JP2023142491A - 無線通信装置及びキャリブレーション方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 作業者の負荷を軽減し、容易且つ正確にアンテナ経路のキャリブレーションを行うことができる無線通信装置及びキャリブレーション方法を提供する。【解決手段】 複数のアンテナを用いて通信を行う無線通信装置及び無線通信方法であって、アンテナ経路でのキャリブレーションを行う演算機２４が、１つの送信アンテナ経路について基準信号の位相が最適となるよう調整して特定し、その特定された基準信号を用いて他の送信アンテナ経路のキャリブレーションを行う無線通信装置及びキャリブレーション方法としている。【選択図】 図３

Description

本発明は、複数アンテナを用いて通信を行う無線通信装置に係り、特に各アンテナ経路の位相及びレベルを調整するキャリブレーションを容易且つ正確に行うことができる無線通信装置及びキャリブレーション方法に関する。

［先行技術の説明］
近年、移動体通信システムは、スマートフォンなどの普及もあり、トラフィックを急増させている。今後、移動体通信システムは、利便性の追求かつ人口減少も相まって次世代システムの導入が期待されており、第４世代(４Ｇ)から第５、第６世代(５Ｇ、６Ｇ)へと移行し、高速大容量、低遅延、多数同時接続等を目標に各国が開発を進めている。

特に、高速大容量、多数同時接続においては、Massive MIMO（Multiple Input Multiple Output）や分散アンテナ、ビームフォーミング等の技術を用いて効率よく通信を行うことが求められており、低消費電力かつ安価での高精度のアンテナビームフォーミングを行う必要がある。
近年においてはビームフォーミングの実現のため、複数のアンテナを配列したアクティブフェーズドアレイアンテナが採用されている。

アクティブフェーズドアレイアンテナでは、アンテナ素子ごと（又は数個単位）で、送信パス・受信パスそれぞれの位相を任意に調整できる移相器を含む送受信モジュール（Ｔ／Ｒモジュール）を配列する。これによってビームの指向制御を行うとともに、空間的に電力合成して大きな送信出力を得ることができる。

但し、アクティブフェーズドアレイアンテナは、アンテナ間のレベル及び位相のバラつきが無いことが前提となり、アンテナ間の位相、レベル差をなくす調整(キャリブレーション)が必要となる。

従来、信号処理部から各アンテナまでの伝送線路（アンテナ経路）におけるレベル及び位相のバラつき調整には、相対比較信号と１８０°位相反転させた信号を合成し、作業員が波形等を測定器等で確認しながら、レベル及び位相の調整を行うなどの方法があった。
しかし、このような調整方法では、作業が煩雑で時間がかかり、また、調整の判断が難しく、人的要因によるバラつきがあった。

［関連技術］
尚、複数のアンテナを用いた通信装置のキャリブレーションに関する従来技術としては、特開２００１－１８５９３３号公報「適応アレーアンテナ送受信装置」（特許文献１）がある。
特許文献１には、アレーアンテナに接続される送信機と受信機を個別に校正可能とすることが記載されている。

特開２００１－１８５９３３号公報

上述したように、従来の複数アンテナを備えた無線通信装置では、作業員の操作によってアンテナ経路間のレベル及び位相の調整を行っているため、作業が煩雑で人的要因によるバラつきが生じてしまうという問題点があった。

尚、特許文献１には、複数のアンテナの内、特定のアンテナ経路に応じて最適な位相となる基準信号を特定し、その後、特定のアンテナ経路と最適な位相の基準信号とを用いて他のアンテナ経路の位相及びレベルの調整を行うことは記載されていない。

本発明は上記実状に鑑みて為されたもので、作業者の負荷を軽減し、容易且つ正確にアンテナ経路のキャリブレーションを行うことができる無線通信装置及びキャリブレーション方法を提供することを目的とする。

上記従来例の問題点を解決するための本発明は、複数のアンテナを用いて通信を行う無線通信装置であって、特定のアンテナによる送信用のアンテナ経路について、最適な位相及びレベルとなる基準信号を調整して特定し、当該特定した位相の基準信号を用いて複数のアンテナの送信用のアンテナ経路でのキャリブレーションを行うことを特徴としている。

