JP2011024025A - 復調器及び通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】受信信号と局部発振信号とに位相差があっても復調できるようにする。
【解決手段】復調器１は、変調器２で送信された受信信号Ｄ３をアンテナ１１で受信し、この受信した受信信号Ｄ３をＶＣＯ１３に注入して、自走発振周波数を有する局部発振信号Ｄ６を発振する。この発振した局部発振信号Ｄ６を９０度移相器で９０度移相する（局部発振信号Ｄ７になる）。アンテナ１１で受信した受信信号Ｄ３の位相と９０度移相器で９０度移相した局部発振信号Ｄ７の位相とを位相比較器１５で比較して、局部発振信号Ｄ６の位相を調整するための位相調整信号Ｖｃｔを生成する。この生成した位相調整信号Ｖｃｔに基づいて、受信信号Ｄ３と局部発振信号Ｄ６とをＶＣＯ１３で同期させ、該同期させたものである局部発振信号Ｄ８をミキサ１７に入力する。注入同期後の局部発振信号Ｄ８と受信信号Ｄ３とをミキサ１７で演算して当該受信信号Ｄ３を復調する。
【選択図】図１

Description

本発明は、復調器及びそれを用いた通信装置に関するものである。詳しくは、受信信号を注入して得られる局部発振信号を移相し、該移相した局部発振信号と受信信号とを比較して得られる位相調整信号によって、局部発振信号と受信信号とを同期させて復調するものである。

近年、無線通信技術の発達により、ミリ波帯等の高い周波数帯で高速に伝送された変調信号を復調する復調器が開発されている。このような復調器は、変調器から伝送された変調信号を確実に復調でき、コンパクトで消費電力の低いものが求められている。

特許文献１には、ミリ波帯の無線信号波で無線通信を行う無線通信装置が開示されている。この無線通信装置は、変調器及び復調器で構成される。変調器は、局部発振信号の周波数と受信信号との周波数をオフセットして復調器に送信する。復調器は、周波数がオフセットされた局部発振信号及び受信信号を局部発振器で同期して復調する。

図７は、従来例に係る復調器３の構成例を示すブロック図である。図７に示すように、復調器３は、アンテナ３１、第１の増幅器（以下、増幅器３２という）、局部発振器（以下、ＶＣＯ３３という）、ミキサ３４、第２の増幅器（以下、増幅器３５という）で構成される。

アンテナ３１は、図示しない変調器によって送信された受信信号Ｄ３を受信する。受信信号Ｄ３は、無変調又は所定の変調方式により変調された所定の搬送周波数を有するものである。増幅器３２は、アンテナ３１で受信した受信信号Ｄ３を所定の増幅率で増幅して、ＶＣＯ３３及びミキサ３４に出力する。ＶＣＯ３３は、増幅器３２で出力された受信信号Ｄ３が注入されて、自走発振周波数を有する局部発振信号Ｄ４を生成する。局部発振信号Ｄ４は、受信信号Ｄ３に周波数同期するものである。そして、ＶＣＯ３３は、生成した局部発振信号Ｄ４をミキサ３４に出力する。ミキサ３４は、増幅器３２で増幅された受信信号Ｄ３とＶＣＯ３３で生成された局部発振信号Ｄ４とを演算して、当該受信信号Ｄ３を復調したものである出力信号Ｄ５を生成する。この出力信号Ｄ５は、増幅器３５によって所望の増幅率で増幅されて、出力端子ＯＵＴから外部装置等に出力される。

このように、変調器によって送信された受信信号を復調器３が復調するが、復調器３を構成するＶＣＯ３３及びミキサ３４の出力特性によって受信信号が復調できない場合がある。

図８は、縦軸をＶＣＯ３３に注入される受信信号Ｄ３とＶＣＯ３３が出力する局部発振信号Ｄ４との位相差θとし、横軸をＶＣＯ３３に注入される受信信号Ｄ３の入力周波数ｆとしたとき、ＶＣＯ３３の位相差θと入力周波数ｆの特性例を示す説明図である。図８に示すように、受信信号Ｄ３の注入レベル（振幅）が小さい場合には、ＶＣＯ３３の位相差θと入力周波数ｆの特性は、直線２００のように右肩下がりで傾きが大きくなる。また、受信信号Ｄ３の注入レベルが大きい場合には、ＶＣＯ３３の位相差θと入力周波数ｆの特性は、直線２０１のように右肩下がりで傾きが小さくなる。

直線２００，２０１において、位相差θが０度となる入力周波数ｆは、ＶＣＯ３３が有する自走発振周波数ｆ０である。つまり、受信信号Ｄ３がＶＣＯ３３の自走発振周波数ｆ０であれば、位相差θは０度となる。一方、受信信号Ｄ３が自走発振周波数ｆ０から大きく外れてしまうと、位相差θが大きくなってしまう。

図９は、縦軸をミキサ３４が発生する出力電圧Ｖとし、横軸をミキサ３４に入力される受信信号Ｄ３とＶＣＯ３３から出力された局部発振信号Ｄ４との位相差θとしたとき、ミキサ３４の出力電圧Ｖと位相差θの特性例を示す説明図である。ミキサ３４は、例えば、アナログ乗算器で構成される。図９に示すように、ミキサ３４の出力電圧Ｖと位相差θの関係は、位相差θが０度のときに、ミキサ３４の出力電圧Ｖが最大となり最大出力電圧Ｖｍａｘを示し、位相差θが９０度のときに、ミキサ３４の出力電圧Ｖが「０」となる曲線２０２のような余弦波となる。

つまり、ミキサ３４に入力される受信信号Ｄ３の周波数がＶＣＯ３３の自走発振周波数ｆ０である場合には、ミキサ３４の出力電圧Ｖは最大出力電圧Ｖｍａｘになり、復調器３は、受信信号Ｄ３を復調できる。一方、ミキサ３４に入力される受信信号Ｄ３の周波数がＶＣＯ３３の自走発振周波数ｆ０から大きく外れて、局部発振信号Ｄ４との位相差θが９０度になる場合には、ミキサ３４の出力電圧Ｖは「０」になってしまう。このため、復調器３は、受信信号Ｄ３を復調できなくなってしまう。

