JPH06164458A - 位相調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】第２信号が第１信号に対して逆相にロックされ
てしまうことを防止し、確実に第１信号と第２信号との
位相差を所定量に調整することを可能とする。 【構成】９０°ハイブリッド１３は、無限移相器３で移
相されたのちの第２信号と第１信号とを同相および逆相
のそれぞれで合成し、この９０°ハイブリッド１３の同
相合成出力および逆相合成出力を検波器１４，１５でそ
れぞれ検波する。さらに電圧比較器１６は、検波器１４
の出力電圧と検波器１５の出力電圧とを比較し、検波器
１５の出力電圧が検波器１４の出力電圧よりも大きいと
き、すなわち第１信号と第２信号とが逆相であるときに
は移相器制御回路１２に無限移相器３での移相量の制御
を強制的に行わせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば同相合成方式の
スペースダイバーシティシステム等に適用され、２つの
信号の位相を互いに一致させる位相調整装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】マイクロ波無線通信方式においては、主
アンテナと補助アンテナとを適当な間隔をおいて設置
し、当該２つのアンテナで受信される信号を合成するこ
とにより、それぞれのアンテナに受信される瞬時電力の
相関が小さいことを利用してフェージングによる回線の
瞬断や雑音の増加を軽減するスペースダイバーシティ方
式がある。このスペースダイバーシティを行う場合、主
アンテナおよび補助アンテナのそれぞれの出力信号の位
相を一致させる必要があり、位相調整を行っている。

【０００３】図４は位相調整を行う位相調整装置の概略
構成を示すブロック図である。この図に示すように位相
調整装置は、第１および第２の２つの信号の位相差θを
位相差検出部３１で検出する。そして制御部３２が、位
相差検出部３１で検出された位相差θに基づいて移相部
３３を制御することにより、位相差θがなくなるように
第２信号を移相して第１および第２信号の位相を合わせ
る。

【０００４】ここで位相差検出部３１は、第１信号と第
２信号との位相差θに応じた電圧を図５（ａ）に示す関
係をもって発生する。そしてこの電圧値から第２信号の
位相が第１信号の位相に対して進んでいるのか、または
遅れているのかを判断し、それぞれに対する検出信号を
出力する。従って制御部３２は、位相差検出部３１から
進みに対する検出信号および遅れに対する検出信号のど
ちらも出力されなくなるように移相部３３を制御する。
すなわち、位相差検出部３１から進みに対する検出信号
が出力されていれば、制御部３２は移相部３３での移相
量を減じて第２信号の位相を遅らせ、また位相差検出部
３１から遅れに対する検出信号が出力されていれば、制
御部３２は移相部３３での移相量を増加して第２信号の
位相を進ませる。

【０００５】ところで、「位相差θ＝０°」に対応する
電圧０Ｖを閾値として進みおよび遅れの判断を行うと、
位相差θが０°の近傍となったときに、位相差検出部３
１からは進みに対する検出信号と遅れに対する検出信号
とが繰り返し出力される。従って、移相器３３の移相量
の増減が繰り返されてしまい、第２信号中に雑音成分が
混入してしまう。

【０００６】そこで進みの判断を行うための閾値および
遅れの判断を行うための閾値を、図５（ａ）にＶ１，Ｖ
２で示すように別個に定め、このＶ１とＶ２との間にお
いては位相差検出部３１からは検出信号を出力しないよ
うにしている。すなわち、当該部分は位相の進みおよび
遅れの検出を行わない不感帯となっている。図５（ｂ）
は進みに対する検出信号、図５（ｃ）は遅れに対する検
出信号をそれぞれ示す図であり、この図に示すように
「θ＝０°」の近傍の範囲Ａでは、いずれの検出信号も
出力されない。これにより、位相差θが０°の近傍とな
ったときには移相器３３の移相量の制御が停止され、移
相器３３の移相量の増減が繰り返されてしまうことが防
止される。

【０００７】ところが位相差に対応する電圧が０Ｖとな
るのは「θ＝０°」の場合だけではなく、「θ＝１８０
°」の場合、すなわち第２信号が第１信号に対して逆相
である場合においても対応する電圧が０Ｖとなる。従っ
て、「θ＝１８０°」の近傍の範囲Ｂも不感帯となって
おり、当該領域にて移相器３３の移相量の制御が停止さ
れてしまうおそれがある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上のように従来の位
相調整装置では、位相差θが０°の近傍となったときに
移相量の増減が繰り返されてしまうことを防止するため
に、位相差に対応する電圧が０Ｖ近傍であるときに位相
の進みおよび遅れの検出を行わない不感帯を設定してい
るため、第２信号が第１信号に対して逆相となった場合
でも移相量の制御が停止され、第２信号が第１信号に対
して逆相にロックされてしまうという不具合があった。

