JP4518968B2 - 送信回路 - Google Patents
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Description
電圧制御部1904としては、例えば、シリーズレギュレータ、あるいはスイッチングレギュレータを適用することができる。
図25は、シリーズレギュレータが適用された電圧制御部の構成例を示すブロック図である。図25において、電圧制御部1904は、入力端子2001、電源2002、出力端子2003、比較部2004、及びトランジスタ2005を備える。
図26は、スイッチングレギュレータが適用された電圧制御部の構成例を示すブロック図である。電圧制御部1904は、パルス変換部2101、増幅器2102、ローパスフィルタ2103、入力端子2104、及び出力端子2105を備える。
図27は、図24における振幅変調部1903の構成例を示すブロック図である。振幅変調部は、入力端子2201、入力端子2205、出力端子2202、トランジスタ2203、電源端子2204、整合回路2206、整合回路2207、バイアス回路2208、及びバイアス回路2209を備える。
エフ・エッチ・ラーブ(F.H.Raab)他、「ハイ−エフィシェンシー エル−バンド カーン−テクニック トランスミッター(High−efficiency L−band Kahn−technique transmitter)」、1998年 アイトリプルイー・エムティティ−エス イント・マイクロウェーブ・シンポ・ディグ(1998 IEEE MTT−S Int.Microwave Symp.Dig.)
送信回路20は、送信信号として変調波信号を生成してアンテナ共用部40に送る。送信回路20で生成された変調波信号は、アンテナ共用部40を介して、アンテナ部50から無線通信によって送信される。送信回路20の詳細については、後に説明する。なお、受信回路30、アンテナ共用部40、及びアンテナ部50は、一般的な通信機器にも設けられているものであり、詳細な説明を省略する。
図2は、本発明の第1の実施形態に係る送信回路20の構成例を示すブロック図である。図2において、送信回路20は、データ生成部101、周波数弁別部102、角度変調部103、高周波電圧制御部104、低周波電圧制御部106、振幅変調部105、振幅変調部107、及び出力端子108を備える。
図7は、図2における周波数弁別部102の構成例を示すブロック図である。図7において、周波数弁別部102は、入力端子501、出力端子502、出力端子503、ローパスフィルタ504、及び割り算部505を備える。
第1の実施形態に係る送信回路20は、例えば、変調波信号を生成する方式として、EDGE(Enhanced Datarate GSM Evolution)方式を用いたとする。図20は、このとき送信回路20から出力される変調波信号のスペクトラムである。図20において、横軸の周波数は、変調波信号の中心周波数からのずれを表す。また、図21は、データ生成部101から出力される振幅信号M(t)のスペクトラムである。
図2において、データ生成部101は、送信するデータに基づいて、振幅信号M(t)と位相信号φ(t)とを生成する。位相信号φ(t)は、角度変調部103に入力され、角度変調される。この角度変調された信号(角度変調波信号)P(t)は、式(1)に示される。ここで、ωは、角周波数である。また、tは時間である。角度変調波信号P(t)は、振幅変調部105に入力される。
P(t)=cos(ωt+φ(t))・・・(1)
M(t)=A・Ml(t)・Mh(t)・・・(2)
P1(t)=Ah・Mh(t)cos(ωt+φ(t))・・・(3)
一方、低周波電圧制御部106は、入力された低周波振幅信号Ml(t)によって出力電圧を制御し、振幅変調部107に電圧を供給する。振幅変調部107は、振幅変調部105から入力された第1の変調波信号を低周波電圧制御部106から供給された電圧によって振幅変調し、第2の変調波信号を出力する。ここで、第2の変調波信号P2(t)は、式(4)で表すことができる。また、第2の変調波信号P2(t)は、式(2)との関係から、式(5)で表すことができる。ここで、Alは、定数である。すなわち、式(5)に示される第2の変調波信号が、出力端子108から出力される。ただし、図2における各経路の遅延は無視できるものとする。
P2(t)=Ah・Al・Mh(t)・Ml(t)cos(ωt+φ(t))・・・(4)
