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図面 (7)

課題

高周波で、自動的に調整されて正確に90度位相差を有する2つの周波数信号を生成する直交信号生成装置を提供する。

解決手段

発振器10が出力する第1周波数の信号を2つに分岐し、一方をそのまま第1出力端子12aに出力し、他方を90度移相器14を介して90度位相差を与えて第2出力端子12bに出力して、2つの第1周波数信号を生成する。第1周波数より低い第2周波数で互いに90度位相差を有する2つの第2周波数信号を低周波直交信号生成手段30から出力させる。第1と第2周波数信号を1つづつ第1と第2平衡変調手段32、36でそれぞれ混合し、その出力を加減算手段34で加算し、さらに自乗検波手段38で検波し、この検波出力から第2周波数の2倍の周波数成分を有する信号をフィルター手段40で抽出する。この抽出信号の大きさが最小となるように、制御手段46で90度移相器14を制御する。

概要

背景

デジタル系の直交変復調器あるいは位相型のSSB変復調器などにあっては、変調および復調するための局部発振信号として、高周波で正確に90度位相差を有する2つの周波数信号を必要としている。

従来のかかる90度位相差を有する2つの周波数信号を生成する直交信号生成装置は、1つの発振器から出力された発振信号を2つに分岐し、その一方をそのまま出力し、他方を微分積分回路LC回路などの移相器を介して90度移相して出力することで、2つの直交信号が生成されている。しかるに、この微分積分回路やLC回路などにあっては、これらの回路を構成する素子定数バラツキにより正確に90度の位相差を設定することが困難である。そこで、90度移相器移相量調整操作できるようにしたものが提案されている。その一例としては、可変コンデンサなどの可変素子を90度移相器に組み込み、この可変素子の定数を適宜に調整することで他の素子の定数のバラツキを吸収するようにしたものである。この回路にあっては、調整時には正確に90度移相されるように調整できても、周囲温度の変化などで素子の定数が変化すると、正確な90度位相差を維持することができない。

かかる従来技術をさらに改善する技術として、特開平2−272910号の技術が提案されている。この技術は、90度位相差からの位相のずれ角に応じて90度移相器の移相量を制御することで、素子の定数のバラツキや変化などの対して自動的に90度位相差を維持できるようにしたものである。

上記改良技術を図6を参照して簡単に説明する。図6は、特開平2−272910号で提案された技術のブロック回路図である。図6において、発振器10から出力された発振信号が2つに分岐され、その一方がそのまま第1出力端子12aに出力され、他方が90度移相器14で90度だけ移相されて第2出力端子12bに出力される。そして、第1出力端子12aと第2出力端子12bに出力された2つの周波数信号が、ミキサー16で乗算されて混合され、その出力がローパスフィルタ18を介して増幅器20に与えられ、その増幅出力が積分回路22で積分されて90度移相器14に制御信号として与えられる。

かかる構成において、ミキサー16の出力信号は、2つの周波数信号の90度位相差からの位相のずれ角に応じた振幅の大きさの信号と発振信号の2倍の周波数成分の信号とからなる。そこで、ローパスフィルタ18からは、ずれ角に応じた信号のみが抽出される。そして、この抽出された信号を積分回路22で積分することで、積分定数に応じた所定電圧に対してずれ角に応じた変化分だけ増加または減少した信号が得られる。そこで、積分定数に応じた所定電圧で90度移相器14を2つの周波数信号に正確に90度位相差を与えるように設定し、積分回路22の出力が増加側にずれた場合には90度移相器14の移相量を少し遅らせ、減少側にずれた場合は少し進めるように制御する。このように積分回路22の出力が積分定数に応じた所定電圧の大きさとなるように、フィードバック制御を行うことで、結果的に2つの周波数信号は正確な90度位相差が維持できる。

