(57)【要約】【課題】低雑音が要求される周波数帯域に含まれる雑音を低減し、低歪み、高効率かつ低雑音に動作する周波数変調回路を提供する。【解決手段】バンドパス型デルタシグマ変調部１５は、低雑音が要求される周波数帯域において量子化雑音が抑圧されるように、入力される変調信号をデルタシグマ変調する。ＬＰＦ１６は、デルタシグマ変調された信号から高周波領域の雑音成分を除去する。周波数変調回路１は、バンドパス型デルタシグマ変調部１５とＬＰＦ１６とで低雑音が要求される周波数帯域の雑音を低減し、フィードバック比較部１１とループフィルタ１２とで直流成分ＤＣ付近の雑音を低減する。【選択図】図１
2008054301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を周波数変調して出力する周波数変調回路であって、
低雑音が要求される周波数帯域において量子化雑音が抑圧されるように、前記入力信号をデルタシグマ変調するバンドパス型デルタシグマ変調部と、
前記入力信号の高周波成分が抑圧された信号を出力するループフィルタと、
前記ループフィルタ及び前記バンドパス型デルタシグマ変調部から出力された信号に応じて発振周波数を制御することで前記入力信号を周波数変調し、その結果を周波数変調信号として出力する電圧制御発振器と、
前記電圧制御発振器からフィードバックした前記周波数変調信号と前記入力信号とを比較し、当該比較結果に応じて前記入力信号の周波数を制御し、当該周波数を制御した入力信号を前記ループフィルタに出力するフィードバック比較部とを備える、周波数変調回路。
【請求項２】
前記バンドパス型デルタシグマ変調部の出力特性を補償するために、前記入力信号をフィルタリングして前記バンドパス型デルタシグマ変調部へ入力する補償フィルタをさらに備える、請求項１に記載の周波数変調回路。
【請求項３】
前記フィードバック比較部は、
前記電圧制御発振器が出力した周波数変調信号の周波数を、所定の規則に基づいてデジタル値に変換する周波数デジタルコンバータと、
前記周波数デジタルコンバータで変換されたデジタル値を前記入力信号に加減算する演算部とを含む、請求項１に記載の周波数変調回路。
【請求項４】
前記フィードバック比較部は、
前記電圧制御発振器が出力した周波数変調信号の周波数を、所定の規則に基づいてデジタル値に変換する周波数デジタルコンバータと、
前記周波数デジタルコンバータで変換されたデジタル値を前記入力信号に加減算する演算部とを含む、請求項２に記載の周波数変調回路。
【請求項５】
前記ループフィルタから出力された信号をローパス型の信号伝達特性でデルタシグマ変調し、当該デルタシグマ変調された信号を前記電圧制御発振器に出力するローパス型デルタシグマ変調部をさらに備える、請求項３に記載の周波数変調回路。
【請求項６】
前記ループフィルタから出力された信号をローパス型の信号伝達特性でデルタシグマ変調し、当該デルタシグマ変調された信号を前記電圧制御発振器に出力するローパス型デルタシグマ変調部をさらに備える、請求項４に記載の周波数変調回路。
【請求項７】
前記入力信号に定数を加減算して中心周波数を制御させた信号を、前記演算部に入力する第２の演算部をさらに備える、請求項５に記載の周波数変調回路。
【請求項８】
前記入力信号に定数を加減算して中心周波数を制御させた信号を、前記演算部に入力する第２の演算部をさらに備える、請求項６に記載の周波数変調回路。
【請求項９】
前記入力信号をローパス型の信号伝達特性でデルタシグマ変調し、当該デルタシグマ変調された信号を前記フィードバック比較部に出力するローパス型デルタシグマ変調部をさらに備え、
前記フィードバック比較部は、
前記電圧制御発振器が出力した周波数変調信号を、前記ローパス型デルタシグマ変調部においてデルタシグマ変調された信号で分周する分周器と、
所定の基準信号と前記分周器で分周された信号とを比較し、双方の信号を同期させるように前記電圧制御発振器の発振周波数を制御する比較部とを含む、請求項１に記載の周波数変調回路。
【請求項１０】
