JP2011040956A - Radio transmitter - Google Patents

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克実 草間
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radio transmitter for maintaining both high efficiency and distortion suppression. <P>SOLUTION: Amplitude component and phase component of an input high-frequency signal are extracted. Meanwhile, a distributor 8 distributes a carrier signal generated by an oscillator 7 into a plurality of parts, to generate a plurality of signals of a single frequency. The signals are respectively separately subjected to phase shifting, to be input to power amplifiers 101 to 10m so that the signals are amplified separately. Each amplified signal is input to a switch 11, and signals having the phase of a phase component of the high-frequency signal are switched and output. Biases reflecting the amplitude component of the high-frequency signal are respectively set in the respective power amplifiers 101 to 10m. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

この発明は、例えば直交周波数分割多重(Orthogonal Frequency Division Multiplexing:OFDM)方式の無線送信装置に関する。   The present invention relates to, for example, an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) wireless transmission apparatus.

無線通信設備のなかでは、無線送信装置に備わる高周波電力増幅器において多くの電力が消費される。電力効率を向上させ消費電力を抑えるために、EER(Envelope Elimination and Restoration)と称する技術が用いられる。(例えば特許文献1を参照)。
EERを適用した無線送信装置では、送信信号は振幅信号と位相信号とに分離して処理される。位相信号は位相変調信号であるので帯域が広くなり、最終段の高周波電力増幅器までの各増幅器に要求される帯域幅が広くなり、コストの高い広帯域増幅器を使用する必要がある。用意できる帯域が所要値に達しなければ最終段の高周波電力増幅器の出力信号にて歪劣化を生じ、問題となる。
In a wireless communication facility, a large amount of power is consumed in a high-frequency power amplifier provided in a wireless transmission device. In order to improve power efficiency and reduce power consumption, a technique called EER (Envelope Elimination and Restoration) is used. (For example, refer to Patent Document 1).
In a radio transmission apparatus to which EER is applied, a transmission signal is processed by being separated into an amplitude signal and a phase signal. Since the phase signal is a phase-modulated signal, the bandwidth is widened, the bandwidth required for each amplifier up to the high-frequency power amplifier at the final stage is widened, and it is necessary to use a high-cost broadband amplifier. If the available band does not reach the required value, distortion will occur in the output signal of the final high-frequency power amplifier, which becomes a problem.

特許文献1では、或る条件下で帯域を制限することで出力の歪を最小化するようにしている。しかしながらこの手法では振幅信号および位相信号の双方に低域通過フィルタを実装する必要があり、また、そのフィルタ定数も変調信号帯域幅により変更する必要がある。よって変調信号帯域が変化する携帯電話システムではフィルタ定数の変更が必要になり、これに対応するための回路も必要になるほか、制御も複雑になる。   In Patent Document 1, output distortion is minimized by limiting the band under certain conditions. However, in this method, it is necessary to mount a low-pass filter on both the amplitude signal and the phase signal, and it is also necessary to change the filter constant according to the modulation signal bandwidth. Therefore, in the mobile phone system in which the modulation signal band changes, it is necessary to change the filter constant, and a circuit for responding to the change is required, and the control is complicated.

特開2004−320735号公報JP 2004-320735 A

上記したように既存のEERを適用した無線送信装置では、振幅成分と位相成分とを分離して取り扱うために位相処理部分を広帯域化する必要があり、回路構成および制御系統のいずれも複雑になる。これを解決可能な技術の提供が待たれている。
この発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、高効率の維持と歪の抑圧の両立を図った無線送信装置を提供することにある。
As described above, in the wireless transmission device to which the existing EER is applied, in order to separate and handle the amplitude component and the phase component, it is necessary to widen the phase processing part, and both the circuit configuration and the control system are complicated. . The provision of technology that can solve this problem is awaited.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a radio transmission apparatus that achieves both high efficiency maintenance and distortion suppression.

上記目的を達成するためにこの発明の一態様によれば、高周波の入力信号を規定の増幅度で増幅して出力信号を生成する無線送信装置において、前記入力信号の振幅成分および位相成分を個別に抽出する信号処理部と、搬送波信号を生成する発振器と、この発振器からの搬送波信号を個別の位相シフト量で移相する複数の位相シフト部と、これらの位相シフト部ごとに設けられ、各位相シフト部の出力を電力増幅する複数の電力増幅部と、これら複数の電力増幅部の出力のいずれかを時分割的に切替出力するスイッチと、前記振幅成分に基づいて前記複数の電力増幅部の利得を個別に制御する利得制御部と、前記位相成分に基づいて前記スイッチを切り替える切替制御部とを具備し、前記利得制御部は、前記位相シフト部の出力を前記増幅度に対応する利得で増幅し、前記切替制御部は、電力増幅部の出力のうち前記位相成分に対応する位相を持つ出力を選択的に出力すべく前記スイッチを切り替えることを特徴とする無線送信装置が提供される。   In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, in a radio transmission apparatus that generates an output signal by amplifying a high-frequency input signal with a specified amplification degree, the amplitude component and the phase component of the input signal are individually set. A signal processing unit that extracts the carrier signal, a plurality of phase shift units that shift the carrier signal from the oscillator by individual phase shift amounts, and each of these phase shift units. A plurality of power amplifying units for amplifying the output of the phase shift unit; a switch for switching and outputting one of the outputs of the plurality of power amplifying units in a time-sharing manner; and the plurality of power amplifying units based on the amplitude component A gain control unit that individually controls the gain of the output signal, and a switching control unit that switches the switch based on the phase component, and the gain control unit outputs the output of the phase shift unit to the amplification degree. A wireless transmission device, wherein the switch is switched to selectively output an output having a phase corresponding to the phase component of the output of the power amplification unit. Provided.

