JP7124360B2 - 装置、装置による制御方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は装置、装置による制御方法及びプログラムに関する。

無線通信の急速な普及に伴い、無線通信に使用される周波数帯の不足が問題となっている。周波数帯を有効に利用する技術の１つとして、ビームフォーミングが挙げられる。ビームフォーミングは、指向性を有する電波を放射することで、所定の通信対象の無線通信を可能にする技術であり、信号の品質を保ちつつ、他の無線システムなどへの干渉を抑えることのできる技術である。
ビームフォーミングを実現する代表的な手法として、フェーズドアレイが挙げられる。フェーズドアレイは、送信機において複数のアンテナ素子に給電される無線信号の位相を調整し、各アンテナ素子から放射される電波を空間において合成することによって、所望の方向の信号を強める技術である。送信機において複数のアンテナ素子に給電される無線信号の位相を調整するためには、基板配線等に起因する位相のバラつきを校正する必要があり、送信機内で生じる位相変化や振幅変化を正確にモニタする必要がある。
特許文献１、２には、関連する技術として、フェーズドアレイに関する技術が開示されている。

特開２００１－３３０６６０号公報 国際公開第２０１６／１６７１４５号

ところで、フェーズドアレイの技術を用いる送受信機の送信機で生じる位相変化や振幅変化をモニタする１つの手段として、ループバックを用いる技術が挙げられる。ループバックを用いる技術とは、送信機の出力信号の一部を、受信機に入力することによって位相変化や振幅変化をモニタする技術である。ループバックの技術を用いる送受信機の送信機で生じる位相変化や振幅変化を正確にモニタするためには、ループバックの技術を用いる送受信機の受信機において、アンテナ素子間の位相差や振幅差を正確に校正する必要がある。
そこで、ループバックの技術を用いる送受信機の受信機において、アンテナ素子間の位相差及び振幅差を正確に校正することのできる技術が求められている。

本発明の各態様は、上記の課題を解決することのできる装置による制御方法及びプログラムを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の一態様によれば、装置は、第１の受信部、第２の受信部、信号生成部、制御部を備える装置であって、前記第１の受信部は、受けた信号の位相及び振幅を調整し第１の信号を生成する第１の調整手段、を備え、前記第２の受信部は、受けた信号の位相及び振幅を調整し第２の信号を生成する第２の調整手段、を備え、前記信号生成部は、前記第１の信号と前記第２の信号とに基づいて第３の信号を生成し、前記制御部は、前記第３の信号に基づいて、前記第１の調整手段を制御する。

本発明の別の態様によれば、装置による制御方法は、第１の受信部、第２の受信部、信号生成部、制御部を備える装置による制御方法であって、前記第１の受信部が受けた信号の位相及び振幅を調整し第１の信号を生成し、前記第２の受信部が受けた信号の位相及び振幅を調整し第２の信号を生成し、前記第１の信号と前記第２の信号とに基づいて第３の信号を生成し、前記第３の信号に基づいて、前記第１の受信部が受けた信号の位相及び振幅の調整を制御する。

本発明の別の態様によれば、プログラムは、第１の受信部、第２の受信部、信号生成部、制御部を備える装置のコンピュータに、前記第１の受信部が受けた信号の位相及び振幅を調整し第１の信号を生成し、前記第２の受信部が受けた信号の位相及び振幅を調整し第２の信号を生成し、前記第１の信号と前記第２の信号とに基づいて第３の信号を生成し、前記第３の信号に基づいて、前記第１の受信部が受けた信号の位相及び振幅の調整を制御すること、を実行させる。

本発明の各態様によれば、ループバックの技術を用いる送受信機において、アンテナ素子間の位相差及び振幅差を正確に校正することができる。

本発明の一実施形態による送受信機の構成を示す図である。 本発明の一実施形態による受信機の構成を示す図である。 本発明の一実施形態における変形例を示す図である。 本発明の一実施形態による受信機の最小構成を示す図である。 少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。

＜実施形態＞
以下、図面を参照しながら実施形態について詳しく説明する。
本発明の一実施形態による送受信機１（装置の一例）は、ループバックの技術を用いる送受信機であり、送信機の出力信号の一部を、受信機（装置の一例）に入力することによって位相変化や振幅変化をモニタする送受信機である。本発明の一実施形態による送受信機１は、受信機におけるアンテナ素子間の位相差や振幅差を正確に校正する機能を備える。
送受信機１は、図１に示すように、送受信部１０ａ１、１０ａ２、・・・、１０ａｎ、位相・振幅比較器２０ａ１、２０ａ２、・・・、２０ａ（ｎ－１）（信号生成部の一例）、制御部３０、合成器４０、信号処理部５０、分配器６０、スイッチ（図１では「ＳＷ」と記載）７０ａ１、・・・、７０ａ（ｎ－１）、８０ａ１、・・・、８０ａ（ｎ－１）を備える。なお、ｎは２以上の整数である。

送受信部１０ａ１、１０ａ２、・・・、１０ａｎを総称して、送受信部１０ａと呼ぶ。位相・振幅比較器２０ａ１、２０ａ２、・・・、２０ａ（ｎ－１）を総称して、位相・振幅比較器２０ａと呼ぶ。スイッチ７０ａ１、・・・、７０ａ（ｎ－１）を総称して、スイッチ７０ａと呼ぶ。スイッチ８０ａ１、・・・、８０ａ（ｎ－１）を総称して、スイッチ８０ａと呼ぶ。

