(57)【要約】【課題】高精度な多値変調を実現できるインパルス発生回路及び無線通信装置を提供すること。【解決手段】クロック信号に基づいて第１のインパルス信号を生成する第１のインパルス信号生成回路と、第１のローカル信号を位相変調することによって、位相変調された第２のローカル信号を生成する位相変調器と、前記第１のインパルス信号と前記第２のローカル信号とのミキシングによって、位相変調された第２のインパルス信号を生成する第２のインパルス信号生成回路とを備える、インパルス発生回路。当該インパルス発生回路と、前記第２のインパルス信号を送信するアンテナとを備える、無線通信装置。【選択図】図３
2019041154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロック信号に基づいて第１のインパルス信号を生成する第１のインパルス信号生成回路と、
第１のローカル信号を位相変調することによって、位相変調された第２のローカル信号を生成する位相変調器と、
前記第１のインパルス信号と前記第２のローカル信号とのミキシングによって、位相変調された第２のインパルス信号を生成する第２のインパルス信号生成回路とを備える、インパルス発生回路。
【請求項２】
前記位相変調器は、少なくとも一つの伝送線路を含む受動回路を有し、前記受動回路を用いて前記第１のローカル信号を位相変調することによって、前記第２のローカル信号を生成する、請求項１に記載のインパルス発生回路。
【請求項３】
前記受動回路は、少なくとも一つのカプラと少なくとも一つのバランとを含んで形成された移相回路を有し、前記移相回路は、前記第１のローカル信号に基づいて、位相が互いに異なる複数の出力信号を生成し、
前記位相変調器は、前記複数の出力信号を切り替えることによって、前記第２のローカル信号を生成する、請求項２に記載のインパルス発生回路。
【請求項４】
前記移相回路は、
前記第１のローカル信号に基づいて、第１のカプラ出力信号と、前記第１のカプラ出力信号に対して位相が９０°異なる第２のカプラ出力信号とを生成するカプラと、
前記第１のカプラ出力信号に基づいて、第１のバラン出力信号と、前記第１のバラン出力信号に対して位相が１８０°異なる第２のバラン出力信号とを生成する第１のバランと、
前記第２のカプラ出力信号に基づいて、第３のバラン出力信号と、前記第３のバラン出力信号に対して位相が１８０°異なる第４のバラン出力信号とを生成する第２のバランとを含む、請求項３に記載のインパルス発生回路。
【請求項５】
前記クロック信号と前記第１のローカル信号との周波数の比が整数比になるように前記クロック信号と前記第１のローカル信号とを同期させる同期回路を備える、請求項１から４のいずれか一項に記載のインパルス発生回路。
【請求項６】
前記同期回路は、前記同期回路に入力されるデータ信号に基づいて、前記クロック信号と、前記第１のローカル信号と、前記位相変調器に供給される変調信号とを生成する、請求項５に記載のインパルス発生回路。
【請求項７】
前記第１のインパルス信号生成回路は、
前記クロック信号に基づいて、所定のパルス幅のパルス信号を生成するインパルス発生器と、
前記パルス信号に対してフィルタリングを行うことによって前記第１のインパルス信号を出力する第１のフィルタとを有し、
前記第２のインパルス信号生成回路は、
前記第１のインパルス信号と前記第２のローカル信号とのミキシングにより生成されたミキサ出力信号を出力するミキサと、
前記ミキサ出力信号に対してフィルタリングを行うことによって前記第２のインパルス信号を出力する第２のフィルタとを有する、請求項１から６のいずれか一項に記載のインパルス発生回路。
【請求項８】
クロック信号に基づいて第１のインパルス信号を生成する第１のインパルス信号生成回路と、
第１のローカル信号を位相変調することによって、位相変調された第２のローカル信号を生成する位相変調器と、
前記第１のインパルス信号と前記第２のローカル信号とのミキシングによって、位相変調された第２のインパルス信号を生成する第２のインパルス信号生成回路と、
前記第２のインパルス信号を送信するアンテナとを備える、無線通信装置。
【請求項９】
ベースバンド信号を送出するベースバンド回路を備え、
前記位相変調器は、前記ベースバンド信号に基づいて、前記第１のローカル信号を位相変調する、請求項８に記載の無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インパルス発生回路及び無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、パルスの時間的な位置を変えることによりデータを伝送するパルス位置変調回路が知られている（例えば、特許文献１，２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２３２４４５号公報
