JP3910106B2 - カーテシアン方式送信機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カーテシアン方式送信機に係り、更に詳しくはカーテシアン方式送信機における帰還信号の位相補正に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）や多値ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）のような線形変調方式を使用するディジタル無線機、特に移動通信用ディジタル無線機においてはその目的からくる条件ゆえに、電力増幅器の非線形歪により、隣接チャネルへの妨害が発生するため、電力増幅器の出力が線形化するように補償する必要がある。
【０００３】
従来の一例であるカーテシアン方式送信機について図３を参照して説明する。図３は、従来のカーテシアン方式送信機の構成を示す回路図である。図３において、１は直交成分信号入力端子、２は同相成分信号入力端子、３は直交成分信号Ｑと帰還直交成分信号Ｑｒとを加算する加算器、４は同相成分信号Ｉと帰還同相成分信号Ｉｒとを加算する加算器、５は加算器３で加算補正された直交成分信号Ｑを増幅する増幅器、６は加算器４で加算補正された同相成分信号Ｉを増幅する増幅器、７は直交成分信号Ｑを変調する変調器、８は同相成分信号Ｉを変調する変調器、９は搬送波Ｌｏを同相成分ＬｏＩと直交成分ＬｏＱとに分けて出力する０°／９０°移相器である。１０は変調器７及び変調器８からの変調信号を加算する加算器、２１は変調器７、変調器８、０°／９０°移相器９、加算器１０から成る直交変調器、１１は直交変調器２１から出力された直交変調信号の不要成分を除去するフィルタ、１２は直交変調信号を所要電力まで増幅する電力増幅器、１３はアンテナ、１４は電力増幅器１２の出力段から帰還直交変調信号を取り出すための方向性結合器である。１５は帰還直交変調信号を復調して帰還直交成分信号Ｑｒを出力する復調器、１６は帰還直交変調信号を復調して帰還直交成分信号Ｉｒを出力する復調器、１７は搬送波Ｌｏを同相成分ＬｏＩと直交成分ＬｏＱとに分けて出力する０°／９０°移相器、２２は復調器１５、復調器１６、０°／９０°移相器１７から成る直交復調器である。１８は所要周波数の搬送波を出力する搬送波発振器、２０は入力信号（直交成分信号Ｑ、同相成分信号Ｉ）と帰還信号（帰還直交成分信号Ｑｒ、帰還同相成分信号Ｉｒ）との位相差を検出する位相差検出器、１９は位相差検出器２０が検出した位相差だけ搬送波Ｌｏを移相する可変位相器である。
【０００４】
以下、従来のカーテシアン方式送信機の動作について説明する。直交成分信号入力端子１より入力された直交成分信号Ｑは、加算器３と位相差検出器２０に入力されると共に、同相成分信号入力端子２より入力された同相成分信号Ｉは、加算器４と位相差検出器２０に入力される。
【０００５】
加算器３に直交成分信号Ｑと帰還直交成分信号Ｑｒが入力されると、直交成分信号Ｑは減算されて（即ち、Ｑ←Ｑ−Ｑｒとなり）、増幅器５に出力される。更に増幅器５で所要のレベルまで増幅されてから直交変調器２１の変調器７に出力される。同様にして、加算器４に同相成分信号Ｉと帰還同相成分信号Ｉｒが入力されると、同相成分信号Ｉは減算されて（即ち、Ｉ←Ｉ−Ｉｒとなり）、増幅器６に出力される。更に、増幅器６で所要のレベルまで増幅されてから直交変調器２１の変調器８に出力される。
【０００６】
搬送波発振器１８では、所要周波数の搬送波Ｌｏが発振されており、直交変調器２１の０°／９０°移相器９及び可変位相器１９に出力される。０°／９０°移相器９に入力した搬送波Ｌｏは直交成分と同相成分とに分けられ、直交成分は変調器７に、同相成分は変調器８へ出力される。変調器７に出力される搬送波ＬｏＱは変調器８に出力される搬送波ＬｏＩに対して位相が９０°ずれており、変調器８に出力される搬送波ＬｏＩは０°／９０°移相器９に入力される搬送波Ｌｏと同位相かまたは１８０°ずれている。（搬送波ＬｏＩと搬送波Ｌｏとが同位相であるときと、１８０°ずれることがある理由については後で詳細に説明する。）
一方、可変位相器１９に入力した搬送波Ｌｏは、位相補正された（可変位相器１９での位相補正については、後で詳細に説明する。）後、直交復調器２２の０°／９０°移相器１７に出力される。０°／９０°移相器１７に入力した搬送波Ｌｏは直交成分と同相成分とに分けられ、直交成分は復調器１５に、同相成分は復調器１６に出力される。復調器１５に出力される搬送波ＬｏＱは復調器１６に出力される搬送波ＬｏＩに対して位相が９０°ずれており、復調器１６に出力される搬送波ＬｏＩは０°／９０°移相器１７に入力した搬送波Ｌｏと同位相かまたは１８０°ずれている。（搬送波ＬｏＩと搬送波Ｌｏとが同位相であるときと、１８０°ずれることがある理由については後で詳細に説明する。）
変調器７に入力された所要レベルの直交成分信号Ｑ、変調器８に入力された所要レベルの同相成分信号Ｉは、それぞれ搬送波ＬｏＱ、搬送波ＬｏＩにより変調された後、加算器１０に出力されることで合成される。合成されることで得られた直交変調信号は、フィルタ１１で不要成分を除去された後、電力増幅器１２に出力される。そして、所要電力まで増幅された後、アンテナ１３より送信される。
【０００７】
電力増幅器１２で所要電力まで増幅された直交変調信号の一部は、方向性結合器１４で取り出され、直交復調器２２の復調器１５、復調器１６に帰還入力される。復調器１５では帰還直交変調信号を０°／９０°移相器１７から出力された搬送波ＬｏＱにより復調して帰還直交成分信号Ｑｒを出力する。一方、復調器１６では帰還直交変調信号を０°／９０°移相器１７から出力された搬送波ＬｏＩにより復調して帰還同相成分信号Ｉｒを出力する。そして、復調器１５から出力された帰還直交成分信号Ｑｒは加算器３及び位相差検出器２０に、復調器１６から出力された帰還同相成分信号Ｉｒは加算器４及び位相差検出器２０に出力される。
【０００８】
次に、可変位相器１９での位相補正について説明する。帰還直交変調信号を復調するために直交復調器２２に入力される搬送波Ｌｏは可変位相器１９で位相補正されるが、位相補正量は直交変調信号と帰還直交変調信号との位相差Θである。（直交変調器２１から直交復調器２２までの可変減衰器２４、フィルタ１１、電力増幅器１２、方向性結合器１４、可変減衰器２５での処理による遅延により、直交変調信号と帰還直交変調信号とに位相差Θが生じる。）この位相差Θは、遅延直交成分信号Ｑと帰還直交成分信号Ｑｒとの位相差、同相成分信号Ｉと帰還同相成分信号Ｉｒとの位相差と同じであることにより、位相差検出器２０に遅延直交成分信号Ｑ、帰還直交成分信号Ｑｒ、同相成分信号Ｉ、帰還同相成分信号Ｉｒが入力されることで検出される。検出した位相差Θだけ位相差検出器２０は可変位相器１９に対して搬送波Ｌｏを移相させる。
【０００９】
次に、可変位相器１９の構成について図４を参照して説明する。図４は可変位相器１９の構成を示す回路図である。可変位相器１９は、直交変調器７４を使用した移相器であり、サイン・コサインＲＯＭ７１、Ｄ／Ａ変換器７２、Ｄ／Ａ変換器７３、直交変調器７４より構成されている。この可変位相器１９では、補正位相情報（位相差Θ）に応じてサイン・コサインＲＯＭ７１がＳＩＮΘデータ、ＣＯＳΘデータを出力した後、Ｄ／Ａ変換器７２、Ｄ／Ａ変換器７３がそれぞれアナログ信号に変換する。更に、アナログ信号に変換されたＳＩＮΘデータ、ＣＯＳΘデータにより、直交変調器７４が局部発振信号入力端子から入力される搬送波に位相変調をかけることで、位相差Θだけ搬送波の移相を行っている。
【００１０】
