JPS63501912A

JPS63501912A - 多重チャンネル自動利得制御増幅器の較正及び等価方法

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Publication number: JPS63501912A
Application number: JP61505297A
Authority: JP
Inventors: ヤング，テイーブ・エス
Original assignee: ヒュ−ズ・エアクラフト・カンパニ−
Priority date: 1985-12-16
Filing date: 1986-09-22
Publication date: 1988-07-28
Anticipated expiration: 2009-03-09
Also published as: EP0252089A1; DK421587D0; NO170509B; AU6471486A; US4794343A; DK169454B1; DK421587A; NO873388D0; KR900008759B1; ES2003362A6; DE3683851D1; NO170509C; EP0252089B1; AU614432B2; CA1266707A; JPH0618312B2; WO1987003754A1; NO873388L; KR880701043A; AU4291889A

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】発明の名称マルチチャンネル自動ゲインコントロール増幅器をキャリブレーションし、等価する方法発明の背景１、発明の分野本発明は、アナログ回路のキャリブレーションに関し、特に、温度補償と自動ゲインコントロールが各チャンネルに対してなされるマルチチャンネル増幅器のキャリブレーションに関する。

２、関連する技術の説明ある種の応用分野では、電子回路の一部に対し自動ゲインコントロールを行なうことはシステムを有効に機能させるために必須である。そのような分野の１つはレーダシステムであり、とくに、マルチチャンネルを使用するレーダシステムである。システムの機能の必須の部分として組込まれた電子回路を使用して測定が連続してなされるレーダシステムのようなシステムでは、主成分のゲインがドリフトすると目的とする測定の絶対精度が維持できない。

従来技術では、レーダシステムの増幅器のゲイン調整は、その増幅器の複数のチャンネルに対するデルタ自動ゲインコントロール回路（ＡＧＣ）を使用してなされていた。しかしながら、各チャンネルが別々に補償されるときでも、チャンネル間の相対ゲインが最初にキャリブレーションされ、あるいは等価されなければならないばかりでなく、そのような等価は何時までも維持されなければならない。従って、従来の例では、複数のチャンネルを有する増幅器の各チャンネルの間のゲインのドリフトを補償するために、付加的なデルタＡＧＣ回路が提供される必要があった。にもかかわらず、従来技術では複数のチャのゲインをマツチングさせるために周期的なキャリブレーションが必要であった。このキャリブレーションは、複雑な高い精度を有する組込み型のテスト装置を使用してなされなければならなかった。

このため必要とされることは、増幅器のキャリブレーションのための手順が簡単であることと、複雑な組込み型のテスト装置を必要としないで、フィールドにおいてキャリブレーションがなされることができるというような性質の自動ゲインコントロールを有する増幅器の設計である。

発明の概要本発明は増幅器のゲインのパラメータをキャリブレーションする方法に関する。

増幅器のゲインのパラメータは、増幅器に結合される制御信号の関数に応答し、少なくとも１つの関数の定数によって決定されることによって特徴づけられる。

その方法は、制御信号の当該予め決められた値における増幅器の少なくとも１つに関数の定数を測定することを具備する。

その方法は、測定された他の定数に従って増幅器の関数のパラメータを予め決められ、キャリブレーションされた値に変換させることを更に具備する。このステップの組合わせにより、増幅器のパラメータは、付加的な検査装置なしに予め決められ、キャリブレーションされた値を想定するようにキャリブレーションされる。

特に、前記測定することは、前記制御信号の当該予め決められた複数の値において、前記増幅器の複数の関数の定数を別々に測定することを具備する。前記測定することは、自動ゲインコントロール（ＡＧＣ）電圧の予め決められた値において、少なくとも１つの関数の定数を測定することを具備し、前記パラメータを変えることは、前記増幅器のゲインを変えることを具備する。

実施例において、増幅器はインピーダンス依存増幅器であり、前記依存インピーダンスは前記制御信号の関数であり、前記少なくとも１つの回路定数を測定することは、前記増幅器の制御依存インピーダンスの関数関係から測定することによって定数を決定することを具備する。制御インピーダンスは前記制御信号と前記少なくとも１つの関数の定数の関数で再び実施例において、前記複数の関数の定数を測定することは、前記増幅器の制御インピーダンスの関数関係から測定することによって前記定数を決定することを具備する。前記制御インピーダンスは前記制御信号と前記複数の関数の定数の関数である。

表現されようとしているものは、上記の方法であり、ここで、デバイスの制御インピーダンスは、ｌｏｇ　Ｒ−ａ　十ｂ　ｌｏｇ　（−’ｉｎここで、Ｒは前記デバイスの前記インピーダンスであり、■は前記デバイスに加えられる前記制御信号であり、ａとｂは前記デバイスの前記回路定数特性であり、前記複数の関数の定数を測定することにおいて、前記制御信号の第１の当該値を＋ｏｇ　（’− Ｖ）−０にセットし、前記複数の回路定数を測定することにおいて、前記制御信号の第２の当該値をｌｏｇ（−Ｖ）−１にセットする。

