特許 6129549 送信機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6129549

(24)【登録日】2017年4月21日

(45)【発行日】2017年5月17日

(54)【発明の名称】送信機

(51)【国際特許分類】

   H04L 27/18 20060101AFI20170508BHJP

   H04L 27/36 20060101ALI20170508BHJP

   H03F 1/32 20060101ALI20170508BHJP

   H04B 1/04 20060101ALI20170508BHJP

【ＦＩ】

   H04L27/18 Z

   H04L27/36

   H03F1/32

   H04B1/04 R

【請求項の数】4

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2012-282038(P2012-282038)

(22)【出願日】2012年12月26日

(65)【公開番号】特開2014-127785(P2014-127785A)

(43)【公開日】2014年7月7日

【審査請求日】2015年12月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001122

【氏名又は名称】株式会社日立国際電気

(74)【代理人】

【識別番号】100097113

【弁理士】

【氏名又は名称】堀 城之

(74)【代理人】

【識別番号】100162363

【弁理士】

【氏名又は名称】前島 幸彦

(72)【発明者】

【氏名】戸舘 高広

【審査官】 吉江 一明

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０８−０３２４６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１６４１５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０１３４０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０５４９０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１１１７５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０７８９６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５６２８０５９（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０５８５５５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｌ ２７／１８

Ｈ０３Ｆ １／３２

Ｈ０４Ｂ １／０４

Ｈ０４Ｌ ２７／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ベースバンド信号の同相成分と直交成分とを入力し、ベースバンド信号を搬送波信号によって直交変調し、直交変調した線形変調信号を所定電力レベルに増幅する増幅器を有する送信機において、
前記増幅器は、非線形歪補償を行うカーテシアンループ方式の負帰還増幅器であって、
送信機の出力信号の一部を帰還信号として取り出す方向性結合器と、
前記方向性結合器によって分岐された前記帰還信号を前記搬送波信号によって帰還同相成分と帰還直交成分に直交復調する直交復調器と、
前記ベースバンド信号と前記帰還信号の位相ずれ量と位相ずれ方向を検出する位相制御器と、
前記検出された位相ずれと位相ずれ方向とにより前記直交復調器に入力される前記搬送波信号の位相を制御する位相器とを備え、
前記位相制御器は、
前記ベースバンド信号の同相成分又は直交成分の中心点タイミングを計算するベースバンド信号中心点タイミング計算手段と、
前記帰還信号の同相成分又は直交成分の中心点タイミングを計算する帰還信号中心点タイミング計算手段と、
前記ベースバンド信号の中心点タイミングと前記帰還信号の中心点タイミングとの差を算出し、その差から、前記ベースバンド信号と前記帰還信号の同相成分又は直交成分の位相ずれ量と位相ずれ方向を計算する位相制御情報計算手段と、
を備えることを特徴とする送信機。

【請求項2】

前記ベースバンド信号中心点タイミング計算手段は、
前記ベースバンド信号と基準電圧を入力してベースバンド信号矩形波形に変換する第１の比較器と、
前記ベースバンド信号矩形波形のアップエッジとダウンエッジのタイミングから、中心点タイミングを計算する第１の中心点タイミング計算手段とを備え、
前記ベースバンド信号矩形波形の中心点タイミングを前記ベースバンド信号の中心点タイミングとし、
前記帰還信号中心点タイミング計算手段は、
前記帰還信号と基準電圧を入力して帰還信号矩形波形に変換する第２の比較器と、
前記帰還信号矩形波形のアップエッジとダウンエッジのタイミングから、中心点タイミングを計算する第２の中心点タイミング計算手段とを備え、
前記帰還信号矩形波形の中心点タイミングを前記帰還信号の中心点タイミングとする
ことを特徴とする請求項１に記載の送信機。

【請求項3】

前記第１の比較器は前記ベースバンド信号の前記同相成分を入力し、かつ前記第２の比較器は前記帰還信号の前記同相成分を入力するか、
または、前記第１の比較器は前記ベースバンド信号の前記直交成分入力し、かつ前記第２の比較器は前記帰還信号の前記直交成分を入力する
ことを特徴とする請求項２に記載の送信機。

【請求項4】

ベースバンド信号の同相成分と直交成分とを入力し、ベースバンド信号を搬送波信号によって直交変調し、直交変調した線形変調信号を所定電力レベルに増幅する増幅器を有する送信機において、
前記増幅器は、非線形歪補償を行うカーテシアンループ方式の負帰還増幅器であって、
送信機の出力信号の一部を帰還信号として取り出す方向性結合器と、
前記方向性結合器によって分岐された前記帰還信号を前記搬送波信号によって帰還同相成分と帰還直交成分に直交復調する直交復調器と、
前記ベースバンド信号と、前記ベースバンド信号と前記帰還信号とを加算した加算信号との位相ずれ量と位相ずれ方向を検出する位相制御器と、
前記検出された位相ずれと位相ずれ方向とにより前記直交復調器に入力される前記搬送波信号の位相を制御する位相器とを備え、
前記位相制御器は、
前記ベースバンド信号の同相成分又は直交成分の中心点タイミングを計算するベースバンド信号中心点タイミング計算手段と、
前記加算信号の同相成分又は直交成分の中心点タイミングを計算する加算信号中心点タイミング計算手段と、
前記ベースバンド信号の中心点タイミングと前記加算信号の中心点タイミングとの差を算出し、その差から、前記ベースバンド信号と前記加算信号の同相成分又は直交成分の位相ずれ量と位相ずれ方向を計算する位相制御情報計算手段と、
を備えることを特徴とする送信機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、送信機に係り、特に非線形歪補償を行うカーテシアンループ（Cartesian Loop）方式の負帰還増幅器を備える送信機に関する。

【背景技術】

【0002】

カーテシアンループ方式の負帰還増幅器は、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）変調方式、１６値ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）などの線形変調信号の電力増幅を行う電力増幅器の非線形歪み補償を行うもので、主に無線通信を行う送信機に使用されている。このような負帰還増幅器において、順方向回路または帰還回路に入力する搬送波信号の位相の調整が不適切であると、負帰還増幅器が不安定となり発振を生じることがある。この負帰還増幅器により生じる発振は、他の通信システムに対して悪影響を与える。

【0003】

負帰還増幅器における搬送波信号の位相制御に関する技術としては、下記の特許文献１と特許文献２がある。特許文献１の負帰還増幅回路では、ベースバンド信号を直交変調回路で直交変調し、増幅回路で増幅した信号を直交復調回路で直交復調して得た直交復調信号をベースバンド信号から減算する構成の負帰還増幅回路において、位相検出回路は直交復調信号とベースバンド信号を入力して位相比較し、その平均化した位相差時間を位相制御データとして位相制御回路に出力し、位相制御回路は位相制御データにより帰還信号の位相制御を行うことで、直交変調信号に含まれる二次元歪を補償するカーテシアンループの負帰還増幅回路を実現している。特許文献２の負帰還方式による非線形歪み補償回路を用いた送信機では、帰還信号を加算する前の入力ベースバンド信号の位相と、帰還信号を加算した後で直交変調する前の信号の位相とを比較し、比較した情報を元に帰還信号を復調する直交復調器が入力する信号の位相の制御を行うことで、ループの位相特性を安定に保ちループの発振現象、スプリアスの発生を抑え安定に動作するカーテシアンループの負帰還増幅器を実現している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平７−５８５５５号公報

