JP2004336280A - Digital modulation transmitters - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル変調方式の送信機に関し、特に無線または有線通信システムで用いられ、複数の通信方式に対応したデジタル変調信号を1つの送信機で送信するデジタル変調送信機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
無線通信システムや有線通信システムにおいては、そのシステムが目的とするサービスや、そのシステムで通信する情報量によって、種々の通信方式が用いられている。例えば、無線通信システムで使われる通信方式は多数あるが、その中の数例として、
800MHz帯、1.5GHz帯を用いた携帯電話サービスを提供するPDC方式、
2GHz帯を用いた第3世代の携帯電話であるIMT−2000方式、
280MHz帯を用いて無線呼出し、情報配信サービスを提供するペーシャ方式、
無線LANを構成するときの通信規格であるIEEE802.11a,IEEE802.11b、
近距離無線通信を目的とした通信規格であるBluetooth、
などがある。これら以外にも、目的や用途によって様々な通信方式が用いられている。
【0003】
これまでの技術では、1つの送受信機は1つの通信方式にしか対応できず、複数の通信方式を利用したい場合には、それぞれの通信方式ごとに複数の送受信機を用意する必要があった。
従来、このような問題を解消するために、複数通信方式に対応できる送受信機の構成方法が提案されている。送信機の構成方法、受信機の構成方法ともに種々の方法が提案され、その一部は実用化されているが、以下では、特に本発明にかかわる送信機の構成方法について、複数の通信方式に対応できる技術の従来例を説明する。
【0004】
[従来技術1]
従来技術の第1の例は、1つの送信機の中に複数の通信方式に対応した独立した送信装置を内蔵するものである。2つの通信方式に対応したものであればデュアルモードの送信機、3つ以上の通信方式に対応していればマルチモードの送信機、などと呼ばれている。実際に実用化された商品の例として、例えば、
PDC方式とPHS方式に対応したデュアルモードの携帯電話、
W−CDMA方式とPDC方式に対応したデュアルモードの携帯電話、
IEEE802.11a,IEEE802.11bの2つの通信規格に対応した無線LANモジュール、
などがある。いずれの場合にも複数の通信方式に対応していることで、利用者は大きな利便性を得ることができる。
【0005】
しかしながら上記の3つの例では、2つの異なった通信方式に対応して独立した送受信装置を内蔵しており、ハードウェア規模が大きく構造的に複雑であり、必然的に端末のサイズが大きくなり、複数の送受信装置を持つため消費電力が増え、製造コストも高くなる、といった問題点がある。
この従来技術の延長として、2つ以上の送信装置を1つのLSIチップの中に作り込んでしまう、コンボチップと呼ばれる技術もあるが、サイズや製造コストは抑えられるものの、システムとしての複雑さや消費電力の増加は、依然として問題点として残る。
【0006】
[従来技術2]
従来技術の第2の例として、特許文献1に記載されている無線送信機の構成方法を図12に示し、その特徴を以下に説明する。図12の送信機には、第1または第2の通信方式の一方を指定する制御信号と、指定した通信方式に対応したベースバンド信号(BB信号)とを出力する信号処理部50、制御信号に対応した局部発振信号(LO信号)を出力するシンセサイザ(発振器)51、BB信号およびLO信号が入力される直交変調器52、第1の通信方式に対応する第1無線部54、第2の通信方式に対応する第2無線部55、制御信号に応じて第1または第2無線部のいずれかを選択するスイッチ53を備えている。
【0007】
信号処理部50において、50A,50BはIチャネル用およびQチャネル用のBB信号端子、50Cは制御信号端子である。端子50A,50BからのIQ信号は、直交変調器52でシンセサイザ51からのLO信号とミキシングされ、変調信号が出力される。この変調信号は、スイッチ53を切り替えることで、第1無線部54または第2無線部55で処理された後に端子56,57から出力される。
【0008】
ここで、図12の送信機で使われている直交変調器52について、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)変調方式の場合を例に、その動作を簡単に説明する。QPSK変調は、90゜ずつ位相の異なる4値でキャリア信号の位相を変調する方式である。4値の位相情報は位相平面上にプロットすることができ、I成分(In−phase component)とQ成分(Quadrature−phase component)に分解することができるが、三角関数を用いるとI成分はcosφ(t)、Q成分はsinφ(t)と表すことができる。直交変調器52では、このI成分とQ成分を用いてLO信号cosωtを変調する。
【0009】
直交変調器52は、2つの乗算器52A,52Bと1つの加算器52Cとから構成される。一方の乗算器52AではLO信号とI成分を乗算cosωt・cosφ(t)し、もう一方の乗算器52Bでは位相を90゜ずらしたLO信号とQ成分を乗算sinωt・sinφ(t)する。これら2つの信号を加算器52Cで加算すると、
cosωt・cosφ(t)+sinωt・sinφ(t)=cos(ωt+φ(t))
となり、位相情報で変調された変調波が出力として得られる。
以上のように、直交変調器52は、BB信号のIチャネル成分、Qチャネル成分を用いて変調信号を生成することから、BB信号処理部において通信方式に対応したIQ信号を生成することで、種々の変調方式に対応することが可能であるという特徴をもつ。
【0010】
しかしながら、図12の直交変調器52においては、前述の数式で示される乗算および加算を用いて変調していることから、2系統のLO信号の位相差が正確に90゜であることが必要であり、そのため高精度の移相器が必要となるとともに、直交変調器52それ自体にも、高精度の乗算器と加算器が求められる。また、複数周波数帯に対応したシンセサイザ51と無線部54,55が必要になり、ハードウェア規模が大きくなることを避けられない。いずれにしても、製造コストの増大や消費電力の増化などの原因になりうる。
【0011】
[従来技術3]
従来技術の第3の例として、特許文献2に記載されている無線送信機の構成方法を図13に示し、その特徴を以下に説明する。図13の構成方法の特徴は、ベースバンドのIQ信号からデジタル処理により中間周波数(IF)のIQ信号を生成し、このIFのIQ信号を用いて直交変調器でLO信号を変調する構成としている点である。BB信号60は、デジタル変調部61でIFシンセサイザ62の出力とミキシングされ、得られたIFのIQ信号はD/A変換、フィルタリングされた後に直交変調器(64〜66)によりLO発振器63の出力とミキシングされ、フィルタリングされた後に電力増幅器68により増幅され、出力される。
【0012】
この構成の特徴は、デジタルIF変調とすることにより、通信方式に対して高い自由度を持つとともに、直交変調器を用いることで図12の構成と同様に種々の変調方式に対応できるということである。
すなわち、LO発振器63からのLO信号を移相器67で−90゜だけ移相して、IQ信号のI成分と乗算器64で乗算し、LO発振器63からのLO信号とIQ信号のQ成分とを乗算器65で乗算し、これら乗算器64,65の出力を加算器66で加算することにより、変調波を得ている。
【0013】
しかしながら、図12の構成の場合と同様の理由で、高精度の移相器、高精度の直交変調器が求められる。このような問題点については、特許文献2においても、「固定周波数局部発振器63は、2つのミキサ64,65の均衡性を局部発振器ポート(LO)で保つといった別の重要な案件を扱う。ミキサ64,65は、LO信号が送信された信号の中に入ることを回避するために狭い許容度に保たれなくてはならない。」と明示されている。
【0014】
なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
【0015】
【特許文献1】
特開2003−008454号公報
【特許文献2】
