JP5692813B2 - 位相補償のための集積回路、通信ユニット、および方法 - Google Patents

Description

本発明の分野は、通信ユニットにおける信号の位相補償に関する。本発明の分野は、モノスタティック・レーダーシステムの利用に好適な通信ユニットのための集積回路に適用可能であるが、これに限定されない。

一般的にレーダーと呼称される無線検出および測距の利用が、適応走行制御およびセンサに基づく用途等の多くの車両用途において増加している。レーダーシステムは、無線信号を出力し、対象物からこの無線信号の反射された像（image）を受信し、対象に対する方向および距離を判定するように構成される電子システムである。将来的に車両製造業者に対して、車両の始動および停止の少なくとも一方の判定により、事前衝突検出の実行、および緊急ブレーキを潜在的に生じさせること等の安全関連用途において車両レーダーシステムを付加的に採用することが提案されている。車両用途のために提案されたレーダー技術の一例では、７７ＧＨｚの周波数帯域において動作するように構成されたモノスタティック・レーダー技術を利用する。

集積回路（IC）および通信ユニットの少なくとも一方は、送受信チップ、互いに近接して配置された別個の送信回路および受信回路を必要とするレーダー技術を使用して、対象に対する距離および方向の判定精度を向上させるように構成される。特に７７ＧＨｚの周波数帯域等の極めて高い送信（および受信）周波数を有する標準的なレーダー周波数により、ＩＣｓ又は通信ユニットにおいて、モノスタティック・レーダー技術では、このような極めて高い周波数の送信信号と受信信号との間の弱いアイソレーションに起因する干渉を受けることが知られている。

図１は、高周波通信ユニット１００における干渉効果の周知な原因を概略的に示す。高周波通信ユニット１００は、受信動作に関して図示され、アンテナ１０２は、高周波信号を受信し、この高周波信号を低ノイズ増幅器１０４に送信する。低ノイズ増幅器１０４は、受信器の設計およびシステムの要件に応じて、任意であってバイパス可能である。受信され、且つ増幅された高周波信号１０６は、ダウンコンバート・ミキサ１０８に供給され、ダウンコンバート・ミキサ１０８は、ＬＯソース１１０から供給される局部発振（ＬＯ）信号１１２と増幅信号１０６とを掛け合わせることにより増幅信号１０６をダウンコンバートする。ダウンコンバート・ミキサ１０８の出力は、所望の中間周波数（ＩＦ）信号１１４であり、中間周波数信号１１４は、低域通過フィルタ処理又は帯域通過フィルタ処理を用いて周波数領域で不要な信号を除去又は減衰できるように使用されるような極めて低い周波数である。ＩＦ信号は、低周波数（ＬＦ）信号、超低ＩＦ信号、又はＤＣ（ゼロＩＦ）信号でもよい。図１に示すように、特に高無線周波（ＲＦ）信号を有する場合、信号は、近傍の回路、要素、伝送路等に不要に放射する可能性がある。従って、ＬＯ信号は、受信経路上に直接的に放射されることにより干渉の原因となることが知られている。この干渉は、クロストーク干渉又はアイソレーション・クロストークとして知られている。

結果として、内部回路、要素、伝送路等に放射される干渉のレベルを低減するため、多くのレーダーシステムは、超短パルスのエコーがレーダー受信器にて予測された場合、超短送信パルスを用いて送信器が停止することを補償する（従って、送信器の発振信号は、アンテナから隔離される）。代替的には、又は追加的には、レーダーシステムは、送信動作又は受信動作の各々に対する空間的分離アンテナを用いる。空間的分離アンテナは、送信動作と受信動作との間の高いアイソレーションを提供するように構成される。また、高性能のサーキュレータを用いて干渉効果を低減するレーダーシステムが知られている。

クロストークを最小限にするためのアイソレーションは、送信経路と受信経路との間に配置された高性能のサーキュレータ又はラットレース結合器（rat-race coupler）１５０を用いて高周波数において実施される。ラットレース結合器は、一般的に、２つの経路の間の２０ｄＢ未満のアイソレーションを提供する。従って、例えば２０ｄＢのアイソレーションのラットレース結合器に供給される７７ＧＨｚ、１６ｄＢｍのレーダー送信信号は、−４ｄＢｍの送信信号１５２を受信チェーンに漏洩する。この漏洩電力のレベルは、所望の受信信号より著しく大きい。従って、送信信号のかなりの部分が受信チャネル又は受信回路に結合される。この不要な送信信号は、受信器のダウン・ミキサ回路において、付加的な且つ不要な信号として処理されるので、中間周波数回路、低周波回路、又はベースバンド回路においてシステム全体の性能を低下させる不要なダウンコンバート信号を生成する。