前記入力信号をローパス型の信号伝達特性でデルタシグマ変調し、当該デルタシグマ変調された信号を前記フィードバック比較部に出力するローパス型デルタシグマ変調部をさらに備え、
前記フィードバック比較部は、
前記電圧制御発振器が出力した周波数変調信号を、前記ローパス型デルタシグマ変調部においてデルタシグマ変調された信号で分周する分周器と、
所定の基準信号と前記分周器で分周された信号とを比較し、双方の信号を同期させるように前記電圧制御発振器の発振周波数を制御する比較部とを含む、請求項２に記載の周波数変調回路。
【請求項１１】
入力データに基づいて送信信号を生成して出力する送信回路であって、
前記入力データを信号処理することによって得られる振幅成分及び位相成分に基づいて、振幅信号及び位相信号を生成する信号生成部と、
前記振幅信号に応じて制御された信号を出力する振幅増幅部と、
前記位相信号を周波数変調し、周波数変調信号として出力する、請求項１に記載の周波数変調回路と、
前記周波数変調信号を前記振幅増幅部から出力された信号で振幅変調し、周波数変調及び振幅変調された信号を送信信号として出力する振幅変調部とを備える、送信回路。
【請求項１２】
通信機器であって、
送信信号を生成する、請求項１１に記載の送信回路と、
前記送信回路で生成された送信信号を出力するアンテナとを備える、通信機器。
【請求項１３】
前記アンテナから受信した受信信号を処理する受信回路と、
前記送信回路で生成された送信信号を前記アンテナに出力し、前記アンテナから受信した受信信号を前記受信回路に出力するアンテナ共用部とをさらに備える、請求項１２に記載の通信機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話や無線ＬＡＮ等の通信機器に用いられる周波数変調回路、送信回路、及び通信機器に関し、より特定的には、所望の周波数帯域に含まれる雑音を低減し、低歪みかつ高効率に動作する周波数変調回路、それを用いた送信回路、及び通信機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話や無線ＬＡＮ等の通信機器は、出力信号の精度を確保しつつ、かつ低消費電力で動作することが求められている。そして、このような通信機器には、低歪みな周波数変調信号を出力し、かつ高効率で動作する周波数変調回路、及びそれを用いた送信回路が求められる。以下、従来の周波数変調回路について説明する。
【０００３】
従来の周波数変調回路としては、例えば、非特許文献１に開示されてる周波数変調回路があった。図１３は、従来の周波数変調回路５００の構成の一例を示すブロック図である。図１３において、従来の周波数変調回路５００は、第１及び第２の演算器５０７及び５０８と、ループフィルタ５０２と、電圧制御発振器（ＶＣＯ）５０３と、周波数デジタルコンバータ（ＦＤＣ）５０４と、ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）５０５と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）５０６とを備える。
【０００４】
従来の周波数変調回路５００には、入力端子を介して変調信号が入力される。この変調信号は、第１の演算器５０７、第２の演算器５０８、及びループフィルタ５０２を介して、ＶＣＯ５０３に入力される。また、この変調信号は、ＤＡＣ５０５及びＬＰＦ５０６を介して、ＶＣＯ５０３に入力される。ＶＣＯ５０３は、入力された変調信号に応じて発振周波数を制御することで変調信号を周波数変調し、周波数変調信号として出力する。
【０００５】
第２の演算器５０８は、入力された変調信号に定数を加減算し、変調信号の中心周波数を制御する。ＦＤＣ５０４は、ＶＣＯ５０３が出力した周波数変調信号の周波数をデジタル値に変換し、変換したデジタル値を第１の演算器５０７に出力する。第１の演算器５０７は、ＦＤＣ５０４が出力したデジタル値を、第２の演算器５０８が出力する変調信号に加算し、ループフィルタ５０２へ出力する。ループフィルタ５０２は、第１の演算器５０７から出力される変調信号の高周波成分を抑圧する。すなわち、ＦＤＣ５０４、第１の演算器５０７、及びループフィルタ５０２は、フィードバックループを構成している。この構成により、ＶＣＯ５０３が出力する周波数変調信号の周波数を安定化させる。
