JP2007295419A

JP2007295419A - 周波数変換装置

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Publication number: JP2007295419A
Application number: JP2006122816A
Authority: JP
Inventors: Kengo Tsushima; 肩吾對馬
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2006-04-27
Filing date: 2006-04-27
Publication date: 2007-11-08

Abstract

【課題】ローカルリーク信号の大きさの変動を低減した周波数変換装置を提供する。
【解決手段】入力端子から入力された信号にローカル信号を乗じて出力する周波数変換装置であって、周波数変換装置の動作状態を定めるバイアス量が入力されるバイアス調整端子と、バイアス調整端子に大きさが所定の振り幅で変化するバイアス量を出力するバイアス制御部とを備え、バイアス制御部は、出力されるローカル信号の大きさの変化を低減するよう、出力するバイアス量の平均値を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、入力された信号にローカル信号を乗じて出力する周波数変換装置に関する。

入力信号にローカル信号を乗じて出力することにより、入力信号の周波数とローカル信号の周波数の和の周波数を示す所望信号、または入力信号の周波数とローカル信号の周波数との間の差の周波数を示す所望信号を出力する周波数変換回路が広く用いられる。図７（ａ）に周波数変換回路の構成を示す。周波数変換回路は、入力端子ＴＩｎ、出力端子ＴＯ、およびローカル端子ＴＬを備える。入力端子ＴＩｎおよびローカル端子ＴＬにはそれぞれ入力信号ＳＩおよびローカル信号ＳＬが入力され、出力端子ＴＯからは所望信号ＳＤが出力される。

一般に、周波数変換回路では、ローカル端子ＴＬから入力されたローカル信号ＳＬが出力端子ＴＯに漏洩し、ローカルリーク信号ＬＫとして出力される。したがって、周波数変換回路を送信機に適用した場合には、ローカルリーク信号ＬＫに基づく不要輻射を低減するための回路が必要となり構成が複雑となる。

そこで、ローカルリーク信号ＬＫを低減した周波数変換回路としてバランスミキサが考え出されている。バランスミキサは、トランジスタによって構成される差動対回路を含み、差動対回路の電気的特性の対称性によってローカルリーク信号ＬＫを低減する。しかし、バランスミキサは、それを構成するトランジスタの特性にばらつきがある場合には、ローカルリーク信号ＬＫを十分に低減することができない。そこで、入力端子ＴＩｎを構成する２つの差動入力端子のうちの一方に印加するバイアス電圧を調整することにより、ローカルリーク信号ＬＫを低減する方法が考え出されている。

特開２００２−１９８７４５号公報

一般に、入力端子ＴＩｎを構成する２つの差動入力端子のうちの一方に印加するバイアス電圧とローカルリーク信号の大きさとの間の関係は、バランスミキサの固有の特性によって定まり、例えば、図７（ｂ）のように横軸にバイアス電圧ＶＢをとり縦軸にローカルリーク信号の大きさＬＫをとると、その特性は曲線Ｃのように示される。

ローカルリーク信号の大きさが極小値となるようバイアス電圧を調整する方法として、電圧ＶＢ１から電圧ＶＢ２の範囲でバイアス電圧を変化させつつローカルリーク信号の大きさを検出し、検出されたローカルリーク信号の大きさが極小値となるようバイアス電圧を決定する方法が考えられる。

しかし、バイアス電圧が決定される前の初期状態ではローカルリーク信号の大きさを極小値にせしめるバイアス電圧の値が不明である。また、バランスミキサの特性が温度の変化に従って変化することによって、図７（ｂ）のＶＢ−ＬＫ平面上での曲線Ｃの位置はバランスミキサの温度の変化に従って移動する。そのため、電圧ＶＢ１と電圧ＶＢ２との間の差は、余裕を見込んで大きく設定しておく必要がある。電圧ＶＢ１と電圧ＶＢ２との間の差を大きく設定した場合、バイアス電圧が決定される過程においてバイアス電圧が大きく変動し、それに伴ってローカルリーク信号の大きさも大きく変動することとなる。

バランスミキサを送信機に適用した場合、一般に、バランスミキサの出力端子から出力され電力増幅器で増幅された信号の電力が一定になるよう、バランスミキサの入力信号の大きさが制御される。

