JP5933471B2 - フェーズドアレイ送信装置 - Google Patents
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Description
先ず、本開示に係るフェーズドアレイ送信装置の実施形態を説明する前に、フェーズドアレイアンテナにおける位相誤差及び振幅誤差の補正技術における課題について説明する。
以下に本開示に係るフェーズドアレイ送信装置の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態において、同一の構成には同一の符号を付し、説明は重複するので省略する。ここでは、フェーズドアレイアンテナ技術を用いた無線送信装置(フェーズドアレイアンテナによる無線送信装置)を、「フェーズドアレイ送信装置」と記載する。
図1は本開示の第1の実施形態に係るフェーズドアレイ送信装置の構成を示すブロック図である。第1の実施形態では、複数の並列送信系統として、2つの送信ブランチを有する構成例を示す。なお、送信ブランチを3つ以上有する構成においても適用は可能である。
ブランチ間誤差検出部110からの誤差検出信号があらかじめ設定した参照電圧値となる第一及び第二の参照移相制御量(2つの参照移相制御量(1)及び(2))を取得する。最後に、位相調整部182に対する第一及び第二の参照移相制御量と、位相変化に対する誤差検出信号の出力レベル変化の関係から、送信ブランチ間が同相及び逆相となる移相制御量を各々算出する。
結果として、送信信号を抜き出す配線によって起こり得る振幅及び位相の検出誤差を低減でき、精度の高い位相及び振幅の補正が実現できる。例えば、回路の製造プロセスによるバラツキ、使用環境(例えば、温度)のバラツキ、動作時の電源電圧のバラツキといった各種バラツキに対する耐性を有し、バラツキ対策も可能であり、精度良く振幅誤差及び位相誤差を検出できる。
図4は本開示の第2の実施形態に係るフェーズドアレイ送信装置の構成を示すブロック図である。第2の実施形態では、図1に示した第1の実施形態の構成を基本として、送信ブランチ数を3つとした構成例を示す。
また、例えば全てのブランチ間誤差検出部の出力が同じとなるように設計することが実装上難しく、理想的な動作をする回路としての設計が困難であり、検出誤差を生じる場合は、検出誤差を考慮して補正する構成としてもよい。回路の設計誤差は予め見込むことができるため、設計誤差を考慮して補正制御部130が位相誤差及び振幅誤差を補正する、もしくは検波部制御部410が誤差検出信号を補正するように制御すれば動作上問題はない。
図5は本開示の第3の実施形態に係るフェーズドアレイ送信装置を含む集積回路の構成を示す図である。第3の実施形態は、4つの送信ブランチを有するフェーズドアレイ送信系の回路を集積回路に実装した構成例を示す。
101、102、103、104 送信ブランチ
110、111、112 ブランチ間誤差検出部
120 送信信号発生部
130 補正制御部
140 ビーム角制御部
150 補正記憶部
161、162、163、164 送信出力検出部
170 送信部制御部
171、172、173、174 送信部
180 位相制御部
181、182、183、184 位相調整部
190 振幅制御部
191、192、193、194 振幅調整部
210 信号合成部
220 検波部
230 AD変換部
410 検波部制御部
Claims (7)
- 無線周波数の送信信号を送信する送信部と、
前記送信信号の位相を調整する位相調整部と、
前記送信信号の振幅を調整する振幅調整部と、
前記送信部の出力の一部を取り出す送信出力検出部と、
を有する、第一の送信ブランチ及び第二の送信ブランチを備え、
前記第一の送信ブランチ及び前記第二の送信ブランチのそれぞれの前記送信出力検出部からの出力を合成する信号合成部と、前記信号合成部からの出力レベルを検波する検波部と、前記検波部からのアナログ電圧をディジタル値に変換するAD変換部とを含むブランチ間誤差検出部と、
前記ブランチ間誤差検出部からの出力によって前記第一の送信ブランチと前記第二の送信ブランチの位相及び振幅を検出する補正制御部と、
