JP2843699B2 - デジタル化直交変調器 - Google Patents

デジタル化直交変調器

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JP2843699B2 JP3341721A JP34172191A JP2843699B2 JP 2843699 B2 JP2843699 B2 JP 2843699B2 JP 3341721 A JP3341721 A JP 3341721A JP 34172191 A JP34172191 A JP 34172191A JP 2843699 B2 JP2843699 B2 JP 2843699B2
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篤 鶴見
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はデジタル化直交変調器に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来のアナログ変調器は情報信号I、Q
のベースバンド信号では情報は直流成分からのっている
ので乗算部まで直流結合となり、温度ドリフトが問題に
なり、温度補償回路が必要となり、調整に多くの手数が
かかった。このためデジタル化された直交変調器が提案
されている。
【0003】従来のデジタル化直交変調器は図3に模式
的に示すように、情報信号Iと基準搬送波(cosω1t)
とを乗算するデジタル乗算器1、基準搬送波に対してπ
/2位相遅れの直交搬送波(sinω1t)と情報信号Qと
を乗算するデジタル乗算器2およびデジタル乗算器1の
出力とデジタル乗算器2の出力とを加算するデジタル加
算器4とからなっている。基準搬送波および直交搬送波
を予めROMにデータとして格納しておくことによって
デジタル直交変調器となる。デジタル加算器4の出力の
周波数スペクトラムは図4(a)に示す如くである。
【0004】さらにデジタル化直交変調器は、所望の周
波数のIF信号またはRF信号として取り出すために、
デジタル加算器4の出力をD/A変換器5でアナログ信
号に変換し、ローパスフィルタ6を介して高周波成分を
除去して取り出し、局部発振器26からの発振出力(周
波数ω2)とローパスフィルタ6の出力とミキサ7で乗
算して出力している。この場合、ミキサ7の出力信号の
周波数スペクトラムは図4(b)に示す如くであって、
(ω2−ω1)、(ω2+ω1)を中心周波数とする2波が
存在する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし上記した従来の
デジタル化変調器は、乗算器の乗算速度および加算器の
加算速度、ROMを使用した場合にはそのアクセスタイ
ム、D/A変換器のセットリングタイム等の問題で、搬
送周波数は制限されるという問題点がある。
【0006】その他ROMの記憶容量の問題もあり、搬
送周波数と情報速度(信号帯域)は近接することにな
る。この場合所望の周波数のIF信号もしくはRF信号
に周波数変換すると、局部発振周波数ω2の近傍に2波
現れることになる。これを式で示せば出力S0は次ぎ
(1)式の如くである。
【0007】 出力S0=Icosω1t cosω2t+Q sinω1t cosω2t =I {cos(ω21)t+cos(ω21)t}/2 +Q {sin(ω12)t+sin(ω21)t}/2 ={I cos(ω21)t−Qsin(ω21)t}/2 +{I cos(ω21)t+Qsin(ω21)t}/2 ………(1)
【0008】局部発振周波数ω2の近傍に現れる2波の
分離のために、バンドパスフィルタを用いるとき急峻な
特性のものが必要で、急峻な特性でかつ群遅延特性の良
いフィルタを得ることは困難であるという問題点があっ
た。
【0009】本発明は、急峻な特性でかつ群遅延特性の
良いフィルタを用いずとも、所望の周波数のIF信号、
RF信号として取り出すことができるデジタル化直交変
調器を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明のデジタル化直交
変調器は、情報信号Iおよび情報信号Qに互いに直交す
る搬送波をそれぞれ各別に乗算し、かつ該乗算結果を加
算する第1のデジタル化直交変調器と、情報信号Iおよ
び情報信号Qに前記直交する搬送波の位相をさらにπ/
2進相または遅相した搬送波をそれぞれ各別に乗算し、
かつ該乗算結果を加算する第2のデジタル化直交変調器
と、第1のおよび第2のデジタル化直交変調器の出力を
それぞれ各別にアナログ信号に変換する第1および第2
のD/A変換器と、第1および第2のD/A変換器の変
換出力をそれぞれ各別に入力とする第1および第2のバ
ンドパスフィルタと、第1および第2のバンドパスフィ
ルタの出力に互いに直交した局部発振出力をそれぞれ各
別に乗算する第1および第2の乗算手段と、第1および
第2の乗算手段の出力を加算する加算手段とを備えたこ
とを特徴とする。
【0011】
【作用】本発明のデジタル化直交変調器によれば、情報
信号IおよびQは第1および第2のデジタル化直交変調
