JPH11346122A - 無線周波信号の振幅及び位相のデジタル制御装置及び、少なくとも一つのこのような装置を備えたプリエンファシスリニアライザ、ならびに無線周波信号の振幅及び位相のデジタル制御方法。 - Google Patents
無線周波信号の振幅及び位相のデジタル制御装置及び、少なくとも一つのこのような装置を備えたプリエンファシスリニアライザ、ならびに無線周波信号の振幅及び位相のデジタル制御方法。Info
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Abstract
グ回路と少なくとも同等の精度の無線周波信号の制御装
置及び制御方法を提供する。 【解決手段】 信号の二つの部分に無線周波信号を分配
することができる分配手段(10)と、分配手段(1
0)に接続され、信号の一部分の振幅の制御を行なうこ
とができる可変デジタル減衰器(19)を備えた振幅デ
ジタル制御用の第一経路(14)と、第一経路(14)
に並列に分配手段(10)に接続され、信号の他の部分
の位相制御を行なうことができる可変デジタル移相器
(20)を備えた位相デジタル制御用の第二経路(1
5)と、それぞれの経路(14、15)の出力に接続さ
れ、制御された信号の二つの部分を再結合することがで
きる再結合手段(16)を有するデジタル制御装置によ
って達成される。
Description
幅及び位相のデジタル制御装置及び、少なくとも一つの
このような装置を備えたプリエンファシスリニアライ
ザ、ならびに無線周波信号の振幅及び位相のデジタル制
御方法に関するものである。
波管(TOP)の上流に、またはそれらを線形化するた
めにソリッドステート型増幅器(SSPA−Solid Stat
e Power Amplifier)の上流で使用される高周波型プリ
エンファシスリニアライザに適用される。
電気効率を得るためには、増幅器を飽和に近い状態で作
動させなければならないという当業者によって良く知ら
れている事実から、リニアライザの使用が必要となる。
ところで、この作動点の近くでは、増幅器の線形性は、
増幅器を飽和状態にするのに必要な振幅信号よりも弱い
振幅信号とともに使用される同じ増幅器の線形性よりは
るかに低くなってしまう。
ることなく、増幅器の線形状態におけるダイナミックレ
ンジを増大させるためには、非線形の補正装置を使用す
る方法が知られている。
シスリニアライザが使用される。その原理は、カップラ
を経由して、カップラの増幅の前に信号の一部を抽出
し、次に、補正されるのに有益な信号と同じ非線形特性
を有するが、位相は逆である補正用の非線形信号を得る
ために受動的及び能動的な種々の電子部品によって処理
するというものである。プリエンファシスリニアライザ
は、その非線形が補正されようとしている超高周波パワ
ー増幅器の入力に、増幅される信号とともに補正信号を
印加する。
イザは、弱い信号で作動する増幅器を備えた線形型と呼
ばれる経路と、線形化されるパワー増幅器と同じ振幅を
もつ非線形ひずみを発生させる増幅器を備えた非線形型
と呼ばれる経路を有する。
の二つの経路内を伝播する信号の位相差及び振幅差の調
整を想定することが必要である。
れたプリエンファシスが獲得できるかどうかは、これら
の振幅差及び位相差の非常に細かい制御によって決ま
る。
またはデジタル制御回路を用いて行われる。
また振幅ではおよそ0.1dBといった高い精度を得る
ことができる。しかしながら、これらの回路はアナログ
回路の通常の欠点、特に、温度や投入電力レベルや制御
電圧の変化にとりわけ敏感であり、調整及び測定作業を
自動化できないという欠点をもつ。
流または下流の回路はデジタル回路であるので、その結
果、結合させるためにアナログ/デジタル変換器を備え
ることが必要となる。
ための可変デジタル減衰器と直列に接続された位相制御
用の可変デジタル移相器を使用する方法が知られてい
る。このように、プリエンファシスリニアライザの場合
には、移相平面の完全なカバー範囲(360°)を実現
するMビット移相器と、AdBにおける振幅制御用ダイ