次に、ミキサ３４に入力される受信信号Ｄ３と局部発振信号Ｄ４との位相差θが９０度の場合について説明する。図１０Ａは、アンテナ３１で受信する受信信号Ｄ３の波形例を示すタイミングチャートである。図１０Ａに示すように、変調器によって送信された受信信号Ｄ３は、例えば、時間ｔ０から時間ｔ１までは、振幅がＡ１で、周波数が１／｛４（ｔ１−ｔ０）｝である。受信信号Ｄ３は、時間ｔ１から時間ｔ２までは、振幅がＡ２で、周波数が、１／｛４（ｔ２−ｔ１）｝である。受信信号Ｄ３は、時間ｔ２から時間ｔ３までは、振幅がＡ１で、周波数が１／｛４（ｔ３−ｔ２）｝である。受信信号Ｄ３は、時間ｔ３から時間ｔ４までは、振幅がＡ２で、周波数が１／｛４（ｔ４−ｔ３）｝である。

図１０Ｂは、ＶＣＯ３３が出力する局部発振信号Ｄ４の波形例を示すタイミングチャートである。図１０Ｂに示すように、ＶＣＯ３３で生成される局部発振信号Ｄ４は、図１０Ａに示した受信信号Ｄ３に比べて、（ｔ１−ｔ０）／１６だけ遅れている。つまり、受信信号Ｄ３と局部発振信号Ｄ４とは位相差θが９０度となり、ミキサ３４の出力電圧Ｖが「０」となる（図９参照）。

図１０Ｃは、ミキサ３４が出力する出力信号Ｄ５の波形例を示すタイミングチャートである。図１０Ｃに示すように、ミキサ３４の出力電圧Ｖが「０」となるので、出力信号Ｄ５は、「０」となり、正しい出力信号が得られない。このように、ミキサ３４に入力される受信信号Ｄ３と局部発振信号Ｄ４との位相差θが９０度になってしまうと、復調器３は、受信信号Ｄ３を復調することができない。

特開２００５−２９５５９４号公報（第１図）

ところで、特許文献１によれば、復調器が有する局部発振器によって周波数同期をとることで受信信号を復調することができる。しかしながら、変調器によって送信された受信信号の周波数と局部発振信号の周波数とはオフセットしているので、オフセット分の周波数を変換する回路構成が必要となり、回路規模が大きくなってしまう。その結果、復調器の消費電力が大きくなってしまう。

また、従来例の復調器によれば、特許文献１のものより回路規模は小さくできるが、ミキサに入力される受信信号と局部発振信号との位相差があると、ミキサから出力される電圧が小さくなり、例えば、位相差が９０度である場合には、復調することができなくなってしまう。

本発明は、このような課題を解決したものであって、回路規模を小さくして消費電力を削減でき、ミキサに入力される受信信号と局部発振信号とに位相差があっても復調可能な検波効率が向上した復調器及びそれを用いた通信装置を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するために、本発明に係る復調器は、無変調又は所定の変調方式により変調された所定の搬送周波数を有する受信信号を受信する受信部と、受信部によって受信された受信信号を注入して自走発振周波数を有する局部発振信号を発振し、局部発振信号の位相を調整するための位相調整信号に基づいて受信信号と局部発振信号とを同期させる発振部と、発振部によって発振された局部発振信号を所定の量だけ移相する移相部と、受信部によって受信された受信信号の位相と移相部によって移相された局部発振信号の位相とを比較して、位相調整信号を生成する位相比較部と、発振部によって同期された局部発振信号と受信信号とを演算して当該受信信号を復調する復調部とを備えるものである。

本発明に係る復調器では、無変調又は所定の変調方式により変調された所定の搬送周波数を有する受信信号を受信部で受信する。この受信した受信信号を発振部に注入して、自走発振周波数を有する局部発振信号を発振する。この発振した局部発振信号を移相部で所定の量だけ移相する。受信部で受信した受信信号の位相と移相部で移相した局部発振信号の位相とを位相比較手段で比較して、局部発振信号の位相を調整するための位相調整信号を生成する。この生成した位相調整信号に基づいて、受信信号と局部発振信号とを発振部で同期させる。この同期した局部発振信号と受信信号とを演算して当該受信信号を復調する。

これにより、受信した受信信号と受信信号に発振した局部発振信号とに位相差があっても、位相調整信号によって局部発振信号の位相を調整するので、受信信号の位相と局部発振信号の位相とを同期させることができるようになる。

また、本発明に係る通信装置は、無変調又は所定の変調方式により変調された所定の搬送周波数を有する受信信号を生成し、該生成した受信信号を送信する変調器と、変調器によって送信された受信信号を復調する復調器とで構成され、復調器は、変調器によって送信された受信信号を受信する受信部と、受信部によって受信された受信信号を注入して自走発振周波数を有する局部発振信号を発振し、局部発振信号の位相を調整するための位相調整信号に基づいて受信信号と局部発振信号とを同期させる発振部と、発振部によって発振された局部発振信号を所定の量だけ移相する移相部と、受信部によって受信された受信信号の位相と移相部によって移相された局部発振信号の位相とを比較して、位相調整信号を生成する位相比較部と、発振部によって同期された局部発振信号と受信信号とを演算して当該受信信号を復調する復調部と備えるものである。

本発明に係る復調器及び通信装置によれば、受信信号の位相と局部発振信号の位相とを同期させることができるので、受信部で受信した受信信号と発振した局部発振信号とに位相差があっても復調できる。この結果、検波効率が向上できる復調器を提供することができる。

