JP2005304004A - Pll modulation circuit and polar modulation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無線通信装置におけるPLL変調回路及びポーラ変調装置に関するものである。 The present invention relates to a PLL modulation circuit and a polar modulation device in a wireless communication device.
一般に、PLL(Phase Locked Loop)変調回路には、低コスト、低消費電力、低ノイズ特性及び高い変調精度が要求される。PLL変調回路の変調精度を高めるには、PLLの周波数帯域幅(PLL帯域幅)を変調信号の周波数帯域幅(変調帯域幅)より広帯域とすることが望ましい。 Generally, a PLL (Phase Locked Loop) modulation circuit is required to have low cost, low power consumption, low noise characteristics, and high modulation accuracy. In order to increase the modulation accuracy of the PLL modulation circuit, it is desirable that the PLL frequency bandwidth (PLL bandwidth) is wider than the frequency bandwidth (modulation bandwidth) of the modulation signal.
しかしながら、PLL変調回路の帯域幅を広帯域にするとノイズ特性の劣化を招く。そこで、広帯域のPLL変調回路を実現する技術として、PLL変調回路の帯域幅を変調信号の帯域幅より狭く設定し、PLL変調回路の帯域内の変調とPLL変調回路の帯域外の変調を異なる二箇所で行う二点変調が提案された(例えば、特許文献1参照)。 However, when the bandwidth of the PLL modulation circuit is increased, noise characteristics are degraded. Therefore, as a technique for realizing a wide-band PLL modulation circuit, the bandwidth of the PLL modulation circuit is set to be narrower than the bandwidth of the modulation signal, and the modulation within the band of the PLL modulation circuit is different from the modulation outside the band of the PLL modulation circuit. Two-point modulation performed at a location has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
図12は、従来の広帯域のPLL変調回路の構成を示すブロック図である。図12に示すように、従来のPLL変調回路は、制御電圧端子(Vt)に印加される電圧に応じて発振周波数が変化するVCO(Voltage Controlled Oscillator:電圧制御発振器)1と、VCO1から出力されるRF変調信号(高周波変調信号)の周波数を分周する分周器2と、分周器2の出力信号と基準信号の位相を比較しその位相差に応じた信号を出力する位相比較器4と、位相比較器の出力信号を平均化するループフィルタ3と、を含むPLL部を具備している。
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a conventional broadband PLL modulation circuit. As shown in FIG. 12, the conventional PLL modulation circuit is output from a VCO (Voltage Controlled Oscillator) 1 whose oscillation frequency changes according to a voltage applied to a control voltage terminal (Vt), and a
さらに、従来のPLL変調回路は、変調信号に基づき変調感度の特性に応じた信号を出力する変調感度テーブル7と、制御部6からの利得制御信号に応じて出力信号の利得を調整しつつ変調感度テーブル7の出力信号をアナログ電圧に変換するD/A変換器10と、変調感度テーブル7からの出力信号にチャネル選択情報を加算した信号をデルタシグマ変調し分周比として分周器2へ出力するデルタシグマ変調器9と、制御電圧端子(Vt)の電圧値をディジタル信号に変換して制御部6に出力するA/D変換器11とを備えている。
Further, the conventional PLL modulation circuit modulates the modulation sensitivity table 7 that outputs a signal corresponding to the characteristic of the modulation sensitivity based on the modulation signal, and adjusts the gain of the output signal according to the gain control signal from the
ここで、二点変調の変調精度に影響を与える要因について説明する。変調精度に影響を与える主な要因として、変調度と二点間の時間差が挙げられる。まず、変調度について説明する。 Here, factors affecting the modulation accuracy of the two-point modulation will be described. The main factors that affect the modulation accuracy include the degree of modulation and the time difference between the two points. First, the modulation degree will be described.
二点変調は、前述したように変調を異なる二箇所で行う方式である。図2に、二点変調を用いたPLL変調回路の周波数特性を示す。ここで、PLL変調回路の伝達関数をH(s)(ただし、s = jω)とする。H(s)は図2に示すような低域通過特性を有する。分周器2に設定する分周比に加えられた変調信号は、伝達関数H(s)の低域通過フィルタにより高域周波数成分が遮断され、低域周波数成分のみを通過させる。一方、VCO1の制御電圧端子に加えられた変調信号は、図2に示すような伝達関数1-H(s)の高域通過フィルタにより低域周波数成分が遮断され、高域周波数成分のみを通過させる。
Two-point modulation is a method in which modulation is performed at two different locations as described above. FIG. 2 shows frequency characteristics of a PLL modulation circuit using two-point modulation. Here, the transfer function of the PLL modulation circuit is assumed to be H (s) (where s = jω). H (s) has a low-pass characteristic as shown in FIG. The modulation signal added to the frequency division ratio set in the
これら二つの変調成分はVCO1の制御電圧端子で加算されるため、変調信号には等価的に図2の破線で示したフラットな特性がかけられてVCO1に与えられることになる。その結果、VCO1からはPLL変調回路の帯域外まで及ぶ広帯域なRF変調信号307を出力させることが可能になる。
Since these two modulation components are added at the control voltage terminal of the
ここで、変調信号にフラットな特性がかけられなくなる場合について説明する。フラットな特性が保持できないことはすなわち、変調精度の低下を招く。 Here, a case where flat characteristics cannot be applied to the modulation signal will be described. The inability to maintain flat characteristics leads to a decrease in modulation accuracy.
特性がフラットでなくなるのは、VCO1の制御電圧端子に入力する変調信号の振幅が、VCO1の変調感度と整合がとれていない時である。変調感度とは、VCO1の制御電圧端子に入力する変調信号の振幅を、VCO1から出力されるRF変調信号307の周波数偏移に変換した変換利得のことを指す。単位は[Hz/V]である。また、このときの変調信号の周波数と最大周波数偏移との比を変調度と呼ぶ。
The characteristic is not flat when the amplitude of the modulation signal input to the control voltage terminal of the
変調感度と整合がとれていないと、図3に示すように伝達関数1-H(s)が変動することになる。図3は、伝達関数1-H(s)にa倍のズレ量が掛けられた伝達関数を示している。この場合、図3の破線で示されているように、高域周波数では利得が高くなっており、H(s)との合成特性がフラットでなくなる。これは、変調精度を劣化させる要因となる。 If the modulation sensitivity is not matched, the transfer function 1-H (s) will fluctuate as shown in FIG. FIG. 3 shows a transfer function obtained by multiplying the transfer function 1-H (s) by a shift amount of a. In this case, as indicated by a broken line in FIG. 3, the gain is high at a high frequency, and the synthesis characteristic with H (s) is not flat. This is a factor that degrades the modulation accuracy.