次に、０°／９０°移相器（図３記載の０°／９０°移相器９、０°／９０°移相器１７）の構成について図５を参照して説明する。図５は０°／９０°移相器の構成を示す回路図である。この０°／９０°移相器はフリップフロップ型０°／９０°移相器であり、２逓倍器９１、Ｄフリップフロップ９２、Ｄフリップフロップ９３より構成されている。このフリップフロップ型０°／９０°移相器では、搬送波Ｌｏ（図３記載の搬送波Ｌｏ）を２逓倍器９１で２逓倍した後、Ｄフリップフロップ９２、Ｄフリップフロップ９３より構成されるマスタスレーブ型フリップフロップ９４で２分周することにより、互いの位相差が９０°である搬送波ＬｏＩ（図３記載の搬送波ＬｏＩ）、搬送波ＬｏＱ（図３記載の搬送波ＬｏＱ）を得る。しかし、搬送波ＬｏＩの位相は、搬送波Ｌｏの位相と同じ場合と、１８０°ずれる場合があり、不確定である。それ故に、フリップフロップ型０°／９０°移相器を使用すると、搬送波ＬｏＩの位相が搬送波Ｌｏの位相に対して１８０°ずれた場合、図３記載の加算器３に入力する直交成分信号Ｑと帰還直交成分信号Ｑｒとの位相差、加算器４に入力する同相成分信号Ｉと帰還同相成分信号Ｉｒとの位相差は共に１８０°となる。その結果、直交成分信号Ｑ、同相成分信号Ｉが時間の経過と共に増大するため、過入力による電力増幅器１２の破壊、出力レベルが規定値以上となることによる不法電波の送信を招く。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来のカーテシアン方式送信機では、０°／９０°移相器から出力される搬送波ＬｏＩの位相が搬送波Ｌｏの位相に対して１８０°ずれた場合、直交成分信号Ｑと帰還直交成分信号Ｑｒとの位相差、同相成分信号Ｉと帰還同相成分信号Ｉｒとの位相差は加算器入力段で共に１８０°となることで、直交成分信号Ｑ、同相成分信号Ｉが時間の経過と共に増大する。その結果、過入力による電力増幅器１２の破壊、出力レベルが規定値以上となることによる不法電波の送信を招くという欠点がある。
そこで本発明では、搬送波ＬｏＩの位相が搬送波Ｌｏの位相に対して１８０°ずれた場合でも直交成分信号Ｑと帰還直交成分信号Ｑｒとの位相差、同相成分信号Ｉと帰還同相成分信号Ｉｒとの位相差は加算器入力段で共に０°となるようにすることにより、前記欠点を解決することを目的とする。即ち、過入力による電力増幅器の破壊、出力レベルが規定値以上である不法電波の送信を防止できるようにすることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明では、下記▲１▼〜▲３▼を備えることにより、下記▲１▼の帰還路にのみ帰還信号を通過させたときに、帰還信号が所定位相量（実施例では、１８０°）だけずれていることを検出することができるようにしたものである。
▲１▼加算器−電力増幅器間に設けた分岐点と位相補正手段（実施例では、位相差検出／補正器と可変位相器と直交復調器）とを接続する帰還路
▲２▼位相補正手段の前段に設けられ送信信号から取り出した帰還信号の通過、遮断を切り換える第１の切換手段（実施例では、可変減衰器、またはスイッチ）
▲３▼位相補正手段の前段に設けられ▲１▼の帰還路への前記帰還信号の通過、遮断を切り換える第２の切換手段（実施例では、可変減衰器）
更に、位相補正手段に下記▲４▼、▲５▼を備えることにより、送信動作前に▲１▼の帰還路にのみ帰還信号を通過させたときに帰還信号が所定位相量ずれているのを検出した場合、下記▲４▼より帰還信号の位相ずれを補正するようにしたものである。
▲４▼帰還信号の位相補正量を設定する位相補正量設定手段（実施例では、位相差検出／補正器）
▲５▼上記▲４▼に接続されると共に前記位相補正量だけ位相補正する移相補正手段（実施例では、可変位相器と直交復調器）
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例であるカーテシアン方式送信機について図１、２により説明する。図１は第１の実施例であるカーテシアン方式送信機の構成を示す回路図、図２は第２の実施例であるカーテシアン方式送信機の構成を示す回路図である。第１の実施例であるカーテシアン方式送信機についての説明は＜実施形態１＞に、第２の実施例であるカーテシアン方式送信機についての説明は＜実施形態２＞に記載する。
＜実施形態１＞
図１において、１は直交成分信号入力端子、２は同相成分信号入力端子、３は直交成分信号Ｑと帰還直交成分信号Ｑｒとを加算する加算器、４は同相成分信号Ｉと帰還同相成分信号Ｉｒとを加算する加算器、５は加算器３で加算補正された直交成分信号Ｑを増幅する増幅器、６は加算器４で加算補正された同相成分信号Ｉを増幅する増幅器、７は直交成分信号Ｑを変調する変調器、８は同相成分信号Ｉを変調する変調器、９は搬送波Ｌｏを同相成分の搬送波ＬｏＩと直交成分の搬送波ＬｏＱとに分けて出力する０°／９０°移相器である。１０は変調器７及び変調器８からの変調信号を加算する加算器、２１は変調器７、変調器８、０°／９０°移相器９、加算器１０から成る直交変調器、２４は加算器１０から出力された直交変調信号のレベルを調整する可変減衰器、１１は可変減衰器２４から出力された直交変調信号の不要成分を除去するフィルタ、１２は直交変調信号を所要電力まで増幅する電力増幅器、１３はアンテナ、１４は電力増幅器１２の出力段から帰還直交変調信号を取り出すための方向性結合器である。２５は方向性結合器１４から出力された帰還直交変調信号のレベルを調整する可変減衰器、１５は帰還直交変調信号を復調して帰還直交成分信号Ｑｒを出力する復調器、１６は帰還直交変調信号を復調して帰還同相成分信号Ｉｒを出力する復調器である。１７は搬送波Ｌｏを同相成分の搬送波ＬｏＩと直交成分の搬送波ＬｏＱとに分けて出力する０°／９０°移相器、２２は復調器１５、復調器１６、０°／９０°移相器１７から成る直交復調器、１８は所要周波数の搬送波を出力する搬送波発振器、２３は入力信号（直交成分信号Ｑ、同相成分信号Ｉ）と帰還信号（帰還直交成分信号Ｑｒ、帰還同相成分信号Ｉ）との位相差を検出して出力すると共に検出した位相差を記憶する位相差検出／補正器、１９は位相差検出／補正器２３が検出した位相差だけ搬送波発振器１８から出力された搬送波Ｌｏを移相する可変位相器である。２６は加算器１０から出力された直交変調信号のレベルを調整する可変減衰器である。
【００１４】
以下、第１の実施例であるカーテシアン方式送信機の動作について説明する。まず下記（１）の動作を行わせて直交成分信号Ｑ、同相成分信号Ｉが時間の経過と共に増大するか否かを検出する。（直交成分信号Ｑ、同相成分信号Ｉが時間の経過と共に増大するか否かの検出は、直交復調器２２の後段に設けたレベル検出器（図示せず）により行う。）そして、直交成分信号Ｑ、同相成分信号Ｉが時間の経過と共に増大しているとき、可変位相器１９での搬送波の移相量を１８０°ずらす。即ち、搬送波の移相量をΘ２＋１８０°とする（Θ２：位相差検出／補正器２３が検出した入力信号（直交成分信号Ｑ、同相成分信号Ｉ）と帰還信号（帰還直交成分信号Ｑｒ、帰還同相成分信号Ｉｒ）との位相差）。可変位相器１９での搬送波の移相量を１８０°ずらすことにより、入力信号（直交成分信号Ｑ、同相成分信号Ｉ）と帰還信号（帰還直交成分信号Ｑｒ、帰還同相成分信号Ｉｒ）との位相が合うため、直交復調器２２から加算器３及び加算器４へ正しい帰還が行なわれる。即ち、直交成分信号Ｑ、同相成分信号Ｉが時間の経過と共に増大するという不具合はなくなる。その後、下記（２）の動作を行わせることにより送信させる。下記（１）の動作を行わせたときに入力信号（直交成分信号Ｑ、同相成分信号Ｉ）と帰還信号（帰還直交成分信号Ｑｒ、帰還同相成分信号Ｉｒ）との位相差が０°となるように既に可変位相器１９での搬送波の移相量の補正は行っているため、過入力による電力増幅器１２の破壊、出力レベルが規定値以上である電波の送信を防止することができる。
（１）加算器１０の出力段から帰還変調信号を取り出させる。
（２）電力増幅器１２の出力段から帰還変調信号を取り出させる。
【００１５】
まず、上記（１）の動作について説明する。上記（１）の動作を行わせるため、可変減衰器２４、可変減衰器２５の減衰量を規定値以上にして帰還変調信号が通過するのを遮断すると共に、可変減衰器２６の減衰量を規定値未満にして加算器１０の出力段から帰還変調信号を取り出す。取り出された帰還変調信号は直交復調器２２で復調されると共に直交成分と同相成分とに分けられる。更に、直交成分である帰還直交成分信号Ｑｒは加算器３と位相差検出／補正器２３に入力されると共に、同相成分である帰還同相成分信号Ｉｒは加算器４と位相差検出／補正器２３に入力される。一方、直交成分信号入力端子１より入力された直交成分信号Ｑは、加算器３と位相差検出／補正器２３に入力されると共に、同相成分信号入力端子２より入力された同相成分信号Ｉは、加算器４と位相差検出／補正器２３に入力される。
【００１６】
加算器３に直交成分信号Ｑと帰還直交成分信号Ｑｒが入力されると、直交成分信号Ｑは減算されて（即ち、Ｑ←Ｑ−Ｑｒとなり）、増幅器５に出力される。更に、増幅器５で所要のレベルまで増幅されてから直交変調器２１の変調器７に出力される。同様にして、加算器４に同相成分信号Ｉと帰還同相成分信号Ｉｒが入力されると、同相成分信号Ｉは減算されて（即ち、Ｉ←Ｉ−Ｉｒとなり）、増幅器６に出力される。更に、増幅器６で所要のレベルまで増幅されてから直交変調器２１の変調器８に出力される。