特表2002−526958号公報
【非特許文献1】
L.Kahn,”Single−sided transmission by envelope elimination and restoration,” Proc.IRE,pp.803−806,July 1952
【非特許文献2】
P.J.Nagle,D.P.Burton,E.P.Heaneyand F.J.McGrath,”A wideband linear amplitude modulator for polar transmitter based on the concept of interleaving delta modulation,” 2002 IEEE Int.Solid−State Circuits Conference(ISSCC),pp.296−297,Feb.2002
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、1つの送信機で複数の通信方式に対応する用途を考えた場合に、前述した従来のデジタル変調送信機では、送信機のハードウェア構成が複雑になる、送信機を構成する要素回路に高精度の回路動作が要求される、という問題点があった。
本発明はこのような問題点を解決するものであり、簡単な回路構成で、かつ高精度の回路要素を必要としない送信機の構成方法によって、複数の通信方式に対応できるデジタル変調送信機を実現することを目的とするものである。
【0017】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明にかかるデジタル変調送信機は、通信システムで用いられ、入力された信号を所望のデジタル変調方式に基づき変調し、得られたデジタル変調信号を送信するデジタル変調送信機において、入力された周波数制御信号に基づき発振周波数を制御するとともに、その発振周波数に基づき位相の異なる複数のキャリア信号を生成する発振部と、入力された位相制御信号に基づき発振部からのキャリア信号のうちのいずれかを選択して出力するスイッチと、スイッチからのキャリア信号を増幅しデジタル変調信号として出力する電力増幅器とを備えるものである。
【0018】
また、本発明にかかる他のデジタル変調送信機は、通信システムで用いられ、入力信号を所望のデジタル変調方式に基づき変調し、得られたデジタル変調信号を送信するデジタル変調送信機において、入力された周波数制御信号に基づき発振周波数を制御するとともに、その発振周波数に基づきキャリア信号を生成する発振器と、この発振器からのキャリア信号から所望のデジタル変調信号を生成して出力する複数の無線部とを備え、無線部は、入力された比率設定信号に基づき発振器からのキャリア信号を分周して位相の異なる複数のキャリア信号を出力する分周器と、入力された位相制御信号に基づき分周器からのキャリア信号のうちのいずれかを選択して出力するスイッチと、スイッチからのキャリア信号を増幅しデジタル変調信号として出力する電力増幅器とを備えるものである。
【0019】
また、本発明にかかる他のデジタル変調送信機は、通信システムで用いられ、入力信号を所望のデジタル変調方式に基づき変調し、得られたデジタル変調信号を送信するデジタル変調送信機において、入力された周波数制御信号に基づき発振周波数を制御するとともに、その発振周波数に基づき位相の異なる複数のキャリア信号を生成する発振部と、入力された位相制御信号に基づき発振部からのキャリア信号のうちのいずれかを選択して出力するスイッチと、このスイッチからのキャリア信号から所望のデジタル変調信号を生成して出力する複数の無線部と、スイッチからのキャリア信号を無線部のいずれかへ切替出力するセレクタとを備え、無線部は、スイッチからのキャリア信号を増幅しデジタル変調信号として出力する電力増幅器を備えるものである。
【0020】
発振部の具体的構成例として、入力された周波数制御信号に基づき発振周波数を制御するとともに、その発振周波数に基づきキャリア信号を生成する発振器と、入力された比率設定信号に基づき発振器からのキャリア信号を分周して位相の異なる複数のキャリア信号を出力する分周器とから構成してもよい。
分周器は、比率設定信号に基づき発振器からのキャリア信号を逓倍して位相の異なる複数のキャリア信号を出力する逓倍器としてもよい。
【0021】
電力増幅器としては、発振部およびスイッチから得られる異なる周波数帯のキャリア信号を増幅できる広帯域型の電力増幅器を用いてもよく、あるいは入力された利得制御信号に基づきキャリア信号の増幅利得を可変制御する可変利得型の電力増幅器を用いてもよい。
また、周波数制御信号として、キャリア信号を周波数変調するための周波数変調用信号を用いるてもよく、位相制御信号として、キャリア信号を位相変調するための位相変調用信号を用いてもよい。さらに、利得制御信号として、キャリア信号を振幅変調するための振幅変調用信号を用いてもよい。
【0022】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
[第1の実施の形態]
まず、図1を参照して、本発明の第1の実施の形態にかかるデジタル変調送信機について説明する。図1は本発明の第1の実施の形態にかかるデジタル変調送信機の構成を示すブロック図である。
このデジタル変調送信機は、発振部1、スイッチ2、電力増幅器3、およびアンテナフィルタ4から構成されている。
【0023】
発振部1は、外部から入力された周波数制御信号11に基づき発振周波数を制御するとともに、その発振周波数に基づき位相の異なる複数のキャリア信号を生成する。
スイッチ2は、外部から入力された位相制御信号12により、発振部1からの多相キャリア信号のいずれか1つを選択して出力する。
したがって、スイッチ2で選択されたキャリア信号は、周波数制御信号11、位相制御信号12のいずれか一方または両方で選択した所望のデジタル変調方式に基づくデジタル変調信号として、電力増幅器3で所望のレベルまで増幅され、アンテナフィルタ4で帯域外の不要な信号が低減された後に、送信信号として出力される。
【0024】
具体的には、例えば周波数制御信号11を0,1に対応した2値のデジタル信号とすると、発振部1からはBFSK(Binary Frequency Shift Keying)変調されたキャリア信号が出力される。このときにスイッチ2で選択する信号を固定とすると、BFSK変調波が送信される。また、上記構成を変更することなく、例えば発振部1の出力を4相のキャリア信号とし、そのうちの1相を位相制御信号12によってスイッチ2で選択する構成にすると、QPSK変調波が出力される。
したがって、周波数制御信号11として周波数変調用信号を用いて周波数変調するか、位相制御信号12として位相変調用信号を用いて位相変調するか、いずれかを選択することによって、BFSKとQPSKの2つの変調方式に対応することができる。
【0025】
このように、本実施の形態では、任意の周波数で位相の異なる多相のキャリア信号を出力する発振部1と、この発振部1からの多相キャリア信号のいずれかを選択するスイッチ2とを設け、これらを周波数制御信号11,位相制御信号12のいずれか一方または両方で制御するようにしたので、発振部1で周波数変調機能が実現されるとともに、スイッチ2で位相変調機能が実現され、比較的簡単な回路構成で、かつ高精度の回路要素を必要とすることなく、複数の通信方式に対応できるデジタル変調送信機を実現できる(請求項1)。
なお、多相キャリア信号を切り替えるスイッチ2については、FETを使用したパストランジスタなどの簡単な回路構成で実現することができる。また、発振部1や、電力増幅器3、アンテナフィルタ4については、公知の技術により実現することができる。
【0026】
[第2の実施の形態]
次に、図2を参照して、本発明の第2の実施の形態にかかるデジタル変調送信機について説明する。図2は本発明の第2の実施の形態にかかるデジタル変調送信機の構成を示すブロック図である。
本実施の形態にかかるデジタル変調送信機は、前述した第1の実施の形態(図1参照)と比較して、電力増幅器3に代えて、増幅利得を可変できる機能を持つ電力増幅器3Aを用い、利得制御信号13によりその利得をコントロールするようにした点が異なる。
【0027】