P2(t)=(Ah・Al/A)・M(t)cos(ωt+φ(t))・・・(5)
特に、振幅変調部107は、出力信号が小さい領域において、低周波電圧制御部106から入力される電圧に対する、出力信号の線形性を保つのが難しい。そこで、周波数弁別部102は、振幅変調部107から送信される信号の出力レベルが所定の信号強度を定めたしきい値より小さい場合は、信号の出力レベルに応じて、周波数弁別時に用いる所定の周波数のカットオフ周波数を段階的に小さくすることで、DC成分にエネルギーが集中する低周波振幅信号Ml(t)を出力するようになる。この場合、低周波電圧制御部106は、振幅信号によって制御された電圧ではなく、直流に近い電圧を振幅変調部107に供給することになる。
図3は、本発明の第2の実施形態に係る送信回路20の構成例を示すブロック図である。本実施形態に係る送信回路20では、以下の点が第1の実施形態と異なる。第2の実施形態におけるデータ生成部201は、位相信号の代わりに直交信号を出力する。また、第1の実施形態における角度変調部103、高周波電圧制御部104、及び振幅変調部105は、第2の実施形態における掛け算部209、及び直交変調部210に置き換わる。
図3において、データ生成部201は、送信するデータに基づいて、振幅信号M(t)と直交信号D(t)とを生成する。なお、直交信号D(t)は、位相信号φ(t)を直交座標系で表したものであり、式(6)で示される信号である。
D(t)=(cosφ(t)、sinφ(t))・・・(6)
P1(t)=Ah・Mh(t)cos(ωt+φ(t))・・・(7)
P2(t)=Ah・Al・Mh(t)・Ml(t)cos(ωt+φ(t))・・・(8)
P2(t)=(Ah・Al/A)・M(t)cos(ωt+φ(t))・・・(9)
図5は、本発明の第3の実施形態に係る送信回路20の構成例を示すブロック図である。本実施形態に係る送信回路20では、高周波電圧制御部304と低周波電圧制御部306とが直列に接続される点が、第1の実施形態と異なる。
本実施形態の送信回路20において、周波数弁別部302が、高周波電圧制御部304及び低周波電圧制御部306に、高周波振幅信号Mh(t)及び低周波振幅信号Ml(t)を出力するまでの動作は、第1の実施形態と同様である。また、Ml(t)とMh(t)との関係は、第1の実施形態で示した、式(2)が成り立つ。
P(t)=cos(ωt+φ(t))・・・(10)
P2(t)=Ah・Al・Mh(t)・Ml(t)cos(ωt+φ(t))・・・(11)
P2(t)=(Ah・Al/A)・M(t)cos(ωt+φ(t))・・・(12)
図8は、本発明の第4の実施形態に係る送信回路20の構成例を示すブロック図である。本実施形態に係る送信回路20では、周波数弁別部102が出力する低周波振幅信号と高周波振幅信号との間で補正制御を行うところが、第1の実施形態と異なる。本実施形態に係る送信回路20は、第1の実施形態に係る送信回路20より分配器611、包絡線検波部612、制御部613、及び補正部614をさらに備える。
図8において、振幅変調部107が変調波信号を出力するまでの動作は、第1の実施形態と同様である。
図11は、本発明の第5の実施形態に係る送信回路20の構成例を示すブロック図である。本実施形態に係る送信回路20は、周波数弁別部102が出力する低周波振幅信号と高周波振幅信号との間で補正制御を行うところが、第1の実施形態と異なる。そのため、本実施形態に係る送信回路20は、第1の実施形態に係る送信回路20の構成に、分配器611a、分配器611b、制御部913、及び補正部614をさらに備える。また、本実施形態に係る送信回路20は、振幅信号を分配器にて分配する位置が、第4の実施形態に記載の図8の送信回路20と異なる。
図11において、高周波電圧制御部104及び低周波電圧制御部106が、高周波振幅信号及び低周波振幅信号によって制御された電圧を出力するまでの動作は、第1の実施形態と同様である。
図12は、本発明の第6の実施形態に係る送信回路20の構成例を示すブロック図である。本実施形態に係る送信回路20は、周波数弁別部202が出力する低周波振幅信号と高周波振幅信号との間で補正制御を行うところが、第2の実施形態と異なる。そのため、本実施形態に係る送信回路20は、第2の実施形態に係る送信回路20より、分配器711a、分配器711b、包絡線検波部712、制御部1013、及び補正部714をさらに備える。また、本実施形態に係る送信回路20は、振幅信号を分配器にて分配する位置が、第4の実施形態に記載の図9の送信回路20と異なる。