【００１７】
搬送波発振器１８では、所要周波数の搬送波Ｌｏが発振されており、直交変調器２１の０°／９０°移相器９及び可変位相器１９に出力される。０°／９０°移相器９に入力した搬送波Ｌｏは直交成分と同相成分とに分けられ、直交成分は変調器７に、同相成分は変調器８に出力される。変調器７に出力される搬送波ＬｏＱは変調器８に出力される搬送波ＬｏＩに対して位相が９０°ずれており、変調器８に出力される搬送波ＬｏＩは０°／９０°移相器９に入力される搬送波Ｌｏと同位相かまたは１８０°ずれている。搬送波ＬｏＩが搬送波Ｌｏに対して１８０°ずれることがあるのは、前述したように０°／９０°移相器９が２逓倍器９１とマスタスレーブ型Ｄフリップフロップ９４（Ｄフリップフロップ９２とＤフリップフロップ９３）とにより構成しているためである。
【００１８】
一方、可変位相器１９に入力した搬送波Ｌｏは、位相補正された（可変位相器１９での位相補正については、後で詳細に説明する。）後、直交復調器２２の０°／９０°移相器１７に出力される。０°／９０°移相器１７に入力した搬送波Ｌｏは直交成分と同相成分とに分けられ、直交成分は復調器１５に、同相成分は復調器１６に出力される。復調器１５に出力される搬送波ＬｏＱは復調器１６に出力される搬送波ＬｏＩに対して位相が９０°ずれており、復調器１６に出力される搬送波ＬｏＩは０°／９０°移相器９に入力される搬送波Ｌｏと同位相かまたは１８０°ずれている。搬送波ＬｏＩが搬送波Ｌｏに対して１８０°ずれることがあるのは、前述したように０°／９０°移相器９が２逓倍器９１とマスタスレーブ型Ｄフリップフロップ９４（Ｄフリップフロップ９２とＤフリップフロップ９３）とにより構成しているためである。
【００１９】
変調器７に入力された直交成分信号Ｑ、変調器８に入力された同相成分信号Ｉは、それぞれ搬送波ＬｏＱ、搬送波ＬｏＩにより変調された後、加算器１０に出力されることで合成される。合成されることで得られた直交変調信号は、直交復調器２２の復調器１５、復調器１６に帰還直交変調信号として帰還入力される。復調器１５では帰還直交変調信号を０°／９０°移相器１７から出力された搬送波ＬｏＱにより復調して帰還直交成分信号Ｑｒを出力する。一方、復調器１６では帰還直交変調信号を０°／９０°移相器１７から出力された搬送波ＬｏＩにより復調して帰還同相成分信号Ｉｒを出力する。そして、復調器１５から出力された帰還直交成分信号Ｑｒは加算器３及び位相差検出／補正器２３に、復調器１６から出力された帰還同相成分信号Ｉｒは加算器４及び位相差検出／補正器２３に出力される。
【００２０】
帰還直交変調信号を復調するために直交復調器２２に入力される搬送波Ｌｏは可変位相器１９で位相補正されるが、位相補正量は直交変調信号と帰還直交変調信号との位相差Θ２である。（可変減衰器２６での処理による遅延により、直交変調信号と帰還直交変調信号とに位相差Θ２が生じる。）この位相差Θ２は、位相差検出／補正器２３が検出する遅延直交成分信号Ｑと帰還直交成分信号Ｑｒとの位相差、同相成分信号Ｉと帰還同相成分信号Ｉｒとの位相差と同じである。検出した位相差Θ２だけ位相差検出／補正器２３は可変位相器１９に対して搬送波Ｌｏを移相させる。
【００２１】
そして、直交成分信号Ｑ、同相成分信号Ｉが発散するか（時間の経過と共に増大するか）否かを検出する。直交成分信号Ｑ、同相成分信号Ｉが発散する場合、可変位相器１９での搬送波の移相量を１８０°ずらす。即ち、搬送波の移相量をΘ２＋１８０°とする（Θ２：位相差検出／補正器２３が検出した入力信号（直交成分信号Ｑ、同相成分信号Ｉ）と帰還信号（帰還直交成分信号Ｑｒ、帰還同相成分信号Ｉｒ）との位相差）。その結果、負帰還となることで加算器３での直交成分信号Ｑと帰還直交成分信号Ｑｒとの位相、加算器４での同相成分信号Ｉと帰還同相成分信号Ｉｒとの位相が合わせることができる。即ち、直交成分信号Ｑ、同相成分信号Ｉが発散するのを防止できる。可変位相器１９での搬送波の移相量を１８０°ずらして直交成分信号Ｑ、同相成分信号Ｉが発散しないのを確認した後、位相補正量をΘ２＋１８０°にして位相差検出／補正器２３に記憶させる。位相補正量を記憶させた後、上記（２）の動作に移行する。
【００２２】
逆に、直交成分信号Ｑ、同相成分信号Ｉが発散していない場合、負帰還となっているため、即ち、加算器３での直交成分信号Ｑと帰還直交成分信号Ｑｒとの位相、加算器４での同相成分信号Ｉと帰還同相成分信号Ｉｒとの位相が合っているため、直交成分信号Ｑ、同相成分信号Ｉが発散することはない。従って、位相補正量をΘ２のままとして位相差検出／補正器２３に記憶させる。位相補正量を記憶された後、上記（２）の動作に移行する。
【００２３】
次に、上記（２）の動作について説明する。上記（２）の動作を行わせるため、可変位相器１９での位相補正量をΘ２、またはΘ２＋１８０°としたまま、可変減衰器２６の減衰量を規定値以上にして帰還変調信号が通過するのを遮断すると共に、可変減衰器２４、可変減衰器２５の減衰量を規定値未満にして電力増幅器１２の出力段から帰還変調信号を取り出す。取り出された帰還変調信号は直交復調器２２で復調されると共に直交成分と同相成分とに分けられる。更に、直交成分である帰還直交成分信号Ｑｒは加算器３と位相差検出／補正器２３に入力されると共に、同相成分である帰還同相成分信号Ｉｒは加算器４と位相差検出／補正器２３に入力される。一方、直交成分信号入力端子１より入力された直交成分信号Ｑは、加算器３と位相差検出／補正器２３に入力されると共に、同相成分信号入力端子２より入力された同相成分信号Ｉは、加算器４と位相差検出／補正器２３に入力される。
【００２４】
加算器３に直交成分信号Ｑと帰還直交成分信号Ｑｒが入力されると、直交成分信号Ｑは減算されて（即ち、Ｑ←Ｑ−Ｑｒとなり）、増幅器５に出力される。更に、増幅器５で所要のレベルまで増幅されてから直交変調器２１の変調器７に出力される。同様にして、加算器４に同相成分信号Ｉと帰還同相成分信号Ｉｒが入力されると、同相成分信号Ｉは減算されて（即ち、Ｉ←Ｉ−Ｉｒとなり）、増幅器６に出力される。更に、増幅器６で所要のレベルまで増幅されてから直交変調器２１の変調器８に出力される。
【００２５】
搬送波発振器１８では、所要周波数の搬送波Ｌｏが発振されており、直交変調器２１の０°／９０°移相器９及び可変位相器１９に出力される。０°／９０°移相器９に入力した搬送波Ｌｏは直交成分と同相成分とに分けられ、直交成分は変調器７に、同相成分は変調器８に出力される。変調器７に出力される搬送波ＬｏＱは変調器８に出力される搬送波ＬｏＩに対して位相が９０°ずれており、変調器８に出力される搬送波ＬｏＩは０°／９０°移相器９に入力される搬送波Ｌｏと同位相かまたは１８０°ずれている。搬送波ＬｏＩが搬送波Ｌｏに対して１８０°ずれることがあるのは、前述したように０°／９０°移相器９が２逓倍器９１とマスタスレーブ型Ｄフリップフロップ９４（Ｄフリップフロップ９２とＤフリップフロップ９３）とで構成しているためである。
【００２６】
一方、可変位相器１９に入力した搬送波Ｌｏは、位相補正された（可変位相器１９での位相補正については、後で詳細に説明する。）後、直交復調器２２の０°／９０°移相器１７に出力される。０°／９０°移相器１７に入力した搬送波Ｌｏは直交成分と同相成分とに分けられ、直交成分は復調器１５に、同相成分は復調器１６に出力される。復調器１５に出力される搬送波ＬｏＱは復調器１６に出力される搬送波ＬｏＩに対して位相が９０°ずれており、復調器１６に出力される搬送波ＬｏＩは０°／９０°移相器９に入力される搬送波Ｌｏと同位相かまたは１８０°ずれている。搬送波ＬｏＩが搬送波Ｌｏに対して１８０°ずれることがあるのは、前述したように０°／９０°移相器９が２逓倍器９１とマスタスレーブ型Ｄフリップフロップ９４（Ｄフリップフロップ９２とＤフリップフロップ９３）とに構成しているためである。
【００２７】
変調器７に入力された直交成分信号Ｑ、変調器８に入力された同相成分信号Ｉは、それぞれ搬送波ＬｏＱ、搬送波ＬｏＩにより変調された後、加算器１０に出力されることで合成される。合成されることで得られた直交変調信号は、フィルタ１１で不要成分が除去された後、電力増幅器１２に出力される。そして、所要電力まで増幅された後、アンテナ１３より送信される。