送受信部１０ａ１は、アンテナ１０１ａ１、移相器１０２ａ１、１０５ａ１、可変利得増幅器１０３ａ１、１０４ａ１、スイッチ１０６ａ１、単極双投スイッチ（Ｓｉｎｇｌｅ－Ｐｏｌｅ Ｄｏｕｂｌｅ－Ｔｈｒｏｗ ｓｗｉｔｃｈ）（以下、「ＳＰＤＴ」と記載）１０７ａ１を備える。送受信部１０ａ１は、送受信部１０ａ１が備えるアンテナ１０１ａ１を介して信号を送受信する。なお、移相器１０２ａ１と可変利得増幅器１０３ａ１は、移相・増幅器（第１の調整手段の一例、第２の調整手段の一例）を構成する。

アンテナ１０１ａ１は、第１端子を備える。移相器１０２ａ１、１０５ａ１のそれぞれは、第１端子、第２端子、第３端子を備える。可変利得増幅器１０３ａ１、１０４ａ１のそれぞれは、第１端子、第２端子、第３端子を備える。スイッチ１０６ａ１は、第１端子、第２端子、第３端子を備える。ＳＰＤＴ１０７ａ１は、第１端子、第２端子、第３端子、第４端子を備える。
アンテナ１０１ａ１の第１端子は、ＳＰＤＴ１０７ａ１の第１端子に接続される。移相器１０２ａ１の第１端子は、スイッチ１０６ａ１の第１端子、ＳＰＤＴ１０７ａ１の第２端子、スイッチ８０ａ１のそれぞれに接続される。移相器１０２ａ１の第２端子は、可変利得増幅器１０３ａ１の第１端子に接続される。移相器１０２ａ１の第３端子は、制御部３０に接続される。可変利得増幅器１０３ａ１の第２端子は、位相・振幅比較器２０ａ１、合成器４０のそれぞれに接続される。可変利得増幅器１０３ａ１の第３端子は、制御部３０に接続される。可変利得増幅器１０４ａ１の第１端子は、分配器６０に接続される。可変利得増幅器１０４ａ１の第２端子は、移相器１０５ａ１の第１端子に接続される。可変利得増幅器１０４ａ１の第３端子は、制御部３０に接続される。移相器１０５ａ１の第２端子は、スイッチ１０６ａ１の第２端子、ＳＰＤＴ１０７ａ１の第３端子のそれぞれに接続される。移相器１０５ａ１の第３端子は、制御部３０に接続される。スイッチ１０６ａ１の第３端子、制御部３０に接続される。ＳＰＤＴ１０７ａ１の第４端子は、制御部３０に接続される。

アンテナ１０１ａ１は、電波を受信する。アンテナ１０１ａ１が受信した電波は、ＳＰＤＴ１０７ａを介して、信号として移相器１０２ａ１に入力される。
移相器１０２ａ１は、制御部３０から受ける制御信号に基づいて、アンテナ１０１ａ１が受信した信号の位相を調整する。移相器１０２ａ１は、位相調整後の信号を可変利得増幅器１０３ａ１に出力する。
可変利得増幅器１０３ａ１は、制御部３０から受ける制御信号に基づいて、移相器１０２ａ１から受けた信号を増幅する。

送受信部１０ａ２は、アンテナ１０１ａ２、移相器１０２ａ２、可変利得増幅器１０３ａ２、可変利得増幅器１０４ａ２、移相器１０５ａ２、スイッチ１０６ａ２、ＳＰＤＴ１０７ａ２を備える。送受信部１０ａ２は、送受信部１０ａ２が備えるアンテナ１０１ａ２を介して信号を送受信する。なお、移相器１０２ａ２と可変利得増幅器１０３ａ２は、移相・増幅器を構成する。
アンテナ１０１ａ２は、第１端子を備える。移相器１０２ａ２、１０５ａ２のそれぞれは、第１端子、第２端子、第３端子を備える。可変利得増幅器１０３ａ２、１０４ａ２のそれぞれは、第１端子、第２端子、第３端子を備える。スイッチ１０６ａ２は、第１端子、第２端子、第３端子を備える。ＳＰＤＴ１０７ａ２は、第１端子、第２端子、第３端子、第４端子を備える。

同様に、送受信部１０ａｎは、アンテナ１０１ａｎ、移相器１０２ａｎ、可変利得増幅器１０３ａｎ、可変利得増幅器１０４ａｎ、移相器１０５ａｎ、スイッチ１０６ａｎ、ＳＰＤＴ１０７ａｎを備える。送受信部１０ａｎは、送受信部１０ａｎが備えるアンテナ１０１ａｎを介して信号を送受信する。なお、移相器１０２ａｎと可変利得増幅器１０３ａｎは、移相・増幅器を構成する。
アンテナ１０１ａｎは、第１端子を備える。移相器１０２ａｎ、１０５ａｎそれぞれは、第１端子、第２端子、第３端子を備える。可変利得増幅器１０３ａｎ、１０４ａｎそれぞれは、第１端子、第２端子、第３端子を備える。スイッチ１０６ａｎは、第１端子、第２端子、第３端子を備える。ＳＰＤＴ１０７ａｎは、第１端子、第２端子、第３端子、第４端子を備える。

アンテナ１０１ａ１、１０１ａ２、・・・、１０１ａｎを総称して、アンテナ１０１ａと呼ぶ。移相器１０２ａ１、１０２ａ２、・・・、１０２ａｎを総称して、移相器１０２ａと呼ぶ。可変利得増幅器１０３ａ１、１０３ａ２、・・・、１０３ａｎを総称して、可変利得増幅器１０３ａと呼ぶ。可変利得増幅器１０４ａ１、１０４ａ２、・・・、１０４ａｎを総称して、可変利得増幅器１０４ａと呼ぶ。移相器１０５ａ１、１０５ａ２、・・・、１０５ａｎを総称して、移相器１０５ａと呼ぶ。スイッチ１０６ａ１、１０６ａ２、・・・、１０６ａｎを総称して、スイッチ１０６ａと呼ぶ。ＳＰＤＴ１０７ａ１、１０７ａ２、・・・、１０７ａｎを総称して、ＳＰＤＴ１０７ａと呼ぶ。
送受信部１０ａそれぞれにおける、アンテナ１０１ａ、移相器１０２ａ、可変利得増幅器１０３ａ、可変利得増幅器１０４ａ、移相器１０５ａ、スイッチ１０６ａ、ＳＰＤＴ１０７ａの接続は、上記の送受信部１０ａ１における、アンテナ１０１ａ１、移相器１０２ａ１、１０５ａ１、可変利得増幅器１０３ａ１、１０４ａ１、スイッチ１０６ａ１、ＳＰＤＴ１０７ａ１の接続と同様である。ただし、送受信部１０ａｎにおける移相器１０２ａｎは、スイッチ８０ａには接続されない。また、移相器１０５ａ２～１０５ａｎは、それぞれスイッチ８０ａ１～８０ａ（ｎ－１）に接続される。

