JP2019087786A - インパルス発生回路および無線通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度な多値変調を実現する。【解決手段】インパルス発生回路は、位相回路（分周器）、切替回路（セレクタ）、ラッチ回路、および、インパルス信号生成回路を有する。位相回路（分周器）は、第１のローカル信号に基づいて、位相が各々異なる複数の位相信号を生成する。切替回路（セレクタ）は、入力データに基づいて、複数の位相信号を切り替えることによって、第１のクロック信号を生成する。ラッチ回路は、第１のクロック信号を用いて、第１のクロック信号の周波数よりも周波数が低い第２のクロック信号をラッチすることによって、位置変調された第３のクロック信号を生成する。インパルス信号生成回路は、第３のクロック信号に基づいてインパルス信号を生成する。【選択図】図１

Description

本発明は、インパルス発生回路および無線通信装置に関する。

インパルス無線通信では、インパルス信号を発生させるインパルス発生回路が用いられる。インパルス発生回路は、例えば、インパルス発生器、バンドパスフィルタ、および、増幅器を有している。インパルス発生器は、入力したパルス信号の立ち上がり位置に応じて、インパルス信号を発生させ、バンドパスフィルタは、そのインパルス信号の特定の周波数帯域内の周波数成分（例えば、８３ＧＨｚ帯のミリ波成分）を抽出する。増幅器は、バンドパスフィルタにより抽出された信号を増幅し、出力する。

近年、インパルス無線通信において、大容量化が求められている。大容量化のために、多値変調を実現できる技術が検討されている。インパルス無線通信における大容量化のために、例えば、インパルス発生器の入力側に、スイッチ制御を行なう位置変調器（特許文献１、および、非特許文献１を参照）を設けることにより、多値変調を実現できる可能性がある。

特開２００８−２８８７３２号公報

J. Digel et al, "Digital Pulse-Width Pulse-Position Modulator in 28 nm CMOS for Carrier Frequencies up to 1 GHｚ" IEEE Radio Frequency Integrated Circuits Symposium, pp. 99-102, 2015.

しかしながら、インパルス無線通信では、出力するインパルス信号の送信周波数が非常に高い。このため、インパルス無線通信にスイッチ制御の位置変調器を適用した場合、高精度に多値変調を行なうことが困難である。

例えば、スイッチ制御により４相信号を生成する場合、出力するインパルス信号の送信周波数帯（例えば、８３．５ＧＨｚ）において、９０度位相差に相当する時間差でスイッチ制御を行なうことになる。

また、９０度位相差に相当する時間差でパルス信号を遅延させるために、上記位置変調器には複数の遅延器が用いられる。複数の遅延器には、上記時間差を設定するための制御電圧が与えられるが、その制御電圧は、プロセス、電源電圧、温度によって変化する。例えば、遅延器が、少なくとも１つの能動素子（例えば、トランジスタなど）を含む場合、その能動素子のプロセス、電源電圧、温度によって、各遅延器の遅延時間のばらつきは、大きくなりやすい。

このように、インパルス無線通信にスイッチ制御の位置変調器を適用した場合、常に９０度位相差に相当する時間差で位置変調を行なうことが困難である。

本発明は、高精度な多値変調を実現することを目的とする。

１つの態様では、インパルス発生回路は、位相回路、切替回路、ラッチ回路、および、インパルス信号生成回路を有する。位相回路は、第１のローカル信号に基づいて、位相が各々異なる複数の位相信号を生成する。切替回路は、入力データに基づいて、複数の位相信号を切り替えることによって、第１のクロック信号を生成する。ラッチ回路は、第１のクロック信号を用いて、第１のクロック信号の周波数よりも周波数が低い第２のクロック信号をラッチすることによって、位置変調された第３のクロック信号を生成する。インパルス信号生成回路は、第３のクロック信号に基づいてインパルス信号を生成する。

１つの側面として、高精度な多値変調を実現することができる。

図１は、実施例１に係るインパルス発生回路の構成の一例を示すブロック図である。 図２は、実施例１に係るインパルス発生回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。 図３は、位相差のばらつきをシミュレーションした結果の一例を示す図である。 図４は、実施例１に係るインパルス発生回路が適用された無線通信装置の構成の一例を示すブロック図である。 図５は、実施例２に係るインパルス発生回路の構成の一例を示すブロック図である。 図６は、参考例におけるインパルス発生回路の構成の一例を示すブロック図である。

以下に、本願の開示するインパルス発生回路および無線通信装置の実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例は開示の技術を限定するものではない。

ここで、本実施例に係るインパルス発生回路について説明する前に、多値変調を行なうインパルス発生回路として、参考例におけるインパルス発生回路について説明する。

［参考例］
図６は、参考例におけるインパルス発生回路４００の構成の一例を示すブロック図である。図６に示すインパルス発生回路４００は、出力するインパルス信号（例えば、送信周波数８３．５ＧＨｚのミリ波信号）の時間的な位置を微小に変更（位置変調）する。具体的には、インパルス発生回路４００は、出力するインパルス信号の１周期以下の時間差で多値変調を行なう。図６においては、１／４周期（３ｐｓ）の時間差で位置変調されたインパルス信号が生成される。

具体的には、インパルス発生回路４００は、図６に示すように、位置変調器４１０、インパルス発生器４３０、バンドパスフィルタ４４０、および、増幅器４５０を有する。

位置変調器４１０は、クロック信号ＣＫ（例えば、周波数３ＧＨｚ）と、２ビットのデータ信号Ｄａ（例えば、伝送レート３Ｇｂｐｓ）とを入力し、立ち上がり位置が各々異なるように位置変調された４パターンのパルス信号を出力する。