【００２８】
電力増幅器１２で所要電力まで増幅された直交変調信号の一部は、方向性結合器１４で取り出され、直交復調器２２の復調器１５、復調器１６に帰還入力される。復調器１５では帰還直交変調信号を０°／９０°移相器１７から出力された搬送波ＬｏＱにより復調して帰還直交成分信号Ｑｒを出力する。一方、復調器１６では帰還直交変調信号を０°／９０°移相器１７から出力された搬送波ＬｏＩにより復調して帰還同相成分信号Ｉｒを出力する。そして、復調器１５から出力された帰還直交成分信号Ｑｒは加算器３及び位相差検出／補正器２３に、復調器１６から出力された帰還同相成分信号Ｉｒは加算器４及び位相差検出／補正器２３に出力される。
【００２９】
帰還直交変調信号を復調するために直交復調器２２に入力される搬送波Ｌｏは可変位相器１９で位相補正されるが、位相補正量は直交変調信号と帰還直交変調信号との位相差Θ１である。（直交変調器２１から直交復調器２２までの可変減衰器２４、フィルタ１１、電力増幅器１２、方向性結合器１４、可変減衰器２５での処理による遅延により、直交変調信号と帰還直交変調信号とに位相差Θ１が生じる。）この位相差Θ１は、遅延直交成分信号Ｑと帰還直交成分信号Ｑｒとの位相差、同相成分信号Ｉと帰還同相成分信号Ｉｒとの位相差と同じであることにより、位相差検出／補正器２３に遅延直交成分信号Ｑ、帰還直交成分信号Ｑｒ、同相成分信号Ｉ、帰還同相成分信号Ｉｒが入力されることで検出される。検出した位相差Θ１だけ位相差検出／補正器２３は可変位相器１９に対して搬送波Ｌｏを移相させる。
【００３０】
そして、上記（１）の動作を行ったときに位相差検出／補正器２３に記憶させた位相補正量がΘ２だったとき、位相差Θ１を上記（２）の動作を行ったときの位相補正量として位相差検出／補正器２３に記憶させる。一方、上記（２）の動作を行ったときに位相差検出／補正器２３に記憶させた位相補正量がΘ２＋１８０°だったとき、位相補正量を位相差Θ１ではなくΘ１＋１８０°として位相差検出／補正器２３に記憶させる。位相補正量がΘ１であるとき、Θ１＋１８０°であるとき共に、負帰還となることで加算器３での直交成分信号Ｑと帰還直交成分信号Ｑｒとの位相、加算器４での同相成分信号Ｉと帰還同相成分信号Ｉｒとの位相が合わせることができる。即ち、直交成分信号Ｑ、同相成分信号Ｉが発散することがないため、過入力による電力増幅器１２の破壊、出力レベルが規定値以上である電波の送信を防止できる。
【００３１】
更に、上記（２）の動作を行っているとき、位相補正量Θ１´（Θ１´＝Θ１、Θ１＋１８０°）が記憶されるだけでなく、上記（１）の動作を行ったときの位相補正量Θ２´（Θ２´＝Θ２、Θ２＋１８０°）との差である位相補正量差ΔΘ（＝Θ１´−Θ２´）も位相差検出／補正器２３に記憶される。
【００３２】
以上の＜実施形態１＞の説明により、可変減衰器２４、可変減衰器２５の減衰量を規定値以上にして帰還変調信号が通過するのを遮断すると共に、可変減衰器２６の減衰量を規定値未満にして加算器１０の出力段から帰還変調信号を取り出す動作を行わせたとき、位相差検出／補正器２３より位相補正量Θ２' （Θ２´＝Θ２、Θ２＋１８０°）で位相補正を行う。そして、搬送波発振器１８から搬送波Ｌｏを出力させたままで、可変減衰器２６の減衰量を規定値以上にして帰還変調信号が通過するのを遮断すると共に、可変減衰器２４、可変減衰器２５の減衰量を規定値未満にして電力増幅器１２の出力段から帰還変調信号を取り出させる動作を行わせたとき、位相補正量をΘ２'＋ ΔΘとする。この位相補正量で動作させたとき、負帰還となることで加算器３での直交成分信号Ｑと帰還直交成分信号Ｑｒとの位相、加算器４での同相成分信号Ｉと帰還同相成分信号Ｉｒとの位相が合わせることができる。即ち、直交成分信号Ｑ、同相成分信号Ｉが発散することがないため、過入力による電力増幅器１２の破壊、出力レベルが規定値以上である電波の送信を防止できる。更に、歪のない直交変調信号をアンテナ１３より送信させることができる。
【００３３】
＜実施形態２＞
図２において、１〜２５は図１のカーテシアン方式送信機と同じである。２７はスイッチであり、図１の可変減衰器２６の代わりに用いている。＜実施形態１＞のときと同様に、下記（３）、（４）の手順で動作させることにより、過入力による電力増幅器１２の破壊、出力レベルが規定値以上である電波の送信を防止できると共に、歪のない直交変調信号をアンテナ１３より送信させることができる。
（３）スイッチ２７をオンにすると共に、可変減衰器２４、可変減衰器２５の減衰量を規定値以上にして、加算器１０の出力段から帰還変調信号を取り出させる。
（４）スイッチ２７をオフにすると共に、可変減衰器２４、可変減衰器２５の減衰量を規定値未満にして電力増幅器１２の出力段から帰還変調信号を取り出させる。
【００３４】
＜実施形態１＞、＜実施形態２＞では、帰還路における帰還変調信号の通過、遮断を切り換える手段として、スイッチ、可変減衰器を用いた場合について説明したが、これに本発明は限定されるものではない。帰還路における帰還変調信号の通過、遮断を切り換える手段がスイッチ、可変減衰器を用いた場合でなくても、過入力による電力増幅器１２の破壊、出力レベルが規定値以上である電波の送信を防止できると共に、歪のない直交変調信号をアンテナ１３より送信させることができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、送信動作を行わせる前に電力増幅器の前段から帰還変調信号を取り出したとき、搬送波Ｌｏと搬送波同相成分ＬｏＩとの位相差が１８０°であっても加算器に入力する入力信号と帰還信号との位相とが合うように位相補正量を変えることができる。そして、位相補正量を変えてから送信動作を行わせるため、過入力による電力増幅器の破壊、出力レベルが規定値以上である電波の送信を防止できると共に、歪のない直交変調信号を送信させることができる。従って、極めて信頼性の高いカーテシアン方式送信機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例であるカーテシアン方式送信機の構成を示す回路図。
【図２】本発明の第２の実施例であるカーテシアン方式送信機の構成を示す回路図。
【図３】従来の一例であるカーテシアン方式送信機の構成を示す回路図。
【図４】可変位相器の構成を示す回路図。
【図５】０°／９０°位相器の構成を示す回路図。
【符号の説明】
１：直交成分信号入力端子 ２：同相成分信号入力端子
３：加算器 ４：加算器
５：増幅器 ６：増幅器
７：変調器 ８：変調器
９：０°／９０°移相器 １０：加算器
１１：フィルタ １２：電力増幅器
１３：アンテナ １４：方向性結合器
１５：復調器 １６：復調器
１７：０°／９０°移相器 １８：搬送波発振器
１９：可変位相器 ２０：位相差検出器
２１：直交変調器 ２２：直交復調器
２３：位相差検出／補正器 ２４：可変減衰器
２５：可変減衰器 ２６：可変減衰器
２７：スイッチ
７１：サイン・コサインＲＯＭ ７２：Ｄ／Ａ変換器
７３：Ｄ／Ａ変換器 ７４：直交変調器
９１：２逓倍器 ９２：Ｄフリップフロップ
９３：Ｄフリップフロップ
９４：マスタスレーブ型フリップフロップ
【発明の属する技術分野】
本発明は、カーテシアン方式送信機に係り、更に詳しくはカーテシアン方式送信機における帰還信号の位相補正に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）や多値ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）のような線形変調方式を使用するディジタル無線機、特に移動通信用ディジタル無線機においてはその目的からくる条件ゆえに、電力増幅器の非線形歪により、隣接チャネルへの妨害が発生するため、電力増幅器の出力が線形化するように補償する必要がある。
【０００３】
