JPH0570968B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 入来信号を受信し、実質的に相互に直角の位
相関係であるような２つの信号成分を提供するた
めの信号スプリツタ手段１９と、単一調節装置１
４によつて制御され、２つの信号成分間の相対的
な大きさが変化するときに２つの信号成分の実質
的に一定のベクトル和を示す出力を生ずるための
逆追尾特性を持つようにした、各々が２つの信号
成分の一方に対応する２つの区間を含む可調手段
２１と、該２つの区間からの該２つの信号成分を
特定の位相関係で加算し、それに与えられた相対
的な大きさの関係に従つて該入来信号の位相から
位相推移した出力を生ずるための信号結合手段２
３とからなる位相推移回路において、 該区間は減衰区間であり、該区間は２つの信号
の信号成分のそれぞれに可変損失を導くための
PINダイオード５１，５３と、位相推移した出力
の大きさを検出して入来信号の大きさを変化さ
せ、その位相が変化しても出力の大きさを一定に
保つための自動利得調整手段２４，２６，１６と
を含むことを特徴とする位相推移回路。

２ 請求の範囲第１項に記載の回路において、該
２つの調整可能な減衰器区間の各々はブリツジＴ
構成になつたバリオロツサを含み、各バリオロツ
サは可変損失を導入するためのPINダイオードの
直列対５１と５２，５３と５４を含み、該対の
各々は、２つの信号成分の１つのそれぞれに可変
損失を導入するための該PINダイオードを含み、
そして、一方の対のPINダイオードは他方の対の
PINダイオードに関して逆極性であることを特徴
とする位相推移回路。

３ 請求の範囲第２項に記載の回路において、該
単一調整回路は逆極性を持つ電圧の間に配置され
たポテンシヨメータ１４と、該ポテンシヨメータ
の可変タツプと回路の出力とに接続され、更に
PINダイオードの各々の対の中央部分と接続され
た入力を有する演算増幅器４６とを含むことを特
徴とする位相推移回路。

４ 請求の範囲第３項に記載の位相推移回路にお
いて、共通の中央電圧に応動して逆極性のバイア
スを提供するように各ダイオード対に接続された
バイアス手段を含むことを特徴とする位相推移回
路。

５ 請求の範囲第２項乃至第４項のいずれか１項
に記載の回路において、自動利得調整手段は信号
スプリツト手段に前置された可変利得増幅器１６
と、相対的大きさの関係の範囲に渡つて一定振幅
の出力を提供するために可変利得増幅器の利得を
制御し、位相推移された出力を受信するように接
続されたレベル検出器手段２４とを含むことを特
徴とする位相推移回路。

６ 請求の範囲第５項に記載の位相推移回路にお
いて、可変利得増幅器と信号スプリツト手段の間
に配置されたダイオードブリツジ回路１７と、位
相推移回路の出力に180度の位相を生ずるために
可変利得増幅器と信号組合せ手段の間に結合され
た信号を反転するための第１の極性の電圧と第２
の極性の電圧を反転するバイアス手段１８とを含
むことを特徴とする位相推移回路。

７ 請求の範囲第１項乃至第６項のいずれか１項
に記載の回路において、信号組合せ手段は２つの
出力を持ち、一方は２つの信号成分の同様の和を
示し、一方は２つの信号成分の180度の差を示し、
これによつて信号組合せ手段の２つの出力の間に
位相推移した出力が提供されるようになつている
ことを特徴とする位相推移回路。

背景技術 本発明は可変移相器、特に位相の設定値に関係
なく一定の振幅出力を維持する移相装置に関す
る。

通信および測定の分野においては移相の種々の
応用がある。このような応用のひとつはアール・
ピー・ヘツケン（R.P.Hecken）の1979年６月５
日の米国特許4157508に示された位相分析器があ
る。位相分析器という用語は二つの出力信号の間
に制御された位相関係で二つの信号成分が生ずる
ために用いられている。ヘツケン（Hecken）の
特許の装置の基本的な目的は電磁的装置の非線形
の伝送特性によつてもたらされる歪みを相殺する
ための当業者には周知の方法による歪み補償を行
なうことである。この手法には信号増幅プロセス
の間の破壊的位相干渉を防止するために予め歪み
を与える成分の正確な位相制御が必要である。