【特許文献2】特開２００６−５４９０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

このように、特許文献１のカーテシアンループの負帰還増幅回路及び特許文献２のカーテシアンループの負帰還増幅器は、ベースバンド信号と帰還信号との位相を検出し、帰還信号の位相を制御することで、負帰還増幅器を安定に動作させるようにしている。しかし、製品の製造ばらつきや温度変化によって、ベースバンド信号の直交成分や帰還信号の直交成分は、比較器に入力されるまでの間にオフセットが生じる。このようなベースバンド信号の直交成分や帰還信号の直交成分におけるオフセットにより、比較器が位相ずれの誤検出を行うため、オフセットを調整しなければならないという問題があった。

【0006】

まず、従来の位相制御器１１１Ｂが位相ずれ量を検出する方法について、図５と図６を用いて説明する。図５は、従来の位相制御器１１１Ｂの構成を示す図である。図６は、位相制御器１１１Ｂにおける位相ずれの検出手順を示すタイムチャートである。従来の負帰還増幅器の構成は、図１に示す実施形態１の負帰還増幅器１０において、位相制御器１１１Ａが位相制御器１１１Ｂに置き換わる以外は同じである。なお、図１に示す負帰還増幅器１０の構成の説明は、実施形態１で行っているので、ここでは省略する。

【0007】

従来の位相制御器１１１Ｂは、排他的論理和５０１、サンプルタイミング生成部５０２、サンプリング機能部５０３、位相ずれ検出タイミング生成部５０４、カウンタ５０５、ダウンエッジ検出部５０６、位相ずれ方向検出部５０７、及び位相制御情報計算部５０８から構成されている。

【0008】

排他的論理和５０１は、比較器１１０ａからＱ成分の信号と、比較器１１０ｂからｑ成分の信号とを入力すると、Ｑ成分とｑ成分の排他的論理和（ＥＯＲ：exclusive or）の演算を行うことで位相ずれ量を計算し、この位相ずれ量をパルス信号としてサンプリング機能部５０３に出力する。
サンプルタイミング生成部５０２は、排他的論理和５０１がサンプリング機能部５０３に出力するパルス信号をサンプリングするためのタイミングとなる信号（以下、サンプルタイミング信号という）を生成し、サンプリング機能部５０３に出力する。サンプルタイミング信号は、位相ずれを検出するためのトレーニング信号の周期に対して十分に速い周期の信号となるように生成される。
サンプリング機能部５０３は、排他的論理和５０１からパルス信号と、サンプルタイミング生成部５０２からサンプルタイミング信号とを入力すると、サンプルタイミング信号のタイミングで、パルス信号のＨｉｇｈ区間の幅を位相ずれ量としてサンプリングを行い、サンプリングにおける位相ずれ量をカウントする信号(以下、位相ずれ量カウント信号という)
を生成し、カウンタ５０５に出力する。
位相ずれ検出タイミング生成部５０４は、位相ずれ量を測定するためにトレーニング信号の有効区間をタイミング信号として生成し、検出区間の開始基準タイミングとなる信号（以下、スタートタイミング信号という）と、終了基準タイミングとなる信号（以下、ストップタイミング信号という）を生成し、カウンタ５０５に出力する。
カウンタ５０５は、位相ずれ検出タイミング生成部５０４からスタートタイミング信号を入力すると、カウント値を０クリアしカウントを開始し、サンプリング機能部５０３から位相ずれ量カウント信号を入力するとカウント値を更新し、位相ずれ検出タイミング生成部５０４からストップタイミング信号を入力すると、カウントを停止する。
ダウンエッジ検出部５０６は、比較器１１０ａからＱ成分の信号を入力すると、信号がＨｉｇｈ→Ｌｏｗに変化するダウンエッジのタイミングを検出し、ダウンエッジのタイミングを示す信号（以下、ダウンエッジタイミング信号という）を生成し、位相ずれ方向検出部５０７に出力する。
位相ずれ方向検出部５０７は、比較器１１０ｂからｑ成分の信号、ダウンエッジ検出部５０６からダウンエッジタイミング信号を入力すると、ｑ成分の信号の状態を保持し、次に入力するｑ成分の信号と保持しているｑ成分の信号とをダウンエッジタイミングで比較することで、２つの信号が位相の遅れ方向または進み方向のいずれの位相ずれ方向であるかを検出し、この位相ずれ方向を位相制御情報計算部５０８に出力する。
位相制御情報計算部５０８は、カウンタ５０５から位相ずれ量、位相ずれ方向検出部５０７から位相ずれ方向を入力すると、位相ずれ量と位相ずれ方向から位相制御情報を生成し、位相器１１４に出力する。

【0009】

次に、位相制御器１１１Ｂにおける位相ずれを検出する方法について、図６を用いて説明する。図６（ａ）は、比較器１１０ａが入力するＱ成分の信号と比較器１１０ｂが入力するｑ成分の信号がオフセットされていない場合において、位相制御器１１１Ｂが位相ずれを検出する手順を示すタイムチャートである。図６（ｂ）は、比較器１１０ａが入力するＱ成分の信号と比較器１１０ｂが入力するｑ成分の信号がオフセットされた場合において、位相制御器１１１Ｂが位相ずれを検出する手順を示すタイムチャートである。

【0010】

まず、図６（ａ）に示すようにＱ成分とｑ成分がオフセットされていない場合における位相制御器１１１Ｂの位相ずれ検出する手順について、以下説明する。Ｑ成分正弦波６０１は、比較器１１０ａがベースバンド信号発生器１０１から入力するベースバンド信号のＱ成分の正弦波形である。Ｑ成分矩形波６０２は、Ｑ成分正弦波６０１と基準電圧Ｖｓとを比較器１１０ａに入力することで、比較器１１０ａから出力される矩形波形である。ｑ成分正弦波６０３は、比較器１１０ｂが直行復調器１０９から入力する帰還信号の成分ｑの正弦波形である。ｑ成分矩形波６０４は、ｑ成分正弦波６０３と基準電圧Ｖｓとを比較器１１０ｂに入力することで、比較器１１０ｂから出力される矩形波形である。位相ずれ量検出矩形波６０５は、Ｑ成分矩形波６０２とｑ成分矩形波６０４との排他的論理和の演算が行われた波形である。図６（ａ）に示すように、ｑ成分正弦波６０３がＱ成分正弦波６０１に対して位相が遅れると、ｑ成分矩形波６０４もＱ成分矩形波６０２に対して位相が遅れた矩形波となる。このため、位相ずれ量は、Ｑ成分矩形波６０２とｑ成分矩形波６０４との排他的論理和５０１の演算により位相ずれ量検出矩形波６０５として検出できる。

【0011】

また、位相ずれの方向の検出は、位相ずれ方向検出部５０７により行われる。位相ずれ方向検出部５０７は、図６（ａ）に示すようにダウンエッジ検出部５０６から出力されるＱ成分矩形波６０２のダウンエッジ（Ｈｉｇｈ→Ｌｏｗの変化点）と比較器１１０ｂから出力されるｑ成分矩形波６０４の状態（Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ）とを確認することで、位相の進み/遅れのずれ方向を検出する。図６（ａ）のようにＨｉｇｈ状態を検出した場合ｑはＱに対して位相が遅れていることを示し、逆にＬｏｗ状態を検出した場合ｑはＱに対して位相が進んでいることになる。また、位相ずれの方向検出方法は、必ずしも比較器１１０ａから出力されるＱ成分矩形波６０２のダウンエッジで検出する必要はなく、比較器１１０ａから出力されるＱ成分矩形波６０２のアップエッジで比較器１１０ｂから出力されるｑ成分矩形波６０４の状態（Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ）を確認するか、または比較器１１０ｂから出力されるｑ成分矩形波６０４のアップエッジ／ダウンエッジで比較器１１０ａから出力されるＱ成分矩形波６０２の状態（Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ）を確認することでも検出できる。