具体的には、位置変調器４１０は、２つのスイッチ回路４１１、４１２と、デコーダ４１３と、４つの遅延器４２１〜４２４とを有する。

スイッチ回路４１１は、４つの経路Ｐ１〜Ｐ４上にそれぞれ設けられた第１〜第４のスイッチ部を有する。スイッチ回路４１１は、デコーダ４１３からの切替信号に応じて第１〜第４のスイッチ部のうちの１つのスイッチ部をオンする。この場合、クロック信号ＣＫは、経路Ｐ１〜Ｐ４のうちの、上記１つのスイッチ部が設けられた経路に入力される。

遅延器４２１〜４２４は、スイッチ回路４１１とスイッチ回路４１２との間に配置され、それぞれ経路Ｐ１〜Ｐ４上に設けられている。遅延器４２１〜４２４には、各々異なる遅延時間（例えば、０ｐｓ、＋３ｐｓ、＋６ｐｓ、＋９ｐｓ）が設定されている。

スイッチ回路４１２は、経路Ｐ１〜Ｐ４上にそれぞれ設けられた第１〜第４のスイッチ部を有する。スイッチ回路４１２は、デコーダ４１３からの切替信号に応じて第１〜第４のスイッチ部のうちの１つのスイッチ部をオンする。この場合、クロック信号ＣＫは、経路Ｐ１〜Ｐ４のうちの、上記１つのスイッチ部が設けられた経路から出力される。

デコーダ４１３は、２ビットのデータ信号Ｄａを入力し、切替信号を出力する。例えば、データ信号Ｄａの値が「００」である場合、デコーダ４１３は、スイッチ回路４１１、４１２の第１のスイッチ部に切替信号を出力する。データ信号Ｄａの値が「０１」である場合、デコーダ４１３は、スイッチ回路４１１、４１２の第２のスイッチ部に切替信号を出力する。データ信号Ｄａの値が「１０」である場合、デコーダ４１３は、スイッチ回路４１１、４１２の第３のスイッチ部に切替信号を出力する。データ信号Ｄａの値が「１１」である場合、デコーダ４１３は、スイッチ回路４１１、４１２の第４のスイッチ部に切替信号を出力する。

ここで、位置変調器４１０から出力される信号は、クロック信号ＣＫと略同一の周波数（例えば、３ＧＨｚ）のパルス信号である。クロック信号ＣＫは、データ信号Ｄａの値に応じて各々異なる経路Ｐ１〜Ｐ４（すなわち、各々異なる遅延器４２１〜４２４）を通過するため、立ち上がり位置が各々異なるように位置変調された４パターンのパルス信号が位置変調器４１０から出力される。

インパルス発生器４３０は、位置変調器４１０から出力されるパルス信号を入力する。そして、インパルス発生器４３０は、入力したパルス信号の立ち上がり位置に応じて、インパルス信号を発生させて、バンドパスフィルタ４４０に出力する。

バンドパスフィルタ４４０は、特定の周波数帯域（例えば、８３ＧＨｚを中心周波数とするミリ波帯）の信号成分を通過させ、それ以外の周波数帯域の信号成分を減衰させる。インパルス発生器４３０により生成されたインパルス信号は、周波数領域では、広帯域に広がっている。バンドパスフィルタ４４０によって、そのインパルス信号の特定の周波数帯域内の周波数成分（例えば、８３ＧＨｚ帯のミリ波成分）が抽出される。

増幅器４５０は、バンドパスフィルタ４４０により抽出された信号を入力する。そして、増幅器４５０は、入力した信号の電力を増幅し、出力する。

このように、参考例におけるインパルス発生回路４００では、バンドパスフィルタ４４０により抽出された信号は、ミリ波帯のウェーブレットが３ＧＨｚに対応する周期で出現する波形を有し、そのウェーブレットの位置は、３ｐｓ×ｄ（Ｎは整数）に応じて変化する。

参考例におけるインパルス発生回路４００では、インパルス無線通信における大容量化のために、インパルス発生器４３０の入力側に、スイッチ制御を行なう位置変調器４１０を設けることにより、多値変調を実現できる可能性がある。しかしながら、インパルス無線通信では、出力するインパルス信号の送信周波数が非常に高い。このため、参考例におけるインパルス発生回路４００では、インパルス無線通信に位置変調器４１０を適用した場合、高精度に多値変調を行なうことが困難である。

例えば、位置変調器４１０のスイッチ制御により４相信号を生成する場合、出力するインパルス信号の送信周波数帯（この場合、８３．５ＧＨｚ）において、９０度位相差に相当する時間差でスイッチ制御を行なうことになる。

また、３ｐｓの時間差でパルス信号を遅延させるために、位置変調器４１０には遅延器４２１〜４２４が用いられる。遅延器４２１〜４２４には、３ｐｓの時間差を設定するための制御電圧が与えられるが、その制御電圧は、プロセス、電源電圧、温度によって変化する。例えば、遅延器４２１〜４２４が、少なくとも１つの能動素子（例えば、トランジスタなど）を含む場合、その能動素子のプロセス、電源電圧、温度によって、各遅延器４２１〜４２４の遅延時間のばらつきは、大きくなりやすい。

