(57)【要約】互いの位相が直交する一対のキャリア信号と、Ｉ、Ｑ信号とを受けて変調信号を出力する直交変調器において、前記一対のキャリア信号の位相の直交誤差を検出する。前記Ｉ、Ｑ信号の信号レベルをそれぞれ零にした状態で、前記直交変調器から出力される変調信号が所定の基準レベルとなるような一対の直流電圧が前記Ｉ、Ｑ信号にそれぞれ加算される。前記一対の直流電圧をそれぞれ変化させて前記Ｉ、Ｑ信号に対して順次加算した状態で、前記変調信号の信号レベルが前記所定の基準レベルとなるような複数の一対の直流電圧の組み合わせが検索され、検索された複数の一対の直流電圧の組み合わせの各値並びに前記変調信号の信号レベル及び前記キャリア信号の直交誤差とを変数とする連立方程式から前記直交誤差が算出される。
2003101061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いの位相が直交する一対のキャリア信号と、Ｉ、Ｑ信号とを受けて、前記一対のキャリア信号を前記Ｉ、Ｑ信号で直交変調して変調信号として出力する直交変調器の変調器出力における前記一対のキャリア信号の位相の直交誤差を検出する直交変調器のキャリア直交誤差検出方法であって、
前記Ｉ、Ｑ信号の信号レベルをそれぞれ零にした状態で、前記直交変調器から出力される変調信号が所定の基準レベルとなるような一対の直流電圧を前記Ｉ、Ｑ信号に対してそれぞれ加算し、
前記一対の直流電圧をそれぞれ変化させて前記Ｉ、Ｑ信号に対して順次に加算した状態で、前記直交変調器から出力される変調信号の信号レベルが前記所定の基準レベルとなるような複数の一対の直流電圧の組み合わせを検索し、
検索された複数の一対の直流電圧の組み合わせの各値並びに前記直交変調器から出力される変調信号の信号レベル及び前記キャリア信号の直交誤差とを変数とする連立方程式から前記直交誤差を算出する
を具備する直交変調器の直交誤差検出方法。
【請求項２】
前記複数の一対の直流電圧の組み合わせが２つである請求の範囲１に従う直交変調器の直交誤差検出方法。
【請求項３】
前記複数の一対の直流電圧の組み合わせが４つである請求の範囲１に従う直交変調器の直交誤差検出方法。
【請求項４】
前記連立方程式の変数には、キャリアリーク調整電圧が含まれている請求の範囲３に従う直交変調器の直交誤差検出方法。
【請求項５】
互いの位相が直交する一対のキャリア信号と、Ｉ、Ｑ信号とを受けて、前記一対のキャリア信号を前記Ｉ、Ｑ信号で直交変調して変調信号として出力する直交変調器本体と、
前記直交変調器本体から出力された変調信号の信号レベルを検出するレベル検出部と、
前記直交変調器本体へ入力するＩ、Ｑ信号にそれぞれ加算するための一対の直流電圧を生成する一対の可変電圧源と、
前記レベル検出部で検出された変調信号の信号レベルが所定の基準レベルになったか否かを判定する基準レベル判定部と、
前記一対の可変電圧源によって生成される前記一対の直流電圧を変化させて、前記Ｉ、Ｑ信号に加算した状態で、前記変調信号の信号レベルが前記基準レベルとなるような複数の一対の直流電圧の組合せを検索する直流電圧組合せ検索手段と、
前記直流電圧組合せ検索手段によって検索された前記複数の一対の直流電圧の組合せの各値並びに前記直交変調器から出力される変調信号の信号レベル、前記キャリア信号の直交誤差及びキャリアリーク調整電圧を変数とする連立方程式から前記一対のキャリア信号の直交誤差を算出する直交誤差算出手段と、
前記直交誤差算出手段によって算出された直交誤差を用いて前記一対のキャリア信号の位相を補正する位相補正手段と、
を備えた直交変調装置。
【請求項６】
前記直流電圧組合せ検索手段によって検索される前記複数の一対の直流電圧の組み合わせが２つである請求の範囲５に従う直交変調装置。
【請求項７】
前記直流電圧組合せ検索手段によって検索される前記複数の一対の直流電圧の組み合わせが４つである請求の範囲５に従う直交変調装置。
【請求項８】
前記直交誤差算出手段によって算出される連立方程式の変数には、キャリアリーク調整電圧が含まれている請求の範囲７に従う直交変調装置。
【請求項９】
前記位相補正手段は、前記一対のキャリア信号自体の直交度の調整を行う位相調整器を含む請求の範囲５に従う直交変調装置。
【請求項１０】
前記位相補正手段は、前記一対のキャリア信号の直交度の誤差を前記Ｉ信号、Ｑ信号の演算において、等価的に補正するキャリア位相補正器を含む請求の範囲５に従う直交変調装置。
【請求項１１】
キャリア信号を受けて第１キャリア信号と第２キャリア信号を出力する位相可変部と、
入力されたＩ信号で前記第１キャリア信号を変調する第１変調器と、
入力されたＱ信号で前記第２キャリア信号を変調する第２変調器と、
前記第１変調器と第２の変調器との出力を合成して直交変調信号として出力する加算器と、
前記加算器の出力レベルを検出するレベル検出部と、
前記Ｉ信号と前記Ｑ信号に対応するＩ直流信号とＱ直流信号を発する可変電圧源と、
前記レベル検出部の検出信号を受けて前記位相可変部を制御し前記第１キャリア信号と前記第２キャリア信号の位相差を９０°にする制御部とを具備し、
前記制御部は、前記可変電圧源から前記レベル検出部の検出信号が所定値となるようなそれぞれ異なる４組のＩ直流信号とＱ直流信号を発生させるとともに、それらＩ直流信号とＱ直流信号とを用いて前記加算器から出力される前記直交変調信号に含まれている前記第１キャリア信号と前記第２キャリア信号との直交誤差を算出し、該直交誤差が零となるように前記位相可変部を制御する直交変調装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は直交変調器のキャリア直交誤差検出方法及び直交変調装置に係り、特に、直交変調器に入力される一対のキャリア信号の変調器出力における直交誤差を検出する直交変調器のキャリア直交誤差検出方法及びこのキャリア直交誤差検出方法が適用された直交変調装置に関する。
