JP2011525318A

JP2011525318A - バイポーラの変調器

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Publication number: JP2011525318A
Application number: JP2011512584A
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Inventors: バランタイン、ギャリー・ジョン; ジャヤラマン、アルン; サン、ボ; サホタ、ガーカンワル・シン
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Priority date: 2008-06-05
Filing date: 2009-06-02
Publication date: 2011-09-15
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Abstract

複数の振幅変調器を使用して、直交変調を行うことができるバイポーラの変調器が記述される。１つの設計では、バイポーラ変調器は、第１と第２の振幅変調器と、加算器を含む。第１の振幅変調器は、第１の入力信号を用いて第１のキャリア信号を振幅変調し、第１の振幅変調された信号を提供する。第２の振幅変調器は、第２の入力信号を用いて第２のキャリア信号を振幅変調し、第２の振幅変調された信号を提供する。加算器は、第１と第２の振幅変調された信号を合計し、そして振幅と位相の両方が変調された直交変調された信号を提供する。第１と第２の入力信号は、それぞれ第１と第２の変調信号の絶対値に基づいて得られることができる。第１と第２のキャリア信号は、第１と第２のキャリア信号は、それぞれ第１と第２の変調信号のサインに基づいて決定される位相を有する。各振幅変調器は、クラス−Ｅ増幅器を用いてインプリメントされることができる。

Description

本発明は、一般にエレクトロニクスに関するものであり、そしてより明確には、通信システムにおいて使用するための変調器に関するものである。

通信システムにおいて、送信機は、符号化されたデータを得るために最初にディジタル方式でデータを処理することができる。送信機は、符号化されたデータに基づいて、同相（Ｉ）の変調信号と直交（Ｑ）の変調信号を生成することができる。次に、送信機は、通信チャネルを介する送信にとってより適切であることができる直交変調された信号を得るために、ＩとＱの変調信号を用いてキャリア信号を変調することができる。キャリア信号は、典型的に特定の周波数の周期信号（例えば、正弦波信号）である。直交変調は、複数の変調信号を用いて、キャリア信号の位相と振幅の両方を変化させる。その時、情報は、キャリア信号の位相と振幅における複数の変化の中に存在するであろう。優れたパフォーマンスを有する変調器を使用して直交変調を行うことが望ましい。

複数の振幅変調器を使用して直交変調を行うことができるバイポーラの変調器がここに記述される。１つの設計では、バイポーラの変調器は、第１と第２の振幅変調器と、加算器を含む。第１の振幅変調器は、第１のキャリア信号（例えば、Ｉのキャリア信号）を受信し、および第１の入力信号を用いて振幅変調し、そして第１の振幅変調された信号を提供する。第２の振幅変調器は、第２のキャリア信号（例えば、Ｑのキャリア信号）を受信し、および第２の入力信号を用いて振幅変調し、そして第２の振幅変調された信号を提供する。加算器は、第１と第２の振幅変調された信号を合計し、そして振幅と位相の両方が変調された直交変調された信号を提供する。

第１と第２の入力信号は、第１と第２（例えば、ＩとＱ）の変調信号に基づいて生成されることができる。１つの設計では、第１の変調信号の絶対値は、第１の入力信号として提供され、また、第２の変調信号の絶対値は、第２の入力信号として提供される。

１つの設計では、第１のキャリア信号は、第１の変調信号のサイン（sign）に基づいて決定される位相を有し、また、第２のキャリア信号は、第２の変調信号のサインに基づいて決定される位相を有する。１つの設計では、バイポーラの変調器は、第１と第２のスイッチを更に含む。第１のスイッチは、第１と第２の局部発振器（ＬＯ）信号を受信し、そして第１の変調信号のサインに基づいて、第１のキャリア信号として第１か第２かどちらかのＬＯ信号を提供する。第２のスイッチは、第３と第４のＬＯ信号を受信し、そして第２の変調信号のサインに基づいて、第２のキャリア信号として第３か第４かどちらかのＬＯ信号を提供する。第１と第２のＬＯ信号は１８０度位相外れであることができ、第３と第４のＬＯ信号は１８０度位相外れであることができ、そして第１と第３のＬＯ信号は９０度位相外れであることができる。

１つの設計では、第１の振幅変調器は、第１のキャリア信号によってオンとオフに切り替えられるおよび第１の入力信号によって決定される出力振幅を有する第１のクラス−Ｅ増幅器を具備する。第２の振幅変調器は、第２のキャリア信号によってオンとオフに切り替えられるおよび第２の入力信号によって決定される出力振幅を有する第２のクラス−Ｅ増幅器を具備する。

本開示の様々な態様と特徴は、更に詳細に下に記述される。

図１は、無線通信デバイスを示すブロック図。図２は、バイポーラの変調器を示すブロック図。図３は、クラス−Ｅ増幅器を用いてインプリメントされる振幅変調器の概略図。図４は、バイポーラの変調を行うためのプロセスを示す図。

ここに記述されるバイポーラの変調器は、無線通信、有線通信、そして他の複数のアプリケーションのために使用されることができる。バイポーラの変調器はまた、無線通信デバイス、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ハンドヘルドデバイス、無線モデム、ラップトップコンピュータ、コードレス電話、ブルートゥースデバイス、基地局等のような、様々なエレクトロニクスデバイスのために使用されることができる。明瞭さのため、携帯電話あるいは何か他のデバイスであることができる無線通信デバイスにおけるバイポーラの変調器の使用法が、下に記述される。