バランスミキサの出力端子から出力される信号には、所望信号のみならずローカルリーク信号が含まれる。したがって、電力増幅器で増幅された信号の電力が一定となるよう入力信号の大きさが制御される場合、ローカルリーク信号の大きさが変動すると、それに伴って入力信号はその大きさが変動するよう制御され、送信機から送信される所望信号の大きさが変動するという問題が生じる。

本発明は、このような課題に対してなされたものであり、ローカルリーク信号の大きさの変動を低減した周波数変換装置を提供する。

本発明は、入力端子から入力された信号にローカル信号を乗じて出力する周波数変換装置であって、前記周波数変換装置の動作状態を定めるバイアス量が入力されるバイアス調整端子と、前記バイアス調整端子に大きさが所定の振り幅で変化するバイアス量を出力するバイアス制御部と、を備え、前記バイアス制御部は、前記出力されるローカル信号の大きさの変化を低減するよう、出力するバイアス量の平均値を制御することを特徴とする。

また、本発明は、第１の差動対端子と、前記第１の差動対端子とは異なる第２の差動対端子と、前記第１の差動対端子から入力された信号にローカル信号を乗じた信号と、前記第２の差動対端子から入力された信号に前記ローカル信号の位相を９０°変化させて乗じた信号と、を加算して出力する加算部と、を備える周波数変換装置であって、前記周波数変換装置の動作状態を定める第１バイアス量を前記第１の差動対端子の片方の端子に供給する第１バイアス調整端子と、前記周波数変換装置の動作状態を定める第２バイアス量を前記第２の差動対端子の片方の端子に供給する第２バイアス調整端子と、大きさが所定の振り幅で変化する前記第１バイアス量を前記第１バイアス調整端子に出力し、大きさが所定の振り幅で変化する前記第２バイアス量を前記第２バイアス調整端子に出力するバイアス制御部と、を備え、前記バイアス制御部は、前記加算部から出力される前記ローカル信号の大きさの変化を低減するよう、前記第１バイアス量の平均値および前記第２バイアス量の平均値を制御することを特徴とする。

また、本発明に係る周波数変換装置においては、前記バイアス制御部は、前記第１バイアス量に含まれる時間の経過と共に大きさが変化する変動成分を正弦関数に従って変化させ、前記第２バイアス量に含まれる時間の経過と共に大きさが変化する変動成分を前記正弦関数と周期が等しく位相が９０°異なる余弦関数に従って変化させる構成とすることが好適である。

また、本発明に係る周波数変換装置においては、前記加算部から出力される前記ローカル信号の大きさが極値をとるときの、前記第１バイアス量の変動成分の位相または前記第２バイアス量の変動成分の位相のいずれかに基づいて、前記第１バイアス量の平均値および前記第２バイアス量の平均値を制御する構成とすることが好適である。

また、本発明に係る周波数変換装置においては、前記加算部から出力される前記ローカル信号の大きさの時間変化率を求める時間変化率算出部を備え、前記時間変化率の極性が変化するときの、前記第１バイアス量の変動成分の位相または前記第２バイアス量の変動成分の位相のいずれかに基づいて、前記第１バイアス量の平均値および前記第２バイアス量の平均値を制御する構成とすることが好適である。

本発明によれば、ローカルリーク信号の大きさの変動が小さい周波数変換装置を実現することができる。

図１に本発明の第１の実施形態に係る送信装置１００の構成を示す。送信装置１００は、駆動増幅器１０、直交周波数変換器１２、電力増幅器１４、方向性結合器１６、アンテナ１８、リーク信号検波部２０、バイアス調整部２２、および利得制御部２４を備えて構成される。

駆動増幅器１０には、送信の対象とする情報を含む、周波数ｆｓの信号が入力される。駆動増幅器１０は、利得制御部２４が出力する利得情報Ｇによって規定される利得で信号を増幅して直交周波数変換器１２に出力する。

直交周波数変換器１２は、９０°遅延器２６Ｓおよび２６Ｌ、ミキサ２８Ｉおよび２８Ｑ、ローカル端子ＴＬ、バイアス端子ＴＩおよびＴＱ、ならびに信号加算部３０を備えて構成される。

駆動増幅器１０から出力された信号は、ミキサ２８Ｉおよび９０°遅延器２６Ｓに入力される。９０°遅延器２６Ｓは信号の位相を９０°遅延させてミキサ２８Ｑに出力する。

ローカル端子ＴＬに入力された周波数ｆＬのローカル信号ＳＬは、ミキサ２８Ｉおよび９０°遅延器２６Ｌに入力される。９０°遅延器２６Ｌは信号の位相を９０°遅延させてミキサ２８Ｑに出力する。

