、取り出された前記入力信号の位相が前記所望の位相の逆位相となるように前記基準移相器を制御し、前記逆位相の入力信号及び前記出力信号を前記合成器により合成するときにこれらの両信号を互いに相殺すべく、前記入力信号のレベルである入力レベルと前記合成レベル検出器で検出された前記合成レベルとに基づいて前記移相器を制御する、アレーアンテナシステムである。 An array antenna system according to an aspect of the present invention includes a plurality of antenna elements, a plurality of phase shifters that individually adjust phases of signals transmitted by the antenna elements, and a plurality of the phase shifters. An input signal extraction unit that extracts an input signal, a reference phase shifter that sets the phase of the extracted input signal, and an output signal that is output from each phase shifter and input to the corresponding antenna element A plurality of output signal extraction units, a synthesizer that synthesizes the input signal whose phase is set by the reference phase shifter, and the extracted output signal, and a synthesis level that is a level of a synthesis signal of the synthesizer. A combined level detector for detecting, and a control unit for controlling the reference phase shifter and the corresponding phase shifter so that a phase of the output signal input to the antenna element becomes a desired phase. The control unit controls the reference phase shifter so that the phase of the extracted input signal is opposite to the desired phase, and the input signal and the output signal having the opposite phase are controlled by the combiner. An array for controlling the phase shifter based on the input level, which is the level of the input signal, and the composite level detected by the composite level detector so as to cancel these two signals with each other when they are combined with each other. It is an antenna system.
本発明は、このような特徴的な処理部を備える位相制御装置として実現できるだけでなく、かかる特徴的な処理をステップとする方法として実現したり、かかる特徴的な処理のステップをコンピュータに実行させるためのプログラムとして実現することができる。また、位相制御装置の一部または全部を実現する半導体集積回路として実現することができる。 The present invention can be implemented not only as a phase control apparatus including such a characteristic processing unit, but also as a method using such characteristic processing as a step, or causing a computer to execute such characteristic processing steps. Can be realized as a program. Further, it can be realized as a semiconductor integrated circuit that realizes part or all of the phase control device.
本発明によれば、通信中に信号の位相を所望の位相に調整することができる。 According to the present invention, the phase of a signal can be adjusted to a desired phase during communication.
[本発明の実施形態の説明]
最初に本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
(1)本発明の実施形態に係る位相制御装置は、信号の位相を調整する移相器を備えた位相制御装置であって、前記移相器への入力信号を取り出す入力信号取出部と、取り出された前記入力信号の位相を設定する基準移相器と、前記移相器から出力された出力信号を取り出す出力信号取出部と、前記基準移相器により位相が設定された前記入力信号、及び取り出された前記出力信号を合成する合成器と、前記合成器の合成信号のレベルである合成レベルを検出する合成レベル検出器と、前記出力信号の位相が所望の位相となるように前記基準移相器及び前記移相器を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、取り出された前記入力信号の位相が前記所望の位相の逆位相となるように前記基準移相器を制御し、前記逆位相の入力信号及び前記出力信号を前記合成器により合成するときにこれらの両信号を互いに相殺すべく、前記入力信号のレベルである入力レベルと前記合成レベル検出器で検出された前記合成レベルとに基づいて前記移相器を制御する。
[Description of Embodiment of the Present Invention]
First, the contents of the embodiment of the present invention will be listed and described.
(1) A phase control device according to an embodiment of the present invention is a phase control device including a phase shifter that adjusts the phase of a signal, and an input signal extraction unit that extracts an input signal to the phase shifter; A reference phase shifter for setting the phase of the extracted input signal, an output signal extraction unit for extracting an output signal output from the phase shifter, and the input signal whose phase is set by the reference phase shifter, And a synthesizer for synthesizing the extracted output signal, a synthesis level detector for detecting a synthesis level which is a level of the synthesized signal of the synthesizer, and the reference so that the phase of the output signal becomes a desired phase. And a control unit that controls the phase shifter, and the control unit controls the reference phase shifter so that the phase of the extracted input signal is opposite to the desired phase. The anti-phase input signal and the When the force signal is combined by the combiner, the phase shift is performed based on the input level which is the level of the input signal and the combined level detected by the combined level detector so as to cancel each other out. Control the instrument.
上記位相制御装置によれば、制御部は、入力信号取出部が取り出した入力信号の位相が上記所望の位相の逆位相となるように基準移相器を制御する。そして、制御部は、その逆位相となった入力信号と、出力信号取出部が取り出した出力信号とを合成器により合成するときにこれらの両信号を互いに相殺するように移相器を制御する。これにより、合成器によって合成される出力信号は、当該出力信号と合成される入力信号に対して逆位相、すなわち上記所望の位相と同位相となるように調整される。その結果、移相器から出力される出力信号の位相を上記所望の位相にすることができる。したがって、通信中において信号の位相を所望の位相に調整することができる。 According to the phase control device, the control unit controls the reference phase shifter so that the phase of the input signal extracted by the input signal extraction unit is opposite to the desired phase. Then, the control unit controls the phase shifter so as to cancel each other out when the input signal having the opposite phase and the output signal extracted by the output signal extraction unit are combined by the combiner. . As a result, the output signal synthesized by the synthesizer is adjusted to have an opposite phase to the input signal synthesized with the output signal, that is, in phase with the desired phase. As a result, the phase of the output signal output from the phase shifter can be set to the desired phase. Therefore, the phase of the signal can be adjusted to a desired phase during communication.
また、前記両信号を互いに相殺するように移相器を制御するときに、入力信号の入力レベルと、合成レベル検出器で検出された合成信号の合成レベルとに基づいて移相器を制御するので、例えば、入力レベルと合成レベルとの比率に基づいて移相器を制御することで、通信中に入力レベルの値が大きく変化しても、前記両信号を相殺するように移相器を制御することができる。 Further, when controlling the phase shifter so as to cancel the two signals, the phase shifter is controlled based on the input level of the input signal and the composite level of the composite signal detected by the composite level detector. Therefore, for example, by controlling the phase shifter based on the ratio between the input level and the composite level, the phase shifter is set so as to cancel both signals even if the value of the input level changes greatly during communication. Can be controlled.
(2)前記位相制御装置において、取り出された前記入力信号の入力レベルを検出する入力レベル検出器をさらに備えるのが好ましい。
入力信号の入力レベルは制御部で把握できる場合には入力レベル検出器を備えていなくてもよいが、入力レベル検出器を備えていれば、入力信号取出部から取り出された入力信号の入力レベルを入力レベル検出器により検出するので、入力信号の入力レベルが検出されるタイミングと、入力信号が合成器に入力されるタイミングとを近似させることができる。これにより、制御部は、前記両タイミング間の遅延誤差を考慮せずに簡単に移相器を制御することができる。
(2) It is preferable that the phase control device further includes an input level detector that detects an input level of the extracted input signal.
If the input level of the input signal can be grasped by the control unit, the input level detector may not be provided. However, if the input level detector is provided, the input level of the input signal extracted from the input signal extraction unit Is detected by the input level detector, the timing at which the input level of the input signal is detected can be approximated to the timing at which the input signal is input to the synthesizer. Thus, the control unit can easily control the phase shifter without considering the delay error between the two timings.
(3)前記位相制御装置において、前記制御部は、前記入力レベルと前記合成レベルとの比率が閾値以下となるように前記移相器を制御するのが好ましい。
この場合、通信中に入力レベルの値が大きく変化しても、制御部により入力レベルと合成レベルとの比率が閾値以下となるように移相器を制御することで、簡単に前記両信号を相殺することができる。
(3) In the phase control device, it is preferable that the control unit controls the phase shifter so that a ratio between the input level and the combined level is equal to or less than a threshold value.