図１は、無線通信デバイス１００の設計のブロック図を示す。この設計において、無線デバイス１００は、データプロセッサ１１０、トランシーバ１２０、制御装置／プロセッサ１８０およびメモリ１８２を含む。トランシーバ１２０は、双方向の無線通信をサポートする受信機１５０と送信機１３０を含む。一般に、無線デバイス１００は、何れの数の通信システムと周波数帯のための、何れの数の受信機と何れの数の送信機を含むことができる。

送信機または受信機は、スーパーヘテロダイン（super-heterodyne）のアーキテクチャあるいは直接変換（direct-conversion）のアーキテクチャを用いてインプリメントされることができる。スーパーヘテロダインのアーキテクチャにおいて、信号は、例えば、１つのステージではＲＦから中間周波数（ＩＦ）に、次に受信機の別のステージではＩＦからベースバンドに、マルチプルな複数のステージにおいて無線周波数（ＲＦ）とベースバンドの間で周波数変換される。ゼロ−ＩＦ（zero-IF）アーキテクチャとも称される直接変換のアーキテクチャでは、信号は、１つのステージにおいてＲＦとベースバンドの間で周波数変換される。スーパーヘテロダインと直接変換のアーキテクチャは、異なる複数の回路ブロックを使用するおよび／または異なる複数の必要条件を有することができる。図１に示される設計では、送信機１３０と受信機１５０は、直接変換のアーキテクチャを用いてインプリメントされる。

送信する経路では、データプロセッサ１１０は、送信されるデータを処理し、そして送信機１３０へＩとＱのアナログ出力信号を提供する。送信機１３０内では、ＩとＱのアナログ出力信号は、増幅器（Ａｍｐ）１３２によって増幅され、デジタル−アナログ変換によって引き起こされる複数のイメージ（images）を除去するためにローパスフィルタ１３４によってフィルタにかけられ、そしてＩとＱの変調信号を得るために可変利得型増幅器（ＶＧＡ：variable gain amplifier）１３６によって増幅され、それはＳ_Ｉ（ｔ）とＳ_Ｑ（ｔ）として示される。

バイポーラの変調器１４０は、ＶＧＡ１３６からＩとＱの変調信号を受信し、そしてＬＯジェネレータ１７０からＬＯ（ＴＸＬＯ）信号を送信する。「ＬＯ信号」、「キャリア信号」および「キャリア」という用語は、同意語であり、そしてしばしば置換可能に使用される。バイポーラの変調器１４０は、ＩとＱの変調信号を用いてＴＸＬＯ信号を変調し、そしてＹ（ｔ）として示される直交変調された信号を生成する。直交変調された信号は、変調または変化されるその位相とその振幅の両方を有する信号である。バイポーラの変調器１４０はまた、位相だけを変調された信号を生成することもできるが、このことは、下では記述されていない。直交変調された信号は、周波数のアップコンバージョンによって引き起こされる複数のイメージを除去するためにフィルタ１４２によってフィルタにかけられ、そしてＲＦの出力信号を生成するためにパワー増幅器（ＰＡ）１４４によって増幅される。ＲＦの出力信号は、デュプレクサ１４６の経路で発送され、そしてアンテナ１４８を介して送信される。

受信する経路では、アンテナ１４８は、複数の基地局によって送信された複数の信号を受信し、そしてＲＦの受信された信号を提供し、それはデュプレクサ１４６の経路で回送され、そして受信機１５０に提供される。受信機１５０内では、ＲＦの受信された信号は、低雑音増幅器（ＬＮＡ）１５２によって増幅され、そしてＲＦの入力信号を得るためにバンドパスフィルタ１５４によってフィルタにかけられる。復調器１５６は、フィルタ１５４からＲＦの入力信号を受信し、またＬＯジェネレータ１７０からＬＯ（ＲＸＬＯ）信号を受信する。復調器１５６は、ＲＸＬＯ信号を用いてＲＦの入力信号を復調し、そしてＩとＱのベースバンド信号を提供する。ＩとＱのベースバンド信号は、ＶＧＡ１５８によって増幅され、ローパスフィルタ１６０によってフィルタにかけられ、そしてＩとＱのアナログ入力信号を得るために増幅器１６２によって増幅され、それらはデータプロセッサ１１０に提供される。

ＬＯジェネレータ１７０は、周波数のアップコンバージョンに使用されるＴＸＬＯ信号と、周波数のダウンコンバージョンに使用されるＲＸＬＯ信号を生成する。各ＬＯ信号は、特定の基本周波数を備えた周期信号であり、そして何れの波形タイプ（例えば、正弦波、矩形波、のこぎり波等）であることができる。ＴＸＬＯ信号とＲＸＬＯ信号は、異なる周波数を有することができる。ＬＯジェネレータ１７０は、１つまたは複数の電圧制御発振器（ＶＣＯ）、複数の基準発振器、複数の分周器（dividers）、複数のバッファ等を含むことができる。位相同期ループ（ＰＬＬ）１７２は、データプロセッサ１１０からのタイミング情報と、ＬＯジェネレータ１７０からのフィードバックを受信する。ＰＬＬ１７２は、ＬＯジェネレータ１７０からの複数のＬＯ信号の周波数および／または位相を調整するために使用される複数の制御を生成する。