このように、本実施の形態では、前述した第1の実施の形態に加えて、可変利得型の電力増幅器3Aを用いるようにしたので、前述の第1の実施の形態と同じの効果を奏するだけでなく、位相変調した場合の不要な高調波の発生を低減する効果が得られる(請求項7)。
通常、キャリア信号を位相変調すると、位相信号が変調されるとともに包絡線が変動した変調信号となる。これに対して第1の実施の形態では、位相変調をする場合、位相のみを切り替えることで変調し、包絡線は一定の変調波を生成していることから、出力されるキャリア信号は不要な高調波を含んだものとなる。
【0028】
この点について、本実施の形態のように、位相制御信号12に応じてキャリア信号の振幅も制御すれば、本来の位相変調されたキャリア信号に近づけることができ、不要な高調波を抑えることができる。この原理はEER(Envelope Elimination and Restoration)方式として知られているものであり、非特許文献1においてL.Kahnが提案した方式である。
この方式をデジタル変調へ応用した送信機の構成方法について、非特許文献2があるが、この文献で示されている構成は、デジタル位相変調のみに関するものであり、本実施の形態のように、周波数変調と位相変調の両方に対応できるものではない。
【0029】
また、本実施の形態による新たな効果として、各制御信号11,12による周波数変調、位相変調の機能と同時に、利得制御信号13として振幅変調用信号を用いる振幅変調の機能を合わせて実現することができる。利得制御信号13をアナログ信号とするとAM変調を実現でき、デジタル信号とするとASK変調の機能を実現することができる。
さらに原理的には、位相制御信号12と利得制御信号13を同時に併用することにより多値QAM変調にも対応することができる。
なお、例えば既存の16QAMであれば直交変調器による構成の方が実現が容易と考えられ、多値QAM変調に対応する場合には、本実施の形態の送信機構成方法に合った信号点設計を考慮する必要がある。
【0030】
また、図1,図2の発振部1の具体的構成として、図3に示すように、周波数制御信号11に基づき発振周波数を制御するとともに、その発振周波数に基づきキャリア信号を生成する発振器1Aと、入力された比率設定信号15で設定される分周比に基づき発振器1Aからのキャリア信号を分周して位相の異なる複数のキャリア信号を出力する分周器5とから発振部1を構成してもよく、簡素な構成で多相キャリア信号を容易に生成できる(請求項4)。
この際、分周器5を逓倍器で置き換え、比率設定信号で設定される逓倍比に基づき発振器1Aからのキャリア信号を逓倍して位相の異なる複数のキャリア信号を出力するようにしてもよい(請求項5)。
【0031】
なお、図3において、固定利得型の電力増幅器3を用いてもよいが、可変利得型の電力増幅器3Aを設けて振幅変調可能な構成とすることにより、前述と同様に、位相変調した場合の不要な高調波の発生を低減できるとともに、振幅変調機能を合わせて実現することができる(請求項7)
【0032】
[第3の実施の形態]
次に、図4を参照して、本発明の第3の実施の形態にかかるデジタル変調送信機について説明する。図4は本発明の第3の実施の形態にかかるデジタル変調送信機の構成を示すブロック図である。
このデジタル変調送信機は、発振器1A、第1無線部20A、および第2無線部20Bから構成される。また、第1無線部20Aおよび第2無線部20Bは、分周器5、スイッチ2、電力増幅器3A、およびアンテナフィルタ4から構成されている。
【0033】
発振器1A、分周器5、スイッチ2、電力増幅器3A、およびアンテナフィルタ4は、前述の第1および第2の実施の形態と同様である。
第1無線部20Aでは、発振器1Aの出力に基づき分周器5で多相キャリア信号を生成する。そして、この多相キャリア信号からスイッチ2でいずれかの位相のキャリア信号を選択し、電力増幅器3Aで増幅した後、アンテナフィルタ4で不要波成分を低減し、所望のデジタル変調信号として出力する。
同様に第2無線部20Bでも、発振器1Aの出力を、分周器5、スイッチ2、電力増幅器3A、アンテナフィルタ4で処理し、所望のデジタル変調信号として出力する。
【0034】
この際、第1無線部20Aおよび第2無線部20Bから出力されるキャリア信号のキャリア信号周波数は、それぞれの分周器5の分周比で決まる。第1無線部20Aおよび第2無線部20Bの分周器5では、それぞれ個別の比率設定信号15により異なる分周比が設定され、その結果、第1無線部20Aと第2無線部20Bとではキャリア信号の周波数が異なる。
送信機全体では、比率設定信号15により第1無線部20Aと第2無線部20Bを切り替える機能を持つ。
【0035】
具体的には、発振器1Aとして1.2GHz帯で発振する差動の発振器を用い、第1無線部20Aにおいて、分周器(逓倍器)5で2逓倍して2.4GHzの多相キャリア信号を生成し、スイッチ2でいずれかのキャリア信号を選択し、電力増幅器3A、アンテナフィルタ4を経て2.4GHzのキャリア信号を出力する。
【0036】
この場合、スイッチ2は信号選択が固定であってもよく、スイッチ2は省略することもできる。第1無線部20Aにおいては、周波数制御信号11により発振器1Aの周波数を可変とすることで、近距離無線通信規格の1つであるBluetoothの規格で送信することができる。Bluetoothの通信方式は、周波数ホッピングのスペクトル拡散を用いてBFSK変調波を送受信する。周波数制御信号11について、その周波数ホッピングとBFSK変調とに対応した制御をすることで、Bluetooth用の送信機とすることができる。
【0037】
一方、第2無線部20Bでは、1.2GHzの発振器1Aの出力を分周器5で4分周し300MHz帯の4相のキャリア信号を生成する。この4相キャリア信号をスイッチ2で切り替えることによりQPSKで変調することができ、電力増幅器3A、アンテナフィルタ4を経て300MHz帯のキャリア信号として出力される。特に、300MHz帯は、送信機から3m離れた場所での電界強度が500μV/mであれば微弱無線方式で使うことができ、変調方式は比較的自由に選択することができる。
【0038】
したがって、上記例では、2.4GHz帯のBluetooth用送信機と、300MHz帯の微弱無線QPSK送信機という2つの機能を持つ送信機を、簡単な回路構成で実現することができる。
このように、本実施の形態では、第1無線部20Aと第2無線部20Bを設け、それぞれの分周器5の分周比を比率設定信号15で個別に制御するようにしたので、前述した第2の実施の形態の効果に加えて、発振器1Aを共用しつつ異なる2つの周波数帯の変調方式を比較的自由に選択して変調波を送信できるという効果が得られる(請求項2)。
【0039】
なお、図4において、固定利得型の電力増幅器3を用いてもよいが、可変利得型の電力増幅器3Aを設けて振幅変調可能な構成とすることにより、前述と同様に、位相変調した場合の不要な高調波の発生を低減できるとともに、振幅変調機能を合わせて実現することができる(請求項7)
また、第1無線部20Aと第2無線部20Bの各分周器5のうち、いずれか一方または両方が逓倍器であってもよい(請求項5)。
【0040】
[第4の実施の形態]
次に、図5を参照して、本発明の第4の実施の形態にかかるデジタル変調送信機について説明する。図5は本発明の第4の実施の形態にかかるデジタル変調送信機の構成を示すブロック図である。
このデジタル変調送信機は、発振部1B、スイッチ2、セレクタ6、第1無線部21A、および第2無線部21Bから構成される。前述した図3と同様に、発振部1Bは発振器1Aと分周器5から構成されている。また、第1無線部21Aおよび第2無線部21Bは、電力増幅器3Aおよびアンテナフィルタ4から構成されている。
【0041】
発振部1B、スイッチ2、電力増幅器3A、およびアンテナフィルタは、前述の第3の実施の形態と同様である。セレクタ6は、スイッチ2で選択されたキャリア信号を第1無線部21Aまたは第2無線部21Bのいずれかへ切替出力する。
なお、無線部の数は、2つに限定されるものではなく、対応すべき周波数帯の数に応じて3つ以上設けてもよく、無線部の数に対応したセレクタ6を用いればよい。
【0042】