なお、受信信号処理部９０ａのそれぞれが備えるアンテナ、移相器、可変利得増幅器もアンテナ１０１ａ１、移相器１０２ａ１、可変利得増幅器１０３ａ１と同様の処理を行う。そして、アンテナ１０１ａ１、１０１ａ２、・・・、１０１ａｎは、全体としてアレイアンテナを構成しており、制御部３０による制御に基づいて、指向性を有する信号を送受信する。

位相・振幅比較器２０ａのそれぞれは、第１端子、第２端子、第３端子を備える。
位相・振幅比較器２０ａ１の第１端子は、可変利得増幅器１０３ａ１の第２端子に接続される。位相・振幅比較器２０ａ１の第２端子は、可変利得増幅器１０３ａ２の第２端子に接続される。位相・振幅比較器２０ａ１の第３端子は、制御部３０に接続される。
位相・振幅比較器２０ａ２の第１端子は、可変利得増幅器１０３ａ２の第２端子に接続される。位相・振幅比較器２０ａ２の第２端子は、可変利得増幅器１０３ａ３の第２端子に接続される。位相・振幅比較器２０ａ２の第３端子は、制御部３０に接続される。
位相・振幅比較器２０ａ（ｎ－１）の第１端子は、可変利得増幅器１０３ａ（ｎ－１）の第２端子に接続される。位相・振幅比較器２０ａ（ｎ－１）の第２端子は、可変利得増幅器１０３ａｎの第２端子に接続される。位相・振幅比較器２０ａ（ｎ－１）の第３端子は、制御部３０に接続される。

制御部３０は、第１～第ｎ端子を備える。制御部３０の第１端子は、位相・振幅比較器２０ａ１の第３端子に接続される。制御部３０の第２端子は、位相・振幅比較器２０ａ２の第３端子に接続される。制御部３０の第（ｎ－１）端子は、位相・振幅比較器２０ａ（ｎ－１）の第３端子に接続される。制御部３０の第ｎ端子は、移相器１０２ａそれぞれの第３端子、可変利得増幅器１０３ａそれぞれの第３端子、可変利得増幅器１０４ａそれぞれの第３端子、移相器１０５ａそれぞれの第３端子、スイッチ１０６ａそれぞれの第３端子、ＳＰＤＴ１０７ａそれぞれの第４端子、スイッチ７０ａ１～７０ａ（ｎ－１）、スイッチ８０ａ１～８０ａ（ｎ－１）に接続される。
制御部３０は、第ｎ端子から、移相器１０２ａ、可変利得増幅器１０３ａ、可変利得増幅器１０４ａ、移相器１０５ａ、スイッチ１０６ａ、ＳＰＤＴ１０７ａそれぞれに制御信号を出力する。

合成器４０は、第１端子、第２端子、・・・、第ｎ端子、第（ｎ＋１）端子を備える。合成器４０の第１端子は、可変利得増幅器１０３ａ１の第２端子に接続される。合成器４０の第２端子は、可変利得増幅器１０３ａ２の第２端子に接続される。合成器４０の第ｎ端子は、可変利得増幅器１０３ａｎの第２端子に接続される。合成器４０の第（ｎ＋１）端子は、信号処理部５０に接続される。
合成部４０は、送受信機１が信号を受信する場合には、送受信部１０ａのそれぞれが受信した受信信号を合成する。合成部４０は、合成後の信号を信号処理部５０に出力する。

信号処理部５０は、第１端子、第２端子を備える。信号処理部５０の第１端子は、合成器４０の第（ｎ＋１）端子に接続される。信号処理部５０の第２端子は、分配器６０に接続される。
信号処理部５０は、信号処理を行う。信号処理部５０は、例えば、ダウンコンバータ、ナイキストフィルタ、アナログ－デジタル（Ａｎａｌｏｇ－ｔｏ－Ｄｉｇｉｔａｌ：Ａ／Ｄ）変換器、アップコンバータ、デジタル－アナログ（Ｄｉｇｉｔａｌ－ｔｏ－Ａｎａｌｏｇ：Ｄ／Ａ）変換器等を備える。信号処理部５０は、送受信機１が信号を受信する場合には、例えば、合成部４０による合成後の信号をダウンコンバートし、フィルタリングして、デジタル信号に変換するなど、信号を復調する信号処理を行う。また、信号処理部５０は、送受信機１が信号を送信する場合には、例えば、送信内容を示すデジタル信号をアナログ信号に変換し、フィルタリングして、アップコンバートするなど、信号を変調する信号処理を行う。

分配器６０は、第１端子、第２端子、・・・、第ｎ端子、第（ｎ＋１）端子を備える。分配器６０の第１端子は、可変利得増幅器１０４ａ１の第１端子に接続される。分配器６０の第２端子は、可変利得増幅器１０４ａ２の第１端子に接続される。分配器６０の第ｎ端子は、可変利得増幅器１０４ａｎの第１端子に接続される。分配器６０の第（ｎ＋１）端子は、信号処理部５０の第２端子に接続される。分配器６０は、信号処理部５０において変調の信号処理が行われた信号をそれぞれの送受信部１０ａに出力する。