高周波ミキサ回路は、即知のギルバートセル型に基づいている。ギルバートセル型は、変換損の代わりに変換利得を提供する能動ミキサー（active mixer）である。しかしながら、このような能動ミキサの線形性では、制限されることが知られている。従って、信号漏洩が−４ｄＢｍを容易に超えるモノスティック・レーダーシステムでは、ミキサは、このような高い漏洩レベルにおいても線形モードで動作すべきである。この高い漏洩レベルにおける線形性を得るため、受信器の線形性に対する測定項目である１ｄＢ圧縮ポイントに対応する入力は、最大入力電力と比べて十分なマージンを考慮して設計される必要がある。経験則として、圧縮ポイントは、最大電力レベルに１０ｄＢを足して計算される。従って、上記した例では、漏洩レベルが−４ｄＢｍの場合、所望の１ｄＢ圧縮ポイントは、＋６ｄＢｍの辺りとなる。このため、このような高線形性のミキサ・コアの設計では、トランジスタにおいて高い供給電圧と、極めて高い電流密度とが必要となる。能動ギルバートセル・ミキサでは、相反するシステムパラメータの組み合わせが維持できず、トレードオフが行われ、例えば送信器の出力電力は、多くの場合、受信経路に対するクロスカップル漏洩（cross-coupled leakage）を低減させるために低下される。

しかしながら、より小さな送信電力は、システムの信号対ノイズ比（signal-to-noise ratio : SNR）を低下させ、同様にシステム性能も低下させる。この問題を克服するため、受信器へのクロスカップル信号（cross-coupled signal）は、代替的な手法を用いて除去される必要がある。

さらに、コスト、サイズ、およびアイソレーション特性の少なくとも１つの制限により高周波数で制御可能な位相シフタ技術を実施することが一般的に且つ現実的に実現できないため、ギルバートセル・ミキサの無線周波数回路（radio frequency circuit : RF circuit）の位相効果を補償することが困難である。

本発明は、添付の特許請求の範囲に記載されるような位相補償のための集積回路、通信ユニット、および方法を提供する。

高周波通信ユニットにおける干渉効果の周知な原因を概略的に示す。 高周波通信ユニットの一例のブロック図を示す。 高周波通信ユニット回路のより詳細な例のブロック図を示す。 高周波通信ユニットの一例の回路図を示す。 高周波通信ユニットに用いられる位相補償処理の一例のフローチャートを示す。 図３，４の局部発振信号の位相補償を示すグラフ表示の一例を示す。

本発明の実施形態は、独立請求項に記載されている。
これら実施形態と本発明の他の態様は、後述する実施形態から明らかであり、後述する実施形態を参照しつつ説明する。

さらに詳細には、単に例として、本発明の形態および実施形態が図面を参照しつつ説明される。図面内の構成要素は、簡単かつ明確にするために示されており、必ずしも一定の縮尺で描かれていない。

説明される例では、より詳細に後述するように、電気的に調整可能な位相シフタは、伝送路の有効な長さの適応電気的調整により具体化される。以下の例では、電気的に調整可能な位相シフタは、モノスタティック・レーダーシステム等の周波数変調持続波（frequency modulated constant wave:FMCW）のレーダーシステムを用いる通信ユニットで具体化される。しかしながら、モノスタティック・レーダーシステムを用いる例は、多くの用途例のうちの一例である。電気的に調整可能な位相シフタは、ＤＣオフセット、すなわち差動の中間周波数（ＩＦ）出力間のＤＣバランスが問題である能動ミキサ（例えば、アップ又はダウン周波数変換回路又は装置）を用いる如何なる通信ユニット又はシステムで具体化される。例えば、電気的に調整可能な位相シフタは、あらゆる高周波数のヘテロダイン式又はホモダイン式のシステム、又は通信ユニットで具体化され、ダウンコンバートされたＩＦは、通信ユニットの高動作周波数に対してＤＣに比較的近いものとして考慮される。例えば、ＩＦは、高周波数の０．０１％未満である。このような例は、あらゆるＩＦ周波数を含み、特に（ＤＣと等しい）ゼロＩＦを含む。

以下により詳細に説明されるように、示される例では、適応可能な且つ電気的に調整可能な位相シフタは、現在の実施例では、複雑すぎて実現することができないか、又は大電力が消費されるような高周波数（例えば、上位のＧＨｚ）の信号の位相シフトを調整するように構成される。適応可能な且つ電気的に調整可能な位相シフタの例は、１以上の増幅段を用いて具体化される。１以上の増幅段は、各増幅段の制御に応答して個別の伝送路の区分を挿入又はバイパスすることにより、伝送路の有効な長さを調整して、伝送路を介して伝送される信号の位相を調整する。