【0012】

次に、ベースバンド信号発生器１０１から、トレーニング信号として４ＫＨｚの正弦波における位相ずれ検出区間を正弦波の半周期以上で一周期以下に設定したときの位相ずれ量の検出例について説明する。４ＫＨｚの正弦波が１度（π／１８０ラジアン）ずれると、排他的論理和５０１の出力は、図６（ａ）の「（比較器１１０ａ出力のＱ成分） ＥＯＲ （比較器１１０ｂ出力のｑ成分）」からＨｉｇｈレベル６９４ｎｓｅｃ幅のパルスとなる。また、このパルスは位相ずれ検出区間で２回得られるので、その総和は１３８８ｎｓｅｃ（＝６９４ｎｓｅｃ×２）となる。この６９４ｎｓｅｃ幅のパルス信号をサンプリングするためには、１．４４ＭＨｚ（≒１／（６９４ｎｓｅｃ））以上のクロックが必要となる。例えば、６９４ｎｓｅｃ幅のパルスに対して、十分に速い１０ＭＨｚのクロックでサンプリングする場合、１クロックは１００ｎｓｅｃ（１０ＭＨｚ（≒１／（１００ｎｓｅｃ））となり、６９４ｎｓｅｃ幅のパルスをカウントするには、６．９カウントが必要となる。図６（ａ）の「（比較器１１０ａ出力のＱ成分） ＥＯＲ （比較器１１０ｂ出力のｑ成分）」のようにＨｉｇｈのパルス区間は、位相ずれ検出区間で２度発生するので、それを累算すると１３．８カウント（＝６．９カウント×２）される。従って、カウント値が１３．８カウント（実際には１４カウント）以上の場合には、位相が１度以上変化したと判断し、１度分の位相ずれ量の位相ずれ情報により位相制御情報が生成され、位相器１１４に出力される。

【0013】

次に、図６（ｂ）に示すオフセットされた場合における位相制御器１１１Ｂが位相ずれを検出する手順について、以下説明する。Ｑ’成分正弦波６１１は、比較器１１０ａがベースバンド信号発生器１０１から入力する上側にオフセットされたベースバンド信号のＱ’成分の正弦波形である。Ｑ’成分矩形波６１２は、Ｑ’成分正弦波６１１と基準電圧Ｖｓとを比較器１１０ａに入力することで、比較器１１０ａから出力される矩形波形である。ｑ’成分正弦波６１３は、比較器１１０ｂが直行復調器１０９から入力する下側にオフセットされた帰還信号の成分ｑの正弦波形である。ｑ’成分矩形波６１４は、ｑ’成分正弦波６１３と基準電圧Ｖｓとを比較器１１０ｂに入力することで、比較器１１０ｂから出力される矩形波形である。位相ずれ量検出矩形波６１５は、Ｑ’成分矩形波６１２とｑ’成分矩形波６１４との排他的論理和の演算がおこなわれた波形である。図６（ｂ）に示すように、基準電圧Ｖｓに対して上側にオフセットされたＱ’成分正弦波６１１が比較器１１０ａに入力されると、比較器１１０ａから出力されるＱ’成分矩形波６１２はＱ成分正弦波６０１に比べてＨｉｇｈ区間が長いパルス信号となる。また、基準電圧Ｖｓに対して下側にオフセットされたｑ’成分信号６１３が比較器１１０ｂに入力されると、比較器１１０ｂから出力されるｑ’成分矩形波６１４はｑ成分矩形波６０４に比べてＨｉｇｈ区間が短いパルス信号となる。

【0014】

また、「（比較器１１０ａ出力のＱ’成分）ＥＯＲ（比較器１１０ｂ出力のｑ’成分）」より得られる位相ずれ量を表すパルス信号において、１回目に出力されるパルス信号の位相ずれ量検出矩形波６１５は、図６（ａ）の位相ずれ量検出矩形波６０５に比べて幅が広く、２回目に出力されるパルス信号の位相ずれ量検出矩形波６１５は、図６（ａ）の位相ずれ量検出矩形波６０５に比べて幅が狭い。このパルス信号を位相ずれ検出区間で累算すると、図６（ａ）と図６（ｂ）では、その位相ずれ量に差が発生する。また、Ｑ’成分正弦波６１１のダウンエッジで比較器１１０ｂから出力されるｑ’成分正弦波６１３の状態はＬｏｗであるので、位相ずれ方向検出部５０７は、Ｑ’成分に対してｑ’成分の位相は進んでいるといった誤った位相ずれ方向を検出しまう。このため、正しい位相補正が出来ないといった問題や、正しい位相補正を行うために比較器１１０ａ、比較器１１０ｂに入力する信号のオフセットが適正なレベルとなるように周辺デバイスを調整しなければならないという問題があった。

【0015】

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、上記課題を解決できる送信機を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0016】

本発明の送信機は、ベースバンド信号の同相成分と直交成分とを入力し、ベースバンド信号を搬送波信号によって直交変調し、直交変調した線形変調信号を所定電力レベルに増幅する増幅器を有する送信機において、前記増幅器は、非線形歪補償を行うカーテシアンループ方式の負帰還増幅器であって、送信機の出力信号の一部を帰還信号として取り出す方向性結合器と、前記方向性結合器によって分岐された前記帰還信号を前記搬送波信号によって帰還同相成分と帰還直交成分に直交復調する直交復調器と、前記ベースバンド信号と前記帰還信号の位相ずれ量と位相ずれ方向を検出する位相制御器と、前記検出された位相ずれと位相ずれ方向とにより前記直交復調器に入力される前記搬送波信号の位相を制御する位相器とを備え、前記位相制御器は、前記ベースバンド信号の同相成分又は直交成分の中心点タイミングを計算するベースバンド信号中心点タイミング計算手段と、前記帰還信号の同相成分又は直交成分の中心点タイミングを計算する帰還信号中心点タイミング計算手段と、前記ベースバンド信号の中心点タイミングと前記帰還信号の中心点タイミングとの差を算出し、その差から、前記ベースバンド信号と前記帰還信号の同相成分又は直交成分の位相ずれ量と位相ずれ方向を計算する位相制御情報計算手段と、を備えることを特徴としている。
また、本発明の送信機の前記ベースバンド信号中心点タイミング計算手段は、前記ベースバンド信号と基準電圧を入力してベースバンド信号矩形波形に変換する第１の比較器と、前記ベースバンド信号矩形波形のアップエッジとダウンエッジのタイミングから、中心点タイミングを計算する第１の中心点タイミング計算手段とを備え、前記ベースバンド信号矩形波形の中心点タイミングを前記ベースバンド信号の中心点タイミングとし、前記帰還信号中心点タイミング計算手段は、前記帰還信号と基準電圧を入力して帰還信号矩形波形に変換する第２の比較器と、前記帰還信号矩形波形のアップエッジとダウンエッジのタイミングから、中心点タイミングを計算する第２の中心点タイミング計算手段とを備え、前記帰還信号矩形波形の中心点タイミングを前記帰還信号の中心点タイミングとすることを特徴としている。
また、本発明の送信機の前記第１の比較器は前記ベースバンド信号の前記同相成分を入力し、かつ前記第２の比較器は前記帰還信号の前記同相成分を入力するか、または、前記第１の比較器は前記ベースバンド信号の前記直交成分入力し、かつ前記第２の比較器は前記帰還信号の前記直交成分を入力することを特徴としている。
本発明の送信機は、ベースバンド信号の同相成分と直交成分とを入力し、ベースバンド信号を搬送波信号によって直交変調し、直交変調した線形変調信号を所定電力レベルに増幅する増幅器を有する送信機において、前記増幅器は、非線形歪補償を行うカーテシアンループ方式の負帰還増幅器であって、送信機の出力信号の一部を帰還信号として取り出す方向性結合器と、前記方向性結合器によって分岐された前記帰還信号を前記搬送波信号によって帰還同相成分と帰還直交成分に直交復調する直交復調器と、前記ベースバンド信号と、前記ベースバンド信号と前記帰還信号とを加算した加算信号との位相ずれ量と位相ずれ方向を検出する位相制御器と、前記検出された位相ずれと位相ずれ方向とにより前記直交復調器に入力される前記搬送波信号の位相を制御する位相器とを備え、前記位相制御器は、前記ベースバンド信号の同相成分又は直交成分の中心点タイミングを計算するベースバンド信号中心点タイミング計算手段と、前記加算信号の同相成分又は直交成分の中心点タイミングを計算する加算信号中心点タイミング計算手段と、前記ベースバンド信号の中心点タイミングと前記加算信号の中心点タイミングとの差を算出し、その差から、前記ベースバンド信号と前記加算信号の同相成分又は直交成分の位相ずれ量と位相ずれ方向を計算する位相制御情報計算手段と、を備えることを特徴としている。

