JPS63164638A

JPS63164638A - ダイバーシティ結合器

Info

Publication number: JPS63164638A
Application number: JP62315963A
Authority: JP
Inventors: バック　マッツ　インゲマー　レンナルトソン
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1986-12-15
Filing date: 1987-12-14
Publication date: 1988-07-08
Anticipated expiration: 2012-09-24
Also published as: JP2656050B2; SE8605387D0; EP0272236B1; SE455981B; EP0272236A1; US4868890A; SE8605387L; DE3768626D1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は同じ周波数と変調を有する２個の無線信号を受
信して結合するダイバーシティ結合器に関する。特に各
々の無線信号に対して、電圧制御されるローカル発振器
の付随したミキサと、その次段にあって中間周波数信号
を発生する中間周波数フィルタと、中間周波数信号と基
準信号とを比較してローカル発振器の周波数を制御する
のに使用される位相差信号を送る位相比較器とを含み、
基準信号は２個の中間周波数信号の重み付ぎ和から生ず
るようになっているダイバーシティ結合器に関するもの
である。

（従来の技術）送信された１個の無線信号から発した２個以上の無線信
号が異なるアンテナで受信されてダイバーシティ結合器
で結合される。これらの信号は通常相互に異なる振幅と
位相とを有するので、結合器の役割は、個々に受信され
た信号のいずれよりも信号対雑音比のよい結合信号を生
成することである。

前述のようなダイバーシティ結合器は、例えば米国特許
第３．６３１．３４４号により本質的には知られている
。いわゆる［二乗比先検出結合器］がその公報には開示
されている。類似の位相を有する２１１１の中間周波数
のサブ信号が２ａｌＪの入力無線信号から生成される。

２個のサブ信号は、各々有用な信号自体の帯域幅よりか
なり広い帯域幅を有する夫々の帯域フィルタを通るので
、周囲の周波数帯の付加雑音が有用な信号と同様にフィ
ルタを通過することができる。こうして得られた結合信
号は自動利得制御付きの夫々の増幅器を通ることによっ
て、各増幅器から生ずる信号の雑音振幅は有用信号の振
幅に逆比例するようになる。それから各増幅器から生ず
る信号が２個のフィルタを用いて有用信号部分と雑音信
号部分とに分けられる。フィルタを通過した雑音は検出
されて、雑音レベルが有用な信号の径路にある電圧１ｌ
ｉｌＪｌｌＩ８ｉ１！！！Ｉｌの減衰率を制御するのに
利用される。減衰器の出力信号は加算回路で加算されて
、２個の中間周波数サブ信号から重み付きの和信号が生
成される。

この信号における各サブ信号の振幅寄与率は夫々のサブ
信号の振幅の二乗に比例する。和信号は無線信号を検出
するのに利用され、かつ、類似位相のサブ信号の生成に
おける基準信号として利用される。しかしこの種のダイ
バーシティ結合器には、有用な信号を出力するフィルタ
の帯域の外側の周波数を有する妨害無線信号が、他のフ
ィルタを通過して結合器の機能に影響を与えるという危
険性がある。

最も強い信号だけを利用する、すなわち信号が同じ重み
を付けて（等利得）加算されるというダイバーシティ結
合器もある。

（発明の要約）本発明の目的は冒頭に述べたような種類のダイバーシテ
ィ結合器を提供することである。２個の無線信号から２
個の類似位相のサブ信号を生成し、サブ信号から重み付
きの和信号が生成される。サブ信号の重み付けはサブ信
号の寄与率の和信号に対する商が、加算前の対応する商
の任意の電力に対応させることができるように変えるこ
とが可能である。任意の電力は１以上である。このこと
は信号重み付け加算回路により和をつくることで達成さ
れる。この回路は４個のバイポーラトランジスタを含み
、中間周波数信号の振幅の対数に応じた２個の電圧によ
り制御される。このようにして隣接周波数帯の他の無線
信号に機能が影響されない結合器を提供することができ
る。

