JPH0697859A - 位相調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】第２信号が第１信号に対して所望とする位相差
とは異なる位相差にロックされてしまうことを防止し、
確実に第１信号と第２信号との位相差を所定量に調整す
ることを可能とする。 【構成】無限移相器３により移相されたのちの第２信号
と第１信号との位相差θを位相比較器７により検出す
る。移相器制御回路１２は、検出された位相差θに基づ
き、当該位相差θが所定量（例えば０°または１８０
°）となるまで無限移相器３での移相量を制御する。電
圧比較器１０，１１は、位相差θが所定量となり無限移
相器３での移相量の制御が停止した状態では、位相差θ
の増加にともなう移相器制御回路１２による無限移相器
３での移相量の制御の開始を遅延させるよう移相器制御
回路１２の制御にヒステリシスを付与する。低周波発振
器１３は、この移相器制御回路１２の制御に対するヒス
テリシスの付与を所定周期で解除する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば同相合成方式の
スペースダイバーシティシステム等に適用され、２つの
信号の位相を互いに一致させる位相調整装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】マイクロ波無線通信方式においては、主
アンテナと補助アンテナとを適当な間隔をおいて設置
し、当該２つのアンテナで受信される信号を合成するこ
とにより、それぞれのアンテナに受信される瞬時電力の
相関が小さいことを利用してフェージングによる回線の
瞬断や雑音の増加を軽減するスペースダイバーシティ方
式がある。このスペースダイバーシティを行う場合、主
アンテナおよび補助アンテナのそれぞれの出力信号の位
相を一致させる必要があり、位相調整を行っている。

【０００３】図３は位相調整を行う位相調整装置の概略
構成を示すブロック図である。この図に示すように位相
調整装置は、第１および第２の２つの信号の位相差θを
位相差検出部３１で検出する。そして制御部３２が、位
相差検出部３１で検出された位相差θに基づいて移相部
３３を制御することにより、位相差θがなくなるように
第２信号を移相して第１および第２信号の位相を合わせ
る。

【０００４】ここで位相差検出部３１は、第１信号と第
２信号との位相差θに応じた電圧を図４（ａ）に示す関
係をもって発生する。そしてこの電圧値から第２信号の
位相が第１信号の位相に対して進んでいるのか、または
遅れているのかを判断し、それぞれに対する検出信号を
出力する。従って制御部３２は、位相差検出部３１から
進みに対する検出信号および遅れに対する検出信号のど
ちらも出力されなくなるように移相部３３を制御する。
すなわち、位相差検出部３１から進みに対する検出信号
が出力されていれば、制御部３２は移相部３３での移相
量を減じて第２信号の位相を遅らせ、また位相差検出部
３１から遅れに対する検出信号が出力されていれば、制
御部３２は移相部３３での移相量を増加して第２信号の
位相を進ませる。

【０００５】ところで、「位相差θ＝０°」に対応する
電圧０Ｖを閾値として進みおよび遅れの判断を行うと、
位相差θが０°の近傍となったときに、位相差検出部３
１からは進みに対する検出信号と遅れに対する検出信号
とが繰り返し出力される。従って、移相部３３の移相量
の増減が繰り返されてしまい、第２信号中に雑音成分が
混入してしまう。

【０００６】そこで進みの判断を行うための閾値および
遅れの判断を行うための閾値を、図４（ａ）にＶ１，Ｖ
２で示すように別個に定め、このＶ１とＶ２との間にお
いては位相差検出部３１からは検出信号を出力しないよ
うにしている。すなわち、当該部分は位相の進みおよび
遅れの検出を行わない不感帯となっている。図４（ｂ）
は進みに対する検出信号、図４（ｃ）は遅れに対する検
出信号をそれぞれ示す図であり、この図に示すように
「θ＝０°」の近傍の範囲Ａでは、いずれの検出信号も
出力されない。これにより、位相差θが０°の近傍とな
ったときには移相部３３の移相量の制御が停止され、移
相部３３の移相量の増減が繰り返されてしまうことが防
止される。