【０００６】
一方、ＤＡＣ５０５は、入力された変調信号をアナログ信号に変換する。ＬＰＦ５０６は、ＤＡＣ５０５による処理に伴って生じた量子化雑音等の雑音を抑圧するフィルタである。
【非特許文献１】ウェンデル・ビ・サンダー（Ｗｅｎｄｅｌｌ  Ｂ．  Ｓａｎｄｅｒ）他著、「マルチモード携帯電話用のポーラ変調回路（Ｐｏｌａｒ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ  ｆｏｒ  Ｍｕｌｔｉ−ｍｏｄｅ  Ｃｅｌｌ  Ｐｈｏｎｅｓ）」、米国、トロピアン社（Ｔｒｏｐｉａｎ，  Ｉｎｃ．）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１４は、従来の周波数変調回路５００の課題を説明する図である。図１４では、ＤＡＣ５０５の出力信号Ａｘ、ＬＰＦ５０６がＶＣＯ５０３の入力に接続されていないときのＬＰＦ５０６の出力信号Ｂｘ、及びＬＰＦ５０６がＶＣＯ５０３の入力に接続されているときのＶＣＯ５０３への入力信号Ｃｘ、のぞれぞれに含まれる雑音と周波数との関係を示している。なお、図１４の記号Ａｘ〜Ｃｘは、図１３の地点Ａｘ〜Ｃｘに対応している。
【０００８】
図１４に示すように、ＤＡＣ５０５の出力信号Ａｘには、量子化雑音等がほぼ均一に含まれている。ＬＰＦ５０６は、ＤＡＣ５０５の出力信号Ａｘから高周波領域の雑音を除去する。ＬＰＦ５０６の出力信号Ｂｘは、ＬＰＦ５０６がＶＣＯ５０３の入力に接続されるので、従来の周波数変調回路５００のフィードバックループの働きによって、直流成分ＤＣ付近の雑音が除去され、入力信号ＣｘとしてＶＣＯ５０３に入力される。
【０００９】
しかしながら、図１４に示すように、ＶＣＯ５０３への入力信号Ｃｘは、低雑音が要求される周波数帯域（図１４中の網掛け部分）において必ずしも十分に雑音が低減されていなかった。従って、従来の周波数変調回路５００は、低雑音が要求される周波数帯域において、十分に雑音が低減された周波数変調信号を出力できないという課題があった。
【００１０】
また、従来の周波数変調回路５００が、送受信を同時に行う通信機器等に組み込まれた場合は、従来の周波数変調回路５００で発生した雑音が、通信機器の受信帯域と重なり、通信機器の受信品質に悪影響を及ぼす可能性があった。
【００１１】
それ故に、本発明の目的は、低雑音が要求される周波数帯域に含まれる雑音を低減し、低歪みかつ高効率に動作する周波数変調回路、それを用いた送信回路、及び通信機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の目的は、入力信号を周波数変調して出力する周波数変調回路に向けられている。そして、上記目的を達成させるために、本発明の周波数変調回路は、低雑音が要求される周波数帯域において量子化雑音が抑圧されるように、入力信号をデルタシグマ変調するバンドパス型デルタシグマ変調部と、入力信号の高周波成分が抑圧された信号を出力するループフィルタと、ループフィルタ及びバンドパス型デルタシグマ変調部から出力された信号に応じて発振周波数を制御することで入力信号を周波数変調し、その結果を周波数変調信号として出力する電圧制御発振器と、電圧制御発振器からフィードバックした周波数変調信号と入力信号とを比較し、この比較結果に応じて入力信号の周波数を制御し、この周波数を制御した入力信号をループフィルタに出力するフィードバック比較部とを備える。
【００１３】
なお、バンドパス型デルタシグマ変調部の出力特性を補償するために、入力信号をフィルタリングしてバンドパス型デルタシグマ変調部へ入力する補償フィルタをさらに備えてもよい。
【００１４】
好ましくは、フィードバック比較部を、電圧制御発振器が出力した周波数変調信号の周波数を、所定の規則に基づいてデジタル値に変換する周波数デジタルコンバータと、周波数デジタルコンバータで変換されたデジタル値を入力信号に加減算する演算部とで構成する。
