JP2004512770A - トランスミッタまたはトランシーバで使用可能な搬送変調器 - Google Patents

Abstract

トランスミッタは、第１の周波数で変調信号を供給する直交変調器を有している。トランスミッタは、電圧制御発振器がフェーズロックドループの位相比較器の間に接続され、トランスミッタの送信信号経路中に送信パワーアンプを有している。また、フェーズロックドループは、送信パワーアンプの出力部から位相比較器のフィードバック入力部へと向かうフィードバック経路中にダウンコンバータを有している。また、トランスミッタは、ダウンコンバータによって供給されるフィードバック信号および直交変調信号中に含まれる振幅情報を取り戻す振幅回復装置を有している。作動時、フェーズロックドループは、直交変調信号中に含まれる角度情報を搬送周波数で再現し、振幅回復装置は、位相比較器における入力信号同士がほぼ等しくなるように、送信パワーアンプのゲインを制御する。

Description

【０００１】
本発明は、トランスミッタまたはトランシーバで使用可能な変調器に関し、特に、多重変調システムのための変調器に関する。
【０００２】
米国特許第５，０２０，０７６号は、デジタル送信回路およびアナログ送信回路の両方を有するハイブリッド電話機のためのハイブリッド搬送変調器を開示している。ハイブリッド変調器は、デジタル回路を変調する第１の変調器と、アナログ信号を変調する第２の変調器とを有している。第１の変調器は、同相（Ｉ）および直交（Ｑ）ベクトル源を変調させるπ／４−シフトＤＰＳＫ（差動位相偏移変調）変調器である。変調後、直交変調信号は、発振器によって供給される搬送周波数を用いて平衡直交ミキサー部で混合される。この場合、Ｉ信号は発振信号と混合され、Ｑ信号は９０°シフト（偏移）した発振信号と混合される。その後、これら２つの操作によって生じた信号が加算器に加えられ、一般に搬送周波数を中心とする搬送変調信号が形成される。発振器は、変調器がアナログモードで動作している時にＦＭ（周波数変調）用の送信ＩＦ（中間周波数）信号を供給するＰＬＬ（フェーズロックドループ）のＶＣＯ（電圧制御発振器）部分である。音声信号を含んでいても良いアナログ信号でＰＬＬを変調することにより、ＰＬＬがＦＭ信号を形成する。したがって、米国特許第５，０２０，０７６号において、ハイブリッド変調器には、デジタル変調直交信号またはアナログ送信ＩＦ信号を選択的に変調する複合直交搬送変調器が設けられている。
【０００３】
本発明の目的は、トランスミッタまたはトランシーバで使用可能な汎用搬送変調器、すなわち、多重変調システムに適した変調器を提供することである。
【０００４】
他の目的は、低コストで簡易な変調器を提供することである。
【０００５】
本発明の他の目的は、振幅回復フィードバックループで形成される望ましくない調和や、中間周波数直交送信ミキサーで形成されるミキサー生成信号を拒絶する搬送変調器を提供することである。
【０００６】
本発明によれば、
第１の周波数で直交変調信号を供給するように構成された変調器と、
第２の周波数で搬送変調出力信号を供給するとともに、可変ゲインを有するパワーアンプと、
位相比較器と、前記第２の周波数で搬送信号を形成する送信局部発振器とを備え、前記位相比較器の第１の入力部が前記直交変調器に接続され、前記送信発振器が前記位相比較器と前記パワーアンプとの間に接続されたフェーズロックドループと、
を備え、
前記フェーズロックドループは、前記搬送変調出力信号を前記第１の周波数のフィードバック信号へと周波数を下げるように構成されたダウンコンバータを更に備え、前記フィードバック信号は、前記位相比較器の第２の入力部に接続され、これによって、前記フェーズロックドループは、前記直交変調信号中に含まれる角度情報を前記第２の周波数で再現し、また、
直交変調信号とフィードバック信号とから、前記直交変調信号中に含まれる振幅情報を取り戻す振幅回復装置を備え、前記振幅回復装置は、前記フィードバック信号が前記直交変調信号とほぼ等しくなるまで、前記パワーアンプに可変ゲイン制御信号を供給する、
搬送変調器が提供される。
【０００７】