従来の一例であるカーテシアン方式送信機について図３を参照して説明する。図３は、従来のカーテシアン方式送信機の構成を示す回路図である。図３において、１は直交成分信号入力端子、２は同相成分信号入力端子、３は直交成分信号Ｑと帰還直交成分信号Ｑｒとを加算する加算器、４は同相成分信号Ｉと帰還同相成分信号Ｉｒとを加算する加算器、５は加算器３で加算補正された直交成分信号Ｑを増幅する増幅器、６は加算器４で加算補正された同相成分信号Ｉを増幅する増幅器、７は直交成分信号Ｑを変調する変調器、８は同相成分信号Ｉを変調する変調器、９は搬送波Ｌｏを同相成分ＬｏＩと直交成分ＬｏＱとに分けて出力する０°／９０°移相器である。１０は変調器７及び変調器８からの変調信号を加算する加算器、２１は変調器７、変調器８、０°／９０°移相器９、加算器１０から成る直交変調器、１１は直交変調器２１から出力された直交変調信号の不要成分を除去するフィルタ、１２は直交変調信号を所要電力まで増幅する電力増幅器、１３はアンテナ、１４は電力増幅器１２の出力段から帰還直交変調信号を取り出すための方向性結合器である。１５は帰還直交変調信号を復調して帰還直交成分信号Ｑｒを出力する復調器、１６は帰還直交変調信号を復調して帰還直交成分信号Ｉｒを出力する復調器、１７は搬送波Ｌｏを同相成分ＬｏＩと直交成分ＬｏＱとに分けて出力する０°／９０°移相器、２２は復調器１５、復調器１６、０°／９０°移相器１７から成る直交復調器である。１８は所要周波数の搬送波を出力する搬送波発振器、２０は入力信号（直交成分信号Ｑ、同相成分信号Ｉ）と帰還信号（帰還直交成分信号Ｑｒ、帰還同相成分信号Ｉｒ）との位相差を検出する位相差検出器、１９は位相差検出器２０が検出した位相差だけ搬送波Ｌｏを移相する可変位相器である。
【０００４】
以下、従来のカーテシアン方式送信機の動作について説明する。直交成分信号入力端子１より入力された直交成分信号Ｑは、加算器３と位相差検出器２０に入力されると共に、同相成分信号入力端子２より入力された同相成分信号Ｉは、加算器４と位相差検出器２０に入力される。
【０００５】
加算器３に直交成分信号Ｑと帰還直交成分信号Ｑｒが入力されると、直交成分信号Ｑは減算されて（即ち、Ｑ←Ｑ−Ｑｒとなり）、増幅器５に出力される。更に増幅器５で所要のレベルまで増幅されてから直交変調器２１の変調器７に出力される。同様にして、加算器４に同相成分信号Ｉと帰還同相成分信号Ｉｒが入力されると、同相成分信号Ｉは減算されて（即ち、Ｉ←Ｉ−Ｉｒとなり）、増幅器６に出力される。更に、増幅器６で所要のレベルまで増幅されてから直交変調器２１の変調器８に出力される。
【０００６】
搬送波発振器１８では、所要周波数の搬送波Ｌｏが発振されており、直交変調器２１の０°／９０°移相器９及び可変位相器１９に出力される。０°／９０°移相器９に入力した搬送波Ｌｏは直交成分と同相成分とに分けられ、直交成分は変調器７に、同相成分は変調器８へ出力される。変調器７に出力される搬送波ＬｏＱは変調器８に出力される搬送波ＬｏＩに対して位相が９０°ずれており、変調器８に出力される搬送波ＬｏＩは０°／９０°移相器９に入力される搬送波Ｌｏと同位相かまたは１８０°ずれている。（搬送波ＬｏＩと搬送波Ｌｏとが同位相であるときと、１８０°ずれることがある理由については後で詳細に説明する。）
一方、可変位相器１９に入力した搬送波Ｌｏは、位相補正された（可変位相器１９での位相補正については、後で詳細に説明する。）後、直交復調器２２の０°／９０°移相器１７に出力される。０°／９０°移相器１７に入力した搬送波Ｌｏは直交成分と同相成分とに分けられ、直交成分は復調器１５に、同相成分は復調器１６に出力される。復調器１５に出力される搬送波ＬｏＱは復調器１６に出力される搬送波ＬｏＩに対して位相が９０°ずれており、復調器１６に出力される搬送波ＬｏＩは０°／９０°移相器１７に入力した搬送波Ｌｏと同位相かまたは１８０°ずれている。（搬送波ＬｏＩと搬送波Ｌｏとが同位相であるときと、１８０°ずれることがある理由については後で詳細に説明する。）
変調器７に入力された所要レベルの直交成分信号Ｑ、変調器８に入力された所要レベルの同相成分信号Ｉは、それぞれ搬送波ＬｏＱ、搬送波ＬｏＩにより変調された後、加算器１０に出力されることで合成される。合成されることで得られた直交変調信号は、フィルタ１１で不要成分を除去された後、電力増幅器１２に出力される。そして、所要電力まで増幅された後、アンテナ１３より送信される。
【０００７】
電力増幅器１２で所要電力まで増幅された直交変調信号の一部は、方向性結合器１４で取り出され、直交復調器２２の復調器１５、復調器１６に帰還入力される。復調器１５では帰還直交変調信号を０°／９０°移相器１７から出力された搬送波ＬｏＱにより復調して帰還直交成分信号Ｑｒを出力する。一方、復調器１６では帰還直交変調信号を０°／９０°移相器１７から出力された搬送波ＬｏＩにより復調して帰還同相成分信号Ｉｒを出力する。そして、復調器１５から出力された帰還直交成分信号Ｑｒは加算器３及び位相差検出器２０に、復調器１６から出力された帰還同相成分信号Ｉｒは加算器４及び位相差検出器２０に出力される。
【０００８】
次に、可変位相器１９での位相補正について説明する。帰還直交変調信号を復調するために直交復調器２２に入力される搬送波Ｌｏは可変位相器１９で位相補正されるが、位相補正量は直交変調信号と帰還直交変調信号との位相差Θである。（直交変調器２１から直交復調器２２までの可変減衰器２４、フィルタ１１、電力増幅器１２、方向性結合器１４、可変減衰器２５での処理による遅延により、直交変調信号と帰還直交変調信号とに位相差Θが生じる。）この位相差Θは、遅延直交成分信号Ｑと帰還直交成分信号Ｑｒとの位相差、同相成分信号Ｉと帰還同相成分信号Ｉｒとの位相差と同じであることにより、位相差検出器２０に遅延直交成分信号Ｑ、帰還直交成分信号Ｑｒ、同相成分信号Ｉ、帰還同相成分信号Ｉｒが入力されることで検出される。検出した位相差Θだけ位相差検出器２０は可変位相器１９に対して搬送波Ｌｏを移相させる。
【０００９】
次に、可変位相器１９の構成について図４を参照して説明する。図４は可変位相器１９の構成を示す回路図である。可変位相器１９は、直交変調器７４を使用した移相器であり、サイン・コサインＲＯＭ７１、Ｄ／Ａ変換器７２、Ｄ／Ａ変換器７３、直交変調器７４より構成されている。この可変位相器１９では、補正位相情報（位相差Θ）に応じてサイン・コサインＲＯＭ７１がＳＩＮΘデータ、ＣＯＳΘデータを出力した後、Ｄ／Ａ変換器７２、Ｄ／Ａ変換器７３がそれぞれアナログ信号に変換する。更に、アナログ信号に変換されたＳＩＮΘデータ、ＣＯＳΘデータにより、直交変調器７４が局部発振信号入力端子から入力される搬送波に位相変調をかけることで、位相差Θだけ搬送波の移相を行っている。
【００１０】
次に、０°／９０°移相器（図３記載の０°／９０°移相器９、０°／９０°移相器１７）の構成について図５を参照して説明する。図５は０°／９０°移相器の構成を示す回路図である。この０°／９０°移相器はフリップフロップ型０°／９０°移相器であり、２逓倍器９１、Ｄフリップフロップ９２、Ｄフリップフロップ９３より構成されている。このフリップフロップ型０°／９０°移相器では、搬送波Ｌｏ（図３記載の搬送波Ｌｏ）を２逓倍器９１で２逓倍した後、Ｄフリップフロップ９２、Ｄフリップフロップ９３より構成されるマスタスレーブ型フリップフロップ９４で２分周することにより、互いの位相差が９０°である搬送波ＬｏＩ（図３記載の搬送波ＬｏＩ）、搬送波ＬｏＱ（図３記載の搬送波ＬｏＱ）を得る。しかし、搬送波ＬｏＩの位相は、搬送波Ｌｏの位相と同じ場合と、１８０°ずれる場合があり、不確定である。それ故に、フリップフロップ型０°／９０°移相器を使用すると、搬送波ＬｏＩの位相が搬送波Ｌｏの位相に対して１８０°ずれた場合、図３記載の加算器３に入力する直交成分信号Ｑと帰還直交成分信号Ｑｒとの位相差、加算器４に入力する同相成分信号Ｉと帰還同相成分信号Ｉｒとの位相差は共に１８０°となる。その結果、直交成分信号Ｑ、同相成分信号Ｉが時間の経過と共に増大するため、過入力による電力増幅器１２の破壊、出力レベルが規定値以上となることによる不法電波の送信を招く。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来のカーテシアン方式送信機では、０°／９０°移相器から出力される搬送波ＬｏＩの位相が搬送波Ｌｏの位相に対して１８０°ずれた場合、直交成分信号Ｑと帰還直交成分信号Ｑｒとの位相差、同相成分信号Ｉと帰還同相成分信号Ｉｒとの位相差は加算器入力段で共に１８０°となることで、直交成分信号Ｑ、同相成分信号Ｉが時間の経過と共に増大する。その結果、過入力による電力増幅器１２の破壊、出力レベルが規定値以上となることによる不法電波の送信を招くという欠点がある。
