JPH04275746A - 直交変調器 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は振幅位相変調に用いられ
る直交変調器に係り、特に広い周波数範囲にわたり位相
誤差、振幅誤差の少ない変調波出力を得る直交変調器に
関する。

【０００２】

【従来の技術】直交変調器は２系列の変調入力信号を直
交関係にある２つのローカル信号によって振幅変調した
後、加算することにより、変調波出力を得る変調器であ
り、振幅位相変調に用いられる。図７は従来の直交変調
器の例を示している。

【０００３】図７に示す直交変調器においては、ディジ
タル信号で与えられる２系列の変調入力信号がＤ／Ａ変
換器７１，７２によりアナログ信号に変換された後、Ｄ
／Ａ変換器７１，７２の出力に含まれる不要周波数成分
を除去するためのローパスフィルタ７３，７４を通して
補正回路７５，７６に入力され、補正信号に基づき後述
するように補正される。補正回路７５，７６の出力信号
はミキサ７７，７８に入力され、直交関係にある２つの
ローカル信号と混合されることにより、振幅変調が行わ
れる。すなわち、シンセサイザ７９で発生されるローカ
ル信号をπ／２移相器８０でπ／２だけ移相したローカ
ル信号がミキサ７７に入力され、シンセサイザ７９で発
生されるローカル信号がミキサ７８に入力される。ミキ
サ７７，７８において、これら直交関係にあるローカル
信号が補正回路７５，７６の出力信号により振幅変調さ
れる。ミキサ７７，７８の出力信号は合成器８１によっ
て合成され、振幅位相変調波が生成される。

【０００４】この種の直交変調器は、ミキサ７７，７８
のオフセットの他、主にπ／２移相器８０の移相量の誤
差に起因するローカル信号の位相誤差や、ミキサ７７，
７８の変換利得の差などによる変調信号の振幅誤差を生
じる。これらの誤差のうち、オフセットと振幅誤差につ
いては補正回路７５，７６によって、位相誤差について
はπ／２移相器８０のバイアスを変化させることによっ
て、それぞれ補正が行われる。

【０００５】このような構成の直交変調器では、使用す
る周波数範囲が広くなると、ミキサ７７，７８やπ／２
移相器８０の周波数特性のために、補正信号も周波数に
応じて変化させる必要がある。上述した補正動作はアナ
ログ信号処理によって行われるため、高精度の補正を実
現しようとすると回路規模が増大して小形化が困難とな
り、しかも高い周波数においては制御回路の寄生素子の
影響によって回路特性が劣化してしまうという問題があ
る。

【０００６】一方、ＱＰＳＫ（４相位相シフトキーイン
グ）のための変調器では、ローカル信号の位相誤差補正
、変調信号の振幅誤差補正およびミキサのオフセット補
正をディジタル信号処理によって実現する技術が知られ
ている（特開平２−２５４８３９）。この公知例の誤差
補正方式では、Ｐ，Ｑ両チャネルの変調入力信号がそれ
ぞれ加算器に入力され、オフセット補正信号と加算され
ることにより、オフセット補正された後、振幅誤差およ
び位相誤差の補正が行われる。振幅誤差および位相誤差
の補正は、一方のチャネルの信号、例えばＰチャネルの
信号を基準として、他方のチャネルの信号、例えばＱチ
ャネルの信号について行われる。

【０００７】この誤差補正方式ではオフセット補正を行
うと、振幅誤差および位相誤差の補正回路の入力ディジ
タル値が変化するため、振幅誤差および位相誤差の補正
をやり直さなければならない。すなわち、オフセット補
正と振幅誤差および位相誤差の補正をそれぞれ独立して
行うことができず、そのため補正動作を自動制御によっ
て行うことが難しいという問題がある。