本発明は、簡易な直交変調器を使用して例えば４０〜１５０ＭＨｚの低い中間周波数で任意のタイプの変調を行なうことができ、また、例えば８２５ＭＨｚの高い搬送周波数の一般的な搬送変調器が、変調信号中の角度情報と振幅情報とを分離することによって変調信号を再現できるとともに、分離された角度を再現して、高い搬送周波数で振幅情報を取り戻すことができるという見識に基づいている。単純に変調された信号がフィードバックループのための基準信号を形成することが分かった。
【０００８】
搬送変調器の実施形態において、フェーズロックドループは信号カプラを有している。この信号カプラは、搬送変調出力信号の一部を、最終的に低い中間周波数で変調信号を再構成することができるように十分に減衰して、フィードバックループ中のダウンコンバータに接続する。
【０００９】
好ましい実施形態においては、ダウンコンバータの出力部と位相変換器のフィードバック入力部との間、および、直交変調器と位相検出器との間にそれぞれ、帯域通過フィルタが設けられている。これにより、ダウンコンバータによって形成される望ましくない調和が拒絶されるとともに、直交ミキサーによって形成されるミキシング生成信号が拒絶される。
【００１０】
簡易な直交変調器は、ＵＳ基準ＩＳ５４／１３６に規定されるようなＴＤＭＡ（時分割多重接続方式）で使用可能なＤＱＰＳＫ（差動直交位相偏移変調）変調器、欧州ＧＳＭ（移動体通信用のグローバルシステム）標準に規定されるようなＧＭＳＫ（ガウス最小偏移変調）変調器、３ＧＥＤＧＥ（全世界的展開用の高いデータ転送速度）標準で規定されるような８−ＤＱＰＳＫ変調器等の任意のタイプの送信変調器、あるいは、任意の他のタイプの低周波数直交変調器であっても良い。
【００１１】
一実施形態において、振幅回復装置は２つの包絡線検出器を有している。一方の包絡線検出器はフィードバック信号を検出し、他方の包絡線検出器は低い中間周波数で単純に形成された変調を検出する。また、振幅回復装置は、包絡線検出器の出力信号を比較して、送信パワーアンプのためのゲイン制御信号を形成する比較器を有している。これにより、制御されたフィードバックループにおいて、送信ブランチの歪みがなくなり、実質的に再現された変調信号が搬送周波数で得られる。
【００１２】
出力部が送信パワーアンプに接続される送信信号経路中に電圧制御発振器を有しているため、送信経路中にミキサーを更に必要とせず、したがって、直交変調器と送信パワーアンプとの間の信号経路中に送信フィルタを設ける必要がない。このような更なるミキサーや送信フィルタは、従来の搬送変調器においては必要であった。したがって、本発明に係る搬送変調器は、チップ集積レベルを更に高めることができる。また、これに加え、送信パワーアンプに厳しい線形性の要件が殆ど課されていないため、送信パワーアンプを安価に形成でき且つ高効率で動作させることができる。高効率での動作により、携帯電話等の携帯装置で搬送変調器が使用される場合には、バッテリー電力を所望の程度まで大きく低減させることができる。
【００１３】
図中、同一の構成要素には、同一の参照符号が使用されている。
【００１４】
図１は、本発明に係るトランスミッタ１のブロック図である。トランシーバの場合、レシーバ（ここでは詳細に示されていない）も設けられる。レシーバは、適当なタイプのどのようなレシーバであっても良い。トランスミッタ１は直交変調器２を備えている。直交変調器２は、ベースバンド処理手段３と共に、ベースバンド処理手段３によって与えられた一対の直交送信信号Ｔｘ＿Ｉ，Ｔｘ＿Ｑから、例えば４０〜１５０ＭＨｚの低い中間周波数で直交変調信号Ｍを形成するように構成されている。この変調器２は直交変調器となり得る。図１において、直交変調器は、一対の直交ミキサー４，５と、９０°相対位相シフトネットワーク６とを有している。位相シフトネットワーク６は、周波数逓倍器８を介して、基準発振器７に接続されている。周波数逓倍器８は、基準発振器７の出力信号の周波数を逓倍する。直交変調器２の出力側は、直交変調器２によって形成された望ましくないミキサー生成信号を通さない帯域通過フィルタ１０に接続されている。また、トランスミッタ２は、可変ゲインアンプ１１と、高速フェーズロックド（位相固定）ループ１２とを備えている。