【特許文献２】特開２００８−２８８７３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のパルス位置変調回路は、入力データに応じて複数の異なる遅延時間を生成する複数の遅延器を用いて、１シンボル波形当たりに複数ビットの信号を伝送する多値変調を実現する。しかしながら、各遅延器によって生成される遅延時間のばらつきは比較的大きいので、多値変調の精度が低下する場合がある。
【０００５】
そこで、本開示では、高精度な多値変調を実現できるインパルス発生回路及び無線通信装置が提供される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示では、
クロック信号に基づいて第１のインパルス信号を生成する第１のインパルス信号生成回路と、
第１のローカル信号を位相変調することによって、位相変調された第２のローカル信号を生成する位相変調器と、
前記第１のインパルス信号と前記第２のローカル信号とのミキシングによって、位相変調された第２のインパルス信号を生成する第２のインパルス信号生成回路とを備える、インパルス発生回路が提供される。
【０００７】
また、本開示では、
クロック信号に基づいて第１のインパルス信号を生成する第１のインパルス信号生成回路と、
第１のローカル信号を位相変調することによって、位相変調された第２のローカル信号を生成する位相変調器と、
前記第１のインパルス信号と前記第２のローカル信号とのミキシングによって、位相変調された第２のインパルス信号を生成する第２のインパルス信号生成回路と、
前記第２のインパルス信号を送信するアンテナとを備える、無線通信装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、高精度の多値変調を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】インパルス発生回路を備える無線通信装置の構成の一例を示す図である。
【図２】インパルス発生回路（比較例）の構成の一例を示す図である。
【図３】インパルス発生回路（実施例）の構成の一例を示す図である。
【図４】直交カプラの第１の構成例を示す図である。
【図５】直交カプラの第２の構成例を示す図である。
【図６】バランの第１の構成例を示す図である。
【図７】バランの第２の構成例を示す図である。
【図８】インパルス発生回路（実施例）の構成の一例を示す図である。
【図９】クロックデータリカバリ回路の構成の一例を示す図である。
【図１０】位相差のばらつきをシミュレーションした結果の一例を示す図である。
【図１１】インパルス発生回路（実施例）の構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示に係るインパルス発生回路及び無線通信装置の実施形態について説明する。
【００１１】
図１は、インパルス発生回路を備える無線通信装置の構成の一例を示す図である。図１に示される無線通信装置１００は、ＲＦ（Radio  Frequecy）パルスを伝送媒体として使用するインパルス方式で無線通信を行う。
【００１２】
無線通信装置１００は、例えば、光トランシーバ１０１、ベースバンド回路１０２、直交インパルス発生回路１０３、パワーアンプ１０４、デュプレクサ１０５、アンテナ１０６、ローノイズアンプ１０７、復調回路１０８及び電源回路１０９を備える。
【００１３】
光トランシーバ１０１は、トランシーバの一例である。光トランシーバ１０１は、無線通信装置１００に光ファイバ１１０を経由して接続された不図示の外部装置との間で、情報を光ファイバ１１０を介して送受する回路である。光トランシーバ１０１は、外部装置から光ファイバ１１０を介して受信した情報をベースバンド回路１０２に送出し、ベースバンド回路１０２から取得した情報を光ファイバ１１０を介して外部装置に送信する。
【００１４】
ベースバンド回路１０２は、光トランシーバ１０１から取得した情報に基づいて、当該情報に応じたベースバンドデータＤを生成して直交インパルス発生回路１０３に送出する。ベースバンドデータＤは、ベースバンド信号の一例である。また、ベースバンド回路１０２は、復調回路１０８による復調によって得られたベースバンドデータから、アンテナ１０６を介して無線受信した受信信号（インパルス信号）に含まれる情報を再生する。ベースバンド回路１０２は、再生した情報を光トランシーバ１０１に送出する。ベースバンド回路１０２は、例えば、ＦＰＧＡ（Field-Programmable  Gate  Array）によって形成されている。
【００１５】
直交インパルス発生回路１０３は、多値化されたインパルス信号を生成するインパルス発生回路の一例である。直交インパルス発生回路１０３は、ベースバンド回路１０２から入力されるベースバンドデータＤに応じて、多値変調されたインパルス信号を生成する。直交インパルス発生回路１０３から出力されたインパルス信号は、パワーアンプ１０４に入力される。パワーアンプ１０４によって増幅されたインパルス信号（送信信号）は、デュプレクサ１０５及びアンテナ１０６を介して無線送信される。
【００１６】
デュプレクサ１０５は、アンテナ１０６を介して送信信号を送信する送信経路とアンテナ１０６を介して受信信号を受信する受信経路とを電気的に分離する分波器である。