前記補正制御部の位相検出結果に基づいて前記位相調整部を制御する位相制御部と、
前記補正制御部の振幅検出結果に基づいて前記振幅調整部を制御する振幅制御部と、
を備えるフェーズドアレイ送信装置であって、
前記補正制御部は、前記位相制御部によって前記第一の送信ブランチと前記第二の送信ブランチの少なくとも一方の位相調整部を変化させて2つの送信ブランチ間の位相を360度変化させ、前記ブランチ間誤差検出部の出力があらかじめ設定した参照値となる2つの位相値を検出し、前記2つの位相値の中央値が、前記第一及び第二の送信ブランチ間の位相差が同相条件及び逆相条件となる位相値として位相誤差を算出し、
前記位相制御部は、前記補正制御部が算出した位相誤差に基づいて、前記第一及び第二の送信ブランチの位相調整部を調整して2つの送信ブランチ間の位相誤差を補正する、
フェーズドアレイ送信装置。 - 請求項1に記載のフェーズドアレイ送信装置であって、
前記送信部の動作を制御する送信部制御部を備え、
前記補正制御部は、前記送信部制御部によって前記第一及び第二の送信ブランチの一方を動作させて前記第一の送信ブランチと前記第二の送信ブランチのそれぞれの送信出力レベルを前記ブランチ間誤差検出部の出力によって検出し、前記第一及び第二の送信ブランチ間の振幅誤差を算出し、
前記振幅制御部は、前記補正制御部が算出した振幅誤差に基づいて、前記第一及び第二の送信ブランチの振幅調整部を調整して2つの送信ブランチ間の振幅誤差を補正する、
フェーズドアレイ送信装置。 - 請求項1または2に記載のフェーズドアレイ送信装置であって、
前記補正制御部による位相及び振幅の検出結果に関する情報を記憶する補正記憶部を備え、
前記補正記憶部は、
前記第一及び第二の送信ブランチの各送信ブランチにおける位相誤差を補正するための補正値または位相制御量を有する位相補正テーブルと、
前記第一及び第二の送信ブランチの各送信ブランチにおける振幅誤差を調整するための補正値または振幅制御量を有する振幅補正テーブルと、を保持し、
前記補正制御部は、前記位相補正テーブル及び前記振幅補正テーブルを作成または更新し、前記位相補正テーブルの補正値または位相制御量によって前記位相調整部を調整し、前記振幅補正テーブルの補正値または振幅制御量によって前記振幅調整部を調整する、
フェーズドアレイ送信装置。 - 請求項1に記載のフェーズドアレイ送信装置であって、
前記第一及び第二の送信ブランチを含む3つ以上の送信ブランチを備え、
前記3つ以上の送信ブランチのうちの2つを前記第一及び第二の送信ブランチとして、前記第一及び第二の送信ブランチ間に前記信号合成部、前記検波部及び前記AD変換部を含むブランチ間誤差検出部を備え、
前記補正制御部は、複数の前記ブランチ間誤差検出部の検出特性が同じとなるように調整する、
フェーズドアレイ送信装置。 - 請求項4に記載のフェーズドアレイ送信装置であって、
前記第一及び第二の送信ブランチを含むN個の送信ブランチと、
前記N個の送信ブランチ間にそれぞれ接続された(N−1)個の前記ブランチ間誤差検出部と、
を備えるフェーズドアレイ送信装置。 - 請求項4または5に記載のフェーズドアレイ送信装置であって、
前記送信部の動作を制御する送信部制御部と、
前記検波部の検波特性を調整する検波部制御部と、
を備え、
前記補正制御部は、複数の前記ブランチ間誤差検出部の検出特性を調整する場合、前記送信部制御部によって調整対象の複数の前記ブランチ間誤差検出部の双方と接続される送信ブランチを動作させるように制御し、前記検波部制御部によって前記複数のブランチ間誤差検出部の出力が同じとなるように、前記複数のブランチ間誤差検出部における検波部の検波特性を調整する、
フェーズドアレイ送信装置。 - 請求項1から6のいずれか一項に記載のフェーズドアレイ送信装置を備え、
前記第一の送信ブランチと前記第二の送信ブランチとの間に、前記信号合成部、前記検波部及び前記AD変換部を含むブランチ間誤差検出部が配置される、
集積回路。
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