JP2005045782A - 変調回路装置、変調方法、及び無線通信装置 - Google Patents

変調回路装置、変調方法、及び無線通信装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 従来のポーラー変調する変調器の振幅変調器として用いられるトランジスタが広い範囲で線形性を有するトランジスタでない場合には、十分深く振幅変調された信号を得ることが出来ない。
【解決手段】 入力されてくる位相信号６を角度変調する角度変調器２と、（１）入力されてくる振幅信号５の大きさが第１の所定値より小さくなった場合、その小さくなった部分の振幅信号５の大きさが第１の所定値になるように振幅信号５の波形を整形する、（２）及び／または入力されてくる振幅信号５の大きさが第１の所定値より大きい第２の所定値より大きくなった場合、その大きくなった部分の振幅信号５の大きさが第２の所定値になるように振幅信号５の波形を整形する波形整形手段３、１１と、角度変調器２の出力からの信号を波形整形手段３、１１の出力からの信号で振幅変調する振幅変調器４とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、携帯電話などの送信回路装置に用いられる変調回路装置に関し、特に入力信号をポーラー変調する変調回路装置、変調方法、及びそれを用いた無線通信装置に関するものである。
携帯電話の端末や基地局に用いられる送信回路装置に用いられる変調回路装置には、従来直交変調器が広く用いられてきたが、最近、極座標系（位相と振幅）でデータを持たせる変調方式であるポーラー変調が脚光を浴びてきている（例えば特許文献１参照）。
図３１に、このようなポーラー変調を行う従来の変調回路装置１０１を示す。
変調回路装置１０１は、角度変調器１０２、電圧制御回路１０３、及び振幅変調器１０４から構成される。
角度変調器１０２は、第２の入力端子１０９から入力されてくる位相信号１０６で搬送波を角度変調する回路である。
電圧制御回路１０３は、振幅変調器１０４に安定した電圧を供給するために用いられ、第１の入力端子１０８から入力されてくる振幅信号１０５を増幅する回路である。
振幅変調器１０４は、角度変調器１０２の出力からの信号を、電圧制御回路１０３の出力からの信号で振幅変調する回路である。
図８に、振幅変調器１０４の構成を示す。
振幅変調器１０４は、バイポーラトランジスタ１１１、整合回路１１２、バイアス回路１１３、及び整合回路１１４から構成される。
すなわち、バイポーラトランジスタのベースには整合回路１１２の一方が接続されており、整合回路１１２の他方は、角度変調器１０２の出力に接続されている。また、バイポーラトランジスタ１１１のエミッタは接地されている。また、バイポーラトランジスタ１１１のコレクタにはバイアス回路１１３の一方と、整合回路１１４の一方とが接続されている。そして、バイアス回路１１３の他方は、電圧制御回路１０３の出力に接続されており、整合回路１１４の他方は、出力端子１１０に接続されている。なお、バイポーラトランジスタ１１１のベース側に接続されているバイアス回路及び電源については図示を省略している。
次に、このような従来の変調回路装置１０１の動作を説明する。
図示していないデータ生成器でデータ生成器に入力されたデータから振幅信号１０５と位相信号１０６とが生成される。データ生成器で生成された振幅信号１０５は、第１の入力端子１０８に入力される。また、データ生成器で生成された位相信号１０６は、第２の入力端子１０９に入力される。
一方、電源端子１０７からは、電圧制御回路１０３に電源電圧が供給されている。
第１の入力端子１０８に入力された振幅信号１０５は、電圧制御回路１０３に入力され、電圧制御回路１０３で増幅された後、振幅変調器１０４に出力される。電圧制御回路１０３を用いることにより、振幅変調器１０４に安定した電圧を供給することが出来る。すなわち、振幅変調器１０４の入力インピーダンスの変化等による電圧変化を避けることが出来る。
また、第２の入力端子１０９に入力された位相信号１０６は、角度変調器１０２に入力される。角度変調器１０２は、入力されてくる位相信号１０６で搬送波を角度変調する。角度変調された信号は、定包絡線の信号になる。そして、角度変調器１０２で角度変調された信号は、振幅変調器１０４に入力される。
振幅変調器１０４は、角度変調器１０２で角度変調された信号を、電圧制御回路１０３の出力からの信号で振幅変調する。すなわち、振幅変調器１０４を構成するバイポーラトランジスタ１１１のコレクタにバイアス回路１１３を経由して電圧制御回路１０３の出力からの信号が入力される。また、角度変調器１０２の出力からの信号が整合回路１１２を経由してバイポーラトランジスタ１１１のベースに入力される。そして、バイポーラトランジスタ１１１のコレクタから整合回路を介して出力信号が出力される。
つまり、このバイポーラトランジスタ１１１のコレクタ電圧を電圧制御回路１０３の出力からの信号で制御することによって、振幅変調器１０４は、角度変調と振幅変調との両方が施された信号を出力する。このようにして、振幅変調器１０４の出力からの信号は、包絡線の変化する信号となる。そして、振幅変調器１０４の出力からの信号は、ポーラー変調された信号として、出力端子１１０から出力される。
なお、角度変調器１０２としては、位相変調を行う位相変調器や、周波数変調を行う周波数変調器を用いることが出来る。
特開平０９−１８４５１号公報
図９（ａ）に、振幅変調器１０４への電圧制御回路１０３からの供給電圧の２乗と、振幅変調器１０４の出力電力との関係を示す。また、図９（ｂ）に振幅変調器１０４への電圧制御回路１０３からの供給電圧の２乗と、振幅変調器１０４の通過位相との関係を示す。
図９（ａ）において、横軸は、バイアス回路１１３を経由して、バイポーラトランジスタ１１１のコレクタに供給される電圧の２乗であり、縦軸は、整合回路１１４から出力される信号の出力電力である。
また、図９（ｂ）において、横軸は、バイアス回路１１３を経由して、バイポーラトランジスタ１１１のコレクタに供給される電圧の２乗であり、縦軸は、整合回路１１４から出力される信号の通過位相である。
図９（ａ）において、線形領域として示す範囲では、供給電圧の２乗と出力電力との関係は線形な関係になっている。しかし、図９（ａ）に示す線形領域より供給電圧の２乗が小さくなると、供給電圧の２乗と出力電力との関係は非線形な関係になっている。また、図９（ａ）に示す線形領域より供給電圧の２乗が大きくなると、供給電圧の２乗と出力電力との関係は非線形な関係になっている。
また、図９（ｂ）において、平坦領域として示す範囲では、供給電圧の２乗に対して、通過位相は一定である。しかし、図９（ｂ）に示す平坦領域より供給電圧の２乗が小さい場合、供給電圧の２乗が変化すると通過位相も変化している。また、図９（ｂ）に示す平坦領域より供給電圧の２乗が大きい場合、供給電圧の２乗が変化すると通過位相も変化している。
図９（ａ）のような関係が得られる理由は、次のように考えることが出来る。すなわち、振幅変調器１０４のバイポーラトランジスタ１１１のコレクタに電圧制御回路１０３の出力からの電圧が加わり、この電圧が低くなると、バイポーラトランジスタ１１１のコレクタの電圧がバイポーラトランジスタ１１１のベースの電圧に近付く。従って、線形性がなくなる。つまり、供給電圧が小さくなると図９（ａ）に示すように供給電圧の２乗と出力電力との関係が非線形な関係になる。また、バイポーラトランジスタ１１１のコレクタの電圧が高くなると、飽和や発熱のため、線形性がなくなる。従って、供給電圧が大きくなると、図９（ａ）に示すように供給電圧の２乗と出力電力との関係が非線形な関係になる。
ところで、ポーラー変調する変調回路装置で用いられる振幅変調器の出力からの信号としては、十分深く振幅変調された信号が望まれている。振幅変調器で十分深く振幅変調するためには、電圧制御回路から供給する供給電圧のダイナミックレンジを十分広くする必要がある。しかし、ダイナミックレンジを広くすると、供給電圧の２乗が図９（ａ）の線形領域や図９（ｂ）の平坦領域の範囲外にはみ出すことになり、振幅変調器から出力される信号が歪んでしまう。
従って、このような振幅変調器で十分深く振幅変調された信号を得るためには、図９（ａ）の線形領域として示す範囲が十分広いトランジスタを使う必要がある。また、図９（ｂ）の平坦領域として示す範囲が十分広いトランジスタを使う必要がある。これを単一のトランジスタで実現するのは困難であり、また、これを複数のトランジスタを用いて実現する場合には、これらの制御は複雑となり、さらに、テーブルで歪み補償を行う場合、必要なメモリ量も大きくなる。
すなわち、従来のポーラー変調する変調器の振幅変調器として用いられるトランジスタが広い範囲で線形性を有するトランジスタでない場合には、十分深く振幅変調された信号を得ることが出来ないという課題がある。
また、従来のポーラー変調する変調器で十分深く振幅変調された信号を得ようとすると、広い範囲で線形性を有するトランジスタが必要になる。これを単一のトランジスタで実現するのは困難であり、また、これを複数のトランジスタを用いて実現する場合には、これらの制御は複雑となり、さらに、テーブルで歪み補償を行う場合、必要なメモリ量も大きくなるという課題がある。
本発明は、上記課題を考慮し、ポーラー変調する変調器の振幅変調器として用いられるトランジスタが広い範囲で線形性を有するトランジスタでなくても所望の信号を得ることが出来る変調回路装置、変調方法、及び無線通信装置を提供することを目的とするものである。
また、本発明は、上記課題を考慮し、ポーラー変調する変調器で単一のトランジスタを用いて、または複数のトランジスタを用いる場合には制御が複雑にならずに所望の信号を得ることが出来る変調回路装置、変調方法、及び無線通信装置を提供することを目的とするものである。
上述した課題を解決するために、第１の本発明は、入力されてくる位相信号を角度変調する角度変調器と、
（１）入力されてくる振幅信号の大きさが第１の所定値より小さくなった場合、その小さくなった部分の前記振幅信号の大きさが前記第１の所定値になるように前記振幅信号の波形を整形する、（２）及び／または入力されてくる前記振幅信号の大きさが前記第１の所定値より大きい第２の所定値より大きくなった場合、その大きくなった部分の前記振幅信号の大きさが前記第２の所定値になるように前記振幅信号の波形を整形する波形整形手段と、
前記角度変調器の出力からの信号を前記波形整形手段の出力からの信号で振幅変調する振幅変調器とを備えた、変調回路装置である。
また、第２の本発明は、入力されてくる位相信号を角度変調する角度変調器と、
（１）入力されてくる振幅信号の大きさが第１の所定値より小さくなった場合、その小さくなった部分の前記振幅信号の大きさが前記第１の所定値になるように前記振幅信号の波形を整形する、（２）及び／または入力されてくる前記振幅信号の大きさが前記第１の所定値より大きい第２の所定値より大きくなった場合、その大きくなった部分の前記振幅信号の大きさが前記第２の所定値になるように前記振幅信号の波形を整形する波形整形手段と、
直流電圧を供給する直流電圧供給回路と、
前記角度変調器の出力からの信号を増幅する第１の動作モードと、前記角度変調器の出力からの信号を前記波形整形手段の出力からの信号で振幅変調する第２の動作モードとのいずれかの動作モードで動作する第１の振幅変調器と、
前記第１の振幅変調器の出力からの信号を増幅する第１の動作モードと、前記第１の振幅変調器の出力からの信号を前記波形整形手段の出力からの信号で振幅変調する第２の動作モードとのいずれかの動作モードで動作する第２の振幅変調器とを備え、