このような手段を講じることにより、入力信号の振幅および位相が個別に抽出される。一方、発振器により搬送波信号がローカルに生成され、複数系統に分岐されてそれぞれ個別に位相シフトが与えられる。これらの系統の信号はそれぞれ増幅されてスイッチに与えられ、入力信号に対応する位相を持つ信号が時分割で切替出力される。これにより出力信号においては入力信号の位相を反映する位相変調信号が得られる。   By taking such means, the amplitude and phase of the input signal are individually extracted. On the other hand, a carrier wave signal is generated locally by an oscillator, branched into a plurality of systems, and individually given a phase shift. The signals of these systems are each amplified and applied to the switch, and a signal having a phase corresponding to the input signal is switched and output in a time division manner. Thereby, in the output signal, a phase modulation signal reflecting the phase of the input signal is obtained.

この発明によれば、高効率の維持と歪の抑圧の両立を図った無線送信装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a wireless transmission device that achieves both high efficiency maintenance and distortion suppression.

EERを適用した無線送信装置の一例を示す機能ブロック図。The functional block diagram which shows an example of the radio | wireless transmitter which applied EER. この発明に係わる無線送信装置の第1の実施形態を示す機能ブロック図。1 is a functional block diagram showing a first embodiment of a wireless transmission device according to the present invention. この発明に係わる無線送信装置の第2の実施形態を示す機能ブロック図。The functional block diagram which shows 2nd Embodiment of the wireless transmitter concerning this invention. 位相シフト部91〜9mの一例を示す図。The figure which shows an example of the phase shift parts 91-9m. この発明に係わる無線送信装置の第3の実施形態を示す機能ブロック図。The functional block diagram which shows 3rd Embodiment of the wireless transmission device concerning this invention. この発明に係わる無線送信装置の第4の実施形態を示す機能ブロック図。The functional block diagram which shows 4th Embodiment of the radio | wireless transmitter concerning this invention. この発明に係わる無線送信装置の第5の実施形態を示す機能ブロック図。The functional block diagram which shows 5th Embodiment of the radio | wireless transmitter concerning this invention. この発明に係わる無線送信装置の第6の実施形態を示す機能ブロック図。The functional block diagram which shows 6th Embodiment of the radio | wireless transmission apparatus concerning this invention. この発明に係わる無線送信装置の第7の実施形態を示す機能ブロック図。The functional block diagram which shows 7th Embodiment of the radio | wireless transmitter concerning this invention. この発明に係わる無線送信装置の第8の実施形態を示す機能ブロック図。The functional block diagram which shows 8th Embodiment of the radio | wireless transmitter concerning this invention. この発明に係わる無線送信装置の第9の実施形態を示す機能ブロック図。The functional block diagram which shows 9th Embodiment of the radio | wireless transmitter concerning this invention. この発明に係わる無線送信装置の第10の実施形態を示す機能ブロック図。The functional block diagram which shows 10th Embodiment of the radio | wireless transmitter concerning this invention. この発明に係わる無線送信装置の第11の実施形態を示す機能ブロック図。The functional block diagram which shows 11th Embodiment of the radio | wireless transmitter concerning this invention. この発明に係わる無線送信装置の第12の実施形態を示す機能ブロック図。The functional block diagram which shows 12th Embodiment of the radio | wireless transmitter concerning this invention. この発明に係わる無線送信装置の第13の実施形態を示す機能ブロック図。The functional block diagram which shows 13th Embodiment of the radio | wireless transmitter concerning this invention.

以下、図面を参照してこの発明の実施の形態につき説明するが、まず、図1を参照してEERにつき更に説明する。図1はEERを適用した無線送信装置の一例を示す機能ブロック図である。図1において、信号入力端子31から与えられる高周波信号はハイブリッド回路32において2系統に分離され、一方は振幅検波器33により振幅成分が抽出されてバイアス制御部37に与えられる。他方はリミッタ34で位相成分のみが抽出され、遅延部35で位相シフトされたのち非線形の高周波電力増幅器36に与えられる。高周波電力増幅器36のバイアス電圧(電源電圧)は振幅検波器33で抽出された入力信号の振幅成分により制御される。これにより送信信号の振幅と位相とが再構築され、高周波信号を高効率で増幅することを可能としている。しかしながら送信信号を振幅信号と位相信号に分離する構成であるので、位相信号を処理するリミッタ34、遅延部35および高周波電力増幅器36を広帯域化する必要があり、コストの上昇などがもたらされる。以下ではこのような弊害を解決可能な実施形態につき開示する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, EER will be further described with reference to FIG. FIG. 1 is a functional block diagram illustrating an example of a wireless transmission device to which EER is applied. In FIG. 1, a high-frequency signal given from a signal input terminal 31 is separated into two systems in a hybrid circuit 32, and one of them extracts an amplitude component by an amplitude detector 33 and gives it to a bias controller 37. On the other hand, only the phase component is extracted by the limiter 34, phase-shifted by the delay unit 35, and then applied to the nonlinear high-frequency power amplifier 36. The bias voltage (power supply voltage) of the high frequency power amplifier 36 is controlled by the amplitude component of the input signal extracted by the amplitude detector 33. As a result, the amplitude and phase of the transmission signal are reconstructed, and the high-frequency signal can be amplified with high efficiency. However, since the transmission signal is separated into an amplitude signal and a phase signal, it is necessary to widen the limiter 34, the delay unit 35, and the high-frequency power amplifier 36 that process the phase signal, resulting in an increase in cost. Hereinafter, an embodiment capable of solving such an adverse effect will be disclosed.

[第1の実施形態]
図2はこの発明に係わる無線送信装置の第1の実施形態を示す機能ブロック図である。図2において、発振器7により搬送波信号が生成される。この搬送波信号は分配器8で複数系統(ここではm系統とする)に分配され、それぞれ位相シフト部91〜9mにより個別に位相シフトされたのち電力増幅器101〜10mにて電力増幅される。この実施形態では、360°をm分割した値の整数倍の移相量を位相シフト部91〜9mにつき個別に設定する。例えばm=6であれば、位相シフト部91〜96ごとに60°,120°,180°,240°,300°,および360°の移相量が設定される。
[First Embodiment]
FIG. 2 is a functional block diagram showing the first embodiment of the wireless transmission apparatus according to the present invention. In FIG. 2, a carrier wave signal is generated by an oscillator 7. This carrier wave signal is distributed to a plurality of systems (here, m systems) by distributor 8, and individually phase-shifted by phase shift units 91 to 9m, and then power amplified by power amplifiers 101 to 10m. In this embodiment, a phase shift amount that is an integral multiple of a value obtained by dividing 360 ° by m is individually set for each of the phase shift units 91 to 9m. For example, if m = 6, phase shift amounts of 60 °, 120 °, 180 °, 240 °, 300 °, and 360 ° are set for each of the phase shift units 91 to 96.