また、本発明は、上記無線通信装置において、特定のアンテナによる送信用の入力信号と基準信号を入力し、入力信号と基準信号の位相を９０°と１８０°遅らせ、９０°遅らせた基準信号と１８０°遅らせた入力信号を合成して出力する第１のポートと、９０°遅らせた入力信号と１８０°遅らせた基準信号を合成して出力する第２のポートとを有する第１の位相制御回路と、第１のポートからの信号と第２のポートからの信号を入力して、各々９０°位相を遅らせて合成出力する第３のポートと、第１のポートからの信号を２７０°位相を遅らせ、第２のポートからの信号を９０°位相を遅らせて合成出力する第４のポートとを有する第２の位相制御回路と、第３のポートからの出力信号と第４のポートからの出力信号を合成する合成回路と、基準信号の位相を変化させ、合成回路で合成された信号の電力が最小となる基準信号の位相を特定して、当該特定した位相の基準信号を用いて複数のアンテナの送信用のアンテナ経路でのキャリブレーションを行う制御部とを備えることを特徴としている。

また、本発明は、上記無線通信装置において、特定のアンテナ以外の他のアンテナ経路について、特定された位相の基準信号に対して、他のアンテナ経路の送信用の入力信号の位相を調整して複数のアンテナ経路でのキャリブレーションを行うことを特徴としている。

また、本発明は、上記無線通信装置において、特定された位相の基準信号を複数のアンテナで受信する信号の代わりに入力し、当該基準信号が受信アンテナ経路で出力される出力信号の位相と、当該アンテナによる送信用の入力信号の位相とを比較して受信アンテナ経路でのキャリブレーションを行うことを特徴としている。

また、本発明は、複数のアンテナを用いて通信を行う場合のキャリブレーション方法であって、特定のアンテナによる送信用のアンテナ経路について、最適な位相及びレベルとなる基準信号を調整して特定し、当該特定した位相の基準信号を用いて複数のアンテナの送信用のアンテナ経路でのキャリブレーションを行うことを特徴としている。

本発明によれば、複数のアンテナを用いて通信を行う無線通信装置であって、特定のアンテナによる送信用のアンテナ経路について、最適な位相及びレベルとなる基準信号を調整して特定し、当該特定した位相の基準信号を用いて複数のアンテナの送信用のアンテナ経路でのキャリブレーションを行う無線通信装置としているので、装置が単独でキャリブレーションを行うことができ、作業者の負荷を軽減すると共に、より正確に送信経路のキャリブレーションを行うことができる効果がある。

また、本発明によれば、特定のアンテナ以外の他のアンテナ経路について、特定された位相の基準信号に対して、他のアンテナ経路の送信用の入力信号の位相を調整して複数のアンテナ経路でのキャリブレーションを行う上記無線通信装置としているので、複数のアンテナについて送信アンテナ経路のキャリブレーションを容易且つ正確に行うことができる効果がある。

また、本発明によれば、特定された位相の基準信号を複数のアンテナで受信する信号の代わりに入力し、当該基準信号が受信アンテナ経路で出力される出力信号の位相と、当該アンテナによる送信用の入力信号の位相とを比較して受信アンテナ経路でのキャリブレーションを行う上記無線通信装置としているので、複数アンテナのそれぞれについて、容易に受信アンテナ経路のキャリブレーションを行うことができる効果がある。

また、本発明によれば、複数のアンテナを用いて通信を行う場合のキャリブレーション方法であって、特定のアンテナによる送信用のアンテナ経路について、最適な位相及びレベルとなる基準信号を調整して特定し、当該特定した位相の基準信号を用いて複数のアンテナの送信用のアンテナ経路でのキャリブレーションを行うキャリブレーション方法としているので、装置が単独でキャリブレーションを行うことができ、作業者の負荷を軽減すると共に、より正確に送信経路のキャリブレーションを行うことができる効果がある。

本無線通信装置の構成を示す説明図である。 運用時の９０°ハイブリッド回路（１）（２）の入出力信号を示す説明図である。 送信アンテナ経路のキャリブレーションを示す説明図である。 ラットレース回路２１の入出力信号（Ａパターン）を示す説明図である。 ラットレース回路２１の入出力信号（Ｂパターン）を示す説明図である。 ラットレース回路２１の入出力信号（Ｃパターン）を示す説明図である。 ラットレース回路２１の入出力信号（Ｄパターン）を示す説明図である。 他のアンテナ経路のキャリブレーションを示す説明図である。 受信アンテナ経路のキャリブレーションを示す説明図である。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［実施の形態の概要］
本発明の実施の形態に係る無線通信装置（本無線通信装置）は、複数のアンテナを用いて通信を行う無線通信装置であって、アンテナ経路でのキャリブレーションを行うキャリブレーション部を備えており、装置単独でのキャリブレーションを行って、１つの送信アンテナ経路について基準信号の位相が最適となるよう調整して特定し、その特定された基準信号を用いて他の送信アンテナ経路のキャリブレーションを行うものであり、作業者の負荷を軽減すると共により正確に送信アンテナ経路の位相及びレベルを調整することができるものである。
キャリブレーション部の構成については後述する。
また、本発明の実施の形態に係るキャリブレーション方法は、本無線通信装置におけるキャリブレーション方法である。

