JP4497669B2 - 信号無移相供給回路 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波信号が１つの供給源から伝送路を経て複数の受給点へ供給される際に、各受給点での位相が同相となるようにする位相制御技術の分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、周波数資源の逼迫のため、移動体通信において、マルチパスによる通信品質の劣化等により、必ずしも使用に適さない比較的高周波帯域を用いた通信が一般的になってきた。加えて、通信回線容量増加のため、送受信ビーム形状を変化させて、目的の移動局方向にビームを絞って送受信することにより、目的の移動局との通信をより低電力で行い、また、他局からの干渉を避けるため、干渉波方向のアンテナ指向性を下げる、もしくはヌル指向性を形成する、いわゆるアダプティブ・アンテナ指向性制御を行うための研究が盛んになってきた。このアダプティブ・アンテナ指向性を制御する方法として、複数のアンテナ・エレメントを一次元もしくは二次元に配置させることにより、容易にビーム指向性の制御できるアレイ・アンテナが注目されている。
【０００３】
このアレイ・アンテナは複数のアンテナ・エレメントから信号を送信し、送受信すべき方向へは同相となる様、また送受信を阻止する方向（ヌル方向）には互いに信号が打ち消し合う様逆相となる様、送受信するため、全てのアンテナ・エレメントの位相が充分制御されて送受信されねばならない。また、振幅は送受信ビームのサイドローブの大きさに影響し、振幅もまた正確に制御されて送受信されねばならない。
【０００４】
このため、各アンテナエレメント毎に振幅・位相制御送受信部（アレイアンテナ無線部という）が設けられているが、このアレイアンテナ無線部の振幅・位相特性に個別的、経時的な差が生じては正確な制御が行われなくなるので、自動較正を行うようにしている（例えば、特願平１１−１４９１５０ 多元接続通信装置、特願２０００−５８９８３ 多元接続通信装置）。
【０００５】
この較正法においては、受信周波数の信号源から各アレイアンテナ無線部へ同相で信号を供給しなければならないし、送受信周波数の差周波数の信号源から各アレイアンテナ無線部へ同相で信号を供給しなければならない。
【０００６】
従来は、このような１つの信号源から別々の伝送路を経て複数の受給点へ供給する信号が受給点で同相になるように送る手段としては、信号源からの伝送ケーブルの長さを同じにし、且つ同じ経路を這わせるようにしたり、或いは、事前に各受給点間の位相差を測定してその差をなくする位相補正器を挿入する等の手段が講じられていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ケーブル長を同じにするにしても、位相補正器を設けるにしてもいずれも固定的なものであるため、環境変化、特に温度の変化や経時変化によってケーブル間に差異が生じてもこれを補正することができなくなるという問題がある。
【０００８】
たとえ、ケーブル長を同じにし、束ねて出来るだけ同じ所を張り渡しても日の当たる側と陰になる側とでは温度に差を生じ、温度差による位相差を生じるうえ、膨張程度に差異を生じ長さが異なることとなり、そのことにより位相差が生じることになるという問題があるし、また、日の当たる側と当たらない側、或いは外側と内側とでは経時変化の程度が異なるため、これにより位相が異なってくることになるという問題もある。
【０００９】
以上の他、所定の期間を経過してケーブルを交換することになったときに、ケーブル長を従前の通りに合わせたり、這わせる経路、場所を交換前と違わないようにするため、注意と手数を要するという問題もある。
【００１０】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑みて、環境変化や経時変化の影響を受けることなく、伝送路を経た後の受給点での位相が信号源の位相と同じになる信号無移相供給回路を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の信号無移相供給回路の第１の構成は、信号供給部と伝送路と信号受給部とからなり、各部がそれぞれ下記の構成を具備することを特徴とする。
Ｉ 信号供給部として
（イ）送るべき信号を発信する信号発信器
（ロ）信号発信器の出力を入力とし、その位相を、移相制御信号により移相して出力する移相器
（ハ）移相器の出力を伝送路へ送り出すとともに、同じ伝送路を逆進してくる入力信号を取り出すサーキュレータ
（ニ）サーキュレータから取り出された逆進入力信号と発信信号との位相差角を検出する位相検波器
（ホ）位相検波器からの位相差角信号を受け、前記移相器の移相角が前記位相差角と等しくなるようにする位相制御信号を移相器へ出力する移相制御器