高速フェーズロックドループ１２は位相比較器１３と送信局部発振器１４（ＴｘＶＣＯ）とを備えており、送信局部発振器１４は、位相比較器１３の出力部と送信パワーアンプ１１の入力部との間に接続されている。一実施形態において、送信パワーアンプは、搬送変調信号をアンテナ１５に供給する。また、フェーズロックドループ１２は、位相比較器１３の出力部とＴｘＶＣＯ１４の制御入力部との間に接続されたループフィルタ１６と、ダウンコンバータ１７と、減衰器１８と、信号カプラ１９とを備えている。信号カプラ１９は、搬送変調出力信号Ｃの一部をダウンコンバータ１７の入力部に接続する。減衰器１８は、接続された搬送変調出力信号の一部を十分に減衰し、これにより、フェーズロックドループ１２によって位相比較器１３へと戻されるフィードバック経路において、再構成された低い中間周波数の直交変調信号が得られる。
【００１５】
また、トランスミッタ１は振幅回復装置２０を備えている。この振幅回復装置２０は、ダウンコンバータ１７の出力部と位相比較器１３のフィードバック入力部との間に接続された帯域通過フィルタ２１によって供給されるフィードバック信号Ｆと直交変調信号Ｍとから、直交変調信号Ｍ中に含まれる振幅情報を取り戻す。一実施形態において、振幅回復装置２０は、包絡線検出器２２，２３と比較器２４とを備えている。比較器２４は、包絡線検出器２２，２３によって形成された出力信号を比較するとともに、送信パワーアンプ１１の可変ゲイン制御入力部に対して可変ゲイン制御信号ＶＧを与える。
【００１６】
図２は、フィルタに通された直交変調信号Ｍ’を示している。図示のように、フィルタに通された直交変調信号Ｍ’は、例えば振幅情報や位相情報を含む信号等のＱＰＳＫ信号として形成される。
【００１７】
図３は、信号Ｍ’の周波数スペクトルを示し、また、制御フィードバックループにおいては、フィードバック信号Ｆの周波数スペクトルを示している。制御フィードバックループにおいて、フィードバック信号Ｆは、信号Ｍ’とほぼ等しい。
【００１８】
作動時、高速フェーズロックドループ１２は、角度情報、すなわち、信号Ｍ’の周波数情報や位相情報を監視するとともに、監視した角度情報をＴｘＶＣＯ１４の出力部とアンテナ１５で再現する。振幅回復装置２０は、両方の信号Ｍ’，Ｆから振幅情報を得るとともに、信号Ｆが信号Ｍ’と一致するように送信パワーアンプ１１のゲインを制御する。減衰器１８は減衰を行なわなければならない。すなわち、フィードバック経路中で減衰を十分に行なって、制御状態で、信号Ｍ’，Ｆが実質的に同じ振幅を有するようにしなければならない。ＰＬＬ１２の帯域幅および回復装置２０によって形成される振幅ループは、スペクトル再生を回避すべく所望の信号の重要な周波数成分を含むように十分大きくなければならない。送信パワーアンプ１１の出力側で送信信号をサンプリングすることにより、周波数ループにおける任意の振幅−位相変調を補償することが好ましい。
【００１９】
また、トランスミッタ１は、周波数合成器２６とフィルタ２７とＶＣＯ２８とから成る従来の周波数形成手段２５を備えている。このような従来の周波数形成手段２５は、任意の適した手段であっても良い。
【００２０】
したがって、要約すれば、本発明は、非常に低い周波数で形成される単純な搬送変調器の出力信号の搬送周波数で再現し、その結果、周波数ループおよび振幅ループを使用することにより、任意のタイプの搬送周波数変調を簡易に形成することができる搬送変調器を提供する。
【００２１】
以上のことから、当業者であれば明らかなように、以下の添付のクレームで規定される本発明の思想および範囲内で様々な改良を成すことができ、したがって、本発明は与えられた実施形態に限定されない。用語「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、クレームに記載された以外の要素やステップの存在を除外しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明に係るトランスミッタのブロック図。
【図２】
本発明に係るトランスミッタにおける中間周波数の直交変調信号を示す図。
【図３】
直交変調信号の周波数スペクトルを示す図。