更に、移相部や位相比較部のような簡単な構成で受信信号の位相と局部発振信号の位相とを同期させることができるので、回路規模をコンパクト化でき、消費電力を削減できる。

第１の実施の形態に係る通信装置１００の構成例を示すブロック図である。 ＶＣＯ１３の構成例を示す回路図である。 Ａは、入力端子ＩＮに入力される入力信号Ｄ１の波形例を示すタイミングチャートである。Ｂは、ＶＣＯ２２が出力する局部発振信号Ｄ２の波形例を示すタイミングチャートである。Ｃは、ミキサ２３が出力する受信信号Ｄ３の波形例を示すタイミングチャートである。 Ａは、アンテナ１１で受信された受信信号Ｄ３の波形例を示すタイミングチャートである。Ｂは、ＶＣＯ１３が出力する局部発振信号Ｄ６の波形例を示すタイミングチャートである。Ｃは、９０度移相器１４が出力する局部発振信号Ｄ７の波形例を示すタイミングチャートである。Ｄは、ＶＣＯ１３が出力する局部発振信号Ｄ８の波形例を示すタイミングチャートである。Ｅは、ミキサ１７が出力する出力信号Ｄ９の波形例を示すタイミングチャートである。 第２の実施の形態に係る復調器１Ａの構成例を示すブロック図である。 ４相発振器１４Ａの構成例を示す回路図である。 従来例に係る復調器３の構成例を示すブロック図である。 ＶＣＯ３３の位相差と入力周波数の特性例を示す説明図である。 ミキサ３４の出力電圧と位相差の特性例を示す説明図である。 Ａは、アンテナ３１で受信する受信信号Ｄ３の波形例を示すタイミングチャートである。Ｂは、ＶＣＯ３３が出力する局部発振信号Ｄ４の波形例を示すタイミングチャートである。Ｃは、ミキサ３４が出力する出力信号Ｄ５の波形例を示すタイミングチャートである。

以下、本発明を実施するための形態（以下、実施の形態という）について説明する。なお、説明は以下の順序にて行う。
１．第１の実施の形態（復調器１：構成例）
２．第２の実施の形態（復調器１Ａ：構成例）

＜第１の実施の形態＞
［通信装置１００の構成例］
図１は、第１の実施の形態に係るダイレクトコンバージョン型の通信装置１００の構成例を示すブロック図である。図１に示すように、通信装置１００は、変調器２と復調器１とを備えており、伝送する信号の周波数が３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚのミリ波帯の信号を高速伝送するものである。

［変調器２の構成例］
変調器２は、第１の増幅器（以下、増幅器２１という）、局部発振器（以下、ＶＣＯ２２という）、ミキサ２３、第２の増幅器（以下、増幅器２４という）及びアンテナ２５で構成される。

入力端子ＩＮに入力された被変調信号である入力信号Ｄ１は、増幅器２１によって所望の増幅率で増幅されてミキサ２３に入力される。ＶＣＯ２２は、所定の周波数で発振して局部発振信号Ｄ２を生成してミキサ２３に出力する。ミキサ２３は、増幅器２１で増幅された入力信号Ｄ１とＶＣＯ２２で生成された局部発振信号Ｄ２とを演算して、当該入力信号Ｄ１を変調したものである受信信号Ｄ３を生成する。この受信信号Ｄ３は、増幅器２４で所望の増幅率で増幅されて、アンテナ２５によって復調器１に送信される。

なお、受信信号Ｄ３は、上述の変調方式に限定されず、無変調又は所定の変調方式により変調された所定の搬送周波数を有するものであっても構わない。

［復調器１の構成例］
復調器１は、受信部の一例であるアンテナ１１、発振部の一例である局部発振器（以下、ＶＣＯ１３という）、移相部の一例である９０度移相器１４、位相比較部の一例である位相比較器１５及び復調部の一例であるミキサ１７で構成される。更に、復調器１は、第１の増幅器（以下、増幅器１２という）、ローパスフィルタ（以下、ＬＰＦ１６という）及び第２の増幅器（以下、増幅器１８という）を備える。この復調器１は、シリコン基板等の半導体基板に上述の構成部が形成されるものであるが、これに限定されるものではなく、ディスクリート部品等で形成されていても構わない。

アンテナ１１は、変調器２によって送信された受信信号Ｄ３を受信する。アンテナ１１は、例えば、パッチアンテナ等で構成される。このパッチアンテナは、半導体基板上に金属層を形成し、この金属層を所定のパターンでエッチングすることで形成される。

アンテナ１１には増幅器１２が接続される。増幅器１２は、アンテナ１１で受信された受信信号Ｄ３を所定の増幅率で増幅して、ＶＣＯ１３、位相比較器１５及びミキサ１７に出力する。増幅器１２は、例えば、電界効果トランジスタとインダクタと共振回路とを接続することで構成される。増幅器１２は、増幅回路の電流値等を変更することで、所望の増幅率を得ることができる。

増幅器１２にはＶＣＯ１３、位相比較器１５及びミキサ１７が接続される。ＶＣＯ１３は、増幅器１２によって増幅された受信信号Ｄ３を注入して、自走発振周波数を有する局部発振信号Ｄ６を発振する。また、ＶＣＯ１３は、局部発振信号Ｄ６の位相を調整するための位相調整信号Ｖｃｔに基づいて受信信号Ｄ３と局部発振信号Ｄ６とを同期させる。そして、ＶＣＯ１３は、注入同期した局部発振信号Ｄ６を局部発振信号Ｄ８としてミキサ１７に出力する。

ＶＣＯ１３には９０度移相器１４が接続される。９０度移相器１４は、ＶＣＯ１３によって発振された局部発振信号Ｄ６を９０度移相する。そして、９０度移相器１４は、９０度移相した局部発振信号Ｄ６を局部発振信号Ｄ７として位相比較器１５に出力する。９０度移相器１４は、例えば、ポリフェーズフィルタやローパスフィルタとハイパスフィルタとの組み合わせで構成され、半導体基板上に、増幅器１２，１８、ＶＣＯ１３、ミキサ１７と同時に作製することができる。これにより、復調器１は、複雑な回路構成にする必要がなく、回路規模をコンパクト化でき、消費電力を削減できる。

９０度移相器１４には位相比較器１５が接続される。位相比較器１５は、アンテナ１１で受信され増幅器１２で増幅された受信信号Ｄ３と９０度移相器１４によって９０度移相された局部発振信号Ｄ７とを比較する。そして、位相比較器１５は、受信信号Ｄ３及び局部発振信号Ｄ７から位相調整信号Ｖｃｔを生成してＬＰＦ１６を介してＶＣＯ１３に出力する。

位相比較器１５は、例えば、アナログ乗算器で構成され、９０度移相器１４と同様に、半導体基板上に、増幅器１２，１８、ＶＣＯ１３、ミキサ１７と同時に作製することができる。これにより、復調器１は、複雑な回路構成にする必要がなく、回路規模をコンパクト化でき、消費電力を削減できる。

