JPH03165603A - 高周波信号の振幅・位相制御回路 - 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） 本発明は高周波信号の振幅・位相制御回路に関する。

（従来の技術） 高周波信号の振幅および位相を制御する回路としては、
従来、例えば第５図に示すように、電力増幅器１Ｇの前
後に移相器９、可変減衰器１１を設け、あるいは、第６
図に示すように、電力増幅器１０の前段に移相器９と可
変減衰器１１とを直列に設け、振幅を可変減衰器１１で
制御し、位相を移相器９で制御するようにした回路が知
られている。

（発明が解決しようとする課題） しかし、高周波信号の振幅と位相を可変減衰器と移相器
を用いて制御する場合には次のような問題がある。

まず、可変減衰器により振幅を制御すると、可変減衰器
の挿入位相が変化するので、出力高周波信号が所要の位
相となるように移相器を制御しても、振＠制御量を変え
る毎に可変減衰器の押入位相の変化分をさらに補正しな
ければならず、制御が繁雑化する。

また、高周波信号の増幅器として０級の電力増幅器を用
いる場合が往々にしである。この場合、増幅器の入力段
で振幅制御すると、振幅可変範囲を広くできず、また出
力信号の位相を変化させてしまうので、出力段で振幅制
御する必要がある。

しかし、高周波信号の振幅を電子的に高速で可変する場
合に使用されるＰＩＮダイオードは耐電力性が低いので
、Ｃ級電力増幅器の出力段に可変減衰器として用いるこ
とができない、つまり、従来では、電力の高い出力段で
高速に振幅制御できる可変減衰器の開発が望まれている
。

本発明は、このような問題に鑑みなされたもので、その
目的は、位相に影響を与えずに振幅制御ができ、かつ、
高電力高周波信号であってもその振幅と位相を制御でき
る高周波信号の振幅・位相制御回路を提供することにあ
る。

（課順を解決するための手段） 前記目的を達成するために、本発明の高周波信号の振幅
・位相制御回路は次の如き構成を有する。

即ち、本発明の高周波信号の振幅・位相制御回路は、入
力された高周波信号を２等分して出力する電力分配器と
；　この電力分配器の２出力それぞれの位相を各別に対
応する移相制御信号に従って制御する２つの移相器と；
　この２つの移相器の出力を合成する電力合成器と；　
外部から与えられる制御信号であって前記電力合成器の
出力高周波信号が具備すべき振幅と位相を示す制御信号
を受けて振幅制御値と位相制御値とを出力するデコーダ
と；　前記振幅制御値と前記位相制御値とを受けて、前
記出力高周波信号の前記位相から適宜最遅れた位相を与
える遅れ移相量を決定しそれに基づき形成した前記移相
制御信号を前記２つの移相器の一方へ出力する遅れ移相
量発生回路、および、前記出力高周波信号の前記位相か
ら適宜量進んだ位相を与えるべく前記移相量と同量の進
み移相量を決定しそれに基づき形成した前記移相制御信
号を前記２つの移相器の他方へ出力する進み移相量発生
回路と；　を備えたことを特徴とするものである。

（作　用） 次に、前記の如く構成される本発明の高周波信号の振幅
・位相制御回路の作用を説明する。

入力された高周波信号は電力分配器にて２等分され、そ
れぞれ対応する移相器に入力して移相制御を受は電力合
成器で合成されるが、移相制御は電力合成器の出力高周
波信号が所望の振幅と位相を具備するように行われる。

即ち、電力合成器の出力高周波信号が具備すべき振幅と
位相の情報は制御信号として外部からデコーダに供給さ
れるようになっている。この制御信号を受けてデコーダ
は振幅制御値と位相制御値とを形成し、それを遅れ移相
量発生回路と進み移相量発生回路とへ出力する。

そこで、遅れ移相量発生回路では、出力高周波信号の位
相から適宜最遅れた位相を与える移相量を決定し、それ
に出力高周波信号と入力高周波信号間の移相量を加えて
所定の移相制御信号を形成し、それを２つの移相器の一
方へ与える。

また、進み移相ＩＩｋｌＦ、生口路では、前記遅れ移相
量と同量の進み移相量を決定し、その進み移相量から出
力高周波信号と入力高周波信号間の移相量を差し引いて
所定の移相制御信号を形成し、それを他方の移相器へ与
える。

