JPH07509106A

JPH07509106A - 増幅，変調および復調のための方法および装置

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Publication number: JPH07509106A
Application number: JP5519679A
Authority: JP
Inventors: ベイトマン，アンドリュー; チャン，カム・ユェン
Original assignee: ビーティージー・インターナショナル・リミテッド
Priority date: 1992-05-08
Filing date: 1993-05-10
Publication date: 1995-10-05
Also published as: US5719527A; WO1993023921A1; EP0639306B1; GB2267402A; DE69309922D1; GB9309571D0; CA2135304A1; GB9209982D0; DE69309922T2; EP0639306A1; SG49311A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】増幅、変調および復調のための方法および装置（技術分野）本発明は、非常に効率のよい増幅器および（または）変調器または復調器を提供するため入力信号の成分を処理する方法および回路に関する。

（ｆｆ景技術）ＬＩＮＣ増幅器が提案されており（非リニア成分を用いるリニア増幅（Ｌｉｎｅａｒ　Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ　Ｕｓｉｎｇ　Ｎｏｎ−Ｌｉｎｅａｒ　Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、第Ｃ０Ｍ−２２巻、１９７４年、１９４２乃至１９４５ページ）、これにおいては変調信号が非常に非リニアであるが電力効率のよい増幅器を用いて別々に増幅することができる一定のエンベロープを持つ２つの位相の変調成分へ分けられる。この２つの出力信号を組合わせると、所望のリニア的に増幅された信号を生じる。ＬＩＮＣ増幅器によれば、Ｄ　Ｃ／ＲＦ変換の可能性は、理ｗ的な整合する増幅器を仮定して１００％に達し得る。しかし、一般的なＬＩＮＣ増幅器においては、広帯域位相変調の抑制は、前記２つの経路間の利得と位相の整合に対する非常に厳しい公差に依存する。０．０１ｄＢの利得誤差と０゜１°の位相誤差とは、僅かに５４ｄＢの成分抑制を生じる。このような公差は、動作周波数、出力電力および構成要素のエージングにおける変化によって非常に多くの利得と位相の変動が生じ得る。

本発明の目的は、これらの問題の影響を著しく受けないリニア増幅器／復調器を提供することにある。

英国特許第２０７３５１６号からは、２つの位相ロック・ループを用いる前に変調されたキャリヤ信号を増幅する装置が既に公知であり、この場合は位相フィードバックおよび位相コンパレータが用いられる。一実施例においては、フィードパ、り信号が最終加算回路の前の点から得られる。実際には、この加算回路は不完全であり、この加算回路により生じる位相誤差がシステムの性能を劣化することになる。入力信号は出力信号と同じ周波数があるいはその近くにあり、出力が無線周波数（ＲＦ）にある場合は、加算回路１４および１５の実現は実際には複雑になる。このような構成は、ベースバンド信号を受取ることができず、フェーズ・ロック・ループ内のこの信号の変調を盛込むことができない。

英国特許第２０７３５１６号の第２実施例においては、フィードバック信号が最終加算回路後の点から得られる。しかし、入力信号との比較が振幅と位相に関して行われ、入力がＲＦにある時は、このようなシステムは正確なＲＦエンベロープの検出および減算、および広いダイナミック・レンジのＲＦ位相検出器を必要とする。このような装置は構成が困難である。

米国特許第５１０５１６８号からは、入力信号の変調のためのベクトル・ロック・ループ（ｖｅｃｔｏｒ　１ｏｃｋｅｄ　１ｏｏｐ）に対する構成が既に公知である。米国特許第５１０５１６８号は、ＲＦにおける出力信号を持ちベースバンド信号である入力信号周波数であるいはその近くで比較が行われるようにフィードバック経路におけるミクサを包含する。しかし、このような構成に対するエンベロープ検出器の実現は、これら検出器が受入れ難い時間的遅延量を生じるキャリヤ成分の以後の濾波を必要とするために問題を生じる。差成分を生じるため必要な位相検出器と和の成分を取除くため必要なフィルタとによって、更に著しい時間的遅延が誘起される。

本発明の別の目的は、入力信号のデカルト成分（Ｃａｒｔｅｓｉａｎ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）を使用する増幅器／復調器を提供することにある。デカルト信号の利点は、特にディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）により得られる時信号の表示が低いサンプリング速度で生じ得ることである。

本発明の池の目的は、システムにおける非効率に対する補償が存在するように、フィードバック・ループ内に変調、増幅および加算機能を内蔵する増幅器／復調器の提供にある。

（発明の概要）本発明の一特質によれば、処理された出力信号を生じるため入力信号の成分を処理する装置が提供され、処理された出力信号を生成する際に用いられる各成分を生成してこの成分がこの目的のため正しく同位相にあることを保証するための第１および第２のフィードバック制御ループを備え、各ループが、制御信号に応答して変更可能でありかつ処理された出力信号の成分の１つを形成し、あるいはこれから１つのこのような成分が得られる周波数または位相を持つループ出力信号を生成する手段と、制御信号を生成するコンノ（レークとを含み、結果として生じる信号を得る際にループ出力信号を組合わせる手段と、結果として生じる信号に依存し、かつ相互に同位相の象限にある第１および第２のフィードバック信号を提供する手段とを備え、前記フィードバック信号が、前記第１および第２のループのコンノ（レータの１つの入力へそれぞれ印加され、各コンパレータの別の入力が基準信号を受取るように結合される。

本発明の第２の特質によれば、処理された出力信号を生成する際に持ちられる各成分を生成するため第１および第２のフィードバック信号ループを用いて、これら成分がこの目的のため正しい同位相にあることを保証することにより、処理された出力信号を生じるため入力信号の成分を処理する方法が提供され、各制御信号に応答して変更可能でありかつ処理された出力信号の成分の１つを形成し、あるいはこれから１つのこのような成分が得られる周波数を持つ各ル−プに対するループ出力信号を生成し、結果として生じる信号を得る際に前記ループ出力信号を組合わせ、前記の結果として生じる信号から各ループ毎に１つずつフィートノく・ツク信号を生成し、各制御信号を生じるため各フィードパ・ツク信号を各基準信号に比較することを含む。