前記方法では、前記制御信号はＡＧＣ電圧であり、前記パラメータは電圧ゲインであると仮定している。関数で考えられる対数の底に依存して、前記制御信号の前記第１の当該値は１ボルトであり、前記制御信号の第２の当該値は約２．７１８ボルトであり、自然対数が使用される。前記制御信号の前記第１の当該値は１ボルトであり、前記制御信号の第２の当該値は１０ボルトであり、対数の底として１０が使用される。前記制御信号の前記第１の当該値は１ボルトであり、前記制御信号の第２の当該値はＸボルトであり、対数の底としてＸが使用される。

実施例では、複数の前記増幅器が直列にカスケード接続される。前記直列にカスケード接続された増幅器の前記パラメータは、前記直列にカスケード接続された増幅器が単一の増幅器であるように測定され、変更される。複数の前記直列にカスケード接続された増幅器が提供される場合、直列にカスケード接続された増幅器の各々はチャンネルを定義する。前記方法は、前記複数のチャンネルの各々を別々に測定し、変更することをさらに具備する。

マツチングされるチャンネルは、前記複数のチャンネルの各々に対する前記パラメータを変更することは、前記バラメ−夕を前記複数のチャンネルの各々に共通な予め決められた値に変更することを含む場合に達成される。

更に他の観点から、各増幅器に対するゲインがｄＢ単位で、Ｇ−Ｃ＋ＤＩｏｇ　（−Ｖ）（ここで、Ｇは前記増幅器の各々の前記ゲインであり、−■は各増幅器に加えられるＡＧＣ信号であり、ＣとＤは各増幅器に対応する回路定数である）とされる前記複数の増幅器のゲインをキャリブレーションする方法に関する。この方法は、２つの当該予め決められたＡＧＣ電圧において各増幅器に対する前記回路定数を測定することと、および前記当該予め決められた値に前記増幅器の各々の前記ゲインを変更することとを具備する。

他の観点から本発明は、各チャンネルがゲイン制御信号によって自動的にゲイン制御され、各チャンネルのゲインが前記各増幅器に対応する複数の定数と前記ゲインコントロール信号との既知の関数である複数の増幅器チャンネルをキャリブレーションする方法に関する。各チャンネルのゲインは、前記増幅器の各々と、前記ゲイン制御信号とに対応する複数の既知の関数である。その方法は、当該複数のゲインコントロール値において、各増幅器の各出力を測定することと、各増幅器への当該入力とを測定することとを具備する。前記複数の定数は前記複数のゲインコントロール値の数と等しい。

その後、前記方法は、前記測定することにおいて、各増幅器の前記ゲインを計算することを実行する。次いで、前記関数と前記計算されたゲインとに従って各増幅器に対応する前記定数を計算することが実行される。最後のステップは、各増幅器の前記当該ゲインを当該予め決められ、キャリブレーションされた値にセットするために、前記関数に従って各増幅器に当該変えられたゲインコントロール信号を適用することである。

本発明とその種々の実施例は、以下の図面を参照してよりよく理解されよう。

図面の簡単な説明第１図は、本発明を組込んだ中間周波数（ＩＰ）単一チャンネル増幅器のブロックダイアグラムである。

第２図は、第１図に示される回路部分と組合わせて使用される温度補償回路のブロックダイアグラムである。

第３図は、第１図と第２図に関して説明されるカスケード゛接続された複数の増幅器のブロックダイアグラムである。

実施例の詳細な説明本発明は、組込まれた複雑な検査装置を使用することなく増幅器をキャリブレーションする方法に関する。例えば、そのような増幅器がレーダユニットで使用されるならば、レーダは特別の組込まれた装置を使用することなく、現場においてキャリブレーションされることができる。キャリブレーションの方法を述べる前に、そのようにキャリブレーションされる増幅器の構成と動作をしっかりと心に止めておく必要がある。

内部インピーダンス依存増幅器は、増幅器の予め決められたノードのインピーダンスによって決定されるゲインを有している。ＰＩＮダイオードは予め決められたノードに結合される。ＰＩＮダイオードは順方向電流で駆動され、それは増幅器に対する正確なゲインコントロール（ＡＧＣ）信号として働く。実施例では、増幅器の予め決められたノードに結合されたインピーダンスが温度に独立であるように、ＰＩＮダイオードは演算増幅器によって駆動される。ＰＩＮダイオードは、ｌｏｇ　Ｒ−Ａ＋Ｂｌｏｇ　Ｉｐ（ここで、ＲはＰＩＮダイオードのインピーダンスであり、Ｉｐは順方向電流であり、ＡとＢは各ＰＩＮダイオードに対して異なる定数である）によって与えられるインピーダンスを有するので、ＰＩＮダイオードを駆動する演算増幅器に加えられるＡＧＣ電圧の対数は、ＰＩＮダイオードのインピーダンスに関して線形であり、それ故に、ＰＩＮダイオードが結合されたインピーダンス依存増幅器の電圧ゲインに関して線形である。増幅器のゲインのこの特性により、増幅器は直列にカスケード接続されることができ、また同様にカスケード接続された増幅器に対して前述と同じインピーダンス関係を保つことができる。このようにして、直列にカスケード接続された増幅器の電圧ゲインは、またそのカスケード接続された増幅器の各々に加えられる共通のＡＧＣ電圧に関して対数的に線形である。

