JP2014225922A - Δς modulator and communication device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ΔΣ modulator that outputs an output signal including a plurality of signals of different frequencies.SOLUTION: The ΔΣ modulator includes: a plurality of input ports 10a, 10b into which a plurality of input signals of different frequencies are input, respectively; a plurality of loop filters 11, 12 disposed in correspondence with the plurality of input ports, respectively; an adder 15 for adding up outputs of the plurality of loop filters; and a quantizer 16 for quantizing an output of the adder 15. The plurality of loop filters 11, 12 are each fed with the input signal input into the corresponding input port 10a, 10b and a feedback signal of an output of the quantizer 16. The plurality of loop filters 11, 12 each have the characteristic of rejecting noise about the frequency of the input signal input into the corresponding input port 10a, 10b.

Description

本発明は、ΔΣ変調器及び通信装置に関するものである。   The present invention relates to a ΔΣ modulator and a communication device.

ΔΣ変調器は、ループフィルタと量子化器とを有して構成されている(非特許文献1参照)。ループフィルタは、2入力システムであり、一方の入力にはΔΣ変調器への入力信号が入力され、他方の入力には、量子化器の出力がフィードバックされる。
ループフィルタの出力は、量子化器に与えられる。量子化器は、ループフィルタの出力を量子化して出力信号(量子化信号)を生成し、出力する。
The ΔΣ modulator includes a loop filter and a quantizer (see Non-Patent Document 1). The loop filter is a two-input system, and an input signal to the ΔΣ modulator is input to one input, and the output of the quantizer is fed back to the other input.
The output of the loop filter is given to the quantizer. The quantizer quantizes the output of the loop filter to generate an output signal (quantized signal) and outputs it.

和保 孝雄、安田 明 監訳(原著者 Richard Schreier, Gabor C. Temes)ΔΣ型アナログ/デジタル変換器入門(Understanding Delta-Sigma Data Converters)、丸善株式会社、2007Takao Wabo and Akira Yasuda (original author Richard Schreier, Gabor C. Temes) Introduction to ΔΣ analog / digital converters (Understanding Delta-Sigma Data Converters), Maruzen Corporation, 2007

ΔΣ変調器は、デジタル回路だけで無線信号を出力させるための技術として有用である。
ここで、本発明者は、コンカレントデュアルバンドなどのように複数の帯域を同時に使用して通信が行われる場合に、ΔΣ変調方式を利用するという着想を得た。この場合、一つのΔΣ変調器から出力された単一の出力信号に、周波数の異なる複数の信号を含めることができるのが望ましい。
しかし、従来のΔΣ変調器は、一つの入力信号に対してΔΣ変調を行って、一つの出力信号を出力する一入力一出力システムにすぎず、複数の入力信号を扱うことはできない。
The ΔΣ modulator is useful as a technique for outputting a radio signal using only a digital circuit.
Here, the present inventor has come up with the idea of using the ΔΣ modulation method when communication is performed using a plurality of bands simultaneously, such as a concurrent dual band. In this case, it is desirable that a single output signal output from one ΔΣ modulator can include a plurality of signals having different frequencies.
However, the conventional ΔΣ modulator is merely a one-input one-output system that performs ΔΣ modulation on one input signal and outputs one output signal, and cannot handle a plurality of input signals.

そこで、本発明は、周波数の異なる複数の信号が含まれた出力信号を出力することができるΔΣ変調器を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a ΔΣ modulator that can output an output signal including a plurality of signals having different frequencies.

(1)一の観点からみた本発明は、周波数の異なる複数の入力信号がそれぞれ入力される複数の入力ポートと、複数の前記入力ポートそれぞれに対応して設けられた複数のループフィルタと、複数の前記ループフィルタの出力を加算する加算器と、前記加算器の出力を量子化する量子化器と、を備え、複数の前記ループフィルタは、それぞれ、対応する前記入力ポートに入力される入力信号と、前記量子化器の出力のフィードバック信号と、が入力されるよう設けられ、複数の前記ループフィルタは、それぞれ、対応する前記入力ポートに入力される入力信号の周波数付近の雑音を阻止する特性を有するΔΣ変調器である。 (1) Viewed from one aspect, the present invention includes a plurality of input ports to which a plurality of input signals having different frequencies are respectively input, a plurality of loop filters provided corresponding to the plurality of input ports, and a plurality of input ports. An adder for adding the outputs of the loop filters, and a quantizer for quantizing the outputs of the adders, and each of the plurality of loop filters is input to a corresponding input port. And a feedback signal output from the quantizer, each of the plurality of loop filters is configured to block noise in the vicinity of the frequency of the input signal input to the corresponding input port. A delta-sigma modulator having

上記本発明によれば、量子化器は、周波数の異なる複数の信号が含まれた出力信号を出力することができる。   According to the present invention, the quantizer can output an output signal including a plurality of signals having different frequencies.

(2)複数の前記ループフィルタは、それぞれ、対応する前記入力ポートに入力される入力信号と前記量子化器の出力のフィードバック信号との差を求める差分器と、前記差分器の出力が入力される内部フィルタと、を備えているのが好ましい。 (2) Each of the plurality of loop filters receives a differencer for obtaining a difference between an input signal input to the corresponding input port and a feedback signal of an output of the quantizer, and an output of the differencer. And an internal filter.

(3)複数の前記ループフィルタは、それぞれ、対応する前記入力ポートに入力される入力信号を前記内部フィルタの出力に加算するフィードフォワード経路を更に備えているのが好ましいこの場合、ループフィルタを経由することなく入力信号を量子化器側に与えることができるため、ループフィルタの設計が容易になる。 (3) Preferably, each of the plurality of loop filters further includes a feedforward path for adding the input signal input to the corresponding input port to the output of the internal filter. Since the input signal can be given to the quantizer side without doing so, the design of the loop filter becomes easy.

(4)他の観点からみた本発明は、前記(1)〜(3)ののいずれか1項に記載の前記ΔΣ変調器と、前記ΔΣ変調器の前記量子化器から出力された出力信号が通過する1又は複数のバンドパスフィルタと、を備え、一又は複数の前記バンドパスフィルタは、前記ΔΣ変調器への複数の前記入力信号それぞれを通過させる通過帯域を有する通信装置である。 (4) From another viewpoint, the present invention provides the output signal output from the ΔΣ modulator according to any one of (1) to (3) and the quantizer of the ΔΣ modulator. 1 or a plurality of bandpass filters through which the signal passes, and the one or a plurality of bandpass filters is a communication device having a passband that allows each of the plurality of input signals to the ΔΣ modulator to pass therethrough.

(5)一又は複数の前記バンドパスフィルタを通過した複数の前記入力信号が入力される周波数混合器を更に備え、前記ΔΣ変調器への複数の前記入力信号には、前記周波数混合器による周波数変換に用いられるローカル信号が含まれるのが好ましい。この場合、ΔΣ変調器の出力信号に含まれるローカル信号を用いて周波数変換を行うことができる。 (5) It further includes a frequency mixer to which a plurality of the input signals that have passed through one or a plurality of the bandpass filters are input, and the plurality of input signals to the ΔΣ modulator include a frequency by the frequency mixer. Preferably local signals used for the conversion are included. In this case, frequency conversion can be performed using a local signal included in the output signal of the ΔΣ modulator.

本発明によれば、周波数の異なる複数の信号が含まれた出力信号を出力することができる。   According to the present invention, it is possible to output an output signal including a plurality of signals having different frequencies.