以下に、例として周波数変換動作において受信チェーン又は送信チェーンに適用される局部発振信号を位相補償するメカニズムを説明する。しかしながら、同様の技術は、如何なる高周波無線周波数経路、例えば無線周波数の受信経路および送信経路の少なくとも一方において位相を調整するように使用し得る。

詳細な特定の例を説明する前に、装置、要素、および方法の段階は、必要に応じて図面において一般的な符号により表されていることを注意すべきであり、図面は、明細書中の記載の利益をもとらすこととなる当業者により容易に理解されるであろう詳細をともなって開示が不明確とならないように、本発明の実施形態の理解に関して具体的な詳細のみを示す。

図２を参照すると、高周波通信ユニット２００の例の概略ブロック図を示す。実際には、本発明の実施形態を説明するだけのために、機能的な要素が、多くの無線通信ユニットにある機能的な要素と同様又は同一と認識されるが、高周波通信ユニットは、モノスタティック・レーダー通信ユニット２００に関して記載される。高周波通信ユニット２００は、アンテナ２０２を含み、この例では、高周波通信ユニット２００内の受信チェーンおよび送信チェーン間のアイソレーションを提供するラットレース結合器２０４と動作可能に接続される。

受信チェーンは、周知のように（信号受信、信号増幅、信号フィルタ処理、および受信した高周波信号から中間周波数信号又はベースバンド周波数信号へのダウンコンバージョンの１以上の機能を効率的に提供する）受信フロントエンド回路２０６を含む。フロントエンド回路２０６は、信号処理論理２０８に直列的に接続される。信号処理論理２０８からの出力は、好適な出力デバイス２１０に供給される。車両レーダー用途では、出力デバイス２１０の例は、潜在的に緊急ブレーキを生じさせるためのダッシュボード上の指示器又は電気又は機械ブレーキ装置、又は事前衝突検出を実行する場合の別個のエアーバックコントローラ回路等を含む。

コントローラ２１７は、高周波通信ユニット２００の制御全体を維持する。コントローラ２１７は、受信フロントエンド回路２０６および（デジタル信号処理装置（digital signal processor:DSP）により一般的に理解される）信号処理論理２０８に接続される。また、コントローラ２１７は、高周波通信ユニット２００において、動作タイミング（時間依存信号の送信又は受信）を制御するように構成されるタイマ２１８に接続される。

送信チェーンに関して、送信チェーンは、送信／変調回路２２２と、ラットレース結合器２０４を介してアンテナ２０２に接続された高周波電力増幅器２２４とを基本的に備える。送信／変調回路２２２および電力増幅器２２４は、コントローラ２１７に動作的に応答する。

送信チェーン内の信号処理論理２０８は、受信チェーン内の処理装置とは異なるように具体化される。代替的には、図２に示すように、信号処理論理２０８は、送信信号および受信信号の両方を処理するように使用され得る。明確には、高周波通信ユニット２００内の種々の要素は、基本構成を有し、用途特定又は単に設計選択である個別要素構成又は集積要素構成で具体化される。

この例では、高周波通信ユニット２００は、送信チェーン内の送信／変調回路２２２および受信チェーン内のフロントエンド回路２０６の両方に動作可能に接続された周波数生成回路２１６を備える。周波数生成回路２１６は、送信／変調回路２２２およびフロントエンド回路２０６の両方又はいずれか一方に位相補償された局部発振信号を供給するように構成される。周波数生成回路２１６は、（以下、局部発振器（local oscillator:LO）と呼称される）水晶発振器等の周波数生成装置を備える（又は動作可能に接続される）。ＬＯは、適応電気的調整可能な位相シフタと動作可能に接続され、適応電気的調整可能な位相シフタは、伝送路の有効な長さを電気的に調整することにより具体化される。周波数生成回路２１６の動作および機能は、適応電気的調整可能な位相シフタとともに、以下の動作説明にて説明される。

上記した例では、周波数生成回路２１６およびコントローラ２１７は、同一の集積回路（integrated circuit:IC）のパッケージ内に形成される。他の例では、周波数生成回路２１６およびコントローラ２１７は、別個又は個別ＩＣパッケージ内に形成され、又は別個の集中素子又は回路等に形成され得る。他の例では、周波数生成回路２１６およびコントローラ２１７の少なくとも一方は、例えば、アップ・ミキサおよびダウン・ミキサの少なくとも一方の要素又は回路（図示しない）を包含することにより、送信／変調回路２２２およびフロントエンド回路２０６の少なくとも一方の一部として又は全てを包含するように同一ＩＣパッケージ内に形成される。

