JPH0440015A - 温度補償装置と温度補償用データの作成方法 - Google Patents

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、温度により位相が変化する、例えば受信装置
等の温度補償対象装置の位相を温度補償するための温度
補償装置及び温度補償用データの作成方法に関するもの
である。

従来の技術 近年の電子機器の高性能化に伴い、その温度特性にも厳
しい性能が求められており、上記受信装置においても例
外ではない。従来の温度補償においてはアナログ回路に
よる補償が行われており、従来の温度補償装置を受信装
置に通用した例を第５図に示す。

この温度補償装置１０７は、受信装置１０４の出力側に
、受信装置１０４の出力信号の移相量を変えるだめの可
変移相器１０５を備え、受信装置１０４０周りに設けた
温度センサ１０１にて測定された温度信号を、直流オフ
セント値と位相を可変できるように構成した増幅装置１
０２へ与え、この増幅装置１０２にて増幅された信号に
基づいて前記可変移相器１０５が受信装置１０４の出力
信号の移相量を調整するように構成されている。

なお、図中１０３は受信装置１０４の入力端子であり、
１０６は受信装置１０４の出力端子である。

ところで、上記増幅装置１０２における直流オフセット
値と位相の調整については、受信装置１０４０位相が、
例えば第６図の直線２０１に示すように温度に対してほ
ぼ直線的に変動する場合、温度補償装置１０７全体の温
度に対する位相の変化が、直線２０１とは逆の傾きを持
つ直線２０２になるようにしている。具体的には、受信
装置１０４を使用する温度範囲において全ての温度で、
受信装置１０４の位相と、温度補償装置１０７全体の位
相との比が、一定の位相値に一致するようにしている。

よって、受信装置１０４の位相変動を補償でき、入力端
子１０３と出力端子１０６間の位相を直線２０３に示す
ように温度に対して不変となし得る。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、従来の場合には、温度補償装置１０７全
体の温度に対する位相変化の設定に際し、受信装置１０
４の温度に対する位相変動、温度センサ１０１の温度に
対する出力電圧、及び可変移相器１０５の変換位相特性
をあらかじめ個別に測定する必要があると共に、その測
定値に基づいて直線２０２が直線２０１と符号が逆の傾
きを持つ特性になるように増幅装置１０２の直流オフセ
ット値と位相を調整する必要があり、その調整に手間取
り不便であった。また、測定回数、調整箇所が増加する
こと、およびそれによりコストが増大することがあると
いう難点があった。

加えて、精度よい補償を行うためには、温度センサ１０
１、増幅装置１０２、可変移相器１０５、受信装置１０
４の各特性に線形性が要求され、これを達成させるため
に各回路が複雑化し、また、各特性の線形性からの誤差
はそのまま温度補償の誤差となって現われるという問題
点も有していた。

なお、このような問題は、上述した受信装置に限らず、
温度補償を必要とする他の電子機器ムこおいても同様に
生じている。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、直流
オフセット値や位相の調整を不要にできると共に、測定
回数、調整箇所の減少化やコストの低廉化が図れ、しか
も非線形特性でも高精度に位相を補償できる温度補償装
置及び温度補償用データの作成方法を提供するものであ
る。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために、本発明は、温度により位相
が変化する温度補償対象装置の位相を温度補償するため
の温度補償装置において、前記温度補償対象装置が置か
れた雰囲気温度を測定しその温度に対応したアナログ値
を出力する温度センサと、温度センサから入力した信号
をディジタル信号に変換し出力するＡ／Ｄ変換器と、Ａ
／Ｄ変換器から入力した信号に基づいて該当する温度補
償用データを出力するメモリ装置と、温度補償対象装置
の入出力端子間に設けられ、メモリ装置から入力した信
号に基づいて、温度補償対象装置の位相を温度補償する
可変移相器とを具備することを特徴とする。