においてそれぞれデジタル化直交変調がなされ、第1お
よび第2のデジタル化直交変調器の出力をアナログ変換
した出力はそれぞれ直交した変調信号となって、直交す
る局部発振出力と乗算され、乗算出力が加算されるため
加算手段から直交変調された変調信号が出力される。こ
の場合に、第1のおよび第2のデジタル化直交変調器の
出力においては、直流成分には情報が乗らない。したが
って、後段のアナログ回路部分は交流結合でよくなり、
温度ドリフトの影響から免れて、調整が不要となる。さ
らに、所望のIFまたはRF周波数に変換されて加算手
段から出力される直交変調された変調信号は搬送波の周
波数と局部発振出力周波数との和または差のいずれか一
方の周波数を中心周波数とする1波のみであり、急峻な
特性のフィルタを必要としなくなる。
【0012】
【実施例】以下本発明を実施例により説明する。図1は
本発明の一実施例の構成を示すブロック図である。
【0013】情報信号Iと基準搬送波(cosω1t)とを
乗算するデジタル乗算器1、基準搬送波に対してπ/2
位相遅れの直交搬送波(sinω1t)と情報信号Qとを乗
算するデジタル乗算器2およびデジタル乗算器1の出力
とデジタル乗算器2の出力とを加算するデジタル加算器
4とによってデジタル直交変調器Aを構成する。基準搬
送波および直交搬送波を予めROMにデータとして格納
しておくことによってデジタル直交変調器Aとなる。デ
ジタル加算器4の出力の周波数スペクトラムは図2
(a)に示す如くである。
【0014】情報信号Iと直交搬送波(sinω1t)とを
乗算するデジタル乗算器11、直交搬送波をさらにπ/
2位相遅れの搬送波(-cosω1t)と情報信号Qとを乗算
するデジタル乗算器12およびデジタル乗算器11の出
力とデジタル乗算器12の出力とを加算するデジタル加
算器14とによってデジタル化直交変調器Bを構成す
る。ROMに搬送波(-cosω1t)をも予め格納しておく
ことによってデジタル化直交変調器Bとなる。デジタル
化直交変調器Bの出力の周波数スペクトラムも図2
(a)に示す如くである。
【0015】さらに、所望の周波数のIF信号またはR
F信号として取り出すために、デジタル加算器4の出力
をD/A変換器5でアナログ信号に変換し、バンドパス
フィルタ8を介して所定の周波数帯域の成分を取り出
し、デジタル加算器14の出力をD/A変換器15でア
ナログ信号に変換し、バンドパスフィルタ18を介して
所定の周波数帯域の成分を取り出す。バンドパスフィル
タ8の出力とバンドパスフィルタ18の出力とはアナロ
グのそれぞれ直交した変調信号となる。
【0016】さらにまた、バンドパスフィルタ8を通っ
たデジタル化直交変調器Aの出力はミキサ20に供給
し、局部発振器26からの発振出力(周波数ω2)を移
相器19によってπ/2位相遅らせた正弦波(sinω
2t)と乗算する。バンドパスフィルタ18を通ったデジ
タル化直交変調器Bの出力はミキサ21に供給し、周波
数ω2の局部発振出力(cosω2t)と乗算する。ミキサ2
0の出力とミキサ21の出力とを混合器22で混合して
出力する。混合器22の出力信号の周波数スペクトラム
は(ω2+ω1)を中心周波数とする図2(b)に示す如
くである。
【0017】上記のように構成した一実施例においてデ
ジタル化直交変調器Aの出力S1は(2)式に示す如く
である。
【0018】 S1=I cosω1t+Q sinω1t ……(2)
【0019】デジタル化直交変調器Bの出力S2
(3)式に示す如くである。
【0020】 S2=I sinω1t−Q cosω1t ……(3)
【0021】出力S1およびS2はそれぞれD/A変換器
5および15によって各別にアナログ信号に変換され
る。出力S1およびS2には図2(a)に示す如く直流成
分には情報が乗っていないのでD/A変換器5および1
5から後段のアナログ部は交流結合でよくなる。
【0022】D/A変換されバンドパスフィルタ8を通
った出力S1およびD/A変換されバンドパスフィルタ
18を通った出力S2はそれぞれミキサ20および21
によって周波数ω2の直交した局部発振出力と乗算され
る。ミキサ20への局部発振出力を sinω2tとし、ミキ
サ21への局部発振出力を cosω2tとすると、乗算出力
が混合された結果、混合出力Sは(4)式で表わされ
る。
【0023】 出力S=S1 sinω2t+S2 cosω2t =(I cosω1t+Q sinω1t)sinω2t+(I sinω1t−Q cosω1t)cosω2t =I {sin(ω21)t+sin(ω21)t}/2 +Q {cos(ω21)t−cos(ω21)t}/2 +I {-sin(ω21)t+sin(ω21)t}/2 −Q{cos(ω21)t+cos(ω21)t}/2 =I sin(ω21)t−Q cos(ω21)t ………(4)
【0024】(4)式からも明らかなように、I信号成
分がQ信号成分に対してπ/2位相進んでいる。換言す
れば出力Sは、
【0025】 出力S=I cos(ω21)t+Q sin(ω21)t ………(5)
【0026】となり、出力信号の周波数スペクトラムは
