JP2010187178A - 無線送信装置および無線送信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】送信動作の安定性を確保できる無線通信装置および無線通信方法を提供する。
【解決手段】この無線通信装置が、第１の信号から第２の信号と第３の信号とを減算して第２の信号を生成する加減算部と、前記第２の信号を変調して第４の信号を生成する変調部と、前記第４の信号を復調して前記第３の信号を生成する復調部と、前記第４の信号を送信する送信部と、を具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、フィードバックループを有する無線送信装置および無線送信方法に関する。

従来の無線送信装置では、例えば送信信号生成部と受信信号生成部とを備えたフィードバックループを用いたカーテシアンループ（Cartesian loop）がある。このカーテシアンループでは、安定した送信動作を確保するために、ループフィルタを配置する技術が開示されている（特許文献１参照）。

米国特許第４，９３３，９８６号明細書

ここで、フィードバックループのＲＦ（Radio Frequency）信号経路で群遅延一定の時間遅延が生じると、フィードバック信号となる受信信号生成部の出力信号が、周波数と遅延時間に比例した位相遅れを生じる。この結果、位相遅れの分だけ位相余裕が劣化して発振が発生するため、送信動作の安定性を確保するのが困難である。特にＲＦ信号の帯域を広げていきユニティゲイン周波数が高くなると、時間遅延による位相遅れの影響が大きくなって、位相余裕の劣化量が大きくなるため、無線送信装置の広帯域化が困難であった。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、送信動作の安定性を確保できる無線通信装置および無線通信方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために本発明の無線送信装置は、第１の信号から第２の信号と第３の信号とを減算して前記第２の信号を生成する加減算部と、前記加減算部によって生成された前記第２の信号を変調して第４の信号を生成する変調部と、前記第４の信号を復調して前記第３の信号を生成する復調部と、前記第４の信号を送信する送信部と、を具備することを特徴とする。

本発明の無線送信方法は、加減算部が、第１の信号から第２の信号と第３の信号とを減算して前記第２の信号を生成するステップと、変調部が、前記加減算部によって生成された前記第２の信号を変調して第４の信号を生成するステップと、復調部が、前記第４の信号を復調して前記第３の信号を生成するステップと、送信部が、前記第４の信号を送信するステップと、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、送信動作の安定性を確保できる無線送信装置および無線送信方法を提供できる。

本発明の第１の実施形態に係る無線送信装置を表すブロック図である。 無線送信装置の動作手順の一例を表すフローチャートである。 図１に示した信号Ｆ２、Ｆ３、信号Ｆ６の振幅特性と位相特性を表す図である。 第１の実施形態の変形例１に係る無線送信装置を表すブロック図である。 第１の実施形態の変形例２に係る無線送信装置を表すブロック図である。 第２の実施形態に係る無線送信装置を表すブロック図である。 図６に示したフィルタ１９が高域通過周波数特性の場合の信号Ｆ２、Ｆ３、信号Ｆ６の振幅特性と位相特性を表す図である。 図６に示したフィルタ１９が帯域通過周波数特性の場合の信号Ｆ２、Ｆ３、信号Ｆ６の振幅特性と位相特性を表す図である。 第３の実施形態に係る無線送信装置を表すブロック図である。 第４の実施形態に係る無線送信装置を表すブロック図である。 第５の実施形態に係る無線送信装置を表すブロック図である。 第６の実施形態に係る無線送信装置を表すブロック図である。 第７の実施形態に係る無線送信装置を表すブロック図である。 第８の実施形態に係る無線送信装置を表すブロック図である。 第８の実施形態の変形例１に係る無線送信装置を表すブロック図である。 第８の実施形態の変形例２に係る無線送信装置を表すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る無線送信装置１を表すブロック図である。無線送信装置１は、送信信号（送信ＲＦ信号）を生成して図示しないアンテナから放射する。

図１に示すように、この無線送信装置１は、減算器１１、分岐器１２、増幅部１３、フィルタ１４、変調部１５、カプラ１６、復調部１７、加算器１８を有する。なお、入力信号Ｆ１は、送信信号を生成するための信号（第１の信号）である。信号Ｆ２は分岐器１２からフィードバックされた信号（第２の信号）である。信号Ｆ３は復調部１７からフィードバックされた信号（第３の信号）である。信号Ｆ４は減算器１１によって生成された合成信号（第２の信号）である。信号Ｆ５は変調部１５によって生成された信号（第４の信号）である。信号Ｆ６は加算器１８からフィードバックされた合成信号（第５の信号）である。

加算器１８は、増幅部１３からの信号Ｆ２と復調部１７で生成された信号Ｆ３とを加算して信号Ｆ６を生成する。減算器１１は、入力された信号Ｆ１と加算器１８によって生成された信号Ｆ６とを減算して信号Ｆ４を生成する。これら加算器１８、減算器１１は、第１の信号から第２の信号と第３の信号とを減算して第２の信号を生成する加減算部として機能する。この加算器１８は、前記第２の信号と前記第３の信号とを加算して第５の信号を生成する加算器として機能する。この減算器１１は、前記加算器によって生成された前記第５の信号を、前記第１の信号から減算して前記第２の信号を生成する減算器として機能する。

分岐器１２は、減算器１１とフィルタ１４間の信号経路に接続される。この分岐器１２は、減算器１１によって減算された信号Ｆ４を分岐する。この分岐器１２の利得および増幅部１３の利得の合計の利得（ループ利得）が０［ｄＢ］のときの周波数（ユニティゲイン周波数）は、分岐器１２の利得、変調部１５の利得、カプラ１６の利得および復調部１７の利得（この実施形態ではフィルタ１４の利得も含む）の合計の利得（ループ利得）が０［ｄＢ］のときの周波数（ユニティゲイン周波数）よりも高い周波数にする。

分岐器１２によって分岐された信号Ｆ４の一方は、増幅部１３に入力される。また分岐器１２によって分岐された信号Ｆ４の他方は、フィルタ１４に入力される。なお、本実施形態では、分岐器１２によって信号Ｆ４を分岐したが、たとえば減算器１１が２つの出力ポートを有している場合には、この分岐器１２を省略することが可能であり、部品点数を削減できる。