従来の位相分析器の問題は振幅と位相の制御が
干渉的であるということである。位相制御は二つ
の位相推移した信号の相対的大きさを決定する二
つの調整によつて実現される。残念なことに、こ
れらの二つの信号をベクトル的に組合わせたとき
に出力信号の振幅は位相の設定値と共に変化して
しまう。従つて、信号振幅を制御するために第３
の干渉的調整が必要になる。このため、プリデイ
ストータを設定し、電磁装置としてその能力レベ
ルを保つことは、プリデイストータの許容できる
能力を実現するために従来の制御には干渉的性質
があるから制御の再設定を何回もしなくてはなら
ず、極めて煩雑な問題となる。

発明の要約 一般的に言えば、本発明は逆追尾減衰特性と自
動利得制御ループを持ち、その可変位相推移の全
体の範囲にわたつて一定の振幅の出力信号を生ず
る改良された位相推移装置を提供するものであ
る。

本発明のひとつの特徴に従えば、二重選択減衰
器は、各々が直列になつた１対のPINダイオード
を含むブリツジＴ構成になつた二つのバリオロツ
サ回路の形をとる。一方の対のPINダイオードは
他方の対のPINダイオードと逆極性になつてい
る。各PNIダイオードの対の中心部は制御電圧源
に接続されており、これが二つの区間の相対減衰
と、移相器の出力で生ずる移相の量を制御する。

本発明の他の特徴に従えば、自動利得制御は入
力における可変利得増幅器と可変利得増幅器の利
得を制御するための出力における検出器を含み、
位相の設定に独立に一定振幅の出力を保証する。
各ダイオード対は逆極性バイアスに接続されてい
て、共通の中央制御電圧に応動して、逆の減衰応
答を与える。可変利得増幅器と信号スプリツタの
間に結合された可変バイアス装置を持つたダイオ
ードブリツジ回路が移相器の出力における位相反
転を与える。出力信号組合せ手段が二つの出力を
生じ、その相対的位相関係は、減衰器の二つの区
間の共通の可変電圧によつて制御される。

【図面の簡単な説明】

本発明の他の目的、特徴および利点と、その実
現方法および動作は、添付の図面を参照して以下
の詳細な説明によつて最も良く理解される。

第１図は本発明の原理の一実施例のブロツク
図； 第２図は第１図の一部分の説明図； 第３図は第１図および第２図の回路によつて与
えられる電気的性質を示す特性曲線である。

詳細な説明 第１図は端子１１に与えられた入力端子が、端
子１２および１３に二つの出力信号を生じ、その
出力信号が位相角制御１４の設定に従つて相互に
位相差を持つようにする本発明の装置のブロツク
図を示している。入力信号は可変利得増幅器１６
に与えられ、その出力は位相反転スイツチ１７に
与えられる。位相反転器１７は、スイツチ１８の
位置によつて、出力端子１２と１３の間に０度あ
るいは180度の追加の移相を与える。位相反転器
１７からの出力信号はハイブリツド１９によつ
て、直角の関係を持つた二つの成分に分割され
る。各成分は別々に逆追尾減衰器２１に与えら
れ、その相対的な大きさは制御回路２２を通して
動作する位相角制御１４によつて変化される。二
つの信号成分は別々に出力ハイブリツド２３に与
えられ、ここで和信号と差信号がそれぞれの端子
１２と１３に生ずる。二つの出力の大きさは等し
いが、その相互の相対位相差は減衰器２１に与え
られる二つの信号成分の間の大きさの関係を変化
することによつて与えられる。本発明の原理に従
えば、逆追尾減衰器２１は二つの可変減衰器の区
間を含み、それらは相互に逆の関係で追尾し、位
相調整が変化したとき、比較的一定したハイブリ
ツドの出力を生ずるようになつている。従つて、
ハイブリツド２３は、２つの区間からの２つの信
号成分を特定の位相関係で加算し、それに与えら
れた相対的な大きさの関係に従つて、該入来信号
の位相から位相推移した出力を生ずることにな
る。出力信号振幅の一定性はさらにレベル検出器
２４と増幅器１６の利得を変化することによつて
位相反転器１７に与えられる入力信号の大きさを
制御する制御回路２６によつて、さらに保証され
る。