II 信号受給部として
（ヘ）伝送路で伝送されて来た信号を受ける第１ポートと、受けた信号を出力する第２ポートと、信号を入力すると前記第１ポートから出力される第３ポートを有するサーキュレータ
（ト）前記サーキュレータの第２ポートからの出力を受けこれを分岐し、分岐した１つを前記サーキュレータの第３ポートへ送る分岐回路
【００１２】
本発明の第２の構成は、第１の構成の（ハ）のサーキュレータに代えて、方向性結合器を用いたものである。
【００１３】
本発明の第３の構成は、第１の構成の（ヘ）のサーキュレータ及び（ト）の分岐回路に代えて、下記（チ）の接続路及び（リ）のインピーダンス整合回路としたことを特徴とするものである。
（チ）伝送路に接続され伝送路の特性インピーダンスと異なる特性インピーダンスを有する接続路
（リ）前記接続路に接続されるインピーダンス整合回路
【００１４】
本発明の第４の構成は、信号供給部と往復伝送路と信号受給部とからなり、各部がそれぞれ下記の構成を具備することを特徴とするものである。
Ｉ 信号供給部として
（イ）送るべき信号を発信する信号発信器
（ロ）信号発信器の出力を入力とし、その位相を移相制御信号により移相して往路伝送路へ出力する移相器
（ハ）復路伝走路からの入力信号と発信信号との位相差角を検出する位相検波器
（ニ）位相検波器からの位相差角信号を受け、前記移相器の移相角が位相差角と等しくなるようにする移相制御信号を移相器へ出力する移相制御器
II 信号受給部として
（ホ）往路伝送路で伝送されて来た信号を受け、これを信号使用回路の方へ送るとともに、受けた信号の一部を分岐して復路伝走路へ逆送する分岐回路
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態は、信号供給部の信号発信器の発信信号を伝送路を伝送させて信号受給部の受給点へ送るに当たり、伝送路で受ける移相量を予め発信信号に対して補正してから伝送路へ出力することにより、受給点の位相が信号発信器出力における位相と同位相になるようにするというものである。
【００１６】
その補正の仕方として、受給点での信号の一部を同一伝送路、或いは往復伝送路であれば復路伝送路を通して信号供給部へ戻し、その信号と発信信号との位相差を検出し、発信信号をその位相差分だけ、移相器を用いて補正移相させてから伝送路へ送り出すようにしている。こうして、一種の帰還システムが形成されることにより、移相器による移相量（補正量）は常に伝送路における移相量と一致し、伝送路の移相量が環境変化、温度変化或いは経時変化等によって変化しても移相器の移相量もこの変化に追随して変化することになり、受給点の位相が常に発信信号の位相と同じということになる。
【００１７】
なお、移相器の出力を伝送路へ送り出すとともに、同一伝送路上を受給点から逆送されてくる信号を取り出すためにはサーキュレータ或いは方向性結合器を用いる。受給点から逆送させる手段は、サーキュレータを用いて行っても、また、伝送路のインピーダンス不連続点の反射を用いてもよい。
【００１８】
伝送路が往復伝送路である場合には、受給点から逆送させる信号は、復路伝送路を逆送させればよいので、直接復路伝送路から取り出せばよくサーキュレータや方向性結合器を用いる必要はない。
なお、本発明は送信信号の位相の補正制御に関するものであり、周波数に関する制約はない。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明の信号無移相供給回路の実施例を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の信号無移相供給回路の第１の実施例の構成を示すブロック図である。信号供給部１の信号発信器４から出力された送信すべき信号（送信信号）は抽出カプラ５を経て移相器６へ入力され、ここで後に説明する量の移相を受けた後サーキュレータ７のポートａへ入力されポートｂから出力されて伝送ケーブル２へ送り出される。
【００２０】
伝送ケーブル２上を伝送された送信信号は信号受給部３のサーキュレータ１０のポートａへ入力され、ポートｂから出力される。ポートｂからの出力信号は分岐回路１１を経て信号使用回路、例えばアレイアンテナ無線部の入力端へと送られる。
【００２１】
分岐回路１１では入力した信号の一部が分岐して取り出されサーキュレータ１０のポートｃへ入力される。ポートｃへ入力された信号は、サーキュレータ１０の機能によりポートａから出力され伝送ケーブル２へ出力され伝送ケーブル２を逆進して、信号供給部１のサーキュレータ７のポートｂへ入力される。
ポートｂへ入力された逆進信号はサーキュレータ７の機能によりポートｃへ出力される。ポートｃから出力された信号は、位相検波器９へ入力される。
【００２２】
