JP2008091996A - Modulation method, modulation unit, and modulation apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーダ、通信装置等における信号成分の変調に利用される変調方法、変調ユニット、変調装置に関し、特に、複雑な構成の可変位相器やミキサを用いることなく位相変調あるいは直交振幅変調を可能にする簡易な仕組みに関する。 The present invention relates to a modulation method, a modulation unit, and a modulation device used for modulating signal components in a radar, a communication device, and the like, and more particularly, performs phase modulation or quadrature amplitude modulation without using a variable phase shifter or a mixer having a complicated configuration. It relates to a simple mechanism that makes it possible.
従来、搬送波等の交番電力の位相変化を可能とする変調装置には、可変位相器が用いられるのが一般的である。位相変化と振幅変化を組み合わせた直交振幅変調方式も知られているが、従来の直交振幅変調方式では、正弦波電力と余弦波電力をミキシングするI/Qミキサを用いる方法が一般的である。この点については、例えば、特許文献1,2に記述されている。符号化パルスレーダにおいても、可変位相器を備えることが必要である。この点は、例えば非特許文献1の記載を参考にすることができる。
Conventionally, a variable phase shifter is generally used for a modulation device that can change the phase of alternating power such as a carrier wave. A quadrature amplitude modulation method combining phase change and amplitude change is also known, but in the conventional quadrature amplitude modulation method, a method using an I / Q mixer that mixes sine wave power and cosine wave power is generally used. This point is described in
一方、増幅器の出力は、入力電力が一定振幅を超えると、出力が飽和する。この点は、例えば非特許文献2に記述されているように公知である。このため、増幅器は、飽和領域で用いるか、あるいは、使用に際して電力歪みを補正することが必要となる。この点は、例えば、特許文献3の記載を参考にすることができる。 On the other hand, the output of the amplifier saturates when the input power exceeds a certain amplitude. This point is publicly known as described in Non-Patent Document 2, for example. For this reason, it is necessary to use the amplifier in a saturation region or to correct power distortion when using the amplifier. In this regard, for example, the description in Patent Document 3 can be referred to.
上述したように、位相変調を行う装置では可変位相器を用いることが必要不可欠である。直交振幅変調方式においても、正弦波電力と余弦波電力をミキシングする公知のI/Qミキサを用いることが必要であった。特に、近年用いられている携帯電話や各種レーダ装置は、使用周波数が高く、このような周波数で使用可能な可変位相器は構造が複雑であり、汎用品として用いることはできなかった。 As described above, it is indispensable to use a variable phase shifter in an apparatus that performs phase modulation. Even in the quadrature amplitude modulation system, it is necessary to use a known I / Q mixer that mixes sine wave power and cosine wave power. In particular, cellular phones and various radar devices used in recent years have high operating frequencies, and variable phase shifters that can be used at such frequencies have a complicated structure and cannot be used as general-purpose products.
本発明の課題は、複雑な構成の可変位相器やミキサを用いることなく、位相変調等を簡易に可能にする方法、変調ユニット、変調装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method, a modulation unit, and a modulation device that enable phase modulation and the like easily without using a variable phase shifter or a mixer having a complicated configuration.
本発明は、対象となる交番電力の位相を、可変位相器によることなく、当該交番電力を通過させる電子回路の特性に基づき又は他の交番電力との合成により変化させることで当該交番電力の位相変化を伴う変調を行う、変調方法を提供する。
前記電子回路は、例えば、入力電力の増加に対する出力電力の比率が線形的に変化する線形領域と、前記比率が非線形となる飽和領域とで増幅可能な増幅器である。この増幅器の特性、すなわち、線形領域と飽和領域とで異なる増幅特性となる点を利用し、各領域で増幅することにより生じる当該交番電力の通過位相の差に基づいて当該交番電力の位相変化を伴う変調を行う。
The present invention changes the phase of the alternating power of interest by changing the phase of the alternating power based on the characteristics of the electronic circuit that allows the alternating power to pass, or by synthesis with other alternating power, without using a variable phase shifter. A modulation method for performing modulation with change is provided.
The electronic circuit is, for example, an amplifier that can amplify in a linear region where the ratio of output power to an increase in input power linearly changes and a saturation region where the ratio becomes nonlinear. Utilizing the characteristics of this amplifier, that is, the points where the amplification characteristics differ between the linear region and the saturation region, the phase change of the alternating power is calculated based on the difference in the passing phase of the alternating power generated by amplification in each region. Perform the accompanying modulation.
前記他の交番電力は、より具体的には、振幅及び位相の少なくとも一方が前記対象となる交番電力と異なる同一周波数のものであり、当該交番電力と前記他の交番電力とを合成手段で合成するとともに、これらの交番電力の少なくとも一つの電力の振幅を変化させ、これにより生じる位相の変化により前記対象となる交番電力の変調を行う。 More specifically, the other alternating power has the same frequency that is different from the target alternating power in at least one of amplitude and phase, and the alternating power and the other alternating power are combined by the combining means. At the same time, the amplitude of at least one of these alternating powers is changed, and the target alternating power is modulated by a change in phase caused thereby.