このように、本実施の形態では、前述した第3の実施の形態(図4参照)のうち、各無線部の分周器5およびスイッチ2を共通化し、比率設定信号15により分周器5の分周比を切り替えるとともに、セレクタ6を切り替えて、スイッチ2の出力をそのキャリア信号周波数に応じた第1の無線部21Aと第2の無線部21Bのいずれかに切替出力するようにしたので、発振部1Bおよびスイッチ2を共用しつつ、異なる2つの周波数帯のキャリア信号を生成できる。したがって、前述した第4の実施の形態と同様の効果を、より規模の小さい回路ブロックにより実現することができる(請求項3)。
【0043】
なお、図5において、固定利得型の電力増幅器3を用いてもよいが、可変利得型の電力増幅器3Aを設けて振幅変調可能な構成とすることにより、前述と同様に、位相変調した場合の不要な高調波の発生を低減できるとともに、振幅変調機能を合わせて実現することができる(請求項7)
また、発振部1Bについては、第1の実施の形態(図1)と同様に、他の公知の発振部1を用いてもよいが、発振器1Aと分周器5から構成することにより、簡素な構成で多相キャリア信号を容易に生成できる(請求項4)。この際、分周器5に代えて、比率設定信号に基づき発振器1Aからのキャリア信号を逓倍して位相の異なる複数のキャリア信号を出力する逓倍器を用いてもよい(請求項5)。
【0044】
次に、図6を参照して、本発明の第5の実施の形態にかかるデジタル変調送信機について説明する。図6は本発明の第5の実施の形態にかかるデジタル変調送信機の構成を示すブロック図である。
本実施の形態にかかるデジタル変調送信機は、前述した第4の実施の形態(図5参照)のうち、電力増幅器3Aに代えて、広帯域の電力増幅器3Bを用いることにより、各無線部の電力増幅器3Aおよびアンテナフィルタ4を共通化したもである。なお、発振部1B、スイッチ2、およびアンテナフィルタ4は、前述の第4の実施の形態と同様である。
【0045】
前述した第1〜第4の実施の形態では電力増幅器として特定の周波数帯の信号のみを増幅する狭帯域増幅器を使用していた。これは、狭帯域の増幅器の方が消費電力を低く抑えることができ、帯域外の不要信号は増幅しないという特徴を持つためである。
しかし、広帯域の増幅器であっても、利得制御信号13によって増幅利得を制御することによって、不要な高調波の発生を抑え、不要信号の出力を低減することができる。この効果については、前述の第2の実施の形態で説明しているとおりである。
【0046】
また、狭帯域増幅器には低消費電力であるという特徴があるが、複数の通信方式に対応して独立した無線部を持つことは、ハードウェア構成が複雑になり、異なる無線部間での干渉の問題などが生じる場合がある。
本実施の形態では、このように、広帯域の電力増幅器3Bを用いたので、各変調方式ごとの無線部が不要となり、ハードウェア構成を簡素化できるとともに、複数の無線部を切り替える必要がなくなり、前述した第4の実施の形態で用いたセレクタ6は不要となる(請求項6)。本実施の形態により、消費電力の増加より優先して、ハードウェア構成を簡単にしたい、無線部間の干渉を避けたいという用途に対しては、1つの現実解を得ることができる。
【0047】
なお、図6において、広帯域で固定利得型の電力増幅器3を用いてもよいが、広帯域で可変利得型の電力増幅器を用いて振幅変調可能な構成とすることにより、前述と同様に、位相変調した場合の不要な高調波の発生を低減できるとともに、振幅変調機能を合わせて実現することができる(請求項7)。
【0048】
[発振器および分周器]
以上の各実施の形態で用いた発振器1Aおよび分周器5については、次のような具体的構成を用いてもよい。
図7に、発振器1Aの具体的回路例を示す。この例では、インダクタLとMOSバラクタ容量Cにより共振周波数ω=1/√LCを持つLC共振器を構成し、MOSトランジスタM31とMOSトランジスタM32のクロスカップル型の負性抵抗素子と組み合わせることにより発振器(無安定マルチバイブレータ)か構成されている。
【0049】
すなわち、この発振器では、M33のソース端子が電源電圧Vに接続され、そのドレイン端子に2つLの一端が接続されている。そして、これらLの他端の間にそれぞれMOSトランジスタM34,M35からなる2つの容量Cが直列接続されているとともに、これらLの2つの他端と接地電位GNDとの間にM31,M32からなる負性抵抗素子が接続されている。また、共通接続されたM34,M35のゲート、およびM33には所定の電位Vbiasが接続されている。
この発振器では、0゜および180゜の差動のクロック信号vp,vnを発生することができる。トランジスタM33は、回路の消費電流を一定とし、出力差動信号の位相差を180゜に保つ役割も同時に果たしている。
【0050】
図8に、分周器5の具体的回路例を示す。この分周器は、ジョンソンカウンタと呼ばれる、Dフリップフロップ(D−FF)を2個用いた1/4分周器である。ここでは、QPSK変調方式で用いる、90゜ずつ(π,π/4,π/2,3π/4)位相の異なるキャリア信号が生成される。
【0051】
すなわち、D−FF36およびD−FF37のclk入力端子のそれぞれに、発振器1Aからのクロック信号vpが入力され、/clk入力端子(clk入力端子の反転論理)のそれぞれに、vpと180゜の位相差を持つ、発振器1Aからのクロック信号vnが入力されている。
D−FF36のD入力端子および/D入力端子(D入力端子の反転論理)には、D−FF37のQ出力端子および/Q出力端子(Q出力端子の反転論理)がそれぞれ接続され、D−FF37のD入力端子および/D入力端子(D入力端子の反転論理)には、D−FF36のQ出力端子および/Q出力端子がそれぞれ接続されている。
【0052】
このような構成により、差動のクロック信号vp,vnから、クロック周期を1/4分周した4相の信号IP,IN,QP,QNが生成され、それぞれD−FF36のQ出力端子、/Q出力端子、D−FF37のQ出力端子、および/Q出力端子から出力される。
したがって、これらDフリップフロップの構成と回路の接続とが対称的になっているため、4相のキャリア信号を、比較的簡素な回路構成で高精度に生成することができ、分周出力を切り替えることによりQPSK変調の変調信号を実現できる。
【0053】
図9に、図8の分周器5で用いられるDフリップフロップの具体的回路例を示す。
このDフリップフロップは、2つのMOSトランジスタから構成される差動増幅器を複数組み合わせて構成した、CML(Current Mode Logic)構成をとっており、高速動作が可能であるとともに、適切な回路設計によりアナログ信号を扱うこともでき、キャリア信号を生成するための分周器に使用することができる。なお、図7のDフリップフロップは公知の技術に基づくものであり、その構成および動作の詳細についての説明は省略する。
【0054】
図10および図11に、これら発振器1Aおよび分周器5の動作に対するシミュレーション結果を示す。図10は図87の発振器1Aの出力波形図であり、図11は図9の分周器5の出力波形図である。
これら出力波形図において、横軸は時間(ns)であり、縦軸は出力電圧(mV)である。ここでは、発振器1Aにおいて、周波数1.2GHzで逆位相のクロック信号vp,vnが生成されていることがわかる。また、分周器5において、これらvp,vnから、周波数300MHzの90゜ずつ位相が互いに異なった4つの信号IP,IN,QP,QNがキャリア信号として生成されていることがわかる。
【0055】
[可変利得型電力増幅器]
以上の各実施の形態で用いた可変利得型の電力増幅器3Aについては、飽和型増幅回路を用いてもよい。
飽和型増幅回路とは、例えばMOSトランジスタで増幅器を構成した場合、そのMOSトランジスタをその飽和領域で動作させることにより入力信号を増幅する回路のことを指す。このような飽和領域では、ドレイン電圧VDSの変化がドレイン電流IDにあまり影響せず、MOSトランジスタが電流源として動作するため、これを利用して高効率の増幅器を実現できる。
【0056】
なお、この種の高周波増幅器に関する詳細は、例えば、高山洋一郎,「マイクロ波トランジスタ」,電子情報通信学会,pp192−200,1998 や、黒田監訳,「RFマイクロエレクトロニクス」,丸善,pp325−339,2002 などに説明されており、ここでの詳細な説明は省略する。
このような飽和型増幅回路は、例えば増幅段のトランジスタに対するバイアス電圧を制御することにより利得を制御することができ、線形増幅器と比較して電力付加効率が高く消費電力を低減できる。