他方、位相検波器９へは、抽出カプラ５で抽出された送信信号の一部が入力されており、ここで、送信信号と、信号受給部３まで行って戻って来た逆進信号との位相差が検出される。
【００２３】
この位相差角信号は、移相制御器８へ送られる。移相制御器８は、この位相差角信号に基づいて、移相器６での送信信号に対する移相量が丁度、位相検波器で検出された位相差角と同じになるようにする移相制御信号を移相器６へ送る。
【００２４】
このようにすることにより、移相器６の移相量が、伝送ケーブル２における移相量Δθを丁度補正するようになり、信号受給部３での位相が、信号供給部１の信号発信器４の出力信号（送信信号）の位相と同じになる。
【００２５】
その理由は以下の通りである。
今、信号発信器４の出力である送信信号の位相をθIN、移相器６での移相量をθC 、伝送ケーブルでの移相量をΔθ、信号受給部３における受信信号の位相をθOUT とし、信号供給部１および信号受給部３における他の部分の位相のズレは伝送ケーブル２の移相量Δθや移相器６の移相量θC に較べて無視し得るものとする。
【００２６】
そして、送信信号の位相θINは、移相器６でθC だけ進められ、伝送ケーブル２でΔθだけ遅れるので、遅れをマイナス、進みをプラスとすれば、θINとθOUT との間に数式１が成立する。
【００２７】
【数１】
θIN＋θC −Δθ＝θOUT
【００２８】
一方、移相器６の移相量θC は、前述のように、位相検波器９で検出される位相差角と同じであるところ、位相検波器の一方の入力信号の位相はθINであり、他方の入力は逆進して来た信号であり、その位相は、信号受給部３における位相θOUT より伝送ケーブル２の移相量Δθだけ遅れたものであるからθOUT −Δθとなり、θINより遅れているから、θINから（θOUT −Δθ）を差し引いたものが検出された位相差角、即ち、θC ということになり、数式２が成立する。
【００２９】
【数２】
θC ＝θIN−（θOUT −Δθ）
【００３０】
ここで、数式２のθC を数式１へ代入すると数式３が成立し、信号受給部３における位相θOUT が送信信号の位相θINに等しくなることが分かる。
【００３１】
【数３】
θOUT ＝θIN
【００３２】
そして、数式３を数式２の右辺へ代入すると数式４のようになり、移相器６での補正量θC が、伝送ケーブル２での移相量Δθに一致することが分かる。
【００３３】
【数４】
θC ＝Δθ
【００３４】
以上のように、本発明の供給回路では一種のフィードバックシステムが形成されているところから、伝送ケーブルの移相量Δθが環境の変化或いは経時変化によって変動しても、またケーブル交換工事によって従前の長さと違ってしまったことにより変動しても、移相器６の移相量θC がこの変動に追随するので、常に数式３および数式４の状態を維持できることになる。
【００３５】
以上のことから、１つの信号源から別々の伝送路で複数箇所へ同相の信号を伝送する必要のあるときは、信号供給部１内に、移相器６、サーキュレータ７、位相制御器８、位相検波器９からなる言わば移相補正回路を複数個設け、同じく信号受給部３も複数個設けることにより目的を達成することができる。
【００３６】
更にまた、１つの信号受給部を信号源（信号発信器４）として後へ図１の回路を構成することにより枝別れ的に多数の受給点へ同相の信号を供給することができる。
【００３７】
図２は本発明の第２の実施例の構成を示すブロック図であり、図１との相違点は、図１の信号供給部１のサーキュレータ７を方向性結合器１２に置き代えた点である。この方向性結合器１２はポートａから入力した信号はポートｂから出力され、ポートｂから入力した信号はポートｃへ出力され、図１のサーキュレータ７と同様の機能を果す。
【００３８】
図３は本発明の第３の実施例の構成を示すブロック図であり、信号供給部は図１もしくは図２と同じである。２は伝送ケーブル、３は信号受給部、３１はインピーダンス不連続点、３２はインピーダンス整合回路である。伝送ケーブル２がインピーダンス不連続点３１にて異なるインピーダンスの回路に接続される場合、信号はインピーダンス不連続点３１にて反射し、図１，図２の場合同様、伝送ケーブル２を逆送する信号を発生する。ここで、インピーダンス不連続点３１のインピーダンスが伝送ケーブル２の特性インピーダンスと比較して高いインピーダンスへの不連続の場合は、反射波の位相変化は無く、図１，図２の場合と同様に信号無移相供給回路が構成できる。一方、インピーダンス不連続点３１において、インピーダンスが伝送ケーブル２の特性インピーダンスより低くインピーダンス変換される場合は、インピーダンス不連続点３１で、この反射波の位相は、１８０°変化することが知られている。この場合、信号供給部１にある移相制御器８にて、この１８０°の補正を行なえばよい。
【００３９】
