JP4048961B2 - Even harmonic quadrature modulator - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、無線通信システムの送信装置に用いられる偶高調波直交変調器に関するものである。
【0002】
一例を挙げると、図2に示すような、現在運用検討が行なわれている汎用狭域通信システムで使用される、図3に示すような構成の車載もしくは路上の送受信機の送信装置に偶高調波直交変調器は用いられる。
【0003】
【従来の技術】
従来の偶高調波直交変調器においては、外部から供給される局部発振波(以後LO信号と記す)の電力分配器、および偶高調波ミクサの出力信号(以後RF信号と記す)の電力合成器はともに一次型のもの、すなわちポート間のアイソレーション量が極大となる周波数が1つであるものを用いる構成としている(例えば特許文献1参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開平8−242261号公報 第28項、第51図、および第21項 第13図、第14図)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来の偶高調波直交変調器では、LO信号の電力分配器、およびRF信号の電力合成器ともに一次ハイブリッド型のものを用いているので、電力分配器の2つの出力ポート、および電力合成器の2つの入力ポート間のアイソレーション量が十分である周波数帯域が狭い。偶高調波直交変調器では、RF信号の周波数はLO信号の周波数の2倍程度と、両者の周波数が大きく異なるため、直交変調器としての変調精度向上のためには、この双方の周波数に対して電力分配器、および電力合成器のポート間アイソレーションを十分に確保することが必要である。しかしながら、上述のようにポート間のアイソレーション量が十分である周波数帯域が狭いため、RF信号の周波数とLO信号の周波数の双方に対して、ポート間アイソレーションを十分確保することが不可能であるという問題点があった。このため、本来は完全に分離されるべき電力分配器の2つの出力端子間の信号が相互に混入する。同時に、本来は完全に分離されるべき電力合成器の2つの入力端子間の信号が相互に混入する。この結果、偶高調波直交変調器の変調精度が悪化するという欠点があった。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、RF信号の周波数とLO信号の周波数との差が大きく異なっても、これら双方の周波数に対して十分なポート間アイソレーション特性を有するLO信号の電力分配器、およびRF信号の電力合成器を用いて偶高調波直交変調器を構成することにより、変調精度に優れた偶高調波直交変調器を得ることを目的としている。
【0007】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1における偶高調波直交変調器を示すものである。図1において、局部発振器1から供給されたLO信号2aは入力端子4aに入力され、二次以上の等位相ハイブリッド型電力分配器3によって同位相かつ同振幅に分配され、出力端子5aから分配されたLO信号2bが、出力端子5bから分配されたLO信号2cが出力される。45度移相器6はLO信号2bをLO信号2cと位相差45度かつ概略同振幅なLO信号2dとする。偶高調波ミクサ7aはベースバンド8からのI信号9とLO信号2dの2倍波をアナログ乗算してRF信号11aを発生する。また、偶高調波ミクサ7bはベースバンド8からのQ信号10とLO信号2cの2倍波をアナログ乗算してRF信号11bを発生する。RF信号11aは入力端子4bから入力され、RF信号11bは入力端子4cに入力され、二次以上の等位相ハイブリッド型電力合成器12によって合成され、出力端子5cよりRF信号11cが出力される。
【0008】
実施の形態2.