【0057】
線形増幅回路で電源電圧を変えた場合、増幅器の動作点が変化し線形動作をしなくなる場合があるので、可変範囲が限定される。一方、飽和型増幅器では、ある程度以上の電源電圧であれば動作するので、増幅器の線形性を考慮する必要がない。また、利得が小さくてよい場合には電源電圧を下げて増幅利得を下げているので、消費電力が小さく電力付加効率のよい送信装置を構成することができる。
【0058】
このように、信号の増幅に飽和型増幅器を使用しているという特徴から、その利得を電源電圧により制御することができ、利得制御回路を簡単な回路構成とすることができるとともに、電力効率の良いデジタル変調送信機を構成することができる。
また、本発明で用いる飽和型増幅回路は、MOSトランジスタを用いた増幅器に限定されるものではなく、前述したような動作特性を有するバイポーラトランジスタ、化合物FET、さらには真空管、電子管などの回路素子を用いて構成してもよい。
【0059】
なお、以上の各実施の形態で用いた各構成回路については、それぞれ個別の回路部品で構成してもよく、全ての構成回路を1つの集積回路に搭載することも可能である。
【0060】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、発振部において、周波数制御信号に基づき発振周波数を制御して得られたキャリア信号から、位相の異なる複数のキャリア信号を生成し、これらキャリア信号のうちから位相制御信号に基づきいずれかのキャリア信号をスイッチで選択することにより、所望のデジタル変調信号を得るようにしたので、周波数制御信号および位相制御信号を任意に選択することにより、同一回路構成で各種の通信方式に応じたデジタル変調信号を得ることができる。したがって、発振部とスイッチという簡単な回路構成で、かつ高精度の回路要素を必要とすることなく、各種の通信方式に対応できるデジタル変調送信機を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態にかかるデジタル変調送信機の構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の第2の実施の形態にかかるデジタル変調送信機の構成を示すブロック図である。
【図3】発振部の具体的構成例を示すブロック図である。
【図4】本発明の第3の実施の形態にかかるデジタル変調送信機の構成を示すブロック図である。
【図5】本発明の第4の実施の形態にかかるデジタル変調送信機の構成を示すブロック図である。
【図6】本発明の第5の実施の形態にかかるデジタル変調送信機の構成を示すブロック図である。
【図7】発振器の具体的構成例を示す回路図である。
【図8】分周器の具体的構成例を示す回路図である。
【図9】図8で用いられるDフリップフロップの具体的構成例を示す回路図である。
【図10】図7の発振器のシミュレーション結果で得られた発振出力を示す波形図である。
【図11】図8の分周器のシミュレーション結果で得られた分周出力を示す波形図である。
【図12】従来の送信機の構成を示すブロック図である。
【図13】従来の他の送信機の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1…発振部、1A…発振器、1B…発振部、2…スイッチ、3…電力増幅器、3A…電力増幅器(可変利得型)、3B…電力増幅器(広帯域型)、4…アンテナフィルタ、5…分周器(逓倍器)、6…セレクタ、11…周波数制御信号、12…位相制御信号、13…利得制御信号、15…比率設定信号、20A,21A…第1無線部、20B,21B…第2無線部。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a digital modulation type transmitter, and more particularly to a digital modulation transmitter used in a wireless or wired communication system and transmitting a digital modulation signal corresponding to a plurality of communication systems by one transmitter.
[0002]
[Prior art]
In a wireless communication system or a wired communication system, various communication systems are used depending on a service intended by the system and an amount of information communicated by the system. For example, there are a number of communication systems used in wireless communication systems.
PDC system that provides mobile phone service using 800 MHz band and 1.5 GHz band,
IMT-2000 system, which is a third generation mobile phone using the 2 GHz band,
A wireless system using the 280 MHz band to provide an information distribution service.
IEEE802.11a and IEEE802.11b, which are communication standards for configuring a wireless LAN,
Bluetooth, a communication standard for short-range wireless communication,
and so on. In addition to these, various communication systems are used depending on purposes and applications.
[0003]
In the conventional technology, one transceiver can support only one communication scheme, and when it is desired to use a plurality of communication schemes, it is necessary to prepare a plurality of transceivers for each communication scheme.
Conventionally, in order to solve such a problem, a method of configuring a transceiver that can support a plurality of communication systems has been proposed. Various methods have been proposed for the method of configuring the transmitter and the method of configuring the receiver, some of which have been put to practical use.However, in the following, particularly for the method of configuring the transmitter according to the present invention, a plurality of communication methods will be described. A description will be given of a conventional example of a technology that can be used.