【００１７】
アンテナ１０６を介して無線受信した受信信号（インパルス信号）は、デュプレクサ１０５及びローノイズアンプ１０７を経由して、復調回路１０８に入力される。
【００１８】
復調回路１０８は、ローノイズアンプ１０７により増幅された受信信号（インパルス信号）を復調して、ベースバンドデータを生成する。復調回路１０８は、生成したベースバンド信号をベースバンド回路１０２に送出する。
【００１９】
電源回路１０９は、無線通信装置１００内の各回路（例えば、ベースバンド回路１０２、直交インパルス発生回路１０３など）に供給される電源電圧を生成する。
【００２０】
なお、無線通信装置１００は、例えば、デュプレクサ１０５、ローノイズアンプ１０７及び復調回路１０８が無い形態では、インパルス信号をアンテナ１０６を介して送信するインパルス送信機として使用されてもよい。
【００２１】
ところで、多値変調を行うインパルス発生回路として、位置変調を行う位置変調インパルス発生回路が考えられる。
【００２２】
図２は、位置変調インパルス発生回路の構成の一例を示す図である。図２に示されるインパルス発生回路３０は、出力するインパルス信号（例えば、送信周波数８３ＧＨｚのミリ波信号）の時間的な位置を微小に変更（位置変調）する。具体的には、インパルス発生回路３０は、出力するインパルス信号の１周期以下の時間差で多値変更を行う。図２の例では、１／４周期（３ｐｓ）の時間差で位置変調されたインパルス信号が生成される。インパルス発生回路３０は、例えば次のように動作する。
【００２３】
まず、位置変調器４１には、クロック信号ＣＬ（例えば、周波数３ＧＨｚ）とデータ信号Ｄａ（例えば、伝送レート３Ｇｂｐｓ）とが入力される。位置変調器４１は、４つの遅延経路１１〜１４と、デコーダ３３と、スイッチ回路３１，３２とを有する。デコーダ３３は、４つの遅延経路１１〜１４のうちクロック信号ＣＬを通過させる経路を、データ信号Ｄａの値（００，０１，１０，１１）に応じてスイッチ回路３１，３２により切り替える。
【００２４】
各遅延経路１１〜１４には、互いに異なる遅延時間（０ｐｓ，３ｐｓ，６ｐｓ，９ｐｓ）を持つ遅延器２１〜２４が搭載されている。位置変調器４１から出力される信号は、クロック信号ＣＬと略同一の周波数（例えば、３ＧＨｚ）のパルス信号である。クロック信号ＣＬは、データ信号Ｄａの値に応じて異なる遅延経路、すなわち異なる遅延器を通過するため、立ち上がり位置が相互に異なるように位置変調された４パターンのパルス信号が位置変調器４１から出力される。
【００２５】
インパルス発生器４２は、位置変調器４１から出力されるパルス信号の立ち上がり位置において、インパルスを発生させる。さらに、後段のバンドパスフィルタ４３は、所定の通過周波数帯域（例えば、８３ＧＨｚを中心周波数とするミリ波帯）のみの信号成分を通過させる。インパルス発生器４２により生成されたインパルスは、周波数領域では、広帯域に広がっている。バンドパスフィルタ４３によって、そのインパルスの通過周波数帯域内の周波数成分（例えば、８３ＧＨｚ帯のミリ波成分）のみが抽出される。バンドパスフィルタ４３によって抽出された信号は、増幅器４４によって増幅されて、送信される。
【００２６】
例えば、このように抽出された信号は、ミリ波帯のウェーブレットが３ＧＨｚに対応する周期で出現する波形を有し、そのウェーブレットの位置は、３ｐｓ×Ｎ（Ｎは整数）に応じて変化する。
【００２７】
ところが、図２の回路は、最終的に出力される３ｐｓの時間差を実現するために、クロック信号ＣＬの通過経路を切り替える回路構成を有している。３ｐｓの時間差を与えるための、遅延器の制御電圧は、プロセス、電源電圧、温度によって変化するので、図２の位置変調インパルス発生回路では、安定的に多値変調を行うことが難しい場合がある。例えば、遅延器が、少なくとも一つの能動素子（例えば、増幅素子として使用されるトランジスタなど）を含んで形成された能動回路である場合、それらの能動素子のプロセス、電源電圧、温度によって、各遅延器が有する遅延時間のばらつきは、大きくなりやすい。そのため、３ｐｓの時間差を高精度に実現できないことがある。
【００２８】
このような場合、製品出荷の際に、あらゆる電源電圧や温度変化を想定して、全数・全条件で最適な制御電圧を検査することになると、検査工程の増大を招くおそれがある。そこで、本開示では、多値変調を高精度に実現するため、図３に示されるインパルス発生回路が提供される。
【００２９】
図３は、本開示の実施形態に係るインパルス発生回路の第１の構成例を示す図である。図３に示されるインパルス発生回路１３０は、直交インパルス発生回路１０３（図１参照）の一例である。
【００３０】
図３のインパルス発生回路１３０は、位相変調されたローカル信号ＬＯｍを生成し、ローカル信号ＬＯｍとインパルス信号Ｉｐとをミキシングすることによって、インパルス信号Ｉｍ（送信信号）を生成するヘテロダイン構成を有する。
【００３１】