【発明の効果】

【0017】

本発明の送信機は、比較器に入力される信号がオフセットされていても正しい位相ずれ量と位相ずれ方向を検出することができるので、製品の製造ばらつきや温度変化によりオフセットの調整が不要となり、比較器による位相ずれの誤検出を防止し、負帰還増幅器を安定に動作させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る送信機の負帰還増幅器の構成を示す図である。

【図2】本発明の第１の実施形態に係る位相制御器の構成を示す図である。

【図3】本発明の第１の実施形態に係る位相制御器における位相ずれの検出手順を示すタイミングチャートである。

【図4】本発明の第２の実施形態に係る送信機の負帰還増幅器の構成を示す図である。

【図5】従来の実施の形態に係る位相制御器の構成例を示す図である。

【図6】従来の実施の形態に係る位相制御器における位相ずれの検出手順を示すタイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明を実施するための第１の実施形態（以下、「実施形態１」という）を、図面を参照して説明する。送信機の負帰還増幅器において、負帰還ループを安定させるためには、入力信号（ベースバンド信号）の直交成分と帰還信号の直交成分とで位相差が生じた場合に、位相差を０にするように位相制御器により位相の調整を行っている。実施形態１の送信機の負帰還増幅器は、入力信号の直交成分と帰還信号の直交成分がオフセットされていても、位相制御器により位相の調整を可能とするものである。

【0020】

実施形態１におけるカーテシアンループの負帰還リニアライザ（Linearizer）方式を使ったデジタル無線装置の送信機（図示せず）の負帰還増幅器１０について、図１に示す送信機の負帰還増幅器１０の構成を用いて説明する。負帰還増幅器１０は、ベースバンド信号発生器１０１、加算器１０２ａ、加算器１０２ｂ、直交変調器１０３、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０４、電力増幅器（ＰＡ）１０５、アンテナ１０６、方向性結合器１０７、減衰器（ＡＴＴ）１０８、直交復調器１０９、比較器１１０ａ、比較器１１０ｂ、位相制御器１１１Ａ、基準信号発生器１１２、ＰＬＬ周波数シンセサイザ１１３、及び位相器１１４から構成されている。

【0021】

ベースバンド信号発生器１０１は、ベースバンド信号の同相成分（以下、Ｉ成分という）を加算器１０２ａに出力し、ベースバンド信号の直交成分（以下、Ｑ成分という）を加算器１０２ｂ及び比較器１１０ａに出力する。
加算器１０２ａは、ベースバンド信号発生器１０１から入力するＩ成分と直交復調器１０９から入力する帰還信号の同相成分（以下、ｉ成分という）とを加算(ｉ成分は加算器１０２ａの減算入力側に入力して加算)した「Ｉ成分−ｉ成分」を直交変調器１０３に出力する。
加算器１０２ｂは、ベースバンド信号発生器１０１から入力するＱ成分と直交復調器１０９から入力する帰還信号の直交成分（以下、ｑ成分という）とを加算(ｑ成分は加算器１０２ｂの減算入力側に入力して加算)した「Ｑ成分−ｑ成分」を直交変調器１０３に出力する。

【0022】

基準信号発生器１１２は、基準周波数信号を発生し、ＰＬＬ周波数シンセサイザ１１３に基準信号を出力する。
ＰＬＬ周波数シンセサイザ１１３は、基準信号発生器１１２から基準信号を入力すると、基準信号に基づいて搬送波信号を発生させ、直交変調器１０３と位相器１１４に出力する。
直交変調器１０３は、加算器１０２ａから「Ｉ成分−ｉ成分」、加算器１０２ｂから「Ｑ成分−ｑ成分」を入力し、ＰＬＬ周波数シンセサイザ１１３から搬送波信号を入力すると、「Ｉ成分−ｉ成分」、「Ｑ成分−ｑ成分」、及び搬送波信号により所望の周波数に変換した信号をバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０４に出力する。
バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０４は、直交変調器１０３から所望の周波数に変換された信号を入力すると、この信号から不要なスプリアス成分を取り除き、電力増幅器（ＰＡ）１０５に出力する。
電力増幅器１０５は、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０４から信号を入力し、信号を規定の出力レベルまで増幅して高周波変調信号とすると、高周波変調信号をアンテナ１０６に出力する。
アンテナ１０６は、高周波変調信号を入力すると、電力増幅器１０５から方向性結合器１０７を経由して高周波変調信号を電波で送出する。

【0023】

位相器１１４は、ＰＬＬ周波数シンセサイザ１１３から搬送波信号を入力し、位相制御器１１１Ａから位相制御情報を入力すると、位相制御情報により位相が制御された搬送波信号を直交復調器１０９に出力する。
方向性結合器１０７は、カーテシアンループによる負帰還リニアライザとしての機能を実現するために、電力増幅器１０５からアンテナ１０６に至る高周波変調信号の経路に設けられる。方向性結合器１０７は、電力増幅器１０５から高周波変調信号の一部を入力すると、減衰器（ＡＴＴ）１０８に出力する。この方向性結合器１０７から減衰器（ＡＴＴ）１０８に出力される信号が帰還信号である。
減衰器（ＡＴＴ）１０８は、方向性結合器１０７から帰還信号を入力すると、帰還信号の電力レベルを適正な値に調整し、直交復調器１０９に入力する。
直交復調器１０９は、位相器１１４から位相が制御された搬送波信号を入力し、減衰器（ＡＴＴ）１０８から電力レベルが適正な値に調整された帰還信号を入力して、帰還信号のｉ成分と、ｑ成分を取り出す。直交復調器１０９は、帰還信号のi成分を加算器１０２ａの減算入力側に出力し、帰還信号のｑ成分を加算器１０２ｂの減算入力側と比較器１１０ｂに出力する。

【0024】

比較器１１０ａは、ベースバンド信号発生器１０１からベースバンド信号のＱ成分を入力すると、ベースバンド信号のＱ成分を基準電圧Ｖｓに基づいて矩形波の信号に変換し、Ｑ成分の矩形波の信号を位相制御器１１１Ａに出力する。
比較器１１０ｂは、直交復調器１０９から帰還信号のｑ成分を入力すると、帰還信号のｑ成分を基準電圧Ｖｓに基づいて矩形波の信号に変換し、ｑ成分の矩形波の信号を位相制御器１１１Ａに出力する。
位相制御器１１１Ａは、比較器１１０ａからＱ成分の矩形波の信号、比較器１１０ｂからｑ成分の矩形波の信号を入力すると、Ｑ成分の矩形波とｑ成分の矩形波との位相差を検出して位相制御情報を生成し、位相器１１４に出力する。なお、位相制御器１１１Ａの構成については、後述する。