本発明により実施される処理は、例えば、変調および（または）増幅、ある（１は復調である。

前記フィードバック信号は、前記の結果として生じる信号を発振器からの各直角位相信号と混合することにより与えられる。

変調が行われる場合、入力信号のデカルト成分が基準信号として加えられ、前記の結果として生じる信号が変調された出力信号であり、この場合発振器の周波数における信号が入力信号によって変調され、即ち、発振器の周波数への入力信号の周波数変換が生じる。

増幅のために、各ループはループ出力信号が組合わされる前にこれら出力信号を増幅する増幅器を含み、変調を伴わない増幅が要求されるならば、発振器出力周波数がゼロに設定される。

復調を行うためには、結果として生じる信号から得る周波数変換された信号が変換信号の各成分からのループ出力信号の周波数または位相の偏差を表示するようにループ出力信号が変調信号と組合わされる。またゼロの大きさの信号が、例えば各コンパレータの１つの入力端子を接地することにより各基準信号として加えられ、ループ出力信号が発振器出力信号の各直角位相成分を用いて復調されて、変調信号の変調を表わす信号を得る周知の方法で組合わせることができる出力信号の成分を生じる。

当該回路の主たる利点の１つは、これが出力信号の成分あるいはこの成分を得ることができる信号が制御ループ内で生成され組合わされることができ、その結果組合わせにおける誤差の問題が著しく低減されるようにすることである。

得ることができる他の利点は、特に送信機において使用される時変調器／増幅器の効率を最大限にすることと、容易に入手でき低コストであり小さな公差の構成要素を有する回路を構成し、かつ複雑なディジタル信号処理の使用を最小限に抑えあるいは排除する能力とを含む。

復調器はまた、無線システムにより受信される如き変更可能な強さの入力信号を処理が更に容易である一定振幅の２つの位相変調成分へ変換することを可能にする。

入力信号および（または）出力信号はデカルト成分以外の構成要素システムにより表わされると考えられる。例えば、おそら（は極座標成分または非直角座標成分を用いることができる。

本発明の実施例については、下記の図面に関して次に論述される。

（図面の簡単な説明）図１は、本発明を具現する増幅器／変調器のブロック図、図２は、本発明を具現する復調器のプロ・ツク図、図３は、図１に対する安定性の領域を示す図、図４は、本発明を具現する別の増幅器／変調器のプロ・ツク図、図５は、本発明を具現する第３の増幅器／変調器のブロック図、図６は、本発明を具現する増幅器のプロ・ツク図である。

（実施例）図１において、例えば振幅または位相の変動、あるいはその双方を有する入力信号ｓ　（ｔ）が公知の成分セパレータ１０により、振幅および位相力吃変イヒする力１同位相の象限にある２つの成分信号へ分けられる。これら２つの成分、Ｓ＋　（ｔ）とｓ、（ｔ）が入力信号のデカルト成分（ＩおよびＱ）であり、各成分信号力＜２つのフィードバック・ループの１つへ送られる。これに代わるものとして、入力信号は別個の■およびＱ信号の形態で供給することもできる。各ル −プ；二お１する第１の要素はコンパレータ（１１および１２）であり、各成分信号力曵コンノ（レークの反転入力へ送られる。このコンＩくレータの出力信号は、電圧制御発振器（ＶＣｏ）（１４および１５）の周波数を制御するため、本例＝お０て（ま結線４１．４４（以下に述べるように、結線４１から４４に選択することカベできる）１こより送られ、結果として生じる出力信号が非リニア無線周波増幅器（１６および１７）により増幅される。増幅器からの出力信号は、以下に述べるよう（こ、発振器２２の周波数で入力信号ｓ　（ｔ）の周波数変換された増幅ノく−ジョンを生じるように加算回路１８によって組合わされる。

加算回路１８の出力を得て、この信号をミクサ（２０および２１）１こおし）て信号ｒ、（ｔ）およびｒ、（ｔ）で復調し、結果として生じるフィード／＜・ツク信号をこのループのコンパレータの非反転入力へ送ることにより、フィートノ＜・ツク信号が各ループに対して生成される。各ミクサへ供給された信号ｒ＋（ｔ）および「。

（１）は、発振器２２からの信号ｒ　（ｔ）の直角成分デカルト成分であり、１８の出力および成分セパレータ１０に対する入力（こおける変調信号間の周波数差（′！発振器２２の周波数と等しい。

動作において、ミクサ２０の出力は、例えばコンパレータ１１によって信号Ｓ、（ｔ）と比較され、直接の結線４１．４２力（なされるものとして、Ｌｌずれカーの差がＶＣＯ１４により生成される周波数を制御して、その出力信号がＶＣＯ１５の出力と加算されてミクサ２０により復調される時にこれがｓ＋（ｔ）の複写を形成するようにする。同様に、１４の出力と加算されてミクサ２１により復調される時ＶＣＯ１５の出力信号がＳＱ　（ｔ）の複写となる。このため、ＶＣＯ１４および１５の出力信号が加算回路１８により組合わされる時、これら信号が、復調プロセスが正確（完全な利得および位相の一致）であること、およびループ利得が無限でありゼロの誤差信号をフィードバック制御ループに与えることを前提として、ｓ　（ｔ）の周波数変換された増幅バージョンである基準周波数の信号を生じる。

ＶＣＯの出力の振幅が本質的に一定であるので、増幅器１６および１７が非リニアであり得、例えばクラスＣであって、その結果高い効率の振幅および変調を達成することができる。フィードバック制御を提供することにより、ＶＣＯ１４および１５からの各信号の周波数および位相が、加算回路１８からの要求される出力信号の成分として利得および振幅の一致がこれらの信号を組合わせ時に要求される如くであることを保証するように制御される。利得ならびに位相における偏差は、フィードバックの動作によって生じる組合わせ信号における位相の変動により補正される。

変調のみが要求される場合、増幅器１６および１７は省くことができあるいは１の利得とすることができる。周波数変換のない増幅のみが要求される場合は、発振器２２の周波数はゼロに設定される。例えば、発振器２２およびミクサ２０．２１は、加算回路１８からコンパレータ１１．１２への信号が同位相の象限にあるように構成され、コンパレータ１２は図６に関して以下に述べるように、９００の位相シフトを持つ信号を受取る。