また、インピーダンス不連続点３１で、リアクタンス成分を持つインピーダンスに変換される場合、このインピーダンス不連続点での反射位相は、リアクタンス成分により決定されるが、この位相をネットワーク・アナライザ等で測定しておき、信号供給部１の移相制御器８でこの位相分を補正する、もしくは信号受給部３内に、図示してない位相補正器を挿入してもよい。この位相補正器を用いる場合は、信号受給部３の入力位相θINと同一の位相となる様補正すれば、図１，図２と同様に信号無移相給電回路が実現でき、また別の位相に補正した場合は、この位相分を信号供給部１の移相制御器８で補正すればよい。また、信号受給部３にインピーダンス整合回路３２を設けたのは、インピーダンス変化点以外でのインピーダンスの不連続による反射を防ぐためである。
【００４０】
図４は、本発明の第４の実施例の構成を示すブロック図である。図１および図２との相違点は、図１，図２の伝送ケーブル２が単路であったのに対して、図４では往復伝送ケーブル１３となった点、およびこれに伴って、信号供給部１におけるサーキュレータ７或いは方向性結合器１２が不要となり、復路伝送路の出力がそのまま位相検波器９へ入力されている点、信号受給部３においても、サーキュレータ１０が不要となり、分岐された信号が復路伝送路へ接続されている点である。
【００４１】
往復伝送ケーブル１３は、環境変化や経時変化があっても往路の移相量と復路の移相量が同じと見做せるので、動作原理は図１および図２における動作原理と同じである。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、伝送路の移相量が変動する信号供給回路で、信号受給部で受けた信号の一部を信号供給部へ送り返し、信号供給部の信号源の出力信号との位相差を検出し、出力信号の位相を該位相差分だけ補正して伝送路へ送り出すようにしたので、伝送路の移相量が変動してもそれにかかわりなく信号受給部での位相を信号源の出力位相と同じに維持することができ、１つの信号源から別々の伝送路を経て複数の受給点へ信号を供給する場合に各伝送路の移相量変動がばらばらであっても複数の受給点同士の位相を同相にすることができるという利点がある。
【００４３】
その結果、適用例として、多数のアンテナエレメントから構成されるアレイアンテナの、各アンテナエレメント毎に設けられているアレイアンテナ無線部の位相補正のために必要な同相参照信号の供給が可能となり、従来のように、外気温の変化、日照変動による温度変化等の環境の変化或いは経時変化が各伝送路毎にばらばらに生じた場合の補正対策がなかった場合に較べ、極めて誤差の少ないアンテナビーム制御が可能になるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の信号無移相供給回路の第１の実施例の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施例の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第３の実施例の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第４の実施例の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 信号供給部
２ 伝送ケーブル
３ 信号受給部
４ 信号発信器
５ 抽出カプラ
６ 移相器
７ サーキュレータ
８ 移相制御器
９ 位相検波器
１０ サーキュレータ
１１ 分岐回路
１２ 方向性結合器
１３ 往復伝送ケーブル
３１ インピーダンス不連続点
３２ インピーダンス整合回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波信号が１つの供給源から伝送路を経て複数の受給点へ供給される際に、各受給点での位相が同相となるようにする位相制御技術の分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、周波数資源の逼迫のため、移動体通信において、マルチパスによる通信品質の劣化等により、必ずしも使用に適さない比較的高周波帯域を用いた通信が一般的になってきた。加えて、通信回線容量増加のため、送受信ビーム形状を変化させて、目的の移動局方向にビームを絞って送受信することにより、目的の移動局との通信をより低電力で行い、また、他局からの干渉を避けるため、干渉波方向のアンテナ指向性を下げる、もしくはヌル指向性を形成する、いわゆるアダプティブ・アンテナ指向性制御を行うための研究が盛んになってきた。このアダプティブ・アンテナ指向性を制御する方法として、複数のアンテナ・エレメントを一次元もしくは二次元に配置させることにより、容易にビーム指向性の制御できるアレイ・アンテナが注目されている。
【０００３】