図１は実例的なトランシーバの設計を示す。一般に、送信機１３０と受信機１５０における複数の信号の調整は、増幅器、フィルタ、変調器、復調器等の１つまたは複数のステージで行なわれることができる。これらの回路ブロックは、図１に示される構成とは異なって配置されることができる。更に、図１に示されていない他の複数の回路ブロックもまた、送信機と受信機において複数の信号を調整するために使用されることができる。図１における幾つかの回路ブロックはまた、省略されることができる。例えば、フィルタ１４２は省略されることができ、そしてバイポーラの変調器１４０の出力は、パワー増幅器１４４と直接に結合されることができる。トランシーバ１２０の全体または一部分が、１つまたは複数のアナログ集積回路（ＩＣ）、ＲＦＩＣ（ＲＦＩＣ）、混合信号（mixed-signal）のＩＣ等にインプリメントされることができる。

データプロセッサ１１０は、データの送信と受信、そして他の複数の機能のための様々な処理装置を含むことができる。制御装置／プロセッサ１８０は、無線デバイス１００におけるオペレーションを制御することができる。メモリ１８２は、無線デバイス１００のために複数のプログラムコードとデータを格納することができる。データプロセッサ１１０、制御装置／プロセッサ１８０、および／またはメモリ１８２は、１つまたは複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）にインプリメントされることができる。

バイポーラの変調器１４０は、直交変調された信号を生成することができ、それは次のように表わすことができる：

ここでは、Ｓ_Ｉ（ｔ）は、Ｉの変調信号であり、またＳ_Ｑ（ｔ）は、Ｑの変調信号である、ｃｏｓ（ω_０ｔ）は、ＩのＬＯ信号であり、またｓｉｎ（ω_０ｔ）は、ＱのＬＯ信号である、Ｙ（ｔ）は、直交変調された信号である、およびω_０＝２πｆ_０は、ラジアンでのＬＯ周波数であり、そしてｆ_０は、ヘルツでのＬＯ周波数である。ｃｏｓ（ω_０ｔ）とｓｉｎ（ω_０ｔ）の信号は、ＴＸＬＯ信号から生成されることができる。

方程式（１）で示されるように、直交変調された信号は、（i）Ｉの変調された信号を得るために、Ｉの変調信号を用いてＩのＬＯ信号を変調すること、（ii）Ｑの変調された信号を得るために、Ｑの変調信号を用いてＱのＬＯ信号を変調すること、そして（iii）直交変調された信号を得るために、ＩとＱの変調された信号を合計することによって生成されることができる。ミキサーが、対応する変調された信号を得るために、その変調信号を用いて各ＬＯ信号を変調するために使用されることができる。しかしながら、ミキサーは、次善のパフォーマンスを有することがある。

ある態様では、複数の振幅変調器は、直交変調のために使用されることができる。振幅変調器は、ミキサーより低いノイズとより高いパワーを有することができ、その両方が望ましくあることができる。振幅変調器は、変調信号に基づいてＬＯ信号の振幅を変化させることができ、そして振幅変調された信号を提供する。振幅変調された信号は、（その位相ではなく）その振幅だけが変調された信号である。ＩとＱの変調信号は、正と負の値の両方を有するので、ＩとＱのＬＯ信号は直接に振幅変調されることができない。この制限は、ＩとＱの変調信号のサインが変わる時に、複数のＬＯ信号の位相を変化させることによって、回避することができる。

複数の振幅変調器を用いて生成される直交変調された信号は、次のように表わすことができる：

ここでは、ｓｇｎ［Ｓ_Ｉ（ｔ）］は、Ｓ_Ｉ（ｔ）のサインであり、それは＋１か−１かのどちらかであることができる、ｓｇｎ［Ｓ_Ｑ（ｔ）］は、Ｓ_Ｑ（ｔ）のサインであり、それは＋１か−１かのどちらかであることができる、｜Ｓ_Ｉ（ｔ）｜≧０は、絶対値（absolute）Ｉの変調信号であり、および｜Ｓ_Ｑ（ｔ）｜≧０は、絶対値Ｑの変調信号である。

方程式（２）で示される設計では、ｃｏｓ（ω_０ｔ）の信号は、Ｓ_Ｉ（ｔ）のサインが正の時に、｜Ｓ_Ｉ（ｔ）｜の信号によって振幅変調される。ｃｏｓ（ω_０ｔ−π）の信号は、Ｓ_Ｉ（ｔ）のサインが負の時に、｜Ｓ_Ｉ（ｔ）｜の信号によって振幅変調される。ｃｏｓ（ω_０ｔ−π）＝−ｃｏｓ（ω_０ｔ）であるので、Ｓ_Ｉ（ｔ）のサインはそれが負の時でも保存される。同様に、ｓｉｎ（ω_０ｔ）の信号は、Ｓ_Ｑ（ｔ）のサインが正の時に、｜Ｓ_Ｑ（ｔ）｜の信号によって振幅変調される。ｓｉｎ（ω_０ｔ−π）の信号は、Ｓ_Ｑ（ｔ）のサインが負の時に、｜Ｓ_Ｑ（ｔ）｜の信号によって振幅変調される。ｓｉｎ（ω_０ｔ−π）＝−ｓｉｎ（ω_０ｔ）であるので、Ｓ_Ｑ（ｔ）のサインはそれが負の時でも保存される。

方程式（２）で示される設計では、ＩのＬＯ信号の位相は、Ｓ_Ｉ（ｔ）の信号のサインに基づいて、１８０度だけ切り替えられることができる。同様に、ＱのＬＯ信号の位相は、Ｓ_Ｑ（ｔ）の信号のサインに基づいて、１８０度だけ切り替えられることができる。ＩとＱのＬＯ信号の位相の高速切り替えは、複数のワイドバンドＰＬＬ、あるいは何か他の回路を用いて達成されることができる。