本発明の特徴は特許請求の範囲の欄に記載しである。

（実施例）第１図にダイバーシティ結合器の一実施例を示す。参照
番号に′の付いている手段と付いてない手段とは内容が
同じものである。中間周波数の信号がＳで表わされてい
る。これは位相ロックループ回路により新しい中間周波
数信号ｍに変換される。位相ロックループ回路はミキサ
１、電圧制御されるローカル発振器２）新しい中間周波
数信号ｍを出力するための中間周栖数フィルタ３、ｍ幅
制限増幅器４、位相比較器５、低減フィルタ６から成る
。フィルタ３から出力される中間周波数信号ｍの位相角
は位相比較器５の中で基準信号ａの位相角と比較される
。基準信号ａは両方の位相比較器５，５′に共通に利用
される。この基準信号ａはまたダイバーシティ結合器の
出力信号でもある。ローカル発振器２の周波数と位相は
フィルタ３から出力される信号ｍが基準信号ａの位相角
に従うように制御される。増幅器４，４′の各々には対
数振幅検出器が付いていて、増幅器の入力信号の振幅の
対数に比例する電圧を出力する。増幅器４ではこの電圧
は１０　ｍと表わしである。低域フィルタ７を通過後電
圧Ｎが得られる。両電圧Ｎ、Ｎ’は信号重み付け加算回
路８の夫々の制御入力に供給される。類似の位相を持つ
両サブ信号ｍ、ｍ’が回路８の他方の２人力に供給され
、ここで結合されて信号ｅがつくられる。その方法は第
２図を用いて後で説明する。信号ｅは位相器９で９０°
移相されて、振幅制限増幅器１０に供給される。増幅器
１０は基準信号ａを出力する。既に気付いているであろ
うが、この信号はなかんずく無線信号の情報内容を検出
するのに利用される。

信号ｅを９０°移相する理由は、これが位相比較器５に
正しい動作点を与えるからである。

対数振幅検出器付き振幅ＩｉＩ＋限増幅器４と位相比較
器５とは１個の集積回路に納めることができる。

例えばＴＤＡＩ　５７６　（フィリップス）、ＮＥ６０
５（シグネテツクス）、ＣＡ３１８９（ＲＣＡ）などが
ある。もちろん、例示した増幅器４は、増幅器と対数手
段とを別々に形成したちのにしてもよい。

第２図に第１図の信号重み付け加算回路８の結線図を示
す。４個のバイポーラ・トランジスタＴ　　−Ｔ４で２
個の差動段を形成している。制御電圧Ｎがトランジスタ
Ｔ２とＴ３のベースに供給され、Ｎ′が■　とＴ４のベ
ースに供給される。

サブ信号ｍとｍ′が夫々の相互コンダクタンス段に供給
されて、低電圧の信号から小さい信号電流ｉ、と１２に
変換される。相互コンダクタンス段は各々トランジスタ
Ｔ　とＴ６とから成り、エミッタ抵抗器Ｒ１とＲ２が接
続されている。抵抗器Ｒ１１、Ｒ２は等しく大きな抵抗
値を有し、トランジスタＴ５とＴ６は同じ動作点に設定
されているので、等しく大きな定常型ＦＥＩ。が流れて
いる。