【０００８】また、補正動作を自動制御により実現する
には、振幅誤差、位相誤差およびオフセット誤差を自動
的に求める必要がある。上述した従来の誤差補正方式で
は、位相誤差および振幅誤差の補正をＰチャネルの信号
を基準としてＱチャネルの信号に対して行っているため
、これらの補正によってＰ，Ｑ両チャネルのミキサの出
力信号振幅は非対称に変化する。従って、振幅誤差やオ
フセットについてはミキサの出力信号から直接求めるこ
とはできず、最終の変調波出力をＰ，Ｑ両チャネルの信
号に分解してから求めなければならない。このため、誤
差検出および誤差補正のための制御系を含めた変調器全
体の回路構成が非常に複雑なものとなってしまう。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のディジタル信号処理により位相誤差、振幅誤差および
オフセットの補正を行う変調器では、これらの各補正を
独立して行うことができないため補正動作の自動化が難
しく、また特に振幅誤差およびオフセットについては、
最終的に得られる変調波出力を直交する２チャネルの信
号に分解してからでないと求めることができないため、
回路構成が極めて複雑になるという問題があった。

【００１０】本発明の目的は、位相誤差、振幅誤差およ
びオフセットの各補正を独立して安定に行うことができ
る直交変調器を提供することにある。

【００１１】また、本発明の他の目的は、位相誤差、振
幅誤差およびオフセットの各補正を独立して安定に行う
ことができると共に、振幅誤差およびオフセットについ
ても合成前の信号から簡単に求めることができる直交変
調器を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明はディジタル信号で与えられる第１および第
２の変調入力信号を直交関係にある第１および第２のロ
ーカル信号の位相誤差と変調信号経路の振幅利得で決ま
る座標系に線形変換した後、オフセット補正信号を加算
することによって、位相誤差、振幅誤差およびオフセッ
トの補正を行うようにしたことを特徴とする。補正され
た信号はそれぞれＤ／Ａ変換され、ローパスフィルタで
不要周波数成分が除去された後、変調手段であるミキサ
にそれぞれ入力され、第１および第２のローカル信号を
振幅変調する。これらの振幅変調波が合成されることに
よって、振幅位相変調波が生成される。

【００１３】本発明における線形変換およびオフセット
補正は、より具体的にはディジタル信号で与えられる第
１および第２の変調入力信号Ｉｉ１，Ｉｑ１を第１およ
び第２の位相誤差補正信号Ｃｃ，Ｃｓと、第１および第
２の振幅誤差補正信号Ａｉ，Ａｑと、第１および第２の
オフセット補正信号Ｏｉ，Ｏｑに基づいて、Ａｉ（Ｃｃ
・Ｉｉ１＋Ｃｓ・Ｉｑ１）＋Ｏｉ，Ａｑ（Ｃｓ・Ｉｉ１
＋Ｃｃ・Ｉｑ１）＋Ｏｑなる第１および第２の出力信号
に変換することによって行われる。

【００１４】

【作用】本発明では線形変換により位相誤差および振幅
誤差の補正がなされた後、オフセット補正が行われるた
め、これらの補正が互いに影響を及ぼすことなく独立し
て行われる。従って、補正動作の自動化が容易となる。

【００１５】また、変換された第１および第２の出力信
号の式から明らかなように、特に位相誤差の補正に関し
ては、第１および第２の変調入力信号Ｉｉ１，Ｉｑ１に
対して第１および第２の位相誤差補正信号Ｃｃ，Ｃｓの
両方がそれぞれ乗じられ、それらの乗算値が加算される
ことによって、位相誤差に応じて同相系および直交系の
変調入力信号が対称的に変化する。従って、振幅誤差は
これら同相系および直交系の変調信号の両方に振幅誤差
の影響が含まれてくるので、振幅位相変調波合成前のこ
れらの信号の振幅を検出し比較することによって、振幅
誤差およびオフセットが求まることになる。

【００１６】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は、本発明の第１の実施例に係る直交変調器
の構成を示すブロック図である。

【００１７】図１において、誤差補正回路１０は位相誤
差補正のための乗算器１１〜１４および加算器１５，１
６と振幅誤差補正のための乗算器１７，１８からなる線
形変換器１９と、オフセット補正のための加算器２０，
２１とで構成されている。