In this case, even if the value of the input level changes greatly during communication, the control unit controls the phase shifter so that the ratio between the input level and the composite level is equal to or less than the threshold value. Can be offset.
(4)前記位相制御装置において、前記制御部は、前記入力レベルに応じて前記合成レベルの閾値を重み付けし、前記合成レベルが前記重み付け後の閾値以下となるように前記移相器を制御してもよい。
この場合、通信中に入力レベルの値が大きく変化しても、制御部により入力レベルに応じて前記閾値を適切な値に設定することで、簡単かつ確実に前記両信号を相殺するように移相器を制御することができる。
(4) In the phase control device, the control unit weights a threshold value of the synthesis level according to the input level, and controls the phase shifter so that the synthesis level is equal to or lower than the threshold value after the weighting. May be.
In this case, even if the value of the input level changes greatly during communication, the control unit sets the threshold value to an appropriate value according to the input level, so that the both signals can be canceled easily and reliably. The phaser can be controlled.
(5)前記位相制御装置は、前記合成レベルを補正する補正部をさらに備え、前記制御部は、前記入力レベルに応じて前記補正部を制御し、補正された前記合成レベルが閾値以下となるように前記移相器を制御してもよい。
この場合、通信中に入力レベルの値が大きく変化しても、制御部により入力レベルに応じて合成レベルを適切な値に補正することで、確実に前記両信号を相殺するように移相器を制御することができる。
(5) The phase control device further includes a correction unit that corrects the synthesis level, and the control unit controls the correction unit according to the input level, and the corrected synthesis level is equal to or less than a threshold value. The phase shifter may be controlled as described above.
In this case, even if the value of the input level changes greatly during communication, the control unit corrects the composite level to an appropriate value according to the input level, so that the two signals are surely canceled. Can be controlled.
(6)前記位相制御装置において、前記補正部は、前記合成レベルを積分する積分器であり、前記制御部は、前記入力レベルに応じて前記積分器の積分時間を変更するように当該積分器を制御するのが好ましい。
この場合、制御部は、変化する入力レベルに応じて積分器の積分時間を変更することで、合成レベルを適切な値に補正することができるので、確実に前記両信号を相殺するように移相器を制御することができる。
(6) In the phase control device, the correction unit is an integrator that integrates the composite level, and the control unit is configured to change the integration time of the integrator according to the input level. Is preferably controlled.
In this case, the control unit can correct the synthesis level to an appropriate value by changing the integration time of the integrator in accordance with the changing input level. The phaser can be controlled.
(7)前記位相制御装置において、前記補正部は、前記合成レベルを増幅する増幅器であり、前記制御部は、前記入力レベルに応じて前記増幅器の利得を変更するように当該増幅器を制御してもよい。
この場合、制御部は、変化する入力レベルに応じて、合成レベルを増幅する増幅器の利得を変更することで、合成レベルを適切な値に補正することができるので、確実に前記両信号を相殺するように移相器を制御することができる。
(7) In the phase control device, the correction unit is an amplifier that amplifies the combined level, and the control unit controls the amplifier to change a gain of the amplifier according to the input level. Also good.
In this case, the control unit can correct the combined level to an appropriate value by changing the gain of the amplifier that amplifies the combined level in accordance with the changing input level. The phase shifter can be controlled to do so.
(8)本発明の実施形態に係るアレーアンテナシステムは、複数のアンテナ素子と、これらの各アンテナ素子によって送信される信号の位相を個別に調整する複数の移相器と、複数の前記移相器への入力信号を取り出す入力信号取出部と、取り出された前記入力信号の位相を設定する基準移相器と、前記各移相器から出力されて、対応する前記アンテナ素子に入力される出力信号を取り出す複数の出力信号取出部と、前記基準移相器により位相が設定された前記入力信号、及び取り出された前記出力信号を合成する合成器と、前記合成器の合成信号のレベルである合成レベルを検出する合成レベル検出器と、前記アンテナ素子に入力される前記出力信号の位相が所望の位相となるように前記基準移相器及び対応する前記移相器を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、取り出された前記入力信号の位相が前記所望の位相の逆位相となるように前記基準移相器を制御し、前記逆位相の入力信号及び前記出力信号を前記合成器により合成するときにこれらの両信号を互いに相殺すべく、前記入力信号のレベルである入力レベルと前記合成レベル検出器で検出された前記合成レベルとに基づいて前記移相器を制御する。 (8) An array antenna system according to an embodiment of the present invention includes a plurality of antenna elements, a plurality of phase shifters that individually adjust phases of signals transmitted by these antenna elements, and a plurality of the phase shift elements. An input signal extraction unit that extracts an input signal to the device, a reference phase shifter that sets the phase of the extracted input signal, and an output that is output from each phase shifter and input to the corresponding antenna element A plurality of output signal extraction units that extract signals, a synthesizer that synthesizes the input signal whose phase is set by the reference phase shifter, and the extracted output signal, and a level of a synthesized signal of the synthesizer. A synthesis level detector for detecting a synthesis level, and a control for controlling the reference phase shifter and the corresponding phase shifter so that the phase of the output signal input to the antenna element becomes a desired phase. And the control unit controls the reference phase shifter so that the phase of the extracted input signal is opposite to the desired phase, and the input signal and the output signal having the opposite phase are controlled. The phase shifter is controlled based on the input level, which is the level of the input signal, and the synthesis level detected by the synthesis level detector so as to cancel each other out when the signals are synthesized by the synthesizer. To do.
上記アレーアンテナシステムによれば、制御部は、入力信号取出部が取り出した入力信号の位相が上記所望の位相の逆位相となるように基準移相器を制御する。そして、制御部は、その逆位相となった入力信号と、対応する出力信号取出部が取り出した出力信号とを合成器により合成するときにこれらの両信号を互いに相殺するように移相器を制御する。これにより、合成器によって合成される出力信号は、当該出力信号と合成される入力信号に対して逆位相、すなわち上記所望の位相と同位相となるように調整される。その結果、各移相器から出力された出力信号は、その位相が上記所望の位相となって、対応するアンテナ素子から送信される。したがって、通信中において複数のアンテナ素子から送信される信号の位相を、それぞれ所望の位相に調整することができる。
また、前記両信号を互いに相殺するように移相器を制御するときに、入力信号の入力レベルと、検出器で検出された合成信号の合成レベルとに基づいて移相器を制御するので、例えば、入力レベルと合成レベルとの比率に基づいて移相器を制御することで、通信中に入力レベルの値が大きく変化しても、確実に前記両信号を相殺するように移相器を制御することができる。
According to the array antenna system, the control unit controls the reference phase shifter so that the phase of the input signal extracted by the input signal extraction unit is opposite to the desired phase. Then, the control unit uses a phase shifter so as to cancel each other when the input signal having the opposite phase and the output signal extracted by the corresponding output signal extraction unit are combined by the combiner. Control. As a result, the output signal synthesized by the synthesizer is adjusted to have an opposite phase to the input signal synthesized with the output signal, that is, in phase with the desired phase. As a result, the output signal output from each phase shifter is transmitted from the corresponding antenna element with the desired phase. Therefore, the phases of signals transmitted from the plurality of antenna elements during communication can be adjusted to desired phases, respectively.
Further, when controlling the phase shifter so as to cancel the two signals, the phase shifter is controlled based on the input level of the input signal and the composite level of the composite signal detected by the detector. For example, by controlling the phase shifter based on the ratio between the input level and the composite level, the phase shifter can be reliably canceled even if the value of the input level changes greatly during communication. Can be controlled.
