JP2009147422A - Ｉ／ｑ特性校正方法、ｉ／ｑ復調器、ｉ／ｑ変調器及びｉ／ｑ変復調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】周波数が高くなってもＩ／Ｑ不均衡（Ｉｍｂａｌａｎｃｅ）であるＩ／Ｑ位相誤差やＩ／Ｑ振幅誤差の増大を抑制すること。
【解決手段】Ｉ／Ｑ振幅誤差とＩ／Ｑ位相誤差とをもたらすＩ／Ｑ不均衡を含まない校正信号を生成し、その校正信号を用いＩ／Ｑ位相の誤差が０になるように位相を合わせ、Ｉ／Ｑ変調が０，±π／２の点でＩ／Ｑ振幅が等しくなるように振幅を合わせることで、周波数に追従させたＩ／Ｑ特性の校正を行うことができるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、Ｉ（同相）信号とＱ（Ｉ信号に直角の位相）信号との特性を校正するＩ／Ｑ特性校正方法、Ｉ／Ｑ復調器、Ｉ／Ｑ変調器及びＩ／Ｑ変復調装置に関する。

従来より、通信機器等においては、Ｉ（同相）信号とＱ（Ｉ信号に直角の位相）信号とに分割してベクトル変調及び復調を行うＩ／Ｑ変調器及びＩ／Ｑ復調器が用いられている。

ここで、まず、Ｉ／Ｑ復調器においては、たとえば電圧制御発振器からの発振信号周波数が周波数逓倍回路によって２倍の周波数に変換され、２分周回路で逓倍信号を立上がりのタイミングと立下りのタイミングで２分周することで、９０°の位相差を持った信号が得られることになり、０°と１８０°及び９０°と２７０°の２つの信号が作り出される。

そして、９０°と２７０°の信号はＱミキサへ供給され、一方０°と１８０°の信号はＩミキサへ供給されることで、９０°と２７０°のＱ信号と、０°と１８０°のＩ信号が得られる。

一方、Ｉ／Ｑ変調器においては、たとえばＩ／Ｑ復調器の場合と同様に、周波数逓倍回路及び２分周回路によって９０°の位相差を持った２つの信号が得られ、上記の９０°と２７０°の信号がＱミキサへ供給され、０°と１８０°の信号がＩミキサへ供給されることで、Ｉ信号とＱ信号によって変調された高周波信号が出力される。

しかしながら、このようなＩ／Ｑ変復調装置では、９０°の位相差を持った信号を形成するためにトランジスタ等（能動素子）の非線形素子を含む周波数逓倍回路と２分周回路とを用いているため、Ｉ／Ｑ不均衡（Ｉｍｂａｌａｎｃｅ）であるＩ／Ｑ位相誤差やＩ／Ｑ振幅誤差が大きくなるという不具合がある。

このような不具合を解消するために、特許文献１では、０°、９０°、１８０°、２７０°の信号を出力する抵抗とコンデンサとから構成される４相入出力ＲＣポリフェイズフィルタを設け、この０°と１８０°の信号をＩ信号用ミキサへ供給し、９０°、２７０°の信号をＱ信号用ミキサへ供給し、これらのミキサに高周波信号を入力することにより、Ｉ／Ｑ復調を行い、また、逆にそれらのミキサにＱ信号とＩ信号とを入力することにより、Ｉ／Ｑ変調を行うようにしたＩ／Ｑ変復調回路を提案している。
特開２００３−２８３２５３号公報

上述した特許文献１では、トランジスタ等の非線形素子を用いずに回路を構成しているため、Ｉ／Ｑ位相誤差やＩ／Ｑ振幅誤差を小さくすることができるようになっている。

ところが、このようなＩ／Ｑ変復調回路では、トランジスタ等の非線形素子を用いずに回路を構成しているものの、周波数が高くなるに従い、Ｉ／Ｑ不均衡（Ｉｍｂａｌａｎｃｅ）であるＩ／Ｑ位相誤差やＩ／Ｑ振幅誤差が増大してしまうという問題があった。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、上記問題点を解決することができるＩ／Ｑ特性校正方法、Ｉ／Ｑ復調器、Ｉ／Ｑ変調器及びＩ／Ｑ変復調装置を提供することを目的とする。