このように、参考例におけるインパルス発生回路４００では、常に３ｐｓの時間差で位置変調を行なうことが困難である。

一方、本実施例に係るインパルス発生回路では、後述の構成により、多値変調を高精度に実現する。

図１は、実施例１に係るインパルス発生回路１００の構成の一例を示すブロック図である。図２は、実施例１に係るインパルス発生回路１００の動作を説明するためのタイミングチャートである。

図１に示すように、インパルス発生回路１００は、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）１６０を有する。

インパルス発生回路１００は、１６．７ＧＨｚで生成されたインパルス信号Ｉｐを、６６．８ＧＨｚのローカル信号ＬＯ２を用いてアップコンバートし、８３．５ＧＨｚのインパルス信号Ｉｍ（送信信号）を生成するヘテロダイン構成である。具体的には、インパルス信号Ｉｐの周波数は、インパルス信号Ｉｍの周波数（送信周波数８３．５ＧＨｚ）を１／５倍にした周波数（１６．７ＧＨｚ）に設定されている。ローカル信号ＬＯ２の周波数は、インパルス信号Ｉｍの周波数（８３．５ＧＨｚ）を４／５倍にした周波数（６６．８ＧＨｚ）に設定されている。

ＰＬＬ１６０は、ローカル信号ＬＯ１を生成し、生成したローカル信号ＬＯ１を出力する。ローカル信号ＬＯ１の周波数は、３３．４ＧＨｚである。ローカル信号ＬＯ１の周波数（３３．４ＧＨｚ）は、インパルス信号Ｉｐの周波数（１６．７ＧＨｚ）を２倍にした周波数でもあり、ローカル信号ＬＯ２の周波数（６６．８ＧＨｚ）を１／２倍にした周波数でもある。このため、インパルス発生回路１００において、ローカル信号ＬＯ１を出力するＰＬＬ１６０が１つあればよい。ローカル信号ＬＯ１は、「第１のローカル信号」の一例であり、ローカル信号ＬＯ２は、「第２のローカル信号」の一例である。

図１に示すように、インパルス発生回路１００は、更に、バッファ１２１、分周器１２２、および、セレクタ１２３を有する。

バッファ１２１は、ＰＬＬ１６０から出力されたローカル信号ＬＯ１を入力し、入力したローカル信号ＬＯ１を分周器１２２に出力する。

分周器１２２は、バッファ１２１から出力されたローカル信号ＬＯ１を入力する。分周器１２２は、入力したローカル信号ＬＯ１の周波数（３３．４ＧＨｚ）を分周する。すなわち、分周器１２２は、インパルス信号Ｉｍの周波数（８３．５ＧＨｚ）がインパルス信号Ｉｐの周波数（１６．７ＧＨｚ）の整数倍になるように、入力したローカル信号ＬＯ１の周波数（３３．４ＧＨｚ）を分周する。このとき、分周器１２２は、ローカル信号ＬＯ１に基づいて、位相が各々異なる複数の位相信号を生成する。

具体的には、分周器１２２は、入力したローカル信号ＬＯ１の周波数を１／２倍に分周して、位相が各々異なる複数の位相信号Ｉ＋、Ｉ−、Ｑ＋、Ｑ−を生成する。分周器１２２は、生成した複数の位相信号Ｉ＋、Ｉ−、Ｑ＋、Ｑ−をセレクタ１２３に出力する。例えば、図２に示すように、位相信号Ｑ＋は、位相信号Ｉ＋に対して位相が９０度異なる。位相信号Ｉ−は、位相信号Ｉ＋に対して１８０度異なる。位相信号Ｑ−は、位相信号Ｑ＋に対して１８０度異なる。複数の位相信号Ｉ＋、Ｉ−、Ｑ＋、Ｑ−の周波数は、１６．７ＧＨｚである。分周器１２２は、「位相回路」の一例である。

セレクタ１２３は、分周器１２２から出力された複数の位相信号Ｉ＋、Ｉ−、Ｑ＋、Ｑ−を入力する。また、セレクタ１２３は、２ビットのデータ信号Ｄａを入力する。そして、セレクタ１２３は、入力したデータ信号Ｄａに基づいて複数の位相信号Ｉ＋、Ｉ−、Ｑ＋、Ｑ−を切り替えることによって、高速クロック信号ＱＣを生成する。データ信号Ｄａは、「入力データ」の一例であり、高速クロック信号ＱＣは、「第１のクロック信号」の一例である。

例えば、データ信号Ｄａの値が「００」である場合、セレクタ１２３は、位相信号Ｉ＋を選択し、選択した位相信号Ｉ＋を高速クロック信号ＱＣとして出力する。データ信号Ｄａの値が「０１」である場合、セレクタ１２３は、位相信号Ｉ−を選択し、選択した位相信号Ｉ−を高速クロック信号ＱＣとして出力する。データ信号Ｄａの値が「１０」である場合、セレクタ１２３は、位相信号Ｑ＋を選択し、選択した位相信号Ｑ＋を高速クロック信号ＱＣとして出力する。データ信号Ｄａの値が「１１」である場合、セレクタ１２３は、位相信号Ｑ−を選択し、選択した位相信号Ｑ−を高速クロック信号ＱＣとして出力する。

図１に示すように、インパルス発生回路１００は、更に、ラッチ回路１１０を有する。

ラッチ回路１１０は、セレクタ１２３から出力された高速クロック信号ＱＣを入力する。また、ラッチ回路１１０は、シンボルクロックＳＣを入力する。シンボルクロックＳＣの周波数は、高速クロック信号ＱＣの周波数よりも低い。例えば、シンボルクロックＳＣの周波数は、２．７８３３ＧＨｚである。

