JP2010245905A - 送信装置および通信システム - Google Patents
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- H04L27/34—Amplitude- and phase-modulated carrier systems, e.g. quadrature-amplitude modulated carrier systems
- H04L27/36—Modulator circuits; Transmitter circuits
Abstract
【解決手段】ベースバンド信号SiはBPSK変調部212により変調信号Saに変調される。変調信号Saはミキサ214により搬送波信号Scと乗算されてアップコンバートされて入力点218に供給される。ベースバンド信号Sqは、BPSK変調部213により変調信号Sbに変調される。変調信号Sbは、ミキサ215により搬送波信号Scと乗算されてアップコンバートされて入力点219に供給される。入力点218と入力点219とは、導波路220の搬送方向において距離L1=(1/4+N)λ波長だけずれて設けられる。これにより、出力点258で受信される変調信号Sa,Sbの位相差もλ/4波長ずれた状態となるので、IQ直交軸を実現できる。
【選択図】図3
Description
S(t)=A(t)cos(2πfc+θ(t))・・・(1)
ここで、A(t)は振幅であり、θ(t)は位相である。
1.第1の実施の形態(高周波伝送システムにおいてIQ直交軸を実現する例)
2.第1の実施の形態の変形例
3.第2の実施の形態(アンテナ部材によりキャリブレーションを行う例)
4.第2の実施の形態の変形例
5.第3の実施の形態(振幅のキャリブレーションを行う例)
6.第4の実施の形態(液晶層を用いてキャリブレーションを行う例)
7.第5の実施の形態(遅延素子を用いてキャリブレーションを行う例)
8.第6の実施の形態(移相素子を用いてキャリブレーションを行う例)
9.第7の実施の形態(送信装置および受信装置で連動してキャリブレーションを行う例)
10.第8の実施の形態(送信装置および受信装置で連動してキャリブレーションを行う例)
[高周波システムの構成例]
図1に示すように、本発明に係る高周波伝送システム100Aは、通信システムの一例であり、例えば、伝送する信号の周波数が30GHz〜300GHzのミリ波の信号を高速伝送することが可能である。この高周波伝送システム100Aは、基板40上に実装された、部品A,部品B,部品C,部品Dと、これらの部品A,B,C,Dを結合する導波路20とから構成されている。
図2に示すように、高周波伝送システム100Aは、送信装置200と受信装置300とこれらを結合する導波路20とを備えている。送信装置200は、信号入力部10と変調回路12と周波数変換回路14と増幅器16と基板との結合回路18とを有している。受信装置300は、基板との結合回路22と増幅器24と周波数変換回路26と復調回路28と信号出力部30とを有している。
次に、上述した高周波伝送システム100Aの回路構成例について説明する。なお、図3においてBPSK変調部212,213は図2に示した変調回路12に対応し、搬送波信号生成部216およびミキサ214,215は図2に示した周波数変換回路14に対応し、入力点218,219は図2に示した結合回路18に対応している。また、図3において出力点258は図2に示した結合回路22に対応し、QPSK復調部250は図2に示した復調回路28等に対応している。
L1=(1/4+N)λ・・・(2)
ここで、λ=c/√εrf、Cは真空中の高速であり、fは搬送波信号の周波数であり、εrは導波路の比誘電率であり、Nは整数である。
第1の実施の形態の変形例では、高周波伝送システム100Bの受信装置300を、上記第1の実施の形態で説明した高周波伝送システム100Aの受信装置300とは異なる構成を採用している。なお、上述した第1の実施の形態の高周波伝送システム100Aと共通する構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
[位相のキャリブレーション機能を備えた高周波伝送システムの例]
第2の実施の形態では、I相の変調信号SaとQ相の変調信号Sbとの位相差を90°に調整するキャリブレーション機能を備えた高周波伝送システム100Cについて説明する。なお、高周波伝送システム100Cは、上述した高周波伝送システム100Aにキャリブレーション機能を持たせたものであるので、共通する構成要素および動作については説明を省略する。