ナミックレンジを有するNビット減衰器とを結合させる
ことで、位相においては360°/2Mの、振幅におい
てはA/2NdBの分解能をともなう360°位相とA
dB振幅の全面的なカバー範囲を得ることができる。振
幅−位相平面において得られる制御状態の数は、均等に
分配された2M+Nである。図1は、M=N=5の場合
におけるこのような分配を示している。
な減衰器及び移相器の最も重みの小さいビットの値に直
接関連していることから、限定されている。
(360°)を実現する6ビットの通常のデジタル移相
器の場合には、得ることができる最も細かい精度は、
5.625度である。同様に、32dBにおける振幅制
御のダイナミックレンジを有する6ビットの通常のデジ
タル減衰器の場合には、得ることができる最も細かい精
度は0.5dBである。
が小さいビット値を分割することによって使用可能なビ
ット数を増大させる方法を考えることができる。たとえ
ば、8ビット移相器は、6ビット移相器の4倍優れた精
度をもつことができるだろう。しかしながら、特に超高
周波の分野において現在使用可能な技術的手段は、こう
した精度を得るのに十分なビット数を備えたデジタル回
路を再現可能なように作製することができない。
合には、コストが途方もなく高くなる。
上述の欠点を解消することを目的とする。
なデジタル回路の利点を利用しながら、アナログ回路と
少なくとも同等の精度を提供することができる無線周波
信号の制御装置及び制御方法を対象とする。
する制御電圧の望ましくない変化にほとんど影響を受け
ない。
る。
は、以下を有する無線周波信号の振幅及び位相のデジタ
ル制御装置を提案する。
波信号の第一部分と第二部分に無線周波信号を分配する
ことができる分配手段。
周波信号の第一部分の振幅を制御することができる可変
デジタル減衰器を備えた振幅のデジタル制御用第一経
路。
段の他方の出力に接続され、無線周波信号の第二部分の
位相を制御することができる可変デジタル移相器を備え
た位相のデジタル制御用の第二経路。
される二つの入力と一つの出力とを有し、制御された信
号のこれら二つの部分を再結合することができる再結合
手段。
の部分のそれぞれが協力することによって、従来の技術
による直列配置と同じ状態数を保持しながらも位相及び
振幅においてはるかに小さいカバー範囲を得ることがで
きる。このようにして、市販されているデジタル回路に
手を加える必要なく、位相においてはおよそ2度、振幅
においてはおよそ0.25dBのよりすぐれた精度が得
られる。
れる総合的挿入損失は、従来の技術の装置で得られる損
失より小さい。
さらに、たとえば、可変デジタル減衰器と可変デジタル
移相器とのそれぞれの挿入損失間の偏差を調整するため
に、デジタル制御経路の少なくとも一つに直列に取付け
られた固定減衰器のような減衰手段を備える。
るプリエンファシスリニアライザを提案する。
う一方で出力において出力カップラに並列に接続された
線形経路及び非線形経路。
列に取付けられた本発明による少なくとも一つのデジタ
ル制御装置。
回路の利点を利用しながらも、リニアライザの良好な作
動を保証するために、線形及び非線形経路の利得及び位
相を非常に厳密に制御することができる。
階を有する無線周波信号の振幅及び位相のデジタル制御
方法を提案する。
に無線周波信号を分配する段階。
分の振幅をデジタル制御する段階。
分の位相をデジタル制御する段階。
号を形成するために制御された無線周波信号の二つの部
分を再結合する段階。
時に行われる。
つの部分に分配することができる。添付の図面を参照し
て、限定的なものとしてではなく、以下に実施形態を説
明することによって、本発明の他の特性が明らかになる
だろう。
周波信号への適用の範囲の中で使用される。しかしなが
ら、本発明はこの周波数領域に限定されるものではな
く、一般にあらゆる無線周波信号に適用することができ
る。
つの入力11と二つの出力12及び13を有するハイブ
リッドカップラのような分配器10と、二つのデジタル
制御経路14及び15と、二つの入力17及び18と一
つの出力19を有するハイブリッドカップラのような再