具体的には、本無線通信装置は、キャリブレーション部において、９０°ハイブリッド回路が、送信用の入力信号と基準信号を入力し、入力信号と基準信号の位相を９０°及び１８０°遅らせ、第１のポートから９０°遅らせた基準信号と１８０°遅らせた入力信号を合成して出力すると共に、第２のポートから９０°遅らせた入力信号と１８０°遅らせた基準信号を合成して出力し、ラットレース回路が、第１のポートからの信号と第２のポートからの信号を入力して、各々９０°位相を遅らせて第３のポートから合成出力すると共に、第１のポートからの信号を２７０°位相を遅らせ、第２のポートからの信号を９０°位相を遅らせて第４のポートから合成出力し、合成回路が、ラットレース回路の第３のポートからの出力信号と第４のポートからの出力信号を合成し、演算機が、基準信号の位相を変化させ、合成回路で合成された信号の電力が最小となる基準信号の位相を特定して特定基準信号とし、当該特定基準信号を用いてアンテナ経路でのキャリブレーションを行う無線通信装置としている。

［本無線通信装置の構成（通常運用時の状態）：図１］
本無線通信装置の構成について図１を用いて説明する。図１は、本無線通信装置の構成を示す説明図である。尚、図１では、説明を簡単にするためにアンテナは１個のみを示しているが、実際には複数のアンテナを備えている。また、図１の矢印は、通常運用における送信時の信号の流れを示している。

図１に示すように、本無線通信装置は、送受信切替スイッチ１１と、出力切替スイッチ１２，１３と、終端器１４と、アンテナ１５と、９０°ハイブリッド回路（１）１６と、９０°ハイブリッド回路（２）１７と、ラットレース回路２１と、合成回路２２と、基準信号切替スイッチ２３と、演算機２４と、記憶装置２５と、ｎ波長線路２６とを備えている。

送受信切替スイッチ１１は、送信／受信を時分割で切り替えるスイッチである。
出力切替スイッチ１２は、９０°ハイブリッド回路（２）１７のＰ４ポートからの出力先を切り替える。
出力切替スイッチ１３は、９０°ハイブリッド回路（２）１７のＰ３ポートからの出力先を切り替える。
終端器１４は、入力された信号を終端する。

９０°ハイブリッド回路（１）１６，９０°ハイブリッド回路（２）１７は、２つの入力ポート（Ｐ１，Ｐ２）から入力された信号の位相をそれぞれ９０°及び１８０°遅らせて合成し、２つの出力ポート（Ｐ３，Ｐ４）から出力する。
尚、９０°ハイブリッド回路（１）１６は、請求項に記載した第１の位相制御回路に相当している。また、９０°ハイブリッド回路（１）１６のＰ３ポートは、請求項に記載した第１のポートに相当し、９０°ハイブリッド回路（１）１６のＰ４ポートは、請求項に記載した第２のポートに相当している。

また、９０°ハイブリッド回路（１）１６と、９０°ハイブリッド回路（２）１７と、ラットレース回路２１と、合成回路２２と、基準信号切替スイッチ２３と、演算機２４と、記憶装置２５と、ｎ波長線路２６は、本無線通信装置の特徴部分であるキャリブレーション部を構成している。キャリブレーション部については後述する。

そして、通常運用における送信時には、信号処理部からのＴＸ信号（送信信号）が９０°ハイブリッド回路（１）１６のＰ１ポートに入力され、９０°遅れた信号がＰ４ポートから出力され、１８０°遅れた信号がＰ３ポートから出力される。
９０°ハイブリッド回路（１）１６のＰ２ポートには、後述するようにキャリブレーション時に基準信号が入力されるが、運用時には入力されない。