背景技術
図８は、従来の一般的な直交変調器の概略構成を示すブロック図である。
すなわち、この直交変調器では、外部から入力されたキャリア信号ｃが、直接、新たなキャリア信号ｃＩＮ１として直交変調器１へ入力されるとともに、９０度移相器２で位相が９０°移相された後、新たなキャリア信号ｃＩＮ２として直交変調器１へ入力される。
そして、直交変調器１へ入力された位相が互いに直交する各キャリア信号ｃＩＮ１、ｃＩＮ２はそれぞれ乗算器３、４へ入力される。
この各乗算器３、４にはそれぞれＩ（同相成分）信号、Ｑ（直交成分）信号が入力される。
一方の乗算器３は、キャリア信号ｃＩＮ１とＩ信号とを乗算して乗算信号ｄ１として加算器５へ印加する。
他方の乗算器４は、キャリア信号ｃＩＮ２とＱ信号とを乗算して乗算信号ｄ２して加算器５へ印加する。
加算器５は、各乗算器３、４から出力された乗算信号ｄ１、ｄ２とを加算して変調信号（直交変調信号）ａとして出力する。
このような直交変調器１において、例えば、９０度移相器２の設定不良や誤差、乗算器３、４から加算器５までの伝搬時間の誤差等に起因して、この直交変調器１から出力される変調信号ａに含まれる一対のキャリア信号成分ｃ１、ｃ２相互間の位相が正確に直交していない場合が生じたとする。
このような場合には、Ｉ信号、Ｑ信号をこの直交変調器１へ印可して得られる変調信号ａを別の直交復調器で二つの信号に復調する際に、この復調された二つの信号が完全にＩ信号成分とＱ信号成分とに分離されることなく、一方の信号成分（情報）が復調した他方の信号成分（情報）へ漏れる事態が発生する。
したがって、この直交変調器１を各種の通信システムに組込む場合には、出力される変調信号ａに含まれる一対のキャリア信号成分ｃ１、ｃ２相互間の位相の直交度を測定して、直交誤差θを一定の許容限界以下に抑制する必要がある。
この直交変調器１に入力される一対のキャリア信号成分ｃ１、ｃ２の位相の直交誤差θを測定するためには、Ｉ信号、Ｑ信号として基準となる複素正弦波信号を印加した状態で、直交変調器１から出力される変調信号ａのイメージ（波形）情報をスペクトラムアナライザ等の測定器で分析する。
また、このスペクトラムアナライザ等の測定器で変調信号ａのイメージ（波形）情報を監視しながら、別途位相調整器で、キャリア信号成分ｃ１、ｃ２の相互間の位相差を９０°に調整する。
しかしながら、上述した手法にはおいては、精密な複素正弦波信号発生器や高価なスペクトラムアナライザ等の測定器が別途必要である。
しかるに、たがって、このような複雑で高価な測定器を直交変調装置に組込んでおくことは事実上、不可能である。
さらに、この複素正弦波信号発生器やスペクトラムアナライザを用いてキャリア信号成分ｃ１、ｃ２の位相を調整する調整作業は複雑であり、熟練した作業者の勘と経験によって実施されているが、調整作業者の個人差が調整結果に大きく影響を及ぼし、調整結果が大きく変動する懸念がある。
また、調整に不慣れな作業者では、事実上、調整作業を実施できないという問題がある。
発明の開示
本発明の目的は、Ｉ、Ｑ信号に対して、直流電圧を加算した状態で、キャリア信号の直交誤差を算出することによって、精密な複素正弦波信号発生器や高価なスペクトラムアナライザ等の測定器を必要とせず、操作者の介在なしに自動的に高い精度でキャリア信号の直交誤差が検出され、たとえ調整作業に不慣れな操作者であったとしても、キャリア信号の直交誤差の検出及びキャリア信号の直交度の調整を効率的に実施できる直交変調器のキャリア直交誤差検出方法及びこのキャリア直交誤差検出方法が適用された直交変調装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様によると、
互いの位相が直交する一対のキャリア信号と、Ｉ、Ｑ信号とを受けて、前記一対のキャリア信号を前記Ｉ、Ｑ信号で直交変調して変調信号として出力する直交変調器の変調器出力における前記一対のキャリア信号の位相の直交誤差を検出する直交変調器のキャリア直交誤差検出方法であって、
前記Ｉ、Ｑ信号の信号レベルをそれぞれ零にした状態で、前記直交変調器から出力される変調信号が所定の基準レベルとなるような一対の直流電圧を前記Ｉ、Ｑ信号に対してそれぞれ加算し、
前記一対の直流電圧をそれぞれ変化させて前記Ｉ、Ｑ信号に対して順次に加算した状態で、前記直交変調器から出力される変調信号の信号レベルが前記所定の基準レベルとなるような複数の一対の直流電圧の組み合わせを検索し、
検索された複数の一対の直流電圧の組み合わせの各値並びに前記直交変調器から出力される変調信号の信号レベル及び前記キャリア信号の直交誤差とを変数とする連立方程式から前記直交誤差を算出する
を具備する直交変調器の直交誤差検出方法が提供される。
上記目的を達成するために、本発明の第２の態様によると、前記複数の一対の直流電圧の組み合わせが２つである第１の態様に従う直交変調器の直交誤差検出方法が提供される。
上記目的を達成するために、本発明の第３の態様によると、前記複数の一対の直流電圧の組み合わせが４つである第１の態様に従う直交変調器の直交誤差検出方法が提供される。