ミキサ２８Ｉは、駆動増幅器１０から出力された信号にローカル信号ＳＬを乗じて信号加算部３０に出力する。ミキサ２８Ｑは、９０°遅延器２６Ｓが出力する信号に９０°遅延器２６Ｌが出力する信号を乗じて信号加算部３０に出力する。

信号加算部３０は、ミキサ２８Ｉが出力する信号とミキサ２８Ｑが出力する信号とを加算し電力増幅器１４に出力する。

このような処理によって、直交周波数変換器１２からは、駆動増幅器１０から出力された周波数ｆｓの信号が周波数ｆＬ−ｆｓの信号に変換された所望信号ＳＤが出力される。

直交周波数変換器１２からは、送信装置１００による不要輻射を低減するため所望信号ＳＤのみが出力されることが好ましい。しかし、実際には、ミキサ２８Ｉから漏洩して出力されるローカル信号ＳＬがローカルリーク信号ＬＫＩとして信号加算部３０に出力され、ミキサ２８Ｑから漏洩して出力されるローカル信号ＳＬがローカルリーク信号ＬＫＱとして信号加算部３０に出力される。そして、信号加算部３０からはローカルリーク信号ＬＫＩとローカルリーク信号ＬＫＱとが加算されたローカルリーク信号ＬＫが電力増幅器１４に出力される。

そこで、送信装置１００では、対をなすトランジスタによって構成される差動対回路を含むバランスミキサをミキサ２８Ｉおよび２８Ｑとして適用する。一般に、バランスミキサは差動入力端子をなす２つの端子を含み、その２つの端子のうちの片方の端子は、差動対回路において対をなすトランジスタのうちの片方のトランジスタのベース端子に接続され、他方の端子は、当該対をなすトランジスタのうちの他の一方のトランジスタのベース端子に接続される。バランスミキサは、ローカルリーク信号を差動対回路の電気的特性の対称性によって低減する。バランスミキサのローカルリーク信号の大きさは、それぞれ差動対回路の２つのベース端子に印加する２つのベースバイアス電圧の大きさの差を変化させ、差動対回路の電気的特性の対称性を調整することによってさらに低減することができる。そこで、ミキサ２８Ｉおよび２８Ｑでは、対をなすトランジスタのうちの片方のトランジスタのベース端子に印加するバイアス電圧を固定し、他方のトランジスタのベース端子にバイアス電圧を調整して印加するための端子をバイアス端子ＴＩおよびＴＱとしてそれぞれ設けている。

バイアス調整部２２は、それぞれバイアス端子ＴＩおよびＴＱに印加するバイアス電圧ＶＢＩおよびＶＢＱを調整することで差動対回路の電気的特性の対称性を調整し、ローカルリーク信号ＬＫＩおよびＬＫＱを低減し、信号加算部３０から出力されるローカルリーク信号ＬＫを低減する。

図２は、バイアス電圧ＶＢＩおよびＶＢＱに対する、ローカルリーク信号ＬＫの大きさＡＬＫの関係をＶＢＩ−ＶＢＱ−ＡＬＫ直交座標空間に示したものである。一般に、バイアス電圧ＶＢＩおよびＶＢＱに対する、ローカルリーク信号ＬＫの大きさＡＬＫの関係は、下方向に突出した曲面ＳＬＫによって表される。曲面ＳＬＫは、最下点Ｐを離れるに従って高さが単調増加する形状をなす。ミキサ２８Ｉおよび２８Ｑとして理想的なバランスミキサを適用した場合、曲面ＳＬＫは、最下点Ｐを通りＶＢＩ−ＶＢＱ平面に垂直な直線を対称軸とした回転対称な形状となる。

それぞれバイアス電圧ＶＢＩおよびＶＢＱがバイアス端子ＴＩおよびＴＱに印加されているときのローカルリーク信号ＬＫの大きさＡＬＫは、バイアス電圧ＶＢＩおよびＶＢＱを座標値とするバイアス点ＶＢを曲面ＳＬＫに投影したバイアス投影点ＰＶＢのＡＬＫ座標成分の値となる。