本発明の変調方法のある実施の態様は、前記合成手段で合成された交番電力の少なくとも一つの振幅を変化させ、これにより生じる位相の変化により前記対象となる交番電力の一次変調を行う段階と、一次変調された交番電力の位相を前記電子回路の特性に基づいて変えることにより当該交番電力の二次変調を行う段階と有するものである。 An embodiment of the modulation method of the present invention includes a step of changing at least one amplitude of the alternating power synthesized by the synthesizing means, and performing primary modulation of the target alternating power by a change in phase caused thereby. And performing a secondary modulation of the alternating power by changing the phase of the alternating power which has been primarily modulated based on the characteristics of the electronic circuit.
なお、前記対象となる交番電力又は前記他の交番電力は、例えば、共通の出力源から出力された同一周波数の複数の交番電力の一部を固定位相器を通過させることにより生成することができる。 The target alternating power or the other alternating power can be generated, for example, by passing a part of a plurality of alternating powers of the same frequency output from a common output source through a fixed phase shifter. .
本発明の変調ユニットは、第1交番電力を出力する第1電力出力手段と、この電力出力器から出力される第1交番電力の位相を固定的に所定量変位させることにより第2交番電力を出力する第2電力出力手段と、前記第1交番電力及び前記第2交番電力の少なくとも一方の振幅を調整する振幅調整手段と、振幅調整された前記第1交番電力及び前記第2交番電力を合成する電力合成手段とを備え、可変位相器を用いることなく前記第1交番電力の位相変化を伴う変調を行うものである。 The modulation unit according to the present invention includes a first power output means for outputting the first alternating power, and a second alternating power by fixedly displacing the phase of the first alternating power output from the power output device by a predetermined amount. The second power output means for outputting, the amplitude adjusting means for adjusting the amplitude of at least one of the first alternating power and the second alternating power, and the first alternating power and the second alternating power adjusted in amplitude are combined. Power synthesizing means for performing modulation with phase change of the first alternating power without using a variable phase shifter.
ある実施の態様では、さらに、前記電力合成手段で合成することにより得られる合成交番電力を、入力電力の増加に対する出力電力の比率が線形的に変化する線形領域と、前記比率が非線形となる飽和領域とで増幅可能な増幅器をさらに備えて変調ユニットを構成する。あるいは、さらに、前記増幅器で増幅された交番電力を所定周波数でフィルタリングするフィルタと、フィルタリングされた交番電力の振幅を調整する第2振幅調整手段とを備えて変調ユニットを構成する。前記第1交番電力が正弦波電力である場合、前記第2交番電力は、余弦波電力となる。 In one embodiment, the combined alternating power obtained by combining by the power combining unit further includes a linear region in which a ratio of output power to an increase in input power linearly changes, and saturation in which the ratio is nonlinear. The modulation unit is configured by further including an amplifier that can amplify the region. Alternatively, the modulation unit includes a filter that filters the alternating power amplified by the amplifier at a predetermined frequency, and second amplitude adjusting means that adjusts the amplitude of the filtered alternating power. When the first alternating power is sinusoidal power, the second alternating power is cosine wave power.
本発明の変調装置は、上述した変調ユニットとを複数備えるともに、これらの位相変調ユニットから出力される交番電力を統合する電力統合手段を備えてなるものである。 The modulation device according to the present invention includes a plurality of the above-described modulation units, and also includes power integration means for integrating alternating powers output from these phase modulation units.
本発明の他の変調装置は、それぞれ位相と振幅とを可変な複数の交番電力を出力する電力出力手段と、これらの複数の交番電力を合成する第1電力合成手段と、合成された交番電力を、入力電力の増加に対する出力電力の比率が線形的に変化する線形領域と、前記比率が非線形となる飽和領域とで増幅する増幅器と、この増幅器で増幅され、所定周波数にフィルタリングされた交番電力の振幅を調整する振幅調整手段と、振幅調整された交番電力の位相を固定的に所定量変位させることにより変位交番電力を出力する変位交番電力出力手段と、前記振幅調整された交番電力と前記変位交番電力とを合成する第2電力合成手段とを備え、可変位相器を用いることなく交番電力の位相変化を伴う変調を行うものである。 Another modulation apparatus according to the present invention includes a power output unit that outputs a plurality of alternating powers each having a variable phase and amplitude, a first power combining unit that combines the plurality of alternating powers, and a combined alternating power. Is amplified in a linear region where the ratio of output power to an increase in input power linearly changes and a saturation region where the ratio is nonlinear, and the alternating power amplified by this amplifier and filtered to a predetermined frequency Amplitude adjusting means for adjusting the amplitude of the power, displacement alternating power output means for outputting displacement alternating power by displacing the phase of the alternating power adjusted in amplitude by a predetermined amount, the alternating power adjusted in amplitude and the Second power combining means for combining the displacement alternating power is provided, and the modulation accompanying the phase change of the alternating power is performed without using a variable phase shifter.