デュアルバンドΔΣ変調器のブロック図である。It is a block diagram of a dual band ΔΣ modulator. CRFB構造のΔΣ変調器のブロック図である。It is a block diagram of a ΔΣ modulator having a CRFB structure. 図2の等価回路のブロック図である。FIG. 3 is a block diagram of an equivalent circuit of FIG. 2. (a)はNTFの零点と極の位置を示し、(b)はNTFの零点と極の位置を示す図である。(A) shows the positions of the zeros and poles of NTF 1 , and (b) shows the positions of the zeros and poles of NTF 2 . NTFの周波数応答を示す図である。It is a figure which shows the frequency response of NTF. STF及びSTFの周波数応答を示す図である。It is a diagram showing the frequency response of the STF 1 and STF 2. デュアルバンドΔΣ変調器の出力をシミュレーションしたパワースペクトラムである。It is the power spectrum which simulated the output of the dual band delta-sigma modulator. デュアルバンドΔΣ変調器の出力の800MHzにおけるパワースペクトラムである。It is a power spectrum at 800 MHz of the output of the dual band ΔΣ modulator. デュアルバンドΔΣ変調器の出力の1.5GHzにおけるパワースペクトラムである。It is a power spectrum in 1.5 GHz of the output of a dual band delta-sigma modulator. デュアルバンドΔΣ変調器の出力の実測結果を示すパワースペクトラムである。It is a power spectrum which shows the measurement result of the output of a dual band delta-sigma modulator. 一般化したデュアルバンドΔΣ変調器のブロック図である。It is a block diagram of a generalized dual band ΔΣ modulator. マルチバンドΔΣ変調器のブロック図である。It is a block diagram of a multiband ΔΣ modulator. マルチバンドΔΣ変調器の出力のパワースペクトラムである。It is the power spectrum of the output of a multiband delta-sigma modulator. 第1例に係る通信機のブロック図である。It is a block diagram of the communication apparatus which concerns on a 1st example. 第2例に係る通信機のブロック図である。It is a block diagram of the communication apparatus which concerns on a 2nd example. 第3例に係る通信機のブロック図である。It is a block diagram of the communication apparatus which concerns on a 3rd example. 第4例に係る通信機のブロック図である。It is a block diagram of the communication apparatus which concerns on a 4th example. 第5例に係る通信機のブロック図である。It is a block diagram of the communication apparatus which concerns on a 5th example. 第5例に係るΔΣ変調器の出力のパワースペクトラムである。It is a power spectrum of the output of the ΔΣ modulator according to the fifth example. ランレングスの大きさを示すグラフである。It is a graph which shows the magnitude | size of a run length.

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

[1.第1実施形態:デュアルバンドΔΣ変調器]
図1は、本実施形態に係るΔΣ変調器1を示している。このΔΣ変調器1には、周波数の異なる2つの入力信号U,Uを入力可能である。ΔΣ変調器1は、2つの入力信号U,Uがそれぞれ入力される2つの入力ポート(第1入力ポート10a及び第2入力ポート10b)と、単一の出力ポート10dと、を有している。
ΔΣ変調器1の出力ポート10dは、2つの入力信号が含まれる単一の出力信号(量子化信号;ΔΣ変調信号)を出力する。
[1. First Embodiment: Dual Band ΔΣ Modulator]
FIG. 1 shows a ΔΣ modulator 1 according to this embodiment. The ΔΣ modulator 1 can receive two input signals U 1 and U 2 having different frequencies. The ΔΣ modulator 1 has two input ports (first input port 10a and second input port 10b) to which two input signals U 1 and U 2 are respectively input, and a single output port 10d. ing.
The output port 10d of the ΔΣ modulator 1 outputs a single output signal (quantized signal; ΔΣ modulation signal) including two input signals.

図1に示すΔΣ変調器1は、複数のループフィルタ(第1ループフィルタ11及び第2ループフィルタ12)と、加算器15と、量子化器16と、を備えている。
ループフィルタ11,12は、入力ポート10a,10bの数に対応した数(2つ)ほど設けられている。
複数のループフィルタ11,12は、それぞれ、対応する入力ポート10a,10bに接続された第1入力部11a,12aと、フィードバック経路18a,18bを介して量子化器16の出力側に接続された第2入力部11b,12bと、を備えている。
The ΔΣ modulator 1 illustrated in FIG. 1 includes a plurality of loop filters (first loop filter 11 and second loop filter 12), an adder 15, and a quantizer 16.
The number of loop filters 11 and 12 corresponding to the number of input ports 10a and 10b (two) is provided.
The plurality of loop filters 11 and 12 are respectively connected to the output side of the quantizer 16 via the first input portions 11a and 12a connected to the corresponding input ports 10a and 10b and the feedback paths 18a and 18b. 2nd input part 11b, 12b.

第1入力部11a,12aには、対応する入力ポート10a,10bに入力された入力信号U,Uが入力される。第2入力部11b,12bには、量子化器1の出力Vのフィードバック信号Vが入力される。 Input signals U 1 and U 2 input to the corresponding input ports 10a and 10b are input to the first input units 11a and 12a. The feedback signal V of the output V of the quantizer 1 is input to the second input units 11b and 12b.

複数のループフィルタ11,12は、それぞれ、差分器110a,120aを備えている。差分器110a,120aには、それぞれ、第1入力部11a,12aに接続された第1経路110d,120dと、第2入力部11b,12bに接続された第2経路110e,120eと、が接続されている。差分器110a,120aは、それぞれ、入力信号U,Uと、量子化器16からのフィードバック信号Vとの差分U−V,U−Vを求める。 The plurality of loop filters 11 and 12 include differentiators 110a and 120a, respectively. The first and second paths 110d and 120d connected to the first input units 11a and 12a and the second paths 110e and 120e connected to the second input units 11b and 12b are connected to the differentiators 110a and 120a, respectively. Has been. The differentiators 110a and 120a obtain differences U 1 −V and U 2 −V between the input signals U 1 and U 2 and the feedback signal V from the quantizer 16, respectively.

差分器110a,120aによって求められた差分U−V,U−Vは、各ループフィルタ11,12に設けられた内部フィルタ110b,120bに入力される。なお、第1ループフィルタ11の内部フィルタ110bの伝達関数をL(z)と表現し、第2ループフィルタ11の内部フィルタ120bの伝達関数をL(z)と表現する。 Differences U 1 −V and U 2 −V obtained by the differentiators 110 a and 120 a are input to internal filters 110 b and 120 b provided in the loop filters 11 and 12. The transfer function of the internal filter 110b of the first loop filter 11 is expressed as L 1 (z), and the transfer function of the internal filter 120b of the second loop filter 11 is expressed as L 2 (z).

各内部フィルタ110b,120bの出力L(z)(U(z)−V(z)),L(z)(U(z)−V(z))は、各ループフィルタ11,12に設けられた加算器110c,120cに与えられる。
各加算器110c,120cには、第1入力部11a,12aに入力される入力信号U,Uを加算器110c,120cに入力させるためのフィードフォワード経路110f,120fが接続されている。したがって、各加算器110c,120cは、入力信号U1,U2と、内部フィルタ110b,120bの出力L(z)(U(z)−V(z)),L(z)(U(z)−V(z))と、を加算する。
The outputs L 1 (z) (U 1 (z) −V (z)) and L 2 (z) (U 2 (z) −V (z)) of the internal filters 110 b and 120 b 12 is provided to the adders 110c and 120c provided in FIG.
Feed forward paths 110f and 120f for inputting the input signals U 1 and U 2 input to the first input units 11a and 12a to the adders 110c and 120c are connected to the adders 110c and 120c. Therefore, each adder 110c, 120c receives the input signals U1, U2 and the outputs L 1 (z) (U 1 (z) -V (z)), L 2 (z) (U 2 ) of the internal filters 110b, 120b. (Z) −V (z)).

各加算器110c,120cの出力(各ループフィルタ11,12の出力)Y,Yは、加算器15によって加算される。なお、本実施形態では、2入力加算器15,110c,120cを3つ用いているが、3つの2入力加算器15,110c,120cに代えて、1つの4入力加算器を用いてもよい。 Outputs of the adders 110c and 120c (outputs of the loop filters 11 and 12) Y 1 and Y 2 are added by the adder 15. In the present embodiment, three two-input adders 15, 110c, and 120c are used, but one four-input adder may be used instead of the three two-input adders 15, 110c, and 120c. .

加算器15の出力Yは、量子化器16に与えられる。本実施形態の量子化器16は、2レベル量子化器であり、1bitのパルス列を量子化信号(ΔΣ変調信号)Vとして出力する。この量子化信号VがΔΣ変調器1の出力信号となる。なお、出力信号Vは、フィードバック経路18a,18bを介して各ループフィルタ11,12に与えられる。   The output Y of the adder 15 is given to the quantizer 16. The quantizer 16 of the present embodiment is a two-level quantizer and outputs a 1-bit pulse train as a quantized signal (ΔΣ modulation signal) V. This quantized signal V becomes an output signal of the ΔΣ modulator 1. The output signal V is given to the loop filters 11 and 12 via the feedback paths 18a and 18b.