例えば、インパルス信号Ｉｐの周波数（中間周波数ＦＩＦ）は、インパルス信号Ｉｍの周波数（送信周波数Ｆｃ）を５分の１に分周した周波数に設定され、ローカル信号ＬＯｍの周波数（ローカル周波数ＦＬＯ）は、ＦＩＦを４倍した周波数に設定される。Ｆｃが８３．５ＧＨｚであるとき、ＦＩＦ，ＦＬＯは、それぞれ、１６．７ＧＨｚ、６６．８ＧＨｚである。
【００３２】
インパルス発生回路１３０は、インパルス生成回路１３６と、位相変調器１４０と、インパルス生成回路１３７とを備える。
【００３３】
インパルス生成回路１３６は、第１のインパルス信号生成回路の一例である。インパルス生成回路１３６は、クロック信号Ｃｌｋに基づいてインパルス信号Ｉｐを生成する。例えば、クロック信号Ｃｌｋの周波数（クロック周波数Ｆｓ）は、インパルス信号Ｉｐの周波数（中間周波数ＦＩＦ）を５分の１に分周した周波数に設定される。ＦＩＦが１６．７ＧＨｚであるとき、Ｆｓは、３．３４ＧＨｚである。インパルス信号Ｉｐは、第１のインパルス信号の一例である。
【００３４】
インパルス生成回路１３６は、例えば、インパルス発生器１３１と、低周波バンドパスフィルタ１３２とを有する。
【００３５】
インパルス発生器１３１は、クロック信号Ｃｌｋに基づいて、所定のパルス幅のパルス信号Ｉｐａを生成する。パルス信号Ｉｐａの周波数は、クロック信号Ｃｌｋのクロック周波数Ｆｓと同じであり、パルス信号Ｉｐａのパルス幅は、クロック信号Ｃｌｋのパルス幅よりも狭い。インパルス発生器１３１は、パルス幅がクロック信号Ｃｌｋよりも狭いパルス信号Ｉｐａをクロック信号Ｃｌｋと同じ周期で出力する。
【００３６】
低周波バンドパスフィルタ１３２は、第１のフィルタの一例である。低周波バンドパスフィルタ１３２は、インパルス発生器１３１によって生成されたパルス信号Ｉｐａに対して、所定の通過周波数帯域のみの信号成分を通過させるフィルタリングを行うことによって、インパルス信号Ｉｐを出力する。低周波バンドパスフィルタ１３２に設定された通過周波数帯域は、例えば、１６．７ＧＨｚを中心周波数とするミリ波帯である。つまり、低周波バンドパスフィルタ１３２は、所定の通過周波数帯域の中心周波数に略等しい中間周波数ＦＩＦ（例えば、１６．７ＧＨｚ）のインパルス信号Ｉｐを出力する。
【００３７】
位相変調器１４０は、ローカル信号ＬＯを位相変調することによって、位相変調されたローカル信号ＬＯｍを生成する。ローカル信号ＬＯは、第１のローカル信号の一例である。位相変調器１４０は、ローカル信号ＬＯをデータ信号Ｄｐに応じて位相変調する。ローカル信号ＬＯ、データ信号Ｄｐ、ローカル信号ＬＯｍは、それぞれ、搬送信号（キャリア）、変調信号（modulating  signal）、被変調信号（modulated  signal）を表す。位相変調器１４０の更に詳細な説明は後述する。
【００３８】
インパルス生成回路１３７は、第２のインパルス信号生成回路の一例である。インパルス生成回路１３７は、インパルス信号Ｉｐとローカル信号ＬＯｍとのミキシングによって、位相変調されたインパルス信号Ｉｍ（送信信号）を生成する。インパルス信号Ｉｍは、第２のインパルス信号の一例である。
【００３９】
インパルス生成回路１３７は、例えば、ミキサ１３３と、高周波バンドパスフィルタ１３４と、送信増幅器１３５とを有する。
【００４０】
ミキサ１３３は、インパルス信号Ｉｐとローカル信号ＬＯｍとのミキシングにより生成されたミキサ出力信号Ｉｍａを出力する回路である。ミキサ出力信号Ｉｍａには、ローカル信号ＬＯｍの周波数とインパルス信号Ｉｐの周波数との和である和周波数の信号成分と、ローカル信号ＬＯｍの周波数からインパルス信号Ｉｐの周波数を減じた差である差周波数の信号成分とが含まれている。例えば、ミキサ出力信号Ｉｍａの和周波数は、８３．５（＝６６．８＋１６．７）ＧＨｚであり、ミキサ出力信号Ｉｍａの差周波数は、５０．１（＝６６．８−１６．７）ＧＨｚである。
【００４１】
高周波バンドパスフィルタ１３４は、第２のフィルタの一例である。高周波バンドパスフィルタ１３４は、ミキサ１３３から出力されるミキサ出力信号Ｉｍａに対して、所定の通過周波数帯域のみの信号成分を通過させるフィルタリングを行うことによって、インパルス信号Ｉｍｂを出力する。高周波バンドパスフィルタ１３４に設定された通過周波数帯域は、例えば、ミキサ出力信号Ｉｍａの和周波数を中心周波数とするミリ波帯である。つまり、高周波バンドパスフィルタ１３４は、所定の通過周波数帯域の中心周波数に略等しい送信周波数Ｆｃ（例えば、８３．５ＧＨｚ）のインパルス信号Ｉｍｂを出力する。
【００４２】
ミキサ１３３によるミキシング後のミキサ出力信号Ｉｍａを高周波バンドパスフィルタ１３４に通過させることで、ローカル信号ＬＯｍのローカルリークを抑えることができる。インパルス信号Ｉｍｂは、送信増幅器１３５に供給される。
【００４３】
送信増幅器１３５は、インパルス信号Ｉｍｂを増幅し、増幅後のインパルス信号Ｉｍを出力する。なお、送信増幅器１３５は、パワーアンプ１０４（図１参照）と共通化されてもよい。
【００４４】
このように、図３の位相変調インパルス発生回路では、インパルス信号Ｉｐと、位相変調されたローカル信号ＬＯｍとがミキシングされることによって、位相の違いで多値化されたインパルス信号Ｉｍが生成される。
【００４５】