前記メモリ装置は、温度補償対象装置の使用温度の全範
囲にわたりＡ／Ｄ変換器から出力される全ディジタル信
号についての温度補償用データを格納部に有し、Ａ／Ｄ
変換器からの入力信号に応じた温度補償用データを選択
して出力するようにしてもよい。或いは、温度補償対象
装置の使用温度の全範囲にわたりＡ／Ｄ変換器から出力
される全ディジタル信号のうちの一部の代表信号につい
て温度補償用データを格納部に格納すると共に、データ
補間回路を備えた構成とし、このデータ補間回路がＡ／
Ｄ変換器からの温度信号を受けて温度補償用データを補
間し、前記温度信号についての温度補償用データを求め
るようにしてもよい。

更に、温度補償用データの作成については、前記温度セ
ンサ、Ａ／Ｄ変換器及び可変移相器、並びに温度補償対
象装置を夫々同一温度に保持して温度補償対象装置に規
定位相の信号を与え、温度補償対象装置の出力端子から
の出力信号の位相を読み取りつつ可変移相器へ温度補償
用制御信号を与え、前記出力信号の位相が所定の位相と
なるようにし、そのときの温度補償用制御信号と、Ａ／
Ｄ変換器からディジタル信号として出力された温度を関
連して求めることを、温度を変えて繰り返し行って温度
補償用データを作成する。

作用 本発明は上記した構成によって、温度センサにて測定さ
れた温度信号が、Ａ／Ｄ変換器を介してメモリ装置へ与
えられると、メモリ装置が温度センサにて測定された温
度についての温度補償用データを出力し、このデータを
入力した可変移相器が温度補償対象装置の位相を温度補
償することとなる。

また、メモリ装置が、その格納部に、温度補償対象装置
の使用温度の全範囲にわたりＡ／Ｄ変換器から出力され
る全ディジタル信号ついての温度補償用データを格納す
る場合には、Ａ／Ｄ変換器から出力されたディジタル信
号に基づき温度補償用データを選択し出力する。又、デ
ータ補間回路を備えたものである場合、温度センサにて
測定された温度信号が、Ａ／Ｄ変換器を介してデータ補
間回路に与えられると、データ補間回路が温度補償用デ
ータを補間し、温度センサにて測定された温度に関する
温度補償用データを求めて出力し、このデータを入力し
た可変移相器が温度補償対象装置の位相を温度補償する
。

更に、温度補償用データの作成にあたっては、温度補償
装置における温度センサ、Ａ／Ｄ変換器及び可変移相器
、並びに温度補償対象装置を夫々、温度補償対象装置が
使用される温度範囲内の成る温度に保持すると、実際の
使用環境下に置かれた状態となり、その状態で温度補償
対象装置に規定位相の信号を与え、温度補償対象装置の
出力端子からの出力信号の位相を読み取りつつ可変移相
器へ温度補償用制御信号を与え、前記出力信号の位相が
所定の位相となるようにし、そのときの温度補償用制御
信号と、Ａ／Ｄ変換器からディジタル信号として出力さ
れた温度を求めると、測定値がそのまま、その温度での
温度補償用データとして使用でき、これを各温度で繰り
返し行うと必要な温度範囲の温度補償用データを作成で
きることとなる。

実施例 以下、本発明に係る温度補償装置について図面に基づき
説明する。

第１図は、本発明に係る温度補償装置を受信装置６に適
用した場合を示すブロック図である。この温度補償装置
Ｉ８は、温度補償対象装置である受信装置６の近傍に設
置され、受信装置６の周りの雰囲気温度を測定してその
温度に対応したアナログ値を出力する温度センサｌと、
温度センサｌの出力を入力してディジタル値に変換し出
力するＡ／Ｄ変換器２と、Ａ／Ｄ変換器２の出力に基づ
いて該当する温度補償用データを求めて出力するメモリ
装置３と、メモリ装置３の出力を入力してアナログ値に
変換し出力するＤ／Ａ変換器４１及びＤ／Ａ変換器４１
の出力により移相量を可変できる移相器４２からなる可
変移相器４を備えており、移相器４２は、受信装置６の
出力側に設けられている。なお、図中５．７は、受信装
置６の入力端子、出力端子である。