上記目的を達成するために、本発明の第４の態様によると、前記連立方程式の変数には、キャリアリーク調整電圧が含まれている第３の態様に従う直交変調器の直交誤差検出方法が提供される。
上記目的を達成するために、本発明の第５の態様によると、
互いの位相が直交する一対のキャリア信号と、Ｉ、Ｑ信号とを受けて、前記一対のキャリア信号を前記Ｉ、Ｑ信号で直交変調して変調信号（ａ）として出力する直交変調器本体（８）と、
前記直交変調器本体から出力された変調信号の信号レベル（Ｍ）を検出するレベル検出部（１５）と、
前記直交変調器本体へ入力するＩ、Ｑ信号にそれぞれ加算するための一対の直流電圧を生成する一対の可変電圧源（１１、１２）と、
前記レベル検出部で検出された変調信号の信号レベル（Ｍ）が所定の基準レベル（ＭＳ）になったか否かを判定する基準レベル判定部（１８）と、
前記一対の可変電圧源によって生成される前記一対の直流電圧を変化させて、前記Ｉ、Ｑ信号に加算した状態で、前記変調信号の信号レベルが前記基準レベルとなるような複数の一対の直流電圧の組合せを検索する直流電圧組合せ検索手段（１９）と、
前記直流電圧組合せ検索手段によって検索された前記複数の一対の直流電圧の組合せの各値並びに前記直交変調器から出力される変調信号の信号レベル、前記キャリア信号の直交誤差及びキャリアリーク調整電圧を変数とする連立方程式から前記一対のキャリア信号の直交誤差（θ）を算出する直交誤差算出手段（２０）と、
前記直交誤差算出手段によって算出された直交誤差を用いて前記一対のキャリア信号の位相を補正する位相補正手段（７，２５）と
を備えた直交変調装置が提供される。
上記目的を達成するために、本発明の第６の態様によると、前記直流電圧組合せ検索手段によって検索される前記複数の一対の直流電圧の組み合わせが２つである第５の態様に従う直交変調装置が提供される。
上記目的を達成するために、本発明の第７の態様によると、前記直流電圧組合せ検索手段によって検索される前記複数の一対の直流電圧の組み合わせが４つである第５の態様に従う直交変調装置が提供される。
上記目的を達成するために、本発明の第８の態様によると、前記直交誤差算出手段によって算出される連立方程式の変数には、キャリアリーク調整電圧が含まれている第７の態様に従う直交変調装置が提供される。
上記目的を達成するために、本発明の第９の態様によると、前記位相補正手段は、前記一対のキャリア信号自体の直交度の調整を行う位相調整器（７）を含む第５の態様に従う直交変調装置が提供される。
上記目的を達成するために、本発明の第１０の態様によると、前記位相補正手段は、前記一対のキャリア信号の直交度の誤差を前記Ｉ信号、Ｑ信号の演算において、等価的に補正するキャリア位相補正器（２５）を含む第５の態様に従う直交変調装置が提供される。
上記目的を達成するために、本発明の第１１の態様によると、
キャリア信号を受けて第１キャリア信号と第２キャリア信号を出力する位相可変部（２１）と、
入力されたＩ信号で前記第１キャリア信号を変調する第１変調器（３）と、
入力されたＱ信号で前記第２キャリア信号を変調する第２変調器（４）と、
前記第１変調器と第２の変調器との出力を合成して直交変調信号として出力する加算器（５）と、
前記加算器の出力レベルを検出するレベル検出部（１５）と、
前記Ｉ信号と前記Ｑ信号に対応するＩ直流信号とＱ直流信号を発する可変電圧源（１１、１２）と、
前記レベル検出部の検出信号を受けて前記位相可変部を制御し前記第１キャリア信号と前記第２キャリア信号の位相差を９０°にする制御部（１３）とを具備し、
前記制御部は、前記可変電圧源から前記レベル検出部の検出信号が所定値となるようなそれぞれ異なる４組のＩ直流信号とＱ直流信号を発生させるとともに、それらＩ直流信号とＱ直流信号とを用いて前記加算器から出力される前記直交変調信号に含まれている前記第１キャリア信号と前記第２キャリア信号との直交誤差を算出し、該直交誤差が零となるように前記位相可変部を制御する直交変調装置が提供される。
発明を実施するための最良の形態
まず、本発明の直交変調器のキャリア直交誤差検出方法及びこのキャリア直交誤差検出方法が採用された直交変調装置の動作原理を図５Ａ，Ｂ，Ｃを用いて説明する。
図５Ａは、正弦波信号の信号レベルと位相との関係を説明するための図である。
なお、この信号レベルは、通常の電圧計を用いて測定可能な絶対値レベルを示す。
この正弦波信号の信号レベルＭが一定の基準レベルＭＳを維持する条件を満たすのみであるならば、この正弦波信号の基準位相に対する位相φはどのような値であってもよい。
したがって、この正弦波信号を図５Ａに示すように、基準位相に対する位相φを有し、絶対値（基準レベル）ＭＳを有するベクトルで示すことが可能である。
次に、直交変調器に入力されるＩ信号、Ｑ信号と直交変調器から出力される変調信号ａとの関係を図５Ｂを用いて説明する。
図８に示した直交変調器１において、加算器５から出力される変調信号ａに含まれるキャリア信号成分ｃ１、ｃ２の位相が正確に直交している場合は、出力される変調信号ａの信号レベルＭは、Ｉ信号に加算する直流電圧Ｉと、Ｑ信号に加算する直流電圧Ｑとをベクトル合成したものとなる。
この場合、変調信号ａの基準位相は、一方のキャリア信号成分ｃ１の基準位相であり、かつＩ信号の直流電圧Ｉの大きさを持つ。さらに、変調信号ａの基準位相と９０°ずれた位相は、他方のキャリア信号成分ｃ２の位相であり、かつＱ信号の直流電圧Ｑの大きさを持つ。
いい替えれば、一対のキャリア信号成分ｃ１、ｃ２の位相が正確に直交する状態においては、変調信号ａの信号レベルＭは、Ｉ信号、Ｑ信号に加算する一対の直流電圧Ｉ、Ｑを横軸及び縦軸とする直交二次元座標上において、ベクトル合成で求まる。