スイッチ７０ａ１は、第１端子、第２端子、第３端子を備える。スイッチ７０ａ１の第１端子は、移相器１０５ａ１の第２端子、スイッチ１０６ａ１の第２端子、ＳＰＤＴ１０７ａ１の第３端子に接続される。スイッチ７０ａ１の第２端子は、移相器１０２ａ２の第１端子、スイッチ１０６ａ２の第１端子、ＳＰＤＴ１０７ａ２の第２端子、スイッチ８０ａ２に接続される。スイッチ７０ａ１の第３端子は、制御部３０の第ｎ端子に接続される。
スイッチ７０ａ（ｎ－１）は、第１端子、第２端子、第３端子を備える。スイッチ７０ａ（ｎ－１）の第１端子は、移相器１０５ａ（ｎ－１）の第２端子、スイッチ１０６ａ（ｎ－１）の第２端子、ＳＰＤＴ１０７ａ（ｎ－１）の第３端子に接続される。スイッチ７０ａ（ｎ－１）の第２端子は、移相器１０２ａｎの第１端子、スイッチ１０６ａｎの第１端子、ＳＰＤＴ１０７ａｎの第２端子、スイッチ８０ａｎに接続される。スイッチ７０ａ（ｎ－１）の第３端子は、制御部３０の第ｎ端子に接続される。スイッチ７０ａは、制御部３０による制御に基づいて、オン状態（閉状態）またはオフ状態（開状態）となる。

スイッチ８０ａ１は、第１端子、第２端子、第３端子を備える。スイッチ８０ａ１の第１端子は、移相器１０２ａ１の第１端子、スイッチ１０６ａ１の第１端子、ＳＰＤＴ１０７ａ１の第２端子に接続される。スイッチ８０ａ１の第２端子は、移相器１０５ａ２の第２端子、スイッチ１０６ａ２の第２端子、ＳＰＤＴ１０７ａ２の第３端子、スイッチ７０ａ２の第２端子に接続される。
スイッチ８０ａ２は、第１端子、第２端子、第３端子を備える。スイッチ８０ａ２の第１端子は、移相器１０２ａ２の第１端子、スイッチ１０６ａ２の第１端子、ＳＰＤＴ１０７ａ２の第２端子、スイッチ７０ａ１の第２端子に接続される。スイッチ８０ａ１の第２端子は、移相器１０５ａ２の第２端子、スイッチ１０６ａ２の第２端子、ＳＰＤＴ１０７ａ２の第３端子、スイッチ７０ａ２接続される。
スイッチ８０ａ（ｎ－１）は、第１端子、第２端子、第３端子を備える。スイッチ８０ａ（ｎ－１）の第１端子は、移相器１０２ａ（ｎ－１）の第１端子、スイッチ１０６ａ（ｎ－１）の第１端子、ＳＰＤＴ１０７ａ（ｎ－１）の第２端子、スイッチ７０ａ（ｎ－２）の第２端子に接続される。スイッチ８０ａ（ｎ－１）の第２端子は、移相器１０５ａｎの第２端子、スイッチ１０６ａｎの第２端子、ＳＰＤＴ１０７ａｎの第３端子に接続される。スイッチ８０ａは、制御部３０による制御に基づいて、オン状態（閉状態）またはオフ状態（開状態）となる。

送受信部１０ａ１において、ＳＰＤＴ１０７ａ１は、送受信の切り替えを行う。また、スイッチ１０６ａ１は、オン状態の場合に、移相器１０５ａ１の出力信号の一部を移相器１０２ａ１へ出力する。これらＳＰＤＴ１０７ａ１及びスイッチ１０６ａ１の動作は、制御部３０によって制御される。また、スイッチ７０ａ１は、移相器１０５ａ１の出力信号の一部を移相器１０２ａ２へ出力する。これにより、アンテナアレイ装置１は、隣接する送受信部間（送受信部１０ａ１と送受信部１０ａ２の間、送受信部１０ａ２と送受信部１０ａ３の間、・・・、送受信部１０ａ（ｎ－１）と送受信部１０ａｎの間）における位相の校正、振幅の校正を可能にする。ただし、アンテナ１０１ａ１が受信した信号が、スイッチ８０ａ１及び１０６ａ２を介して、移相器１０２ａ２へ出力されないように、スイッチ８０ａ１は、オフ状態でなければならない。
制御部３０は、移相器１０５ａ１からスイッチ１０６ａ１、移相器１０２ａ１、可変利得増幅器１０３ａ１を介して位相・振幅比較器２０ａ１に信号を伝播させる場合、スイッチ１０６ａ１と１０６ａ２をオン状態に制御し、スイッチ７０ａ１と８０ａ１をオフ状態に制御する。また、制御部３０は、移相器１０５ａ１からスイッチ７０ａ１、移相器１０２ａ２、可変利得増幅器１０３ａ２を介して位相・振幅比較器２０ａ１に信号を伝播させる場合、スイッチ１０６ａ１と１０６ａ２をオフ状態に制御し、スイッチ７０ａ１と８０ａ１をオン状態に制御する。

ここで、送受信機１における位相及び振幅の校正について説明する。図１において、送受信部１０ａ１における送信経路の移相・振幅誤差をΔＴＸ１、受信経路の移相・振幅誤差をΔＲＸ１とする。送受信部１０ａ２における送信経路の移相・振幅誤差をΔＴＸ２、受信経路における移相・振幅誤差をΔＲＸ２とする。同様に、送受信部１０ａｎにおける送信経路の移相・振幅誤差をΔＴＸｎ、受信経路の移相・振幅誤差をΔＲＸｎとする。移相・振幅誤差を検出するための移相器１０２ａ、移相器１０５ａ、可変利得増幅器１０３ａ１、可変利得増幅器１０４ａ１は、それぞれ同一の設定がされているものとする。