【００１５】
また好ましくは、ループフィルタから出力された信号をローパス型の信号伝達特性でデルタシグマ変調し、そのデルタシグマ変調された信号を電圧制御発振器に出力するローパス型デルタシグマ変調部をさらに備えてもよい。この場合、入力信号に定数を加減算して中心周波数を制御させた信号を、演算部に入力する第２の演算部をさらに備えてもよい。
【００１６】
あるいは、入力信号をローパス型の信号伝達特性でデルタシグマ変調し、そのデルタシグマ変調された信号をフィードバック比較部に出力するローパス型デルタシグマ変調部をさらに備え、フィードバック比較部を、電圧制御発振器が出力した周波数変調信号を、ローパス型デルタシグマ変調部においてデルタシグマ変調された信号で分周する分周器と、  所定の基準信号と分周器で分周された信号とを比較し、双方の信号を同期させるように電圧制御発振器の発振周波数を制御する比較部とで構成してもよい。
【００１７】
また、本発明は、上述した周波数変調回路を含む送信回路にも向けられている。そして、送信回路は、入力データを信号処理することによって得られる振幅成分及び位相成分に基づいて、振幅信号及び位相信号を生成する信号生成部と、振幅信号に応じて制御された信号を出力する振幅増幅部と、位相信号を周波数変調し、周波数変調信号として出力する周波数変調回路と、周波数変調信号を振幅増幅部から出力された信号で振幅変調し、周波数変調及び振幅変調された信号を送信信号として出力する振幅変調部とを備える。
【００１８】
さらに、本発明は、上述した送信回路を備える通信機器にも向けられている。通信機器は、送信信号を生成する送信回路と、送信回路で生成された送信信号を出力するアンテナとを備える。また、通信機器は、アンテナから受信した受信信号を処理する受信回路と、送信回路で生成された送信信号をアンテナに出力し、アンテナから受信した受信信号を受信回路に出力するアンテナ共用部とをさらに備えてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
上記本発明によれば、バンドパス型デルタシグマ変調部によって低雑音が要求される周波数帯域の雑音を低減し、フィードバックループによって直流成分ＤＣ付近の雑音をさらに低減する。これにより、低雑音が要求される周波数帯域において雑音が低減された周波数変調信号を出力することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る周波数変調回路１の構成の一例を示すブロック図である。図１において、第１の実施形態に係る周波数変調回路１は、フィードバック比較部１１と、ループフィルタ１２と、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１３と、バンドパス型デルタシグマ変調部１５と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１６とを備える。
【００２１】
周波数変調回路１には、入力端子を介して変調信号が入力される。この変調信号は、フィードバック比較部１１及びループフィルタ１２を介して、ＶＣＯ１３に入力される。また、この変調信号は、バンドバス型デルタシグマ変調部１５及びＬＰＦ１６を介して、ＶＣＯ１３に入力される。ＶＣＯ１３は、入力された変調信号に応じて発振周波数を制御することで変調信号を周波数変調し、周波数変調信号として出力する。
【００２２】
フィードバック比較部１１は、ＶＣＯ１３が出力した周波数変調信号を帰還入力する。そして、フィードバック比較部１１は、入力される変調信号の周波数と帰還された周波数変調信号の周波数とを比較し、その比較結果に応じて周波数を制御した変調信号を、ループフィルタ１２に出力する。ループフィルタ１２は、フィードバック比較部１１から出力される制御された変調信号の高周波成分を抑圧する。すなわち、フィードバック比較部１１、ループフィルタ１２、及びＶＣＯ１３は、フィードバックループを構成している。この構成により、ＶＣＯ１３が出力する周波数変調信号の周波数を安定化させる。