結合器16とを備えている。
れ、分配器10の出力12及び13と、再結合器16の
入力17及び18との間で並列に接続される。第一経路
14は、振幅の制御経路である。この経路は、AdBの
振幅制御のダイナミックレンジを有し、ndBの挿入損
失を有するNビットの可変デジタル減衰器19を備え
る。第二経路15は位相制御経路である。この経路は、
位相平面の完全なカバー範囲、すなわち360°のカバ
ー範囲を実現し、mdBの挿入損失を有するMビットの
可変デジタル移相器20を備える。一般に、mはnより
大きい。
御すべき信号を受取り、それを信号の二つの部分に分配
する。ここで説明される実施形態においては、信号のこ
れら二つの部分は等しい。もちろん、これらの部分が異
なることも可能である。信号の第一部分は、振幅制御経
路14に伝送され、制御され、信号の第二部分は、位相
制御経路15に伝送され、制御される。それぞれ振幅及
び位相が制御された信号の二つの部分は、ベクトル総和
を行なう再結合器16中で再び組み合わされる。
御状態の数は、従来の技術に対して不変のままである
が、これらの制御状態は、信号の唯一つの部分における
位相と振幅の制御という点から、より小さい全面的カバ
ー範囲において分配される。したがって、この小さい全
面的カバー範囲においては精度はより良くなる。M=N
=5、n=−5dB及びm=−8dBについてシミュレ
ーションによって得られる分配例が図3に示されてい
る。
法について、数度及び数dBのスケールで制御が行われ
ることから、こうした位相及び振幅制御の全面的カバー
範囲の減少は限定的なものではない。
入損失の偏差を変更することによって、振幅において変
更することもできる。
制御装置1はさらに、制御経路のいずれか一つに直列に
接続され、二つの経路間の挿入損失の偏差を調整するた
めの固定減衰器21を備える。
しい実施形態によれば、固定減衰器21は、移相器20
の上流に直列となるように、位相制御経路15上に接続
される。それぞれ、位相制御経路15と振幅制御経路1
4に取付けられた−3dBの固定減衰器について、シミ
ュレーションによって得られる制御状態の分配例が、図
4及び図5に示されている。
の制御精度が改良されるプリエンファシスリニアライザ
の一部を成すためのものである。
の少なくとも一つの制御装置を有するリニアライザを提
案する。
イザ2は、印加される信号の振幅及び位相のひずみを同
時に保証するためのパワー増幅器(ここには図示されて
いない)の上流に直接置かれるためのものであり、これ
らのひずみは、パワー増幅器によって発生するひずみを
補償するために、それらのひずみと相補的な関係にあ
る。
エンファシスリニアライザは、それぞれの末端に適応し
た負荷24及び25が設けられた二つのハイブリッドカ
ップラ22及び23と、非線形経路26及び線形経路2
7と呼ばれる二つの伝送線26及び27を備える。
存在し、ここからカップラ22の入力に信号が印加され
る。こうして、信号は二つの部分に分割され、それぞれ
の部分が二つの伝送線26及び27の入力に印加され
る。従来、カップラ22は、二つの伝送線に向けて、出
力に印加される二つの信号間の位相差を導き入れる。こ
のカップラ22は、たとえば、90°の位相差を導き入
れる10dBのハイブリッドカップラとすることができ
る。
幅器と同じ性質の振幅の非線形ひずみを発生させる増幅
器28を備え、線形経路27は、弱信号で作動する増幅
器29を備える。
に、リニアライザの経路26または27のいずれか一つ
に、好ましくは、図6に示されているように非線形経路
26に取付けられた制御装置1を備える。この実施形態
において、制御装置1は、増幅器28の下流に直列に接
続される。
23によって加算される。プリエンファシスによる補正
信号は、カップラ23の出力Sにおいて、超高周波パワ
ー増幅器(ここには図示されていない)に印加される。
従来、カップラ23は、二つの伝送線26及び27によ
ってその入力に印加される二つの信号間に、それらの信
号を総和する前に位相差を導き入れる。このカップラ2