【００１８】誤差補正回路１０にはディジタル信号で表
わされたＩ，Ｑチャネルの変調入力信号（第１および第
２の変調入力信号）Ｉｉ１，Ｉｑ１が入力され、Ｉチャ
ネル変調入力信号Ｉｉ１は乗算器１１，１２に、またＱ
チャネル変調入力信号Ｉｑｉは乗算器１３，１４にそれ
ぞれ入力される。第１の位相誤差信号Ｃｃは乗算器１２
，１３に入力され、第２の位相誤差補正信号Ｃｓは乗算
器１１，１４に入力される。

【００１９】ここで、振幅変調のために後述するミキサ
に入力される直交関係にある二つのローカル信号の位相
誤差、すなわち両ローカル信号間の位相差の誤差（π／
２からのずれ）をθとすると、位相誤差補正信号Ｃｃ，
Ｃｓは Ｃｃ＝｛ｃｏｓ（θ／２）｝／ｃｏｓθＣｓ＝｛ｓｉｎ
（θ／２）｝／ｃｏｓθで与えられる。

【００２０】加算器１５には乗算器１１，１３の出力信
号が入力され、また加算器１６には乗算器１２，１４の
出力信号が入力される。従って、加算器１５，１６の出
力信号Ｉｉ２，Ｉｑ２は Ｉｉ２＝Ｃｃ・Ｉｑ１＋Ｃｓ・Ｉｉ１ Ｉｑ２＝Ｃｓ・Ｉｑ１＋Ｃｃ・Ｉｉ１ で表わされる。

【００２１】加算器１５，１６の出力信号Ｉｉ２，Ｉｑ
２は乗算器１７，１８に入力され、それぞれ第１および
第２の振幅誤差補正信号Ａｉ，Ａｑと乗算される。乗算
器１７，１８の出力信号Ｉｉ３，Ｉｑ３は加算器２０，
２１に入力され、それぞれ第１および第２のオフセット
補正信号Ｏｉ，Ｏｑと加算される。加算器２０，２１の
出力信号Ｉｉ４，Ｉｑ４は Ｉｉ４＝Ａｉ（Ｃｃ・Ｉｉ１＋Ｃｓ・Ｉｑ１）＋ＯｉＩ
ｑ４＝Ａｑ（Ｃｓ・Ｉｉ１＋Ｃｃ・Ｉｑ１）＋Ｏｑと表
わされ、誤差補正回路１０からの第１および第２の出力
信号となる。

【００２２】これら第１および第２の出力信号Ｉｉ４，
Ｉｑ４はＤ／Ａ変換器２２，２３によりアナログ信号に
変換された後、ローパスフィルタ２４，２５に入力され
、Ｄ／Ａ変換器２２，２３において生じた不要周波数成
分が除去される。ローパスフィルタ２４，２５の出力信
号はミキサ２６，２７に入力され、直交関係にある第１
および第２のローカル信号と混合されることにより、振
幅変調が行われる。

【００２３】すなわち、シンセサイザ２８で発生された
ローカル信号をπ／２移相器２９でπ／２だけ位相シフ
トしたローカル信号がミキサ２６に入力され、シンセサ
イザ２８で発生される第２のローカル信号がミキサ２７
に入力される。ミキサ２６，２７においては、これら直
交関係にあるローカル信号がローパスフィルタ２４，２
５の出力信号により振幅変調される。

【００２４】そして、ミキサ２６，２７の出力信号が合
成器３０で合成されることにより、最終的な振幅位相変
調波出力が生成される。この振幅位相変調波出力を数式
で表わすと、次式のようになる。

【００２５】

【数１】 但し、Ａ，Ｂはそれぞれミキサ２６，２７の変換利得で
ある。また、θは前述したように直交関係にある第１お
よび第２のローカル信号間の位相差のπ／２からのずれ
を示す位相誤差であり、主としてπ／２移相器２９の移
相量の誤差に起因するものである。この［数１］から位
相誤差、振幅誤差をそれぞれ独立に補正できることが明
らかである。