したがって、例えば、ＡＬＫ＝ＴＨで表される平面によって曲面ＳＬＫを切断することで現れる閉曲線ＴＬＫを、ＶＢＩ−ＶＢＱ平面上に投影した円ＴＣ内に、バイアス点ＶＢが存在するようバイアス電圧ＶＢＩおよびＶＢＱを調整することで、ローカルリーク信号ＬＫの大きさＡＬＫを所定値ＴＨ以下に抑えることができる。

なお、ミキサ２８Ｉおよび２８Ｑからは、周波数ｆ０＋ｆｓの和周波数信号も不要な信号として出力されるが、ミキサ２８Ｉから出力される和周波数信号とミキサ２８Ｑから出力される和周波数信号は互いに逆位相の関係にあるため、信号加算部３０で互いに値を低減し合った上で出力される。

電力増幅器１４は、信号を増幅して方向性結合器１６に出力する。方向性結合器１６は電力増幅器１４が出力する信号をアンテナ１８に出力すると共に、電力増幅器１４が出力する信号の一部を取り出しリーク信号検波部２０および利得制御部２４に出力する。アンテナ１８は、方向性結合器１６から出力された信号を電磁波として送信する。

利得制御部２４は、方向性結合器１６が出力する信号に基づいて、電力増幅器１４が出力する信号の電力を測定する。そして、電力増幅器１４が出力する信号の電力が所定の値に満たないときは駆動増幅器１０の利得を増加させる利得情報ＧＩを生成し、電力増幅器１４が出力する信号の電力が所定の値を超えたときは駆動増幅器１０の利得を減少させる利得情報ＧＩを生成する。利得制御部２４は、利得情報ＧＩを駆動増幅器１０に出力する。

リーク信号検波部２０は、方向性結合器１６が出力する信号からローカルリーク信号ＬＫを抽出し、その検波値を示すローカルリーク検波信号ＬＤを生成してバイアス調整部２２に出力する。

図３にリーク信号検波部２０を具体的に構成したリーク信号検波部４４の構成を示す。リーク信号検波部４４は、検波ミキサ３２Ｉおよび３２Ｑ、検波用ローカル端子ＴＬＤ、９０°遅延器３４Ｓおよび３４Ｌ、ローパスフィルタ３６Ｉおよび３６Ｑ、Ａ／Ｄ変換器３８Ｉおよび３８Ｑ、自乗演算器４０Ｉおよび４０Ｑ、ならびに検波信号加算部４２を備えて構成される。

方向性結合器１６から出力された信号は、検波ミキサ３２Ｉおよび９０°遅延器３４Ｓに入力される。９０°遅延器３４Ｓは信号の位相を９０°遅延させて検波ミキサ３２Ｑに出力する。

検波用ローカル端子ＴＬＤには、ローカル信号ＳＬが入力される。ローカル信号ＳＬは、検波ミキサ３２Ｉおよび９０°遅延器３４Ｌに入力される。９０°遅延器３４Ｌは信号の位相を９０°遅延させて検波ミキサ３２Ｑに出力する。

検波ミキサ３２Ｉは、方向性結合器１６から出力された信号にローカル信号ＳＬを乗じてローパスフィルタ３６Ｉに出力する。検波ミキサ３２Ｑは、９０°遅延器３４Ｓが出力する信号に９０°遅延器３４Ｌが出力する信号を乗じてローパスフィルタ３６Ｑに出力する。

ローパスフィルタ３６Ｉおよび３６Ｑは、信号の直流成分を抽出してそれぞれＡ／Ｄ変換器３８Ｉおよび３８Ｑに出力する。Ａ／Ｄ変換器３８Ｉおよび３８Ｑは、信号をディジタル信号に変換してそれぞれ自乗演算器４０Ｉおよび４０Ｑに出力する。自乗演算器４０Ｉおよび４０Ｑは、信号を自乗して検波信号加算部４２に出力する。検波信号加算部４２は、自乗演算器４０Ｉが出力する信号と自乗乗算器４０Ｑが出力する信号とを加算してディジタル信号のローカルリーク検波信号ＬＤとして出力する。

