JP5892854B2 - デュアルバンド移相器、デュアルバンド移相器の制御方法 - Google Patents
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Description
<デュアルバンド移相器>
実施形態1のデュアルバンド移相器1は、第1端子101、第2端子102、第3端子103と第4端子104の4端子を持つブランチラインカプラ110と、第2端子102に接続された第1位相制御回路120と、第3端子103に接続された第2位相制御回路130とを含む構成を持つ(図3)。第1端子101はデュアルバンド移相器1の入力端子であり、第1および第2の周波数帯域の入力信号が混合した入力波が入力される。第2端子102と第3端子103はそれぞれ反射端子である。第4端子104はデュアルバンド移相器1の出力端子である。
ブランチラインカプラ110は、例えば、結合度3dBのブランチライン型90度ハイブリッド回路である。第1端子101と第2端子102との間および第3端子103と第4端子104との間の2端子対回路としての分布定数線路105aについて、それぞれ、その特性インピ−ダンスZ0は(Z/√2)であり(Zは負荷のインピーダンス)、かつ、予め決められた周波数f0(波長λ0)においてその電気長θはほぼ1/4波長(θ=λ0/4)である。第1端子101と第4端子104との間および第2端子102と第3端子103との間の2端子対回路としての分布定数線路105bについて、それぞれ、その特性インピ−ダンスZ0はZであり(Zは負荷のインピーダンス)、かつ、周波数f0においてその電気長θはほぼ1/4波長(θ=λ0/4)である。
第1位相制御回路120は、T分配器121と、第1帯域位相制御部122と、第2帯域位相制御部123とを含む。T分配器121の第1端子121aはブランチラインカプラ110の第2端子102に接続されており、T分配器121の第2端子121bは第1帯域位相制御部122に接続されており、T分配器121の第3端子121cは第2帯域位相制御部123に接続されている。
第2位相制御回路130は、T分配器131と、第1帯域位相制御部132と、第2帯域位相制御部133とを含む。T分配器131の第1端子131aはブランチラインカプラ110の第3端子103に接続されており、T分配器131の第2端子131bは第1帯域位相制御部132に接続されており、T分配器131の第3端子131cは第2帯域位相制御部133に接続されている。
実施形態1において、第1帯域位相制御部122と、第2帯域位相制御部123と、第1帯域位相制御部132と、第2帯域位相制御部133は、それぞれ、構造が同じであるから、第1帯域位相制御部122を例にとって、この発明の基本原理を説明する。
既述のとおり、第1短絡ブロック1221は中心周波数f1で1/4波長(電気長90度)の開放線路であり、第1位相調整部1222は伝送線路1222a(長さL1、特性インピーダンス50Ohm)と可変容量手段(例えば可変容量キャパシタ)1222bとの直列接続で構成されている。T分配器121の第2端子121bに1/4波長開放線路が接続されているため、T分配器121の第2端子121bにて第1周波数帯域の信号は短絡となり、伝送線路1222aには第2周波数帯域の信号のみが伝達される。可変容量キャパシタの静電容量値を変更すると、ブランチラインカプラ110の第2端子102から見て、第2周波数帯域での反射係数は可変容量キャパシタの静電容量に応じて変化するが、第1周波数帯域での反射係数は1/4波長開放線路によって常に短絡に固定されている(ブランチラインカプラ110の第2端子102から見ると、第1周波数帯域の信号のインピーダンスはスミスチャート上の短絡点で常に固定されるが、第2周波数帯域の信号のインピーダンスは可変容量キャパシタの静電容量と可変容量キャパシタに接続している伝送線路の線路長に応じてスミスチャート上を移動する)。すなわち、第2周波数帯域の信号の位相制御を行っても、第1周波数帯域の信号の位相に影響を与えない。このように本発明に含まれる基本回路部(ここで説明した例では、第1帯域位相制御部122に相当する)は、一方の周波数帯域での反射係数を短絡に固定したまま、一方の周波数帯域での反射係数とは独立に他方の周波数帯域での反射係数だけを任意に設定できる。