【0025】

このような構成の送信機の負帰還増幅器１０は、ベースバンド信号発生器１０１が位相制御器１１１Ａで位相制御情報を生成するために必要な無変調信号（以下、トレーニング信号という）を、予め決められた送信区間（以下、トレーニング区間という）のタイミングで出力する。

【0026】

次に、実施形態１の位相制御器１１１Ａが位相ずれ量を検出する方法について、図２と図３を用いて説明する。図２は、実施形態１の位相制御器１１１Ａの構成を示す図である。図３は、位相制御器１１１Ａにおける位相ずれの検出手順を示すタイムチャートである。

【0027】

実施形態１の位相制御器１１１Ａは、位相ずれ検出タイミング生成部２０１、アップエッジ検出部２０２ａ、ダウンエッジ検出部２０３ａ、アップエッジ検出部２０２ｂ、ダウンエッジ検出部２０３ｂ、パルス中心点検出部２０４ａ、パルス中心点検出部２０４ｂ、及び位相制御情報計算部２０５から構成されている。

【0028】

位相ずれ検出タイミング生成部２０１は、位相ずれ量を測定するためのトレーニング信号の有効区間をタイミング信号として生成し、検出区間のスタートタイミング信号を生成し、アップエッジ検出部２０２ａ、ダウンエッジ検出部２０３ａ、アップエッジ検出部２０２ｂ、及びダウンエッジ検出部２０３ｂに出力する。

【0029】

アップエッジ検出部２０２ａは、比較器１１０ａからＱ成分の信号、位相ずれ検出タイミング生成部２０１からスタートタイミング信号を入力すると、スタートタイミング信号を基準タイミングとして、Ｑ成分の信号がＬｏｗ→Ｈｉｇｈに切り替わるアップエッジタイミングを検出する。具体的には位相ずれ検出タイミング生成部２０１から入力するスタートタイミング信号でカウンタを０クリアし、サンプリングタイミングでカウンタを１ずつ更新する。また、Ｑ成分の信号をサンプリングして信号状態がＬｏｗ→Ｈｉｇｈに切り替わるタイミングでカウンタを停止する。このようにカウントしたカウント値をアップエッジ検出情報としてパルス中心点検出部２０４ａに出力する。
ダウンエッジ検出部２０３ａは、比較器１１０ａからＱ成分の信号、位相ずれ検出タイミング生成部２０１からスタートタイミング信号を入力すると、スタートタイミング信号を基準タイミングとして、Ｑ成分の信号がＨｉｇｈ→Ｌｏｗに切り替わるダウンエッジタイミングを検出する。具体的には位相ずれ検出タイミング生成部２０１から入力するスタートタイミング信号でカウンタを０クリアし、サンプリングタイミングでカウンタを１ずつ更新する。また、Ｑ成分の信号をサンプリングして信号状態がＬＨｉｇｈ→Ｌｏｗに切り替わるタイミングでカウンタを停止する。このようにカウントしたカウント値をダウンエッジ検出情報としてパルス中心点検出部２０４ａに出力する。

【0030】

アップエッジ検出部２０２ｂは、比較器１１０ｂからｑ成分の信号、位相ずれ検出タイミング生成部２０１からスタートタイミング信号を入力すると、スタートタイミング信号を基準タイミングとして、ｑ成分の信号がＬｏｗ→Ｈｉｇｈに切り替わるアップエッジタイミングを検出する。具体的には位相ずれ検出タイミング生成部２０１から入力するスタートタイミング信号でカウンタを０クリアし、サンプリングタイミングでカウンタを１ずつ更新する。また、ｑ成分の信号をサンプリングして信号状態がＬｏｗ→Ｈｉｇｈに切り替わるタイミングでカウンタを停止する。このようにカウントしたカウント値をアップエッジ検出情報としてパルス中心点検出部２０４ｂに出力する。
ダウンエッジ検出部２０３ｂは、比較器１１０ｂからｑ成分の信号、位相ずれ検出タイミング生成部２０１からスタートタイミング信号を入力すると、スタートタイミング信号を基準タイミングとして、ｑ成分の信号がＨｉｇｈ→Ｌｏｗに切り替わるダウンエッジタイミングを検出する。具体的には位相ずれ検出タイミング生成部２０１から入力するスタートタイミング信号でカウンタを０クリアし、サンプリングタイミングでカウンタを１ずつ更新する。また、Ｑ成分の信号をサンプリングして信号状態がＬＨｉｇｈ→Ｌｏｗに切り替わるタイミングでカウンタを停止する。このようにカウントしたカウント値をダウンエッジ検出情報としてパルス中心点検出部２０４ｂに出力する。

【0031】

パルス中心点検出部２０４ａは、アップエッジ検出部２０２ａからＱ成分の信号のアップエッジタイミング情報、ダウンエッジ検出部２０２ｂからＱ成分の信号のダウンエッジタイミング情報を入力すると、Ｑ成分の信号におけるパルス信号Ｈｉｇｈ区間の中心点のタイミングを計算し、位相制御情報計算部２０５に出力する。
パルス中心点検出部２０４ｂは、アップエッジ検出部２０２ｂからｑ成分の信号のアップエッジタイミング情報、ダウンエッジ検出部２０２ｂからｑ成分の信号のダウンエッジタイミング情報を入力すると、ｑ成分の信号におけるパルス信号Ｈｉｇｈ区間の中心点のタイミングを計算し、位相情報計算部２０５に出力する。
位相情報計算部２０５は、パルス中心点検出部２０４ａからＱ成分の信号の中心点タイミング情報と、パルス中心点検出部２０４ｂからｑ成分の信号の中心点タイミング情報を入力すると、Ｑ成分の信号とｑ成分の信号の中心点タイミング情報により位相制御情報を設定し、位相器１１４に出力する。

【0032】

次に、位相制御器１１１Ａにおける位相ずれを検出する方法について、図３を用いて説明する。図３（ａ）は、比較器１１０ａが入力するＱ成分の信号と比較器１１０ｂが入力するｑ成分の信号がオフセットされていない場合において、位相制御器１１１Ａが位相ずれを検出する手順を示すタイムチャートである。図３（ｂ）は、比較器１１０ａが入力するＱ成分の信号と比較器１１０ｂが入力するｑ成分の信号がオフセットされた場合において、位相制御器１１１Ａが位相ずれを検出する手順を示すタイムチャートである。

【0033】

まず、図３（ａ）に示すオフセットされない場合における位相制御器１１１Ａが位相ずれを検出する手順について、以下説明する。Ｑ成分正弦波３０１は、比較器１１０ａがベースバンド信号発生器１０１から入力するベースバンド信号のＱ成分の正弦波形である。Ｑ成分矩形波３０２は、Ｑ成分正弦波３０１と基準電圧Ｖｓとを比較器１１０ａに入力することで、比較器１１０ａから出力される矩形波形である。ｑ成分正弦波３０３は、比較器１１０ｂが直行復調器１０９から入力する帰還信号の成分ｑの正弦波形である。ｑ成分矩形波３０４は、ｑ成分正弦波６０３と基準電圧Ｖｓとを比較器１１０ｂに入力することで、比較器１１０ｂから出力される矩形波形である。位相ずれ量検出矩形波３０４は、Ｑ成分矩形波３０２とｑ成分矩形波３０４との排他的論理和の演算が行われた波形である。図３（ａ）に示すように、ｑ成分正弦波３０３がＱ成分正弦波３０１に対して位相が遅れると、ｑ成分矩形波３０４もＱ成分矩形波３０２に対して位相が遅れた矩形波となる。このため、位相ずれ量は、Ｑ成分矩形波３０２の中心３０５と位相ずれ量検出矩形波３０４の中心３０６との位相差により位相ずれ量を検出する。