そこで本発明では、搬送波ＬｏＩの位相が搬送波Ｌｏの位相に対して１８０°ずれた場合でも直交成分信号Ｑと帰還直交成分信号Ｑｒとの位相差、同相成分信号Ｉと帰還同相成分信号Ｉｒとの位相差は加算器入力段で共に０°となるようにすることにより、前記欠点を解決することを目的とする。即ち、過入力による電力増幅器の破壊、出力レベルが規定値以上である不法電波の送信を防止できるようにすることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明では、下記▲１▼〜▲３▼を備えることにより、下記▲１▼の帰還路にのみ帰還信号を通過させたときに、帰還信号が所定位相量（実施例では、１８０°）だけずれていることを検出することができるようにしたものである。
▲１▼加算器−電力増幅器間に設けた分岐点と位相補正手段（実施例では、位相差検出／補正器と可変位相器と直交復調器）とを接続する帰還路
▲２▼位相補正手段の前段に設けられ送信信号から取り出した帰還信号の通過、遮断を切り換える第１の切換手段（実施例では、可変減衰器、またはスイッチ）
▲３▼位相補正手段の前段に設けられ▲１▼の帰還路への前記帰還信号の通過、遮断を切り換える第２の切換手段（実施例では、可変減衰器）
更に、位相補正手段に下記▲４▼、▲５▼を備えることにより、送信動作前に▲１▼の帰還路にのみ帰還信号を通過させたときに帰還信号が所定位相量ずれているのを検出した場合、下記▲４▼より帰還信号の位相ずれを補正するようにしたものである。
▲４▼帰還信号の位相補正量を設定する位相補正量設定手段（実施例では、位相差検出／補正器）
▲５▼上記▲４▼に接続されると共に前記位相補正量だけ位相補正する移相補正手段（実施例では、可変位相器と直交復調器）
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例であるカーテシアン方式送信機について図１、２により説明する。図１は第１の実施例であるカーテシアン方式送信機の構成を示す回路図、図２は第２の実施例であるカーテシアン方式送信機の構成を示す回路図である。第１の実施例であるカーテシアン方式送信機についての説明は＜実施形態１＞に、第２の実施例であるカーテシアン方式送信機についての説明は＜実施形態２＞に記載する。
＜実施形態１＞
図１において、１は直交成分信号入力端子、２は同相成分信号入力端子、３は直交成分信号Ｑと帰還直交成分信号Ｑｒとを加算する加算器、４は同相成分信号Ｉと帰還同相成分信号Ｉｒとを加算する加算器、５は加算器３で加算補正された直交成分信号Ｑを増幅する増幅器、６は加算器４で加算補正された同相成分信号Ｉを増幅する増幅器、７は直交成分信号Ｑを変調する変調器、８は同相成分信号Ｉを変調する変調器、９は搬送波Ｌｏを同相成分の搬送波ＬｏＩと直交成分の搬送波ＬｏＱとに分けて出力する０°／９０°移相器である。１０は変調器７及び変調器８からの変調信号を加算する加算器、２１は変調器７、変調器８、０°／９０°移相器９、加算器１０から成る直交変調器、２４は加算器１０から出力された直交変調信号のレベルを調整する可変減衰器、１１は可変減衰器２４から出力された直交変調信号の不要成分を除去するフィルタ、１２は直交変調信号を所要電力まで増幅する電力増幅器、１３はアンテナ、１４は電力増幅器１２の出力段から帰還直交変調信号を取り出すための方向性結合器である。２５は方向性結合器１４から出力された帰還直交変調信号のレベルを調整する可変減衰器、１５は帰還直交変調信号を復調して帰還直交成分信号Ｑｒを出力する復調器、１６は帰還直交変調信号を復調して帰還同相成分信号Ｉｒを出力する復調器である。１７は搬送波Ｌｏを同相成分の搬送波ＬｏＩと直交成分の搬送波ＬｏＱとに分けて出力する０°／９０°移相器、２２は復調器１５、復調器１６、０°／９０°移相器１７から成る直交復調器、１８は所要周波数の搬送波を出力する搬送波発振器、２３は入力信号（直交成分信号Ｑ、同相成分信号Ｉ）と帰還信号（帰還直交成分信号Ｑｒ、帰還同相成分信号Ｉ）との位相差を検出して出力すると共に検出した位相差を記憶する位相差検出／補正器、１９は位相差検出／補正器２３が検出した位相差だけ搬送波発振器１８から出力された搬送波Ｌｏを移相する可変位相器である。２６は加算器１０から出力された直交変調信号のレベルを調整する可変減衰器である。
【００１４】
以下、第１の実施例であるカーテシアン方式送信機の動作について説明する。まず下記（１）の動作を行わせて直交成分信号Ｑ、同相成分信号Ｉが時間の経過と共に増大するか否かを検出する。（直交成分信号Ｑ、同相成分信号Ｉが時間の経過と共に増大するか否かの検出は、直交復調器２２の後段に設けたレベル検出器（図示せず）により行う。）そして、直交成分信号Ｑ、同相成分信号Ｉが時間の経過と共に増大しているとき、可変位相器１９での搬送波の移相量を１８０°ずらす。即ち、搬送波の移相量をΘ２＋１８０°とする（Θ２：位相差検出／補正器２３が検出した入力信号（直交成分信号Ｑ、同相成分信号Ｉ）と帰還信号（帰還直交成分信号Ｑｒ、帰還同相成分信号Ｉｒ）との位相差）。可変位相器１９での搬送波の移相量を１８０°ずらすことにより、入力信号（直交成分信号Ｑ、同相成分信号Ｉ）と帰還信号（帰還直交成分信号Ｑｒ、帰還同相成分信号Ｉｒ）との位相が合うため、直交復調器２２から加算器３及び加算器４へ正しい帰還が行なわれる。即ち、直交成分信号Ｑ、同相成分信号Ｉが時間の経過と共に増大するという不具合はなくなる。その後、下記（２）の動作を行わせることにより送信させる。下記（１）の動作を行わせたときに入力信号（直交成分信号Ｑ、同相成分信号Ｉ）と帰還信号（帰還直交成分信号Ｑｒ、帰還同相成分信号Ｉｒ）との位相差が０°となるように既に可変位相器１９での搬送波の移相量の補正は行っているため、過入力による電力増幅器１２の破壊、出力レベルが規定値以上である電波の送信を防止することができる。
（１）加算器１０の出力段から帰還変調信号を取り出させる。
（２）電力増幅器１２の出力段から帰還変調信号を取り出させる。
【００１５】
まず、上記（１）の動作について説明する。上記（１）の動作を行わせるため、可変減衰器２４、可変減衰器２５の減衰量を規定値以上にして帰還変調信号が通過するのを遮断すると共に、可変減衰器２６の減衰量を規定値未満にして加算器１０の出力段から帰還変調信号を取り出す。取り出された帰還変調信号は直交復調器２２で復調されると共に直交成分と同相成分とに分けられる。更に、直交成分である帰還直交成分信号Ｑｒは加算器３と位相差検出／補正器２３に入力されると共に、同相成分である帰還同相成分信号Ｉｒは加算器４と位相差検出／補正器２３に入力される。一方、直交成分信号入力端子１より入力された直交成分信号Ｑは、加算器３と位相差検出／補正器２３に入力されると共に、同相成分信号入力端子２より入力された同相成分信号Ｉは、加算器４と位相差検出／補正器２３に入力される。
【００１６】
加算器３に直交成分信号Ｑと帰還直交成分信号Ｑｒが入力されると、直交成分信号Ｑは減算されて（即ち、Ｑ←Ｑ−Ｑｒとなり）、増幅器５に出力される。更に、増幅器５で所要のレベルまで増幅されてから直交変調器２１の変調器７に出力される。同様にして、加算器４に同相成分信号Ｉと帰還同相成分信号Ｉｒが入力されると、同相成分信号Ｉは減算されて（即ち、Ｉ←Ｉ−Ｉｒとなり）、増幅器６に出力される。更に、増幅器６で所要のレベルまで増幅されてから直交変調器２１の変調器８に出力される。
【００１７】
搬送波発振器１８では、所要周波数の搬送波Ｌｏが発振されており、直交変調器２１の０°／９０°移相器９及び可変位相器１９に出力される。０°／９０°移相器９に入力した搬送波Ｌｏは直交成分と同相成分とに分けられ、直交成分は変調器７に、同相成分は変調器８に出力される。変調器７に出力される搬送波ＬｏＱは変調器８に出力される搬送波ＬｏＩに対して位相が９０°ずれており、変調器８に出力される搬送波ＬｏＩは０°／９０°移相器９に入力される搬送波Ｌｏと同位相かまたは１８０°ずれている。搬送波ＬｏＩが搬送波Ｌｏに対して１８０°ずれることがあるのは、前述したように０°／９０°移相器９が２逓倍器９１とマスタスレーブ型Ｄフリップフロップ９４（Ｄフリップフロップ９２とＤフリップフロップ９３）とにより構成しているためである。
【００１８】