【０００９】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、その目的とするところは、第２信号が第
１信号に逆相にロックされてしまうことを防止し、確実
に第１信号と第２信号との位相差を所定量に調整するこ
とができる位相調整装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、第２信号を移相する例えば無限移相器など
の移相手段と、この移相手段により移相されたのちの前
記第２信号と第１信号との位相差を検出する例えば位相
比較器および２つの電圧比較器からなる位相差検出手段
と、この位相差検出手段により検出された位相差に基づ
き、当該位相差が所定量となるまで前記移相手段での移
相量を制御する例えば位相差制御回路などの第１制御手
段と、移相手段により移相されたのちの前記第２信号と
前記第１信号とを同相および逆相のそれぞれで合成する
例えば９０°ハイブリッドなどの合成手段と、この合成
手段の同相合成出力を検波する例えば検波器などの第１
検波手段と、前記合成手段の逆相合成出力を検波する例
えば検波器などの第２検波手段と、前記第１検波手段の
出力電圧と前記第２検波手段の出力電圧とを比較し、前
記第２検波手段の出力電圧が前記第１検波手段の出力電
圧よりも大きいときには前記第１制御手段に前記移相手
段での移相量の制御を行わせる例えば電圧比較器などの
第２制御手段とを具備した。

【００１１】

【作用】このような手段を講じたことにより、第２信号
を移相する移相手段により移相されたのちの前記第２信
号と第１信号との位相差が位相差検出手段により検出さ
れる。この検出された位相差に基づき、当該位相差が例
えば０°などの所定量となるまで前記移相手段での移相
量が第１制御手段により制御される。また、移相手段に
より移相されたのちの前記第２信号と前記第１信号とを
合成手段により同相および逆相のそれぞれで合成して得
た同相合成出力および逆相合成出力が第１検波手段およ
び第２検波手段によりそれぞれ検波される。これら第１
検波手段の出力電圧および前記第２検波手段の出力電圧
が比較され、前記第２検波手段の出力電圧が前記第１検
波手段の出力電圧よりも大きいときには、第２制御手段
が前記第１制御手段に前記移相手段での移相量の制御を
行わせる。

【００１２】従って、前記第１制御手段により前記第１
信号と前記第２信号との位相差が逆相となるように第２
信号の位相がロックされてしまっても、前記第２検波手
段の出力電圧が前記第１検波手段の出力電圧よりも大き
ければ、すなわち前記第１信号と前記第２信号とが逆相
であれば、前記第２制御手段が前記第１制御手段に前記
移相手段での移相量の制御を強制的に行わせる。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例につ
き説明する。図１は本実施例に係る位相調整装置を適用
して構成されたスペースダイバーシティ装置の要部構成
を示すブロック図である。図中、１は電力合成器であ
り、分配器２を介して与えられる第１信号（図示しない
主受信系での受信信号）と、無限移相器３および分配器
４を介して与えられる第２信号（図示しない補助受信系
での受信信号）とを合成する。

【００１４】分配器２は、第１信号を電力合成器１へ供
給するとともに、この第１信号を位相差が９０°となる
ように分配してバンドパスフィルタ５へと供給する。バ
ンドパスフィルタ５は、分配器２から与えられた第１信
号の中心周波数付近の成分のみを抽出し、自動利得制御
回路（ＡＧＣ）６に与える。ＡＧＣ６は、バンドパスフ
ィルタ５の出力信号のレベルを一定に制御して位相比較
器７へと与える。

【００１５】分配器４は、２つの出力信号の移相差が０
°となるように第２信号を分配し、一方を電力合成器１
へ、また他方をバンドパスフィルタ８へと供給する。バ
ンドパスフィルタ８は、分配器４から与えられた第２信
号の中心周波数付近の成分のみを抽出し、自動利得制御
回路（ＡＧＣ）９に与える。ＡＧＣ９は、バンドパスフ
ィルタ８の出力信号のレベルを一定に制御して位相比較
器７へと与える。