概要

高周波で、自動的に調整されて正確に90度位相差を有する2つの周波数信号を生成する直交信号生成装置を提供する。

発振器10が出力する第1周波数の信号を2つに分岐し、一方をそのまま第1出力端子12aに出力し、他方を90度移相器14を介して90度位相差を与えて第2出力端子12bに出力して、2つの第1周波数信号を生成する。第1周波数より低い第2周波数で互いに90度位相差を有する2つの第2周波数信号を低周波直交信号生成手段30から出力させる。第1と第2周波数信号を1つづつ第1と第2平衡変調手段32、36でそれぞれ混合し、その出力を加減算手段34で加算し、さらに自乗検波手段38で検波し、この検波出力から第2周波数の2倍の周波数成分を有する信号をフィルター手段40で抽出する。この抽出信号の大きさが最小となるように、制御手段46で90度移相器14を制御する。

目的

本発明は、上述のごとき従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、周囲の温度変化電源電圧の変動などによる影響を減少させ、正確に90度位相差を有する高周波の2つの周波数信号を生成することのできるようにした直交信号生成装置を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
4件
牽制数
1件

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請求項1

第1周波数で互いに90度位相差を有する2つの第1周波数信号を生成する第1直交信号生成手段と、前記第1周波数より低い第2周波数で互いに90度位相差を有する2つの第2周波数信号を生成する第2直交信号生成手段と、前記第1と第2周波数信号を1つづつ混合する第1と第2平衡変調手段と、前記第1と第2平衡変調手段の出力を加算または減算する加減算手段と、前記加減算手段の出力を検波する検波手段と、前記検波手段の出力から前記第2周波数の2倍の周波数成分を有する信号を抽出するフィルター手段と、前記フィルター手段で抽出された信号の大きさが最小となるように前記第1直交信号生成手段を制御する制御手段と、を備えて構成したことを特徴とする直交信号生成装置

請求項2

請求項1記載の直交信号生成装置において、前記第1直交信号生成手段を、1つの発振器からの発振信号を2つに分岐し、その一方をそのまま出力し、他方を90度移相器により90度移相して出力するようにし、前記制御手段で前記90度移相器を制御するように構成したことを特徴とする直交信号生成装置。

請求項3

請求項1記載の直交信号生成装置において、前記第1周波数を無線通信機局部発振信号として用いる高周波に設定し、前記第2周波数を90度位相差を正確に設定できる低周波に設定して構成したことを特徴とする直交信号生成装置。

請求項4

請求項1記載の直交信号生成装置において、前記検波手段を、自乗検波手段で構成したことを特徴とする直交信号生成装置。

技術分野

0001

本発明は、高周波で、正確に90度位相差を有する2つの周波数信号を生成するための直交信号生成装置に関するものである。

背景技術

0002

デジタル系の直交変復調器あるいは位相型のSSB変復調器などにあっては、変調および復調するための局部発振信号として、高周波で正確に90度位相差を有する2つの周波数信号を必要としている。

0003

従来のかかる90度位相差を有する2つの周波数信号を生成する直交信号生成装置は、1つの発振器から出力された発振信号を2つに分岐し、その一方をそのまま出力し、他方を微分積分回路LC回路などの移相器を介して90度移相して出力することで、2つの直交信号が生成されている。しかるに、この微分積分回路やLC回路などにあっては、これらの回路を構成する素子定数バラツキにより正確に90度の位相差を設定することが困難である。そこで、90度移相器移相量調整操作できるようにしたものが提案されている。その一例としては、可変コンデンサなどの可変素子を90度移相器に組み込み、この可変素子の定数を適宜に調整することで他の素子の定数のバラツキを吸収するようにしたものである。この回路にあっては、調整時には正確に90度移相されるように調整できても、周囲温度の変化などで素子の定数が変化すると、正確な90度位相差を維持することができない。

0004

かかる従来技術をさらに改善する技術として、特開平2−272910号の技術が提案されている。この技術は、90度位相差からの位相のずれ角に応じて90度移相器の移相量を制御することで、素子の定数のバラツキや変化などの対して自動的に90度位相差を維持できるようにしたものである。

