JP3653566B2 - 直交変調回路 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は携帯電話などに使用される位相変調に用いるための直交変調回路の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
通信機のキャリア信号を変調する方式の1つとして位相変調方式はよく知られている。そしてこの位相変調を行う代表的な回路として直交変調回路がある。
変調信号がない場合、直交変調回路から出力される信号(キャリアーという)は抑圧され、出力されないのがこの回路の特徴であるが、変調信号の入力ラインに何らかの理由で直流成分が含まれていると、変調信号が無い場合にもキャリアが出力されてしまうという現象(キャリアリークという)が生じ、周波数を占有して、他の通信を妨害したり無駄な電力消費を招くので好ましくない。
【0003】
そこで、従来から前記キャリアリークを減少させるための回路の工夫が種々行われている。図3は例えば特開平6−303145号公報に開示された直交変調回路である。図に於いて、I1 、Q 1は互いに直交する2つのベースバンド入力信号で、直交変調部10に入力されている。直交変調そのものについては古くから知られたものであるので説明を省略する。20は直交変調部10から出力される直交変調出力信号である。1は直交変調出力信号20をベースバンド信号に復調し、更にその直流成分Ich、Q ch を抽出( 図ではオフセットと記載) する簡易復調部である。
【0004】
簡易復調部1の直流出力Ich、Q ch は、直交変調部10の入力側にフィードバックされ、直交出力信号20に含まれる直流成分がキャンセルされるように動作する。
これにより、直交変調部10の内部の図示しないオペアンプのドリフトや、ベースバンド信号のD/A変換に伴い生じるDC成分など、直流成分発生箇所がどこにあるかにかかわりなく、結果として発生している直流成分がキャンセルされるので直交変調部10における正確なキャリアリーク抑圧のループ制御が行われるというものの、簡易変調部が同様にオペアンプなどで構成されていると、そのドリフト等により、正確にループ制御が行えないという欠点もある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ベースバンド信号に直流成分が重畳していると、直交変調を行ったときにキャリアリーク成分となり、無用の輻射となるので、直流成分を低減することが必要である。
従来の直交変調方式では、このキャリアリーク成分を低減させる為に直交変調部の出力を復調し、直流成分を抽出して入力側にフィードバックする負帰還回路を構成し、無調整で低減することができる。しかし、このような負帰還回路は、安定な動作を望むならば、その応答速度をあまり早くすることができず、温度ドリフトが原因の直流分の低減は問題なく行えても、D/A変換にともない生じる直流成分の低減は素早く行えない、そして、低減動作が働く前に、キャリアが出てしまう可能性がある、という問題があった。
また、簡易な構成でよいとはいうものの復調部を設けなければならないため回路構成が複雑になるという問題があった。
【0006】
この発明は、上記のような問題点を解消し、無調整の回路構成であって、直流成分をキャンセルする応答速度を速くしたことにより、D/A変換にともない生じる直流成分のキャンセルも遅れなく実行可能な直交変調回路を得ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明の直交変調回路は、直交する2つのベースバンド信号の1つが入力される直交入力信号端子Iと、他の1つが入力される直交入力信号端子Qと、前記直交入力信号端子Iに対応して設けられ入力される信号を前記直交入力信号端子Iに入力された信号から減算処理する差動入力信号端子INと、前記直交入力信号端子Qに対応して設けられ入力される信号を前記直交入力信号端子Qに入力された信号から減算処理する差動入力信号端子QNとを有する直交変調器を備えると共に、
前記ベースバンド信号を処理して前記直交入力信号端子Iに入力する第1前段処理回路と、前記第1前段処理回路の出力端子と前記差動入力信号端子INとの間に挿入され、前記第1前段処理回路から生じた直流成分を抽出して前記差動入力信号端子INに入力する第1の低域通過フィルタとからなる第1処理回路と、
前記ベースバンド信号を処理して前記直交入力信号端子Qに入力する第2前段処理回路と、前記第2前段処理回路の出力端子と前記差動入力信号端子QNとの間に挿入され、前記第2前段処理回路から生じた直流成分を抽出して前記差動入力信号端子QNに入力する第2の低域通過フィルタとからなる第2処理回路との内、
前記第1処理回路または第2処理回路のいずれか一方または両方を備えることにより、 キャリアリークを抑制したものである。
【0008】
また、直交する2つのベースバンド信号の1つが入力される直交入力信号端子Iと、他の1つが入力される直交入力信号端子Qと、前記直交入力信号端子Iに対応して設けられ入力される信号を前記直交入力信号端子Iに入力された信号から減算処理する差動入力信号端子INと、前記直交入力信号端子Qに対応して設けられ入力される信号を前記直交入力信号端子Qに入力された信号から減算処理する差動入力信号端子QNとを有する直交変調器、