まず、キャリブレーション機能を備えた高周波伝送システム100Cのアンテナ部材の構成例について説明する。図6および図8に示すように、I相の入力点218には、例えばミリ波の信号の波長λに基づく所定の長さを有したダイポール型等のアンテナ部材218aが設けられている。このアンテナ部材218aは、導波路220の一端側に結合され、ミキサ254から出力されたテスト用の変調信号Satを導波路220の内部に放射する。
なお、上述した例では、アンテナ部材218a〜218dをダイポール型のアンテナにより構成したが、これに代えてスリット状のアンテナにより構成することもできる。図7に示すように、スリットアンテナ318aは、導波路220の一端側の底面部であってその短手方向に沿って形成されている。スリットアンテナ319a〜319dは、導波路220の一端側の底面部であってその短手方向に沿って所定間隔を隔てて形成されている。
次に、上述したアンテナ部材218a,219a〜219dを備えた高周波伝送システム100Cについて説明する。高周波伝送システム100Cは、位相制御を行うキャリブレーションモードと通常の通信を行う通信モードとを有している。これらのモードの切り替えは、ユーザが任意に設定したり、図示しない制御部により自動的に設定することが可能となっている。高周波伝送システム100Cは、キャリブレーションモードが設定されると、図8に示すように、入力点218から送信されるテスト用の変調信号Satを入力点219により受信する、ループLpを形成することによりキャリブレーションを実行する。つまり、送信装置200側だけで位相のキャリブレーションを行う。
[位相のキャリブレーション機能を備えた高周波伝送システムの例]
第2の実施の形態の変形例では、テスト用の搬送波信号Sciを用いてアンテナ部材219a〜219dのキャリブレーションを行う場合について説明する。なお、図9においてBPSK変調部212,213等の構成については便宜上省略している。
[振幅のキャリブレーション機能を備えた高周波伝送システムの例]
第3の実施の形態では、キャリブレーションモードにおいて、入力点218,219のアンテナ部材218a,219Aから送信される信号の位相差に加えて振幅値を調整する手法について説明する。なお、I相側の入力点218から変調信号が送信されるまでの動作は、上記第2の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
[位相のキャリブレーション機能を備えた高周波伝送システムの例]
第4の実施の形態では、位相のキャリブレーションを上述した複数のアンテナ部材219a〜219dを切り替えて行うのではなく、電気や光学エネルギーを加えると誘電率が可変する誘電体を用いることによりI相およびQ相の信号間の位相差を調整する。以下の例では、誘電率が可変な誘電体として液晶を用いた場合について説明する。
[位相のキャリブレーション機能を備えた高周波伝送システムの例]
第5の実施の形態では、位相のキャリブレーションを上述した複数のアンテナ部材219a〜219dを切り替えて行うのではなく、遅延素子を用いることによりI相およびQ相の信号間の位相差を調整する。
[位相のキャリブレーション機能を備えた高周波伝送システムの例]
第6の実施の形態では、位相のキャリブレーションを上述した複数のアンテナ部材219a〜219dを切り替えて行うのではなく、移相素子を用いることにより、I相およびQ相の信号間の位相差を調整する。
[位相のキャリブレーション機能を備えた高周波伝送システムの例]
第7の実施の形態では、送信装置200と受信装置300との間において連動してキャリブレーションを行う。本実施の形態に係る高周波伝送システム100Iは、図3に示した高周波伝送システム100Aの通信機能を備えると共に、受信装置300は受信機能に加えて送信機能も兼ね備えている。以下では、図6に示した複数のアンテナ部材219a〜219dのそれぞれをNo.1〜No.4と称する。
[位相のキャリブレーション機能を備えた高周波伝送システムの例]
第8の実施の形態では、上記第7の実施の形態と同様に、送信装置200と受信装置300との間において連動してキャリブレーションを行う。図15に示すように、ステップS200で高周波伝送システム100Jの送信装置200は、スイッチ部274をアンテナ部材219a〜219dのうちアンテナ部材219a(No.1)に設定する。そして、ステップS202で送信装置200は、アンテナ部材218a,219aのそれぞれから導波路220を介して受信装置300にテスト用のIQ信号を送信する。
Claims (14)
- 所定周波数の搬送波信号を入力される第1の信号に基づいて変調して第1の送信信号を出力する第1の送信部と、
所定周波数の搬送波信号を入力される第2の信号に基づいて変調して第2の送信信号を出力する第2の送信部とを備え、