図4はこの発明の実施の形態2における偶高調波直交変調器を示すものである。図4において、局部発振器1から供給されたLO信号2aは入力端子4aに入力され、二次以上の等位相ハイブリッド型電力分配器3によって同位相かつ同振幅に分配され、出力端子5aから分配されたLO信号2bが、出力端子5bから分配されたLO信号2cが出力される。偶高調波ミクサ7aはベースバンド8からのI信号9とLO信号2bの2倍波をアナログ乗算してRF信号11aを発生する。また、偶高調波ミクサ7bはベースバンド8からのQ信号10とLO信号2cの2倍波をアナログ乗算してRF信号11bを発生する。90度移相器13はRF信号11aをRF信号11bと位相差90度かつ概略同振幅なRF信号11dとする。RF信号11dは入力端子4bから入力され、RF信号11bは入力端子4cに入力され、二次以上の等位相ハイブリッド型電力合成器12によって合成され、出力端子5cよりRF信号11cが出力される。
【0009】
実施の形態1および実施の形態2のように構成された偶高調波直交変調器においては、電力分配器および電力合成器に二次以上の等位相ハイブリッドを使用しているため、電力分配器の2つの出力ポートおよび電力合成器の2つの入力ポート間のアイソレーションは任意の周波数帯域を取ることができる。そこで、周波数帯域をLO信号の周波数およびRF信号の周波数を含む広帯域にすることが可能であり、LO信号の周波数およびRF信号の周波数で十分なアイソレーションを取ることができる。そのため、電力分配器の2つの出力端子間での信号の相互の混入および、電力合成器の入力端子間での信号の相互の混入を抑圧でき、偶高調波直交変調器の変調精度の向上を見込める。
【0010】
実施の形態1および実施の形態2の一例として、電力分配器および電力合成器に二次ウィルキンソン型を用いた場合について述べる。二次ウィルキンソン型電力分配器の構成を図5に示す。この電力分配器のアイソレーション特性は図6の実線のような特性を有するから、その周波数帯域内にLO信号の周波数およびRF信号の周波数が含まれるような電力分配器を用いればよい。もちろん、この電力分配器の入力端子を出力端子とし、出力端子を入力端子とし、電力合成器として使用した場合でも同様である。
【0011】
実施の形態3.
実施の形態1および実施の形態2のように構成された偶高調波直交変調器において、電力分配器および電力合成器に二次以上の等位相ハイブリッドを使用しているため、電力分配器の2つの出力ポートおよび電力合成器の2つの入力ポート間のアイソレーション特性は、電力分配器および電力合成器の次数と同数の極を持つ。そこで、そのいずれかの極の周波数がLO信号の周波数およびRF信号の周波数と一致するような電力分配器およ
び電力合成器を用いた偶高調波直交変調器。
【0012】
実施の形態3のように構成された偶高調波直交変調器においては、LO信号の周波数およびRF信号の周波数で十分なアイソレーションを取ることができる。そのため、電力分配器の2つの出力端子間での信号の相互の混入および、電力合成器の入力端子間での信号の相互の混入を抑圧でき、偶高調波直交変調器の変調精度の向上を見込める。
【0013】
実施の形態3の一例として、電力分配器および電力合成器に二次ウィルキンソン型を用いた場合について述べる。この場合、アイソレーション特性が図7の実線のように、その極の周波数がLO信号の周波数およびRF信号の周波数と一致するような電力分配器および電力合成器を用いる。
【0014】
実施の形態4.
実施の形態1および実施の形態2のように構成された偶高調波直交変調器において、LO信号の周波数もしくはRF信号の周波数のどちらか一方がその周波数帯域内に存在するような電力分配器および電力合成器を用いた偶高調波直交変調器。
【0015】
実施の形態5.
実施の形態4のように構成された偶高調波直交変調器において、電力分配器および電力合成器に二次以上の等位相ハイブリッドを使用しているため、電力分配器の2つの出力ポートおよび電力合成器の2つの入力ポート間のアイソレーション特性は、電力分配器および電力合成器の次数と同数の極を持つ。そこで、周波数帯域内に存在するLO信号の周波数もしくはRF信号の周波数と、いずれか一つの極の周波数が一致するような電力分配器および電力合成器を用いた偶高調波直交変調器。
【0016】
実施の形態4および実施の形態5のように構成された偶高調波直交変調器においては、必要となるアイソレーション量が、LO信号の周波数およびRF信号の周波数で異なった場合でも、二次以上の等位相ハイブリッドの周波数帯域を適切な周波数帯に配置することにより、十分なアイソレーションを取ることができる。そのため、電力分配器の2つの出力端子間での信号の相互の混入および、電力合成器の入力端子間での信号の相互の混入を抑圧でき、偶高調波直交変調器の変調精度の向上を見込める。
【0017】
実施の形態4および実施の形態5の一例として、電力分配器および電力合成器に二次ウィルキンソン型を用いた場合について述べる。この場合、アイソレーション特性が図8の実線のように、その極の周波数が、その周波数帯域内に存在するLO信号の周波数もしくはRF信号の周波数のどちらかと一致するような電力分配器および電力合成器を用いる。
【0018】
実施の形態6.