リーク信号検出部４４が行う処理によれば、方向性結合器１６が出力する信号に含まれるローカルリーク信号ＬＫの成分のうちローカル信号ＳＬと同位相の成分は、検波ミキサ３２Ｉおよびローパスフィルタ３６Ｉによって自乗検波される。また、方向性結合器１６が出力する信号に含まれるローカルリーク信号ＬＫの成分のうちローカル信号ＳＬと位相が９０°異なる成分は、検波ミキサ３２Ｑおよびローパスフィルタ３６Ｑによって自乗検波される。このように自乗検波された２つの成分は、Ａ／Ｄ変換器３８Ｉおよび３８Ｑによってディジタル信号に変換された後、自乗演算器４０Ｉおよび４０Ｑならびに検波信号加算部４２によって自乗加算され、ローカルリーク信号ＬＫの検波値を示すローカルリーク検波信号ＬＤとして出力される。

図４にバイアス調整部２２の構成を示す。バイアス調整部２２は、ローカルリーク検波信号ＬＤが示す検波値に基づいて、検波値の変化が小さくなるようバイアス電圧ＶＢＩおよびＶＢＱを調整し出力する。バイアス調整部２２は、変動電圧出力部４６、電圧加算部４８Ｉおよび４８Ｑ、平均電圧調整部５０、ならびに平均電圧出力部５２を備えて構成される。バイアス調整部２２の構成部のうち、平均電圧調整部５０を除く構成部は、ディジタル回路またはアナログ回路のいずれによっても構成することができる。ディジタル回路によって構成した場合、ディジタル信号が示す値として生成されるバイアス電圧ＶＢＩおよびＶＢＱをアナログ電圧に変換するＤ／Ａ変換器を、バイアス調整部２２と直交周波数変換器１２との間に設ける。

変動電圧出力部４６は、変動電圧ＶＩｖおよびＶＱｖをそれぞれ電圧加算部４８Ｉおよび４８Ｑに出力する。変動電圧ＶＩｖおよびＶＱｖの値は、所定の振幅ｒ、所定の角周波数α、時間変数ｔによって、それぞれＶＩｖ＝ｒｓｉｎαｔおよびＶＱｖ＝ｒｃｏｓαｔのように時間ｔについての三角関数によって規定される。また、変動電圧出力部４６は、位相角αｔの値を平均電圧調整部５０に出力する。図５（ａ）に位相角αｔが時間の経過と共に変化する様子を示す。位相角αｔは０から２πの範囲の値で定義され、０を最小値として時間の経過と共に単位時間あたりαの割合で増加し、最大値２πに至ると共に０となる。位相角αｔの１周期は、変動電圧ＶＩｖおよびＶＱｖの１周期と一致する。

平均電圧出力部５２は、バイアス電圧ＶＢＩの平均電圧ＡＩ、およびバイアス電圧ＶＢＱの平均電圧ＡＱを、それぞれ電圧加算部４８Ｉおよび４８Ｑに出力する。

電圧加算部４８Ｉは、平均電圧ＡＩと変動電圧ＶＩｖとを加算してバイアス電圧ＶＢＩとして直交周波数変換器１２のバイアス端子ＴＩに出力する。電圧加算部４８Ｑは、平均電圧ＡＱと変動電圧ＶＱｖとを加算してバイアス電圧ＶＢＱとして直交周波数変換器１２のバイアス端子ＴＱに出力する。

バイアス電圧ＶＢＩは、平均電圧ＡＩを平均値として角周波数αの正弦関数に従い振幅ｒで変動する。また、バイアス電圧ＶＢＱは、平均電圧ＡＱを平均値として角周波数αの余弦関数に従い振幅ｒで変動する。図５（ｂ）は、横軸にバイアス電圧ＶＢＩをとり縦軸にバイアス電圧ＶＢＱをとった場合に、バイアス電圧ＶＢＩおよびＶＢＱを座標値とするバイアス点ＶＢが、時間の経過と共にＶＢＩ−ＶＢＱ平面上に描く軌跡を示したものである。バイアス点ＶＢは、角速度αｔで座標値が（ＡＩ，ＡＱ）である平均値点Ａを中心として半径ｒの円ＶＣを描く。

バイアス点ＶＢが円ＶＣを描くようにバイアス電圧ＶＢＩおよびＶＢＱが変化すると、ローカルリーク信号ＬＫの大きさＡＬＫは、図２に示すように、円ＶＣを曲面ＳＬＫに投影した閉曲線ＣＬＫをＬＫ軸上にさらに投影した範囲ＲＬＫで変動する。したがって、バイアス点ＶＢが円ＶＣを一周する間、すなわちバイアス電圧ＶＢＩおよびＶＢＱの１周期の間、ローカルリーク信号ＬＫの大きさＡＬＫは範囲ＲＬＫの最小値ＲＬＫ１と最大値ＲＬＫ２との間で変動する。

