JP3140871B2 - I/q変調器および復調器 - Google Patents

I/q変調器および復調器

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JP3140871B2 JP04331415A JP33141592A JP3140871B2 JP 3140871 B2 JP3140871 B2 JP 3140871B2 JP 04331415 A JP04331415 A JP 04331415A JP 33141592 A JP33141592 A JP 33141592A JP 3140871 B2 JP3140871 B2 JP 3140871B2
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    • H03C1/54Balanced modulators, e.g. bridge type, ring type or double balanced type
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    • H03DDEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D7/00Transference of modulation from one carrier to another, e.g. frequency-changing
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    • H03D7/1408Balanced arrangements with diodes

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
  • Amplitude Modulation (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はI/Q変復調装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】受動
素子で実現される典型的なI/Q変調器またはI/Q復
調器は、2個のRF変圧器と4個のダイオードとを各々
包含する2組のダブルバランスミキサーを使って実現さ
れている。この様な一般的に使われている復調器の例が
図6に示されている。ここで入力信号、すなわち中間周
波数信号IF INは移相シフト回路101 において2個
の枝路に分けられ、その2枝路間に90゜直角位相が作ら
れる。この様にして作られた信号102 および103 の両方
(本明細書では混合信号と称する)がダブルバランスミ
キサー125 、125 ′に加えられる。一方の枝路のミキサ
ー125 は、平衡変圧器(balanced transformer) 126およ
び128 と、4個のダイオードからなるブリッジ127 とか
らなっている。変圧器(transformer)126の後で、混合信
号112 がダイオード・ブリッジ127 の端子a、bに接続
される。ミキサー125 の他方の端子c、dには、パワー
分割器111 を通して信号124 のかたちで局部発振器の信
号LO INが加えられる。この混合の結果としてミキ
サー125からI信号113 が生じ、この信号はローパス・
フィルターに通されて出力信号Iとなる。他方のミキサ
ー回路125 ′の動作も同様であり、それぞれの参照数字
にはアポストロフィー記号(′)が付してある。混合信
号103 はダイオード・ブリッジ125 ′の端子f、bに接
続されている。I信号に対して90゜直角位相のQ信号が
他方のミキサー125 ′からえられ、これによりI=同
相、Q=直角位相(90゜直角位相)という信号がえられ
る。
【0003】従来技術から公知の復調器は、回路の対称
性の故に、同じ結果をうるために幾通りのもの方法で実
施されうる。この事実は、たとえ各々の文脈で別々に言
及しなくても、本発明の説明を考察する際に、留意して
おくべきことである。したがって、たとえば90゜直角位
相を局部発振器124 および124 ′間に作ることができ、
このばあいは、パワー分割器として作用する回路101 に
おいて混合信号102 および103 間に位相差は生じない。
【0004】前記した対称性にしたがって、復調回路の
動作は変調回路の動作に類似的に変えることができ、こ
の変調回路でも、当該技術分野でよく知られているよう
に、種々の機能を実現する多様な可能性が、前述した対
称性の故に存在する。
【0005】
【課題を解決するための手段および作用】本発明の第1
の局面により変調回路が提供される。この回路は、同相
(I)信号と直角位相(Q)信号と局部発振器信号と混
合して第1および第2の混合信号を生じさせるブリッジ
手段と、該ブリッジ手段に接続され前記第1混合信号に
実質的に90゜の位相シフトを生じさせる手段と、位相シ
フト後の第1混合信号を第2混合信号と結合させて出力
信号を生じさせる手段とからなり、前記同相(I)信号
と直角位相(Q)信号とは同じブリッジ手段の異なる端
子に接続され、前記局部発振器信号は前記ブリッジ手段
の他の端子に接続されてなることを特徴としている。
【0006】本発明の第2の局面により復調回路が提供
される。この回路は、入力信号を相互に実質的に90゜の
位相差を有する第1および第2の信号に分割する分割手
段と、前記第1混合信号および第2信号を局部発振器信
号と混合して同相(I)信号および直角位相(Q)信号
を生じさせるブリッジ手段とからなり、前記第1混合信
号と第2混合信号とは同じブリッジ手段の異なる端子に
接続され、前記局部発振器信号は前記ブリッジ手段の他
の端子に接続されてなることを特徴としている。
【0007】本発明のI/Q変復調器の利点は、最初に