増幅部１３は、分岐器１２と加算器１８間の信号経路に接続される。この増幅部１３は、分岐器１２によって分岐された信号Ｆ４を増幅して信号Ｆ２として出力する。増幅部１３から出力された信号Ｆ２は、加算器１８に入力される。

この分岐器１２および増幅部１３を含む信号経路は、信号Ｆ２を生成する第１のフィードバックループを構成する。また、分岐器１２、フィルタ１４、変調部１５、カプラ１６および復調部１７を含む信号経路は、信号Ｆ３を生成する第２のフィードバックループを構成する。なお、本実施形態では、第１のフィードバックループのループ利得を０［ｄＢ］以上にするために、増幅部１３を配置している。しかし、この第１のフィードバックループのループ利得を０［ｄＢ］に設定する場合には、増幅部１３を省略することが可能である。この場合、信号Ｆ２の信号レベルは、信号Ｆ４の信号レベルと等しくなる。

フィルタ１４は、分岐器１２と変調部１５間の信号経路に接続されるループフィルタである。このフィルタ１４は、予め設定された通過周波数特性、例えば低域通過周波数特性で信号Ｆ４を通過させるローパスフィルタである。フィルタ１４を通過した信号Ｆ４は、変調部１５に入力される。

変調部１５は、信号Ｆ４を周波数変調して高調波の信号（送信信号）Ｆ５を生成する。変調部１５によって生成された信号Ｆ５は、カプラ１６に入力される。この変調部１５は、一般的な変調器１５１、ドライバアンプ１５２、電力増幅器１５３などを用いて、信号Ｆ４の変調および信号Ｆ５の増幅を行う。この電力増幅器を含む変調部１５により発生する信号の歪みは、第１のフィードバックループによって抑圧される。この結果、この実施形態では、大きな歪み改善量が得られる。この変調器１５１は、前記加減算部によって生成された前記第４の信号を変調して第５の信号を生成する変調部として機能する。このドライバアンプ１５２と電力増幅器１５３は、信号Ｆ４を増幅する増幅部として機能する。なお、信号Ｆ５を送信するのに必要な出力電力を得るために、この電力増幅器１５３、またはドライバアンプ１５２と電力増幅器１５３をカプラ１６の出力側（図示しないアンテナ側）に配置しても良い。

カプラ１６は、変調部１５によって生成された信号Ｆ５を分岐する。このカプラ１６によって分岐された信号Ｆ５の一方は、復調部１７に入力される。また、このカプラ１６によって分岐された信号Ｆ５の他方は、図示しないアンテナを介して無線送信される。カプラ１６およびアンテナは、第４の信号を送信する送信部として機能する。

復調部１７は、信号Ｆ５を復調して信号Ｆ３を生成する。この信号Ｆ３は、周波数がフィルタ１４の通過周波数特性で規定された周波数特性（振幅特性、位相特性）を有し（後述する図３参照）、加算器１８に入力される。この復調部１７は、復調器１７１のみから構成しても良い。また、復調部１７は、入力される信号Ｆ５の信号レベルが大きい場合には、復調器１７１の他に減衰器を含んで構成しても良い。この結果、信号Ｆ５の信号レベルを適切なレベルに減衰することができる。復調部１７は、前記変調部によって生成された前記第４の信号を復調して前記第３の信号を生成する復調部として機能する。

（無線送信装置１の動作）
図２は、無線送信装置１の動作手順の一例を表すフローチャートである。

無線送信装置１は、信号Ｆ１が入力されると（ステップＳ１０）、この信号Ｆ１から、加算器１８からの信号Ｆ６（増幅部１３からの信号Ｆ２と復調部１７からの信号Ｆ３とを加算した信号）を減算器１１によって減算する（ステップＳ１１）。次に、生成された信号Ｆ４を分岐器１２によって分岐する（ステップＳ１２）。さらに、この信号Ｆ４の一方を増幅部１３で増幅して信号Ｆ２として出力する（ステップＳ１３）。

次に、フィルタ１４を通過した信号Ｆ４の他方を変調部１５によって周波数変調して信号Ｆ５を生成する（ステップＳ１４）。この生成された信号Ｆ５をカプラ１６によって分岐し（ステップＳ１５）、この分岐された信号Ｆ５を復調部１７によって復調して信号Ｆ３を生成する（ステップＳ１６）。

図３は、図１に示した信号Ｆ２、Ｆ３、Ｆ６のオープンループにおける振幅特性と位相特性を表す図である。
第２のフィードバックループを経由した信号に基づき、復調部１７で生成された信号Ｆ３は、加算器１８にフィードバックされる。この信号Ｆ３は、この第２のフィードバックループにおいて群遅延一定の時間遅延が生じると、その影響を受けて周波数と遅延時間に比例した位相遅れを生じる。このときの信号Ｆ３の振幅特性と位相特性は、図３に示す一点鎖線になる。なお、この第２のフィードバックループにフィルタ１４が含まれない場合でも、図示しない寄生素子などにより振幅特性と位相特性は、図３とほぼ同様になる。この寄生素子とは、図１の回路ブロックの入力容量の他、配線部の寄生容量、配線部の寄生抵抗、配線部の寄生インダクタンスなどが含まれる（以下の実施形態においても同様）。

また、信号Ｆ２は、第１のフィードバックループを経由した信号であり、第２のフィードバックループを経由しない。このために信号Ｆ２は、この第２のフィードバックループによる時間遅延の影響を全く受けない。このときの信号Ｆ２の振幅特性および位相特性は、図３に示す点線になる。

また、このときの第１のフィードバックループが有するユニティゲイン周波数ω２を、第２のフィードバックループが有するユニティゲイン周波数ω３よりも高くする（以下の実施形態においても同様）。この結果、第１のフィードバックループの周波数が、第２のフィードバックループのユニティゲイン周波数ω３よりも高い周波数の範囲ω１では、第１のフィードバックループの分岐器１２、増幅部１３の各利得の合計が、第２フィードバックループの分岐器１２、フィルタ１４、変調部１５、カプラ１６、復調部１７の各利得の合計よりも大きくなる。この結果、信号Ｆ６の振幅特性と位相特性は、図３に示すように、周波数の範囲ω１で信号Ｆ２の影響を受け、信号Ｆ２の振幅特性と位相特性に近似した特性になる。このため、信号Ｆ２の位相余裕が十分に確保されていれば、信号Ｆ３の位相にかかわらず、加算された信号Ｆ６に対して位相余裕を確保できる。なお、この実施形態では、図３の位相特性に示すように、ユニティゲイン周波数ω２付近で、信号Ｆ２の位相が９０度付近となり、信号Ｆ２の位相余裕が十分に確保されている。