本発明によれば、複雑な可変位相器やミキサを用いることなく、電子回路の特性又は他の交番電力との合成によって、可変位相器やミキサを用いた場合と同様の変調を実現することができるという特有の効果が得られる。 According to the present invention, it is possible to realize the same modulation as in the case of using a variable phase shifter or a mixer by combining with the characteristics of an electronic circuit or other alternating power without using a complicated variable phase shifter or a mixer. A unique effect is possible.
まず、本発明の原理を説明する。
(1)電子回路の一例となる増幅器の通過位相特性を利用する。
増幅器は、入力電力の振幅が所定値を超えると飽和するAM/AM特性と、通過位相が変化するAM/PM特性とを有する(AMは振幅変調、PMは位相変調の略、AM/AMは振幅対振幅、AM/PMは振幅対位相、以下同じ)。図1は、これらの特性例を示す図である。本発明の変調方法の一つは、送信波増幅用の増幅器の通過位相の変化を利用して変調波を得ることを特徴とする。すなわち、増幅器を線形領域と飽和領域とでそれぞれ動作させることにより生じる位相の差に着目し、この差を変調に利用する。線形領域、飽和領域の電力がどの程度の値かについては、増幅器毎に予め決められている(製品の使用説明書に添付されている特性表等)。
飽和領域では増幅器のAM/PM特性が飽和するため、図2に示すように、基本周波数fに対して高次の周波数f2,f3も出力される。このような基本周波数fの波以外の波は不要であるため、フィルタにて減衰させて必要な波形のみを出力するようにする。
First, the principle of the present invention will be described.
(1) Use the pass phase characteristic of an amplifier as an example of an electronic circuit.
The amplifier has an AM / AM characteristic that saturates when the amplitude of the input power exceeds a predetermined value, and an AM / PM characteristic in which the passing phase changes (AM is amplitude modulation, PM is an abbreviation of phase modulation, and AM / AM is Amplitude vs. amplitude, AM / PM is amplitude vs. phase, and so on). FIG. 1 is a diagram showing examples of these characteristics. One of the modulation methods of the present invention is characterized in that a modulated wave is obtained by using a change in the passing phase of an amplifier for transmitting wave amplification. That is, paying attention to the phase difference caused by operating the amplifier in the linear region and the saturation region, this difference is used for modulation. The values of the power in the linear region and the saturation region are determined in advance for each amplifier (such as a characteristic table attached to the product instruction manual).
Since the AM / PM characteristics of the amplifier are saturated in the saturation region, higher-order frequencies f2 and f3 are also output with respect to the fundamental frequency f as shown in FIG. Since a wave other than the wave having the fundamental frequency f is unnecessary, it is attenuated by a filter so that only a necessary waveform is output.
(2)電力合成による位相変化を利用する。
本発明の他の変調方法は、その前段に可変利得制御機能を備えた電力合成手段、例えば可変減衰器の後段に接続された加算機を用いる。可変減衰器は、例えば制御回路に基づいて利得を制御可能に構成される。この可変減衰器によって複数の位相の異なる同一周波数の交番電力の利得を制御し、これらを加算器で加算することによって得られる位相変化を利用して変調を実現する。
一般的に、位相の異なる同一周波数の2つの交番電力を加算すると、加算後の電力、すなわち合成電力の位相は、加算前のいずれの交番電力とも異なる。例えば、位相が90度異なる正弦波電力と余弦波電力を加算した場合における加算後の電力と加算前の電力との位相差をθとする。また、角周波数をω、正弦波電力の振幅をA,余弦波電力の振幅をBとすると、この位相差θは、式(1)で表される。
Asin(ωt)+Bcos(ωt)=(A2+B2)1/2sin(ωt+θ) (1)
但し、θ=tan-1(B/A)
(2) Use phase change by power combining.
Another modulation method of the present invention uses power combining means having a variable gain control function in the previous stage, for example, an adder connected in the subsequent stage of the variable attenuator. The variable attenuator is configured to be able to control the gain based on a control circuit, for example. The variable attenuator controls a plurality of alternating power gains of the same frequency with different phases, and the modulation is realized by using the phase change obtained by adding them with an adder.
Generally, when two alternating powers having the same frequency and different phases are added, the power after the addition, that is, the phase of the combined power is different from any of the alternating powers before the addition. For example, let θ be the phase difference between the power after addition and the power before addition in the case where sine wave power and cosine wave power differing in phase by 90 degrees are added. Further, assuming that the angular frequency is ω, the amplitude of the sine wave power is A, and the amplitude of the cosine wave power is B, the phase difference θ is expressed by Expression (1).
Asin (ωt) + Bcos (ωt) = (A 2 + B 2 ) 1/2 sin (ωt + θ) (1)
However, θ = tan -1 (B / A)
図3は、正弦波電力の振幅を一定として、余弦波電力の振幅を変化させた場合における合成電力の位相差θの特性例を示す。図3および式(1)から明らかなように、正弦波電力の振幅と余弦波電力の振幅を変化させて両電力を合成すれば、合成電力の位相を−π/2からπ/2まで変化させることができる。 FIG. 3 shows a characteristic example of the phase difference θ of the combined power when the amplitude of the cosine wave power is changed while the amplitude of the sine wave power is constant. As is clear from FIG. 3 and equation (1), if both powers are synthesized by changing the amplitudes of the sine wave power and cosine wave power, the phase of the combined power changes from −π / 2 to π / 2. Can be made.