0005

上記改良技術を図6を参照して簡単に説明する。図6は、特開平2−272910号で提案された技術のブロック回路図である。図6において、発振器10から出力された発振信号が2つに分岐され、その一方がそのまま第1出力端子12aに出力され、他方が90度移相器14で90度だけ移相されて第2出力端子12bに出力される。そして、第1出力端子12aと第2出力端子12bに出力された2つの周波数信号が、ミキサー16で乗算されて混合され、その出力がローパスフィルタ18を介して増幅器20に与えられ、その増幅出力が積分回路22で積分されて90度移相器14に制御信号として与えられる。

0006

かかる構成において、ミキサー16の出力信号は、2つの周波数信号の90度位相差からの位相のずれ角に応じた振幅の大きさの信号と発振信号の2倍の周波数成分の信号とからなる。そこで、ローパスフィルタ18からは、ずれ角に応じた信号のみが抽出される。そして、この抽出された信号を積分回路22で積分することで、積分定数に応じた所定電圧に対してずれ角に応じた変化分だけ増加または減少した信号が得られる。そこで、積分定数に応じた所定電圧で90度移相器14を2つの周波数信号に正確に90度位相差を与えるように設定し、積分回路22の出力が増加側にずれた場合には90度移相器14の移相量を少し遅らせ、減少側にずれた場合は少し進めるように制御する。このように積分回路22の出力が積分定数に応じた所定電圧の大きさとなるように、フィードバック制御を行うことで、結果的に2つの周波数信号は正確な90度位相差が維持できる。

発明が解決しようとする課題

0007

上述の特開平2−272910号で提案された従来技術にあっては、自動的に2つの周波数信号の位相差が90度となるように補正される、というきわめて優れたものである。しかるに、ローパスフィルタ18で抽出された90度位相差からの位相のずれ角に応じた信号は、微少直流信号であり、これを増幅する増幅器20は直流増幅器である。そこで、この増幅器20は周囲温度の変化などにより直流ドリフトを発生するため、その影響で入力信号に比例した出力信号を得ることが困難である。したがって、2つの周波数信号の位相差が、増幅器20の直流ドリフトの影響によって、正確な90度位相差からずれる虞がある。また、位相差が90度の際に積分回路22から出力される積分定数に応じた大きさの所定電圧は、電源電圧の変動などにより一定に維持されないという虞もある。

0008

本発明は、上述のごとき従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、周囲の温度変化や電源電圧の変動などによる影響を減少させ、正確に90度位相差を有する高周波の2つの周波数信号を生成することのできるようにした直交信号生成装置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

0009

かかる目的を達成するために、本発明の直交信号生成装置は、第1周波数で互いに90度位相差を有する2つの第1周波数信号を生成する第1直交信号生成手段と、前記第1周波数より低い第2周波数で互いに90度位相差を有する2つの第2周波数信号を生成する第2直交信号生成手段と、前記第1と第2周波数信号を1つづつ混合する第1と第2平衡変調手段と、前記第1と第2平衡変調手段の出力を加算または減算する加減算手段と、前記加減算手段の出力を検波する検波手段と、前記検波手段の出力から前記第2周波数の2倍の周波数信号成分を有する信号を抽出するフィルター手段と、前記フィルター手段で抽出された信号が最小となるように前記第1直交信号生成手段を制御する制御手段と、を備えて構成されている。

0010

前記第1直交信号生成手段を、1つの発振器からの発振信号を2つに分岐し、その一方をそのまま出力し、他方を90度移相器により90度移相して出力するようにし、前記制御手段で前記90度移相器を制御するように構成しても良い。

0011

前記第1周波数を無線通信機の局部発振信号として用いる高周波に設定し、前記第2周波数を90度位相差を正確に設定できる低周波に設定して構成することもできる。

0012

前記検波手段を、自乗検波手段で構成することも可能である。

発明を実施するための最良の形態

0013

以下、本発明の一実施例を図1ないし図5を参照して説明する。図1は、本発明の直交信号生成装置の一実施例のブロック回路図である。図2(a)、(b)は、図1における第1と第2平衡変調手段の混合出力信号をそれぞれに示す。図3は、図1における加減算手段の加算出力信号を示す。図4は、図1におけるフィルター手段の抽出出力信号を示す。図5は、90度位相差からの位相のずれ角に対するフィルター手段の抽出出力信号の振幅の大きさを示す。