図4に、一般的なVCOの制御電圧に対する出力周波数の変化を表す特性の一例を示す。変調感度は、この電圧−周波数特性の傾きで表される。図4より、VCOは発振周波数によって変調感度が異なることがわかる。 FIG. 4 shows an example of characteristics representing changes in output frequency with respect to a general VCO control voltage. The modulation sensitivity is represented by the slope of this voltage-frequency characteristic. FIG. 4 shows that the modulation sensitivity of the VCO varies depending on the oscillation frequency.
図5は一般的なVCOの発振周波数に対する変調感度の特性を示した図である。図5より、発振周波数によって変調感度が変化することがわかる。 FIG. 5 is a graph showing the characteristics of modulation sensitivity with respect to the oscillation frequency of a general VCO. FIG. 5 shows that the modulation sensitivity changes depending on the oscillation frequency.
ここで、VCOの変調感度が発振周波数ごとに異なる特性に起因して、制御電圧(変調信号の振幅)を変化させる必要が生じる場合の一例を説明する。VCO1の周波数2GHzにおける変調感度が100MHz/Vで、変調信号の最大周波数偏移が5MHzであると仮定する。この場合、制御電圧端子には最大振幅50mVの信号を入力する必要がある。ところがVCO1の周波数が2.1GHzの時に変調感度が80MHz/Vになったとする。この場合、制御電圧端子には最大振幅62.5mVの信号を入力する必要がある。すなわち、異なる発振周波数において同等の周波数偏移を持つRF変調信号を得るには、VCOの制御電圧端子に入力する変調信号の振幅をVCOの発振周波数に応じて変化させ、変調度を調整する必要がある。
Here, an example will be described in which the control voltage (amplitude of the modulation signal) needs to be changed due to the characteristic that the modulation sensitivity of the VCO varies depending on the oscillation frequency. Assume that the modulation sensitivity of the
なお、分周器2に設定する分周比に含まれる変調成分に対しての変調感度は基準信号の周波数になり、VCO1の周波数に対して変化しない。たとえば、VCO1の周波数が2GHzで、基準信号の周波数が1MHz、変調信号の最大周波数偏移が5MHzであると仮定した場合を例にとって説明する。この場合、最大の分周比の変化幅は5となる。したがって、この計算にVCO1の周波数は無関係である。
The modulation sensitivity for the modulation component included in the frequency division ratio set in the
図12の従来のPLL変調回路においては、VCO1の発振周波数に対する変調感度の特性を変調感度テーブル7として保持し、チャネル周波数が変化した際に制御電圧の変動分を計算することで変調度の補正を行い、D/A変換器の利得を調整している。
In the conventional PLL modulation circuit of FIG. 12, the modulation sensitivity characteristic with respect to the oscillation frequency of the
変調感度の特性は、VCOを構成する素子の値が製造上の個体差(ばらつき)によって変化するため、LSIごとに異なる。従来のPLL変調回路においては、これらのばらつきに起因するLSIごとの変調感度特性の変動に対処するため、周波数に対する変調感度をLSIごとに測定し、変調感度テーブル7へ保持する必要がある。 The characteristics of the modulation sensitivity vary from LSI to LSI because the values of elements constituting the VCO change due to individual differences (variations) in manufacturing. In the conventional PLL modulation circuit, it is necessary to measure the modulation sensitivity with respect to the frequency for each LSI and hold it in the modulation sensitivity table 7 in order to deal with the fluctuation of the modulation sensitivity characteristic for each LSI caused by these variations.
変調感度テーブル7を準備するためには、使用する全てのチャネルの周波数に対する変調感度を測定する必要があり、それにはPLL変調回路の周波数切換を測定ポイントの数だけ行うこととなる。従って、変調感度テーブル7の準備には多大の時間を要し、製造コストの増大を招く可能性がある。 In order to prepare the modulation sensitivity table 7, it is necessary to measure the modulation sensitivity with respect to the frequencies of all the channels to be used, and this involves switching the frequency of the PLL modulation circuit by the number of measurement points. Therefore, preparation of the modulation sensitivity table 7 takes a lot of time, which may increase the manufacturing cost.
次に、二点間の時間差について説明する。二点変調では、変調を二箇所で行った後に、それぞれの変調信号の値を加算し、VCOの制御電圧端子へ入力する。この時、変調した信号間に時間差が生じていると変調精度が低下する。 Next, the time difference between two points will be described. In the two-point modulation, after modulation is performed at two locations, the values of the respective modulation signals are added and input to the control voltage terminal of the VCO. At this time, if there is a time difference between the modulated signals, the modulation accuracy decreases.
上記従来のPLL変調回路においては、二点間の時間差の調整方法に関して記載されていないため、適切なタイミングの設定が困難である。
しかしながら、従来のPLL変調回路においては、上述のように変調度の低下及び二点間の時間差が生じるため、変調精度を向上させることが困難であるという問題がある。 However, the conventional PLL modulation circuit has a problem that it is difficult to improve the modulation accuracy because the modulation degree is lowered and the time difference between the two points is generated as described above.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、変調精度を向上させることができるPLL変調回路及びポーラ変調装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a point, and an object thereof is to provide a PLL modulation circuit and a polar modulation device capable of improving modulation accuracy.