[本発明の実施形態の詳細]
以下、本発明の実施形態について添付図面に基づき詳細に説明する。なお、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
[第1実施形態]
<基地局装置について>
図1は、本発明の第1実施形態に係るアレーアンテナシステムを備えた基地局装置の一部を示すブロック図である。図中、基地局装置1は、他の通信装置との間で無線通信を行う通信装置としての機能を有しており、ベースバンドユニット(BBU)2と、ベースバンドユニット2に信号伝送路(光伝送路または電気伝送路)3を介して接続されたアレーアンテナシステムとしてアクティブアンテナシステム4とを備えている。
[Details of the embodiment of the present invention]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, you may combine arbitrarily at least one part of embodiment described below.
[First Embodiment]
<About base station equipment>
FIG. 1 is a block diagram showing a part of a base station apparatus provided with an array antenna system according to the first embodiment of the present invention. In the figure, a base station apparatus 1 has a function as a communication apparatus that performs wireless communication with other communication apparatuses. A baseband unit (BBU) 2 and a signal transmission path ( An active antenna system 4 is provided as an array antenna system connected via an optical transmission path or an electrical transmission path 3.
ベースバンドユニット2は、無線通信によって送受信されるデータを含むベースバンド信号に対してデジタル変復調処理等の処理を行う機能を有しており、送信データを含むデジタルのベースバンド信号(I/Q信号)を信号伝送路3を介してアンテナシステム4に与える。
また、ベースバンドユニット2は、アンテナシステム4から信号伝送路3を介して与えられる、受信データを含んだデジタルのベースバンド信号(I/Q信号)を取得する。
The
Further, the
アクティブアンテナシステム4(以下、単にアンテナシステム4ともいう)は、無線周波数の信号を送受信するためのアンテナ素子5を複数(ここでは8個)備えており、基地局装置1が他の通信装置との間で無線通信を行う際に、当該無線通信に係る無線信号を送受信する機能を有している。
アンテナシステム4は、ベースバンドユニット2から与えられるデジタルのベースバンド信号に対して各種信号処理を行うことでアナログの無線周波数の信号に変換し、複数のアンテナ素子5から無線信号として送信する。
The active antenna system 4 (hereinafter also simply referred to as the antenna system 4) includes a plurality of (here, eight)
The antenna system 4 performs various signal processing on the digital baseband signal given from the
また、アンテナシステム4は、複数のアンテナ素子5が無線信号として受信する無線周波数の信号に対して各種信号処理を行うことでデジタルのベースバンド信号に変換し、変換したベースバンド信号をベースバンドユニット2に与える。
The antenna system 4 converts various radio frequency signals received as radio signals by the plurality of
このように、基地局装置1は、送信データを含んだベースバンド信号を無線周波数の信号に変換して他の通信装置に送信するとともに、他の通信装置が送信した無線周波数の信号を受信し、他の通信装置からの受信データを含んだベースバンド信号を取得する。 In this way, the base station apparatus 1 converts the baseband signal including the transmission data into a radio frequency signal and transmits it to another communication apparatus, and receives the radio frequency signal transmitted by the other communication apparatus. A baseband signal including received data from another communication device is acquired.
<アンテナシステムの構成について>
図2は、アンテナシステム4の送信側の構成を示すブロック図である。
アンテナシステム4は、デジタル信号処理部8と、アナログ信号処理部9とを備えている。
ベースバンドユニット2から無線通信のための送信信号としてアンテナシステム4に与えられるベースバンド信号は、デジタル信号処理部8によってデジタル信号処理された後、アナログ信号処理部9に与えられ、アナログの無線周波数の信号に変換されて各アンテナ素子5A〜5Hに与えられる。各アンテナ素子5A〜5Hに与えられたアナログの無線周波数の信号は、各アンテナ素子5A〜5Hから空間に放射され、無線信号として送信される。
<About the antenna system configuration>
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the antenna system 4 on the transmission side.
The antenna system 4 includes a digital
The baseband signal given to the antenna system 4 as a transmission signal for wireless communication from the
デジタル信号処理部8は、CPUや、記憶部等を含んでいるコンピュータによって構成されており、記憶部に記憶されたプログラム等を読み出して以下に説明する当該デジタル信号処理部8が有する各機能部を実現するとともに各種処理を実行する機能を有している。
デジタル信号処理部8は、ベースバンドユニット2から与えられるベースバンド信号をアナログ信号処理部9に与える送信側の処理と、アナログ信号処理部9から与えられるベースバンド信号をベースバンドユニット2に与える受信側の処理とを行う機能を有している。
The digital
The digital
アナログ信号処理部9は、デジタル信号処理部8から与えられるデジタルのベースバンド信号をアナログ信号に変換し、無線信号として送信するために必要なアナログ信号処理を行い、アナログ信号処理によって得られる無線周波数の信号をアンテナ素子5に与える機能を有している。
アナログ信号処理部9は、デジタル信号処理部8から与えられるデジタルのベースバンド信号をアナログに変換するデジタルアナログ変換器(DAC:Digital to Analog Converter)11を備えている。
また、アナログ信号処理部9は、デジタルアナログ変換器11からアンテナ素子5までの間に、アップコンバータ12と、電力分配器14と、複数の可変減衰器15と、複数の移相器16と、複数の電力増幅器(PA:Power Amplifier)17とを備えている。
The analog signal processing unit 9 converts the digital baseband signal given from the digital
The analog signal processing unit 9 includes a digital to analog converter (DAC) 11 that converts a digital baseband signal supplied from the digital
The analog signal processing unit 9 includes an up-
デジタルアナログ変換器11は、アナログに変換したベースバンド信号を後述するアップコンバータ12に与える。
アップコンバータ12は、発振器13が生成する無線周波数の局部発振信号をベースバンド信号に乗算することで、当該ベースバンド信号を無線周波数の信号に変換(アップコンバート)する機能を有している。アップコンバータ12は、ベースバンド信号を周波数変換することにより得た無線周波数信号を、後述する入力信号取出部18を通過して電力分配器14に与える。
電力分配器14は、無線周波数信号を複数のアンテナ素子5A〜5Hそれぞれに対応して複数に分配する。
The digital-
The up-
The
可変減衰器15には、電力分配器14によって分配された無線周波数信号が与えられる。可変減衰器15は、電力分配器14によって分配された無線周波数信号それぞれに対して利得を調整する。
移相器16には、可変減衰器15によって利得が調整された無線周波数信号が与えられる。複数の移相器16は、各可変減衰器15によって利得が調整された無線周波数信号それぞれに対して位相を個別に調整する。これによって、複数の移相器16は、複数のアンテナ素子5A〜5Hのそれぞれから送信される無線周波数信号のチルト角(指向性)を制御することができる。
The
A radio frequency signal whose gain is adjusted by the
電力増幅器17は、移相器16で位相が調整された無線周波数信号の電力を増幅する機能を有している。電力増幅器17は、増幅した無線周波数信号を、後述する出力信号取出部23を通過してアンテナ素子5に与える。電力増幅器17からアンテナ素子5に与えられた無線周波数信号は、アンテナ素子5から空間に放射され、無線信号として送信される。
The
可変減衰器15、移相器16、および電力増幅器17は、アンテナ素子5A〜5Hごとに設けられており、電力分配器14から各アンテナ素子5A〜5Hそれぞれに対応するように分配される無線周波数の送信信号に必要なアナログ処理を行う。
The
<アンテナシステムの制御構成について>
図3は、アンテナシステム4の制御構成を示すブロック図である。
アンテナシステム4は、主要な制御構成として、入力信号取出部18、基準移相器21、複数の出力信号取出部23、合成器32、合成レベル検出器33、信号取出部34、入力レベル検出器35、制御部40を備えている。
<Control configuration of antenna system>
FIG. 3 is a block diagram showing a control configuration of the antenna system 4.