この条件の横軸を基準Ｉ相とし、この条件の横軸を基準Ｑ相とする。
この場合、変調信号ａの信号レベルＭと直流電圧Ｉ、Ｑとの関係は（１）式となる。
Ｉ２＋Ｑ２＝Ｍ２                          …（１）
ここで、一対のキャリア信号成分ｃ１、ｃ２の相互間の位相が９０°からθだけずれたとする。
具体的には、キャリア信号成分ｃ１側が基準位相からθだけずれるが、キャリア信号成分ｃ２側はずれなかったと仮定する。
この場合、図５Ｃに示すように、キャリア信号成分ｃ１側に対応するＩ相の軸が元の基準Ｉ相の軸からθだけずれる。
なお、Ｑ相の軸は元の基準Ｑ相の軸と同じである。
このように、キャリア信号成分ｃ１、ｃ２の相互間の位相が９０°からθだけずれた条件においても、Ｉ信号、Ｑ信号に一対の直流電圧Ｉ、Ｑを加えて、直交変調器１から出力される変調信号ａの信号レベルＡを一定値に維持することが可能である。
しかし、Ｉ相の軸とＱ相の軸とが直交していないので、直流電圧Ｉ、Ｑを元の直交二次元座表系に変換した値が上述した（１）式を満たせばよい。
したがって、キャリア信号ｃ１、ｃ２の相互間の位相が９０°からθだけずれた条件におけるＩ信号、Ｑ信号に加算する直流電圧Ｉ、Ｑと変調信号ａの信号レベルＭとの関係は、簡単な幾何学的考察により、（２）式となる。
（Ｉｃｏｓθ）２＋（Ｑ＋Ｉｓｉｎθ）２＝Ｍ２…（２）
この（２）式を用いて、キャリア信号成分ｃ１、ｃ２の直交誤差θを求めるためには、Ｉ、Ｑ、Ｍの３変数が与えられる必要があるが、変調信号ａの信号レベルＭが等しい条件を満たすＩ信号、Ｑ信号に加算する直流電圧Ｉ、Ｑの組合せが２組得られれば、（２）式から、直交誤差θが一義的に求まる。
この変調信号ａの信号レベルＭが等しい条件は、図５Ｃにおける、基準Ｉ相と基準Ｑ相の直交二次元座標上における原点を中心とする半径Ｍの仮想円６の円周上に変調信号ａのベクトルの先端（測定点）が位置する直流電圧Ｉ、Ｑの組合せを求めればよい。
さらに、具体的には、変調信号ａの測定された信号レベルＭが所定の基準レベルＭＳを維持するように、Ｉ信号、Ｑ信号に加算する直流電圧Ｉ、Ｑを種々に変更して、２つの組合せ（２つの測定点）を求める。
そして、この直流電圧Ｉ、Ｑの２つの組合せを（ＩＡ、ＱＡ）、（ＩＢ、ＱＢ）とすると、これらの組合せ（ＩＡ、ＱＡ）、（ＩＢ、ＱＢ）を（２）式へ代入して次のような連立方程式を作成する。
（ＩＡｃｏｓθ）２＋（ＱＡ＋ＩＡｓｉｎθ）２＝ＭＳ２
（ＩＢｃｏｓθ）２＋（ＱＢ＋ＩＢｓｉｎθ）２＝ＭＳ２
この場合、直流電圧Ｉ、Ｑの２つの組合せ（ＩＡ、ＱＡ）、（ＩＢ、ＱＢ）を用いて、さらに、条件（ＱＢ＝ＱＡ）を代入して、ＭＳを消去すると、キャリア信号成分ｃ１、ｃ２の直交誤差θは、（３）式で求まる。
ｓｉｎθ＝［（ＩＡ）２−（ＩＢ）２］／２（ＩＢ・ＱＢ−ＩＡ・ＱＡ）
…（３）
以上で、キャリア信号成分ｃ１、ｃ２の直交誤差θが、変調信号ａの信号レベルＭが所定の基準レベルＭＳを維持するように、Ｉ信号、Ｑ信号に加算する直流電圧Ｉ、Ｑの２つの組合せ（ＩＡ、ＱＡ）、（ＩＢ、ＱＢ）から求まる。
しかしながら、図８に示した直交変調器１においては、各乗算器３、４や加算機５の精度不足に起因して、キャリア信号が変調信号ａへ漏れるキャリアリーク現象が発生する。
このキャリアリークを打消すために、Ｉ信号、Ｑ信号に一定の微少な直流電圧であるキャリアリーク調整電圧ＩＬ、ＱＬを常時印加している。
なお、このキャリアリーク調整電圧ＩＬ、ＱＬは未知であるとして、以下の検証を行う。
この場合、（２）式の各直流電圧Ｉ、Ｑは、実際にＩ信号、Ｑ信号に加算する直流電圧をＩ´、Ｑ´とすると（４）式となる。
Ｉ＝Ｉ´−ＩＬ
Ｑ＝Ｑ´−ＱＬ                                                …（４）
よって、（２）式は（５）式となる。
［（Ｉ´−ＩＬ）ｃｏｓθ］２＋［（Ｑ´−ＱＬ）＋（Ｉ´−ＩＬ）ｓｉｎθ］２＝Ｍ２                                                      …（５）
この（５）式を用いて、キャリア信号成分ｃ１、ｃ２の直交誤差θを求めるためには、Ｉ´、Ｑ´、ＩＬ、ＱＬ、Ｍの５つの変数が与えられる必要があるが、変調信号ａの信号レベルＭが一定の基準レベルＭＳを維持する条件を満たすＩ信号、Ｑ信号に実際に加算する直流電圧Ｉ´、Ｑ´の組合せが４組得られれば、（５）式から、直交誤差θが一義的に求まる。
変調信号ａの信号レベルＭが一定の基準レベルＭＳを維持する条件を満たす各直流電圧Ｉ´、Ｑ´の組合せを（Ｉａ、Ｑａ）、（Ｉｂ、Ｑｂ）、（Ｉｃ、Ｑｃ）、（Ｉｄ、Ｑｄ）とすると、（６）式で示す連立方程式が得られる。
［（Ｉａ−ＩＬ）ｃｏｓθ］２＋［（Ｑａ−ＱＬ）＋（Ｉａ−ＩＬ）ｓｉｎθ］２＝ＭＳ２，
［（Ｉｂ−ＩＬ）ｃｏｓθ］２＋［（Ｑｂ−ＱＬ）＋（Ｉｂ−ＩＬ）ｓｉｎθ］２＝ＭＳ２，
［（Ｉｃ−ＩＬ）ｃｏｓθ］２＋［（Ｑｃ−ＱＬ）＋（Ｉｃ−ＩＬ）ｓｉｎθ］２＝ＭＳ２，
［（Ｉｄ−ＩＬ）ｃｏｓθ］２＋［（Ｑｄ−ＱＬ）＋（Ｉｄ−ＩＬ）ｓｉｎθ］２＝ＭＳ２                                                    …（６）
この連立方程式から、変調信号ａの基準レベルＭＳ、キャリアリーク調整電圧ＩＬ、ＱＬを消去すれば、キャリア信号成分ｃ１、ｃ２の位相の直交誤差θが一義的に求まる。