所定の値より大きい出力電力で出力する場合、前記第１の振幅変調器は、前記直流電圧供給回路の出力からの信号が入力されるよう制御されることにより、前記第１の動作モードで動作し、前記第２の振幅変調器は、前記波形成形手段の出力からの信号が入力されるよう制御されることにより、前記第２の動作モードで動作し、
前記所定の値以下の出力電力で出力する場合、前記第１の振幅変調器は、前記波形整形手段の出力からの信号が入力されるよう制御されることにより、前記第２の動作モードで動作し、前記第２の振幅変調器は、前記直流電圧供給回路の出力からの信号が入力されるよう制御されることにより、前記第１の動作モードで動作する、変調回路装置である。
また、第３の本発明は、入力されてくる位相信号を角度変調する角度変調器と、
（１）入力されてくる振幅信号の大きさが第１の所定値より小さくなった場合、その小さくなった部分の前記振幅信号の大きさが前記第１の所定値になるように前記振幅信号の波形を整形する、（２）及び／または入力されてくる前記振幅信号の大きさが前記第１の所定値より大きい第２の所定値より大きくなった場合、その大きくなった部分の前記振幅信号の大きさが前記第２の所定値になるように前記振幅信号の波形を整形する波形整形手段と、
直流電圧を供給する直流電圧供給回路と、
前記角度変調器の出力からの信号を増幅する第１の動作モードと、前記角度変調器の出力からの信号を前記波形整形手段の出力からの信号で振幅変調する第２の動作モードとのいずれかの動作モードで動作する第１の振幅変調器と、
前記第１の振幅変調器の出力からの信号を前記波形整形手段の出力からの信号で振幅変調する第２の振幅変調器とを備え、
所定の値より大きい出力電力で出力する場合、前記第１の振幅変調器は、前記直流電圧供給回路の出力からの信号が入力されるよう制御されることにより、第１の動作モードで動作し、前記第２の振幅変調器は、前記波形整形手段の出力からの信号が入力されるよう制御されることにより、前記第１の振幅変調器の出力からの信号を前記波形整形手段の出力からの信号で振幅変調し、前記第２の振幅変調器の出力からの信号は外部に出力され、
前記所定の値以下の出力電力で出力する場合、前記第１の振幅変調器は、前記波形整形手段の出力からの信号が入力されるよう制御されることにより、第２の動作モードで動作し、前記第１の振幅変調器の出力からの信号は外部に出力される、変調回路装置である。
また、第４の本発明は、前記電圧制御回路は、出力電力の大きさに応じて、前記直流電圧を変化させる第２または３の本発明の変調回路装置である。
また、第５の本発明は、前記波形整形手段は、前記振幅信号の波形を整形する振幅制限手段と、
前記振幅制限手段の出力からの信号に基づいて出力信号を生成する電圧制御回路とを有する、第１〜３の本発明のいずれかの変調回路装置である。
また、第６の本発明は、前記振幅制限手段には、ダイオードが用いられている、第５の本発明の変調回路装置である。
また、第７の本発明は、前記電圧制御回路には、シリーズレギュレータが用いられている、第５の本発明の変調回路装置である。
また、第８の本発明は、前記電圧制御回路には、スイッチングレギュレータが用いられている、第５の本発明の変調回路装置である。
また、第９の本発明は、前記波形整形手段は、入力されてくる前記振幅信号を増幅する電圧制御回路と、
前記電圧制御回路の出力からの信号の波形を整形する振幅制限手段とを有する、第１〜３の本発明のいずれかの変調回路装置である。
また、第１０の本発明は、前記振幅制限手段には、ダイオードが用いられている、第９の本発明の変調回路装置である。
また、第１１の本発明は、前記電圧制御回路には、シリーズレギュレータが用いられている、第９の本発明の変調回路装置である。
また、第１２の本発明は、前記電圧制御回路には、スイッチングレギュレータが用いられている、第９の本発明の変調回路装置である。
また、第１３の本発明は、前記電圧制御回路が、前記振幅制限手段を兼ねており、
前記電圧制御回路は、前記振幅変調器の特性に合うように前記振幅信号の波形を整形する機能を持っている、第５または９の本発明の変調回路装置である。
また、第１４の本発明は、前記波形整形手段は、（１）入力されてくる前記振幅信号のうち、前記第１の所定値でカットされ整形された部分と前記第１の所定値でカットされず整形されなかった部分との交点をまるめて整形し、（２）及び／または入力されてくる前記振幅信号のうち、前記第２の所定値でカットされ整形された部分と前記第２の所定値でカットされず整形されなかった部分との交点をまるめて整形する、第１〜３の本発明のいずれかの変調回路装置である。
また、第１５の本発明は、前記波形整形手段は、（１）入力されてくる前記振幅信号の大きさのうち、前記第１の所定値に関する方のまるめて整形される部分に対応する前記波形整形手段の出力からの前記信号の大きさの、入力されてくる前記振幅信号の大きさに関する一階微分係数及び二階微分係数がいずれも負にはならないように、前記交点をまるめて整形し、（２）及び／または入力されてくる前記振幅信号の大きさのうち、前記第２の所定値に関する方のまるめて整形される部分に対応する前記波形整形手段の出力からの前記信号の大きさの、入力されてくる前記振幅信号の大きさに関する一階微分係数は負にならず、二階微分係数は正にはならないように、前記交点をまるめて整形する、第１４の本発明の変調回路装置である。
また、第１６の本発明は、前記波形整形手段は、入力信号を出力信号に対応させるテーブルを利用して、入力されてくる前記振幅信号の波形を整形する、第１４の本発明の変調回路装置である。
また、第１７の本発明は、入力されてくる位相信号を角度変調器により角度変調する角度変調ステップと、
波形整形手段により、（１）入力されてくる振幅信号の大きさが第１の所定値より小さくなった場合、その小さくなった部分の前記振幅信号の大きさが前記第１の所定値になるように前記振幅信号の波形を整形する、（２）及び／または入力されてくる前記振幅信号の大きさが前記第１の所定値より大きい第２の所定値より大きくなった場合、その大きくなった部分の前記振幅信号の大きさが前記第２の所定値になるように前記振幅信号の波形を整形する波形整形ステップと、
振幅変調器により前記角度変調器の出力からの信号を前記波形整形手段の出力からの信号で振幅変調する振幅変調ステップとを備えた、変調方法である。
また、第１８の本発明は、入力されてくる位相信号を角度変調器により角度変調する角度変調ステップと、
波形整形手段により、（１）入力されてくる振幅信号の大きさが第１の所定値より小さくなった場合、その小さくなった部分の前記振幅信号の大きさが前記第１の所定値になるように前記振幅信号の波形を整形する、（２）及び／または入力されてくる前記振幅信号の大きさが前記第１の所定値より大きい第２の所定値より大きくなった場合、その大きくなった部分の前記振幅信号の大きさが前記第２の所定値になるように前記振幅信号の波形を整形する波形整形ステップと、
直流電圧供給回路により直流電圧を供給する直流電圧供給ステップと、
前記角度変調器の出力からの信号を増幅する第１の動作モードと、前記角度変調器の出力からの信号を前記波形整形手段の出力からの信号で振幅変調する第２の動作モードとのいずれかの動作モードで、第１の振幅変調器を動作させる第１の振幅変調ステップと、
前記第１の振幅変調器の出力からの信号を増幅する第１の動作モードと、前記第１の振幅変調器の出力からの信号を前記波形整形手段の出力からの信号で振幅変調する第２の動作モードとのいずれかの動作モードで、第２の振幅変調器を動作させる第２の振幅変調ステップとを備え、
所定の値より大きい出力電力で出力する場合、前記第１の振幅変調器を、前記直流電圧供給回路の出力からの信号が入力されるよう制御することにより、前記第１の動作モードで動作させ、前記第２の振幅変調器を、前記波形成形手段の出力からの信号が入力されるよう制御することにより、前記第２の動作モードで動作させ、
前記所定の値以下の出力電力で出力する場合、前記第１の振幅変調器を、前記波形整形手段の出力からの信号が入力されるよう制御することにより、前記第２の動作モードで動作させ、前記第２の振幅変調器を、前記直流電圧供給回路の出力からの信号が入力されるよう制御することにより、前記第１の動作モードで動作させる、変調方法である。
また、第１９の本発明は、入力されてくる位相信号を角度変調器により角度変調する角度変調ステップと、
波形整形手段により、（１）入力されてくる振幅信号の大きさが第１の所定値より小さくなった場合、その小さくなった部分の前記振幅信号の大きさが前記第１の所定値になるように前記振幅信号の波形を整形する、（２）及び／または入力されてくる前記振幅信号の大きさが前記第１の所定値より大きい第２の所定値より大きくなった場合、その大きくなった部分の前記振幅信号の大きさが前記第２の所定値になるように前記振幅信号の波形を整形する波形整形ステップと、
直流電圧供給回路により、直流電圧を供給する直流電圧供給ステップと、
前記角度変調器の出力からの信号を増幅する第１の動作モードと、前記角度変調器の出力からの信号を前記波形整形手段の出力からの信号で振幅変調する第２の動作モードとのいずれかの動作モードで、第１の振幅変調器を動作させる第１の振幅変調ステップと、
前記第１の振幅変調器の出力からの信号を前記波形整形手段の出力からの信号で、第２の振幅変調器に振幅変調させる第２の振幅変調ステップとを備え、
所定の値より大きい出力電力で出力する場合、前記第１の振幅変調器を、前記直流電圧供給回路の出力からの信号が入力されるよう制御することにより、第１の動作モードで動作させ、前記第２の振幅変調器を、前記波形整形手段の出力からの信号が入力されるよう制御することにより、前記第１の振幅変調器の出力からの信号を前記波形整形手段の出力からの信号で振幅変調させ、前記第２の振幅変調器の出力からの信号は外部に出力され、
前記所定の値以下の出力電力で出力する場合、前記第１の振幅変調器を、前記波形整形手段の出力からの信号が入力されるよう制御することにより、第２の動作モードで動作させ、前記第１の振幅変調器の出力からの信号は外部に出力される、変調方法である。
また、第２０の本発明は、前記波形整形ステップは、（１）入力されてくる前記振幅信号のうち、前記第１の所定値でカットされ整形された部分と前記第１の所定値でカットされず整形されなかった部分との交点をまるめて整形し、（２）及び／または入力されてくる前記振幅信号のうち、前記第２の所定値でカットされ整形された部分と前記第２の所定値でカットされず整形されなかった部分との交点をまるめて整形する、第１７〜１９の本発明のいずれかの変調方法である。
また、第２１の本発明は、前記波形整形ステップは、（１）入力されてくる前記振幅信号の大きさのうち、前記第１の所定値に関する方のまるめて整形される部分に対応する前記波形整形手段の出力からの前記信号の大きさの、入力されてくる前記振幅信号の大きさに関する一階微分係数及び二階微分係数がいずれも負にはならないように、前記交点をまるめて整形し、（２）及び／または入力されてくる前記振幅信号の大きさのうち、前記第２の所定値に関する方のまるめて整形される部分に対応する前記波形整形手段の出力からの前記信号の大きさの、入力されてくる前記振幅信号の大きさに関する一階微分係数は負にならず、二階微分係数は正にはならないように、前記交点をまるめて整形する、第２０の本発明の変調方法である。
また、第２２の本発明は、送信信号を出力する送信回路と、
受信信号を入力する受信回路とを備え、
前記送信回路には、第１〜３の本発明のいずれかの変調回路装置が用いられている無線通信装置である。
本発明は、ポーラー変調する変調器の振幅変調器として用いられるトランジスタが広い範囲で線形性を有するトランジスタでなくても所望の信号を得ることが出来る変調回路装置、変調方法、及び無線通信装置を提供することが出来る。