【０００７】ところが位相差に対応する電圧が０Ｖとな
るのは「θ＝０°」の場合だけではなく、「θ＝１８０
°」の場合、すなわち第２信号が第１信号に対して逆相
である場合においても対応する電圧が０Ｖとなる。従っ
て、「θ＝１８０°」の近傍の範囲Ｂも不感帯となって
おり、当該領域にて移相部３３の移相量の制御が停止さ
れてしまうおそれがある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上のように従来の位
相調整装置では、位相差θが０°の近傍となったときに
移相量の増減が繰り返されてしまうことを防止するため
に、位相差に対応する電圧が０Ｖ近傍であるときに位相
の進みおよび遅れの検出を行わない不感帯を設定してい
るため、第２信号が第１信号に対して逆相となった場合
でも移相量の制御が停止され、第２信号が第１信号に対
して逆相にロックされてしまうという不具合があった。

【０００９】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、その目的とするところは、第２信号が第
１信号に対して所望とする位相差とは異なる位相差にロ
ックされてしまうことを防止し、確実に第１信号と第２
信号との位相差を所定量に調整することができる位相調
整装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、第２信号を移
相する例えば無限移相器などの移相手段と、この移相手
段により移相されたのちの前記第２信号と第１信号との
位相差を検出する例えば位相比較器などの位相差検出手
段と、この位相差検出手段により検出された位相差に基
づき、当該位相差が例えば０°または１８０°などの所
定量となるまで前記移相手段での移相量を制御する例え
ば移相器制御回路などの制御手段と、前記位相差検出手
段により検出された位相差が前記所定量となり前記制御
手段による前記移相手段での移相量の制御が停止した状
態では、前記位相差検出手段により検出された位相差の
増加にともなう前記制御手段による前記移相手段での移
相量の制御の開始を遅延させるよう前記制御手段の制御
にヒステリシスを付与する例えば電圧比較器などのヒス
テリシス付与手段と、このヒステリシス付与手段による
前記ヒステリシスの付与を所定周期で解除する例えば低
周波発振器などのヒステリシス解除手段とを具備した。

【００１１】

【作用】このような手段を講じたことにより、第２信号
を移相する移相手段により移相されたのちの前記第２信
号と第１信号との位相差が位相差検出手段により検出さ
れる。この検出された位相差に基づき、当該位相差が例
えば０°または１８０°などの所定量となるまで前記移
相手段での移相量が制御手段により制御される。ただ
し、通常は前記位相差検出手段により検出された位相差
が前記所定量となり前記制御手段による前記移相手段で
の移相量の制御が停止した状態では、前記位相差検出手
段により検出された位相差の増加にともなう前記制御手
段による前記移相手段での移相量の制御の開始を遅延さ
せるようヒステリシス付与手段により前記制御手段の制
御にヒステリシスが付与されており、このヒステリシス
の付与はヒステリシス解除手段により所定周期で解除さ
れる。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例につ
き説明する。図１は本実施例に係る位相調整装置を適用
して構成されたスペースダイバーシティ装置の要部構成
を示すブロック図である。図中、１は電力合成器であ
り、分配器２を介して与えられる第１信号（図示しない
主受信系での受信信号）と、無限移相器３および分配器
４を介して与えられる第２信号（図示しない補助受信系
での受信信号）とを合成する。

【００１３】分配器２は、２つの出力信号の位相差が０
°となるように第１信号を分配し、一方を電力合成器１
へ、また他方をバンドパスフィルタ５へと供給する。バ
ンドパスフィルタ５は、分配器２から与えられた第１信
号の中心周波数付近の成分のみを抽出し、自動利得制御
回路（ＡＧＣ）６に与える。ＡＧＣ６は、バンドパスフ
ィルタ５の出力信号のレベルを一定に制御して位相比較
器７へと与える。

【００１４】分配器４は、第２信号を電力合成器１へ供
給するとともに、この第２信号を位相差が９０°となる
ように分配してバンドパスフィルタ８へと供給する。バ
ンドパスフィルタ８は、分配器４から与えられた第２信
号の中心周波数付近の成分のみを抽出し、自動利得制御
回路（ＡＧＣ）９に与える。ＡＧＣ９は、バンドパスフ
ィルタ８の出力信号のレベルを一定に制御して位相比較
器７へと与える。位相比較器７は、ＡＧＣ６から与えら
れる信号の位相とＡＧＣ９から与えられる信号の位相と
を比較し、その位相差に応じた電圧Ｖｏを出力する。