【００２６】また、［数１］ではオフセット補正につい
ては省略しているが、オフセット補正は線形変換器１９
で位相誤差および振幅誤差の補正後、加算器２０，２１
で行われるため、位相誤差および振幅誤差の補正とは独
立してできることは明らかである。

【００２７】この実施例の直交変調器の動作を図２を用
いて更に詳しく説明する。図２は、位相誤差と振幅誤差
の補正動作の態様を示すベクトル図である。

【００２８】図２における点Ｐ３が所望とする振幅位相
変調波であるとき、理想的な直交変調器は変調入力信号
Ｉｉ１，Ｉｑ１をそれぞれ変換利得が１であるミキサに
入力し、正しく直交関係にある二つのローカル信号とそ
れぞれ混合することによって、点Ｐ１で表わされるＩｉ
１・ｃｏｓωｔと、点Ｐ２で表わされるＩｑ１・ｓｉｎ
ωｔを得る。そして、これら点Ｐ１，Ｐ２の信号を合成
することによりＰ３、すなわちＩｉ１・ｃｏｓωｔ＋Ｉ
ｑ１・ｓｉｎωｔなる振幅位相変調波を生成する。

【００２９】実際の直交変調器においては、二つのロー
カル信号の位相差は正確にπ／２ではなく、また二つの
ミキサの変換利得も完全に等しくはない。そこで、二つ
のローカル信号間の位相差のπ／２からのずれ（位相誤
差）をθとし、二つのミキサの変換利得をＡ，Ｂで表わ
す。

【００３０】本実施例の直交変調器では、線形変換器１
９で得られた変換信号Ｉｉ３を変換利得Ａのミキサに入
力して、Ｐ４で表わされるＩｉ３・Ａｃｏｓ（ωｔ＋θ
／２）を生成し、また変換信号Ｉｑ３を変換利得Ｂのミ
キサに入力して、点Ｐ４で表わされるＩｑ３・Ｂｓｉｎ
（ωｔ−θ／２）を生成し、これらを合成して点Ｐ３で
表わされる振幅位相変調波出力、すなわち 　　　　Ｉｉ３・Ａｃｏｓ（ωｔ＋θ／２）＋Ｉｑ３・
Ｂｓｉｎ（ωｔ−θ／２）を生成する。

【００３１】図２から明らかなように、Ｐ４，Ｐ５の信
号は位相誤差θによって対称的に変化する。従って、振
幅誤差やオフセット誤差の影響はこれらＰ４，Ｐ５の信
号に含まれることになるので、後述する実施例のように
Ｐ４，Ｐ５の信号の振幅を検出し比較することによって
、振幅誤差およびオフセットが求まることになる。

【００３２】次に、本発明の他の実施例を説明する。図
３は、線形変換器の他の構成例を示している。位相誤差
θが小さい場合、位相誤差補正信号Ｃｃ，ＣｓはＣｃ＝
１，Ｃｓ＝θ／２と近似できるので、図１における位相
誤差補正用乗算器１１〜１４のうち、Ｃｃが入力される
乗算器１１，１４を省略し、図３に示すように線形変換
器を簡単に構成することができる。

【００３３】図４は、線形変換器の更に別の構成例を示
している。線形変換器には図１の実施例における位相誤
差補正信号Ｃｃ，Ｃｓと振幅誤差補正信号Ａｉ，Ａｑか
ら求められた以下に示す内容の補正信号Ｃ１，Ｃ２，Ｃ
３，Ｃ４が入力される。

【００３４】Ｃ１＝Ｃｃ・Ａｉ Ｃ２＝Ｃｓ・Ａｉ Ｃ３＝Ｃｃ・Ａｑ Ｃ４＝Ｃｓ・Ａｑ このようにすると、図１の実施例で位相誤差補正に用い
られていた乗算器１１〜１４で振幅誤差補正も行うこと
ができるので、図１における振幅誤差補正用の乗算器１
７，１８が不要となり、図４に示すように線形変換器を
簡単に構成することができる。

