相位控制方法

2023-08-05 02:39:16

專利名稱：相位控制方法
技術領域：
本發明應用在無線通信系統，涉及分集接收機、或陣列天線等的無線部分的相位控制。
背景技術：
圖2表示一般的同相合成分集接收機的框圖。圖2中包括以下部分可變移相器101，輸入接收輸入信號B並改變為預定的相位；合成器102，進行通過可變移相器101而成為與接收輸入信號A同相的信號(可變移相器101的輸出)和接收輸入信號A的合成，並進行輸出；以及相位控制器103，對可變移相器101進行相位控制，使得合成器102的輸出變為最大。圖3表示可變移相器101的控制方法的一例。
在圖3中，將上段設為可變移相器101的相位控制值(即、相位控制器103的控制值)、將下段設為合成輸出的振幅(即合成器102的輸出)，為了便於說明，在同一時間間隙(time slot)內，假設上段的相位控制值立即反映在下段的振幅，假設相對地提供對可變移相器101的控制。此外，作為控制方法，假設是進行對每個時間間隙改變一定的相位控制量來使合成的振幅成為最大那樣的控制。
這裡，在圖3中，假設在時間間隙t3的狀態時接收輸入信號A與B成為同一相位，來進行說明。
時間間隙t1～t3之間隨著相位控制值的增加而合成振幅增加。但是在時間間隙t4中會從最佳相位偏移，所以不會成為最大振幅，從最大振幅反而振幅減少。因此，在時間間隙t5中進行減少相位控制值的控制，通過該控制振幅再次增大，所以在接下來的時間間隙t6中也進行減少相位的控制。這裡，由於合成振幅減少，所以在接下來的時間間隙t7中進行增加相位的操作。這樣，在每個時間間隙中每次改變一定的相位控制量，使得合成後的振幅成為最大，由此構成了進行相位合成的分集接收機。
在可變移相器101中採用例如圖4所示的矢量合成移相器、或圖5中表示特性的電壓控制型可變移相器等。
圖4的矢量合成移相器包括以下部分移相器301，將一方的接收輸入信號(RF信號)Ei輸出為原樣的相位(0°)的輸出信號、和改變了90°(正交相位)相位的輸出信號；乘法器302及303，對移相器301的各輸出乘以所賦予的係數；以及合成器304，將乘法器302及303的輸出合成進行輸出。在圖4中，如果對輸入信號Ei進行僅偏移相位量θ的控制，則對於移相器301的0°的輸出，將cosθ作為係數賦予乘法器302來乘法運算，對於移相器301的90°的輸出，將sinθ作為係數賦予給乘法器303來乘法運算，然後通過合成能夠使相位量僅變動θ。
圖5表示電壓控制型的可變移相器的控制電壓—相位轉移量的特性。在圖5中，設為根據控制電壓能夠從0°到360°的直線地進行控制的結構。
圖6表示利用圖5的移相器、控制值從0°到360°、或從360°到0°那樣從控制電壓的上限或下限轉換時的控制。這裡，在圖6(a)中表示越發增加相位控制值的控制的情況，在圖6(b)中表示越發減少控制值的控制的情況。
實際上，由於以一定的相位控制量單位變動，所以例如如果是1°單位，則控制範圍為0°～359°，控制電壓的轉換也是從0°到359°、或者從359°到0°那樣進行的，但為了便於說明，假設是從0°到360°的、轉換到所謂旋轉1周後的同一相位點。
專利文獻日本特開8-125597號公報例如要在以10GHz頻帶實現上述相位合成型分集接收電路的情況下，在圖4那樣的矢量合成移相器中，有在各元件中不能確保足夠的精度而降低接收品質、裝置變得昂貴、產生實用上的障礙的情況。特別是，對於接收信號是採用OFDM(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，正交頻分復用)那樣的多載波的調製信號、或64QAM(Quadrature Amplitude Modulation，正交振幅調製)或256QAM那樣的多位數較多的接收信號，成為特性劣化的主要原因。
此外，在圖5的電壓控制型移相器中，即使如圖6那樣，想要從0°到360°或者從360°到0°那樣轉換相位控制值，也會因溫度變動等，如圖7所示，有在輸出相位中產生誤差、0°～360°的控制範圍成為例如-10°～370°那樣的控制範圍的情況。該情況下，在不發生控制電壓的轉換的範圍內，僅通過一次移動的相位控制值變動來能夠進行控制，但是，是經過控制電壓的轉換點(0°，360°)控制的情況下，如圖7所示，即使在最佳相位點與轉換點不同的情況下，也有在該轉換點產生合成輸出的振幅的峰值，有將轉換點誤判斷為最佳相位點的可能性。

發明內容
本發明的目的是消除這些缺點，實現一種相位合成分集接收機，因溫度變化等在控制電壓的轉換時產生了相位的不連續，也能夠進行穩定的控制。