【００１５】１０，１１は電圧比較器であり、位相比較
器７が出力する電圧Ｖｏがそれぞれ設定された所定電圧
よりも高いか否かに応じて信号の出力をＯＮ／ＯＦＦす
る。この電圧比較器１０，１１は、信号の出力のＯＮ／
ＯＦＦに対して所定のヒステリシスを有している。電圧
比較器１０が出力する信号は進み検出信号として、また
電圧比較器１１が出力する信号は遅れ検出信号として、
それぞれ移相器制御回路１２に与えられる。なお、外部
から所定の解除信号が与えられた場合に、ヒステリシス
が解除される構成をなす。

【００１６】移相器制御回路１２は、電圧比較器１１か
ら出力される進み検出信号および遅れ検出信号に基づい
て、無限移相器３の移相量の増減を制御する。無限移相
器３は、移相器制御回路１２により設定された移相量で
第２信号を移相する。１３は低周波発振器である。この
低周波発振器１３は、所定の周期でパルスを発生し、こ
れを解除信号として電圧比較器１０，１１に供給する。

【００１７】次に以上のように構成されたスペースダイ
バーシティ装置の動作を説明する。まず第１信号と第２
信号とは、第２信号が無限移相器３によって移相されて
互いに同相とされたのち、電力合成器１によって合成さ
れる。これにより、フェージング等の影響を低減した出
力信号が得られる。

【００１８】以下、第２信号の位相を第１信号の位相に
合わせるための無限移相器３の制御動作につき詳しく説
明する。まず、第１信号と無限移相器３から出力される
第２信号との位相がずれている場合、第１信号を［sin
ωｔ］とすると、無限移相器３から出力される第２信号
は［sin （ωｔ＋θ）］で表すことができ、θが位相差
である。

【００１９】第１信号は、分配器２で分配されたのち、
バンドパスフィルタ５により中心周波数成分の抽出、す
なわち不要成分の除去が行われるとともに、ＡＧＣ６に
よりレベルが所定レベルに調整され、位相比較器７へと
入力される。このとき、分配器２では０°分配されるの
で、位相比較器７へと入力される第１信号は［sin ω
ｔ］のままである。

【００２０】一方第２信号も第１信号と同様に、分配器
４で分配されたのち、バンドパスフィルタ８により中心
周波数成分の抽出、すなわち不要成分の除去が行われる
とともに、ＡＧＣ９によりレベルが所定レベルに調整さ
れ、位相比較器７へと入力される。ただし第２信号は、
分配器４で９０°分配されるので、位相比較器７へと入
力される第２信号は［cos （ωｔ＋θ）］で表すことが
できる。

【００２１】位相比較器７は、第１信号と第２信号との
掛算を行うことにより、［sin （２ωｔ＋θ）＋sin
θ］なる信号を得る。そして位相比較器７は、この信号
のsin（２ωｔ＋θ）の成分をフィルタによって除去す
ることにより、sin θに対応する出力電圧Ｖｏを得る。
このときの位相差θと位相比較器７の出力電圧Ｖｏとの
関係は、図２（ａ）に示す特性となる。

【００２２】このようにして位相比較器７から出力され
た電圧Ｖｏは、電圧比較器１０で［Ｖｏ＞０］であるか
否かが、また電圧比較器１１で［Ｖｏ＜０］であるか否
かがそれぞれ判定される。すなわち、無限移相器３から
出力される第２信号が第１信号に対して進んでいるの
か、または遅れているのかが電圧比較器１０，１１で検
出される。そして電圧比較器１０は、無限移相器３から
出力される第２信号が第１信号に対して進んでいる場合
に進み検出信号を、また電圧比較器１１は、無限移相器
３から出力される第２信号が第１信号に対して遅れてい
る場合に遅れ検出信号を出力する。しかし電圧比較器１
０，１１はそれぞれ所定のヒステリシスを有しており、
電圧Ｖｏが０Ｖになったときに進み検出信号または遅れ
検出信号の出力を停止するが、電圧比較器１０は電圧Ｖ
ｏが所定電圧Ｖ１（Ｖ１＞０）、また電圧比較器１１は
電圧Ｖｏが所定電圧Ｖ２（Ｖ２＜０）に至までは、進み
検出信号または遅れ検出信号の出力を開始しない。従っ
て、進み検出信号のＯＮ／ＯＦＦは図２（ｂ）に、また
遅れ検出信号のＯＮ／ＯＦＦは図２（ｃ）にそれぞれ示
す状態となる。