図１の変調器は、２つの類似するフェーズ・ロック・ループのクラスと見做すことができ、システム性能に影響を及ぼす要因の基本的理解は従来のフェーズ・ロック・ループ理論から描くことができる。ループ利得は、実際にはフィードバック・プロセスの安定性によって制限され、ループ捕捉範囲は最終的な変調帯域幅を指示することになる。

図３は、ベクトル４５が発振器２２からの正弦波信号ｒ、（ｔ）を表わし、べクトル４６は余弦波信号ｒ、（ｔ）を表わす。結線４１．４２が信号の反転を含まない図１に示される如くであるならば、組合わされたループ・システムに対するロックの適当な範囲が半円４９を覆うことを数学的に示すことができる。このことは、実際に、変調器の使用を全キャリヤ振幅変調および振幅シフト・キーイング（ａｍｐｌｉｔｕｄｅ　５ｈｉｆｔ　ｋｅｙｉｎｇ）の如きフォーマットに限定する。

１つの象限における限定された性能は汎用変調器を提供するものではな（、フィードバック成分の符号が信号５１（ｔ）およびｓ、（ｔ）の符号の関数として制御されるならば、全ての４つの象限における安定した動作を達成することができる。

ｓ、（ｔ）およびｓ、（ｔ）の符号を決定するために、成分セパレータ１０の２つの出力はコンパレータ５０．５１に接続され、各コンパレータが正の入力に対して論理値１を、負の入力に対して論理値０を生じる。これらの論理信号は、反転が結線４１乃至４３内部に生じる時は常にこれら結線を制御するスイッチ制御回路５３へ与えられる。このような結線は、公知の回路により提供される。多（の接続方式が４つの象限安定動作に対して適しており、１つは一例として下記のテーブルに示され、同テーブルでは例えば４１′であるプライムを付した結線の表示が信号の反転を示し、プライムのない表示が非反転を示す。

ｓ＋（ｔ）　５ｑ（ｔ）　対ＶＣ０１４対ＶＣＯ１５００４４’　４３組合わされたループ・システムに対するロックの安定領域が象限４８以上を網羅して線４８ａまでの領域を含むように更に延在することか数学的に示される。

図２は本発明による復調器を示しており、これにおいては復調されるべき入力信号が本例ではアンテナ２６により示されるソースであるが変調される信号ソースであり得るソースから加算回路２５により受取られる。ＶＣＯ２７および２８が正確に入力信号の成分の周波数および位相で動作している時、入力信号は加算回路２５において打消される。他の場合には、小さな誤差信号が、検出されるべき変調を含む周波数における発振器３４からの基準信号ｒ＋　（ｔ）およびｒ、（ｔ）を用いて誤差信号のデカルト成分が生成される復調器３２．３３に達する。

加算回路２５において完全な打消しが生じる時ゼロであるべきこれらデカルト成分は、コンパレータ３５．３６の非反転入力を接地することにより得られるこれらコンパレータにおけるゼロの大きさ信号と比較され、得られた出力がＶＣＯ２７，２８の周波数を制御する。その結果、これらＶＣＯの出力周波数は、復調器に対する入力信号の成分の複写であり、かつ発振器３４の各象限出力を用いてキャリヤ信号の変調の復調された成分を生じる復調器３７．３８によりダウンコンバートされる。これら成分は、アンテナ２６における無線周波入力信号の周波数変換された複写を生じるように周知の方法で組合わせることができる。

安定性の問題もまた復調回路で起生じ、復調器３２．３３の出力の符号により制御される図１と同じ切換えられた結線の使用によって克服することができる。

図２において増幅器２９．３０がＶＣＯ２７，２８の出力に示され、補正レベルで有効である。この目的のため、これら増幅器の利得は１より大きいか小さく、ある状況では必要とされないこともある。

図４および図５は、４つ全ての象限における安定性を維持する本発明の実施例を示す。入力信号は、増幅器／変調器が安定する象限に限定され、必要な位相シフトが再び出力信号へ付与される。

図４において、例えば振幅または位相、あるいはその両方の変動を持つ入力信号Ａｅ”が、図１に関して述べた方法で公知の成分分割器６１により分けられる。

あるいはまた、この入力信号は、別個の１信号およびＯ信号、即ちＣＯＳαおよびｓｉｎαとして与えられる。各成分信号は、移相器６２へ送られ、この移相器が各信号の位相を入出力信号間の位相差である係数βだけシフトする。各移相入力成分信号の絶対値は「整流器」回路６３．６４によって取出され、主として振幅情報を含む信号を残す。このことは、各成分信号が図３の象限４８により示されかつ先に述べた如く組合わせシステムが安定である領域に保持されることを保証する。整流器の出力信号は、コンパレータ６５．６６の反転入力へその反転後に送られる。コンパレータの出力信号は、切換え可能な結線６９．７０．７１および７２を介してＶＣＯ６７，６８の周波数を制御する。結果として生じる出力信号は、非リニアＲＦ増幅器７３．７４によって増幅される。前のように、これら増幅器は、変調のみが必要とされる場合に省くか１の利得とすることもできる。

この２つの増幅器の出力は、入力信号の周波数変換された増幅バージョンを生じるように加算回路７５によって組合わされる。

図１により示された実施例において用いた方法と似た方法で、ミクサ７７．７８において発振器７６により生じる象限信号ＣＯＳ　（ωｔ）、５ｉｎ（ωｔ）で加算回路７５の出力ＢｅＩＬ′＋”１を復調することによって、各ループに対してフィードバック制御が行われる。各入力成分の位相は、移相器７９における入力信号の成分の位相で信号出力の復調された成分をシフトすることによりフィードバック・ループへ再び付与され、これによりミクサ７７．７８からの信号が係数β−αだけ移相される。このフィードバック・ループは、結果として得る信号をコンパレータの非反転入力へ送ることにより完成する。出力信号と入力信号との間の周波数差は、発振器７６の周波数の差である。