そして、ラッチ回路１１０は、高速クロック信号ＱＣを用いて、シンボルクロックＳＣをラッチすることによって、位置変調されたクロック信号（以下、「位置変調クロック信号ＰＣ」と記載する）を生成する。シンボルクロックＳＣは、「第２のクロック信号」の一例であり、位置変調クロック信号ＰＣは、「第３のクロック信号」の一例である。

例えば、図２に示すように、セレクタ１２３により高速クロック信号ＱＣが位相信号Ｉ−に切り替えられている場合、ラッチ回路１１０は、位相信号Ｉ−の立ち上がり位置に応じて、シンボルクロックＳＣをラッチする。そして、ラッチ回路１１０は、位相信号Ｉ−の立ち上がりでラッチしたシンボルクロックＳＣを、位置変調クロック信号ＰＣとして出力する。

また、セレクタ１２３により高速クロック信号ＱＣが位相信号Ｑ＋に切り替えられている場合、ラッチ回路１１０は、位相信号Ｑ＋の立ち上がり位置に応じて、シンボルクロックＳＣをラッチする。そして、ラッチ回路１１０は、位相信号Ｑ＋の立ち上がりでラッチしたシンボルクロックＳＣを、位置変調クロック信号ＰＣとして出力する。

また、セレクタ１２３により高速クロック信号ＱＣが位相信号Ｑ−に切り替えられている場合、ラッチ回路１１０は、位相信号Ｑ−の立ち上がり位置に応じて、シンボルクロックＳＣをラッチする。そして、ラッチ回路１１０は、位相信号Ｑ−の立ち上がりでラッチしたシンボルクロックＳＣを、位置変調クロック信号ＰＣとして出力する。

また、セレクタ１２３により高速クロック信号ＱＣが位相信号Ｉ＋に切り替えられている場合、ラッチ回路１１０は、位相信号Ｉ＋の立ち上がり位置に応じて、シンボルクロックＳＣをラッチする。そして、ラッチ回路１１０は、位相信号Ｉ＋の立ち上がりでラッチしたシンボルクロックＳＣを、位置変調クロック信号ＰＣとして出力する。

図１に示すように、インパルス発生回路１００は、更に、バッファ１５１、周波数逓倍器１５２、および、増幅器１５３を有する。

バッファ１５１は、ＰＬＬ１６０から出力されたローカル信号ＬＯ１を入力し、入力したローカル信号ＬＯ１を周波数逓倍器１５２に出力する。

周波数逓倍器１５２は、バッファ１５１から出力されたローカル信号ＬＯ１を入力する。入力したローカル信号ＬＯ１の周波数を逓倍して、ローカル信号ＬＯ２として出力する。具体的には、周波数逓倍器１５２は、ローカル信号ＬＯ２の周波数がインパルス信号Ｉｍの周波数（８３．５ＧＨｚ）と複数の位相信号の周波数（１６．７ＧＨｚ）との差分になるように、ローカル信号ＬＯ１の周波数（３３．４ＧＨｚ）を逓倍する。この場合、周波数逓倍器１５２は、入力したローカル信号ＬＯ１の周波数を２倍に変換して（２逓倍して）、ローカル信号ＬＯ２として出力する。ローカル信号ＬＯ２は、インパルス信号Ｉｐの周波数をアップコンバートするための信号である。

増幅器１５３は、周波数逓倍器１５２から出力されたローカル信号ＬＯ２を入力する。そして、増幅器１５３は、入力したローカル信号ＬＯ２の電力を増幅し、出力する。

図１に示すように、インパルス発生回路１００は、更に、インパルス信号生成回路１３０を有する。

図１に示すように、インパルス信号生成回路１３０は、ラッチ回路１１０から出力された位置変調クロック信号ＰＣに基づいて、位置変調されたインパルス信号Ｉｐを生成する。具体的には、インパルス信号生成回路１３０は、インパルス発生器１３１、および、バンドパスフィルタ１３２を有する。

インパルス発生器１３１は、ラッチ回路１１０から出力された位置変調クロック信号ＰＣを入力する。そして、インパルス発生器１３１は、入力した位置変調クロック信号ＰＣの立ち上がり位置に応じて、インパルス信号Ｉｐを発生させて、バンドパスフィルタ１３２に出力する。

バンドパスフィルタ１３２は、インパルス発生器１３１から出力されたインパルス信号Ｉｐを入力する。バンドパスフィルタ１３２は、特定の周波数帯域の信号成分を通過させ、それ以外の周波数帯域の信号成分を減衰させる。バンドパスフィルタ１３２に設定された特定の周波数帯域は、例えば、１６．７ＧＨｚを中心周波数とするミリ波帯である。この場合、バンドパスフィルタ１３２は、入力したインパルス信号Ｉｐの特定の周波数帯域内の周波数成分（この場合、１６．７ＧＨｚ帯のミリ波成分）を抽出し、出力する。

図１に示すように、インパルス信号生成回路１３０は、インパルス信号Ｉｐとローカル信号ＬＯ２とのミキシングによって、インパルス信号Ｉｐの周波数をアップコンバートする。具体的には、インパルス信号生成回路１３０は、更に、ミキサ１４１、バンドパスフィルタ１４２、および、増幅器１４３を有する。