このデュアルバンド移相器1の構成によると、第1周波数帯域の信号の観点からは、デュアルバンド移相器1はあたかも、ブランチラインカプラ110と、第1位相制御回路120の第2位相調整部1232に含まれる可変容量手段1232bと、可変容量手段1232bの一端とブランチラインカプラ110の第2端子102との間の伝送線路(以下、伝送線路Bと呼称する)と、第2位相制御回路130の第2位相調整部1332に含まれる可変容量手段1332bと、可変容量手段1332bの一端とブランチラインカプラ110の第3端子103との間の伝送線路(以下、伝送線路Dと呼称する)と、で構成されている。通常、可変容量手段1232bのキャパシタンスと可変容量手段1332bのキャパシタンスは等しく設定される。
他方、第2周波数帯域の信号の観点からは、デュアルバンド移相器1はあたかも、ブランチラインカプラ110と、第1位相制御回路120の第1位相調整部1222に含まれる可変容量手段1222bと、可変容量手段1222bの一端とブランチラインカプラ110の第2端子102との間の伝送線路(以下、伝送線路Aと呼称する)と、第2位相制御回路130の第1位相調整部1322に含まれる可変容量手段1322bと、可変容量手段1322bの一端とブランチラインカプラ110の第3端子103との間の伝送線路(以下、伝送線路Cと呼称する)と、で構成されている。通常、可変容量手段1222bのキャパシタンスと可変容量手段1322bのキャパシタンスは等しく設定される。
[1]第1周波数帯域の信号の観点からは、分波された入力波はそれぞれ伝送線路Bと伝送線路Dを伝播して可変容量手段1232bと可変容量手段1332bで各キャパシタンスに応じた反射係数で反射される。その後、反射波はそれぞれ伝送線路Bと伝送線路Dを伝播して第2端子102と第3端子103に至りブランチラインカプラ110によって合成され、入力波に対して所望の位相差を持った信号波が第4端子104から出力される。
[2]第2周波数帯域の信号の観点からは、分波された入力波はそれぞれ伝送線路Aと伝送線路Cを伝播して可変容量手段1222bと可変容量手段1322bで各キャパシタンスに応じた反射係数で反射される。その後、反射波はそれぞれ伝送線路Aと伝送線路Cを伝播して第2端子102と第3端子103に至りブランチラインカプラ110によって合成され、入力波に対して所望の位相差を持った信号波が第4端子104から出力される。
上述のように、「通常、可変容量手段1222bのキャパシタンスと可変容量手段1322bのキャパシタンスは等しく設定される」、要するに、「通常、第1位相制御回路120に含まれる第1位相調整部1222のリアクタンス値と第2位相制御回路130に含まれる第1位相調整部1322のリアクタンス値が等しい」、と説明したが、ここで“等しい”とは、両方のリアクタンス値が完全に一致することを意味するものではない。設計上のリアクタンス値と実際のリアクタンス値との間に誤差が生じることは通常であり、このため、両方のリアクタンス値を完全に一致させることには相当の困難が伴う。また、この程度の誤差があったとしても、実用上、支障が生じることは無い(換言すれば、実用上の支障が無いように、誤差を考慮してリアクタンス値が設定される)。
同様に、「通常、可変容量手段1232bのキャパシタンスと可変容量手段1332bのキャパシタンスは等しく設定される」、要するに、「通常、第1位相制御回路120に含まれる第2位相調整部1232のリアクタンス値と第2位相制御回路130に含まれる第2位相調整部1332のリアクタンス値が等しい」、と説明したが、ここで“等しい”とは、両方のリアクタンス値が完全に一致することを意味するものではない。
各位相調整部は、キャパシタンスを変更可能とする構成に限定されず、例えば線路長を変更可能な伝送線路構造を採用することができる。具体的には、同軸型伝送線路の導体長を調整する構造や、PinダイオードまたはMEMSスイッチを用いて伝送線路の長さを機械的に可変する構造を用いることができる。また、可変容量キャパシタとして、例えばバリキャップが挙げられるが、機械式のトリマコンデンサを用いてもよい。位相調整部に半導体素子を用いる利点は位相値を連続制御できることであり、位相調整部に受動素子を用いる利点は半導体特有の非線形ひずみを生じないことである。