このアレイ・アンテナは複数のアンテナ・エレメントから信号を送信し、送受信すべき方向へは同相となる様、また送受信を阻止する方向（ヌル方向）には互いに信号が打ち消し合う様逆相となる様、送受信するため、全てのアンテナ・エレメントの位相が充分制御されて送受信されねばならない。また、振幅は送受信ビームのサイドローブの大きさに影響し、振幅もまた正確に制御されて送受信されねばならない。
【０００４】
このため、各アンテナエレメント毎に振幅・位相制御送受信部（アレイアンテナ無線部という）が設けられているが、このアレイアンテナ無線部の振幅・位相特性に個別的、経時的な差が生じては正確な制御が行われなくなるので、自動較正を行うようにしている（例えば、特願平１１−１４９１５０ 多元接続通信装置、特願２０００−５８９８３ 多元接続通信装置）。
【０００５】
この較正法においては、受信周波数の信号源から各アレイアンテナ無線部へ同相で信号を供給しなければならないし、送受信周波数の差周波数の信号源から各アレイアンテナ無線部へ同相で信号を供給しなければならない。
【０００６】
従来は、このような１つの信号源から別々の伝送路を経て複数の受給点へ供給する信号が受給点で同相になるように送る手段としては、信号源からの伝送ケーブルの長さを同じにし、且つ同じ経路を這わせるようにしたり、或いは、事前に各受給点間の位相差を測定してその差をなくする位相補正器を挿入する等の手段が講じられていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ケーブル長を同じにするにしても、位相補正器を設けるにしてもいずれも固定的なものであるため、環境変化、特に温度の変化や経時変化によってケーブル間に差異が生じてもこれを補正することができなくなるという問題がある。
【０００８】
たとえ、ケーブル長を同じにし、束ねて出来るだけ同じ所を張り渡しても日の当たる側と陰になる側とでは温度に差を生じ、温度差による位相差を生じるうえ、膨張程度に差異を生じ長さが異なることとなり、そのことにより位相差が生じることになるという問題があるし、また、日の当たる側と当たらない側、或いは外側と内側とでは経時変化の程度が異なるため、これにより位相が異なってくることになるという問題もある。
【０００９】
以上の他、所定の期間を経過してケーブルを交換することになったときに、ケーブル長を従前の通りに合わせたり、這わせる経路、場所を交換前と違わないようにするため、注意と手数を要するという問題もある。
【００１０】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑みて、環境変化や経時変化の影響を受けることなく、伝送路を経た後の受給点での位相が信号源の位相と同じになる信号無移相供給回路を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の信号無移相供給回路の第１の構成は、信号供給部と伝送路と信号受給部とからなり、各部がそれぞれ下記の構成を具備することを特徴とする。
Ｉ 信号供給部として
（イ）送るべき信号を発信する信号発信器
（ロ）信号発信器の出力を入力とし、その位相を、移相制御信号により移相して出力する移相器
（ハ）移相器の出力を伝送路へ送り出すとともに、同じ伝送路を逆進してくる入力信号を取り出すサーキュレータ
（ニ）サーキュレータから取り出された逆進入力信号と発信信号との位相差角を検出する位相検波器
（ホ）位相検波器からの位相差角信号を受け、前記移相器の移相角が前記位相差角と等しくなるようにする位相制御信号を移相器へ出力する移相制御器
II 信号受給部として
（ヘ）伝送路で伝送されて来た信号を受ける第１ポートと、受けた信号を出力する第２ポートと、信号を入力すると前記第１ポートから出力される第３ポートを有するサーキュレータ
（ト）前記サーキュレータの第２ポートからの出力を受けこれを分岐し、分岐した１つを前記サーキュレータの第３ポートへ送る分岐回路
【００１２】
本発明の第２の構成は、第１の構成の（ハ）のサーキュレータに代えて、方向性結合器を用いたものである。
【００１３】
本発明の第３の構成は、第１の構成の（ヘ）のサーキュレータ及び（ト）の分岐回路に代えて、下記（チ）の接続路及び（リ）のインピーダンス整合回路としたことを特徴とするものである。
（チ）伝送路に接続され伝送路の特性インピーダンスと異なる特性インピーダンスを有する接続路
（リ）前記接続路に接続されるインピーダンス整合回路
【００１４】
本発明の第４の構成は、信号供給部と往復伝送路と信号受給部とからなり、各部がそれぞれ下記の構成を具備することを特徴とするものである。
Ｉ 信号供給部として
（イ）送るべき信号を発信する信号発信器
（ロ）信号発信器の出力を入力とし、その位相を移相制御信号により移相して往路伝送路へ出力する移相器