出力高周波信号は２つの移相器の出力のベクトル和で与
えられるので、出力高周波信号の位相と振幅が制御され
る。その際に、各移相器では、出力高周波信号の位相に
対し等しい移相量φでもって対応する入力信号の位相を
進遅制御する。入力高周波信号の振幅をＩＸＩとすれば
各移相器の入出力高周波信号の位相とは無関係に制御さ
れる。

斯くして、本発明によれば、入力高周波信号を所定の位
相に制御して出力できるとともに、その出力高周波信号
の位相に影響を与えることなく振幅を制御することがで
きる。

（実　施　例） 以下、本発明の実施例を添付図面を参照して説明する。

第１図は本発明の第１実施例回路を示す、第１実施例に
係る高周波信号の振幅・位相制御回路は、Ｔ型電力分配
器１、移相器２、移相器３、Ｔ型電力合成器４、アイソ
レータ５、デコーダ６、進み移相量発生回路７および遅
れ移相量発生回路８で基本的に構成されている。

Ｔ型電力分配器１に入力された高周波信号は２等分され
、それぞれ対応する移相器２および移相器３へ入力する
。移相器２は進み移相量発生回路７から移相制御信号を
受け、また移相器３は遅れ移相量発生回路８から移相制
御信号を受け、それぞれ入力信号について所要の移相制
御をする。そして、移相器２と同３の出力はアイソレー
タ５を介してＴ型電力合成器４へ入力し合成される。

即ち、Ｔ型電力合成器４からは振幅と位相が制御された
高周波信号が出力される。なお、アイソレータ５はＴ型
電力合成器４で合成されずに反射された信号を吸収する
回路である。

一方、デコーダ６では、Ｔ型電力合成器４の出力高周波
信号が具備すべき振幅と位相を示す制御信号が外部から
与えられるので、それから振幅制御値と位相制御値を読
み取り、それらを進み移相量発生回路７と遅れ移相量発
生回路８とへ出力する。

そして、進み移相量発生回路７と遅れ移相量発生回路８
は入力された振幅制御値と位相制御値に基づき前記移相
制御信号を発生する。

以下、第２図を参照して具体的に説明する。第２図は各
信号の振幅と位相の関係を表すベクトル図である。ベク
トルＡはＴ型電力分配器１の入力高周波信号（振幅ＩＡ
Ｉ）である、この入力高周波信号の位相を基準にして、
それから位相φ、離れてＴ型電力合成器４の出力高周波
信号（振幅ＣＩ）のベクトルＣを示しである。このベク
トルＣはベクトルＢと同Ｂ′のベクトル和である。

即ち、ベクトルＢは移相器２の出力信号（振幅Ｉ　Ｂ　
＋　＝”　）、ベクトルＢ′は移相器３の出力信号（振
幅ＩＢ′、＝；）である０図示例では、ベクトルＢはベ
クトルＣから＋φ２の進み位相、ベクトルＢ′はベクト
ルＣから−φ２の遅れ位相であり、その結果、振幅ＩＣ
ＩのベクトルＣが形成されることを示しである。なお、
振幅１ｃＩはＣ１＝２・ＩＢＩ・ＣＯＳφ２　である、
但し、伝送損失は無視している。

さて、デコーダ６が外部から与えられる制御信号から読
み取る振幅制御値はＩｃＩ／ＩＡＩ、位相制御値はφ！
である。これが進み移相量発生回路７と遅れ移相量発生
回路８に供給される。

進み移相量発生回路７および遅れ移相量発生回路８では
、振幅制御値１ｃＩ／ＩＡＩに基づき移相量φ２を伝送
路の損失を考慮して計算する。そして、進み移相量発生
回路７では、移相量φ２に位相φ１を加え、それを移相
制御信号として移相器２へ与える。一方、遅れ移相量発
生回路８では、位相φ！から移相量φ２を差し引き、そ
れを移相制御信号として移相器３へ与える。

その結果、移相器２では、その入力信号をφ１＋φ２宛
移相して出力し、また移相器３ではその入力信号をφｌ
−φ２宛移相して出力するので、Ｔ型電力合成器４から
は、ベクトルＣに相当する所要の振幅１ｃＩと位相φ１
に制御された高周波信号が得られる。このとき、φ１を
変化せずにφ２のみを変えることによって、合成出力高
周波信号の位相を変えることなく、振幅値を自由に可変
できる。