The antenna system 4 includes an input
入力信号取出部18は、各移相器16への入力信号(無線周波数信号)を取り出す機能を有している。本実施形態における入力信号取出部18は、アップコンバータ12と電力分配器14との間に設けられており(図2参照)、アップコンバータ12で周波数変換された無線周波数信号を取り出すようになっている。
The input
入力信号取出部18から分岐した第1分岐線路51の途中には、さらに信号取出部34が設けられている。第1分岐線路51において信号取出部34を通過した入力信号は基準移相器21に与えられ、第1分岐線路51から信号取出部34により取り出された入力信号は入力レベル検出器35に与えられる。
A
基準移相器21は、第1分岐線路51の途中に設けられており、入力信号取出部18により取り出された入力信号の位相を設定する。基準移相器21により位相が設定された入力信号は、可変減衰器22に与えられ、この可変減衰器22によって利得が調整される。可変減衰器22により利得が調整された入力信号は合成器32(後述)に与えられる。なお、基準移相器21による具体的な位相の設定方法、及び可変減衰器22による具体的な利得の調整方法については後述する。
The
入力信号取出部18と信号取出部34との間には入力信号経路調整部19が設けられている。この入力信号経路調整部19は、入力信号取出部18から基準移相器21を介して合成器32に至るまでの経路長を調整するものである。
具体的には、入力信号経路調整部19は、合成器32における、入力信号の入力タイミングと、出力信号取出部23により取り出された出力信号の入力タイミングとを一致又は近似させるように前記経路長を調整するものである。
An input signal
Specifically, the input signal
出力信号取出部23は、各移相器16から出力されて対応するアンテナ素子5に入力される出力信号(無線周波数信号)を取り出す機能を有している。本実施形態における複数の出力信号取出部23は、各電力増幅器17の後段であって、かつ対応するアンテナ素子5から一定距離だけ離れた位置に設けられている。
出力信号取出部23から分岐した第2分岐線路53には、切替部24、出力信号経路調整部25がこの順に設けられている。切替部24及び出力信号経路調整部25は、アンテナ素子5ごとに設けられている。
The output
The
切替部24は、例えばa接点、b接点及びc接点を有する3ポートスイッチよりなり、c接点をa接点及びb接点のいずれか一方の接点と接続するように切り替えるものである。
切替部24のc接点は出力信号取出部23に接続されている。また、切替部24のa接点は、抵抗24a及び平滑用のコンデンサ24bを介してグランドに接続されており、切替部24のb接点には出力信号経路調整部25が接続されている。
The switching
The contact c of the switching
出力信号経路調整部25は、各出力信号取出部23から第2分岐線路53を経て合成器32に至る経路長を調整するものである。
具体的には、出力信号経路調整部25は、各出力信号取出部23から合成器32までの複数の前記経路長同士の差分が、使用周波数の波長の整数倍の長さとなるように、前記各経路長を個別に調整するものである。
The output signal
Specifically, the output signal
第2分岐線路53の出力信号経路調整部25と合成器32との間には可変減衰器31が設けられている。可変減衰器31は、第2分岐線路53に出力された出力信号の利得を調整する。可変減衰器31により利得が調整された出力信号は合成器32に与えられる。
A
合成器32は、いずれかの切替部24がb接点に接続されている場合には、基準移相器21により位相が設定された入力信号と、b接点に接続された切替部24に対応する出力信号取出部23により取り出された出力信号とを合成する。合成器32の後段には、当該合成器32により2つの信号を合成したときの合成信号のレベルである合成レベルを検出する合成レベル検出器33が設けられている。
When one of the switching
本実施形態における合成レベル検出器33は、例えば検波ダイオードよりなり、入力された合成信号の電圧を合成レベルとして検出するものである。なお、合成レベル検出器33は、検波ダイオード以外に、スペクトラムアナライザなど、上記合成信号の状態を検出できるものであれば他の検出器を用いても良い。合成レベル検出器33で検出された合成レベルは制御部40に与えられる。
The
入力レベル検出器35は、信号取出部34から分岐した第3分岐線路57に設けられており、信号取出部34により取り出された入力信号のレベルである入力レベルを検出するものである。本実施形態における入力レベル検出器35は、例えば検波ダイオードよりなり、入力された入力信号の電圧を入力レベルとして検出するものである。これにより、入力レベル検出器35は、入力信号取出部18から合成器32に至る入力信号の入力レベルを検出することができる。入力レベル検出器35で検出された入力レベルは制御部40に与えられる。
The
なお、入力レベル検出器35は、検波ダイオード以外に、スペクトラムアナライザなど、上記入力信号の状態を検出できるものであれば他の検出器を用いても良い。また、信号取出部34は、入力信号経路調整部19から可変減衰器22に至る経路上に設けられているのが好ましく、この経路上であれば任意の位置に設けられていればよい。
As the
また、本実施形態の信号取出部34は、入力信号が流れる経路上に設けられているが、出力信号取出部23により取り出された出力信号が流れる経路上(例えば出力信号経路調整部25と可変減衰器31との間の経路上)に設けられていてもよい。この場合、信号取出部34から取り出された出力信号の出力レベルを検出し、その検出した出力レベルを補正して入力レベルを取得すればよい。
また、本実施形態のアンテナシステム4は、信号取出部34及び入力レベル検出器35を備えているが、制御部40が入力信号の入力レベルをデジタル情報として把握できる場合には、信号取出部34及び入力レベル検出器35を備えていなくてもよい。
Further, the
The antenna system 4 according to the present embodiment includes the
制御部40は、CPU及び記憶部43等を含んでいるコンピュータによって構成されており、記憶部43に記憶されたコンピュータプログラム等を読み出して以下に説明する当該制御部40が有する各機能部を実現するとともに各種処理を実行する機能を有している。前記コンピュータプログラムは、CD−ROMなどの記録媒体に記憶させることができる。
The
制御部40は、ベースバンドユニット2に接続されており、ベースバンドユニット2からアンテナ素子5から送信する信号のチルト角を設定する制御命令や搬送波周波数を含む制御情報を受ける。
制御部40は、上記コンピュータプログラムを実行することで達成される機能部として、位相制御部41を有する。
The
The
位相制御部41は、各アンテナ素子5に入力される出力信号の位相が所望の位相となるように基準移相器21及び対応する移相器16等を制御するものである。
具体的には、位相制御部41は、取り出された入力信号の位相が所望の位相の逆位相となるように基準移相器21を制御する。そして、位相制御部41は、基準移相器21により位相が設定された入力信号と、出力信号取出部23から取り出された出力信号とを合成器32により合成するときに、これらの両信号が互いに相殺されるように、入力レベル検出器35が検出した入力レベルと、合成レベル検出器33が検出した合成レベルとに基づいて、対応する移相器16を制御する。本実施形態の位相制御部41は、前記入力レベルと合成レベルとの比率が閾値以下となるように、対応する移相器16を制御する。
The
Specifically, the
また、位相制御部41は、各移相器16に対応する可変減衰器15、他の可変減衰器22,31及び切替部24も個別に制御する。これらの具体的な制御については後述する。
本実施形態では、移相器16、入力信号取出部18、基準移相器21、出力信号取出部23、合成器32、合成レベル検出器33、入力レベル検出器35、及び制御部40を主要な構成要素として位相制御装置が構成されている。
The
In this embodiment, the
<制御部が実行する制御について>
次に、制御部40が実行する制御について、図4及び図5を参照しながら説明する。なお、ここでは、アンテナシステム4の工場出荷時に行う制御から説明する。
<出力信号の経路調整の確認工程>
まず、工場出荷時において、制御部40は、各出力信号取出部23から合成器32までの複数の経路長同士の差分が、使用周波数の波長の整数倍の長さとなるように、各出力信号経路調整部25が適切に調整されているか否かを確認する。
<Control executed by the control unit>