(3)通過位相の変化および加算による位相変化の双方を利用する。
本発明の他の変調方法は、増幅器によるAM/PM特性による通過位相の変化、および、位相の異なる同一周波数の2つの信号を加算して得られる位相の変化の両方を利用する。上記の式(1)からも明らかなように、位相θを変化させるべく、振幅の異なる同一周波数の2つの交番電力を加算すると、これに伴って合成電力の振幅も変化する。そこで、フィルタとは別に、出力電力のうちの所望の電力の振幅を一定にすることにより、振幅を一定に保ちつつ位相変調を実現することができる。このように振幅を一定に保つための手段としては、ALC(Auto Level Controller)等の使用が挙げられる。ALCだけではなく、ALCとフィルタを併用して振幅を一定に保ってもよい。
(3) Both the change in the passing phase and the phase change due to addition are used.
Another modulation method of the present invention uses both the change of the passing phase due to the AM / PM characteristic by the amplifier and the change of the phase obtained by adding two signals having the same frequency but different phases. As is apparent from the above equation (1), when two alternating powers having the same frequency and different amplitudes are added to change the phase θ, the amplitude of the combined power also changes accordingly. Therefore, separately from the filter, by making the amplitude of the desired power out of the output power constant, phase modulation can be realized while keeping the amplitude constant. As a means for keeping the amplitude constant in this way, use of ALC (Auto Level Controller) or the like can be mentioned. Not only ALC but also ALC and a filter may be used together to keep the amplitude constant.
位相変調後の交番電力の振幅を例えば制御回路からの制御に基づいて変化させることにより、例えば−π/2からπ/2(rad)まで位相を変化させることができることは、式(1)の記述からも明らかであるが、この位相変化に、AM/PM特性からわかる通過位相の変化成分を加えても、合計で位相の変動を2π(rad)とすることは容易ではない。そこで、例えば制御回路からの制御に基づいて位相を固定的にπ(rad)遷移する固定位相器を備えることにより、位相変調のみならず直交振幅変調を実現することも可能となる。固定位相器は、例えばSin波をCos波に変えるだけなので、可変位相器と異なり、構造が簡略で、価格も低いものである。この固定位相器で合成電力の位相をπ(rad)遷移させた場合には、式(1)から以下の式(2)の内容のものが得られる。 For example, the phase can be changed from −π / 2 to π / 2 (rad) by changing the amplitude of the alternating power after the phase modulation based on the control from the control circuit, for example. As is apparent from the description, even if a passing phase change component known from the AM / PM characteristic is added to this phase change, it is not easy to set the phase fluctuation to 2π (rad) in total. Thus, for example, by providing a fixed phase shifter that makes a phase transition of π (rad) based on control from the control circuit, it is possible to realize not only phase modulation but also quadrature amplitude modulation. The fixed phase shifter simply changes, for example, a Sin wave to a Cos wave, and thus has a simple structure and a low price unlike a variable phase shifter. When the phase of the combined power is shifted by π (rad) with this fixed phase shifter, the content of the following expression (2) is obtained from the expression (1).
(A2+B2)1/2sin(ωt+θ+π)=(A2+B2)1/2sin{-(ωt+θ)} (2)
式(2)より、前述の合成電力の位相をπ(rad)遷移させるか否かを選択することにより、合計で位相の変動を2π(rad)とすることが可能となる。このような構成の組み合わせにより、位相変調と振幅変調とを同時に実現できる。この結果、可変位相器のミキサも用いることなく、簡便な構成の変調装置が得られることとなる。
(A 2 + B 2 ) 1/2 sin (ωt + θ + π) = (A 2 + B 2 ) 1/2 sin {-(ωt + θ)} (2)
From Formula (2), it is possible to make the total phase variation 2π (rad) by selecting whether or not to shift the phase of the combined power described above by π (rad). By combining such configurations, phase modulation and amplitude modulation can be realized simultaneously. As a result, a modulation device with a simple configuration can be obtained without using a mixer of a variable phase shifter.
次に、本発明の原理を応用した変調ユニット、変調装置の実施形態例を説明する。これらの変調ユニット、変調装置は、携帯電話や高周波通信機のような送信機の電力増幅段の前段に設けられるものである。
<第1実施形態>
図4(a)は、第1実施形態による変調ユニットの概略構成図である。図4(b)および図4(c)は、振幅の異なる入力に対する変調ユニットの入出力電力の波形図(上段)と位相特性図(下段)を示す図である。ここでは、便宜上、2値PSKにより送信変調を行う場合の例を挙げる。
Next, an embodiment of a modulation unit and a modulation apparatus to which the principle of the present invention is applied will be described. These modulation units and modulation devices are provided before the power amplification stage of a transmitter such as a mobile phone or a high-frequency communication device.
<First Embodiment>
FIG. 4A is a schematic configuration diagram of the modulation unit according to the first embodiment. FIG. 4B and FIG. 4C are diagrams showing a waveform diagram (upper stage) and a phase characteristic diagram (lower stage) of input / output power of the modulation unit with respect to inputs having different amplitudes. Here, for convenience, an example in the case of performing transmission modulation by binary PSK will be described.