なお、移相器２と同３は、ＰＩＮダイオードで構成され
るが、この場合のＰＩＮダイオードはスイッチとして動
作するので、耐電力性は相当に高いものである。即ち、
Ｃ級電力増幅器の出力段において振幅と位相の制御がで
きるのである。従って、第３図に示すようなアレイアン
テナに適用できる。

第３図において、アンテナモジュール１５は、前記第１
実施例回路を主体としたもので、Ｔ型電力分配器１の入
力側に電力増幅器ｌＯを設け、またＴ型電力合成器４の
出力側に素子アンテナＩ３を設けである、電力分配器１
２は信号発生器１４からの高周波信号を複数のアンテナ
モジュール１５における各電力増幅器１０に分配出力す
る。また、ビーム制御器１６からのビーム走査制御信号
は複数のアンテナモジュール１５における各デコーダ６
に供給される。

これにより、各素子アンテナ！３から放射される電磁波
の振幅と位相の分布が制御される。

次に、第４図は第２実施例回路を示す、この第２実施例
回路は、２等分配する電力分配器にウィルキンソン型電
力分配器１７を用い、電力合成と反射波の吸収回路とし
ての両機能を行うものとして終端抵抗器２０を備えるハ
イブリッド型カップラ１８を用い、さらにハイブリッド
型カップラ１８において２つの入力信号が出力端までの
伝送路差によって位相に差を生ずるのを補正するために
補正移相量発生回路１９を付加したものである。

動作は第１実施例と同様であるからその説明は省略する
。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の高周波信号の振幅・位相
ｔＡｆＲ回路によれば、入力高周波信号を２等分し、両
信号の合成出力信号が所要の位相となるような移相量と
その位相を中心とする遅れ移相量とを一方の信号に、そ
の遅れ移相量と同量の進み移相量とを他方の信号にそれ
ぞれ与えて両信号を合成し、かつ、それらの移相量を独
立に制御できるようにしたので、高周波信号を所要の位
相に制御できると同時に、その制御する位相に変化を与
えることなく振幅を制御できる効果がある。

また、移相器は耐電力性の高いものであるから、Ｃ級電
力増幅器のように振幅の制御が難しい回路の出力側にお
いて用いることができ、高出力の振幅制御を高速に行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る高周波信号の振幅・位相Ｍ御回路
たる第１実施例回路の構成ブロック図、第２図は各信号
の位相と振幅の関係図（動作説明図）、第３図は第１実
施例回路の応用例としてのアレイアンテナの構成ブロッ
ク図、第４図は本発明の第２実施例回路の構成ブロック
図、第５図および第６図は従来例回路の構成ブロック図
である。 １・・・・・・Ｔ型電力分配器、　２，３・・・・・・
移相器、４・・・・・・Ｔ型電力合成器、　５−・・・
・・アイソレータ、６・・・・・・デコーダ、　７・・
・・・・進み移相量発生回路、８・・・・・・遅れ移相
量発生回路、　９・・・・・・移相器、１２・・・・・
・電力分配器、　１３・・・・・・素子アンテナ、！４
・・・・・・信号発生器、　１５・・・・・・アンテナ
モジュール、１６・・・・・・ビーム制御器、　１７・
・・・・・ウィルキンソン型電力分配器、　ｌト・・・
・・ハイブリッド型カップラ、１９・・・・・・補正移
相量発生回路、　２０・・・・・・終端抵抗器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　入力された高周波信号を２等分して出力する電力分配
   器と；この電力分配器の２出力それぞれの位相を各別に
   対応する移相制御信号に従って制御する２つの移相器と
   ；この２つの移相器の出力を合成する電力合成器と；外
   部から与えられる制御信号であって前記電力合成器の出
   力高周波信号が具備すべき振幅と位相を示す制御信号を
   受けて振幅制御値と位相制御値とを出力するデコーダと
   ；前記振幅制御値と前記位相制御値とを受けて、前記出
   力高周波信号の前記位相から適宜量遅れた位相を与える
   遅れ移相量を決定しそれに基づき形成した前記移相制御
   信号を前記２つの移相器の一方へ出力する遅れ移相量発
   生回路、および、前記出力高周波信号の前記位相から適
   宜量進んだ位相を与えるべく前記移相量と同量の進み移
   相量を決定しそれに基づき形成した前記移相制御信号を
   前記２つの移相器の他方へ出力する進み移相量発生回路
   と；を備えたことを特徴とする高周波信号の振幅・位相
   制御回路。