JPWO2006085585A1 - 送信変調装置、通信機器、及び移動無線機 - Google Patents

送信変調装置、通信機器、及び移動無線機 Download PDF

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Abstract

短時間でＢＢ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号のタイミング調整を完了し得る２点変調方式のポーラ変調を用いた送信変調装置を提供する。ＰＬＬ回路によって２点変調を行う位相変調部（１０）に、ＰＬＬ回路をオープンループにするスイッチ（１７）を設け、第１の遅延部（５）によってＢＢ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号の同期ズレを補正する場合は、スイッチ（１７）をＯＦＦしてＰＬＬ回路をオープンループするようにした。

Description

本発明は、特に、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ：位相同期ループ）回路を用いて２点変調を行ってＲＦ位相変調信号を生成すると共に、高効率型の線形送信変調器を用いてＲＦ位相変調信号と振幅変調信号とを合成することでポーラ変調を行う送信変調装置、及びこの送信変調装置を搭載した通信機器と移動無線機に関する。
一般的に、線形送信変調器を設計するときには、効率と線形性との間にトレードオフの関係を考慮する必要がある。しかし、最近では、入力信号の位相成分と振幅成分とを分離して、振幅成分の信号波を位相変調増幅器の電源として位相変調信号と振幅変調信号との変調合成を行うポーラ変調を用いることにより、線形送信変調器において高効率化と線形性とを両立させることができる技術が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
図１は、非特許文献１に関連した従来のポーラ変調による送信変調装置の構成を示すブロック図である。つまり、図１はＰＬＬ回路の２点変調方式によってポーラ変調を行う送信変調装置の回路の一例を示している。図１に示すように、この送信変調装置は、位相変調部１００と変調信号生成部１１１と振幅変調部１１５ａとによって構成されている。送信信号が変調信号生成部１１１に入力されると、ベースバンド（以下、ＢＢと略記）位相変調信号とＢＢ振幅変調信号とに分離される。そして、変調信号生成部１１１から出力されたＢＢ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号は、それぞれ、位相変調部１００と振幅変調部１１５ａに入力される。位相変調部１００は、ＢＢ位相変調信号に基づいてキャリア周波数に位相変調をかけてＲＦ位相変調信号を出力する。また、振幅変調部１１５ａは、ＢＢ振幅変調信号に基づいて、入力されたＲＦ位相変調信号に振幅変調をかけてＲＦ変調信号を出力する。
図１の位相変調部１００は、広帯域な位相変調を実現するために２点変調方式のＰＬＬ回路の構成となっている。すなわち、位相変調部１００は、制御電圧端子の電圧に応じて発振周波数が変化するＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｌｌａｔｏｒ：電圧制御発振器）１０１、ＶＣＯ１０１から出力されるＲＦ位相変調信号の周波数を分周する分周器１０２、分周器１０２の出力信号と基準信号の位相を比較して位相差に応じた信号を出力する位相比較器１０３、及び位相比較器１０３の出力信号を平均化するループフィルタ１０４からなるＰＬＬ回路と、ＢＢ位相変調信号に対してデルタシグマ変調をかけ、分周比として分周器１０２へ出力するデルタシグマ変調器１０６と、ＢＢ位相変調信号をアナログ電圧に変換するＤ／Ａ変換器１０７と、Ｄ／Ａ変換器１０７で発生する高調波成分を抑圧してＶＣＯ１０１の制御電圧端子に信号を出力するフィルタ１０８とを備えている。
ここで、ＶＣＯ１０１、分周器１０２、位相比較器１０３、及びループフィルタ１０４で構成されるＰＬＬ回路の伝達関数をＧ（ｓ）とおくと、図１のＡ点からＰＬＬ回路に入力されるＢＢ位相変調信号Φａ（ｓ）には、ローパスフィルタの伝達関数であるＧ（ｓ）が掛けられる。また、Ｂ点からＰＬＬ回路に入力されるＢＢ位相変調信号Φｂ（ｓ）には、ハイパスフィルタの伝達関数である１−Ｇ（ｓ）が掛けられる。但し、ｓ＝ｊωである。
これらのＡ点からＰＬＬ回路に入力されるＢＢ位相変調信号Φ（ｓ）とＢ点からＰＬＬ回路に入力されるＢＢ位相変調信号Φ（ｓ）がＶＣＯ１０１の制御電圧端子で加算されるので、次の式（１）のようになる。
Φ（ｓ）・Ｇ（ｓ）＋Φ（ｓ）・［１−Ｇ（ｓ）］＝Φ（ｓ） （１）
つまり、伝達関数Ｇ（ｓ）の項は打ち消され、ＶＣＯ１０１からはＰＬＬ回路の伝達関数とは無関係なＲＦ位相変調信号が出力される。このように２点変調方式のＰＬＬ回路は、ＰＬＬ回路の低域通過特性によりＢＢ位相変調信号が帯域制限されること無くＲＦ位相変調信号へ変換される。このようにしてＲＦ位相変調信号を生成するのに２点変調を行うことにより、広帯域な位相変調が実現できる。
以上のようにして位相変調部１００で生成されたＲＦ位相変調信号は、振幅変調部１１５ａにおいて振幅変調がかけられる。このとき、ＢＢ振幅変調信号は、電源制御部１１３によってパワーアンプ１１４の電源端子に重畳される。これにより、振幅変調部１１５ａのパワーアンプ１１４によってエンベロープ変動を含むＲＦ変調信号が生成される。
ここで、振幅変調部１１５ａのパワーアンプ１１４は、ＲＦ位相変調信号に対しては非線形モード（スイッチングモード）で、電源端子に重畳されたＢＢ振幅変調信号に対しては線形モードで動作する。通常、ＲＦ入力信号に対して非線形モード（スイッチングモード）で動作するパワーアンプ１１４は、ＲＦ入力信号に対して線形モードで動作するパワーアンプと比較して高効率である。このようにしてポーラ変調を用いた場合は、線形変調の送信機でありながら、高効率のスイッチングモードで動作するパワーアンプ１１４を使用することができるため、高効率かつ線形性のある送信機を実現することができる。
論文″Ａ ｎｏｖｅｌ ＥＥＲ ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ ｕｓｉｎｇ ｔｗｏ−ｐｏｉｎｔ ｄｅｌｔａ−ｓｉｇｍａ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅ ｆｏｒ ＷＬＡＮ ａｎｄ ３Ｇ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ″，ＩＥＥＥ ＭＴＴ−Ｓ ２００２
ところが、変調信号生成部１１１で分離して出力されたＢＢ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号はパワーアンプ１１４で再び合成されるので、ＶＣＯ１０１からのＲＦ位相変調信号と変調信号生成部１１１からのＢＢ振幅変調信号を適切なタイミングで振幅変調部１１５ａのパワーアンプ１１４へ入力しないと、ＲＦ変調信号のスペクトルが歪むなどの性能劣化を招く虞れがある。
さらに、パワーアンプ１１４へのＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号の入力タイミングを調整する場合には、その分だけ通信時間が短くなってしまうので、その調整にかかる時間はできるだけ短い方が望ましい。
本発明の目的は、短時間でＢＢ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号のタイミング調整を完了させることができる２点変調方式のポーラ変調を用いた送信変調装置を提供することである。
本発明の送信変調装置は、ＰＬＬ回路を用いて２点変調して生成したＲＦ位相変調信号と振幅変調信号とを合成することでポーラ変調を行い、変調信号を送信する送信変調装置であって、ＰＬＬ回路へのベースバンド位相変調信号の入力タイミングを調整する遅延手段と、ＰＬＬ回路を等価的にオープンループにする高インピーダンス化手段を備える構成を採る。
また、本発明の送信変調装置は、送信信号より抽出したベースバンド位相変調信号に基づいてＲＦ位相変調信号を生成する位相変調部と、ＲＦ位相変調信号と送信信号より抽出したベースバンド振幅変調信号とを合成することでポーラ変調を行い、変調信号を送信する振幅変調部とを備える送信変調装置であって、位相変調部は、ベースバンド位相変調信号に基づいて２点変調を行い、ＲＦ位相変調信号を生成するＰＬＬ回路と、ＰＬＬ回路へのベースバンド位相変調信号の入力タイミングを調整する遅延手段と、ＰＬＬ回路のループを等価的にオープンループにする高インピーダンス化手段とを備える構成とした。
このような構成によれば、ベースバンド振幅変調信号とＲＦ位相変調信号との同期ズレの補正は、遅延手段によってベースバンド位相信号の遅延量を補正することによって実現できる。また、ＰＬＬ回路のループを等価的にオープンループにする高インピーダンス化手段を設けているので、遅延手段によってベースバンド振幅変調信号とＲＦ位相変調信号との同期を図るときのみ、その高インピーダンス化手段を操作してＰＬＬ回路のループを等価的にオープンループにすることができる。これによって、ＰＬＬ回路がオープンループのときにはＲＦ位相変調信号の中心周波数がズレないので、極めて短時間で位相変調信号の遅延量を補正してベースバンド振幅変調信号とＲＦ位相変調信号との同期を図ることができる。つまり、ＰＬＬ回路を閉ループにしたままで、遅延手段によってベースバンド位相変調信号の遅延調整を行うと、その度にＲＦ位相変調信号の中心周波数が変動してしまい、ベースバンド振幅変調信号とＲＦ位相変調信号との同期ズレを収束させるまでに長い時間がかかってしまうが、上記構成によれば、これを有効に回避できる。
本発明の送信変調装置によれば、ベースバンド位相変調信号とベースバンド振幅変調信号との同期調整を行うときは、ＰＬＬ回路のループをオープンループにするので、ベースバンド位相変調信号の遅延量を調整してもＰＬＬ回路の過渡応答が発生しない。したがって、短時間でベースバンド位相変調信号とベースバンド振幅変調信号のタイミング調整を完了させることができるので、極めて使い勝手の良い送信変調装置を提供することができる。