本發明為了達到上述目的，一種相位控制方法，在利用電壓控制移相器進行360°的連續的相位控制的移相器中，將上述電壓控制移相器的相位控制範圍設為超過360°的預定範圍，在不連續地轉換上述電壓控制移相器的控制電壓時，使增加相位時的控制電壓的轉換點和減少相位時的控制電壓的轉換點不同，來進行具有滯後特性的控制。
此外，利用該相位控制方法來控制電壓控制移相器，該電壓控制移相器對同相合成分集接收機的至少1個接收輸入信號的相位進行控制。
此外，在不連續地轉換上述電壓控制移相器的控制電壓時，在輸出相位穩定之前的預定的期間，停止上述電壓控制移相器的輸出。
此外，一種相位控制方法，在利用電壓控制移相器進行360°的連續的相位控制的移相器中，具備2個以上的移相器、和選擇該移相器輸出中的1個的轉換器；將上述各移相器的相位控制範圍設為超過360°的預定範圍，在被上述轉換器選擇的移相器的控制電壓達到上述預定範圍的預定轉換點時，先轉換未被上述轉換器選擇的某個移相器的控制電壓，並控制成與被上述轉換器選擇的移相器同相，然後，在上述預定範圍的上述預定轉換點，從被上述轉換器選擇的移相器的輸出轉換為上述某個移相器的輸出。
此外，利用該相位控制方法來控制電壓控制移相器，該電壓控制移相器對同相合成分集接收機的至少1個接收輸入信號的相位進行控制。
此外，一種相位控制方法，在利用電壓控制移相器進行360°的連續的相位控制的移相器中，具備2個以上的移相器、和選擇該移相器輸出中的1個的轉換器；設各移相器的相位控制範圍具有一部分共同的控制範圍，在上述移相器的控制電壓達到上述一部分共同的控制範圍時進行控制，使未被上述轉換器選擇的某個移相器的相位與被上述轉換器選擇的移相器成為同相，然後在上述預定範圍的預定轉換點，從被上述轉換器選擇的移相器的輸出轉換為上述某個移相器的輸出。
此外，利用該相位控制方法來控制電壓控制移相器，該電壓控制移相器對同相合成分集接收機的至少1個接收輸入信號的相位進行控制。
發明效果根據本發明，可以實現一種相位合成分集接收機，即使因溫度變化等在控制電壓的轉換時產生了相位的不連續，也能夠進行穩定的控制。此外，即使在不連續地轉換電壓控制移相器的控制電壓時移相器的輸出相位紊亂，通過不合成這期間的輸出也能夠防止接收品質的劣化。
此外，通過使用多個移相器，能夠實現可以連續地控制輸出相位的相位合成分集接收機。


圖1是表示本發明中採用的電壓控制移相器的控制電壓—相位轉移量的特性的一例的圖；圖2是表示分集接收機的一例的框圖；圖3是說明一般的移相器的控制方法的一例的圖；圖4是表示矢量合成移相器的一例的框圖；圖5是表示以往的電壓控制移相器的控制電壓—相位轉移量的特性的一例的圖；圖6是說明以往的電壓控制移相器的控制方法的一例的圖；圖7是說明在以往的電壓控制移相器的控制方法中控制相位變得不連續的情況的圖；圖8是說明本發明中採用的電壓控制移相器的控制方法的一例的圖；圖9是表示本發明的移相器的一例的框圖；圖10是說明本發明中採用的電壓控制移相器的控制方法的一例的圖。
具體實施例方式
圖1表示本發明中採用的移相器(圖2的可變移相器101)的相位控制特性的一例。在圖5的以往的移相器的相位控制中，控制範圍為0°～360°，但在本發明的圖1中是0°～380°，將控制範圍僅擴大20度。這裡，控制範圍的擴大幅度相對於實際要進行的相位的控制範圍0°～360°只要有幾度的餘量即可，例如，若是相位的控制步驟，則只要具有幾個步驟程度的餘量即可。此外，在實際上使用的移相器中，可以由1個實現上述功能，也可以由多個實現。
圖8表示利用圖1的相位控制特性的移相器時的控制狀況。在圖8中分別控制為控制電壓(圖2的相位控制器103輸出)在最大時成為380°(即+20°)、在最小時成為0°。
圖8(a)表示在增加相位的方向上進行控制時的控制的例子，同樣，圖8(b)表示在減少相位的方向上進行控制時的控制的例子。
在如圖8(a)那樣使相位越來越增加時，通常由於在360°相位旋轉1周，所以轉換控制電壓使相位成為0°，在本發明中，仍然繼續進行控制，並控制為在成為380°時將控制電壓從對應於380°的電壓轉換為對應於20°的電壓。反之，如圖8(b)地控制為使相位減少時，進行從0°到360°的轉換。
實際上，由於從20°到0°之間與從380°到360°對應，所以只要在這之間，在哪裡進行控制電壓的轉換都是相同的相位，這沒有什麼變化，但通過這樣進行控制，在以增加相位的方式進行控制的情況、和以減少相位的方式進行控制的情況下，能夠具有20°的差、即滯後特性。
因此，即使因例如溫度變動等可變移相器中的控制電壓—輸出相位特性變動、在轉換控制電壓時發生了相位的不連續，由於在剛轉換後的控制電壓的前後有餘量，所以該不連續是暫時的，不會發生如現有技術中產生那樣的不良狀況。