アナログ乗算器で構成された位相比較器１５は、受信信号Ｄ３と局部発振信号Ｄ７とを乗算して得られる直流電圧である位相調整信号ＶｃｔをＶＣＯ１３に出力する。アナログ乗算器で構成された位相比較器１５は、図９に示した特性を示す。つまり、図９の縦軸のミキサ３４の出力電圧Ｖが位相比較器１５の出力電圧に対応し、横軸のミキサ３４に入力される受信信号Ｄ３と局部発振信号Ｄ４との位相差θが位相比較器１５に入力される受信信号Ｄ３と局部発振信号Ｄ７との位相差に対応する。

図９より、位相比較器１５が出力する直流電圧は、受信信号Ｄ３と局部発振信号Ｄ７との位相差によって値が異なる。つまり、位相差が０度の場合、位相調整信号Ｖｃｔが最大となり、位相差が９０度の場合、位相調整信号Ｖｃｔが「０」となる。

例えば、受信信号Ｄ３とＶＣＯ１３によって出力される局部発振信号Ｄ６との位相差が９０度である場合には、受信信号Ｄ３と９０度移相器１４で９０度移相された局部発振信号Ｄ７との位相差が０度になる。この場合、位相比較器１５は、最大出力電圧Ｖｍａｘを有する位相調整信号Ｖｃｔを出力する。

また、例えば、受信信号Ｄ３と局部発振信号Ｄ６との位相差が−４５度である場合には、受信信号Ｄ３と局部発振信号Ｄ７との位相差が４５度になる。この場合、位相比較器１５は、最大出力電圧Ｖｍａｘ×√２／２を有する位相調整信号Ｖｃｔを出力する。

一方、受信信号Ｄ３とＶＣＯ１３によって出力される局部発振信号Ｄ６との位相差が０度である場合には、受信信号Ｄ３と９０度移相器１４で９０度移相された局部発振信号Ｄ７との位相差が９０度になる。この場合、位相比較器１５は、位相調整信号Ｖｃｔを出力しない。

図１に戻って、位相比較器１５にはＬＰＦ１６が接続される。ＬＰＦ１６は、位相比較器１５によって出力された位相調整信号Ｖｃｔを受信して、直流電圧のみを抽出する。ＬＰＦ１６にはＶＣＯ１３が接続され、当該ＬＰＦ１６によって直流電圧のみを抽出された位相調整信号ＶｃｔがＶＣＯ１３に出力される。

ＶＣＯ１３にはミキサ１７が接続される。ミキサ１７は、アンテナ１１で受信され増幅器１２で増幅された受信信号Ｄ３と、位相調整信号Ｖｃｔに基づいてＶＣＯ１３によって位相が調整されて受信信号Ｄ３に同期した局部発振信号Ｄ８とを受信する。そして、ミキサ１７は、局部発振信号Ｄ８で受信信号Ｄ３を復調して出力信号Ｄ９を生成する。

例えば、ミキサ１７は、位相比較器１５と同様に、アナログ乗算器で構成される。アナログ乗算器で構成されたミキサ１７は、受信信号Ｄ３と局部発振信号Ｄ８とを乗算して直流電圧を生成することで、受信信号Ｄ３を復調して出力信号Ｄ９を生成する。

ミキサ１７は、図９に示した特性を示す。つまり、図９の縦軸のミキサ３４の出力電圧Ｖがミキサ１７の出力信号Ｄ９のレベルに対応し、横軸のミキサ３４に入力される受信信号Ｄ３と局部発振信号Ｄ４との位相差θがミキサ１７に入力される受信信号Ｄ３と局部発振信号Ｄ８との位相差に対応する。

図９より、ミキサ１７が出力する出力信号Ｄ９のレベルは、受信信号Ｄ３と局部発振信号Ｄ８との位相差によって値が異なる。つまり、位相差が０度の場合、出力信号Ｄ９のレベルが最大となり、位相差が９０度の場合、出力信号Ｄ９が常に「０」となる。本発明に係る復調器１は、ＶＣＯ１３、９０度移相器１４及び位相比較器１５によってこの位相差が９０度にならないように調整されるので、出力信号Ｄ９のレベルが常に「０」となり、異常な信号を出力することを防止できる。

図１に戻って、ミキサ１７には増幅器１８が接続される。増幅器１８は、ミキサ１７で生成された出力信号Ｄ９を所定の増幅率で増幅して、出力端子ＯＵＴに出力する。増幅器１８は、前述した増幅器１２と同様に、例えば、電界効果トランジスタ等で形成されたオペアンプと抵抗とを接続して差動増幅回路を設けることで構成される。増幅器１８は、差動増幅回路の抵抗値等を変更することで、所望の増幅率を得ることができる。

［ＶＣＯ１３の構成例］
次に、ＶＣＯ１３について回路図を用いて説明する。図２は、ＶＣＯ１３の構成例を示す回路図である。図２に示すように、ＶＣＯ１３は、第１のインダクタ（以下、インダクタＬ１という）、第２のインダクタ（以下、インダクタＬ２）、第１の可変容量ダイオード（以下、可変容量ダイオードＣ１という）、第２の可変容量ダイオード（以下、可変容量ダイオードＣ２という）、第１のトランジスタ（以下、トランジスタＱ１という）、第２のトランジスタ（以下、トランジスタＱ２という）、第３のトランジスタ（以下、トランジスタＱ３という）、第４のトランジスタ（以下、トランジスタＱ４という）、第１の電流源（電流源Ｉ１という）及び第２の電流源（以下、電流源Ｉ２という）で構成される。

なお、本実施の形態に係るＶＣＯ１３のトランジスタＱ１〜Ｑ４は、ｎチャネルのＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）で説明するが、ｐチャネルのＭＯＳＦＥＴでも良いし、バイポーラトランジスタでも良い。

インダクタＬ１，Ｌ２は、その一端が電源Ｖｃｃに接続される。可変容量ダイオードＣ１，Ｃ２は、カソードがＬＰＦ１６に接続され、アノードがインダクタＬ１，Ｌ２の他端、９０度移相器１４及びミキサ１７に共通に接続される。