そして、９０°ハイブリッド回路（１）１６のＰ４からの出力は、９０°ハイブリッド回路（２）１７のＰ１ポートに入力され、９０°ハイブリッド回路（１）１６のＰ３からの出力は、９０°ハイブリッド回路（２）１７のＰ２ポートに入力され、それぞれ位相変換されて合成され、Ｐ４ポート及びＰ３ポートから出力される。
通常運用時には、アンテナ未接続のＰ４ポートでは逆相の合成となるため、ＴＸ信号は出力されず、Ｐ３ポートのみから出力されて、出力切替スイッチ１３を介してアンテナ１５から送信される。

［通常運用時の９０°ハイブリッド回路の入出力：図２］
キャリブレーション部について説明する前に、通常運用時の９０°ハイブリッド回路（１）１６，９０°ハイブリッド回路（２）１７の入出力について、図２を用いて説明する。図２は、運用時の９０°ハイブリッド回路（１）（２）の入出力信号を示す説明図である。
図２に示すように、９０°ハイブリッド回路（１）１６のＰ１ポートからＴＸ信号（位相０°とする）が入力されると、Ｐ４ポートから９０°遅れた信号が出力され、Ｐ３ポートから１８０°遅れた信号が出力される。尚、本明細書においては、各信号の位相をわかりやすく説明するため、円と矢印で示している。
そして、それぞれ９０°ハイブリッド回路（２）１７のＰ１ポート、Ｐ２ポートに入力される。

９０°ハイブリッド回路（２）１７のＰ４ポートでは、Ｐ１ポートから入力された信号を更に９０°遅らせて１８０°遅れとなった信号と、Ｐ２ポートから入力された信号を更に１８０°遅らせて０°となった信号とを合成するため、出力なしとなる。

また、９０°ハイブリッド回路（２）１７のＰ３ポートでは、Ｐ２ポートから入力された信号を更に９０°遅らせて２７０°遅れとなった信号と、Ｐ１ポートから入力された信号を更に１８０°遅らせて２７０°遅れとなった信号とを合成するため、大きなレベルの出力が得られる。
これにより、通常運用時には、アンテナ１５が接続されたポートにＴＸ信号が出力され、アンテナ１５が接続されていないポートからの出力はない。

［キャリブレーション部の構成：図１］
次に、本無線通信装置の特徴部分となっているキャリブレーション部の構成について図１を用いて説明する。
上述したように、キャリブレーション部は、上述した９０°ハイブリッド回路（１）１６，９０°ハイブリッド回路（２）１７に加え、ラットレース回路２１と、合成回路２２と、基準信号切替スイッチ２３と、演算機２４と、記憶装置２５と、ｎ波長線路２６とを備えている。

ラットレース回路（１８０°ハイブリッド回路）２１は、９０°ハイブリッド回路（１）１６のＰ３ポートからの出力をＰ１ポートに入力し、９０°ハイブリッド回路（１）１６のＰ４ポートからの出力をＰ３ポートに入力して、それぞれ位相を所定量遅らせて合成し、Ｐ２ポート及びＰ４ポートから出力する。
ラットレース回路２１は、請求項に記載した第２の位相制御回路に相当している。また、ラットレース回路２１のＰ２ポートは、請求項に記載した第３のポートに相当し、ラットレース回路２１のＰ４ポートは、請求項に記載した第４のポートに相当している。

合成回路２２は、ラットレース回路２１のＰ２ポート及びＰ４ポートからの出力信号を入力して合成し、演算機２４に出力する。
記憶装置２５は、演算機２４で起動される処理プログラムや各種データを記憶している。
ｎ波長線路２６は、所望信号周波数に応じたｎ×波長分の線路である。

演算機２４は、キャリブレーションの処理を行う制御部であり、キャリブレーションにおいて用いられる基準信号を生成し、まず任意のアンテナを選択して、当該アンテナからの送信信号（ＴＸ信号）に合わせて最適な基準信号の位相を特定する。位相が特定された基準信号を特定基準信号と称する。
そして、本無線通信装置では、特定基準信号が決まると、他のアンテナについて送信経路のキャリブレーションを行い、その後、送信経路の位相に合わせるよう、受信経路のキャリブレーションを行う。

具体的な動作は後述するが、演算機２４は、合成回路２２から入力される合成信号のレベルをモニタし、当該合成信号のレベルが最小となるよう、基準信号の位相を調整し、特定基準信号とする。尚、後述するように、演算機２４には、合成前のラットレース回路２１のＰ２ポート及びＰ４ポートの出力も入力される。