実施の形態1および実施の形態2のように構成された偶高調波直交変調器において、LO信号の周波数とRF信号の周波数の間に周波数帯域が存在する電力分配器および電力合成器を用いた偶高調波直交変調器。
【0019】
実施の形態6のように構成された偶高調波直交変調器においては、LO信号の周波数およびRF信号の周波数で十分なアイソレーションを取ることができる。そのため、電力分配器の2つの出力端子間での信号の相互の混入および、電力合成器の入力端子間での信号の相互の混入を抑圧でき、偶高調波直交変調器の変調精度の向上を見込める。
【0020】
実施の形態6の一例として、電力分配器および電力合成器に二次ウィルキンソン型を用いた場合について述べる。この場合、アイソレーション特性が図9の実線のように、LO信号の周波数とRF信号の周波数の間となるような電力分配器および電力合成器を用いる。
【0021】
【発明の効果】
この発明は、偶高調波直交変調器の電力分配器および電力合成器に、二次以上の等位相ハイブリッドを用いることにより、電力分配器の2つの出力端子間での信号の相互の混入および、電力合成器の入力端子間での信号の相互の混入を抑圧でき、偶高調波直交変調器の変調精度の向上を見込める。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明による偶高調波直交変調器の実施の形態1を表すブロック図である。
【図2】 この発明による偶高調波直交変調器を用いた送受信機の実際の使用例を表した斜視図である。
【図3】 この発明による偶高調波直交変調器を用いた送信装置のブロック図である。
【図4】 この発明による偶高調波直交変調器の実施の形態2を表すブロック図である。
【図5】 偶高調波直交変調器に用いられる二次ウィルキンソン型電力分配器の構成を表す等価回路である。
【図6】 この発明による偶高調波直交変調器の実施の形態1および実施の形態2での、二次ウィルキンソン型電力分配器および電力合成器のアイソ
レーション特性を表す図である。
【図7】 この発明による偶高調波直交変調器の実施の形態3での、二次ウィルキンソン型電力分配器および電力合成器のアイソレーション特性を表す
図である。
【図8】 この発明による偶高調波直交変調器の実施の形態4および実施の形態5での、二次ウィルキンソン型電力分配器および電力合成器のアイソ
レーション特性を表す図である。
【図9】 この発明による偶高調波直交変調器の実施の形態6での、二次ウィルキンソン型電力分配器および電力合成器のアイソレーション特性を表す
図である。
【符号の説明】
1 局部発振器
2 LO信号
3 二次以上の等位相ハイブリッド型電力分配器
4 入力端子
5 出力端子
6 45°移相器
7 偶高調波ミクサ
8 ベースバンド
9 I信号
10 Q信号
11 RF信号
12 二次以上の等位相ハイブリッド型電力合成器
13 90°移相器
14 車線
15 車線分離帯
16 進行方向
17 車両
18 車載送受信機
19 支持体
20 路上送受信機
21 車載送受信機からの送信波
22 路上送受信機からの送信波
23 通信領域
24 変調回路
25 ベースバンド増幅器(AMP)
26 低域通過フィルタ(LPF)
27 偶高調波直交変調器
28 帯域通過フィルタ(BPF)
29 ハイパワー増幅器(HPA)
30 空中線(ANT)
31 伝送線路
32 アイソレーション抵抗[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an even harmonic quadrature modulator used in a transmission device of a wireless communication system.
[0002]
As an example, an even harmonic is used in a transmitter of a vehicle-mounted or on-road transceiver configured as shown in FIG. 3 and used in a general-purpose narrow-area communication system currently under consideration for operation as shown in FIG. A wave quadrature modulator is used.