さて、図1に示すΔΣ変調器1(複数入力一出力システム)の理解を容易にするため、従来のΔΣ変調器(一入力一出力システム)を説明する。
従来のΔΣ変調器には、ローパスΔΣ変調器とバンドパス(Band-pass Delta-Sigma Modulator)とがある。ローパスΔΣ変調器は、量子化雑音阻止帯域の中心が周波数ゼロにあるものをいい、バンドパスΔΣ変調器は、ゼロ以外の所望の周波数帯域に量子化雑音阻止帯域の中心があるものをいう。バンドパスΔΣ変調器の雑音伝達関数NTFは、所望の周波数帯域における量子化雑音をバンドストップフィルタによって抑制する特性を持つ。
Now, in order to facilitate understanding of the ΔΣ modulator 1 (multiple input one output system) shown in FIG. 1, a conventional ΔΣ modulator (one input one output system) will be described.
Conventional ΔΣ modulators include a low-pass ΔΣ modulator and a band-pass delta-sigma modulator. The low-pass ΔΣ modulator refers to the one whose quantization noise stop band is centered at the frequency zero, and the band-pass ΔΣ modulator refers to the one whose center is the quantization noise stop band in a desired frequency band other than zero. The noise transfer function NTF of the bandpass ΔΣ modulator has a characteristic of suppressing quantization noise in a desired frequency band by a bandstop filter.

ローパスΔΣ変調器は、雑音伝達関数NTF(z)(Noise Transfer Function)の零点が単位円上の周波数ゼロ(z=1)付近にあり、バンドパス型ΔΣ変調器は、雑音伝達関数NTFの零点が単位円上の周波数ゼロ(z=1)以外の位置にある。
したがって、所望の帯域の入力信号に対して動作するバンドパスΔΣ変調器を得るには、ローパスΔΣ変調器の雑音伝達関数NTFにおける零点及び極を、所望の帯域に対応する単位円上の位置へ回転させればよい。
In the low-pass ΔΣ modulator, the zero point of the noise transfer function NTF (z) (Noise Transfer Function) is near the frequency zero (z = 1) on the unit circle, and the band-pass ΔΣ modulator is the zero point of the noise transfer function NTF. Is at a position other than the frequency zero (z = 1) on the unit circle.
Therefore, in order to obtain a bandpass ΔΣ modulator that operates with respect to an input signal in a desired band, the zeros and poles in the noise transfer function NTF of the lowpass ΔΣ modulator are moved to positions on the unit circle corresponding to the desired band. Rotate.

そこで、以下では、まず、ローパスΔΣ変調器について説明する。図2は、2次のCRFB(cascade of resonators with distributed feedback)構造のローパスΔΣ変調器(Low-Pass Delta-Sigma Modulator)を示している(非特許文献1参照)。
CRFB構造のローパスΔΣ変調器は、低歪モード(low distortion mode)を持つ。この低歪モードでは、図2において、a1=b1,a2=b2,b3=1となり、ΔΣ変調器の信号伝達関数(Signal Transfer Function)STF(z)=1となる。したがって、図2に示すΔΣ変調器の出力V(z)は、下記の式(1)のように簡単化される。なお、U(z)はΔΣ変調器の入力であり、E(z)はΔΣ変調器の量子化雑音である。

ここで、
Therefore, first, the low-pass ΔΣ modulator will be described below. FIG. 2 shows a low-pass delta-sigma modulator (second non-patent document 1) having a second-order CRFB (cascade of resonators with distributed feedback) structure.
The CRFB low pass ΔΣ modulator has a low distortion mode. In this low distortion mode, in FIG. 2, a1 = b1, a2 = b2, b3 = 1, and the signal transfer function (Signal Transfer Function) STF (z) = 1 of the ΔΣ modulator. Therefore, the output V (z) of the ΔΣ modulator shown in FIG. 2 is simplified as the following equation (1). U (z) is the input of the ΔΣ modulator, and E (z) is the quantization noise of the ΔΣ modulator.

here,

図3は、図2に示すΔΣ変調器の等価回路を示している。したがって、図3のΔΣ変調器の出力V(z)も前述の式(1)式(2)で表される。
図3に示すΔΣ変調器は、図2に示す回路よりも簡単化されている。図3に示すΔΣ変調器では、差分器101によって入力信号U(z)と出力信号V(z)との差分U(z)−V(z)が求められ、その差分U(z)−V(z)が、伝達関数L(z)で示されるフィルタ102に与えられる。フィルタ102の出力L(z)(U(z)−V(z))は、加算器103に与えられる。加算器103には、入力信号U(z)が直接入力される。
FIG. 3 shows an equivalent circuit of the ΔΣ modulator shown in FIG. Therefore, the output V (z) of the ΔΣ modulator shown in FIG.
The ΔΣ modulator shown in FIG. 3 is simpler than the circuit shown in FIG. In the ΔΣ modulator shown in FIG. 3, the difference unit 101 obtains the difference U (z) −V (z) between the input signal U (z) and the output signal V (z), and the difference U (z) −V. (Z) is given to the filter 102 indicated by the transfer function L (z). The output L (z) (U (z) −V (z)) of the filter 102 is given to the adder 103. The adder 103 is directly input with the input signal U (z).

図3におけるフィルタ102の伝達関数L(z)は、下記の式(3)のようにΔΣ変調器の雑音伝達関数NTF(z)を用いて示される。雑音伝達関数NTF(z)は、ΔΣ変調器の入力信号の周波数帯域の量子化雑音を抑制する特性(バンドストップ特性又はハイパス特性)を有する。
The transfer function L (z) of the filter 102 in FIG. 3 is expressed by using the noise transfer function NTF (z) of the ΔΣ modulator as shown in the following equation (3). The noise transfer function NTF (z) has a characteristic (band stop characteristic or high-pass characteristic) that suppresses quantization noise in the frequency band of the input signal of the ΔΣ modulator.

図1に示す複数のループフィルタ11,12それぞれの構成は、図3において符号100で示す点線で囲まれた範囲の構成(ループフィルタとしての構成)に対応している。
つまり、図1に示すΔΣ変調器1は、複数の従来のΔΣ変調器を、量子化器が共用されるように組み合わせたものである。なお、複数の従来のΔΣ変調器の組み合わせ方としては、雑音阻止帯域が異なる複数のバンドパスΔΣ変調器の組み合わせであってもよいし、バンドパスΔΣ変調器とローパスΔΣ変調器との組み合わせであってもよい。
The configuration of each of the plurality of loop filters 11 and 12 shown in FIG. 1 corresponds to the configuration (configuration as a loop filter) in a range surrounded by a dotted line denoted by reference numeral 100 in FIG.
That is, the ΔΣ modulator 1 shown in FIG. 1 is a combination of a plurality of conventional ΔΣ modulators so that a quantizer is shared. The combination of a plurality of conventional ΔΣ modulators may be a combination of a plurality of bandpass ΔΣ modulators having different noise rejection bands, or a combination of a bandpass ΔΣ modulator and a low-pass ΔΣ modulator. There may be.

図3のフィルタ102(伝達関数L(z))に対応する第1ループフィルタ11のフィルタ(内部フィルタ)110bは、第1雑音伝達関数NTF(z)を用いて示される伝達関数L(z)を持つ。第1雑音伝達関数NTF(z)は、第1ループフィルタ11に入力される第1入力信号U(z)のキャリア周波数(第1周波数)f1における量子化雑音を抑制する特性(バンドストップ特性)を有するものである。 The filter (internal filter) 110b of the first loop filter 11 corresponding to the filter 102 (transfer function L (z)) in FIG. 3 is a transfer function L 1 (shown using the first noise transfer function NTF 1 (z). z). The first noise transfer function NTF 1 (z) is a characteristic (band stop) that suppresses quantization noise at the carrier frequency (first frequency) f1 of the first input signal U 1 (z) input to the first loop filter 11. Characteristic).