図５は、図４に示された増幅器／変調器の簡単化されたバージョンである。図４に関して述べる形式の人力信号Ａｅ”は、図１に関して述べた方法で公知の成分分割器８５により分けられる。入力信号の絶対値、即ち、振幅情報は「整流器」回路８６により選択され、この値がコンパレータ８８の非反転入力へ送られる。

各信号の位相成分は、位相情報により各成分信号を１へ限定する回路８７によって選択される。コンパレータ８９の非反転入力は接地され、これによりコンパレータ出力は非反転入力の入力を反映する。コンパレータ８８．８９の出力信号は、切換え可能結線９２．９３．９４および９５を介してＶＣＯ９０，９１の周波数を制御する。結果として得る出力信号は、非リニアＲＦ増幅器９６．９７により増幅される。前のように、変調のみが要求される場合は、これらの増幅器は省（かあるいは１の利得とすることもできる。２つの増幅器の出力は、加算回路９８により組合わされて発振器９９の周波数の入力信号の周波数変換された増幅バージョンを生じる。

図４により示された実施例において用いた方法と似た方法で、ミクサ１００゜１０１における発振器９９により生じた象限信号ＣＯＳ　（ωｔ）、５ｉｎ（ωｔ）で加算回路９８の出力Ｂｅ’…°″を復調することによって、フィードバック制御が各ループに対して行われる。各入力成分の位相は、移相器１０２における入力信号の各成分の位相で出力信号の復調された成分を移相することにより各フィードバック・ループへ再び付与される。このフィードバック・ループは、結果として得る信号をコンパレータの非反転入力へ送ることによって完成される。出力信号と入力信号との間の周波数差は、発振器９８の振動数の差である。

ループに対する入力はシステムの安定領域内に拘束されるが、Ｖｃｏの切換えはＶＣＯにより生成されるインパルス・ノイズを低減するために必要とされる。

入力信号のエンベロープがゼロと交差する時（以下本文においては、「ゼロ交差（ｚｅｒｏ　ｃｒｏｓｓｉｎｇ）Ｊ）、入力信号の位相は１８０°だけ変化し、このことは入力信号のベクトルを図３にプロットすることにより示すことができる。エンベロープがゼロと交差すると、前記ベクトルは１つの象限から対角方向に反対の象限へ交差し、原点を通ることになる。Ｖｃｏの出力は、サミング接合において加算される時、入力の信号と似た信号を生じ、これにより入力位相が１８０°だけ変化すると、出力もまた１８０°だけ変化することになる。この出力が２つのＶＣＯの出力を加算することにより生成されるので、各ｖｃｏの出力が同様に１８０°だけ変化する必要があることを示すことができる。Ｖｃｏは、有限の遅延をシステムに誘起し、またインパルス・ノイズを生じる。図４および図５は位相検出器１０５と微分器１０６とを含み、これらが組合わにおいて位相が１８０°だけ変化する時に信号を生じる。微分器の出力は、コンパレータ１０７の非反転入力に接続され、このコンパレータの反転入力は基準信号に接続される。

微分器の出力が基準信号の閾値である閾値に交差する時、ｖｃｏに対する入力が切換え結線（図４の６９．７０，７１．７２および図５の９２．９３．９４．９５）によって切換えられる。

図１に示された実施例もまた、ゼロ交差が生じる時、インパルス・ノイズを生じることになる。明瞭にするため、位相検出器、微分器、コンパレータおよび更に他の切換え可能な結線を省いた。あるいはまた、スイッチ制御は、ゼロ交差を勘案して然るべ（切換える。

システムが変調なしに増幅するならば（発振器がゼロ付近あるいはゼロに設定されるならば）、適当な位相の象限フィードバック信号を生じるためにこれに代わる構成が必要とされる。図６は、略々光に述べたように働く図１に示された回路の実施例の修正バージョンの図である。同様な構成は、図４および図５に示される実施例に適用される。図１に関して述べた種類の入力信号が、先に述べた如く成分分割器によって分けられる。成分信号がコンパレータ１１１．１１２の反転入力へ送られ、このコンパレークの出力は（図１に関して述べた如き）切換え可能な結線を介してＶＣＯ１１３，１１４に接続される。ｖＣＯは、その出力において相互に同じ位相象限にある２つの信号■およびＱを生成する。各ｖＣＯ（１１３，１１４）のＱ信号は加算回路１１５によって加算される。加法接合の１つの出力はフィードバック・ループを形成し、コンパレータ１１２の非反転入力へ送られる。各ＶＣＯ（１１３，１１４）の■信号が加算回路１１６により加算される。加算接合の１つの出力はフィードバック・ループを形成し、コンパレータ１１１の非反転入力へ送られる。加算接合１１５．１１６の他の出力は増幅器１１７．１１８へ送られ、増幅された信号が加算接合１１９により加算される。

ＶＣＯに対するスイッチ制御は、図１に関して述べたと同じ方法で行われ、ゼロ交差切換えもまた必要に応じて用いられる。

次に図６に関するある代替的な構成について述べる。第一に、増幅器１１７．１１８および加算接合１１９が省略され、適当な各増幅器がＶＣＯ１１３，１１４と加算接合１１６間の１信号経路で接続され、出力信号は加算接合１１６から得られる。代替増幅器は代わりにＱ信号経路における対応位置に置くこともできる。両方の場合、２つのフィードバック信号がコンパレータ１１１．１１２における対応レベルにあることを保証するため、減衰器または更に別の増幅器が必要とされる。代替増幅器は、■ＣＯ出力におけるＩおよびＱの両級路において用いることができる。このような構成は、出力信号を生じるため加算に先立ち代替増幅器がフィードバック・ループに含まれるという利点を有する。いずれかの代替増幅器構成における代替増幅器に加えて、増幅器１１７．１１８および（または）加算接合１１９を用いることもできる。

本発明を特に述べたものとは他の多（の方法で動作できることが実現されよう。

例えば、ＶＣＯは、制御信号を用いて制御することができる出力信号を有するどんな形態の周波数発生器、例えば、ある形態の不安定な増幅器あるいは直接ディジタル・ノンセサイザでもよい。

図１、図４、図５および図６の切換えマトリックスは、ある場合には、安定な構成を与えかつゼロ交差におけるインパルス・ノイズを防止する恒久的な結線により置換することもできる。