以下の説明で明らかとなるように、増幅器あるいはカスケード接続された増幅器のノイズの形は、ゲインがＰＩＮダイオードのインピーダンスによって決定されるので、ＡＧＣ電圧にほとんど独立である。ノイズの形へのそのインピーダンスの寄与はインピーダンスの大きさに比較的独立であり、悪くてもそのインピーダンスの非常にゆっくり変化する関数である。

本発明は、無線周波数（ＲＦ）でＰＩＮダイオードを使用してゲインを追尾し、温度変化に独立な増幅器を提供する。

ＰＩＮダイオードのＲＦ抵抗値の対数は、その順方向電流に関して対数的に線形であるということは知られている。本発明の増幅器は、その抵抗値によって制御されるゲインを有する。ゲイン決定抵抗要素として対数的に線形なＰＩＮダイオードを使用することにより、増幅器のゲインはゲインコントロール電圧に関して対数的に線形とされることができる。結果として、ダイナミックレンジが広く、相互変調ひずみが低い増幅器と、ゲインの減少に比例して出力ノイズが減少されるゲインコントロールが実現された。例えば、カスケード接続されたされた増幅器に典型的なＰＩＮダイオードを使用すると、−５５℃から８５℃の温度範囲で２５℃以上の温度変化で６０ｄＢの範囲に渡って０．５ｄＢより良いゲインコントロールの精度が得られた。

増幅器のゲインの関数は、たった２点で入力の読みと出力の読みを調べることにより決定されることができる。この結果、ゲインキャリブレーションはかなり容易となる。

ゲインキャリブレーションが容易なため、増幅器の構成によりゲイン決定要素、すなわちＰＩＮダイオードの個々の定数を考慮して容易に調整がなされることができる。

以下に確認されるように、増幅器の中心周波数は単一の誘、導要素によってセットされ、その誘導要素により、サイズの小さいハイブリッド回路構成が可能となり、調整が容易となる。これにより、構成は再構成の必要がなく種々の応用分野で使用可能なユニバーサル回路ブロックとされることができる。

ゲインコントロール電圧が回路で変化したとき、中心周波数の位相が変化しないという事実は特別な長所である。これは、レーダ回路のように受信信号の位相が意味ある情報を運ぶという点ではっきりとした長所である。従来技術において、ある種のソートの補償では、ゲインが変化したとき同調される増幅器の中心周波数の位相の変化を蓄積することが必要とされる。これは本発明の回路では必要ではない。

以下に更に説明するように、ＰＩＮダイオードの電流が増加するにつれ（ゲインの減少を増加させる）、ＰＩＮダイオードの両端の電圧ひずみは減少する。このように、従来の増幅器と異なり、本発明の回路の線形性はゲインの減少を実際に改善する。

第１図を参照して、これらの特徴がどのようにして達成されるかが正確に理解されよう。

引用番号１０で示される増幅器は、対数的に線形なゲインコントロールＩＦ増幅器の中心をなす抵抗値依存増幅器である。

増幅器１０は、２つの能動デバイス、すなわちコンプリメンタリトランジスタ１２と１４と、入力抵抗１６とを有する。このとき第１図の周波数依存インピーダンスを無視し、サブ回路２４を切離し、それを抵抗Ｒｅで置換え（Ｒｅはトランジスタ１２の出力インピーダンスの値とトランジスタＩ４の入力インピーダンスの値の１／１０より大きくないと仮定する）、トランジスタのパラメータと抵抗値とだけを考慮すると、増幅器１ｏの電圧ゲインは、Ｖｏ　／Ｖｉ　−Ｒｅ　／Ｒｉに大体等しいということが示される。ここで、Ｖｏは出方電圧であり、ｖｌは入力電圧であり、ＲｅはＰＩＮダイオード４２によって制御されるノード２６の抵抗値であり、Ｒ１は増幅器の入力抵抗値である。

それ故に、増幅器のゲインは、入力インピーダンスＲ１とＰＩＮダイオードＲｅのインピーダンスとの比となる。上述の回路構成の多くの長所は、ゲインと他の回路パラメータがＰＩＮダイオードのインピーダンスとＰＩＮダイオードの固有の性質に依存することから生じる。従って、増幅器１ｏは、パワーゲイン全体に固定された入出力インピーダンスを提供するために、トランジスタ１２の電圧ゲインとトランジスタ１４の電流ゲインとを結合する。

ここで特に強調されるべきことは、増幅器ｌＯのゲインはゲインコントロール抵抗Ｒｃの関数と入力抵抗値Ｒ１との比によってほとんど全て決定され、従来の増幅器とは異なり、トランジスタのパラメータによってはそれほど影響されない。

言換えれば、ゲインはノード２６の抵抗値あるいはインピーダンスによって決定される。

対数的に線形なゲインコントロールは、引用番号２４にょって示されるサブ回路によって達成される。増幅器についＣの上述の説明に示されるように、増幅器のゲインはノード２６のＲＦインピーダンスによって決定される。