第２図は位相反転器１７と制御回路２２を含む
逆追尾減衰器２１との詳細な説明図である。基本
的には位相反転器はハイブリツド１９に信号を与
えるダイオード３１，３２，３３および３４を含
むブリツジ回路である。ブリツジ回路はチヨーク
３６および３７によつてブリツジに結合されたス
イツチ１８によつて負あるいは正にバイアスされ
る。チヨーク３６および３７は直流バイアス用の
低インピーダンスを与え、一方この特定の発明の
応用では70MHzである無線周波数信号を阻止す
る。70MHzは無線伝送システムの中間周波数であ
る。

スイツチ１８が０度の位置にあるときには、負
のバイアスがチヨーク３６および３７を通してブ
リツジに与えられる。ダイオード３１と３２は次
に順バイアスされて、コンデンサ３８を通してブ
リツジに結合された入力信号が、コンデンサ４１
を通してハイブリツド１９の端子３９に結合され
るようにする。ダイオード３２もまた順バイアス
され、コンデンサ４３を通して、ハイブリツド１
９の端子４２の抵抗４４を通しての特定インピー
ダンス終端を与える。ブリツジ３３および３４の
他の二つのダイオードは逆バイアスされ、本質的
に開路となつている。

スイツチ１８が180度の位置になつているとき
には、チヨーク３６と３７を経由して正のバイア
スがブリツジに与えられ、このときにはダイオー
ド３２と３４が順バイアスされる。この場合に
は、コンデンサ３８からの入力信号は順バイアス
されたダイオード３２とコンデンサ４３を通し
て、ハイブリツド１９の端子４２に結合される。
ブリツジの他方においては、ダイオード３４は端
子３９の抵坑４４を通しての抵抗終端を与える。
このとき、ダイオード３１と３２は逆バイアスさ
れている。位相反転器１７のブリツジ回路のバイ
アスの反転はハイブリツド１９の入力における双
極二投スイツチと機能的に等価になる。

ハイブリツド１９と出力は二つのPINダイオー
ドの電圧制御ブリツジＴバリオロツサを含む逆追
尾減衰器２１に与えられる。二つのバリオロツサ
は制御回路２２中の二つの演算増幅器によつて駆
動され、バイアスされる。減衰レベルは位相角制
御１４によつて調整される各バリオロツサ中の
PINダイオード対の電気的バイアスを変化するこ
とによつて制御される。逆追尾減衰器２１の第１
のブリツジＴ回路はダイオード５１および５２を
含み、これは非反転バリオロツサと呼ばれる。他
方のブリツジＴ回路はダイオード５３および５４
を含み、これらは逆極性で接続されて、反転バリ
オロツサと呼ばれる。各バリオロツサにおいて、
それぞれのダイオード５１およびダイオード５３
は直列素子であり、ダイオード５２および５４は
分路素子である。入力信号周波数において、PIN
ダイオードは電流制御抵抗として動作し、その抵
抗は数Ωから数千Ωの範囲で変化する。PINダイ
オードの小数キヤリヤの寿命はその動作周波数に
比べて長いように選定されており、従つてダイオ
ードは整流器としてではなく、正確に電流制御抵
抗として動作する。