入力信号のデカルト成分、およびある代替的な種類の成分が位相変調されるため、本発明は先に述べたものに加えて他のどんな種類の変調でも取扱うことができる。

１９９４年５月３日付３４条補正英文明細書第２頁第１行から第３頁第３６行迄（中略）加算回路１４および１５の実現は実際には複雑になる。このような構成は、ベースバンド信号を受取ることができず、フェーズ・ロック・ループ内のこの信号の変調を盛込むことができない。

米国特許第５１０５１６８号からは、入力信号の変調のためのベクトル・ロック・ループ（ｖｅｃｔｏｒ　１ｏｃｋｅｄ　１ｏｏｐ）に対する構成が既に公知である。米国特許第５１０５１６８号は、ＲＦにおける出力信号を有するベースバンド信号である入力信号周波数であるいはその近くで比較が行われるようにフィードバック経路におけるミクサを包含する。しかし、このような構成のためのエンベロープ検出器の実現は、これら検出器が受入れ難い時間的遅延量を生じるキャリヤ成分の以後の濾波を必要とするために問題を生じる。差成分を生じるため必要な位相検出器と和の成分を取除くため必要なフィルタとによって、更に著しい時間的遅延が誘起される。

本発明の別の目的は、入力信号のデカルト成分（Ｃａｒｔｅｓｉａｎ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）を使用する増幅器／復調器を提供することにある。デカルト信号の利点は、特にディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）により得られる時、この信号の表示が低いサンプリング速度で生じ得ることである。

本発明の他の目的は、システムにおける非効率に対する補償が存在するように、フィードバック・ループ内に変調、増幅および加算機能を内蔵する増幅器／復調器を提供することにある。

（発明の概要）本発明の一特實によれば、処理された出力信号を生じるため入力信号の成分を処理する装置が提供され、入力信号に応答して、処理された出力信号の各成分を生成し、あるいはこの処理された出力信号を生成する際に用いられ、この目的のため相互に正しい同位相関係にあることを保証する第１および第２のフィードバック制御ループを備え、各ループが、制御信号に応答して変更可能であり、かつ処理された出力信号の成分の１つを形成し、あるいはこれから１つのこのような成分が得られる周波数または位相を持つループ出力信号を生成する手段と、前記制御信号を生成するコンパレータとを含み、結果として生じる信号を得る際にループ出力信号を組合わせる手段と、結果として生じる信号に依存し、かつ相互に同位相の象限にある第１および第２のフィードバック信号を提供する手段とを備え、前記フィードバック信号が、前記第１および第２のループのコンパレータの１つの入力へそれぞれ印加され、各コンパレータの別の入力が制御信号の所望の値を表わす基準信号を受取るように結合される。

本発明の第２の特質によれば、第１および第２のフィードバック制御ループを用いて入力信号に応答して処理された出力信号の各成分を生成することにより、あるいは処理された出力信号を生成する際に用いられかつ前記第２の成分がこの目的のため相互に正しい位相関係にあることを保証する処理された出力信号を生じるため入力信号の成分を処理する方法が提供され、各制御信号に応答して変更可能でありかつ処理された出力信号の成分の１つを形成し、あるいはこれから１つのこのような成分が得られる周波数を持つ各ループに対するループ出力信号を生成し、結果として生じる信号を得る際に前記ループ出力信号を組合わせ、前記の結果として生じる信号から各ループ毎に１つずつ相互に同位相の象限にあるフィードバンク信号を生成し、各制御信号を生じるため各フィードバック信号を各基準信号に比較することを含む。

本発明により実施される処理は、例えば、（以下略）英文明細書第６頁第１行から第６頁第３４行迄（中略）コンパレータの反転入力へ送られる。このコンバレ、−夕の出力信号は、電圧制御発振器（ＶＣＯ）（１４および１５）の周波数を制御するため、本例においては結線４１．４４（以下に述べるように、結線４１から４４に選択することができる）により送られ、結果として生じる出力信号が非リニア無線周波増幅器（１６および１７）により増幅される。増幅器からの出力信号は、以下に述べるように、発振器２２の周波数で入力信号ｓ　（ｔ）の周波数変換された増幅パージョンを生じるように加算回路１８によって組合わされる。

加算回路１８の出力を得て、この信号をミクサ（２０および２１）において信号ｒ１（ｔ）およびｒ、１（ｔ）で復調し、結果として生じるフィードバック信号をこのループのコンパレータの非反転入力へ送ることによって、フィードバック信号が各ループに対して生成される。各ミクサへ供給された信号ｒ＋（ｔ）およびｒａ（ｔ）は、発振器２２からの信号ｒ　（ｔ）の直角成分のデカルト成分であり、加算回路１８の出力における変調信号と成分セパレータ１０に対する入力間の周波数差は発振器２２の周波数と等しい。

動作において、ミクサ２０の出力は、例えばコンパレータ１１によって信号Ｓ、（ｔ）と比較され、直接の結線４１．４２がなされるものとして、いずれかの差がＶＣＯ１４により生成される周波数を制御して、その出力信号がＶＣＯ１５の出力と加算されてミクサ２０により復調される時にこれが５ｔ（ｔ）の複写を形成するようにする。同様に、ＶＣＯ１４のの出力と加算されてミクサ２１により復調される時、ＶＣＯ１５の出力信号が５ｑ（ｔ）の複写となる。このため、ＶＣＯ１４および１５の出力信号が加算回路１８によって組合わされる時、これら信号が、復調プロセスが正確（完全な利得および位相の一致）であること、およびループ利得が無限でありゼロの誤差信号をフィートノく・ツク制御ループに与えることを前提として、ｓ　（ｔ）の周波数変換された増幅ノく一ジョンである基準周波数における信号を生じる。