一方、信号入力端子1から与えられる高周波信号は信号処理部2に与えられ、その内部の振幅信号生成部3によりその振幅成分が抽出されるとともに位相信号生成部4により位相成分が抽出される。このうち振幅成分は、遅延調整部5を介して電力増幅器制御部12に与えられる。電力増幅器制御部12は電力増幅器101〜10mにおけるバイアスを、上記抽出された振幅成分に基づいて個別に制御する。   On the other hand, the high-frequency signal given from the signal input terminal 1 is given to the signal processing unit 2, and the amplitude component is extracted by the internal amplitude signal generation unit 3 and the phase component is extracted by the phase signal generation unit 4. Among these components, the amplitude component is given to the power amplifier control unit 12 via the delay adjustment unit 5. The power amplifier control unit 12 individually controls the bias in the power amplifiers 101 to 10m based on the extracted amplitude component.

電力増幅器101〜10mの出力は、それぞれ搬送波信号に基づく単一周波数で、位相のみが異なる信号である。これらの出力信号はスイッチ(SW)11に入力され、いずれか1つが選択的に取り出されて高周波信号出力端子14から出力される。スイッチ11は、切替信号生成部6からの切替制御信号を受けた切替制御部13により切替え制御される。切替制御信号は位相信号生成部4で抽出された位相成分に基づき生成される。つまり、上記抽出された位相成分と同じ位相の単一周波数信号が出力されるように、スイッチ11が切替制御される。   The outputs of the power amplifiers 101 to 10m are signals having a single frequency based on a carrier wave signal and differing only in phase. These output signals are input to the switch (SW) 11, and one of them is selectively extracted and output from the high-frequency signal output terminal 14. The switch 11 is subjected to switching control by the switching control unit 13 that has received the switching control signal from the switching signal generation unit 6. The switching control signal is generated based on the phase component extracted by the phase signal generation unit 4. That is, the switch 11 is switch-controlled so that a single frequency signal having the same phase as the extracted phase component is output.

一方、電力増幅器101〜10mのバイアスは、電力増幅器制御部12により信号処理部2で抽出された振幅信号に従って制御され、電力増幅器101〜10mの出力振幅が変化する。これにより、信号入力端子1から与えられる高周波信号の位相成分および振幅成分の双方を反映する信号が再生され、高周波信号出力端子14から出力されることになる。   On the other hand, the bias of the power amplifiers 101 to 10m is controlled according to the amplitude signal extracted by the signal processing unit 2 by the power amplifier control unit 12, and the output amplitude of the power amplifiers 101 to 10m changes. As a result, a signal reflecting both the phase component and the amplitude component of the high-frequency signal applied from the signal input terminal 1 is reproduced and output from the high-frequency signal output terminal 14.

さらに、分配器8で分配された搬送波信号を信号処理部2に入力し、この基準信号の位相を、振幅と位相を再生するタイミングを合わせるための基準位相として利用する。遅延調整部5における遅延量をこの基準信号に基づき調整し、電力増幅器制御部12において振幅変更のタイミングを決定する。また、切替信号生成部6においても、位相信号の選択切替のタイミングをこの基準信号の位相に基づいて決定する。   Further, the carrier wave signal distributed by the distributor 8 is input to the signal processing unit 2, and the phase of this reference signal is used as a reference phase for matching the timing for reproducing the amplitude and the phase. The delay amount in the delay adjustment unit 5 is adjusted based on this reference signal, and the power amplifier control unit 12 determines the timing of amplitude change. The switching signal generator 6 also determines the phase signal selection switching timing based on the phase of the reference signal.

上記構成において、位相変調された信号が生じるのはスイッチ11の後段部分だけであり、スイッチ11からの信号は帯域を制限するデバイスを経由することなく出力される。従って歪劣化のない高周波信号出力を得ることが可能になる。
さらに、電力増幅器101〜10mには単一周波数の搬送波周波数が入力されることから、帯域幅に対する要求は最小となる。従って帯域に対する信号劣化、つまり歪劣化の発生を最小限に抑えることができる。また、電力増幅器101〜10mの帯域幅への要求が大きく緩和されることから各電力増幅器101〜10mの効率を高めることもできる。効率の低下は一般に帯域幅の拡大によりもたらされるものであるので、逆に言えば帯域幅を最小にできれば、その分、効率を高めることができるからである。
In the above configuration, the phase-modulated signal is generated only in the subsequent stage of the switch 11, and the signal from the switch 11 is output without passing through a device that limits the band. Accordingly, it is possible to obtain a high frequency signal output without distortion deterioration.
Furthermore, since a single carrier frequency is input to the power amplifiers 101 to 10m, the bandwidth requirement is minimized. Therefore, signal degradation with respect to the band, that is, occurrence of distortion degradation can be minimized. Moreover, since the demand for the bandwidth of the power amplifiers 101 to 10m is greatly relaxed, the efficiency of each of the power amplifiers 101 to 10m can be increased. The decrease in efficiency is generally caused by an increase in bandwidth. Conversely, if the bandwidth can be minimized, the efficiency can be increased accordingly.

既存の技術のように入出力の整合回路の帯域幅を広くすることは、効率のよい整合条件から逸脱することになるが、図2の構成によれば、入力は単一周波数に対する整合条件を満たせばよいし、出力も強度変調信号による帯域増加に対する整合条件を満たせばよい。よって効率を重視した整合条件を設定することが可能である。   Increasing the bandwidth of the input / output matching circuit as in the existing technology deviates from the efficient matching condition. However, according to the configuration of FIG. 2, the input has a matching condition for a single frequency. It is only necessary to satisfy this condition, and the output only needs to satisfy the matching condition for the band increase due to the intensity modulation signal. Therefore, it is possible to set a matching condition that places importance on efficiency.