同じく図3のフィルタ102(伝達関数L(z))に対応する第2ループフィルタ12のフィルタ(内部フィルタ)120bは、第2雑音伝達関数NTF(z)を用いて示される伝達関数L(z)を持つ。第2雑音伝達関数NTF(z)は、第2ループフィルタ12に入力される第2入力信号U(z)のキャリア周波数(第1周波数)f2における量子化雑音を抑制(バンドストップ特性)する特性を有するものである。 Similarly, the filter (internal filter) 120b of the second loop filter 12 corresponding to the filter 102 (transfer function L (z)) of FIG. 3 has a transfer function L 2 indicated by using the second noise transfer function NTF 2 (z). (Z) The second noise transfer function NTF 2 (z) suppresses quantization noise at the carrier frequency (first frequency) f2 of the second input signal U 2 (z) input to the second loop filter 12 (band stop characteristic). It has the characteristic to do.

図1のΔΣ変調器1の出力信号V(z)は、下記の式(4)のように表される。なお、式(4)において、STF(z)は第1入力信号U(z)についての第1信号伝達関数であり、STF(z)は第2入力信号U(z)についての第2信号伝達関数であり、NTF(z)はΔΣ変調器全体での雑音伝達関数である。

ここで、





The output signal V (z) of the ΔΣ modulator 1 in FIG. 1 is expressed as the following equation (4). In Equation (4), STF 1 (z) is a first signal transfer function for the first input signal U 1 (z), and STF 2 (z) is for the second input signal U 2 (z). The second signal transfer function, NTF (z) is a noise transfer function in the entire ΔΣ modulator.

here,





以下では第1入力信号U(z)の第1周波数f1を800MHzとし、第2入力信号U(z)の第2周波数f2を1.5GHzとした場合の実施例について説明する。なお、各ループフィルタ11,12は、それぞれ、6次(M=6)のCRFB構造とした。また、ΔΣ変調器1のサンプリング周波数fsは、3.9GHzとした。 Hereinafter, an example in which the first frequency f1 of the first input signal U 1 (z) is 800 MHz and the second frequency f2 of the second input signal U 2 (z) is 1.5 GHz will be described. Each of the loop filters 11 and 12 has a sixth-order (M = 6) CRFB structure. The sampling frequency fs of the ΔΣ modulator 1 is 3.9 GHz.

第1入力信号U(z)の周波数f1が800MHzであるため、その第1入力信号U(z)が入力される第1ループフィルタ11の第1雑音伝達関数NTF(z)は、雑音阻止帯域の中心が、ほぼ800MHzとなるように設定される。具体的には、図4(a)に示すように、零点(Zero)zxi及び極(Pole)pxiが、単位円上の800MHz(fs/4=約1GHzよりもやや手前)付近に存在するように設定した Since the frequency f1 of the first input signal U 1 (z) is 800 MHz, the first noise transfer function NTF 1 (z) of the first loop filter 11 to which the first input signal U 1 (z) is input is The center of the noise stop band is set to be approximately 800 MHz. Specifically, as shown in FIG. 4A, the zero (Zero) z xi and the pole (Pole) p xi are present in the vicinity of 800 MHz (fs / 4 = about 1 GHz slightly before the unit circle) on the unit circle. Set to

また、第2入力信号U(z)の周波数f2が1.5GHzであるため、その第2入力信号U(z)が入力される第2ループフィルタ12の第2雑音伝達関数NTF(z)は、雑音阻止帯域の中心が、ほぼ1.5GHzとなるように設定される。具体的には、図4(b)に示すように、零点(Zero)zxi及び極(Pole)pxiが、単位円上の1.5GHz付近(fs/4=約1GHzとfs/2=約2GHzとの間)に存在するように設定した。
なお、NTF(z)、NTF(z)を決定するための全ての変数は、式(10)に示すように、零点(Zero)zxi及び極(Pole)pxiによって決定される(零点及び極の最適化については非特許文献1参照)。
Further, since the frequency f2 of the second input signal U 2 (z) is 1.5 GHz, the second noise transfer function NTF 2 (2) of the second loop filter 12 to which the second input signal U 2 (z) is input. z) is set so that the center of the noise stopband is approximately 1.5 GHz. Specifically, as shown in FIG. 4B, the zero (Zero) z xi and the pole (Pole) p xi are around 1.5 GHz on the unit circle (fs / 4 = about 1 GHz and fs / 2 = Between about 2 GHz).
It should be noted that all variables for determining NTF 1 (z) and NTF 2 (z) are determined by zero (Zero) z xi and pole (Pole) p xi as shown in Equation (10) ( (See Non-Patent Document 1 for zero and pole optimization).

以上のように第1雑音伝達関数NTF(z)及び第2雑音伝達関数NTF(z)が設定されると、ΔΣ変調器1の雑音伝達関数NTF(z)は図5に示すようになる。
図5から明らかなように、雑音伝達関数NTF(z)は、800MHz及び1.5GHzという2つの周波数(デュアルバンド)に対応して、800MHz付近及び1.5GHz付近の2ヶ所に阻止帯域(ノッチ)を有する。
したがって、量子化雑音はこれら2つの阻止帯域外に移行し、これら2つの阻止帯域内では量子化雑音が抑制される(ノイズシェイピング)。
When the first noise transfer function NTF 1 (z) and the second noise transfer function NTF 2 (z) are set as described above, the noise transfer function NTF (z) of the ΔΣ modulator 1 is as shown in FIG. Become.
As is clear from FIG. 5, the noise transfer function NTF (z) corresponds to two frequencies (dual band) of 800 MHz and 1.5 GHz, corresponding to two stop bands (notches) near 800 MHz and 1.5 GHz. ).
Therefore, the quantization noise shifts outside these two stop bands, and the quantization noise is suppressed within these two stop bands (noise shaping).

図6は、以上のように第1雑音伝達関数NTF(z)及び第2雑音伝達関数NTF(z)が設定された場合の第1信号伝達関数STF(z)及び第2信号伝達関数STF(z)を示している。
図6から明らかなように、第1入力信号U(z)=800MHzについての第1信号伝達関数STF(z)は、800MHz付近の帯域(通過帯域)では、信号をほとんど減衰させない一方、第2入力信号U(z)の周波数である1.5GHz付近に阻止帯域(ノッチ)を持つ。
また、第2入力信号U(z)=1.5GHzについての第2信号伝達関数STF(z)は、1.5GHz付近の帯域(通過帯域)では、信号をほとんど減衰させない一方、第1入力信号U(z)の周波数である800MHz付近に阻止帯域(ノッチ)を持つ。
FIG. 6 shows the first signal transfer function STF 1 (z) and the second signal transfer when the first noise transfer function NTF 1 (z) and the second noise transfer function NTF 2 (z) are set as described above. The function STF 2 (z) is shown.
As is clear from FIG. 6, the first signal transfer function STF 1 (z) for the first input signal U 1 (z) = 800 MHz hardly attenuates the signal in the band near 800 MHz (pass band), There is a stop band (notch) in the vicinity of 1.5 GHz which is the frequency of the second input signal U 2 (z).
Further, the second signal transfer function STF 2 (z) for the second input signal U 2 (z) = 1.5 GHz hardly attenuates the signal in the band near 1.5 GHz (pass band). There is a stop band (notch) in the vicinity of 800 MHz, which is the frequency of the input signal U 1 (z).

図7は、図1のΔΣ変調器1の出力V(z)のパワースペクトラム(simulated power spectrum)を示している。図7に示すように、800MHzの信号と1.5GHzの信号が出力されており、800MHz付近及び1.5GHz付近に阻止帯域が形成されている。これらの阻止帯域内では、量子化雑音が十分に抑制されている。   FIG. 7 shows a power spectrum (simulated power spectrum) of the output V (z) of the ΔΣ modulator 1 of FIG. As shown in FIG. 7, an 800 MHz signal and a 1.5 GHz signal are output, and stop bands are formed in the vicinity of 800 MHz and 1.5 GHz. Within these stop bands, quantization noise is sufficiently suppressed.