図３を参照すると、周波数生成回路２１６のより詳細な例のブロック図が示される。周波数生成回路２１６は、例えば局部発振器に基づく分数Ｎ合成器（fractional-N synthesizer）で構成される周波数発生源３１０を備え、周波数発生源３１０は、送信チェーンに高周波信号２２５を供給するように構成される。説明された例では、周波数発生源３１０は、連続した増幅段３３０，３３２，３３４の各入力に動作可能に接続される。（３つの増幅段は説明を明確にする目的で示されている）連続した増幅段３３０，３３２，３３４の各動作状態は、コントローラ２１７により制御され、コントローラ２１７は、制御信号３２２を用いて各増幅段の「オン」又は「オフ」を切り替えることができる。このような構成では、個別の増幅段３３０，３３２，３３４の各々の動作を制御することにより、コントローラ２１７は、受信ダウンコンバージョン・ミキサ段３０８へのＬＯ経路を形成する入力／出力の特定の伝送路長３４０，３４２，３４４を個別に選択的に切り替えることができる。

従って、例として、コントローラは、増幅器Ａ１ ３３０を選択的にターンオンさせる。この例では、全ての他の増幅段は、ターンオフされる。従って、周波数発生源３１０により供給されるＬＯ信号は、経路変更され、増幅器Ａ１ ３３０により増幅され、伝送路の区分Ｌ１からＬｎの各々を介して受信ダウンコンバージョン・ミキサ段３０８に供給される。伝送路の有効な長さは、およそ伝送路長（Ｌ１，Ｌ２，…，Ｌｎ）の各々の合計値である。送信経路と受信経路との間の位相シフトの調整が必要であると判定される場合、この例では、コントローラ２１７は、連続した増幅段３３０，３３２，３３４の動作を再構成してもよい。例えば、位相シフトの差を低減するために、伝送路の有効な長さは、低減されなければならない。この場合、コントローラ２１７は、増幅器Ａ２ ３３２をターンオンさせ、増幅器Ａ１ ３３０をターンオフさせる。また、他の増幅段の全ては維持され、又はターンオフされる。伝送路の有効な長さは、およそ伝送路長の減少された数の各々の合計値、すなわちＬ２，Ｌ３，…，Ｌｎの合計値であり、これにより小さな位相シフトが受信ダウンコンバージョン・ミキサ段３０８に適用される。従って、このような構成では、コントローラ２１７は、複数の選択可能な伝送路長から伝送路長を選択的に挿入又は除去することができ、例えば、受信チェーンにおいて使用されるＬＯ信号を伝送させるように構成される。

増幅段は、共通エミッタ、供給ソース、又はカスコード段等の異なる技術において構成され、且つ具体化される。個別の増幅区分を活性化又は非活性化にすることにより、有効な伝送路の長さは変更され、この場合、有効な伝送路に起因する位相シフトが調整される。さらに異なる実施例では、増幅段は、シングルエンド増幅器又は差動増幅器を用いて構成され、且つ具体化され得る。

図４を参照すると、カスコード増幅器および具体化されたヘテロ接合バイポーラトランジスタ（heterojunctionbipolar transistors:HBTs）に基づいて、高周波通信ユニット回路４００のより詳細な例が説明される。ＨＢＴは、バイポーラ接合トランジスタ（bipolar junction transistor:BJT）の改良であり、例えば数百ＧＨｚまでの極めて高い周波数の信号を処理することができる。

高周波通信ユニット回路４００は、例えば分数Ｎ合成器の局部発振器で構成された周波数発生源３１０を備え、周波数発生源３１０は、高周波信号２２５を送信チェーンに供給するように構成される。説明された例では、周波数発生源３１０は、明確にするために簡潔な一段のカスケード増幅段で示された連続した増幅段４３０，４３２，４３４，４３６の各入力に動作可能に接続される。連続した増幅段４３０，４３２，４３４，４３６は、コントローラ２１７により制御され、コントローラ２１７は、制御信号３２２を用いて各増幅段の「オン」又は「オフ」を個別に切り替えることができる。このような構成では、個別の増幅段４３０，４３２，４３４，４３６の動作を制御することにより、コントローラ２１７は、入力／出力の特定の伝送路長４４６，４４８を選択的に切り替えることができる。選択可能な伝送路長４４６，４４８は、減結合コンデンサ（de-coupling capacitor）４０３および低ノイズ増幅段４０４を介して受信ダウン・ミキサ３０８に動作可能に接続される。