平均電圧調整部５０は、図２に示される直交周波数変換器１２の特性を利用して、バイアス電圧ＶＢＩに対する調整量ΔＩ、およびバイアス電圧ＶＢＱに対する調整量ΔＱを決定し平均電圧出力部５２に出力する。平均電圧出力部５２は、それぞれ調整量ΔＩおよびΔＱに基づいて平均電圧ＡＩおよびＡＱを調整する。平均電圧調整部５０および平均電圧出力部５２が実行する具体的な処理について、図６のフローチャートを参照して説明する。

バイアス調整部２２に入力されたローカルリーク検波信号ＬＤは平均電圧調整部５０に入力される。平均電圧調整部５０は、位相角αｔの１周期にわたって位相角αｔとローカルリーク検波信号ＬＤが示す検波値とを対応づけた情報を取得する（Ｓ１）。平均電圧調整部５０は、位相角αｔの１周期の間で検波値が最大となるときの位相角αｔであるリーク最大角θｍａｘを求める（Ｓ２）。また、平均電圧調整部５０は、位相角αｔの１周期の間における検波値の最大値から最小値を減算した検波値変動Ｄを算出する（Ｓ３）。そして、記憶部５４に記憶されている検波値変動Ｄと平均値調整量δとを対応付けた対応情報を参照することで平均値調整量δを取得する（Ｓ４）。対応情報においては、検波値変動Ｄが小さい程平均値調整量δの値が小さくなるよう、そして、検波値変動Ｄが所定の閾値以下である場合には平均値調整量δが０となるよう、検波値変動Ｄと平均値調整量δとが対応付けられているものとする。平均電圧調整部５０は、調整量ΔＩをδｃｏｓ（θｍａｘ＋π）とし、調整量ΔＱをδｓｉｎ（θｍａｘ＋π）として平均電圧出力部５２に出力する（Ｓ５）。

平均電圧出力部５２は、平均電圧ＡＩとして先に出力していた電圧に調整量ΔＩを加えた電圧を新たな平均電圧ＡＩとして出力し、平均電圧ＡＱとして先に出力していた電圧に調整量ΔＱを加えた電圧を新たな平均バイアス電圧ＡＱとして出力し（Ｓ６）、ステップＳ１の処理に戻る。

このようなバイアス調整部２２の処理によれば、ＶＢＩ−ＶＢＱ平面における平均値点Ａが、ベクトルΔ＝（ΔＩ，ΔＱ）＝（δｃｏｓ（θｍａｘ＋π），δｓｉｎ（θｍａｘ＋π））で示される方向に移動するよう平均値電圧ＡＩおよびＡＱが調整される。ベクトルΔはローカルリーク検波信号ＬＤが示す検波値が最大になるときのバイアス点ＶＢｍａｘから離れる方向を示すベクトルであり、その大きさδは検波値変動Ｄが小さい程小さくなるよう、そして、検波値変動Ｄが所定の閾値以下である場合には０となるよう定められる。したがって、検波値変動Ｄが所定の閾値以下となるよう平均値電圧ＡＩおよびＡＱが調整され、ローカルリーク信号ＬＫの大きさの変動は所定の値以下となるように調整される。

なお、ベクトルΔをΔ＝（δｃｏｓ（θｍａｘ＋π），δｓｉｎ（θｍａｘ＋π））とする代わりに、Δ＝（δｃｏｓ（θｍｉｎ），δｓｉｎ（θｍｉｎ））として、調整量ΔＩおよびΔＱを求めてもよい。ここで、θｍｉｎは、位相角αｔの１周期の間で検波値が最小となるときの位相角αｔであるリーク最小角として定義される。

また、リーク最大角θｍａｘまたはリーク最小角θｍｉｎは、図６のフローチャートにおけるステップＳ１およびＳ２に従う処理に代えて、ローカルリーク検波信号ＬＤが示す検波値の時間変化率に基づいて求めることができる。この場合、平均電圧調整部５０は検波値の時間微分を算出する。そして、時間微分の極性が正から負に変化したときの位相角をリーク最大角θｍａｘとし、時間微分の極性が負から正に変化したときの位相角をリーク最小角θｍｉｎとする。

