JPH07250113A - 搬送波発生回路 - Google Patents

搬送波発生回路

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JPH07250113A
JPH07250113A JP6042157A JP4215794A JPH07250113A JP H07250113 A JPH07250113 A JP H07250113A JP 6042157 A JP6042157 A JP 6042157A JP 4215794 A JP4215794 A JP 4215794A JP H07250113 A JPH07250113 A JP H07250113A
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JP
Japan
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circuit
output
signal
frequency
phase
Prior art date
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JP6042157A
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English (en)
Inventor
Atsushi Yoshioka
厚 吉岡
Hiroaki Matsushita
博明 松下
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、LSIに内蔵できて実装が容
易であり、位相差などのばらつきが少なく、精度の高い
位相シフト回路を提供し、高周波帯においても特性の良
好な直交変調回路を実現することにある。 【構成】掛け算回路で2逓倍した信号の正逆両相出力
を、HPFを介してFF回路に与えて目的の二つの搬送
波を生成する。掛け算回路には動作状態での双方の出力
のDC中心を一致させるよう、電流源でのDCシフトを
行なう。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は直交変調回路の搬送波発
生回路に係り、特に移動体通信に用いるような、100MHz
級から2GHz級といった周波数の高い、互いに直交した搬
送波を発生するに適したものに関する。
【0002】
【従来の技術】自動車電話,携帯電話の分野ではディジ
タル変調方式により伝送する、ディジタルセルラ電話が
実用化された。日本では送信する際の変調方式として、
π/4DQPSK変調が用いられる。これはハードウェ
ア的には、2ビット毎の変調シンボルを一組として差動
符号化した後のI,Qデータを、規格で定められた周波
数の搬送波で直交変調することで実現される。この搬送
波の周波数は800MHz帯および1.5GHz帯の2箇所で規格化
されている。これらの事項の詳細は、(財)電波システ
ム開発センター;デジタル方式自動車電話システム標準
規格 RCR STD−27B;p.17〜19(平成4年12
月)に書かれている。
【0003】直交変調回路にはこの高周波の変調信号
を、同じ周波数の搬送波を用いて直接発生させる直接変
調方式によるものと、1/10程度の周波数の搬送波で一旦
変調した後、規格の周波数にアップコンバートするIF
変調方式によるものとがある。
【0004】直交変調する際には、互いに90度位相のず
れた二つの搬送波が必要であるが、低周波ではLCフィ
ルタ,オールパス移相回路等を用いて、与えられた一つ
の搬送波から位相シフトした信号を生成することが多
い。また上記セルラー電話機のような高周波帯では、方
向性結合器で位相シフトすることもあった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】一般に上記二つの搬送
波間の位相差(90度)ならびに振幅差(0)は、厳しく
おさえる必要がある。これらにずれがあると、イメージ
妨害を発生する。ディジタルセルラーにおいても、たと
えば位相差では最低3度、できれば1度以内におさえた
い。しかし、方向性結合器は一般に実装が難しく、位相
差,振幅差ともに管理は容易ではない。またこのような
高周波帯では、個別に調整することも困難である。この
ため、発生したイメージ妨害により変調精度が劣化する
などの問題があり、ばらつきの少ない実装の容易な位相
シフト回路が望まれていた。
【0006】本発明の目的は上記問題点に鑑みて、LS
Iに内蔵できて実装が容易であり、位相差などのばらつ
きが少なく、精度の高い位相シフト回路を提供し、高周
波帯においても特性の良好な直交変調回路を実現するこ
とにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の最も代表的な実施例においては、互いに9
0度の位相差をもつ搬送波の発生回路において、入力さ