従来のポーラ変調による送信変調装置の構成を示すブロック図 ＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号を適切なタイミングでパワーアンプへ入力させるための送信変調装置の構成を示すブロック図 図２に示す送信変調装置におけるＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号との間の同期がとれるまでのタイミングチャートを示す図であり、図３ＡはＲＦ位相変調信号の中心周波数を示す図、図３Ｂは同期ズレ検出タイミングを示す図、図３Ｃは遅延部による調整タイミングを示す図、図３Ｄは同期ズレ量を示す図 本発明の実施の形態１における送信変調装置の構成を示すブロック図 図４に示す送信変調装置におけるＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号との間で同期がとれるまでのタイミングチャートを示す図であり、図５ＡはＲＦ位相変調信号の中心周波数を示す図、図５Ｂは開ループにするタイミングを示す図、図５Ｃは同期ズレ検出タイミングを示す図、図５Ｄは遅延部による調整タイミングを示す図、図５Ｅは同期ズレ量を示す図 図４に示す送信変調装置におけるＲＦ位相変調信号のシュミレーション結果を示す図 本発明の実施の形態２における送信変調装置の構成を示すブロック図 本発明の送信変調装置を搭載した通信機器の一構成例を示すブロック図
＜発明の概要＞
本発明の発明者は、先ず、ポーラ変調を用いた送信変調装置において、ＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号を適切なタイミングでパワーアンプへ入力させるための構成として、図２のような構成について考えた。
図１との対応部分に同一符号を付して示す図２において、送信変調装置は、図１の送信変調装置に対して、ＢＢ位相変調信号を遅延させてデルタシグマ変調器１０６とＤ／Ａ変換器１０７へ出力する第１の遅延部１０５と、ＢＢ振幅変調信号を遅延させて電源制御部１１３へ出力する第２の遅延部１１２と、位相変調部１１０のＶＣＯ１０１から出力されるＲＦ変調信号の出力状態に応じて第１の遅延部１０５と第２の遅延部１１２の遅延量を制御するための制御信号を送出する制御部１１６とが付加された構成となっている。したがって、図１の位相変調部１００及び振幅変調部１１５ａと構成が異なるので、図２ではそれぞれ符号を変えて位相変調部１１０及び振幅変調部１１５ｂとしてある。
図２に示すような送信変調装置の構成によって、デルタシグマ変調器１０６は第１の遅延部１０５の出力信号にデルタシグマ変調をかけ分周比として分周器１０２へ出力し、Ｄ／Ａ変換器１０７は第１の遅延部１０５の他方の出力信号をアナログ電圧に変換してフィルタ１０８へ出力することができる。そして、制御部１１６が第１の遅延部１０５と第２の遅延部１１２を制御することにより、位相変調部１１０のＶＣＯ１０１から振幅変調部１１５ｂのパワーアンプ１１４へ入力されるＲＦ位相変調信号のタイミングと、振幅変調部１１５ｂの電源制御部１１３からパワーアンプ１１４へ入力されるＢＢ振幅変調信号のタイミングが適切に制御される。
ところが、本発明の発明者は、図２のような構成を採用すると、ＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号とのタイミング調整（同期調整）に時間がかかってしまといった不都合があると考えた。このことについて、図３を用いて説明する。
図３は、図２に示す送信変調装置における位相変調部１１０のＶＣＯ１０１から出力されるＲＦ位相変調信号と、振幅変調部１１５ｂの電源制御部１１３から出力されるＢＢ振幅変調信号との間の同期がとれるまでのタイミングチャートを示す図である。図３の例では、第１の遅延部１０５の遅延量を変化させたときの遅延量制御の動作を示している。図３の、ＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号との同期ズレ検出タイミングの時刻ｔ１において、制御部１１６がＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号との同期ズレを検出する。そして、遅延部調整タイミングの時刻ｔ２において、制御部１１６から第１の遅延部１０５へ制御信号が出力され、ＢＢ位相変調信号の遅延量が制御される。さらに、同期ズレ検出タイミングの時刻ｔ３でＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号との同期ズレを検出し、遅延部調整タイミングの時刻ｔ４でＢＢ位相変調信号の遅延量を制御するというように、同期ズレの検出とＢＢ位相変調信号の遅延量の制御を繰り返して行くと、同期ズレが段々と小さくなって行き、時刻ｔｎにおいてＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号との同期がとれる状態となる。
なお、制御部１１６から第２の遅延部１１２へ制御信号を出力することによってＢＢ振幅変調信号の遅延量を制御しても、前述と同様に、ＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号との同期をとることができる。
前述の式（１）に示したように、２点変調のＰＬＬ回路の場合は理想的にはＢＢ位相変調信号に対してＰＬＬ回路の伝達特性は影響しないので、ＢＢ位相変調信号を遅延させてもＲＦ位相変調信号の中心周波数が変化するような過渡応答は発生しない。
しかしながら、現実の状態では、図２に示す送信変調装置において、位相変調部１１０にＢＢ位相変調信号が入力されてからＡ点とＢ点へＢＢ位相変調信号が到達するまでに時間差が発生し、２点変調のＰＬＬ回路の動作は理想状態にはならない。Ａ点とＢ点へＢＢ位相変調信号が到達するまでの時間差は、設計時点である程度補正することは可能であるが、Ｄ／Ａ変換器１０７やフィルタ１０８などのアナログ回路が介在するため、Ｄ／Ａ変換器１０７やフィルタ１０８などの製造ばらつきや温度変動などの要因で完全には補正することができない。これによって、図３に示すように遅延部調整タイミングの時刻ｔ２で第１の遅延部１０５の遅延量を変化させると、その時点からＰＬＬ回路の過渡応答が発生するので、ＲＦ位相変調信号の中心周波数が変化してしまう。
そのため、例えば、時刻ｔ２における遅延調整の後にＲＦ位相変調信号の中心周波数の変動が収まるまでの時間は次の同期ズレの検出が行えないので、やや長い時間が経った後に次の時刻ｔ３において同期ズレの検出を行い、遅延部調整タイミングの時刻ｔ４でＢＢ位相変調信号の遅延量を制御するというように、ＲＦ位相変調信号の中心周波数の変動が収まってから次の遅延量制御を行うという動作を繰り返すため、同期が確立する時刻ｔｎまでにやや長い時間がかかる。例えば、図３においては、毎サイクルごとに比較的長い過度応答の収束時間を経ながら、５回に亘って同期ズレ検出と遅延量制御を繰り返した後に、時刻ｔｎにおいて初めて同期が確立している。このように、同期が確立するまでに長い時間がかかると、その時間分だけ早くから送信変調装置を起動する必要があるため、結果的に、送信変調装置を移動無線機に搭載する場合は通信時間が短くなってしまう。
本発明の発明者は、このような考察の下、本発明に至った。本発明は、２点変調方式によってポーラ変調を行う送信変調装置において、例えば、ＰＬＬ回路のループにスイッチを設ける構成とする。そして、ＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号の同期ズレの補正を行うときは、スイッチをＯＦＦにしてＰＬＬ回路を開ループ（以下これをオープンループと呼ぶこともある）にする。このような開ループにすることによって、ＢＢ位相変調信号の遅延量の調整タイミングでＰＬＬ回路を流れる信号に過渡応答が発生しないようにし、ＲＦ位相変調信号の中心周波数が変化しないようにする。これによって、短時間でＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号の同期をとることができる。
以下、図面を用いて、本発明における送信変調装置の好適な実施の形態の幾つかを詳細に説明する。なお、各実施の形態に用いる図面において同一の構成要素は同一の符号を付し、かつ重複する説明は可能な限り省略する。
＜実施の形態１＞
図４は、本発明の実施の形態１における送信変調装置の構成を示すブロック図である。図４に示す本発明の実施の形態１における送信変調装置が図２に示す送信変調装置と異なるところは、位相変調部１０において位相比較器３とループフィルタ４との間に半導体スイッチなどからなるスイッチ（高インピーダンス化手段）１７を備え、制御部１６からスイッチ１７へ制御信号を出力している点である。これによって、ＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号の同期調整を行うときは、スイッチ１７をＯＦＦにしてＰＬＬ回路を開ループし、ＢＢ位相変調信号の遅延量の調整タイミングでＰＬＬ回路を流れる信号に過渡応答が発生しないようにして、短時間でＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号の同期がとれるようにする。
すなわち、図４に示す送信変調装置は、基準信号とＢＢ位相変調信号とに基づいて位相変調を行いＲＦ位相変調信号を生成する位相変調部１０と、送信信号をＢＢ（ベースバンド）位相変調信号とＢＢ振幅変調信号とに分離して出力する変調信号生成部１１と、ＢＢ振幅変調信号に基づいて、入力されたＲＦ位相変調信号に振幅変調をかけて所望のＲＦ変調信号を生成して出力する振幅変調部１５と、ＢＢ位相変調信号やＢＢ振幅変調信号の遅延量を制御するための制御信号を出力する制御部１６とによって構成されている。
このような構成により、変調信号生成部１１に入力された送信信号はＢＢ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号に分離され、変調信号生成部１１から出力されたＢＢ位相変調信号は位相変調部１０に入力され、変調信号生成部１１から出力されたＢＢ振幅変調信号は振幅変調部１５に入力される。このとき、位相変調部１０は、入力されたＢＢ位相変調信号に基づいて、キャリア周波数に位相変調をかけてＲＦ位相変調信号を振幅変調部１５へ出力し、振幅変調部１５は、自己に入力されたＢＢ振幅変調信号に基づいて、位相変調部１０から入力されたＲＦ位相変調信号に振幅変調をかけて所望のＲＦ変調信号を出力する。さらに、制御部１６から位相変調部１０及び振幅変調部１５へ入力された制御信号によってＢＢ位相変調信号やＢＢ振幅変調信号の遅延量が制御される。
