JP2012195914A - 時間遅延器及び移相器を用いたベクトルモジュレータ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、時間遅延器及び移相器を用いたベクトルモジュレータを提供する。
【解決手段】入力信号を時間遅延させて位相を可変する時間遅延器と、前記時間遅延器で位相が可変されて出力される信号を、互いに９０゜の位相差を有するＩチャネル信号及びＱチャネル信号に変換して出力する第１カプラーと、前記カプラーから出力される信号のうちのＩチャネル信号を、あらかじめ設定された位相範囲内で位相を可変して出力する第１移相器と、前記カプラーから出力される信号のうちのＱチャネル信号を、あらかじめ設定された位相範囲内で位相を可変して出力する第２移相器と、前記第１及び第２移相器からそれぞれ出力される位相可変Ｉ／Ｑチャネル信号を互いに結合させて出力する第２カプラーと、を含む、時間遅延器及び移相器を用いたベクトルモジュレータを提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ベクトルモジュレータ（ｖｅｃｔｏｒ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）に係り、特に、時間遅延器及び移相器を用いてＩ／Ｑチャネル信号の位相を変調することによって入力信号の大きさ及び位相を変調するベクトルモジュレータに関するものである。

ベクトルモジュレータとは、計測器、増幅器などに使われて信号の大きさ及び位相を同時に制御する装置のことをいう。このベクトルモジュレータは、一般に、入力信号を、特定位相を有するＩチャネル（Ｉｎ−Ｐｈａｓｅ Ｃｈａｎｎｅｌ）信号及びＱチャネル（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｃｈａｎｎｅｌ）信号として出力する。このために、入力信号を、９０゜の位相差を有するＩチャネル信号及びＱチャネル信号に変換し、Ｉ／Ｑ信号はそれぞれ、大きさは変動せず、外部制御信号に応じて位相のみ変動して出力され、該出力された信号は、振幅可変減衰器によって一定の減衰率で減衰された後、それらのベクトルの和として出力される。

しかしながら、従来のベクトルモジュレータは、極座標系を構成する４上限の信号を作り、各上限の信号を振幅可変減衰器を用いてそれぞれ振幅を可変制御した後、それらをベクトル和として結合して出力するから、振幅可変減衰器が必須のものとされ、回路構成が複雑になるという問題点があった。

なお、従来、振幅可変減衰器を用いるためには、任意の位相角を得るためにＩ／Ｑ信号のそれぞれに対して振幅制御値で換算しなければならないという面倒さがあり、最終ベクトル和として出力された位相角を得るまでのプロセスが複雑であるという問題点があった。

本発明は、上記の従来技術の問題点を解決するためのもので、その目的は、振幅可変減衰器を使用せず、 時間遅延器及び移相器を用いて入力信号の大きさ及び位相を制御することができる、 時間遅延器及び移相器を備えたベクトルモジュレータを提供することにある。

また、本発明の他の目的は、従来に比べて簡単な構成を有しながらも入力信号を正確に変調できる、 時間遅延器及び移相器を備えたベクトルモジュレータを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明は、入力信号を時間遅延させて位相を可変させる時間遅延器と、前記時間遅延器で位相が可変されて出力される信号を、互いに９０゜の位相差を有するＩチャネル信号及びＱチャネル信号に変換して出力する第１カプラーと、前記カプラーから出力される信号のうちのＩチャネル信号を、あらかじめ設定された位相範囲内で位相を可変して出力する第１移相器と、前記カプラーから出力される信号のうちのＱチャネル信号を、あらかじめ設定された位相範囲内で位相を可変して出力する第２移相器と、前記第１及び第２移相器からそれぞれ出力される位相可変Ｉ／Ｑチャネル信号を互いに結合して出力する第２カプラーと、を含む、時間遅延器及び移相器を用いたベクトルモジュレータを提供する。