前記温度センサ１は、例えばサーミスタ温度センサ等か
らなり、その雰囲気温度に対応した電圧信号等のアナロ
グ値をＡ／Ｄ変換器２へ出力する。

このＡ／Ｄ変換器２は、例えば逐次比較形Ａ／Ｄ変換器
等からなり、温度センサ１から入力したアナログ信号を
ディジタル値に変換し、これをメモリ装置３に出力する
。なお、Ａ／Ｄ変換器２は、上記逐次比較形Ａ／Ｄ変換
器に限らず、他の回路構成のものを使用してもよい。

メモリ装置３は、アドレス毎に対応したデータを格納す
るデータ格納部３２と、データ補間回路３１とを有し、
そのデータ格納部３２には、受信装置６を使用する環境
温度の全範囲にわたって、Ａ／Ｄ変換器２から出力され
る全ディジタル信号のうちの一部である代表温度につい
ての温度補償用データが格納されている。この温度補償
用データとしては、例えば動作温度が一４０″Ｃ〜＋６
０°Ｃの場合、−４０°Ｃ，−２０°Ｃ，Ｏ″Ｃｌ２Ｏ
°Ｃ１４０°Ｃ１６０°Ｃの６点程度について格納して
おくとよい。

そして、データ補間回路３１は、Ａ／Ｄ変換器２から入
力したディジタル信号に基づいて後述する補間処理を行
って、該当する温度についての温度補償用データを求め
て可変移相器４に出力する。

Ｄ／Ａ変換器４１は、例えば並列形Ｄ／Ａ変換器等から
なり、メモリ装置３から出力された温度補償用データ（
ディジタル信号）を入力すると、これを電圧信号等のア
ナログ値に変換して移相器４２へ出力する。なお、Ｄ／
Ａ変換器４１は、上記並列形Ｄ／Ａ変換器に限らず、他
の回路構成のものを使用してもよい。

上記移相器４２は、例えば第２図に示すように、演算増
幅器Ｅを用いた回路からなり、演算増幅器Ｅとアース間
に設けたコンデンサＣ３の値を可変容量ダイオードＣ３
により制御するように構成されている。なお、Ｃ２は制
御電圧■。をカットするコンデンサ容量である。この回
路構成の場合、Ｃ８とＣ２の合成容量がＣＩ　−Ｃ１／
（Ｃ１＋０３）で表され、制御電圧■。を変えることに
より移相器４２の移相量が調整される。よって、受信装
置６からの出力信号の移相量を調整できる。このとき、
Ｃ２と０３の合成容量がＣ２・Ｃ，／（ｃｚ　＋　Ｃ３
）　＝　Ｃｆｆ÷（１＋（Ｃｓ÷Ｃア）〕として表され
るので、Ｃｔとしては、可変容量ダイオードＣ３に比べ
大きな値のものを使用し、Ｃ２の影響を無視できるよう
にしておくのがよい。

なお、移相器４２としては、他の回路構成のものを使用
してもよい。

ところで、上記温度補償用データは、次のようにして設
定している。第３図に示すように、前記メモリ装置３の
代わりに、温度補償用データを作成する制御装置１３を
設け、この制御装置１３を除く温度補償装置８の各機器
と受信装置６を、恒温槽２１内に収納して一定温度に保
持する。温度としては、上述した一４０°Ｃ、−２０°
Ｃ，Ｏ″Ｃ，２０″Ｃ，４０”Ｃ，６０°Ｃのうちの−
っとするとよい。そして、−定温度になると、受信装置
６に規定位相の信号を信号源１９にて与え、その信号の
位相と出力端子７からの出力信号の位相との差を、位相
差測定器２０で読みとり、その差に関する信号を制御装
置１３へ入力する。