0014

まず、図1を参照して構成につき説明する。発振器10から出力された高周波の第1周波数を有する発振信号が2つに分岐され、一方はそのまま第1出力端子12aに出力され、他方は90度移相器14で90度だけ移相されて第2出力端子12bに出力される。この発振器10と90度移相器14により第1出力端子12aと第2出力端子12bに90度位相差を有する2つの第1周波数信号を生成出力する第1直交信号生成手段が形成されている。この高周波の第1周波数は、一例として、無線通信機の変復調で用いる局部発振信号の周波数に設定される。

0015

また、第2直交信号生成手段としての、低周波直交信号生成手段30から第2周波数で90度位相差を有する2つの第2周波数信号が生成出力される。この第2周波数は、低周波直交信号生成手段30が正確に90度位相差を設定できるだけの低い周波数である。なお、高周波信号に比較して、低周波信号にあっては、デジタル回路として容易に構成することができるために、自動的に調整されない回路構成であっても、その移相制御が比較的に正確に設定でき、90度位相差を有する2つの周波数信号を容易に得ることができる。

0016

そして、第1出力端子12aに出力される一方の第1周波数信号と、低周波直交信号生成手段30から出力される一方の第2周波数信号が、一方のミキサーとしての第1平衡変調手段32で乗算されて、その混合出力が加減算手段34に与えられる。また、第2出力端子12bに出力される他方の第1周波数信号と、低周波直交信号生成手段30から出力される他方の第2周波数信号が、他方のミキサーとしての第2平衡変調手段36で乗算されて、その混合出力が加減算手段34に与えられる。この加減算手段34で、第1平衡変調手段32および第2平衡変調手段36の混合出力が加算または減算のいずれか一方がなされ、その加算または減算出力が検波手段としての自乗検波手段38に与えられる。

0017

さらに、自乗検波手段38の検波出力が、フィルター手段40に与えられ、その抽出出力が増幅器42に与えられる。なお、この増幅器42は交流増幅器である。そして、増幅器42の増幅出力が、レベル検出手段44に与えられて増幅器42の増幅出力の振幅に応じた信号に変換されて出力される。このレベル検出手段44は、例えば、アナログ信号として処理するならば整流平滑手段などであり、デジタル信号として処理するならばピークツーピーク検出手段などである。そして、このレベル検出手段44から出力される振幅に応じた信号、すなわち第1直交信号生成手段の90度位相差を有する2つの第1周波数信号が90度位相差からのずれ角に応じた大きさの信号が制御手段46に与えられる。

0018

そして、この制御手段46は、レベル検出手段44から出力される振幅に応じた信号が最小となるように、すなわち2つの第1周波数信号の90度位相差からのずれ角がとなるように、90度移相器14を制御する。ここで、制御手段46は、マイクロコンピュータなどからなり、90度移相器14を進みまたは遅れ方向のいずれかに僅かに移相調整するとともにレベル検出手段44の出力の増減判別し、増加するならば逆方向に90度移相器14を移相し、減少するならば同方向に90度移相器14を移相して、レベル検出手段44の出力が最小となるようにすれば良い。

0019

次に、上記構成により、フィルター手段40から、第1直交信号生成手段の2つの第1周波数信号が90度位相差からの位相のずれ角に応じた振幅の信号が出力される説明をする。

0020

第1直交信号生成手段の第1出力端子12aに出力される第1周波数信号をa・cosωtとし(ここで2πf1=ωである。)、第2出力端子12bに出力され、90度位相差からのずれ角θを有する第1周波数信号をa・sin(ωt+θ)とし、第2直交信号生成手段としての低周波直交信号生成手段30の2つの第2周波数信号をそれぞれにb・sinptとb・cosptとすれば(ここで2πf2=pである。)、一方の第1平衡変調手段32の混合出力は数1と示される。