本発明の実施例において、前記時間遅延器は、前記入力信号の大きさを維持しながら位相を可変する。

ここで、前記時間遅延器は、入力信号の位相を０゜〜１８０゜または０゜〜３６０゜の範囲内で可変することが好ましい。

本発明の実施例において、前記第１及び第２移相器はそれぞれ、Ｉ／Ｑチャネル信号の位相を０゜〜９０゜の範囲内で可変する。

ここで、前記第１及び第２移相器はそれぞれ、Ｉ／Ｑチャネル信号の大きさを維持しながらそれぞれの位相を可変させることが好ましい。

本発明の実施例において、前記結合器は、前記それぞれ出力される信号をベクトル和として結合する。

本発明の実施例において、前記カプラーは、９０゜ハイブリッドカプラー（ｈｙｂｒｉｄ ｃｏｕｐｌｅｒ）を含む。

本発明によれば、ベクトルモジュレータにおいて、振幅可変減衰器に代えて、時間遅延器及び移相器を使用することによってシステムの構成を単純化することができる。

また、本発明によれば、振幅制御を行わないから、信号の変調を容易に行うことができる。

本発明の実施例による時間遅延器及び移相器を備えたベクトルモジュレータの概略構成図である。 本発明の実施例によるベクトルモジュレータの動作を説明するためのベクトル図の一例である。 本発明の実施例によるベクトルモジュレータの出力信号の位相可変領域を説明するためのベクトル図の一例である。

以下、本発明の好適な実施例を、添付の図面を参照しつつ説明する。また、以下の説明において、関連する公知機能または構成についての具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にさせると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。

図１は、本発明の実施例による、時間遅延器及び移相器を備えるベクトルモジュレータの概略構成図である。

図１を参照すると、本発明の実施例によるベクトルモジュレータは、時間遅延器１１０、第１カプラー１２０、第１移相器１３０、第２移相器１４０及び第２カプラー１５０を含んで構成される。

時間遅延器１１０は、入力信号の位相を、あらかじめ設定された位相可変範囲で可変させる機能を果たす。この時間遅延器は、例えば、位相遅延器として動作することができ、入力信号の大きさは可変させず、位相のみを可変させる。例えば、本発明のベクトルモジュレータが送信漏れ信号除去装置に適用される場合、時間遅延器１１０は、送信漏れ信号の位相と逆の位相を有するように入力信号の時間を遅延させることで、その位相を調整する。ここで、時間遅延器１１０の時間遅延による位相可変は、０゜〜３６０゜の位相範囲内とすることができる。しかし、本発明の実施例では、０゜〜１８０゜の位相範囲内で可変させることが好ましい。これは、０゜〜１８０゜の位相可変範囲だけでも４上限の信号が合成できるわけである。ただし、０゜〜３６０゜の位相可変範囲にすると、０゜〜１８０゜の位相可変範囲にする場合に比べて、合成されたベクトルの最大の大きさ範囲がより大きくなるという利点がある。

第１カプラー１２０は、時間遅延器１１０で位相の可変された信号を、互いに９０゜の位相差を有するＩチャネル信号及びＱチャネル信号に変換して出力する。本発明の実施例では、好ましくは、第１カプラー１２０を９０゜ハイブリッドカプラー（ｈｙｂｒｉｄ ｃｏｕｐｌｅｒ）とする。ここで、第１カプラー１２０は、入力信号を、大きさはそのまま維持しながら、それぞれＩチャネル信号及びＱチャネル信号に変換して出力する。

第１移相器１３０及び第２移相器１４０は、第１カプラー１２０から出力されたＩチャネル信号及びＱチャネル信号を、あらかじめ設定された位相範囲内でそれぞれ可変させる。本発明の実施例で、第１及び第２移相器１３０，１４０はそれぞれ、Ｉ／Ｑチャネル信号を０゜〜＋９０゜の位相範囲内で位相可変させ、この場合、それぞれの該当のチャネル信号の大きさはそのまま維持する。

第２カプラー１５０は、第１移相器１３０で位相可変して出力されるＩチャネル信号と第２移相器１４０で位相可変して出力されるＱチャネル信号とを結合して出力する。この場合、それらチャネル信号の結合は、ベクトル和とする。このように結合された出力信号は、時間遅延器１１０に入力される初期の入力信号に比べて大きさ及び位相の変わった信号となる。