別の設計では、ｃｏｓ（ω_０ｔ）とｃｏｓ（ω_０ｔ＋π）の信号が利用可能であることができ、そこではｃｏｓ（ω_０ｔ＋π）＝ｃｏｓ（ω_０ｔ−π）であり、そしてこれらの信号のうちの１つは、Ｓ_Ｉ（ｔ）のサインに基づいて選択されることができる。同様に、ｓｉｎ（ω_０ｔ）とｓｉｎ（ω_０ｔ＋π）の信号が利用可能であることができ、そこではｓｉｎ（ω_０ｔ＋π）＝ｓｉｎ（ω_０ｔ−π）であり、そしてこれらの信号のうちの１つは、Ｓ_Ｑ（ｔ）のサインに基づいて選択されることができる。その時、直交変調された信号は次のように表わすことができる：

Ａ_Ｉ（ｔ）＝｜Ｓ_Ｉ（ｔ）｜・Ｃ_Ｉ（ｔ）は、Ｉの振幅変調された信号である、および
Ａ_Ｑ（ｔ）＝｜Ｓ_Ｑ（ｔ）｜・Ｃ_Ｑ（ｔ）は、Ｑの振幅変調された信号である。

方程式のセット（３）では、Ｃ_Ｉ（ｔ）は、Ｉの振幅変調器のためのＩのキャリア信号であり、そしてＣ_Ｑ（ｔ）は、Ｑの振幅変調器のためのＱのキャリア信号である。各キャリア信号は、方程式（３ｂ）と（３ｃ）で示されるように、対応する変調信号のサインに基づいて、２つの可能なＬＯ信号のうちの１つを選択することによって得られることができる。

図２は、バイポーラの変調器１４０の設計のブロック図を示し、それは方程式のセット（３）をインプリメントする。バイポーラの変調器１４０は、Ｓ_Ｉ（ｔ）とＳ_Ｑ（ｔ）の変調信号と、ＴＸＬＯ信号を受信し、そしてＹ（ｔ）の直交変調された信号を提供する。

Iの経路では、大きさ装置２１０ａは、Ｓ_Ｉ（ｔ）の信号を受信し、そして振幅変調器２２０ａに｜Ｓ_Ｉ（ｔ）｜の信号を提供する。サイン装置２１２ａもまた、Ｓ_Ｉ（ｔ）の信号を受信し、そしてｓｇｎ［Ｓ_Ｉ（ｔ）］の信号を提供し、それはＳ_Ｉ（ｔ）≧０の時は＋１に等しく、またＳ_Ｉ（ｔ）＜０の時は−１に等しい。スイッチ２１４ａは、その共通ノードが振幅変調器２２０ａに結合され、その第１の動程（throw）はｃｏｓ（ω_０ｔ）の信号を受信し、その第２の動程はｃｏｓ（ω_０ｔ＋π）の信号を受信し、そしてその制御入力はｓｇｎ［Ｓ_Ｉ（ｔ）］の信号を受信している。スイッチ２１４ａは、ｓｇｎ［Ｓ_Ｉ（ｔ）］＝＋１の時は、Ｃ_Ｉ（ｔ）の信号としてｃｏｓ（ω_０ｔ）の信号を提供し、またｓｇｎ［Ｓ_Ｉ（ｔ）］＝−１の時は、Ｃ_Ｉ（ｔ）の信号としてｃｏｓ（ω_０ｔ＋π）の信号を提供する。振幅変調器２２０ａは、装置２１０ａからの｜Ｓ_Ｉ（ｔ）｜の信号を用いてスイッチ２１４ａからのＣ_Ｉ（ｔ）の信号を変調し、そしてＡ_Ｉ（ｔ）の振幅変調された信号を提供する。

Ｑの経路では、大きさ装置２１０ｂは、Ｓ_Ｑ（ｔ）の信号を受信し、そして振幅変調器２２０ｂに｜Ｓ_Ｑ（ｔ）｜の信号を提供する。サイン装置２１２ｂもまた、Ｓ_Ｑ（ｔ）の信号を受信し、そしてｓｇｎ［Ｓ_Ｑ（ｔ）］の信号を提供し、それはＳ_Ｑ（ｔ）≧０の時は＋１に等しく、またＳ_Ｑ（ｔ）＜０の時は−１に等しい。スイッチ２１４ｂは、その共通ノードが振幅変調器２２０ｂに結合され、その第１の動程はｓｉｎ（ω_０ｔ）の信号を受信し、その第２の動程はｓｉｎ（ω_０ｔ＋π）の信号を受信し、そしてその制御入力はｓｇｎ［Ｓ_Ｑ（ｔ）］の信号を受信している。スイッチ２１４ｂは、ｓｇｎ［Ｓ_Ｑ（ｔ）］＝＋１の時は、Ｃ_Ｑ（ｔ）の信号としてｓｉｎ（ω_０ｔ）の信号を提供し、またｓｇｎ［Ｓ_Ｑ（ｔ）］＝−１の時は、Ｃ_Ｑ（ｔ）の信号としてｓｉｎ（ω_０ｔ＋π）の信号を提供する。振幅変調器２２０ｂは、装置２１０ｂからの｜Ｓ_Ｑ（ｔ）｜の信号を用いてスイッチ２１４ｂからのＣ_Ｑ（ｔ）の信号を変調し、そしてＡ_Ｑ（ｔ）の振幅変調された信号を提供する。

加算器２３０は、振幅変調器２２０ａと２２０ｂそれぞれからのＡ_Ｉ（ｔ）とＡ_Ｑ（ｔ）の信号を合計し、そしてＹ（ｔ）の直交変調された信号を提供する。振幅変調器２２０ａと２２０ｂの出力が、複数の電流信号（current signals）である場合には、その時、加算器２３０は、合計するノードを用いてインプリメントされることができる。