本発明の第1の態様に係るPLL変調回路は、電圧制御発振器と前記電圧制御発振器の出力信号を分周する分周器と前記分周器の出力信号と基準信号とを比較する位相比較器と前記位相比較器の出力を平均化するループフィルタと前記ループフィルタの出力と第2の変調入力信号を加算して前記電圧制御発振器に与える加算器とを有するPLL部と、入力される変調信号に基づいて前記PLL部の前記分周器に入力する第1の変調信号を生成する第1の変調信号生成部と、前記変調信号に基づいて前記PLL部の前記加算器に入力する前記第2の変調信号を生成する第2の変調信号生成部と、前記PLL部の前記分周器に入力するPLL帯域内の信号である第1のキャリブレーション信号を生成する第1のキャリブレーション信号生成部と、前記PLL部の前記加算器に入力するPLL帯域外の信号である第2のキャリブレーション信号を生成する第2のキャリブレーション信号生成部と、前記第1のキャリブレーション信号と前記第2のキャリブレーション信号の変調度及び時間差の調整時に前記電圧制御発振器の出力信号を復調する復調器と、前記復調器によって復調された復調信号からの高域周波数を遮断する低域通過フィルタと、前記復調信号からの低域周波数を遮断する高域通過フィルタと、前記低域通過フィルタ及び前記高域通過フィルタの出力の振幅及び位相を比較して制御情報を生成する変調信号制御回路と、前記制御情報に基づいて前記第1の変調入力信号又は前記第2の変調入力信号を調整する変調信号調整部と、を具備する構成を採る。 A PLL modulation circuit according to a first aspect of the present invention includes a voltage controlled oscillator, a frequency divider that divides the output signal of the voltage controlled oscillator, and a phase comparator that compares the output signal of the frequency divider and a reference signal. A PLL unit that includes: a loop filter that averages the output of the phase comparator; an adder that adds the output of the loop filter and a second modulation input signal and supplies the second modulation input signal to the voltage controlled oscillator; Based on the first modulation signal generation unit that generates the first modulation signal to be input to the frequency divider of the PLL unit, and the second input to the adder of the PLL unit based on the modulation signal A second modulation signal generation unit that generates the first modulation signal, and a first calibration signal generation unit that generates a first calibration signal that is a signal in the PLL band that is input to the frequency divider of the PLL unit. When, A second calibration signal generation unit that generates a second calibration signal that is a signal outside the PLL band that is input to the adder of the PLL unit, the first calibration signal, and the second calibration. A demodulator that demodulates the output signal of the voltage-controlled oscillator when adjusting the modulation degree and time difference of the signal, a low-pass filter that blocks high-frequency from the demodulated signal demodulated by the demodulator, and the demodulated signal Based on the control information, a high-pass filter that cuts off the low-frequency of the signal, a modulation signal control circuit that generates control information by comparing the amplitude and phase of the outputs of the low-pass filter and the high-pass filter, and And a modulation signal adjustment unit that adjusts the first modulation input signal or the second modulation input signal.
この構成によれば、第1のキャリブレーション信号と第2のキャリブレーション信号を復調し低域通過フィルタ及び前記高域通過フィルタを通過させた後の出力の振幅及び時間差を比較して変調信号調整部の制御情報を生成し、この制御情報に基づいて第1の変調入力信号又は第2の変調入力信号を調整することにより、変調精度を向上させたPLL変調回路を提供できる。 According to this configuration, the first calibration signal and the second calibration signal are demodulated, and the modulation signal adjustment is performed by comparing the amplitude and time difference of the output after passing through the low-pass filter and the high-pass filter. A PLL modulation circuit with improved modulation accuracy can be provided by generating control information for each unit and adjusting the first modulation input signal or the second modulation input signal based on the control information.
本発明の第2の態様に係るPLL変調回路は、本発明の第1の態様において、前記第1のキャリブレーション信号及び前記第2のキャリブレーション信号が正弦波信号である構成を採る。 A PLL modulation circuit according to a second aspect of the present invention employs a configuration in which, in the first aspect of the present invention, the first calibration signal and the second calibration signal are sinusoidal signals.
この構成によれば、本発明の第1の態様の効果を有し、かつ、第1のキャリブレーション信号及び第2のキャリブレーション信号が正弦波信号であるため、第1のキャリブレーション信号と第2のキャリブレーション信号を復調し低域通過フィルタ及び前記高域通過フィルタを通過させた後の出力の振幅及び位相を比較する時に振幅及び位相の差を正確に検出することができる。 According to this configuration, the first calibration signal and the second calibration signal have the effects of the first aspect of the present invention, and the first calibration signal and the second calibration signal are sine wave signals. When the two calibration signals are demodulated and the amplitude and phase of the output after passing through the low-pass filter and the high-pass filter are compared, the difference in amplitude and phase can be accurately detected.
本発明の第3の態様に係るPLL変調回路は、本発明の第1の態様において、前記第1のキャリブレーション信号及び前記第2のキャリブレーション信号の周波数の一方のものが他方のものの整数倍である構成を採る。 A PLL modulation circuit according to a third aspect of the present invention is the PLL circuit according to the first aspect of the present invention, wherein one of the frequencies of the first calibration signal and the second calibration signal is an integral multiple of the other. The structure which is is taken.
この構成によれば、本発明の第1の態様の効果を有し、かつ、第1のキャリブレーション信号及び第2のキャリブレーション信号の周波数は、一方のものが他のものの整数倍であるため、調整に要する時間を短縮できる。 According to this configuration, the effect of the first aspect of the present invention is obtained, and one of the frequencies of the first calibration signal and the second calibration signal is an integral multiple of the other. The time required for adjustment can be shortened.