また、本発明は、ポーラー変調する変調器で単一のトランジスタを用いて、または複数のトランジスタを用いる場合には制御が複雑にならずに所望の信号を得ることが出来る変調回路装置、変調方法、及び無線通信装置を提供することが出来る。
以下に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
まず、第１の実施の形態について説明する。
図１に、第１の実施の形態の変調回路装置１を示す。
第１の実施の形態の変調回路装置１は、従来の技術と同様に、携帯電話の端末や基地局に用いられる送信回路装置に用いられるものである。
変調回路装置１は、角度変調器２、電圧制御回路３、及び振幅変調器４、振幅制限手段１１から構成される。
角度変調器２は、第２の入力端子９から入力されてくる位相信号６で搬送波を角度変調する回路である。
電圧制御回路３は、振幅変調器４に安定した電圧を供給するために用いられ、振幅制限手段１１の出力からの信号に基づき出力信号を生成する回路である。
電圧制御回路３として、図７に示すようなシリーズレギュレータを用いることが出来る。図７において、比較器１２１は、入力端子１２２からの入力信号と、出力端子１２３からの出力信号とを比較する回路であり、トランジスタ１２４は、比較器１２１の出力からの信号で電源電圧を制御する回路である。
振幅変調器４は、角度変調器２の出力からの信号を、電圧制御回路３の出力からの信号で振幅変調する回路である。
振幅制限手段１１は、振幅信号５の電圧が閾値より低くなった場合、その小さくなった部分の振幅信号５の電圧が閾値になるように振幅信号５の波形を整形する手段である。
振幅制限手段１１として、図６に示すようなダイオード１２５を用いることが出来る。また、振幅制限手段１１を演算処理で実現し、演算処理した後のデジタルデータをアナログ信号にＤＡ変換する構成も用いることが出来る。
なお、振幅制限手段１１として図６に示すようなダイオード１２５を用いる場合には、第１の実施の形態における振幅信号５の電圧は本発明の振幅信号の大きさの例であり、振幅制限手段１１を演算処理で実現し、演算処理した後のデジタルデータをアナログ信号にＤＡ変換する構成の場合には、そのデジタルデータの値が表す大きさが本発明の振幅信号の大きさの例である。
振幅変調器４の構成は、従来の技術と同様図８で示される。
次に、このような第１の実施の形態の動作を説明する。
図示していないデータ生成器でデータ生成器に入力されたデータから振幅信号５と位相信号６とが生成される。データ生成器で生成された振幅信号５は、第１の入力端子８に入力される。また、データ生成器で生成された位相信号６は、第２の入力端子９に入力される。
一方、電源端子７からは、電圧制御回路３に電源電圧が供給されている。
第１の入力端子８に入力された振幅信号５は、振幅制限手段１１に入力される。振幅制限手段１１は、第１の入力端子８から入力されてくる振幅信号５の電圧が閾値より低くなった場合、その小さくなった部分の振幅信号５の電圧が閾値になるように振幅信号５の波形を整形する。
すなわち、振幅制限手段１１の入力電圧をＶｉ、閾値をａとし、振幅制限手段１１の出力電圧をＶｏとすると、Ｖｉがａ以上の場合、Ｖｏ＝Ｖｉが成立し、Ｖｉがａより小さい場合、Ｖｏ＝ａが成立するように、振幅制限手段１１は、振幅信号５の波形を整形する。従って、例えば、振幅制限手段１１に入力される振幅信号５は、振幅制限手段１１から出力されると、振幅信号５の閾値より小さい部分が切り取られた波形になる。このように、振幅制限手段１１は、振幅信号５の振幅を制限することにより、振幅信号５の電圧の取りうる値の範囲を小さくする。
振幅制限手段１１で振幅制限された信号は、電圧制御回路３に入力される。電圧制御回路３は、振幅制限手段１１で振幅制限された信号に基づき出力信号を生成する。通常、電圧制御回路３は、振幅制限手段１１からの出力信号を増幅し、増幅された信号は、振幅変調器４に入力される。電圧制御回路３を用いることにより、振幅変調器４に安定した電圧を供給することが出来る。
つまり、振幅制限手段１１は、その出力である振幅信号の電流としては、通常数ｍｍＡ程度の少ない電流しか流すことが出来ない。これに対して、振幅変調器４の電圧制御回路３からの入力側では、通常１〜２Ａ程度までの大きな電流が流れる。また、振幅変調器４は、その入力インピーダンスが入力電圧で変化する。従って、電圧制御回路３を用いず、振幅制限手段１１の出力を直接振幅変調器４に入力した場合、振幅制限手段１１の出力において電圧変化が生じてしまう。このような振幅変調器４の入力インピーダンスの変化等による電圧変化を避けるために、大きな電流を流すことが出来、かつ供給電圧が安定している電圧制御回路３を用いている。振幅制限手段１１の出力信号を電圧制御回路３を介して振幅変調器４に入力することにより、所望の電圧を供給することが出来る。
また、第２の入力端子９に入力された位相信号６は、角度変調器２に入力される。角度変調器２は、入力されてくる位相信号６で搬送波を角度変調する。角度変調された信号は、定包絡線の信号になる。そして、角度変調器２で角度変調された信号は、振幅変調器４に入力される。
振幅変調器４は、角度変調器２で角度変調された信号を、電圧制御回路３の出力からの信号で振幅変調する。すなわち、振幅変調器４を構成するバイポーラトランジスタ１１１のコレクタにバイアス回路１１３を経由して電圧制御回路３の出力からの信号が入力される。また、角度変調器２の出力からの信号が整合回路１１２を経由してバイポーラトランジスタ１１１のベースに入力される。そして、バイポーラトランジスタ１１１のコレクタから整合回路を介して出力信号が出力される。
つまり、このバイポーラトランジスタ１１１のコレクタ電圧を電圧制御回路３の出力からの信号で制御することによって、振幅変調器４は、角度変調と振幅変調との両方が施された信号を出力する。このようにして、振幅変調器４の出力からの信号は、包絡線の変動する信号となる。そして、振幅変調器４の出力からの信号は、ポーラー変調された信号として、出力端子１０から出力される。
なお、振幅変調器４として、バイポーラトランジスタ１１１の代わりにＦＥＴを用いてもよい。
さらに、角度変調器２としては、位相変調を行う位相変調器や、周波数変調を行う周波数変調器を用いることが出来る。
図１０に振幅制限手段１１に入力される前の振幅信号５と電圧制御回路３から出力された信号とを示す。すなわち、図１０（ａ）は、振幅制限手段１１に入力される前の振幅信号５であり、図１０（ｂ）は、電圧制御回路３から出力された信号である。振幅制限手段１１に入力される前の振幅信号５をｆ１（ｔ）とし、電圧制御回路３の出力からの信号をｆ２（ｔ）とし、振幅変調器４の出力からの信号の包絡線をｆ３（ｔ）とし、ａを定数とする。ただしｔは時刻である。このときｆ１（ｔ）は、図１０（ａ）に示すような信号であり、ｆ２（ｔ）は、図１０（ｂ）に示すような信号である。つまりｆ２（ｔ）は、ｆ１（ｔ）の閾値より小さい部分がカットされた信号である。また、ｆ３（ｔ）＝ａ×ｆ２（ｔ）が成立する。すなわち、電圧制御回路３の出力からの信号は、上述したように、振幅信号５が振幅制限されるとともに、その振幅制限された信号が増幅されている。また、包絡線ｆ３（ｔ）は、電圧制御回路３の出力からの信号が増幅された信号となっている。
図９（ａ）に、振幅変調器４への電圧制御回路３からの供給電圧の２乗と、振幅変調器４の出力電力との関係を示す。また、図９（ｂ）に振幅変調器４への電圧制御回路３からの供給電圧の２乗と、振幅変調器４の通過位相との関係を示す。図９（ａ）、図９（ｂ）において、線形領域及び平坦領域の共通部分の領域が歪みなく振幅変調することが出来る供給電圧の２乗の範囲である。
電圧制御回路３は、図９（ａ）、及び図９（ｂ）の非線形領域の全てまたは一部を信号が経験しないようにする。
このようにするためには、振幅制限手段１１の閾値を以下のように決めればよい。すなわち、図１１に振幅制限手段１１の閾値を決めるために行ったシミュレーション結果を示す。
図１１は、変調回路装置１において、振幅を制限するために用いる閾値を変化させたときのＡＣＰ（隣接チャンネル漏洩電力）とＥＶＭ（変調精度）とをシミュレーションにより求めてプロットした図である。なお、横軸は、閾値を示しており、横軸の０デシベルは、平均電力に相当する振幅である。なお、シミュレーション条件としては、変調波としてπ／４シフトＱＰＳＫを用い、シンボルレートは２１ＫＨｚとし、フィルタとしてルートレーズドコサイン（ロールオフ率０．５）を用いた。ＡＣＰは、積分帯域幅２１ＫＨｚで、５０ＫＨｚ、及び１００ＫＨｚ離調の値を求めた。図１１において、ＡＣＰが−５０ｄＢｃ以下、及びＥＶＭが１０％以下を仕様とすると、閾値として、−８デシベルとすればよいことがわかる。これによってこの閾値より低い信号の部分はこの閾値に制限することが出来る。このようにＡＣＰ及びＥＶＭの仕様を満足するように閾値を決めればよい。
このように、振幅制限手段１１で振幅信号の振幅制限を行い、電圧制御回路３で振幅制限された信号を増幅することにより、振幅変調器４は、角度変調器２の出力からの信号を、電圧制御回路３の出力からの信号で振幅変調する際、振幅変調器４では歪み成分が発生しない。このように、振幅制限手段１１が振幅信号５の振幅を制限し、電圧制御回路３が図９（ａ）、及び図９（ｂ）の非線形領域の全てまたは一部を信号が経験しないように、振幅制限された信号を増幅するので、振幅変調器４のダイナミックレンジを大きく確保する必要がなく、所望の変調波を出力することが出来るようになる。
図１２（ａ）に、従来の技術で説明した変調回路装置１０１の出力端子１１０における信号のパワースペクトラムを示す。また、図１２（ｂ）に第１の実施の形態の変調回路装置１において振幅信号５を振幅制限回路１１が−８デシベルで振幅制限したときの出力端子１０における信号のパワースペクトラムを示す。ただし、変調回路装置１０１の振幅変調器１０４としては、図９（ａ）、図９（ｂ）に示す線形領域が十分広いものを用いた。従って、変調回路装置１０１の出力端子１１０における信号のパワースペクトラムは、振幅変調器１０４で歪みが発生しない場合のパワースペクトラムに相当している。図１２（ａ）と図１２（ｂ）とを比較すると、図１２（ｂ）では、若干スペクトラムの劣化があるが、仕様を満たしていることがわかる。
また、電圧制御回路３に入力される信号は振幅制限手段１１で振幅を制限されているので、ダイナミックレンジが小さくなっている。従って、電圧制御回路３として電圧制御範囲の小さいものを用いることが出来るので、電圧制御回路３を小型化することが出来る。
なお、第１の実施の形態では、電圧制御回路３としてシリーズレギュレータを用いるとして説明したが、これに限らない。電圧制御回路３としてスイッチングレギュレータを用いても構わない。図３２にこのようなスイッチングレギュレータの例を示す。すなわち、図３２のスイッチングレギュレータにおいて、信号処理部１２６は入力されてくる連続信号をＰＷＭなどのパルス信号に変換し、その変換された信号を増幅器１２７が増幅し、ローパスフィルタ１２８で増幅器の出力からの信号のスプリアスが取り除かれる。
なお、第１の実施の形態では、振幅制限手段１１の後段に電圧制御回路３を配置したが、これに限らない。振幅制限手段１１の前段に電圧制御回路３を配置しても構わない。図２に振幅制限手段１１の前段に電圧制御回路３を配置した変調回路装置１２を示す。
図２において、振幅信号５は、電圧制御回路３で増幅された後、振幅制限手段１１に入力され、振幅制限される。電圧制御回路３は、振幅制限手段１１で振幅制限された信号の電圧の範囲が、図９（ａ）、及び図９（ｂ）の非線形領域の全てまたは一部を信号が経験しないように、振幅信号５を増幅する。
変調回路装置１のように振幅制限手段１１の後段に電圧制御回路３を配置する場合に比較して、電圧制御回路３の電圧制御範囲を広くする必要があるが、第１の実施の形態と同等の効果を得ることが出来る。