分相器２４０は、ＴＸＬＯ信号を受信し、そしてｃｏｓ（ω_０ｔ）、ｓｉｎ（ω_０ｔ）、ｃｏｓ（ω_０ｔ＋π）およびｓｉｎ（ω_０ｔ＋π）の信号を生成し、それはそれぞれ０度、９０度、１８０度、および２７０度の位相を有する。従って、分相器２４０からの４つのＬＯ信号は、互いに９０度（または直角位相）シフトされた（shifted）バージョンである。図２は、バイポーラの変調器１４０の一部である分相器２４０を示す。分相器２４０はまた、図１におけるＬＯジェネレータの一部であることもできる。

図２は、大きさ装置２１０ａと２１０ｂが、それぞれＳ_Ｉ（ｔ）とＳ_Ｑ（ｔ）の信号を受信し、そして｜Ｓ_Ｉ（ｔ）｜と｜Ｓ_Ｑ（ｔ）｜の信号を提供していることを示す。図２はまた、サイン装置２１２ａと２１２ｂが、それぞれＳ_Ｉ（ｔ）とＳ_Ｑ（ｔ）の信号を受信し、そしてｓｇｎ［Ｓ_Ｉ（ｔ）］とｓｇｎ［Ｓ_Ｑ（ｔ）］の信号を提供していることを示す。図２で提案されるように、装置２１０ａ、２１０ｂ、２１２ａおよび２１２ｂは、アナログ回路を用いてインプリメントされることができる。装置２１０ａ、２１０ｂ、２１２ａおよび２１２ｂはまた、デジタル回路を用いてインプリメントされることもできる。例えば、データプロセッサ１１０は、装置２１０ａと２１０ｂの機能を行い、そして送信機１３０に、絶対値ＩとＱのアナログ出力信号を提供することができる。データプロセッサ１１０はまた、装置２１２ａと２１２ｂの機能を行い、そしてバイポーラの変調器１４０に、ＩとＱのサイン信号を提供することができる。

図３は、図２における振幅変調器２２０ａの設計の概略図を示す。この設計では、振幅変調器２２０ａは、クラス−Ｂおよびクラス−Ｃのような幾つかの他の増幅器に比べてより高い効率を有するクラス−Ｅ増幅器を用いてインプリメントされる。振幅変調器２２０ａ内では、Ｎチャネル金属酸化膜半導体（ＮＭＯＳ：N-channel metal oxide semiconductor）のトランジスタ３１０がノードＡにそのドレインを結合され、そのゲートはＣ_Ｉ（ｔ）の信号を受信し、そしてそのソースは回路基板（circuit ground）に結合される。インダクタ３１２は、一端がノードＡに結合され、そしてもう一端が｜Ｓ_Ｉ（ｔ）｜の信号を受信している。キャパシタ３１４は、ノードＡと回路基板の間に結合される。インダクタ３１６とキャパシタ３１８は、直列に（in series）結合され、そして該直列の組み合わせは、ノードＡとノードＢの間に結合される。ノードＢは、振幅変調器２２０ａの出力である。外部ロード３２０は、ノードＢと回路基板の間に結合される。簡単化のため、ＮＭＯＳのトランジスタ３１０のためのバイアス回路は、図３では示されていない。

ＮＭＯＳのトランジスタ３１０は、Ｃ_Ｉ（ｔ）の信号によってターンオンとターンオフされるスイッチとして働く。インダクタ３１６とキャパシタ３１８は、ＬＯ周波数ｆ_０で共振する直列のＬＣ回路を形成し、そして外部ロード３２０に周波数ｆ_０で電流を流す。インダクタ３１２とキャパシタ３１４は、ノードＡと回路基板の間に結合される並列のＬＣ回路を形成する。インダクタ３１２とキャパシタ３１４の値は、クラス−Ｅ増幅器のための望ましい切り替えの複数の特性を達成するために選択されることができる。クラス−Ｅ増幅器のオペレーションは、Ｈ．Ｋｒａｕｓｓ他著“ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＲａｄｉｏＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ”、Ｗｉｌｅｙ、１９８０年によって更に詳細に記述され、それは公的に利用可能である。

振幅変調器２２０ｂもまた、図３に示されるようなクラス−Ｅ増幅器を用いてインプリメントされることができる。振幅変調器２２０ａと２２０ｂはまた、他の複数の設計を用いてインプリメントされることができる。

図４は、バイポーラの変調を行うためのプロセス４００の設計を示す。第１の変調信号（例えば、Ｉの変調信号）の絶対値は、第１の入力信号として提供されることができる（ブロック４１２）。第２の変調信号（例えば、Ｑの変調信号）の絶対値は、第２の入力信号として提供されることができる（ブロック４１４）。第１の変調信号のサインに基づいて決定される位相を有する第１のキャリア信号（例えば、Ｉのキャリア信号）が得られることができる（ブロック４１６）。第２の変調信号のサインに基づいて決定される位相を有する第２のキャリア信号（例えば、Ｑのキャリア信号）が得られることができる（ブロック４１８）。

第１のキャリア信号は、第１の振幅変調された信号を得るために、第１の入力信号を用いて振幅変調されることができる（ブロック４２０）。第２のキャリア信号は、第２の振幅変調された信号を得るために、第２の入力信号を用いて振幅変調されることができる（ブロック４２２）。第１と第２の振幅変調された信号は、振幅と位相の両方が変調された直交変調された信号を得るために合計されることができる（ブロック４２４）。