れた目的とする搬送波の周波数を有する信号をその二つ
の入力端子に加えられ、2逓倍して互いに逆相の関係に
ある二つの出力を得る掛け算回路と、この掛け算回路の
二つの出力の動作状態におけるDC中心を一致させる電
流源回路と、二つの出力のうち一方のDC成分を除去す
る第1のHPFと、第1のHPFの出力をタイミングク
ロックとして、その周波数を1/2にカウントダウンす
る第1のDタイプフリップフロップ回路と、さきの二つ
の出力のうち残る一方のDC成分を除去する第2のHP
Fと、第2のHPFの出力をタイミングクロックとし、
さきの第1のDタイプフリップフロップ回路のQ出力を
データとして、そのQ出力にデータよりも90度位相が
遅れた同一周波数の信号を得る第2のDタイプフリップ
フロップ回路で構成される。目的とした二つの搬送波は
各々、第1および第2のDタイプフリップフロップ回路
のQ出力端子に得られる。
【0008】
【作用】上記構成をとることにより、位相シフト回路の
LSI化が可能となり、実装上の性能出しが容易とな
る。また二つの搬送波の間の振幅差はもちろん、90度
の位相差も容易に出せるようになり、ばらつきも低減で
きる。特に上記電流源回路は、最も位相誤差の原因とな
りやすい掛け算回路の出力でのデューティを大幅に改善
し、位相差を正確に保ち、直交変調器でのイメージ妨害
の発生を低減するように作用する。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いながら説
明する。
【0010】90度の位相差をもつ二つの搬送波を生成す
るには、まず目的とした周波数の4倍の周波数の信号を
発生した後、信号処理して生成することが考えられる。
図8はこのような場合の、本発明の実施例を示す回路ブ
ロック図である。また図9の(a)から(e)は、図8
の中の同じ記号で示した点の信号波形を示している。ま
ずこれらに基づきその動作を説明する。
【0011】図8において、1は入力端子、2および1
0は掛け算回路、3および11はHPF(High Pass Fi
lter)、5,6および12はDタイプFF(Flip Flo
p) 回路、7A,7Bは出力端子である。入力端子1か
らは、目的とした搬送波の周波数の信号が入力される。
これはセルラ電話機の場合、基地局からの指令に基づき
決められた単一周波数の信号をPLL(Phase Locked L
oop) 回路で発生することにより得られる。これは掛け
算回路2の二つの入力端子に同時に与えられ、自乗演算
がなされる。掛け算回路2は、公知のフルバランス型回
路で実現できる。その出力には、周波数がもとの信号の
2倍となった信号と直流成分とが現れる。そのうち直流
成分は、次段のHPF3(単なるコンデンサで良い)で
除去され、さらに掛け算回路10の二つの入力端子に同
時に与えられる。掛け算回路10とHPF11とで、さ
らに周波数が2倍とされる。したがいFF回路12のク
ロック入力端子には、入力端子1での信号の4倍の周波
数の信号が与えられる。矩形波状に整形されていたとし
て、その波形は図9(a)に示すようになる。FF回路
12はQ Bar端子がデータ端子に戻される1/2カ
ウントダウン回路である。正エッジトリガとして、Q端
子には図9(b)、Q Bar端子には図9(d)に示
す波形を得る。Q端子の出力はFF回路5のクロック入
力端子に与えられ、さらにその周波数が1/2にカウン
トダウンされる。その波形を図9(c)に示す。これは
目的とした周波数の信号であって、出力端子7AとFF
回路6のデータ入力端子に与えられる。FF回路6のク
ロック入力端子には、さきのFF回路12のQ Bar
出力が接続されているから、そのQ出力には、その周波
数は目的としたものであって、位相はさきの出力端子7
Aに得るものより90度遅れた信号が得られ、出力端子
7Bに与えられる。その波形を図9(e)に示す。以上
により、目的とした周波数の互いに90度位相のシフト
した二つの搬送波信号を得る。
【0012】図8の実施例において優れている点は、出
力端子7A,7Bに得る信号の立上り,立下がりはとも
にFF回路12に与えられるクロックの立上りエッジの
タイミングで決まっており、そのデューティに依存しな
いことである。したがい90度の位相差は精度が高く、
直交変調器においてイメージ妨害を発生する要因は極め
て少ない。しかし、周波数を一度4倍にするため、この
部分の回路に対する負担が大きくなるという問題があ
る。
【0013】この問題を軽減した本発明の実施例を図1
の回路ブロック図を用いて説明する。なお図2の(a)
から(d)は、図1の同じ記号で表した点における波形
を示している。また図1で、さきの図8と同一でも良い
構成要素は、同じ番号を付してある。
【0014】その動作を説明すれば、入力端子1より目
的とした搬送波の周波数の信号が入力され、掛け算回路
2の二つの入力端子に同時に与えられ、自乗演算がなさ