図12において、直交変調部210及び低周波電圧制御部206が、直交変調信号及び低周波振幅信号によって制御された電圧を出力するまでの動作は、第2の実施形態に記載の図3の送信回路20と同様である。
図14は、本発明の第7の実施形態に係る送信回路20の構成例を示すブロック図である。本実施形態に係る送信回路20では、データ生成部101が生成する振幅信号と位相信号との間の遅延制御を行うところが、第1の実施形態と異なる。そのため、本実施形態に係る送信回路20は、第1の実施形態に係る送信回路20より、分配器611、制御部1213、及び復調部1215をさらに備える。
図14において、振幅変調部107が変調波信号を出力するまでの動作は、第1の実施形態に記載の図2の送信回路20と同様である。
図17は、本発明の第8の実施形態に係る送信回路20の構成例を示すブロック図である。本実施形態に係る送信回路20では、周波数弁別部102が出力する低周波振幅信号と高周波振幅信号との間で補正制御を行うところが、第1の実施形態と異なる。本実施形態に係る送信回路20は、第1の実施形態に係る送信回路20より分配器611、包絡線検波部612、周波数弁別部102b、制御部1513、及び補正部614をさらに備える。また、本実施形態に係る送信回路20は、周波数弁別部102bにおいて変調後の振幅信号を高周波振幅信号と低周波振幅信号とに分離するところが、第4の実施形態に記載の図8の送信回路20と異なる。
図17において、振幅変調部107が変調波信号を出力するまでの動作は、第1の実施形態と同様である。
20 送信回路
30 受信回路
40 アンテナ共用部
50 アンテナ部
101、201、301、1902 データ生成部
102、202、302、102b、202b、302b 周波数弁別部
103、303、1902 角度変調部
104、304 高周波電圧制御部
105、107、207、307、1903 振幅変調部
106、206、306 低周波電圧制御部
108、208、308 端子
209 掛け算部
210 直交変調部
504 ローパスフィルタ
505 割り算部
611、711、811 分配器
612、712、812 包連線検波部
613、713、813、1513、1613、1713 制御部
614、714、814 補正部
1215 復調部
2002 電源
2004 比較部
2005、2203 トランジスタ
2101 パルス変換部
2102 増幅器
2103 ローパスフィルタ
2206、2207 整合回路
2208、2209 バイアス回路
Claims (24)
- 送信信号として変調波信号を生成する送信回路であって、
送信するデータに基づいて、振幅データ成分からなる振幅信号と、位相データ成分からなる信号とを生成するデータ生成部と、
所定の周波数のしきい値を境界にして、前記振幅信号を低周波振幅信号と高周波振幅信号とに分離する周波数弁別部と、
前記低周波振幅信号又は前記高周波振幅信号の少なくとも一方に応じて出力レベルが制御された電圧を出力する電圧制御部と、
前記位相データ成分からなる信号を前記高周波振幅信号に基づく信号によって変調することで第1の変調波信号を生成し、当該第1の変調波信号を前記低周波振幅信号に応じて制御された電圧によって変調することで、第2の変調波信号を生成する変調部とを備える、送信回路。 - 前記データ生成部は、位相データ成分からなる信号として位相信号を生成し、
前記電圧制御部は、
前記高周波振幅信号に応じて出力レベルが制御された電圧を前記高周波振幅信号に基づく信号として出力する高周波電圧制御部と、
前記低周波振幅信号に応じて出力レベルが制御された電圧を出力する低周波電圧制御部とを備え、
前記変調部は、
前記位相信号を角度変調することで角度変調波信号を出力する角度変調部と、
前記角度変調波信号を前記高周波電圧制御部から出力された電圧によって振幅変調することで前記第1の変調波信号を出力する高周波振幅変調部と、
前記高周波振幅変調部から出力された前記第1の変調波信号を前記低周波電圧制御部から出力された電圧によって振幅変調することで、前記第2の変調波信号を生成する振幅変調部とを備えることを特徴とする、請求項1に記載の送信回路。 - 前記データ生成部は、位相データ成分からなる信号として、位相信号を直交座標系で表した直交信号を生成し、
前記電圧制御部は、
前記低周波振幅信号に応じて出力レベルが制御された電圧を出力する低周波電圧制御部を備え、
前記変調部は、
前記直交信号と前記高周波振幅信号とを掛け算する掛け算部と、