[0004]
[Prior art 1]
In a first example of the related art, an independent transmitting device corresponding to a plurality of communication systems is built in one transmitter. A transmitter supporting two communication systems is called a dual mode transmitter, and a transmitter supporting more than two communication systems is called a multi-mode transmitter. Examples of products that have actually been put into practical use include, for example,
Dual mode mobile phone compatible with PDC system and PHS system,
Dual-mode mobile phones compatible with W-CDMA and PDC systems,
A wireless LAN module supporting two communication standards of IEEE 802.11a and IEEE 802.11b,
and so on. In any case, by supporting a plurality of communication methods, the user can obtain great convenience.
[0005]
However, in the above three examples, an independent transmitting / receiving device is built in corresponding to two different communication systems, the hardware scale is large and the structure is complicated, and the terminal size is inevitably increased. There is a problem that power consumption increases and manufacturing cost increases because of having a plurality of transmission / reception devices.
As an extension of the conventional technology, there is a technology called a combo chip in which two or more transmitting devices are built in one LSI chip. However, although the size and the manufacturing cost are suppressed, the complexity and consumption of the system are reduced. The increase in power remains a problem.
[0006]
[Prior art 2]
As a second example of the prior art, FIG. 12 shows a configuration method of a wireless transmitter described in
[0007]
In the
[0008]
Here, the operation of the
[0009]
The
cosωt · cosφ (t) + sinωt · sinφ (t) = cos (ωt + φ (t))
And a modulated wave modulated by the phase information is obtained as an output.
As described above, since the
[0010]
However, in the
[0011]
[Prior art 3]
As a third example of the prior art, FIG. 13 shows a configuration method of a wireless transmitter described in
[0012]
The feature of this configuration is that the digital IF modulation has a high degree of freedom with respect to the communication system, and the use of a quadrature modulator can support various modulation systems as in the configuration of FIG. is there.
That is, the phase of the LO signal from the
[0013]
However, a high-precision phase shifter and a high-precision quadrature modulator are required for the same reason as in the configuration of FIG. Regarding such a problem,
[0014]
The applicant has not found any prior art documents related to the present invention other than the prior art documents specified by the prior art document information described in this specification by the time of filing.
[0015]
[Patent Document 1]
JP 2003-008454 A
[Patent Document 2]
JP 2002-526958 A
[Non-patent document 1]
L. Kahn, "Single-sided transmission by environment elimination and restoration," Proc. IRE, pp. 803-806, July 1952
[Non-patent document 2]
P. J. Nagle, D .; P. Burton, E .; P. Heaneyand F. J. McGrath, "A wideband linear amplitude modulator for polar transmitter based on the concept of interleaving delta modulation," 2002 IEEE Information. Solid-State Circuits Conferencing (ISSCC), pp. 296-297, Feb. 2002
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the case of considering the application corresponding to a plurality of communication systems with one transmitter, the conventional digital modulation transmitter described above has a complicated hardware configuration of the transmitter. However, there has been a problem that a high-precision circuit operation is required for the element circuit to perform.
The present invention solves such a problem, and a digital modulation transmitter capable of supporting a plurality of communication systems is provided by a simple circuit configuration and a transmitter configuration method that does not require high-precision circuit elements. It is intended to be realized.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, a digital modulation transmitter according to the present invention is used in a communication system, modulates an input signal based on a desired digital modulation scheme, and transmits an obtained digital modulation signal. In a digital modulation transmitter, an oscillating unit that controls an oscillating frequency based on an input frequency control signal and generates a plurality of carrier signals having different phases based on the oscillating frequency, and an oscillating unit based on the input phase control signal And a power amplifier that amplifies the carrier signal from the switch and outputs it as a digital modulation signal.
[0018]
Further, another digital modulation transmitter according to the present invention is used in a communication system, modulates an input signal based on a desired digital modulation method, and transmits the obtained digital modulation signal to a digital modulation transmitter. An oscillator that controls an oscillation frequency based on the frequency control signal and generates a carrier signal based on the oscillation frequency, and a plurality of wireless units that generate and output a desired digital modulation signal from the carrier signal from the oscillator. A frequency divider that divides a carrier signal from an oscillator based on an inputted ratio setting signal and outputs a plurality of carrier signals having different phases; and a frequency divider that is based on an inputted phase control signal. And a switch that selects and outputs one of the carrier signals from the switch, and a digitally modulated signal that amplifies the carrier signal from the switch. In which and a power amplifier that outputs Te.
[0019]
Further, another digital modulation transmitter according to the present invention is used in a communication system, modulates an input signal based on a desired digital modulation method, and transmits the obtained digital modulation signal to a digital modulation transmitter. An oscillation unit that controls the oscillation frequency based on the frequency control signal and generates a plurality of carrier signals having different phases based on the oscillation frequency; and any one of the carrier signals from the oscillation unit based on the input phase control signal. A switch for selecting and outputting a signal, a plurality of radio units for generating and outputting a desired digital modulation signal from the carrier signal from the switch, and a selector for switching and outputting the carrier signal from the switch to any of the radio units The radio section amplifies a carrier signal from the switch and outputs a digitally modulated signal as a power amplifier. It is obtain things.
[0020]
As a specific configuration example of the oscillation unit, an oscillator that controls an oscillation frequency based on an input frequency control signal and generates a carrier signal based on the oscillation frequency, and a carrier signal from the oscillator based on an input ratio setting signal And a frequency divider that outputs a plurality of carrier signals having different phases by dividing the frequency.
The frequency divider may be a multiplier that multiplies the carrier signal from the oscillator based on the ratio setting signal and outputs a plurality of carrier signals having different phases.
[0021]
As the power amplifier, a wideband power amplifier that can amplify carrier signals in different frequency bands obtained from the oscillation unit and the switch may be used, or the gain of the carrier signal is variably controlled based on the input gain control signal. A variable gain type power amplifier may be used.
Further, a frequency modulation signal for frequency-modulating the carrier signal may be used as the frequency control signal, and a phase modulation signal for phase-modulating the carrier signal may be used as the phase control signal. Further, an amplitude modulation signal for amplitude modulating the carrier signal may be used as the gain control signal.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
First, a digital modulation transmitter according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the digital modulation transmitter according to the first embodiment of the present invention.
This digital modulation transmitter includes an
[0023]
The
The
Therefore, the carrier signal selected by the
[0024]
Specifically, for example, when the
Therefore, by selecting either frequency modulation using a frequency modulation signal as the
[0025]
As described above, in the present embodiment, the
The
[0026]
[Second embodiment]
Next, a digital modulation transmitter according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a digital modulation transmitter according to a second embodiment of the present invention.
The digital modulation transmitter according to the present embodiment uses a
[0027]
As described above, in the present embodiment, the variable
Normally, when the carrier signal is phase-modulated, the phase signal is modulated, and the modulated signal has a fluctuated envelope. On the other hand, in the first embodiment, when performing phase modulation, modulation is performed by switching only the phase, and the envelope generates a constant modulated wave. Therefore, the output carrier signal is unnecessary. It contains harmonics.
[0028]
In this regard, if the amplitude of the carrier signal is also controlled according to the
[0029]
Further, as a new effect of the present embodiment, the function of frequency modulation and phase modulation by the control signals 11 and 12 and the function of amplitude modulation using an amplitude modulation signal as the
Further, in principle, by using the
For example, in the case of the existing 16 QAM, it is considered that the configuration using the quadrature modulator is easier to realize. In the case of supporting the multi-level QAM modulation, the signal point design suitable for the transmitter configuration method of the present embodiment is considered. Need to be considered.