また、位相変調部１０は広帯域な位相変調を実現するために２点変調方式のＰＬＬ回路の構成となっている。すなわち、位相変調部１０は、制御電圧端子の電圧に応じて発振周波数が変化するＶＣＯ１、ＶＣＯ１から出力されるＲＦ位相変調信号の周波数を分周する分周器２、分周器２の出力信号と基準信号の位相を比較して位相差に応じた信号を出力する位相比較器３、ＢＢ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号のタイミング調整を行う際にＰＬＬ回路を開ループにするスイッチ１７、及び位相比較器３の出力信号を平均化するループフィルタ４からなるＰＬＬ回路と、制御部１６からの制御信号に基づいて、変調信号生成部１１から入力されたＢＢ位相変調信号を遅延させてデルタシグマ変調器６とＤ／Ａ変換器７へ出力する第１の遅延部５と、遅延されたＢＢ位相変調信号に対してデルタシグマ変調をかけ、分周比として分周器２へ出力するデルタシグマ変調器６と、遅延されたＢＢ位相変調信号をアナログ電圧に変換するＤ／Ａ変換器７と、Ｄ／Ａ変換器７で発生する高調波成分を抑圧してＶＣＯ１の制御電圧端子に信号を出力するフィルタ８とを備えた構成となっている。
また、振幅変調部１５は、制御部１６からの制御信号に基づいて、変調信号生成部１１から入力されたＢＢ振幅変調信号を遅延させて電源制御部１３へ出力する第２の遅延部１２と、パワーアンプ１４の電源端子へＢＢ振幅変調信号を重畳させる電源制御部１３と、電源制御部１３からのＢＢ振幅変調信号と位相変調部１０からのＲＦ位相変調信号とによってエンベロープ変動を含むＲＦ変調信号を生成するパワーアンプ１４とを備えた構成となっている。
次に、図４に示す送信変調装置の動作について説明するが、送信変調装置が高効率かつ線形性のあるポーラ変調によって広帯域で安定したＲＦ変調信号を生成する過程については、従来の技術でも述べているように公知の技術であるのでその説明は可能な限り省略する。したがって、以下に述べる送信変調装置の動作説明では、２点変調によるポーラ変調を行う送信変調装置において、短時間でＢＢ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号のタイミング調整を完了させる動作について詳細に説明する。
まず、図４に示す送信変調装置における動作を概略的に説明する。位相変調部１０がＢＢ位相変調信号を位相変調してＲＦ位相変調信号を生成し、振幅変調部１５がＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号とを合成してポーラ変調を行ってＲＦ変調信号を生成して送信する。このとき、位相変調部１０は、ＶＣＯ１、分周期２、位相比較器３、及びループフィルタ４からなるＰＬＬ回路の２点変調を行う。通常のＢＢ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号の同期調整は、第１の遅延部５又は第２の遅延部１２によって遅延量を補正しながら行う。
ここで、送信変調装置による同期調整としては、Ａ点とＢ点の同期調整、ＲＦ変調信号とＢＢ振幅変調信号の同期調整の２つがあるので、まず、それらの同期調整をどのような順序で行うかについての具体的な動作例について説明する。
まず、位相変調部１０にＢＢ位相変調信号が入力されてからＡ点とＢ点へＢＢ位相変調信号が到達するまでの時間差が小さくなるように、第１の遅延部５によってタイミングを調整し、ＢＢ位相変調信号をデルタシグマ変調器６とＤ／Ａ変換器７へ出力するように設計する。
実際にはＢ点の経路にはフィルタ８等のアナログ回路が含まれるため、製造バラツキなどで伝搬遅延時間は変動する。一方、Ａ点の経路のデルタシグマ変調器６はディジタル回路なので、そこでの伝搬遅延時間は変動しない。そこで、まずＡ点とＢ点へＢＢ位相変調信号が到達するまでの時間差が小さくなるように、第１の遅延部５によってタイミング調整を行う。
アナログ回路の伝播遅延時間が設計時点よりも短い場合には、Ｂ点へＢＢ位相変調信号が到達するまでの時間を遅らせるように第１の遅延部５でタイミング調整を行う。反対に、アナログ回路の伝播遅延時間が設計時点よりも長い場合には、Ａ点へＢＢ位相変調信号が到達するまでの時間を遅らせるように第１の遅延部５でタイミング調整を行う。
次にＰＬＬ回路を開ループにした後に、第１の遅延部５によってＢＢ位相変調信号の遅延量を補正して位相変調信号と振幅変調信号との同期調整を行う。この際、先に調整されたＡ点とＢ点へＢＢ位相変調信号が到達するまでの時間差は維持しておく。すなわち、オープンループの状態でＢ点側を遅延させた分だけＡ点側も遅延させる。これは、ＰＬＬ回路をクローズドループに戻した際に、Ａ点とＢ点へＢＢ位相変調信号が到達するまでの時間差を小さくしておく必要があるためである。
次に、図５Ａ〜図５Ｅを用いて、開ループ時のＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号の同期ズレ補正の動作について詳細に説明する。図５は、図４に示す送信変調装置におけるＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号との間で同期がとれるまでのタイミングチャートを示す図である。したがって、図４と図５を参照しながら、ＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号との間で同期をとるための動作を説明する。変調信号生成部１１から出力されるＢＢ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号のタイミング調整を行う際には、まず、時刻ｔ０において、制御部１６からの制御信号によって半導体スイッチなどで構成されるスイッチ１７をＯＦＦにして、ＶＣＯ１、分周器２、位相比較器３、及びループフィルタ４からなるＰＬＬ回路を開ループの状態にする。このとき、スイッチ１７がＯＦＦになってもループフィルタ４には電荷が保持されているのでＶＣＯ１の制御電圧は確保されるため、時刻ｔ０以降においてもＶＣＯ１の中心周波数は安定的に保持される。
このときより（つまり、時刻ｔ０以降において）、位相変調部１０のフィルタ８から出力されるＢＢ位相変調信号に基づいてＶＣＯ１からＲＦ位相変調信号が出力され、このＲＦ位相変調信号に対して振幅変調がかけられた信号（ＲＦ変調信号）が振幅変調部１５のパワーアンプ１４から出力される。一方、制御部１６は、前述の図３の場合と同様に、時刻ｔ１でＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号との同期ズレ検出を行い、その検出結果に基づいて、時刻ｔ２において第１の遅延部５のＢＢ位相変調信号の遅延量を制御する。このとき（つまり、時刻ｔ２において）、ＰＬＬ回路は開ループの状態となっているので、第１の遅延部５のＢＢ位相変調信号の遅延量が変化してもＶＣＯ１から出力されるＲＦ位相変調信号の中心周波数の変動は発生しない。
また、ＶＣＯ１の制御電圧端子から出力端子へＲＦ位相変調信号が出力されるまでの応答は極めて高速であるので、第１の遅延部５のＢＢ位相変調信号の遅延量を調整した時刻ｔ２の直後の時刻ｔ３で次の同期ズレの検出を行うことができる。このようにして、数回の時刻ｔ３，ｔ５，ｔ７，ｔ９による同期ズレ検出と、それぞれの同期ズレ検出の直後の時刻ｔ４，ｔ６，ｔ８，ｔ１０における遅延調整を繰り返した後、時刻ｔ１１で同期ズレ検出を行ってＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号とが同期していれば、時刻ｔ１２でスイッチ１７を閉じてＰＬＬ回路を元の閉ループにする。
つまり、ＰＬＬ回路が開ループの間はＲＦ位相変調信号の中心周波数の変動がないので、数回の時刻ｔ３，ｔ５，ｔ７，ｔ９，ｔ１１による同期ズレ検出と、それぞれの同期ズレ検出の直後の時刻ｔ４，ｔ６，ｔ８，ｔ１０における遅延調整とを短時間のタイミングステップで繰り返えすことができる。したがって、結果的に、短時間でＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号との同期を確立させることができる。
なお、ＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号との同期が確立してスイッチ１７をＯＮにした時点（時刻ｔ１２）からＰＬＬ回路がロックするまでは、ＲＦ位相変調信号の中心周波数の変動が過度的に発生する。したがって、この変動が収まった時点（時刻ｔ１３）でＢＢ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号のタイミング調整が完了したことになる。しかし、ＲＦ位相変調信号の中心周波数の変動が数回にわたり繰り返されるわけではないので、比較的短時間の内にＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号との同期を確立させることができる。
なお、図４ではスイッチ１７を位相比較器３とループフィルタ４の間に設けたが、スイッチ１７はこの位置に限定されるものではない。すなわち、スイッチ１７をＯＦＦしてＰＬＬ回路を開ループにしたときに、ＢＢ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号の同期調整中においてＶＣＯ１の制御電圧が確保できる位置であれば、どの位置にスイッチ１７を設けても構わない。例えばループフィルタ４内にスイッチを設けるようにしてもよい。この場合、ループフィルタ４を構成するコンデンサのうち、少なくとも、容量の最も大きいコンデンサよりも前段側にスイッチを設ければ、開ループにした状態でＶＣＯ１の制御電圧を確保できる。
図６は、図４に示す送信変調装置におけるＲＦ位相変調信号のシュミレーション結果を示す図である。つまり、図６は、図４において位相変調部部１０のスイッチ１７を閉じた状態で、Ａ点のＢＢ位相変調信号とＢ点のＢＢ位相変調信号との時間差が１μｓｅｃある場合を想定し、Ａ点に対してＢ点の信号を１μｓｅｃ遅延させたＢＢ位相変調信号を与えた場合のＶＣＯ１の出力に現われる中心周波数の変動をシミュレーションした結果を示している。