【００１６】位相比較器７は、ＡＧＣ６から与えられる
信号の位相とＡＧＣ９から与えられる信号の位相とを比
較し、その位相差に応じた電圧Ｖｏを出力する。１０，
１１は電圧比較器であり、位相比較器７が出力する電圧
Ｖｏがそれぞれ設定された所定電圧よりも高いか否かに
応じて信号の出力をＯＮ／ＯＦＦする。電圧比較器１０
が出力する信号は進み検出信号として、また電圧比較器
１１が出力する信号は遅れ検出信号として、それぞれ移
相器制御回路１２に与えられる。

【００１７】移相器制御回路１２は、進み検出信号およ
び遅れ検出信号に基づいて、無限移相器３の移相量の増
減を制御する。無限移相器３は、移相器制御回路１２に
より設定された移相量で第２信号を移相する。

【００１８】１３は９０°ハイブリッドであり、位相比
較器７への入力信号、すなわちＡＧＣ６から出力される
信号およびＡＧＣ９から出力される信号を入力し、この
２つの信号を同相および逆相のそれぞれで合成する。そ
して９０°ハイブリッド１３は、同相合成出力を検波器
１４へ、逆相合成出力を検波器１５へそれぞれ出力す
る。検波器１４，１５は、９０°ハイブリッド１３の同
相合成出力または逆相合成出力の波形をそれぞれ検波す
る。

【００１９】電圧比較器１６は、検波器１４，１５のそ
れぞれの検波出力の電圧レベルＶｘ，Ｖｙを比較し、電
圧レベルＶｘのほうが電圧レベルＶｙよりも高い場合に
出力を「Ｈ」レベルとする。この電圧比較器１６の出力
は、ＯＲゲート１７の一方の入力端（反転入力）に入力
される。ＯＲゲート１７の他方の入力端には電圧比較器
１１の出力が入力されており、原則として電圧比較器１
１の出力を遅れ検出信号として移相器制御回路１２に与
えている。ただし、電圧比較器１６の出力が「Ｌ」レベ
ルであるときには、電圧比較器１１の出力によらず
「Ｈ」レベルを遅れ検出信号として移相器制御回路１２
に与える。

【００２０】次に以上のように構成されたスペースダイ
バーシティ装置の動作を説明する。まず第１信号と第２
信号とは、第２信号が無限移相器３によって移相されて
互いに同相とされたのち、電力合成器１によって合成さ
れる。これにより、フェージング等の影響を低減した出
力信号が得られる。

【００２１】以下、第２信号の位相を第１信号の位相に
合わせるための無限移相器３の制御動作につき詳しく説
明する。まず、第１信号と無限移相器３から出力される
第２信号との位相がずれている場合、第１信号を［ sin
ωｔ］とすると、無限移相器３から出力される第２信号
は［ sin（ωｔ＋θ）］で表すことができ、θが位相差
である。

【００２２】第１信号は、分配器２で分配されたのち、
バンドパスフィルタ５により中心周波数成分の抽出、す
なわち不要成分の除去が行われるとともに、ＡＧＣ６に
よりレベルが所定レベルに調整され、位相比較器７へと
入力される。このとき、分配器２では９０°分配される
ので、位相比較器７へと入力される第１信号は［ cosω
ｔ］で表すことができる。

【００２３】一方第２信号も第１信号と同様に、分配器
４で分配されたのち、バンドパスフィルタ８により中心
周波数成分の抽出、すなわち不要成分の除去が行われる
とともに、ＡＧＣ９によりレベルが所定レベルに調整さ
れ、位相比較器７へと入力される。ただし第２信号は、
分配器４で０°分配されるので、位相比較器７へと入力
される第２信号は［ sin（ωｔ＋θ）］のままである。

【００２４】位相比較器７は、第１信号と第２信号との
掛算を行うことにより、［ sin（２ωｔ＋θ）＋ sin
θ］なる信号を得る。そして位相比較器７は、この信号
の sin（２ωｔ＋θ）の成分をフィルタによって除去す
ることにより、 sinθに対応する出力電圧Ｖｏを得る。
このときの位相差θと位相比較器７の出力電圧Ｖｏとの
関係は、図２（ａ）に示す特性となる。

【００２５】このようにして位相比較器７から出力され
た電圧Ｖｏは、電圧比較器１０，１１にてそれぞれ異な
る基準電圧Ｖ１，Ｖ２と比較され、電圧比較器１０で
［Ｖｏ＞Ｖ１］であるか否かが、また電圧比較器１１で
［Ｖｏ＜Ｖ２］であるか否かがそれぞれ判定される。な
お基準電圧Ｖ１は、［Ｖ１＞０］なる条件を満たすよう
に、また基準電圧Ｖ２は、［Ｖ２＜０］なる条件を満た
すようにそれぞれ設定されている。