上述のように、本発明では、入力信号の位相をあらかじめ設定された位相に可変した後、互いに９０゜の位相差を有するＩ／Ｑチャネル信号に変換して出力し、変換されたＩ／Ｑチャネル信号の位相をそれぞれあらかじめ設定された位相に可変して再び結合することで、該結合された合成信号を、初期の入力信号に比べて大きさ及び位相が変調されたものとして出力させる。

このように、本発明は、入力信号の時間を遅延させて位相を可変させる時間遅延器、及びＩ／Ｑチャネル信号の位相をそれぞれ可変させる２個の移相器を用いて、入力信号の大きさ及び位相を変調して新しい出力信号を生成する、より単純化した構成のベクトルモジュレータを具現することができる。

図２は、本発明の実施例によるベクトルモジュレータの動作を説明するためのベクトル図の一例である。

図２の（ａ）に例示するように、任意の大きさ及び位相を有する入力信号Ｓ_０が時間遅延器１１０に入力されると、図２の（ｂ）のように、入力信号Ｓ_０は時間遅延されて大きさは同一で、位相はθ_１だけ可変された信号Ｓ_１に変換されて出力される。ここで、時間遅延器１１０は、ベクトルモジュレータの目的に合わせて位相を遅延させる。例えば、上述したように、入力信号を漏れ信号除去用に使用するためには、漏れ信号の位相と逆になるように入力信号を時間遅延させ、入力信号の位相を漏れ信号の逆位相にさせる。図２の（ｂ）では、漏れ信号が第３上限に位置していると仮定し、可変された出力信号Ｓ_１を漏れ信号の逆位相とするために第１上限に位置させた一例を示している。

このように位相の可変された出力信号Ｓ_１は、第１カプラー１２０で図２の（ｃ）のように互いに９０゜の位相差を有するＩチャネル信号Ｉ及びＱチャネル信号Ｑに変換されて出力される。

次に、図２の（ｄ）のように、Ｉチャネル信号Ｉは第１移相器１３０であらかじめ設定された位相に可変され（Ｉ'）、Ｑチャネル信号Ｑは第２移相器１４０であらかじめ設定された位相に可変された後（Ｑ'）、これら可変されたＩ／Ｑチャネル信号（Ｉ'，Ｑ'）は、結合器１５０でベクトル和として結合されることで、大きさ及び位相の変調された出力信号Ｓ_２として出力される。

・
このような過程により、入力信号Ｓ_０は、大きさ及び位相の変調された新しい出力信号Ｓ_２として出力される。

図３は、本発明の実施例によるベクトルモジュレータの出力信号の位相可変領域を説明するためのベクトル図の一例である。

図３を参照すると、本発明によるベクトルモジュレータの時間遅延器１１０は、入力信号を、あらかじめ設定された時間だけ遅延させて位相をθ_１だけ可変する。第１及び第２移相器１３０，１４０で、互いに９０゜の位相差を有するＩ／Ｑチャネル信号を、大きさ（振幅）はそのまま維持しながら位相を０゜〜９０゜の範囲内で可変させる。

ここで、上記のように、それぞれ位相の可変されたＩチャネル信号３１及びＱチャネル信号３２はそれぞれ第１及び第２移相器１３０，１４０により０゜〜９０゜の範囲で位相が可変されることによって、合成信号の大きさを調節することができる。

この時、Ｉチャネル信号及びＱチャネル信号を同一に制御すると、位相軸の変化無しで信号の振幅を制御することができ、このようにＩ／Ｑチャネル信号をそれぞれ制御することによって、制限された範囲内で位相も可変することが可能になる。

上記の通り、時間遅延器１１０で一次的に位相を可変し、第１及び第２移相器１３０，１４０で２次的に大きさを可変することで、最終的に合成して出力される出力信号は、入力信号に比べて大きさ及び位相の調整された形態を有することとなる。