高周波通信ユニット回路４００は、例えば分数Ｎ合成器の局部発振器で構成された周波数発生源３１０を備え、周波数発生源３１０は、高周波信号２２５を送信チェーンに供給する。説明された例では、周波数発生源３１０は、連続した増幅段４３０，４３２，４３４，４３６の各入力に動作可能に接続される。連続した増幅段４３０，４３２，４３４，４３６は、コントローラ２１７により制御され、コントローラ２１７は、制御信号３２２を用いて、各増幅段のオン又はオフを個別に切り替えることができる。各増幅段をターンオンさせるため、各増幅段４３０，４３２，４３４，４３６の制御電圧（Ｖｂｅ）は、対応する入力抵抗を介して印加されなければならない。通常、コントローラ２１７が、対応するＨＢＴのベース・エミッタのダイオードのオン電圧以上の制御電圧をＨＢＴのベースＶｂｅ１に印加する場合、各ＨＢＴ増幅段は活性化される。反対に、コントローラ２１７が、対応するＨＢＴのベース・エミッタのダイオードのオン電圧未満の制御電圧をＨＢＴのベースＶｂｅ１に印加する場合、各ＨＢＴ増幅段は非活性化される。個別の増幅段４３０，４３２，４３４，４３６の各々のコレクタ電圧は、カスコード電圧ＶＣＡＳ４６２および供給電圧ＶＣＣ４６０により供給されることで、各カスコード増幅段４５０，４５２，４５４，４５６のエミッタにより設定される。このような構成では、個別の増幅段４３０，４３２，４３４，４３６の動作を制御することにより、コントローラ２１７は、受信ダウンコンバージョン・ミキサ段３０８へのＬＯ経路を形成する入力／出力の特定の伝送路長４４６，４４８を個別に選択的に切り替えることができる。

従って、例として、コントローラは、第１ＨＢＴ増幅段４３０を選択的にターンオンさせ、他の増幅段の全てをターンオフさせる。従って、周波数発生源３１０により供給されたＬＯ信号は、経路変更され、第１ＨＢＴ増幅段４３０により増幅され、区分Ｌｎまでの伝送路の各々を介して受信ダウンコンバージョン・ミキサ段３０８に供給される。伝送路の有効な長さは、およそ伝送路長（Ｌ１，Ｌ２，…，Ｌｎ）の各々の合計値である。送信経路と受信経路との間の位相シフトの調整が必要であると判定される場合、この例では、コントローラ２１７は、増幅段４３０，４３２，４３４，４３６の動作を再構成する。例えば、位相シフトの差を小さくために、伝送路の有効な長さを短縮しなければならない。この場合、コントローラ２１７は、最後から２番目のＨＢＴ増幅段４３４をターンオンさせ、第１ＨＢＴ増幅段４３０をターンオフさせる。また、他の増幅段の全ては維持され、又はターンオフされる。伝送路の有効な長さは、およそ減少された数の伝送路長の合計値、すなわちＬｎ−１およびＬｎの合計値であるので、小さな位相シフトが受信ダウンコンバージョン・ミキサ段３０８に適用される。従って、このような構成では、コントローラ２１７は、直列に接続された複数の選択可能な伝送路長からあらゆる数の伝送路長を選択的に挿入又は除去することができ、例えば、受信チェーンで使用されるべきＬＯ信号を伝送させるように構成される。

図２に戻って参照すると、以下の例では、信号処理論理２０８は、ＤＣオフセット判定論理２０９を備え、又は動作可能に接続されている。ＤＣオフセット判定論理２０９は、あらゆる差動ＩＦ（又はベースバンド）のＤＣオフセットおよび受信された差動ＩＦ（又はベースバンド）信号の不均衡の少なくとも一方を測定するように構成される。従って、位相が正確に調整されない場合、ＤＣオフセット又はＤＣ不均衡は、ＤＣオフセット判定論理２０９により測定される。あらゆるＤＣオフセットは、受信ダウン・ミキサ動作の不均衡に起因し、ＤＣオフセットは、受信ダウン・ミキサのノイズ指数がＩＦ（ベースバンド）信号のＤＣオフセットと直接的に相関するため、受信器のノイズ特性を著しく低下させる。ＤＣオフセット判定論理２０９によってＩＦ（ベースバンド）信号のＤＣオフセットが存在すると判定される場合、ＤＣオフセット判定論理２０９は、このことをコントローラ２１７に通知する。これに応答して、コントローラ２１７は、図３又は図４に関して上述したように、個別の増幅段の動作を再構成する。各増幅段の動作を再構成することにより、ＩＦ（ベースバンド）信号の位相は、上記したように、対応する伝送路長の選択的な挿入又は除去により適宜に調整される。

一例では、ＤＣオフセット判定論理２０９は、ＩＦ段階の出力に配置されたアナログ−デジタル変換器（analogue-to-digital converter:ＡＤＣ）の構成でもよい。このＡＤＣ信号は、コントローラ２１７に入力され、コントローラ２１７は、ＡＤＣ信号を用いて正しい等価伝送路長を選択してＤＣオフセットを最小化する。