れる。その出力には、周波数がもとの信号の2倍となっ
た信号と直流成分とが現れる。出力は掛け算回路2を構
成するフルバランス型回路の正逆両相から取り出され
る。そのうち直流成分は、次段のHPF3および4で除
去される。したがいDタイプFF回路5および6のクロ
ック入力端子には、入力端子1での信号の2倍の周波数
で互いに逆相の信号が与えられる。矩形波状に整形され
ていたとして、その波形は図2(a)および(c)に示
すようになる。FF回路5は1/2カウントダウン回路
として動作し、正エッジトリガとすればQ端子には図2
(b)に示す波形を得る。これは目的とした周波数の信
号であって、出力端子7AとFF回路6のデータ入力端
子に与えられる。FF回路6のQ出力には、その周波数
は目的としたものであって、位相はさきの出力端子7A
に得るものより90度遅れた信号が得られ、出力端子7
Bに与えられる。その波形を図2(d)に示す。以上に
より、目的とした周波数の互いに90度位相のシフトし
た二つの搬送波信号を得る。
【0015】図1の実施例においてさきの図8によるも
のより優れている点は、周波数を目的のものの2倍にす
るだけであるから、回路的な負担が少ない点である。し
かし、90度の位相差の精度は、掛け算回路2の正逆両
相出力のデューティに依存しており、これが1/2から
ずれていれば精度が保たれず、直交変調器でイメージ妨
害を発生する問題がある。
【0016】そこで本発明においては掛け算回路2を、
以下図3から図7の回路図に示すような構成とする。
【0017】まず図3において1Aより1Dまでは、さ
きの図1の1に対応した入力端子である。1Aと1B、
1Cと1Dは互いに逆相の関係にある。ここでは掛け算
回路の双方の入力に同じ信号が与えられるから、たとえ
ば1Aと1C、1Bと1DはDC中心が異なるだけで、
その信号成分は全く同じである。8Aと8Bは互いに逆
相の関係となる出力端子であり、図1の場合、例えば8
Aの出力はHPF3に、8Bの出力はHPF4に与えら
れる。Vccは電源の、GNDは接地のラインを示す。
Q1からQ6はトランジスタ、二つのRLは互いに値の
等しいコレクタ負荷の抵抗、REはエミッタ間の抵抗、
IoおよびIo/2はそれぞれの値の電流源を示す。
【0018】ここでIo/2で示した二つの電流源を除
けば、公知のフルバランス型回路と全く同じである。基
本的にはその場合も二倍の周波数の信号を得るという目
的は達成できる。しかしこの場合、出力端子8A,8B
におけるデューティ確保が困難である。入力端子1Aお
よび1Cでの信号をCOSωctとすれば、出力端子8
Aでの信号は、回路の利得を2倍として(1+COS2
ωct)、出力端子8Bでは−(1+COS2ωct)
となる。これは8Aでは無信号時のDC中心より高電位
側に、8Bでは低電位側にのみドライブされることを意
味する。したがい、動作しているときの実際のDC中心
は、RL×Io/2だけ8A側は高く、8B側は低いこ
とになる。トランジスタQ1、Q3およびQ2、Q4で
バイアス条件が異なり、双方のデューティを1/2とす
ることが難しくなる。そこで図3では値がIo/2の電
流源を二個、図示の位置に入れ、動作しているときの実
際のDC中心を8A側と8B側とで一致させている。こ
れでデューティの精度が大幅に向上し、直交変調器での
イメージ妨害の発生を低減できる効果がある。
【0019】次に図4では、ダイオード接続のトランジ
スタQ7が加わっている点が図3と異なっている。図3
では回路設計上、トランジスタQ1のコレクタ側に設け
る電流源には直流バイアスをあまりかけられない。そこ
で電源電圧に余裕のある場合は、図4のようにトランジ
スタQ7を挿入して、電流源に充分なバイアスがかかる
ようにすると良い。
【0020】図5では負荷抵抗のあった位置にトランジ
スタQ8とQ9、およびQ10とQ11からなるカレン
トミラー回路を設け、RLに任意のバイアス電圧VA,
VB(電圧値としては同じで良い)を与えている。ここ
でも出力端子8Aと8Bでの実際の使用状態でのDC中
心を合わせるための、電流値Io/2の電流源が設けて
ある。各々の電流源にかかるDCバイアスは、VA,V
Bにより決まるが設計の自由度は極めて広い。したがい
電流増幅率と遮断周波数の高いPNPトランジスタが得
られる場合に有効である。
【0021】図6では図5の電流源回路をより具体的に
示し、さらに電流値の調整ができるようにしてある。抵
抗R1,R6、トランジスタQ14から構成される電源
に各電流源は接続されており、Q16、R3およびQ1
7、R4で値Ioの電流源が、Q15、R2およびQ1
2,Q13,Q18、R5で値Io/2の電流源が構成
されている。さらに、トランジスタQ18のエミッタが
ICピン9に接続されている。これにより、二つのIo
/2の電流源回路のアンバランスなどにより、出力信号
のデューティが崩れた場合においても、ICピン9を適