したがって相互コンダクタンス段は等しく大きな相互コ
ンダクタンスを有する。トランジスタＴ５とＴ６のコレ
クタは夫々トランジスタＴ１．Ｔ２とＴ３．Ｔ４のエミ
ッタに接続されている。トランジスタＴ５を流れる電流
Ｉ。＋１１はトランジスタ対Ｔ１．Ｔ２に分流する。（
１＋ｋ）ｘ（１＋ｉ　　）がＴ１を流れ、ｋＸ（１＋ｉ
　　）がＴ２を流れるものとする。同様に、トランジス
タＴ６を流れる電流Ｉ。＋１２はトランジスタ対Ｔ、Ｔ
４に分流する。ｚｘ（Ｉｏ＋＋２）成分がＴ３を流れ、
（１−１）　Ｘ　（Ｉ　□　’＋ｆ　２　）成分がＴ４
を流れるものとする。ｋとｌの値は０と１との間の値を
とる。トランジスタＴ、とＴ３とは電圧供給源Ｅ。に接
続され、トランジスタＴ２とＴ４は負荷抵抗器Ｒ３を介
してこの電圧源ＥＱに接続されている。回路の出力信号
ｅは負荷抵抗器Ｒ３に接続されているコンデンサＣを通
して与えられる。出力信号はＴ２とＴ４を通る小電流信
号に対応するが、Ｔ１とＴ３を通る小電流信号には対応
しない。

トランジスタＴ　　−７４から成るこの種の回路自体は
既知であり、通常ギルバートセルと呼ばれている。これ
らをいわゆる平衡変調器と二重平衝周波数変換器に使用
することが知られている。

ｋとｌの大きさは制御電圧ＮとＮ′に対応する。

たとえばもしＮがＮ′よりもかなり正であれば、トラン
ジスタＴ２とＴ３はオンになり、Ｔ１とＴ４はオフにな
る。この場合に−ｆ−１であり、１１だけが出力電圧ｅ
に寄与する。もしＮとＮ′とが等しければ、トランジス
タＴ　−Ｔ４がいずれも同時にオンになる。この場合に
−ｊ！−１／２であり、１　と１２とが平等に出力信号
ｅに寄与する。もしＮがＮ′よりかなり負であれば、Ｔ
１とＴ４がオンになる。この場合に−１−０であり、１
２だけが電圧ｅに寄与する。

ＮとＮ′は夫々ｍともｍ′の対数に比例するから、次式
が成立する。

Ｎ−に、×ｉ　ｎ　　ｍ＋に２　　　　　　（１）Ｎ’
−に１ｘ１ｎ　　ｍ’＋に２　　　（２）ここでに１と
に２は選択可能な定数である。

Ｔ　　、Ｔ　　とＴ、Ｔ４のエミッタ対の電位を夫々Ｅ
　　、Ｅ　　とすると、バイポーラトランジス夕のエバ
ー・モルのモデルに従って次式が成立する。

ｋｘ（１＋ｉ　　　　）＝Ｉ　　　　’ｘｅｘｐ　　　
（Ｎ３ｘ（Ｎ−Ｅｌ））　　　　　　　　　　　　　　
（３）（１−ｋ）ｘ（Ｔｏ＋１１）＝Ｉｏ’ｘｅｘｐ（
Ｎ３ｘ（Ｎ’−Ｅｌ））　　（４）ｌｘ（１＋ｉ　　）
−Ｉ　　’ｘｅｘｐ　（Ｎ３Ｘ（Ｎ−Ｅｌ））　　　　
　（５）（１−１）ｘ（１＋ｉ　　）−Ｉ　　’ｘｅｘ
ｐ　（Ｎ３ｘ（Ｎ’−Ｅｌ））　　（６）ここでＩ　′
は選択されたトランジスタの型で決まる定数であり、Ｎ
３は自然数である。

（３）を（４）で割り、（５）を（６）で割ると次式が
得られる。

ｋ／　（１−ｋ）　＝ｅｘｐ　（Ｎ３　Ｘ　（Ｎ−Ｎ　
’　）　）　　　　　　　　（７）１／（１−１）−ｅ
ｘｐ　（Ｎ３ｘ（Ｎ−Ｎ’））　　　　　　　　（８）
（７）と（８）からに＝ｉであることがわかる。　（９
）小電流信号１　と１２に適用すると、ｉ、　−ＱＸｍ　　　　　　　　　　　　　　　（１Ｇ
）ｉ２＝ａｘｍ’　　　　　　　　　　　　　　（１１
）ここで９は相互コンダクタンス段の相互コンダクタン
スである。