キャパシタ２８−３４は、ここでは詳細に説明しないが、増幅器１０で従来通りに使用されるＲＦ非結合キャパシタである。

同様にキャパシタ３６と３８はそれぞれ入出力のＤＣ成分を阻止するためのキャパシタであり、それらは第１図に示される増幅器１０の単一段の入出力側で従来のように使用される。しかしキャパシタ４０は増幅されるべきＲＦ倍信号ＰＩＮダイオード４２に結合するために使用されるＲ、　Ｆ結合キャパシタである。

ＰＩＮダイオードのＲＦ抵抗値は以下の式によって与えられることはよく知られている、ｌｏｇ　Ｒ−Ａ＋ＢＩｏｇ　Ｉｐここで、ＲはＰＩＮダイオード４２のＲＦ抵抗値であり、ＡとＢは各ダイオードによって決定される定数であり、ＩｐはＰＩＮダイオード４２のＤＣ順方向電流である。

従って、予め決められた電圧−Ｖｅをダイオード４２に印加することにより、ＲＦ抵抗値は変えられることができる。抵抗４４と４６は、ダイオード４２にＶＣだけ加えられる最大順方向電流を定義するための電流制限抵抗である。抵抗１８．２０．２２．４８．５０は抵抗１２と１４に対する従来のバイアスネットワークの一部であり、インダクタ５２は増幅器１０の中心周波数をセットするように選ばれる。

ノード２Ｇの有効ＲＦ抵抗値はダイオード４２の順方向電流を変えることによって制御される。ＰＩＮダイオードは一般にほとんどのＲＦ周波数において順抵抗値を有することによって特徴付けられ、その値は制御電流Ｉｐによって、約１０にΩから１Ω以下にまで変えられることができる。全てのダイオードが幾分この特性を示すが、ＰＩＮダイオードは広い抵抗値範囲に渡って、良い線形性と、低ひずみと、および低制御電流駆動を表わすこの特性を示すために最適である。

第２図を参照せよ。ＰＩＮダイオード接合電圧は温度の関数として変化する。従って、ダイオード４２の温度が変化するにつれ制御電圧がＰＩＮダイオードに直接加えられるならば、ゲインコントロール電流Ｉｐを正確に制御することは困難である。そのような制御を達成するためには、第２図で引用番号５４で示されるサブ回路がサブ回路２４の代わりに第１図の増幅器１０で使用される。

ゲインコントロール電圧Ｖｃが引用番号５６で示される演算増幅器の入力に結合される。増幅器５６の出力は、電圧Ｖｏであり、ゲインコントロール電流Ｉｐである。抵抗５８はダイオード４２に対する電流制限抵抗として働く。前述のように、ダイオード４２は結合キャパシタ４０によって増幅器１０のノード２Ｇに結合される。増幅器１０の残りの部分は、図面を簡略にするために第２図から除かれている。ここで、電流１ｐは、Ｉｐ−−Ｖｃ／Ｒｉであり、ここで、Ｉｐは増幅器５６の出力におけるゲインコントロール電流であり、Ｖｃは増幅器５６の入力における入力ゲインコントロール電圧であり、Ｒ１は抵抗６ｏの入力抵抗値である。Ｉｐはダイオード４２のＤＣ接合電圧に独立であるということに注目することが重要である。従って、第２図に示される回路において使用されるとき、ダイオード４２を介して流れる順方向電流はダイオードのＤＣ接合電圧に独立であるように、従って、温度に独立であるように自動的に調整される。

Ｉｐが温度に独立であるならば、上述のダイオードＲＦ抵抗値に対する式において、Ｒは温度に独立である。

従って、このようにして」二連の内容は、単一段であり、対数的線形ゲインコントロールされ、温度に独立な増幅器を表わす。換言すれば、ＡＧＣ対数線形電圧Ｖｃが第２図のサブ回路５４の入力に供給されるかぎり、温度に独立な、正確なゲインコントロールが増幅器１０になされる。

本発明は、その抵抗値が各段のゲインをコントロールするために使用されるＰＩＮダイオードを組込んだ増幅器として要約される。ＰＩＮダイオードは、ダイオードのＲＦ抵抗値が温度に独立であるので温度補償回路で使用される。多段基本増幅器ブロックは、より高いゲインとＡＧＣレンジを達成するためにカスケード接続されている。第３図は、上述のように直列にカスケード接続されたｎ個の増幅器Ａｌ　、Ａ２、Ａ３、・・・Ａｎを有する複数の増幅器７０のブロックダイアダラムである。各増幅器Ａ１７０にはＡＧＣ信号として共通のＰＩＮダイオード電流Ｉｐが供給されている。この上うにして、カスケード接続された増幅器は、入カフ４、出カフ６、およびＡＧＣコントロール信号Ｉｐを有する単一の増幅器７２として扱われることができる。ＰＩＮダイオードの対数線形特性が使用される結果、カスケード接続された段の全体のゲインはｄＢ小単位、ｄＢ小単位ゲイン−ａ＋ｂｌｎ（−Ｖ）ここで、■は各段に共通に加えられるチャンネルＡＧＣ電圧であり、ａとｂは、予め決められたＡＧＣ電圧に各チャンネルの測定出力電圧に基づいて計算から決定されることができる定数である。