（ハ）復路伝走路からの入力信号と発信信号との位相差角を検出する位相検波器
（ニ）位相検波器からの位相差角信号を受け、前記移相器の移相角が位相差角と等しくなるようにする移相制御信号を移相器へ出力する移相制御器
II 信号受給部として
（ホ）往路伝送路で伝送されて来た信号を受け、これを信号使用回路の方へ送るとともに、受けた信号の一部を分岐して復路伝走路へ逆送する分岐回路
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態は、信号供給部の信号発信器の発信信号を伝送路を伝送させて信号受給部の受給点へ送るに当たり、伝送路で受ける移相量を予め発信信号に対して補正してから伝送路へ出力することにより、受給点の位相が信号発信器出力における位相と同位相になるようにするというものである。
【００１６】
その補正の仕方として、受給点での信号の一部を同一伝送路、或いは往復伝送路であれば復路伝送路を通して信号供給部へ戻し、その信号と発信信号との位相差を検出し、発信信号をその位相差分だけ、移相器を用いて補正移相させてから伝送路へ送り出すようにしている。こうして、一種の帰還システムが形成されることにより、移相器による移相量（補正量）は常に伝送路における移相量と一致し、伝送路の移相量が環境変化、温度変化或いは経時変化等によって変化しても移相器の移相量もこの変化に追随して変化することになり、受給点の位相が常に発信信号の位相と同じということになる。
【００１７】
なお、移相器の出力を伝送路へ送り出すとともに、同一伝送路上を受給点から逆送されてくる信号を取り出すためにはサーキュレータ或いは方向性結合器を用いる。受給点から逆送させる手段は、サーキュレータを用いて行っても、また、伝送路のインピーダンス不連続点の反射を用いてもよい。
【００１８】
伝送路が往復伝送路である場合には、受給点から逆送させる信号は、復路伝送路を逆送させればよいので、直接復路伝送路から取り出せばよくサーキュレータや方向性結合器を用いる必要はない。
なお、本発明は送信信号の位相の補正制御に関するものであり、周波数に関する制約はない。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明の信号無移相供給回路の実施例を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の信号無移相供給回路の第１の実施例の構成を示すブロック図である。信号供給部１の信号発信器４から出力された送信すべき信号（送信信号）は抽出カプラ５を経て移相器６へ入力され、ここで後に説明する量の移相を受けた後サーキュレータ７のポートａへ入力されポートｂから出力されて伝送ケーブル２へ送り出される。
【００２０】
伝送ケーブル２上を伝送された送信信号は信号受給部３のサーキュレータ１０のポートａへ入力され、ポートｂから出力される。ポートｂからの出力信号は分岐回路１１を経て信号使用回路、例えばアレイアンテナ無線部の入力端へと送られる。
【００２１】
分岐回路１１では入力した信号の一部が分岐して取り出されサーキュレータ１０のポートｃへ入力される。ポートｃへ入力された信号は、サーキュレータ１０の機能によりポートａから出力され伝送ケーブル２へ出力され伝送ケーブル２を逆進して、信号供給部１のサーキュレータ７のポートｂへ入力される。
ポートｂへ入力された逆進信号はサーキュレータ７の機能によりポートｃへ出力される。ポートｃから出力された信号は、位相検波器９へ入力される。
【００２２】
他方、位相検波器９へは、抽出カプラ５で抽出された送信信号の一部が入力されており、ここで、送信信号と、信号受給部３まで行って戻って来た逆進信号との位相差が検出される。
【００２３】
この位相差角信号は、移相制御器８へ送られる。移相制御器８は、この位相差角信号に基づいて、移相器６での送信信号に対する移相量が丁度、位相検波器で検出された位相差角と同じになるようにする移相制御信号を移相器６へ送る。
【００２４】
このようにすることにより、移相器６の移相量が、伝送ケーブル２における移相量Δθを丁度補正するようになり、信号受給部３での位相が、信号供給部１の信号発信器４の出力信号（送信信号）の位相と同じになる。
【００２５】
その理由は以下の通りである。
今、信号発信器４の出力である送信信号の位相をθIN、移相器６での移相量をθC 、伝送ケーブルでの移相量をΔθ、信号受給部３における受信信号の位相をθOUT とし、信号供給部１および信号受給部３における他の部分の位相のズレは伝送ケーブル２の移相量Δθや移相器６の移相量θC に較べて無視し得るものとする。
【００２６】
そして、送信信号の位相θINは、移相器６でθC だけ進められ、伝送ケーブル２でΔθだけ遅れるので、遅れをマイナス、進みをプラスとすれば、θINとθOUT との間に数式１が成立する。