なお、電力増幅器101〜10mはすべて同じように動作させても良いし、あるいは必要な位相成分をもつ電力増幅器だけを動作させるようにしても良い。このような制御は電力増幅器制御部12による制御の元で実行される。必要な位相成分をもつ電力増幅器だけを動作させるようにすれば、効率の良い無線送信装置を実現することができる。   Note that all of the power amplifiers 101 to 10m may be operated in the same manner, or only a power amplifier having a necessary phase component may be operated. Such control is executed under the control of the power amplifier control unit 12. If only a power amplifier having a necessary phase component is operated, an efficient wireless transmission device can be realized.

以上述べたようにこの実施形態では、入力される高周波信号の振幅成分および位相成分を抽出する。一方、発振器7により生成した搬送波信号を分配器8により複数に分配し、単一周波数の信号を複数生成する。これらの信号をそれぞれ個別に位相シフトさせて電力増幅器101〜10mに入力し、個々に増幅する。増幅された各信号をスイッチ11に入力し、高周波信号の位相成分の位相を持つ信号を切替出力する。各電力増幅器101〜10mには、高周波信号の振幅成分を反映するバイアスをそれぞれ設定する。このようにしたので、各デバイスに対する帯域の制限を最小限に抑えることができ、高効率かつ広帯域の無線送信装置を実現することが可能になる。   As described above, in this embodiment, the amplitude component and phase component of the input high-frequency signal are extracted. On the other hand, the carrier wave signal generated by the oscillator 7 is distributed into a plurality by the distributor 8 to generate a plurality of single frequency signals. These signals are individually phase-shifted and input to the power amplifiers 101 to 10m to be individually amplified. Each amplified signal is input to the switch 11, and a signal having the phase of the phase component of the high-frequency signal is switched and output. Each of the power amplifiers 101 to 10m is set with a bias reflecting the amplitude component of the high frequency signal. Since it did in this way, the restriction | limiting of the zone | band with respect to each device can be suppressed to the minimum, and it becomes possible to implement | achieve a highly efficient and broadband radio | wireless transmitter.

[第2の実施形態]
図3はこの発明に係わる無線送信装置の第2の実施形態を示す機能ブロック図である。図3において図2と共通する部分には同じ符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。図3の無線送信装置は、図2の電力増幅器101〜10mを電力増幅部A1〜Amに置き換えたものとなっている。電力増幅部A1〜Amは分配器15により位相シフト部の出力を複数に分配し、これらを複数の電力増幅器101〜10nにより増幅して合波器16で合波した信号をスイッチ11に入力する。このような構成により各電力増幅器101〜10nを、図2の電力増幅器101〜10mより小型かつ小出力のものと置き換えることができる。
[Second Embodiment]
FIG. 3 is a functional block diagram showing a second embodiment of the wireless transmission apparatus according to the present invention. 3, parts that are the same as those in FIG. 2 are given the same reference numerals, and only different parts will be described here. The wireless transmission device of FIG. 3 is obtained by replacing the power amplifiers 101 to 10m of FIG. 2 with power amplification units A1 to Am. The power amplifiers A1 to Am distribute the output of the phase shift unit into a plurality of parts by the distributor 15, and amplify them by the plurality of power amplifiers 101 to 10n and combine the signals by the multiplexer 16 to the switch 11. . With such a configuration, each of the power amplifiers 101 to 10n can be replaced with one having a smaller and smaller output than the power amplifiers 101 to 10m of FIG.

上記構成において各電力増幅器101〜10nは、電力増幅器制御部12により、振幅を決定するために必要な電力増幅器のみが駆動される。つまり所用の振幅に従って電力増幅器の動作数を決定し、動作する電力増幅器の数を最小限にとどめ、不要な電力増幅器の消費電力を低減して効率を上げることができる。   In the above configuration, each of the power amplifiers 101 to 10n is driven only by a power amplifier necessary for determining the amplitude by the power amplifier control unit 12. That is, the number of operating power amplifiers is determined according to the desired amplitude, the number of operating power amplifiers can be kept to a minimum, power consumption of unnecessary power amplifiers can be reduced, and efficiency can be increased.

さらに、上記構成により振幅、および位相のいずれも離散値で制御することが可能になる。つまり、各位相ごとの電力増幅器101〜10nの駆動数を離散的に切り替えることで振幅を制御することができるようになるので、IC(Integrated Circuit)化に適した構成を実現することができる。以上から本実施形態によれば、増幅すべき主信号系のアナログ信号を全て単一周波数で扱えるとともに、制御信号はすべてディジタル信号での制御で実現することが可能になる。よってデバイスの高集積化を促進することが可能になる。また信号処理部2は、ディジタル処理による構成のほうがより適している。そのようなケースではアナログ信号とのインタフェースにアナログ/ディジタル変換器、あるいはディジタル/アナログ変換器を設けるようにすれば良い。   Furthermore, with the above configuration, both the amplitude and phase can be controlled with discrete values. That is, since the amplitude can be controlled by discretely switching the number of driving of the power amplifiers 101 to 10n for each phase, a configuration suitable for IC (Integrated Circuit) can be realized. As described above, according to this embodiment, all analog signals of the main signal system to be amplified can be handled at a single frequency, and all control signals can be realized by control with digital signals. Therefore, high integration of devices can be promoted. In addition, the signal processing unit 2 is more suitably configured by digital processing. In such a case, an analog / digital converter or a digital / analog converter may be provided at the interface with the analog signal.

図4は位相シフト部91〜9mの一例を示す図である。位相シフト部91〜9mは分配器8で分配された搬送波信号に固定的な位相シフトを与えるものであり、例えば配線長の異なる配線部材によりその機能を実現することができる。図4に示すように、基板の配線パタンの形状を屈曲させ、内側のパタン長と外側のパタン長との違いから出力に対する位相を各々変えることが可能である。   FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the phase shift units 91 to 9m. The phase shifters 91 to 9m give a fixed phase shift to the carrier wave signal distributed by the distributor 8, and the function can be realized by wiring members having different wiring lengths, for example. As shown in FIG. 4, it is possible to bend the shape of the wiring pattern of the substrate and change the phase with respect to the output from the difference between the inner pattern length and the outer pattern length.