普通、多数の増幅器１０は、全体として望ましいゲインを得るためにカスケード接続される。前述のように、各段のゲインは各当該ＰＩＮダイオード４２のダイオードの抵抗値によって決定される。しかし、各ＰＩＮダイオードは」二記定数ＡとＢによって代数的に引用される特性と正確に同じ特性を有していない。０段カスケード接続された増幅器１ｏの電圧ゲインＢｎ　ｌｏｇ　（−Ｖｎ　／Ｒ］１．ｎ）　−１ｏｇ　Ｒ１ｎ１ここで、ゲインは０段カスケード接続された増幅器の全体のゲインであり、Ａｎはｎ番目の段に対する定数Ａであり、Ｂｎはｎ番目の段に対する定数Ｂであり、Ｖｎはｎ番目の段に対するゲインコントロール電圧であり、Ｒｌｎはｎ番目の段に対して第２図の抵抗６０の入力抵抗値であり、Ｒｌｎはｎ番目の段の増幅器１０の入力抵抗値である。しかし、Ａ　ｎ　ＳＢ　ｎｓＲｎ、、ＲＸｎは、全て定数である。従って、さらに代数的に消去すると、ゲインコントロール電圧が各段に共通、すなわちＶであるとすると、ｌｏｇゲイン−ａ＋ｂｌｏｇ　（Ｖ）と述べられることができる。ここで、ａとｂは、Ａ　ｎ　ｓ　Ｂ　ｎ　−ＲｎＳＲｌｎの総和の関数である定数である。

さて、■が本発明により一１ボルトにセットされると、ゲインはｌｏｇゲイン（−１ボルト）　−ａである。■が一１０ボルトにセットされると、ｌｏｇゲイン（−１０ボルト）　 −ａ十すである。従って、経験的にａとｂの値は、あるＡＧＣ電圧におけるゲインの値から決定されることができる。

ゲイン＋Ｖｏｕｔ／ＶｊｎここでＶ　ｏｕｔはカスケード接続されたｎ段の出力電圧であり、Ｖｉｎはカスケード接続されたｎ段の入力電圧であるので、その式をｌｏｇ　Ｖｏｕｔに対して以下のように書き直すことができる、ｌｏｇ　Ｖｏｕｔ　−ｌｏｇ　Ｖｉｎ＋ａ＋ｂｌｏｇ　（−Ｖ）多チヤンネル増幅器の各チャンネルは、ＩＦ増幅器内にカスケード接続された各段を存する。各チャンネルに対する定数ａとｂは異なる。従って、各チャンネルに対する全体のゲインが各チャンネル内のＡＧＣ電圧を適当に調整することによって等しくセットされることができるようにキャリブレーションの間に各チャンネルに対する定数ａ（！：ｂを決定することが必要である。

本発明によれば、多チヤンネル増幅器に対するキャリブレーション手順は、各チャンネルに同じ入力電圧を供給することと、ＡＧＣ電圧の２つの値に対する出力電圧を各チャンネルで測定することとを含む。上記式は底を１０とする対数として表わされるが、他の底を使用して表わされることもできる。

装置の関係から、自然対数が都合がよい。従って、８．６９１ｎＶｏｕｔ　−ａ　＋８．６９　（１ｎＶｉｎ＋　ｂ　Ｉｎ　（−Ｖ）　）すなわち、ＩｎＶｏｕｔ　−ａ　／８．８９＋］ｎＶｉｎ＋　ｂ　Ｉｎ　（−Ｖ）−Ｖを１ボルトにセットすると、ｊ番目のチャンネルに対１ｎＶｏｕｔ　（Ｊ、１）−１ｎＶｉｎ（ｊ、１）ここで、アーギュメントｊと１は、その量が、−１ボルトのＡＧＣ電圧に対応する多チヤンネル増幅器のｊ番目のチャンネルに対応することを示すために、その量の各々に加えられる。

同様に、ＡＧＣ電圧を２．７１８にセットすると、ｂ　（ｊ）　−ＩｎＶｏｕｔ　（Ｊ、　２．７１８　）　−１ｎＶｉｎ　（Ｊ、　２．７１８　）−ａ　（ｊ　）　／８．６９ａ　（ｊ）とｂ　（ｊ）は、ＡＧＣ電圧に関して定数であり、従って、ａ　（ｊ）とｂ　（ｊ）の同じ値が上記の最後の２つの式の両方で決定されるということを忘れるべきではない。」−記の式は、ａ　（ｊ）とｂ（ｊ）の各々を一義的に決定する。