前記掛け算部によって掛け算された信号を直交変調することで前記第1の変調波信号として直交変調信号を出力する直交変調部と、
前記直交変調信号を前記低周波電圧制御部から出力された電圧によって振幅変調することで、前記第2の変調波信号を生成する振幅変調部とを備えることを特徴とする、請求項1に記載の送信回路。 - 前記周波数弁別部は、前記振幅信号から所定の周波数より低い成分を抽出することで、前記低周波振幅信号を出力し、前記振幅信号から前記低周波振幅信号を割り算することで前記高周波振幅信号を出力することを特徴とする、請求項1に記載の送信回路。
- 前記周波数弁別部は、
前記振幅信号から所定の周波数より低い成分を抽出することで、前記低周波振幅信号を出力するローパスフィルタと、
前記振幅信号から前記低周波振幅信号を割り算することで、前記高周波振幅信号を出力する割り算部とを備えることを特徴とする、請求項1に記載の送信回路。 - 前記高周波電圧制御部は、シリーズレギュレータであることを特徴とする、請求項2に記載の送信回路。
- 前記低周波電圧制御部は、スイッチングレギュレータであることを特徴とする、請求項2又は3のいずれかに記載の送信回路。
- 前記低周波電圧制御部は、
前記低周波振幅信号をパルス変換することでパルス信号を出力するパルス変換部と、
前記パルス信号を増幅することでパルス信号に応じて出力レベルが制御された電圧を出力する増幅器と、
前記増幅器によって出力された電圧から前記パルス変換部で発生した雑信号であるスプリアス信号を除去した電圧を出力するローパスフィルタとを備えることを特徴とする、請求項7に記載の送信回路。 - 前記周波数弁別部は、前記振幅変調部から出力された前記第2の変調波信号の出力レベルが所定の信号強度を定めたしきい値より小さいときは、前記第2の変調波信号の出力レベルに応じて、前記所定の周波数のしきい値を段階的に小さくすることを特徴とする、請求項2又は3のいずれかに記載の送信回路。
- 前記変調部は、前記振幅変調部から出力された前記第2の変調波信号を分配する分配器をさらに備え、
前記電圧制御部は、
前記分配器によって分配された前記第2の変調波信号から包絡線を検出することで、変調後の振幅信号を出力する包絡線検波部と、
前記データ生成部によって生成された振幅信号と、前記包絡線検波部から出力された変調後の振幅信号とを比較することで、変調後の振幅信号に含まれる低周波振幅信号と高周波振幅信号との間の遅延時間又は大きさの少なくとも一方のずれを測定し、測定されたずれを無くすように制御する指示を出す制御部と、
前記制御部の指示に従って、前記周波数弁別部によって分離された低周波振幅信号と高周波振幅信号との出力タイミング又は大きさの少なくとも一方を補正する補正部とをさらに備えることを特徴とする、請求項2又は3のいずれかに記載の送信回路。 - 前記電圧制御部は、
前記高周波電圧制御部から出力された高周波振幅信号によって制御された電圧を分配する第1の分配器と、
前記低周波電圧制御部から出力された低周波振幅信号によって制御された電圧を分配する第2の分配器と、
前記データ生成部によって生成された振幅信号を基準にして、前記第1の分配器と前記第2の分配器とによって分配された電圧に含まれる高周波振幅信号と低周波振幅信号との間の遅延時間又は大きさの少なくとも一方のずれを測定し、測定されたずれを無くすように制御する指示を出す制御部と、
前記制御部の指示に従って、前記周波数弁別部によって分離された低周波振幅信号と高周波振幅信号との出力タイミング又は大きさの少なくとも一方を補正する補正部とをさらに備えることを特徴とする、請求項2に記載の送信回路。 - 前記変調部は、前記直交変調部から出力された直交変調信号を分配する第1の分配器をさらに備え、
前記電圧制御部は、
前記低周波電圧制御部から出力された低周波振幅信号によって制御された電圧を分配する第2の分配器と、
前記第1の分配器によって分配された直交変調信号から包絡線を検出することで、変調後の振幅信号を出力する包絡線検波部と、
前記データ生成部によって生成された振幅信号を基準にして、前記包絡線検波部によって出力された変調後の振幅信号に含まれる高周波振幅信号と、前記第2の分配器によって分配された電圧に含まれる低周波振幅信号との間の遅延時間又は大きさの少なくとも一方のずれを測定し、測定されたずれを無くすように制御する指示を出す制御部と、