本発明の第4の態様に係るポーラ変調装置は、振幅変調信号を生成する振幅変調信号生成部と、PLL変調回路と、前記PLL変調回路から出力される高周波変調信号を位相変調信号として受けて前記振幅変調信号の電圧値に応じて前記位相変調信号を変調して送信出力信号を生成する非線形電力増幅器と、を具備するポーラ変調装置であって、前記PLL変調回路は、電圧制御発振器と前記電圧制御発振器の出力信号を分周する分周器と前記分周器の出力信号と基準信号とを比較する位相比較器と前記位相比較器の出力を平均化するループフィルタと前記ループフィルタの出力と第2の変調入力信号を加算して前記電圧制御発振器に与える加算器とを有するPLL部と、入力される変調信号に基づいて前記PLL部の前記分周器に入力する第1の変調信号を生成する第1の変調信号生成部と、前記変調信号に基づいて前記PLL部の前記加算器に入力する前記第2の変調信号を生成する第2の変調信号生成部と、前記PLL部の前記分周器に入力するPLL帯域内の信号である第1のキャリブレーション信号を生成する第1のキャリブレーション信号生成部と、前記PLL部の前記加算器に入力するPLL帯域外の信号である第2のキャリブレーション信号を生成する第2のキャリブレーション信号生成部と、前記第1のキャリブレーション信号と前記第2のキャリブレーション信号の変調度及び時間差の調整時に前記電圧制御発振器の出力信号を復調する復調器と、前記復調器によって復調された復調信号からの高域周波数を遮断する低域通過フィルタと、前記復調信号からの低域周波数を遮断する高域通過フィルタと、前記低域通過フィルタ及び前記高域通過フィルタの出力の振幅及び位相を比較して制御情報を生成する変調信号制御回路と、前記制御情報に基づいて前記第1の変調入力信号又は前記第2の変調入力信号を調整する変調信号調整部と、を具備する構成を採る。 A polar modulation device according to a fourth aspect of the present invention receives an amplitude modulation signal generation unit that generates an amplitude modulation signal, a PLL modulation circuit, and a high-frequency modulation signal output from the PLL modulation circuit as a phase modulation signal. A polar modulation device comprising: a non-linear power amplifier that modulates the phase modulation signal according to a voltage value of the amplitude modulation signal to generate a transmission output signal, wherein the PLL modulation circuit includes: a voltage controlled oscillator; A frequency divider that divides the output signal of the voltage controlled oscillator, a phase comparator that compares the output signal of the divider and a reference signal, a loop filter that averages the output of the phase comparator, and an output of the loop filter And an adder that adds the second modulation input signal to the voltage-controlled oscillator, and inputs to the frequency divider of the PLL unit based on the input modulation signal A first modulation signal generation unit that generates one modulation signal; a second modulation signal generation unit that generates the second modulation signal to be input to the adder of the PLL unit based on the modulation signal; A first calibration signal generation unit that generates a first calibration signal that is a signal within a PLL band that is input to the frequency divider of the PLL unit, and an out-of-PLL band that is input to the adder of the PLL unit A second calibration signal generating unit that generates a second calibration signal that is a signal of the first calibration signal, and the voltage-controlled oscillator during adjustment of a modulation factor and a time difference between the first calibration signal and the second calibration signal A demodulator that demodulates the output signal, a low-pass filter that blocks high-frequency from the demodulated signal demodulated by the demodulator, and A high-pass filter that cuts off a frequency band, a modulation signal control circuit that generates control information by comparing amplitudes and phases of outputs of the low-pass filter and the high-pass filter, and the control signal based on the control information And a modulation signal adjustment unit that adjusts the first modulation input signal or the second modulation input signal.
この構成によれば、第1のキャリブレーション信号と第2のキャリブレーション信号を復調し低域通過フィルタ及び前記高域通過フィルタを通過させた後の出力の振幅及び時間差を比較して変調信号調整部の制御情報を生成し、この制御情報に基づいて第1の変調入力信号又は第2の変調入力信号を調整することにより、変調精度を向上させたポーラ変調装置を提供できる。 According to this configuration, the first calibration signal and the second calibration signal are demodulated, and the modulation signal adjustment is performed by comparing the amplitude and time difference of the output after passing through the low-pass filter and the high-pass filter. A polar modulation device with improved modulation accuracy can be provided by generating control information for each unit and adjusting the first modulation input signal or the second modulation input signal based on the control information.
本発明の第5の態様に係る無線通信機器は、本発明の第4の態様に係るポーラ変調装置と、受信信号を復調する受信処理部と、アンテナと、前記ポーラ変調装置から前記アンテナへの送信信号の供給と、前記アンテナから前記受信処理部への受信信号の供給とを切り替える送受切替部とを具備する構成を採る。 A wireless communication device according to a fifth aspect of the present invention includes a polar modulation device according to the fourth aspect of the present invention, a reception processing unit that demodulates a received signal, an antenna, and the polar modulation device to the antenna. A transmission / reception switching unit that switches between transmission signal supply and reception signal supply from the antenna to the reception processing unit is employed.
この構成によれば、変調精度を向上させることができるPLL変調回路及びポーラ変調装置を搭載した無線通信機器となるので、高精度・高品質な送信信号による通話が可能となる。 According to this configuration, since the wireless communication device is equipped with a PLL modulation circuit and a polar modulation device that can improve the modulation accuracy, it is possible to make a call with a high-accuracy and high-quality transmission signal.
本発明によれば、変調精度を向上させることができるPLL変調回路及びポーラ変調装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a PLL modulation circuit and a polar modulation device that can improve modulation accuracy.