この実施形態による変調ユニットは、増幅器1と、この増幅器1の出力側に接続されるフィルタ2とを備えている。増幅器1は、例えば、MMIC(Microwave Monolithic Integrated Circuit)化された増幅器またはFET(Field Effect Transistor)で構成される。この増幅器1の利得は「G」である。フィルタ2は、例えば、LC回路またはマイクロストリップラインで構成されるローパスフィルタである。
The modulation unit according to this embodiment includes an
増幅器1は、図示しない制御回路によって、入力された正弦波電力の振幅(Pin)を、図1の線形領域における振幅P1から飽和領域付近の振幅P2まで変化させることができるものである。増幅器1は、線形領域では、図4(b)上段の入出力波形図に示すように、振幅P1の正弦波電力の振幅を線形的にG倍して出力する。その結果、増幅器1の出力側の点Aでは、振幅がG×P1の正弦波電力となる。このときの位相特性は、図4(b)下段に示すようになる。すなわち、増幅器1から出力される正弦波電力は、入力された正弦波電力に対して、φ1だけ位相が遷移したものとなる。
The
一方、飽和領域では、図4(c)上段の入出力波形図に示すように、増幅器1は、振幅P2の正弦波電力を非線形に増幅する。その結果、増幅器1の出力側の点Aには、図4(c)中上段のようにクリップされた正弦波電力が出力される。このときの位相特性は、図4(c)下段に示すようになる。すなわち、増幅器1から出力される正弦波電力は、入力された正弦波電力に対して、φ2だけ位相が遷移したものとなる。
結局、増幅器1に入力された振幅P2の正弦波電力は、振幅P1の正弦波電力が入力された場合に比べて、位相がφ(=φ2−φ1)だけ遷移した出力となる。クリップされた正弦波電力には、例えば図2に示される高次のスプリアスが含まれることから、フィルタ2で、入力された正弦波電力(振幅P2)と同一周波数の成分を取り出すことにより、最終的に必要な周波数成分の正弦波電力のみを得ることができる。
On the other hand, in the saturation region, as shown in the input / output waveform diagram in the upper part of FIG. 4C, the
Eventually, the sine wave power having the amplitude P2 input to the
このように、増幅器1の線形領域での電力と、飽和領域における電力とをそれぞれ増幅器1で増幅することにより、可変位相器を用いることなく、位相φの位相変調を得ることが可能となる。
なお、この実施形態では、図1に示す線形領域における振幅P1と飽和領域付近の振幅P2の2種類の正弦波電力を増幅器1に入力することによって実現される2値PSKについて説明したが、入力信号の種類を増やして、多値PSKを実現するようにしてもよい。
In this way, by amplifying the power in the linear region and the power in the saturation region of the
In the present embodiment, the binary PSK realized by inputting two types of sine wave power of the amplitude P1 in the linear region shown in FIG. 1 and the amplitude P2 in the vicinity of the saturation region to the
<第2実施形態>
図5は、第2実施形態の変調ユニットの概略構成図である。
第2実施形態による変調ユニットは、正弦波電力を発振する発振器5,π/2位相固定器6,正弦側可変減衰器7,余弦側可変減衰器8,合成器9,利得Gの増幅器10,フィルタ11,最終段可変減衰器12および制御装置50を備えて構成される。
<Second Embodiment>
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a modulation unit according to the second embodiment.
The modulation unit according to the second embodiment includes an
π/2固定位相器6は、発振器5から発振される正弦波電力を余弦波電力に位相変換するために発振器5と余弦側減衰器8との間に設けられており、発振器5から出力される正弦波電力の位相をπ/2遅らせる。このπ/2固定位相器6は、例えば、ブランチラインカプラ、ハイブリッドカプラ、λ/4ディレイライン等で構成される。
The π / 2 fixed phase shifter 6 is provided between the
正弦側可変減衰器7は、発振器5から発振される正弦波電力を必要に応じて減衰させるものである。減衰率は任意に設定可能である。余弦側可変減衰器8は、発振器5から発振され、π/2位相固定器6でπ/2(rad)位相が遷移された電力、すなわち余弦波電力を、必要に応じて減衰させるものである。減衰率は任意に設定可能である。
The sine side variable attenuator 7 attenuates the sine wave power oscillated from the
正弦波可変減衰器7および余弦波可変減衰器8は、例えば合成器を分配器として用いることによって実現可能である。交番電力として電磁波を入力させる場合は、公知のFETまたはバイポーラトランジスタ等の能動素子で構成することができる。交番電力として光を入力させる場合は、金属薄膜蒸着フィルタを使用した反射減衰器で構成することができる。
The sine wave variable attenuator 7 and the cosine
合成器9は、正弦波可変減衰器7と余弦波可変減衰器8とのそれぞれから出力される正弦波電力及び余弦波電力を合成する。取り扱う電力の搬送波が高周波の電磁波である場合、合成器9には、例えば、ラットレース回路、ウィルキンソン型合成器、T分岐回路等を用いることができる。光を取り扱う場合は、プリズムまたは半透明鏡等を用いることができる。増幅器10およびフィルタ11は、第1実施形態における増幅器1およびフィルタ2と同様の構成を有するものである。
The combiner 9 combines the sine wave power and the cosine wave power output from the sine wave variable attenuator 7 and the cosine
最終段可変減衰器12は、フィルタ11の出力を減衰させる減衰器である。減衰率は任意に設定可能である。
制御装置50は、正弦波可変減衰器7,余弦波可変減衰器8および最終段可変減衰器12の減衰率を適宜制御する。
The final
The
合成電力の位相を調整するためには、合成元の正弦波電力と余弦波電力の振幅を制御する必要がある。このため、制御装置50により、正弦波可変減衰器7および余弦波可変減衰器8における減衰率をそれぞれ調整する。
なお、本実施形態では、正弦波電力電電力と余弦波電力の極性が同一で、両電力の位相差がπ/2(rad)なので、合成電力の位相遷移は、0〜+π/2(rad)の範囲内に限定される。
In order to adjust the phase of the combined power, it is necessary to control the amplitude of the combined sine wave power and cosine wave power. For this reason, the attenuation rate in the sine wave variable attenuator 7 and the cosine
In the present embodiment, since the polarities of the sine wave electric power and the cosine wave electric power are the same and the phase difference between the two electric powers is π / 2 (rad), the phase transition of the combined power is 0 to + π / 2 (rad ).