Next, the control executed by the
<Output signal path adjustment confirmation process>
First, at the time of factory shipment, the
<各アンテナ素子に対応する移相器の制御工程>
上記の各出力信号の経路調整の確認工程が終了すると、続いて制御部40は、複数のアンテナ素子5A〜5Hに入力される出力信号の位相が所望の位相となるように、対応する移相器16等を制御する。
例えば、制御部40(位相制御部41)は、ベースバンドユニット2からアンテナ素子5Aに入力される出力信号の位相を20°に設定する制御命令を受けた場合、まず、入力信号取出部18から取り出された入力信号の位相が上記制御命令の位相(20°)の逆位相である200°又は−160°となるように、基準移相器21の制御電圧を制御する。その際、制御部40は、制御電圧値と位相との関係を示す上記ルックアップテーブルを用いて基準移相器21の制御電圧を制御する。
<Control process of phase shifter corresponding to each antenna element>
When the above-described process of confirming the path adjustment of each output signal is completed, the
For example, when the control unit 40 (phase control unit 41) receives a control command for setting the phase of the output signal input to the
また、上記制御命令の位相に応じて基準移相器21による入力信号の通過ロスが変化するので、制御部40は、その通過ロスが一定となるように可変減衰器22を制御する。この制御は、例えば、図4に示すように、各位相とこれに対応する利得及び通過ロスとの関係を示すルックアップテーブルを用いて行うことができる。このルックアップテーブルは、記憶部43に記憶されている。
ここでは、上記制御命令の位相は20°なので、制御部40は、図4のルックアップテーブルを参照して、位相が20°の場合における通過ロス(−1.5dB)を相殺するように、入力信号の利得が1.5dBとなるように可変減衰器22を制御する。
Further, since the passage loss of the input signal by the
Here, since the phase of the control command is 20 °, the
次に、図5において、制御部40は、アンテナ5Aに対応する、図中の最も上側に配置された移相器16及び可変減衰器15を制御する。具体的には、制御部40は、図中の最も上側に配置された切替部24をb接点に接続するように切り替える。なお、他の切替部24は全てa接点に接続されている。
Next, in FIG. 5, the
これにより、図中の最も上側に配置された出力信号取出部23から取り出された出力信号は、第2分岐線路53に取り出され、切替部24、出力信号経路調整部25及び可変減衰器31を経て合成器32に入力される。
したがって、合成器32では、基準移相器21により位相が設定された入力信号と、図中の最も上側に配置された出力信号取出部23から取り出された出力信号とが合成される。
As a result, the output signal extracted from the output
Therefore, the
次に、制御部40は、合成器32に入力された入力信号と出力信号とが合成されるときに、これらの両信号が互いに相殺されるように、入力レベル検出器35が検出する入力信号の入力レベルと、合成レベル検出器33が検出する合成信号の合成レベルとの比率が、予め設定された閾値以下となるように、図中の最も上側に配置された移相器16を制御する。その際、移相器16により出力信号の位相が変化することで、当該移相器16を通過する出力信号の利得も変化するので、制御部40は、当該移相器16の前段に配置された可変減衰器15も制御する。
Next, when the input signal input to the
具体的には、制御部40は、前記入力レベルと合成レベルとの比率を最小化させるために移相器16及び可変減衰器15の制御電圧をそれぞれ少しずつ変化させ、その制御電圧を変化させたときに、入力レベル検出器35が検出した入力レベルVa、及び合成レベル検出器33が検出した合成レベルVsを取得する。そして、制御部40は、取得した入力レベルVaと合成レベルVsとの比率R(=Va/Vs)を算出する。
Specifically, the
次に、制御部40は、算出した比率Rが閾値以下まで低減しているか否かを判定する。前記比率Rが閾値以下まで低減している場合、合成器32により合成される両信号は、位相の誤差が所定範囲内(例えば±5°以内)であって且つ通過利得の誤差が所定範囲内(例えば±0.5dB以内)の同じ大きさの信号となって、両信号が互いに逆位相で相殺されることを意味する。
Next, the
したがって、制御部40は、上記判定結果が肯定的である場合には、合成器32により合成される両信号は相殺されるので、図5中の最も上側に配置された移相器16及び可変減衰器15の制御を終了する。そして、制御部40は、対応する切替部24をa接点に接続するように切り替える。
一方、制御部40は、上記判定結果が否定的である場合には、上記判定結果が肯定的になるまで、移相器16及び可変減衰器15の制御電圧を変化させる制御と上記判定とを繰り返し行う。
Therefore, when the determination result is affirmative, the
On the other hand, if the determination result is negative, the
上記制御により、合成器32によって合成される出力信号は、当該出力信号と合成される入力信号に対して逆位相、すなわち上記制御命令の位相と同位相となるように調整される。その結果、上記移相器16から出力された出力信号は、その位相が上記制御命令の位相(ここでは20°)となってアンテナ素子5Aから送信される。したがって、通信中においてアンテナ素子5から送信される信号の位相を所望の位相に調整することができる。
また、制御部40は、移相器16と共に可変減衰器15を制御するので、通信中においてアンテナ素子5Aから送信される信号の利得も調整することができる。
By the above control, the output signal synthesized by the
Moreover, since the
上記のようにアンテナ素子5Aに対応する移相器16等の制御が終了すると、制御部40は、他のアンテナ素子5B〜5Hに入力される出力信号の位相についても、それぞれ所望の位相となるように、上記と同様の方法により基準移相器21及び対応する移相器16等を用いて順次設定する。
その際、各アンテナ素子5B〜5Hに対応する出力信号取出部23から取り出された出力信号が合成器32に入力されるときの位相がばらばらであると、合成器32に入力された入力信号と出力信号とを相殺するときの電圧波形もばらばらとなる。
When the control of the
At that time, if the phase when the output signals extracted from the output
これに対して、本実施形態では、各アンテナ素子5A〜5Hに対応する上記の経路長同士の差分は、各出力信号経路調整部25により使用周波数の波長の整数倍の長さとなるように調整されている。このため、各アンテナ素子5A〜5Hに対応する移相器16等を制御する際に、合成器32に入力された入力信号と出力信号とを相殺するときの電圧波形を近似させることができる。したがって、両信号を相殺する条件を近似させることができるので、各アンテナ素子5A〜5Hに対応する移相器16等を容易に調整することができる。
On the other hand, in the present embodiment, the difference between the path lengths corresponding to each of the
また、入力信号取出部18を通過して各出力信号取出部23により取り出される出力信号は、その出力信号取出部23の前段に設けられた電力増幅器17等を通過するため、合成器32に入力される出力信号の入力タイミングは、入力信号の入力タイミングよりも遅くなる。
これに対して、本実施形態では、合成器32における入力信号の入力タイミングと出力信号の入力タイミングとを一致又は近似させるように、入力信号取出部18から合成器32までの経路長を調整する入力信号経路調整部19を第1分岐線路51に設けている。このため、入力信号経路調整部19により、合成器32における入力信号の入力タイミングと出力信号の入力タイミングとを一致又は近似させることができるので、各アンテナ素子5A〜5Hに対応する移相器16等をさらに容易に調整することができる。