このようにしてキャリア信号成分ｃ１、ｃ２、の位相の直交誤差θが求まれば、位相調整器において、この直交変調器本体に入力するキャリア信号ｃＩＮ１、ｃＩＮ２の位相差を調整することで、キャリア信号成分ｃ１、ｃ２の位相差を正確に９０°に調整することができる。
以下、本発明の各実施の形態を図面を用いて説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る直交変調器のキャリア直交誤差検出方法が適用される直交変調装置の概略構成を示すブロック図である。
図１において、図８に示した従来の直交変調器と同一部分には、同一符号を付して、重複する部分の詳細説明を省略する。
外部から入力された位相が互いに直交する一対のキャリア信号ｃ´ＩＮ１′、ｃ´ＩＮ２は、位相調整器７を経由して、新たなキャリア信号ｃＩＮ１、ｃＩＮ２として直交変調器本体８内の各乗算器３、４へそれぞれ入力される。
各乗算器３、４には、それぞれＩ信号、Ｑ信号が入力される。
一方の乗算器３は、キャリア信号ｃＩＮ１とＩ信号とを乗算して乗算信号ｄ１として加算器５へ印加する。
他方の乗算器４は、キャリア信号ｃＩＮ２とＱ信号とを乗算して乗算信号ｄ２として加算器５へ印加する。
加算器５は、各乗算器３、４から出力された乗算信号ｄ１、ｄ２を加算して変調信号ａとして出力する。
そして、直交変調器本体８に対するＩ信号、Ｑ信号の信号路には、加算器９、１０が介挿されている。
このＩ信号、Ｑ信号の信号路に介挿されている各加算器９、１０は、それぞれ各可変電圧源１１、１２からの直流電圧Ｉ´、Ｑ´をＩ信号、Ｑ信号に加算する。
この各可変電圧源１１、１２からＩ信号、Ｑ信号に加算する直流電圧Ｉ´、Ｑ´は、コンピュータからなる制御部１３にて制御される。
また、直交変調器本体８から出力された変調信号ａは、増幅器を含む高周波回路１４を経たのち外部へ送出されるとともに、レベル検出部１５へ入力される。
レベル検出部１５は、入力された変調信号ａの信号レベルＭを検出して制御部１３へ送出する。
図２は、コンピュータからなる制御部１３の概略構成を示すブロック図である。
この制御部１３内には、各可変電圧源１１、１２へＩ信号、Ｑ信号に加算する直流電圧Ｉ´、Ｑ´を指定する電圧加算部１６、操作部１７、直交変調器本体８から出力される変調信号ａの信号レベルＭを所定の基準レベルＭＳと判定する基準レベル判定部１８、測定点決定部１９、直交誤差算出部２０等が組込まれている。
なお、測定点決定部１９は、図５Ｃ、図６Ａ，Ｂ，Ｃで示す基準Ｉ相、基準Ｑ相で形成された直交二次元座標上における原点を中心とし変調信号ａの基準レベルＭＳを半径とする仮想円６の円周上に４つの測定点Ａ（Ｉａ、Ｑａ）、Ｂ（Ｉｂ、Ｑｂ）、Ｃ（Ｉｃ、Ｑｃ）、Ｄ（Ｉｄ、Ｑｄ）を検索する。
具体的には、４つの測定点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを順番に設定していく過程で、各直流電圧Ｉ´、Ｑ´を同時に変更するのではなくて、いずれか一方の直流電圧Ｉ´（Ｑ´）を固定して、他方の直流電圧Ｑ´（Ｉ´）を変化させて、基準レベルＭＳが得られる測定点を検索する。
したがって、この第１実施形態においては、下記の（７）式の条件を満たした上で４つの測定点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを設定している。
Ｑｂ＝Ｑａ、
Ｉｃ＝Ｉａ、
Ｑｄ＝Ｑｃ                                …（７）
直交誤差算出部２０は、前述した（６）式の連立方程式を、（７）式の条件を用いて整理された（８）式を用いて、最終的なキャリア信号成分ｃ１、ｃ２の直交誤差θを算出する。
ｓｉｎθ＝（Ｉｄ−Ｉｂ）／２（Ｑａ−Ｑｃ）…（８）
直交誤差算出部２０は、算出したキャリア信号成分ｃ１、ｃ２の直交誤差θを位相調整器７へ送出する。
位相調整器７は、入力した直交誤差θを用いて、外部から入力された一対のキャリア信号ｃ´ＩＮ１、ｃ´ＩＮ２相互間の位相を調整して、キャリア信号成分ｃ１、ｃ２相互間の位相を正確に直交させる。
制御部１３が実施するキャリア直交調整の詳細動作を図３、図４の流れ図を用いて詳細に説明する。
操作者は、位相調節器７の動作を停止して、キャリア信号ｃＩＮ１、ｃＩＮ２を直交変調器本体８へ入力させる（ステップＰ１）。
さらに、操作者は、直交変調器本体８に入力されているＩ信号、Ｑ信号の信号レベルを「０」に設定する。
具体的には、外部から入力されるＩ信号、Ｑ信号が遮断され、Ｉ信号、Ｑ信号の入力端が終端される（ステップＰ２）。
次に、制御部１３は、可変電圧源１１、１２から直流電圧Ｉ´、Ｑ´を発生させて、加算器９、１０によりＩ信号、Ｑ信号にそれぞれ直流電圧Ｉ´、Ｑ´を加算させる（ステップＰ３）。
そして、制御部１３は、基準レベル判定部１８により、直交変調器本体８から出力されている変調信号ａの信号レベルＭが、基準レベルＭＳと同じであると判定されるように、各可変電圧源１１、１２を制御する（ステップＰ４）。
次に、制御部１３は、測定点決定部１９が起動して、この時のＩ信号、Ｑ信号に加算されているそれぞれの直流電圧Ｉ´、Ｑ´を、図６Ａに示す測定点Ａの直流電圧Ｉａ、Ｑａとして、測定点Ａ（Ｉａ、Ｑａ）と定義する。
この直流電圧Ｉａ、ＱａがＩ信号、Ｑ信号に加算されている状態においては、変調信号ａのベクトル先端は前述した仮想円６の円周上の測定点Ａ（Ｉａ、Ｑａ）に位置している（ステップＰ５）。