そして、制御装置１３は、位相差を無くするべく、移相
器４２の移相量を決めるための温度補償制御信号のレベ
ルを変化させて、可変移相器４へ与え、位相差測定器２
ｏがらの出力信号の位相と、信号源１９における出力信
号の位相との比率、つまり入力端子５から出力端子７ま
での位相が、第６図の直線２０３上に合致する状態とす
る。そして、その状態になった時点で、制御装置１３は
その温度補償制御信号を温度補償用データとし、また、
そのデータのアドレス用信号として、温度センサ１から
出力されＡ／Ｄ変換器２でディジタル量に変換された温
度信号を保存する。

上述した操作を、上記−４０℃、−２０°Ｃ１０°Ｃｌ
２Ｏ°Ｃ１４０℃、６０°Ｃのうちの他のすべての温度
について行い、各温度における温度補償用データを作成
する。そして、このデータを、例えばＲＯＭライター等
を用いてメモリ装置３に記憶させ、その後、制御装置１
３の代わりにメモリ装置３を取付け、第１図に示す回路
構成としである。なお、このようにすると、前記メモリ
装置に設定する温度補償用制御データを１回の測定で作
成することができ、従来例に比較して測定回数を大幅に
削減することが出来る。

次に、このように構成された温度補償装置８による温度
補償内容について説明する。入力端子５から受信装置６
へ所定の信号が入力されているとき、温度センサ１は、
受信装置６の近傍の雰囲気温度を測定し、その測定信号
をＡ／Ｄ変換器２へ与えてディジタル値に変換して、そ
の信号をメモリ装置、３のデータ補間回路３１に入力す
る。

データ補間回路３１は、Ａ／Ｄ変換器２から信号が与え
られると、与えられた信号に基づきメモリ装置３のデー
タ格納部３２に格納しである代表的な温度補償用データ
のうちから、例えば２つ読出して直線補間処理を行う。

具体的には、温度センサ１で測定した温度ｔが、メモリ
装置３２に格納しである代表温度Ｔ、≦ｊ　＜　Ｔ　ｚ
の範囲にあるとし、各代表温度Ｔ　Ｉ、　Ｔ　ｚに於け
る温度補償用データがそれぞれＫＩ、に２であるとする
と、温度ｔに於ける温度補償用データｋを下式にて求め
る。

ｋ＝Ｋ１　＋　（ｔ−ＴＩ　）（Ｋ２−に、）／（Ｔｚ
　　Ｔ１） このようにして求めた温度補償用データには、可変移相
器４のＤ／Ａ変換器４１へ与えられ、ここでアナログ値
に変換され、移相器４２はそのアナログ値に変換された
温度補償用データに基づき移相量を決定し、受信装置６
からの出力信号の位相をその移相量で移相させる。よっ
て、受信装置６が温度変化により位相の変動を生じても
、受信装置６の入力端子５と出力端子７の間での位相の
温度変動を補償できる。

しかる後、受信装置６の周りの雰囲気温度が変化すると
、温度センサ１はその温度を測定する。

これにより、上述した温度補償が同様に行われる。

このことは、温度が変わる都度、上記温度補償制御が繰
り返し行われる。これにより、受信装置６の位相が温度
により変化しても、受信装置６から出力された信号を、
位相変化が起きなかった状態のものとすることができる
。

なお、上記実施例では動作温度が一４０°Ｃ〜＋６０°
Ｃの場合、−４０°Ｃ，−２０°Ｃ１０°Ｃｌ２Ｏ°Ｃ
１４０°Ｃ５６０°Ｃの６点程度について温度補償用デ
ータを格納するようにしているが、動作温度としては上
記範囲を越えた範囲の場合には、それに応じた温度範囲
で温度補償用データを作成する必要がある。また、２０
゛Ｃおきに温度補償用データを作成する必要はなく、恒
温槽にて温度を正確にコントロールできる温度ピッチ、
例えば５°Ｃピッチ程度又はそれ以下で温度補償用デー
タを作成するのが、より高精度で制御できるので好まし
い。