ＶＣＯの出力の振幅が本質的に（以下略）（請求の範囲第１項乃至第２、特許請求の範囲１、入力信号を処理して処理された出力信号を生じる装置において、入力信号に応答して処理された出力信号の各成分を生成するための、あるいは処理された出力信号を生成する際に用いられ、かつ該成分がこの目的のため正しい同位相関係にあることを保証する第１および第２のフィードパ・ツク制御ループを備え、各ループが、制御信号に応答して変化し得、かつ処理された出力信号の成分の１つを形成し、あるいはこれからかかる１つの成分が得られる周波数または位相を持つループ出力信号を生成する手段と、前記制御信号を生成するコンノくレータとを含み、結果として得る信号を得る際に前記ループ出力信号を組合わせる手段と、前記の結果として得る信号に依存して相互に同位相の象限にある第１および第２のフィードバック信号を生じる手段を備え、前記フィードバック信号が、前記第１および第２のループのコンノくレータの１つの入力へそれぞれ印加され、各コンパレータの別の入力が前記制御信号の所望の値を表わす基準信号を受取るように接続される装置。

２、前記フィードバンク信号を生じる前記手段が、象限出力信号を有する発振器と、前記第１および第２のフィードバック信号を生成する各ループに対して１つずつの第１および第２のミキサとを含み、該ミキサが共に、１つの入力として前記の結果として得る信号を受取り、かつ別の入力として前記発振器からの各象限出力信号を受取るように接続される請求の範囲第１項記載の装置。

３、前記ループに対するループ出力信号を生成する前記手段と、前記組合わせ手段の各入力との間に接続された各ループに対する増幅器を備える請求の範囲第１項または第２項に記載の装置。

４、請求の範囲第２項に関する限り、前記第１および第２のループのコンパレータに対する基準信号としてそれぞれ接続された入力信号の第１および第２のデカルト成分の印加のための第１および第２の入力端子と、前記組合わせ手段の出力端子とを含む変調器として構成され、これにより、前記発振器の周波数により周波数変換され！＝入力信号である変調された信号が前記出力端子に現れる請求の範囲第２項または第３項に記載の装置。

５　変調された入力信号を受取り、かつそのデカルト成分を前記第１および第２の入力端子へ印加するために取得する成分分割器を備える請求の範囲第４項記載の装置。

６、信号を増幅するため請求の範囲第３項に関する限り、前記発振器の出力周波数がゼロである請求の範囲第３項または第４項または第５項に記載の装置。

７、前記フィードバック信号を生じる前記手段が、第１および第２のフィードバック信号として前記の結果として得る信号から象限／位相信号を取得する手段を含む増幅器として構成される請求の範囲第１項記載の装置。

８、前記組合わせ手段が、第１と第２と第３の入力端子および１つの出力端子とを有し、かつ処理されるべき信号の成分と公称的に等しい成分が前記第１および第２の入力端子にそれぞれ印加され、かつ処理されるべき信号が前記第３の入力端子に印加されるならば、前記の結果として得る信号が前記出力端子に現れ、かつ前記第１および第２の入力端子に印加された成分の周波数または位相の偏差のその各成分により示されるように構成され、両ループのコンパレータに対して前記振幅／基準信号としてゼロの大きさの信号を印加する手段が設けられ、前記組合わせ手段の第３の入力端子へ印加される信号により搬送される変調を表わす前記の処理された出力信号の成分の１つを得るため前記ループ出力信号を復調するための更に他のミキサが各ループに対して設けられる復調器として構成される請求の範囲第２項または第３項に記載の装置。

９、前記組合わせ手段の第３の入力端子に印加される信号により搬送される変調を表わす信号を得るため、更に他のミキサの出力を組合わせる手段を備える請求の範囲第８項記載の装置。

１０、前記接続を決定すること、また該接続が信号の反転を含むかどうかの両方について２つのフィードバック制御ループ内および（または）該ループに対する構成要素間の各接続を制御する制御手段を備え、該制御手段が信号特性に従って動作して安定な動作が生じることを保証する請求の範囲第１項乃至第９項のいずれかに記載の装置。

１１、前記信号特性が各コンパレータの１つの入力信号の符号であり、各接続がコンパレータとループ出力信号を生成する手段との間の接続である請求の範囲第９項記載の装置。

１２、請求の範囲第１項乃至第７項に依存する限り、前記基準信号が、入力信号のデカルト成分であり、前記基準信号の位相を制御して装置の安定動作を保証する位相制御手段を含む請求の範囲第１項乃至第７項または第１０項のいずれかに記載の装置。

１３、前記位相制御手段が、前記コンパレータへの印加に先立ち両方の基準信号の位相から結果として得る信号の位相を差引く第１の移相器と、前記コンパレータへの印加に先立ち、前記第１および第２の両フィードバック信号の位相から入力信号の位相を差引く第２の位相移相器とを含む請求の範囲第１２項記載の装置。

１４、前記コンパレータへの印加に先立ち、前記第１の移相器の各出力の絶対値を取る整流手段を備える請求の範囲第１３項記載の装置。

１５、前記位相制御手段が、他の基準信号に関する一定信号を生じる１つの基準信号手段として基準信号の振幅を表わす信号を生じる手段と、前記第１および第２の位相制御信号によりそれぞれ制御される第１および第２のフィードバック信号の位相をシフトする移相器と、前記第１および第２の位相制御信号として基準信号の位相を表わす信号を生じる手段とを含む請求の範囲第１２項記載の装置。

１６、入力信号を処理して処理された出力信号を生じる装置において、前記入力信号に応答して、処理された出力信号の各成分を生成するための、あるいは処理された出力信号を生成しかつ該成分がこの目的のために相互に正しい位相関係にあることを保証する第１および第２のフィードバック制御ループとを備え、６ルーブが、制御信号に応答して変化可能であり、前記の処理された出力信号の成分の１つを形成し、あるいはこれから１つのかかる成分が得られる周波数または位相を有するループ出力信号を生成する手段と、前記制御信号を生成するコンパレータとを含み、結果として得る信号を取得する際に前記ループ出力信号を組合わせる手段と、前記の結果として得る信号を表わし、相互に同位相の象限にある第１および第２のフィードバック信号を生じる手段とを備え、前記フィードバック信号が、前記第］および第２のループのコンパレータの１つの入力へそれぞれ印加され、かつ各コンパレータの別の入力が基準信号を受取るように接続され、前記入力信号におけるゼロ交差またはそのエンベロープを検出する検出手段と、前記ゼロ交差が前記検出手段により示される如く生じる時、ループ間にループ出力信号を生成する手段にわたり変化させるノイズ低減切換え手段とを備える装置。