図６において、横軸は時間の経過を表わし、縦軸はＡ点のＢＢ位相変調信号波形のレベル、及びＶＣＯ１の出力のＲＦ位相変調信号におけるＢＢ位相変調信号成分を表わしている。なお、図６の実線がＡ点に入力したＢＢ位相変調信号であり、破線がＶＣＯ１の出力のＲＦ位相変調信号におけるＢＢ位相変調信号成分を示している。このように、Ａ点に入力したＢＢ位相変調信号に対して約１μｓｅｃ遅延してＶＣＯ１の出力のＲＦ位相変調信号の周波数が応答している。これは、Ｂ点にＡ点よりも１μｓｅｃ遅延させたＢＢ位相変調信号を入力したためである。つまり、Ｂ点のＢＢ位相変調信号を見ればＶＣＯ１の出力のＲＦ位相変調信号の遅延時間を確認することができる。
図４の位相変調部１０におけるＤ／Ａ変換器７やフィルタ８などのアナログ回路の製造ばらつきや温度変動などに起因し、Ａ点とＢ点のＢＢ位相変調信号に時間差が発生した場合、Ｂ点のＢＢ位相変調信号の信号タイミングとＲＦ位相変調信号の信号タイミングは一致していると考えてよい。すなわち、スイッチ１７をＯＦＦしたときの開ループ状態のＰＬＬ回路でＢ点の側のＢＢ位相変調信号の遅延量を変化させてＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号の同期を完了したとしても、スイッチ１７をＯＮしてＰＬＬ回路を閉ループに戻した後にＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号の同期がずれることはない。このようにして、ＢＢ位相変調信号の遅延量を調整してもＰＬＬ回路の過渡応答が発生しないので、短時間でＢＢ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号のタイミング調整を完了させることができる。
＜実施の形態２＞
図７は、本発明の実施の形態２における送信変調装置の構成を示すブロック図である。図８の送信変調装置が図４の送信変調装置と異なるところは、スイッチ１７を取り外して位相比較器３とループフィルタ４を直接接続してＰＬＬ回路を閉ループにすると共に、制御部１６から位相比較器３へ制御信号を入力している点である。
つまり、図４に示す実施の形態１の送信変調装置では、スイッチ１７を用いてＰＬＬ回路を開ループ状態にしたが、図７に示す実施の形態２の送信変調装置では、スイッチ１７を備えずに、ＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号との同期調整を行うときに、制御部１６からの制御信号によって位相比較器３の出力側をハイインピーダンスの状態にする。これによって、ＰＬＬ回路の開ループ状態を作り出すことができるので、前述の実施の形態１と同様に短時間でＢＢ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号のタイミング調整を完了させることができる。
＜実施の形態３＞
本発明では、上記の各実施の形態で述べた送信変調装置を通信機器や移動無線機（例えば携帯電話など）に搭載した構成に適用することもできる。図８は、本発明の送信変調装置を搭載した通信機器の一構成例を示すブロック図である。この通信機器は、送信データ信号入力端子９０１、振幅位相成分抽出部９０２、振幅信号処理部９０３、位相変調部９０４、非線形増幅部９０５、及び送信出力端子９０６を備えた構成となっている。なお、上述した本発明の送信変調装置は上記の各要素の組合せによって構成されており、振幅位相成分抽出部９０２は変調信号生成部１１に、振幅信号処理部９０３は第２の遅延部１２と電源制御部１３に、位相変調部９０４は位相変調部１０に、非線形増幅部９０５はパワーアンプ１４に対応している。
送信データ信号入力端子９０１より送信データ信号を入力すると、振幅位相成分抽出部９０２によって、送信データ信号から振幅成分変調信号と位相成分変調信号とが抽出される。そして、振幅成分変調信号によって振幅信号処理部９０３を介して非線形増幅部９０５の電源電圧値が設定される。また、位相変調部９０４によって、角周波数を有する搬送波を位相成分変調信号で位相変調させた位相変調波が生成され、非線形増幅部９０５に入力される。
そして、非線形増幅部９０５の出力には、非線形増幅部９０５の電源電圧値と位相変調部９０４の出力信号である位相変調波とを掛け合わせた信号が、非線形増幅部９０５の利得Ｇだけ増幅されて、ＲＦベクトル変調波（ＲＦ変調信号）として出力される。このとき、非線形増幅部９０５に入力される変調波は、一定の包絡線レベルの変調波である位相変調波であるため、高周波増幅器として効率の良い非線形増幅器を使用することができる。このようにして、上記の各実施の形態で述べた送信変調装置を通信機器や移動無線機に搭載した構成に適用することもできる。これによって、通信機器や移動無線機の通信時間を長くすることができる。
以上、実施の形態１から実施の形態３で説明したように、本発明の送信変調装置の一つの態様は、ＰＬＬ回路を用いて２点変調して生成したＲＦ位相変調信号と振幅変調信号とを合成することでポーラ変調を行い、変調信号を送信する送信変調装置であって、ＰＬＬ回路へのベースバンド位相変調信号の入力タイミングを調整する遅延手段と、ＰＬＬ回路を等価的にオープンループにする高インピーダンス化手段を備える構成を採る。
また、本発明の送信変調装置の一つの態様は、送信信号より抽出したベースバンド位相変調信号に基づいてＲＦ位相変調信号を生成する位相変調部と、ＲＦ位相変調信号と送信信号より抽出したベースバンド振幅変調信号とを合成することでポーラ変調を行い、変調信号を送信する振幅変調部とを備える送信変調装置であって、位相変調部は、ベースバンド位相変調信号に基づいて２点変調を行い、ＲＦ位相変調信号を生成するＰＬＬ回路と、ＰＬＬ回路へのベースバンド位相変調信号の入力タイミングを調整する遅延手段と、ＰＬＬ回路のループを等価的にオープンループにする高インピーダンス化手段とを備える構成を採る。
これら構成によれば、ベースバンド振幅変調信号とＲＦ位相変調信号との同期ズレの補正は、遅延手段によってベースバンド位相信号の遅延量を補正することによって実現できる。また、ＰＬＬ回路のループを等価的にオープンループにする高インピーダンス化手段を設けているので、遅延手段によってベースバンド振幅変調信号とＲＦ位相変調信号との同期を図るときのみ、その高インピーダンス化手段を操作してＰＬＬ回路のループを等価的にオープンループにすることができる。これによって、ＰＬＬ回路がオープンループのときにはＲＦ位相変調信号の中心周波数がズレないので、極めて短時間で位相変調信号の遅延量を補正してベースバンド振幅変調信号とＲＦ位相変調信号との同期を図ることができる。つまり、ＰＬＬ回路を閉ループにしたままで、遅延手段によってベースバンド位相変調信号の遅延調整を行うと、その度にＲＦ位相変調信号の中心周波数が変動してしまい、ベースバンド振幅変調信号とＲＦ位相変調信号との同期ズレを収束させるまでに長い時間がかかってしまうが、上記構成によれば、これを有効に回避できる。
また、本発明の送信変調装置の一つの態様は、高インピーダンス化手段はスイッチであって、そのスイッチは、自己がＯＦＦされたときでもＰＬＬ回路を構成する電圧制御発振器の制御電圧が確保できる位置に配置されている構成を採る。
このような構成によれば、高インピーダンス化手段としてスイッチを用いることによって本発明の送信変調装置を容易に実現することができる。このとき、ＰＬＬ回路のループ内であってスイッチがＯＦＦされたときでも電圧制御発振器の制御電圧が確保できる位置に配置にスイッチが配置されている。したがって、スッチをＯＦＦしてベースバンド振幅変調信号とＲＦ位相変調信号との同期調整を行っているときでも電圧制御発振器の制御電圧は確保されているので、ＲＦ位相変調信号の中心周波数がずれることはない。これにより、スイッチを操作するだけでベースバンド振幅変調信号とＲＦ位相変調信号との同期調整を短時間で完了することができるので、極めて使い勝手のよい送信変調装置を実現することが可能となる。
また、本発明の送信変調装置の一つの態様は、前記スイッチは、ＰＬＬ回路を構成する位相比較器とループフィルタとの間に配置される構成を採る。
このような構成によれば、スイッチをＰＬＬ回路のループ内の最も取り付けやすく安定した位置に配置しているので、送信変調装置におけるベースバンド振幅変調信号とＲＦ位相変調信号との同期調整の操作性が一段と向上する。
また、本発明の送信変調装置の一つの態様は、前記高インピーダンス化手段は、ＰＬＬ回路を構成する位相比較器の出力信号を高インピーダンスにすることにより、そのＰＬＬ回路のループを等価的にオープンループにする機能を備えた構成を採る。
このような構成によれば、ＰＬＬ回路のループ内にスイッチを設けなくても、外部からの制御信号によって位相比較器の出力信号を高インピーダンスにすることにより、ＰＬＬ回路を等価的にオープンループにすることができる。したがって、スイッチなどの部品を追加することなく、既存の送信変調装置を用いてベースバンド振幅変調信号とＲＦ位相変調信号との同期調整を行うことができる。
また、本発明の送信変調装置の一つの態様は、前記振幅変調部は、ベースバンド位相変調信号に対してベースバンド振幅変調信号を遅延させる第２の遅延手段を備える構成を採る。
このような構成によれば、ベースバンド振幅変調信号のタイミングの方が、対応するＲＦ位相変調信号のタイミングよりも早い場合にも、第２の遅延調整手段でベースバンド振幅変調信号を遅延させることで同期調整を行うことができる。
また、本発明は、前記いずれかの送信変調装置を搭載した通信機器や移動無線機を実現することもできる。
このような構成によれば、送信変調装置におけるベースバンド位相変調信号とベースバンド振幅変調信号との同期ズレを短時間で補正することができるので、通信機器や移動無線機の通信時間を長くすることが可能となる。
本明細書は、２００５年２月１４日出願の特願２００５−０３６０８９に基づくものである。その内容は全てここに含めておく。
以上説明したように、本発明の送信変調装置は、ＢＢ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号のタイミング調整を短時間で完了させることができるので、通信機器や移動無線機に広く利用することができる。
本発明は、特に、ＰＬＬ（Phase Locked Loop：位相同期ループ）回路を用いて２点変調を行ってＲＦ位相変調信号を生成すると共に、高効率型の線形送信変調器を用いてＲＦ位相変調信号と振幅変調信号とを合成することでポーラ変調を行う送信変調装置、及びこの送信変調装置を搭載した通信機器と移動無線機に関する。