また、演算機２４は、特定基準信号及び特定基準信号を求める際に用いたアンテナ経路のＴＸ信号を用いて、他のアンテナ経路のＴＸ信号の位相を調整する。演算機２４は、合成回路２２から入力される合成信号のレベルをモニタし、当該合成信号のレベルが最大となるよう、他のアンテナ経路のＴＸ信号の位相を調整する。
演算機２４は、請求項に記載した制御部に相当する。

基準信号切替スイッチ２３は、基準信号の出力先を９０°ハイブリッド回路（１）１６のＰ２ポート又はｎ波長線路２６に切り替える。
基準信号切替スイッチ２３は、基準信号の最適な位相を特定する際、及びアンテナ１５のＴＸ信号の位相を調整する際には、９０°ハイブリッド回路（１）１６のＰ２ポート側に切り替えられ、アンテナ１５の受信経路の位相の調整を行う際には、ｎ波長線路２６側に切り替えられる。

[送信アンテナ経路のキャリブレーション：図３]
次に、送信時のアンテナ経路のキャリブレーションについて図３を用いて説明する。図３は、送信アンテナ経路のキャリブレーションを示す説明図である。
図３に示すように、基準信号切替スイッチ２３を９０°ハイブリッド回路（１）１６のＰ２ポート側に切り替え、出力切替スイッチ１３を終端器１４側に切り替えた状態でキャリブレーションを行う。

上述したように、本無線通信装置では、まず任意の単一のアンテナに合わせて基準信号の最適な位相を特定し、特定基準信号とする。そして、当該特定基準信号を用いて、他のアンテナ経路のキャリブレーションを行う。

特定基準信号を求める際の動作について説明する。
任意のアンテナ１５から送信されるＴＸ信号は、送受信切替信号１１を介して９０°ハイブリッド回路（１）１６のＰ１ポートに入力される。アンテナ１５は、請求項に記載した特定のアンテナに相当する。
また、演算機２４からの基準信号は、基準信号切替スイッチ２３を介して９０°ハイブリッド回路（１）１６のＰ２ポートに入力される。

そして、９０°ハイブリッド回路（１）１６において、ＴＸ信号及び基準信号が位相制御されて合成され、Ｐ３ポート及びＰ４ポートから出力される。
具体的には、位相が１８０°遅れたＴＸ信号と９０°遅れた基準信号とが合成されてＰ３ポートから出力され、９０°遅れたＴＸ信号と１８０°遅れた基準信号とが合成されてＰ４ポートから出力される。

そして、９０°ハイブリッド回路（１）１６のＰ３ポートからの出力信号は、ラットレース回路２１のＰ１ポートに入力され、９０°ハイブリッド回路（１）１６のＰ４ポートからの出力信号は、ラットレース回路２１のＰ３ポートに入力される。

そして、ラットレース回路２１において、入力信号がそれぞれ位相制御されて合成され、Ｐ２ポート及びＰ４から出力される。ラットレース回路２１における入出力信号については後述する。

ラットレース回路２１のＰ２ポート及びＰ４ポートからの出力信号は、合成回路２２に入力されて合成され、演算機２４に入力される。
演算機２４では、合成回路２２からの合成信号のレベルが最小となるように、基準信号の位相を調整する。
その際、演算機２４は、合成前のラットレース回路２１の出力信号（Ｐ２ポート、Ｐ４ポート）を入力し、これらも参照しつつ基準信号の位相を調整する。これにより、位相の調整方向（回転方向）を判断でき、迅速に基準信号の位相を最適化することができるものである。

位相が最適化された基準信号が、特定基準信号となる。
また、特定基準信号を求める際に用いたアンテナ経路（ここではアンテナ１５）のＴＸ信号のレベル及び位相は、特定基準信号に同期するよう調整されていることになる。特定基準信号を求める際に用いたアンテナ経路を、「調整されたアンテナ経路」と称するものとする。

このように、本無線通信装置では、装置が単独でキャリブレーションを行うことができ、作業者による操作を不要として、作業者の負荷を軽減すると共に、人的要因によるバラつきを防ぎ、より正確且つ高精度の調整を行うことができるものである。

また、本無線通信装置では、演算機２４が合成回路２２からの合成信号のレベルを監視して、当該レベルに基づいて基準信号の位相を調整しているので、複雑な演算処理を不要とし、簡易な処理で迅速に調整可能としている。