したがって、図２の位置変調インパルス発生回路では、複数の遅延器を用いて多値変調が実現されている。これに対し、図３の位相変調インパルス発生回路では、複数の遅延器を用いずに位相変調器１４０を用いて多値変調が実現されるので、多値変調の高精度化が可能となる。
【００４６】
特に、図３に示される位相変調器１４０は、少なくとも一つの受動素子を含んで形成された受動回路１４８を有し、受動回路１４８を用いてローカル信号ＬＯを位相変調することにより、ローカル信号ＬＯｍを生成する。受動素子の具体例として、抵抗、キャパシタ、スイッチ素子として使用されるトランジスタなどが挙げられる。プロセス、電源電圧又は温度による特性ばらつきは、少なくとも一つの受動素子を含んで形成された受動回路の方が、少なくとも一つの能動素子を含んで形成された能動回路に比べて小さい。したがって、受動回路１４８を有する位相変調器１４０を用いることによって、多値変調の更なる高精度化が可能となる。
【００４７】
図３に示される受動回路１４８は、移相回路１４６と、スイッチ回路１４４とを有する。移相回路１４６は、一つの直交カプラ（Quadrature  Coupler）１４１と２つのバラン１４２とを含んで形成されている。移相回路１４６は、ローカル信号ＬＯに基づいて、位相が互いに異なる複数（図示の形態では、４つ）の出力信号ａ〜ｄを生成する。複数の出力信号ａ〜ｄの位相は、それぞれ、例えば、０°、１８０°、９０°、２７０°である。位相変調器１４０は、複数の出力信号ａ〜ｄをスイッチ回路１４４によって切り替えることによって、ローカル信号ＬＯｍを生成する。スイッチ回路１４４は、スイッチ素子として使用される複数のトランジスタ（例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal  Oxide  Semiconductor  Field  Effect  Transistor）など）を含んで形成されている。
【００４８】
スイッチ回路１４４は、２ビットのパラレルデータであるデータ信号Ｄｐの値（００，０１，１０，１１）に応じて、複数の出力信号ａ〜ｄの中からローカル信号ＬＯｍを選択する。これにより、位相変調されたローカル信号ＬＯｍ（言い換えれば、データ信号Ｄｐの値に応じて多値化されたローカル信号ＬＯｍ）が生成される。ローカル信号ＬＯｍは、アンプ１４５によって増幅されて、ミキサ１３３に供給されてもよい。
【００４９】
スイッチ回路１４４は、データ信号Ｄｐの値が“００”のとき、ミキサ１３３に供給する出力信号を出力信号ａに設定する。スイッチ回路１４４は、データ信号Ｄｐの値が“０１”のとき、ミキサ１３３に供給する出力信号を出力信号ｂに設定する。スイッチ回路１４４は、データ信号Ｄｐの値が“１０”のとき、ミキサ１３３に供給する出力信号を出力信号ｃに設定する。スイッチ回路１４４は、データ信号Ｄｐの値が“１１”のとき、ミキサ１３３に供給する出力信号を出力信号ｄに設定する。
【００５０】
直交カプラ１４１は、入力ノードＩＮから入力されるローカル信号ＬＯに基づいて、第１のカプラ出力信号と、第１のカプラ出力信号に対して位相が９０°異なる第２のカプラ出力信号とを生成する回路である。直交カプラ１４１は、第１のカプラ出力信号を出力ノードＯＵＴＩから出力し、第２のカプラ出力信号を出力ノードＯＵＴＱから出力する。
【００５１】
一方のバラン１４２は、出力ノードＯＵＴＩから出力される第１のカプラ出力信号に基づいて、第１のバラン出力信号と、第１のバラン出力信号に対して位相が１８０°異なる第２のバラン出力信号とを生成する。一方のバラン１４２は、位相が０°の第１のバラン出力信号を出力信号ａとして出力し、位相が１８０°の第２のバラン出力信号を出力信号ｂとして出力する。
【００５２】
他方のバラン１４２は、出力ノードＯＵＴＱから出力される第２のカプラ出力信号に基づいて、第３のバラン出力信号と、第３のバラン出力信号に対して位相が１８０°異なる第４のバラン出力信号とを生成する。他方のバラン１４２は、位相が９０°の第３のバラン出力信号を出力信号ｃとして出力し、位相が２７０°の第４のバラン出力信号を出力信号ｄとして出力する。
【００５３】
図４は、直交カプラの第１の構成例を示す図である。図４に示される直交カプラ１４１Ａは、直交カプラ１４１（図３参照）の一例である。直交カプラ１４１Ａは、２つの伝送線路１５１，１５２が結合可能に間隔を空けて平行に配置された結合線路型の９０°カプラである。伝送線路１５１は、入力ノードＩＮに接続された一端と、出力ノードＯＵＴＱに接続された他端とを有する。伝送線路１５２は、出力ノードＯＵＴＩに接続された一端と、伝送線路１５２の特性インピーダンスと等しいインピーダンスを有する終端抵抗１５３で終端電位に整合終端された他端とを有する。伝送線路１５１，１５２のそれぞれの電気長は、伝送する信号の波長をλとすると、λ／４である。
【００５４】