【００２６】すなわち、無限移相器３から出力される第
２信号が第１信号に対して進んでいるのか、または遅れ
ているのかが電圧比較器１０，１１で検出される。そし
て電圧比較器１０は、無限移相器３から出力される第２
信号が第１信号に対して進んでいる場合に進み検出信号
を、また電圧比較器１１は、無限移相器３から出力され
る第２信号が第１信号に対して遅れている場合に遅れ検
出信号を出力する。ただし、位相差θに対応する電圧レ
ベルが［Ｖ１＞０＞Ｖ２］なる範囲であれば、電圧比較
器１０および電圧比較器１１のいずれからも信号が出力
されない。

【００２７】一方、位相比較器７に入力される第１信号
および第２信号は９０°ハイブリッド１３にも入力さ
れ、同相および逆相のそれぞれで合成される。そしてこ
の９０°ハイブリッド１３で得られた同相合成出力およ
び逆相合成出力が検波器１４，１５によって検波され
る。

【００２８】図３は位相差θと検波器１４，１５のそれ
ぞれの検波出力の電圧レベルＶｘ，Ｖｙとの関係を示す
図である。この図に示すように、検波器１４，１５のそ
れぞれの検波出力の電圧レベルＶｘ，Ｖｙは位相差θに
応じたレベルを有し、電圧レベルＶｘは位相差θが０°
のとき最大で、１８０°のとき最小、また電圧レベルＶ
ｙは位相差θが１８０°のとき最大で、０°のとき最小
となる。この関係から、Ｖｘ＞Ｖｙのときには第１信号
と第２信号とが同相であり、Ｖｘ＜Ｖｙのときには第１
信号と第２信号とが逆相であることが分かる。

【００２９】そこで電圧比較器１６では、電圧レベルＶ
ｘと電圧レベルＶｙとを比較し、Ｖｘ＞Ｖｙのとき、す
なわち第１信号と第２信号とが同相であるときには出力
を「Ｈ」レベルに、またＶｘ＜Ｖｙのとき、すなわち第
１信号と第２信号とが逆相であるときには出力を「Ｌ」
レベルにする。かくして電圧比較器１６の出力は、第１
信号と第２信号とが同相および逆相のいずれであるかを
示す信号となっている。

【００３０】さて、移相器制御回路１２は進み検出信号
および遅れ検出信号に基づいて無限移相器３の移相量を
制御する。すなわち、進み検出信号が入力されていれ
ば、移相器制御回路１２は無限移相器３から出力される
第２信号の位相が現状よりも遅れるように無限移相器３
の移相量を制御する。また遅れ検出信号が入力されてい
れば、移相器制御回路１２は無限移相器３から出力され
る第２信号の位相が現状よりも進むように無限移相器３
の移相量を制御する。

【００３１】かくして、無限移相器３から出力される第
２信号と第１信号との位相差θが減少して行き、やがて
０°近傍になる。位相差θが０°近傍となり、位相比較
器７の出力電圧Ｖｏが［Ｖ１＞０＞Ｖ２］なる範囲とな
れば、電圧比較器１０，１１のいずれからも信号が出力
されない。ここで位相差θが０°近傍であるときには、
第１信号と第２信号とが同相であるため電圧比較器１６
の出力は「Ｈ」レベルとなっており、ＯＲゲート１７か
らは電圧比較器１１の出力が現れる。従って上述のよう
に電圧比較器１０，１１のいずれからも信号が出力され
なければ、移相器制御回路１２には進み検出信号および
遅れ検出信号のどちらも入力されず、移相器制御回路１
２は無限移相器３から出力される第２信号の位相を現状
のままに維持するよう無限移相器３の移相量を固定させ
る。

【００３２】さて位相比較器７の出力電圧Ｖｏは、図３
（ａ）からも分かるように位相差θが１８０°であると
きにも０Ｖとなる。従って、位相差θが一旦１８０°近
傍になると、電圧比較器１０，１１の出力が停止する。
しかし、第１信号と第２信号とが逆相であるときには、
電圧比較器１６の出力は「Ｌ」レベルとなっており、Ｏ
Ｒゲート１７からは「Ｈ」レベルが出力されている。従
って、移相器制御回路１２には遅れ検出信号が与えられ
ており、移相器制御回路１２は位相差θを０°にするべ
く無限移相器３の移相量を制御する。