【００３５】図５は、本発明の第２の実施例に係る直交
変調器であり、補正動作を自動化した場合の例である。 これは図１に位相差検出器（位相比較器）３１、振幅検
出器３２，３３、誤差補正信号発生回路３４およびメモ
リ３５が追加された構成となっている。

【００３６】位相差検出器３１によってπ／２移相器２
９の出力の位相誤差θが検出され、この位相誤差θの情
報が誤差補正信号発生回路３４に入力されることにより
、位相誤差補正信号Ｃｃ＝ｃｏｓθ／２，Ｃｓ＝ｓｉｎ
θ／２が作成される。一方、振幅検出器３２，３３によ
ってミキサ２６，２７の出力の最大振幅とオフセットが
検出され、誤差補正信号発生回路３４において振幅検出
器３２，３３の検出結果が比較されることによって、振
幅誤差補正信号Ａｉ，Ａｑとオフセット補正信号Ｏｉ，
Ｏｑが作成される。こうして作成された各補正信号は誤
差補正回路１０に供給され、自動的に補正動作が行われ
る。

【００３７】これらの各補正信号はディジタル信号であ
り、誤差補正信号発生回路３４に設けられた出力ラッチ
によって保持される。従って、誤差の計測は電源投入時
やローカル信号周波数の切替え時以外は間欠的に行えば
よいので、アナログ方式に比較して平均消費電力が低減
される。また、電源投入時やローカル信号周波数切替え
時の第１回目の計測が終了するまでは、メモリ３５に蓄
えられていた前回までの補正信号の値を利用すればよい
。この場合、ローカル信号周波数の切り替え時等に既に
記憶・保持していた値を直ちに読み出すことができるの
で、立上がり時間が短縮される。

【００３８】この実施例から明らかなように、本発明に
よれば位相誤差は勿論、振幅誤差およびオフセットにつ
いても合成器３０で振幅移相変調波出力を生成する前の
段階で検出ができる。このため、従来の誤差補正方式の
ように例えば合成器３０の出力から同相および直交系の
２チャネルの信号を分解して振幅誤差やオフセットを検
出する必要がなく、回路構成が大幅に簡略化される。

【００３９】図６は、本発明の第３の実施例に係る直交
変調器であり、位相差検出器４１および振幅検出器４２
，４３で検出された誤差信号が直接補正信号として用い
られる。すなわち、位相差検出器４１で位相誤差θが求
められるとともにθ／２に変換され、このθ／２の情報
が位相誤差補正信号として乗算器１２，１３に直接供給
される。この場合、θはビットシフトによってθ／２に
変換できるので、特別な変換回路を必要としない。

【００４０】一方、振幅検出器４２，４３で変調前のロ
ーカル信号の振幅が検出され、振幅検出器４２で検出さ
れた直交系のローカル信号の振幅情報が、同相系の変調
入力信号が入力される乗算器１８に供給され、振幅検出
器４３で検出された同相系のローカル信号の振幅情報が
、直交系の変調入力信号が入力される乗算器１７に供給
されることによって、同相、直交両成分の振幅の相対誤
差が補正される。

【００４１】この実施例は、特に位相誤差および振幅誤
差が主にπ／２移相器２９にある場合に有効な構成であ
る。また、この実施例で説明した誤差検出方式を図５の
実施例に適用することも可能である。

【００４２】本発明は上述した実施例に限定されるもの
ではなく、種々変形して実施することが可能である。例
えば本発明では位相誤差、振幅毎およびオフセットの各
補正を独立して行うことができるので、アナログ回路の
回路方式と要求精度によっては位相誤差、振幅誤差およ
びオフセットの補正回路のうち１ないしは２つを省略し
てもよい。また、これらの補正回路のうち１つないしは
２つをアナログ回路によって構成し、残りをディジタル
回路で構成することも可能である。さらに、これら３つ
の補正のうち一つを省略し、残りのうちの一つをディジ
タル回路で、もう一つをアナログ回路で実現することも
可能である。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、位相誤差、振幅誤差お
よびオフセットの各補正を独立して行うことができるこ
とから、補正動作の自動化が容易であり、また２５６Ｑ
ＡＭのような多値の振幅位相変調にも容易に対応できる
。