そして、この後、本無線通信装置では、特定基準信号及び調整されたアンテナ経路からのＴＸ信号を用いて、他のアンテナ経路のキャリブレーションを行う。他のアンテナ経路の調整においても、同一の特定基準信号を用いることで、複数のアンテナ経路が全て同じレベル及び位相となるものである。

［ラットレース回路２１の入出力：図４～図７］
ここで、特定基準信号を求める際のラットレース回路２１の入出力信号について図４を用いて説明する。
図４は、特定基準信号を求める際のラットレース回路２１の入出力信号（Ａパターン）を示す説明図であり、図５は、特定基準信号を求める際のラットレース回路２１の入出力（Ｂパターン）信号を示す説明図であり、図６は、特定基準信号を求める際のラットレース回路２１の入出力信号（Ｃパターン）を示す説明図であり、図７は、特定基準信号を求める際のラットレース回路２１の入出力信号（Ｄパターン）を示す説明図である。

図４～図７では、任意のアンテナ経路のＴＸ信号を固定として９０°ハイブリッド回路（１）１６のＰ１ポートに入力し、基準信号の位相を変化させてＰ２ポートに入力した場合の代表例を示している。
図４に示すＡパターンでは、ＴＸ信号（位相０°）に対して、基準信号の位相は９０°遅れ（以下、単に９０°とする）であり、Ｐ３ポートでは１８０°遅れたＴＸ信号と９０°遅れた基準信号が同相となって合成される。Ｐ４ポートでは、９０°遅れたＴＸ信号と１８０°遅れた基準信号が逆相となって合成され、出力なしとなる。そのため、ラットレース回路２１のＰ３ポートへの入力もない。

そして、９０°ハイブリッド回路（１）１６のＰ３ポートからの出力信号は、ラットレース回路２１のＰ１ポートに入力され、９０°遅れてＰ２ポートから出力され、２７０°遅れてＰ４ポートから出力され、それぞれ合成回路２２に入力されて合成される。
図４に示すように、ラットレース回路２１のＰ２ポートからの出力は２７０°で－６ｄＢ、Ｐ４ポートからの出力は９０°で－６ｄＢとなって、合成回路２２から出力される合成信号のレベルは最小となる。

図５に示すＢパターンでは、ＴＸ信号の位相０°に対して、基準信号の位相を１８０°としている。この場合、９０°ハイブリッド回路（１）１６で合成されて、ラットレース回路２１のＰ１ポートには２２５°の信号が入力され、Ｐ３ポートには４５°の信号が入力される。
そして、ラットレース回路２１のＰ２ポートからの出力はなし、Ｐ４ポートからの出力は１３５°で－６ｄＢとなり、合成回路２２からの合成信号のレベルは－６ｄＢとなる。

図６に示すＣパターンでは、基準信号の位相を２７０°としており、ラットレース回路２１のＰ２ポートからの出力は、１８０°で－６ｄＢ、Ｐ４ポートからの出力も１８０°で－６ｄＢとなり、合成回路２２からの合成信号のレベルは－３ｄＢとなる。

また、図７に示すＤパターンでは、基準信号の位相をＴＸ信号と同じ０°としており、ラットレース回路２１のＰ２ポートからの出力は、２２５°で－６ｄＢ、Ｐ４ポートからの出力なしとなり、合成回路２２からの合成信号のレベルは－６ｄＢとなる。
つまり、図４～図７に示したように、基準信号の位相がＴＸ信号に対して９０°遅れの場合（図４、Ａパターン）に、合成回路２２からの合成信号のレベルが最小となり、演算機２４は、当該基準信号を特定基準信号とする。

［他のアンテナ経路のキャリブレーション：図８］
次に、特定基準信号を求める際に使用されたアンテナ経路（調整されたアンテナ経路）以外のアンテナ経路について、キャリブレーションを行う場合の動作について図８を用いて説明する。図８は、他のアンテナ経路のキャリブレーションを示す説明図である。
図８に示すように、他のアンテナ４０の送信信号のアンテナ経路のキャリブレーションを行う場合、合成用アンテナ切替スイッチ４１と、他のアンテナに対応する９０°ハイブリッド回路（１）４２及び９０°ハイブリッド回路（２）４３とを備えたものとなる。

合成用アンテナ切替スイッチ４１は、キャリブレーションを行うアンテナのＴＸ信号を切り替えてラットレース回路２１のＰ３ポートに入力させるスイッチである。
ここでは、他のアンテナとしてアンテナ４０のみを示しており、アンテナ４０の経路をラットレース回路２１に接続するが、より多くのアンテナを備えている場合には、それらを順次切り替えて接続するスイッチとする。