このように、この実施形態に係る無線送信装置１では、第１のフィードバックループで群遅延一定の時間遅延が生じても、信号Ｆ２の位相余裕が十分に確保されているので、信号Ｆ３の位相にかかわらず、送信動作の安定性を確保できる。

また、信号Ｆ３が経由する第２のフィードバックループ以外で位相遅れが生じ、信号Ｆ３の位相余裕が劣化する場合がある。この場合も、信号Ｆ２の位相余裕の十分な確保により、この位相遅れが発生する部分にかかわらず、加算された信号Ｆ６に対して位相余裕を確保できる。特に、送信信号の帯域を広げていきユニティゲイン周波数が高くなっても、信号Ｆ２の十分な位相余裕の確保により、信号Ｆ６に対して位相余裕を確保できる。この結果、無線送信装置の広帯域化が可能となる。また、ループフィルタを高次化し、第２のフィードバックループの位相余裕が減少しても、信号Ｆ２の十分な位相余裕の確保により、信号Ｆ６に対して位相余裕を確保できる。この結果、ループフィルタの高次化が可能となる。

（変形例１）
図４は、第１の実施形態の変形例１に係る無線送信装置２を表すブロック図である。第１の実施形態では、加算器と減算器を１つずつ、計２つ設けてフィードバックされた複数の信号を加減算したが、本発明はこれに限らない。

第１の実施形態の変形例１では、３つの入力端子を有する加減算器２０を用い、増幅部１３と復調部１７とを加減算器２０に接続させる。加減算器２０は、入力信号Ｆ１から、信号Ｆ２と信号Ｆ３の加算値を減算して信号Ｆ４を生成する。
この変形例１でも、第１の実施形態と同様に、信号Ｆ２はフィルタ１４、変調部１５、カプラ１６、復調部１７を含む第２のフィードバックループを経由しない。このために信号Ｆ２は、この第２のフィードバックループによる時間遅延の影響を全く受けずに、その振幅特性および位相特性は、図３と同様になる。

このように、この変形例１に係る無線送信装置２では、第１の実施形態と同様に、信号Ｆ２の位相余裕が十分に確保されているので、信号Ｆ３の位相にかかわらず、送信動作の安定性を確保できる。

また、この変形例１に係る無線送信装置２では、入力信号Ｆ１、信号Ｆ２および信号Ｆ３を１つの加減算器２０で加減算して信号Ｆ４を生成する。この結果、加算器と減算器を１つにすることができ、部品点数および製作コストを削減できる。

（変形例２）
図５は、第１の実施形態の変形例２に係る無線送信装置３を表すブロック図である。第１の実施形態では、増幅部１３を分岐器１２と加算器１８間の信号経路に接続させたが、本発明はこれに限らない。

第１の実施形態の変形例２に係る無線送信装置３では、増幅部１３を減算器１１と分岐器１２間の信号経路に接続させる。この増幅部１３は、減算器１１によって生成された信号Ｆ４を増幅する。変調部１５は、フィルタ１４を通過した信号Ｆ４を変調して信号Ｆ５を生成する。増幅部１３および分岐部１２を含む信号経路は、信号Ｆ２を生成する第１のフィードバックループを構成する。また、増幅部１３、分岐部１２、フィルタ１４、変調部１５、カプラ１６および復調部１７を含む信号経路は、信号Ｆ３を生成する第２のフィードバックループを構成する。

また、この無線送信装置３では、第１のフィードバックループの有するユニティゲイン周波数を、第２のフィードバックループの有するユニティゲイン周波数より高くする。信号Ｆ２は、第２のフィードバックループによる時間遅延の影響を全く受けずに、その振幅特性および位相特性は、図３とほぼ同様になる。

このように、この変形例２に係る無線送信装置３でも、第１の実施形態と同様に、信号Ｆ２の位相余裕が十分に確保されているので、信号Ｆ３の位相にかかわらず、送信動作の安定性を確保できる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、第１のフィードバックループが有するユニティゲイン周波数は、増幅部１３の利得によって大まかに規定される。しかし、このユニティゲイン周波数は、第２のフィードバックループが有するユニティゲイン周波数よりどの程度高いか明確ではない。

図６は、第２の実施形態に係る無線送信装置４を表すブロック図である。この第２の実施形態に係る無線送信装置４は、第１のフィードバックループが有するユニティゲイン周波数を特定するものである。
無線送信装置４では、分岐器１２と加算器１８間の信号経路にフィルタ１９を接続する。フィルタ１９は、前記第２の信号を、設定された通過周波数特性で通過させるフィルタ部として機能する。

変調部１５は、信号Ｆ４を変調して信号Ｆ５を生成する。加算部１８、減算部１１は、信号Ｆ１から、フィルタ１９を通過した信号Ｆ２と、復調部１７によって生成された信号Ｆ３と、を減算して信号Ｆ４を生成する。
分岐部１２およびフィルタ１９を含む信号経路は、信号Ｆ２を生成する第１のフィードバックループを構成する。また、分岐部１２、フィルタ１４、変調部１５、カプラ１６および復調部１７を含む信号経路は、信号Ｆ３を生成する第２のフィードバックループを構成する。

このフィルタ１９は、第１のフィードバックループが有するユニティゲイン周波数を、第２のフィードバックループが有するユニティゲイン周波数より所定値だけ高いユニティゲイン周波数を有するように、通過周波数特性を設定する。すなわち、分岐部１２およびフィルタ１９の各利得の合計が０［ｄＢ］のときの周波数（ユニティゲイン周波数）が、分岐部１２、フィルタ１４、変調部１５、カプラ１６および復調部１７の各利得の合計が０［ｄＢ］のときの周波数（ユニティゲイン周波数）よりも高い値を有するように、このフィルタ１９の通過周波数特性を設定する。このフィルタ１９は、０［ｄＢ］以上の利得を持つもので、図１に示した増幅部１３の増幅機能を有する。なお、フィルタ１９は、低域通過周波数特性、高域通過周波数特性または帯域通過周波数特性のいずれかを有するものでよい。それぞれの通過周波数特性の場合を、以下に説明する。