図５は、直交カプラの第２の構成例を示す図である。図５に示される直交カプラ１４１Ｂは、直交カプラ１４１（図３参照）の一例である。直交カプラ１４１Ａは、特性インピーダンスＺ０の２つの伝送線路１６２，１６３と特性インピーダンス（Ｚ０／√２）の２つの伝送線路１６１，１６４とが組み合わされた９０°ハイブリッドカプラ（ブランチラインカプラ）である。Ｚ０は、例えば、５０Ωである。伝送線路１６１と伝送線路１６２との接続ノードに入力ノードＩＮが接続されている。伝送線路１６２と伝送線路１６４との接続ノードは、終端抵抗１６５で終端電位に整合終端されている。伝送線路１６４と伝送線路１６３との接続ノードに出力ノードＯＵＴＱが接続されている。伝送線路１６３と伝送線路１６１との接続ノードに出力ノードＯＵＴＩが接続されている。伝送線路１６１〜１６４のそれぞれの電気長は、伝送する信号の波長をλとすると、λ／４である。
【００５５】
図６は、バランの第１の構成例を示す図である。図６に示されるバラン１４２Ａは、バラン１４２（図３参照）の一例である。バラン１４２Ａは、３つの伝送線路１７１〜１７３が組み合わされたマーチャントバランである。伝送線路１７１，１７２は、互いに結合可能に間隔を空けて平行に配置され、伝送線路１７１，１７３は、互いに結合可能に間隔を空けて平行に配置されている。伝送線路１７１は、入力ノードＩＮに接続される一端と、当該一端とは反対側の開放端とを有する。伝送線路１７２は、終端電位に短絡終端された一端と、出力ノードＯＵＴＰに接続された他端とを有する。伝送線路１７３は、終端電位に短絡終端された一端と、出力ノードＯＵＴＮに接続された他端とを有する。伝送線路１７１〜１７３のそれぞれの電気長は、伝送する信号の波長をλとすると、λ／２、λ／４、λ／４である。
【００５６】
図７は、バランの第２の構成例を示す図である。図７に示されるバラン１４２Ｂは、バラン１４２（図３参照）の一例である。バラン１４２Ｂは、５つの伝送線路１８１〜１８５が組み合わされた１８０°ハイブリッドカプラ（ラットレース回路）である。伝送線路１８１と伝送線路１８２との接続ノードに入力ノードＩＮが接続されている。伝送線路１８５と伝送線路１８４との接続ノードは、出力ノードＯＵＴＮに接続されている。伝送線路１８３と伝送線路１８１との接続ノードは、出力ノードＯＵＴＰに接続されている。伝送線路１８３と伝送線路１８４との接続ノードは、終端抵抗１８６で終端電位に整合終端されている。終端抵抗１８６のインピーダンスが５０Ωのとき、伝送線路１８１〜１８５の特性インピーダンスは、７０．７Ωである。伝送する信号の波長をλとすると、伝送線路１８１，１８３〜１８５のそれぞれの電気長は、λ／４であり、伝送線路１８２の電気長は、λ／２である。
【００５７】
図８は、本開示の実施形態に係るインパルス発生回路の第２の構成例を示す図である。インパルス方式の通信では、インパルス信号Ｉｍの周波数（送信周波数Ｆｃ）は、クロック信号Ｃｌｋの周波数（クロック周波数Ｆｓ）の整数倍であるという関係が成立している。この関係が成立するように、図８のインパルス発生回路２３０は、ＣＤＲ（Clock  Data  Recovery、クロックデータリカバリ）回路１９０を備える。
【００５８】
ＣＤＲ回路１９０は、クロック信号Ｃｌｋとローカル信号ＬＯとを生成し、クロック信号Ｃｌｋとローカル信号ＬＯとの周波数の比が整数比になるようにクロック信号Ｃｌｋとローカル信号ＬＯとを同期させる同期回路である。ＣＤＲ回路１９０は、データ信号Ｄｓ（シリアルデータ）からデータ信号Ｄｐ（パラレルデータ）とクロック信号Ｃｌｋとを再生するとともに、データ信号Ｄｓと同期化したローカル信号ＬＯを生成する。ＣＤＲ回路１９０に入力されるデータ信号Ｄｓは、例えば、ベースバンド回路１０２（図１参照）によって生成される。
【００５９】
図９は、ＣＤＲ回路１９０の構成の一例を示す図である。ＣＤＲ回路１９０は、ローカル信号ＬＯ（例えば、ローカル周波数ＦＬＯ＝６６ＧＨｚ）とデータ信号Ｄｓ（例えば、データレート６Ｇｂｐｓ）とを同期化させる。そのため、ＣＤＲ回路１９０は、位相同期回路（ＰＬＬ：Phase  Locked  Loop）を有する。すなわち、ＣＤＲ回路１９０は、位相比較器１９１、チャージポンプ１９２、ローパスフィルタ１９３、電圧制御発振器１９４及び整数分周器１９５（Ｎ分周器）を有する。
【００６０】
整数分周器１９５は、ローカル信号ＬＯを分周して、ローカル信号ＬＯの発振周波数よりも低い周波数（例えば、６．６８ＧＨｚ）を有するローカル分周信号を生成して出力する。位相比較器１９１は、データ信号Ｄｓの位相とローカル分周信号の位相とを比較し、その位相差を表す位相差信号を出力する。チャージポンプ１９２は、位相比較器１９１からの位相差信号に応じて、ローパスフィルタ１９３内のキャパシタを充電又は放電させる制御電流を出力する。ローパスフィルタ１９３は、例えば、抵抗素子と容量素子とを含む一次ローパスフィルタである。電圧制御発振器１９４は、ローパスフィルタ１９３内の容量素子の電圧（つまり、電圧制御発振器１９４に入力される制御電圧）に応じて、ローカル信号ＬＯの周波数を所定の目標値（例えば、６６．８ＧＨｚ）に調整する。ローカル信号ＬＯは、位相変調器１４０に出力される。このように、ローカル信号ＬＯの負帰還によって、ローカル信号ＬＯの安定化を図ることができる。
【００６１】