トランジスタＱ１は、ゲートがインダクタＬ２の他端、可変容量ダイオードＣ２のアノード、９０度移相器１４及びミキサ１７に共通に接続され、ドレインがインダクタＬ１の他端及び可変容量ダイオードＣ１のアノード、９０度移相器１４及びミキサ１７に共通に接続され、ソースが電流源Ｉ１の一端に接続される。トランジスタＱ２は、ゲートがトランジスタＱ１のドレインに接続され、ドレインがトランジスタＱ１のゲートに接続され、ソースが電流源Ｉ１の一端に接続される。

トランジスタＱ３は、ゲートが増幅器１２に接続され、ドレインがトランジスタＱ１のドレイン及びトランジスタＱ２のゲートに共通に接続され、ソースが電流源Ｉ２の一端に接続される。トランジスタＱ４は、ゲートが増幅器１２に接続され、ドレインがトランジスタＱ１のゲート及びトランジスタＱ２のドレインに接続され、ソースが電流源Ｉ２の一端に接続される。電流源Ｉ１，Ｉ２は、その他端がグランドに接続される。

このように構成されたＶＣＯ１３は、トランジスタＱ３，Ｑ４のゲートに増幅器１２で増幅された受信信号Ｄ３が注入されて、自走発振周波数を有する局部発振信号Ｄ６を発振する。局部発振信号Ｄ６は、可変容量ダイオードＣ１，Ｃ２のアノードから出力される。

この自走発振周波数は、インダクタＬ１，Ｌ２のインダクタンス及び可変容量ダイオードＣ１，Ｃ２の容量によって決定される。また、ＶＣＯ１３が発振する自走発振周波数は調整可能であり、可変容量ダイオードＣ１，Ｃ２のカソードに接続されたＬＰＦ１６を介して位相比較器１５から出力された位相調整信号Ｖｃｔによって調整される。

例えば、ＶＣＯ１３は、位相調整信号Ｖｃｔを受信しないとき、つまり、受信信号Ｄ３と局部発振信号Ｄ６との位相差が０度のときは、増幅器１２によって増幅された受信信号Ｄ３で発振して、自走発振周波数を有する局部発振信号Ｄ８を可変容量ダイオードＣ１，Ｃ２のアノードからミキサ１７に出力する。

また、例えば、ＶＣＯ１３は、位相調整信号Ｖｃｔを受信するとき、つまり、受信信号Ｄ３と局部発振信号Ｄ６との位相差が０度ではないときは、当該ＶＣＯ１３で発振した局部発振信号Ｄ６の周波数を位相比較器１５から出力された所定の直流電圧値を有する位相調整信号Ｖｃｔで調整する。この所定の直流電圧値は、前述で説明した図９に示したように、受信信号Ｄ３と局部発振信号Ｄ７との位相差によって定まるものである。そして、ＶＣＯ１３は、位相調整信号Ｖｃｔに基づいて調整した局部発振信号Ｄ８を可変容量ダイオードＣ１，Ｃ２のアノードからミキサ１７に出力する。

［変調器２の入出力波形例］
次に、変調器２の入出力波形例について説明する。図３Ａは、入力端子ＩＮに入力される入力信号Ｄ１の波形例を示すタイミングチャートである。図３Ａに示すように、例えば、入力信号Ｄ１は、時間ｔ０から時間ｔ１まで、デジタル信号の「０」をとり、時間ｔ１から時間ｔ２まで、デジタル信号の「１」をとる。そして、入力信号Ｄ１は、時間ｔ２から時間ｔ３まで、デジタル信号の「０」をとり、時間ｔ３から時間ｔ４まで、デジタル信号の「１」をとる。つまり、入力信号Ｄ１は、「０、１、０、１」というデジタル値を有する。

図３Ｂは、ＶＣＯ２２が出力する局部発振信号Ｄ２の波形例を示すタイミングチャートである。図３Ｂに示すように、ＶＣＯ２２が生成する局部発振信号Ｄ２は、所定の周波数（自走発振周波数）を有する。この周波数は、時間ｔ０から時間ｔ１までに４回振動するので、例えば、１／｛４（ｔ１−ｔ０）｝で表される。

図３Ｃは、ミキサ２３が出力する受信信号Ｄ３の波形例を示すタイミングチャートである。図３Ｃに示すように、ミキサ２３で生成される受信信号Ｄ３は、入力信号Ｄ１を局部発振信号Ｄ２で変調したものである。受信信号Ｄ３は、時間ｔ０から時間ｔ１までは、局部発振信号Ｄ２と同じ波形、つまり、周波数が１／｛４（ｔ１−ｔ０）｝である。受信信号Ｄ３は、時間ｔ１から時間ｔ２までは、振幅がＡ２で、周波数が、１／｛４（ｔ２−ｔ１）｝である。受信信号Ｄ３は、時間ｔ２から時間ｔ３までは、振幅がＡ１で、周波数が１／｛４（ｔ３−ｔ２）｝である。受信信号Ｄ３は、時間ｔ３から時間ｔ４までは、振幅がＡ２で、周波数が１／｛４（ｔ４−ｔ３）｝である。このように、変調器２は、図３Ａで示した入力信号Ｄ１を図３Ｂで示した局部発振信号Ｄ２で変調して図３Ｃで示した受信信号Ｄ３を生成する。

［復調器１の入出力波形例］
次に、復調器１の入出力波形例について説明する。図４Ａは、アンテナ１１で受信された受信信号Ｄ３の波形例を示すタイミングチャートである。図４Ａに示すように、変調器２によって送信された受信信号Ｄ３は、図３Ｃで示した受信信号Ｄ３と同じ波形である。

図４Ｂは、ＶＣＯ１３が出力する局部発振信号Ｄ６の波形例を示すタイミングチャートである。図４Ｂに示すように、例えば、ＶＣＯ１３で発振される局部発振信号Ｄ６は、受信信号Ｄ３の周波数と同じ周波数である自走発振周波数を有する。局部発振信号Ｄ６は、図４Ａに示した受信信号Ｄ３に比べて、（ｔ１−ｔ０）／１６だけ遅れているものとする。つまり、受信信号Ｄ３と局部発振信号Ｄ６とは位相差θが９０度となり、ミキサ１７の出力電圧Ｖが「０」となる（図９参照）。