本発明によれば、第１のチャンネルｊ−１の出力電圧は、以下のように測定される、ＩｎＶｏｕｔ　（１，Ｖ）　−１ｎＶｉｎ　（１）　＋ａ　（１）　／８．６９十ｂ　（１）　Ｉｎ　（−Ｖ）チャンネル１を予め決められた大きさのゲインに調整することが望まれているとする。第１のチャンネルの出力電圧を、第〕のチャンネルの入力電圧より高い予め決められた値に、ＡＧＣ電圧を調整したい。これを達成する調整されたＡＧＣ電圧をＶ′とする。このようにして、ＡＧＣ電圧の調整前に、ＩｎＶｏｕｔ　（１，Ｖ）　−１ｎＶｉｎ＋ａ　（１）　／８．６９＋ｂ　（１）Ｉｎ（−Ｖ）であり、調整後に、１ｎＶｏｕｔ　（］、、　Ｖ　＝）　−１ｎＶｌｎ＋ａ　（１）　／８．６９＋ｂ　（１）Ｉｎ（−Ｖ＝）である。これらの式は、結合され、以下のように書き直される、Ｖ−−Ｖ　（Ｖｏｕｔ　（１，Ｖ−）／Ｖｏｕｔ　（１，Ｖ））多チヤンネル増幅器の各チャンネルのゲインが等価される本発明の手順を考える。定数ａ　（ｊ）とｂ　（ｊ）の各々は、上記のキャリブレーション手順により各チャンネルに対して決定されるとする。各チャンネルに対するＡＧＣ電圧を見付けるために、選択されたチャンネル、例えばチャンネル１に関連する残りのチャンネルのゲインをセットすることが必要なだけである。各チャンネルのチャンネル１に対する関係は、８．６９Ｉｎ　（Ｖｏｕｔ　／Ｖｉｎ）　−ａ　（１）　＋Ｌ６９ｂ　（１）８．６９Ｉｎ　（Ｖｏｕｔ　／Ｖｉｎ）　−ａ　（ｊ）　＋８．６９ｂ　（ｊ　）Ｉｎ　（−Ｖ　（ｊ）　）これらの式を結合し書き直すと、Ｉｎ　（−Ｖ　（ｊ）　）　＝Ｃ＋Ｄｌｎ　（−Ｖ　（１）　）ここで、■（ｊ）はそのゲインをチャンネル１に等しくするためにチャンネルｊに加えられなければならないＡＧＣ電圧であり、■（１）は予め決められた値でチャンネル１に加えられるＡＧＣ電圧であり、Ｃ＝　（ａ　（１）−ａ　（ｊ））／　Ｑ、６９ｂ　（ｊ））Ｄ＝ｂ　（１）／ｂ　（ｊ）である。

実際のシステムでは定数を決定し、各チャンネルのＡＧＣ電圧を実行するために、これらの計算を正確に実行することは必ずしも必要ではない。以下の説明は２チヤンネルシステムの例である。この例では説明を簡単にするために、定数ファクタａとｂは定数Ｋによって置換えられている。

（１）入力基準信号を各チャンネルに対して同じ値、例えばＸｄＢｍにセラ１〜する。

（２）両方のチャンネルのＡＧＣは−１，００ボルトにセットされ、各チャンネルの出力が測定される。チャンネル１の出力はに１１ｄＢｍであり、チャンネル２の出力はに２ＬｄＢｍである。

（３）両方のチャンネルのＡＧＣは−２，７１８ボルトにセットされ、チャンネルの出力が再び測定される。チャンネル１の出力はＫ１２ｄＢｍであり、チャンネル２の出力はに２２ｄＢｍである。

（４）算術計算によって、各チャンネルに対する特性定数を導く。すなわちチャンネル１に対してＫｌ　−Ｋｌｌ−Ｋ１２であり、チャンネル２に対してに２− に２１−に２２である。

この点で、各カスケード接続されたチャンネルに対するゲインに対する特性定数が得られる。２つのチャンネルのゲインは以下のようにしてマツチングされる。

（１）マスクチャンネルすなわちチャンネル１には望ましい大きさのワーク入力の信号が供給される。

（２）チャンネル１の出力は−２，７１８ボルトのＡＧＣで測定される。出力はこの説明ではＭ　ｄ　Ｂ　ｍとされる。

（３）計算によってチャンネル１のＡＧＣ電圧の値を導く、Ｖｌ　＝−２，７１８ｅｘｐ　（（Ｌ＋Ｍ）　／Ｋｌ　）値しは回路で望まれる見掛は上の出力電圧である。Ｖｌの絶対値が最少ＡＧＣ電圧に等しいかそれ以下ならば、増幅器が最大ゲインにセットされる最少電圧にｖｌを等しくさせるようにセットする。Ｖｌの絶対値が最少ＡＧＣ電圧より大きければ、ＡＧＣ電圧を導かれた値にセットする。

（４）チャンネル２のＡＧＣのゲインが、Ｖ２−−ｅｘｐ　（（Ｋ２１＋ＫＩ　Ｉｎ　（−Ｖｌ　）　−Ｋｌｌ、）　／に２　）にセットされる。■２がセットされた後、チャンネル］、とチャンネル２の間のゲインの差は０．５ｄＢ以下である。

（５）あるシステムでは、０．５ｄＢのチャンネルゲインの差では不十分である。その場合には、同じ入力信号が両方のチャンネルに接続され、各チャンネルの出力が測定される。

計算によりチャンネル２のＡＧＣ電圧をＶ２−−Ｖ２　ｅｘｐ（ＭＬ　−Ｍ２　）／に２にセットする。Ｖ２−を再調整した後、２つのチャンネル間のチャンネルゲインの差は、測定の最少誤差に非常に近付く。