１７　前記入力信号におけるゼロ交差またはそのエンベロープを検出する検出手段と、前記ゼロ交差が前記検出手段により示される如（生じる時、ループ間にループ出力信号を生成する手段にわたり変化させるノイズ低減切換え手段とを備える請求の範囲第１項乃至第１５項のいずれかに記載の装置。

１８　前記基準信号が入力信号のデカルト成分であり、ループ出力信号を生成する各手段が前記ループ出力信号のデカルト成分を生成する装置において、第１および第２のフィードバック信号をそれぞれ生じるため前記生成手段からの対応するデカルト成分を組合わせる第１および第２の手段と、該第１および第２の組合わせ手段の出力を組合わせて結果として得る信号を生じる第３の組合わせ手段とを備える請求の範囲第１項記載の装置。

１９、前記第１の組合わせ手段と前記第３の手段との間、および前記第２の組合わせ手段と前記第２の組合わせ手段との間にそれぞれ接続された第１および第２の増幅器を備える請求の範囲第１８項記載の装置。

２０、第１および第２のフィードバック制御ループを用いて、入力信号に応答して前記の処理された出力信号の各成分を生成することにより、あるいは該処理された出力信号を生成する際に用いられ、かつ該成分がこの目的のため相互に正しい位相関係にあることを保証することにより、処理された出力信号を生じるため入力信号を処理する方法において、各制御信号に応答して変化可能であり、該処理された出力信号の成分の１つを形成し、あるいはこれから１つのかがる成分が得られる周波数を有する各ループに対するループ出力信号を生成し、結果として生じる信号を得る際に前記ループ出力信号を組合わせ、相互に同位相の象限にある前記の結果として生じる信号から各ループに１つずつフィードバック信号を生成し、各フィードバック信号を各基準信号と比較して各制御信号を生じることを含む方法。

２１、前記フィードバック信号を生成することが、結果として生じる信号を各象限信号と混合してフィードバック信号を生じることを含む請求の範囲第２０項記載の方法。

２２、前記入力信号のデカルト成分が各基準信号として用いられ、前記の結果として生じる信号が処理された出方信号を形成する請求の範囲第２０項または第２１項に記載の変調方法。

２３、ループ出力信号を組合わせるのに先立ち、該ループ出力信号を増幅することを含む請求の範囲第２０項記載の方法。

２４、結果として生じる信号から得られるフィードバック信号が変調された信号の各成分からのループ出力信号の周波数または位相の偏差を表示するように、前記ループ出力信号を変調された信号と組合わせ、ゼロの大きさの信号を各基準信号として印加し、象限位相信号の各々を用いて各ループ出力信号を復調して、処理された出力信号の成分を生じることを含む請求の範囲第２１項記載の復調方法。