前記制御部の指示に従って、前記周波数弁別部によって分離された低周波振幅信号と高周波振幅信号との出力タイミング又は大きさの少なくとも一方を補正する補正部とをさらに備えることを特徴とする、請求項3に記載の送信回路。 - 前記変調部は、前記振幅変調部から出力された前記第2の変調波信号を分配する分配器をさらに備え、
前記電圧制御部は、
前記分配器によって分配された前記第2の変調波信号から包絡線を検出することで、変調後の振幅信号を出力する包絡線検波部と、
所定の周波数のしきい値を境界にして、前記変調後の振幅信号を変調後の低周波振幅信号と高周波振幅信号とに分離する変調周波数弁別部と、
前記周波数弁別部によって分離された高周波振幅信号と低周波振幅信号とを基準にして、前記変調周波数弁別部によって分離された変調後の高周波振幅信号と低周波振幅信号との間の遅延時間又は大きさの少なくとも一方のずれを測定し、測定されたずれを無くすように制御する指示を出す制御部と、
前記制御部の指示に従って、前記周波数弁別部によって分離された低周波振幅信号と高周波振幅信号との出力タイミング又は大きさの少なくとも一方を補正する補正部とをさらに備えることを特徴とする、請求項2又は3のいずれかに記載の送信回路。 - 前記補正部は、前記制御部の指示に従って、前記周波数弁別部によって分離された低周波振幅信号又は高周波振幅信号の少なくとも一方の出力タイミングを遅らせることで、前記遅延時間のずれを無くすことを特徴とする、請求項10に記載の送信回路。
- 前記補正部は、前記制御部の指示に従って、前記周波数弁別部によって分離された低周波振幅信号又は高周波振幅信号の少なくとも一方の出力タイミングを遅らせることで、前記遅延時間のずれを無くすことを特徴とする、請求項11に記載の送信回路。
- 前記補正部は、前記制御部の指示に従って、前記周波数弁別部によって分離された低周波振幅信号又は高周波振幅信号の少なくとも一方の出力タイミングを遅らせることで、前記遅延時間のずれを無くすことを特徴とする、請求項12に記載の送信回路。
- 前記補正部は、前記制御部の指示に従って、前記周波数弁別部によって分離された低周波振幅信号又は高周波振幅信号の少なくとも一方の出力タイミングを遅らせることで、前記遅延時間のずれを無くすことを特徴とする、請求項13に記載の送信回路。
- 前記補正部は、前記制御部の指示に従って、前記周波数弁別部によって分離された低周波振幅信号又は高周波振幅信号の少なくとも一方の利得を調整することで、前記大きさのずれを無くすことを特徴とする、請求項10に記載の送信回路。
- 前記補正部は、前記制御部の指示に従って、前記周波数弁別部によって分離された低周波振幅信号又は高周波振幅信号の少なくとも一方の利得を調整することで、前記大きさのずれを無くすことを特徴とする、請求項11に記載の送信回路。
- 前記補正部は、前記制御部の指示に従って、前記周波数弁別部によって分離された低周波振幅信号又は高周波振幅信号の少なくとも一方の利得を調整することで、前記大きさのずれを無くすことを特徴とする、請求項12に記載の送信回路。
- 前記補正部は、前記制御部の指示に従って、前記周波数弁別部によって分離された低周波振幅信号又は高周波振幅信号の少なくとも一方の利得を調整することで、前記大きさのずれを無くすことを特徴とする、請求項13に記載の送信回路。
- 前記変調部は、前記振幅変調部から出力された前記第2の変調波信号を分配する分配器をさらに備え、
前記分配器によって分配された前記第2の変調波信号を復調し、変調後の振幅信号と位相信号とを出力する復調部と、
前記復調部によって出力された変調後の振幅信号と位相信号との間のずれを測定し、前記データ生成部が出力する振幅信号と位相信号との間のずれを無くすように制御する制御部とをさらに備えることを特徴とする、請求項2に記載の送信回路。 - 前記変調部は、前記振幅変調部から出力された前記第2の変調波信号を分配する分配器をさらに備え、
前記分配器によって分配された前記第2の変調波信号を復調し、変調後の振幅信号と直交信号とを出力する復調部と、
前記復調部によって出力された変調後の振幅信号と直交信号との間のずれを測定し、前記データ生成部が出力する振幅信号と直交信号との間のずれを無くすように制御する制御部とをさらに備えることを特徴とする、請求項3に記載の送信回路。 - 無線信号を出力する通信機器であって、
請求項1〜3のいずれかに記載の送信回路と、
前記送信回路で生成された前記第2の変調波信号を無線信号として出力するアンテナ部とを備えることを特徴とする、通信機器。
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