図４Ｃは、９０度移相器１４が出力する局部発振信号Ｄ７の波形例を示すタイミングチャートである。図４Ｃに示すように、局部発振信号Ｄ７は、９０度移相器１４がＶＣＯ１３で発振された局部発振信号Ｄ６を９０度移相させて、（ｔ１−ｔ０）／１６の遅れが調整される。位相比較器１５は、この局部発振信号Ｄ７と受信信号Ｄ３とを乗算して、直流電圧成分を有する位相調整信号Ｖｃｔを出力する。この位相調整信号Ｖｃｔの出力電圧は、図９に示した特性を有するので、最大出力電圧Ｖｍａｘをとる。

図４Ｄは、ＶＣＯ１３が出力する局部発振信号Ｄ８の波形例を示すタイミングチャートである。図４Ｄに示すように、ＶＣＯ１３は、位相比較器１５から出力された位相調整信号Ｖｃｔに基づいて局部発振信号Ｄ６の位相を調整する。例えば、ＶＣＯ１３は、位相調整信号Ｖｃｔを受信して、局部発振信号Ｄ６の位相を９０度位相して局部発振信号Ｄ８を生成する。局部発振信号Ｄ８は、受信信号Ｄ３に位相同期するものである。

図４Ｅは、ミキサ１７が出力する出力信号Ｄ９の波形例を示すタイミングチャートである。図４Ｅに示すように、出力信号Ｄ９は、図４Ａで示した受信信号Ｄ３と図４Ｄで示した局部発振信号Ｄ８とをミキサ１７が乗算することで生成される。出力信号Ｄ９は、図３Ａに示した入力信号Ｄ１と同じ波形である。受信信号Ｄ３と発振した局部発振信号Ｄ６とがＶＣＯ１３、９０度移相器１４及び位相比較器１５によって同じ位相（位相差θが０度）に調整されるために、復調器１は、受信信号Ｄ３を復調することができる。

なお、ＶＣＯ１３に注入される受信信号Ｄ３と、ＶＣＯ１３が出力する局部発振信号Ｄ６との位相差が０度の場合には、位相比較器１５に入力される受信信号Ｄ３と、局部発振信号Ｄ６が９０度移相した局部発振信号Ｄ７との位相差が９０度となるので、位相比較器１５は、位相調整信号Ｖｃｔを出力しない。つまり、ＶＣＯ１３には位相調整信号Ｖｃｔが入力されず、当該ＶＣＯ１３は、位相調整を実行していない局部発振信号Ｄ８をミキサ１７に出力する。これにより、位相差が０度の場合でも、復調器１は、受信信号Ｄ３を復調することができる。

このように、本実施の形態に係る通信装置１００によれば、変調器２及び復調器１を備える。変調器２は、入力信号Ｄ１を局部発振信号Ｄ２により変調して受信信号Ｄ３を生成し、該生成した受信信号Ｄ３を送信する。

復調器１は、変調器２によって送信された受信信号Ｄ３をアンテナ１１で受信し、この受信した受信信号Ｄ３をＶＣＯ１３に注入して、自走発振周波数を有する局部発振信号Ｄ６を発振する。この発振した局部発振信号Ｄ６を９０度移相器で９０度移相する（局部発振信号Ｄ７になる）。アンテナ１１で受信した受信信号Ｄ３の位相と９０度移相器で９０度移相した局部発振信号Ｄ７の位相とを位相比較器１５で比較して、局部発振信号Ｄ６の位相を調整するための位相調整信号Ｖｃｔを生成する。この生成した位相調整信号Ｖｃｔに基づいて、受信信号Ｄ３と局部発振信号Ｄ６とをＶＣＯ１３で同期させ、該同期させたものである局部発振信号Ｄ８をミキサ１７に入力する。注入同期後の局部発振信号Ｄ８と受信信号Ｄ３とをミキサ１７で演算して当該受信信号Ｄ３を復調する。

これにより、受信信号Ｄ３と局部発振信号Ｄ６とに位相差があっても、位相調整信号Ｖｃｔによって局部発振信号Ｄ６の位相を調整するので、受信信号Ｄ３の移相と局部発振信号Ｄ６との位相とを同期させることができるようになる。

この結果、アンテナ１１で受信した受信信号Ｄ３とＶＣＯ１３で発振した局部発振信号Ｄ６とに位相差があっても復調できる。そして、検波効率が向上できる復調器及び通信装置を提供することができる。

更に、９０度移相器１４や位相比較器１５のような簡単な回路構成で受信信号Ｄ３の位相と局部発振信号Ｄ６の位相とを同期させることができるので、回路規模をコンパクト化でき、消費電力を削減できる。

なお、本実施の形態では、局部発振信号を９０度位相する９０度移相器について説明したが、これに限定されるものではなく、１度乃至１８０度移相する移相器を用いても良い。

＜第２の実施の形態＞
［復調器１Ａの構成例］
本実施の形態では、ＶＣＯ１３及び９０度移相器１４の代わりに４相発振器を備えた復調器１Ａについて説明する。前述の実施の第１の形態と同じ名称及び符号のものは同じ機能を有するので、その説明を省略する。

図５は、第２の実施の形態に係る復調器１Ａの構成例を示すブロック図である。図５に示すように、復調器１Ａは、アンテナ１１、４相発振器１４Ａ、位相比較器１５及びミキサ１７で構成される。更に、復調器１Ａは、増幅器１２、ＬＰＦ１６及び増幅器１８を備える。この復調器１Ａは、前述の復調器１と同様に、シリコン基板等の半導体基板に上述の構成部が形成されるものであるが、これに限定されるものではなく、ディスクリート部品等で形成されていても構わない。

増幅器１２には４相発振器１４Ａ、位相比較器１５及びミキサ１７が接続される。４相発振器１４Ａは、前述のＶＣＯ１３及び９０度移相器１４の機能を有している。つまり、４相発振器１４Ａは、増幅器１２から出力された受信信号Ｄ３を受信して、該受信した受信信号Ｄ３に周波数同期して４つの局部発振信号を発振する。この４つの局部発振信号は、基準の位相と、この基準の位相に対して、９０度移相したものと、１８０度移相したものと、２７０度移送したものとに分類される。４相発振器１４Ａは、例えば、基準の位相に対して９０度及び２７０度移相した局部発振信号Ｄ１０を位相比較器１５に出力するようになされる。