当な値の高抵抗で電源ないしグランドに接続することに
より、そのデューティを調整し、改善することができ
る。具体的には直交変調器出力におけるイメージ妨害を
最小にするよう、上記の高抵抗を変えれば良く容易に調
整できる。
【0022】図7では出力端子は8で示すもの一つだけ
である。すなわち、さきの図1のHPF3にはこの出力
をそのまま与え、HPF4にはこれを反転して与える
か、またはFF回路6を負エッジトリガ型とする。この
場合は図1のものと比べ、互いに90度位相シフトした
二つの出力信号の生成経路の対称性が悪くなる。これが
イメージ妨害をおこすならば、これを最小とするように
トランジスタQ19と抵抗R7で構成される電流源の電
流値を定めるようにする。またトランジスタQ19のエ
ミッタをICピンに接続し、外部で調整できるようにし
ても良い。
【0023】
【発明の効果】以上述べたとおり本発明は、セルラ電話
機等に用いる直交変調器の特性の良好な搬送波発生回路
を実現するものである。これにより、LSI内蔵が可能
となって実装が容易となり、また位相差の精度が良くば
らつきの少ない二つの搬送波を得られるために、直交変
調器でのイメージ妨害の発生が低減できるなどの効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す回路ブロック図であ
る。
【図2】図1の各点の波形図である。
【図3】本発明で用いる掛け算回路の一実施例を示す回
路図である。
【図4】本発明で用いる掛け算回路の一実施例を示す回
路図である。
【図5】本発明で用いる掛け算回路の一実施例を示す回
路図である。
【図6】本発明で用いる掛け算回路の一実施例を示す回
路図である。
【図7】本発明で用いる掛け算回路の一実施例を示す回
路図である。
【図8】本発明の一実施例を示す回路ブロック図であ
る。
【図9】図8の各点の波形図である。
【符号の説明】
1,1A,1B,1C,1D…入力端子、2…掛け算回
路、3,4…HPF(High Pass Filte
r)、5,6…DタイプFF(Flip Flop)回
路、7A,7B,8,8A,8B…出力端子、9…IC
ピン。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】二つのデータで変調された直交変調信号を
    生成するための、互いに90度位相シフトした二つの搬
    送波を発生する回路において、 目的とする搬送波の周波数を有する信号をその二つの入
    力端子に加えられ、周波数を二逓倍して互いに逆相の関
    係にある二つの出力を得る掛け算回路と、 上記掛け算回路の二つの出力各々に対して設けられ、双
    方の出力の動作状態における直流中心電位を一致させる
    ための第1および第2の電流源回路と、 上記掛け算回路の二つの出力のうち、一方の出力の直流
    成分を除去するための第1の高域通過回路と、 上記第1の高域通過回路の出力をタイミングクロックと
    して、その周波数を1/2にカウントダウンする第1の
    フリップフロップ回路と、 上記掛け算回路の二つの出力のうち、残る一方の出力の
    直流成分を除去するための第2の高域通過回路と、 上記第2の高域通過回路の出力をタイミングクロックと
    し、上記第1のフリップフロップ回路のQ出力をデータ
    として、そのQ出力にデータよりも90度位相の異なる
    同一周波数の信号を得る第2のフリップフロップ回路と
    から構成されたことを特徴とする搬送波発生回路。
  2. 【請求項2】上記第1ないし第2の電流源回路のうち、
    少なくも一方の電流値が調整可能であることを特徴とす
    る請求項1記載の搬送波発生回路。
JP6042157A 1994-03-14 1994-03-14 搬送波発生回路 Pending JPH07250113A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008067398A (ja) * 2003-12-10 2008-03-21 Hewlett-Packard Development Co Lp 直角位相クロックを生成する方法および装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008067398A (ja) * 2003-12-10 2008-03-21 Hewlett-Packard Development Co Lp 直角位相クロックを生成する方法および装置
JP4700668B2 (ja) * 2003-12-10 2011-06-15 ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル.ピー. 直角位相クロックを生成する方法および装置

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