ミキサ１４１は、バンドパスフィルタ１３２から出力されたインパルス信号Ｉｐを入力する。また、ミキサ１４１は、増幅器１５３から出力されたローカル信号ＬＯ２を入力する。ミキサ１４１は、インパルス信号Ｉｐとローカル信号ＬＯ２とのミキシングにより生成された信号を、インパルス信号Ｉｍとして出力する回路である。ミキサ１４１から出力されるインパルス信号Ｉｍには、ローカル信号ＬＯ２の周波数（６６．８ＧＨｚ）とインパルス信号Ｉｐの周波数（１６．７ＧＨｚ）との和である第１の周波数（８３．５ＧＨｚ））の信号成分と、ローカル信号ＬＯ２の周波数とインパルス信号Ｉｐの周波数との差である第２の周波数（５０．１ＧＨｚ）の信号成分とが含まれている。

バンドパスフィルタ１４２は、ミキサ１４１から出力されたインパルス信号Ｉｍを入力する。バンドパスフィルタ１４２は、特定の周波数帯域の信号成分を通過させ、それ以外の周波数帯域の信号成分を減衰させる。バンドパスフィルタ１４２に設定された特定の周波数帯域は、例えば、８３．５ＧＨｚを中心周波数とするミリ波帯である。この場合、バンドパスフィルタ１４２は、入力したインパルス信号Ｉｍの特定の周波数帯域内の周波数成分（この場合、８３．５ＧＨｚ帯のミリ波成分）を抽出して、出力する。

増幅器１４３は、バンドパスフィルタ１４２により抽出されたインパルス信号Ｉｍを入力する。そして、増幅器１４３は、入力したインパルス信号Ｉｍの電力を増幅し、送信信号として出力する。

［効果］
以上の説明により、実施例１に係るインパルス発生回路１００は、位相回路（分周器１２２）、切替回路（セレクタ１２３）、ラッチ回路１１０、および、インパルス信号生成回路１３０を有している。分周器１２２は、第１のローカル信号（ローカル信号ＬＯ１）に基づいて、位相が各々異なる複数の位相信号（Ｉ＋、Ｉ−、Ｑ＋、Ｑ−）を生成する。セレクタ１２３は、入力データ（データ信号Ｄａ）に基づいて、複数の位相信号Ｉ＋、Ｉ−、Ｑ＋、Ｑ−を切り替えることによって、第１のクロック信号（高速クロック信号ＱＣ）を生成する。ラッチ回路１１０は、高速クロック信号ＱＣを用いて、高速クロック信号ＱＣの周波数よりも周波数が低い第１のクロック信号（シンボルクロックＳＣ）をラッチすることによって、位置変調された第３のクロック信号（位置変調クロック信号ＰＣ）を生成する。インパルス信号生成回路１３０は、位置変調クロック信号ＰＣに基づいて、インパルス信号Ｉｐを生成する。これにより、実施例１に係るインパルス発生回路１００では、高精度に多値変調を行なうことができる。

上述のように、インパルス無線通信では、出力するインパルス信号の送信周波数が非常に高い。このため、参考例におけるインパルス発生回路４００では、インパルス無線通信にスイッチ制御の位置変調器４１０を適用した場合、高精度に多値変調を行なうことが困難である。例えば、スイッチ制御により４相信号を生成する場合、出力するインパルス信号の送信周波数帯（この場合、８３．５ＧＨｚ）において、９０度位相差に相当する時間差でスイッチ制御を行なうことになる。また、３ｐｓの時間差でパルス信号を遅延させるために、位置変調器４１０には遅延器４２１〜４２４が用いられる。遅延器４２１〜４２４には、３ｐｓの時間差を設定するための制御電圧が与えられるが、その制御電圧は、プロセス、電源電圧、温度によって変化する。例えば、遅延器４２１〜４２４が、少なくとも１つの能動素子（例えば、トランジスタなど）を含む場合、その能動素子のプロセス、電源電圧、温度によって、各遅延器４２１〜４２４の遅延時間のばらつきは、大きくなりやすい。このように、参考例におけるインパルス発生回路４００では、常に３ｐｓの時間差で位置変調を行なうことが困難である。

一方、実施例１に係るインパルス発生回路１００では、インパルス無線通信に位相回路（分周器１２２）、切替回路（セレクタ１２３）、ラッチ回路１１０、および、インパルス信号生成回路１３０を有している。このため、実施例１に係るインパルス発生回路１００では、上記構成により、高精度に多値変調を行なうことができる。例えば、上記構成により４相信号を生成する場合、出力するインパルス信号Ｉｍの送信周波数帯（この場合、８３．５ＧＨｚ）を１／５倍にした周波数帯（１６．７ＧＨｚ）において、９０度位相差に相当する時間差で位置変調を行なえばよい。また、９０度位相差に相当する時間差を設定するために、ラッチ回路１１０は、４相の高速クロック信号ＱＣ（１６．７ＧＨｚ）を用いて、シンボルクロックＳＣをラッチすることによって、位置変調されたクロック信号（位置変調クロック信号ＰＣ）を生成する。したがって、実施例１に係るインパルス発生回路１００では、参考例におけるインパルス発生回路４００よりもシンプルな回路構成で、高精度に多値変調を行なうことができる。