したがって、図1のΔΣ変調器1では、周波数の異なる複数の入力信号U(z),U(z)が同時に入力されても、各入力信号U(z),U(z)が互いに干渉することなく、複数の入力信号U(z),U(z)を、同時に単一の出力信号V(z)に含めて出力することができる。 Therefore, in the ΔΣ modulator 1 of FIG. 1, even if a plurality of input signals U 1 (z) and U 2 (z) having different frequencies are input simultaneously, the input signals U 1 (z) and U 2 (z) Without interfering with each other, a plurality of input signals U 1 (z) and U 2 (z) can be simultaneously included in a single output signal V (z) and output.

図8〜10は、5MHzの帯域幅を持つ800MHz及び1.5GHzのLTE(Long Term Evolution)信号を、ΔΣ変調器1への2つの入力信号U,Uとした場合の実測結果を示している。
図8は、ΔΣ変調器1の出力Vである1ビットデジタルデータストリーム(3.9Gbps)における800MHz付近のパワースペクトラムであり、ACLRが約50dBmであることがわかる。
図9は、ΔΣ変調器1の出力Vである1ビットデジタルデータストリーム(3.9Gbps)における1.5GHz付近のパワースペクトラムであり、ACLRが約48dBmであることがわかる。
また、図10は、ΔΣ変調器1の出力Vのパワースペクトラムの全体象を示している。
8 to 10 show actual measurement results when 800 MHz and 1.5 GHz long term evolution (LTE) signals having a bandwidth of 5 MHz are used as two input signals U 1 and U 2 to the ΔΣ modulator 1. ing.
FIG. 8 shows a power spectrum in the vicinity of 800 MHz in the 1-bit digital data stream (3.9 Gbps) that is the output V of the ΔΣ modulator 1, and it can be seen that the ACLR is about 50 dBm.
FIG. 9 shows a power spectrum in the vicinity of 1.5 GHz in the 1-bit digital data stream (3.9 Gbps) that is the output V of the ΔΣ modulator 1, and it can be seen that the ACLR is about 48 dBm.
FIG. 10 shows an overall image of the power spectrum of the output V of the ΔΣ modulator 1.

図7〜図10から明らかなように、図1のΔΣ変調器1の出力Vのスペクトラムは、RF信号のスペクトラムとして良好なものである。
したがって、図1のΔΣ変調器1は、複数のRF信号を1ビットデジタルデータストリームとして出力するのに適している。
As is apparent from FIGS. 7 to 10, the spectrum of the output V of the ΔΣ modulator 1 in FIG. 1 is good as the spectrum of the RF signal.
Therefore, the ΔΣ modulator 1 of FIG. 1 is suitable for outputting a plurality of RF signals as a 1-bit digital data stream.

[2.第2実施形態:一般化したΔΣ変調器の構造]
ΔΣ変調器1の各ループフィルタ11,12の構造は、一例であり、図1に示す構造に限定されるものではなく、従来の一入力一出力のΔΣ変調器におけるループフィルタが採り得る様々な構造を、ΔΣ変調器1の各ループ付いる多11,12の構造として採用することができる。
図11に、ループフィルタ11,12を一般化したΔΣ変調器1を示す。
[2. Second Embodiment: Generalized ΔΣ Modulator Structure]
The structure of each loop filter 11, 12 of the ΔΣ modulator 1 is an example, and is not limited to the structure shown in FIG. 1, and various loop filters in a conventional one-input one-output ΔΣ modulator can be adopted. The structure can be adopted as a multiple 11 or 12 structure with each loop of the ΔΣ modulator 1.
FIG. 11 shows a ΔΣ modulator 1 in which the loop filters 11 and 12 are generalized.

図11の第1ループフィルタの特性は、図1のL1(z)に代えて、LA(z),LB(z)を用いて表される。図11の第2ループフィルタの特性は、図1のL(z)に代えて、LA(z),LB(z)を用いて表される。これらの伝達関数LA(z),LB(z),LA(z),LB(z)については後述する。
その他の点は、図1と同様である。
The characteristics of the first loop filter in FIG. 11 are expressed using LA 1 (z) and LB 1 (z) instead of L1 (z) in FIG. The characteristics of the second loop filter in FIG. 11 are expressed using LA 2 (z) and LB 2 (z) instead of L 2 (z) in FIG. These transfer functions LA 1 (z), LB 1 (z), LA 2 (z), and LB 2 (z) will be described later.
The other points are the same as in FIG.

[3.第3実施形態:マルチバンド対応ΔΣ変調器]
図12は、周波数の異なる3つの入力信号U,U,Uを入力可能なマルチバンド対応ΔΣ変調器1を示している。
図12のΔΣ変調器1は、図1のΔΣ変調器1と同様の第1ループフィルタ11及び第2ループフィルタ12のほか、第3入力信号Uに対応する第3ループフィルタ13を備えている。第3ループフィルタは、第3入力信号Uが入力される第3入力ポート10cに対応して設けられており、基本的に、第1ループフィルタ11及び第2ループフィルタ12と同様の構成を有している。
つまり、第3ループフィルタ13は、第3入力ポート10cに接続された第1入力部13aと、第3フィードバック経路18cを介して量子化器16の出力側に接続された第2入力部13bと、を備えている。
また、第3ループフィルタ13は、差分器130a、内部フィルタ130b、加算器103c、フィードフォワード経路130fなどを有している。
[3. Third Embodiment: Multiband Compatible ΔΣ Modulator]
FIG. 12 shows the multiband ΔΣ modulator 1 that can input three input signals U 1 , U 2 , and U 3 having different frequencies.
The ΔΣ modulator 1 of FIG. 12 includes a third loop filter 13 corresponding to the third input signal U 3 in addition to the first loop filter 11 and the second loop filter 12 similar to the ΔΣ modulator 1 of FIG. Yes. The third loop filter is provided corresponding to the third input port 10c of the third input signal U 3 is input, basically, similar to the first loop filter 11 and a second loop filter 12 configuration Have.
That is, the third loop filter 13 includes a first input unit 13a connected to the third input port 10c, and a second input unit 13b connected to the output side of the quantizer 16 via the third feedback path 18c. It is equipped with.
Further, the third loop filter 13 includes a subtractor 130a, an internal filter 130b, an adder 103c, a feedforward path 130f, and the like.

図12の加算器15は、3つのループフィルタ11,12,13の出力Y,Y,Yを加算して量子化器16に与える。
量子化器16の出力Vは、3つのループフィルタ11,13,13それぞれの第2入力部11b,12b,13bにフィードバックされる。
The adder 15 of FIG. 12 adds the outputs Y 1 , Y 2 , Y 3 of the three loop filters 11, 12, 13 and gives them to the quantizer 16.
The output V of the quantizer 16 is fed back to the second input sections 11b, 12b, and 13b of the three loop filters 11, 13, and 13, respectively.

図12のΔΣ変調器1の出力Vは、下記の式(11)のように表される(式(11)においてN=3の場合)。式(11)において、STF(z)は第i入力信号U(z)についての第i信号伝達関数である。なお、ΔΣ変調器1に入力可能な入力信号の数Nは、2又は3に限定されず、4以上であってもよい。

ここで、



The output V of the ΔΣ modulator 1 in FIG. 12 is expressed by the following equation (11) (when N = 3 in equation (11)). In Expression (11), STF i (z) is an i-th signal transfer function for the i-th input signal U i (z). Note that the number N of input signals that can be input to the ΔΣ modulator 1 is not limited to 2 or 3, and may be 4 or more.