【００２７】
【数１】
θIN＋θC −Δθ＝θOUT
【００２８】
一方、移相器６の移相量θC は、前述のように、位相検波器９で検出される位相差角と同じであるところ、位相検波器の一方の入力信号の位相はθINであり、他方の入力は逆進して来た信号であり、その位相は、信号受給部３における位相θOUT より伝送ケーブル２の移相量Δθだけ遅れたものであるからθOUT −Δθとなり、θINより遅れているから、θINから（θOUT −Δθ）を差し引いたものが検出された位相差角、即ち、θC ということになり、数式２が成立する。
【００２９】
【数２】
θC ＝θIN−（θOUT −Δθ）
【００３０】
ここで、数式２のθC を数式１へ代入すると数式３が成立し、信号受給部３における位相θOUT が送信信号の位相θINに等しくなることが分かる。
【００３１】
【数３】
θOUT ＝θIN
【００３２】
そして、数式３を数式２の右辺へ代入すると数式４のようになり、移相器６での補正量θC が、伝送ケーブル２での移相量Δθに一致することが分かる。
【００３３】
【数４】
θC ＝Δθ
【００３４】
以上のように、本発明の供給回路では一種のフィードバックシステムが形成されているところから、伝送ケーブルの移相量Δθが環境の変化或いは経時変化によって変動しても、またケーブル交換工事によって従前の長さと違ってしまったことにより変動しても、移相器６の移相量θC がこの変動に追随するので、常に数式３および数式４の状態を維持できることになる。
【００３５】
以上のことから、１つの信号源から別々の伝送路で複数箇所へ同相の信号を伝送する必要のあるときは、信号供給部１内に、移相器６、サーキュレータ７、位相制御器８、位相検波器９からなる言わば移相補正回路を複数個設け、同じく信号受給部３も複数個設けることにより目的を達成することができる。
【００３６】
更にまた、１つの信号受給部を信号源（信号発信器４）として後へ図１の回路を構成することにより枝別れ的に多数の受給点へ同相の信号を供給することができる。
【００３７】
図２は本発明の第２の実施例の構成を示すブロック図であり、図１との相違点は、図１の信号供給部１のサーキュレータ７を方向性結合器１２に置き代えた点である。この方向性結合器１２はポートａから入力した信号はポートｂから出力され、ポートｂから入力した信号はポートｃへ出力され、図１のサーキュレータ７と同様の機能を果す。
【００３８】
図３は本発明の第３の実施例の構成を示すブロック図であり、信号供給部は図１もしくは図２と同じである。２は伝送ケーブル、３は信号受給部、３１はインピーダンス不連続点、３２はインピーダンス整合回路である。伝送ケーブル２がインピーダンス不連続点３１にて異なるインピーダンスの回路に接続される場合、信号はインピーダンス不連続点３１にて反射し、図１，図２の場合同様、伝送ケーブル２を逆送する信号を発生する。ここで、インピーダンス不連続点３１のインピーダンスが伝送ケーブル２の特性インピーダンスと比較して高いインピーダンスへの不連続の場合は、反射波の位相変化は無く、図１，図２の場合と同様に信号無移相供給回路が構成できる。一方、インピーダンス不連続点３１において、インピーダンスが伝送ケーブル２の特性インピーダンスより低くインピーダンス変換される場合は、インピーダンス不連続点３１で、この反射波の位相は、１８０°変化することが知られている。この場合、信号供給部１にある移相制御器８にて、この１８０°の補正を行なえばよい。
【００３９】
また、インピーダンス不連続点３１で、リアクタンス成分を持つインピーダンスに変換される場合、このインピーダンス不連続点での反射位相は、リアクタンス成分により決定されるが、この位相をネットワーク・アナライザ等で測定しておき、信号供給部１の移相制御器８でこの位相分を補正する、もしくは信号受給部３内に、図示してない位相補正器を挿入してもよい。この位相補正器を用いる場合は、信号受給部３の入力位相θINと同一の位相となる様補正すれば、図１，図２と同様に信号無移相給電回路が実現でき、また別の位相に補正した場合は、この位相分を信号供給部１の移相制御器８で補正すればよい。また、信号受給部３にインピーダンス整合回路３２を設けたのは、インピーダンス変化点以外でのインピーダンスの不連続による反射を防ぐためである。
【００４０】
図４は、本発明の第４の実施例の構成を示すブロック図である。図１および図２との相違点は、図１，図２の伝送ケーブル２が単路であったのに対して、図４では往復伝送ケーブル１３となった点、およびこれに伴って、信号供給部１におけるサーキュレータ７或いは方向性結合器１２が不要となり、復路伝送路の出力がそのまま位相検波器９へ入力されている点、信号受給部３においても、サーキュレータ１０が不要となり、分岐された信号が復路伝送路へ接続されている点である。