図３からわかるように、本発明は、時間遅延器及び移相器を用いてＩ／Ｑベクトル図である極座標系の一部領域に対して位相可変が可能である。また、移相器でＩ／Ｑチャネル信号の位相を可変することで、Ｉ／Ｑチャネル信号の合成ベクトルの大きさも可変することができる。これは、入力信号に比べて出力信号の大きさ及び位相を変調できるということを意味する。

これにより、従来のベクトルモジュレータのように多数の振幅可変減衰器を使用することなく、 時間遅延器及び移相器のみを用いて信号を変調可能になるため、ベクトルモジュレータの構成及び回路が簡単化する。

Ｉ／Ｑベクトルモジュレータは、計測器、無線送受信機、増幅器などの様々な分野に広く利用されている。このようなベクトルモジュレータは、入力信号をＩ／Ｑ信号として出力し、これらＩ／Ｑ信号の大きさはそのまま維持しなから位相のみを制御することで、入力信号の大きさ及び位相を制御する。近年、これら電子電気製品の高性能化、単純化、コスト低などが課題とされるに伴って、これらの製品に採用されるモジュールや部品への関心も高まっている。

これと関連し、本発明は、従来利用してきた振幅可変減衰器を省き、時間遅延器及び移相器を用いてＩ／Ｑベクトルモジュレータを構成することによって、構成の単純化、低コスト化を図ることができる。したがって、本発明は、Ｉ／Ｑベクトルモジュレータを使用する多くの産業分野で極めて有用に用いられることができる。

以上では具体的な実施例に挙げて本発明を詳細に説明してきたが、本発明は、それら具体的な実施例に制限されず、添付した請求請求の範囲及びその等価の範囲内で様々な改変が可能であるということが、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者にとっては明らかであり、それらの改変も本発明の技術的範囲に属するということは当然である。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、添付の特許請求の範囲における技術的思想によって定められるべきである。

１１０ 時間遅延器
１２０ 第１カプラー
１３０ 第１移相器
１４０ 第２移相器
１５０ 第２カプラー

Claims (7)

1. 入力信号を時間遅延させて位相を可変する時間遅延器と、
   前記時間遅延器で位相が可変されて出力される信号を、互いに９０゜の位相差を有するＩチャネル信号及びＱチャネル信号に変換して出力する第１カプラーと、
   前記カプラーから出力される信号のうちのＩチャネル信号を、あらかじめ設定された位相範囲内で位相を可変して出力する第１移相器と、
   前記カプラーから出力される信号のうちのＱチャネル信号を、あらかじめ設定された位相範囲内で位相を可変して出力する第２移相器と、
   前記第１及び第２移相器からそれぞれ出力される位相可変Ｉ／Ｑチャネル信号を互いに結合して出力する第２カプラーと、
   を含む、時間遅延器及び移相器を用いたベクトルモジュレータ。
2. 前記時間遅延器は、前記入力信号の大きさを維持しながら位相を可変させる、請求項１に記載の時間遅延器及び移相器を用いたベクトルモジュレータ。
3. 前記時間遅延器は、入力信号の位相を０゜〜１８０゜または０゜〜３６０゜の範囲内で可変させる、請求項２に記載の時間遅延器及び移相器を用いたベクトルモジュレータ。
4. 前記第１及び第２移相器はそれぞれ、Ｉ／Ｑチャネル信号の位相を０゜〜９０゜の範囲内で可変させる、請求項１に記載の時間遅延器及び移相器を用いたベクトルモジュレータ。
5. 前記第１及び第２移相器はそれぞれ、Ｉ／Ｑチャネル信号の大きさを維持しながらそれぞれの位相を可変させる、請求項４に記載の時間遅延器及び移相器を用いたベクトルモジュレータ。
6. 前記第２カプラーは、前記それぞれ出力される信号をベクトル和として結合する、請求項１に記載の時間遅延器及び移相器を用いたベクトルモジュレータ。
7. 前記カプラーは、９０゜ハイブリッドカプラー（ｈｙｂｒｉｄ ｃｏｕｐｌｅｒ）を含む、請求項１に記載の時間遅延器及び移相器を用いたベクトルモジュレータ。