ブロック４１６については、第１か第２かどちらかのＬＯ信号が、第１の変調信号のサインに基づいて第１のキャリア信号として提供されることができる。ブロック４１８については、第３か第４かどちらかのＬＯ信号が、第２の変調信号のサインに基づいて第２のキャリア信号として提供されることができる。図２で示されるように、第１と第２のＬＯ信号は１８０度位相外れであることができ、第３と第４のＬＯ信号は１８０度位相外れであることができ、そして第１と第３のＬＯ信号は９０度位相外れであることができる。第１と第２のキャリア信号はまた、他の仕方において生成されることもできる。

ブロック４２０については、第１のキャリア信号の振幅変調は、第１のキャリア信号を用いて第１のクラス−Ｅ増幅器をオンとオフに切り替えることと、第１の入力信号を用いて第１のクラス−Ｅ増幅器の出力振幅を制御することによって、達成されることができる。ブロック４２２については、第２のキャリア信号の振幅変調は、第２のキャリア信号を用いて第２のクラス−Ｅ増幅器をオンとオフに切り替えることと、第２の入力信号を用いて第２のクラス−Ｅ増幅器の出力振幅を制御することによって、達成されることができる。振幅変調はまた、他の仕方において達成されることもできる。

ここに記述されたバイポーラの変調器は、ある複数の利点を提供することができる。例えば、図３で示されるように、バイポーラの変調器のために使用される複数の振幅変調器は、効率的な複数のスイッチング増幅器を用いてインプリメントされることができる。バイポーラの変調器は、デカルトからポーラへの（Cartesian-to-polar）変換と広帯域の位相変調を要するポーラ変調器（polar modulator）よりも、より複雑でなくあることができる。

ここに記述されたバイポーラの変調器は、（限定はされないが、）２位相偏移変調（ＢＰＳＫ）、４位相偏移変調（ＱＰＳＫ）、Ｍ−ａｒｙ位相偏移変調（Ｍ−ＰＳＫ）、直交振幅変調（ＱＡＭ）、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）、単一キャリア周波数分割多重（ＳＣ−ＦＤＭ）、ガウシアン最小偏移変調（ＧＭＳＫ：Gaussian minimum shift keying）等を含む様々な単一キャリアとマルチキャリアの変調スキームに使用されることができる。これらの様々な変調スキームは、当技術において既知である。

ここに記述されたバイポーラの変調器は、様々なシステムおよびアプリケーションに使用されることができる。例えば、バイポーラの変調器は、無線通信システム、有線通信システム、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）等のために使用されることができる。無線通信システムは、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）システム、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）システム、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）システム、直交ＦＤＭＡ（ＯＦＤＭＡ）システム、単一キャリアのＦＤＭＡ（ＳＣ−ＦＤＭＡ）システム等であることができる。ＣＤＭＡシステムは、ユニバーサル地上ラジオアクセス（ＵＴＲＡ）、ｃｄｍａ２０００等のような無線技術をインプリメントすることができる。ＵＴＲＡは、広帯域ＣＤＭＡ（ＷＣＤＭＡ）とＣＤＭＡのその他の変形を含む。ｃｄｍａ２０００は、ＩＳ−２０００、ＩＳ−９５およびＩＳ−８５６規格をカバーする。ＴＤＭＡシステムは、汎ヨーロッパディジタル移動通信システム（ＧＳＭ）（登録商標）のような無線技術をインプリメントすることができる。ＯＦＤＭＡシステムは、発展型ＵＴＲＡ（Ｅ−ＵＴＲＡ）、ウルトラモバイルブロードバンド（ＵＭＢ）、ＩＥＥＥ８０２．１１（Ｗｉ−Ｆｉ）、ＩＥＥＥ８０２．１６（ＷｉＭＡＸ）、ＩＥＥＥ８０２．２０、フラッシュ−ＯＦＤＭ（登録商標）等のような無線技術をインプリメントすることができる。これらの様々な無線技術および規格は、当技術において既知である。

ここに記述されたバイポーラの変調器は、ＩＣ、アナログＩＣ、ＲＦＩＣ、混合信号のＩＣ、ＡＳＩＣ、プリント回路板（ＰＣＢ）、エレクトロニクスデバイス等の上でインプリメントされることができる。バイポーラの変調器はまた、相補形金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）、Ｎ−チャネルＭＯＳ（ＮＭＯＳ）、Ｐ−チャネルＭＯＳ（ＰＭＯＳ）、バイポーラの接合形トランジスタ（ＢＪＴ）、バイポーラのＣＭＯＳ（ＢｉＣＭＯＳ）、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、ヘテロ−接合（hetero-junction）バイポーラのトランジスタ（ＨＢＴ）等のような様々なＩＣの加工技術を用いて製造されることができる。バイポーラの変調器はまた、複数のスイッチングトランジスタ用の複数のマイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）のスイッチを用いてインプリメントされることができる。

ここに記述されたバイポーラの変調器をインプリメントしている装置は、スタンドアローンのデバイスであることができ、あるいはより大きなデバイスの一部であることができる。デバイスは、（i）スタンドアローンのＩＣ、（ii）複数の情報および／またはデータを格納するための複数のメモリＩＣを含むことができる１つまたは複数のＩＣのセット、（iii）ＲＦの受信機（ＲＦＲ）またはＲＦの送信機／受信機（ＲＴＲ）のようなＲＦＩＣ、（iv）移動局モデム（ＭＳＭ）のようなＡＳＩＣ、（v）他の複数のデバイス内に組み込まれることができるモジュール、（vi）受信機、携帯電話、無線デバイス、ハンドセット、またはモバイル装置、（vii）その他、であることができる。