一般的に、線形送信変調器を設計するときには、効率と線形性との間にトレードオフの関係を考慮する必要がある。しかし、最近では、入力信号の位相成分と振幅成分とを分離して、振幅成分の信号波を位相変調増幅器の電源として位相変調信号と振幅変調信号との変調合成を行うポーラ変調を用いることにより、線形送信変調器において高効率化と線形性とを両立させることができる技術が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
図１は、非特許文献１に関連した従来のポーラ変調による送信変調装置の構成を示すブロック図である。つまり、図１はＰＬＬ回路の２点変調方式によってポーラ変調を行う送信変調装置の回路の一例を示している。図１に示すように、この送信変調装置は、位相変調部１００と変調信号生成部１１１と振幅変調部１１５ａとによって構成されている。送信信号が変調信号生成部１１１に入力されると、ベースバンド(以下、ＢＢと略記)位相変調信号とＢＢ振幅変調信号とに分離される。そして、変調信号生成部１１１から出力されたＢＢ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号は、それぞれ、位相変調部１００と振幅変調部１１５ａに入力される。位相変調部１００は、ＢＢ位相変調信号に基づいてキャリア周波数に位相変調をかけてＲＦ位相変調信号を出力する。また、振幅変調部１１５ａは、ＢＢ振幅変調信号に基づいて、入力されたＲＦ位相変調信号に振幅変調をかけてＲＦ変調信号を出力する。
図１の位相変調部１００は、広帯域な位相変調を実現するために２点変調方式のＰＬＬ回路の構成となっている。すなわち、位相変調部１００は、制御電圧端子の電圧に応じて発振周波数が変化するＶＣＯ（Voltage controlled Oscllator：電圧制御発振器）１０１、ＶＣＯ１０１から出力されるＲＦ位相変調信号の周波数を分周する分周器１０２、分周器１０２の出力信号と基準信号の位相を比較して位相差に応じた信号を出力する位相比較器１０３、及び位相比較器１０３の出力信号を平均化するループフィルタ１０４からなるＰＬＬ回路と、ＢＢ位相変調信号に対してデルタシグマ変調をかけ、分周比として分周器１０２へ出力するデルタシグマ変調器１０６と、ＢＢ位相変調信号をアナログ電圧に変換するＤ／Ａ変換器１０７と、Ｄ／Ａ変換器１０７で発生する高調波成分を抑圧してＶＣＯ１０１の制御電圧端子に信号を出力するフィルタ１０８とを備えている。
ここで、ＶＣＯ１０１、分周器１０２、位相比較器１０３、及びループフィルタ１０４で構成されるＰＬＬ回路の伝達関数をＧ（ｓ）とおくと、図１のＡ点からＰＬＬ回路に入力されるＢＢ位相変調信号Φａ（ｓ）には、ローパスフィルタの伝達関数であるＧ（ｓ）が掛けられる。また、Ｂ点からＰＬＬ回路に入力されるＢＢ位相変調信号Φｂ（ｓ）には、ハイパスフィルタの伝達関数である１−Ｇ（ｓ）が掛けられる。但し、ｓ＝ｊωである。
これらのＡ点からＰＬＬ回路に入力されるＢＢ位相変調信号Φ（ｓ）とＢ点からＰＬＬ回路に入力されるＢＢ位相変調信号Φ（ｓ）がＶＣＯ１０１の制御電圧端子で加算されるので、次の式(１)のようになる。
Φ（ｓ）・Ｇ（ｓ）＋Φ（ｓ）・［１−Ｇ（ｓ）］＝Φ（ｓ） （１）
つまり、伝達関数Ｇ（ｓ）の項は打ち消され、ＶＣＯ１０１からはＰＬＬ回路の伝達関数とは無関係なＲＦ位相変調信号が出力される。このように２点変調方式のＰＬＬ回路は、ＰＬＬ回路の低域通過特性によりＢＢ位相変調信号が帯域制限されること無くＲＦ位相変調信号へ変換される。このようにしてＲＦ位相変調信号を生成するのに２点変調を行うことにより、広帯域な位相変調が実現できる。
以上のようにして位相変調部１００で生成されたＲＦ位相変調信号は、振幅変調部１１５ａにおいて振幅変調がかけられる。このとき、ＢＢ振幅変調信号は、電源制御部１１３によってパワーアンプ１１４の電源端子に重畳される。これにより、振幅変調部１１５ａのパワーアンプ１１４によってエンベロープ変動を含むＲＦ変調信号が生成される。
ここで、振幅変調部１１５ａのパワーアンプ１１４は、ＲＦ位相変調信号に対しては非線形モード（スイッチングモード）で、電源端子に重畳されたＢＢ振幅変調信号に対しては線形モードで動作する。通常、ＲＦ入力信号に対して非線形モード（スイッチングモード）で動作するパワーアンプ１１４は、ＲＦ入力信号に対して線形モードで動作するパワーアンプと比較して高効率である。このようにしてポーラ変調を用いた場合は、線形変調の送信機でありながら、高効率のスイッチングモードで動作するパワーアンプ１１４を使用することができるため、高効率かつ線形性のある送信機を実現することができる。
論文"A novel EER transmitter using two-point delta-sigma modulation scheme for WLAN and 3G applications",IEEEMTT-S 2002
ところが、変調信号生成部１１１で分離して出力されたＢＢ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号はパワーアンプ１１４で再び合成されるので、ＶＣＯ１０１からのＲＦ位相変調信号と変調信号生成部１１１からのＢＢ振幅変調信号を適切なタイミングで振幅変調部１１５ａのパワーアンプ１１４へ入力しないと、ＲＦ変調信号のスペクトルが歪むなどの性能劣化を招く虞れがある。
さらに、パワーアンプ１１４へのＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号の入力タイミングを調整する場合には、その分だけ通信時間が短くなってしまうので、その調整にかかる時間はできるだけ短い方が望ましい。
本発明の目的は、短時間でＢＢ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号のタイミング調整を完了させることができる２点変調方式のポーラ変調を用いた送信変調装置を提供することである。
本発明の送信変調装置は、ＰＬＬ回路を用いて２点変調して生成したＲＦ位相変調信号と振幅変調信号とを合成することでポーラ変調を行い、変調信号を送信する送信変調装置であって、ＰＬＬ回路へのベースバンド位相変調信号の入力タイミングを調整する遅延手段と、ＰＬＬ回路を等価的にオープンループにする高インピーダンス化手段を備える構成を採る。
また、本発明の送信変調装置は、送信信号より抽出したベースバンド位相変調信号に基づいてＲＦ位相変調信号を生成する位相変調部と、ＲＦ位相変調信号と送信信号より抽出したベースバンド振幅変調信号とを合成することでポーラ変調を行い、変調信号を送信する振幅変調部とを備える送信変調装置であって、位相変調部は、ベースバンド位相変調信号に基づいて２点変調を行い、ＲＦ位相変調信号を生成するＰＬＬ回路と、ＰＬＬ回路へのベースバンド位相変調信号の入力タイミングを調整する遅延手段と、ＰＬＬ回路のループを等価的にオープンループにする高インピーダンス化手段とを備える構成とした。
このような構成によれば、ベースバンド振幅変調信号とＲＦ位相変調信号との同期ズレの補正は、遅延手段によってベースバンド位相信号の遅延量を補正することによって実現できる。また、ＰＬＬ回路のループを等価的にオープンループにする高インピーダンス化手段を設けているので、遅延手段によってベースバンド振幅変調信号とＲＦ位相変調信号との同期を図るときのみ、その高インピーダンス化手段を操作してＰＬＬ回路のループを等価的にオープンループにすることができる。これによって、ＰＬＬ回路がオープンループのときにはＲＦ位相変調信号の中心周波数がズレないので、極めて短時間で位相変調信号の遅延量を補正してベースバンド振幅変調信号とＲＦ位相変調信号との同期を図ることができる。つまり、ＰＬＬ回路を閉ループにしたままで、遅延手段によってベースバンド位相変調信号の遅延調整を行うと、その度にＲＦ位相変調信号の中心周波数が変動してしまい、ベースバンド振幅変調信号とＲＦ位相変調信号との同期ズレを収束させるまでに長い時間がかかってしまうが、上記構成によれば、これを有効に回避できる。
本発明の送信変調装置によれば、ベースバンド位相変調信号とベースバンド振幅変調信号との同期調整を行うときは、ＰＬＬ回路のループをオープンループにするので、ベースバンド位相変調信号の遅延量を調整してもＰＬＬ回路の過渡応答が発生しない。したがって、短時間でベースバンド位相変調信号とベースバンド振幅変調信号のタイミング調整を完了させることができるので、極めて使い勝手の良い送信変調装置を提供することができる。
＜発明の概要＞
本発明の発明者は、先ず、ポーラ変調を用いた送信変調装置において、ＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号を適切なタイミングでパワーアンプへ入力させるための構成として、図２のような構成について考えた。
図１との対応部分に同一符号を付して示す図２において、送信変調装置は、図１の送信変調装置に対して、ＢＢ位相変調信号を遅延させてデルタシグマ変調器１０６とＤ／Ａ変換器１０７へ出力する第１の遅延部１０５と、ＢＢ振幅変調信号を遅延させて電源制御部１１３へ出力する第２の遅延部１１２と、位相変調部１１０のＶＣＯ１０１から出力されるＲＦ変調信号の出力状態に応じて第１の遅延部１０５と第２の遅延部１１２の遅延量を制御するための制御信号を送出する制御部１１６とが付加された構成となっている。したがって、図１の位相変調部１００及び振幅変調部１１５ａと構成が異なるので、図２ではそれぞれ符号を変えて位相変調部１１０及び振幅変調部１１５ｂとしてある。
図２に示すような送信変調装置の構成によって、デルタシグマ変調器１０６は第１の遅延部１０５の出力信号にデルタシグマ変調をかけ分周比として分周器１０２へ出力し、Ｄ／Ａ変換器１０７は第１の遅延部１０５の他方の出力信号をアナログ電圧に変換してフィルタ１０８へ出力することができる。そして、制御部１１６が第１の遅延部１０５と第２の遅延部１１２を制御することにより、位相変調部１１０のＶＣＯ１０１から振幅変調部１１５ｂのパワーアンプ１１４へ入力されるＲＦ位相変調信号のタイミングと、振幅変調部１１５ｂの電源制御部１１３からパワーアンプ１１４へ入力されるＢＢ振幅変調信号のタイミングが適切に制御される。
ところが、本発明の発明者は、図２のような構成を採用すると、ＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号とのタイミング調整（同期調整）に時間がかかってしまといった不都合があると考えた。このことについて、図３を用いて説明する。