上記した例では、通常、および高周波通信ユニットが圧縮状態（compression）で動作する場合の両方で、受信システムの雑音特性を著しく向上させることができる。そのような能動的に制御された圧縮技術を用いるため、能動的なミキサ・コアの要件を、大幅に低減することができるので、より低い全体的な電力消費および著しく向上したシステムの信号対雑音比（signal-to-noise:SNR）特性を得ることができる。ダウンコンバートされたＩＦ信号の信号対雑音比（signal-to-noise:SNR）に基づいてＲＦ信号の位相を自動的に調整する能動実時間フィードバックシステム（active real-time feedback system）が提供される。一実施形態では、上記したＡＤＣを用いる例として、位相補償の制御は、デジタル領域全体で実施される。さらに、上記した例は、あらゆるＲＦ動作周波数に適用され、その後、あらゆるＩＦ周波数またはベースバンド周波数に適用される。

上記した例では、等しい長さの伝送路は、位相補償処理にて用いられ、且つ合計される等しい位相シフトを提供するように用いられる。しかしながら、他の例では、等しくない長さの伝送路が複数の等しくない位相シフトを合計するように用いられるので、精度良く位相を調整することができる。従って、各伝送路長は、異なるように調整されてもよく、意図する用途、動作周波数、および生じ得る一般的な位相不整合の少なくとも１つに応じて設定されてもよい。

上記した例では、制限された数の伝送路および対応する数の増幅段が用いられた。しかしながら、必要とされる位相補償の精度に基づいて、一から何十までのあらゆる数の伝送路および対応する増幅段を用いてもよい。一例では、１以上の個別の伝送路は、集中インダクタおよびフィルタ回路又はフィルタ回路の均等物の少なくとも１つにより置き換えられてもよい。この場合、アイソレーション又はあらゆる組み合わせにおいてこれらが等価位相シフトを特定の動作周波数で提供する限り、１以上の個別の伝送路は置き換えられる。

上記した例では、位相補償は、対応するアップ・ミキサ段／ダウン・ミキサ段において受信信号又は送信信号と掛け合わされるＬＯ信号に適用される。しかしながら、前述したように他の例では、位相補償は、受信チェーンおよび送信チェーンの少なくとも一方のＲＦ経路に直接的に適用される。ＲＦ経路に適用する場合、受信結合器（passive coupler）は、両方の信号を組み合わせるように用いられてもよい。この場合、不要クロスカップル漏洩（cross-coupled leakage）は、能動ミキサ・コアのＲＦ入力にて直接的に除去される。除去は、有害モード（destructive mode）において信号に付加することにより実施される。

例として、不要な信号は、信号がＡ０∠Ｐ０として記載可能であるように、振幅「Ａ０」および位相「Ｐ０」を示す。振幅「Ａ１」および位相「Ｐ１」（即ち、Ａ１∠Ｐ１）を有する信号が局部発振器により生成され、クロスカップル信号に付加される場合、不要なＡ０∠Ｐ０の信号の除去は、生成された信号の振幅「Ａ１」および位相「Ｐ１」を調整することにより実施される。信号の位相Ｐ１を調整するため、上記した位相補償の例が用いられてもよい。一例では、振幅は、可変利得増幅器により調整される。振幅Ａ１が振幅Ａ０と略同一である場合、且つ位相Ｐ１が位相Ｐ０（∠Ｐ１〜∠Ｐ０＋／−１８０°）を補完する場合、不要なクロスカップル信号は、実質的に除去される。この混合動作によって、回路設計で考慮に入れる必要がある送信経路における損失が追加され、受信経路における雑音が増加する。例えば、（受信）ウィルキンソン分配器は、両方の信号を混合するように用いられ、理論的には、３ｄＢ雑音が受信経路において追加され、送信経路の出力電力が３ｄＢだけ低下する。

上記した例では、高周波通信ユニット回路の回路図例は、ラットレース結合器を利用する。他の例では、結合器は、（ＧａＡｓ基板を利用する場合に特に有効である）方向性結合器（directional coupler）、ウィルキンソン分配器、ブランチライン結合器（branch-line coupler）、又はランゲ結合器（lange-coupler）等で構成されてもよい。