本開示の前の記述は、何れの当業者が、本開示を製造または使用することを可能にするために提供される。本開示への様々な変更（modification）は、当業者にとって容易に（readily）明白であり、そしてここに定められた包括的な（generic）複数の原理は、本開示の範囲から逸脱することなく、他のバリエーションへ応用されることができる。

従って、本開示は、ここに示される例および設計に限定されるようには意図されず、ここに開示される原理および新規の特徴と一致する最も広い範囲を与えられるように意図される。

Claims

下記を具備する装置：
第１の入力信号を用いて第１のキャリア信号を振幅変調し、そして第１の振幅変調された信号を提供するように働く第１の振幅変調器；
第２の入力信号を用いて第２のキャリア信号を振幅変調し、そして第２の振幅変調された信号を提供するように働く第２の振幅変調器；および
前記第１と第２の振幅変調された信号を合計し、そして直交変調された信号を提供するように働く加算器。
更に下記を具備する、請求項１に記載の装置：
第１の変調信号を受信し、そして前記第１の入力信号として前記第１の変調信号の絶対値を提供するように働く第１の装置；および
第２の変調信号を受信し、そして前記第２の入力信号として前記第２の変調信号の絶対値を提供するように働く第２の装置。
請求項１に記載の装置、ここにおいて前記第１のキャリア信号は、第１の変調信号のサインに基づいて決定される位相を有し、およびここにおいて前記第２のキャリア信号は、第２の変調信号のサインに基づいて決定される位相を有する。
更に下記を具備する、請求項１に記載の装置：
第１と第２の局部発振器（ＬＯ）信号を受信し、そして第１の変調信号のサインに基づいて、前記第１のキャリア信号として前記第１か第２かどちらかのＬＯ信号を提供するように働く第１のスイッチ；および
第３と第４のＬＯ信号を受信し、そして第２の変調信号のサインに基づいて、前記第２のキャリア信号として前記第３か第４かどちらかのＬＯ信号を提供するように働く第２のスイッチ。
更に下記を具備する、請求項４に記載の装置：
前記第１の変調信号を受信し、そして前記第１の変調信号の前記サインに基づいて第１の制御信号を生成するように働く第１の装置；および
前記第２の変調信号を受信し、そして前記第２の変調信号の前記サインに基づいて第２の制御信号を生成するように働く第２の装置、
ここにおいて前記第１のスイッチは、前記第１の制御信号に基づいて前記第１か第２かどちらかのＬＯ信号を提供するように働く、およびここにおいて前記第２のスイッチは、前記第２の制御信号に基づいて前記第３か第４かどちらかのＬＯ信号を提供するように働く。
更に下記を具備する、請求項４に記載の装置：
入力ＬＯ信号を受信し、そして前記第１、第２、第３および第４のＬＯ信号を提供するように働く分相器。
請求項４に記載の装置、ここにおいて前記第１と第２のＬＯ信号は１８０度位相外れであり、前記第３と第４のＬＯ信号は１８０度位相外れであり、そして前記第１と第３のＬＯ信号は９０度位相外れである。
請求項１に記載の装置、ここにおいて前記第１と第２の振幅変調器の各々は、クラス−Ｅ増幅器を具備する。
請求項１に記載の装置、ここにおいて前記第１の振幅変調器は、前記第１のキャリア信号によってオンとオフに切り替えられるおよび前記第１の入力信号によって決定される出力振幅を有する第１のクラス−Ｅ増幅器を具備する、およびここにおいて前記第２の振幅変調器は、前記第２のキャリア信号によってオンとオフに切り替えられるおよび前記第２の入力信号によって決定される出力振幅を有する第２のクラス−Ｅ増幅器を具備する。
請求項１に記載の装置、ここにおいて前記直交変調された信号は、ＣＤＭＡの信号を具備する。
下記を具備する集積回路：
第１の入力信号を用いて第１のキャリア信号を振幅変調し、そして第１の振幅変調された信号を提供するように働く第１の振幅変調器；
第２の入力信号を用いて第２のキャリア信号を振幅変調し、そして第２の振幅変調された信号を提供するように働く第２の振幅変調器；および
前記第１と第２の振幅変調された信号を合計し、そして直交変調された信号を提供するように働く加算器。
請求項１１に記載の集積回路、ここにおいて前記第１の入力信号は、第１の変調信号の絶対値を具備し、前記第２の入力信号は、第２の変調信号の絶対値を具備し、前記第１のキャリア信号は、前記第１の変調信号のサインに基づいて決定される位相を有し、そして前記第２のキャリア信号は、前記第２の変調信号のサインに基づいて決定される位相を有する。
更に下記を具備する、請求項１１に記載の集積回路：
第１と第２の局部発振器（ＬＯ）信号を受信し、そして第１の変調信号のサインに基づいて、前記第１のキャリア信号として前記第１か第２かどちらかのＬＯ信号を提供するように働く第１のスイッチ；および
第３と第４のＬＯ信号を受信し、そして第２の変調信号のサインに基づいて、前記第２のキャリア信号として前記第３か第４かどちらかのＬＯ信号を提供するように働く第２のスイッチ。
請求項１３に記載の集積回路、ここにおいて前記第１と第２のＬＯ信号は１８０度位相外れであり、前記第３と第４のＬＯ信号は１８０度位相外れであり、そして前記第１と第３のＬＯ信号は９０度位相外れである。