[0030]
Further, as a specific configuration of the
At this time, the
[0031]
In FIG. 3, a fixed gain type power amplifier 3 may be used. However, by providing a variable gain
[0032]
[Third Embodiment]
Next, a digital modulation transmitter according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a digital modulation transmitter according to a third embodiment of the present invention.
This digital modulation transmitter includes an
[0033]
The
In the
Similarly, in the
[0034]
At this time, the carrier signal frequency of the carrier signal output from the
The entire transmitter has a function of switching between the
[0035]
Specifically, a differential oscillator that oscillates in the 1.2 GHz band is used as the
[0036]
In this case, the signal selection of the
[0037]
On the other hand, in the
[0038]
Therefore, in the above example, a transmitter having two functions of a 2.4 GHz band Bluetooth transmitter and a 300 MHz band weak radio QPSK transmitter can be realized with a simple circuit configuration.
As described above, in the present embodiment, the
[0039]
In FIG. 4, a fixed gain type power amplifier 3 may be used. However, by providing a variable gain
Further, one or both of the
[0040]
[Fourth Embodiment]
Next, a digital modulation transmitter according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a digital modulation transmitter according to a fourth embodiment of the present invention.
This digital modulation transmitter includes an
[0041]
The
Note that the number of wireless units is not limited to two, and three or more wireless units may be provided according to the number of frequency bands to be supported, and a selector 6 corresponding to the number of wireless units may be used.
[0042]
As described above, in the present embodiment, the
[0043]
In FIG. 5, a fixed gain type power amplifier 3 may be used. However, by providing a variable gain
Further, as for the
[0044]
Next, a digital modulation transmitter according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a digital modulation transmitter according to a fifth embodiment of the present invention.
The digital modulation transmitter according to the present embodiment differs from the fourth embodiment (see FIG. 5) in that a
[0045]
In the above-described first to fourth embodiments, a narrow band amplifier that amplifies only a signal in a specific frequency band is used as a power amplifier. This is because a narrow band amplifier has a feature that power consumption can be suppressed lower and unnecessary signals outside the band are not amplified.
However, even for a wideband amplifier, by controlling the amplification gain by the
[0046]
Narrowband amplifiers have the characteristic of low power consumption.However, having an independent radio unit corresponding to multiple communication systems complicates the hardware configuration and causes interference between different radio units. Problems may occur.
In this embodiment, since the
[0047]
In FIG. 6, a fixed-gain power amplifier 3 may be used in a wide band, but by adopting a configuration capable of amplitude modulation using a variable-gain power amplifier in a wide band, phase modulation is performed in the same manner as described above. In this case, unnecessary harmonics can be reduced, and the amplitude modulation function can be realized together.
[0048]
[Oscillator and frequency divider]
The following specific configurations may be used for the
FIG. 7 shows a specific circuit example of the
[0049]
That is, in this oscillator, the source terminal of M33 is connected to the power supply voltage V, and two L terminals are connected to its drain terminal. Two capacitors C composed of MOS transistors M34 and M35 are connected in series between the other ends of L, and M31 and M32 are connected between the two other ends of L and the ground potential GND. A negative resistance element is connected. Further, a predetermined potential Vbias is connected to the gates of M34 and M35, which are commonly connected, and M33.
This oscillator can generate 0 ° and 180 ° differential clock signals vp and vn. The transistor M33 also serves to keep the current consumption of the circuit constant and to keep the phase difference between the output differential signals at 180 °.
[0050]
FIG. 8 shows a specific circuit example of the
[0051]
That is, the clock signal vp from the
The D input terminal and the / D input terminal (the inverted logic of the D input terminal) of the D-
[0052]
According to such a configuration, four-phase signals IP, IN, QP, and QN whose clock periods are divided by 1/4 are generated from the differential clock signals vp and vn, and the Q output terminals of the D-
Therefore, since the configuration of these D flip-flops and the connection of the circuits are symmetrical, a four-phase carrier signal can be generated with high accuracy by a relatively simple circuit configuration, and the divided output is switched. Thus, a modulated signal of QPSK modulation can be realized.
[0053]
FIG. 9 shows a specific circuit example of the D flip-flop used in the
This D flip-flop has a CML (Current Mode Logic) configuration in which a plurality of differential amplifiers composed of two MOS transistors are combined, and is capable of high-speed operation and has an analog circuit designed by appropriate circuit design. It can also handle signals and can be used in frequency dividers to generate carrier signals. The D flip-flop in FIG. 7 is based on a known technique, and a detailed description of its configuration and operation will be omitted.
[0054]
10 and 11 show simulation results for the operation of the
In these output waveform diagrams, the horizontal axis is time (ns), and the vertical axis is output voltage (mV). Here, it can be seen that clock signals vp and vn having a frequency of 1.2 GHz and opposite phases are generated in the
[0055]
[Variable gain power amplifier]
For the variable
The saturation amplifier circuit refers to, for example, a circuit that amplifies an input signal by operating an MOS transistor in a saturation region when the amplifier is configured by a MOS transistor. In such a saturated region, the drain voltage V DS Changes in the drain current I D And the MOS transistor operates as a current source, so that a highly efficient amplifier can be realized by using this.
[0056]
For details of this type of high-frequency amplifier, see, for example, Yoichiro Takayama, "Microwave Transistor", IEICE, pp192-200, 1998, and Kuroda, "RF Microelectronics", Maruzen, pp325-339, 2002. Etc., and detailed description here is omitted.
Such a saturated amplifier circuit can control gain, for example, by controlling a bias voltage to a transistor in an amplification stage, and can increase power addition efficiency and reduce power consumption as compared with a linear amplifier.
[0057]
When the power supply voltage is changed by the linear amplification circuit, the operating point of the amplifier may change and the linear operation may not be performed, so that the variable range is limited. On the other hand, a saturated amplifier operates when the power supply voltage is a certain level or more, and therefore it is not necessary to consider the linearity of the amplifier. Further, when the gain may be small, the power supply voltage is lowered to lower the amplification gain, so that a transmission device with low power consumption and high power addition efficiency can be configured.
[0058]
As described above, the characteristic that the saturation amplifier is used for signal amplification allows the gain to be controlled by the power supply voltage, and allows the gain control circuit to have a simple circuit configuration and to reduce power efficiency. A good digital modulation transmitter can be constructed.
Further, the saturation amplifier circuit used in the present invention is not limited to an amplifier using a MOS transistor, but includes a bipolar transistor, a compound FET, and circuit elements such as a vacuum tube and an electron tube having the above-described operating characteristics. You may comprise using it.
[0059]
Each of the constituent circuits used in each of the above embodiments may be configured with individual circuit components, or all of the constituent circuits may be mounted on one integrated circuit.
[0060]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in the oscillating unit, a plurality of carrier signals having different phases are generated from the carrier signal obtained by controlling the oscillation frequency based on the frequency control signal. A desired digital modulation signal is obtained by selecting one of the carrier signals with a switch based on the control signal, so that by arbitrarily selecting the frequency control signal and the phase control signal, various types of signals can be obtained with the same circuit configuration. A digital modulation signal according to the communication system can be obtained. Therefore, it is possible to realize a digital modulation transmitter that can correspond to various communication systems with a simple circuit configuration including the oscillation unit and the switch and does not require high-precision circuit elements.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a digital modulation transmitter according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a digital modulation transmitter according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a specific configuration example of an oscillation unit.