本実施形態に係る送信装置１００では、バイアス電圧ＶＢＩおよびＶＢＱが調整される過程におけるバイアス電圧ＶＢＩおよびＶＢＱの変動は、変動電圧ＶＩｖおよびＶＱｖの振幅ｒの２倍の大きさに抑えられている。そして、平均値点Ａは、ローカルリーク検波信号ＬＤが示す検波値が最大になるときのバイアス点ＶＢｍａｘから離れる方向に移動するよう制御される。これによって、ローカルリーク信号ＬＫの大きさの変動は所定の範囲内に抑えられる。また、図２の曲面ＳＬＫで示されるような特性を示す直交周波数変換器１２に、ＶＢＩ−ＶＢＱ平面上でバイアス点ＶＢが円ＶＣを描くように変化するバイアス電圧ＶＢＩおよびＶＢＱを印加することにより、ローカルリーク信号ＬＫの大きさの変動を小さく抑えることができる。さらに、変動電圧ＶＩｖおよびＶＱｖの振幅ｒを小さく設定することで、ローカルリーク信号ＬＫの大きさを小さくすることができる。

また、ローカルリーク信号ＬＫの大きさの変動を小さく抑えることによって、方向性結合器１６から利得制御部２４に出力される信号の大きさの変動もまた小さく抑えられる。これによって、ローカルリーク信号ＬＫの大きさの変動に従って駆動増幅器１０の利得が変動することを回避し、アンテナ１８から送信される所望信号ＳＤの大きさが変動することを回避することができる。

なお、上述の説明では、バイアス調整部２２がミキサ２８Ｉおよび２８Ｑのバイアス電圧を調整する構成についてとりあげた。このような構成に代えて、バイアス調整部２２がミキサ２８Ｉおよび２８Ｑのバイアス電流を調整する構成とすることも可能である。この場合、バイアス調整部２２は、ローカルリーク検波信号ＬＤが示す検波値に基づいて、検波値の変化が小さくなるようバイアス端子ＴＩに流れるバイアス電流およびバイアス端子ＴＱに流れるバイアス電流を調整する。

変動電圧出力部４６は、変動電圧ＶＩｖおよびＶＱｖに代えて、それぞれ変動電圧ＶＩｖおよびＶＱｖと同様に変動する変動電流ＩＩｖおよびＩＱｖを出力する変動電流出力部に置き換えられる。電圧加算部４８Ｉおよび４８Ｑは、電流を加算する電流加算部に置き換えられる。平均電圧調整部５０は、バイアス端子ＴＩに流れるバイアス電流に対する調整量、およびバイアス端子ＴＩに流れるバイアス電流に対する調整量を決定して出力する平均電流調整部に置き換えられる。平均電圧出力部５２は、バイアス端子ＴＩに流れるバイアス電流の平均値およびバイアス端子ＴＱに流れるバイアス電流の平均値を出力する平均電流出力部に置き換えられる。ただし、変動電流出力部、電流加算部、平均電流調整部、および平均電流出力部については図示していない。変動電流出力部、電流加算部、平均電流調整部、および平均電流出力部は、それぞれ変動電圧出力部４６、電圧加算部４８Ｉまたは４８Ｑ、平均電圧調整部５０、および平均電圧出力部５２が電圧に対して行う処理と同様の処理を電流に対して行う。

また、上述の説明では、直交周波数変換器１２として、周波数ｆｓの信号を周波数ｆＬ−ｆｓの差周波数信号に変換して所望信号ＳＤとして出力すると共に、周波数ｆＬ＋ｆｓの和周波数信号の値を低減して出力するものについてとりあげた。このような構成の他、周波数ｆｓの信号を周波数ｆＬ＋ｆｓの和周波数信号に変換して所望信号ＳＤとして出力すると共に、周波数ｆＬ−ｆｓの差周波数信号を低減して出力する構成も可能である。この場合、９０°遅延器２６Ｓをミキサ２８Ｑに前置する代わりにミキサ２８Ｉに前置する構成、または、９０°遅延器２６Ｌをミキサ２８Ｑに前置する代わりにミキサ２８Ｉに前置する構成のいずれかの構成とすればよい。