請求項１１に記載の集積回路、ここにおいて前記第１の振幅変調器は、前記第１のキャリア信号によってオンとオフに切り替えられるおよび前記第１の入力信号によって決定される出力振幅を有する第１のクラス−Ｅ増幅器を具備する、およびここにおいて前記第２の振幅変調器は、前記第２のキャリア信号によってオンとオフに切り替えられるおよび前記第２の入力信号によって決定される出力振幅を有する第２のクラス−Ｅ増幅器を具備する。
下記を具備する、通信のための装置：
第１の振幅変調された信号を得るために、第１の入力信号を用いて第１のキャリア信号を振幅変調し、第２の振幅変調された信号を得るために、第２の入力信号を用いて第２のキャリア信号を振幅変調し、そして直交変調された信号を得るために、前記第１と第２の振幅変調された信号を組み合わせるように働くバイポーラの変調器。
請求項１６に記載の装置、ここにおいて前記第１の入力信号は、第１の変調信号の絶対値を具備し、前記第２の入力信号は、第２の変調信号の絶対値を具備し、前記第１のキャリア信号は、前記第１の変調信号のサインに基づいて決定される位相を有し、そして前記第２のキャリア信号は、前記第２の変調信号のサインに基づいて決定される位相を有する。
更に下記を具備する、請求項１６に記載の装置：
入力局部発振器（ＬＯ）信号を受信し、そして第１、第２、第３および第４のＬＯ信号を提供するように働く分相器、ここにおいて前記第１か第２かどちらかのＬＯ信号は、第１の変調信号のサインに基づいて前記第１のキャリア信号として提供される、およびここにおいて前記第３か第４かどちらかのＬＯ信号は、第２の変調信号のサインに基づいて、前記第２のキャリア信号として提供される。
下記を具備する、変調を行うための方法：
第１の振幅変調された信号を得るために、第１の入力信号を用いて第１のキャリア信号を振幅変調すること；
第２の振幅変調された信号を得るために、第２の入力信号を用いて第２のキャリア信号を振幅変調すること；および
直交変調された信号を得るために、前記第１と第２の振幅変調された信号を合計すること。
請求項１９に記載の方法、ここにおいて前記第１の入力信号は、第１の変調信号の絶対値を具備し、前記第２の入力信号は、第２の変調信号の絶対値を具備し、前記第１のキャリア信号は、前記第１の変調信号のサインに基づいて決定される位相を有し、そして前記第２のキャリア信号は、前記第２の変調信号のサインに基づいて決定される位相を有する。
更に下記を具備する、請求項１９に記載の方法：
第１の変調信号のサインに基づいて、前記第１のキャリア信号として第１か第２かどちらかの局部発振器（ＬＯ）信号を提供すること；および
第２の変調信号のサインに基づいて、前記第２のキャリア信号として第３か第４かどちらかのＬＯ信号を提供すること。
請求項２１に記載の方法、ここにおいて前記第１と第２のＬＯ信号は１８０度位相外れであり、前記第３と第４のＬＯ信号は１８０度位相外れであり、そして前記第１と第３のＬＯ信号は９０度位相外れである。
請求項１９に記載の方法、ここにおいて前記第１のキャリア信号を前記振幅変調することは、前記第１のキャリア信号を用いて第１の増幅器をオンとオフに切り替えることと、前記第１の入力信号を用いて前記第１の増幅器の出力振幅を制御することを具備する、およびここにおいて前記第２のキャリア信号を前記振幅変調することは、前記第２のキャリア信号を用いて第２の増幅器をオンとオフに切り替えることと、前記第２の入力信号を用いて前記第２の増幅器の出力振幅を制御することを具備する。
下記を具備する、変調を行うための装置：
第１の振幅変調された信号を得るために、第１の入力信号を用いて第１のキャリア信号を振幅変調するための手段；
第２の振幅変調された信号を得るために、第２の入力信号を用いて第２のキャリア信号を振幅変調するための手段；および
直交変調された信号を得るために、前記第１と第２の振幅変調された信号を合計するための手段。
請求項２４に記載の装置、ここにおいて前記第１の入力信号は、第１の変調信号の絶対値を具備し、前記第２の入力信号は、第２の変調信号の絶対値を具備し、前記第１のキャリア信号は、前記第１の変調信号のサインに基づいて決定される位相を有し、そして前記第２のキャリア信号は、前記第２の変調信号のサインに基づいて決定される位相を有する。
更に下記を具備する、請求項２４に記載の装置：
第１の変調信号のサインに基づいて、前記第１のキャリア信号として第１か第２かどちらかの局部発振器（ＬＯ）信号を提供するための手段；および
第２の変調信号のサインに基づいて、前記第２のキャリア信号として第３か第４かどちらかのＬＯ信号を提供するための手段。
請求項２６に記載の装置、ここにおいて前記第１と第２のＬＯ信号は１８０度位相外れであり、前記第３と第４のＬＯ信号は１８０度位相外れであり、そして前記第１と第３のＬＯ信号は９０度位相外れである。
請求項２４に記載の装置、ここにおいて前記第１のキャリア信号を振幅変調するための前記手段は、前記第１のキャリア信号を用いて切り替えを行うための手段と、前記第１の振幅変調された信号を生成するために前記第１の入力信号を用いて出力振幅を制御するための手段とを具備する、およびここにおいて前記第２のキャリア信号を振幅変調するための前記手段は、前記第２のキャリア信号を用いて切り替えを行うための手段と、前記第２の振幅変調された信号を生成するために前記第２の入力信号を用いて出力振幅を制御するための手段とを具備する。