[第3の実施形態]
図5はこの発明に係わる無線送信装置の第3の実施形態を示す機能ブロック図である。図3において図2と共通する部分には同じ符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。図5の無線送信装置は、図3の位相シフト部91〜9mに代えてPLL回路181〜18mを備えたものである。PLL(Phase Lock Loop)回路に備わる位相比較値に対する参照電圧を制御することで、出力の位相を任意の位相に設定することが可能になる。これによりさらに細かな位相制御を実現することが可能になる。
[Third Embodiment]
FIG. 5 is a functional block diagram showing a third embodiment of the wireless transmission apparatus according to the present invention. 3, parts that are the same as those in FIG. 2 are given the same reference numerals, and only different parts will be described here. The wireless transmission device of FIG. 5 includes PLL circuits 181 to 18m instead of the phase shift units 91 to 9m of FIG. By controlling the reference voltage for the phase comparison value provided in the PLL (Phase Lock Loop) circuit, the output phase can be set to an arbitrary phase. As a result, finer phase control can be realized.

[第4の実施形態]
図6はこの発明に係わる無線送信装置の第4の実施形態を示す機能ブロック図である。図6において図5と共通する部分には同じ符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。図6の無線送信装置は、スイッチ11の出力側に設けられる分配器19により出力信号の一部を分岐し、位相制御部20に入力する。位相制御部20はこの出力信号の位相を検出し、切替信号生成部6からの切替制御信号と比較して制御対象の位相信号のパスを判定する。その結果に基づいて位相制御部20は、制御対象のPLL回路の出力位相を所定の位相に合わせる制御を行う。
[Fourth Embodiment]
FIG. 6 is a functional block diagram showing a fourth embodiment of the wireless transmission apparatus according to the present invention. In FIG. 6, parts common to FIG. 5 are given the same reference numerals, and only different parts will be described here. In the wireless transmission device of FIG. 6, a part of the output signal is branched by a distributor 19 provided on the output side of the switch 11 and input to the phase control unit 20. The phase control unit 20 detects the phase of the output signal and compares the switching control signal from the switching signal generation unit 6 to determine the path of the phase signal to be controlled. Based on the result, the phase control unit 20 performs control to adjust the output phase of the PLL circuit to be controlled to a predetermined phase.

図6において、電力増幅器101〜10mの出力位相がスイッチ11において合成される際、PLL回路からスイッチ11までの信号のデータパスが異なると、意図した位相の信号が得られず、結果として出力信号波形が劣化する。このような遅延差は各回路の配置による遅延誤差や、環境温度や電源電圧などの条件の変化から信号の遅延時間が異なる場合などに生じる。この実施形態によればこのような位相遅延差を補正することが可能になり、信号波形の劣化をさらに抑圧することが可能になる。   In FIG. 6, when the output phases of the power amplifiers 101 to 10m are combined in the switch 11, if the data path of the signal from the PLL circuit to the switch 11 is different, a signal having the intended phase cannot be obtained, and as a result, the output signal The waveform deteriorates. Such a delay difference occurs when the delay time of a signal differs due to a delay error due to the arrangement of each circuit or a change in conditions such as environmental temperature and power supply voltage. According to this embodiment, it becomes possible to correct such a phase delay difference, and further suppress the deterioration of the signal waveform.

[第5の実施形態]
図7はこの発明に係わる無線送信装置の第5の実施形態を示す機能ブロック図である。図7において図6と共通する部分には同じ符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。図7の無線送信装置は、図6の電力増幅器101〜10mを電力増幅部A1〜Amに置き換えたものとなっている。このような構成により、第2の実施形態と同様に電力増幅器の動作数を制御することで出力振幅を制御することができ、制御を簡易化できるとともにさらに効率を高めることが可能になる。
[Fifth Embodiment]
FIG. 7 is a functional block diagram showing a fifth embodiment of the wireless transmission apparatus according to the present invention. In FIG. 7, parts that are the same as those in FIG. 6 are given the same reference numerals, and only different parts will be described here. The wireless transmission device of FIG. 7 is obtained by replacing the power amplifiers 101 to 10m of FIG. 6 with power amplification units A1 to Am. With such a configuration, the output amplitude can be controlled by controlling the number of operations of the power amplifier as in the second embodiment, and the control can be simplified and the efficiency can be further increased.

[第6の実施形態]
図8はこの発明に係わる無線送信装置の第6の実施形態を示す機能ブロック図である。図8において図5と共通する部分には同じ符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。図8の無線送信装置は、スイッチ11の出力側に設けられる分配器19により出力信号の一部を分岐し、利得制御部21に入力する。利得制御部21はこの出力信号のレベルを検出し、その結果を電力増幅器制御部12に渡す。電力増幅器制御部12は出力信号のレベルに基づいて、対象となる電力増幅器の利得偏差を補償する。利得偏差の補償には信号振幅分に偏差分を乗算する方法などがあり、簡易に実現可能である。
[Sixth Embodiment]
FIG. 8 is a functional block diagram showing a sixth embodiment of the wireless transmission apparatus according to the present invention. In FIG. 8, parts that are the same as those in FIG. 5 are given the same reference numerals, and only different parts will be described here. In the wireless transmission device of FIG. 8, a part of the output signal is branched by a distributor 19 provided on the output side of the switch 11 and input to the gain control unit 21. The gain control unit 21 detects the level of the output signal and passes the result to the power amplifier control unit 12. The power amplifier control unit 12 compensates the gain deviation of the target power amplifier based on the level of the output signal. There is a method of multiplying the signal amplitude by the deviation for compensation of the gain deviation, which can be easily realized.

信号パスごとに損失のばらつきが生じるとスイッチ11の出力に振幅誤差が発生し、これも信号劣化の原因となる。そこでこの実施形態では、スイッチ11の出力に分配器19を設け、その分配出力を利得制御部21に入力して電力増幅器101〜10mの出力の利得偏差を補償するようにしている。このようにすることでも出力信号波形の歪みを防止することが可能である。   When variations in loss occur for each signal path, an amplitude error occurs in the output of the switch 11, which also causes signal degradation. Therefore, in this embodiment, a distributor 19 is provided at the output of the switch 11, and the distributed output is input to the gain control unit 21 to compensate for the gain deviation of the outputs of the power amplifiers 101 to 10m. By doing so, it is also possible to prevent distortion of the output signal waveform.