前記直交入力信号端子Iに入力される前記ベースバンド信号から直流成分を抽出し、前記差動入力信号端子INに入力する第1の低域通過フィルタ、
前記直交入力信号端子Qに入力される前記ベースバンド信号から直流成分を抽出し、前記差動入力信号端子QNに入力する低域通過フィルタであって前記第1の低域通過フィルタの周波数特性とは異なる周波数特性を有する第2の低域通過フィルタを備えることにより、キャリアリークを抑制したものである。
【0009】
また、直交変調器は1つのIC素子で構成されているものである。
【0010】
また、前記第1と第2処理回路の両方を備えたものにおいて、前記第1、第2の低域通過フィルタは、同じ周波数特性を備えたものである。
【0011】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
本発明の直交変調回路を図1に示す。図に於いて3は携帯電話機に使用する目的で小型、低電力のIC素子化され、差動入力信号端子を備えた直交変調器(以下差動入力信号端子付直交変調ICという)で、ベースバンド信号I1 を入力する直交入力信号端子I、ベースバンド信号Q1 を入力する直交入力信号端子Q、それぞれの差動入力信号端子IN,QN、及び変調波出力端子RFを備えている。直交入力信号端子は以下、単に端子と呼ぶ場合もある。
ここで電源端子などIC素子として当然備えている端子については図示、説明を省略している。また、差動入力信号端子に入力された信号は、差動入力信号端子付直交変調IC3の内部で対応する端子の入力信号に逆極性で加算(即ち減算)される。
【0012】
2はベースバンド信号I1 を増幅するオペアンプ(第1前段処理回路という)であり、直流ドリフトを生じる前段処理回路部分の象徴として、回路動作の理解を助けるために図示しているものである。6はオペアンプ2の出力信号2aから直流成分を抽出する低域通過フィルタ(第1の低域通過フィルタという)であり、その出力6aは差動入力信号端子付直交変調IC3の差動入力信号端子INに接続されている。第1前段処理回路と第1の低域通過フィルタとの組を本発明では第1処理回路と呼ぶ。
12はベースバンド信号Q1 を増幅するオペアンプ(第2前段処理回路と呼び前記オペアンプ2と同様に象徴的意味で記載している)、16はオペアンプ12の出力信号から直流成分を抽出する低域通過フィルタ(第2の低域通過フィルタという)である。第2前段処理回路と第2の低域通過フィルタとの組を本発明では第2処理回路と呼ぶ。
【0013】
ところで、直交変調が用いられる無線機はいろいろあるが、その中でも、携帯電話機では小型化、低電力化のため、差動入力信号端子付直交変調IC3はそれ自体をIC素子化されたものが用いられる。この場合、直交変調器全体が1つのIC素子内のきわめて小さな面積内に収納されるため、その中での温度差が小さくなるなどの理由により、直交変調部分の内部でのオフセット発生は少なくなる。そして、直流成分の大部分は直交変調より前段のベースバンド信号の処理部で発生するのである。
このように、携帯電話機に使用されるIC化された差動入力信号端子付直交変調IC3は本質的に、その内部でのオフセットが生じにくい。その結果、携帯電話機においては、直流成分は差動入力信号端子付直交変調IC3に入力される前のベースバンド信号の処理回路(図1ではオペアンプ2、12とそれらより前段階)で発生する。
【0014】
次に動作について説明する。
ベースバンド信号I1 、Q1 はオペアンプ2、12にそれぞれ入力され増幅される。その出力2a,12aは差動入力信号端子付直交変調IC3のベースバンド信号入力端子I、Qに入力され直交変調される。ベースバンド信号I1 には信号伝達に必要な成分の他にオペアンプ2のオフセット電圧や、図示しないデジタル−アナログ変換器などにより直流成分が重畳される。この直流成分は低域通過フィルタ6により抽出され、差動入力信号端子付直交変調IC3の差動入力信号端子INに入力される。ベースバンド信号Q1 についても同様である。
【0015】
ベースバンド信号I1 、Q1 に重畳されている直流成分は低域通過フィルタ6、16により抽出され、6a、16aとなる。図2は低域通過フィルタ6、16の周波数特性(例えば1次遅れ特性)を示している。この直流電圧6a,16aは低域通過フィルタ6、16の遮断周波数が低ければ低いほどベースバンド信号I1 、Q1 に重畳しオペアンプ2、12の出力2a、12aに含まれる直流成分に等しくなる。こうして抽出された直流成分6a、16aはオペアンプの出力のベースバンド信号に重畳される直流成分が例えば温度や部品の性能のばらつきで変化したとしてもこれに追従する為、原則的に同じ電圧になるように作用する。
そして、端子Iの信号と、端子INの信号は互いに逆極性で加算され、直流成分だけが打ち消される。そして、キャリアリークは自動的に低減されるよう調整される。端子Qの信号と、端子QNの信号についても同様である。
【0016】
図1の構成の直交変調回路では、直流電圧をキャンセルするための負帰還回路を用いていないので、回路動作が安定で、負帰還回路を構成した従来のものよりは応答性が向上する。