本発明のＩ／Ｑ特性校正方法は、Ｉ／Ｑ変復調装置におけるＩ／Ｑ特性を校正するＩ／Ｑ特性校正方法であって、Ｉ／Ｑ振幅誤差とＩ／Ｑ位相誤差とをもたらすＩ／Ｑ不均衡を含まない校正信号を生成する工程と、前記校正信号を用いＩ／Ｑ位相の誤差が０になるように位相を合わせる工程と、Ｉ／Ｑ変調が０，±π／２の点でＩ／Ｑ振幅が等しくなるように振幅を合わせる工程とを有することを特徴とする。
また、Ｉ／Ｑ入力信号の振幅が零のとき零電位になるように直流電位調整を行う工程を有するようにすることができる。
また、Ｉ／Ｑ出力信号の漏れ成分を検出し、その成分を抽出する工程と、前記Ｉ／Ｑ出力信号に前記抽出した成分に対し同一で逆相の成分を注入する工程とを有するようにすることができる。
本発明のＩ／Ｑ復調器は、第１発振器からの信号を用いて高周波信号を復調したＩ信号を出力するＩミキサと、前記第１発振器からの信号を用いて前記高周波信号を復調したＱ信号を出力するＱミキサと、前記第１発振器からの信号をπ／２シフトして前記Ｑミキサに与えるπ／２シフト器とを備え、前記第１発振器からの信号が位相調整器を介して前記π／２シフト器に与えられるとともに、Ｉ／Ｑ振幅誤差とＩ／Ｑ位相誤差とをもたらすＩ／Ｑ不均衡を含まない校正信号を用い、前記位相調整器を介してＩ／Ｑ位相の誤差が０になるように位相が合わせられ、さらにＩ／Ｑ変調が０，±π／２の点でＩ／Ｑ振幅が等しくなるようにされることを特徴とする。
本発明のＩ／Ｑ変調器は、請求項１〜３のいずれかのＩ／Ｑ特性校正方法により校正されたＩ／Ｑ復調器を用いて、Ｉ／Ｑ不均衡が校正されることを特徴とする。
本発明のＩ／Ｑ変復調装置は、第１発振器からの信号を用いて高周波信号を復調したＩ信号を出力するＩミキサと、前記第１発振器からの信号を用いて前記高周波信号を復調したＱ信号を出力するＱミキサと、前記第１発振器からの信号をπ／２シフトして前記Ｑミキサに与えるπ／２シフト器とを備え、前記第１発振器からの信号が位相調整器を介して前記π／２シフト器に与えられるように構成されたＩ／Ｑ復調器と、第１発振器からの信号をＩ信号で変調して出力するＩミキサと、前記第１発振器からの信号をＱ信号で変調して出力するＱミキサと、前記第１発振器からの信号をπ／２シフトして前記Ｑミキサに与えるπ／２シフト器とを備え、前記第１発振器からの信号が位相調整器を介して前記π／２シフト器に与えられるように構成されたＩ／Ｑ変調器とを備え、Ｉ／Ｑ振幅誤差とＩ／Ｑ位相誤差とをもたらすＩ／Ｑ不均衡を含まない校正信号を用い、前記位相調整器を介してＩ／Ｑ位相の誤差が０になるように位相が合わせられ、さらにＩ／Ｑ変調が０，±π／２の点でＩ／Ｑ振幅が等しくなるようにされることを特徴とする。
また、前記Ｉ／Ｑ変調器の出力からの漏れ成分を検出して漏れ成分を除去するために、第２発振器からの信号を取り込んで前記Ｉ／Ｑ復調器に与える切換スイッチと、該切換スイッチを介して取り込まれた信号の振幅が零のとき零電位になるようにオン／オフすることで直流電位調整を行う零点補正スイッチとを備えるようにすることができる。
本発明のＩ／Ｑ特性校正方法、Ｉ／Ｑ復調器、Ｉ／Ｑ変調器及びＩ／Ｑ変復調装置では、Ｉ／Ｑ振幅誤差とＩ／Ｑ位相誤差とをもたらすＩ／Ｑ不均衡を含まない校正信号を生成し、その校正信号を用いＩ／Ｑ位相の誤差が０になるように位相を合わせ、Ｉ／Ｑ変調が０，±π／２の点でＩ／Ｑ振幅が等しくなるように振幅を合わせることで、周波数に追従させたＩ／Ｑ特性の校正を行うことができる。

本発明のＩ／Ｑ特性校正方法、Ｉ／Ｑ復調器、Ｉ／Ｑ変調器及びＩ／Ｑ変復調装置によれば、Ｉ／Ｑ振幅誤差とＩ／Ｑ位相誤差とをもたらすＩ／Ｑ不均衡を含まない校正信号を生成し、その校正信号を用いＩ／Ｑ位相の誤差が０になるように位相を合わせ、Ｉ／Ｑ変調が０，±π／２の点でＩ／Ｑ振幅が等しくなるように振幅を合わせることで、周波数に追従させたＩ／Ｑ特性の校正を行うことができるようにしたので、周波数が高くなってもＩ／Ｑ不均衡（Ｉｍｂａｌａｎｃｅ）であるＩ／Ｑ位相誤差やＩ／Ｑ振幅誤差の増大を抑制することができる。

本実施形態では、Ｉ／Ｑ振幅誤差とＩ／Ｑ位相誤差とをもたらすＩ／Ｑ不均衡を含まない校正信号を生成し、その校正信号を用いＩ／Ｑ位相の誤差が０になるように位相を合わせ、Ｉ／Ｑ変調が０，±π／２の点でＩ／Ｑ振幅が等しくなるように振幅を合わせることで、周波数に追従させたＩ／Ｑ特性の校正を行うことができるようにし、周波数が高くなってもＩ／Ｑ不均衡（Ｉｍｂａｌａｎｃｅ）であるＩ／Ｑ位相誤差やＩ／Ｑ振幅誤差の増大を抑制することができるようにした。

また、Ｉ／Ｑ入力信号の振幅が零のとき零電位になるように直流電位調整を行うようにすることで、Ｉ／Ｑ復調器の理想的零点を検出して校正することができる。

また、Ｉ／Ｑ出力信号の漏れ成分を検出し、その成分を抽出し、そのＩ／Ｑ出力信号に抽出した成分に対し同一で逆相の成分を注入するようにすることで、Ｉ／Ｑ出力信号の漏れ成分を限りなく零にすることができる。

以下、本発明の実施例の詳細について説明する。図１〜図３は、本発明のＩ／Ｑ変復調装置の一実施例を説明するための図である。ここで、図１はＩ／Ｑ変復調装置を示す図、図２は図１のＩ／Ｑ変調器の詳細を説明するための図であり、図３は図１のＩ／Ｑ復調器を説明するための図である。