さらに、第１の実施の形態の変調回路装置１では、振幅制限手段１１と電圧制御回路３とを設けるとして説明したが、これに限らない。振幅制限手段１１を設けず、電圧制御回路３に振幅制限手段１１の機能を兼用させることも出来る。
すなわち、電圧制御回路３のダイナミックレンジが振幅変調器４の図９（ａ）、及び図９（ｂ）の非線形領域の全てまたは一部を信号が経験しないようなダイナミックレンジを持つ電圧制御回路３を用いれば、電圧制御回路３に振幅制限手段１１の機能を兼用させることが出来る。すなわち、この電圧制御回路３のダイナミックレンジよりも高い電圧や低い電圧が入力されると、その部分にリミッタがかかるので、振幅制限手段１１と同等の動作をも行うことが出来る。従って、電圧制御回路３として、振幅変調器４の特性にあうようなダイナミックレンジを有する電圧制御回路３を用いることにより、振幅制限手段１１を省略することが出来る。
さらに、本実施の形態の変調回路装置１や変調回路装置１２では、振幅制限手段１１は、振幅信号の電圧が閾値より低くなった場合、その小さくなった部分の振幅信号の電圧が閾値になるように振幅信号の波形を整形するとして説明したが、これに限らない。
入力されてくる振幅信号の電圧が閾値より大きくなった場合、その大きくなった部分の振幅信号の電圧が閾値になるように振幅信号の波形を整形しても構わない。すなわち、振幅制限手段１１が、振幅信号の閾値より大きい部分を切り取った波形になるように、振幅信号の波形整形をしても構わない。
ただし、振幅信号の電圧の高い方を切り取る方が、振幅信号の電圧の低い方を切り取るよりも、切り取られた部分の瞬間のエネルギーが大きいので、歪みなどの影響は大きくなる。このことを除いて第１の形態と同等の効果を得ることが出来る。
また、振幅信号の電圧が第１の閾値より小さくなった場合、その小さくなった部分の振幅信号の電圧が第１の閾値になるように振幅信号の波形を整形するとともに、振幅信号の電圧が第１の閾値より大きい第２の閾値より大きくなった場合、その大きくなった部分の振幅信号の電圧が第２の閾値になるように振幅信号の波形を整形しても構わない。すなわち、振幅制限手段１１が、振幅信号の第１の閾値より小さい部分を切り取るとともに、第２の閾値より大きい部分を切り取った波形になるように、振幅信号の波形を整形しても第１の実施の形態と同等の効果を得ることが出来る。
なお、本実施の形態の閾値は本発明の第１の所定値の例であり、本実施の形態の第１の閾値は本発明の第１の所定値の例であり、本実施の形態の第２の閾値は本発明の第２の所定値の例であり、本実施の形態の振幅制限手段１１及び電圧制御回路３は本発明の波形成形手段の例である。
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態について説明する。
図３に、第２の実施の形態の変調回路装置１８の構成を示す。
第２の実施の形態の変調回路装置１８は、携帯電話の基地局と端末との距離に応じて送信電力を制御する機能を有する無線通信装置に用いられるものである。
第２の実施の形態の変調回路装置１８は、従来の技術と同様に、携帯電話の端末や基地局に用いられる送信回路装置に用いられるものである。特に第２の形態の変調回路装置１８は、パワー制御機能を有する送信機に適している。
すなわち、変調回路装置１８は、角度変調器２、振幅制限手段１１、第１の振幅変調器１３、第２の振幅変調器１４、スイッチ１５、第１の電圧制御回路１６、及び第２の電圧制御回路１７から構成される。
角度変調器２は、第２の入力端子９から入力されてくる位相信号６で搬送波を角度変調する回路である。
第１の電圧制御回路１６は、振幅変調器４に安定した電圧を供給するために用いられ、振幅制限手段１１の出力からの信号に基づき出力信号を生成する回路である。
第２の電圧制御回路１７は、第２の実施の形態の変調回路装置が組み込まれている無線通信装置の出力電力に対応する直流電圧を供給する回路である。
第１の振幅変調器１３は、角度変調器２の出力からの信号をスイッチ１５の出力からの信号で振幅変調する回路である。
第２の振幅変調器１４は、第１の振幅変調器１３の出力からの信号をスイッチ１５の出力からの信号で振幅変調する回路である。
スイッチ１５は、送信パワーが所定の値より大きくなるように制御されている場合、第２の電圧制御回路１７の出力からの信号を第１の振幅変調器１３に入力し、第１の電圧制御回路１６の出力からの信号を第２の振幅変調器１４に入力し、送信パワーが所定の値以下に制御されている場合、第２の電圧制御回路１７の出力からの信号を第２の振幅変調器１４に入力し、第１の電圧制御回路１６の出力からの信号を第１の振幅変調器１３に入力する回路である。
振幅制限手段１１は、振幅信号５の電圧が閾値より低くなった場合、その小さくなった部分の振幅信号５の電圧が閾値になるように振幅信号５の波形を整形する手段である。
次に、このような第２の実施の形態の動作を第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。
第１の電圧制御回路１６及び第２の電圧制御回路１７には、電源端子７から電源電圧が供給されている。
振幅制限手段１１は、第１の実施の形態と同様にして、振幅信号５を振幅制限する。そして、振幅制限手段１１の出力からの信号は、第１の電圧制御回路１６に入力される。
第１の電圧制御回路１６は、第１の実施の形態の電圧制御回路３と同様に振幅制限手段１１の出力からの信号に基づき出力信号を生成する。
一方、第２の電圧制御回路１７は、第２の形態の変調回路装置が組み込まれている無線通信装置の出力電力に対応する直流電圧を供給する。すなわち、第２の電圧制御回路１７は、出力電力の大きさを示す信号（図示せず）を入力し、この信号に基づいて出力電力に対応する直流電圧を供給する。
また、角度変調器２の動作は第１の実施の形態と同様である。
ここで、スイッチ１５は次のように動作する。すなわち、変調回路装置１８が組み込まれている無線通信装置の送信電力が所定の値より大きくなるように制御されている場合、スイッチ１５は、第２の電圧制御回路１７の出力からの信号を第１の振幅変調器１３に入力し、第１の電圧制御回路１６の出力からの信号を第２の振幅変調器１４に入力する。また、この無線通信装置の送信電力が所定の値以下になるように制御されている場合、スイッチ１５は、第２の電圧制御回路１７の出力からの信号を第２の振幅変調器１４に入力し、第１の電圧制御回路１６の出力からの信号を第１の振幅変調器１３に入力する。
従って、無線通信装置の送信電力が所定の値より大きくなるように制御されている場合、第１の振幅変調器１３には、直流電圧が供給されるので、増幅器として機能する。従って、第１の振幅変調器１３は、角度変調器２の出力からの信号を増幅して、第２の振幅変調器１４に出力する。
そして、第２の振幅変調器１４は、第１の振幅変調器１３の出力からの信号を第１の電圧制御回路１６の出力からの信号で振幅変調する。
一方、無線通信装置の送信電力が所定の値以下になるように制御されている場合、第１の振幅変調器１３には、第１の電圧制御回路１６の出力からの信号が入力される。従って、第１の振幅変調器１３は、角度変調器２の出力からの信号を第１の電圧制御回路１６の出力からの信号で振幅変調する。
そして、第２の振幅変調器１４には、直流電圧が入力されるので、増幅器として機能する。すなわち、第２の振幅変調器１４は、第１の振幅変調器１３の出力からの信号を増幅する。
このようにして、出力端子１０からポーラー変調された信号が出力される。
また、第２の実施の形態の変調回路装置が組み込まれている無線通信装置の送信電力が所定の値以下になるように制御されている場合、すなわち、第１の振幅変調器１３が変調器として機能し、第２の振幅変調器１４が増幅器として機能する場合に、第２の電圧制御回路１７がこの無線通信装置の出力電力に対応する直流電圧を第２の振幅変調器１４に供給することにより、この無線通信装置の送信電力が小さい場合でも消費電力を少なくすることが出来る。すなわち、この場合、無線通信装置の送信電力が小さくなるに従って、第２の電圧制御回路１７は、より小さい直流電圧を供給することにより、送信電力が小さい場合に消費電力を少なくすることが出来る。
このように、無線通信装置の出力電力が小さいときは、第２の電圧制御回路１７からの供給電圧を低下することにより低消費電力化が可能になる。
上記のような動作をすることにより、無線通信装置の送信電力のパワー制御を行ったときにも対応出来るようになる。すなわち、低出力時に第２の振幅変調器１４が増幅器として動作し、かつ供給電圧を低下させるので、高効率を維持することが出来る。
なお、本実施の形態では、低出力時には、第２の振幅変調器１４が増幅器として機能するとして説明したが、低出力時には、第２の振幅変調器１４を用いず、第１の振幅変調器１３の出力からの信号を直接出力端子１０に出力するよう制御しても構わない。
図４に、低出力時には、第２の振幅変調器１４を用いず、第１の振幅変調器１３の出力からの信号を直接出力端子１０に出力するように制御する変調回路装置１８ｂを示す。図４の変調回路装置１８ｂにおいて、スイッチ１５ｂ、スイッチ１５ｃは次のように動作する。すなわち、変調回路装置１８ｂが組み込まれている無線通信装置の送信電力が所定の値より大きくなるように制御されている場合、スイッチ１５ｂ、スイッチ１５ｃは、第１の振幅変調器１３の出力からの信号が第２の振幅変調器１４に入力されるように切り替えられる。また、この無線通信装置の送信電力が所定の値以下になるように制御されている場合、スイッチ１５ｂ、スイッチ１５ｃは、第１の振幅変調器１３の出力からの信号が出力端子１０に入力されるように切り替えられる。これ以外の動作は、上述した変調回路装置１８と同様である。
さらに、本実施の形態では、振幅制限手段１１の後段に第１の電圧制御回路１６を設けたが、これに限らない。振幅制限手段１１の前段に第１の電圧制御回路１６を設けても構わない。
図５に、振幅制限手段１１の前段に第１の電圧制御回路１６を設けた変調回路装置１９を示す。
図５において、振幅信号５は、第１の電圧制御回路１６で増幅された後、振幅制限手段１１に入力され、振幅制限される。このようにしても第２の形態と同様の効果を得ることが出来る。
さらに、第１の実施の形態で説明した振幅制限手段や電圧制御手段の変形例については、第２の実施の形態にも同様に適用することが出来る。
なお、本実施の形態の振幅制限手段１１及び第１の電圧制御回路１６は本発明の波形整形手段の例であり、本実施の形態の第２の電圧制御回路１７は、本発明の直流電圧供給回路の例である。
（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態について説明する。
図１を用いて説明した、第１の実施の形態の振幅制限手段１１は、第１の入力端子８から入力されてくる振幅信号５の電圧が閾値より低くなった場合、その小さくなった部分の振幅信号５の電圧が閾値になるように振幅信号５の波形を整形するものであった。例えば、振幅制限手段１１に振幅信号５として図１０（ａ）に示す信号が入力された場合、振幅制限手段１１で波形整形が成された結果、電圧制御回路３からは、図１０（ｂ）に示す信号が出力される。
図１０（ｂ）から明らかなように、第１の実施の形態の振幅制限手段１１から出力される信号の波形は、入力されてくる振幅信号５のうち、閾値でカットされ整形された部分と閾値でカットされず整形されなかった部分との交点が尖っている。