[0003]
[Prior art]
In conventional even harmonic quadrature modulator, power divider of the local oscillation wave to be supplied from the outside (hereinafter referred to as LO signal), and the power combiner even harmonic mixer output signal (hereinafter referred to as RF signal) Both have a configuration using a primary type, that is, one having a single frequency at which the amount of isolation between ports is maximized (see, for example, Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
(Japanese Patent Laid-Open No. 8-242261,
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In conventional even harmonic quadrature modulator, power divider of the LO signal, and therefore the power combiner both of the RF signal is used as the primary hybrid, two output ports of the power divider, and the power combiner The frequency band where the amount of isolation between the two input ports is sufficient is narrow. In the even harmonic quadrature modulator, the frequency of the RF signal is about twice the frequency of the LO signal, and the frequency of both is greatly different. Therefore, in order to improve the modulation accuracy as the quadrature modulator, Therefore, it is necessary to secure sufficient isolation between the ports of the power distributor and the power combiner. However, as described above, since the frequency band in which the amount of isolation between ports is sufficient is narrow, it is impossible to secure sufficient isolation between ports for both the frequency of the RF signal and the frequency of the LO signal. There was a problem that there was. For this reason, signals between the two output terminals of the power distributor that should be completely separated are mixed. At the same time, signals between the two input terminals of the power combiner, which should be completely separated, are mixed with each other. As a result, there is a drawback that the modulation accuracy of the even harmonic quadrature modulator deteriorates.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made to solve such a problem. Even if the difference between the frequency of the RF signal and the frequency of the LO signal is greatly different, sufficient isolation characteristics between ports are obtained for both frequencies. An object of the present invention is to obtain an even harmonic quadrature modulator having excellent modulation accuracy by configuring an even harmonic quadrature modulator using an LO signal power distributor and an RF signal power combiner.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows an even harmonic quadrature modulator according to
[0008]
Embodiment 2. FIG.
FIG. 4 shows an even harmonic quadrature modulator according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 4, the LO signal 2a supplied from the
[0009]
In even harmonic quadrature modulator which is configured as the first embodiment and the second embodiment, due to the use of secondary or more equiphase hybrid power divider and power combiner, the power divider The isolation between the two output ports and the two input ports of the power combiner can take any frequency band. Therefore, the frequency band can be a wide band including the frequency of the LO signal and the frequency of the RF signal, and sufficient isolation can be obtained at the frequency of the LO signal and the frequency of the RF signal. Therefore, mixing of mutual signal between two output terminals of the power distributor, and can suppress the contamination of the mutual signal between the input terminals of the power combiner, the improvement in the modulation accuracy even harmonic orthogonal modulator I can expect.
[0010]
As an example of the first embodiment and the second embodiment, a case where a secondary Wilkinson type is used for the power distributor and the power combiner will be described. The configuration of the secondary Wilkinson power divider is shown in FIG. Since the isolation characteristic of the power distributor has a characteristic shown by a solid line in FIG. 6, a power distributor that includes the frequency of the LO signal and the frequency of the RF signal in the frequency band may be used. Of course, the same applies to the case where the input terminal of the power distributor is used as an output terminal, the output terminal is used as an input terminal, and used as a power combiner.
[0011]
Due to the use in even harmonic orthogonal modulator configured as the first embodiment and the second embodiment, the equiphase hybrid secondary or higher to the power distributor and the power combiner, a second power divider one isolation characteristics between the two input ports of the output port and the power combiner has the order the same number of poles of the power distributor and the power combiner. Therefore, an even harmonic quadrature modulator using a power distributor and a power combiner such that the frequency of one of the poles matches the frequency of the LO signal and the frequency of the RF signal.
[0012]
In the even harmonic quadrature modulator configured as in the third embodiment, sufficient isolation can be obtained at the frequency of the LO signal and the frequency of the RF signal. Therefore, incorporation of the mutual signal between two output terminals of the power distributor, and can suppress the contamination of the mutual signal between the input terminals of the power combiner, the improvement in the modulation accuracy even harmonic orthogonal modulator I can expect.
[0013]
As an example of the third embodiment, a case where a secondary Wilkinson type is used for the power distributor and the power combiner will be described. In this case, as shown by the solid line in FIG. 7, a power distributor and a power combiner whose pole frequencies coincide with the LO signal frequency and the RF signal frequency are used.