第４図は本発明の他の実施例を示すブロック図である。

この実施例においては、第１図の構成と異なりメモリ装
置３がデータ格納部だけを備え、上記データ補間回路３
１を備えないものとしである。このメモリ装置３には、
受信装置６の使用温度の全範囲、例えば−４０°Ｃ〜＋
６０°Ｃの全範囲にねたりＡ／Ｄ変換器２から出力され
る全ディジタル信号についての温度補償用データが記憶
されている。このデータの作成は、次のようにして行う
とよい。

上述した制御装置１１３へ温度センサ１から入力される
温度信号をアドレスｔとして用いると共に、上述した代
表温度をｔ＋、ｔｚ・・・ｔゎ−＋＋ｔｎ（ｎ＝正の整
数）とし、そのときの温度補償用データをに＋、ｋｇ・
・・ｋｎ−１，に、とすると、この測定値に基づき図示
しないコンピュータにより、Ａ／Ｄ変換器２から出力さ
れるディジタル信号のピッチル毎に、前記アドレスｔと
温度補償用データｋを下式により算出する。

ｔ、＜ｔｉｔ、の場合： に＝ｋｉ＋１ＸＡ Ａ＝　（ｋｊ、Ｉ　−ｋｊ　）　／　（ｔｊ、ｌ　−ｔ
ｊ　）但し、ｊは１≦ｊ≦ｎ−１の範囲にある正の整数
、ｉはｔ、〜Ｌ　ｊ＋１の間におけるピッチル毎のアド
レスｔの順位である。

なお、ｔ１以下又はｔ７以上の場合には、次のように行
う。

ｔ１≧ｔの場合： に＝に、−ｉ　ＸＢ Ｂ＝　（ｋｇ　　ｋ、）／　（ｔｚ　　ｔ＋　）ｔ１１
≦ｔの場合： に＝に、＋１ｘＣ Ｃ＝　（ｋｎ　−に、、−＋　）／　（ｔ、−１１−１
）このようにして求めたアドレスと温度補償用データは
、上述したＲＯＭライター等を用いてメモリ装置３に記
憶させである。

かかるメモリ装置３がＡ／Ｄ変換器２から出力されたデ
ィジタル信号を入力すると、その信号をアドレスとして
該当する温度補償用データを選択して可変移相器４へ出
力し、可変移相器４はこれにより温度補償を行う。

しかる後、温度が変化すると温度センサ１の出力値がそ
れに従って変化し、メモリ装Ｗｔ３により最適な可変移
相器４の位相を決定する。これを繰り返すことにより、
受信装置６の位相の温度変動が常時補償される。

なお、上述した補間処理に前後各１点を使用する線形補
間を用いたが、補間処理はこれに限るものではなく、温
度センサや可変移相器などの非線形特性を補償するため
の非線形補間を用いてもよい。

また、第１図、第４図に示す実施例において可変移相器
４にＤ／Ａ変換器４１を設けるようにしているが、可変
移相器４をディジタル信号にて動作させるように構成し
た場合は、Ｄ／Ａ変換器４１を省略してもよい。

そして、また、上記実施例では受信装置の出力側で温度
補償を行うようにしているが、本発明はこれに限らず、
受信装置の入力側で温度補償を行うようにしても実施で
きる。

更に、上記実施例では受信装置の温度補償を行う場合を
例に挙げているが、本発明はこれに限らず、温度補償を
必要とする他の電子機器にも同様に適用できることは勿
論である。