このように、振幅制限手段１１で波形整形された信号は、図１０（ｂ）に示すように尖った部分を有するので、振幅制限手段１１で波形整形される前の振幅信号５に比べてパワースペクトラムがより広い周波数範囲で分布するようになる。従って、振幅変調器４で振幅変調された信号も振幅制限手段１１で波形整形された場合には、波形整形されない場合に比べて、パワースペクトラムがより広い周波数範囲で分布するようになる。従って、第１の実施の形態の変調回路装置１を用いた場合、出力端子１０から出力される信号が占める周波数帯域が広くなってしまうという課題がある。
第３の実施の形態では、上記のような課題を考慮し、振幅制限手段で振幅信号を波形整形する際に、振幅信号のうち、閾値でカットされ整形された部分と閾値でカットされず整形されなかった部分との交点をまるめて波形整形することによって、出力信号の周波数分布範囲が広くならないようにすることが出来る変調回路装置について説明する。
図１３に第３の実施の形態の変調回路装置４１を示す。
第３の実施の形態の変調回路装置４１の、第１の実施の形態の変調回路装置１との相違点は、第３の実施の形態の変調回路装置４１が、第１の実施の形態の振幅制限手段１１の代わりに、振幅制限手段４２を備えている点である。
振幅制限手段４２は、第１の実施の形態と同様に、振幅信号５の電圧が閾値より低くなった場合、その小さくなった部分の振幅信号５の電圧が閾値になるように振幅信号５の波形を整形するとともに、さらに、入力されてくる振幅信号５のうち、閾値でカットされ整形された部分と閾値でカットされず整形されなかった部分との交点をまるめて整形する手段である。
これ以外は、第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
次に、このような第３の実施の形態の動作を第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。
図示していないデータ生成器でデータ生成器に入力されたデータから振幅信号５と位相信号６とが生成される。データ生成器で生成された振幅信号５は、第１の入力端子８に入力される。また、データ生成器で生成された位相信号６は、第２の入力端子９に入力される。
一方、電源端子７からは、電圧制御回路３に電源電圧が供給されている。
第１の入力端子８に入力された振幅信号５は、振幅制限手段４２に入力される。振幅制限手段４２は、第１の入力端子８から入力されてくる振幅信号５の電圧が閾値より低くなった場合、その小さくなった部分の振幅信号５の電圧が閾値になるように振幅信号５の波形を整形するとともに、入力されてくる振幅信号５のうち、閾値でカットされ整形された部分と閾値でカットされず整形されなかった部分との交点をまるめて整形する。
図１５に、振幅制限手段４２へ入力する入力振幅信号の電圧即ち振幅信号５の電圧と、振幅制限手段４２から出力される出力振幅信号の電圧との関係を示す。入力振幅信号の電圧がどのような値を取る場合であっても、必ず出力振幅信号の電圧は制限値であるｃより大きい。すなわち、出力振幅信号の電圧は、制限値ｃより小さくなることはない。また、出力振幅信号の電圧は、入力振幅信号の電圧が０からｂまでの区間にある場合に、入力振幅信号の電圧の変化に応じてなだらかに変化する。
つまり、第１の実施の形態の振幅制限手段１１により波形整形された場合には、振幅信号５のうち、閾値でカットされ整形された部分と閾値でカットされず整形されなかった部分との交点は尖っていたが、第３の実施の形態の振幅制限手段４２は、この尖っている部分が図１５に示すようにまるくなるように波形整形する。
図１５において、入力振幅信号の電圧が０からｂまでの区間では、出力振幅信号の電圧の、入力振幅信号の電圧に関する１階微分係数及び２階微分係数は、いずれも負になることはない。つまりこの区間で出力振幅信号の電圧の入力振幅信号の電圧に対する関係は、非減少で、下に凸の関数になっている。
図１６（ａ）に、振幅制限手段４２に入力される振幅信号５の波形を示す。また、図１６（ｂ）に、図１６（ａ）の振幅信号５を、振幅制限手段４２が波形整形した後の波形を示す。図１６（ｂ）では、比較のために、振幅制限手段４２が波形整形した後の波形を実線で示し、第１の実施の形態の振幅制限手段１１が波形整形した後の波形のうち振幅制限手段４２が波形整形した部分と相違する部分を破線で示した。図１６（ｂ）から明らかなように、第３の実施の形態の振幅制限手段４２が行った波形整形の方が、第１の実施の形態の振幅制限手段１１が行った波形整形より、尖った部分が少なくなり、波形が丸められていることが分かる。
振幅制限手段４２は、入力される振幅信号５を上記のように波形整形したデータを、さらに振幅制限手段４２が有するデジタル／アナログ変換器でアナログ信号に変換したのち電圧制御回路３に出力する。
振幅変調器４は、角度変調器２で角度変調された信号を、電圧制御回路３の出力からの信号で振幅変調する。そして、振幅変調器４の出力からの信号は、ポーラー変調された信号として出力端子１０から出力される。
振幅制限手段４２は、尖った部分が少なくなり、波形がまるくなるように波形整形を行うので、振幅制限手段４２が波形整形した後の出力振幅信号のパワースペクトラムの周波数分布は、第１の実施の形態の振幅制限手段１１が波形生成した後の出力振幅信号のパワースペクトラムの周波数分布より範囲が狭くなる。従って、出力端子１０から出力されるポーラー変調された信号は、第１の実施の形態に比べてパワースペクトルの分布範囲がより狭くなる。つまり、第１の実施の形態に比べて、第３の実施の形態の変調回路装置４１は、出力信号の周波数分布範囲がより狭くなるような、ポーラー変調された信号を出力することが出来る。
また、図１５のような特性で波形整形を行うことは、振幅制限手段４２が、入力振幅信号の電圧と出力振幅信号の電圧との対応関係を示すテーブルを利用して、入力振幅信号の電圧を出力振幅信号の電圧に変換するようにすれば容易に実現することが出来る。なお、このテーブルは振幅制限手段４２内部に設けても構わないし、振幅制限手段４２の外部に設けても構わない。
なお、第３の実施の形態の振幅制限手段４２は、入力振幅信号の電圧と出力振幅信号の電圧との対応関係を示すテーブルを利用して、入力振幅信号の電圧を出力振幅信号の電圧に変換するようにして実現されるとして説明したが、これに限らない。第３の実施の形態の振幅制限手段４２を図１４のようにして実現することも出来る。すなわち、図１４では、振幅制限手段４２は、第１の実施の形態の振幅制限手段１１の出力側にローパスフィルタ３１を接続した構成となっている。このように第１の実施の形態の振幅制限手段１１の出力側にローパスフィルタ３１を接続することによっても第３の実施の形態の振幅制限手段４２を実現することが出来る。
次に、第１の実施の形態の振幅制限手段１１と、第３の実施の形態の振幅制限手段４２を用いた場合とで、それぞれパワースペクトル分布をシミュレーションにより求めて比較した。
まず、シミュレーションに用いた振幅制限手段の特性について説明する。
図１７は、入力振幅信号ｍｉと出力振幅信号ｍｏとの関係を示す図である。図１７の特性は、第１の実施の形態の振幅制限手段１１の特性に相当する。すなわち、入力振幅信号の電圧ｍｉと出力振幅信号の電圧ｍｏは以下の数１の関係がある。
（数１）
ｍｏ＝ｍｉ、（ｍｉ≧ａの場合）
ｍｏ＝ａ、 （ｍｉ＜ａの場合）
図１７では、入力振幅信号の電圧ｍｉが閾値ａ以下である場合、出力振幅信号の電圧ｍｏがａになり、入力振幅信号の電圧ｍｉが閾値ａ以上である場合、出力振幅信号の電圧ｍｏがｍｉになる。従って、図１７の特性を有する振幅制限手段１１は、閾値でカットされ整形された部分と閾値でカットされず整形されなかった部分との交点は尖るような波形整形を実現する。
図１８の特性は、入力振幅信号の電圧ｍｉと出力振幅信号ｍｏとの関係を示す図である。図１８の特性は、第３の実施の形態の振幅制限手段４２の特性に相当する。すなわち、入力振幅信号の電圧ｍｉと出力振幅信号の電圧ｍｏは以下の数２の関係がある。
（数２）
ｍｏ＝ｍｉ、（ｍｉ≧２ａの場合）
ｍｏ＝（１／（４ａ））・ｍｉ ２＋ａ、（ｍｉ＜２ａの場合）
図１８では、入力振幅信号の電圧ｍｉが２ａ以上の場合、出力振幅信号の電圧ｍｏは、ｍｉになり、入力振幅信号の電圧ｍｉが２ａより小さい場合、出力振幅信号の電圧ｍｏは、（１／（４ａ））・ｍｉ ２＋ａになる。そして、図１８の曲線は、入力振幅信号の電圧ｍｉが０のとき、出力振幅信号の電圧ｍｏがａであり、入力振幅信号の電圧ｍｉ＝２ａのとき、出力振幅信号の電圧ｍｏの入力振幅信号の電圧ｍｉに関する一階微分係数が１であるという条件を満たしている。従って、図１８の特性を有する振幅制限手段４２は、閾値でカットされ整形された部分と閾値でカットされず整形されなかった部分と交点がまるくなるような波形整形を実現する。
図１９は、入力振幅信号ｍｉと出力振幅信号ｍｏとの関係を示す図である。図１９の特性は、第３の実施の形態の図１８とは異なる振幅制限手段４２の特性に相当する。すなわち、入力振幅信号の電圧ｍｉと出力振幅信号の電圧ｍｏは以下の数３の関係がある。
（数３）
ｍｏ＝ｍｉ、 （ｍｉ≧（３／２）ａの場合）
ｍｏ＝（１／（２ａ））・（ｍｉ−ａ／２）２＋ａ、 （ａ／２≦ｍｉ＜（３ａ）／２の場合）
ｍｏ＝ａ、（ｍｉ＜ａ／２の場合）
図１９では、入力振幅信号の電圧ｍｉがｍｉ≧（３／２）ａの場合、出力振幅信号の電圧ｍｏはｍｉになり、入力振幅信号の電圧ｍｉがａ／２≦ｍｉ＜（３ａ）／２を満たす範囲にある場合、出力振幅信号の電圧ｍｏは、（１／（２ａ））・（ｍｉ−ａ／２）２＋ａになり、入力振幅信号の電圧ｍｉがｍｉ＜ａ／２の場合、出力振幅信号の電圧ｍｏは、ａになる。そして、図１９の特性を有する振幅制限手段４２は、ｍｉ＝０のとき、ｍｏ＝ａであり、ｍｉ＝ａ／２のとき、出力振幅信号の電圧ｍｏの入力振幅信号ｍｉに関する一階微分係数が０であり、ｍｉ＝（３ａ）／２のとき、出力振幅信号の電圧ｍｏの入力振幅信号ｍｉに関する一階微分係数が１であるという条件を満たしている。従って、図１９の特性を有する振幅制限手段４２は、閾値でカットされ整形された部分と閾値でカットされず整形されなかった部分と交点がまるくなるような波形整形を実現する。
図２０（ａ）は、図１７の特性を有する振幅制限手段１１を用いた場合に、この振幅制限手段１１による振幅制限前と振幅制限後の振幅信号の波形を示すものである。また、図２０（ｂ）は、図１７の特性を有する振幅制限手段１１を用いた場合に、この振幅制限手段１１に入力される前の振幅信号のパワースペクトラムを示すものである。また、図２０（ｃ）は、図１７の特性を有する振幅制限手段１１を用いた場合に、この振幅制限手段１１から出力された、波形制限された振幅信号のパワースペクトラムを示すものである。また、図２０（ｄ）は、図１７の特性を有する振幅制限手段１１を用いた場合に、第１の実施の形態の変調回路装置１の出力端子１０からの出力信号のパワースペクトラムを示すものである。
なお、シミュレーション条件としては、変調波の条件は、第１の実施の形態における図１１で用いた条件と同じである。また、閾値すなわち図１７及び数１のａの値を、−８デシベルとした。
図１７の特性を有する振幅制限手段１１を用いた場合ＡＣＰは、５０ｋＨｚ離調で−５３．８ｄＢｃとなり、１００ｋＨｚ離調で−５６．８ｄＢｃとなり、２００ｋＨｚ離調で−６８．８ｄＢｃとなった。また、ＥＶＭは、ｒｍｓ（ｒｏｏｔ ｍｅａｎ ｓｑｕａｒｅ）で０．１８％となった。
図２１（ａ）は、図１８の特性を有する振幅制限手段４２を用いた場合に、この振幅制限手段４２による振幅制限前と振幅制限後の振幅信号の波形を示すものである。また、図２１（ｂ）は、図１８の特性を有する振幅制限手段４２を用いた場合に、この振幅制限手段４２に入力される前の振幅信号のパワースペクトラムを示すものである。また、図２１（ｃ）は、図１８の特性を有する振幅制限手段４２を用いた場合に、この振幅制限手段４２から出力された、波形制限された振幅信号のパワースペクトラムを示すものである。また、図２１（ｄ）は、図１８の特性を有する振幅制限手段４２を用いた場合に、第３の実施の形態の変調回路装置４１の出力端子１０からの出力信号のパワースペクトラムを示すものである。