この実施例では、第1周波数帯域の中心周波数(第1中心周波数f1)を1823MHz、第2周波数帯域の中心周波数(第2中心周波数f2)を2045MHzとした(図4)。これは日本国で運用されている1.7GHz帯と2.1GHz帯のそれぞれの運用帯域の中心周波数である。運用周波数帯域は上りと下りの帯域とした。
<デュアルバンド移相器>
実施形態2のデュアルバンド移相器2(図6)は、実施形態1の変形例の一例であり、下記の点で、実施形態1のデュアルバンド移相器1と異なる。
各可変容量ダイオードの印加電圧を制御する方法について説明する。
デュアルバンド移相器2は、さらに、4個のバンドパスフィルタ(BPF)200−1,200−2,200−3,200−4と、2個の位相比較器210−1,210−2と、可変容量ダイオードの印加電圧を制御する制御器220を含む。
なお、ブランチラインカプラ110の第1端子101への入力波は、図示しない方向性結合器によって抽出され、BPF200−2とBPF200−4へ入力される。同様に、ブランチラインカプラ110の第4端子104への出力波は、図示しない方向性結合器によって抽出され、BPF200−1とBPF200−3へ入力される。なお、入力波を二つの周波数帯域に分波すればよいので、本実施形態のようにBPFを用いる構成に限定されるものではなく、例えば、HPF(ハイパスフィルタ)とLPF(ローパスフィルタ)を用いてもよい。
<デュアルバンド移相器>
実施形態3のデュアルバンド移相器3(図7)は、実施形態1の変形例の一例であり、下記の点で、実施形態1のデュアルバンド移相器1と異なる。
このデュアルバンド移相器3の構成によると、第1周波数帯域の信号の観点からは、デュアルバンド移相器3はあたかも、サーキュレータ150と、第1位相制御回路120の第2位相調整部1232に含まれる可変容量手段1232bと、可変容量手段1232bの一端とサーキュレータ150の第3端子103aとの間の伝送線路(以下、伝送線路B1と呼称する)で構成されている。
他方、第2周波数帯域の信号の観点からは、デュアルバンド移相器3はあたかも、サーキュレータ150と、第1位相制御回路120の第1位相調整部1222に含まれる可変容量手段1222bと、可変容量手段1222bの一端とサーキュレータ150の第3端子103aとの間の伝送線路(以下、伝送線路A1と呼称する)で構成されている。
[1]第1周波数帯域の信号の観点からは、入力波は伝送線路B1を伝播して可変容量手段1232bでそのキャパシタンスに応じた反射係数で反射される。その後、反射波は伝送線路B1を伝播して第3端子103aに至り、サーキュレータ150によって、入力波に対して所望の位相差を持った信号波として第4端子104aから出力される。
[2]第2周波数帯域の信号の観点からは、入力波は伝送線路A1を伝播して可変容量手段1222bでそのキャパシタンスに応じた反射係数で反射される。その後、反射波は伝送線路A1を伝播して第3端子103aに至り、サーキュレータ150によって、入力波に対して所望の位相差を持った信号波として第4端子104aから出力される。
各実施形態では、短絡ブロックの構成例として1/4波長開放線路を用いる例を説明した。1/4波長開放線路は、いわゆるノッチフィルタであり、その役割は他方の周波数成分を抑圧することである。よって、このような性質を持つものであれば、短絡ブロックの構成に制限はない。例えば短絡ブロックを、十分な帯域外減衰特性を持つBPFを用いて構成することもできる。或いは、短絡ブロックを、直列共振回路としてもよい。
Claims (5)
- 第1周波数帯域の信号と第2周波数帯域の信号とが混合した入力波が入力される入力端子と、出力端子と、少なくとも一つの反射端子を備えた移相器において、
各上記反射端子に位相制御回路が接続されており、
各上記位相制御回路は、
位相制御回路が接続されている反射端子に接続された分配器と、当該分配器に接続された第1帯域位相制御部および第2帯域位相制御部とを含み、当該第1帯域位相制御部は、第1周波数帯域を阻止するように構成された第1短絡ブロックと、第2周波数帯域の信号の位相に影響を与える第1位相調整部とを含み、当該第2帯域位相制御部は、第2周波数帯域を阻止するように構成された第2短絡ブロックと、第1周波数帯域の信号の位相に影響を与える第2位相調整部とを含む