サブ信号ｍとｍ′の回路出力信＠ｅへの寄与はｋ　Ｘ　
ｔ　１と（Ｊ−１）Ｘ＋２とに夫々比例する。

これらの寄与の商ｑはｋ　ｘ　ｉ　１／　（（１１）　Ｘ　ｔ　２　）となる
。　（１２）（７）　−（１１）を（１２）に代入する
と次式が得られる。

Ｑ−ｅＸｐ（Ｎ３Ｘ（Ｎ　　Ｎ１））Ｘｍ／ｍ’　　（
１３）（１）と（２）を（１３）に代入すると最終的に
次式が得られる。

（１＋Ｋ　　ＸＮ３）ｑ−（ｍ／ｍ’　）　　　　　１増幅器４の対数特性と信号重み付け加算回路８のトラン
ジスタＴ　〜Ｔ４の指数特性とを結合すすると、選択可能な定数に１を適当な大きさに採ることに
より、回路出力の電圧に対するサブ信号の寄与の商を回
路入力の対応する商の任意の電力に対応させることがで
きる。任意の電力は１以上である。例えば、Ｋ１−００
とき、サブ信号が同じ重み（等利得）で加算される結合
器が得られる。

もしＫ　　ＸＫ　　−１となるようにに１を選べば、各
サブ信号の振幅寄与は夫々のサブ信号の振幅の二乗（二
乗比）に比例する。もしＫ　ＸＫ３が１よりもはるかに
大きければ、その瞬間に強い方のサブ信号が主に使用さ
れる。