図５を参照すると、フローチャート５００は、高周波通信ユニットにおいて用いられる位相補償処理の例を示す。位相補償処理は、周波数依存信号（frequency-dependent signal）を案内する有効な伝送路長を電気的に調整することにより周波数依存信号の位相を調整する。有効な伝送路長は、特定の伝送路を電気的に挿入するか又はバイパスすることにより調整される。ステップ５０５において開始した後、例えばレーダー通信ユニットをターンオンするために、コントローラは、ステップ５１０に示すように各伝送路に関連する連続した増幅段のバイアスレベルを設定して周波数依存信号を案内する。例えば、連続した増幅段は、レーダー通信ユニットの受信チェーンおよび送信チェーンの少なくとも一方へ局部発振信号を（例えば、特定の伝送路を挿入するかバイパスすることによって）案内することを制御する。特定の伝送路を挿入するか又はバイパスすることにより有効な伝送路長が電気的に調整されるので、周波数依存信号に適用される位相シフトが調整される。コントローラは、最初に初期設定を用いて、連続した増幅段のバイアスレベルを設定する。

ステップ５１５において、高周波信号は、レーダー通信ユニットから送信され、反射された高周波信号が検出される。ステップ５２０において、検出された高周波信号は、中間周波数（ＩＦ）信号又はベースバンド信号にダウンコンバートされ、ＩＦ信号又はベースバンド信号のＤＣオフセットおよびＤＣ不均衡の合計を判定するために処理される。ステップ５２５において、ＤＣオフセットが閾値レベルを下回るかどうかについて判定される。ステップ５２５において、ＤＣオフセットが閾値レベルを下回ると判定された場合、検出された受信高周波信号の位相は位相シフトする必要がなく、レーダー動作は、予め設定された増幅段を用いて継続される。

ステップ５２５において、ＤＣオフセットが閾値レベルを下回らないと判定された場合、検出された受信高周波信号の位相は、位相シフトする必要がある。従って、ステップ５３５において、判定されたＤＣオフセットに基づいて、ＤＣオフセットを閾値内に移行させるために位相シフトを受信高周波信号にどの程度適用する必要があるかが判定される。ステップ５４０において、コントローラは、特定の伝送路を挿入又はバイパスするために所望の位相シフト、次に増幅段のバイアスを指示して、所望の位相シフトを達成する。ステップ５４５において、コントローラは、この新たなバイアスを各増幅段に印加し、ステップ５１５に戻って、高周波信号の次の送信又は受信でＤＣオフセットが閾値を下回ると判定されるどうか判定する。

図６を参照すると、図３又は図４の局部発振信号の位相補償を示すグラフ表示６００の例が示される。グラフ表示６００は、上記した位相補償を実施したＬＯ信号の位相に対して、変換利得波形６２０および雑音指数波形６１５をｄＢで示す。

当然のことながら、上記した高周波通信ユニット、集積回路、および高周波通信ユニットにおいて特定の伝送路を挿入又はバイパスすることにより適応的に且つ電気的に調整する方法により、通信ユニットは、通信ユニット内を案内される信号の位相制御を向上させることができる。さらに、この例では、通常、および高周波通信ユニットが圧縮状態である場合の両方で、受信システムの雑音特性を向上させる。さらにこの例は、ＩＦ信号のＳＮＲに基づいて自動的に位相を調整する能動フィードバックシステムを提供する。さらにまたこの例は、完全にデジタル的に制御される位相制御を実施する。

当業者であれば、明細書中に記載された上記の認識された利益および他の利益が単に例示であり、本発明が得られるこれら利益の全てを必要でないことを理解するだろう。
明細書中に記載された例がマイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、カスタマイズされたプロセッサおよびフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（field programmable gate arrays:FPGAs）等の１以上の汎用もしくは専用プロセッサ（又は信号プロセッサ）で構成されてもよく、（ソフトウェアおよびファームウェアの両方を含む）固有の記憶されたプログラム命令によって、１以上のプロセッサを制御して、特定のプロセッサではない回路と連携して明細書中に記載された電力制御を実行する方法および装置の機能の一部、大部分、又は全てを実施しても良いことが考えられる。代替的には、機能の一部又は全ては、記憶されたプログラム命令を持たない状態機械、又は１以上の特定用途向け集積回路（application specific integrated circuits:ASICs）により実施可能であり、各機能又は特定の機能の如何なる組み合わせは、カスタム論理として実施される。当然ながら、２つの手法の組み合わせは使用可能である。状態機械およびＡＳＩＣの両方は、前述の説明および特許請求の範囲の用語の目的のための信号プロセッサとして明細書において考えられる。