図３は、図２に示す送信変調装置における位相変調部１１０のＶＣＯ１０１から出力されるＲＦ位相変調信号と、振幅変調部１１５ｂの電源制御部１１３から出力されるＢＢ振幅変調信号との間の同期がとれるまでのタイミングチャートを示す図である。図３の例では、第１の遅延部１０５の遅延量を変化させたときの遅延量制御の動作を示している。図３の、ＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号との同期ズレ検出タイミングの時刻ｔ１において、制御部１１６がＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号との同期ズレを検出する。そして、遅延部調整タイミングの時刻ｔ２において、制御部１１６から第１の遅延部１０５へ制御信号が出力され、ＢＢ位相変調信号の遅延量が制御される。さらに、同期ズレ検出タイミングの時刻ｔ３でＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号との同期ズレを検出し、遅延部調整タイミングの時刻ｔ４でＢＢ位相変調信号の遅延量を制御するというように、同期ズレの検出とＢＢ位相変調信号の遅延量の制御を繰り返して行くと、同期ズレが段々と小さくなって行き、時刻ｔｎにおいてＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号との同期がとれる状態となる。
なお、制御部１１６から第２の遅延部１１２へ制御信号を出力することによってＢＢ振幅変調信号の遅延量を制御しても、前述と同様に、ＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号との同期をとることができる。
前述の式(1)に示したように、２点変調のＰＬＬ回路の場合は理想的にはＢＢ位相変調信号に対してＰＬＬ回路の伝達特性は影響しないので、ＢＢ位相変調信号を遅延させてもＲＦ位相変調信号の中心周波数が変化するような過渡応答は発生しない。
しかしながら、現実の状態では、図２に示す送信変調装置において、位相変調部１１０にＢＢ位相変調信号が入力されてからＡ点とＢ点へＢＢ位相変調信号が到達するまでに時間差が発生し、２点変調のＰＬＬ回路の動作は理想状態にはならない。Ａ点とＢ点へＢＢ位相変調信号が到達するまでの時間差は、設計時点である程度補正することは可能であるが、Ｄ／Ａ変換器１０７やフィルタ１０８などのアナログ回路が介在するため、Ｄ／Ａ変換器１０７やフィルタ１０８などの製造ばらつきや温度変動などの要因で完全には補正することができない。これによって、図３に示すように遅延部調整タイミングの時刻ｔ２で第１の遅延部１０５の遅延量を変化させると、その時点からＰＬＬ回路の過渡応答が発生するので、ＲＦ位相変調信号の中心周波数が変化してしまう。
そのため、例えば、時刻ｔ２における遅延調整の後にＲＦ位相変調信号の中心周波数の変動が収まるまでの時間は次の同期ズレの検出が行えないので、やや長い時間が経った後に次の時刻ｔ３において同期ズレの検出を行い、遅延部調整タイミングの時刻ｔ４でＢＢ位相変調信号の遅延量を制御するというように、ＲＦ位相変調信号の中心周波数の変動が収まってから次の遅延量制御を行うという動作を繰り返すため、同期が確立する時刻ｔｎまでにやや長い時間がかかる。例えば、図３においては、毎サイクルごとに比較的長い過度応答の収束時間を経ながら、５回に亘って同期ズレ検出と遅延量制御を繰り返した後に、時刻ｔｎにおいて初めて同期が確立している。このように、同期が確立するまでに長い時間がかかると、その時間分だけ早くから送信変調装置を起動する必要があるため、結果的に、送信変調装置を移動無線機に搭載する場合は通信時間が短くなってしまう。
本発明の発明者は、このような考察の下、本発明に至った。本発明は、２点変調方式によってポーラ変調を行う送信変調装置において、例えば、ＰＬＬ回路のループにスイッチを設ける構成とする。そして、ＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号の同期ズレの補正を行うときは、スイッチをＯＦＦにしてＰＬＬ回路を開ループ（以下これをオープンループと呼ぶこともある）にする。このような開ループにすることによって、ＢＢ位相変調信号の遅延量の調整タイミングでＰＬＬ回路を流れる信号に過渡応答が発生しないようにし、ＲＦ位相変調信号の中心周波数が変化しないようにする。これによって、短時間でＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号の同期をとることができる。
以下、図面を用いて、本発明における送信変調装置の好適な実施の形態の幾つかを詳細に説明する。なお、各実施の形態に用いる図面において同一の構成要素は同一の符号を付し、かつ重複する説明は可能な限り省略する。
＜実施の形態１＞
図４は、本発明の実施の形態１における送信変調装置の構成を示すブロック図である。図４に示す本発明の実施の形態１における送信変調装置が図２に示す送信変調装置と異なるところは、位相変調部１０において位相比較器３とループフィルタ４との間に半導体スイッチなどからなるスイッチ（高インピーダンス化手段）１７を備え、制御部１６からスイッチ１７へ制御信号を出力している点である。これによって、ＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号の同期調整を行うときは、スイッチ１７をＯＦＦにしてＰＬＬ回路を開ループし、ＢＢ位相変調信号の遅延量の調整タイミングでＰＬＬ回路を流れる信号に過渡応答が発生しないようにして、短時間でＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号の同期がとれるようにする。
すなわち、図４に示す送信変調装置は、基準信号とＢＢ位相変調信号とに基づいて位相変調を行いＲＦ位相変調信号を生成する位相変調部１０と、送信信号をＢＢ（ベースバンド）位相変調信号とＢＢ振幅変調信号とに分離して出力する変調信号生成部１１と、ＢＢ振幅変調信号に基づいて、入力されたＲＦ位相変調信号に振幅変調をかけて所望のＲＦ変調信号を生成して出力する振幅変調部１５と、ＢＢ位相変調信号やＢＢ振幅変調信号の遅延量を制御するための制御信号を出力する制御部１６とによって構成されている。
このような構成により、変調信号生成部１１に入力された送信信号はＢＢ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号に分離され、変調信号生成部１１から出力されたＢＢ位相変調信号は位相変調部１０に入力され、変調信号生成部１１から出力されたＢＢ振幅変調信号は振幅変調部１５に入力される。このとき、位相変調部１０は、入力されたＢＢ位相変調信号に基づいて、キャリア周波数に位相変調をかけてＲＦ位相変調信号を振幅変調部１５へ出力し、振幅変調部１５は、自己に入力されたＢＢ振幅変調信号に基づいて、位相変調部１０から入力されたＲＦ位相変調信号に振幅変調をかけて所望のＲＦ変調信号を出力する。さらに、制御部１６から位相変調部１０及び振幅変調部１５へ入力された制御信号によってＢＢ位相変調信号やＢＢ振幅変調信号の遅延量が制御される。
また、位相変調部１０は広帯域な位相変調を実現するために２点変調方式のＰＬＬ回路の構成となっている。すなわち、位相変調部１０は、制御電圧端子の電圧に応じて発振周波数が変化するＶＣＯ１、ＶＣＯ１から出力されるＲＦ位相変調信号の周波数を分周する分周器２、分周器２の出力信号と基準信号の位相を比較して位相差に応じた信号を出力する位相比較器３、ＢＢ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号のタイミング調整を行う際にＰＬＬ回路を開ループにするスイッチ１７、及び位相比較器３の出力信号を平均化するループフィルタ４からなるＰＬＬ回路と、制御部１６からの制御信号に基づいて、変調信号生成部１１から入力されたＢＢ位相変調信号を遅延させてデルタシグマ変調器６とＤ／Ａ変換器７へ出力する第１の遅延部５と、遅延されたＢＢ位相変調信号に対してデルタシグマ変調をかけ、分周比として分周器２へ出力するデルタシグマ変調器６と、遅延されたＢＢ位相変調信号をアナログ電圧に変換するＤ／Ａ変換器７と、Ｄ／Ａ変換器７で発生する高調波成分を抑圧してＶＣＯ１の制御電圧端子に信号を出力するフィルタ８とを備えた構成となっている。
また、振幅変調部１５は、制御部１６からの制御信号に基づいて、変調信号生成部１１から入力されたＢＢ振幅変調信号を遅延させて電源制御部１３へ出力する第２の遅延部１２と、パワーアンプ１４の電源端子へＢＢ振幅変調信号を重畳させる電源制御部１３と、電源制御部１３からのＢＢ振幅変調信号と位相変調部１０からのＲＦ位相変調信号とによってエンベロープ変動を含むＲＦ変調信号を生成するパワーアンプ１４とを備えた構成となっている。
次に、図４に示す送信変調装置の動作について説明するが、送信変調装置が高効率かつ線形性のあるポーラ変調によって広帯域で安定したＲＦ変調信号を生成する過程については、従来の技術でも述べているように公知の技術であるのでその説明は可能な限り省略する。したがって、以下に述べる送信変調装置の動作説明では、２点変調によるポーラ変調を行う送信変調装置において、短時間でＢＢ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号のタイミング調整を完了させる動作について詳細に説明する。
まず、図４に示す送信変調装置における動作を概略的に説明する。位相変調部１０がＢＢ位相変調信号を位相変調してＲＦ位相変調信号を生成し、振幅変調部１５がＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号とを合成してポーラ変調を行ってＲＦ変調信号を生成して送信する。このとき、位相変調部１０は、ＶＣＯ１、分周期２、位相比較器３、及びループフィルタ４からなるＰＬＬ回路の２点変調を行う。通常のＢＢ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号の同期調整は、第１の遅延部５又は第２の遅延部１２によって遅延量を補正しながら行う。
ここで、送信変調装置による同期調整としては、Ａ点とＢ点の同期調整、ＲＦ変調信号とＢＢ振幅変調信号の同期調整の２つがあるので、まず、それらの同期調整をどのような順序で行うかについての具体的な動作例について説明する。