【００２３】
バンドパス型デルタシグマ変調部１５は、入力された変調信号をデルタシグマ変調し、デルタシグマ変調信号として出力する。このバンドパス型デルタシグマ変調部１５の詳細な構成の一例を、図４に示す。この図４の構成の場合、ノイズ伝達関数は「１＋２Ｚ-2＋Ｚ-4」となり、π／２で零点を持ち周波数ｆｓ／４で低ノイズとなる。ＬＰＦ１６は、バンドパス型デルタシグマ変調部１５による処理に伴って生じた量子化雑音等の雑音を抑圧するフィルタである。
【００２４】
図２は、図１のバンドパス型デルタシグマ変調部１５の特性を説明する図である。図２に示すように、バンドパス型デルタシグマ変調部１５は、バンドパス型の信号伝達特性を有し、ノイズシェーピングの効果によって、信号伝達特性とは逆の雑音特性を有する。そのため、典型的には、バンドパス型デルタシグマ変調部１５の特性は、デルタシグマ変調によって低雑音が要求される周波数帯域（図２中の網掛け部分）の量子化雑音が最小となるように設計される。
【００２５】
図３は、本発明の第１の実施形態に係る周波数変調回路１の動作を説明する図である。図３では、バンドパス型デルタシグマ変調部１５の出力信号Ａ、ＬＰＦ１６の出力がＶＣＯ１３の入力に接続されていないときの仮想的なＬＰＦ１６の出力信号Ｂ（以下、単にＬＰＦ１６の出力信号Ｂと記す）、及びＬＰＦ１６の出力がＶＣＯ１３の入力に接続されているときのＶＣＯ１３への入力信号Ｃ（以下、単にＶＣＯ１３への入力信号Ｃと記す）、のぞれぞれに含まれる雑音と周波数との関係を示している。なお、図３の記号Ａ〜Ｃは、図１の地点Ａ〜Ｃに対応している。
【００２６】
入力端子から入力される変調信号は、最適設計がなされたバンドパス型デルタシグマ変調部１５によって、低雑音が要求される周波数帯域（図３中の網掛け部分）の量子化雑音が最小となった出力信号Ａとなる。この出力信号Ａは、ＬＰＦ１６によって、少なくとも低雑音が要求される周波数帯域を含む高周波領域の雑音がさらに除去され、出力信号Ｂとなる。この出力信号Ｂは、周波数変調回路１のフィードバックループの働きによって、直流成分ＤＣ付近の雑音がさらに低減された入力信号Ｃとなり、ＶＣＯ１３に入力される。
【００２７】
これにより、ＶＣＯ１３は、入力信号Ｃに応じて発振周波数を変化させ、低雑音が要求される周波数帯域において雑音が低減された周波数変調信号を出力する。図３では、バンドパス型デルタシグマ変調部１５を備えない従来の周波数変調回路５００は、低雑音が要求される周波数帯域の量子化雑音を十分に低減できないため、ＶＣＯ１３に入力される入力信号Ｃｘの雑音特性（図３の点線）が、本発明と比べて非常に劣悪であることが分かる。
【００２８】
以上のように、本発明の第１の実施形態に係る周波数変調回路１によれば、バンドパス型デルタシグマ変調部１５によって低雑音が要求される周波数帯域の雑音を低減し、フィードバックループによって直流成分ＤＣ付近の雑音をさらに低減する。これにより、周波数変調回路１は、低雑音が要求される周波数帯域において雑音が低減された周波数変調信号を出力することができる。また、周波数変調回路１は、送受信を同時に行う通信機器に組み込まれた場合、通信機器の受信帯域と重なる帯域に含まれる雑音を低減することで、周波数変調回路１で発生した雑音が、通信機器の受信品質に悪影響を与えることを防止することができる。
【００２９】
（第２の実施形態）
上記第１の実施形態で説明したように、所望の出力特性が得られるバンドパス型デルタシグマ変調部１５を設計することが理想的であるが、現実にはこの設計は難しい。
そこで、本第２の実施形態では、バンドパス型デルタシグマ変調部１５が所望の出力特性を得られるように設計されていなくても、その出力特性を補償することで総合的な特性を理想値に近づける周波数変調回路を説明する。
【００３０】