前記第1の送信部により出力された前記第1の送信信号を導波路に入力する第1の入力点と前記第2の送信部により出力された前記第2の送信信号を前記導波路に入力する第2の入力点とが、前記第1の送信信号と前記第2の送信信号との間に所定の位相差を与える距離だけずれている送信装置。 - Nを整数、λを前記搬送波信号の波長としたとき、前記第1の入力点と前記第2の入力点とは(1/4+N)λ波長分ずれている請求項1に記載の送信装置。
- 前記第1および第2の送信部により出力される前記第1および第2の送信信号はミリ帯域の信号である請求項2に記載の送信装置。
- 前記導波路には所定の誘電率を有する誘電体が用いられる請求項3に記載の送信装置。
- 前記第1および第2の入力点のそれぞれには、前記第1および第2の送信信号を送信するためのダイポールアンテナまたはスリットアンテナが設けられる請求項1に記載の送信装置。
- 前記第2の入力点には、前記第1の送信信号を受信する複数のアンテナが設けられ、
前記搬送波信号の位相と、前記第1の入力点から送信されて前記第2の入力点により受信された前記第1の送信信号の位相を比較し、当該比較結果により算出された前記第1の送信信号の位相のずれ量に基づいて前記複数のアンテナのうち何れかの前記アンテナを選択する制御部をさらに備える請求項1に記載の送信装置。 - 前記第1の送信部には、前記第1の信号を増幅する第1の増幅部が設けられ、
前記第2の送信部には、前記第2の信号を増幅する第2の増幅部が設けられ、
前記第1の入力点から送信されて前記第2の入力点により受信された前記第1の送信信号の振幅値を測定し、当該測定結果に基づいて前記第2の増幅部から出力される前記第2の信号の振幅値を調整する振幅値測定部をさらに備える請求項6に記載の送信装置。 - 前記搬送波信号の位相と、前記第1の入力点から送信されて前記第2の入力点により受信された前記第1の送信信号の位相とを比較し、当該比較結果に基づいて前記第1の送信信号の位相のずれ量を算出する制御部と、
前記制御部により計算された前記ずれ量に基づいて前記第1および第2の送信信号の少なくとも一方の位相を調整する位相調整部とをさらに備える請求項1に記載の送信装置。 - 前記位相調整部は、
前記導波路の一端部に設けられ、電気、光学、磁気あるいは熱エネルギーにより誘電率が変化する物質から構成される請求項8に記載の送信装置。 - 前記位相調整部は、
前記導波路の外部に設けられ、遅延素子、抵抗、インダクタおよびキャパシタのうち少なくとも1以上の素子から構成される請求項8に記載の送信装置。 - 前記信号処理は、前記第1および第2の信号の位相を変調する位相変調であり、
前記位相変調に加えて前記第1および第2の信号の振幅変調を行う請求項1に記載の送信装置。 - 所定周波数の搬送波信号を入力される第1の信号に基づいて変調して第1の送信信号を出力する第1の送信部と、
所定周波数の搬送波信号を入力される第2の信号に基づいて変調して第2の送信信号を出力する第2の送信部とを有する送信装置と、
前記第1の送信部から出力された前記第1の送信信号および前記第2の送信部から出力された前記第2の送信信号が入力される導波路と、
前記導波路を介して送信された前記第1および第2の送信信号を受信し、当該第1および第2の送信信号を所定周波数の搬送波信号に基づいて復調して受信信号を得る受信部を有する受信装置とを備え、
前記第1の送信部により出力された前記第1の送信信号を前記導波路に入力する第1の入力点と前記第2の送信部により出力された前記第2の送信信号を前記導波路に入力する第2の入力点とが、前記第1の送信信号と前記第2の送信信号との間に所定の位相差を与える距離だけずれている通信システム。 - 前記送信装置は、
前記第1および第2の送信部から出力された前記第1および第2の送信信号を前記導波路を介して前記受信装置に送信し、
前記受信装置は、
前記送信装置から送信された前記第1および第2の送信信号を受信し、受信した前記第1および第2の送信信号に基づいて前記第1の入力点と前記第2の入力点とが前記所定の位相差ずれているか否かを判断し、当該判断結果を前記送信装置にフィードバックする請求項12に記載の通信システム。 - 前記受信装置は、
前記第1および第2の送信信号を前記導波路を介して前記送信装置に送信し、
前記送信装置は、
前記受信装置から送信された前記第1および第2の送信信号を受信し、受信した前記第1および第2の送信信号に基づいて前記第1の入力点と前記第2の入力点とが前記所定の位相差ずれているか否かを判断する請求項12に記載の通信システム。
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