なお、シミュレーション条件としては、変調波の条件は、第１の実施の形態における図１１で用いた条件と同じである。また、制限値すなわち図１９および数２のａの値を、−８デシベルとした。
図１８の特性を有する振幅制限手段４２を用いた場合ＡＣＰは、５０ｋＨｚ離調で−４５．４ｄＢｃとなり、１００ｋＨｚ離調で−５４．４ｄＢｃとなり、２００ｋＨｚ離調で−８２．０ｄＢｃとなった。また、ＥＶＭは、ｒｍｓで０．５６％となった。
図２２（ａ）は、図１９の特性を有する振幅制限手段４２を用いた場合に、この振幅制限手段４２による振幅制限前と振幅制限後の振幅信号の波形を示すものである。また、図２２（ｂ）は、図１９の特性を有する振幅制限手段４２を用いた場合に、この振幅制限手段４２に入力される前の振幅信号のパワースペクトラムを示すものである。また、図２２（ｃ）は、図１９の特性を有する振幅制限手段４２を用いた場合に、この振幅制限手段４２から出力された、波形制限された振幅信号のパワースペクトラムを示すものである。また、図２２（ｄ）は、図１９の特性を有する振幅制限手段４２を用いた場合に、第３の実施の形態の変調回路装置４１の出力端子１０からの出力信号のパワースペクトラムを示すものである。
なお、シミュレーション条件としては、変調波の条件は、第１の実施の形態における図１１で用いた条件と同じである。また、制限値すなわち図２０および数３のａの値を、−８デシベルとした。
図１９の特性を有する振幅制限手段４２を用いた場合ＡＣＰは、５０ｋＨｚ離調で−４８．２ｄＢｃとなり、１００ｋＨｚ離調で−５４．５ｄＢｃとなり、２００ｋＨｚ離調で−７９．７ｄＢｃとなった。また、ＥＶＭは、ｒｍｓで０．３８％となった。
図２０、図２１、及び図２２のシミュレーション結果を比較すると、図２１すなわち、図１８の特性を有する振幅制限手段４２を用いた場合は、図２０すなわち、図１７の特性を有する振幅制限手段１１を用いた場合と比べると送信周波数の中央近傍の歪みが劣化するが、送信周波数の中央から離れたところでは歪みが改善している。また、図２２すなわち図１９の特性を有する振幅制限手段４２を用いた場合は、図２０と図２１の中間の結果を示している。
なお、振幅制限手段４２としては、図１５、図１８、及び図１９の特性を有するものに限らず、以下の図２３〜図２８のような特性を有するものであっても限らない。
すなわち、図２３は、振幅制限手段４２における入力振幅信号の電圧と出力振幅信号の電圧との関係を示す図である。図２３では、横軸であるｘ軸が入力振幅信号の電圧を表し、縦軸であるｙ軸が出力振幅信号の電圧を表している。
図２３では、入力振幅信号の電圧がｌ以下の場合、出力振幅信号の電圧はｌになり、入力振幅信号の電圧がｌ−ｒからｌ＋ｒまでの区間にある場合、出力振幅信号の電圧は、直線（ｙ−ｌ）＝（１／２）・｛ｘ−（ｌ−ｒ）｝になり、入力振幅信号の電圧がｌ＋ｒ以上の場合、入力振幅信号の電圧と出力振幅信号の電圧が等しくなっている。
振幅制限手段４２が、図２３に示すように入力振幅信号の電圧を出力振幅信号の電圧に変換するものであっても、第３の実施の形態の変調回路装置４１は、出力信号の周波数分布範囲が広がらないような、ポーラー変調された信号を出力することが出来る。
また、図２４は、振幅制限手段４２における入力振幅信号の電圧と出力振幅信号の電圧との関係を示す上記とは別の図である。図２４では、横軸であるｘ軸が入力振幅信号の電圧を表し、縦軸であるｙ軸が出力振幅信号の電圧を表している。
図２４では、入力振幅信号の電圧がｌ−ｒ以下の場合、出力振幅信号の電圧はｌになり、入力振幅信号の電圧がｌ−ｒからｌ＋ｒまでの区間にある場合、出力振幅信号の電圧は、放物線（ｙ−ｌ）＝（１／（４／ｒ））・｛ｘ−（ｌ−ｒ）｝２になり、入力振幅信号の電圧がｌ＋ｒ以上の場合、入力振幅信号の電圧と出力振幅信号の電圧が等しくなっている。
振幅制限手段４２が、図２４に示すように入力振幅信号の電圧を出力振幅信号の電圧に変換するものであっても、第３の実施の形態の変調回路装置４１は、出力信号の周波数分布範囲が広がらないような、ポーラー変調された信号を出力することが出来る。
また、図２５は、振幅制限手段４２における 入力振幅信号の電圧と出力振幅信号の電圧との関係を示す上記とは別の図である。図２５では、横軸であるｘ軸が入力振幅信号の電圧を表し、縦軸であるｙ軸が出力振幅信号の電圧を表している。
図２５では、入力振幅信号の電圧がｌ−ｒ以下の場合、出力振幅信号の電圧はｌになり、入力振幅信号の電圧がｌ−ｒからｌまでの区間にある場合、出力振幅信号の電圧は、直線１である（ｙ−ｌ）＝（１／４）・｛ｘ−（ｌ−ｒ）｝になり、入力振幅信号の電圧がｌからｌ＋ｒまでの区間になる場合、出力振幅信号の電圧は、直線２である（ｙ−ｌ＋ｒ）＝（３／４）・｛ｘ−（ｌ＋ｒ）｝になり、入力振幅信号の電圧がｌ＋ｒ以上の場合、入力振幅信号の電圧と出力振幅信号の電圧が等しくなっている。
振幅制限手段４２が、図２５に示すように入力振幅信号の電圧を出力振幅信号の電圧に変換するものであっても、第３の実施の形態の変調回路装置４１は、出力信号の周波数分布範囲が広がらないような、ポーラー変調された信号を出力することが出来る。
また、図２６は、振幅制限手段４２における 入力振幅信号の電圧と出力振幅信号の電圧との関係を示す上記とは別の図である。図２６では、横軸であるｘ軸が入力振幅信号の電圧を表し、縦軸であるｙ軸が出力振幅信号の電圧を表している。
図２６では、入力振幅信号の電圧がｌ−（２１／２―１）・ｒ以下の場合、出力振幅信号の電圧はｌになり、入力振幅信号の電圧がｌ−（２１／２―１）・ｒからｌ−（（２１／２／２）−１）・ｒまでの区間にある場合、出力振幅信号の電圧は、円［ｘ−｛ｌ−（２１／２―１）・ｒ｝］２＋｛ｙ−（ｌ＋ｒ）｝２＝ｒ２になり、入力振幅信号の電圧がｌ−（（２１／２／２）−１）・ｒ以上になる場合、出力振幅信号の電圧は、入力振幅信号の電圧と出力振幅信号の電圧が等しくなっている。
振幅制限手段４２が、図２６に示すように入力振幅信号の電圧を出力振幅信号の電圧に変換するものであっても、第３の実施の形態の変調回路装置４１は、出力信号の周波数分布範囲が広がらないような、ポーラー変調された信号を出力することが出来る。
また、図２７は、振幅制限手段４２における 入力振幅信号の電圧と出力振幅信号の電圧との関係を示す上記とは別の図である。図２７では、横軸であるｘ軸が入力振幅信号の電圧を表し、縦軸であるｙ軸が出力振幅信号の電圧を表している。
図２７では、入力振幅信号の電圧がｌ−ｒ以下の場合、出力振幅信号の電圧はｌになり、入力振幅信号の電圧がｌ−ｒからｌ＋ｒまでの区間にある場合、出力振幅信号の電圧は、指数関数になり、入力振幅信号の電圧がｌ＋ｒ以上になる場合、出力振幅信号の電圧は、入力振幅信号の電圧と出力振幅信号の電圧が等しくなっている。
振幅制限手段４２が、図２７に示すように入力振幅信号の電圧を出力振幅信号の電圧に変換するものであっても、第３の実施の形態の変調回路装置４１は、出力信号の周波数分布範囲が広がらないような、ポーラー変調された信号を出力することが出来る。
また、図２８は、振幅制限手段４２における 入力振幅信号の電圧と出力振幅信号の電圧との関係を示す上記とは別の図である。図２８では、横軸であるｘ軸が入力振幅信号の電圧を表し、縦軸であるｙ軸が出力振幅信号の電圧を表している。
図２８では、入力振幅信号の電圧がｌの近傍で、出力振幅信号の電圧が２乗和ｙ２＝ｘ２＋ｌ２になるようになっている。また、入力振幅信号の電圧がｌの近傍以下の場合は、出力振幅信号の電圧は、ｌになるようになっており、入力振幅信号の電圧がｌの近傍以上の場合は、入力振幅信号の電圧と出力振幅信号の電圧とは等しくなっている。
振幅制限手段４２が、図２８に示すように入力振幅信号の電圧を出力振幅信号の電圧に変換するものであっても、第３の実施の形態の変調回路装置４１は、出力信号の周波数分布範囲が広がらないような、ポーラー変調された信号を出力することが出来る。
また、上述したように、図２５では２つの直線を組み合わせて、振幅信号５のうち、閾値でカットされ整形された部分と閾値でカットされず整形されなかった部分との交点をまるくするような波形整形を実現している。これと同様に、図２３の直線、図２４の放物線、図２６の円、図２７の指数関数、図２８の２乗和などの各種の直線または曲線をそれぞれ複数または複数種類組み合わせて、振幅信号５のうち、閾値でカットされ整形された部分と閾値でカットされず整形されなかった部分との交点をまるくするような波形整形を実現することも出来る。また、Ｂスプライン関数やカージナルスプライン関数などのスプライン関数を利用しても、閾値でカットされ整形された部分と閾値でカットされず整形されなかった部分との交点をまるくするような波形整形を実現することが出来る。
要するに、振幅信号５のうち、閾値でカットされ整形された部分と閾値でカットされず整形されなかった部分との交点近傍で、出力振幅信号の電圧と入力振幅信号の電圧との関係が、この交点近傍で、出力振幅信号の入力振幅信号の電圧に関する１階微分係数、及び２階微分係数がそれぞれ負にならないような振幅制限手段４２でありさえすればよい。
なお、第３の実施の形態の振幅制限手段４２を、図２の変調回路装置１２の振幅制限手段１１の代わり、図３の変調回路装置１８の振幅制限手段１１の代わり、または図５の変調回路装置１９の振幅制限手段１１の代わりに用いても第３の実施の形態と同等の効果を得ることが出来る。
なお、第３の実施の形態では、振幅制限手段４２は、第１の入力端子８から入力されてくる振幅信号５の電圧が閾値より低くなった場合、その小さくなった部分の振幅信号５の電圧が閾値になるように振幅信号５の波形を整形するとともに、入力されてくる振幅信号５のうち、閾値でカットされ整形された部分と閾値でカットされず整形されなかった部分との交点をまるめて整形したが、これに限らない。第１の入力端子８から入力されてくる振幅信号５の電圧が閾値より高くなった場合、その高くなった部分の振幅信号５の電圧が閾値になるように振幅信号５の波形を整形するとともに、入力されてくる振幅信号５のうち、閾値でカットされ整形された部分と閾値でカットされず整形されなかった部分との交点をまるめて整形しても構わない。
この場合、振幅制限手段４２は、まるめて整形された部分に対応する出力振幅信号の電圧の、入力振幅信号の電圧に関する１階微分係数が負にならず、かつ２階微分係数が正にならないように交点をまるめて整形する。すなわち、まるめて整形される部分に対応する出力振幅信号の電圧の入力振幅信号の電圧に対する関係は、非減少で、上に凸の関数になっている。
図２９にこのような振幅制限手段４２の入力振幅信号の電圧と出力振幅信号の電圧との関係を示す特性図を示す。図２９のグラフで入力振幅信号の電圧がｄからｅまでの部分は、図１５のグラフの入力振幅信号の電圧が０からｂまでの部分を１８０度回転した後平行移動したものに相当する。同様に、上記で説明した各種の振幅制限手段４２の特性を示す図のうちまるめて整形された部分を１８０度回転した後平行移動することにより、振幅信号５の電圧が閾値より高くなった場合、その高くなった部分の振幅信号５の電圧が閾値になるように振幅信号５の波形を整形するとともに、入力されてくる振幅信号５のうち、閾値でカットされ整形された部分と閾値でカットされず整形されなかった部分との交点をまるめて整形する場合の特性を示す図を得ることが出来る。