（低域通過周波数特性の場合）
上述した寄生素子は、意図して配置された素子ではないので、素子値を正確に見積もることが困難である。また、ほぼ全ての部位が、寄生素子による影響をうけるので、これらを合成した周波数特性は複雑な特性となる。この結果、第１のフィードバックループの位相余裕が０度以下になり、安定性を確保できないことがある。

そこで、この第２の実施形態では、フィルタ１９を低域通過周波数特性とすることで、信号Ｆ２の周波数特性をこの低域通過フィルタ１９により決定する。この場合の信号Ｆ２、Ｆ３、Ｆ６の振幅特性および位相特性は、図３と同様の特性になる。すなわち、この実施形態では、寄生素子で決まる周波数特性に影響されずに、信号Ｆ２の振幅特性と位相特性が図３と同様になるように、フィルタ１９の低域通過周波数特性を設定する。

このように、この第２の実施形態に係る無線送信装置４では、信号Ｆ２の振幅特性および位相特性が図３と同様の特性となるように、フィルタ１９の低域通過周波数特性の設定する。この結果、寄生素子にかかわらず、第１のフィードバックループが有するユニティゲイン周波数を特定できる。さらに、信号Ｆ２の周波数帯域、位相余裕などが任意に設定できる。

（高域通過周波数特性の場合）
フィルタ１９を高域通過周波数特性とした場合、低周波成分をカットして信号Ｆ２の利得を下げることで、信号Ｆ３に比べてフィルタ１９を通過した信号Ｆ２の利得を十分に下げることができる（図７参照）。このとき、信号Ｆ３による変調部１５の線形化の効果は、信号Ｆ２を生成する第１のフィードバックループを設けない場合とほぼ同一となる。

このように、この第２の実施形態に係る無線送信装置４では、フィルタ１９を高域通過周波数特性とすることにより、信号Ｆ２の利得を下げることができる。この結果、信号Ｆ３により得られる線形化の効果が低下するのを防ぎ、送信動作の安定性を確保できる。

（帯域通過周波数特性の場合）
フィルタ１９を帯域通過周波数特性とした場合、信号Ｆ２、Ｆ３、Ｆ６のオープンループにおける振幅特性と位相特性は、図８のようになる。この図８の振幅特性は、フィルタ１９を低域通過周波数特性とした場合と高域通過周波数特性とした場合とを合わせた振幅特性に相当する。

このように、この第２の実施形態に係る無線送信装置４では、フィルタ１９を帯域通過周波数特性とすることにより、信号Ｆ２の位相余裕が十分に確保されるとともに、信号Ｆ３により得られる線形化の効果が低下するのを防ぎ、送信動作の安定性をさらに確保できる。

（第３の実施形態）
図９は、第３の実施形態に係る無線送信装置５を表すブロック図である。第３の実施形態では、フィルタ１４を減算器１１と分岐器１２間の信号経路に接続させる。このフィルタ１４は、前記第２の信号を、設定された通過周波数特性で通過させるフィルタ部として機能する。このフィルタ１４は、減算器１１によって生成された信号Ｆ４を低域通過周波数特性で通過させる。すなわち、この第３の実施形態では、信号Ｆ２を生成する第１のフィードバックループと、信号Ｆ３を生成する第２のフィードバックループとでフィルタ１４を共用する。このフィルタ１４は、０［ｄＢ］以上の利得を持つもので、図１に示した増幅部１３の増幅機能を有する。

変調部１５は、フィルタ１４を通過した信号Ｆ２を変調して信号Ｆ５を生成する。加算部１８、減算部１１は、信号Ｆ１から、フィルタ１４を通過した信号Ｆ２と、復調部１７によって生成された信号Ｆ３と、を減算して信号Ｆ４を生成する。
この第３の実施形態では、フィルタ１４および分岐器１２を含む信号経路は、信号Ｆ２を生成する第１のフィードバックループを構成する。フィルタ１４、分岐器１２、変調部１５、カプラ１６および復調部１７を含む信号経路は、信号Ｆ３を生成する第２のフィードバックループを構成する。ここで、フィルタ１９の利得をＡｆ［ｄＢ］、変調部１５の利得をＡｔ［ｄＢ］、カプラ１６の利得をＡｃ［ｄＢ］、復調部１７の利得をＡｒ［ｄＢ］とすると、第１のフィードバックループの利得は、Ａｆ［ｄＢ］となり、第２のフィードバックループの利得は、（Ａｆ＋Ａｔ＋Ａｃ＋Ａｒ）［ｄＢ］となる。なお、分岐器１２は、第１および第２のフィードバックループで共用するので、ここでは省略する（第４の実施形態も同様）。

そこで、（Ａｔ＋Ａｃ＋Ａｒ）［ｄＢ］を０［ｄＢ］より大きい利得にすると、第２のフィードバックループの利得が第１のフィードバックループの利得よりも、（Ａｔ＋Ａｃ＋Ａｒ）［ｄＢ］だけ大きくすることができる。この結果、第１および第２のフィードバックループの利得を別々に設定することができ、図３と同様に、信号Ｆ２の利得を信号Ｆ３の利得よりも低く設定することができる。

このように、第３の実施形態に係る無線送信装置５では、フィルタ１４を第１および第２のフィードバックループで共用する。この結果、新たなフィルタを追加することなく、第１のフィードバックループにもフィルタを配置できる。

また、第３の実施形態に係る無線送信装置５では、変調部１５の利得、カプラ１６の利得および復調部１７の利得の合計を０［ｄＢ］より大きくする。この結果、信号Ｆ２の利得を信号Ｆ３の利得よりも低く設定することができるので、信号Ｆ６の歪みを抑制でき、送信動作の安定性を確保できる。

（第４の実施形態）
第３の実施形態では、第１のフィードバックループを第２のフィードバックループの利得は、任意に設定できるが、２つのフィードバックループの周波数特性の差分は変調部１５、カプラ１６、復調部１７の周波数特性のみで決定される。
本発明の第４の実施形態に係る無線送信装置６は、第１のフィードバックループと第２のフィードバックループの周波数特性の差分を任意に設定可能とするものである。