【００２３】そしてこのように発生された進み検出信号
および遅れ検出信号に基づき、移相器制御回路１２が無
限移相器３の移相量を制御する。すなわち、電圧比較器
１０から進み検出信号が出力されていれば、移相器制御
回路１２は無限移相器３から出力される第２信号の位相
が現状よりも遅れるように無限移相器３の移相量を制御
する。また電圧比較器１１から遅れ検出信号が出力され
ていれば、移相器制御回路１２は無限移相器３から出力
される第２信号の位相が現状よりも進むように無限移相
器３の移相量を制御する。

【００２４】かくして、無限移相器３から出力される第
２信号と第１信号との位相差θが減少して行き、やがて
０°になる。位相差θが０°となれば、位相比較器７の
出力電圧Ｖｏも０Ｖとなり、電圧比較器１０，１１から
の進み検出信号および遅れ検出信号の出力が停止する。
このように電圧比較器１０，１１から進み検出信号およ
び遅れ検出信号のどちらも出力されていなければ、移相
器制御回路１２は無限移相器３から出力される第２信号
の位相を現状のままに維持するよう無限移相器３の移相
量を固定させる。

【００２５】さて、このように位相差θが一旦０°とな
り、無限移相器３の移相量が固定されている状態におい
ては、電圧比較器１０，１１がヒステリシスを有してい
て位相比較器７の出力電圧Ｖｏが、Ｖ１またはＶ２に至
らなければ進み検出信号および遅れ検出信号の出力を再
開しないので、位相差θが［電圧Ｖ１に対応する位相差
≧０≧電圧Ｖ２に対応する位相差］なる範囲内（図２中
にＡで示す範囲内）にあれば、無限移相器３の移相量は
固定されたままとなる。

【００２６】ところで、位相比較器７の出力電圧Ｖｏ
は、図２（ａ）からも分かるように位相差θが１８０°
であるときにも０Ｖとなる。従って、位相差θが一旦１
８０°となると、無限移相器３の移相量は固定される。
しかし、電圧比較回路１０，１１は、低周波発振器１３
で発生された所定周期の解除信号によって所定周期でヒ
ステリシスが解除される。電圧比較回路１０，１１はヒ
ステリシスが解除されると、０Ｖを閾値として進み検出
信号および遅れ検出信号のＯＮ／ＯＦＦを行う。従っ
て、進み検出信号のＯＮ／ＯＦＦは図２（ｄ）に、また
遅れ検出信号のＯＮ／ＯＦＦは図２（ｅ）にそれぞれ示
す状態となる。この状態となると、無限移相器３に入力
される第２信号に位相偏移が若干でも生じれば、これが
電圧比較器１０，１１により検出されて、進み検出信号
または遅れ検出信号が即座に出力される。かくして、移
相器制御回路１２は、位相差θを０°にするための無限
移相器３の制御を開始する。こののち、電圧比較回路１
０，１１のヒステリシスが再び作用しても、位相差θが
０°となるまでは位相比較器７の出力電圧Ｖｏは０Ｖに
はならないので、位相差θが１８０°の状態で無限移相
器３の移相量は固定される状態に戻ることはない。

【００２７】一方、位相差θが０°となり、無限移相器
３の移相量が固定されている状態において前述のように
電圧比較回路１０，１１のヒステリシスが解除された場
合、無限移相器３に入力される第２信号に位相偏移が若
干でも生じれば、これに応じて無限移相器３の移相量が
逐次変化させられるため、無限移相器３から出力される
第２信号が位相変調を受ける。このため、電圧比較回路
１０，１１のヒステリシスを解除する間隔、すなわち低
周波発振器１３が解除信号を出力する周期は可能な限り
長く設定することが望ましい。なお、位相差θが１８０
°の状態で無限移相器３の移相量は固定される状態とな
る可能性は比較的低いので、電圧比較回路１０，１１の
ヒステリシスを解除する周期は、相当長く設定しても十
分な効果が得られる。