ここで、図5に示す合成器9の出力側の点Bでは、合成電力の振幅は、正弦波電力の振幅と余弦波電力の振幅との相乗平均であるため、位相遷移が0〜+π/2(rad)の範囲において多値PSKの送信装置として利用する場合等には、大きく変化する。このため、図5に示すように、増幅器10によって合成電力の振幅を所定の振幅レベルまで増幅し、その後に制御装置50によって制御される最終段可変減衰器12によって、所望の振幅に減衰させる。
増幅器10の入出力特性における線形領域から飽和領域付近で増幅器10を動作させる場合には、第1実施形態と同様に、増幅器10のAM/PM特性に従って図5の点Cでの位相が遷移する。
Here, at the point B on the output side of the combiner 9 shown in FIG. 5, the amplitude of the combined power is the geometric mean of the amplitude of the sine wave power and the amplitude of the cosine wave power, and therefore the phase transition is 0 to + π / When used as a multi-level PSK transmitter in the range of 2 (rad), it changes greatly. Therefore, as shown in FIG. 5, the amplitude of the combined power is amplified to a predetermined amplitude level by the
When the
以上のような構成により、制御装置50で減衰率を制御可能な最終段可変減衰器12によって合成電力を所定の振幅に設定することにより、図8(a)に示すように、直交座標系の第1象限内をシンボルとする0〜+π/2(rad)までの任意の値を取り得る多値PSKを実現することができる。
また、制御装置50で減衰率を制御可能な最終段可変減衰器12により合成電力を所定の振幅に制御することにより、図8(b)に示すように、直交座標系の第1象限内をシンボルとする多値QAMを実現することができる。
With the configuration as described above, the combined power is set to a predetermined amplitude by the final
Further, by controlling the composite power to a predetermined amplitude by the final
図6は、第2実施形態の変調ユニットを用いた変調装置の構成図である。
この変調装置は、第1変調ユニット21〜第4変調ユニット24を含む4つの変調ユニットを含む。図中一番上にある第1変調ユニット21の構成は、図5に示した変調ユニットと同一である。
第2変調ユニット22〜第4変調ユニット24の構成は、第1変調ユニット21の発振器5の代わりに、正弦波電力の位相をπ/2(rad)遷移させる固定位相器25,26および27をそれぞれ備える以外は、基本的に第1変調ユニット21と同一である。第2変調ユニット22の固定位相器25には、第1変調ユニット21の発振器5によって発振される正弦波電力形が入力され、固定位相器22には固定位相器21の出力が入力される。さらに、固定位相器23には固定位相器22の出力が入力される。このように固定位相器21,22および23はカスケード状に接続されている。
また、各変調ユニットの最終段可変減衰器12a乃至12dの出力側には合成器45が接続されている。
FIG. 6 is a configuration diagram of a modulation device using the modulation unit of the second embodiment.
This modulation apparatus includes four modulation units including a
The configuration of the
A
このような構成により、各変調ユニットの入力信号の位相がπ/2(rad)ずつずれるので、制御装置50a〜50dで、減衰率を制御可能な最終段可変減衰器12a〜12dによって合成電力を所定の振幅に設定するとともに、合成器45で合成することにより、第1象限、第2象限、第3象限および第4象限の全象限内において、0〜2π(rad)までの任意の値を取り得る全象限内をシンボルとする多値PSK及び多値QAMを実現することができる。
この場合、特定の象限内のシンボルだけを有効とすべく、その特定の象限以外の象限内への出力を最大減衰量とするように制御装置50a〜50dで最終段可変減衰器12a〜12dを制御すればよい。
With such a configuration, the phase of the input signal of each modulation unit is shifted by π / 2 (rad). Therefore, the combined power is obtained by the final stage
In this case, the final stage
<第3実施形態>
図7は、第3実施形態の変調ユニットの概略構成図である。
本実施形態の変調ユニットは、図7に示すように、D/A(Digital Analog Converter)変換器61,62、フィルタ63,64、合成器67、利得Gの増幅器68、フィルタ69、可変減衰器70、スイッチ71、固定位相器72、合成器73、および、制御装置74を備える。
<Third Embodiment>
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a modulation unit according to the third embodiment.