Claims (11)

1. 第１の周波数で直交変調信号を供給するように構成された変調器と、
   第２の周波数で搬送変調出力信号を供給するとともに、可変ゲインを有するパワーアンプと、
   位相比較器と、前記第２の周波数で搬送信号を形成する送信局部発振器とを備え、前記位相比較器の第１の入力部が前記直交変調器に接続され、前記送信発振器が前記位相比較器と前記パワーアンプとの間に接続されたフェーズロックドループと、
   を備え、
   前記フェーズロックドループは、前記搬送変調出力信号を前記第１の周波数のフィードバック信号へと周波数逓降するように構成されたダウンコンバータを更に備え、前記フィードバック信号は、前記位相比較器の第２の入力部に接続され、これによって、前記フェーズロックドループは、前記直交変調信号中に含まれる角度情報を前記第２の周波数で再現し、
   また、
   直交変調信号とフィードバック信号とから、前記直交変調信号中に含まれる振幅情報を取り戻す振幅回復装置を備え、前記振幅回復装置は、前記フィードバック信号が前記直交変調信号とほぼ等しくなるまで、前記パワーアンプに可変ゲイン制御信号を供給する搬送変調器。
2. 前記フェーズロックドループは、前記搬送変調出力信号の一部を前記ダウンコンバータに接続する信号カプラを更に備えている請求項１に記載の搬送変調器。
3. 前記信号カプラが減衰器を備えている請求項２に記載の搬送変調器。
4. 前記ダウンコンバータに供給される局部発振信号を形成する周波数発生器を更に備えている請求項１に記載の搬送変調器。
5. 前記周波数発生器に対して基準発振信号を供給する基準発振器を更に備えている請求項４に記載の搬送変調器。
6. 周波数逓倍器を更に備え、前記直交変調器が一対の直交ミキサーを備え、前記周波数逓倍器が前記基準発振器と前記一対の直交ミキサーとの間に接続されている請求項５に記載の搬送変調器。
7. 前記直交変調器と前記位相比較器との間に接続された第１の帯域通過フィルタを備えている請求項１に記載の搬送変調器。
8. 前記フェーズロックドループは、前記ダウンコンバータと前記位相比較器との間に接続された第２の帯域通過フィルタと、前記位相比較器と前記送信局部発振器との間に接続されたループフィルタとを備えている請求項１に記載の搬送変調器。
9. 前記振幅回復装置は、前記直交変調信号を検出する第１の包絡線検出器と、前記フィードバック信号を検出する第２の包絡線検出器と、前記可変ゲイン制御信号を供給する比較器とを備え、前記比較器が前記第１および第２の包絡線検出器に接続されている請求項１に記載の搬送変調器。
10. 請求項１及至請求項９のいずれかに記載された搬送変調器を有するトランスミッタ。
11. 請求項１及至請求項９のいずれかに記載された搬送変調器を有するトランシーバ。

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