まず、図１に示すように、Ｉ／Ｑ変復調装置は、Ｉ／Ｑ変調器（Ｉ／Ｑ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）１０と、Ｉ／Ｑ復調器（Ｉ／Ｑ Ｄｅｍｏｄｕｌａｔｏｒ）２０と、第１発振器３０と、分配器（又は分岐器）４０と、第２発振器５０と、切換スイッチ６０と、零点補正スイッチ７０とを備えている。

第１発振器３０は、Ｉ／Ｑ変調器１０及びＩ／Ｑ復調器２０の搬送周波数の信号を発振する。分配器（又は分岐器）４０は、Ｉ／Ｑ変調器１０の信号の一部を分配（又は分岐）してＩ／Ｑ復調器２０に入力するための装置である。第２発振器５０は、Ｉ／Ｑ不均衡（Ｉ／Ｑ Ｉｍｂａｌａｎｃｅ）校正用のＦＭ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒである。

切換スイッチ６０は、分配器（又は分岐器）４０からの信号又は第２発振器５０からのＩ／Ｑ不均衡（Ｉ／Ｑ Ｉｍｂａｌａｎｃｅ）校正用のＦＭ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒの信号のいずれかをＩ／Ｑ復調器２０に取り込む。零点補正スイッチ７０は、Ｉ／Ｑ復調器の入力信号がゼロ（振幅がゼロ）のときＩ／Ｑ復調器２０の出力信号の原点になるように補正（校正）するためにオン／オフする。

ここで、Ｉ／Ｑ変調器１０は、図２に示すように、π／２シフト器１４と、ミキサー１５，１６と、加算器１７とを有している。なお、図中符号１１，１２はレベル調整器であり、符号１３は位相調整器である。

レベル調整器１１，１２は、Ｉ信号及びＱ信号のレベルを調整する。位相調整器１３は、第１発振器３０からの信号の周波数の位相を調整する。π／２シフト器１４は、第１発振器３０からの信号の周波数の位相を９０°だけシフトする。

ミキサー１５はＩミキサであり、第１発振器３０からの信号をＩ信号によって変調する。ミキサー１６はＱミキサであり、位相調整器１３及びπ／２シフト器１４を介して入力される第１発振器３０からの信号をＱ信号によって変調する。加算器１７は、ミキサー１５，１６からのＩ信号及びＱ信号によって変調された信号を加算してＩ／ＱＭｏｄを出力する。

Ｉ／Ｑ復調器２０は、図３に示すように、π／２シフト器２４と、ミキサー２５，２６とを有している。なお、図中符号２１，２２はレベル調整器２１，２２であり、符号２３は位相調整器である。

レベル調整器２１，２２は、ミキサー２５，２６からのＩ信号及びＱ信号のレベルを調整する。位相調整器２３は、第１発振器３０からの信号の周波数の位相を調整する。π／２シフト器２４は、第１発振器３０からの信号の周波数の位相を９０°だけシフトする。

ミキサー２５はＩミキサであり、入力されるＩ信号を第１発振器３０からの信号で復調する。ミキサー２６はＱミキサであり、入力されるＱ信号を位相調整器２３及びπ／２シフト器２４を介して入力される第１発振器３０からの信号で復調する。

次に、図４及び図５を参照しながらＩ／Ｑ不均衡（Ｉｍｂａｌａｎｃｅ）特性を校正する方法について説明する。なお、以下に示す図においては、第１発振器３０とローカル周波数の信号を発信する第２発振器５０とからの信号の周波数は同一であるものとする。

まず、ＲＦハードウェア系の不完全さによりＩ／Ｑ変調器１０及び／又はＩ／Ｑ復調器２０において、Ｉ／Ｑ不均衡（Ｉｍｂａｌａｎｃｅ）は発生し得る。言い換えれば、Ｉ／Ｑ変調器１０とＩ／Ｑ復調器２０のどちらか一方（あるいは双方）で発生したＩ／Ｑ不均衡（Ｉｍｂａｌａｎｃｅ）の影響や量を分離することができなかった。ここで、Ｉ／Ｑ不均衡（Ｉｍｂａｌａｎｃｅ）は、Ｉ／Ｑ位相誤差とＩ／Ｑ振幅誤差とである。

そこで、まず第一に、図５（ａ）に示すようなＩ／Ｑ不均衡（Ｉｍｂａｌａｎｃｅ）を含まない信号（理想的な信号：Ｉ／Ｑ Ｍｏｄ Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）を生成し、この信号を校正（あるいは基準）信号として図５（ｂ）に示すようにＩ／Ｑ復調器２０を完全に校正するようにする。

また、図１に示したＩ／Ｑ変調器１０の入力信号Ｉｍｏｄ及びＱｍｏｄと、Ｉ／Ｑ復調器２０の出力信号Ｉｄｅｔ及びＱｄｅｔとを各々比較（Ｉｍｏｄ←→Ｉｄｅｔ，Ｑｍｏｄ←→Ｑｄｅｔ）して校正することにより、Ｉ／Ｑ変調器１０のＩ／Ｑ不均衡（Ｉｍｂａｌａｎｃｅ）の特性を補正することができる。

すなわち、Ｉ／Ｑ変調器１０に図５（ａ）に示す信号（ＦＭ Ｍｏｄ Ｉｎｐｕｔ） を入力することにより、±π／２の信号を作ることができる。この場合、図５（ａ）に示す信号（ＦＭ Ｍｏｄ Ｉｎｐｕｔ）の振幅を０から大きくしてゆくと、図５（ｃ）に示すように、ΔΦが大きくなるため、ΔΦが±π／２になるまで調整する。