here,



図13は、5MHzの帯域幅を持つ800MHz、1.5GHz、及び500MHzのLTE(Long Term Evolution)信号を、ΔΣ変調器1への3つの入力信号U,U,Uとした場合のΔΣ変調器1の出力V(z)のパワースペクトラム(simulated power spectrum)を示している。
なお、第1ループフィルタ11の第1雑音伝達関数NTF(z)は、第1入力信号Uの周波数(800MHz)に対応させて、雑音阻止帯域の中心が、ほぼ800MHzとなるように設定した。
また、第2ループフィルタ12の第2雑音伝達関数NTF(z)は、第2入力信号Uの周波数(1.5GHz)に対応させて、雑音阻止帯域の中心が、ほぼ1.5GHzとなるように設定した。
また、第3ループフィルタ13の第3雑音伝達関数NTF(z)は、第3入力信号Uの周波数(500MHz)に対応させて、雑音阻止帯域の中心が、ほぼ500MHzとなるように設定した。
FIG. 13 shows a case where 800 MHz, 1.5 GHz, and 500 MHz long term evolution (LTE) signals having a bandwidth of 5 MHz are three input signals U 1 , U 2 , U 3 to the ΔΣ modulator 1. A power spectrum (simulated power spectrum) of the output V (z) of the ΔΣ modulator 1 is shown.
The first noise transfer function NTF 1 (z) of the first loop filter 11 is set so as to correspond to the frequency (800 MHz) of the first input signal U 1 so that the center of the noise stop band is approximately 800 MHz. did.
Further, the second noise transfer function NTF 2 (z) of the second loop filter 12 corresponds to the frequency (1.5 GHz) of the second input signal U 2 , and the center of the noise stop band is approximately 1.5 GHz. Was set to be.
Further, the third noise transfer function NTF 3 (z) of the third loop filter 13 is set so as to correspond to the frequency (500 MHz) of the third input signal U 3 so that the center of the noise stop band is approximately 500 MHz. did.

図13に示すように、500MHzの信号と、800MHzの信号と、1.5GHzの信号が出力されており、500MHz付近、800MHz付近及び1.5GHz付近に阻止帯域が形成されている。これらの阻止帯域内では、量子化雑音が十分に抑制されている。
このように入力信号の数を3にした場合にも良好な結果が得られている。
As shown in FIG. 13, a 500 MHz signal, an 800 MHz signal, and a 1.5 GHz signal are output, and stop bands are formed near 500 MHz, 800 MHz, and 1.5 GHz. Within these stop bands, quantization noise is sufficiently suppressed.
Thus, good results are obtained even when the number of input signals is set to three.

[4.一般化したΔΣ変調器の出力]
以上のように、前述のΔΣ変調器1における複数のループフィルタの数は、特に限定されない。
したがって、図11に示す一般化したΔΣ変調器1が、任意の数のループフィルタを持つようにした場合、そのようなΔΣ変調器1の出力は、各ループフィルタの伝達関数LA,LBを用いて、次のように表される。なお、LA,LBは、第iループフィルタ11,12の伝達関数であり、Nは入力信号(ループフィルタ)の数である。
[4. Generalized ΔΣ modulator output]
As described above, the number of the plurality of loop filters in the above-described ΔΣ modulator 1 is not particularly limited.
Therefore, when the generalized ΔΣ modulator 1 shown in FIG. 11 has an arbitrary number of loop filters, the output of such ΔΣ modulator 1 is the transfer function LA i , LB i of each loop filter. Is expressed as follows. Note that LA i and LB i are transfer functions of the i-th loop filters 11 and 12, and N is the number of input signals (loop filters).

上記式より、第iループフィルタ11,12の伝達関数LA,LBは、対応する第i入力信号それぞれについて所望される信号伝達関数STFi雑音伝達関数NTFiが決まれば、計算にて求めることができる。この計算は、従来の一入力一出力のΔΣ変調器におけるループフィルタにおける計算と同等のものとなるため、容易に計算することができる。 From the above equation, the transfer functions LA i and LB i of the i-th loop filters 11 and 12 can be obtained by calculation if the desired signal transfer function STFi noise transfer function NTFi is determined for each corresponding i-th input signal. it can. Since this calculation is equivalent to the calculation in the loop filter in the conventional one-input one-output ΔΣ modulator, it can be easily calculated.

なお、図1のように、各ループフィルタ11,12が、内部フィルタ110b,120bに入力信号U(z)とフィードバック信号V(z)との差分U(z)−V(z)だけが入力されるものであり、かつ、フィードフォワード経路110f,120fを有するものである場合、伝達関数LA,LBについては、
LA(z)=L(z)+1
LB(z)=−L(z)
が成り立つ。
As shown in FIG. 1, each of the loop filters 11 and 12 inputs only the difference U (z) −V (z) between the input signal U (z) and the feedback signal V (z) to the internal filters 110b and 120b. And having the feed forward paths 110f and 120f, the transfer functions LA i and LB i are as follows:
LA i (z) = L i (z) +1
LB i (z) = − L i (z)
Holds.

また、図1の各ループフィルタ11,12が、フィードフォワード経路110f,120fを有していない場合、
LA(z)=L(z)
LB(z)=−L(z)
が成り立つ。
Moreover, when each loop filter 11 and 12 of FIG. 1 does not have the feedforward paths 110f and 120f,
LA i (z) = L i (z)
LB i (z) = − L i (z)
Holds.

このように、入力信号U(z)とフィードバック信号V(z)との差分U(z)−V(z)だけが入力される内部フィルタ110b,120bを持つ場合、各ループフィルタ11,12について一つの伝達関数L(z)を決定するだけでよいため、設計が容易となる。 As described above, when the internal filters 110b and 120b are input to which only the difference U (z) −V (z) between the input signal U (z) and the feedback signal V (z) is input, Since only one transfer function L i (z) needs to be determined, the design is facilitated.

また、図1のようにフィードフォワード経路110f、120fを有していると、出力すべき入力信号U(z)を、内部フィルタ110b,120bを経由することなく、直接、量子化器側に与えることができるため、設計が容易となる。 Further, when the feedforward paths 110f and 120f are provided as shown in FIG. 1, the input signal U i (z) to be output is directly transmitted to the quantizer side without passing through the internal filters 110b and 120b. Since it can be given, the design becomes easy.

[5.通信装置]
[5.1 通信装置の第1例]
図14は、前述の実施形態に係るΔΣ変調器1を用いた通信機(無線通信機)200の第1例を示している。
この通信機200は、複数の直交変調部(一次変調器)21,22と、ΔΣ変調器(二次変調器)1と、バンドバスフィルタ25と、を備えている。
複数の直交変調部21,22は、それぞれ、ベースバンド信号I,Q,I,Qに対して、一次変調として直交変調を行う。複数の直交変調部21,22は、ローカル発信器21a,22aの周波数w,wがそれぞれ異なっているため、それぞれ異なる周波数の無線信号(RF信号)U,Uを出力する。
複数の無線信号U,Uは、ΔΣ変調器1への入力信号となる。
[5. Communication device]
[5.1 First Example of Communication Device]
FIG. 14 shows a first example of a communication device (wireless communication device) 200 using the ΔΣ modulator 1 according to the above-described embodiment.
The communication device 200 includes a plurality of quadrature modulation units (primary modulators) 21 and 22, a ΔΣ modulator (secondary modulator) 1, and a band-pass filter 25.
The plurality of quadrature modulation units 21 and 22 perform quadrature modulation as primary modulation on the baseband signals I 1 , Q 1 , I 2 , and Q 2 , respectively. The plurality of orthogonal modulation units 21 and 22 output radio signals (RF signals) U 1 and U 2 having different frequencies because the frequencies w 1 and w 2 of the local transmitters 21a and 22a are different from each other.
The plurality of radio signals U 1 and U 2 are input signals to the ΔΣ modulator 1.

ΔΣ変調器1は、複数の無線信号U,Uに対して、二次変調としてΔΣ変調を行い、複数の無線信号U,Uを含むパルス信号を出力する。ΔΣ変調器1の出力信号は、伝送路24を介して、バンドパスフィルタ25に与えられる。このバンドパスフィルタ25は、複数の無線信号U,Uを共に通過させる通過帯域を持つ。バンドパスフィルタ25によって、複数の無線信号U,Uの帯域外の雑音が除去される。
複数の無線信号U,Uの周波数が互いに近接している場合には、ΔΣ変調器1から複数の無線信号U,Uが出力される場合であっても、バンドパスフィルタ25は、図14に示すように一つでもよい。
ΔΣ modulator 1, for a plurality of radio signals U 1, U 2, performs ΔΣ modulation as secondary modulation, and outputs a pulse signal including a plurality of radio signals U 1, U 2. The output signal of the ΔΣ modulator 1 is given to the band pass filter 25 via the transmission path 24. The band pass filter 25 has a pass band that allows a plurality of radio signals U 1 and U 2 to pass through. The band-pass filter 25 removes noise outside the bands of the plurality of radio signals U 1 and U 2 .
When the frequencies of the plurality of radio signals U 1 and U 2 are close to each other, even if the plurality of radio signals U 1 and U 2 are output from the ΔΣ modulator 1 , the bandpass filter 25 As shown in FIG.