述べた種類の変復調器の簡易化にある。
【0008】本発明のI/Q変復調器は、ミキサーのた
めの変圧器として作用する回路基板上で生成されるスト
リップライン変圧器を用いても実現されうる。この種の
デザインは、別々の変圧器を用いるよりは安価であるけ
れども、より大くの表面積を必要とし、このことが重大
な欠点となることもある。
【0009】本発明の変復調器の回路においては、変圧
器に代えて能動的回路を用いることが好ましく、前記回
路は局部発振器信号に180 ゜の位相シフトを生じさせ
る。さらに、本発明の変復調器の回路では、ダイオード
・ブリッジのダイオードを電界効果トランジスタ(FE
T)と置換することができ、これにより該変復調器の全
体を集積回路のかたちで実現することができる。
【0010】本発明の変復調器の回路は、とくにGSM
およびその他の移動電話に用いることのできるものであ
って、その様な移動電話において、この新しい回路は、
現状のものに比べて安価で、軽量で、省スペースで、電
力の消費量が少なく、動作の信頼性が高い。
【0011】
【実施例】つぎに、添付図面を参照しつつ本発明の実施
例を説明する。
【0012】図1はI/Q復調器の概略回路図である。
ミキサー25において、整相ブロック(phasing block )
1に加えて、1個の無線周波数(RF)変圧器8と4個
のダイオード4、5、6および7だけが用いられてい
る。これは、2個のミキサーの共通部品を組み合わせる
ことにより達成される。入力信号IF INは分割回路
1において2個の枝路2および3に分割される。混合信
号2は、ブリッジ手段であるダイオード・ブリッジ27の
端子aとアースとのあいだに接続されている。混合信号
3はダイオード・ブリッジ27の端子bとアースとのあい
だに接続されている。局部発振器信号LO INは、変
圧器8を通して導かれて信号24のかたちでダイオード・
ブリッジ27の対向する端子c、dに接続されている。こ
の混合の結果として、I信号13およびQ信号14がえら
れ、これらは、それぞれローパス・フィルター9および
10を通されて出力信号IおよびQとなる。この変圧器は
平衡変圧器であり、好ましくはストリップライン変圧器
である。バランス・コントロール(balance control) を
前記変圧器に結合させれば、一層好都合である。
【0013】局部発振器信号LO INの正の半サイク
ルではダイオード4および5だけが導通状態であるの
で、2個のミキサーを前記のように組み合わせることが
できる。一方、I枝路およびQ枝路のあいだのダイオー
ド4および7、ならびに5および6は同時には決して導
通しないので、異なる枝路の信号が互いに混合されたり
足しあわされたり(sum)することはない。信号24の正の
半サイクルでは、混合信号2は端子aからダイオード4
および5を通って端子cおよびdに行き、そこから変圧
器8の二次側を通って信号アース(signal earth)に行く
ので、ダイオード6および7は不導通状態であり、その
結果として、混合信号2とえられた信号13とは、信号的
意味においてQ枝路の信号3および14から分離されてい
る。
【0014】混合された信号13は、混合信号2が接続さ
れている同じ端子aからえられる。信号24の負の半サイ
クルでは、混合信号3は同様にして端子bからダイオー
ド6および7を通って端子cおよびdに行き、そこから
変圧器8の二次側を通って信号アースに行くので、ダイ
オード4および5は不導通状態であり、その結果とし
て、混合信号3と、えられた信号14とは、信号的意味に
おいて、I枝路の信号2および13から分離されている。
Q枝路の混合された信号14はダイオード6および7のあ
いだの端子bからえられる。
【0015】図1に概略図示されているI/Q復調器の
詳細な回路図が図2に示されている。
【0016】整相ブロック1の機能は、I枝路に関して
は抵抗器R185 とコンデンサC186とにより、Q枝路に
関しては抵抗器R187 とC188 とにより実現されてい
る。ローパス・フィルター9および10は、I枝路に関し
ては抵抗器R189 とコンデンサC189 とを使って実現さ
れ、Q枝路に関しては抵抗器R190 とコンデンサC190
とにより実現されている。図2ではダイオード・ブリッ
ジ27は2対のダイオード(回路U185 およびU186 )に
よって実現されている。素子T185 は変圧器8に対応し
ている。出力RX−IとRX−Qとは、図1に示されて
いる出力IおよびQに対応している。抵抗器R186 およ
びR188 ならびにコンデンサC188 は、回路直流分離お
よびインピーダンス整合に関連するものである。
【0017】図3は、本発明のI/Q変調器の回路図を
示してる。入力信号は、ダイオード4−7により形成さ
れるダイオード・ブリッジ27へ導かれる信号IおよびQ
である。発信器信号LO INは、変圧器8を通してダ
イオード・ブリッジへ導かれる。混合信号2および3は
整相回路1へ導かれ、その出力から組合わせ出力信号R
F OUTがえられる。変調器の動作は、論理的対称性
を考慮することにより、復調器に関する上の説明から理
解できる。さらに、本発明の変復調の回路では、ダイオ
ード・ブリッジ27のダイオードを電界効果トランジスタ
(FET)と置換することができ、これにより該変復調
回路の全体を集積回路のかたちで実現することができ
る。
【0018】本発明の変復調器(図1〜3)と従来技術
の復調器(図6)とを比べると、本発明ではパワー分割
器や整相回路で局部発振器の信号を2枝路に分割する必
要がないので、より低いレベルの局部発振器信号を使い
うることが分かる。これにより、発振回路のデザインを
幾分簡単にすることができると共に、その電力消費を少
なくすることができる。
【0019】本発明の実施例では、変調器の搬送波リー
クを最小限にするためにバランス・コントロール(図示