図３は、位相差のばらつきをシミュレーションした結果の一例を示す図である。図３において、「参考例」は、参考例におけるインパルス発生回路４００を表し、「実施例」とは、実施例１に係るインパルス発生回路１００を表す。また、図３において、横軸は、各々のインパルス発生回路によってターゲット位相９０度になるように生成されたインパルス信号の位相と、ターゲット位相９０度との位相差を表す。縦軸は、インパルス発生回路のサンプル数を表す。すなわち、図３では、少なくとも一枚のウェハ内の素子ばらつきデータに基づいて、各々のインパルス発生回路によって生成されるインパルス信号の位相差のばらつきを多数回シミレーションした結果の一例をヒストグラムとして表している。図３に示すように、実施例１に係るインパルス発生回路１００では、参考例におけるインパルス発生回路４００に比べて、インパルス信号の位相のばらつきが抑えられている。

また、実施例１に係るインパルス発生回路１００において、インパルス信号生成回路１３０は、インパルス信号Ｉｐとローカル信号ＬＯ２とのミキシングによって、インパルス信号Ｉｐの周波数をアップコンバートする。これにより、実施例１に係るインパルス発生回路１００では、インパルス信号Ｉｐの周波数をアップコンバートしたインパルス信号Ｉｍを、送信信号として送信することができる。

更に、実施例１に係るインパルス発生回路１００は、ローカル信号ＬＯ１を出力するローカル信号出力回路（ＰＬＬ１６０）、および、周波数逓倍器１５２を有している。分周器１２２は、ＰＬＬ１６０から出力されたローカル信号ＬＯ１の周波数（３３．４ＧＨｚ）を１／２倍に分周する。周波数逓倍器１５２は、ＰＬＬ１６０から出力されたローカル信号ＬＯ１の周波数（３３．４ＧＨｚ）を２倍に逓倍してローカル信号ＬＯ２を生成する。このように、ローカル信号ＬＯ１の周波数（３３．４ＧＨｚ）は、インパルス信号Ｉｐの周波数（１６．７ＧＨｚ）を２倍にした周波数でもあり、ローカル信号ＬＯ２の周波数（６６．８ＧＨｚ）を１／２倍にした周波数でもある。このため、実施例１に係るインパルス発生回路１００では、ローカル信号ＬＯ１を出力するＰＬＬ１６０が１つあればよい。

［無線通信装置］
ここで、実施例１に係るインパルス発生回路１００は、例えば、次のような無線通信装置に適用される。

図４は、実施例１に係るインパルス発生回路１００が適用された無線通信装置３００の構成の一例を示すブロック図である。

図４に示すように、無線通信装置３００は、プロセッサ３０１、送信機３０２、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）３０３、および、受信機３０４を有する。プロセッサ３０１の一例としては、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等が挙げられる。

受信機３０４は、アンテナと接続されている。受信機３０４は、アンテナから受信信号としてインパルス信号を無線受信する。受信機３０４は、受信したインパルス信号を復調して、ＡＤＣ３０３に出力する。

ＡＤＣ３０３は、受信機３０４から出力された信号をデジタル信号に変換することにより、ベースバンド信号を生成する。ＡＤＣ３０３は、生成したベースバンド信号をプロセッサ３０１に出力する。

プロセッサ３０１は、ＡＤＣ３０３から出力されたベースバンド信号を入力する。また、プロセッサ３０１は、ベースバンド信号ＢＢを送信機３０２に出力する。ベースバンド信号ＢＢは、実施例１に係るインパルス発生回路１００に用いられたデータ信号Ｄａに相当する。プロセッサ３０１は、「ベースバンド信号処理回路」の一例である。

送信機３０２は、実施例１に係るインパルス発生回路１００に相当する。送信機３０２は、アンテナと接続されている。送信機３０２は、ベースバンド信号ＢＢを入力して、上述のインパルス信号Ｉｍをアンテナから無線送信する。

［効果］
以上の説明により、無線通信装置３００は、ベースバンド信号ＢＢ（データ信号Ｄａ）を出力するベースバンド信号処理回路（プロセッサ３０１）と、インパルス発生回路１００に相当する送信機３０２と、を有している。更に、実施例１に係る無線通信装置３００は、受信信号であるインパルス信号を受信する受信機３０４と、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ３０３）とを有している。ＡＤＣ３０３は、受信機３０４により受信されたインパルス信号をデジタル信号に変換して、プロセッサ３０１に出力する。ここで、実施例１に係る無線通信装置３００では、プロセッサ３０１と送信機３０２との間にデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）を設ける必要がない。

上述のように、送信機３０２（インパルス発生回路１００）は、切替回路（セレクタ１２３）を有している。すなわち、セレクタ１２３は、ベースバンド信号ＢＢに基づいて、複数の位相信号Ｉ＋、Ｉ−、Ｑ＋、Ｑ−を切り替えることによって、第１のクロック信号（高速クロック信号ＱＣ）を生成する。この切り替えは、０度、９０度、１８０度、２７０度の単純な切り替えだけで成立する。したがって、プロセッサ３０１は、デジタル信号であるベースバンド信号ＢＢを、ＤＡＣを介さずに、直接、送信機３０２に出力すればよい。このように、実施例１に係る無線通信装置３００では、インパルス発生回路１００の効果に加えて、ＤＡＣを必要としない。

実施例１に係るインパルス発生回路１００では、分周器１２２が複数の位相信号Ｉ＋、Ｉ−、Ｑ＋、Ｑ−を生成しているが、この構成に限定されない。例えば、実施例２に係るインパルス発生回路１００では、以下の構成により、複数の位相信号Ｉ＋、Ｉ−、Ｑ＋、Ｑ−を生成してもよい。実施例２では、実施例１と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。