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係るPLL変調回路の構成を示すブロック図である。図1に示すように、本発明の実施の形態1に係るPLL変調回路100は、PLL部100Aを具備している。PLL部100Aは、電圧制御発振器(以下、VCO)101、分周器102、位相比較器104、ループフィルタ103及び加算器116を有している。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a PLL modulation circuit according to
VCO101は、制御電圧端子に入力される電圧に応じて発振周波数を変化させる。分周器102は、VCO101から出力されるRF変調信号307の周波数を分周する。位相比較器104は、分周器102の出力信号304と基準信号306の位相を比較して位
相差に応じた信号301を出力する。ループフィルタ103は、位相比較器104の出力信号301を平均化した信号302を出力する。加算器116は、ループフィルタ103からの信号302の値と変調信号305の値とを加算してVCO101への入力信号303を生成する。
The
また、本発明の実施の形態1に係るPLL変調回路100は、キャリブレーション信号生成部109、セレクタ107、108、分周比生成部105、変調信号調整部106及び動作切替制御部1100を具備している。
The
変調信号生成部110は、変調信号を生成する。キャリブレーション信号生成部109は、キャリブレーション信号308及び309を生成する。セレクタ107、108は、動作切替制御部1100からの選択指示信号1101に応じて、キャリブレーション信号308、309及び変調信号310のいずれか一方を選択する。分周比生成部105は、セレクタ107の出力信号311とキャリア周波数データ319とを合成して分周比313を生成する。変調信号調整部106は、セレクタ108の出力信号312と制御情報318とに基づいて変調度及び時間差の調整された変調信号305を出力する。
The modulation
動作切替制御部1100は、キャリブレーション信号308、309の選択を指示する選択指示信号1101と、変調信号310の選択を指示する選択指示信号1101とを交互に生成してセレクタ107、108に与える。セレクタ107、108は、キャリブレーション信号308、309の選択を指示する選択指示信号1101に応じて、キャリブレーション信号308、309を選択して分周比生成部105及び変調信号調整部106に与える。また、セレクタ107、108は、変調信号310の選択を指示する選択指示信号1101に応じて、変調信号310を選択して分周比生成部105及び変調信号調整部106に与える。
The operation switching
動作切替制御部1100がキャリブレーション信号308、309の選択を指示する選択指示信号1101を生成している時は、変調信号305の調整の動作を実行する調整動作時である。また、動作切替制御部1100が変調信号310の選択を指示する選択指示信号1101を生成している時は、変調の動作を実行する変調動作時である。
When the operation switching
さらに、本発明の実施の形態1に係るPLL変調回路100は、復調器111、A/D変換器112、低域通過フィルタ113、高域通過フィルタ114及び変調信号制御回路115を具備している。
Furthermore, the
復調器111、A/D変換器112、低域通過フィルタ113、高域通過フィルタ114及び変調信号制御回路115は、動作切替制御部1100がキャリブレーション信号308、309の選択を指示する選択指示信号1101を生成している時にのみ、すなわち、調整動作時にのみ動作を実行する。
The
復調器111は、VCO101が出力するRF変調信号307を復調する。A/D変換器112は、復調器111の出力信号314をディジタル信号に変換する。低域通過フィルタ113は、A/D変換器112の出力信号315についてPLL変調回路100の帯域外の高域周波数成分を遮断した信号316を生成する。高域通過フィルタ114は、A/D変換器112の出力信号315におけるPLL変調回路100の帯域内の低域周波数成分を遮断した信号317を生成する。変調信号制御回路115は、低域通過フィルタ113の出力信号316及び高域通過フィルタ114の出力信号317の位相及び振幅を比較して変調信号調整部106に対して制御情報318を送信する。
The
また、キャリブレーション信号生成部109は、二種類のキャリブレーション信号308及び309を出力する。図1では、キャリブレーション信号308はセレクタ107に入力され、キャリブレーション信号309はセレクタ108に入力される。
The calibration
次に、本実施の形態1に係るPLL変調回路100の変調動作について説明する。変調動作時には、セレクタ107及び108は変調信号生成部110から出力された変調信号310を選択して出力する。セレクタ107から出力された出力信号(変調信号)311は、分周比生成部105で分周器102に対する分周比を生成してPLL部100Aに対して変調をかける。
Next, the modulation operation of the
また、セレクタ108から出力された出力信号(変調信号)312は、変調信号調整部106において信号302に対する変調度及び時間差が調整された変調信号305を加算器116に入力して、VCO101の入力信号303に対し変調をかけることができる。変調信号調整部106は、制御情報保持部を有し、初期において所定の値を前記制御情報保持部に設定し、かつ、変調信号制御回路115から制御情報318を受けとり前記制御情報保持部に保持する制御情報を更新する。そして、変調信号調整部106は、前記制御情報保持部に保持された前記制御情報に基づいて変調信号312を遅延し、かつ、変調信号312の利得を調整することにより、信号302に対する時間差及び変調度を調整した変調信号305を生成を生成して加算器116に与える。
Also, the output signal (modulation signal) 312 output from the
このようにして、分周器102の分周比とVCO101の制御電圧を制御して変調が行われる。すなわち、異なる二箇所で変調をかけることで広帯域変調が可能となる。
In this way, modulation is performed by controlling the frequency division ratio of the
次に、本実施の形態1に係るPLL変調回路100における調整動作、すなわち、変調度の調整動作について説明する。
Next, the adjustment operation in the
調整動作において用いるキャリブレーション信号308は、キャリブレーション信号生成部109で生成されたPLL変調回路100の帯域内の周波数成分を持つ正弦波信号である。もう一方のキャリブレーション信号309は、キャリブレーション信号生成部109で生成されたPLL変調回路100の帯域外の周波数成分を持つ正弦波信号である。また、キャリブレーション信号308及び309は同時に出力される。
The
ここで、図2は、PLL変調回路100の伝達関数を示す図である。分周器102にかけられる変調信号は、図2の伝達関数H(s)で示されるような周波数特性の低域通過フィルタ113によって高域周波数成分が遮断され、低域周波数成分のみを通過させる。また、VCO101にかけられる変調信号は、図2の伝達関数1−H(s)で示されるように高域通過フィルタ114により低域周波数成分が遮断され、高域周波数成分のみを通過させる。