[第7の実施形態]
図9はこの発明に係わる無線送信装置の第7の実施形態を示す機能ブロック図である。図9において図8と共通する部分には同じ符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。図9の無線送信装置は、図8の電力増幅器101〜10mを電力増幅部A1〜Amに置き換えたものとなっている。このような構成により、第5の実施形態と同様に電力増幅器の動作数を制御することで出力振幅を制御することができ、制御を簡易化できるとともにさらに効率を高めることが可能になる。
[Seventh Embodiment]
FIG. 9 is a functional block diagram showing a seventh embodiment of the wireless transmission apparatus according to the present invention. In FIG. 9, parts that are the same as those in FIG. 8 are given the same reference numerals, and only different parts will be described here. The wireless transmission device of FIG. 9 is obtained by replacing the power amplifiers 101 to 10m of FIG. 8 with power amplification units A1 to Am. With such a configuration, the output amplitude can be controlled by controlling the number of operations of the power amplifier as in the fifth embodiment, so that the control can be simplified and the efficiency can be further increased.

[第8の実施形態]
図10はこの発明に係わる無線送信装置の第8の実施形態を示す機能ブロック図である。図10の無線送信装置は図8の位相制御部20、および図9の利得制御部21を備え、分配器19で分岐した出力信号の一部を位相制御部20および利得制御部21の双方に入力するようになっている。すなわち位相制御部20により出力信号の位相値を検出し、利得制御部21により出力信号の振幅値を検出する。そして、その結果に基づいて各々所定の位相値および振幅値が実現されるべくPLL回路181〜18mを制御するとともに、電力増幅器制御部12に補正値を渡す。上記構成により位相、振幅の双方を補正することが可能になり、遅延時間の差による位相のズレや、損失の差による振幅のズレに起因する出力の高周波信号の劣化を抑圧することができる。
[Eighth Embodiment]
FIG. 10 is a functional block diagram showing an eighth embodiment of the wireless transmission apparatus according to the present invention. 10 includes the phase control unit 20 in FIG. 8 and the gain control unit 21 in FIG. 9, and a part of the output signal branched by the distributor 19 is supplied to both the phase control unit 20 and the gain control unit 21. It comes to input. That is, the phase value of the output signal is detected by the phase controller 20, and the amplitude value of the output signal is detected by the gain controller 21. Then, based on the result, the PLL circuits 181 to 18m are controlled so as to realize predetermined phase values and amplitude values, respectively, and a correction value is passed to the power amplifier control unit 12. With the above configuration, both the phase and the amplitude can be corrected, and deterioration of the output high-frequency signal due to the phase shift due to the delay time difference or the amplitude shift due to the loss difference can be suppressed.

[第9の実施形態]
図11はこの発明に係わる無線送信装置の第9の実施形態を示す機能ブロック図である。図11において図10と共通する部分には同じ符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。図11の無線送信装置は、図10の電力増幅器101〜10mを電力増幅部A1〜Amに置き換えたものとなっている。このような構成により、第5の実施形態と同様に電力増幅器の動作数を制御することで出力振幅を制御することができ、制御を簡易化できるとともにさらに効率を高めることが可能になる。
[Ninth Embodiment]
FIG. 11 is a functional block diagram showing a ninth embodiment of a wireless transmission apparatus according to the present invention. In FIG. 11, parts common to FIG. 10 are denoted by the same reference numerals, and only different parts will be described here. The wireless transmission device of FIG. 11 is obtained by replacing the power amplifiers 101 to 10m of FIG. 10 with power amplification units A1 to Am. With such a configuration, the output amplitude can be controlled by controlling the number of operations of the power amplifier as in the fifth embodiment, so that the control can be simplified and the efficiency can be further increased.

[第10の実施形態]
図12はこの発明に係わる無線送信装置の第10の実施形態を示す機能ブロック図である。図12において図2と共通する部分には同じ符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。図12の無線送信装置は、図2の位相シフト部91〜9mを、位相信号生成部221〜22mおよびディジタル/アナログ変換器231〜23mに置き換えたものとなっている。位相信号生成部221〜22mは発振器7からの搬送波周波数に基づき、位相の異なるm系統の信号を各々生成出力する。その出力はディジタル/アナログ変換器231〜23mによりアナログ波形に変換されたうえで電力増幅器101〜10mに入力される。このように位相の異なる搬送波信号をディジタル的に生成するようにすれば、IC化にさらに適合する構成とすることが可能になる。
[Tenth embodiment]
FIG. 12 is a functional block diagram showing a tenth embodiment of the wireless transmission apparatus according to the present invention. In FIG. 12, parts that are the same as those in FIG. 2 are given the same reference numerals, and only different parts will be described here. The wireless transmission device of FIG. 12 is obtained by replacing the phase shift units 91 to 9m of FIG. 2 with phase signal generation units 221 to 22m and digital / analog converters 231 to 23m. The phase signal generation units 221 to 22m generate and output m signals having different phases based on the carrier frequency from the oscillator 7, respectively. The output is converted into an analog waveform by the digital / analog converters 231 to 23m and then input to the power amplifiers 101 to 10m. If carrier waves having different phases are digitally generated in this way, a configuration that is more suitable for IC implementation can be achieved.

[第11の実施形態]
図13はこの発明に係わる無線送信装置の第11の実施形態を示す機能ブロック図である。図13において図12と共通する部分には同じ符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。図13の無線送信装置は、図12の電力増幅器101〜10mを電力増幅部A1〜Amに置き換えたものとなっている。このような構成により、第2の実施形態と同様に電力増幅器の動作数を制御することで出力振幅を制御することができ、制御を簡易化できるとともにさらに効率を高めることが可能になる。
[Eleventh embodiment]
FIG. 13 is a functional block diagram showing an eleventh embodiment of the radio transmitting apparatus according to the present invention. In FIG. 13, parts common to FIG. 12 are denoted by the same reference numerals, and only different parts will be described here. The wireless transmission device of FIG. 13 is obtained by replacing the power amplifiers 101 to 10m of FIG. 12 with power amplification units A1 to Am. With such a configuration, the output amplitude can be controlled by controlling the number of operations of the power amplifier as in the second embodiment, and the control can be simplified and the efficiency can be further increased.