次に、制御部１３は、現在時点でＩ信号、Ｑ信号に加算されている直流電圧Ｉａ、Ｑａのうち、Ｑ信号に加算されている直流電圧Ｑａを固定して、Ｉ信号に加算されている直流電圧Ｉ´を順番に変更しながら（ステップＰ６）、変調信号ａの信号レベルＭを観察する。
そして、制御部１３は、信号レベルＭが再度基準レベルＭＳに一致すると（ステップＰ７）、この時点でＩ信号、Ｑ信号に加算されている直流電圧Ｉｂ、Ｑｂを読取り（ステップＰ８）、測定点Ｂ（Ｉｂ、Ｑｂ）を決定する。
この測定点Ｂ（Ｉｂ、Ｑｂ）も基準レベルＭＳを半径とする仮想円６の円周上に位置する。
この場合、Ｑ信号に加算されている電圧Ｑａは固定しているので、当然、Ｑｂ＝Ｑａである（ステップＰ９）。
次に、制御部１３は、現在時点でＩ信号、Ｑ信号に加算されている直流電圧Ｉｂ，Ｑｂのうち、Ｉ信号に加算されている直流電圧Ｉ´を測定点Ａ（Ｉａ、Ｑａ）の直流電圧Ｉａに戻す。
すなわち、制御部１３は、Ｉ信号、Ｑ信号に加算されている直流電圧Ｉ´、Ｑ´を測定点Ａ（Ｉａ、Ｑａ）に戻す（ステップＰ１０）。
次に、制御部１３は、現在時点でＩ信号、Ｑ信号に加算されている直流電圧Ｉａ、Ｑａのうち、Ｉ信号に加算されている直流電圧Ｉａを固定して、Ｑ信号に加算されている直流電圧Ｑ´を順番に変更しながら（ステップＰ１１）、変調信号ａの信号レベルＭを観察する。
そして、制御部１３は、信号レベルＭが再度基準レベルＭＳに一致すると（ステップＰ１２）、この時点でＩ信号、Ｑ信号に加算されている直流電圧Ｉｃ、Ｑｃを読取り（ステップＰ１３）、図６Ｂに示すように、測定点Ｃ（Ｉｃ、Ｑｃ）を決定する。
この測定点Ｃ（Ｉｃ、Ｑｃ）も基準レベルＭＳを半径とする仮想円６の円周上に位置する。
この場合、Ｉ信号に加算されている電圧Ｉａは固定しているので、当然、Ｉｃ＝Ｉａである（ステップＰ１４）。
さらに、制御部１３は、現在時点でＩ、Ｑ信号に加算されている直流電圧Ｉｃ，Ｑｃのうち、Ｑ信号に加算されている電圧Ｑｃを固定して、Ｉ信号に加算されている直流電圧Ｉ´を順番に変更しながら（ステップＰ１５）、変調信号ａの信号レベルＭを観察する。
そして、制御部１３は、信号レベルＭが再度基準レベルＭＳに一致すると（ステップＰ１６）、この時点でＩ、Ｑ信号に加算されている直流電圧Ｉｃ、Ｑｄを読取り（ステップＰ１７）、測定点Ｄ（Ｉｄ、Ｑｄ）を決定する。
この測定点Ｄ（Ｉｄ、Ｑｄ）も基準レベルＭＳを半径とする仮想円６の円周上に位置する。
この場合、Ｑ信号に加算されている電圧Ｑｃは固定しているので、当然、Ｑｄ＝Ｑｃである（ステップＰ１８）。
以上で、仮想円６の円周上に位置する４つの測定点Ａ（Ｉａ、Ｑａ）、Ｂ（Ｉｂ、Ｑｂ）、Ｃ（Ｉｃ、Ｑｃ）、Ｄ（Ｉｄ、Ｑｄ）が得られたので、制御部１３は、前述した（８）式を用いてキャリア信号成分ｃ１、ｃ２の直交誤差θを算出する（ステップＰ１９）。
ｓｉｎθ＝（Ｉｄ−Ｉｂ）／２（Ｑａ−Ｑｃ）…（８）
次に、制御部１３は、位相調整器７を起動して（ステップＰ２０）、この位相調整器７へ算出した直交誤差θを送出して、位相調整器７に対して、算出した直交誤差θを用いて、外部から入力された一対のキャリア信号ｃ´ＩＮ１、ｃ´ＩＮ２相互間の位相を調整して、キャリア信号成分ｃ１、ｃ２互間の位相を正確に直交させる（ステップＰ２１）。
以上のキャリア信号成分ｃ１、ｃ２の位相調整処理が終了すると、制御部１３は、Ｉ信号、Ｑ信号に加算している各直流電圧Ｉ´、Ｑ´電圧を遮断し、かつ直交変調器本体８に入力されているＩ信号、Ｑ信号の「０」設定を解除する。
このように構成された第１実施形態による直交変調装置においては、直交変調器のキャリア直交誤差検出方法、及び直交変調装置においては、直交変調器本体８から出力される変調信号ａの信号レベルＭが所定の基準レベルＭＳを維持するＩ信号、Ｑ信号にそれぞれ加算する仮想円６の円周上に位置する４つの測定点Ａ（Ｉａ、Ｑａ）、Ｂ（Ｉｂ、Ｑｂ）、Ｃ（Ｉｃ、Ｑｃ）、Ｄ（Ｉｄ、Ｑｄ）からキャリア信号成分ｃ１、ｃ２の直交誤差θを算出している。
そして、この第１実施形態による直交変調装置においては、これらの変調信号ａの信号レベルＭの測定、及び４つの測定点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの設定を、簡単なレベル測定器と簡単なソフトウエアで実現できるので、このキャリア信号ｃ１、ｃ２の直交誤差θの検出機能、及びキャリア信号成分ｃ１、ｃ２の位相調整機能を安価でかつ簡単に直交変調装置に組込むことができる。
さらに、第１実施形態による直交変調装置においては、従来のキャリア信号の直交度測定手法で用いた精密な複素正弦波信号発生器や高価なスペクトラムアナライザ等の測定器が必要ないので、設備費を大幅に節減することができるとともに、直交誤差θが自動的に測定することができるので、たとえ測定作業に不慣れな操作者であったとしても、キャリア信号の直交誤差の検出及びキャリア信号の直交度の調整を効率的に実施することができる。
さらに、この第１実施形態による直交変調装置においては、たとえ、直交変調器本体８において、各乗算器３、４や加算器５の性能不足に起因して、キャリア信号が変調信号ａへ漏れるキャリアリーク現象が発生したとしても、このキャリアリークを打消すために、Ｉ信号、Ｑ信号に常時印加されている一定の微少なキャリアリーク調整電圧ＩＬ、ＱＬの存在も考慮して、キャリア信号成分ｃ１、ｃ２の直交誤差θを算出しているので、キャリア信号成分ｃ１、ｃ２の直交誤差θの検出精度をさらに向上させることができる。
（第２実施形態）
図７は、本発明の第２実施形態に係わる直交変調装置の概略構成を示すブロック図である。
図７において、図１に示した第１実施形態の直交変調装置と同一部分には同一符号を付して重複する部分の詳細説明を省略する。