また、振幅信号５の電圧が第１の閾値より小さくなった場合、その小さくなった部分の振幅信号５の電圧が第１の閾値になるように振幅信号の波形を整形するとともに、振幅信号５のうち、第１の閾値でカットされ整形された部分と第１の閾値でカットされず整形されなかった部分との交点をまるめて整形する波形整形と、振幅信号５の電圧が第１の閾値より大きい第２の閾値より大きくなった場合、その大きくなった部分の振幅信号５の電圧が第２の閾値になるように振幅信号の波形を整形するとともに、振幅信号５のうち、第２の閾値でカットされ整形された部分と第２の閾値でカットされず整形されなかった部分との交点をまるめて整形する波形整形とを、振幅制限手段４２がともに行っても構わない。
さらに、第３の実施の形態では、振幅制限手段４２が入力されてくる振幅信号５をデジタル信号処理により波形整形するとして説明したがこれに限らない。振幅整形手段４２が、入力されてくる振幅信号５をアナログ信号処理により波形整形しても構わない。
このように、第３の実施の形態によれば、振幅制限手段で振幅信号を波形整形する際に、振幅信号のうち、閾値でカットされ整形された部分と閾値でカットされず整形されなかった部分との交点をまるめて波形整形することによって、出力信号の周波数分布範囲が広くならないようにすることが出来る。
（第４の実施の形態）
次に第４の実施の形態について説明する。
第４の実施の形態では、第１〜３の実施の形態で説明した変調回路装置を用いた無線通信装置について説明する。
図３０に、第１の実施の形態や第２の実施の形態や第３の実施の形態の変調回路装置を用いた無線通信装置２１を示す。
すなわち、無線通信装置２１は、ベースバンド部２２、送信回路２３、受信回路２４、アンテナ共用器２５、及びアンテナ２６から構成される。また、送信回路２３は、変調回路装置２７から構成され、受信回路２４は、復調回路装置２９及び低雑音増幅器３０から構成される。
ベースバンド部２２は、送信用の振幅信号５及び位相信号６を生成して送信回路２３に出力するとともに、復調回路装置２９で復調された受信用のＩ信号及びＱ信号を入力して、音声信号などを復元する手段である。
送信回路装置２３は、ベースバンド部２２から送信用として出力された振幅信号５及び位相信号６を入力して、送信信号をアンテナ共用器２５に出力する回路である。
受信回路２４は、アンテナ共用器２５から受信信号を入力し、受信用のＩ信号及びＱ信号をベースバンド部２２に出力する回路である。
アンテナ共用器２５は、送信回路２３から出力された送信信号をアンテナ２６に導くとともに、アンテナ２６で受信された受信信号を受信回路２４に出力する回路である。アンテナ２６は送信信号を電波に変換するともに、伝搬してきた電波を受信信号に変換する手段である。
なお、変調回路装置２７としては、第１の実施の形態や第２の実施の形態や第３の実施の形態で説明した変調回路装置が用いられている。
次に、このような本実施の形態の動作を説明する。
まず、送信する際の動作を説明する。
ベースバンド部２２は、送信用として、音声信号などから振幅信号５と位相信号６とを生成し、変調回路装置２７に出力する。
変調回路装置２７は、振幅信号５及び位相信号６を入力して、第１の実施の形態や第２の実施の形態や第３の実施の形態で説明したようにポーラー変調を行う。
アンテナ共用器２５は、変調回路装置２７から出力された送信信号をアンテナ２６に導き、アンテナ２６は、アンテナ共用器２５から導かれてきた送信信号を電波に変換する。
次に受信する際の動作を説明する。
アンテナ２６は電波を受信し、受信信号に変換し、アンテナ共用器２５は、受信信号を低雑音増幅器３０に導く。
低雑音増幅器３０は、受信信号を増幅して、復調回路装置２９に出力する。
復調回路装置２９は、低雑音増幅器３０から出力されてくる信号を復調して、Ｉ信号及びＱ信号をベースバンド部２２に出力する。
ベースバンド部２２は、復調回路装置２９から出力されてきたＩ信号及びＱ信号とから音声信号などを復元する。
このように、第４の実施の形態の無線通信装置２１は、送信回路装置２３の変調回路装置２７として第１の実施の形態や第２の実施の形態や第３の実施の形態で説明した変調回路装置を用いるので、第１の実施の形態や第２の実施の形態や第３の実施の形態と同等の効果を得ることが出来る。
本発明に係る変調回路装置、変調方法、及び無線通信装置は、ポーラー変調する変調器の振幅変調器として用いられるトランジスタが広い範囲で線形性を有するトランジスタでなくても所望の信号を得ることが出来るという効果を有し、携帯電話などの送信回路装置に用いられる変調回路装置、特に入力信号をポーラー変調する変調回路装置、変調方法、及びそれを用いた無線通信装置等に有用である。
また、本発明に係る変調回路装置、変調方法、及び無線通信装置は、ポーラー変調する変調器で単一のトランジスタを用いて、または複数のトランジスタを用いる場合には制御が複雑にならずに所望の信号を得ることが出来るという効果を有し、携帯電話などの送信回路装置に用いられる変調回路装置、特に入力信号をポーラー変調する変調回路装置、変調方法、及びそれを用いた無線通信装置等に有用である。
本発明の第１の実施の形態における変調回路装置の構成を示す図 本発明の第１の実施の形態における変調回路装置の別の構成を示す図 本発明の第２の実施の形態における変調回路装置の構成を示す図 本発明の第２の実施の形態における変調回路装置の別の構成を示す図 本発明の第２の実施の形態における変調回路装置の別の構成を示す図 本発明の第１及び第２の実施の形態における振幅制限手段の具体例を示す図 本発明の第１及び第２の実施の形態における電圧制御回路の具体例を示す図 本発明の第１及び第２の実施の形態における振幅変調器の具体例を示す図 （ａ）従来の技術及び本発明の第１及び第２の実施の形態における振幅変調器の供給電圧の２乗と出力電力との関係を示す図 （ｂ）従来の技術及び本発明の第１及び第２の実施の形態における振幅変調器の供給電圧の２乗と通過位相との関係を示す図 （ａ）本発明の第１及び第２の実施の形態における振幅信号の一例を示す図 （ｂ）本発明の第１及び第２の実施の形態における電圧制御回路の出力からの信号の一例を示す図 本発明の第１及び第２の実施の形態における閾値の決め方を説明する図 （ａ）振幅信号の振幅制限を行わない場合の変調回路装置の出力信号のパワースペクトラムを示す図 （ｂ）本発明の第１の実施の形態における変調回路装置の出力信号のパワースペクトラムを示す図 本発明の第３の実施の形態における変調回路装置の構成を示す図 本発明の第３の実施の形態における振幅制限手段のもう一つの構成を示す図 本発明の第３の実施の形態における振幅制限手段の入力振幅信号と出力振幅信号との関係を示す特性図 （ａ）本発明の第３の実施の形態における振幅制限手段で波形整形される前の振幅信号の波形を示す図 （ｂ）本発明の第３の実施の形態における振幅制限手段で図１６（ａ）に示す振幅信号が波形整形された後の波形を示す図 本発明の第３の実施の形態におけるシミュレーションに用いたれた振幅制限手段の入力振幅信号と出力振幅信号との関係を示す特性図 本発明の第３の実施の形態におけるシミュレーションに用いたれた振幅制限手段の入力振幅信号と出力振幅信号との関係を示す特性図 本発明の第３の実施の形態におけるシミュレーションに用いたれた振幅制限手段の入力振幅信号と出力振幅信号との関係を示す特性図 （ａ）図１７の特性を有する振幅制限手段を用いた場合に、この振幅制限手段による振幅制限前と振幅制限後の振幅信号の波形を示す図 （ｂ）図１７の特性を有する振幅制限手段を用いた場合に、この振幅制限手段に入力される前の振幅信号のパワースペクトラムを示す図 （ｃ）図１７の特性を有する振幅制限手段を用いた場合に、この振幅制限手段から出力された、波形制限された振幅信号のパワースペクトラムを示す図 （ｄ）は、図１７の特性を有する振幅制限手段を用いた場合に、第１の実施の形態の変調回路装置の出力端子からの出力信号のパワースペクトラムを示す図 （ａ）図１８の特性を有する振幅制限手段を用いた場合に、この振幅制限手段による振幅制限前と振幅制限後の振幅信号の波形を示す図 （ｂ）図１８の特性を有する振幅制限手段を用いた場合に、この振幅制限手段に入力される前の振幅信号のパワースペクトラムを示す図 （ｃ）図１８の特性を有する振幅制限手段を用いた場合に、この振幅制限手段から出力された、波形制限された振幅信号のパワースペクトラムを示す図 （ｄ）図１８の特性を有する振幅制限手段を用いた場合に、第３の実施の形態の変調回路装置の出力端子からの出力信号のパワースペクトラムを示す図 （ａ）図１９の特性を有する振幅制限手段を用いた場合に、この振幅制限手段による振幅制限前と振幅制限後の振幅信号の波形を示す図 （ｂ）図１９の特性を有する振幅制限手段を用いた場合に、この振幅制限手段に入力される前の振幅信号のパワースペクトラムを示す図 （ｃ）図１９の特性を有する振幅制限手段を用いた場合に、この振幅制限手段から出力された、波形制限された振幅信号のパワースペクトラムを示す図 （ｄ）図１９の特性を有する振幅制限手段を用いた場合に、第３の実施の形態の変調回路装置の出力端子からの出力信号のパワースペクトラムを示す図 本発明の第３の実施の形態の振幅制限手段の入力振幅信号と出力振幅信号との関係を示す特性図 本発明の第３の実施の形態の振幅制限手段の入力振幅信号と出力振幅信号との関係を示す特性図 本発明の第３の実施の形態の振幅制限手段の入力振幅信号と出力振幅信号との関係を示す特性図 本発明の第３の実施の形態の振幅制限手段の入力振幅信号と出力振幅信号との関係を示す特性図 本発明の第３の実施の形態の振幅制限手段の入力振幅信号と出力振幅信号との関係を示す特性図 本発明の第３の実施の形態の振幅制限手段の入力振幅信号と出力振幅信号との関係を示す特性図 本発明の第３の実施の形態の振幅制限手段の入力振幅信号と出力振幅信号との関係を示す特性図 本発明の第４の実施の形態における無線通信装置の構成を示す図 従来の変調回路装置の構成を示す図 電圧制御回路として用いられるスイッチングレギュレータの例を示す図
符号の説明
１ 変調回路装置
２ 角度変調器
３ 電圧制御回路
４ 振幅変調器
５ 振幅信号
６ 位相信号
７ 電源端子
８ 第１の入力端子
９ 第２の入力端子
１０ 出力端子
１１ 振幅制限手段
１２ 変調回路装置
１３ 第１の振幅変調器
１４ 第２の振幅変調器
１５ スイッチ
１６ 第１の電圧制御回路
１７ 第２の電圧制御回路
１８ 変調回路装置
１９ 変調回路装置
４２ 振幅制限手段

Claims (22)

  1. 入力されてくる位相信号を角度変調する角度変調器と、
    （１）入力されてくる振幅信号の大きさが第１の所定値より小さくなった場合、その小さくなった部分の前記振幅信号の大きさが前記第１の所定値になるように前記振幅信号の波形を整形する、（２）及び／または入力されてくる前記振幅信号の大きさが前記第１の所定値より大きい第２の所定値より大きくなった場合、その大きくなった部分の前記振幅信号の大きさが前記第２の所定値になるように前記振幅信号の波形を整形する波形整形手段と、
    前記角度変調器の出力からの信号を前記波形整形手段の出力からの信号で振幅変調する振幅変調器とを備えた、変調回路装置。
  2. 入力されてくる位相信号を角度変調する角度変調器と、
    （１）入力されてくる振幅信号の大きさが第１の所定値より小さくなった場合、その小さくなった部分の前記振幅信号の大きさが前記第１の所定値になるように前記振幅信号の波形を整形する、（２）及び／または入力されてくる前記振幅信号の大きさが前記第１の所定値より大きい第２の所定値より大きくなった場合、その大きくなった部分の前記振幅信号の大きさが前記第２の所定値になるように前記振幅信号の波形を整形する波形整形手段と、
    直流電圧を供給する直流電圧供給回路と、
    前記角度変調器の出力からの信号を増幅する第１の動作モードと、前記角度変調器の出力からの信号を前記波形整形手段の出力からの信号で振幅変調する第２の動作モードとのいずれかの動作モードで動作する第１の振幅変調器と、