(ω2+ω1)を中心周波数とする図2(b)に示す如く
であって、周波数(ω2+ω1)の変調信号のみが現れる
ことになる。
【0027】また、基準搬送波をsinω1tとし、直交搬
送波をcosω1tとしたときは出力S1およびS2は式
(6)および(7)となる。 S1=I sinω1t+Q cosω1t ……(6) S2=−I cosω1t+Q sinω1t ……(7) ここで、ミキサ20への局部発振出力を cosω2t、ミキ
サ21への局部発振出力を sinω2tとすると、出力Sは
(8)式で表わされる。
【0028】 出力S=S1 cosω2t+S2 sinω2t =(I sinω1t+Q cosω1t)cosω2t+(-I cosω1t+Q sinω1t)sinω2t =I {-sin(ω21)t+sin(ω21)t}/2 +Q {cos(ω21)t+cos(ω21)t}/2 −I {sin(ω21)t+sin(ω21)t}/2 +Q{cos(ω21)t−cos(ω21)t}/2 =−I sin(ω21)t+Q cos(ω21)t ………(8)
【0029】ここで、(5)式の場合と同様に式(8)
を変形すると出力Sは式(9)のようになる。
【0030】 出力S=I cos(ω21)t+Q sin(ω21)t ………(9)
【0031】となり、出力信号の周波数スペクトラムは
(ω2−ω1)を中心周波数とするスペクトラムであっ
て、周波数(ω2−ω1)の変調信号のみが現れることに
なる。
【0032】また、上記した一実施例の直交変調器は、
QPSK、QAM、MSK等の全ての直交変調器に応用
できる。さらにまた、デジタル処理のために直交変調器
の前段にコサインロールオフ特性を付加する波形整形フ
ィルタを挿入することもできる。
【0033】
【発明の効果】以上説明した如く本発明によれば、情報
信号IおよびQを第1および第2のデジタル化直交変調
においてそれぞれデジタル化直交変調し、第1および第
2のデジタル化直交変調器の出力をアナログ変換した出
力を直交する局部発振出力と乗算し、乗算出力を加算し
て直交変調するようにしたため、加算手段から直交変調
された変調信号が出力され、第1のおよび第2のデジタ
ル化直交変調器の出力においては、直流成分には情報が
乗らず、後段のアナログ回路部分は交流結合でよくな
り、温度ドリフトの影響から免れて、調整が不要となる
効果がある。
【0034】さらに、所望の周波数のIF信号またはR
F信号に変換されて加算手段から出力される直交変調さ
れた変調信号は搬送波の周波数と局部発振出力周波数と
の和または差のいずれか一方の周波数を中心周波数とす
る1波のみであり、イメージ部分が除去されているため
急峻な特性のフィルタを必要としなくなるという効果が
ある。
【0035】この結果、情報速度(信号帯域)に近い周
波数に搬送波が設定できる。したがって、乗算速度、加
算速度、ROMの記憶容量およびROMのアクセスタイ
ムに余裕ができて、安価なデバイスを使用できる効果も
ある。
【0036】さらに、D/A変換器にも余裕ができるた
めに、十分大きな量子化ビット数のD/A変換器を使用
できる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。
【図2】本発明の一実施例の作用の説明に供する周波数
スペクトラムを示す模式図である。
【図3】従来例の構成を示すブロック図である。
【図4】従来例の作用の説明に供する周波数スペクトラ
ムを示す模式図である。
【符号の説明】
AおよびB デジタル化直交変調器 1、2、11および12 デジタル乗算器 4および14 デジタル加算器 5および15 D/A変換器 8および18 バンドパスフィルタ 19 移相器 20および21 ミキサ 22 混合器 26 局部発振器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H04L 27/36 H04L 27/20

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 情報信号Iおよび情報信号Qに互いに直
    交する搬送波をそれぞれ各別に乗算し、かつ該乗算結果
    を加算する第1のデジタル化直交変調器と、情報信号I
    および情報信号Qに前記直交する搬送波の位相をさらに
    π/2進相または遅相した搬送波をそれぞれ各別に乗算
    し、かつ該乗算結果を加算する第2のデジタル化直交変
    調器と、第1のおよび第2のデジタル化直交変調器の出
    力をそれぞれ各別にアナログ信号に変換する第1および
    第2のD/A変換器と、第1および第2のD/A変換器
    の変換出力をそれぞれ各別に入力とする第1および第2
    のバンドパスフィルタと、第1および第2のバンドパス
    フィルタの出力に互いに直交した局部発振出力をそれぞ
    れ各別に乗算する第1および第2の乗算手段と、第1お
    よび第2の乗算手段の出力を加算する加算手段とを備え
    たことを特徴とするデジタル化直交変調器。
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