【００４４】さらに、振幅誤差およびオフセットに関し
ても振幅位相変調波出力を合成する前の段階で検出する
ことができるので、振幅誤差およびオフセットの検出の
ために合成された振幅位相変調波から直交する２チャネ
ルの信号を分解して取り出す回路が不要となり、回路構
成が簡単となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明の第１の実施例に係る直交変調器の
ブロック図

【図２】　　本発明による位相誤差および振幅誤差の補
正動作を説明するためのベクトル図

【図３】　　本発明に用いられる線形変換器の他の構成
例を示すブロック図

【図４】　　本発明に用いられる線形変換器の別の構成
例を示すブロック図

【図５】　　本発明の第２の実施例に係る直交変調器の
ブロック図

【図６】　　本発明の第３の実施例に係る直交変調器の
ブロック図

【図７】　　従来の直交変調器の基本構成を示すブロッ
ク図。

【符号の説明】

１０…誤差補正回路　　　　　　　　　　　　　　　　
　　１１〜１４…位相誤差補正用乗算器 １５，１６…位相誤差補正用加算器　　　　１７，１８
…振幅誤差補正用乗算器 １９…線形変換器　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　２０，２１…オフセット補正用乗算器 ２２，２３…Ｄ／Ａ変換器　　　　　　　　　　　　２
４，２５…ローパスフィルタ ２６，２７…ミキサ　　　　　　　　　　　　　　　　
　　２８…シンセサイザ ２９…π／２移相器　　　　　　　　　　　　　　　　
　　３０…合成器３１，４１…位相差検出器　　　　　
　　　　　　　３２，３３，４２，４３…振幅検出器 ３４…誤差補正信号発生回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ディジタル信号で与えられる第１およ
   び第２の変調入力信号を直交関係にある第１および第２
   のローカル信号の位相誤差と変調信号経路の振幅利得で
   決まる座標系に線形変換して第１および第２の変換信号
   を出力する線形変換手段と、前記第１および第２の変換
   信号にオフセット補正信号を加算する第１および第２の
   オフセット補正手段と、前記第１および第２のオフセッ
   ト補正手段の出力信号をアナログ信号に変換する第１お
   よび第２のＤ／Ａ変換手段と、前記第１および第２のＤ
   ／Ａ変換手段の出力信号から不要周波数成分を除去する
   第１および第２のフィルタ手段と、前記第１および第２
   のフィルタ手段の出力信号によって前記第１および第２
   のローカル信号を振幅変調する第１および第２の変調手
   段と、前記第１および第２の変調手段の出力信号を合成
   して振幅位相変調波を得る合成手段とを具備することを
   特徴とする直交変調器。
2. 【請求項２】　　ディジタル信号で与えられる第１およ
   び第２の変調入力信号Ｉｉ１，Ｉｑ１を第１および第２
   の位相誤差補正信号Ｃｃ，Ｃｓと、第１および第２の振
   幅誤差補正信号Ａｉ，Ａｑと、第１および第２のオフセ
   ット補正信号Ｏｉ，Ｏｑに基づいて、　　　　Ａｉ（Ｃ
   ｃ・Ｉｉ１＋Ｃｓ・Ｉｑ１）＋Ｏｉ Ａｑ（Ｃｓ・Ｉｉ１＋Ｃｃ・Ｉｑ１）＋Ｏｑなる第１お
   よび第２の出力信号に変換する変換手段と、前記第１お
   よび第２の出力信号をアナログ信号に変換する第１およ
   び第２のＤ／Ａ変換手段と、前記第１および第２のＤ／
   Ａ変換手段の出力信号から不要周波数成分を除去する第
   １および第２のフィルタ手段と、前記第１および第２の
   フィルタ手段の出力信号によって前記第１および第２の
   ローカル信号を振幅変調する第１および第２の変調手段
   と、前記第１および第２の変調手段の出力信号を合成し
   て振幅位相変調波を得る合成手段とを具備することを特
   徴とする直交変調器。