外部から入力された例えば正弦波からなるキャリア信号ｃは位相可変部２１で、互いに位相が異なる第１、第２のキャリア信号ｃＩＮ１、ｃＩＮ２に分離されて、第１、第２の変調器としての各乗算器３、４へそれぞれ入力される。
各乗算器３、４には、それぞれＩ信号、Ｑ信号が入力される。
一方の乗算器３は、第１のキャリア信号ｃＩＮ１とＩ信号とを乗算して乗算信号ｄ１として加算器５へ印加する。
他方の乗算器４は、第２のキャリア信号ｃＩＮ２とＱ信号とを乗算して乗算信号ｄ２として加算器５へ印加する。
加算器５は、各乗算器３、４から出力された乗算信号ｄ１、ｄ２を加算して変調信号ａとして出力する。
直交変調器本体８に対するＩ信号、Ｑ信号の信号路に加算器９、１０が介挿されている。
すなわち、この各加算器９、１０は、それぞれ各可変電圧源１１、１２からの直流電圧Ｉ´、Ｑ´をＩ信号、Ｑ信号に加算する。
この各可変電圧源１１、１２からＩ信号、Ｑ信号に加算する直流電圧Ｉ´、Ｑ´は、コンピュータからなる制御部１３にて制御される。
また、加算器５から出力された変調信号ａは、増幅器を含む高周波回路１４を経たのち外部へ送出されると共にレベル検出部１５へ入力される。
レベル検出部１５は、入力された変調信号ａの信号レベルＭを検出して制御部１３へ送出する。
制御部１３は、図１に示した第１実施形態の直交変調装置における制御部１３と同様に、レベル検出部１５で検出された直交変調信号ａの信号レベルＭを受け、この検出された信号レベルＭが所定値となるようなそれぞれ異なる４組のＩ、Ｑ直流信号の可変電圧源１１、１２から発生させるとともに、この４組のＩ、Ｑ直流信号の組合せを用いて、加算器５から出力される変調信号ａに含まれる一対のキャリア信号成分ｃ１、ｃ２における位相の変調器出力（加算器５）における直交誤差（θ）を算出する。
そして、この図７による第２実施形態の直交変調装置の制御部１３は、この算出された直交誤差が零となるように、位相可変部２１を制御して、この位相可変部２１から各乗算器３、４へ出力されるキャリア信号ｃＩＮ１、ｃＩＮ２相互間の位相を調整する。
したがって、この図７による第２実施形態の直交変調装置は、先に説明した図１による第１実施形態の直交変調装置とほぼ同様の作用効果を奏することができる。
（第３実施形態）
図９は、本発明の第３実施形態に係わる直交変調装置の概略構成を示すブロック図である。
図９において、図１に示した第１実施形態の直交変調装置と同一部分には同一符号を付して重複する部分の詳細説明を省略する。
外部から入力された互いに位相が異なる第１、第２のキャリア信号ｃ´ＩＮ１、ｃ´ＩＮ２は、第１、第２の変調器としての各乗算器３、４の一端へそれぞれ入力される。
各乗算器３、４の他端には、それぞれ後述するようなＩ信号、Ｑ信号が入力される。
一方の乗算器３は、第１のキャリア信号ｃ´ＩＮ１とＩ信号とを乗算して乗算信号ｄ１として加算器５へ印加する。
他方の乗算器４は、第２のキャリア信号ｃ´ＩＮ２とＱ信号とを乗算して乗算信号ｄ２として加算器５へ印加する。
加算器５は、各乗算器３、４から出力された乗算信号ｄ１、ｄ２を加算して変調信号ａとして出力する。
直交変調器本体８に対するＩ信号、Ｑ信号の信号路には、加算器９、１０が介挿されている。
すなわち、このＩ信号、Ｑ信号の信号路に介挿されている各加算器９、１０は、それぞれ各可変電圧源１１、１２からの直流電圧Ｉ´、Ｑ´をＩ信号、Ｑ信号に加算する。
この各可変電圧源１１、１２からＩ信号、Ｑ信号に加算する直流電圧Ｉ´、Ｑ´は、コンピュータからなる制御部１３にて制御される。
また、このＩ信号、Ｑ信号の信号路には、第１、第２のキャリア信号ｃ´ＩＮ１、ｃ´ＩＮ２間の位相補正をコンピュータからなる制御部１３による制御の下にＩ信号、Ｑ信号により行うためにキャリア位相補正器２５が介挿されている。
図１０は、キャリア位相補正器２５の具体的な回路構成例を示している。
すなわち、このキャリア位相補正器２５は、Ｉ信号、Ｑ信号の信号路において、Ｑ信号を分岐して該Ｑ信号とは逆の振幅を有する補正信号を出力する補正回路２５１と、この補正回路２５１からの補正信号をＩ信号に加算する加算器２５２とから構成されている。
ここで、補正回路２５１は、コンピュータからなる制御部１３によって補正信号の振幅が所定レベルとなるように制御される。
これによって、キャリア位相補正器２５からキャリア位相補正情報を伴うＩ信号、Ｑ信号が出力される。
そして、このようなのキャリア位相補正情報を伴うＩ信号、Ｑ信号が各加算器９、１０に対して印加されている。
そして、加算器５から出力された変調信号ａは、増幅器を含む高周波回路１４を経たのち外部へ送出されるとともに、レベル検出部１５へ入力される。
ここで、レベル検出部１５は、入力された変調信号ａの信号レベルＭを検出して制御部１３へ送出する。
この制御部１３は、図１に示した実施形態の直交変調装置における制御部１３と同様に、レベル検出部１５で検出された直交変調信号ａの信号レベルＭを受け、この検出された信号レベルＭが所定値となるようなそれぞれ異なる４組のＩ、Ｑ直流信号を可変電圧源１１、１２から発生させるとともに、この４つのＩ、Ｑ直流信号の組合せを用いて、加算器５から出力される変調信号ａに含まれる一対のキャリア信号成分ｃ１、ｃ２における位相の変調器出力（加算器５）における直交誤差（θ）を算出する。
そして、この図９における第３実施形態の直交変調装置の制御部１３は、この算出された直交誤差が零となるように、キャリア位相補正器２５を制御して、このキャリア位相補正器２５からキャリア位相補正情報を伴うＩ信号、Ｑ信号を各加算器９、１０に対して印加させている。