そして、特定基準信号と調整されたアンテナ経路のＴＸ信号とを用いて、他のアンテナ４０のキャリブレーションを行う。
図８に示すように、９０°ハイブリッド回路（１）１６のＰ１ポートから調整されたアンテナ経路のＴＸ信号（位相０°）が入力され、Ｐ２ポートから特定基準信号（位相９０°）が入力されると、Ｐ３ポートは無信号、Ｐ４ポートからは位相１８０°の合成信号が出力される。
Ｐ４ポートからの出力は、ラットレース回路２１のＰ１ポートに入力される。

一方、アンテナ４０の経路では、９０°ハイブリッド回路（１）４２のＰ１ポートに位相０°のＴＸ信号が入力されて、Ｐ３ポートから位相１８０°のＴＸ信号が出力され、合成用アンテナ切替スイッチ４１を介してラットレース回路２１のＰ３ポートに入力される。

そして、理想的には、ラットレース回路２１のＰ２ポートからは、Ｐ１ポート及びＰ４ポートの入力がいずれも位相２７０°で合成されて最大となり、Ｐ４ポートでは９０°と２７０°で合成されて無信号となって、合成回路２２に入力される。
ここで、アンテナ４０のＴＸ信号の位相が調整されたアンテナ１５のＴＸ信号の位相とずれていると、Ｐ２ポートの出力は、理想的なレベルよりも低下したレベルとなる。

合成回路２２は、ラットレース回路２１のＰ２ポート及びＰ４ポートの出力を合成して、合成信号を演算機２４に出力する。
そして、演算機２４は、合成信号のレベルが最大となるように、アンテナ４０のＴＸ信号の位相及びレベルを調整する。
これにより、アンテナ４０の経路は、調整されたアンテナ１５の経路と位相及びレベルが一致したものとなる。

更に、より多くのアンテナ経路がある場合にも同様にして調整を行うことで、簡易的に複数アンテナのキャリブレーションを行うことができるものである。
これにより、本無線通信装置では、作業者による位相調整で発生していた人為的なバラつきを防ぎ、迅速かつ正確にキャリブレーションを行うことができるものである。

［受信アンテナ経路のキャリブレーション：図９］
次に、受信アンテナ経路のキャリブレーションについて、図９を用いて説明する。図９は、受信アンテナ経路のキャリブレーションを示す説明図である。
図９に示すように、受信アンテナ経路のキャリブレーションでは、基準信号切替スイッチ２３をｎ波長線路２６側に切り替えて、演算機２４からの特定基準信号をｎ波長線路２６に入力して、アンテナ１５側からの疑似的な受信信号として用いる。

ｎ波長線路２６から出力された特定基準信号は、出力切替スイッチ１３を介して９０°ハイブリッド回路（２）１７のＰ３ポートに入力され、位相制御されて、Ｐ１ポート及びＰ３ポートから出力されて９０°ハイブリッド回路（１）１６のＰ３ポート及びＰ４ポートに入力される。

演算機２４は、９０°ハイブリッド回路（１）１６のＰ１ポートから出力される信号（ＲＸ信号／疑似的受信信号）の位相及びレベルを、ＴＸ信号の位相及びレベルと比較し、一致しているかどうかを確認する。
正常であれば、受信アンテナ経路は送信アンテナ経路と一致する。
一致しない場合には、アンテナの位置や角度がずれる等によって特定基準信号が最適でなくなったことが考えられるため、再度特定基準信号を求めなおして、送信アンテナ経路のキャリブレーションからやり直す。

更に、本無線通信装置では、他のアンテナ４０の受信アンテナ経路についても同様にキャリブレーションを行う。
具体的には、ｎ波長線路２６から出力された特定基準信号を、他のアンテナ４０の出力切替スイッチに接続し、出力切替スイッチを９０°ハイブリッド回路（２）４３側に切り替える。
そして、演算機２４は、９０°ハイブリッド回路（１）から出力されるアンテナ４０の受信経路による疑似的受信信号と、アンテナ４０のＴＸ信号の位相及びレベルと一致しているかどうかを確認する。
このようにして、複数アンテナについて受信経路のキャリブレーションを行うことができるものである。