図５は、本発明の第２の実施形態に係る周波数変調回路２の構成の一例を示すブロック図である。図５において、第２の実施形態に係る周波数変調回路２は、フィードバック比較部１１と、ループフィルタ１２と、ＶＣＯ１３と、補償フィルタ２１と、バンドパス型デルタシグマ変調部１５と、ＬＰＦ１６とを備える。この周波数変調回路２は、上記第１の実施形態に係る周波数変調回路１と比較して、バンドパス型デルタシグマ変調部１５の前段に、補償フィルタ２１をさらに備えることが異なる。この補償フィルタ２１が、バンドパス型デルタシグマ変調部１５の出力特性を補償する働きを行う。なお、上記第１の実施形態と同一の構成については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００３１】
補償フィルタ２１の働きを、図６Ａ及び図６Ｂを用いて説明する。図６Ａは、補償フィルタ２１の機能がＯＦＦである場合の周波数変調回路２の各部の出力特性の一例を示す図である。図６Ｂは、補償フィルタ２１の機能がＯＮである場合の周波数変調回路２の各部の出力特性の一例を示す図である。なお、図６及び図６Ｂでは、補償フィルタ２１の出力信号Ｅ、バンドパス型デルタシグマ変調部１５の出力信号Ａ、ＬＰＦ１６の出力がＶＣＯ１３の入力に接続されていないときの仮想的なＬＰＦ１６の出力信号Ｂ、及びＬＰＦ１６の出力がＶＣＯ１３の入力に接続されているときのＶＣＯ１３への入力信号Ｃ、のぞれぞれが有する電力と周波数との関係を示している。
【００３２】
バンドバス型デルタシグマ変調部１５は、所望の出力特性を得ることができる設計ではないため、図６Ａ及び図６Ｂの二点差線で示す出力信号Ａのように低周波数側をカバーできない特性となっている。一方、フィードバックループによる特性は、図６Ａ及び図６Ｂの一点差線で示す出力信号Ｄのように高周波数側をカバーできない特性となっている。この出力信号Ａの特性と出力信号Ｄの特性とは、オーバーラップすることがなくカバーできない周波数領域が発生してしまう。従って、ＶＣＯ１３に入力される入力信号Ｃの信号電力は、図６Ａの太線で示すように、低周波数帯域側が減衰した特性になる。
【００３３】
そこで、補償フィルタ２１は、バンドパス型デルタシグマ変調部１５の出力特性を補償するために、入力される変調信号について、バンドパス型デルタシグマ変調部１５がカバーできず減衰する低周波数帯域側の特性を予め持ち上げておくフィルタリング処理を行う（図６Ｂの出力信号Ｅ）。この補償フィルタ２１の働きによって、バンドパス型デルタシグマ変調部１５が所望の出力特性を得るように設計されていない場合であっても、ＶＣＯ１３に入力される入力信号Ｃの信号電力は、図６Ｂの太線で示すように、低周波数帯域側が平坦な特性を得ることができる。
【００３４】
以上のように、本発明の第２の実施形態に係る周波数変調回路２によれば、バンドパス型デルタシグマ変調部１５が、所望の出力特性を得るように設計されていない場合も、補償フィルタ２１がバンドパス型デルタシグマ変調部１５の出力特性を補償する。これにより、周波数変調回路２は、低雑音が要求される周波数帯域において雑音が低減された周波数変調信号を出力することができる。
【００３５】
（第３の実施形態）
図７は、本発明の第３の実施形態に係る周波数変調回路３ａの構成の一例を示すブロック図である。図７において、第３の実施形態に係る周波数変調回路３ａは、第２の演算器３２と、フィードバック比較部１１と、ループフィルタ１２と、ローパス型デルタシグマ変調部３５と、ＶＣＯ１３と、バンドパス型デルタシグマ変調部１５と、ＬＰＦ１６及び３６とを備える。フィードバック比較部１１は、第１の演算器３１及び周波数デジタルコンバータ（ＦＤＣ）３４を含む。また、上記第１の実施形態と同一の構成については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００３６】