【００２８】以上のように本実施例によれば、電圧比較
器１０，１１が有するヒステリシスにより、位相差θが
一旦０°または１８０°となったのちには、位相差θが
［電圧Ｖ１に対応する位相差≧０≧電圧Ｖ２に対応する
位相差］なる範囲内であればこれを進みまたは遅れとは
検出しない不感帯が設定されている。従って、位相差θ
が０°の近傍となったときに、移相器３の移相量の増減
が繰り返されてしまうことがなく、第２信号を安定的と
することができる。これにより、出力信号に余分な雑音
成分が混入することが防止される。

【００２９】この上で、所定周期で電圧比較器１０，１
１のヒステリシスを解除することにより、上記不感帯を
周期的に解除しているので、位相差θが１８０°である
にも拘らずに上記不感帯となって移相器３の移相量の制
御が停止してしまった場合に、位相差θを０°にするた
めの移相器３の移相量の制御を再開することができ、位
相差θが１８０°のままとなってしまうことがない。従
って、第１信号と第２信号との位相を正確に合わせた状
態で、両信号の合成を行うことができ、正確なスペース
ダイバーシティを行うことができる。

【００３０】なお本発明は上記実施例に限定されるもの
ではない。例えば上記実施例では、本発明に係る位相調
整装置をスペースダイバーシティ装置に適用して説明し
ているが、２つの信号のそれぞれ位相の位相差を所定量
に調整する用途であれば、スペースダイバーシティ装置
以外の装置にも適用が可能である。また上記実施例で
は、第１信号と第２信号との位相差を同相に調整するも
の、すなわち０°に調整するものとして説明したが、任
意の角度であって良い。このほか、本発明の要旨を逸脱
しない範囲で種々の変形実施が可能である。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、第２信号の位相を変化
させる例えば無限移相器などの移相手段と、この移相手
段により移相されたのちの前記第２信号と第１信号との
位相差を検出する例えば位相比較器などの位相差検出手
段と、この位相差検出手段により検出された位相差に基
づき、当該位相差が例えば０°などの所定量となるまで
前記移相手段での移相量を制御する例えば移相器制御回
路などの制御手段と、前記位相差検出手段により検出さ
れた位相差が前記所定量となり前記制御手段による前記
移相手段での移相量の制御が停止した状態では、前記位
相差検出手段により検出された位相差の増加にともなう
前記制御手段による前記移相手段での移相量の制御の開
始を遅延させるよう前記制御手段の制御にヒステリシス
を付与する例えば電圧比較器などのヒステリシス付与手
段と、このヒステリシス付与手段による前記ヒステリシ
スの付与を所定周期で解除する例えば低周波発振器など
のヒステリシス解除手段とを具備したので、第２信号が
第１信号に対して逆相にロックされてしまうことを防止
し、確実に第１信号と第２信号との位相を合わせること
ができる位相調整装置となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係る位相調整装置を適用
して構成されたスペースダイバーシティ装置の要部構成
を示すブロック図。

【図２】 図１中の位相比較器７の出力特性および位相
比較器７の出力と電圧比較回路１０，１１の出力との関
係を示す図。

【図３】 従来技術を説明する図。

【図４】 従来技術を説明する図。

【符号の説明】

１…電力合成器、２，４…分配器、３…無限移相器、
５，８…バンドパスフィルタ、６，９…自動利得制御回
路（ＡＧＣ）、７…位相比較器、１０，１１…電圧比較
器、１２…移相器制御回路、１３…低周波発振器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１信号の位相に第２信号の位相を合わ
   せる位相調整装置において、 前記第２信号を移相する移相手段と、 この移相手段により移相されたのちの前記第２信号と前
   記第１信号との位相差を検出する位相差検出手段と、 この位相差検出手段により検出された位相差に基づき、
   当該位相差が所定量となるまで前記移相手段での移相量
   を制御する制御手段と、 前記位相差検出手段により検出された位相差が前記所定
   量となり前記制御手段による前記移相手段での移相量の
   制御が停止した状態では、前記位相差検出手段により検
   出された位相差の増加にともなう前記制御手段による前
   記移相手段での移相量の制御の開始を遅延させるよう前
   記制御手段の制御にヒステリシスを付与するヒステリシ
   ス付与手段と、 このヒステリシス付与手段による前記ヒステリシスの付
   与を所定周期で解除するヒステリシス解除手段とを具備
   したことを特徴とする位相調整装置。