ここで、制御部３０による制御によって、スイッチ１０６ａ１と１０６ａ２がオン状態になり、スイッチ７０ａ１と８０ａ１がオフ状態になると、移相器１０５ａ１からスイッチ１０６ａ１、移相器１０２ａ１、可変利得増幅器１０３ａ１を介して位相・振幅比較器２０ａ１に信号が伝播する。また、移相器１０５ａ２からスイッチ１０６ａ２、移相器１０２ａ２、可変利得増幅器１０３ａ２を介して位相・振幅比較器２０ａ１に信号が伝播する。そして、移相器１０５ａ１からスイッチ１０６ａ１、移相器１０２ａ１、可変利得増幅器１０３ａ１を介して位相・振幅比較器２０ａ１に伝播する信号に含まれる誤差Ｅｒｒ１、移相器１０５ａ２からスイッチ１０６ａ２、移相器１０２ａ２、可変利得増幅器１０３ａ２を介して位相・振幅比較器２０ａ１に伝播する信号に含まれる誤差Ｅｒｒ２のそれぞれは、次の式（１）、（２）のようになる。

Ｅｒｒ１＝ΔＴＸ１＋ΔＲＸ１・・・（１）

Ｅｒｒ２＝ΔＴＸ２＋ΔＲＸ２・・・（２）

同様に、制御部３０による制御によって、スイッチ１０６ａ１と１０６ａ２がオフ状態になり、スイッチ７０ａ１と８０ａ１がオン状態になると、移相器１０５ａ１からスイッチ７０ａ１、移相器１０２ａ２、可変利得増幅器１０３ａ２を介して位相・振幅比較器２０ａ１に信号が伝播する。また、移相器１０５ａ２からスイッチ８０ａ１、移相器１０２ａ１、可変利得増幅器１０３ａ１を介して位相・振幅比較器２０ａ１に信号が伝播する。そして、移相器１０５ａ１からスイッチ７０ａ１、移相器１０２ａ２、可変利得増幅器１０３ａ２を介して位相・振幅比較器２０ａ１に伝播する信号に含まれる誤差Ｅｒｒ３、移相器１０５ａ２からスイッチ８０ａ１、移相器１０２ａ１、可変利得増幅器１０３ａ１を介して位相・振幅比較器２０ａ１に伝播する信号に含まれる誤差Ｅｒｒ４のそれぞれは、次の式（３）、（４）のようになる。

Ｅｒｒ３＝ΔＴＸ１＋ΔＲＸ２・・・（３）

Ｅｒｒ４＝ΔＴＸ２＋ΔＲＸ１・・・（４）

ここで、各ΔＴＸ、ΔＲＸは、制御部３０が移相器の位相量と可変利得増幅器の利得を変えることで調整できる。
例えば式（１）と（２）とが等しくなるように、すなわち、位相・振幅比較器２０ａ１から出力される位相差・振幅差が０になるようにΔＴＸ２の値を調整すると、次の式（５）のようになる。

ΔＴＸ１＋ΔＲＸ１＝ΔＴＸ２＋ΔＲＸ２・・・（５）

また、同様に、式（３）と（４）とが等しくなるように、すなわち、位相・振幅比較器２０ａ１から出力される位相差・振幅差が０になるようにΔＲＸ２の値を調整すると、次の式（６）のようになる。

ΔＴＸ１＋ΔＲＸ２＝ΔＴＸ２＋ΔＲＸ１・・・（６）

式（５）と（６）を連立方程式として解くと次の式（７）、（８）となる。

ΔＴＸ１＝ΔＴＸ２・・・（７）

ΔＲＸ１＝ΔＲＸ２・・・（８）

このように、送受信機１における位相及び振幅の誤差を校正することができる。
なお、本発明の一実施形態による送受信機１において、各送受信部１０ａは、ＳＰＤＴ１０７ａを備え、１つのアンテナ１０１ａを送信経路と受信経路とで共有するものとした。しかしながら、本発明の別の実施形態による送受信部１０ａは、送信経路と受信経路のそれぞれにアンテナ１０１ａが設けられるものであってもよい。
また、送受信部１０ａが３つ以上存在する場合には、１つの移相器に接続されるスイッチの数が送受信部１０ａによって異なり、各送受信部１０ａの間でインピーダンスのミスマッチが生じる場合がある。そのような場合には、インピーダンスのミスマッチを解消するために、ダミーとなるスイッチを追加してもよい。

次に、ループバックの技術を用いる送受信機１の受信機におけるアンテナ素子間の位相差及び振幅差の校正を説明するために、図１における送受信機１のうち受信機２のみの構成を示す図２のフェーズドアレイ受信機について説明する。
フェーズドアレイ受信機２は、図２に示すように、第１受信信号処理部９０ａ１、第２受信信号処理部９０ａ２、第３受信信号処理部９０ａ３、・・・、第ｎ受信信号処理部９０ａｎ、位相・振幅比較器２０ａ１、位相・振幅比較器２０ａ２、・・・、位相・振幅比較器２０ａ（ｎ－１）、制御部３０、合成器４０、信号処理部５０を備える。第１受信信号処理部９０ａ１、第２受信信号処理部９０ａ２、第３受信信号処理部９０ａ３、・・・、第ｎ受信信号処理部９０ａｎを総称して、受信信号処理部９０ａと呼ぶ。なお、ｎは２以上の整数である。