図５は、実施例２に係るインパルス発生回路１００の構成の一例を示すブロック図である。

図５に示すように、実施例２に係るインパルス発生回路１００は、実施例１の分周器１２２に代えて、分周器２１０、および、位相回路２２０を有する。

分周器２１０は、バッファ１２１から出力されたローカル信号ＬＯ１を入力する。分周器２１０は、入力したローカル信号ＬＯ１の周波数（３３．４ＧＨｚ）を分周する。すなわち、分周器２１０は、インパルス信号Ｉｍの周波数（８３．５ＧＨｚ）がインパルス信号Ｉｐの周波数（１６．７ＧＨｚ）の整数倍になるように、入力したローカル信号ＬＯ１の周波数（３３．４ＧＨｚ）を分周する。

具体的には、分周器２１０は、入力したローカル信号ＬＯ１の周波数を１／２倍に分周して、位相回路２２０に出力する。分周器２１０から出力されたローカル信号ＬＯ１の周波数は、１６．７ＧＨｚである。

位相回路２２０は、分周器２１０から出力されたローカル信号ＬＯ１を入力する。位相回路２２０は、入力したローカル信号ＬＯ１に基づいて、位相が各々異なる複数の位相信号Ｉ＋、Ｉ−、Ｑ＋、Ｑ−を生成する。位相回路２２０は、生成した複数の位相信号Ｉ＋、Ｉ−、Ｑ＋、Ｑ−をセレクタ１２３に出力する。

具体的には、位相回路２２０は、分配器２２１、および、バラン２２２、２２３を有する。

分配器２２１は、例えば、２つの伝送線路である第１、第２の伝送線路が結合可能に間隔を空けて平行に配置された結合線路型の９０度カプラである。例えば、第１の伝送線路の一端部は、分周器２１０の出力に接続され、第１の伝送線路の他端部は、バラン２２３に接続されている。第２の伝送線路の一端部は終端抵抗を介して終端され、第２の伝送線路の他端部は、バラン２２２に接続されている。伝送する信号の波長をλとした場合、第１、第２の伝送線路の電気長は、λ／４である。分配器２２１は、「第１信号生成回路」の一例である。

分配器２２１は、上記構成により、分周器２１０から出力されたローカル信号ＬＯ１を入力する。分配器２２１は、入力したローカル信号ＬＯ１に基づいて、信号Ｉ＋と、信号Ｉ＋に対して位相が９０度異なる信号Ｑ＋とを生成する。そして、分配器２２１は、生成した信号Ｉ＋をバラン２２２に出力し、生成した信号Ｑ＋をバラン２２３に出力する。信号Ｉ＋は、「第１の信号」の一例であり、信号Ｑ＋は、「第２の信号」の一例である。

バラン２２２は、例えば、３つの伝送線路である第１〜第３の伝送線路が組み合わされたマーチャントバランである。第１、第２の伝送線路は、互いに結合可能に間隔を空けて平行に配置され、第１、第３の伝送線路は、互いに結合可能に間隔を空けて平行に配置されている。第１の伝送線路の一端部は分配器２２１の出力に接続され、第１の伝送線路の一端部には、分配器２２１から出力された信号Ｉ＋が入力される。第１の伝送線路の他端部は開放されている。第２、第３の伝送線路の一端部は終端され、第２、第３の伝送線路の他端部はセレクタ１２３に接続されている。伝送する信号の波長をλとした場合、第１〜第３の伝送線路の電気長は、それぞれ、λ／２、λ／４、λ／４である。バラン２２２は、「第２信号生成回路」の一例である。

バラン２２２は、上記構成により、分配器２２１から出力された信号Ｉ＋を入力する。バラン２２２は、入力した信号Ｉ＋に基づいて、位相信号Ｉ＋と、位相信号Ｉ＋に対して位相が１８０度異なる位相信号Ｉ−とを生成する。そして、バラン２２２は、生成した位相信号Ｉ＋、Ｉ−をセレクタ１２３に出力する。位相信号Ｉ＋は、「第１の位相信号」の一例であり、位相信号Ｉ−は、「第２の位相信号」の一例である。

バラン２２３は、例えば、バラン２２２と同じ構成のマーチャントバランである。バラン２２３は、「第３信号生成回路」の一例である。

バラン２２３は、上記構成により、分配器２２１から出力された信号Ｑ＋を入力する。バラン２２３は、入力した信号Ｑ＋に基づいて、位相信号Ｑ＋と、位相信号Ｑ＋に対して位相が１８０度異なる位相信号Ｑ−とを生成する。そして、バラン２２３は、生成した位相信号Ｑ＋、Ｑ−をセレクタ１２３に出力する。位相信号Ｑ＋は、「第３の位相信号」の一例であり、位相信号Ｑ−は、「第４の位相信号」の一例である。

セレクタ１２３は、入力した２ビットのデータ信号Ｄａに基づいて、位相回路２２０から出力された複数の位相信号Ｉ＋、Ｉ−、Ｑ＋、Ｑ−を切り替えることによって、高速クロック信号ＱＣを生成する。