Further, the output signals that pass through the input
In contrast, in the present embodiment, the path length from the input
以上のように、第1実施形態では、制御部40は、入力信号取出部18が取り出した入力信号の位相が所望の位相の逆位相となるように基準移相器21を制御する。そして、制御部40は、その逆位相となった入力信号と、対応する出力信号取出部23が取り出した出力信号とを合成器32により合成するときにこれらの両信号を互いに相殺するように移相器16を制御する。これにより、合成器32によって合成される出力信号は、当該出力信号と合成される入力信号に対して逆位相、すなわち所望の位相と同位相となるように調整される。その結果、各移相器16から出力された出力信号は、その位相が所望の位相となって、対応するアンテナ素子5から送信される。したがって、通信中において複数のアンテナ素子5から送信される信号の位相を、それぞれ所望の位相に調整することができる。
As described above, in the first embodiment, the
また、前記両信号を互いに相殺するように移相器16を制御するときに、入力信号の入力レベルVaと、合成レベル検出器33で検出された合成信号の合成レベルVsとの比率Rが閾値以下となるように移相器16を制御するので、通信中に入力レベルの値が大きく変化しても、簡単に前記両信号を相殺するように移相器16を制御することができる。
Further, when the
また、入力信号取出部18から取り出された入力信号の入力レベルVaを入力レベル検出器35により検出するので、入力信号の入力レベルVaが検出されるタイミングと、入力信号が合成器32に入力されるタイミングとを近似させることができる。これにより、制御部40は、前記両タイミング間の遅延誤差を考慮せずに簡単に移相器16を制御することができる。
Further, since the input level Va of the input signal extracted from the input
[第2実施形態]
図6は、本発明の第2実施形態に係るアンテナシステム4の制御構成を示すブロック図である。本実施形態のアンテナシステム4は、入力レベルと合成レベルとの比率に基づいて移相器16を制御する替わりに、合成レベルの閾値を重み付けし、合成レベルが重み付け後の閾値以下となるように移相器16を制御する点で、第1実施形態と相違する。
[Second Embodiment]
FIG. 6 is a block diagram showing a control configuration of the antenna system 4 according to the second embodiment of the present invention. Instead of controlling the
本実施形態の制御部40は、コンピュータプログラムを実行することで達成される機能部として、位相制御部41と閾値設定部44とを有する。
閾値設定部44は、入力レベル検出器35が検出した入力レベルに応じて、合成レベルの閾値を重み付けすることによって当該閾値を設定するものである。本実施形態の閾値設定部44は、予め定められた基準値Bに重み付け係数Aを乗算した値を閾値Cとして設定するものであり、前記重み付け係数Aを入力レベル検出器35が検出した入力レベルVaに応じて決定する。
The
The
例えば、閾値設定部44は、入力レベルVaが大きい場合には重み付け係数Aを大きい値に決定し、入力レベルVaが小さい場合には重み付け係数Aを小さい値に決定する。閾値設定部44は、入力レベルVaを使用した演算式や、入力レベルVaと重み付係数Aとの関係を示すルックアップテーブルに基づいて重み付け係数Aを決定することができる。閾値設定部44が設定した閾値Cは、位相制御部41と比較器36に与えられる。
For example, the threshold
比較器36は、本実施形態のアンテナシステム4(位相制御装置)の構成要素であり、合成レベル検出器33の後段に配置されている。比較器36には、閾値設定部44が設定した合成レベルの閾値C、及び合成レベル検出器33で検出された合成レベルVsが入力される。比較器36は、入力された閾値Cと合成レベルVsとを比較し、その比較結果に基づいてHレベルの電圧信号及びLレベルの電圧信号のいずれか一方を出力する。例えば、本実施形態の比較器36は、合成レベルVsが閾値C以下である場合にはHレベルの電圧信号を出力し、合成レベルVsが閾値Cを超える場合にはLレベルの電圧信号を出力する。比較器36が出力した電圧信号は制御部40に与えられる。
The
本実施形態の位相制御部41は、入力信号と出力信号とを合成器32により合成するときに、これらの両信号を互いに相殺すべく、合成レベル検出器33で検出される合成レベルVsが、閾値設定部44で設定された閾値C以下となるように、対応する移相器16及び可変減衰器15を制御する。
具体的には、閾値設定部44が入力レベル検出器35で検出された入力レベルVaに応じて合成レベルの閾値Cを設定すると、位相制御部41は、合成レベル検出器33で検出される合成レベルVsを最小化させるように移相器16及び可変減衰器15の制御電圧をそれぞれ少しずつ変化させる。そして、位相制御部41は、前記制御電圧を変化させたときに合成レベル検出器33が検出した合成レベルVsと、閾値設定部44で設定された閾値Cとを比較器36で比較した結果(電圧信号)を当該比較器36から取得する。
In the
Specifically, when the
次に、位相制御部41は、比較器36から取得した電圧信号がHレベルであるか否か、すなわち合成レベルVsが閾値C以下まで低減しているか否かを判定する。前記合成レベルVsが閾値C以下まで低減している場合、合成器32により合成される両信号は、位相の誤差が所定範囲内であって且つ通過利得の誤差が所定範囲内の同じ大きさの信号となって、両信号が互いに逆位相で相殺されることを意味する。
Next, the
したがって、制御部40は、上記判定結果が肯定的である場合には、合成器32により合成される両信号は相殺されるので、対応する移相器16及び可変減衰器15の制御を終了する。
一方、制御部40は、上記判定結果が否定的である場合には、上記判定結果が肯定的になるまで、移相器16及び可変減衰器15の制御電圧を変化させる制御と上記判定とを繰り返し行う。なお、第2実施形態において説明を省略した点は、第1実施形態と同様である。
Therefore, when the determination result is affirmative, the
On the other hand, if the determination result is negative, the
以上のように、第2実施形態では、制御部40は、入力レベルVaに応じて合成レベルの閾値Cを重み付けし、合成レベルVsが重み付け後の閾値C以下となるように移相器16を制御するので、入力レベルVaが大きく変化しても、その入力レベルVaに応じて閾値Cを適切な値に設定することができる。これにより、簡単かつ確実に前記両信号を相殺するように移相器16を制御することができる。
As described above, in the second embodiment, the
[第3実施形態]
図7は、本発明の第3実施形態に係るアンテナシステム4の制御構成を示すブロック図である。本実施形態のアンテナシステム4は、第2実施形態の変形例であり、入力レベルに応じて閾値を変更する替わりに、入力レベルに応じて合成レベルを補正している点で、第2実施形態と相違する。
[Third Embodiment]
FIG. 7 is a block diagram showing a control configuration of the antenna system 4 according to the third embodiment of the present invention. The antenna system 4 of the present embodiment is a modification of the second embodiment, and instead of changing the threshold value according to the input level, the second embodiment is modified in that the composite level is corrected according to the input level. Is different.