第１受信信号処理部９０ａ１の出力端子は、位相・振幅比較器２０ａ１の第１入力端子、合成器４０の入力端子それぞれに接続される。第２受信信号処理部９０ａ２の出力端子は、位相・振幅比較器２０ａ１の第２入力端子、位相・振幅比較器２０ａ２の第１入力端子、合成器４０の入力端子それぞれに接続される。第３受信信号処理部９０ａ３の出力端子は、位相・振幅比較器２０ａ２の第２入力端子、位相・振幅比較器２０ａ３（図示せず）の第１入力端子、合成器４０の入力端子それぞれに接続される。第ｎ受信信号処理部９０ａｎの出力端子は、位相・振幅比較器２０ａ（ｎ－１）の第２入力端子、合成器４０の入力端子それぞれに接続される。位相・振幅比較器２０ａ１の出力端子は、制御部３０の第１入力端子に接続される。位相・振幅比較器２０ａ２の出力端子は、制御部３０の第２入力端子に接続される。位相・振幅比較器２０ａ（ｎ－１）の出力端子は、制御部３０の第（ｎ－１）入力端子に接続される。制御部３０の出力端子は、受信信号処理部９０ａのそれぞれの入力端子に接続される。合成器４０の出力端子は、信号処理部５０の入力端子に接続される。

受信信号処理部９０ａのそれぞれは、受信した信号の位相を変更し、信号レベル（すなわち、振幅）を調整する処理部である。受信信号処理部９０ａのそれぞれは、第１受信信号処理部９０ａ１と同様に、アンテナ、移相器、可変利得増幅器を備える。
具体的には、図２に示すように、第１受信信号処理部９０ａ１は、アンテナ１０１ａ１、移相器１０２ａ１、可変利得増幅器１０３ａ１を備える。また、第２受信信号処理部９０ａ２は、アンテナ１０１ａ２、移相器１０２ａ２、可変利得増幅器１０３ａ２を備える。第３受信信号処理部９０ａ３は、アンテナ１０１ａ３、移相器１０２ａ３、可変利得増幅器１０３ａ３を備える。第ｎ受信信号処理部９０ａｎは、アンテナ１０１ａｎ、移相器１０２ａｎ、可変利得増幅器１０３ａｎを備える。

位相・振幅比較器２０ａのそれぞれは、２つの信号を受け、受けた２つの信号どうしを比較して、２つの信号の間の位相差及び振幅差を特定する。位相・振幅比較器２０ａのそれぞれは、特定した位相差及び振幅差を制御部３０に出力する。
具体的には、位相・振幅比較器２０ａ１は、第１受信信号処理部９０ａ１が出力する信号と、第２受信信号処理部９０ａ２が出力する信号とを受ける。位相・振幅比較器２０ａ１は、受けた２つの信号どうしを比較し、２つの信号の間の位相差及び振幅差を特定する。また、位相・振幅比較器２０ａ２は、第２受信信号処理部９０ａが出力する信号と、第３受信信号処理部９０ａ３が出力する信号とを受け、位相・振幅比較器２０ａ１と同様に、２つの信号の間の位相差及び振幅差を特定する。また、位相・振幅比較器２０ａ（ｎ－１）は、第（ｎ－１）受信信号処理部９０ａ（図示せず）が出力する信号と、第ｎ受信信号処理部９０ａｎが出力する信号とを受け、位相・振幅比較器２０ａ１と同様に、２つの信号の間の位相差及び振幅差を特定する。そして、位相・振幅比較器２０ａのそれぞれは、特定した位相差及び振幅差を制御部３０に出力する。

制御部３０は、位相・振幅比較器２０ａのそれぞれから、位相差及び振幅差の情報を受ける。制御部３０は、合成器４０において所望の指向性の信号が生成されるように、情報が示す位相差に基づいて、移相器１０２ａそれぞれにおける位相の調整量（すなわち、位相についての重み付け）を特定する。制御部３０は、特定した位相の調整量を示す制御信号を生成し、移相器１０２ａそれぞれに出力する。また、制御部３０は、合成器４０において所望の振幅の信号が生成されるように、情報が示す振幅差に基づいて、可変利得増幅器１０３ａそれぞれにおける振幅の調整量（すなわち、振幅についての重み付け）を特定する。制御部３０は、特定した振幅の調整量を示す制御信号を生成し、可変利得増幅器１０３ａそれぞれに出力する。
具体的には、例えば、予め定めた初期値の重み付けが設定された後、位相・振幅比較器２０ａのそれぞれは、入力される２つの信号を比較する。位相・振幅比較器２０ａのそれぞれは、比較結果を制御部３０へ送る。制御部３０は、移相器１０２ａと可変利得増幅器１０３ａの位相及び利得量を制御しており、位相・振幅比較器２０ａの比較結果から所望の指向性を得るための重み付けの値が算出される。受信信号処理部９０ａ間のバラつきが全くない場合、アンテナ１０１ａどうしの間隔と無線信号周波数からアレイファクタが計算でき、適切な重み付けの値を計算することができる。アレイファクタとは、アンテナの配置によって決まる指向性のことである。なお、理想的な等長配線などによりアレイ間にバラつきが無い場合、重み付けの初期値は、０（利得０ｄＢ、位相０度）になる。

合成器４０は、移相器１０２ａと可変利得増幅器１０３ａとで重み付けされた信号を合成する。合成器４０が合成した信号は、重み付けに応じた指向性を有する。合成器４０は、合成後の信号を信号処理部５０に出力する。
信号処理部５０は、ダウンコンバータ、ナイキストフィルタ、アナログ－デジタル（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器などを備え、復調などの信号処理を行う。

なお、受信信号処理部９０ａどうしの位相・振幅誤差を検出するには、各位相・振幅比較器２０ａで受信信号処理部９０ａどうしの信号を比較しなければならない。その際、各受信信号処理部９０ａが受信する信号が既知である必要がある。よって、位相・振幅誤差を校正する際には、受信信号処理部９０ａに外部から既知の信号を受信させる。なお、既知の信号は、各受信信号処理部９０ａに対して同位相で受信させることが望ましい。移相器１０２ａ、１０５ａの各移相量と、可変利得増幅器１０３ａ、１０４ａの各振幅量の制御値がそれぞれ等しい場合、位相・振幅比較器２０ａの出力信号はそれぞれ隣接する受信信号処理部９０ａの間のばらつきに相当する。移相器１０２ａ、１０５ａと可変利得増幅器１０３ａ、１０４ａのすべての制御値に対するばらつきを取得することで、受信信号処理部９０ａの間の位相・振幅誤差を校正することができる。