カスケード接続されたチャンネルからの出力信号は、ターゲットへの距離が、あるいはチャンネルの入力へのリターン信号の大きさが変化するにつれて変化する。従って、動作中にバランスを維持しながら、チャンネルのゲインを上にあるいは下に動かすことが必要である。ゲインはＸｄＢだけ変化する必要があるとする。各チャンネルに対するＡＧＣ電圧の変化は以下の式から容易に計算される、Ｖｌ　−−Ｖｌ　ｅｘｐ　（Ｘ／Ｋｌ　）Ｖ２−　＝Ｖ２　ｅｘｐ　（Ｘ／に２　）ここで、■１′はチャンネル１に対して要求される新しいＡＧＣ電圧であり、Ｖｌはチャンネル１の前のＡＧＣ電圧であり、同様に、Ｖ２　＝はチャンネル２に対して要求される新しいＡＧＣ電圧であり、Ｖ２はチャンネル２の前のＡＧＣ電圧である。ＡＧＣの変化にかかわらず、２つのチャンネルは本発明によれば等しいゲインに保たれる。

従って、本発明によれば、チャンネルの１つがマスクチャンネルとして任意に選ばれ、上記の式は残りのチャンネルの各々のＡＧＣ電圧を等しくセットするために使用される。

本発明は、その抵抗値が各段のゲインを制御するために使用されるＰＩＮダイオードを組込んだ増幅器として要約される。ダイオードのＲＦ抵抗値は温度に独立であるのでＰＩＮダイオードは温度補償回路で使用される。多段の基本増幅器ブロックは、より高いゲインとＡＧＣレンジを達成するためにカスケード接続されたされる。ＰＩＮダイオードの対数線形特性は、ｄＢ小単位カスケード接続された段の全体のゲインが以下のように表わされるように使用される、ｄＢ小単位ゲイン−Ａ十ＢＩｎ（−Ｖ）ここで、■は各段に共通に加えられるチャンネルＡＧＣ電圧であり、ａとｂは予め決められたＡＧＣ電圧にある各チャンネルの出力電圧から読み出されることができる定数である。

多チャンネルが使用される場合には、共通入力電圧がキャリブレーションのために各チャンネルに供給される。２つの予め決められたＡＧＣ電圧は各チャンネルに加えられ、１組のａとｂがチャンネルの各々の出力電圧から読み出される。

このようにして読み出されたａとｂに対する値を使用して、チャンネルのゲインは増幅器の範囲内の望ましい値にセットされることができる。また、多チャンネルは等しいゲインを有するように各々セットされることができる。

本発明の精神と範囲から離れることなく多くの改造が当該技術分野の熟練者によってなされることができる。例えば、値ａとｂを決定する際に、２つの特定の電圧すなわち１と２．７１８ボルトが使用される。しかし、本発明の範囲から離れることなく、本発明に示される技術によって、任意の２つのＡＧＣ電圧の値が適当に使用されることができるということが開示されている。従って、実施例は説明を簡素化するために述べられた例に過ぎず、本発明は、それによって制限されるものではなく、以下に述べられる請求の範囲によって定義される。