まず、位相変調部１０にＢＢ位相変調信号が入力されてからＡ点とＢ点へＢＢ位相変調信号が到達するまでの時間差が小さくなるように、第１の遅延部５によってタイミングを調整し、ＢＢ位相変調信号をデルタシグマ変調器６とＤ／Ａ変換器７へ出力するように設計する。
実際にはＢ点の経路にはフィルタ８等のアナログ回路が含まれるため、製造バラツキなどで伝搬遅延時間は変動する。一方、Ａ点の経路のデルタシグマ変調器６はディジタル回路なので、そこでの伝搬遅延時間は変動しない。そこで、まずＡ点とＢ点へＢＢ位相変調信号が到達するまでの時間差が小さくなるように、第１の遅延部５によってタイミング調整を行う。
アナログ回路の伝播遅延時間が設計時点よりも短い場合には、Ｂ点へＢＢ位相変調信号が到達するまでの時間を遅らせるように第１の遅延部５でタイミング調整を行う。反対に、アナログ回路の伝播遅延時間が設計時点よりも長い場合には、Ａ点へＢＢ位相変調信号が到達するまでの時間を遅らせるように第１の遅延部５でタイミング調整を行う。
次にＰＬＬ回路を開ループにした後に、第１の遅延部５によってＢＢ位相変調信号の遅延量を補正して位相変調信号と振幅変調信号との同期調整を行う。この際、先に調整されたＡ点とＢ点へＢＢ位相変調信号が到達するまでの時間差は維持しておく。すなわち、オープンループの状態でＢ点側を遅延させた分だけＡ点側も遅延させる。これは、ＰＬＬ回路をクローズドループに戻した際に、Ａ点とＢ点へＢＢ位相変調信号が到達するまでの時間差を小さくしておく必要があるためである。
次に、図５Ａ〜図５Ｅを用いて、開ループ時のＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号の同期ズレ補正の動作について詳細に説明する。図５は、図４に示す送信変調装置におけるＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号との間で同期がとれるまでのタイミングチャートを示す図である。したがって、図４と図５を参照しながら、ＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号との間で同期をとるための動作を説明する。変調信号生成部１１から出力されるＢＢ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号のタイミング調整を行う際には、まず、時刻ｔ０において、制御部１６からの制御信号によって半導体スイッチなどで構成されるスイッチ１７をＯＦＦにして、ＶＣＯ１、分周器２、位相比較器３、及びループフィルタ４からなるＰＬＬ回路を開ループの状態にする。このとき、スイッチ１７がＯＦＦになってもループフィルタ４には電荷が保持されているのでＶＣＯ１の制御電圧は確保されるため、時刻ｔ０以降においてもＶＣＯ１の中心周波数は安定的に保持される。
このときより（つまり、時刻ｔ０以降において）、位相変調部１０のフィルタ８から出力されるＢＢ位相変調信号に基づいてＶＣＯ１からＲＦ位相変調信号が出力され、このＲＦ位相変調信号に対して振幅変調がかけられた信号（ＲＦ変調信号）が振幅変調部１５のパワーアンプ１４から出力される。一方、制御部１６は、前述の図３の場合と同様に、時刻ｔ１でＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号との同期ズレ検出を行い、その検出結果に基づいて、時刻ｔ２において第１の遅延部５のＢＢ位相変調信号の遅延量を制御する。このとき（つまり、時刻ｔ２において）、ＰＬＬ回路は開ループの状態となっているので、第１の遅延部５のＢＢ位相変調信号の遅延量が変化してもＶＣＯ１から出力されるＲＦ位相変調信号の中心周波数の変動は発生しない。
また、ＶＣＯ１の制御電圧端子から出力端子へＲＦ位相変調信号が出力されるまでの応答は極めて高速であるので、第１の遅延部５のＢＢ位相変調信号の遅延量を調整した時刻ｔ２の直後の時刻ｔ３で次の同期ズレの検出を行うことができる。このようにして、数回の時刻ｔ３，ｔ５，ｔ７，ｔ９による同期ズレ検出と、それぞれの同期ズレ検出の直後の時刻ｔ４，ｔ６，ｔ８，ｔ１０における遅延調整を繰り返した後、時刻ｔ１１で同期ズレ検出を行ってＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号とが同期していれば、時刻ｔ１２でスイッチ１７を閉じてＰＬＬ回路を元の閉ループにする。
つまり、ＰＬＬ回路が開ループの間はＲＦ位相変調信号の中心周波数の変動がないので、数回の時刻ｔ３，ｔ５，ｔ７，ｔ９，ｔ１１による同期ズレ検出と、それぞれの同期ズレ検出の直後の時刻ｔ４，ｔ６，ｔ８，ｔ１０における遅延調整とを短時間のタイミングステップで繰り返えすことができる。したがって、結果的に、短時間でＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号との同期を確立させることができる。
なお、ＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号との同期が確立してスイッチ１７をＯＮにした時点（時刻ｔ１２）からＰＬＬ回路がロックするまでは、ＲＦ位相変調信号の中心周波数の変動が過度的に発生する。したがって、この変動が収まった時点（時刻ｔ１３）でＢＢ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号のタイミング調整が完了したことになる。しかし、ＲＦ位相変調信号の中心周波数の変動が数回にわたり繰り返されるわけではないので、比較的短時間の内にＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号との同期を確立させることができる。
なお、図４ではスイッチ１７を位相比較器３とループフィルタ４の間に設けたが、スイッチ１７はこの位置に限定されるものではない。すなわち、スイッチ１７をＯＦＦしてＰＬＬ回路を開ループにしたときに、ＢＢ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号の同期調整中においてＶＣＯ１の制御電圧が確保できる位置であれば、どの位置にスイッチ１７を設けても構わない。例えばループフィルタ４内にスイッチを設けるようにしてもよい。この場合、ループフィルタ４を構成するコンデンサのうち、少なくとも、容量の最も大きいコンデンサよりも前段側にスイッチを設ければ、開ループにした状態でＶＣＯ１の制御電圧を確保できる。
図６は、図４に示す送信変調装置におけるＲＦ位相変調信号のシュミレーション結果を示す図である。つまり、図６は、図４において位相変調部部１０のスイッチ１７を閉じた状態で、Ａ点のＢＢ位相変調信号とＢ点のＢＢ位相変調信号との時間差が１μｓｅｃある場合を想定し、Ａ点に対してＢ点の信号を１μｓｅｃ遅延させたＢＢ位相変調信号を与えた場合のＶＣＯ１の出力に現われる中心周波数の変動をシミュレーションした結果を示している。
図６において、横軸は時間の経過を表わし、縦軸はＡ点のＢＢ位相変調信号波形のレベル、及びＶＣＯ１の出力のＲＦ位相変調信号におけるＢＢ位相変調信号成分を表わしている。なお、図６の実線がＡ点に入力したＢＢ位相変調信号であり、破線がＶＣＯ１の出力のＲＦ位相変調信号におけるＢＢ位相変調信号成分を示している。このように、Ａ点に入力したＢＢ位相変調信号に対して約１μｓｅｃ遅延してＶＣＯ１の出力のＲＦ位相変調信号の周波数が応答している。これは、Ｂ点にＡ点よりも１μｓｅｃ遅延させたＢＢ位相変調信号を入力したためである。つまり、Ｂ点のＢＢ位相変調信号を見ればＶＣＯ１の出力のＲＦ位相変調信号の遅延時間を確認することができる。
図４の位相変調部１０におけるＤ／Ａ変換器７やフィルタ８などのアナログ回路の製造ばらつきや温度変動などに起因し、Ａ点とＢ点のＢＢ位相変調信号に時間差が発生した場合、Ｂ点のＢＢ位相変調信号の信号タイミングとＲＦ位相変調信号の信号タイミングは一致していると考えてよい。すなわち、スイッチ１７をＯＦＦしたときの開ループ状態のＰＬＬ回路でＢ点の側のＢＢ位相変調信号の遅延量を変化させてＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号の同期を完了したとしても、スイッチ１７をＯＮしてＰＬＬ回路を閉ループに戻した後にＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号の同期がずれることはない。このようにして、ＢＢ位相変調信号の遅延量を調整してもＰＬＬ回路の過渡応答が発生しないので、短時間でＢＢ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号のタイミング調整を完了させることができる。
＜実施の形態２＞
図７は、本発明の実施の形態２における送信変調装置の構成を示すブロック図である。図８の送信変調装置が図４の送信変調装置と異なるところは、スイッチ１７を取り外して位相比較器３とループフィルタ４を直接接続してＰＬＬ回路を閉ループにすると共に、制御部１６から位相比較器３へ制御信号を入力している点である。
つまり、図４に示す実施の形態１の送信変調装置では、スイッチ１７を用いてＰＬＬ回路を開ループ状態にしたが、図７に示す実施の形態２の送信変調装置では、スイッチ１７を備えずに、ＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号との同期調整を行うときに、制御部１６からの制御信号によって位相比較器３の出力側をハイインピーダンスの状態にする。これによって、ＰＬＬ回路の開ループ状態を作り出すことができるので、前述の実施の形態１と同様に短時間でＢＢ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号のタイミング調整を完了させることができる。
＜実施の形態３＞
本発明では、上記の各実施の形態で述べた送信変調装置を通信機器や移動無線機（例えば携帯電話など）に搭載した構成に適用することもできる。図８は、本発明の送信変調装置を搭載した通信機器の一構成例を示すブロック図である。この通信機器は、送信データ信号入力端子９０１、振幅位相成分抽出部９０２、振幅信号処理部９０３、位相変調部９０４、非線形増幅部９０５、及び送信出力端子９０６を備えた構成となっている。なお、上述した本発明の送信変調装置は上記の各要素の組合せによって構成されており、振幅位相成分抽出部９０２は変調信号生成部１１に、振幅信号処理部９０３は第２の遅延部１２と電源制御部１３に、位相変調部９０４は位相変調部１０に、非線形増幅部９０５はパワーアンプ１４に対応している。