上記のように送受信機１は、複数の受信部と制御部とを有しループバックの技術を用いる送受信機である。複数の受信部のそれぞれは、直列に接続された、受信信号の位相を調整する受信用移相器１０２ａと受信信号を増幅する受信用増幅器１０３ａと、複数の受信部のうち隣接する２つの受信部における受信用増幅器１０３ａのそれぞれの出力信号を受け、受けた出力信号の位相どうし及び受けた出力信号の振幅どうしを比較する複数の位相・振幅比較器２０ａと、を備える。制御部３０は、複数の位相・振幅比較器２０ａの比較結果に基づいて、受信用移相器１０２ａによる位相調整及び受信用増幅器１０３ａによる増幅を制御する。
このように送受信機１を構成することで、制御部３０による制御の下、複数の受信部における信号の位相及び振幅を調整することができる。その結果、送受信機１において、アンテナ素子間の位相差及び振幅差を正確に校正することができる。

（変形例）
図３は、図１で示した送受信機１の変形例である。図３において示される移相器は、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）周波数帯で位相を回転させるＲＦ移相器と呼ばれるものである。フェーズドアレイアンテナ１０１ａを備える送受信機１においては、ＩＦ（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）移相器やＬＯ（Ｌｏｃａｌ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）移相器と呼ばれる移相器が存在し得る。図３に示す送受信機１は、ＬＯ移相器を備える送受信機の構成の一例である。図３に示す送受信機１は、ミキサ１０８ａ１、１０８ａ２、・・・、１０８ａｎ、１０９ａ１、１０９ａ２、・・・、１０９ａｎを備える。なお、ミキサ１０８ａ１、１０８ａ２、・・・、１０８ａｎを総称して、ミキサ１０８ａと呼ぶ。また、ミキサ１０９ａ１、１０９ａ２、・・・、１０９ａｎを総称して、ミキサ１０９ａと呼ぶ。送受信機１は、さらには分配器１００を備える。分配器１００は、図示しないＬＯ信号源（局部発振器とも称す）から受けるＬＯ信号を移相器１０２ａ、１０５ａのそれぞれに分配する。送受信経路間の位相・振幅誤差の校正については上述と同様に移相器の位相量と可変利得増幅器の利得を変えることで調整できる。ただし、ミキサ１０８ａは、ダウンコンバータとして使用される。また、ミキサ１０９ａは、アップコンバータとして使用される。そのため、調整される位相回転の向きが逆になる。つまり、移相器１０２ａと１０５ａが同じ位相量ΔΦの回転をすると仮定すると、ミキサ１０８ａの出力信号は－ΔΦ、ミキサ１０９ａの出力信号は＋ΔΦだけ位相が回転する。なお、振幅調整を行う可変利得増幅器１０３ａ、１０４ａは、ＲＦ信号を増幅する箇所に設けられている。可変利得増幅器１０３ａ、１０４ａは、ＩＦ信号を増幅するものであってもよい。また、可変利得増幅器１０３ａ、１０４ａは、ミキサ１０８ａ、１０９ａによりＬＯ信号と混合された後の信号を増幅する箇所に設けられてもよい。また、変形例では、ミキサ１０８ａの出力信号およびミキサ１０９ａの入力信号をＩＦ信号としているが、例えばダイレクトコンバージョン方式によるベースバンド信号とする変形例であってもよい。

図４は、本発明の実施形態による受信機の最小構成を示す図である。
装置２００は、第１の受信部２０１、第２の受信部２０２、信号生成部２０３、制御部２０４を備える。
第１の受信部２０１は、受けた信号の位相及び振幅を調整し第１の信号を生成する第１の調整手段を備える。第２の受信部２０２は、受けた信号の位相及び振幅を調整し第２の信号を生成する第２の調整手段を備える。信号生成部２０３は、第１の信号と第２の信号とに基づいて第３の信号を生成する。制御部２０４は、第３の信号に基づいて、第１の調整手段を制御する。

なお、本発明の実施形態における処理は、適切な処理が行われる範囲において、処理の順番が入れ替わってもよい。
具体的には、例えば、図１に示した送受信機１において、移相器１０２ａと可変利得増幅器１０３ａとによって構成される移相・増幅器は、移相した後に増幅するものとして説明した。また、図１に示した送受信機１において、移相器１０５ａと可変利得増幅器１０４ａとによって構成される移相・増幅器は、増幅した後に移相するものとして説明した。しかしながら、本発明の別の実施形態では、移相・増幅器における移相と増幅の処理の順番は、移相した後に増幅してもよいし、増幅した後に移相してもよい。

本発明の実施形態における記憶部、その他の記憶装置のそれぞれは、適切な情報の送受信が行われる範囲においてどこに備えられていてもよい。また、記憶部、その他の記憶装置のそれぞれは、適切な情報の送受信が行われる範囲において複数存在しデータを分散して記憶していてもよい。

本発明の実施形態について説明したが、上述の信号処理部５０、その他の制御装置は内部に、コンピュータシステムを有していてもよい。そして、上述した処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。コンピュータの具体例を以下に示す。
図５は、少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
コンピュータ５は、図５に示すように、ＣＰＵ６、メインメモリ７、ストレージ８、インターフェース９を備える。
例えば、上述の信号処理部５０、その他の制御装置のそれぞれは、コンピュータ５に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ８に記憶されている。ＣＰＵ６は、プログラムをストレージ８から読み出してメインメモリ７に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、ＣＰＵ６は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域をメインメモリ７に確保する。