これによって、各加算器９、１０からのキャリア位相補正情報を伴うＩ信号、Ｑ信号に基づいて、各乗算器３、４から出力されるキャリア信号ｃＩＮ１、ｃＩＮ２相互間の位相が補正される。
ここで、この第３実施形態の直交変調装置におけるキャリア信号ｃ´ＩＮ１、ｃ´ＩＮ２相互間の位相補正の原理について説明する。
図１１Ａは、第１、第２のキャリア信号ｃ´ＩＮ１、ｃ´ＩＮ２間において、キャリア直交度に誤差がない場合を示している。
図１１Ｂは、第１、第２のキャリア信号ｃ´ＩＮ１、ｃ´ＩＮ２間において、キャリア直交度に誤差がある場合を示している。
この場合、キャリア直交度がずれるということは、Ｑ相に入力した信号がキャリアで変調された際にＩ相に漏れてくるのと等価である。
そこで、このような場合には、キャリア位相補正器２５によって、図１１Ｃに示すように、漏れてくるＱ相に入力した信号の振幅と逆の振幅を有する補正信号をＩ相に入力した信号に予め加算しておくことにより、キャリア信号ｃＩＮ１、ｃＩＮ２相互間の位相補正を行うことが可能となる。
すなわち、この図９における第３実施形態の直交変調装置は、キャリア信号の直交度に誤差をＩ信号、Ｑ信号の演算において、等価的に補正するものである。
したがって、この図９による第３実施形態の直交変調装置は、先に説明したようにキャリア信号自体の直交度の調整を行う図１による第１実施形態の直交変調装置とほぼ同様の作用効果を奏することができる。
以上説明したように、本発明の直交変調器のキャリア直交誤差検出方法、及びこのキャリア直交誤差検出方法が採用された直交変調装置においては、零にしたＩ信号、Ｑ信号に対して、直流電圧を加算した状態で、キャリア信号成分の直交誤差を算出している。
したがって、本発明の直交変調器のキャリア直交誤差検出方法、及びこのキャリア直交誤差検出方法が採用された直交変調装置によれば、従来技術のように精密な複素正弦波信号発生器や高価なスペクトラムアナライザ等の測定器を必要とせず、操作者の介在なしに自動的に高い精度でキャリア信号の直交誤差が算出され、たとえ調整作業に不慣れな操作者であったとしても、キャリア信号の直交誤差の検出及びキャリア信号の直交度の調整を効率的に実施することができる。
なお、本発明は上述した実施形態装置に限定されるものでない。
例えば、直交変調器本体８において、上述したキャリアリーク現象が発生しないと仮定すると、直交変調器本体８から出力される変調信号ａの信号レベルＭが所定の基準レベルＭＳを維持するＩ信号、Ｑ信号にそれぞれ加算する仮想円６の円周上に位置する２つの測定点Ａ（ＩＡ、ＱＡ）、Ｂ（ＩＢ、ＱＢ）を求めて、前述した（３）式を用いてキャリア信号ｃ１、ｃ２の直交誤差θを算出すればよい。
したがって、以上詳述したように、本発明によれば、Ｉ、Ｑ信号に対して、直流電圧を加算した状態で、キャリア信号の直交誤差を算出することによって、精密な複素正弦波信号発生器や高価なスペクトラムアナライザ等の測定器を必要とせず、操作者の介在なしに自動的に高い精度でキャリア信号の直交誤差が検出され、たとえ調整作業に不慣れな操作者であったとしても、キャリア信号の直交誤差の検出及びキャリア信号の直交度の調整を効率的に実施できる直交変調器のキャリア直交誤差検出方法及びこのキャリア直交誤差検出方法が適用された直交変調装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る直交変調器のキャリア直交誤差検出方法が適用される直交変調装置の概略構成を示すブロック図であり；
図２は、図１の直交変調装置に組込まれた制御部の詳細構成を示すブロック図であり；
図３は、図１の直交変調装置におけるキャリア直交度調整処理動作を示すフローチャートであり；
図４は、図１の直交変調装置におけるキャリア直交度調整処理動作を説明するために示すフローチャートであり；
図５Ａ，Ｂ，Ｃは、図１の直交変調装置におけるキャリア直交誤差を説明するために示す図であり；
図６Ａ，Ｂ，Ｃは、図１の直交変調装置におけるキャリア直交誤差を算出するための各測定点の決定方法り；
図７は、本発明の第２の実施形態に係る直交変調装置の概略構成を示すブロック図であり；
図８は、従来の一般的な直交変調器を示すブロック図であり；
図９は、本発明の第３の実施形態に係る直交変調装置の概略構成を示すブロック図であり；
図１０は、図９の直交変調装置にに組込まれたキャリア位相補正器の詳細構成を示すブロック図であり；
図１１Ａ，Ｂ，Ｃは、図９の直交変調装置におけるキャリア直交誤差を打ち消すための原理を説明するために示す図である。
【図１】
2003101061.tif 000003
【図２】
2003101061.tif 000004
【図３】
2003101061.tif 000005
【図４】
2003101061.tif 000006
2003101061.tif 000007
2003101061.tif 000008
【図７】
2003101061.tif 000009
【図８】
2003101061.tif 000010
【図９】
2003101061.tif 000011
【図１０】
2003101061.tif 000012
2003101061.tif 000013
【国際調査報告】
2003101061.tif 000014
2003101061.tif 000015
2003101061.tif 000016
2003101061.tif 000017