【0034】

次に、位相制御器１１１Ａが位相ずれ量を検出する手順について、図３を用いて具体的に説明する。位相ずれ検出区間内で、検出区間の先頭（ｔ０）を基準として、アップエッジ検出部２０２ａがＱ成分正弦波３０１のアップエッジ（Ｌｏｗ→Ｈｉｇｈ）のタイミング（ｔ１）を検出し、ダウンエッジ検出部２０３ａがＱ成分正弦波３０１のダウンエッジ（Ｈｉｇｈ→Ｌｏｗ）のタイミング（ｔ２）を検出する。同様に、アップエッジ検出部２０２ｂがｑ成分正弦波３０３のアップエッジ（Ｌｏｗ→Ｈｉｇｈ）のタイミング（ｔ３）を検出し、ダウンエッジ検出部２０３ｂがｑ成分正弦波３０３のダウンエッジ（Ｈｉｇｈ→Ｌｏｗ）のタイミング（ｔ４）を検出する。また、パルス中心点検出部２０４ａは、Ｑ成分正弦波３０１のアップエッジのタイミング（ｔ１）と、Ｑ成分正弦波３０１のダウンエッジのタイミング（ｔ２）から、Ｈｉｇｈ区間（パルス信号）の中心点タイミングＱ_center（＝ｔ１＋（ｔ２−ｔ１）／２）を計算する。同様に、パルス中心点検出部２０４ｂは、ｑ成分正弦波３０３のアップエッジのタイミング（ｔ３）と、ｑ成分正弦波３０３のダウンエッジのタイミング（ｔ４）から、Ｈｉｇｈ区間（パルス信号）の中心点タイミングｑ_center（＝ｔ３＋（ｔ４−ｔ３）／２）を計算する。位相制御情報計算部２０５は、計算されたＱ_centerとｑ_centerから、位相ずれ量であるｑ_center−Ｑ_center（＝（ｔ４＋ｔ３−ｔ２−ｔ１）／２）を計算し、ｑ_center−Ｑ_centerの符号から位相の進み/遅れの方向を検出する。

【0035】

次に、ベースバンド信号発生器１０１から、トレーニング信号として４ＫＨｚの正弦波における位相ずれ検出区間を正弦波の半周期以上で一周期以下に設定したときの位相ずれ量の検出例について説明する。ずれ量を計算するために、比較器１１０ａと比較器１１０ｂの出力のパルス信号を１０ＭＨｚのクロックでサンプリングしながらカウンタを動作させる。４ＫＨｚの正弦波を１０ＭＨｚのクロックでサンプリングすると、カウンタは一周期で２５００カウントする。
例えば、
位相ずれ検出区間の先頭： ｔ０ ＝ ０
比較器１１０ａ出力のＱ成分アップエッジタイミング： ｔ１ ＝ ４１７
比較器１１０ａ出力のＱ成分ダウンエッジタイミング： ｔ２ ＝ １６６７
比較器１１０ｂ出力のｑ成分アップエッジタイミング： ｔ３ ＝ ６２５
比較器１１０ｂ出力のｑ成分ダウンエッジタイミング： ｔ４ ＝ １８７５
Ｑ_center ＝ ｔ１＋（ｔ２−ｔ１）／２ ＝ ４１７＋（１６６７−４１７）／２
＝ １０４２
ｑ_center ＝ ｔ３＋（ｔ４−ｔ３）／２ ＝ ６２５＋（１８７５−６２５）／２
＝ １２５０
ｑ_center−Ｑ_center ＝ １２５０−１０４２ ＝ ２０８
により、
位相ずれ量： ３６０×２０８／２５００ ＝ ３０度
位相ずれ方向：Ｑ成分に対してｑ成分は遅れる方向
が検出され、位相ずれ量が「３０度」、位相ずれ方向が「Ｑ成分に対してｑ成分は遅れる方向」の位相ずれ情報により位相制御情報が生成され、位相器１１４に出力される。

【0036】

次に、図３（ｂ）に示すオフセットされた場合における位相制御器１１１Ａが位相ずれを検出する手順について、以下説明する。Ｑ’成分正弦波３１１は、比較器１１０ａがベースバンド信号発生器１０１から入力する上側にオフセットされたベースバンド信号のＱ’成分の正弦波形である。Ｑ’成分矩形波３１２は、Ｑ’成分正弦波３１１と基準電圧Ｖｓとを比較器１１０ａに入力することで、比較器１１０ａから出力される矩形波形である。ｑ’成分正弦波３１３は、比較器１１０ｂが直行復調器１０９から入力する下側にオフセットされた帰還信号の成分ｑ’の正弦波形である。ｑ’成分矩形波３１４は、ｑ’成分正弦波３１３と基準電圧Ｖｓとを比較器１１０ｂに入力することで、比較器１１０ｂから出力される矩形波形である。図３（ｂ）に示すように、ｑ’成分正弦波３１３がＱ’成分正弦波３１１に対して位相が遅れると、ｑ’成分矩形波３１４もＱ’成分矩形波３１２に対して位相が遅れた矩形波となる。このため、位相ずれ量は、Ｑ’成分矩形波３１２の中心３１５と位相ずれ量検出矩形波３１４の中心３１６との位相差により位相ずれ量を検出する。

【0037】

次に、位相制御器１１１Ａが位相ずれ量を検出する手順について、図３を用いて具体的に説明する。位相ずれ検出区間内で、検出区間の先頭（ｔ０’）を基準として、アップエッジ検出部２０２ａがＱ’成分正弦波３１１のアップエッジ（Ｌｏｗ→Ｈｉｇｈ）のタイミング（ｔ１’）を検出し、ダウンエッジ検出部２０３ａがＱ’成分正弦波３１１のダウンエッジ（Ｈｉｇｈ→Ｌｏｗ）のタイミング（ｔ２’）を検出する。同様に、アップエッジ検出部２０２ｂがｑ’成分正弦波３１３のアップエッジ（Ｌｏｗ→Ｈｉｇｈ）のタイミング（ｔ３’）を検出し、ダウンエッジ検出部２０３ｂがｑ’成分正弦波３１３のダウンエッジ（Ｈｉｇｈ→Ｌｏｗ）のタイミング（ｔ４’）を検出する。パルス中心点検出部２０４ａは、Ｑ’成分正弦波３１１のアップエッジのタイミング（ｔ１’）と、Ｑ’成分正弦波３１１のダウンエッジのタイミング（ｔ２’）から、Ｈｉｇｈ区間（パルス信号）の中心点タイミングＱ_center（＝ｔ１’＋（ｔ２’−ｔ１’）／２）を計算する。同様に、パルス中心点検出部２０４ｂは、ｑ’成分正弦波３１３のアップエッジのタイミング（ｔ３’）と、ｑ’成分正弦波３１３のダウンエッジのタイミング（ｔ４’）から、Ｈｉｇｈ区間（パルス信号）の中心点タイミングｑ_center（＝ｔ３’＋（ｔ４’−ｔ３’）／２）を計算する。位相制御情報計算部２０５は、計算されたＱ_centerとｑ_centerから、位相ずれ量であるｑ_center−Ｑ_center（＝（ｔ４’＋ｔ３’−ｔ２’−ｔ１’）／２）と、ｑ_center−Ｑ_centerの符号から位相の進み/遅れの方向を検出する。