As shown in FIG. 7, the modulation unit of this embodiment includes D / A (Digital Analog Converter)
D/A変換器61,62は、それぞれ正弦波電力と余弦波電力の生成源であり、位相と振幅を可変可能にする。但し、正弦波電力と余弦波電力の位相及び振幅が可変制御できるデバイスであれば、D/A変換器に限定されるものではない。
スイッチ71は、可変減衰器70の出力に対して固定位相器72による位相遷移を行うか否かを選択するためのスイッチである。
The D /
The
固定位相器72は、入力された正弦波電力をπ(rad)だけ位相遷移するものである。
制御装置74は、D/A変換器61,62から発振する電力の振幅制御、可変減衰器70における減衰率制御およびスイッチ71の切替制御を行う。その他の構成要素は、第1実施形態または第2実施形態の変調ユニット装置に含まれる構成要素と基本的に同一であり、その説明を省略する。
The
The
上述の式(1)および図3において、正弦波電力と余弦波電力の合成電力の位相を+π/2〜−π/2(rad)の間で変動させることが可能であることを示したが、合成電力の位相を変動させるためには、正弦波電力と余弦波電力の振幅を外部から制御する必要がある。
この実施形態では、制御装置74でD/A変換器61,62を制御することにより、正弦波電力および余弦波電力の振幅を任意の大きさに変動させる。そして、制御装置74からD/A変換器61,62の振幅を調整することにより、合成電力の位相を任意に調整するできるようにする。なお、合成器67は、第2実施形態において使用したものと同一のものである。
In the above formula (1) and FIG. 3, it is shown that the phase of the combined power of the sine wave power and the cosine wave power can be varied between + π / 2 to −π / 2 (rad). In order to change the phase of the combined power, it is necessary to control the amplitudes of the sine wave power and the cosine wave power from the outside.
In this embodiment, the
この第3実施形態の変調ユニットが第2実施形態の変調ユニットと異なる点は、D/A変換器61,62を用いることにより、正弦波電力と余弦波電力の位相を任意に変化させることができる点である。このようにして正弦波電力と余弦波電力の位相を変化させる(ずらす)ことにより、図9(a)及び図9(b)に示す直交座標系の第1象限と第4象限内のすべてをシンボルとする多値PSK及び多値QAMを実現することができる。
The difference between the modulation unit of the third embodiment and the modulation unit of the second embodiment is that the phases of the sine wave power and the cosine wave power can be arbitrarily changed by using the D /
また、スイッチ71を切り替えることにより、合成電力の位相を固定位相器72でπ(rad)遷移させれば、図9(a)及び図9(b)に示す直交座標系の第2象限と第3象限内のすべてをシンボルとする多値PSKおよび多値QAMを実現することができる。これは、上述した式(2)から明らかである。
以上より、図9(a)及び図9(b)に示す第1象限、第2象限、第3象限および第4象限の全象限内において0〜2π(rad)までの任意の値を取り得る全象限内をシンボルとする多値PSK及び多値QAMを実現することができる。
Further, by switching the
From the above, an arbitrary value from 0 to 2π (rad) can be taken in all the quadrants of the first quadrant, the second quadrant, the third quadrant, and the fourth quadrant shown in FIGS. 9A and 9B. Multi-level PSK and multi-level QAM with symbols in all quadrants can be realized.
また、+π/2(rad)と−π/2(rad)とをシンボルとする2値PSKであれば、振幅も略一定に保たれるため、増幅器68を飽和領域で用いることなく、線形領域のみで使用することが容易となり、フィルタ69と可変減衰器70を備えなくても2値PSKを実現できる。同様に、全体としてπの位相変化をしていることから、非特許文献1に例示されている符号化パルスレーダ送信装置用の変調ユニットないし変調装置を容易に実現することができる。なお、この符号化パルスレーダ送信装置は、位相変化をπとした変調を行うものであるが、原理上、多値PSKの位相変化量と同様に、もっと少ない位相変化量でも実現可能である。
Further, in the case of binary PSK using + π / 2 (rad) and −π / 2 (rad) as symbols, the amplitude is also kept substantially constant, so that the
以上説明したように、本発明によれば、簡便な構成により位相変調および直交振幅変調を実現することができる。本発明の変調ユニット又は変調装置は、通信装置および符号化パルスレーダ送信装置等に広く適用が可能である。 As described above, according to the present invention, phase modulation and quadrature amplitude modulation can be realized with a simple configuration. The modulation unit or modulation device of the present invention can be widely applied to communication devices, coded pulse radar transmission devices, and the like.