此外，在控制電壓的轉換中由於產生控制延遲，所以在此期間相位旋轉360度。因此，在圖2的分集接收機中利用本發明時，在控制電壓的轉換時有發生接收品質下降等故障的情況。這樣的情況下，停止到圖2的可變移相器101的輸出相位穩定為止的、特定期間的移相器的輸出，能夠至少防止接收品質的劣化。
此外，在能夠使用多個移相器的情況下，例如圖9所示那樣，具備第1移相器901、第2移相器902、轉換2個移相器的輸出的轉換器903、以及相位比較器904，例如第1移相器901的輸出被轉換器903選擇進行輸出的情況下，如圖10所示，在控制電壓進入了特定的期間、即在控制電壓較高的區域和較低的區域中可控制同一相位的範圍內的情況下，將第2移相器902的控制電壓轉換為與第1移相器901不同的控制電壓，利用相位比較器904進行控制，使第1移相器901和第2移相器902成為同一相位，在第1移相器901的控制電壓需要轉換時，通過將轉換器903的輸出轉換為第2移相器902的輸出，即使在需要控制電壓的轉換的情況下，也可以不發生相位的紊亂。
進而，對圖9的第1移相器901和第2移相器902的相位控制範圍進行控制，使其相互重疊且不同，例如，將第1移相器901的相位控制範圍設為0°到190°，將第2移相器902的相位控制範圍設為180°到370°，當第1移相器901的控制從180°來到190°時進行控制，使第1移相器901和第2移相器902成為同相；當第1移相器901的相位達到190°時，通過轉換器903轉換為第2移相器902；當第2移相器902的控制從360°來到370°時進行控制，使第1移相器901和第2移相器902成為同相；當第2移相器902的相位達到370°時，通過轉換器903轉換為第1移相器901；由此，即使在一個移相器的相位控制範圍比360°窄的情況下也可以使用。
權利要求
1.一種相位控制方法，是利用電壓控制移相器進行360°的連續的相位控制的移相器的控制方法，其特徵在於，將上述電壓控制移相器的相位控制範圍設為超過360°的預定範圍，在不連續地轉換上述電壓控制移相器的控制電壓時，使增加相位時的控制電壓轉換點與減少相位時的控制電壓的轉換點不同，來進行具有滯後特性的控制。
2.一種相位控制方法，其特徵在於，利用權利要求1所述的相位控制方法來控制電壓控制移相器，該電壓控制移相器對同相合成分集接收機的至少1個接收輸入信號的相位進行控制。
3.如權利要求1或2所述的相位控制方法，其特徵在於，在不連續地轉換上述電壓控制移相器的控制電壓時，在輸出相位穩定之前的預定期間，停止上述電壓控制移相器的輸出。
4.一種相位控制方法，是利用電壓控制移相器進行360°的連續的相位控制的移相器的控制方法，其特徵在於，具備2個以上的移相器、和選擇該移相器輸出中的1個的轉換器；將上述各移相器的相位控制範圍設為超過360°的預定範圍，在被上述轉換器選擇的移相器的控制電壓達到上述預定範圍的預定轉換點時，先轉換未被上述轉換器選擇的某個移相器的控制電壓，並控制成與被上述轉換器選擇的移相器同相，然後，在上述預定範圍的上述預定轉換點，從被上述轉換器選擇的移相器的輸出轉換為上述某個移相器的輸出。
5.一種相位控制方法，其特徵在於，利用權利要求4所述的相位控制方法來控制電壓控制移相器，該電壓控制移相器對同相合成分集接收機的至少1個接收輸入信號的相位進行控制。
6.一種相位控制方法，是利用電壓控制移相器進行360°的連續的相位控制的移相器的控制方法，其特徵在於，具備2個以上的移相器、和選擇該移相器輸出中的1個的轉換器；設各移相器的相位控制範圍具有一部分共同的控制範圍，在上述移相器的控制電壓達到上述一部分共同的控制範圍時進行控制，使未被上述轉換器選擇的某個移相器的相位與被上述轉換器選擇的移相器成為同相，然後在上述預定範圍的預定轉換點，從被上述轉換器選擇的移相器的輸出轉換為上述某個移相器的輸出。
7.一種相位控制方法，其特徵在於，利用權利要求6所述的相位控制方法來控制電壓控制移相器，該電壓控制移相器對同相合成分集接收機的至少1個接收輸入信號的相位進行控制。
全文摘要
本發明的目的是實現一種相位合成分集接收機，即使因溫度變化等在控制電壓的轉換時產生了相位的不連續，也能夠進行穩定的控制。本發明的相位控制方法，在利用電壓控制移相器進行360°的連續的相位控制的移相器中，設電壓控制移相器的相位控制範圍為超過360°的預定範圍，在不連續地轉換電壓控制移相器的控制電壓時，使增加相位時的控制電壓轉換點與減少相位時的控制電壓的轉換點不同，來進行具有滯後特性的控制。
文檔編號H04B7/08GK1841964SQ20061005505
公開日2006年10月4日 申請日期2006年2月28日 優先權日2005年3月31日
發明者高田昌敏 申請人:株式會社日立國際電氣