Here, FIG. 2 is a diagram illustrating a transfer function of the
従って、キャリブレーション信号308及び309は、これらの入力に対するPLL変調回路の利得が互いに影響を及ぼさないような周波数が好ましい。例えば、図2に示すfc1及びfc2のように、キャリブレーション信号308はPLL変調回路100の帯域外変調の利得が十分に低くなるような周波数とし、キャリブレーション信号309はPLL変調回路100の帯域内変調による利得が十分に低くなるような周波数とする。
Therefore, the calibration signals 308 and 309 are preferably at frequencies that do not affect the gain of the PLL modulation circuit for these inputs. For example, as in f c1 and f c2 shown in FIG. 2, the
ここで、キャリブレーション信号生成部109は、キャリブレーション信号を、fc1とfc2との最大周波数偏移が同じとなるように設定する。前述したように、分周比の最大変化幅と基準信号の比較周波数の積は、出力信号の最大周波数偏移となるので、VCO101の制御電圧に対する変調感度が仮にばらついても、VCO101の出力の振幅がばらつくことはない。
Here, the calibration
調整動作時において、前述のように、セレクタ107は、キャリブレーション信号308を選択して出力し、セレクタ108は、キャリブレーション信号309を選択して出力する。
During the adjustment operation, as described above, the
セレクタ107を経由して出力された出力信号(キャリブレーション信号)311は、分周器102及び位相比較器104を介して、ループフィルタ103から出力信号302として出力される。まず、分周比生成部105は、キャリア周波数データ319に従い分周比を生成し、PLL部100Aをキャリア周波数データ319に応じた周波数にロックさせる。このPLL部100Aがキャリア周波数データ319に応じた周波数にロックしたら、キャリブレーション信号生成部109は、PLL変調回路100の帯域内の周波数を持ったキャリブレーション信号308を出力する。
An output signal (calibration signal) 311 output via the
次に、キャリブレーション信号生成部109で出力されたキャリブレーション信号308は、セレクタ107を介して、分周比生成部105に入力され、分周比生成部105は分周比を生成して分周器102に変調をかける。
Next, the
同時に、セレクタ108を経由して出力された信号(キャリブレーション信号)312は、変調信号調整部106により変調信号305として出力される。加算器116は、ループフィルタ103の出力信号302の値と変調信号調整部106の変調信号305の値を加算した出力信号303を出力する。
At the same time, a signal (calibration signal) 312 output via the
加算器116の出力信号303はVCO101に入力される。VCO101は、PLL変調回路100の帯域内の変調信号とPLL変調回路100の帯域外の変調信号を加算した信号303の周波数で変調されたRF変調信号307を出力する。復調器111は、このRF変調信号307を復調し、変調信号314を出力する。A/D変換器112は、復調器からの変調信号314をディジタル信号に変換して信号315を出力する。低域通過フィルタ113は、A/D変換器112からの出力信号315の高域周波数を遮断し信号316を出力する。高域通過フィルタ114は、A/D変換器112からの出力信号315の低域周波数を遮断し信号317を出力する。
The
変調信号制御回路115は、低域通過フィルタ113からの出力信号316の値と高域通過フィルタ114からの出力信号317の値とを比較し、信号間に時間差が存在する場合には変調信号調整部106で時間差を補正するような制御情報318を生成し、かつ、信号間に振幅差が存在する場合には変調信号調整部106で振幅差を補正するような制御情報318を生成する。
The modulation
変調信号制御回路115で生成された制御情報318は変調信号調整部106に送られ、変調信号調整部106は前記制御情報保持部の制御情報を更新する。変調信号制御回路115は、図1ではキャリブレーション信号309及び変調信号310の通過するセレクタ108の出力信号312に対してのみ調整を行うようになっているが、セレクタ107の出力信号311に対して調整してもよい。
The
ここで、変調信号制御回路115において変調度及び時間差を調整する動作及び原理について説明する。RF変調信号307を復調器111で復調した結果出力された信号314は、加算器116の出力303と等価である。この信号314に含まれているキャリブレーション信号fc1とfc2を比較し振幅差及び時間差を算出することで、変調度及び二点間の時間差の調整が可能となる。
Here, the operation and principle of adjusting the modulation factor and the time difference in the modulation
さらに、キャリブレーション信号の比較を容易にするため、A/D変換器112を用いてディジタル信号に変換した後に低域通過フィルタ113と高域通過フィルタ114を用いて、キャリブレーション信号fc1とfc2を分離して取り出している。ディジタル信号に変換することで、ばらつきの影響を受けずに、出力信号316及び出力信号317の振幅情報及び位相情報から振幅差及び二点間の時間差を算出することが可能となる。信号の比較に関する具体的な方法については後述する。
Further, in order to facilitate the comparison of the calibration signals, the calibration signals f c1 and f c are converted using the low-
この時、キャリブレーション信号fc1及びfc2の周波数は、fc1がPLL帯域内の周波数であること、fc2がPLL帯域外の周波数であることを除き特別な関係を持つことなく調整動作は可能であるが、fc1、fc2の周波数は、一方のものが他のもののN(Nは整数)倍である関係、又は、同じ特定の周波数のN倍である関係を有することが調整に要する時間を短縮できるから、より好ましい。 At this time, the frequencies of the calibration signals f c1 and f c2 are adjusted without any special relationship except that f c1 is a frequency within the PLL band and f c2 is a frequency outside the PLL band. It is possible to adjust that the frequencies of f c1 and f c2 have a relationship in which one frequency is N (N is an integer) times the other, or N times the same specific frequency. It is more preferable because the time required can be shortened.