【0038】

次に、ベースバンド信号発生器１０１から、トレーニング信号として４ＫＨｚの正弦波における位相ずれ検出区間を正弦波の半周期以上で一周期以下に設定したときの位相ずれ量の検出例について説明する。ずれ量を計算するために、比較器１１０ａと比較器１１０ｂの出力のパルス信号を１０ＭＨｚのクロックでサンプリングしながらカウンタを動作させる。４ＫＨｚの正弦波を１０ＭＨｚのクロックでサンプリングすると、カウンタは一周期で２５００カウントする。
例えば、
位相ずれ検出区間の先頭： ｔ０’ ＝ ０
比較器１１０ａ出力のＱ’成分アップエッジタイミング： ｔ１’ ＝ ３１３
比較器１１０ａ出力のＱ’成分ダウンエッジタイミング： ｔ２’ ＝ １７７１
比較器１１０ｂ出力のｑ’成分アップエッジタイミング： ｔ３’ ＝ ８３３
比較器１１０ｂ出力のｑ’成分ダウンエッジタイミング： ｔ４’ ＝ １６６７
Ｑ’_center ＝ ｔ１’＋（ｔ２’−ｔ１’）／２ ＝ ３１３＋（１７７１−３１３）／２
＝ １０４２
ｑ’_center ＝ ｔ３’＋（ｔ４’−ｔ３’）／２ ＝ ８３３＋（１６６７−８３３）／２
＝ １２５０
ｑ’_center−Ｑ’_center ＝ １２５０−１０４２ ＝ ２０８
により、
位相ずれ量： ３６０×２０８／２５００ ＝ ３０度
位相ずれ方向：Ｑ’成分に対してｑ’成分は遅れる方向
が検出され、位相ずれ量が「３０度」、位相ずれ方向が「Ｑ’成分に対してｑ’成分は遅れる方向」の位相ずれ情報により位相制御情報が生成され、位相器１１４に出力される。

【0039】

図３に示すように、Ｑ’成分が基準電圧Ｖｓに対して上側にオフセットされて比較器１１０ａに入力されると、図３（ｂ）の比較器１１０ａが出力するＱ’成分は、図３（ａ）の比較器１１０ａが出力するＱ成分に比べてＨｉｇｈ区間が長いパルス信号となる。しかし、Ｈｉｇｈ区間（パルス信号）の中心点タイミングＱ’_centerを計算すると、図３（ａ）で計算したＱ_centerと同じタイミングとなる。また、ｑ’成分が基準電圧Ｖｓに対して下側にオフセットされて比較器１１０ｂに入力されると、図３（ｂ）の比較器１１０ｂが出力ｑ’成分は、図３（ａ）の比較器１１０ｂが出力するｑ成分に比べてＨｉｇｈ区間が短いパルス信号となる。しかしＨｉｇｈ区間（パルス信号）の中心点タイミングｑ’_centerを計算すると、図３（ａ）で計算したｑ_centerと同じタイミングとなる。このように、比較器１１０ａに入力されるＱ成分の信号が基準電圧Ｖｓに対してオフセットされた信号であっても、または比較器１１０ｂに入力されるｑ成分の信号が基準電圧Ｖｓに対してオフセットされた信号であっても、Ｈｉｇｈパルス信号の中心点タイミングを検出して位相ずれを計算することで、正確な位相ずれ量、及び位相ずれの方向を検出することができる。

【0040】

実施形態１では、Ｑ成分とｑ成分、又はＱ’成分とｑ’成分における位相のずれを分かりやすく説明するために位相差を大きく図示し、位相ずれ量が３０度となる例を用いて説明した。しかし、実際には予め決められた閾値以上の位相ずれを検出した場合に、その都度一定量の位相を補正する。例えば、４ＫＨｚの正弦波が１度（π／１８０ラジアン）ずれたときに位相補正を行う場合では、４ＫＨｚの正弦波を１０ＭＨｚのクロックでサンプリングすると、一周期でカウンタは２５００カウントとなるので、１度ずれではｑ_center−Ｑ_center ＝ ２５００／３６０ ＝ ６．９カウントとなる。従って、カウント値が６．９以上カウント（実際には７カウント）以上の場合には、位相が１度以上変化したと判断し、１度分の位相ずれ量の位相ずれ情報により位相制御情報が生成され、位相器１１４に出力される。

【0041】

以下、本発明を実施するための第２の実施形態（以下、「実施形態２」という）を、図面を参照して説明する。実施形態２は、送信機の負帰還増幅器２０において、入力信号（ベースバンド信号）の直交成分と、入力信号の直交成分と帰還信号の直交成分とを加算した直交成分との位相ずれを検出し、オフセットされた入力信号の直交成分と帰還信号の直交成分においても、位相制御器により位相の調整を可能とするものである。

【0042】

実施形態２におけるカーテシアン方式の負帰還リニアライザ（Linearizer）方式を使ったデジタル無線装置の送信機の負帰還回路２０について、図４に示す送信機の負帰還増幅器２０の構成を用いて説明する。負帰還回路２０は、実施形態１の負帰還増幅器１０と同様に、ベースバンド信号発生器１０１、加算器１０２ａ、加算器１０２ｂ、直交変調器１０３、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０４、電力増幅器（ＰＡ）１０５、アンテナ１０６、方向性結合器１０７、減衰器（ＡＴＴ）１０８、直交復調器１０９、比較器１１０ａ、比較器１１０ｂ、位相制御器１１１Ａ、基準信号発生器１１２、ＰＬＬ周波数シンセサイザ１１３、及び位相器１１４から構成されている。

【0043】

しかし、実施形態２においては、比較器１１０ｂは、実施形態１のように直交復調器１０９から帰還信号のｑ成分の信号を入力するのでなく、加算器１０２ｂの出力からＱ成分とｑ成分の加算された信号を入力し、比較器１１０ｂは、Ｑ成分とｑ成分の加算された信号と基準電圧Ｖｓとを比較する。このような構成とすることで、位相制御器１１１Ａは、入力直交成分と、入力直交成分と帰還直交成分とを加算した成分との位相ずれを検出し、オフセットされた入力信号においても位相の調整を行うことができる。

【0044】

なお、実施形態１においては入力直交成分Ｑと帰還直交成分ｑの位相ずれを検出する構成としたが、入力同相成分Ｉと帰還同相成分ｉの位相ずれを検出する構成とすることも可能である。また、実施形態２においては入力直交成分Ｑと、入力直交成分Ｑと帰還直交成分ｑとを加算した信号Ｑ−ｑの位相ずれを検出する構成としたが、入力同相成分Ｉと、入力同相成分Ｉと帰還同相成分ｉとを加算した信号Ｉ-ｉの位相ずれを検出する構成とすることも可能である。