ＣＤＲ回路１９０は、ローカル信号ＬＯだけでなく、クロック信号Ｃｌｋも生成する。ＣＤＲ回路１９０に設けられた２分周器１９６は、整数分周器１９５から出力されるローカル分周信号（例えば、６．６８ＧＨｚの信号）を更に２分周することによって、クロック周波数Ｆｓが３．３４ＧＨｚのクロック信号Ｃｌｋを生成する。クロック信号Ｃｌｋは、インパルス生成回路１３６のインパルス発生器１３１に供給される。
【００６２】
ＣＤＲ回路１９０に設けられたＤＥＭＵＸ１９７は、シリアルのデータ信号Ｄｓをパラレルのデータ信号Ｄｐに変換（シリアル−パラレル変換）して、データ信号Ｄｐを位相変調器１４０に出力するデマルチプレクサである。ＤＥＭＵＸ１９７は、例えば、３．３４ＧＨｚの２ビットのデータ信号Ｄｐを生成する。
【００６３】
ＤＥＭＵＸ１９７から出力されたデータ信号Ｄｐは、位相変調器１４０のスイッチ回路１４４に供給される変調信号である。位相変調器１４０は、データ信号Ｄｐに応じてローカル信号ＬＯを位相変調し、位相変調されたローカル信号ＬＯｍを出力する。このように、位相変調器１４０は、データ信号Ｄｓに基づいて生成されたデータ信号Ｄｐに応じて、ローカル信号ＬＯを位相変調する。
【００６４】
図１０は、位相差のばらつきをシミュレーションした結果の一例を示す図である。“比較例”とは、図２に示される位置変調インパルス発生回路を表し、“実施例”とは、図３に示される位相変調インパルス発生回路を表す。図１０は、少なくとも一枚のウェハ内の素子ばらつきデータに基づいて、各々のインパルス発生回路によって生成される信号の位相又は位置を多数回シミレーションした結果の一例を示すヒストグラムを表す。
【００６５】
横軸は、各々のインパルス発生回路によってターゲット位相９０°になるように生成された信号の位相と、ターゲット位相９０°との位相差を表す。縦軸は、インパルス発生回路のサンプル数を表す。図１０に示されるように、複数の遅延器を用いる位置変調インパルス発生回路に比べて、複数の遅延器を用いずに位相変調器を用いる位相変調インパルス発生回路の方が、インパルス信号の位相のばらつきが抑えられている。
【００６６】
以上、インパルス発生回路及び無線通信装置を実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。
【００６７】
例えば、位相変調器１４０内の受動回路の構成は、図３に示される場合に限られない。図１１に示される位相変調器１４０は、少なくとも一つの受動素子を含んで形成された受動回路１４９を有し、受動回路１４９を用いてローカル信号ＬＯを位相変調することにより、ローカル信号ＬＯｍを生成する。
【００６８】
図１１に示される受動回路１４９は、移相回路１４７と、スイッチ回路１４４とを有する。移相回路１４７は、一つのバラン１４２と２つの直交カプラ１４１とを含んで形成されている。
【００６９】
バラン１４２は、入力ノードＩＮから入力されるローカル信号ＬＯに基づいて、第１のバラン出力信号と、第１のバラン出力信号に対して位相が１８０°異なる第２のバラン出力信号とを生成する回路である。バラン１４２は、第１のバラン出力信号を出力ノードＯＵＴＩから出力し、第２のバラン出力信号を出力ノードＯＵＴＱから出力する。
【００７０】
一方の直交カプラ１４１は、出力ノードＯＵＴＩから出力される第１のバラン出力信号に基づいて、第１のカプラ出力信号と、第１のカプラ出力信号に対して位相が９０°異なる第２のカプラ出力信号とを生成する。一方の直交カプラ１４１は、位相が０°の第１のバラン出力信号を出力信号ａとして出力し、位相が９０°の第２のカプラ出力信号を出力信号ｂとして出力する。
【００７１】
他方の直交カプラ１４１は、出力ノードＯＵＴＱから出力される第２のバラン出力信号に基づいて、第３のカプラ出力信号と、第３のカプラ出力信号に対して位相が９０°異なる第４のカプラ出力信号とを生成する。他方の直交カプラ１４１は、位相が１８０°の第３のカプラ出力信号を出力信号ｃとして出力し、位相が２７０°の第４のカプラ出力信号を出力信号ｄとして出力する。
【００７２】
また、例えば、インパルス発生回路は、無線通信システムの利用に限られず、有線通信システムに利用することもできる。例えば、回路間の通信において、送信機と受信機が、それぞれ、インパルス発生回路を有してもよい。
【００７３】
例えば、インパルス信号Ｉｍの周波数（送信周波数Ｆｃ）が７３．５ＧＨｚであるとき、ローカル信号ＬＯｍの周波数（ローカル周波数ＦＬＯ）とインパルス信号Ｉｐの周波数（中間周波数ＦＩＦ）は、それぞれ、５８．８Ｇｚ、１４．７ＧＨｚに設定されてもよい。このとき、クロック信号Ｃｌｋの周波数（クロック周波数Ｆｓ）は、例えば、２．９４ＧＨｚに設定される。
【００７４】
以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
クロック信号に基づいて第１のインパルス信号を生成する第１のインパルス信号生成回路と、
第１のローカル信号を位相変調することによって、位相変調された第２のローカル信号を生成する位相変調器と、