各バリオロツサのダイオード対は直列素子の抵
抗が増大するにつれて分路素子の抵抗が減少し、
その逆も成立するようにバイアスされている。一
方のバリオロツサのダイオードが他のバリオロツ
サに関して逆に接続されているから、二つのバリ
オロツサによつて逆追尾特性が得られるようにな
る。換言すれば、一方のバリオロツサの信号の減
衰が増大したときには、他のバリオロツサではそ
れを通る信号の伝送損失が減少することになる。
従つて、一方のバリオロツサは非反転で、他方は
反転と呼ばれることになる。非反転バリオロツサ
においては、抵抗５６と５７の値がブリツジＴ区
間の公称の入出力インピーダンスを決定し、一方
同様に抵抗５８および５９は他方のバリオロツサ
の伝送インピーダンス特性を決定することにな
る。

第２図の回路から、位相角制御１４は反転およ
び非反転のバリオロツサに共通であり、ダイオー
ドを直列の対でバイアスする（すなわち、ダイオ
ード５１と５２が対で、ダイオード５３と５４が
他の対）ことがわかる。反転された構成を持つて
いるので、増幅器４６の出力で生じた制御電圧
は、両方のダイオード対のダイオードの間に点に
与えられるが、一方の対において直列素子の両端
の電圧が増大するときに、これは他方の対の直列
素子の両端が減少することになる。同一の反転関
係は分路ダイオード５２および５４でも生ずる。
この回路においては、個々のダイオード対の両端
の全バイアス電圧が比較的に固定されたままで、
一定のインピーダンスが保たれることが重要であ
る。このバイアス電圧は単一利得の電圧フオロワ
として接続された増幅器４７の出力に生ずる電圧
であり、個々のダイオードが類似した特性を持つ
限りは、個々のバリオロツサのリターンロスは、
各バリオロツサについて特別の注意を払わなくて
も許容できることになる。

ダイオード５４はそのアノード端子に接続され
たRFバイパスコンデンサ６１を持つており、従
つて直流バイアス電圧を与えながら、その点で良
い交流接地を維持することができる。反転バリオ
ロツサのチヨーク６５はバイアス電圧の直流リタ
ーンとして用いられ、また信号路のRFを阻止す
る。制御回路２２においては、ダイオード６３と
６４は基準ダイオードとして使用され、PINダイ
オード５１−５４に類似したシリコン接合特性を
持つように選択されており、従つて個々のバリオ
ロツサの減衰の設定は回路の周囲温度が変化して
も、一定に保たれる。結合コンデンサ、バイアス
チヨーク、バイパスコンデンサのような残りの回
路コンポーネントは減衰器２１の回路の種々の点
で利用されており、回路中で適切なRF結合、DC
結合、RF阻止およびRFのバイアパを与える。

第３図は共通制御電圧の関数として二つのブリ
ツジＴバリオロツサ区間の減衰特性を図示してい
る。より詳しく述べれば、曲線７２（A₁）は第
２図でダイオード５１および５２を含む非反転バ
リオロツサの減衰特性を表わし、曲線７３（A₃）
は反転バリオロツサの逆特性を表わす。曲線７４
は制御電圧の関数として第１図の端子１２および
１３によつて与えられる出力信号の間の相対的位
相推移を図示する。

曲線７４の位相範囲にわたつて出力電圧が一定
になるようにするためには、A₁とA₂の二乗の和
が一定に保たれるという制限を守る必要がある。
この制限を完全に守るようなバリオロツサを実現
することは困難であるので、レベル検出器２４、
制御回路２６および可変利得増幅器１６から成る
自動利得制御のフイードバツクループによつて減
衰追尾の不整合を補正するための入力信号のレベ
ルの比較的軽微な調整を行なう。逆追尾特性から
得られる他の利点は第１図の位相分析器の全体の
信号減衰が最小化されるということである。