【0045】

以上をまとめると、本発明は次のような特徴を有する。
（１）： 本発明の送信機は、ベースバンド信号の同相成分と直交成分とを入力し、ベースバンド信号を搬送波信号によって直交変調し、直交変調した信号を所定電力レベルに増幅して送信する送信機において、送信機の出力信号の一部を帰還信号として取り出す方向性結合器と、前記方向性結合器によって分岐された前記帰還信号を前記搬送波信号によって帰還同相成分と帰還直交成分に直交復調する直交復調器と、前記ベースバンド信号と前記帰還信号の位相ずれ量と位相ずれ方向を検出する位相制御器と、前記検出された位相ずれと位相ずれ方向とにより前記直交復調器に入力される前記搬送波信号の位相を制御する位相器とを備え、前記位相制御器は、前記ベースバンド信号の同相成分又は直交成分の中心点タイミングを計算するベースバンド信号中心点タイミング計算手段と、前記帰還信号の同相成分又は直交成分の中心点タイミングを計算する帰還信号中心点タイミング計算手段と、前記ベースバンド信号の中心点タイミングと前記帰還信号の中心点タイミングとから、前記ベースバンド信号と前記帰還信号の同相成分又は直交成分の位相ずれ量と位相ずれ方向を計算する位相制御情報計算手段と、を備えることを特徴としている。
（２）：（１）の本発明の送信機の前記ベースバンド信号中心点タイミング計算手段は、前記ベースバンド信号と基準電圧を入力してベースバンド信号矩形波形に変換する第１の比較器と、前記ベースバンド信号矩形波形のアップエッジとダウンエッジのタイミングから、中心点タイミングを計算する第１の中心点タイミング計算手段とを備え、前記ベースバンド信号矩形波形の中心点タイミングを前記ベースバンド信号の中心点タイミングとし、前記帰還信号中心点タイミング計算手段は、前記帰還信号と基準電圧を入力して帰還信号矩形波形に変換する第２の比較器と、前記帰還信号矩形波形のアップエッジとダウンエッジのタイミングから、中心点タイミングを計算する第２の中心点タイミング計算手段とを備え、前記帰還信号矩形波形の中心点タイミングを前記帰還信号の中心点タイミングとすることを特徴としている。
（３）：（２）の本発明の送信機の前記第１の比較器は前記第１の比較器は前記ベースバンド信号の前記同相成分を入力し、かつ前記第２の比較器は前記帰還信号の前記同相成分を入力するか、または、前記第１の比較器は前記ベースバンド信号の前記直交成分入力し、かつ前記第２の比較器は前記帰還信号の前記直交成分を入力することを特徴としている。
（４）：本発明の送信機は、ベースバンド信号の同相成分と直交成分とを入力し、ベースバンド信号を搬送波信号によって直交変調し、直交変調した信号を所定電力レベルに増幅して送信する送信機において、送信機の出力信号の一部を帰還信号として取り出す方向性結合器と、前記方向性結合器によって分岐された前記帰還信号を前記搬送波信号によって帰還同相成分と帰還直交成分に直交復調する直交復調器と、前記ベースバンド信号と、前記ベースバンド信号と前記帰還信号とを加算した加算信号との位相ずれ量と位相ずれ方向を検出する位相制御器と、前記検出された位相ずれと位相ずれ方向とにより前記直交復調器に入力される前記搬送波信号の位相を制御する位相器とを備え、前記位相制御器は、前記ベースバンド信号の同相成分又は直交成分の中心点タイミングを計算するベースバンド信号中心点タイミング計算手段と、前記加算信号の同相成分又は直交成分の中心点タイミングを計算する加算信号中心点タイミング計算手段と、前記ベースバンド信号の中心点タイミングと前記加算信号の中心点タイミングとから、前記ベースバンド信号と前記加算信号の同相成分又は直交成分の位相ずれ量と位相ずれ方向を計算する位相制御情報計算手段と、を備えることを特徴としている。
（５）：（４）の本発明の送信機の前記ベースバンド信号中心点タイミング計算手段は、前記ベースバンド信号と基準電圧を入力してベースバンド信号矩形波形に変換する第１の比較器と、前記ベースバンド信号矩形波形のアップエッジとダウンエッジのタイミングから、中心点タイミングを計算する第１の中心点タイミング計算手段とを備え、前記ベースバンド信号矩形波形の中心点タイミングを前記ベースバンド信号の中心点タイミングとし、前記加算信号中心点タイミング計算手段は、前記加算信号と基準電圧を入力して加算信号矩形波形に変換する第２の比較器と、前記加算信号矩形波形のアップエッジとダウンエッジのタイミングから、中心点タイミングを計算する第２の中心点タイミング計算手段とを備え、前記加算信号矩形波形の中心点タイミングを前記加算信号の中心点タイミングとすることを特徴としている。
（６）：（５）の本発明の送信機の前記第１の比較器は前記ベースバンド信号の前記同相成分を入力し、かつ前記第２の比較器は前記ベースバンド信号の前記同相成分と前記帰還信号の前記同相成分とを加算したものを前記加算信号とし、その前記同相成分を入力するか、または、前記第１の比較器は前記ベースバンド信号の前記直交成分入力し、かつ前記第２の比較器は前記ベースバンド信号の前記直交成分と前記帰還信号の前記直交成分とを加算したものを前記加算信号とし、その前記直交成分を入力することを特徴としている。

【0046】

以上により、本発明は、負帰還回路を備えた送信機において、位相ずれの検出を、パルス化した比較器出力信号の中心点タイミングを検出することで、比較器にオフセットされた信号からでも正しい位相ずれ量と位相ずれ方向を検出することが可能となるので、位相ずれ検出の誤検出や、比較器に入力する信号のオフセットを調整する必要がなく、負帰還増幅器を安定に動作させることができる。更に、温度変化による特性の変動を調整し、また製品ごとの特性のばらつきを調整することができる。

【0047】

具体的な実施の形態により本発明を説明したが、上記実施の形態は本発明の例示であり、この実施の形態に限定されないことは言うまでもない。

【産業上の利用可能性】

【0048】

本発明は、負帰還増幅器を搭載する装置に適用することができる。

【符号の説明】

【0049】

１０・・・・・・・負帰還回路
２０・・・・・・・負帰還回路
１０１・・・・・・・ベースバンド信号発生器
１０２ａ・・・・・・加算器
１０２ｂ・・・・・・加算器
１０３・・・・・・・直交変調器
１０４・・・・・・・バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）
１０５・・・・・・・電力増幅器（ＰＡ）
１０６・・・・・・・アンテナ
１０７・・・・・・・方向性結合器
１０８・・・・・・・減衰器（ＡＴＴ）
１０９・・・・・・・直交復調器
１１０ａ・・・・・・比較器
１１０ｂ・・・・・・比較器
１１１Ａ・・・・・・位相制御器
１１１Ｂ・・・・・・位相制御器
１１２・・・・・・・基準信号発生器
１１３・・・・・・・ＰＬＬ周波数シンセサイザ
１１４・・・・・・・位相器
２０１・・・・・・・位相ずれ検出タイミング生成部
２０２ａ・・・・・・アップエッジ検出部
２０２ｂ・・・・・・アップエッジ検出部
２０３ａ・・・・・・ダウンエッジ検出部
２０３ｂ・・・・・・ダウンエッジ検出部
２０４ａ・・・・・・パルス中心点検出部
２０４ｂ・・・・・・パルス中心点検出部
２０５・・・・・・・位相情報計算部
３０１・・・・・・・Ｑ成分正弦波
３０２・・・・・・・Ｑ成分矩形波
３０３・・・・・・・ｑ成分正弦波
３０４・・・・・・・ｑ成分矩形波
３０５・・・・・・・Ｑ成分矩形波の中心
３０６・・・・・・・ｑ成分矩形波の中心
３１１・・・・・・・Ｑ’成分正弦波
３１２・・・・・・・Ｑ’成分矩形波
３１３・・・・・・・ｑ’成分正弦波
３１４・・・・・・・ｑ’成分矩形波
３１５・・・・・・・Ｑ’成分矩形波の中心
３１６・・・・・・・ｑ’成分矩形波の中心
５０１・・・・・・・排他的論理和
５０２・・・・・・・サンプルタイミング生成部
５０３・・・・・・・サンプリング機能部
５０４・・・・・・・位相ずれ検出タイミング生成部
５０５・・・・・・・カウンタ
５０６・・・・・・・ダウンエッジ検出部
５０７・・・・・・・位相ずれ方向検出部
５０８・・・・・・・位相制御情報計算部
６０１・・・・・・・Ｑ成分正弦波
６０２・・・・・・・Ｑ成分矩形波
６０３・・・・・・・ｑ成分正弦波
６０４・・・・・・・ｑ成分矩形波
６０５・・・・・・・位相ずれ量検出矩形波
６１１・・・・・・・Ｑ’成分正弦波
６１２・・・・・・・Ｑ’成分矩形波
６１３・・・・・・・ｑ’成分正弦波
６１４・・・・・・・ｑ’成分矩形波
６１５・・・・・・・位相ずれ量検出矩形波

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】