前記第１のインパルス信号と前記第２のローカル信号とのミキシングによって、位相変調された第２のインパルス信号を生成する第２のインパルス信号生成回路とを備える、インパルス発生回路。
（付記２）
前記位相変調器は、少なくとも一つの伝送線路を含む受動回路を有し、前記受動回路を用いて前記第１のローカル信号を位相変調することによって、前記第２のローカル信号を生成する、付記１に記載のインパルス発生回路。
（付記３）
前記受動回路は、少なくとも一つのカプラと少なくとも一つのバランとを含んで形成された移相回路を有し、前記移相回路は、前記第１のローカル信号に基づいて、位相が互いに異なる複数の出力信号を生成し、
前記位相変調器は、前記複数の出力信号を切り替えることによって、前記第２のローカル信号を生成する、付記２に記載のインパルス発生回路。
（付記４）
前記移相回路は、
前記第１のローカル信号に基づいて、第１のカプラ出力信号と、前記第１のカプラ出力信号に対して位相が９０°異なる第２のカプラ出力信号とを生成するカプラと、
前記第１のカプラ出力信号に基づいて、第１のバラン出力信号と、前記第１のバラン出力信号に対して位相が１８０°異なる第２のバラン出力信号とを生成する第１のバランと、
前記第２のカプラ出力信号に基づいて、第３のバラン出力信号と、前記第３のバラン出力信号に対して位相が１８０°異なる第４のバラン出力信号とを生成する第２のバランとを含む、付記３に記載のインパルス発生回路。
（付記５）
前記移相回路は、
前記第１のローカル信号に基づいて、第１のバラン出力信号と、前記第１のバラン出力信号に対して位相が１８０°異なる第２のバラン出力信号とを生成するバランと、
前記第１のバラン出力信号に基づいて、第１のカプラ出力信号と、前記第１のカプラ出力信号に対して位相が９０°異なる第２のカプラ出力信号とを生成する第１のカプラと、
前記第２のバラン出力信号に基づいて、第３のカプラ出力信号と、前記第３のカプラ出力信号に対して位相が９０°異なる第４のカプラ出力信号とを出力する第２のカプラとを含む、付記３に記載のインパルス発生回路。
（付記６）
前記クロック信号と前記第１のローカル信号との周波数の比が整数比になるように前記クロック信号と前記第１のローカル信号とを同期させる同期回路を備える、付記１から５のいずれか一項に記載のインパルス発生回路。
（付記７）
前記同期回路は、前記同期回路に入力されるデータ信号に基づいて、前記クロック信号と、前記第１のローカル信号と、前記位相変調器に供給される変調信号とを生成する、付記６に記載のインパルス発生回路。
（付記８）
前記第１のインパルス信号生成回路は、
前記クロック信号に基づいて、所定のパルス幅のパルス信号を生成するインパルス発生器と、
前記パルス信号に対してフィルタリングを行うことによって前記第１のインパルス信号を出力する第１のフィルタとを有し、
前記第２のインパルス信号生成回路は、
前記第１のインパルス信号と前記第２のローカル信号とのミキシングにより生成されたミキサ出力信号を出力するミキサと、
前記ミキサ出力信号に対してフィルタリングを行うことによって前記第２のインパルス信号を出力する第２のフィルタとを有する、付記１から７のいずれか一項に記載のインパルス発生回路。
（付記９）
クロック信号に基づいて第１のインパルス信号を生成する第１のインパルス信号生成回路と、
第１のローカル信号を位相変調することによって、位相変調された第２のローカル信号を生成する位相変調器と、
前記第１のインパルス信号と前記第２のローカル信号とのミキシングによって、位相変調された第２のインパルス信号を生成する第２のインパルス信号生成回路と、
前記第２のインパルス信号を送信するアンテナとを備える、無線通信装置。
（付記１０）
ベースバンド信号を送出するベースバンド回路を備え、
前記位相変調器は、前記ベースバンド信号に基づいて、前記第１のローカル信号を位相変調する、付記９に記載の無線通信装置。
（付記１１）
前記クロック信号と前記第１のローカル信号との周波数の比が整数比になるように前記クロック信号と前記第１のローカル信号とを同期させる同期回路を備える、付記９又は１０に記載の無線通信装置。
（付記１２）
前記同期回路は、前記ベースバンド信号に基づいて、前記クロック信号と、前記第１のローカル信号と、前記位置変調器に供給される変調信号とを生成する、付記１１に記載の無線通信装置。
【符号の説明】
【００７５】
３０  インパルス発生回路
１００  無線通信装置
１０２  ベースバンド回路
１０３  直交インパルス発生回路
１０６  アンテナ
１３０，２３０  インパルス発生回路
１３６  インパルス生成回路（第１のインパルス信号生成回路の一例）
１３７  インパルス生成回路（第２のインパルス信号生成回路の一例）
１４０  位相変調器
１４１  直交カプラ
１４２  バラン
１４４  スイッチ回路
１４７  移相回路
１４８，１４９  受動回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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