国際調査報告ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　ｆｌ（Ｅ’ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨＲＥ？ＯＲＴ　０ＮＵＳ−Ａｍ　４３３５３８４　１５１０６／８２　ＮｏｎｅＤＥ −Ａ−２０５３５４２０４１０Ｓ／７２　Ｎｏｎｅ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）増幅器のパラメータは、前記増幅器に結合された制御信号に応答し、少なくとも１つの回路定数によって決定されることによって特徴づけられる前記増幅器の前記パラメータをキャリブレーションする方法において、前記制御信号の当該予め決められた値において前記増幅器の少なくとも１つの回路定数を測定することと、および前記測定された回路定数に従って前記増幅器の前記パラメータを予め決められキャリブレーションされた値に変換させることとを具備し、前記増幅器の前記パラメータは、付加的な検査装置なしに前記予め決められキャリブレーションされた値を想定するようにキャリブレーションされることを特徴とするキャリブレーションする方法。
（２）前記測定することは、前記制御信号の当該予め決められた複数の値において、前記増幅器の複数の回路定数を別々に測定することを具備することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
（３）前記測定することは、自動ゲインコントロール（ＡＧＣ）電圧の予め決められた値において前記少なくとも１つの回路定数を測定することを具備し、前記パラメータを変えることにおいて、前記増幅器のゲインが変えられることを具備することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
（４）前記測定することは、自動ゲインコントロール（ＡＧＣ）電圧の当該予め決められた複数の値において前記複数の回路定数を測定することを具備し、前記パラメータを変えることにおいて、前記増幅器のゲインが変えられることを具備することを特徴とする請求の範囲第２項に記載の方法。
（５）前記増幅器はインピーダンス依存増幅器であり、前記少なくとも１つの回路定数を測定することは、前記増幅器の制御インピーダンスの関数関係から測定することによって定数を決定することを具備し、ここで、前記制御インピーダンスは前記制御信号と前記少なくとも１つの回路定数の関数であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
（６）前記増幅器はインピーダンス依存増幅器であり、前記複数の回路定数を測定することは、前記増幅器の制御インピーダンスの関数関係から測定することによって前記定数を決定することを具備し、ここで、前記制御インピーダンスは前記制御信号と前記複数の回路定数の関数であることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の方法。
（７）前記制御インピーダンスは、デバイスのインピーダンスであり、そのインピーダンスは、ｌｏｇＲ＝ａ＋ｂｌｏｇ（−Ｖ）ここで、Ｒは前記デバイスの前記インピーダンスであり、Ｖは前記デバイスに加えられる前記制御信号であり、ａとｂは前記デバイスの前記回路定数特性であり、前記複数の回路定数を測定することは、前記制御信号の第１の当該値をｌｏｇ（−Ｖ）＝０にセットし、前記制御信号の第２の当該値をｌｏｇ（−Ｖ）＝１にセットすることを具備することを特徴とする請求の範囲第６項に記載の方法。
（８）前記制御信号はＡＧＣ電圧であり、前記パラメータは電圧ゲインであり、前記制御信号の前記第１の当該埴は１ボルトであり、前記制御信号の第２の当該値は約２．７１８ボルトであることを特徴とする請求の範囲第７項に記載の方法。
（９）前記制御信号はＡＧＣ電圧であり、前記パラメータは電圧ゲインであり、前記制御信号の前記第１の値は１ボルトであり、前記制御信号の第２の値は１０ボルトであることを特徴とする請求の範囲第７項に記載の方法。
（１０）複数の前記増幅器は直列にカスケード接続され、前記直列にカスケード接続された増幅器の前記パラメータは、前記直列にカスケード接続された増幅器が単一の増幅器であるように測定され、変更されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
（１１）複数の前記直列にカスケード接続された増幅器が提供され、直列にカスケード接続された増幅器の各々はチャンネルを定義し、前記方法は、前記複数のチャンネルの各々を別々に測定し、変更することを具備することを特徴とする請求の範囲第１０項に記載の方法。
（１２）前記複数のチャンネルの各々に対する前記パラメータを変更することは、前記パラメータが前記複数のチャンネルの各々に共通な予め決められた値であるように変更することを含むことを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の方法。
（１３）各増幅器に対するゲインがｄＢ単位で、Ｇ＝Ｃ＋Ｄｌｏｇ（−Ｖ）（ここで、Ｇは前記増幅器の各々の前記ゲインであり、Ｖは各増幅器に加えられるＡＧＣ信号であり、ＣとＤは各増幅器に対応する回路定数である）とされる前記複数の増幅器のゲインをキャリブレーションする方法において、２つの当該予め決められたＡＧＣ電圧において各増幅器に対する前記回路定数を測定することと、および前記当該予め決められた値に前記増幅器の各々の前記ゲインを変更することとを具備し、それにより各増幅器の前記ゲインは検査装置を使用することなくキャリブレーションされることを特徴とする方法。
（１４）前記ゲインを変更することにおいて、各当該増幅器の前記ゲインは共通の値に変えられ、それにより、前記複数の増幅器の各々は、マッチングされキャリブレーションされたゲインを有することを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の方法。
（１５）前記測定することにおいて、前記２つの予め決められたＡＧＣ電圧は、１ボルトと約２．７１８ボルトであり、前記ゲインはＶの自然対数であることを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の方法。
（１６）前記測定することにおいて、前記２つの予め決められたＡＧＣ電圧は、１ボルトと１０ボルトであり、前記ゲインは１０を底とするＶの対数であることを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の方法。
（１７）前記測定することにおいて、前記２つの予め決められたＡＧＣ電圧は、１ボルトとＸボルトであり、前記ゲインはＸを底とするＶの対数であることを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の方法。
（１８）各チャンネルがゲイン制御信号によって自動的にゲイン制御され、各チャンネルのゲインが前記各増幅器に対応する複数の定数と前記ゲインコントロール信号との既知の関数である複数の増幅器チャンネルをキャリブレーションする方法において、当該複数のゲインコントロール値において、各増幅器の各出力と各増幅器への当該入力とを測定することと、ここで、前記複数の定数は前記複数のゲインコントロール値の数と等しく、前記測定することにおいて、各増幅器の前記ゲインを計算することと、前記関数と前記計算されたゲインとに従って各増幅器に対応する前記定数を計算することと、および各増幅器の前記当該ゲインを当該予め決められキャリブレーションされた値にセットするために、前記関数に従って各増幅器に当該変えられたゲインコントロール信号を適用することとを具備することを特徴とする方法。
（１９）前記各増幅器に当該変えられたゲインコントロール信号を適用することにおいて、前記複数の増幅器の各々に対する前記予め決められキャリブレーションされた値は等しく、それによりマッチングされキャリブレーションされた増幅器が得られることを特徴とする請求の範囲第１８項に記載の方法。
（２０）各増幅器に対する前記関数は、Ｇ＝Ｋ１＋Ｋ２ｌｏｇ（−Ｖ）であり、ここで、Ｇは前記増幅器の各々の前記ゲインであり、Ｖは各増幅器に対する前記ゲインコントロール信号であり、Ｋ１とＫ２は各増幅器に対応する定数であることを特徴とする請求の範囲第１８項に記載の方法。