また、図1の構成では、差動入力信号端子付直交変調IC3の差動入力信号端子IN、QNの直前で直流電圧の抽出を行っており、低域通過フィルタ6、16と差動入力信号端子付直交変調IC3との間にオペアンプなどを介していないので、差動入力信号端子付直交変調IC3より前段で発生する直流電圧の全てに対してこれをキャンセルするように動作させることができる。
【0017】
図1では低域通過フィルタ6、16は抵抗とコンデンサからなる1次遅れフィルタ回路として図示しているが、勿論、他の形式例えば、より高次元のフィルタであってもよい。
低域通過フィルタ6と16とは基本的には同じ周波数特性のものとするが、前段の回路構成の差により、信号I1 とQ1 の両者間の特性差が明確にあるときには、異なる特性としてもよい。更に、いづれか一方には直流成分が含まれることがないとわかっているなら、その方の低域通過フィルタを省略し、差動端子への接続をなしとしてもよい。なお、低域通過フィルタ6と16のカットオフ周波数は変調周波数より十分低く設定されているものである。
また、ここでは携帯電話機の場合について説明したが、もちろんこれに限らず、差動入力信号端子付直交変調IC3を用いた全ての無線機の場合に利用できることは言うまでもない。
【0018】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の直交変調回路によれば、直交変調より前段のベースバンド信号処理部で生じたオフセットを直交変調器の差動入力信号端子で低減しているので、回路構成が簡素であるという効果が得られる。
【0019】
また、直交するベースバンド信号の両者でそれぞれオフセットを低減しているので、キャリアリークをより軽減させるとともに、調整作業を省略して自動化することができる。
【0020】
また、直交変調器は1つのIC素子で構成されているので、直交変調器内でのオフセットの発生は少ない。
【0021】
また、I信号とQ信号に用いる低域通過フィルタの特性は同一としたので、キャリアリークをより確実に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1の直交変調回路の構成図である。
【図2】 図1の低域通過フィルタの特性説明図である。
【図3】 従来の直交変調回路の構成図である。
【符号の説明】
2、12 オペアンプ、 3 差動入力信号端子付直交変調IC、
6、16 低域通過フィルタ、 20 変調波出力、
2a、12a オペアンプ2、12の出力、
6a、16a 低域通過フィルタ6、16の出力、
I、Q 直交入力信号端子、
IN、QN 差動入力信号端子。
Claims (4)
- 直交する2つのベースバンド信号の1つが入力される直交入力信号端子Iと、他の1つが入力される直交入力信号端子Qと、前記直交入力信号端子Iに対応して設けられ入力される信号を前記直交入力信号端子Iに入力された信号から減算処理する差動入力信号端子INと、前記直交入力信号端子Qに対応して設けられ入力される信号を前記直交入力信号端子Qに入力された信号から減算処理する差動入力信号端子QNとを有する直交変調器を備えるとともに、
前記ベースバンド信号を処理して前記直交入力信号端子Iに入力する第1前段処理回路と、前記第1前段処理回路の出力端子と前記差動入力信号端子INとの間に挿入され、前記第1前段処理回路から生じた直流成分を抽出して前記差動入力信号端子INに入力する第1の低域通過フィルタとからなる第1処理回路と、
前記ベースバンド信号を処理して前記直交入力信号端子Qに入力する第2前段処理回路と、前記第2前段処理回路の出力端子と前記差動入力信号端子QNとの間に挿入され、前記第2前段処理回路から生じた直流成分を抽出して前記差動入力信号端子QNに入力する第2の低域通過フィルタとからなる第2処理回路との内、
前記第1処理回路または前記第2処理回路のいずれか一方または両方を備えることにより、キャリアリークを抑制したことを特徴とする直交変調回路。 - 直交する2つのベースバンド信号の1つが入力される直交入力信号端子Iと、他の1つが入力される直交入力信号端子Qと、前記直交入力信号端子Iに対応して設けられ入力される信号を前記直交入力信号端子Iに入力された信号から減算処理する差動入力信号端子INと、前記直交入力信号端子Qに対応して設けられ入力される信号を前記直交入力信号端子Qに入力された信号から減算処理する差動入力信号端子QNとを有する直交変調器、
前記直交入力信号端子Iに入力される前記ベースバンド信号から直流成分を抽出し、前記差動入力信号端子INに入力する第1の低域通過フィルタ、
前記直交入力信号端子Qに入力される前記ベースバンド信号から直流成分を抽出し、前記差動入力信号端子QNに入力する低域通過フィルタであって前記第1の低域通過フィルタの周波数特性とは異なる周波数特性を有する第2の低域通過フィルタを備えることにより、キャリアリークを抑制したことを特徴とする直交変調回路。 - 前記直交変調器は1つのIC素子で構成されていることを特徴とする請求項1または2記載の直交変調回路。
- 請求項1に記載の直交変調回路であって、前記第1と第2処理回路の両方を備えたものにおいて、前記第1、第2の低域通過フィルタは、同じ周波数特性を備えたことを特徴とする直交変調回路。
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