夫々のサブ信号が帯域フィルタ３．３′を通過後に、夫
々の振幅と位相とが共に検出されるので、結合器制御信
号は両隣接周波数の無線信号には妨害されない。

信号重み付け加算回路は変えることができる。

例えばもし制御電圧ＮとＮ′とが入れ変ったらトランジ
スタＴ　とＴ３のコレクタを、トランジスりＴ２とＴ４
のコレクタの代わりに抵抗器Ｒ３に接続する。この場合
、回路出力信号に対するサブ信号ｍの寄与は依然として
電圧Ｎにより制御されるトランジスタに依存する。逆も
またしかりである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるダイバーシティ結合器のブロック
図である。第２図は第１図のダイバーシティ結合器に含
まれる信号重み付け加算回路の結線図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）同じ周波数と変調とを有する２個の受信した無線
信号を結合するダイバーシティ結合器であり、各々の無
線信号に対して、電圧制御されるローカル発振器（２、
２′）の付随したミキサ（１、１′）と、その次段にあ
つて中間周波数信号（ｍ、ｍ′）を生ずる中間周波数フ
ィルタ（３、３′）と、中間周波数信号と基準信号（ａ
）とを比較してローカル発振器の周波数を制御するのに
使用される位相差信号を送る位相比較器（５、５′）と
を含み、基準信号（ａ）は２個の中間周波数信号（ｍ、
ｍ′）の重み付けの和（ｅ）から生ずるようになつてい
るダイバーシティ結合器において、各無線信号（ｓ、ｓ
′）に対して中間周波数信号の振幅の対数に応じた制御
電圧（Ｎ、Ｎ′）を発生するための手段（４、７、４′
、７′）を含むことと、前記和（ｅ）を形成するために
２個の無線信号に共通の信号重み付け加算回路（８）を
含み、該回路（８）は第１（Ｔ＿１、Ｔ＿２）と第２（
Ｔ＿３、Ｔ＿４）のバイポーラトランジスタ対と、第１
（Ｔ＿５、Ｒ＿１）と第２（Ｔ＿６、Ｒ＿２）の変換手
段と、抵抗器（Ｒ＿３）とを含み、各トランジスタ対の
一方のトランジスタ（Ｔ＿２、Ｔ＿３）には２個の制御
電圧（Ｎ、Ｎ′）のうち一方（Ｎ）が供給され、各トラ
ンジスタ対の他方のトランジスタ（Ｔ＿１、Ｔ＿４）に
は２個の制御電圧（Ｎ、Ｎ′）のうち他方（Ｎ′）が供
給され、第１の変換手段（Ｔ＿５、Ｒ＿１）は一方の中
間周波数信号（ｍ）を第１の電流（ｉ＿１）に変換し、
第２の変換手段（Ｔ＿６、Ｒ＿２）は他方の中間周波数
信号（ｍ′）を第２の電流（ｉ＿２）に変換するもので
あり、前記第１（Ｔ＿１、Ｔ＿２）と第２（Ｔ＿３、Ｔ
＿４）のトランジスタ対は前記制御電圧（Ｎ、Ｎ′）に
応じて前記第１（ｉ＿１）と第２（ｉ＿２）の電流を第
１（ｋ×ｉ＿１、ｌ×ｉ＿２）と第２（（ｌ−ｋ）×ｉ
＿１、（ｌ−１）×ｉ＿２）成分に夫々分割して前記第
１の電流（ｉ＿１）の第１（ｋ×ｉ＿１）と第２（（ｌ
−ｋ）×ｉ＿１）の成分の比が少なくとも前記第２の電
流（ｉ＿２）の成分（ｌ×ｉ＿２、（ｌ−１）×ｉ＿２
）の比にほぼ等しくなるように働らき、前記第１の電流
（ｉ＿１）と同じ中間周波数信号（ｍ）から生ずる制御
電圧（Ｎ）を供給されるトランジスタ（Ｔ＿２）を通る
前記第１の電流（ｉ＿１）の成分（ｋ×ｉ＿１）と、前
記第２の電流（ｉ＿２）と同じ中間周波数信号（ｍ′）
から生ずる制御電圧（Ｎ′）を供給されるトランジ Xタ（Ｔ＿４）を通る前記第２の電流（ｉ＿２）の成分
（（ｌ−１）×ｉ＿２）との和が抵抗器（Ｒ＿３）を通
るようになつていることを特徴とする、ダイバーシティ
結合器。
（２）特許請求の範囲第１項記載の装置において、前記
第１のトランジスタ対（Ｔ＿１、Ｔ＿２）のエミッタが
相互に接続されていることと、第２のトランジスタ対（
Ｔ＿３、Ｔ＿４）のエミッタが相互に接続されているこ
とを特徴とする、ダイバーシティ結合器。
（３）特許請求の範囲第２項記載の装置において、第１
の変換手段（Ｔ＿５、Ｒ＿１）が第１のトランジスタ対
（Ｔ＿１、Ｔ＿２）のエミッタに接続されていることと
、第２の変換手段（Ｔ＿６、Ｒ＿２）が第２のトランジ
スタ対（Ｔ＿３、Ｔ＿４）のエミッタに接続されている
こととを特徴とする、ダイバーシティ結合器。
（４）特許請求の範囲第１項から第３項記載の装置にお
いて、各変換手段（Ｔ＿５、Ｒ＿１とＴ＿６、Ｒ＿２）
は相互コンダクタンス段を形成し、各段は等しく大きな
相互コンダクタンスを有すると共に、各段のトランジス
タ（Ｔ＿５、Ｔ＿６）にはエミッタ抵抗器（Ｒ＿１、Ｒ
＿２）が接続されていることを特徴とする、ダイバーシ
ティ結合器。
（５）特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか１
つに記載の装置において、制御電圧（Ｎ、Ｎ′）を生ず
る前記手段（４、７、４′、７′）は中間周波数フィル
タ（３、３′）から得られる中間周波数信号（ｍ、ｍ′
）を増幅すると共に、中間周波数信号（ｍ、ｍ′）の振
幅の対数に対応する電圧（ｌｎｍ、ｌｎｍ′）を発生す
る増幅器（４、４′）を含むことを特徴とする、ダイバ
ーシティ結合器。