一方、可変位相器１９に入力した搬送波Ｌｏは、位相補正された（可変位相器１９での位相補正については、後で詳細に説明する。）後、直交復調器２２の０°／９０°移相器１７に出力される。０°／９０°移相器１７に入力した搬送波Ｌｏは直交成分と同相成分とに分けられ、直交成分は復調器１５に、同相成分は復調器１６に出力される。復調器１５に出力される搬送波ＬｏＱは復調器１６に出力される搬送波ＬｏＩに対して位相が９０°ずれており、復調器１６に出力される搬送波ＬｏＩは０°／９０°移相器９に入力される搬送波Ｌｏと同位相かまたは１８０°ずれている。搬送波ＬｏＩが搬送波Ｌｏに対して１８０°ずれることがあるのは、前述したように０°／９０°移相器９が２逓倍器９１とマスタスレーブ型Ｄフリップフロップ９４（Ｄフリップフロップ９２とＤフリップフロップ９３）とにより構成しているためである。
【００１９】
変調器７に入力された直交成分信号Ｑ、変調器８に入力された同相成分信号Ｉは、それぞれ搬送波ＬｏＱ、搬送波ＬｏＩにより変調された後、加算器１０に出力されることで合成される。合成されることで得られた直交変調信号は、直交復調器２２の復調器１５、復調器１６に帰還直交変調信号として帰還入力される。復調器１５では帰還直交変調信号を０°／９０°移相器１７から出力された搬送波ＬｏＱにより復調して帰還直交成分信号Ｑｒを出力する。一方、復調器１６では帰還直交変調信号を０°／９０°移相器１７から出力された搬送波ＬｏＩにより復調して帰還同相成分信号Ｉｒを出力する。そして、復調器１５から出力された帰還直交成分信号Ｑｒは加算器３及び位相差検出／補正器２３に、復調器１６から出力された帰還同相成分信号Ｉｒは加算器４及び位相差検出／補正器２３に出力される。
【００２０】
帰還直交変調信号を復調するために直交復調器２２に入力される搬送波Ｌｏは可変位相器１９で位相補正されるが、位相補正量は直交変調信号と帰還直交変調信号との位相差Θ２である。（可変減衰器２６での処理による遅延により、直交変調信号と帰還直交変調信号とに位相差Θ２が生じる。）この位相差Θ２は、位相差検出／補正器２３が検出する遅延直交成分信号Ｑと帰還直交成分信号Ｑｒとの位相差、同相成分信号Ｉと帰還同相成分信号Ｉｒとの位相差と同じである。検出した位相差Θ２だけ位相差検出／補正器２３は可変位相器１９に対して搬送波Ｌｏを移相させる。
【００２１】
そして、直交成分信号Ｑ、同相成分信号Ｉが発散するか（時間の経過と共に増大するか）否かを検出する。直交成分信号Ｑ、同相成分信号Ｉが発散する場合、可変位相器１９での搬送波の移相量を１８０°ずらす。即ち、搬送波の移相量をΘ２＋１８０°とする（Θ２：位相差検出／補正器２３が検出した入力信号（直交成分信号Ｑ、同相成分信号Ｉ）と帰還信号（帰還直交成分信号Ｑｒ、帰還同相成分信号Ｉｒ）との位相差）。その結果、負帰還となることで加算器３での直交成分信号Ｑと帰還直交成分信号Ｑｒとの位相、加算器４での同相成分信号Ｉと帰還同相成分信号Ｉｒとの位相が合わせることができる。即ち、直交成分信号Ｑ、同相成分信号Ｉが発散するのを防止できる。可変位相器１９での搬送波の移相量を１８０°ずらして直交成分信号Ｑ、同相成分信号Ｉが発散しないのを確認した後、位相補正量をΘ２＋１８０°にして位相差検出／補正器２３に記憶させる。位相補正量を記憶させた後、上記（２）の動作に移行する。
【００２２】
逆に、直交成分信号Ｑ、同相成分信号Ｉが発散していない場合、負帰還となっているため、即ち、加算器３での直交成分信号Ｑと帰還直交成分信号Ｑｒとの位相、加算器４での同相成分信号Ｉと帰還同相成分信号Ｉｒとの位相が合っているため、直交成分信号Ｑ、同相成分信号Ｉが発散することはない。従って、位相補正量をΘ２のままとして位相差検出／補正器２３に記憶させる。位相補正量を記憶された後、上記（２）の動作に移行する。
【００２３】
次に、上記（２）の動作について説明する。上記（２）の動作を行わせるため、可変位相器１９での位相補正量をΘ２、またはΘ２＋１８０°としたまま、可変減衰器２６の減衰量を規定値以上にして帰還変調信号が通過するのを遮断すると共に、可変減衰器２４、可変減衰器２５の減衰量を規定値未満にして電力増幅器１２の出力段から帰還変調信号を取り出す。取り出された帰還変調信号は直交復調器２２で復調されると共に直交成分と同相成分とに分けられる。更に、直交成分である帰還直交成分信号Ｑｒは加算器３と位相差検出／補正器２３に入力されると共に、同相成分である帰還同相成分信号Ｉｒは加算器４と位相差検出／補正器２３に入力される。一方、直交成分信号入力端子１より入力された直交成分信号Ｑは、加算器３と位相差検出／補正器２３に入力されると共に、同相成分信号入力端子２より入力された同相成分信号Ｉは、加算器４と位相差検出／補正器２３に入力される。
【００２４】
加算器３に直交成分信号Ｑと帰還直交成分信号Ｑｒが入力されると、直交成分信号Ｑは減算されて（即ち、Ｑ←Ｑ−Ｑｒとなり）、増幅器５に出力される。更に、増幅器５で所要のレベルまで増幅されてから直交変調器２１の変調器７に出力される。同様にして、加算器４に同相成分信号Ｉと帰還同相成分信号Ｉｒが入力されると、同相成分信号Ｉは減算されて（即ち、Ｉ←Ｉ−Ｉｒとなり）、増幅器６に出力される。更に、増幅器６で所要のレベルまで増幅されてから直交変調器２１の変調器８に出力される。
【００２５】
搬送波発振器１８では、所要周波数の搬送波Ｌｏが発振されており、直交変調器２１の０°／９０°移相器９及び可変位相器１９に出力される。０°／９０°移相器９に入力した搬送波Ｌｏは直交成分と同相成分とに分けられ、直交成分は変調器７に、同相成分は変調器８に出力される。変調器７に出力される搬送波ＬｏＱは変調器８に出力される搬送波ＬｏＩに対して位相が９０°ずれており、変調器８に出力される搬送波ＬｏＩは０°／９０°移相器９に入力される搬送波Ｌｏと同位相かまたは１８０°ずれている。搬送波ＬｏＩが搬送波Ｌｏに対して１８０°ずれることがあるのは、前述したように０°／９０°移相器９が２逓倍器９１とマスタスレーブ型Ｄフリップフロップ９４（Ｄフリップフロップ９２とＤフリップフロップ９３）とで構成しているためである。
【００２６】
一方、可変位相器１９に入力した搬送波Ｌｏは、位相補正された（可変位相器１９での位相補正については、後で詳細に説明する。）後、直交復調器２２の０°／９０°移相器１７に出力される。０°／９０°移相器１７に入力した搬送波Ｌｏは直交成分と同相成分とに分けられ、直交成分は復調器１５に、同相成分は復調器１６に出力される。復調器１５に出力される搬送波ＬｏＱは復調器１６に出力される搬送波ＬｏＩに対して位相が９０°ずれており、復調器１６に出力される搬送波ＬｏＩは０°／９０°移相器９に入力される搬送波Ｌｏと同位相かまたは１８０°ずれている。搬送波ＬｏＩが搬送波Ｌｏに対して１８０°ずれることがあるのは、前述したように０°／９０°移相器９が２逓倍器９１とマスタスレーブ型Ｄフリップフロップ９４（Ｄフリップフロップ９２とＤフリップフロップ９３）とに構成しているためである。
【００２７】
変調器７に入力された直交成分信号Ｑ、変調器８に入力された同相成分信号Ｉは、それぞれ搬送波ＬｏＱ、搬送波ＬｏＩにより変調された後、加算器１０に出力されることで合成される。合成されることで得られた直交変調信号は、フィルタ１１で不要成分が除去された後、電力増幅器１２に出力される。そして、所要電力まで増幅された後、アンテナ１３より送信される。
【００２８】
電力増幅器１２で所要電力まで増幅された直交変調信号の一部は、方向性結合器１４で取り出され、直交復調器２２の復調器１５、復調器１６に帰還入力される。復調器１５では帰還直交変調信号を０°／９０°移相器１７から出力された搬送波ＬｏＱにより復調して帰還直交成分信号Ｑｒを出力する。一方、復調器１６では帰還直交変調信号を０°／９０°移相器１７から出力された搬送波ＬｏＩにより復調して帰還同相成分信号Ｉｒを出力する。そして、復調器１５から出力された帰還直交成分信号Ｑｒは加算器３及び位相差検出／補正器２３に、復調器１６から出力された帰還同相成分信号Ｉｒは加算器４及び位相差検出／補正器２３に出力される。
【００２９】
帰還直交変調信号を復調するために直交復調器２２に入力される搬送波Ｌｏは可変位相器１９で位相補正されるが、位相補正量は直交変調信号と帰還直交変調信号との位相差Θ１である。（直交変調器２１から直交復調器２２までの可変減衰器２４、フィルタ１１、電力増幅器１２、方向性結合器１４、可変減衰器２５での処理による遅延により、直交変調信号と帰還直交変調信号とに位相差Θ１が生じる。）この位相差Θ１は、遅延直交成分信号Ｑと帰還直交成分信号Ｑｒとの位相差、同相成分信号Ｉと帰還同相成分信号Ｉｒとの位相差と同じであることにより、位相差検出／補正器２３に遅延直交成分信号Ｑ、帰還直交成分信号Ｑｒ、同相成分信号Ｉ、帰還同相成分信号Ｉｒが入力されることで検出される。検出した位相差Θ１だけ位相差検出／補正器２３は可変位相器１９に対して搬送波Ｌｏを移相させる。