バンドパスフィルタ25から出力された複数の無線信号U,Uは、パワーアンプ31によって増幅され、アンテナ32から出力される。
この通信装置200では、周波数の異なる複数の無線信号を同時に出力するデュアルバンドモード(マルチバンドモード)で動作することができる。
また、ΔΣ変調器1の出力はデジタル信号であるため、無線信号をデジタル信号として、光ファイバーなどの高速伝送路24で遠方まで伝送することが可能である。
また、一つのデジタルデータストリーム中に複数の無線信号を含めることができるため、複数の無線信号を一本の伝送路24で送信することができる。
The plurality of radio signals U 1 and U 2 output from the band pass filter 25 are amplified by the power amplifier 31 and output from the antenna 32.
The communication apparatus 200 can operate in a dual band mode (multiband mode) in which a plurality of radio signals having different frequencies are output simultaneously.
Further, since the output of the ΔΣ modulator 1 is a digital signal, it is possible to transmit a radio signal as a digital signal to a long distance through a high-speed transmission path 24 such as an optical fiber.
In addition, since a plurality of radio signals can be included in one digital data stream, a plurality of radio signals can be transmitted through one transmission path 24.

[5.2 通信装置の第2例]
図15は、前述の実施形態に係るΔΣ変調器1を用いた通信機(無線通信機)200の第2例を示している。
第2例に係る通信機200では、バンドパスフィルタ25,26が、無線信号,Uの数に対応して複数(2つ)設けられている。ΔΣ変調器1の出力は、伝送路24を介して、複数のバンドパスフィルタ25,26それぞれに与えられる。
[5.2 Second Example of Communication Device]
FIG. 15 shows a second example of a communication device (wireless communication device) 200 using the ΔΣ modulator 1 according to the above-described embodiment.
In the communication device 200 according to the second example, a plurality (two) of band-pass filters 25 and 26 are provided corresponding to the number of radio signals 1 and U 2 . The output of the ΔΣ modulator 1 is given to the plurality of bandpass filters 25 and 26 via the transmission line 24.

複数の無線信号U,Uの周波数が離れている場合には、それぞれの無線信号U,Uの周波数に対応した通過帯域を持つ複数のバンドパスフィルタ25,26を用いることで、無線信号U,Uの帯域外の雑音を適切に除去することができる。
その他の点は、図14と同様である。また、図15においては、バンドパスフィルタ25,26以降の回路は省略した。
When the frequencies of the plurality of radio signals U 1 and U 2 are separated, a plurality of band pass filters 25 and 26 having pass bands corresponding to the frequencies of the respective radio signals U 1 and U 2 are used. Noise outside the band of the radio signals U 1 and U 2 can be appropriately removed.
Other points are the same as in FIG. In FIG. 15, the circuits after the bandpass filters 25 and 26 are omitted.

[5.3 通信装置の第3例]
図16は、前述の実施形態に係るΔΣ変調器1を用いた通信機(無線通信機)200の第3例を示している。
第3例に係る通信機200は、第2例に係る通信機200の一方のバンドパスフィルタ26の出力側に周波数混合器(周波数変換器)28を設けたものである。第3例において、その他の点は第2例と同様である。
[5.3 Third Example of Communication Device]
FIG. 16 shows a third example of a communication device (wireless communication device) 200 using the ΔΣ modulator 1 according to the above-described embodiment.
The communication device 200 according to the third example is provided with a frequency mixer (frequency converter) 28 on the output side of one band pass filter 26 of the communication device 200 according to the second example. In the third example, the other points are the same as in the second example.

第3例では、第1直交変調部21から出力される信号(周波数w1)は、無線周波数信号(RF信号)であり、第2直交変調部22から出力される信号(周波数w2)は、比較的周波数の低い中間周波数信号(IF信号)である。   In the third example, the signal (frequency w1) output from the first orthogonal modulation unit 21 is a radio frequency signal (RF signal), and the signal (frequency w2) output from the second orthogonal modulation unit 22 is compared. This is an intermediate frequency signal (IF signal) having a low target frequency.

第3例では、バンドパスフィルタ26から出力されたIF信号に対して周波数混合器28による周波数変換が行われ、w2+w3(w3はローカル発振器29の周波数)のRF信号に変換される。   In the third example, the IF signal output from the bandpass filter 26 is subjected to frequency conversion by the frequency mixer 28 and converted to an RF signal of w2 + w3 (w3 is the frequency of the local oscillator 29).

ΔΣ変調器1への入力信号の周波数を低く抑えておいて、ΔΣ変調器1の出力側で周波数変換を行うことで、ΔΣ変調器1の動作周波数(サンプリング周波数)を低く抑えることができる。
なお、図16では、複数の入力信号の一方だけがIF信号であるが、両方ともIF信号であってもよい。
By performing frequency conversion on the output side of the ΔΣ modulator 1 while keeping the frequency of the input signal to the ΔΣ modulator 1 low, the operating frequency (sampling frequency) of the ΔΣ modulator 1 can be suppressed low.
In FIG. 16, only one of the plurality of input signals is an IF signal, but both may be IF signals.

[5.4 通信装置の第4例]
図17は、前述の実施形態に係るΔΣ変調器1を用いた通信機(無線通信機)200の第4例を示している。
第4例では、ΔΣ変調器1の一方の入力ポートには、直交変調部21の出力信号(IF信号;周波数w1)が入力されるのに対し、他方の入力ポートには、周波数変換のためのローカル信号(ローカル発振信号;周波数w2)が入力される。
[5.4 Fourth Example of Communication Device]
FIG. 17 shows a fourth example of a communication device (wireless communication device) 200 using the ΔΣ modulator 1 according to the above-described embodiment.
In the fourth example, the output signal (IF signal; frequency w1) of the quadrature modulation unit 21 is input to one input port of the ΔΣ modulator 1, whereas the other input port is used for frequency conversion. The local signal (local oscillation signal; frequency w2) is input.

第4例のΔΣ変調器1は、周波数w1のIF信号と周波数w2のローカル信号とを含むデジタル信号を出力する。
これらの信号は、バンドパスフィルタ25,26によって雑音が除去された後に、周波数混合器(周波数変換器)28に入力される。周波数混合器28によって、周波数w1のIF信号は、周波数w1+w2のRF信号に変換される。
The ΔΣ modulator 1 of the fourth example outputs a digital signal including an IF signal having a frequency w1 and a local signal having a frequency w2.
These signals are input to a frequency mixer (frequency converter) 28 after noise is removed by the bandpass filters 25 and 26. The frequency mixer 28 converts the IF signal having the frequency w1 into an RF signal having the frequency w1 + w2.

第4例の通信機200のように、ΔΣ変調器1にRF信号ではなくIF信号が入力されるようにすることで、ΔΣ変調器1の動作周波数(サンプリング周波数)を低く抑えることができる。
しかも、デジタル信号であるΔΣ変調器1の出力に、周波数変換のためのローカル信号も含まれるため、BPF25,26以降のアナログ回路は、ローカル発振器を具備する必要がなく、構成を簡素化することができる。
As in the communication device 200 of the fourth example, the IF signal is input to the ΔΣ modulator 1 instead of the RF signal, so that the operating frequency (sampling frequency) of the ΔΣ modulator 1 can be kept low.
Moreover, since the local signal for frequency conversion is also included in the output of the delta-sigma modulator 1 which is a digital signal, the analog circuits after the BPFs 25 and 26 do not need to have a local oscillator, and the configuration is simplified. Can do.