本実施形態のアンテナシステム4は、合成レベル検出器33と比較器36との間に配置された積分器37を備えている。積分器37は、合成レベル検出器33が検出した合成レベルVsを所定時間の間、積分するものであり、当該合成レベルVsを補正する補正部として機能する。積分器37で積分された合成レベルVs’は比較器36に与えられる。
The antenna system 4 of the present embodiment includes an
比較器36には、制御部40で予め設定された合成レベルの閾値C’、及び積分器37で積分された合成レベルVs’が入力される。比較器36は、入力された閾値C’と合成レベルVs’とを比較し、その比較結果に基づいてHレベルの電圧信号及びLレベルの電圧信号のいずれか一方を出力する。例えば、本実施形態の比較器36は、合成レベルVs’が閾値C’以下である場合にはHレベルの電圧信号を出力し、合成レベルVs’が閾値C’を超える場合にはLレベルの電圧信号を出力する。比較器36が出力した電圧信号は制御部40に与えられる。
The
制御部40は、コンピュータプログラムを実行することで達成される機能部として、位相制御部41と補正制御部45とを有する。
補正制御部45は、入力レベル検出器35が検出した入力レベルVaに応じて、積分器37の積分時間(周期)を変更するように当該積分器37を制御する。例えば、補正制御部45は、入力レベルVaが大きい場合には前記積分時間を短くし、入力レベルVaが小さい場合には前記積分時間を長くする。
The
The
位相制御部41は、入力信号と出力信号とを合成器32により合成するときに、これらの両信号を互いに相殺すべく、積分器37で積分された合成レベルVs’が、予め設定された閾値C’以下となるように、対応する移相器16及び可変減衰器15を制御する。
具体的には、補正制御部45が入力レベル検出器35で検出された入力レベルVaに応じて合成レベルVsを補正(積分)するように積分器37を制御し、次いで位相制御部41が、積分器37で積分された合成レベルVs’を最小化させるように移相器16及び可変減衰器15の制御電圧をそれぞれ少しずつ変化させる。そして、位相制御部41は、前記制御電圧を変化させたときに積分器37で積分された合成レベルVs’と、予め設定された閾値C’とを比較器36で比較した結果(電圧信号)を当該比較器36から取得する。
When the
Specifically, the
次に、位相制御部41は、比較器36から取得した電圧信号がHレベルであるか否か、すなわち積分器37で積分された合成レベルVs’が閾値C’以下まで低減しているか否かを判定する。前記合成レベルVs’が閾値C’以下まで低減している場合、合成器32により合成される両信号は、位相の誤差が所定範囲内であって且つ通過利得の誤差が所定範囲内の同じ大きさの信号となって、両信号が互いに逆位相で相殺されることを意味する。
Next, the
したがって、制御部40は、上記判定結果が肯定的である場合には、合成器32により合成される両信号は相殺されるので、対応する移相器16及び可変減衰器15の制御を終了する。
一方、制御部40は、上記判定結果が否定的である場合には、上記判定結果が肯定的になるまで、移相器16及び可変減衰器15の制御電圧を変化させる制御と上記判定とを繰り返し行う。なお、第3実施形態において説明を省略した点は、第2実施形態と同様である。
Therefore, when the determination result is affirmative, the
On the other hand, if the determination result is negative, the
以上のように、第3実施形態では、制御部40は、入力レベルVaに応じて合成レベルVsの積分時間を変更するように当該積分器37を制御するので、入力レベルVaが大きく変化しても、入力レベルVaに応じて合成レベルVsを適切な値に補正することができる。これにより、確実に前記両信号を相殺するように移相器16を制御することができる。
As described above, in the third embodiment, the
[第4実施形態]
図8は、本発明の第4実施形態に係るアンテナシステム4の制御構成を示すブロック図である。本実施形態のアンテナシステム4は、第3実施形態の変形例であり、合成レベルを補正する補正部の構成が異なる点で第3実施形態と相違する。
[Fourth Embodiment]
FIG. 8 is a block diagram showing a control configuration of the antenna system 4 according to the fourth embodiment of the present invention. The antenna system 4 of the present embodiment is a modification of the third embodiment, and is different from the third embodiment in that the configuration of a correction unit that corrects the synthesis level is different.
本実施形態のアンテナシステム4は、合成レベル検出器33と比較器36との間に配置された増幅器38を備えている。増幅器38は、合成レベル検出器33が検出した合成レベルVsを増幅するものであり、当該合成レベルVsを補正する補正部として機能する。増幅器38で増幅された合成レベルVs”は比較器36に与えられる。比較器36には、制御部40で予め設定された合成レベルの閾値C'、及び増幅器38で増幅された合成レベルVs”が入力される。
The antenna system 4 of the present embodiment includes an
制御部40の補正制御部45は、入力レベル検出器35が検出した入力レベルVaに応じて、増幅器38の利得を変更するように当該増幅器38を制御する。例えば、補正制御部45は、入力レベルVaが大きい場合には前記利得を小さくし、入力レベルVaが小さい場合には前記利得を大きくする。
The
位相制御部41は、入力信号と出力信号とを合成器32により合成するときに、これらの両信号を互いに相殺すべく、増幅器38で増幅された合成レベルVs”が、予め設定された閾値C'以下となるように、対応する移相器16及び可変減衰器15を制御する。
具体的には、補正制御部45が入力レベル検出器35で検出された入力レベルVaに応じて合成レベルVsを補正(増幅)するように積分器37を制御し、次いで位相制御部41が、増幅器38で増幅された合成レベルVs”を最小化させるように移相器16及び可変減衰器15の制御電圧をそれぞれ少しずつ変化させる。そして、位相制御部41は、前記制御電圧を変化させたときに増幅器38で増幅された合成レベルVs”と、予め設定された閾値C’とを比較器36で比較した結果(電圧信号)を当該比較器36から取得する。
When the
Specifically, the
次に、位相制御部41は、比較器36から取得した電圧信号がHレベルであるか否か、すなわち増幅器38で増幅された合成レベルVs”が閾値C’以下まで低減しているか否かを判定する。前記合成レベルVs”が閾値C’以下まで低減している場合、合成器32により合成される両信号は、位相の誤差が所定範囲内であって且つ通過利得の誤差が所定範囲内の同じ大きさの信号となって、両信号が互いに逆位相で相殺されることを意味する。
Next, the
したがって、制御部40は、上記判定結果が肯定的である場合には、合成器32により合成される両信号は相殺されるので、対応する移相器16及び可変減衰器15の制御を終了する。
一方、制御部40は、上記判定結果が否定的である場合には、上記判定結果が肯定的になるまで、移相器16及び可変減衰器15の制御電圧を変化させる制御と上記判定とを繰り返し行う。なお、第4実施形態において説明を省略した点は、第3実施形態と同様である。
Therefore, when the determination result is affirmative, the
On the other hand, if the determination result is negative, the
以上のように、第4実施形態では、制御部40は、入力レベルVaに応じて合成レベルVsを増幅する増幅器38の利得を変更するように当該増幅器38を制御するので、入力レベルVaが大きく変化しても、入力レベルVaに応じて合成レベルVsを適切な値に補正することができる。これにより、確実に前記両信号を相殺するように移相器16を制御することができる。
As described above, in the fourth embodiment, the
[その他]
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。例えば、上記実施形態のアレーアンテナシステム4は、アクティブアンテナシステム以外のアンテナシステムにも適用することができる。また、上記実施形態の位相制御装置は、アンテナシステム以外の通信システムにも適用することができる。
[Others]
The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the meanings described above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims. For example, the array antenna system 4 of the above embodiment can be applied to antenna systems other than the active antenna system. Moreover, the phase control apparatus of the said embodiment is applicable also to communication systems other than an antenna system.
1 基地局装置
2 ベースバンドユニット
3 信号伝送路
4 アクティブアンテナシステム(アレーアンテナシステム)
5 アンテナ素子
8 デジタル信号処理部
9 アナログ信号処理部
11 デジタルアナログ変換器
12 アップコンバータ
13 発振器
14 電力分配器
15 可変減衰器
16 移相器
17 電力増幅器
18 入力信号取出部
19 入力信号経路調整部
21 基準移相器
22 可変減衰器
23 出力信号取出部
24 切替部
24a 抵抗
24b コンデンサ
25 出力信号経路調整部
31 可変減衰器
32 合成器
33 合成レベル検出器
34 信号取出部
35 入力レベル検出器
36 比較器
37 積分器(補正部)
38 増幅器(補正部)
40 制御部
41 位相制御部
43 記憶部
44 閾値設定部
45 補正制御部
51 第1分岐線路
53 第2分岐線路
57 第3分岐線路
A 重み付け係数
B 基準値
C 閾値
R 比率
Va 入力レベル
Vs 合成レベル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
5
38 Amplifier (correction unit)
40
Claims (8)
前記移相器への入力信号を取り出す入力信号取出部と、
取り出された前記入力信号の位相を設定する基準移相器と、
前記移相器から出力された出力信号を取り出す出力信号取出部と、
前記基準移相器により位相が設定された前記入力信号、及び取り出された前記出力信号を合成する合成器と、
前記合成器の合成信号のレベルである合成レベルを検出する合成レベル検出器と、
前記出力信号の位相が所望の位相となるように前記基準移相器及び前記移相器を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、取り出された前記入力信号の位相が前記所望の位相の逆位相となるように前記基準移相器を制御し、前記逆位相の入力信号及び前記出力信号を前記合成器により合成するときにこれらの両信号を互いに相殺すべく、前記入力信号のレベルである入力レベルと前記合成レベル検出器で検出された前記合成レベルとに基づいて前記移相器を制御する、位相制御装置。 A phase control device having a phase shifter for adjusting the phase of a signal,
An input signal extraction unit for extracting an input signal to the phase shifter;
A reference phase shifter for setting the phase of the extracted input signal;
An output signal extraction unit for extracting an output signal output from the phase shifter;
A synthesizer that synthesizes the input signal whose phase is set by the reference phase shifter and the extracted output signal;
A synthesis level detector for detecting a synthesis level which is a level of a synthesized signal of the synthesizer;
A control unit that controls the reference phase shifter and the phase shifter so that the phase of the output signal becomes a desired phase;
The control unit controls the reference phase shifter so that the phase of the extracted input signal is opposite to the desired phase, and combines the input signal and the output signal having the opposite phase by the combiner. A phase control device for controlling the phase shifter based on the input level which is the level of the input signal and the composite level detected by the composite level detector so as to cancel out both of these signals. .