さらにまた、本発明の実施形態は、（例えば、処理装置を備える）コンピュータをプログラミングするコードが記憶されたコンピュータ読取可能な記憶要素として具体化され、本明細書で説明および請求した方法を行なう。このようなコンピュータ読取可能な記憶要素の例としては（これらに限定されないが）、ハード・ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、光学記憶装置、磁気記憶装置、読み出し専用メモリ（Read Only Memory:ROM）、プログラマブル読み出し専用メモリ（Programmable Read Only Memory:PROM）、消去可能なプログラマブル読み出し専用メモリ（Erasable Read Only Memory:EPROM）、電気的にプログラム可能な読み出し専用メモリ（Electrically Erasable Read Only Memory:EEPROM）、およびフラッシュ・メモリを含む。さらに、当業者であれば、例えば利用可能な時間、現在の技術、および経済的な考慮により動着付けされるできる限りの著しい努力および多くの設計上の選択にもかかわらず、明細書中に記載された概念および原理により導かれる場合に、最小限の実験とともにそのようなソフトフェア命令、プログラム、およびＩＣｓを容易に生成することできることが考えられる。

上記した明細書において、本発明の特定の実施形態が記載されている。しかしながら、当業者であれば、種々の修正及び変更が、添付の特許請求の範囲に記載されたような本発明の範囲から逸脱することなく行われることを認識する。

従って、明細書および図面は、限定的であるというよりむしろ例示であると解釈すべきであり、また、そのような全ての修正は、本発明の範囲内に含まれるものとする。効果、利益、問題に対する解決策、およびあらゆる効果、利益、又は問題に対する解決策が生じる又は明確となる如何なる要素は、一部又は全ての請求項の不可欠、必須、又は本質的な特徴もしくは要素であると解釈すべきではない。本発明は、取得されるようにこの出願およびこれら特許請求の範囲の均等物の継続中に行われるあらゆる補正を含む現状の特許請求の範囲により単に定義される。

さらにまた、個別の特徴は、異なる請求項に含まれないが、これらは、できる限り効果的に組み合わされ、異なる請求項の包含物は、特徴の組み合わせが実行可能であることおよび効果的であることの少なくとも一方ではないことを意味しない。また、特許請求の範囲の１つのカテゴリーにおける特徴の包含物は、カテゴリーの制限を意味せず、むしろ認識されるような他の請求項のカテゴリーと同様に適用可能な特徴を示す。

加えて、明細書では、第１および第２、最上層および最下層、および同様の用語等の関係語は、特別必要とする以外に、又はこのような要素又は動作間の具体的な関係又は順序を意味する以外に、単に一方の要素又は動作と、他方の要素又は動作とを区別するために使用されている。

Claims (7)

1. 通信ユニット（２００）であって、
   コントローラ（２１７）と、
   一連の高周波増幅段（３３０，３３２，３３４）の各々と動作可能に接続された複数の遅延要素を有する無線周波数信号経路と、を備え、
   前記コントローラ（２１７）は、前記高周波増幅段（３３０，３３２，３３４）の各々をそれぞれ活性化させるように構成され、前記活性化させることに応じて、前記複数の遅延要素のうちのいくつかの遅延要素が選択的に前記無線周波数信号経路に挿入され又は前記無線周波数信号経路からバイパスされて、前記無線周波数信号経路を介して供給される信号に適用される位相シフトを調整する、通信ユニット。
2. 前記複数の遅延要素は、複数の伝送路の各々のうちのいくつかの伝送路を含む、請求項１に記載の通信ユニット。
3. 等しくない長さの伝送路は、個別の高周波増幅段を活性化させるコントローラ（２１７）により選択的に導入される等しくない位相シフトの各々を提供するように用いられる、請求項２に記載の通信ユニット。
4. 前記コントローラ（２１７）に動作可能に接続され、前記無線周波数信号経路を介して供給される信号に適用される位相シフトのコントローラ（２１７）に、指示を供給するように構成される能動実時間フィードバック回路をさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の通信ユニット。
5. 前記複数の遅延要素のいくつかが選択的に、ＬＯ信号を伝送する前記無線周波数信号経路に挿入され、または前記無線周波数信号経路からバイパスされるように、局部発振（ＬＯ）信号を生成する周波数生成回路（２１６）を備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の通信ユニット。
6. 前記複数の遅延要素のいくつかが選択的に、第１の高周波信号を伝送する前記無線周波数信号経路に挿入され、又は前記無線周波数信号経路からバイパスされるように、前記第１の高周波信号を送信する送信器を備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載の通信ユニット。
7. 通信ユニット（２００）の集積回路であって、
   コントローラ（２１７）と、
   一連の高周波増幅段（３３０，３３２，３３４）の各々と動作可能に接続された複数の遅延要素を有する無線周波数信号経路と、を備え、
   前記コントローラ（２１７）は、前記高周波増幅段（３３０，３３２，３３４）の各々をそれぞれ活性化させるように構成され、前記活性化させることに応じて、複数の遅延要素のうちのいくつかの遅延要素が選択的に前記無線周波数信号経路に挿入され又は前記無線周波数信号経路からバイパスされて、前記無線周波数信号経路を介して供給される信号に適用される位相シフトを調整する、集積回路。

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