４相発振器１４Ａには位相比較器１５が接続される。位相比較器１５は、４相発振器１４Ａから出力された局部発振信号Ｄ１０と、増幅器１２を介してアンテナ１１から出力された受信信号Ｄ３を比較する。位相比較器１５は、比較した受信信号Ｄ３及び局部発振信号Ｄ１０から位相調整信号Ｖｃｔを生成してＬＰＦ１６を介して４相発振器１４Ａに出力する。

４相発振器１４Ａは、前述のＶＣＯ１３と同様に、位相比較器１５から出力された位相調整信号Ｖｃｔに基づいて局部発振信号Ｄ１０の位相を調整する。そして、４相発振器１４Ａは、位相を調整した局部発振信号Ｄ１１をミキサ１７に出力する。

４相発振器１４Ａにはミキサ１７が接続される。ミキサ１７は、増幅器１２を介してアンテナ１１から出力された受信信号Ｄ３と、位相調整信号Ｖｃｔに基づいて４相発振器１４Ａによって位相が調整された局部発振信号Ｄ１１とを受信する。そして、ミキサ１７は、局部発振信号Ｄ１１で受信信号Ｄ３を復調して出力信号Ｄ１２を生成する。

［４相発振器１４Ａの構成例］
次に、４相発振器１４Ａについて回路図を用いて説明する。図６は、４相発振器１４Ａの構成例を示す回路図である。図６に示すように、４相発振器１４Ａは、第１のインダクタ（以下、インダクタＬ１１という）、第２のインダクタ（以下、インダクタＬ１２という）、第３のインダクタ（以下、インダクタＬ１３という）、第４のインダクタ（以下、インダクタＬ１４という）、第１の可変容量ダイオード（以下、可変容量ダイオードＣ１１という）、第２の可変容量ダイオード（以下、可変容量ダイオードＣ１２という）、第３の可変容量ダイオード（以下、可変容量ダイオードＣ１３という）、第４の可変容量ダイオード（以下、可変容量ダイオードＣ１４という）、第１のトランジスタ（以下、トランジスタＱ１１という）、第２のトランジスタ（以下、トランジスタＱ１２という）、第３のトランジスタ（以下、トランジスタＱ１３という）、第４のトランジスタ（以下、トランジスタＱ１４という）、第５のトランジスタ（以下、トランジスタＱ１５という）、第６のトランジスタ（以下、トランジスタＱ１６という）、第７のトランジスタ（以下、トランジスタＱ１７という）、第８のトランジスタ（以下、トランジスタＱ１８という）、第１の電流源（電流源Ｉ１という）及び第２の電流源（以下、電流源Ｉ２という）で構成される。

なお、本実施の形態に係るＶＣＯ１３のトランジスタＱ１１〜Ｑ１８は、ｎチャネルのＭＯＳＦＥＴで説明するが、ｐチャネルのＭＯＳＦＥＴでも良いし、バイポーラトランジスタでも良い。

インダクタＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１４は、その一端が電源Ｖｃｃに接続される。可変容量ダイオードＣ１１，Ｃ１２は、カソードがＬＰＦ１６に接続され、アノードがインダクタＬ１１，Ｌ１２の他端及びミキサ１７に共通に接続される。

トランジスタＱ１１は、ゲートが増幅器１２に接続され、ドレインがインダクタＬ１１の他端、可変容量ダイオードＣ１１のアノード及びミキサ１７に共通に接続され、ソースが電流源Ｉ１の一端に接続される。トランジスタＱ１２は、ゲートがインダクタＬ１２の他端、可変容量ダイオードＣ１２のアノード及びミキサ１７に共通に接続され、ドレインがトランジスタＱ１１のドレインに接続され、ソースが電流源Ｉ１の一端に接続される。

トランジスタＱ１３は、ゲートがトランジスタＱ１１，Ｑ１２のドレインに接続され、ドレインがトランジスタＱ１２のゲートに接続され、ソースが電流源Ｉ１の一端に接続される。トランジスタＱ１４は、ゲートが増幅器１２に接続され、ドレインがトランジスタＱ１２のゲート及びトランジスタＱ１３のドレインに共通に接続され、ソースが電流源Ｉ１の一端に接続される。

インダクタＬ１３，Ｌ１４は、その一端が電源Ｖｃｃに接続される。可変容量ダイオードＣ１３，Ｃ１４は、カソードがＬＰＦ１６に接続され、アノードがインダクタＬ１３，Ｌ１４の他端及び位相比較器１５に接続される。

トランジスタＱ１５は、ゲートがトランジスタＱ１２のゲート、トランジスタＱ１３，Ｑ１４のドレインに共通に接続され、ドレインが増幅器１２、インダクタＬ１３の他端、可変容量ダイオードＣ１３のアノード及び位相比較器１５に共通に接続され、ソースが電流源Ｉ２の一端に接続される。トランジスタＱ１６は、ゲートが増幅器１２、トランジスタＱ１４のゲートに共通に接続され、ドレインがトランジスタＱ１５のドレインに接続され、ソースが電流源Ｉ２の一端に接続される。

トランジスタＱ１７は、ゲートがトランジスタＱ１５，Ｑ１６のドレインに接続され、ドレインがトランジスタＱ１４，Ｑ１６のゲートに接続され、ソースが電流源Ｉ２の一端に接続される。トランジスタＱ１８は、ゲートがトランジスタＱ１１，Ｑ１２のドレイン及びトランジスタＱ１３のゲートに共通に接続され、ドレインがトランジスタＱ１４，Ｑ１６のゲート及びトランジスタＱ１７のドレインに共通に接続され、ソースが電流源Ｉ２の一端に接続される。電流源Ｉ１，Ｉ２は、その他端がグランドに接続される。