次に、変調信号制御回路115について、振幅差の検出方法と時間差の検出方法の動作例を示す。ここで用いるキャリブレーション信号fc1及びfc2は、前述のようにfc1はPLL変調回路100の帯域外変調の利得が十分に低くなるような周波数とし、fc2はPLL変調回路100の帯域内変調による利得が十分に低くなるような周波数とする。図6、7に、信号fc1及び信号fc2を示す。
Next, operation examples of the amplitude difference detection method and the time difference detection method for the modulation
図8は、復調器111で復調された信号を示したものであり、キャリブレーション信号fc1とfc2を加算器116で加算し出力された信号307と等価である。この信号314について、十分な精度で元の信号が取り出せるようなサンプリング周波数でA/D変換し、低域通過フィルタ113及び高域通過フィルタ114に入力する。この操作により、信号316はキャリブレーション信号fc1と同じ周波数の信号を抽出でき、信号317はキャリブレーション信号fc2と同じ周波数の信号を抽出できる。
FIG. 8 shows a signal demodulated by the
低域通過フィルタ113及び高域通過フィルタ114からの出力信号317及び318は、変調信号制御回路115へと入力される。図9(a)に、キャリブレーション信号fc1及びfc2の間に周波数がN倍の関係にある場合の変調信号制御回路115での比較動作を示す。変調信号制御回路115に入力された信号の振幅差は、それぞれに信号のピークの振幅を比較することで算出することができる。また、時間差は、信号が入力された時点での位相を比較し、定期的に位相が一致すれば時間差がないことから算出することができる。図9(a)の場合は、キャリブレーション信号fc1の1周期ごとに信号の位相が一致する。
Output signals 317 and 318 from the low-
図9(b)に示すように、キャリブレーション信号fc1及びfc2の間に周波数N倍の関係がない場合かつ一方の信号に遅延が生じている場合は、いずれか一方の信号に遅延を与えるように変調信号制御回路115を通じて変調信号調整部106を制御し、キャリブレーション信号fc1及びfc2の位相が、キャリブレーション信号fc1及びfc2の周波数の最小公倍数の周期ごとに一致するようにすればよい。
As shown in FIG. 9B, when there is no N-fold frequency relationship between the calibration signals f c1 and f c2 and there is a delay in one of the signals, the delay is applied to either one of the signals. and controlling a modulation
このような本発明の実施の形態1に係るPLL変調回路100においては、PLL部100Aにおいて異なる二箇所に信号を入力して振幅差及び時間差を検出し、これらの振幅差及び時間差に基づいて変調信号312を補正するように変調信号調整部106が変調信号312を調整することで、変調精度を向上させることができる。また、このようなPLL変調回路100は、たとえば、ポーラ変調システム等の変調システム、携帯通信端末装置及び無線基地局等の無線通信装置等に適用可能であり、変調精度が向上した変調システム又は無線通信装置等を提供することができる。
In the
なお、復調器111、A/D変換器112、低域通過フィルタ113、高域通過フィルタ114、変調信号制御回路115を同一のICに集積化せずに、別途に復調器及び調整装置を外部に設けてもよい。また、キャリブレーション信号308、309は、正弦波信号に限定されない。
Note that the
(実施の形態2)
図10は、本発明の実施の形態2に係るポーラ変調装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態2においては、本発明の実施の形態1と同じ構成要素には同じ参照符号を付してその説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a polar modulation device according to
図10に示すように、本発明の実施の形態2に係るポーラ変調装置200は、本発明の実施の形態1に係るPLL変調回路100に加え、非線形電力増幅器201及び振幅変調信号生成部202を備える。
As shown in FIG. 10, a
PLL変調回路100のVCO101からのRF変調信号307は、位相変調信号として非線形電力増幅器201に入力される。振幅変調信号生成部202は、振幅変調信号2021を生成して制御信号として非線形電力増幅器201に与える。非線形電力増幅器201は、振幅変調信号2021の電圧値に応じて、RF変調信号307を変調して送信出力信号3071を生成して出力する。以上のような構成とすることにより、変調精度を向上したポーラ変調装置を提供することができる。
The
なお、本発明の実施の形態2において、復調器111は、非線形電力増幅器201から出力される送信出力信号3071を復調してA/D変換器112、低域通過フィルタ113及び高域通過フィルタ114を介して変調信号制御回路115に与えるように構成してもよい。この場合には、振幅変調信号生成部202が振幅変調信号2021を非線形電力増幅器201に与えない状態で、復調器111が非線形電力増幅器201から出力される送信出力信号3071を復調する必要がある。
In the second embodiment of the present invention, the
(実施の形態3)
図11は、本発明の実施の形態3に係る無線通信機器の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態3においては、本発明の実施の形態2と同じ構成要素には同じ参照符号を付してその説明を省略する。
(Embodiment 3)
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a wireless communication device according to
図11に示すように、本発明の実施の形態3に係る無線通信機器400は、本発明の実施の形態2に係るポーラ変調装置200のPLL変調回路100、非線形電力増幅器201及び振幅変調信号生成部202に加え、送受信切替器401、アンテナ402及び受信装置403を具備しており、送受信切替器401は、ポーラ変調装置200のPLL変調回路100からアンテナ402への送信信号の供給と、アンテナ402から受信装置403への受信信号の供給とを切り替える。
As shown in FIG. 11,
非線形電力増幅器201は、送信出力信号3071を送受信切替器401に与える。送受信切替器401は、非線形電力増幅器201からの送信出力信号3071を受けてアンテナ402に与える。アンテナ402は、送受信切替器401からの送信出力信号3071を受けて無線送信信号を生成して送信する。
The
また、アンテナ402は、相手の無線通信機器からの送信信号を受けて受信信号を生成して送受信切替器401に与える。送受信切替器401は、アンテナ402からの受信信号を受けて受信装置403に与える。
In addition, the
以上の構成によれば、変調精度を向上させることができるPLL変調回路及びポーラ変調装置を搭載した無線通信機器となるので、高精度・高品質な送信信号による通話が可能となる。 According to the above configuration, a wireless communication device equipped with a PLL modulation circuit and a polar modulation device that can improve modulation accuracy can be used to make a call with a high-accuracy and high-quality transmission signal.
本発明は、移動無線機及び無線基地局装置等の無線通信装置等に有用である。 The present invention is useful for radio communication apparatuses such as mobile radios and radio base station apparatuses.