２５、前記の結果として生じる信号の象限位相バージョンが前記フィードバック信号を形成する請求の範囲第２０項記載の増幅方法。

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Claims

【特許請求の範囲】

１．入力信号の成分を処理して処理された出力信号を生じる装置において、処理された出力信号を生じる際に用いられる各成分を生成し、かつ該成分がこの目的のため正しく同位相にあることを保証する第１および第２のフィードバック制御ループを備え、各ループが、制御信号に応答して変化し得、かつ処理された出力信号の成分の１つを形成し、あるいはこれからかかる１つの成分が得られる周波数または位相を持つループ出力信号を生成する手段と、前記制御信号を生成するコンパレータとを含み、結果として得る信号を得る際に前記ループ出力信号を組合わせる手段と、前記の結果として得る信号に依存して相互に同位相の象限にある第１および第２のフィードバック信号を生じる手段を備え、前記フィードバック信号が、前記第１および第２のループのコンパレータの１つの入力へそれぞれ印加され、各コンパレータの別の入力が基準信号を受取るように接続される装置。
２．前記フィードバック信号を生じる前記手段が、象限出力信号を有する発振器と、前記第１および第２のフィードバック信号を生成する各ループに対して１つずつの第１および第２のミキサとを含み、該ミキサが共に、１つの入力として前記の結果として得る信号を受取り、かつ別の入力として前記発振器からの各象限出力信号を受取るように接続される請求の範囲第１項記載の装置。
３．前記ループに対するループ出力信号を生成する前記手段と、前記組合わせ手段の各入力との間に接続された各ループに対する増幅器を含む請求の範囲第１項または第２項に記載の装置。
４．請求の範囲第２項に関する限り、前記第１および第２のループのコンパレータに対する基準信号としてそれぞれ接続された入力信号の第１および第２のデカルト成分の印加のための第１および第２の入力端子と、前記組合わせ手段の出力端子とを含む変調器として構成され、これにより、前記発振器の周波数により周波数変換された入力信号である変調された信号が前記出力端子に現れる請求の範囲第２項または第３項に記載の装置。
５．変調された入力信号を受取り、かつそのデカルト成分を前記第１および第２の入力端子へ印加するために取得する成分分割器を含む請求の範囲第４項記載の装置。
６．信号を増幅するため請求の範囲第３項に関する限り、前記発振器の出力周波数がゼロである請求の範囲第３項または第４項または第５項に記載の装置。
７．前記フィードバック信号を生じる前記手段が、第１および第２のフィードバック信号として前記の結果として得る信号から象限／位相信号を取得する手段を含む増幅器として構成される請求の範囲第１項記載の装置。
８．前記組合わせ手段が、第１と第２と第３の入力端子および１つの出力端子とを有し、かつ処理されるべき信号の成分と公称的に等しい成分が前記第１および第２の入力端子にそれぞれ印加され、かつ処理されるべき信号が前記第３の入力端子に印加されるならば、前記の結果として得る信号が前記出力端子に現れ、かつ前記第１および第２の入力端子に印加された成分の周波数または位相の偏差のその各成分により示されるように構成され、両ループのコンパレータに対して前記振幅／基準信号としてゼロの大きさの信号を印加する手段が設けられ、前記組合わせ手段の第３の入力端子へ印加される信号により搬送される変調を表わす前記の処理された出力信号の成分の１つを得るため前記ループ出力信号を復調するための更に他のミキサが各ループに対して設けられる復調器として構成される請求の範囲第２項または第３項に記載の装置。
９．前記組合わせ手段の第３の入力端子に印加される信号により搬送される変調を表わす信号を得るため更に他のミキサの出力を組合わせる手段を備える請求の範囲第８項記載の装置。
１０．前記接続を決定すること、また前記接続が信号の反転を含むかどうかの両方について２つのフィードバック制御ループ内および（または）該ループに対する構成要素間の各接続を制御する制御手段を備え、該制御手段が信号特性に従って動作して安定な動作が生じることを保証する請求の範囲第１項乃至第９項のいずれかに記載の装置。
１１．前記信号特性が各コンパレータの１つの入力信号の符号であり、各接続がコンパレータとループ出力信号を生成する手段との間の接続である請求の範囲策９項記載の装置。
１２．前記基準信号が、入力信号のデカルト成分であり、前記基準信号の位相を制御して装置の安定動作を保証する位相制御手段を含む請求の範囲第１項乃至第１１項のいずれかに記載の装置。
１３．前記位相制御手段が、前記コンバレータヘの印加に先立ち両方の基準信号の位相から結果として得る信号の位相を差引く第１の移相器と、前記コンバレータヘの印加に先立ち前記第１および第２の両フィードバック信号の位相から入力信号の位相を差引く第２の位相移相器とを含む請求の範囲第１２項記載の装置。
１４．前記コンバレータヘの印加に先立ち前記第１の移相器の各出力の絶対値を取る整流手段を備える請求の範囲第１３項記載の装置。
１５．前記位相制御手段が、他の基準信号に関する一定信号を生じる１つの基準信号手段として基準信号の振幅を表わす信号を生じる手段と、前記第１および第２の位相制御信号によりそれぞれ制御される第１および第２のフィードバック信号の位相をシフトする移相器と、前記第１および第２の位相制御信号として基準信号の位相を表わす信号を生じる手段とを含む請求の範囲第１２項記載の装置。
１６．入力信号の成分を処理して処理された出力信号を生じる装置において、処理された出力信号を生成する際に使用される各成分を生成して、該成分がこの目的のために正しく同位相にあることを保証する第１および第２のフィードバック制御ループとを備え、各ループが、制御信号に応答して変化可能であり、前記処理された出力信号の成分の１つを形成し、あるいはこれから１つのかかる成分が得られる周波数または位相を有するループ出力信号を生成する手段と、前記制御信号を生成するコンパレータとを含み、結果として得る信号を得る際に前記ループ出力信号を組合わせる手段と、前記の結果として得る信号を表わす第１および第２のフィードバック信号を生じる手段とを備え、前記フィードバック信号が、前記第１および第２のループのコンパレータの１つの入力へそれぞれ印加され、かつ各コンパレータの別の入力が基準信号を受取るように接続され、前記入力信号におけるゼロ交差またはそのエンベロープを検出する検出手段と、前記ゼロ交差が前記検出手段により示される如く生じる時、ループ間にループ出力信号を生成する手段にわたり変化させるノイズ低減切換え手段とを備える装置。
１７．前記入力信号におけるゼロ交差およびそのエンベロープを検出する検出手段と、前記ゼロ交差が前記検出手段により示される如く生じる時、ループ間にループ出力信号を生成する手段にわたり変化させるノイズ低減切換え手段とを備える請求の範囲第１項乃至第１５項のいずれかに記載の装置。
１８．前記基準信号が入力信号のデカルト成分であり、ループ出力信号を生成する各手段が前記ループ出力信号のデカルト成分を生成する装置において、第１および第２のフィードバック信号をそれぞれ生じるため前記生成手段からの対応するデカルト成分を組合わせる第１および第２の手段と、該第１および第２の組合わせ手段の出力を組合わせて結果として得る信号を生じる第３の組合わせ手段とを備える請求の範囲第１項記載の装置。
１９．前記第１の組合わせ手段と前記第３の手段との間、および前記第２の組合わせ手段と前記第２の組合わせ手段との間にそれぞれ接続された第１および第２の増幅器を備える請求の範囲第１８項記載の装置。
２０．第１および第２のフィードバック制御ループを用いて処理された出力信号を生成する際に用いられる各成分を生成し、かつ該成分がこの目的のため正しい同位相にあることを保証することにより、入力信号の成分を処理して処理された出力信号を生じる方法において、各制御信号に応答して変化可能であり、該処理された出力信号の成分の１つを形成し、あるいはこれから１つのかかる成分が得られる周波数を有する各ループに対するループ出力信号を生成し、結果として生じる信号を得る際に前記ループ出力信号を組合わせ、前記の結果として生じる信号から各ループに１つずつフィードバック信号を生成し、各フィードバック信号を各基準信号と比較して各制御信号を生じることを含む方法。
２１．前記フィードバック信号を生成することが、結果として生じる信号を各象限信号と混合してフィードバック信号を生じることを含む請求の範囲第２０項記載の方法。
２２．前記入力信号の成分がデカルト成分であり、前記デカルト成分が各基準信号として用いられ、前記の結果として生じる信号が処理された出力信号を形成する請求の範囲第２０項または第２１項に記載の変調方法。
２３．ループ出力信号を組合わせるのに先立ち、該ループ出力信号を増幅することを含む請求の範囲第２０項記載の方法。
２４．結果として生じる信号から得られるフィードバック信号が変調された信号の各成分からのループ出力信号の周波数または位相の偏差を表示するように、前記ループ出力信号を変調された信号と組合わせ、ゼロの大きさの信号を各基準信号として印加し、象限位相信号の各々を用いて各ループ出力信号を復調して、処理された出力信号の成分を生じることを含む請求の範囲第２１項記載の復調方法。
２５．前記の結果として生じる信号の象限位相バージョンが前記フィードバック信号を形成する請求の範囲第２０項記載の増幅方法。
２６．入力信号のデカルト成分を処理して、添付図面の図１または図２に関して実質的に記載された如き処理された出力信号を生じる装置。
２７．入力信号のデカルト成分を処理して、添付図面の図１または図２に関して実質的に記載された処理された出力信号を生じる方法。