【００３０】
そして、上記（１）の動作を行ったときに位相差検出／補正器２３に記憶させた位相補正量がΘ２だったとき、位相差Θ１を上記（２）の動作を行ったときの位相補正量として位相差検出／補正器２３に記憶させる。一方、上記（２）の動作を行ったときに位相差検出／補正器２３に記憶させた位相補正量がΘ２＋１８０°だったとき、位相補正量を位相差Θ１ではなくΘ１＋１８０°として位相差検出／補正器２３に記憶させる。位相補正量がΘ１であるとき、Θ１＋１８０°であるとき共に、負帰還となることで加算器３での直交成分信号Ｑと帰還直交成分信号Ｑｒとの位相、加算器４での同相成分信号Ｉと帰還同相成分信号Ｉｒとの位相が合わせることができる。即ち、直交成分信号Ｑ、同相成分信号Ｉが発散することがないため、過入力による電力増幅器１２の破壊、出力レベルが規定値以上である電波の送信を防止できる。
【００３１】
更に、上記（２）の動作を行っているとき、位相補正量Θ１´（Θ１´＝Θ１、Θ１＋１８０°）が記憶されるだけでなく、上記（１）の動作を行ったときの位相補正量Θ２´（Θ２´＝Θ２、Θ２＋１８０°）との差である位相補正量差ΔΘ（＝Θ１´−Θ２´）も位相差検出／補正器２３に記憶される。
【００３２】
以上の＜実施形態１＞の説明により、可変減衰器２４、可変減衰器２５の減衰量を規定値以上にして帰還変調信号が通過するのを遮断すると共に、可変減衰器２６の減衰量を規定値未満にして加算器１０の出力段から帰還変調信号を取り出す動作を行わせたとき、位相差検出／補正器２３より位相補正量Θ２' （Θ２´＝Θ２、Θ２＋１８０°）で位相補正を行う。そして、搬送波発振器１８から搬送波Ｌｏを出力させたままで、可変減衰器２６の減衰量を規定値以上にして帰還変調信号が通過するのを遮断すると共に、可変減衰器２４、可変減衰器２５の減衰量を規定値未満にして電力増幅器１２の出力段から帰還変調信号を取り出させる動作を行わせたとき、位相補正量をΘ２'＋ ΔΘとする。この位相補正量で動作させたとき、負帰還となることで加算器３での直交成分信号Ｑと帰還直交成分信号Ｑｒとの位相、加算器４での同相成分信号Ｉと帰還同相成分信号Ｉｒとの位相が合わせることができる。即ち、直交成分信号Ｑ、同相成分信号Ｉが発散することがないため、過入力による電力増幅器１２の破壊、出力レベルが規定値以上である電波の送信を防止できる。更に、歪のない直交変調信号をアンテナ１３より送信させることができる。
【００３３】
＜実施形態２＞
図２において、１〜２５は図１のカーテシアン方式送信機と同じである。２７はスイッチであり、図１の可変減衰器２６の代わりに用いている。＜実施形態１＞のときと同様に、下記（３）、（４）の手順で動作させることにより、過入力による電力増幅器１２の破壊、出力レベルが規定値以上である電波の送信を防止できると共に、歪のない直交変調信号をアンテナ１３より送信させることができる。
（３）スイッチ２７をオンにすると共に、可変減衰器２４、可変減衰器２５の減衰量を規定値以上にして、加算器１０の出力段から帰還変調信号を取り出させる。
（４）スイッチ２７をオフにすると共に、可変減衰器２４、可変減衰器２５の減衰量を規定値未満にして電力増幅器１２の出力段から帰還変調信号を取り出させる。
【００３４】
＜実施形態１＞、＜実施形態２＞では、帰還路における帰還変調信号の通過、遮断を切り換える手段として、スイッチ、可変減衰器を用いた場合について説明したが、これに本発明は限定されるものではない。帰還路における帰還変調信号の通過、遮断を切り換える手段がスイッチ、可変減衰器を用いた場合でなくても、過入力による電力増幅器１２の破壊、出力レベルが規定値以上である電波の送信を防止できると共に、歪のない直交変調信号をアンテナ１３より送信させることができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、送信動作を行わせる前に電力増幅器の前段から帰還変調信号を取り出したとき、搬送波Ｌｏと搬送波同相成分ＬｏＩとの位相差が１８０°であっても加算器に入力する入力信号と帰還信号との位相とが合うように位相補正量を変えることができる。そして、位相補正量を変えてから送信動作を行わせるため、過入力による電力増幅器の破壊、出力レベルが規定値以上である電波の送信を防止できると共に、歪のない直交変調信号を送信させることができる。従って、極めて信頼性の高いカーテシアン方式送信機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例であるカーテシアン方式送信機の構成を示す回路図。
【図２】本発明の第２の実施例であるカーテシアン方式送信機の構成を示す回路図。
【図３】従来の一例であるカーテシアン方式送信機の構成を示す回路図。
【図４】可変位相器の構成を示す回路図。
【図５】０°／９０°位相器の構成を示す回路図。
【符号の説明】
１：直交成分信号入力端子 ２：同相成分信号入力端子
３：加算器 ４：加算器
５：増幅器 ６：増幅器
７：変調器 ８：変調器
９：０°／９０°移相器 １０：加算器
１１：フィルタ １２：電力増幅器
１３：アンテナ １４：方向性結合器
１５：復調器 １６：復調器
１７：０°／９０°移相器 １８：搬送波発振器
１９：可変位相器 ２０：位相差検出器
２１：直交変調器 ２２：直交復調器
２３：位相差検出／補正器 ２４：可変減衰器
２５：可変減衰器 ２６：可変減衰器
２７：スイッチ
７１：サイン・コサインＲＯＭ ７２：Ｄ／Ａ変換器
７３：Ｄ／Ａ変換器 ７４：直交変調器
９１：２逓倍器 ９２：Ｄフリップフロップ
９３：Ｄフリップフロップ
９４：マスタスレーブ型フリップフロップ
Claims (2)
- 送信信号を出力する電力増幅器と、該電力増幅器の前段に設けられ入力信号と前記送信信号の一部である帰還信号が第１の帰還路を介して入力される加算器と、前記入力信号と前記帰還信号とが入力されると共に第１の帰還路に設けられ前記帰還信号の位相を補正する位相補正手段と、該位相補正手段と前記加算器との間に設けられ前記帰還信号のレベルを検出する帰還信号レベル検出手段を含むカーテシアン方式送信機において、
前記加算器、前記電力増幅器間に設けた分岐点と前記位相補正手段とを接続する第２の帰還路を備えると共に、
第１の帰還路への前記帰還信号の通過、遮断を切り換える第１の切換手段と、第２の帰還路への前記帰還信号の通過、遮断を切り換える第２の切換手段をそれぞれ第１の帰還路、第２の帰還路での前記位相補正手段の前段に備え、
第２の帰還路に前記帰還信号を通過させたとき、前記帰還信号レベル検出手段によって、直交成分信号Ｑおよび同相成分信号Ｉが時間の経過と共に増大しているかを検出し、
該検出がされた場合に、前記位相補正手段における位相補正量を 180 度ずらすように構成したことを特徴とするカーテシアン方式送信機。 - 送信信号を出力する電力増幅器と、該電力増幅器の前段に設けられ入力信号と前記送信信号の一部である帰還信号が第１の帰還路を介して入力される加算器と、前記入力信号と前記帰還信号とが入力されると共に第１の帰還路に設けられ前記帰還信号の位相を補正する位相補正手段と、該位相補正手段と前記加算器との間に設けられ前記帰還信号のレベルを検出する帰還信号レベル検出手段を含むカーテシアン方式送信機において、
前記加算器、前記電力増幅器間に設けた分岐点と前記位相補正手段とを接続する第２の帰還路を備えると共に、
第１の帰還路への前記帰還信号の通過、遮断を切り換える第１の切換手段と、第２の帰還路への前記帰還信号の通過、遮断を切り換える第２の切換手段をそれぞれ第１の帰還路、第２の帰還路での前記位相補正手段の前段に備え、
前記位相補正手段は、該帰還信号の位相補正量を設定する位相補正量設定手段と、該位相補正量設定手段に接続されると共に前記位相補正量を位相補正する移相補正手段を備え、
送信動作前に第２の帰還路に前記帰還信号を通過させたときに前記帰還信号が前記所定位相量ずれているのを検出した場合、前記帰還信号の位相補正を行わせるように構成したことを特徴とするカーテシアン方式送信機。
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