3は、たとえば、90°の位相差を導き入れる3dBの
ハイブリッドカップラとすることができる。
広範な周波数帯で作動することができるために、リニア
ライザの伝達機能が周波数とはほぼ無関係となるよう
に、二つの経路が電気的に同じ長さを持つように規定す
ることが好ましい。
アライザ2は、二つの経路26及び27の群時間のバラ
ンスをとるために、増幅器29の上流に直列になるよう
に線形経路27上に接続された、図7に示されているよ
うな第二の制御装置1を備える。
いて異なる制御を行なう、あるいはまた経路のいずれか
一方だけで制御を行なうと想定することもできる。後者
の場合には、他の経路の制御装置は、二つの経路の群時
間のバランスをとるためにだけ存在し、非能動的であ
る、すなわち、前記経路を通る信号の部分のいかなる制
御も行わない。
二の制御装置は、遅延線30に置き換えられる。
たリニアライザは、二つの経路間で180°の所与の位
相差を有し、この所与の位相差は、もっぱら二つのカッ
プラ22及び23によって導き入れられる位相差の結果
生じるものである。
超高周波パワー増幅器のような進行波管に対応する総合
伝達機能を得ることができるリニアライザの線形経路及
び非線形経路上の信号の相対位相差Δψは、およそ3d
Bの二つの経路上の振幅差をともない、およそΔψ=−
170°である。ソリッドステート型高周波パワー増幅
器については、反対に二つの経路上の信号の相対位相差
はおよそΔψ=+170°となる。
は、必然的に、Δψ=±170°、ΔV=3dBによっ
て規定される最適点に非常に近く調整される。したがっ
て、線形及び非線形の二つの経路中を伝播する信号の位
相差または振幅差の実施されなければならない最終調整
は、数度及び数dBのスケールで制御装置1によって行
われなければならない。
て得られる制御の全面的カバー範囲は、小さいとはい
え、完全に適応している。
構成する回路は、当業者の通常の技術、とりわけMMI
CまたはMICテクノロジーによって作製することがで
きる。回路はまとめてまたは個別に作製することがで
き、次にマイクロテープ回路またはハイブリッド技術に
よって接続することができる。
置を用いて実施される無線周波信号の振幅及び位相のデ
ジタル制御方法に関するものである。上述したように、
この方法は以下の段階を有する。
波信号を分配する段階 b)信号の第一部分または第二部分の振幅をデジタル制
御する段階 c)信号の第二部分または第一部分の位相をデジタル制
御する段階 d)位相及び振幅が制御された無線周波信号を形成する
ために制御された信号の二つの部分を再結合する段階 上述の実施形態によれば、無線周波信号は、信号の等し
い二つの部分に分配され、段階b)及びc)が同時に行
われる。
じる挿入損失のバランスをとる段階が設けられる。
の部分をベクトル加算する。
るものではないが、たとえば走査型能動アンテナの制御
による他の実施形態、あるいはまた同じ結果を得るよう
に同じ機能を果たすため、上述の手段と同等の一つまた
は複数の手段を利用するあらゆる実施形態に適用するこ
とができる。
達機能の厳密なデジタル制御を必要とするあらゆる適用
に関するものである。
態の数の分配を位相−振幅平面において表わした図であ
る。
シミュレーションによって得られる制御状態の数の分配
を位相−振幅平面において表わした図である。
とともに、本発明による制御装置のシミュレーションに
よって得られる制御状態の数の分配を位相−振幅平面に
おいて表わした図である。
器とともに、本発明による制御装置のシミュレーション
によって得られる制御状態の数の分配を位相−振幅平面
において表わした図である。
ブロック図である。
ブロック図である。
Claims (14)
- 【請求項1】 可変デジタル減衰器と可変デジタル移相
器とを備えた無線周波信号の振幅及び位相のデジタル制
御装置であって、さらに一つの入力(11)と二つの出
力(12、13)を有し、無線周波信号の第一部分と第
二部分に無線周波信号を分配することができる分配手段
(10)と、 分配手段(10)の一方の出力(12)に接続され、無