せず)を変圧器8に加えることができる。
【0020】現状の技術では4個の変圧器が必要である
のと比べて、今や唯一の変圧器を必要とするに過ぎない
ので、たとえ利用可能なスペースが限られていても、変
圧器の代わりに、ストリップ・ライン変圧器を使うこと
ができる。
【0021】本発明のI/Q変調器およびI/Q復調器
は、信号を180 ゜移相させる他の回路または素子が図1
および3に示されている変圧器8の代わりとなるように
さらに発展させることができる。たとえば、高周波数で
は半波長トランスファー・ライン(図示せず)を用いる
ことができる。より低い周波数では、半導体で実現され
た能動的整相回路を使うことができる。図4は、トラン
ジスタで実現された整相回路8のかたちの、そのような
実施例を示す。この例では、出力信号0゜は図1に関し
て説明したように正の半サイクルの制御信号に対応す
る。同じく出力信号180 ゜は図1に関して説明したよう
に負の半サイクルの制御信号と同等である。
【0022】能動的180 ゜移相素子を分割回路8″(図
5)で実現することもでき、その出力からの所要の出力
信号(0゜および180 ゜)をうることができる。
【0023】変圧器8の代わりに1個以上の能動的素子
が使われている実施例では、変調器または復調器の全体
を、たとえば単一のIC回路など、集積回路技術を使っ
て実現することができる。より低い周波数では、CMO
S技術が適当である。より高い周波数では、たとえばG
aAS技術やバイポーラ技術が集積化のために適当であ
る。
【0024】以上の説明から、本発明の範囲から逸脱せ
ずに変更を行ないうることは当業者には明白であろう。
【0025】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明のI/Q変
復調器によれば、低コスト化、軽量化、省スペース化お
よび省エネルギー化を図るとともに動作の信頼性を高め
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のI/Q復調器の概略回路図である。
【図2】図1に示されている復調器の、より詳細な回路
図である。
【図3】本発明のI/Q変調器の概略回路図である。
【図4】変圧器の代わりとして能動回路を使用した本発
明の第2実施例による回路図である。
【図5】変圧器の代わりに用いられた分割回路の第2の
例を示す図である。
【図6】従来の復調器の回路図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−49303(JP,A) 特開 昭63−209207(JP,A) 実開 平2−60320(JP,U) 米国特許4367560(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04L 27/20 H03D 7/14 H04L 27/22

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 同相(I)信号と直角位相(Q)信号と
    をそれぞれ局部発振器信号と混合して第1および第2混
    合信号を生じさせるブリッジ手段と、前記第1混合信号
    に実質的に90゜の位相シフトを生じさせる手段と、位相
    シフト後の前記第1混合信号を前記第2混合信号と組み
    合わせて出力信号を生じさせる手段とからなる変調回路
    であって、 前記同相(I)信号と前記直角位相(Q)信号とは前記
    ブリッジ手段の対向する端子(a,b)に加えられ、前
    記局部発振器信号は前記ブリッジ手段の他の対向する
    (c,d)に加えられることを特徴とする変調回路。
  2. 【請求項2】 入力信号を、実質的に90゜の位相差を有
    する第1混合信号と第2混合信号とに分割する分割手段
    と、前記第1混合信号と第2混合信号とを局部発振器信
    号と混合して同相(I)信号と直角位相(Q)信号のか
    たちの出力信号を生じさせるブリッジ手段とからなる復
    調回路であって、 前記第1混合信号と第2混合信号とは前記ブリッジ手段
    対向する端子(a,b)に加えられ、前記局部発振器
    信号は前記ブリッジ手段の他の対向する端子(c,d)
    に加えられることを特徴とする復調回路。
  3. 【請求項3】 前記ブリッジ手段が4個のダイオードか
    らなる請求項1または2記載の回路。
  4. 【請求項4】 前記ブリッジ手段が4個の電界効果トラ
    ンジスタからなる請求項1または2記載の回路。
  5. 【請求項5】 前記第1混合信号と同相(I)信号と
    (a)を介して前記ブリッジ手段に加えられ、前記
    第2混合信号と直角位相(Q)信号とが端(b)を介
    して前記ブリッジ手段に加えられる請求項1、2、3ま
    たは4記載の回路。
  6. 【請求項6】 前記局部発振信号は、当該信号に180 ゜
    位相シフトを与える能動的回路を通して前記ブリッジ手
    段に加えられる請求項1、2、3、4または5記載の回
    路。
  7. 【請求項7】 前記回路が1個または2個以上の集積回
    路のかたちで実現されてなる請求項1、2、3、4、5
    または6記載の回路。
  8. 【請求項8】 前記局部発振器信号が半波長のトランス
    ファー・ラインを通して前記ブリッジ手段に接続されて
    なる請求項1、2、3、4または5記載の回路。
  9. 【請求項9】 前記局部発振器信号は平衡変圧器を通し
    て前記ブリッジ手段に接続されてなる請求項1、2、
    3、4または5記載の回路。
  10. 【請求項10】 前記変圧器がストリップライン変圧器
    である請求項9記載の回路。
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