図１０は、第４の実施形態に係る無線送信装置６を表すブロック図である。この第４の実施形態では、減算器１１と変調部１５間の信号経路に２つのフィルタ１４ａ，１４ｂを直列に接続する。このフィルタ１４ａ，１４ｂは、０［ｄＢ］以上の利得を持つもので、図１に示した増幅部１３の増幅機能を有する。フィルタ１４ａは、減算部１１によって生成された信号Ｆ４を、設定された通過周波数特性の信号Ｆ２として通過させる。このフィルタ１４ａは、加減算部によって生成された前記第２の信号を、設定された通過周波数特性で通過させる第１のフィルタ部として機能する。フィルタ１４ｂは、フィルタ１４ａを通過した信号Ｆ２を、設定された通過周波数特性の信号Ｆ７として通過させる。このフィルタ１４ｂは、前記第１のフィルタ部を通過した前記第２の信号を、設定された通過周波数特性で通過させる第２のフィルタ部として機能する。
分岐器１２は、フィルタ１４ａを通過した信号Ｆ２を分割する。変調部１５がフィルタ１４ｂを通過した信号Ｆ７を変調して、信号Ｆ５を生成する。

フィルタ１４ａおよび分岐器１２を含む信号経路は、信号Ｆ２を生成する第１のフィードバックループを構成する。フィルタ１４ａ，１４ｂ、分岐器１２、変調部１５、カプラ１６および復調部１７を含む信号経路は、信号Ｆ３を生成する第２のフィードバックループを構成する。ここで、フィルタ１４ａの利得をＡｆａ［ｄＢ］、フィルタ１４ｂの利得をＡｆｂ［ｄＢ］、変調部１５の利得をＡｔ［ｄＢ］、カプラ１６の利得をＡｃ［ｄＢ］、復調部１７の利得をＡｒ［ｄＢ］とすると、第１のフィードバックループの利得は、Ａｆａ［ｄＢ］となり、第２のフィードバックループの利得は、（Ａｆａ＋Ａｆｂ＋Ａｔ＋Ａｃ＋Ａｒ）［ｄＢ］となる。

そこで、（Ａｆｂ＋Ａｔ＋Ａｃ＋Ａｒ）［ｄＢ］を０［ｄＢ］より大きい利得にすると、第２のフィードバックループの利得が第１のフィードバックループの利得よりも、（Ａｆｂ＋Ａｔ＋Ａｃ＋Ａｒ）［ｄＢ］だけ大きくすることができる。この結果、第１および第２のフィードバックループの利得を別々に設定することができ、図３と同様に、信号Ｆ２の利得を信号Ｆ３の利得よりも低く設定することができる。

このように、第４の実施形態に係る無線送信装置６では、フィルタ１４ｂ、変調部１５の利得、カプラ１６の利得および復調部１７の利得の合計を０［ｄＢ］より大きくする。この結果、信号Ｆ２の利得を信号Ｆ３の利得よりも低く設定することができるので、信号Ｆ６の歪みを抑制でき、送信動作の安定性を確保できる。

また、第１のフィードバックループの周波数特性は、フィルタ１４ａにより決定される。また、第２のフィードバックループの周波数特性は、フィルタ１４ａ、フィルタ１４ｂ、変調部１５、カプラ１６、復調部１７により決定される。これにより、フィルタ１４ａ、フィルタ１４ｂのフィルタ特性を適切に設計することにより、変調部１５、カプラ１６、復調部１７の周波数特性にかかわらず２つのフィードバックループの周波数特性を任意に設定できる。

（第５の実施形態）
図１１は、第５の実施形態に係る無線送信装置７を表すブロック図である。この第５の実施形態では、減算器１１と分岐器１２間の信号経路に、低域通過周波数特性を有するフィルタ１４を接続する。フィルタ１４は、減算部１１によって生成された信号Ｆ４を、設定された通過周波数特性の信号Ｆ８（第２の信号）として通過させる。このフィルタ１４は、加減算部によって生成された前記第２の信号を、設定された通過周波数特性で通過させる第１のフィルタ部として機能する。
分岐器１２は、フィルタ１４を通過した信号Ｆ８を分岐する。

分岐器１２と加算器１８間の信号経路に、高域通過周波数特性を有するフィルタ１９を接続する。フィルタ１９および増幅部１３は、フィルタ１４を通過した信号Ｆ８の一方を、設定された通過周波数特性の信号Ｆ２として通過させる。このフィルタ１９は、第１のフィルタ部を通過した前記第２の信号を、設定された通過周波数特性で通過させる第２のフィルタ部として機能する。
変調部１５は、フィルタ１４を通過した信号Ｆ８の他方を、変調して信号Ｆ５を生成する。

フィルタ１４、分岐器１２、フィルタ１９および増幅部１３を含む信号経路は、信号Ｆ２を生成する第１のフィードバックループを構成する。また、フィルタ１４、分岐器１２、変調部１５、カプラ１６および復調部１７を含む信号経路は、信号Ｆ３を生成する第２のフィードバックループを構成する。

この第５の実施形態では、第１のフィードバックループに高域通過周波数特性を有するフィルタ１９を含めることで、この第１のフィードバックループの周波数特性を帯域通過周波数特性とすることができる。この結果、信号Ｆ２は、図８と同様な振幅特性と位相特性を有して生成される。

このように、この第５の実施形態に係る無線送信装置７では、第１のフィードバックループの周波数特性を帯域通過周波数特性とすることにより、信号Ｆ２の位相余裕が十分に確保されるとともに、信号Ｆ３により得られる線形化の効果が低下するのを防ぎ、送信動作の安定性をさらに確保できる。

（第６の実施形態）
図１２は、第６の実施形態に係る無線送信装置８を表すブロック図である。この第６の実施形態では、図１に示した無線送信装置を、変調部に直交変調器１５ａを有し、復調部に直交復調器１７ａを有したカーテシアンフィードバックループ機能に適用した例である。信号Ｆ１〜Ｆ４，Ｆ６は、Ｉチャンネル信号成分の信号Ｆ１ａ〜Ｆ４ａ，Ｆ６ａと、Ｑチャンネル信号成分の信号Ｆ１ｂ〜Ｆ４ｂ，Ｆ６ｂとをそれぞれ有する。