101 電圧制御発振器(VCO)
102 分周器
103 ループフィルタ
104 位相比較器
105 分周比生成部
116 加算器
106 変調信号調整部
107、108 セレクタ
109 キャリブレーション信号生成部
110 変調信号生成部
1100 動作切替制御部
111 復調器
112 A/D変換器
113 低域通過フィルタ
114 高域通過フィルタ
115 変調信号制御回路
200 ポーラ変調装置
201 非線形電力増幅器
202 振幅変調信号生成部
400 無線通信機器
401 送受切替器
402 アンテナ
403 受信装置
101 Voltage controlled oscillator (VCO)
102
Claims (5)
入力される変調信号に基づいて前記PLL部の前記分周器に入力する第1の変調信号を生成する第1の変調信号生成部と、
前記変調信号に基づいて前記PLL部の前記加算器に入力する前記第2の変調信号を生成する第2の変調信号生成部と、
前記PLL部の前記分周器に入力するPLL帯域内の信号である第1のキャリブレーション信号を生成する第1のキャリブレーション信号生成部と、
前記PLL部の前記加算器に入力するPLL帯域外の信号である第2のキャリブレーション信号を生成する第2のキャリブレーション信号生成部と、
前記第1のキャリブレーション信号と前記第2のキャリブレーション信号の変調度及び時間差の調整時に前記電圧制御発振器の出力信号を復調する復調器と、
前記復調器によって復調された復調信号からの高域周波数を遮断する低域通過フィルタと、
前記復調信号からの低域周波数を遮断する高域通過フィルタと、
前記低域通過フィルタ及び前記高域通過フィルタの出力の振幅及び位相を比較して制御情報を生成する変調信号制御回路と、
前記制御情報に基づいて前記第1の変調入力信号又は前記第2の変調入力信号を調整する変調信号調整部と、
を具備することを特徴とするPLL変調回路。 A voltage controlled oscillator, a frequency divider for dividing the output signal of the voltage controlled oscillator, a phase comparator for comparing the output signal of the frequency divider with a reference signal, and an output of the phase comparator are averaged A PLL unit comprising: a loop filter; and an adder that adds the output of the loop filter and a second modulation input signal to give to the voltage controlled oscillator;
A first modulation signal generation unit that generates a first modulation signal to be input to the frequency divider of the PLL unit based on an input modulation signal;
A second modulation signal generation unit that generates the second modulation signal to be input to the adder of the PLL unit based on the modulation signal;
A first calibration signal generation unit that generates a first calibration signal that is a signal in a PLL band that is input to the frequency divider of the PLL unit;
A second calibration signal generation unit that generates a second calibration signal that is a signal outside the PLL band to be input to the adder of the PLL unit;
A demodulator that demodulates the output signal of the voltage-controlled oscillator when adjusting the modulation degree and time difference between the first calibration signal and the second calibration signal;
A low-pass filter that blocks high-frequency from the demodulated signal demodulated by the demodulator;
A high-pass filter that blocks low-frequency from the demodulated signal;
A modulation signal control circuit that generates control information by comparing amplitudes and phases of outputs of the low-pass filter and the high-pass filter;
A modulation signal adjusting unit that adjusts the first modulation input signal or the second modulation input signal based on the control information;
A PLL modulation circuit comprising:
前記PLL変調回路は、
電圧制御発振器と、前記電圧制御発振器の出力信号を分周する分周器と、前記分周器の出力信号と基準信号とを比較する位相比較器と、前記位相比較器の出力を平均化するループフィルタと、前記ループフィルタの出力と第2の変調入力信号を加算して前記電圧制御発振器に与える加算器と、を有するPLL部と、
入力される変調信号に基づいて前記PLL部の前記分周器に入力する第1の変調信号を生成する第1の変調信号生成部と、
前記変調信号に基づいて前記PLL部の前記加算器に入力する前記第2の変調信号を生成する第2の変調信号生成部と、
前記PLL部の前記分周器に入力するPLL帯域内の信号である第1のキャリブレーション信号を生成する第1のキャリブレーション信号生成部と、
前記PLL部の前記加算器に入力するPLL帯域外の信号である第2のキャリブレーション信号を生成する第2のキャリブレーション信号生成部と、
前記第1のキャリブレーション信号と前記第2のキャリブレーション信号の変調度及び時間差の調整時に前記電圧制御発振器の出力信号を復調する復調器と、
前記復調器によって復調された復調信号からの高域周波数を遮断する低域通過フィルタと、
前記復調信号からの低域周波数を遮断する高域通過フィルタと、
前記低域通過フィルタ及び前記高域通過フィルタの出力の振幅及び位相を比較して制御情報を生成する変調信号制御回路と、
前記制御情報に基づいて前記第1の変調入力信号又は前記第2の変調入力信号を調整する変調信号調整部と、
を具備することを特徴とするポーラ変調装置。 An amplitude modulation signal generation unit that generates an amplitude modulation signal, a PLL modulation circuit, and a high frequency modulation signal output from the PLL modulation circuit are input as a phase modulation signal, and the phase modulation signal is output according to a voltage value of the amplitude modulation signal. A polar modulation device comprising: a non-linear power amplifier that modulates a signal to generate a transmission output signal;
The PLL modulation circuit includes:
A voltage controlled oscillator, a frequency divider for dividing the output signal of the voltage controlled oscillator, a phase comparator for comparing the output signal of the frequency divider with a reference signal, and an output of the phase comparator are averaged A PLL unit comprising: a loop filter; and an adder that adds the output of the loop filter and a second modulation input signal to give to the voltage controlled oscillator;
A first modulation signal generation unit that generates a first modulation signal to be input to the frequency divider of the PLL unit based on an input modulation signal;
A second modulation signal generation unit that generates the second modulation signal to be input to the adder of the PLL unit based on the modulation signal;
A first calibration signal generation unit that generates a first calibration signal that is a signal in a PLL band that is input to the frequency divider of the PLL unit;
A second calibration signal generation unit that generates a second calibration signal that is a signal outside the PLL band to be input to the adder of the PLL unit;
A demodulator that demodulates the output signal of the voltage-controlled oscillator when adjusting the modulation degree and time difference between the first calibration signal and the second calibration signal;
A low-pass filter that blocks high-frequency from the demodulated signal demodulated by the demodulator;
A high-pass filter that blocks low-frequency from the demodulated signal;
A modulation signal control circuit that generates control information by comparing amplitudes and phases of outputs of the low-pass filter and the high-pass filter;
A modulation signal adjusting unit that adjusts the first modulation input signal or the second modulation input signal based on the control information;
A polar modulation device comprising:
受信信号を復調する受信処理部と、
アンテナと、
前記ポーラ変調装置から前記アンテナへの送信信号の供給と前記アンテナから前記受信処理部への受信信号の供給とを切り替える送受切替部と、
を具備する無線通信機器。
A polar modulation device according to claim 4;
A reception processing unit for demodulating the received signal;
An antenna,
A transmission / reception switching unit that switches between supply of a transmission signal from the polar modulation device to the antenna and supply of a reception signal from the antenna to the reception processing unit;
A wireless communication device comprising:
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