第１の実施形態に係る送信装置の構成を示す図である。バイアス電圧ＶＢＩおよびＶＢＱに対する、ローカルリーク信号ＬＫの大きさＡＬＫの関係を示す図である。リーク信号検波部２０を具体的に構成したリーク信号検波部４４の構成を示す図である。バイアス調整部の構成を示す図である。位相角αｔが時間の経過と共に変化する様子、およびバイアス電圧ＶＢＩおよびＶＢＱを座標値とするバイアス点ＶＢが時間の経過と共にＶＢＩ−ＶＢＱ平面上に描く軌跡を示す図である。平均電圧調整部５０および平均電圧出力部５２が実行する具体的な処理を示すフローチャートである。バランスミキサの構成、および、バランスミキサにおける、入力端子ＴＩを構成する２つの差動入力端子のうちの一方に印加するバイアス電圧とローカルリーク信号の大きさとの間の関係を示す図である。

符号の説明

１０駆動増幅器、１２直交周波数変換器、１４電力増幅器、１６方向性結合器、１８アンテナ、２０，４４リーク信号検波部、２２バイアス調整部、２４利得制御部、２６Ｓ，２６Ｌ９０°遅延器、２８Ｉ，２８Ｑミキサ、３０信号加算部、３２Ｉ，３２Ｑ検波ミキサ、３４Ｌ，３４Ｓ９０°遅延器、３６Ｉ，３６Ｑローパスフィルタ、３８Ｉ，３８ＱＡ／Ｄ変換器、４０Ｉ，４０Ｑ自乗演算器、４２検波信号加算部、４６変動電圧出力部、４８Ｉ，４８Ｑ電圧加算部、５０平均電圧調整部、５２平均電圧出力部、５４記憶部、１００送信装置、Ｔｓ，ＴＩｎ入力端子、ＴＬローカル端子、ＴＩ，ＴＱバイアス端子。

Claims

入力端子から入力された信号にローカル信号を乗じて出力する周波数変換装置であって、
前記周波数変換装置の動作状態を定めるバイアス量が入力されるバイアス調整端子と、
前記バイアス調整端子に大きさが所定の振り幅で変化するバイアス量を出力するバイアス制御部と、
を備え、
前記バイアス制御部は、
前記出力されるローカル信号の大きさの変化を低減するよう、出力するバイアス量の平均値を制御することを特徴とする周波数変換装置。
第１の差動対端子と、
前記第１の差動対端子とは異なる第２の差動対端子と、
前記第１の差動対端子から入力された信号にローカル信号を乗じた信号と、前記第２の差動対端子から入力された信号に前記ローカル信号の位相を９０°変化させて乗じた信号と、を加算して出力する加算部と、
を備える周波数変換装置であって、
前記周波数変換装置の動作状態を定める第１バイアス量を前記第１の差動対端子の片方の端子に供給する第１バイアス調整端子と、
前記周波数変換装置の動作状態を定める第２バイアス量を前記第２の差動対端子の片方の端子に供給する第２バイアス調整端子と、
大きさが所定の振り幅で変化する前記第１バイアス量を前記第１バイアス調整端子に出力し、大きさが所定の振り幅で変化する前記第２バイアス量を前記第２バイアス調整端子に出力するバイアス制御部と、
を備え、
前記バイアス制御部は、
前記加算部から出力される前記ローカル信号の大きさの変化を低減するよう、前記第１バイアス量の平均値および前記第２バイアス量の平均値を制御することを特徴とする周波数変換装置。
請求項２に記載の周波数変換装置であって、
前記バイアス制御部は、
前記第１バイアス量に含まれる時間の経過と共に大きさが変化する変動成分を正弦関数に従って変化させ、前記第２バイアス量に含まれる時間の経過と共に大きさが変化する変動成分を前記正弦関数と周期が等しく位相が９０°異なる余弦関数に従って変化させることを特徴とする周波数変換装置。
請求項３に記載の周波数変換装置であって、
前記加算部から出力される前記ローカル信号の大きさが極値をとるときの、前記第１バイアス量の変動成分の位相または前記第２バイアス量の変動成分の位相のいずれかに基づいて、前記第１バイアス量の平均値および前記第２バイアス量の平均値を制御することを特徴とする周波数変換装置。
請求項３または請求項４に記載の周波数変換装置であって、
前記加算部から出力される前記ローカル信号の大きさの時間変化率を求める時間変化率算出部を備え、
前記時間変化率の極性が変化するときの、前記第１バイアス量の変動成分の位相または前記第２バイアス量の変動成分の位相のいずれかに基づいて、前記第１バイアス量の平均値および前記第２バイアス量の平均値を制御することを特徴とする周波数変換装置。