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a digital modulation transmitter according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a digital modulation transmitter according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of a digital modulation transmitter according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a circuit diagram showing a specific configuration example of an oscillator.
FIG. 8 is a circuit diagram showing a specific configuration example of a frequency divider.
FIG. 9 is a circuit diagram showing a specific configuration example of a D flip-flop used in FIG.
FIG. 10 is a waveform chart showing an oscillation output obtained by a simulation result of the oscillator of FIG. 7;
FIG. 11 is a waveform diagram showing a divided output obtained by a simulation result of the divider of FIG. 8;
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a conventional transmitter.
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of another conventional transmitter.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (10)
入力された周波数制御信号に基づき発振周波数を制御するとともに、その発振周波数に基づき位相の異なる複数のキャリア信号を生成する発振部と、
入力された位相制御信号に基づき前記発振部からのキャリア信号のうちのいずれかを選択して出力するスイッチと、
前記スイッチからのキャリア信号を増幅しデジタル変調信号として出力する電力増幅器とを備えることを特徴とするデジタル変調送信機。Used in a communication system, the input signal is modulated based on a desired digital modulation scheme, in a digital modulation transmitter that transmits the obtained digital modulation signal,
An oscillation unit that controls an oscillation frequency based on the input frequency control signal and generates a plurality of carrier signals having different phases based on the oscillation frequency;
A switch that selects and outputs one of the carrier signals from the oscillation unit based on the input phase control signal,
A power amplifier for amplifying a carrier signal from the switch and outputting the digital signal as a digital modulation signal.
入力された周波数制御信号に基づき発振周波数を制御するとともに、その発振周波数に基づきキャリア信号を生成する発振器と、
この発振器からのキャリア信号から所望のデジタル変調信号を生成して出力する複数の無線部とを備え、
前記無線部は、
入力された比率設定信号に基づき前記発振器からのキャリア信号を分周して位相の異なる複数のキャリア信号を出力する分周器と、
入力された位相制御信号に基づき前記分周器からのキャリア信号のうちのいずれかを選択して出力するスイッチと、
前記スイッチからのキャリア信号を増幅しデジタル変調信号として出力する電力増幅器とを備えることを特徴とするデジタル変調送信機。Used in a communication system, a digital modulation transmitter that modulates an input signal based on a desired digital modulation scheme and transmits the obtained digital modulation signal,
An oscillator that controls an oscillation frequency based on the input frequency control signal and generates a carrier signal based on the oscillation frequency;
A plurality of radio units for generating and outputting a desired digital modulation signal from a carrier signal from the oscillator,
The wireless unit,
A frequency divider that divides a carrier signal from the oscillator based on the input ratio setting signal and outputs a plurality of carrier signals having different phases,
A switch that selects and outputs one of the carrier signals from the frequency divider based on the input phase control signal,
A power amplifier for amplifying a carrier signal from the switch and outputting the digital signal as a digital modulation signal.
入力された周波数制御信号に基づき発振周波数を制御するとともに、その発振周波数に基づき位相の異なる複数のキャリア信号を生成する発振部と、
入力された位相制御信号に基づき前記発振部からのキャリア信号のうちのいずれかを選択して出力するスイッチと、
このスイッチからのキャリア信号から所望のデジタル変調信号を生成して出力する複数の無線部と、
前記スイッチからのキャリア信号を前記無線部のいずれかへ切替出力するセレクタとを備え、
前記無線部は、
前記スイッチからのキャリア信号を増幅しデジタル変調信号として出力する電力増幅器を備えることを特徴とするデジタル変調送信機。Used in a communication system, a digital modulation transmitter that modulates an input signal based on a desired digital modulation scheme and transmits the obtained digital modulation signal,
An oscillation unit that controls an oscillation frequency based on the input frequency control signal and generates a plurality of carrier signals having different phases based on the oscillation frequency;
A switch that selects and outputs one of the carrier signals from the oscillation unit based on the input phase control signal,
A plurality of radio units for generating and outputting a desired digital modulation signal from the carrier signal from the switch,
A selector for switching and outputting a carrier signal from the switch to any of the wireless units,
The wireless unit,
A digital modulation transmitter comprising a power amplifier that amplifies a carrier signal from the switch and outputs the signal as a digital modulation signal.
前記発振部は、
入力された周波数制御信号に基づき発振周波数を制御するとともに、その発振周波数に基づきキャリア信号を生成する発振器と、
入力された比率設定信号に基づき前記発振器からのキャリア信号を分周して位相の異なる複数のキャリア信号を出力する分周器とを備えることを特徴とするデジタル変調送信機。The digital modulation transmitter according to claim 1 or 3,
The oscillating unit includes:
An oscillator that controls an oscillation frequency based on the input frequency control signal and generates a carrier signal based on the oscillation frequency;
A frequency divider for dividing a carrier signal from the oscillator based on the input ratio setting signal and outputting a plurality of carrier signals having different phases.
前記分周器は、前記比率設定信号に基づき前記発振器からのキャリア信号を逓倍して位相の異なる複数のキャリア信号を出力することを特徴とするデジタル変調送信機。In the digital modulation transmitter according to claim 2 or 4,
A digital modulation transmitter, wherein the frequency divider multiplies a carrier signal from the oscillator based on the ratio setting signal and outputs a plurality of carrier signals having different phases.
前記電力増幅器は、前記発振部およびスイッチから得られる異なる周波数帯のキャリア信号を増幅できる広帯域型の電力増幅器からなることを特徴とするデジタル変調送信機。The digital modulation transmitter according to claim 1,
The digital modulation transmitter according to claim 1, wherein the power amplifier is a wideband power amplifier that can amplify carrier signals in different frequency bands obtained from the oscillation unit and the switch.
前記電力増幅器は、入力された利得制御信号に基づき前記キャリア信号の増幅利得を可変制御する可変利得型の電力増幅器からなることを特徴とするデジタル変調送信機。The digital modulation transmitter according to any one of claims 1 to 6,
The digital modulation transmitter according to claim 1, wherein the power amplifier comprises a variable gain type power amplifier that variably controls an amplification gain of the carrier signal based on an input gain control signal.
前記周波数制御信号として、キャリア信号を周波数変調するための周波数変調用信号を用いることを特徴とするデジタル変調送信機。The digital modulation transmitter according to any one of claims 1 to 7,
A digital modulation transmitter using a frequency modulation signal for frequency-modulating a carrier signal as the frequency control signal.
前記位相制御信号として、キャリア信号を位相変調するための位相変調用信号を用いることを特徴とするデジタル変調送信機。The digital modulation transmitter according to any one of claims 1 to 8,
A digital modulation transmitter using a phase modulation signal for phase modulating a carrier signal as the phase control signal.
前記利得制御信号として、キャリア信号を振幅変調するための振幅変調用信号を用いることを特徴とするデジタル変調送信機。The digital modulation transmitter according to claim 7,
A digital modulation transmitter using an amplitude modulation signal for amplitude modulating a carrier signal as the gain control signal.
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