［効果］
以上の説明により、実施例２に係るインパルス発生回路１００は、実施例１の分周器１２２に代えて、分周器２１０、および、位相回路２２０を有している。分周器２１０は、ローカル信号ＬＯ１の周波数（３３．４ＧＨｚ）を１／２倍に分周する。位相回路２２０は、第１信号生成回路（分配器２２１）、第２信号生成回路（バラン２２２）、および、第３信号生成回路（バラン２２３）を有している。分配器２２１は、ローカル信号ＬＯ１に基づいて、第１の信号（信号Ｉ＋）と、信号Ｉ＋に対して位相が９０度異なる第２の信号（信号Ｑ＋）とを生成する。バラン２２２は、信号Ｉ＋に基づいて、第１の位相信号（位相信号Ｉ＋）と、位相信号Ｉ＋に対して位相が１８０度異なる第２の位相信号（位相信号Ｉ−）とを生成する。バラン２２３は、信号Ｑ＋に基づいて、第３の位相信号（位相信号Ｑ＋）と、位相信号Ｑ＋に対して位相が１８０度異なる第４の位相信号（位相信号Ｑ−）とを生成する。

例えば、実施例１に係るインパルス発生回路１００では、分周器１２２が複数の位相信号Ｉ＋、Ｉ−、Ｑ＋、Ｑ−を生成しているが、分周器１２２は、少なくとも１つの能動素子（例えば、トランジスタなど）を含む場合がある。そのため、能動素子のプロセス、電源電圧、温度などの変動を受けやすい。一方、実施例２に係るインパルス発生回路１００では、能動素子が使用されない位相回路２２０が複数の位相信号Ｉ＋、Ｉ−、Ｑ＋、Ｑ−を生成しているため、能動素子のプロセス、電源電圧、温度などの変動を受けにくい。そのため、実施例２に係るインパルス発生回路１００では、実施例１に係るインパルス発生回路１００に比べて、インパルス信号の位相のばらつきを更に抑えることができる。

１００ インパルス発生回路
１１０ ラッチ回路
１２１ バッファ
１２２ 分周器
１２３ セレクタ
１３０ インパルス信号生成回路
１３１ インパルス発生器
１３２ バンドパスフィルタ
１４１ ミキサ
１４２ バンドパスフィルタ
１４３ 増幅器
１５１ バッファ
１５２ 周波数逓倍器
１５３ 増幅器
１６０ ＰＬＬ
２１０ 分周器
２２０ 位相回路
２２１ 分配器
２２２、２２３ バラン
３００ 無線通信装置
３０１ プロセッサ
３０２ 送信機
３０３ ＡＤＣ
３０４ 受信機
４００ インパルス発生回路
４１０ 位置変調器
４１１、４１２ スイッチ回路
４１３ デコーダ
４２１〜４２４ 遅延器
４３０ インパルス発生器
４４０ バンドパスフィルタ
４５０ 増幅器

Claims (6)

1. 第１のローカル信号に基づいて、位相が各々異なる複数の位相信号を生成する位相回路と、
   入力データに基づいて、前記複数の位相信号を切り替えることによって、第１のクロック信号を生成する切替回路と、
   前記第１のクロック信号を用いて、前記第１のクロック信号の周波数よりも周波数が低い第２のクロック信号をラッチすることによって、位置変調された第３のクロック信号を生成するラッチ回路と、
   前記第３のクロック信号に基づいてインパルス信号を生成するインパルス信号生成回路と、
   を有することを特徴とするインパルス発生回路。
2. 前記インパルス信号生成回路は、前記インパルス信号と第２のローカル信号とのミキシングによって、前記インパルス信号の周波数をアップコンバートする、
   ことを特徴とする請求項１に記載のインパルス発生回路。
3. 前記第１のローカル信号を出力するローカル信号出力回路と、
   前記第１のローカル信号の周波数を分周する分周器と、
   前記第１のローカル信号の周波数を逓倍して前記第２のローカル信号を生成する周波数逓倍器と、
   を更に有することを特徴とする請求項２に記載のインパルス発生回路。
4. 前記位相回路は、
   前記第１のローカル信号に基づいて、第１の信号と、前記第１の信号に対して位相が９０度異なる第２の信号とを生成する第１信号生成回路と、
   前記第１の信号に基づいて、第１の位相信号と、前記第１の位相信号に対して位相が１８０度異なる第２の位相信号とを生成する第２信号生成回路と、
   前記第２の信号に基づいて、第３の位相信号と、前記第３の位相信号に対して位相が１８０度異なる第４の位相信号とを生成する第３信号生成回路と、
   を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のインパルス発生回路。
5. ベースバンド信号を出力するベースバンド信号処理回路と、
   前記ベースバンド信号を入力して、インパルス信号を送信信号として送信する送信機と、
   を有し、
   前記送信機は、
   ローカル信号に基づいて、位相が各々異なる複数の位相信号を生成する位相回路と、
   前記ベースバンド信号に基づいて、前記複数の位相信号を切り替えることによって、第１のクロック信号を生成する切替回路と、
   前記第１のクロック信号を用いて、前記第１のクロック信号の周波数よりも周波数が低い第２のクロック信号をラッチすることによって、位置変調された第３のクロック信号を生成するラッチ回路と、
   前記第３のクロック信号に基づいてインパルス信号を生成するインパルス信号生成回路と、
   を有することを特徴とする無線通信装置。
6. 受信信号であるインパルス信号を受信する受信機と、
   前記受信機により受信されたインパルス信号をデジタル信号に変換して、前記ベースバンド信号処理回路に出力するアナログデジタル変換器と、
   を更に有することを特徴とする請求項５に記載の無線通信装置。

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