[第12の実施形態]
図14はこの発明に係わる無線送信装置の第12の実施形態を示す機能ブロック図である。図14において図13と共通する部分には同じ符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。図14において、図13の位相信号生成部221〜22mの出力は先ず歪補償部(位相歪補償部)241〜24mに入力される。その出力はディジタル/アナログ変換器231〜23mによりアナログ波形に変換されたうえで電力増幅器101〜10mに入力される。その後スイッチ11を経て出力された高周波信号は分配器19により分岐され、アナログ/ディジタル変換器27によりディジタル変換されたうえで歪補償補正演算部26に与えられる。
[Twelfth embodiment]
FIG. 14 is a functional block diagram showing a twelfth embodiment of the wireless transmission apparatus according to the present invention. 14, parts that are the same as those in FIG. 13 are given the same reference numerals, and only different parts will be described here. In FIG. 14, the outputs of the phase signal generators 221 to 22m in FIG. 13 are first input to the distortion compensators (phase distortion compensators) 241 to 24m. The output is converted into an analog waveform by the digital / analog converters 231 to 23m and then input to the power amplifiers 101 to 10m. Thereafter, the high-frequency signal output through the switch 11 is branched by the distributor 19, digitally converted by the analog / digital converter 27, and given to the distortion compensation correction calculation unit 26.

歪補償補正演算部26は入力信号と出力信号とを比較し、信号の劣化度合いを抽出する。そして信号の劣化の成分を位相成分と振幅成分に分けて各々の補正値を算出し、これを位相歪みを補償する歪補償部241〜24m、および振幅歪みを補償する歪補償部(振幅歪補償部)25に渡して、各々の歪を補償する。このようにすることで、帯域幅の少ない電力増幅器を用いても、信号劣化の少ない高周波信号を出力することができる。   The distortion compensation correction calculation unit 26 compares the input signal and the output signal, and extracts the degree of signal degradation. Then, the signal degradation component is divided into a phase component and an amplitude component, and each correction value is calculated. This is used as a distortion compensation unit 241 to 24m that compensates for phase distortion, and a distortion compensation unit that compensates for amplitude distortion (amplitude distortion compensation). Part) 25 to compensate each distortion. By doing so, it is possible to output a high-frequency signal with little signal degradation even if a power amplifier with a small bandwidth is used.

上記構成においては出力信号を分配器19により取りだし、その振幅値と位相値を検出して各々フィードバックすることにより位相歪み、振幅歪みを個別に解消して出力の信号劣化を抑圧するようにしている。このようにしても、高効率かつ広帯域の無線送信装置を実現することが可能になる。   In the above configuration, the output signal is taken out by the distributor 19, and the amplitude value and the phase value are detected and fed back, so that the phase distortion and the amplitude distortion are individually eliminated to suppress the output signal deterioration. . Even in this way, it is possible to realize a high-efficiency and wide-band wireless transmission device.

[第13の実施形態]
図15はこの発明に係わる無線送信装置の第13の実施形態を示す機能ブロック図である。図15において図14と共通する部分には同じ符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。図15の無線送信装置は、図14の電力増幅器101〜10mを電力増幅部A1〜Amに置き換えたものとなっている。このような構成により、第2の実施形態と同様に電力増幅器の動作数を制御することで出力振幅を制御することができ、制御を簡易化できるとともにさらに効率を高めることが可能になる。
[Thirteenth embodiment]
FIG. 15 is a functional block diagram showing a thirteenth embodiment of the wireless transmission apparatus according to the present invention. In FIG. 15, parts that are the same as those in FIG. 14 are given the same reference numerals, and only different parts will be described here. The wireless transmission device of FIG. 15 is obtained by replacing the power amplifiers 101 to 10m of FIG. 14 with power amplification units A1 to Am. With such a configuration, the output amplitude can be controlled by controlling the number of operations of the power amplifier as in the second embodiment, and the control can be simplified and the efficiency can be further increased.

なお、この発明は上記実施の形態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具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。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。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, In an implementation stage, a component can be deform | transformed and embodied in the range which does not deviate from the summary. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

1…信号入力端子、2…信号処理部、3…振幅信号生成部、4…位相信号生成部、5…遅延調整部、6…切替信号生成部、7…発振器、8…分配器、91〜9m…位相シフト部、101〜10m…電力増幅器、11…スイッチ(SW)、12…電力増幅器制御部、13…切替制御部、14…高周波信号出力端子、A1〜Am…電力増幅部、15…分配器、16…合波器、181〜18m…PLL回路、19…分配器、A1〜Am…電力増幅部、20…位相制御部、21…利得制御部、221〜22m…位相信号生成部、231〜23m…ディジタル/アナログ変換器、241〜24m…歪補償部、25…歪補償部、26…歪補償補正演算部、27…アナログ/ディジタル変換器、   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Signal input terminal, 2 ... Signal processing part, 3 ... Amplitude signal generation part, 4 ... Phase signal generation part, 5 ... Delay adjustment part, 6 ... Switching signal generation part, 7 ... Oscillator, 8 ... Distributor, 91- DESCRIPTION OF SYMBOLS 9m ... Phase shift part, 101-10m ... Power amplifier, 11 ... Switch (SW), 12 ... Power amplifier control part, 13 ... Switching control part, 14 ... High frequency signal output terminal, A1-Am ... Power amplification part, 15 ... Distributor, 16 ... multiplexer, 181 to 18m ... PLL circuit, 19 ... distributor, A1 to Am ... power amplifier, 20 ... phase controller, 21 ... gain controller, 221-22m ... phase signal generator, 231 to 23m: Digital / analog converter, 241 to 24m: Distortion compensation unit, 25: Distortion compensation unit, 26: Distortion compensation correction calculation unit, 27 ... Analog / digital converter,