ここで、図５（ｂ）に示すように、Ｉ軸出力が振幅＋１から減衰し、ΔΦがπ／２のとき零電位になり、さらにΔΦを増加させると負電位になる。−π（ｒａｄ）のとき、−１で最も低い電位になる。また、零電位をよぎる点が±π／２の点である。

このとき、＋π／２（あるいは−π／２）に位相変移した後、−π／２（あるいは＋π／２）に位相変移させて位相変移量が元に戻るように必ず２つの周波数変位を行わせる必要がある。これにより、図５（ａ）に示す信号（ＦＭ Ｍｏｄ Ｉｎｐｕｔ）の平均位相変位は０となり、ＰＬＬに影響を及ぼすことがなくなる。

図５では、説明の都合上、位相ロックした期間がＩ軸に重なるように制御されたものとして示してあるが、Ｉ軸（あるいはＱ軸）と位相差がある場合、Ｑ軸（あるいはＩ軸）と同じだけ位相差が生じる。この場合、極座標上の補正を行うことにより位相差を取り除くことができる。

また、図５（ａ）に示す信号（ＦＭ Ｍｏｄ Ｉｎｐｕｔ）は必ずしも同図のような形である必要はなく、ΔΦ＝Δω・Δｔの時間積で示される信号（矩形波）であればよい。

ここで、図５（ａ）に示す信号（ＦＭ Ｍｏｄ Ｉｎｐｕｔ）に従って位相が変化する様子を、図６（ａ）〜（ｉ）の時間変遷で示す。図６（ａ）〜（ｉ）から分かる通り、正又は負の信号の時間積分に相当する大きさを互いに等しくすることは容易であり、＋π／２、−π／２の位相変移は等しくなる。また、＋π／２、−π／２の位相変移を一組の位相変移とすることによりＰＬＬの位相制御回路に影響をなくすことができる。

すなわち、図５（ａ）に示す信号（ＦＭ Ｍｏｄ Ｉｎｐｕｔ）は、まさしくＩ軸（あるいはＱ軸）に対して直交する信号を作り出すことができるものであり、このことを利用してＩ／Ｑ復調器２０のＩ／Ｑ不均衡（Ｉｍｂａｌａｎｃｅ）特性を補正することにより理想的なＩ／Ｑ復調器２０を得ることができる。

次に、図７により、Ｉ／Ｑ不均衡（Ｉｍｂａｌａｎｃｅ）特性の校正（補正）についてさらに詳しく説明する。

まず、Ｉ／Ｑ不均衡（Ｉｍｂａｌａｎｃｅ）のΦｅｒを有するＩ／Ｑ復調器２０に校正用の信号（理想的に±π／２の信号）を入力した場合、Ｉ出力及びＱ出力の信号は図７（ａ）〜（ｄ）のようになる。

本来、Ｉ軸とＱ軸は直交しなければならないため、図７（ａ）〜（ｄ）のように、（０ ｒａｄ）、（＋π／２ ｒａｄ）、（−π／２ ｒａｄ）、（π ｒａｄ）の信号が入力されたときの各Ｉ出力信号及びＱ出力信号を示す。

図７（ａ）〜（ｄ）のように、入力される信号に応じて振幅に影響が現れていることが分かる。Ｉ／Ｑ不均衡（Ｉｍｂａｌａｎｃｅ）の校正（補正）においては、理想状態になるまでＩ／Ｑ位相の誤差が０になるように位相を合わせる必要がある。具体的には、０°変調時のＱ出力信号が０になるように位相を合わせ、次に、Ｉ／Ｑ変調が０，±π／２の点で理想の位置になるまでＩ／Ｑ振幅を等しくなるように合わせる。これにより、Ｉ／Ｑ復調器２０のＩ／Ｑ位相誤差とＩ／Ｑ振幅誤差とを校正することができる。

ここで、図７（ｅ）は、図７（ａ）〜（ｄ）の状態を合成したものであり、一般に、星座（Ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ）と呼ばれている。また、図７（ｅ）は、Ｉ／Ｑの振幅特性が等しいと仮定している。

図７（ｅ）のように、Ｉ／Ｑ不均衡（Ｉｍｂａｌａｎｃｅ）のΦｅｒを有するＩ／Ｑ復調器２０に、理想的にＩ／Ｑ変調された信号を入力した場合、同図のように歪んだ信号が出力される。

図７（ｅ）において、Ｉ／Ｑ復調器２０のＩ／Ｑの位相誤差Φｅｒが０になるように補正することで、星座（Ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ）の位置は本来の正しく、かつ理想の位置になる。

Ｉ／Ｑの振幅特性を補正する場合、必ず位相誤差を補正してからＩ／Ｑの出力及び振幅が等しくなるように調整する必要がある。これは、Ｉ／Ｑには本来同一の振幅特性を持つ信号を入力しているからである。

ここで、Ｉ出力は次の様にして得られる。
Ｉ出力：
Ｓｉｎ（ωｔ＋φ０＋Δφ）×Ｓｉｎ（ωｔ）
＝１／２｛Ｃｏｓ（ωｔ＋φ０＋Δφ?ωｔ）?Ｃｏｓ（ωｔ＋φ０＋Δφ＋ωｔ）｝
＝１／２Ｃｏｓ（φ０＋Δφ）?１／２Ｃｏｓ（２ωｔ＋φ０＋Δφ）
ここで、ＬＰＦにより高周波成分を取り除くことにより復調出力を得ると、
１／２Ｃｏｓ（φ０＋Δφ）
がＩ出力となる。