    前記第１の振幅変調器の出力からの信号を増幅する第１の動作モードと、前記第１の振幅変調器の出力からの信号を前記波形整形手段の出力からの信号で振幅変調する第２の動作モードとのいずれかの動作モードで動作する第２の振幅変調器とを備え、
    所定の値より大きい出力電力で出力する場合、前記第１の振幅変調器は、前記直流電圧供給回路の出力からの信号が入力されるよう制御されることにより、前記第１の動作モードで動作し、前記第２の振幅変調器は、前記波形成形手段の出力からの信号が入力されるよう制御されることにより、前記第２の動作モードで動作し、
    前記所定の値以下の出力電力で出力する場合、前記第１の振幅変調器は、前記波形整形手段の出力からの信号が入力されるよう制御されることにより、前記第２の動作モードで動作し、前記第２の振幅変調器は、前記直流電圧供給回路の出力からの信号が入力されるよう制御されることにより、前記第１の動作モードで動作する、変調回路装置。
  3. 入力されてくる位相信号を角度変調する角度変調器と、
    （１）入力されてくる振幅信号の大きさが第１の所定値より小さくなった場合、その小さくなった部分の前記振幅信号の大きさが前記第１の所定値になるように前記振幅信号の波形を整形する、（２）及び／または入力されてくる前記振幅信号の大きさが前記第１の所定値より大きい第２の所定値より大きくなった場合、その大きくなった部分の前記振幅信号の大きさが前記第２の所定値になるように前記振幅信号の波形を整形する波形整形手段と、
    直流電圧を供給する直流電圧供給回路と、
    前記角度変調器の出力からの信号を増幅する第１の動作モードと、前記角度変調器の出力からの信号を前記波形整形手段の出力からの信号で振幅変調する第２の動作モードとのいずれかの動作モードで動作する第１の振幅変調器と、
    前記第１の振幅変調器の出力からの信号を前記波形整形手段の出力からの信号で振幅変調する第２の振幅変調器とを備え、
    所定の値より大きい出力電力で出力する場合、前記第１の振幅変調器は、前記直流電圧供給回路の出力からの信号が入力されるよう制御されることにより、第１の動作モードで動作し、前記第２の振幅変調器は、前記波形整形手段の出力からの信号が入力されるよう制御されることにより、前記第１の振幅変調器の出力からの信号を前記波形整形手段の出力からの信号で振幅変調し、前記第２の振幅変調器の出力からの信号は外部に出力され、
    前記所定の値以下の出力電力で出力する場合、前記第１の振幅変調器は、前記波形整形手段の出力からの信号が入力されるよう制御されることにより、第２の動作モードで動作し、前記第１の振幅変調器の出力からの信号は外部に出力される、変調回路装置。
  4. 前記電圧制御回路は、出力電力の大きさに応じて、前記直流電圧を変化させる請求項２または３に記載の変調回路装置。
  5. 前記波形整形手段は、前記振幅信号の波形を整形する振幅制限手段と、
    前記振幅制限手段の出力からの信号に基づいて出力信号を生成する電圧制御回路とを有する、請求項１〜３のいずれかに記載の変調回路装置。
  6. 前記振幅制限手段には、ダイオードが用いられている、請求項５記載の変調回路装置。
  7. 前記電圧制御回路には、シリーズレギュレータが用いられている、請求項５記載の変調回路装置。
  8. 前記電圧制御回路には、スイッチングレギュレータが用いられている、請求項５記載の変調回路装置。
  9. 前記波形整形手段は、入力されてくる前記振幅信号を増幅する電圧制御回路と、
    前記電圧制御回路の出力からの信号の波形を整形する振幅制限手段とを有する、請求項１〜３のいずれかに記載の変調回路装置。
  10. 前記振幅制限手段には、ダイオードが用いられている、請求項９記載の変調回路装置。
  11. 前記電圧制御回路には、シリーズレギュレータが用いられている、請求項９記載の変調回路装置。
  12. 前記電圧制御回路には、スイッチングレギュレータが用いられている、請求項９記載の変調回路装置。
  13. 前記電圧制御回路が、前記振幅制限手段を兼ねており、
    前記電圧制御回路は、前記振幅変調器の特性に合うように前記振幅信号の波形を整形する機能を持っている、請求項５または９に記載の変調回路装置。
  14. 前記波形整形手段は、（１）入力されてくる前記振幅信号のうち、前記第１の所定値でカットされ整形された部分と前記第１の所定値でカットされず整形されなかった部分との交点をまるめて整形し、（２）及び／または入力されてくる前記振幅信号のうち、前記第２の所定値でカットされ整形された部分と前記第２の所定値でカットされず整形されなかった部分との交点をまるめて整形する、請求項１〜３のいずれかに記載の変調回路装置。
  15. 前記波形整形手段は、（１）入力されてくる前記振幅信号の大きさのうち、前記第１の所定値に関する方のまるめて整形される部分に対応する前記波形整形手段の出力からの前記信号の大きさの、入力されてくる前記振幅信号の大きさに関する一階微分係数及び二階微分係数がいずれも負にはならないように、前記交点をまるめて整形し、（２）及び／または入力されてくる前記振幅信号の大きさのうち、前記第２の所定値に関する方のまるめて整形される部分に対応する前記波形整形手段の出力からの前記信号の大きさの、入力されてくる前記振幅信号の大きさに関する一階微分係数は負にならず、二階微分係数は正にはならないように、前記交点をまるめて整形する、請求項１４記載の変調回路装置。
  16. 前記波形整形手段は、入力信号を出力信号に対応させるテーブルを利用して、入力されてくる前記振幅信号の波形を整形する、請求項１４記載の変調回路装置。
  17. 入力されてくる位相信号を角度変調器により角度変調する角度変調ステップと、
    波形整形手段により、（１）入力されてくる振幅信号の大きさが第１の所定値より小さくなった場合、その小さくなった部分の前記振幅信号の大きさが前記第１の所定値になるように前記振幅信号の波形を整形する、（２）及び／または入力されてくる前記振幅信号の大きさが前記第１の所定値より大きい第２の所定値より大きくなった場合、その大きくなった部分の前記振幅信号の大きさが前記第２の所定値になるように前記振幅信号の波形を整形する波形整形ステップと、
    振幅変調器により前記角度変調器の出力からの信号を前記波形整形手段の出力からの信号で振幅変調する振幅変調ステップとを備えた、変調方法。
  18. 入力されてくる位相信号を角度変調器により角度変調する角度変調ステップと、
    波形整形手段により、（１）入力されてくる振幅信号の大きさが第１の所定値より小さくなった場合、その小さくなった部分の前記振幅信号の大きさが前記第１の所定値になるように前記振幅信号の波形を整形する、（２）及び／または入力されてくる前記振幅信号の大きさが前記第１の所定値より大きい第２の所定値より大きくなった場合、その大きくなった部分の前記振幅信号の大きさが前記第２の所定値になるように前記振幅信号の波形を整形する波形整形ステップと、
    直流電圧供給回路により直流電圧を供給する直流電圧供給ステップと、
    前記角度変調器の出力からの信号を増幅する第１の動作モードと、前記角度変調器の出力からの信号を前記波形整形手段の出力からの信号で振幅変調する第２の動作モードとのいずれかの動作モードで、第１の振幅変調器を動作させる第１の振幅変調ステップと、
    前記第１の振幅変調器の出力からの信号を増幅する第１の動作モードと、前記第１の振幅変調器の出力からの信号を前記波形整形手段の出力からの信号で振幅変調する第２の動作モードとのいずれかの動作モードで、第２の振幅変調器を動作させる第２の振幅変調ステップとを備え、
    所定の値より大きい出力電力で出力する場合、前記第１の振幅変調器を、前記直流電圧供給回路の出力からの信号が入力されるよう制御することにより、前記第１の動作モードで動作させ、前記第２の振幅変調器を、前記波形成形手段の出力からの信号が入力されるよう制御することにより、前記第２の動作モードで動作させ、
    前記所定の値以下の出力電力で出力する場合、前記第１の振幅変調器を、前記波形整形手段の出力からの信号が入力されるよう制御することにより、前記第２の動作モードで動作させ、前記第２の振幅変調器を、前記直流電圧供給回路の出力からの信号が入力されるよう制御することにより、前記第１の動作モードで動作させる、変調方法。
  19. 入力されてくる位相信号を角度変調器により角度変調する角度変調ステップと、
    波形整形手段により、（１）入力されてくる振幅信号の大きさが第１の所定値より小さくなった場合、その小さくなった部分の前記振幅信号の大きさが前記第１の所定値になるように前記振幅信号の波形を整形する、（２）及び／または入力されてくる前記振幅信号の大きさが前記第１の所定値より大きい第２の所定値より大きくなった場合、その大きくなった部分の前記振幅信号の大きさが前記第２の所定値になるように前記振幅信号の波形を整形する波形整形ステップと、
    直流電圧供給回路により、直流電圧を供給する直流電圧供給ステップと、
    前記角度変調器の出力からの信号を増幅する第１の動作モードと、前記角度変調器の出力からの信号を前記波形整形手段の出力からの信号で振幅変調する第２の動作モードとのいずれかの動作モードで、第１の振幅変調器を動作させる第１の振幅変調ステップと、
    前記第１の振幅変調器の出力からの信号を前記波形整形手段の出力からの信号で、第２の振幅変調器に振幅変調させる第２の振幅変調ステップとを備え、
    所定の値より大きい出力電力で出力する場合、前記第１の振幅変調器を、前記直流電圧供給回路の出力からの信号が入力されるよう制御することにより、第１の動作モードで動作させ、前記第２の振幅変調器を、前記波形整形手段の出力からの信号が入力されるよう制御することにより、前記第１の振幅変調器の出力からの信号を前記波形整形手段の出力からの信号で振幅変調させ、前記第２の振幅変調器の出力からの信号は外部に出力され、
    前記所定の値以下の出力電力で出力する場合、前記第１の振幅変調器を、前記波形整形手段の出力からの信号が入力されるよう制御することにより、第２の動作モードで動作させ、前記第１の振幅変調器の出力からの信号は外部に出力される、変調方法。
  20. 前記波形整形ステップは、（１）入力されてくる前記振幅信号のうち、前記第１の所定値でカットされ整形された部分と前記第１の所定値でカットされず整形されなかった部分との交点をまるめて整形し、（２）及び／または入力されてくる前記振幅信号のうち、前記第２の所定値でカットされ整形された部分と前記第２の所定値でカットされず整形されなかった部分との交点をまるめて整形する、請求項１７〜１９のいずれかに記載の変調方法。
  21. 前記波形整形ステップは、（１）入力されてくる前記振幅信号の大きさのうち、前記第１の所定値に関する方のまるめて整形される部分に対応する前記波形整形手段の出力からの前記信号の大きさの、入力されてくる前記振幅信号の大きさに関する一階微分係数及び二階微分係数がいずれも負にはならないように、前記交点をまるめて整形し、（２）及び／または入力されてくる前記振幅信号の大きさのうち、前記第２の所定値に関する方のまるめて整形される部分に対応する前記波形整形手段の出力からの前記信号の大きさの、入力されてくる前記振幅信号の大きさに関する一階微分係数は負にならず、二階微分係数は正にはならないように、前記交点をまるめて整形する、請求項２０記載の変調方法。
  22. 送信信号を出力する送信回路と、
    受信信号を入力する受信回路とを備え、
    前記送信回路には、請求項１〜３のいずれかに記載の変調回路装置が用いられている無線通信装置。
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