Claims (8)

高周波の入力信号を規定の増幅度で増幅して出力信号を生成する無線送信装置において、
前記入力信号の振幅成分および位相成分を個別に抽出する信号処理部と、
搬送波信号を生成する発振器と、
この発振器からの搬送波信号を個別の位相シフト量で移相する複数の位相シフト部と、
これらの位相シフト部ごとに設けられ、各位相シフト部の出力を電力増幅する複数の電力増幅部と、
これら複数の電力増幅部の出力のいずれかを時分割的に切替出力するスイッチと、
前記振幅成分に基づいて前記複数の電力増幅部の利得を個別に制御する利得制御部と、
前記位相成分に基づいて前記スイッチを切り替える切替制御部とを具備し、
前記利得制御部は、前記位相シフト部の出力を前記増幅度に対応する利得で増幅し、
前記切替制御部は、電力増幅部の出力のうち前記位相成分に対応する位相を持つ出力を選択的に出力すべく前記スイッチを切り替えることを特徴とする無線送信装置。
In a wireless transmission device that generates an output signal by amplifying a high-frequency input signal with a specified amplification factor,
A signal processing unit for individually extracting the amplitude component and the phase component of the input signal;
An oscillator for generating a carrier wave signal;
A plurality of phase shift units for shifting the carrier signal from the oscillator by individual phase shift amounts;
A plurality of power amplifying units that are provided for each of these phase shift units and amplify the output of each phase shift unit,
A switch that switches and outputs one of the outputs of the plurality of power amplifiers in a time-sharing manner;
A gain control unit for individually controlling the gains of the plurality of power amplification units based on the amplitude component;
A switching control unit that switches the switch based on the phase component;
The gain control unit amplifies the output of the phase shift unit with a gain corresponding to the amplification degree,
The wireless transmission apparatus, wherein the switching control unit switches the switch so as to selectively output an output having a phase corresponding to the phase component among outputs of a power amplification unit.
前記複数の電力増幅部の各々は、
入力される位相シフト部の出力を複数に分配する分配器と、
前記分配された信号を個別に増幅する複数の電力増幅器と、
これら複数の電力増幅器の出力を合波する合波器とを備え、
前記利得制御部は、
前記振幅成分に基づいて前記電力増幅器のバイアスを制御し、前記振幅成分に基づいて当該電力増幅器の動作を駆動または停止することを特徴とする請求項1に記載の無線送信装置。
Each of the plurality of power amplification units is
A distributor that distributes the output of the input phase shift unit to a plurality of;
A plurality of power amplifiers for individually amplifying the distributed signals;
A multiplexer for multiplexing the outputs of the plurality of power amplifiers,
The gain controller is
The radio transmission apparatus according to claim 1, wherein a bias of the power amplifier is controlled based on the amplitude component, and an operation of the power amplifier is driven or stopped based on the amplitude component.
前記複数の位相シフト部は、互いに線路長の異なる配線部材であることを特徴とする請求項1または請求項2のいずれかに記載の無線送信装置。 The wireless transmission device according to claim 1, wherein the plurality of phase shift units are wiring members having different line lengths. 前記複数の位相シフト部は、PLL(Phase Lock Loop)回路であることを特徴とする請求項1または請求項2のいずれかに記載の無線送信装置。 The wireless transmission device according to claim 1, wherein the plurality of phase shift units are PLL (Phase Lock Loop) circuits. さらに、前記スイッチの出力の一部を分配出力する分配手段と、
前記分配出力と、前記位相成分とに基づいて前記位相シフト部の位相値を制御する位相制御部とを具備し、
この位相制御部は、前記分配出力の位相値を一定値に保つことを特徴とする請求項1または請求項2のいずれかに記載の無線送信装置。
Furthermore, a distribution means for distributing and outputting a part of the output of the switch;
A phase control unit that controls a phase value of the phase shift unit based on the distribution output and the phase component;
The radio transmission apparatus according to claim 1, wherein the phase control unit maintains a phase value of the distribution output at a constant value.
さらに、前記スイッチの出力の一部を分配出力する分配手段を具備し、
前記利得制御部は、前記分配出力に基づいて前記出力信号の利得を規定値に保つことを特徴とする請求項1または請求項2のいずれかに記載の無線送信装置。
Furthermore, it comprises a distribution means for distributing and outputting a part of the output of the switch,
The radio transmission apparatus according to claim 1, wherein the gain control unit maintains a gain of the output signal at a specified value based on the distributed output.
前記位相シフト部は、
位相信号をディジタルで生成する位相信号生成部と、
この位相信号生成部により生成された位相信号をアナログ信号に変換するディジタル/アナログ変換器とを備えることを特徴とする請求項1または請求項2のいずれかに記載の無線送信装置。
The phase shift unit includes:
A phase signal generator for digitally generating a phase signal;
The radio transmission apparatus according to claim 1, further comprising a digital / analog converter that converts the phase signal generated by the phase signal generation unit into an analog signal.
さらに、前記スイッチの出力の一部を分配出力する分配手段と、
前記分配出力をディジタル信号に変換するアナログ/ディジタル変換器と、
このアナログ/ディジタル変換器の出力から前記出力信号の歪を補償する制御値を演算する歪補償演算部と、
前記制御値に基づいて当該位相信号を補正する位相歪補償部と、
前記制御値に基づいて前記振幅成分に対する歪補償を行う振幅歪補償部とを具備することを特徴とする請求項7に記載の無線送信装置。
Furthermore, a distribution means for distributing and outputting a part of the output of the switch;
An analog / digital converter for converting the distributed output into a digital signal;
A distortion compensation calculation unit for calculating a control value for compensating for distortion of the output signal from the output of the analog / digital converter;
A phase distortion compensator for correcting the phase signal based on the control value;
The radio transmission apparatus according to claim 7, further comprising an amplitude distortion compensation unit that performs distortion compensation on the amplitude component based on the control value.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015050702A (en) * 2013-09-03 2015-03-16 株式会社メガチップス Radio communication ic

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