【００４１】
往復伝送ケーブル１３は、環境変化や経時変化があっても往路の移相量と復路の移相量が同じと見做せるので、動作原理は図１および図２における動作原理と同じである。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、伝送路の移相量が変動する信号供給回路で、信号受給部で受けた信号の一部を信号供給部へ送り返し、信号供給部の信号源の出力信号との位相差を検出し、出力信号の位相を該位相差分だけ補正して伝送路へ送り出すようにしたので、伝送路の移相量が変動してもそれにかかわりなく信号受給部での位相を信号源の出力位相と同じに維持することができ、１つの信号源から別々の伝送路を経て複数の受給点へ信号を供給する場合に各伝送路の移相量変動がばらばらであっても複数の受給点同士の位相を同相にすることができるという利点がある。
【００４３】
その結果、適用例として、多数のアンテナエレメントから構成されるアレイアンテナの、各アンテナエレメント毎に設けられているアレイアンテナ無線部の位相補正のために必要な同相参照信号の供給が可能となり、従来のように、外気温の変化、日照変動による温度変化等の環境の変化或いは経時変化が各伝送路毎にばらばらに生じた場合の補正対策がなかった場合に較べ、極めて誤差の少ないアンテナビーム制御が可能になるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の信号無移相供給回路の第１の実施例の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施例の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第３の実施例の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第４の実施例の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 信号供給部
２ 伝送ケーブル
３ 信号受給部
４ 信号発信器
５ 抽出カプラ
６ 移相器
７ サーキュレータ
８ 移相制御器
９ 位相検波器
１０ サーキュレータ
１１ 分岐回路
１２ 方向性結合器
１３ 往復伝送ケーブル
３１ インピーダンス不連続点
３２ インピーダンス整合回路
Claims (4)
- 信号供給部と伝送路と信号受給部とからなり、各部がそれぞれ下記の構成を具備することを特徴とする信号無移相供給回路。
Ｉ 信号供給部として
（イ）送るべき信号を発信する信号発信器
（ロ）信号発信器の出力を入力とし、その位相を、移相制御信号により移相して出力する移相器
（ハ）移相器の出力を伝送路へ送り出すとともに、同じ伝送路を逆進してくる入力信号を取り出すサーキュレータ
（ニ）サーキュレータから取り出された逆進入力信号と発信信号との位相差角を検出する位相検波器
（ホ）位相検波器からの位相差角信号を受け、前記移相器の移相角が前記位相差角と等しくなるようにする位相制御信号を移相器へ出力する移相制御器
II 信号受給部として
（ヘ）伝送路で伝送されて来た信号を受ける第１ポートと、受けた信号を出力する第２ポートと、信号を入力すると前記第１ポートから出力される第３ポートを有するサーキュレータ
（ト）前記サーキュレータの第２ポートからの出力を受けこれを分岐し、分岐した１つを前記サーキュレータの第３ポートへ送る分岐回路 - 請求項１の（ハ）のサーキュレータに代えて、方向性結合器を用いたことを特徴とする信号無移相供給回路。
- 請求項１の（ヘ）のサーキュレータ及び（ト）の分岐回路に代えて、下記（チ）の接続路及び（リ）のインピーダンス整合回路としたことを特徴とする信号無移相供給回路。
（チ）伝送路に接続され伝送路の特性インピーダンスと異なる特性インピーダンスを有する接続路
（リ）前記接続路に接続されるインピーダンス整合回路 - 信号供給部と往復伝送路と信号受給部とからなり、各部がそれぞれ下記の構成を具備することを特徴とする信号無移相供給回路。
Ｉ 信号供給部として
（イ）送るべき信号を発信する信号発信器
（ロ）信号発信器の出力を入力とし、その位相を移相制御信号により移相して往路伝送路へ出力する移相器
（ハ）復路伝走路からの入力信号と発信信号との位相差角を検出する位相検波器
（ニ）位相検波器からの位相差角信号を受け、前記移相器の移相角が位相差角と等しくなるようにする移相制御信号を移相器へ出力する移相制御器
II 信号受給部として
（ホ）往路伝送路で伝送されて来た信号を受け、これを信号使用回路の方へ送るとともに、受けた信号の一部を分岐して復路伝走路へ逆送する分岐回路
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