[5.5 通信装置の第5例]
図18は、前述の実施形態に係るΔΣ変調器1を用いた通信機(無線通信機)200の第5例を示している。
第5例では、ΔΣ変調器1の一方の入力ポートには、直交変調部21の出力信号(周波数w1)が入力されるのに対し、他方の入力ポートには、何も入力されない。
ΔΣ変調器1の2つのループフィルタ11,12のうち、直交変調部21の出力信号が入力される入力ポートに対応するループフィルタは、その雑音阻止帯域の中心が、その出力信号の周波数w1となるように設定される。
一方、無入力となる入力ポートに対応するループフィルタは、雑音阻止帯域の中心が周波数ゼロ付近に設定される(ハイパスフィルタ)。
[5.5 Example of Communication Device]
FIG. 18 shows a fifth example of a communication device (wireless communication device) 200 using the ΔΣ modulator 1 according to the above-described embodiment.
In the fifth example, the output signal (frequency w1) of the quadrature modulation unit 21 is input to one input port of the ΔΣ modulator 1, while nothing is input to the other input port.
Of the two loop filters 11 and 12 of the ΔΣ modulator 1, the loop filter corresponding to the input port to which the output signal of the quadrature modulation unit 21 is input has the center of its noise prevention band and the frequency w 1 of the output signal. Is set to be
On the other hand, in the loop filter corresponding to the input port that has no input, the center of the noise stopband is set near zero frequency (high-pass filter).

図19は、図18において、直交変調部21の出力信号の周波数w1が1.5Gである場合におけるΔΣ変調器1の出力のパワースペクトラムを示している。
図19から明らかなように、ΔΣ変調器1の出力には1.5GHzの信号が含まれているが、周波数ゼロには信号が存在しない。ただし、1.5GHz付近及び0Hz付近の双方で雑音が抑制されている。
FIG. 19 shows the power spectrum of the output of the ΔΣ modulator 1 when the frequency w1 of the output signal of the quadrature modulation unit 21 is 1.5 G in FIG.
As is clear from FIG. 19, the output of the ΔΣ modulator 1 includes a 1.5 GHz signal, but there is no signal at a frequency of zero. However, noise is suppressed both in the vicinity of 1.5 GHz and in the vicinity of 0 Hz.

このように、第5例によれば、ΔΣ変調器1は、特定の周波数の信号を含み、かつ、直流成分(周波数ゼロの信号)が少ない出力信号を出力することができる。
ΔΣ変調器1の出力信号において直流成分を低減すると、ランレングスを小さくすることができる。
つまり、図20に示すように、パルス信号において0(図20(a)参照)又は1(図20(b)参照)が連続する回数が2〜4程度に抑えられており、ランレングスが小さくなっていることがわかる。
ランレングスを小さくするとパルス信号の歪を抑制できる。したがって、第5例では、ΔΣ変調器1の出力信号(パルス信号)の歪を抑制することができる。
As described above, according to the fifth example, the ΔΣ modulator 1 can output an output signal including a signal having a specific frequency and having a small DC component (frequency zero signal).
If the DC component is reduced in the output signal of the ΔΣ modulator 1, the run length can be reduced.
That is, as shown in FIG. 20, the number of consecutive 0s (see FIG. 20 (a)) or 1 (see FIG. 20 (b)) in the pulse signal is suppressed to about 2 to 4, and the run length is small. You can see that
By reducing the run length, the distortion of the pulse signal can be suppressed. Therefore, in the fifth example, distortion of the output signal (pulse signal) of the ΔΣ modulator 1 can be suppressed.

なお、第5例では、周波数ゼロ付近に信号も雑音も少ない信号を得たが、無入力となるループフィルタの雑音阻止帯域の中心を所望の周波数に設定することで、所望の周波数付近に信号も雑音も少ない信号を得ることができる。   In the fifth example, a signal with little signal and noise was obtained in the vicinity of the frequency zero. However, by setting the center of the noise prevention band of the loop filter that has no input to the desired frequency, the signal is obtained in the vicinity of the desired frequency. A signal with less noise can be obtained.

[6.付記]
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
[6. Addendum]
The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the meanings described above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

1 ΔΣ変調器
10a,10b,10c 入力ポート
10d 出力ポート
11 第1ループフィルタ
110a 差分器(加算器)
110b 内部フィルタ(フィルタ)
110c 加算器
110f フィードフォワード経路
12 第2ループフィルタ
120a 差分器(加算器)
120b 内部フィルタ(フィルタ)
120c 加算器
120f フィードフォワード経路
13 第3ループフィルタ
130b 内部フィルタ(フィルタ)
130c 加算器
130f フィードフォワード経路
15 加算器
16 量子化器
18a,18b,18c フィードバック経路
1 ΔΣ modulator 10a, 10b, 10c Input port 10d Output port 11 First loop filter 110a Difference unit (adder)
110b Internal filter (filter)
110c Adder 110f Feed forward path 12 Second loop filter 120a Differentiator (adder)
120b Internal filter (filter)
120c Adder 120f Feed forward path 13 Third loop filter 130b Internal filter (filter)
130c Adder 130f Feedforward path 15 Adder 16 Quantizers 18a, 18b, 18c Feedback path

Claims (5)

周波数の異なる複数の入力信号がそれぞれ入力される複数の入力ポートと、
複数の前記入力ポートそれぞれに対応して設けられた複数のループフィルタと、
複数の前記ループフィルタの出力を加算する加算器と、
前記加算器の出力を量子化する量子化器と、
を備え、
複数の前記ループフィルタは、それぞれ、対応する前記入力ポートに入力される入力信号と、前記量子化器の出力のフィードバック信号と、が入力されるよう設けられ、
複数の前記ループフィルタは、それぞれ、対応する前記入力ポートに入力される入力信号の周波数付近の雑音を阻止する特性を有する
ΔΣ変調器。
A plurality of input ports to which a plurality of input signals having different frequencies are respectively input;
A plurality of loop filters provided corresponding to each of the plurality of input ports;
An adder for adding the outputs of the plurality of loop filters;
A quantizer for quantizing the output of the adder;
With
Each of the plurality of loop filters is provided so that an input signal input to the corresponding input port and a feedback signal of an output of the quantizer are input.
Each of the plurality of loop filters has a characteristic of blocking noise near the frequency of the input signal input to the corresponding input port.
複数の前記ループフィルタは、それぞれ、
対応する前記入力ポートに入力される入力信号と前記量子化器の出力のフィードバック信号との差を求める差分器と、
前記差分器の出力が入力される内部フィルタと、
を備えている
請求項1記載のΔΣ変調器。
Each of the plurality of loop filters is
A differentiator for determining a difference between a corresponding input signal input to the input port and an output feedback signal of the quantizer;
An internal filter to which the output of the differentiator is input;
The ΔΣ modulator according to claim 1.
複数の前記ループフィルタは、それぞれ、対応する前記入力ポートに入力される入力信号を前記内部フィルタの出力に加算するフィードフォワード経路を更に備えている
請求項2記載のΔΣ変調器。
The ΔΣ modulator according to claim 2, wherein each of the plurality of loop filters further includes a feedforward path that adds an input signal input to the corresponding input port to an output of the internal filter.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の前記ΔΣ変調器と、
前記ΔΣ変調器の前記量子化器から出力された出力信号が通過する1又は複数のバンドパスフィルタと、
を備え、
一又は複数の前記バンドパスフィルタは、前記ΔΣ変調器への複数の前記入力信号それぞれを通過させる通過帯域を有する
通信装置。
The ΔΣ modulator according to any one of claims 1 to 3,
One or a plurality of bandpass filters through which an output signal output from the quantizer of the ΔΣ modulator passes;
With
One or a plurality of the bandpass filters have a pass band that allows each of the plurality of input signals to the ΔΣ modulator to pass therethrough.
複数の前記バンドパスフィルタを通過した複数の前記入力信号が入力される周波数混合器を更に備え、
前記ΔΣ変調器への複数の前記入力信号には、前記周波数混合器による周波数変換に用いられるローカル信号が含まれる
請求項4記載の通信装置。
A frequency mixer that receives a plurality of the input signals that have passed through the plurality of bandpass filters;
The communication apparatus according to claim 4, wherein the plurality of input signals to the ΔΣ modulator include a local signal used for frequency conversion by the frequency mixer.
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