デュアルバンド移相器であって、
第1周波数帯域において上記入力波と上記出力端子からの出力波との間の位相を比較する第1位相比較器と、
第2周波数帯域において上記入力波と上記出力端子からの出力波との間の位相を比較する第2位相比較器と、
上記第1位相比較器の出力と上記第2位相比較器の出力に基づいて、上記各位相調整部のリアクタンスを制御する制御器と
を含むことを特徴とするデュアルバンド移相器。 - 請求項1に記載のデュアルバンド移相器であって、
上記反射端子の数は2であり、二つの上記位相制御回路を備えており、
一方の上記位相制御回路に含まれる第1位相調整部のリアクタンスと他方の上記位相制御回路に含まれる第1位相調整部のリアクタンスとが等しく設定され、
一方の上記位相制御回路に含まれる第2位相調整部のリアクタンスと他方の上記位相制御回路に含まれる第2位相調整部のリアクタンスとが等しく設定される
ことを特徴とするデュアルバンド移相器。 - 第1周波数帯域の信号と第2周波数帯域の信号とが混合した入力波が入力される入力端子と、出力端子と、少なくとも一つの反射端子を備えた移相器において、
制御器を含み、
各上記反射端子に位相制御回路が接続されており、
各上記位相制御回路は、
位相制御回路が接続されている反射端子に接続された分配器と、当該分配器に接続された第1帯域位相制御部および第2帯域位相制御部とを含み、当該第1帯域位相制御部は、第1周波数帯域を阻止するように構成された第1短絡ブロックと、第2周波数帯域の信号の位相に影響を与える第1位相調整部とを含み、当該第2帯域位相制御部は、第2周波数帯域を阻止するように構成された第2短絡ブロックと、第1周波数帯域の信号の位相に影響を与える第2位相調整部とを含み、
上記制御器が上記各位相調整部のリアクタンスを制御する、
ように構成されたデュアルバンド移相器の制御方法であって、
上記制御器が、上記入力波の位相と上記出力端子からの出力波の位相とを比較し、当該比較結果に基づいて上記各位相調整部のリアクタンスを制御する制御工程
を有するデュアルバンド移相器の制御方法。 - 請求項3に記載のデュアルバンド移相器の制御方法であって、
上記デュアルバンド移相器は、さらに、第1周波数帯域において上記入力波と上記出力端子からの出力波との間の位相を比較する第1位相比較器と、第2周波数帯域において上記入力波と上記出力端子からの出力波との間の位相を比較する第2位相比較器とを備えており、
上記第1位相比較器が、第1周波数帯域において上記入力波と上記出力端子からの出力波との間の位相を比較して、位相誤差を出力する工程と、
上記第2位相比較器が、第2周波数帯域において上記入力波と上記出力端子からの出力波との間の位相を比較して、位相誤差を出力する工程と、を有し、
上記制御工程は、上記制御器が、上記第1位相比較器の出力と上記第2位相比較器の出力に基づいて、上記各位相調整部のリアクタンスを制御する工程である
ことを特徴とするデュアルバンド移相器の制御方法。 - 請求項4に記載のデュアルバンド移相器の制御方法であって、
上記反射端子の数は2であり、上記デュアルバンド移相器は二つの上記位相制御回路を備えており、
上記制御工程は、上記制御器が、一方の上記位相制御回路に含まれる第1位相調整部のリアクタンスと他方の上記位相制御回路に含まれる第1位相調整部のリアクタンスとを等しく設定し、一方の上記位相制御回路に含まれる第2位相調整部のリアクタンスと他方の上記位相制御回路に含まれる第2位相調整部のリアクタンスとを等しく設定する工程である
ことを特徴とするデュアルバンド移相器の制御方法。
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JP2012111633A JP5892854B2 (ja) | 2012-05-15 | 2012-05-15 | デュアルバンド移相器、デュアルバンド移相器の制御方法 |
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