0021

そして、加減算手段34で第1平衡変調手段32と第2平衡変調手段36の出力を加算すると、その加算出力は数3と示される。

0022

さらに、数3に示す加減算手段34の加算出力を自乗検波手段38で自乗検波すると、その検波出力は数4と示される。

0023

そこで、自乗検波手段38の検波出力を直流成分と高周波である2(f1+f2)と2(f1−f2)および2・f1の周波数成分を遮断し、低周波である2・f2の周波数成分の信号のみを通過させるフィルター手段40の抽出出力信号が、数5で示される。

0024

そこで、このようにしてフィルター手段40からの抽出出力信号が最小となるように90度移相器14を制御することで、第1出力端子12aと第2出力端子12bから出力される2つの第1周波数信号は正確に90度位相差を有するものとなる。そして、かかる制御により、90度移相器14を構成する素子の定数のバラツキや周囲温度の変化による定数の変化が、2つの第1周波数信号の位相差に影響を与えることがない。

0025

なお、第1直交信号生成手段としては、分岐された発振信号の一方が90度移相器14により移相される構成に限られず、例えば、分岐されたそれぞれの発振信号をそれぞれに45度移相器を介して互いに逆方向に45度づつ移相する構成であっても良い。この場合には、制御手段46で一方の45度移相器を制御するようにすれば良い。また、ミキサーとしての第1平衡変調手段32と第2平衡変調手段36は、混合入力としての第1と第2周波数信号がともにその混合出力に現れないものである。そこで、混合出力に混合入力としての第1と第2周波数信号がともに現れるミキサーを用い、その後段に第1と第2周波数信号を遮断するフィルター手段を設けるならば、結果的に平衡変調手段と同様な出力信号が得られることとなる。そこで、本発明における第1平衡変調手段32と第2平衡変調手段36には、かかるミキサーとフィルター手段を組み合わせて同様な作用を奏する回路構成をも含むことは、勿論である。

発明の効果

0026

以上の説明から明らかなように、本発明の直交信号生成装置は、以下のごとき格別な効果を奏する。

0027

請求項1記載の直交信号生成装置にあっては、フィルター手段から出力される90度位相差からの位相のずれ角に応じた信号が最小となるように第1直交信号生成手段を制御することで、90度位相差を有する2つの第1周波数信号を得ることができる。しかも、回路を構成する素子の定数のバラツキや周囲温度の変化による定数の変化さらには電源電圧の変動などがあっても、その影響を減少させることができる。そこで、正確で精度の高い90度位相差を有する2つの第1周波数信号を得ることができる。

0028

また、請求項2記載の直交信号生成装置にあっては、第1直交信号生成手段を、1つの発振器と移相角の調整が可能な90度移相器で構成しているので、その構成は従来のものと同様に簡単であり、しかも出力される2つの90度位相差信号には周波数差が存在しない。

0029

そして、請求項3記載の直交信号生成装置にあっては、第1周波数信号と混合する第2周波数信号を、90度位相差を自動的な調整を必要としない回路構成でも正確に設定できる低周波とし、この低周波信号の正確な90度位相差を基準として第1周波数信号を調整するので、第1周波数信号が無線通信機の変復調などに用いる局部発振信号としての高周波信号であっても、正確に90度位相差を設定することができる。

0030

さらに、請求項4記載の直交信号生成装置にあっては、検波手段として、自乗検波手段を用いるので、位相のずれ角に応じた振幅の小さな信号を確実に検出することができる。

図面の簡単な説明

0031

図1本発明の直交信号生成装置の一実施例のブロック回路図である。
図2(a)、(b)は、図1における第1と第2平衡変調手段の混合出力信号をそれぞれに示す。
図3図1における加減算手段の加算出力信号を示す。
図4図1におけるフィルター手段の抽出出力信号を示す。
図590度位相差からの位相のずれ角に対するフィルター手段の抽出出力信号の振幅の大きさを示す。
図6特開平2−272910号で提案された技術のブロック回路図である。

--

0032

10発振器
12a 第1出力端子
12b 第2出力端子
14 90度移相器
30低周波直交信号生成手段
32 第1平衡変調手段
34加減算手段
36 第2平衡変調手段
38自乗検波手段
40フィルター手段
46 制御手段

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