送信データ信号入力端子９０１より送信データ信号を入力すると、振幅位相成分抽出部９０２によって、送信データ信号から振幅成分変調信号と位相成分変調信号とが抽出される。そして、振幅成分変調信号によって振幅信号処理部９０３を介して非線形増幅部９０５の電源電圧値が設定される。また、位相変調部９０４によって、角周波数を有する搬送波を位相成分変調信号で位相変調させた位相変調波が生成され、非線形増幅部９０５に入力される。
そして、非線形増幅部９０５の出力には、非線形増幅部９０５の電源電圧値と位相変調部９０４の出力信号である位相変調波とを掛け合わせた信号が、非線形増幅部９０５の利得Ｇだけ増幅されて、ＲＦベクトル変調波（ＲＦ変調信号）として出力される。このとき、非線形増幅部９０５に入力される変調波は、一定の包絡線レベルの変調波である位相変調波であるため、高周波増幅器として効率の良い非線形増幅器を使用することができる。このようにして、上記の各実施の形態で述べた送信変調装置を通信機器や移動無線機に搭載した構成に適用することもできる。これによって、通信機器や移動無線機の通信時間を長くすることができる。
以上、実施の形態１から実施の形態３で説明したように、本発明の送信変調装置の一つの態様は、ＰＬＬ回路を用いて２点変調して生成したＲＦ位相変調信号と振幅変調信号とを合成することでポーラ変調を行い、変調信号を送信する送信変調装置であって、ＰＬＬ回路へのベースバンド位相変調信号の入力タイミングを調整する遅延手段と、ＰＬＬ回路を等価的にオープンループにする高インピーダンス化手段を備える構成を採る。
また、本発明の送信変調装置の一つの態様は、送信信号より抽出したベースバンド位相変調信号に基づいてＲＦ位相変調信号を生成する位相変調部と、ＲＦ位相変調信号と送信信号より抽出したベースバンド振幅変調信号とを合成することでポーラ変調を行い、変調信号を送信する振幅変調部とを備える送信変調装置であって、位相変調部は、ベースバンド位相変調信号に基づいて２点変調を行い、ＲＦ位相変調信号を生成するＰＬＬ回路と、ＰＬＬ回路へのベースバンド位相変調信号の入力タイミングを調整する遅延手段と、ＰＬＬ回路のループを等価的にオープンループにする高インピーダンス化手段とを備える構成を採る。
これら構成によれば、ベースバンド振幅変調信号とＲＦ位相変調信号との同期ズレの補正は、遅延手段によってベースバンド位相信号の遅延量を補正することによって実現できる。また、ＰＬＬ回路のループを等価的にオープンループにする高インピーダンス化手段を設けているので、遅延手段によってベースバンド振幅変調信号とＲＦ位相変調信号との同期を図るときのみ、その高インピーダンス化手段を操作してＰＬＬ回路のループを等価的にオープンループにすることができる。これによって、ＰＬＬ回路がオープンループのときにはＲＦ位相変調信号の中心周波数がズレないので、極めて短時間で位相変調信号の遅延量を補正してベースバンド振幅変調信号とＲＦ位相変調信号との同期を図ることができる。つまり、ＰＬＬ回路を閉ループにしたままで、遅延手段によってベースバンド位相変調信号の遅延調整を行うと、その度にＲＦ位相変調信号の中心周波数が変動してしまい、ベースバンド振幅変調信号とＲＦ位相変調信号との同期ズレを収束させるまでに長い時間がかかってしまうが、上記構成によれば、これを有効に回避できる。
また、本発明の送信変調装置の一つの態様は、高インピーダンス化手段はスイッチであって、そのスイッチは、自己がＯＦＦされたときでもＰＬＬ回路を構成する電圧制御発振器の制御電圧が確保できる位置に配置されている構成を採る。
このような構成によれば、高インピーダンス化手段としてスイッチを用いることによって本発明の送信変調装置を容易に実現することができる。このとき、ＰＬＬ回路のループ内であってスイッチがＯＦＦされたときでも電圧制御発振器の制御電圧が確保できる位置に配置にスイッチが配置されている。したがって、スッチをＯＦＦしてベースバンド振幅変調信号とＲＦ位相変調信号との同期調整を行っているときでも電圧制御発振器の制御電圧は確保されているので、ＲＦ位相変調信号の中心周波数がずれることはない。これにより、スイッチを操作するだけでベースバンド振幅変調信号とＲＦ位相変調信号との同期調整を短時間で完了することができるので、極めて使い勝手のよい送信変調装置を実現することが可能となる。
また、本発明の送信変調装置の一つの態様は、前記スイッチは、ＰＬＬ回路を構成する位相比較器とループフィルタとの間に配置される構成を採る。
このような構成によれば、スイッチをＰＬＬ回路のループ内の最も取り付けやすく安定した位置に配置しているので、送信変調装置におけるベースバンド振幅変調信号とＲＦ位相変調信号との同期調整の操作性が一段と向上する。
また、本発明の送信変調装置の一つの態様は、前記高インピーダンス化手段は、ＰＬＬ回路を構成する位相比較器の出力信号を高インピーダンスにすることにより、そのＰＬＬ回路のループを等価的にオープンループにする機能を備えた構成を採る。
このような構成によれば、ＰＬＬ回路のループ内にスイッチを設けなくても、外部からの制御信号によって位相比較器の出力信号を高インピーダンスにすることにより、ＰＬＬ回路を等価的にオープンループにすることができる。したがって、スイッチなどの部品を追加することなく、既存の送信変調装置を用いてベースバンド振幅変調信号とＲＦ位相変調信号との同期調整を行うことができる。
また、本発明の送信変調装置の一つの態様は、前記振幅変調部は、ベースバンド位相変調信号に対してベースバンド振幅変調信号を遅延させる第２の遅延手段を備える構成を採る。
このような構成によれば、ベースバンド振幅変調信号のタイミングの方が、対応するＲＦ位相変調信号のタイミングよりも早い場合にも、第２の遅延調整手段でベースバンド振幅変調信号を遅延させることで同期調整を行うことができる。
また、本発明は、前記いずれかの送信変調装置を搭載した通信機器や移動無線機を実現することもできる。
このような構成によれば、送信変調装置におけるベースバンド位相変調信号とベースバンド振幅変調信号との同期ズレを短時間で補正することができるので、通信機器や移動無線機の通信時間を長くすることが可能となる。
本明細書は、２００５年２月１４日出願の特願２００５−０３６０８９に基づくものである。その内容は全てここに含めておく。
以上説明したように、本発明の送信変調装置は、ＢＢ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号のタイミング調整を短時間で完了させることができるので、通信機器や移動無線機に広く利用することができる。
従来のポーラ変調による送信変調装置の構成を示すブロック図 ＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号を適切なタイミングでパワーアンプへ入力させるための送信変調装置の構成を示すブロック図 図２に示す送信変調装置におけるＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号との間の同期がとれるまでのタイミングチャートを示す図であり、図３ＡはＲＦ位相変調信号の中心周波数を示す図、図３Ｂは同期ズレ検出タイミングを示す図、図３Ｃは遅延部による調整タイミングを示す図、図３Ｄは同期ズレ量を示す図 本発明の実施の形態１における送信変調装置の構成を示すブロック図 図４に示す送信変調装置におけるＲＦ位相変調信号とＢＢ振幅変調信号との間で同期がとれるまでのタイミングチャートを示す図であり、図５ＡはＲＦ位相変調信号の中心周波数を示す図、図５Ｂは開ループにするタイミングを示す図、図５Ｃは同期ズレ検出タイミングを示す図、図５Ｄは遅延部による調整タイミングを示す図、図５Ｅは同期ズレ量を示す図 図４に示す送信変調装置におけるＲＦ位相変調信号のシュミレーション結果を示す図 本発明の実施の形態２における送信変調装置の構成を示すブロック図 本発明の送信変調装置を搭載した通信機器の一構成例を示すブロック図

Claims (8)

  1. ＰＬＬ回路を用いて２点変調して生成したＲＦ位相変調信号と、振幅変調信号とを合成することでポーラ変調を行い、変調信号を送信する送信変調装置であって、
    前記ＰＬＬ回路へのベースバンド位相変調信号の入力タイミングを調整する遅延手段と、
    前記ＰＬＬ回路を等価的にオープンループにする高インピーダンス化手段と、
    を備える送信変調装置。
  2. 送信信号より抽出したベースバンド位相変調信号に基づいてＲＦ位相変調信号を生成する位相変調部と、前記ＲＦ位相変調信号と前記送信信号より抽出したベースバンド振幅変調信号とを合成することでポーラ変調を行い、変調信号を送信する振幅変調部とを備える送信変調装置であって、
    前記位相変調部は、
    前記ベースバンド位相変調信号に基づいて２点変調を行い、前記ＲＦ位相変調信号を生成するＰＬＬ回路と、
    前記ＰＬＬ回路へのベースバンド位相変調信号の入力タイミングを調整する遅延手段と、
    前記ＰＬＬ回路のループを等価的にオープンループにする高インピーダンス化手段と、
    を備える送信変調装置。
  3. 前記高インピーダンス化手段はスイッチであって、当該スイッチは、自己がＯＦＦされたときでも前記ＰＬＬ回路を構成する電圧制御発振器の制御電圧が確保できる位置に配置されている
    請求項２に記載の送信変調装置。
  4. 前記スイッチは、前記ＰＬＬ回路を構成する位相比較器とループフィルタとの間に配置されている
    請求項３に記載の送信変調装置。
  5. 前記高インピーダンス化手段は、前記ＰＬＬ回路を構成する位相比較器の出力信号を高インピーダンスにすることにより、前記ＰＬＬ回路のループを等価的にオープンループにする機能を備えている
    請求項２に記載の送信変調装置。
  6. 前記振幅変調部は、さらに、前記ベースバンド位相変調信号に対して前記ベースバンド振幅変調信号を遅延させる第２の遅延部を備える
    請求項２に記載の送信変調装置。
  7. 請求項１に記載の送信変調装置を搭載した通信機器。
  8. 請求項１に記載の送信変調装置を搭載した移動無線機。
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