次に、Ｑ出力は次のようにして得られる。
Ｑ出力：
Ｓｉｎ（ωｔ＋φ０＋Δφ）×Ｓｉｎ（ωｔ＋π／２−φｅ）
＝１／２Ｃｏｓ（φ０＋Δφ?π／２＋φｅ）?１／２Ｃｏｓ（２ωｔ＋φ０＋Δφ＋π／２−φｅ）
ここで、ＬＰＦにより高周波成分を取り除くことにより復調出力を得ると、
１／２Ｃｏｓ（φ０?π／２＋φｅ）
＝１／２｛Ｃｏｓ（φ０＋φｅ）×Ｃｏｓπ／２＋Ｓｉｎ（φ０＋φｅ）×Ｓｉｎπ／２｝
＝１／２Ｓｉｎ（φ０＋φｅ）
がＱ出力となる。

ここで、φ０＝０とすると、
Ｉ出力は１／２Ｃｏｓ（Δφ）、
Ｑ出力は１／２Ｓｉｎ（φｅ＋Δφ）
となる。

また、Δφ＝０のときのＩ出力及びＱ出力は、次の通りである。
Ｉ出力：
１／２Ｃｏｓ（Δφ）
＝１／２Ｃｏｓ（０）＝１／２
がＩ出力となる。

Ｑ出力：
Ｓｉｎ（ωｔ＋Δφ）×Ｓｉｎ（ωｔ＋π／２−φｅ）
１／２Ｓｉｎ（φｅ）
がＱ出力となる。

また、Δφ＝π／２のときのＩ出力及びＱ出力は、次の通りである。
Ｉ出力：
１／２Ｃｏｓ（Δφ）
＝１／２Ｃｏｓ（π／２）＝０
がＩ出力となる。

Ｑ出力：
１／２Ｓｉｎ（φｅ＋Δφ）
＝１／２Ｓｉｎ（φｅ＋π／２）
＝１／２Ｃｏｓ（φｅ）
がＱ出力となる。

また、Δφ＝?π／２のときのＩ出力及びＱ出力は、次の通りである。
Ｉ出力：
１／２Ｃｏｓ（Δφ）
＝１／２Ｃｏｓ（?π／２）＝０
がＩ出力となる。

Ｑ出力：
１／２Ｓｉｎ（Δφ＋φｅ）
＝１／２Ｓｉｎ（Δφ−π／２）
＝１／２｛Ｓｉｎ（φｅ）×Ｃｏｓπ／２＋Ｃｏｓ（φｅ）×Ｓｉｎπ／２｝
＝１／２Ｃｏｓ（φｅ）
がＱ出力となる。

また、Δφ＝?πのときのＩ出力及びＱ出力は、次の通りである。
Ｉ出力：
１／２Ｃｏｓ（Δφ）
＝１／２Ｃｏｓ（−π）
＝?１／２
がＩ出力となる。

Ｑ出力：
１／２Ｓｉｎ（φｅ＋π）
＝?１／２Ｓｉｎ（φｅ）
がＱ出力となる。

次に、ローカル信号の注入法について説明する。なお、以下に説明するローカル信号の注入法は、上述した校正方法とは異なるものである。

まず、図８に示すＩ／Ｑ復調器２０では、ミキサー２５，２６に第１発振器３０からの信号と第２発振器５０からの信号とが入力される。ただし、ミキサー２６には、π／２シフト器２４を介して第２発振器５０からの信号とミキサー２５，２６からのそれぞれの出力をミキシングするミキサー２７からの信号とが入力される。そして、ミキサー２５，２６からのそれぞれの出力は、レベル調整器２１，２２及びＬＰＦ２８ａ，２８ｂを介し、Ｉ出力及びＱ出力とされる。

ここで、この方法は上述した校正方法とは異なり第１発振器３０及び第２発振器５０からの２つの周波数であるω１とω２とが異なる周波数の条件で校正される。また、ω２はＩ／Ｑ復調器２０の搬送波周波数を示している。また、Ｉ出力とＱ出力との前段にＬＰＦ２８ａ，２８ｂを配置し、ω１とω２の周波数差の成分（ω１−ω２）を通過させる。

また、（ω１＋ω２）の成分はＬＰＦ２８ａ，２８ｂで十分に減衰させることができるものとする。このとき、それぞれのＩ出力及びＱ出力の成分は互いにπ／２＋Φｅｒの位相差を持っている。ΦｅｒはＩ／Ｑ復調器２０のＩ／Ｑ不均衡（Ｉｍｂａｌａｎｃｅ）を示している。

ここで、Φｅｒが０になるように補正すると、Ｉ／Ｑ不均衡（Ｉｍｂａｌａｎｃｅ）を正しく校正することができる。これにより、Ｉ出力及びＱ出力の成分は（ω１−ω２）として出力され、互いにπ／２の関係になるように自動的に位相及び振幅を補正することができる。

このような機能を応用する方法として、
（１）復調しようとする信号を時間的に切り換えて定期的に短い期間で校正を行う方法。
（２）変・復調信号帯域より高い周波数（ω１−ω２）のω１の信号を注入することにより校正する方法。
の２つの方法が考えられる。

また、Ｉ出力及びＱ出力は、次のようにして得られる。

Ｉ出力：
Ｓｉｎ（ω１×ｔ＋φ１）×Ｓｉｎ（ω２×ｔ＋φ２）
＝１／２｛Ｃｏｓ（ω１×ｔ＋φ１?ω２×ｔ?φ２）＋Ｃｏｓ（ω１×ｔ＋φ１＋ω２×ｔ＋φ２）｝
＝１／２Ｃｏｓ｛（ω１?ω２）×ｔ＋（φ１?φ２））｝＋１／２Ｃｏｓ｛（ω１＋ω２）×ｔ＋（φ１＋φ２）｝
ここで、高周波成分をＬＰＦで取り除き、
（ω１?ω２）＝Δω，（φ１?φ２）＝Δφとすると、
→１／２Ｃｏｓ（Δωｔ＋Δφ）
としたＩ出力が得られる。