減算器１１ａは、Ｉチャンネル信号成分の信号Ｆ１ａから信号Ｆ６ａを減算し、減算器１１ｂは、Ｑチャンネル信号成分の信号Ｆ１ｂから信号Ｆ６ｂを減算する。加算器１８ａは、Ｉチャンネル信号成分の信号Ｆ２ａと信号Ｆ３ａ同士を加算し、加算器１８ｂは、Ｑチャンネル信号成分の信号Ｆ２ｂと信号Ｆ３ｂ同士を加算する。

直交変調器１５ａは、９０度位相の異なるローカル信号と、フィルタ１４を通過したＩチャンネル信号成分の信号Ｆ１ａおよびＱチャンネル信号成分の信号Ｆ１ｂとをミキシングする２つのミキサ、ミキシングされた信号を加算する加算器、ドライバアンプ、電力増幅器などを用いることができる。また、第１の実施形態と同様に、この電力増幅器、またはドライバアンプと電力増幅器とをカプラ１６の出力側（図示しないアンテナ側）に配置しても良い。

直交復調器１７ａは、信号Ｆ５を復調して信号Ｆ３を生成する。この直交復調器１７ａは、信号Ｆ５を分岐し、上述した９０度位相の異なるローカル信号と分岐された信号Ｆ５とをミキシングすることによって、Ｉチャンネル信号成分の信号Ｆ３ａと、Ｑチャンネル信号成分の信号Ｆ３ｂを復調する。

この第６の実施形態では、第１の実施形態と同様に、信号Ｆ２ａ，Ｆ２ｂは、信号Ｆ３ａ，Ｆ３ｂを生成する第２のフィードバックループを経由しない。このために信号Ｆ２ａ，Ｆ２ｂは、この第２のフィードバックループによる時間遅延の影響を全く受けずに、その振幅特性および位相特性は図３と同様になる。

このように、第６の実施形態に係る無線送信装置８では、直交変調器１５ａ、直交復調器１７ａを有したカーテシアンフィードバックループにおいて、信号Ｆ２ａ，Ｆ２ｂを生成する第１のフィードバックループで群遅延一定の時間遅延が生じても、信号Ｆ２ａ，Ｆ２ｂの位相余裕が十分に確保されているので、送信動作の安定性を確保できる。

また、信号Ｆ３ａ，Ｆ３ｂが経由する第２のフィードバックループ以外で位相遅れが生じ、信号Ｆ３ａ，Ｆ３ｂの位相余裕が劣化する場合も、信号Ｆ２ａ，Ｆ２ｂの位相余裕の十分な確保により、加算された信号Ｆ６ａ，Ｆ６ｂに対して位相余裕を確保できる。特に、送信信号の帯域を広げていきユニティゲイン周波数が高くなっても、信号Ｆ２ａ，Ｆ２ｂの十分な位相余裕の確保により、信号Ｆ６ａ，Ｆ６ｂに対して位相余裕を確保できる。この結果、無線送信装置の広帯域化が可能となる。また、ループフィルタを高次化し、第２のフィードバックループの位相余裕が減少しても、信号Ｆ２の十分な位相余裕の確保により、信号Ｆ６ａ，Ｆ６ｂに対して位相余裕を確保できる。この結果、ループフィルタの高次化が可能となる。

（第７の実施形態）
図１３は、第７の実施形態に係る無線送信装置９を表すブロック図である。この第７の実施形態では、図１に示した無線送信装置を、変調部にポーラ変調器１５ｂを有し、復調部に振幅位相検出器１７ｂを有したポーラ変調機能に適用した例である。信号Ｆ１〜Ｆ４，Ｆ６は、振幅信号成分の信号Ｆ１ａ〜Ｆ４ａ，Ｆ６ａと、位相信号成分の信号Ｆ１ｂ〜Ｆ４ｂ，Ｆ６ｂとをそれぞれ有する。

減算器１１ａは、振幅信号成分の信号Ｆ１ａから信号Ｆ６ａを減算し、減算器１１ｂは、位相信号成分の信号Ｆ１ｂから信号Ｆ６ｂを減算する。加算器１８ａは、振幅成分の信号Ｆ２ａと信号Ｆ３ａ同士を加算し、加算器１８ｂは、位相信号成分の信号Ｆ２ｂと信号Ｆ３ｂ同士を加算する。

ポーラ変調器１５ｂは、入力する位相信号成分の信号Ｆ４ｂで位相変調を行う電圧制御発振器、入力する振幅信号成分の信号Ｆ４ａにより電力増幅器の包絡線を制御することで電圧制御発振器によって発振された信号の振幅変調を行う電力増幅器などを用いることができる。また、電力増幅器をドライバアンプと置き換え、電力増幅器をカプラ１６の出力側（図示しないアンテナ側）に配置しても良い。
振幅位相検出器１７ｂは、信号Ｆ５を復調して振幅信号成分の信号Ｆ３ａと位相信号成分の信号Ｆ３ｂとを検出する。

この第７の実施形態では、第１の実施形態と同様に、信号Ｆ２ａ，Ｆ２ｂは、信号Ｆ３ａ，Ｆ３ｂを生成する第２のフィードバックループを経由しない。このために信号Ｆ２ａ，Ｆ２ｂは、この第２のフィードバックループによる時間遅延の影響を全く受けずに、その振幅特性および位相特性は図３と同様になる。

このように、第７の実施形態に係る無線送信装置９では、ポーラ変調器１５ｂ、振幅位相検出器１７ｂを有したポーラ変調において、信号Ｆ２ａ，Ｆ２ｂを生成する第１のフィードバックループで群遅延一定の時間遅延が生じても、信号Ｆ２ａ，Ｆ２ｂの位相余裕が十分に確保されているので、送信動作の安定性を確保できる。

また、信号Ｆ３ａ，Ｆ３ｂが経由する第２のフィードバックループ以外で位相遅れが生じ、信号Ｆ３ａ，Ｆ３ｂの位相余裕が劣化する場合も、信号Ｆ２ａ，Ｆ２ｂの位相余裕の十分な確保により、加算された信号Ｆ６ａ，Ｆ６ｂに対して位相余裕を確保できる。特に、送信信号の帯域を広げていきユニティゲイン周波数が高くなっても、信号Ｆ２ａ，Ｆ２ｂの十分な位相余裕の確保により、信号Ｆ６ａ，Ｆ６ｂに対して位相余裕を確保できる。この結果、無線送信装置の広帯域化が可能となる。また、ループフィルタを高次化し、第２のフィードバックループの位相余裕が減少しても、信号Ｆ２の十分な位相余裕の確保により、信号Ｆ６ａ，Ｆ６ｂに対して位相余裕を確保できる。この結果、ループフィルタの高次化が可能となる。