発明の効果 以上のように本発明は、温度センサにて測定された温度
信号が、Ａ／Ｄ変換器を介してメモリ装置へ直接に与え
られると、メモリ装置が温度センサにて測定された温度
についでの温度補償用データを求め、このデータを入力
した可変移相器が温度補償対象装置の位相を温度補償す
るので、温度センサ、可変移相器の位相に非線形特性が
あってもメモリ装置により両者の間に容易に非線形性を
与えることが可能であり、精度のよい温度補償を行うこ
とができる。また、温度補償用データの作成において、
本発明方法を使用すると、測定値をそのまま使用するこ
とが可能となり、よって、従来では必要であった直流オ
フセット値と位相の調整を不要にでき、更にメモリ装置
にデータ補間回路を付加した構成を取ることにより、メ
モリ装置の容量を小さくできるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る温度補償装置の一実施例を示すブ
ロック図、第２図はその装置に備わった移相器を示す構
成図、第３図はその温度補償装置に設定する温度補償用
データの作成回路のブロック図、第４図は本発明の他の
実施例を示すブロック図、第５図は従来の温度補償装置
のブロック図、第６図は受信装置、可変移相器の温度−
位相特性図である。 １・・・温度センサ、２・・・Ａ／Ｄ変換器、３・・・
メモリ装置、３１・・・データ補間装置、３２・・・デ
ータ格柄部、４・・・可変移相器、４１・・・Ｄ／Ａ変
換器、４２・・・移相器、６・・・受信装置、８・・・
温度補償装置、１３・・・制御装置、１９・・・信号源
、２０・・・位相差測定器、２０１・・・受信装置の温
度位相特性、２０２・・・温度補償装置の温度位相特性
、２０３・・・受信装置の温度補償後の特性。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）温度により位相が変化する温度補償対象装置の位
   相を温度補償するための温度補償装置において、前記温
   度補償対象装置が置かれる雰囲気温度を測定しその温度
   に対応したアナログ値を出力する温度センサと、 温度センサから入力した信号をディジタル信号に変換し
   出力するＡ／Ｄ変換器と、 Ａ／Ｄ変換器から入力した信号に基づいて該当する温度
   補償用データを出力するメモリ装置と、温度補償対象装
   置の入出力端子間に設けられ、メモリ装置から入力した
   信号に基づいて、温度補償対象装置の位相を温度補償す
   る可変移相器とを具備することを特徴とする温度補償装
   置。
2. （２）前記メモリ装置は、温度補償対象装置の使用温度
   の全範囲にわたりＡ／Ｄ変換器から出力される全ディジ
   タル信号についての温度補償用データを格納部に有し、
   Ａ／Ｄ変換器からの入力信号に応じた温度補償用データ
   を選択して出力することを特徴とする請求項１記載の温
   度補償装置。
3. （３）前記メモリ装置は、温度補償対象装置の使用温度
   の全範囲にわたりＡ／Ｄ変換器から出力される全ディジ
   タル信号のうちの一部である代表信号についての温度補
   償用データを格納部に格納していると共に、データ補間
   回路を備えており、このデータ補間回路がＡ／Ｄ変換器
   からの温度信号に基づき、その温度を範囲内とする２つ
   の代表温度に関する温度補償用データを定めて補間し、
   前記温度信号についての温度補償用データを求めるよう
   にしたことを特徴とする請求項１記載の温度補償装置。
4. （４）温度補償対象装置が置かれた雰囲気温度を測定し
   その温度に対応したアナログ値を出力する温度センサと
   、温度センサから入力した信号をディジタル信号に変換
   し出力するＡ／Ｄ変換器と、Ａ／Ｄ変換器から入力した
   信号に基づいて該当する温度補償用データを出力するメ
   モリ装置と、温度補償対象装置の入出力端子間に設けて
   あり、メモリ装置から入力した信号に基づいて、温度補
   償対象装置の位相を温度補償する可変移相器とを具備す
   る温度補償装置における温度補償用データの作成方法で
   あって、 前記温度センサ、Ａ／Ｄ変換器及び可変移相器、並びに
   温度補償対象装置を夫々同一温度に保持して温度補償対
   象装置に規定位相の信号を与え、温度補償対象装置の出
   力端子からの出力信号の位相を読み取りつつ可変移相器
   へ温度補償用制御信号を与え、前記出力信号の位相が所
   定の位相となるようにし、そのときの温度補償用制御信
   号と、Ａ／Ｄ変換器からディジタル信号として出力され
   た温度を関連して求めることを、温度を変えて繰り返し
   行うことを特徴とする温度補償用データの作成方法