［実施の形態の効果］
本無線通信装置によれば、９０°ハイブリッド回路（１）１６が、送信用の入力信号と基準信号を入力し、入力信号と基準信号の位相を９０°及び１８０°遅らせ、第１のポート（Ｐ３ポート）から９０°遅らせた基準信号と１８０°遅らせた入力信号を合成して出力すると共に、第２のポート（Ｐ４ポート）から９０°遅らせた入力信号と１８０°遅らせた基準信号を合成して出力し、ラットレース回路２１が、９０°ハイブリッド回路（１）１６の第１のポートからの信号と第２のポートからの信号を入力して、各々９０°位相を遅らせて第３のポート（Ｐ２ポート）から合成出力すると共に、第１のポートからの信号を２７０°位相を遅らせ、第２のポートからの信号を９０°位相を遅らせて第４のポート（Ｐ４ポート）から合成出力し、合成回路２２が、ラットレース回路２１の第３のポートからの出力信号と第４のポートからの出力信号を合成し、演算機２４が、基準信号の位相を変化させ、合成回路２２で合成された信号の電力が最小となる基準信号の位相を特定して特定基準信号とし、当該特定基準信号を用いてアンテナ経路でのキャリブレーションを行う無線通信装置としているので、装置単独でのキャリブレーションを可能とし、作業者の負荷を軽減すると共に、人的要因によるバラつきをなくして、より正確に調整できる効果がある。

本発明は、作業者の負荷を軽減し、容易且つ正確にアンテナ経路のキャリブレーションを行うことができる無線通信装置に適している。

１１…送受信切替スイッチ、 １２，１３…出力切替スイッチ、 １４…終端器、 １５，４０…アンテナ、 １６，４２…９０°ハイブリッド回路（１）、 １７，４３…９０°ハイブリッド回路（２）、 ２１…ラットレース回路、 ２２…合成回路、 ２３…基準信号切替スイッチ、 ２４…演算機、 ２５…記憶装置、 ２６…ｎ波長線路、 ４１…合成用アンテナ切替スイッチ

Claims (5)

1. 複数のアンテナを用いて通信を行う無線通信装置であって、
   特定のアンテナによる送信用のアンテナ経路について、最適な位相及びレベルとなる基準信号を調整して特定し、
   当該特定した位相の基準信号を用いて前記複数のアンテナの送信用のアンテナ経路でのキャリブレーションを行うことを特徴とする無線通信装置。
2. 前記特定のアンテナによる送信用の入力信号と基準信号を入力し、前記入力信号と前記基準信号の位相を９０°と１８０°遅らせ、９０°遅らせた前記基準信号と１８０°遅らせた前記入力信号を合成して出力する第１のポートと、９０°遅らせた前記入力信号と１８０°遅らせた前記基準信号を合成して出力する第２のポートとを有する第１の位相制御回路と、
   前記第１のポートからの信号と前記第２のポートからの信号を入力して、各々９０°位相を遅らせて合成出力する第３のポートと、前記第１のポートからの信号を２７０°位相を遅らせ、前記第２のポートからの信号を９０°位相を遅らせて合成出力する第４のポートとを有する第２の位相制御回路と、
   前記第３のポートからの出力信号と前記第４のポートからの出力信号を合成する合成回路と、
   前記基準信号の位相を変化させ、前記合成回路で合成された信号の電力が最小となる前記基準信号の位相を特定して、当該特定した位相の基準信号を用いて前記複数のアンテナの送信用のアンテナ経路でのキャリブレーションを行う制御部とを備えることを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
3. 前記特定のアンテナ以外の他のアンテナ経路について、前記特定された位相の基準信号に対して、前記他のアンテナ経路の送信用の入力信号の位相を調整して複数のアンテナ経路でのキャリブレーションを行うことを特徴とする請求項１又は２記載の無線通信装置。
4. 前記特定された位相の基準信号を前記複数のアンテナで受信する信号の代わりに入力し、当該基準信号が受信アンテナ経路で出力される出力信号の位相と、当該アンテナによる送信用の入力信号の位相とを比較して受信アンテナ経路でのキャリブレーションを行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の無線通信装置。
5. 複数のアンテナを用いて通信を行う場合のキャリブレーション方法であって、
   特定のアンテナによる送信用のアンテナ経路について、最適な位相及びレベルとなる基準信号を調整して特定し、
   当該特定した位相の基準信号を用いて前記複数のアンテナの送信用のアンテナ経路でのキャリブレーションを行うことを特徴とするキャリブレーション方法。