Ｑ出力：
Ｓｉｎ（ω１×ｔ＋φ１）×Ｓｉｎ（ω２×ｔ＋φ２＋π／２＋φｅｒ）
＝１／２｛Ｃｏｓ（ω１×ｔ＋φ１?ω２×ｔ?φ２?π／２?φｅｒ）＋Ｃｏｓ（ω１×ｔ＋φ１＋ω２×ｔ＋φ２＋π／２＋φｅｒ）｝
＝１／２Ｃｏｓ｛（ω１?ω２）×ｔ＋（φ１?φ２?π／２?φｅ｝＋１／２Ｃｏｓ｛（ω１＋ω２）×ｔ＋（φ１＋φ２＋π／２＋φｅｒ）｝
ここで、高周波成分をＬＰＦで取り除き、
（ω１?ω２）＝Δω，（φ１?φ２）＝Δφとすると、
→１／２Ｃｏｓ｛Δωｔ＋Δφ?π／２?φｅｒ｝
＝１／２Ｃｏｓ｛（Δωｔ＋Δφ?φｅｒ）?π／２｝
ここで、α＝（Δωｔ＋Δφ−φｅｒ）とし、β＝π／２として、これらのα，βを、
１／２Ｃｏｓ（α−β）＝１／２｛Ｃｏｓ（α）×Ｃｏｓ（β）＋Ｓｉｎ（α）×Ｓｉｎ（β）｝
に代入すると、
１／２Ｓｉｎ（Δωｔ＋Δφ−φｅｒ）
としたＱ出力が得られる。

このように、周波数ω２のローカル信号を有するＩ／Ｑ復調器２０に周波数ω２の単一周波数信号を入力してＩ／Ｑ復調器２０を校正する場合、２つの信号の周波数差（｜ω２−ω１｜）のＢｅａｔとしてＩ軸、Ｑ軸の各々の端子に信号が出力される。このとき、各Ｉ軸及びＱ軸の信号は、Ｓｉｎ（ωｔ＋Φ）、Ｃｏｓ（ωｔ＋Φ＋Φｅｒ）の形で表される。

ΦｅｒはＩ／Ｑ復調器２０のＩ／Ｑ不均衡（Ｉｍｂａｌａｎｃｅ）の成分である。このように、Ｉ軸及びＱ軸の信号出力に、Ｉ／Ｑ不均衡（Ｉｍｂａｌａｎｃｅ）の成分が含まれていることは明白であり、Φｅｒが０になるように位相補正することで、Ｉ／Ｑ復調器２０のＩ／Ｑ位相のＩ／Ｑ不均衡（Ｉｍｂａｌａｎｃｅ）を校正することができる。

また、Ｉ軸及びＱ軸の信号出力の大きさ（最大値）が互いに等しくなるようにすることで、Ｉ／Ｑ復調器２０のＩ／Ｑの信号出力の大きさ（最大値）のＩ／Ｑ不均衡（Ｉｍｂａｌａｎｃｅ）を校正することができる。

次に、図９を参照しながらＩ軸、Ｑ軸の信号出力を用い、Ｉ／Ｑ位相のＩ／Ｑ不均衡（Ｉｍｂａｌａｎｃｅ）を校正する方法について説明する。

まず、図９に示すＩ／Ｑ復調器２０では、ミキサー２５，２６に第１発振器３０からの信号と第２発振器５０からの信号とが入力される。ただし、第１発振器３０からの信号は、補正スイッチ７０ａを介してミキサー２５，２６に入力される。また、ミキサー２６には、π／２シフト器２４を介して第２発振器５０からの信号が入力される。また、ミキサー２５，２６からのそれぞれの出力は、ＬＰＦ２８ａ，２８ｂを介し、Ｉ出力及びＱ出力とされる。また、ミキサー２５，２６からのそれぞれの出力は、ミキサー２７及びＬＰＦ２８ｃを介して出力される。

すなわち、ミキサー２５，２６からのそれぞれの出力をミキサー２７に入力し、Ｉ軸及びＱ軸の出力の積（Ｉ／Ｑ Ｐｈａｓｅ Ｄｅｔ）をとると、Ｉ軸及びＱ軸の出力の積により０の点が正確に互いに９０°の位相差になる。このように、常に０の点を正確に保持することによりＩ／Ｑ復調器２０の位相差を９０°に保つことができる。

次に、図１０及び図１１を参照しながらＩ／Ｑ復調器２０の理想的零点を検出して補正する方法について説明する。

まず、図１０に示すＩ／Ｑ変復調装置には、Ｉ／Ｑ変調器１０、Ｉ／Ｑ復調器２０、位相調整器１３ａ、加算器１８、分配器（又は分岐器）４０、切換スイッチ６０及び零点補正スイッチ７０等が設けられている。Ｉ／Ｑ変調器１０には、ＩｍｏｄとＱｍｏｄと、第１発振器３０からの信号が入力される。

加算器１８には、Ｉ／Ｑ変調器１０の出力と、位相調整器１３ａ及びレベル調整器１９を介しての第１発振器３０からの信号とが入力される。ここで、位相調整器１３ａは、逆相成分注入用として設けられているものである。

分配器（又は分岐器）４０は、Ｉ／Ｑ変調器１０の信号の一部を分配（又は分岐）してＩ／Ｑ復調器に入力するための装置である。第２発振器５０は、Ｉ／Ｑ不均衡（Ｉ／Ｑ Ｉｍｂａｌａｎｃｅ）校正用のＦＭ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒである。