第２の演算器３２には、入力端子を介して、変調信号（Δθ／Δｔ、θは位相変調信号）が入力される。第２の演算器３２は、入力された変調信号に定数を加減算し、変調信号の中心周波数を制御する。ローパス型デルタシグマ変調部３５は、ループフィルタ１２が出力する変調信号をデルタシグマ変調し、デルタシグマ変調した変調信号をＶＣＯ１３に出力する。このローパス型デルタシグマ変調部３５は、ローパス型の信号伝達特性を有し、変調信号をデルタシグマ変調することで、変調信号に含まれる直流成分ＤＣ付近の雑音を低減する。図８は、ローパス型デルタシグマ変調部３５の特性を説明する図である。ＬＰＦ３６は、ローパス型デルタシグマ変調部３５による処理に伴って生じた量子化雑音等の雑音を抑圧するフィルタである。
【００３７】
ＦＤＣ３４は、ＶＣＯ１３が出力する周波数変調信号の周波数を所定の規則に従ってデジタル値に変換し、変換したデジタル値を第１の演算器３１に出力する。第１の演算器３１は、ＦＤＣ３４が出力したデジタル値を、第２の演算器３２を介して入力される変調信号に加減算し、ループフィルタ１２へ出力する。すなわち、ＦＤＣ３４、第１の演算器３１、ループフィルタ１２、及びＶＣＯ１３は、フィードバックループを構成している。この構成により、ＶＣＯ１３が出力する周波数変調信号の周波数を安定化させる。
【００３８】
以上のように、本発明の第３の実施形態に係る周波数変調回路３ａによれば、第２の演算器３２で変調信号の中心周波数を制御することで、ＶＣＯ１３が出力する周波数変調信号の中心周波数を変更することができる。また、ローパス型デルタシグマ変調部３５をＶＣＯ１３の前段に設けることで、変調信号の直流成分ＤＣ付近の雑音をより効果的に低減することができる。これにより、周波数変調回路３ａは、低雑音が要求される周波数帯域において雑音が低減された周波数変調信号を出力することができる。
【００３９】
なお、ＬＰＦ１６に必要な周波数特性とＬＰＦ３６に必要な周波数特性とが一致又は近似している場合には、図９に示す周波数変調回路３ｂの構成のように、ＬＰＦ１６とＬＰＦ３６とをまとめて１つのＬＰＦ３７にすることも可能である。このようにＬＰＦを共有化することで、回路規模を縮小させることができる。
【００４０】
（第４の実施形態）
図１０は、本発明の第４の実施形態に係る周波数変調回路４の構成の一例を示すブロック図である。図１０において、第４の実施形態に係る周波数変調回路４は、ローパス型デルタシグマ変調部４５と、フィードバック比較部１１と、ループフィルタ１２と、ＶＣＯ１３と、バンドパス型デルタシグマ変調部１５と、ＬＰＦ１６とを備える。フィードバック比較部１１は、分周器４１及び比較部４２を含む。また、上記第１の実施形態と同一の構成については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００４１】
周波数変調回路４には、２つの入力端子を介して、変調信号（Δθ／Δｔ、θは位相変調信号）と基準信号とが入力される。変調信号は、ローパス型デルタシグマ変調部４５及びバンドパス型デルタシグマ変調部１５にそれぞれ入力される。ローパス型デルタシグマ変調部４５は、入力された変調信号をローパス型の信号伝達特性（図８を参照）でデルタシグマ変調し、デルタシグマ変調した変調信号を分周器４１に出力する。分周器４１は、ＶＣＯ１３が出力した周波数変調信号を、ローパス型デルタシグマ変調部４５から出力された変調信号で分周する。比較部４２は、入力された基準信号の周波数と分周器４１を介して入力された周波数変調信号の周波数とを比較し、双方の信号を同期させるようにＶＣＯ１３の発振周波数を制御する。すなわち、分周器４１、比較部４２、及びループフィルタ１２は、フィードバックループを構成している。
【００４２】
以上のように、本発明の第４の実施形態に係る周波数変調回路４によれば、フィードバックループを用いてＶＣＯ１３の発振周波数を制御することで、ＶＣＯ１３が出力する周波数変調信号の中心周波数を変更することができる。これによって、周波数変調回路４は、低雑音が要求される周波数帯域において雑音が低減された周波数変調信号を出力することができる。
【００４３】
なお、上記第１〜第４の実施形態では、ＬＰＦ１６及び／又はＬＰＦ３６を構成に含めた周波数変調回路１〜４を説明した。しかし、バンドパス型デルタシグマ変調部１５及び／又はローパス型デルタシグマ変調部３５、４５で発生する量子化雑音が、低雑音が要求される周波数帯域において十分に低減されている場合や、低雑音が要求される周波数帯域から離れた周波数帯域における雑音が大きくても問題がないシステムである場合等には、ＬＰＦ１６及び／又はＬＰＦ３６を省略することが可能である。