（第８の実施形態）
図１４は、第８の実施形態に係る無線送信装置１００を表すブロック図である。この第８の実施形態では、図１に示した無線送信装置を、デジタル・アナログ変換器２１を含むフィードバックループ機能に適用した例である。信号Ｆ１，Ｆ６は、デジタル信号からなる。

デジタル・アナログ変換器２１は、減算器１１によって減算された信号Ｆ４をアナログ信号に変換する。アナログ・デジタル変換器２２は、分岐器１２によって生成された信号Ｆ２をデジタル信号に変換する。アナログ・デジタル変換器２３は、復調部１７によって復調された信号Ｆ３をデジタル信号に変換する。

この第８の実施形態では、第１の実施形態と同様に、信号Ｆ２は、信号Ｆ３を生成する第２のフィードバックループを経由しない。このために信号Ｆは、この第２のフィードバックループによる時間遅延の影響を全く受けずに、その振幅特性および位相特性は図３と同様になる。

このように、第８の実施形態に係る無線送信装置１００では、デジタル・アナログ変換器２１を含むフィードバックループにおいて、信号Ｆ２を生成する第１のフィードバックループで群遅延一定の時間遅延が生じても、信号Ｆ２の位相余裕が十分に確保されているので、送信動作の安定性を確保できる。

また、信号Ｆ３が経由する第２のフィードバックループ以外で位相遅れが生じ、信号Ｆ３の位相余裕が劣化する場合も、信号Ｆ２の位相余裕の十分な確保により、加算された信号Ｆ６に対して位相余裕を確保できる。特に、送信信号の帯域を広げていきユニティゲイン周波数が高くなっても、信号Ｆ２の十分な位相余裕の確保により、信号Ｆ６に対して位相余裕を確保できる。この結果、無線送信装置の広帯域化が可能となる。また、ループフィルタを高次化し、第２のフィードバックループの位相余裕が減少しても、信号Ｆ２の十分な位相余裕の確保により、信号Ｆ６に対して位相余裕を確保できる。この結果、ループフィルタの高次化が可能となる。

（変形例１）
図１５は、第８の実施形態の変形例１に係る無線送信装置１１０を表すブロック図である。この変形例１では、アナログ・デジタル変換器２３を加算器１８と減算器１１間の信号経路に接続し、加算器１８によって生成された信号Ｆ６をデジタル信号に変換する。

この変形例１に係る無線送信装置１１０では、アナログ・デジタル変換器２３を加算器１８と減算器１１間の信号経路に接続する。この結果、アナログ・デジタル変換器を１つにすることができ、製作コストを削減できる。

（変形例２）
図１６は、第８の実施形態の変形例２に係る無線送信装置１２０を表すブロック図である。この変形例２では、分岐器１２、増幅部１３を含む信号経路が構成する第１のフィードバックループを、デジタル信号の信号経路とする。フィルタ１４、変調部１５、カプラ１６および復調部１７を含む信号経路が構成する第２のフィードバックループを、アナログ信号の信号経路とする。

この場合、デジタル・アナログ変換器２１は、分岐器１２とフィルタ１４間の信号経路に接続する。アナログ・デジタル変換器２３は、復調部１７と加算器１８間の信号経路に接続する。

このように、第８の実施形態の変形例２に係る無線送信装置１２０では、従来の信号Ｆ３を生成する第２のフィードバックループと、本発明に係る信号Ｆ２を生成する第１のフィードバックループとを接続させる場合に、信号形式が異なっていても、信号形式を変換する変換器をこのループ間に配置するので、容易に接続できる。また、第１のフィードバックループがアナログ信号の信号経路で、第２のフィードバックループがデジタル信号の信号経路の場合も、上記と同様に、容易に接続できる。

また、第１のフィードバックループと第２のフィードバックループが別々のユニットに構成されている場合にも、両ループを容易に接続できる。さらに、この場合に、いずれかのユニットに故障が発生したときには、ユニット単位でループの交換ができ、交換時の煩雑さが低減できる。

なお、本願発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形してもよい。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより、種々の発明を構成できる。例えば実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１〜９，１００，１１０，１２０…無線送信装置、１１，１１ａ，１１ｂ…減算器、１８，１８ａ，１８ｂ…加算器、１２…分岐部、１３…増幅部、１４，１４ａ，１４ｂ，１９…フィルタ、１５…変調部、１５ａ…直交変調器、１５ｂ…ポーラ変調器、１６…カプラ、１７…復調部、１７ａ…直交復調器、１７ｂ…振幅位相検出器、２０…加減算器、２１…デジタル・アナログ変換器、２２，２３…アナログ・デジタル変換器、１５１…変調器、１５２…ドライバアンプ、１５３…電力増幅器、１７１…復調器、Ｆ１〜Ｆ８，Ｆ１ａ〜Ｆ４ａ，Ｆ１ｂ〜Ｆ４ｂ，Ｆ６ａ，Ｆ６ｂ…信号、ω２，ω３…ユニティゲイン周波数。

Claims (19)