ストレージ８の例としては、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ８は、コンピュータ５のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インターフェース９または通信回線を介してコンピュータ５に接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ５に配信される場合、配信を受けたコンピュータ５が当該プログラムをメインメモリ７に展開し、上記処理を実行してもよい。少なくとも１つの実施形態において、ストレージ８は、一時的でない有形の記憶媒体である。

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現してもよい。さらに、上記プログラムは、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるファイル、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例であり、発明の範囲を限定しない。これらの実施形態は、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の追加、省略、置き換え、変更を行ってよい。

１・・・送受信機
５・・・コンピュータ
６・・・ＣＰＵ
７・・・メインメモリ
８・・・ストレージ
９・・・インターフェース
１０ａ・・・送受信部
２０ａ・・・位相・振幅比較器
３０・・・制御部
４０・・・合成器
５０・・・信号処理部
６０、１００・・・分配器
７０ａ、８０ａ、１０６ａ・・・スイッチ
１０１ａ・・・アンテナ
１０２ａ、１０５ａ・・・移相器
１０３ａ、１０４ａ・・・増幅器
１０７ａ・・・単極双投スイッチ
１０８ａ、１０９ａ・・・ミキサ

Claims (3)

1. 第１の入力信号と第２の入力信号とを比較して比較結果を出力する比較手段と、
   受けた信号の位相及び振幅を調整し調整後の信号を出力する第１の調整手段を含む第１の受信部と、
   受けた信号の位相及び振幅を調整し調整後の信号を出力する第２の調整手段を含む第２の受信部と、
   受けた信号の位相及び振幅を調整し調整後の信号を出力する第３の調整手段を含む第１の送信部と、
   受けた信号の位相及び振幅を調整し調整後の信号を出力する第４の調整手段を含む第２の送信部と、
   前記比較結果に基づいて、前記第１の調整手段、前記第２の調整手段、前記第３の調整手段、及び前記第４の調整手段を調整する制御部と、
   第１のタイミングにおいて前記第３の調整手段と前記第１の調整手段とを接続して第１の装置内経路を形成すると共に前記第４の調整手段と前記第２の調整手段とを接続して第２の装置内経路を形成することによって前記第１の装置内経路を通過した校正信号を前記第１の入力信号とし前記第２の装置内経路を通過した校正信号を前記第２の入力信号とする一方、第２のタイミングにおいて前記第３の調整手段と前記第２の調整手段とを接続して第３の装置内経路を形成すると共に前記第４の調整手段と前記第１の調整手段とを接続して第４の装置内経路を形成することによって前記第３の装置内経路を通過した校正信号を前記第１の入力信号とし前記第４の装置内経路を通過した校正信号を前記第２の入力信号とするスイッチ手段と、
   を具備する装置。
2. 第１の入力信号と第２の入力信号とを比較して比較結果を出力する比較手段と、受けた信号の位相及び振幅を調整し調整後の信号を出力する第１の調整手段を含む第１の受信部と、受けた信号の位相及び振幅を調整し調整後の信号を出力する第２の調整手段を含む第２の受信部と、受けた信号の位相及び振幅を調整し調整後の信号を出力する第３の調整手段を含む第１の送信部と、受けた信号の位相及び振幅を調整し調整後の信号を出力する第４の調整手段を含む第２の送信部と、前記比較結果に基づいて、前記第１の調整手段、前記第２の調整手段、前記第３の調整手段、及び前記第４の調整手段を調整する制御部と、 を備える装置による制御方法であって、
   第１のタイミングにおいて前記第３の調整手段と前記第１の調整手段とを接続して第１の装置内経路を形成すると共に前記第４の調整手段と前記第２の調整手段とを接続して第２の装置内経路を形成することによって前記第１の装置内経路を通過した校正信号を前記第１の入力信号とし前記第２の装置内経路を通過した校正信号を前記第２の入力信号とし、
   第２のタイミングにおいて前記第３の調整手段と前記第２の調整手段とを接続して第３の装置内経路を形成すると共に前記第４の調整手段と前記第１の調整手段とを接続して第４の装置内経路を形成することによって前記第３の装置内経路を通過した校正信号を前記第１の入力信号とし前記第４の装置内経路を通過した校正信号を前記第２の入力信号とする、
   装置による制御方法。
3. 第１の入力信号と第２の入力信号とを比較して比較結果を出力する比較手段と、受けた信号の位相及び振幅を調整し調整後の信号を出力する第１の調整手段を含む第１の受信部と、受けた信号の位相及び振幅を調整し調整後の信号を出力する第２の調整手段を含む第２の受信部と、受けた信号の位相及び振幅を調整し調整後の信号を出力する第３の調整手段を含む第１の送信部と、受けた信号の位相及び振幅を調整し調整後の信号出力する第４の調整手段を含む第２の送信部と、前記比較結果に基づいて、前記第１の調整手段、前記第２の調整手段、前記第３の調整手段、及び前記第４の調整手段を調整する制御部と、 を備える装置のコンピュータに、
   第１のタイミングにおいて前記第３の調整手段と前記第１の調整手段とを接続して第１の装置内経路を形成すると共に前記第４の調整手段と前記第２の調整手段とを接続して第２の装置内経路を形成することによって前記第１の装置内経路を通過した校正信号を前記第１の入力信号とし前記第２の装置内経路を通過した校正信号を前記第２の入力信号とし、
   第２のタイミングにおいて前記第３の調整手段と前記第２の調整手段とを接続して第３の装置内経路を形成すると共に前記第４の調整手段と前記第１の調整手段とを接続して第４の装置内経路を形成することによって前記第３の装置内経路を通過した校正信号を前記第１の入力信号とし前記第４の装置内経路を通過した校正信号を前記第２の入力信号とすること、
   を実行させるプログラム。

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