【００３３】かくして移相器制御回路１２は、図２
（ｂ）および図２（ｃ）に示すように、電圧比較器１
０，１１により設定される不感帯Ａ，Ｂのうち、不感帯
Ｂにおいては電圧比較器１６の出力によって強制的に動
作させられる。従って、不感帯は位相差θが０°の近傍
であるときのＡで示す領域のみとなる。

【００３４】従って、位相差θが０°の近傍となったと
きに、移相器３の移相量の増減が繰り返されてしまうこ
とがなく、第２信号を安定的とすることができる。これ
により、出力信号に余分な雑音成分が混入することが防
止される。この上で、位相差θが１８０°近傍である状
態にロックされてしまうことがなく、第１信号と第２信
号との位相を確実に合わせることができる。

【００３５】このように第１信号と第２信号との位相を
確実に合わせることができることから、両信号の合成を
正確に行うことができ、正確なスペースダイバーシティ
を行うことができる。

【００３６】なお本発明は上記実施例に限定されるもの
ではない。例えば上記実施例では、本発明に係る位相調
整装置をスペースダイバーシティ装置に適用して説明し
ているが、２つの信号のそれぞれ位相の位相差を所定量
に調整する用途であれば、スペースダイバーシティ装置
以外の装置にも適用が可能である。また上記実施例で
は、第１信号と第２信号との位相差を同相に調整するも
の、すなわち０°に調整するものとして説明したが、任
意の角度であって良い。このほか、本発明の要旨を逸脱
しない範囲で種々の変形実施が可能である。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、第２信号を移相する例
えば無限移相器などの移相手段と、この移相手段により
移相されたのちの前記第２信号と第１信号との位相差を
検出する例えば位相比較器および２つの電圧比較器から
なる位相差検出手段と、この位相差検出手段により検出
された位相差に基づき、当該位相差が所定量となるまで
前記移相手段での移相量を制御する例えば位相差制御回
路などの第１制御手段と、移相手段により移相されたの
ちの前記第２信号と前記第１信号とを同相および逆相の
それぞれで合成する例えば９０°ハイブリッドなどの合
成手段と、この合成手段の同相合成出力を検波する例え
ば検波器などの第１検波手段と、前記合成手段の逆相合
成出力を検波する例えば検波器などの第２検波手段と、
前記第１検波手段の出力電圧と前記第２検波手段の出力
電圧とを比較し、前記第２検波手段の出力電圧が前記第
１検波手段の出力電圧よりも大きいときには前記第１制
御手段に前記移相手段での移相量の制御を行わせる例え
ば電圧比較器などの第２制御手段とを具備したので、第
２信号が第１信号に対して逆相にロックされてしまうこ
とを防止し、確実に第１信号と第２信号との位相差を所
定量に調整することができる位相調整装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る位相調整装置を適用し
て構成されたスペースダイバーシティ装置の要部構成を
示すブロック図。

【図２】図１中の位相比較器７の出力特性および位相差
θと移相器制御回路１２の動作状態との関係を示す図。

【図３】位相差θと検波器１４，１５のそれぞれの検波
出力の電圧レベルＶｘ，Ｖｙとの関係を示す図。

【図４】従来技術を説明する図。

【図５】従来技術を説明する図。

【符号の説明】

１…電力合成器、 ２，４…分配
器、３…無限移相器、 ５，８
…バンドパスフィルタ、６，９…自動利得制御回路（Ａ
ＧＣ）、 ７…位相比較器、１０，１１…電圧比較
器、 １２…移相器制御回路、１３…９
０°ハイブリッド、 １４，１５…検波
器、１６…電圧比較器、 １７…
ＯＲゲート。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１信号の位相に第２信号の位相を合わ
   せる位相調整装置において、 前記第２信号を移相する移相手段と、 この移相手段により移相されたのちの前記第２信号と前
   記第１信号との位相差を検出する位相差検出手段と、 この位相差検出手段により検出された位相差に基づき、
   当該位相差が所定量となるまで前記移相手段での移相量
   を制御する第１制御手段と、 移相手段により移相されたのちの前記第２信号と前記第
   １信号とを同相および逆相のそれぞれで合成する合成手
   段と、 この合成手段の同相合成出力を検波する第１検波手段
   と、 前記合成手段の逆相合成出力を検波する第２検波手段
   と、 前記第１検波手段の出力電圧と前記第２検波手段の出力
   電圧とを比較し、前記第２検波手段の出力電圧が前記第
   １検波手段の出力電圧よりも大きいときには前記第１制
   御手段に前記移相手段での移相量の制御を行わせる第２
   制御手段とを具備したことを特徴とする移相調整装置。