このように構成された４相発振器１４Ａは、トランジスタＱ１１，Ｑ１４，Ｑ１６，Ｑ１７のゲート及びトランジスタＱ１２，Ｑ１３，Ｑ１５，Ｑ１８のドレインに増幅器１２で増幅された受信信号Ｄ３が注入されて、互いに９０度の位相があり、自走発振周波数を有する４種類の局部発振信号Ｄ１０を発振する。局部発振信号Ｄ１０は、可変容量ダイオードＣ１３，Ｃ１４のアノードから出力される。

この自走発振周波数は、インダクタＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１４のインダクタンス及び可変容量ダイオードＣ１１，Ｃ１２，Ｃ１３，Ｃ１４の容量によって決定される。また、４相発振器１４Ａが発振する自走発振周波数は調整可能であり、可変容量ダイオードＣ１１，Ｃ１２，Ｃ１３，Ｃ１４のカソード一端に接続されたＬＰＦ１６を介して位相比較器１５から出力された位相調整信号Ｖｃｔによって調整される。

例えば、４相発振器１４Ａは、位相調整信号Ｖｃｔを受信しないとき、つまり、受信信号Ｄ３と局部発振信号Ｄ１１との位相差が０度のときは、増幅器１２によって増幅された受信信号Ｄ３で発振して、自走発振周波数を有する局部発振信号Ｄ１１を可変容量ダイオードＣ１１，Ｃ１２のアノードからミキサ１７に出力する。

また、例えば、４相発振器１４Ａは、位相調整信号Ｖｃｔを受信するとき、つまり、受信信号Ｄ３と局部発振信号Ｄ１１との位相差が０度ではないときは、当該４相発振器１４Ａで生成した局部発振信号Ｄ１１の周波数を位相調整信号Ｖｃｔの出力強度（例えば、図９に示す出力電圧）で調整する。そして、４相発振器１４Ａは、位相調整信号Ｖｃｔに基づいて調整した局部発振信号Ｄ１１を可変容量ダイオードＣ１１，Ｃ１２のアノードからミキサ１７に出力する。

このように、本実施の形態に係る復調器１Ａによれば、ＶＣＯ１３及び９０度移相器１４の代わりに４相発振器１４Ａを備えるので、前述の第１の実施の形態と同様に、アンテナ１１で受信した受信信号Ｄ３と４相発振器１４Ａで発振した局部発振信号とに位相差があっても、受信信号Ｄ３と４相発振器１４Ａによって移相された局部発振信号Ｄ１０とを比較して得られる位相調整信号Ｖｃｔによって局部発振信号の位相を調整するので、受信信号Ｄ３の移相と局部発振信号Ｄ１０との位相とを同期させることができるようになる。

この結果、アンテナ１１で受信した受信信号Ｄ３と４相発振器１４Ａで生成した局部発振信号Ｄ１０とに位相差があっても復調できる。そして、検波効率が向上できる復調器を提供することができる。

更に、４相発振器１４Ａのような簡単な回路構成で受信信号Ｄ３の位相と局部発振信号Ｄ１１の位相とを同期させることができるので、前述の復調器１より回路規模をコンパクト化でき、消費電力を削減できる。

１，１Ａ，３・・・復調器、２・・・変調器、１１，２５，３１・・・アンテナ（受信部）、１２，２１，３２・・・第１の増幅器、１３，２２，３３・・・局部発振器（発振部）、１４・・・９０度移相器（移相部）、１４Ａ・・・４相発振器（発振部、移相部）、１５・・・位相比較器（位相比較部）、１６・・・ローパスフィルタ、１７，２３，３４・・・ミキサ（復調部）、１８，２４，３５・・・第２の増幅器、１００・・・通信装置、Ｄ１・・・入力信号、Ｄ２，Ｄ４，Ｄ６，Ｄ７，Ｄ８，Ｄ１０，Ｄ１１・・・局部発振信号、Ｄ３・・・受信信号、Ｄ５，Ｄ９，Ｄ１２・・・出力信号

Claims (6)

1. 無変調又は所定の変調方式により変調された所定の搬送周波数を有する受信信号を受信する受信部と、
   前記受信部によって受信された前記受信信号を注入して自走発振周波数を有する局部発振信号を発振し、前記局部発振信号の位相を調整するための位相調整信号に基づいて前記受信信号と前記局部発振信号とを同期させる発振部と、
   前記発振部によって発振された前記局部発振信号を所定の量だけ移相する移相部と、
   前記受信部によって受信された前記受信信号の位相と前記移相部によって移相された前記局部発振信号の位相とを比較して、前記位相調整信号を生成する位相比較部と、
   前記発振部によって同期された前記局部発振信号と前記受信信号とを演算して当該受信信号を復調する復調部とを備える復調器。
2. 前記移相部は、
   前記局部発振信号を１度乃至１８０度移相する移相器で構成される請求項１に記載の復調器。
3. 前記発振部及び前記移相部は、
   ４相発振器で構成される請求項１に記載の復調器。
4. 前記位相比較部は、
   前記受信部によって受信された前記受信信号と前記移相部によって移相された前記局部発振信号とを乗算して前記位相調整信号を生成する請求項１に記載の復調器。
5. 前記復調部は、
   前記受信信号と前記位相調整信号に基づいて移相が調整された前記局部発振信号とを乗算して直流電圧を生成し、前記受信信号を復調する請求項１に記載の復調器。
6. 無変調又は所定の変調方式により変調された所定の搬送周波数を有する受信信号を生成し、該生成した前記受信信号を送信する変調器と、
   前記変調器によって送信された前記受信信号を復調する復調器とで構成され、
   前記復調器は、
   前記変調器によって送信された前記受信信号を受信する受信部と、
   前記受信部によって受信された前記受信信号を注入して自走発振周波数を有する局部発振信号を発振し、前記局部発振信号の位相を調整するための位相調整信号に基づいて前記受信信号と前記局部発振信号とを同期させる発振部と、
   前記発振部によって発振された前記局部発振信号を所定の量だけ移相する移相部と、
   前記受信部によって受信された前記受信信号の位相と前記移相部によって移相された前記局部発振信号の位相とを比較して、前記位相調整信号を生成する位相比較部と、
   前記発振部によって同期された前記局部発振信号と前記受信信号とを演算して当該受信信号を復調する復調部と備える通信装置。

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