1…増幅器、2…フィルタ、5…発振器,6…π/2位相固定器,7…正弦側可変減衰器,8…余弦側可変減衰器,9…合成器,10…増幅器,11…フィルタ,12、12a、12b、12c、12d…最終段可変減衰器、21〜24…変調ユニット、26,27…固定位相器、45…合成器、50,50a、50b、50c、50d…制御装置、61,62…D/A変換器、63,64…フィルタ、67…合成器、68…増幅器、69…フィルタ、70…可変減衰器、71…スイッチ、72…固定位相器、73…合成器、74…制御装置。
DESCRIPTION OF
Claims (11)
請求項1記載の変調方法。 The electronic circuit is an amplifier capable of amplifying a linear region where a ratio of output power to an increase of input power linearly changes and a saturation region where the ratio is nonlinear, and the alternating power is linear region of the amplifier. And the saturation region, and the alternating power is modulated based on the difference in the passing phase of the alternating power generated thereby.
The modulation method according to claim 1.
請求項1記載の変調方法。 The other alternating power is of the same frequency that at least one of amplitude and phase is different from the target alternating power, and the alternating power and the other alternating power are combined by a combining means, and these alternating powers are combined. Changing the amplitude of at least one of the powers, and modulating the target alternating power by a change in the phase caused thereby,
The modulation method according to claim 1.
一次変調された交番電力の位相を前記電子回路の特性に基づいて変えることにより当該交番電力の二次変調を行う段階と有する、
請求項3記載の変調方法。 Changing at least one amplitude of the alternating power synthesized by the synthesizing means, and performing primary modulation of the target alternating power by a change in phase caused thereby;
Performing secondary modulation of the alternating power by changing the phase of the primary modulated alternating power based on the characteristics of the electronic circuit;
The modulation method according to claim 3.
請求項3又は4記載の変調方法。 The target alternating power or the other alternating power is generated by passing a part of a plurality of alternating powers of the same frequency output from a common output source through a fixed phase shifter,
The modulation method according to claim 3 or 4.
この電力出力器から出力される第1交番電力の位相を固定的に所定量変位させることにより第2交番電力を出力する第2電力出力手段と、
前記第1交番電力及び前記第2交番電力の少なくとも一方の振幅を調整する振幅調整手段と、
振幅調整された前記第1交番電力及び前記第2交番電力を合成する電力合成手段とを備え、
可変位相器を用いることなく前記第1交番電力の位相変化を伴う変調を行う、変調ユニット。 First power output means for outputting first alternating power;
A second power output means for outputting a second alternating power by fixedly displacing a phase of the first alternating power output from the power output device by a predetermined amount;
An amplitude adjusting means for adjusting an amplitude of at least one of the first alternating power and the second alternating power;
Power combining means for combining the first alternating power and the second alternating power whose amplitude has been adjusted,
A modulation unit that performs modulation with a phase change of the first alternating power without using a variable phase shifter.
請求項6記載の変調ユニット。 An amplifier capable of amplifying combined alternating power obtained by combining with the power combining means in a linear region in which a ratio of output power to an increase in input power changes linearly and a saturation region in which the ratio is nonlinear Further equipped,
The modulation unit according to claim 6.
請求項7記載の変調ユニット。 A filter that filters the alternating power amplified by the amplifier at a predetermined frequency; and a second amplitude adjusting unit that adjusts the amplitude of the filtered alternating power.
The modulation unit according to claim 7.
請求項6、7又は8記載の変調ユニット。 The first alternating power is sinusoidal power and the second alternating power is cosine power;
The modulation unit according to claim 6, 7 or 8.
変調装置。 A plurality of the modulation units according to claim 6 to 9 and a power integration means for integrating the alternating power output from these phase modulation units.
Modulation device.
これらの複数の交番電力を合成する第1電力合成手段と、
合成された交番電力を、入力電力の増加に対する出力電力の比率が線形的に変化する線形領域と、前記比率が非線形となる飽和領域とで増幅する増幅器と、
この増幅器で増幅され、所定周波数にフィルタリングされた交番電力の振幅を調整する振幅調整手段と、
振幅調整された交番電力の位相を固定的に所定量変位させることにより変位交番電力を出力する変位交番電力出力手段と、
前記振幅調整された交番電力と前記変位交番電力とを合成する第2電力合成手段とを備え、
可変位相器を用いることなく交番電力の位相変化を伴う変調を行う、変調装置。 Power output means for outputting a plurality of alternating powers each having a variable phase and amplitude;
First power combining means for combining the plurality of alternating powers;
An amplifier that amplifies the synthesized alternating power in a linear region in which a ratio of output power to an increase in input power changes linearly and a saturation region in which the ratio is nonlinear;
Amplitude adjusting means for adjusting the amplitude of the alternating power amplified by this amplifier and filtered to a predetermined frequency;
Displacement alternating power output means for outputting displacement alternating power by fixedly displacing the phase of the alternating power adjusted in amplitude by a predetermined amount; and
A second power combining means for combining the alternating power adjusted in amplitude and the displacement alternating power;
A modulation device that performs modulation accompanied by a phase change of alternating power without using a variable phase shifter.
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