1. 第１の信号から第２の信号と第３の信号とを減算して前記第２の信号を生成する加減算部と、
   前記加減算部によって生成された前記第２の信号を変調して第４の信号を生成する変調部と、
   前記第４の信号を復調して前記第３の信号を生成する復調部と、
   前記第４の信号を送信する送信部と、
   を具備することを特徴とする無線送信装置。
2. 前記加減算部が、
   前記第２の信号と前記第３の信号とを加算して第５の信号を生成する加算器と、
   前記加算器によって生成された前記第５の信号を、前記第１の信号から減算して前記第２の信号を生成する減算器と、
   を備えることを特徴とする請求項１記載の無線送信装置。
3. 前記第２の信号を増幅する増幅部を、さらに具備し、
   前記変調部が、前記加減算部によって生成された前記第２の信号を変調し、前記第５の信号を生成し、
   前記加減算部が、前記第１の信号から、前記増幅部によって増幅された前記第２の信号と、前記復調部によって生成された前記第３の信号と、を減算して前記第２の信号を生成する
   ことを特徴とする請求項１または２記載の無線送信装置。
4. 前記増幅部の利得が０［ｄＢ］のときの周波数が、前記変調部および前記復調部の合計の利得が０［ｄＢ］のときの周波数よりも高い値を有する
   ことを特徴とする請求項３記載の無線送信装置。
5. 前記第２の信号を増幅する増幅部を、さらに具備し、
   前記変調部が、前記増幅部によって増幅された前記第２の信号を変調して前記第４の信号を生成し、
   前記加減算部が、前記第１の信号から、前記増幅部によって増幅された前記第２の信号と、前記復調部によって生成された前記第３の信号と、を減算して前記第２の信号を生成する
   ことを特徴とする請求項１または２記載の無線送信装置。
6. 前記増幅部の利得が０［ｄＢ］のときの周波数が、前記増幅部の利得、前記変調部の利得および前記復調部の利得の合計の利得が０［ｄＢ］のときの周波数よりも高い値を有する
   ことを特徴とする請求項５記載の無線送信装置。
7. 前記第２の信号を、設定された通過周波数特性で通過させるフィルタ部を、さらに具備し、
   前記変調部が、前記加減算部によって生成された前記第２の信号を変調して前記第４の信号を生成し、
   前記加減算部が、前記第１の信号から、前記フィルタ部を通過した前記第２の信号と、前記復調部によって生成された前記第３の信号と、を減算して前記第２の信号を生成する
   ことを特徴とする請求項１または２記載の無線送信装置。
8. 前記フィルタ部が、低域通過周波数特性、高域通過周波数特性および帯域通過周波数特性のいずれかを有する
   ことを特徴とする請求項７記載の無線送信装置。
9. 前記フィルタ部の利得が０［ｄＢ］のときの周波数が、前記変調部の利得および前記復調部の利得の合計の利得が０［ｄＢ］のときの周波数よりも高い値を有するように、このフィルタ部の通過周波数特性を設定する
   ことを特徴とする請求項７または８記載の無線送信装置。
10. 前記第２の信号を、設定された通過周波数特性で通過させるフィルタ部を、さらに具備し、
    前記変調部が、前記フィルタ部を通過した前記第２の信号を変調して前記第４の信号を生成し、
    前記加減算部が、前記第１の信号から、前記フィルタ部を通過した前記第２の信号と、前記復調部によって生成された前記第３の信号と、を減算して前記第２の信号を生成する
    ことを特徴とする請求項１または２記載の無線送信装置。
11. 前記変調部および前記復調部の各利得の合計が０［ｄＢ］より大きい
    ことを特徴とする請求項１０記載の無線送信装置。
12. 前記フィルタ部が、０［ｄB］以上の利得を有する
    ことを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の無線送信装置。
13. 前記加減算部によって生成された前記第２の信号を、設定された通過周波数特性で通過させる第１のフィルタ部と、
    前記第１のフィルタ部を通過した前記第２の信号を、設定された通過周波数特性で通過させる第２のフィルタ部と、をさらに具備し、
    前記第２のフィルタ部、前記変調部および前記復調部の各利得の合計が０［ｄＢ］より大きく、
    前記加減算部が、第１の信号から、前記第１のフィルタ部を通過した前記第２の信号と、前記復調部で生成された前記第３の信号とを減算して前記第２の信号を生成し、
    前記変調部が前記第２のフィルタ部を通過した前記第２の信号を変調して前記第４の信号を生成する
    ことを特徴とする請求項１または２記載の無線送信装置。
14. 前記加減算部によって生成された前記第２の信号を、設定された通過周波数特性で通過させる第１のフィルタ部と、
    前記第１のフィルタ部を通過した前記第２の信号を、設定された通過周波数特性で通過させる第２のフィルタ部と、をさらに具備し、
    前記変調部が、前記第１のフィルタ部を通過した前記第２の信号を変調して前記第４の信号を生成する
    ことを特徴とする請求項１または２記載の無線送信装置。
15. 前記第１のフィルタ部が、前記加減算部によって生成された前記第２の信号を、設定された低域通過周波数特性で通過させ、
    前記第２のフィルタ部が、前記第１のフィルタ部を通過した前記第２の信号を、設定された高域通過周波数特性で通過させる
    ことを特徴とする請求項１４記載の無線送信装置。
16. 前記第１〜第３の信号が、Ｉチャンネル信号成分と、Ｑチャンネル信号成分とを有し、
    前記変調部が、前記加減算部によってそれぞれ加減算された前記Ｉチャンネル信号成分と前記Ｑチャンネル信号成分とを有する前記第２の信号を変調して、前記第４の信号を生成する直交変調器を有し、
    前記復調部が、前記変調部によって生成された前記第４の信号を復調して、前記Ｉチャンネル信号成分と前記Ｑチャンネル信号成分を有する前記第３の信号を生成する直交復調器を有する
    ことを特徴とする請求項１または２記載の無線送信装置。
17. 前記第１〜第３の信号が、振幅信号成分と、位相信号成分とを有し、
    前記変調部が、前記加減算部によってそれぞれ加減算された前記振幅入力信号成分と前記位相入力信号を有する前記第２の信号を変調して、前記第４の信号を生成するポーラ変調器を有し、
    前記復調部が、前記変調部によって生成された前記第４の信号から前記振幅信号成分と前記位相信号成分を有する前記第３の信号を検出する振幅位相検出器を有する
    ことを特徴とする請求項１または２記載の無線送信装置。
18. 前記第１の信号がデジタル信号を有し、
    前記復調部によって復調された前記第３の信号をデジタル信号に変換する第１の変換部と、
    前記加減算部によって加減算された前記第２の信号をアナログ信号に変換する第２の変換部と、
    をさらに具備することを特徴とする請求項１または２記載の無線送信装置。
19. 加減算部が、第１の信号から第２の信号と第３の信号とを減算して第２の信号を生成するステップと、
    変調部が、前記加減算部によって生成された前記第２の信号を変調して第４の信号を生成するステップと、
    復調部が、前記第４の信号を復調して前記第３の信号を生成するステップと、
    送信部が、前記第４の信号を送信するステップと、
    を含むことを特徴とする無線送信方法。

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