線周波信号の第一部分の振幅を制御することができる可
変デジタル減衰器(19)を備えた振幅のデジタル制御
用第一経路(14)と、 デジタル制御用第一経路(14)と並列に分配手段(1
0)の他方の出力(13)に接続され、無線周波信号の
第二部分の位相を制御することができる可変デジタル移
相器(20)を備えた位相のデジタル制御用第二経路
(15)と、 それぞれデジタル制御用の二つの経路(14、15)の
出力に接続された二つの入力(17、18)及び一つの
出力(19)を有し、制御された無線周波信号の二つの
部分を再結合することができる再結合手段(16)とを
備えることを特徴とするデジタル制御装置。 - 【請求項2】 分配手段が、無線周波信号を無線周波信
号の等しい二つの部分に分割することができる分配器
(10)を備えることを特徴とする請求項1に記載のデ
ジタル制御装置。 - 【請求項3】 さらに、デジタル制御用経路(14、1
5)の少なくともいずれか一方に直列に接続され、可変
デジタル減衰器(19)と可変デジタル移相器(20)
のそれぞれの挿入損失間の偏差を調整するための減衰手
段(21)を備えることを特徴とする請求項1または2
に記載のデジタル制御装置。 - 【請求項4】 減衰手段(21)が、可変デジタル移相
器(20)の上流で、デジタル制御用第一経路(14)
上に取付けられることを特徴とする請求項3に記載のデ
ジタル制御装置。 - 【請求項5】 減衰手段が固定減衰器(21)を備える
ことを特徴とする請求項3または4に記載のデジタル制
御装置。 - 【請求項6】 一方では入力カップラ(22)の入力
に、他方では出力カップラ(23)の出力に並列に接続
された線形経路(27)と非線形経路(26)とを有す
るプリエンファシスリニアライザであって、プリエンフ
ァシスリニアライザの経路(26または27)のいずれ
か一方上に直列に取付けられた請求項1から6のいずれ
か一項に記載の少なとも一つのデジタル制御装置(1)
を備えることを特徴とするプリエンファシスリニアライ
ザ。 - 【請求項7】 デジタル制御装置(1)が非線形経路
(26)上に取付けられることを特徴とする請求項6に
記載のプリエンファシスリニアライザ。 - 【請求項8】 さらに、他方の経路上に直列に取付けら
れた遅延線(30)を備えることを特徴とする請求項6
または7に記載のプリエンファシスリニアライザ。 - 【請求項9】 プリエンファシスリニアライザの各経路
上にそれぞれ直列に取付けられた請求項1から6のいず
れか一項に記載の二つのデジタル制御装置(1)を備
え、装置のいずれか一つが、プリエンファシスリニアラ
イザの二つの経路の群時間のバランスをとるためのもの
であることを特徴とする請求項6に記載のプリエンファ
シスリニアライザ。 - 【請求項10】 無線周波信号の振幅及び位相のデジタ
ル制御方法であって、 a)無線周波信号の第一部分及び第二部分に無線周波信
号を分配する段階と、 b)無線周波信号の第一部分または第二部分の振幅をデ
ジタル制御する段階と、 c)無線周波信号の第二部分または第一部分の位相をデ
ジタル制御する段階と、 d)位相及び振幅が制御された無線周波信号を形成する
ために制御された無線周波信号の二つの部分を再結合す
る段階とを有することを特徴とするデジタル制御方法。 - 【請求項11】 無線周波信号が、無線周波信号の等し
い二つの部分に分配されることを特徴とする請求項10
に記載の方法。 - 【請求項12】 段階b)及びc)が同時に行われるこ
とを特徴とする請求項10または11に記載の方法。 - 【請求項13】 さらに、段階b)及びc)の最中に生
じる挿入損失のバランスをとるための段階を有すること
を特徴とする請求項10から12のいずれか一項に記載
の方法。 - 【請求項14】 無線周波信号が超高周波信号であるこ
とを特徴とする請求項10から13のいずれか一項に記
載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
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