[0014]
Embodiment 4 FIG.
In the even harmonic quadrature modulator configured as in the first embodiment and the second embodiment, a power distributor in which either the frequency of the LO signal or the frequency of the RF signal exists in the frequency band, and Even harmonic quadrature modulator using a power combiner.
[0015]
Embodiment 5. FIG.
In even harmonic quadrature modulator which is configured as the fourth embodiment, due to the use of secondary or more equiphase hybrid power divider and power combiner, two output ports and power of the power distributor The isolation characteristic between the two input ports of the combiner has the same number of poles as the order of the power distributor and power combiner. Therefore, an even harmonic quadrature modulator using a power distributor and a power combiner such that the frequency of the LO signal or RF signal existing in the frequency band matches the frequency of any one pole.
[0016]
In the even harmonic quadrature modulator configured as in the fourth embodiment and the fifth embodiment, even when the required amount of isolation differs between the frequency of the LO signal and the frequency of the RF signal, the second or higher order is used. By arranging the equal-phase hybrid frequency band in an appropriate frequency band, sufficient isolation can be obtained. Therefore, mixing of mutual signal between two output terminals of the power distributor, and can suppress the contamination of the mutual signal between the input terminals of the power combiner, the improvement in the modulation accuracy even harmonic orthogonal modulator I can expect.
[0017]
As an example of the fourth embodiment and the fifth embodiment, a case where a secondary Wilkinson type is used for the power distributor and the power combiner will be described. In this case, as shown by the solid line in FIG. 8, the power divider and the power combiner whose frequency of the pole matches either the frequency of the LO signal or the frequency of the RF signal existing in the frequency band. Use a vessel.
[0018]
In the even harmonic quadrature modulator configured as in the first and second embodiments, a power distributor and a power combiner in which a frequency band exists between the frequency of the LO signal and the frequency of the RF signal are used. Even harmonic quadrature modulator.
[0019]
In the even harmonic quadrature modulator configured as in the sixth embodiment, sufficient isolation can be obtained at the frequency of the LO signal and the frequency of the RF signal. Therefore, mixing of mutual signal between two output terminals of the power distributor, and can suppress the contamination of the mutual signal between the input terminals of the power combiner, the improvement in the modulation accuracy even harmonic orthogonal modulator I can expect.
[0020]
As an example of the sixth embodiment, a case where a secondary Wilkinson type is used for the power distributor and the power combiner will be described. In this case, as shown by the solid line in FIG. 9, a power distributor and a power combiner that have a frequency between the frequency of the LO signal and the frequency of the RF signal are used.
[0021]
【The invention's effect】
The present invention uses a second-order or higher equiphase hybrid for the power divider and power combiner of the even harmonic quadrature modulator, thereby allowing mutual mixing of signals between two output terminals of the power divider, and The mutual mixing of signals between the input terminals of the power combiner can be suppressed, and the modulation accuracy of the even harmonic quadrature modulator can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of an even harmonic quadrature modulator according to the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing an actual use example of a transceiver using the even harmonic quadrature modulator according to the present invention.
FIG. 3 is a block diagram of a transmission apparatus using an even harmonic quadrature modulator according to the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing a second embodiment of an even harmonic quadrature modulator according to the present invention.
FIG. 5 is an equivalent circuit showing a configuration of a secondary Wilkinson power divider used in an even harmonic quadrature modulator.
FIG. 6 is a diagram illustrating isolation characteristics of a second-order Wilkinson power divider and a power combiner in the first and second embodiments of the even harmonic quadrature modulator according to the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating isolation characteristics of a second-order Wilkinson power divider and a power combiner in
FIG. 8 is a diagram illustrating isolation characteristics of a secondary Wilkinson power divider and a power combiner in the fourth and fifth embodiments of the even harmonic quadrature modulator according to the present invention.
FIG. 9 is a diagram illustrating isolation characteristics of a second-order Wilkinson power divider and a power combiner in
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
26 Low-pass filter (LPF)
27 Even
29 High Power Amplifier (HPA)
30 Antenna (ANT)
31
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