切換スイッチ６０は、分配器（又は分岐器）４０からの信号又は第２発振器５０からのＩ／Ｑ不均衡（Ｉ／Ｑ Ｉｍｂａｌａｎｃｅ）校正用のＦＭ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒの信号のいずれかをＩ／Ｑ復調器２０に取り込む。零点補正スイッチ７０は、Ｉ／Ｑ復調器の入力信号がゼロ（振幅がゼロ）のときＩ／Ｑ復調器２０の出力信号の原点になるように補正（校正）するためにオン／オフする。

そして、Ｉ／Ｑ復調器２０からはＩ／Ｑ不均衡（Ｉｍｂａｌａｎｃｅ）を含まない信号（Ｉｄｅｔ及びＱｄｅｔ）が出力される。

ここで、アナログ系のＩ／Ｑ復調器２０は温度及び周波数等の影響を受け易い。特に、周波数が高くなるとその影響は顕著になってくる。また、直流電位が必ずしも入力信号の０電位を示さない場合が殆どである。そのために、直流電位が信号の零電位になるように調整を行うことが多い。

ここで、Ｉ／Ｑ入力信号が０（振幅０）のとき零電位になるように直流電位調整を行う。通常、温度の他、経時的に直流電位が変化することが実際の機器で発生している。この場合、Ｉ／Ｑ入力信号を定期的に振幅が０になるように、零点補正スイッチ７０をオン／オフさせて補正する。

このように、定期的に信号が減衰された期間の間に直流電位を自動的に補正し、記憶し、状態保持することにより、常にＩ／Ｑ復調器２０が自動補正される。

次に、図１１のように、漏れ成分（Ｌｅａｋａｇｅ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）を限りなく０にする場合は、Ｉ／Ｑ変調器１０の漏れ成分（Ｌｅａｋａｇｅ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）を分配器（又は分岐器）４０で検出し、その成分を抽出して同一で逆相の成分を注入する。

すなわち、アナログ系のＩ／Ｑ変調器１０は、特に周波数が高くなると搬送波（注入キャリア：ローカル信号）が直接Ｉ／Ｑ信号に重畳されて出力される量が増大する。この成分は、漏れ成分（Ｌｅａｋａｇｅ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）と呼ばれている。周波数が高くなるとこの傾向が顕著になる。

この場合、Ｉ／Ｑ変調器１０の出力信号にＩ／Ｑ変調器１０ａから漏れ成分（Ｌｅａｋａｇｅ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）と同一振幅で逆位相の信号を注入することにより、漏れ成分（Ｌｅａｋａｇｅ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）を取り除くことができる。

ここで、漏れ成分は、Ｉ／Ｑ変調器１０の入力信号成分、Ｉ／Ｑ復調器２０の出力信号成分及び直流電位自動補正の機能により差分として出力されるものを検出することで抽出される。

以上のことにより、常に安定な漏れ成分（Ｌｅａｋａｇｅ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）を取り除いた信号を出力することができる。

このように、本実施例では、Ｉ／Ｑ振幅誤差とＩ／Ｑ位相誤差とをもたらすＩ／Ｑ不均衡を含まない校正信号を生成し、その校正信号を用いＩ／Ｑ位相の誤差が０になるように位相を合わせ、Ｉ／Ｑ変調が０，±π／２の点でＩ／Ｑ振幅が等しくなるように振幅を合わせることで、周波数に追従させたＩ／Ｑ特性の校正を行うことができるようにしたので、周波数が高くなってもＩ／Ｑ不均衡（Ｉｍｂａｌａｎｃｅ）であるＩ／Ｑ位相誤差やＩ／Ｑ振幅誤差の増大を抑制することができる。

また、本実施例では、Ｉ／Ｑ入力信号の振幅が零のとき零電位になるように直流電位調整を行うようにしたので、Ｉ／Ｑ復調器の理想的零点を検出して校正することができる。

また、本実施例では、Ｉ／Ｑ出力信号の漏れ成分を検出し、その成分を抽出し、そのＩ／Ｑ出力信号に抽出した成分に対し同一で逆相の成分を注入するようにしたので、Ｉ／Ｑ出力信号の漏れ成分を限りなく零にすることができる。

また、本実施例では、上述した方法によって校正されたＩ／Ｑ復調器２０で復調されるＩ／Ｑ変調器１０の出力信号は、Ｉ／Ｑ変調器１０の入力Ｉ信号とＩ／Ｑ復調器２０の出力Ｉ信号とを比較して差が零になるように、また、Ｉ／Ｑ変調器１０の入力Ｑ信号とＩ／Ｑ復調器２０の出力Ｑ信号とを比較して差が零になるように、Ｉ／Ｑ変調器１０のＩ／Ｑ位相誤差やＩ／Ｑ振幅誤差を調整することにより、Ｉ／Ｑ不均衡（Ｉｍｂａｌａｎｃｅ）が少ないＩ／Ｑ変調器１０を得ることができる。