前記制御部は、前記入力レベルに応じて前記補正部を制御し、補正された前記合成レベルが閾値以下となるように前記移相器を制御する、請求項1又は請求項2に記載の位相制御装置。 A correction unit for correcting the composite level;
3. The phase according to claim 1, wherein the control unit controls the correction unit according to the input level, and controls the phase shifter so that the corrected combined level is equal to or less than a threshold value. Control device.
前記制御部は、前記入力レベルに応じて前記積分器の積分時間を変更するように当該積分器を制御する、請求項5に記載の位相制御装置。 The correction unit is an integrator that integrates the composite level,
The phase control device according to claim 5, wherein the control unit controls the integrator so as to change an integration time of the integrator according to the input level.
前記制御部は、前記入力レベルに応じて前記増幅器の利得を変更するように当該増幅器を制御する、請求項5に記載の位相制御装置。 The correction unit is an amplifier that amplifies the synthesis level,
The phase control device according to claim 5, wherein the control unit controls the amplifier so as to change a gain of the amplifier according to the input level.
これらの各アンテナ素子によって送信される信号の位相を個別に調整する複数の移相器と、
複数の前記移相器への入力信号を取り出す入力信号取出部と、
取り出された前記入力信号の位相を設定する基準移相器と、
前記各移相器から出力されて、対応する前記アンテナ素子に入力される出力信号を取り出す複数の出力信号取出部と、
前記基準移相器により位相が設定された前記入力信号、及び取り出された前記出力信号を合成する合成器と、
前記合成器の合成信号のレベルである合成レベルを検出する合成レベル検出器と、
前記アンテナ素子に入力される前記出力信号の位相が所望の位相となるように前記基準移相器及び対応する前記移相器を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、取り出された前記入力信号の位相が前記所望の位相の逆位相となるように前記基準移相器を制御し、前記逆位相の入力信号及び前記出力信号を前記合成器により合成するときにこれらの両信号を互いに相殺すべく、前記入力信号のレベルである入力レベルと前記合成レベル検出器で検出された前記合成レベルとに基づいて前記移相器を制御する、アレーアンテナシステム。 A plurality of antenna elements;
A plurality of phase shifters that individually adjust the phase of the signals transmitted by each of these antenna elements;
An input signal extraction unit for extracting input signals to the plurality of phase shifters;
A reference phase shifter for setting the phase of the extracted input signal;
A plurality of output signal extraction units for outputting output signals output from the respective phase shifters and input to the corresponding antenna elements;
A synthesizer that synthesizes the input signal whose phase is set by the reference phase shifter and the extracted output signal;
A synthesis level detector for detecting a synthesis level which is a level of a synthesized signal of the synthesizer;
A control unit that controls the reference phase shifter and the corresponding phase shifter so that the phase of the output signal input to the antenna element becomes a desired phase;
The control unit controls the reference phase shifter so that the phase of the extracted input signal is opposite to the desired phase, and combines the input signal and the output signal having the opposite phase by the combiner. An array antenna system for controlling the phase shifter based on an input level which is a level of the input signal and the composite level detected by the composite level detector so as to cancel both of these signals. .
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016117080A JP2017224886A (en) | 2016-06-13 | 2016-06-13 | Phase controller and array antenna system |
PCT/JP2016/087802 WO2017216988A1 (en) | 2016-06-13 | 2016-12-19 | Phase control apparatus and array antenna system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016117080A JP2017224886A (en) | 2016-06-13 | 2016-06-13 | Phase controller and array antenna system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017224886A true JP2017224886A (en) | 2017-12-21 |
Family
ID=60663984
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016117080A Pending JP2017224886A (en) | 2016-06-13 | 2016-06-13 | Phase controller and array antenna system |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2017224886A (en) |
WO (1) | WO2017216988A1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07264082A (en) * | 1994-03-17 | 1995-10-13 | Fujitsu Ltd | Distortion compensation device in radio transmitter |
JP2004320367A (en) * | 2003-04-15 | 2004-11-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Array antenna transmitter/receiver |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3709316B2 (en) * | 1999-05-28 | 2005-10-26 | 松下電器産業株式会社 | Communication apparatus and communication method |
JP5170739B2 (en) * | 2007-11-05 | 2013-03-27 | 日本無線株式会社 | Time division duplex transmitter / receiver with correction means |
-
2016
- 2016-06-13 JP JP2016117080A patent/JP2017224886A/en active Pending
- 2016-12-19 WO PCT/JP2016/087802 patent/WO2017216988A1/en active Application Filing
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07264082A (en) * | 1994-03-17 | 1995-10-13 | Fujitsu Ltd | Distortion compensation device in radio transmitter |
JP2004320367A (en) * | 2003-04-15 | 2004-11-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Array antenna transmitter/receiver |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2017216988A1 (en) | 2017-12-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9225411B2 (en) | Phased array transmission device | |
US8648659B2 (en) | Digital pre-distortion power amplifying apparatus and method for digitally controlling synchronization thereof | |
KR100471618B1 (en) | Calibration system for array antenna receiving apparatus | |
US10330775B2 (en) | Transmitter, transmission method, phase adjustment device, and phase adjustment method | |
EP3226350B1 (en) | Phased array transmission device and carrier leak correction method | |
KR100758309B1 (en) | Radio frequency calibration apparatus and method for multi-antenna mobile communication system | |
CN108234037B (en) | Phase calibration method and circuit | |
US9755321B2 (en) | Smart antenna system and method for improving receiving performance thereof | |
WO2016084650A1 (en) | Active antenna system | |
US8526895B2 (en) | Systems and methods of transmitter protection for wireless communications | |
US9166859B2 (en) | Wireless communication apparatus and transmission power control method | |
KR102368039B1 (en) | Calibration circuit for calibrating phases and gains between channels in multi-channel beamforming system, multi-channel beamforming system including the same and channel calibration method using the same | |
WO2004105236A1 (en) | Detection circuit and detection circuit adjustment method | |
US20070072559A1 (en) | Transmitter delay and phase adjustment | |
JP6532017B2 (en) | Phased array transmitter | |
JP5696725B2 (en) | Transmission power control circuit, transmission apparatus, transmission power control method, and program | |
WO2017183224A1 (en) | Active antenna system | |
WO2017216988A1 (en) | Phase control apparatus and array antenna system | |
JP2017195471A (en) | Active antenna system | |
JP2017005647A (en) | Phase control device and array antenna system | |
JP2006352525A (en) | Communication device and correction table creation method | |
JP2017005656A (en) | Phase abnormality detection device and array antenna system | |
JP2016092635A (en) | Active antenna system | |
US8487799B1 (en) | Calibration for RFDAC | |
KR19980026200A (en) | Transmitter and transmission control method of mobile communication system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190121 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20191001 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20191105 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20200421 |