通信機器に限らず、データ伝送装置等の他の装置にも適用可能である。

Ｉ／Ｑ変復調装置を示す図である。 図１のＩ／Ｑ変調器の詳細を説明するための図である。 図１のＩ／Ｑ復調器を説明するための図である。 図１のＩ／Ｑ変復調装置におけるＩ／Ｑ不均衡（Ｉｍｂａｌａｎｃｅ）特性を校正する方法について説明するための図である。 図１のＩ／Ｑ変復調装置におけるＩ／Ｑ不均衡（Ｉｍｂａｌａｎｃｅ）特性を校正する方法について説明するための図である。 図１のＩ／Ｑ変復調装置におけるＩ／Ｑ不均衡（Ｉｍｂａｌａｎｃｅ）特性を校正する際の位相の変化を示す図である。 図１のＩ／Ｑ変復調装置におけるＩ／Ｑ不均衡（Ｉｍｂａｌａｎｃｅ）特性を校正する際の位相の変化をさらに詳しく説明するための図である。 図１のＩ／Ｑ変復調装置におけるローカル信号の注入法について説明するための図である。 図１のＩ／Ｑ変復調装置におけるＩ／Ｑ位相のＩ／Ｑ不均衡（Ｉｍｂａｌａｎｃｅ）特性を校正する方法について説明するための図である。 図１のＩ／Ｑ変復調装置における理想的零点を検出して補正する方法を説明するための図である。 図１のＩ／Ｑ変復調装置における理想的零点を検出して補正する方法を説明するための図である。

符号の説明

１０ Ｉ／Ｑ変調器
１１，１２，１９，２１，２２ レベル調整器
１３，１３ａ，２３ 位相調整器
１４，２４ π／２シフト器
１５，１６，２５，２６，２７ ミキサー
１７，１８ 加算器
２０ Ｉ／Ｑ復調器
２８ａ，２８ｂ ＬＰＦ
３０ 第１発振器
４０ 分配器（又は分岐器）
５０ 第２発振器
６０ 切換スイッチ
７０ ゼロ点補正スイッチ
７０ａ 補正スイッチ

Claims (7)

1. Ｉ／Ｑ変復調装置におけるＩ／Ｑ特性を校正するＩ／Ｑ特性校正方法であって、
   Ｉ／Ｑ振幅誤差とＩ／Ｑ位相誤差とをもたらすＩ／Ｑ不均衡を含まない校正信号を生成する工程と、
   前記校正信号を用いＩ／Ｑ位相の誤差が０になるように位相を合わせる工程と、
   Ｉ／Ｑ変調が０，±π／２の点でＩ／Ｑ振幅が等しくなるように振幅を合わせる工程とを有する
   ことを特徴とするＩ／Ｑ特性校正方法。
2. Ｉ／Ｑ入力信号の振幅が零のとき零電位になるように直流電位調整を行う工程を有することを特徴とする請求項１に記載のＩ／Ｑ特性校正方法。
3. Ｉ／Ｑ出力信号の漏れ成分を検出し、その成分を抽出する工程と、
   前記Ｉ／Ｑ出力信号に前記抽出した成分に対し同一で逆相の成分を注入する工程とを有する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のＩ／Ｑ特性校正方法。
4. 第１発振器からの信号を用いて高周波信号を復調したＩ信号を出力するＩミキサと、
   前記第１発振器からの信号を用いて前記高周波信号を復調したＱ信号を出力するＱミキサと、
   前記第１発振器からの信号をπ／２シフトして前記Ｑミキサに与えるπ／２シフト器とを備え、
   前記第１発振器からの信号が位相調整器を介して前記π／２シフト器に与えられるとともに、
   Ｉ／Ｑ振幅誤差とＩ／Ｑ位相誤差とをもたらすＩ／Ｑ不均衡を含まない校正信号を用い、前記位相調整器を介してＩ／Ｑ位相の誤差が０になるように位相が合わせられ、さらにＩ／Ｑ変調が０，±π／２の点でＩ／Ｑ振幅が等しくなるようにされる
   ことを特徴とするＩ／Ｑ復調器。
5. 請求項１〜３のいずれかのＩ／Ｑ特性校正方法により校正されたＩ／Ｑ復調器を用いて、Ｉ／Ｑ不均衡が校正されることを特徴とするＩ／Ｑ変調器。
6. 第１発振器からの信号を用いて高周波信号を復調したＩ信号を出力するＩミキサと、
   前記第１発振器からの信号を用いて前記高周波信号を復調したＱ信号を出力するＱミキサと、
   前記第１発振器からの信号をπ／２シフトして前記Ｑミキサに与えるπ／２シフト器とを備え、
   前記第１発振器からの信号が位相調整器を介して前記π／２シフト器に与えられるように構成されたＩ／Ｑ復調器と、
   第１発振器からの信号をＩ信号で変調して出力するＩミキサと、
   前記第１発振器からの信号をＱ信号で変調して出力するＱミキサと、
   前記第１発振器からの信号をπ／２シフトして前記Ｑミキサに与えるπ／２シフト器とを備え、
   前記第１発振器からの信号が位相調整器を介して前記π／２シフト器に与えられるように構成されたＩ／Ｑ変調器とを備え、
   Ｉ／Ｑ振幅誤差とＩ／Ｑ位相誤差とをもたらすＩ／Ｑ不均衡を含まない校正信号を用い、前記位相調整器を介してＩ／Ｑ位相の誤差が０になるように位相が合わせられ、さらにＩ／Ｑ変調が０，±π／２の点でＩ／Ｑ振幅が等しくなるようにされる
   ことを特徴とするＩ／Ｑ変復調装置。
7. 前記Ｉ／Ｑ変調器の出力からの漏れ成分を検出して漏れ成分を除去するために、
   第２発振器からの信号を取り込んで前記Ｉ／Ｑ復調器に与える切換スイッチと、
   該切換スイッチを介して取り込まれた信号の振幅が零のとき零電位になるようにオン／オフすることで直流電位調整を行う零点補正スイッチとを備える
   ことを特徴とする請求項６に記載のＩ／Ｑ変復調装置。

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