【００４４】
また、上記第２の実施形態で説明した補償フィルタ２１を、第３及び第４の実施形態に係る周波数変調回路３ａ、３ｂ、及び４におけるバンドパス型デルタシグマ変調部１５の前段に加えることも勿論可能である。
【００４５】
（第５の実施形態）
図１１は、本発明の第５の実施形態に係る送信回路５の構成の一例を示すブロック図である。図１１において、第５の実施形態に係る送信回路５は、信号生成部５１と、周波数変調回路５２と、レギュレータ５４と、振幅変調部５５とを備える。周波数変調回路５２には、上述した第１〜４の実施形態のいずれかに記載の周波数変調回路１〜４が用いられる。
【００４６】
信号生成部５１は、入力信号から振幅信号及び位相信号を生成する。振幅信号は、レギュレータ５４に入力される。レギュレータ５４には、電源端子５３から直流電圧が供給されている。レギュレータ５４は、入力された振幅信号に応じて制御された信号を振幅変調部５５に供給する。また、位相信号は、周波数変調回路５２に入力される。周波数変調回路５２は、入力された位相信号を周波数変調して周波数変調信号を出力する。周波数変調信号は、振幅変調部５５に入力される。振幅変調部５５は、周波数変調信号をレギュレータ５４から供給された信号で振幅変調して、周波数変調及び振幅変調された変調信号として出力する。この変調信号が、送信信号として出力端子５６から出力される。なお、このような送信回路５をポーラ変調回路という。
【００４７】
このような送信回路５は、低歪みかつ高効率に動作し、周波数変調回路５２が低雑音が要求される周波数帯域において雑音が低減された周波数変調信号を出力するので、低雑音に動作することができる。このため、送信回路５は、送受信を同時に行う通信機器に組み込まれた場合、通信機器の受信帯域と重なる帯域に含まれる雑音を低減することで、周波数変調回路５２で発生した雑音が、通信機器の受信品質に悪影響を与えることを防止することができる。
【００４８】
（第６の実施形態）
図１２は、本発明の第６の実施形態に係る通信機器２００の構成の一例を示すブロック図である。図１２を参照して、第６の実施形態に係る通信機器２００は、送信回路２１０と、受信回路２２０と、アンテナ共用部２３０と、アンテナ２４０とを備える。送信回路２１０には、上述した第５の実施形態に記載の送信回路５が用いられる。
【００４９】
アンテナ共用部２３０は、送信回路２１０から出力された送信信号をアンテナ２４０に伝達し、受信回路２２０に送信信号が漏れるのを防ぐ。また、アンテナ共用部２３０は、アンテナ２４０から入力された受信信号を受信回路２２０に伝達し、受信信号が送信回路２１０に漏れるのを防ぐ。従って、送信信号は、送信回路２１０から出力され、アンテナ共用部２３０を介してアンテナ２４０から空間に放出される。受信信号は、アンテナ２４０で受信され、アンテナ共用部２３０を介して受信回路２２０で受信される。
【００５０】
第６の実施形態に係る通信機器２００は、第５の実施形態に係る送信回路５を用いることで、送信信号の線形性を確保しつつ、かつ無線装置としての低歪みを実現することができる。また、送信回路２１０の出力に方向性結合器等の分岐がないため、送信回路２１０からアンテナ２４０までの損失を低減することが可能である。よって、送信時の消費電力を低減することができ、無線通信機器として長時間の使用が可能となる。また、通信機器２００は、送信回路２１０が受信帯域と重なる帯域に含まれる雑音を低減することで、送信回路２１０で発生した雑音が、受信回路２２０の受信品質に悪影響を与えることを防止することができる。なお、通信機器２００は、送信回路２１０とアンテナ２４０とのみを備えた構成であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明に係る周波数変調回路は、携帯電話や無線ＬＡＮ等の通信機器を構成する送信回路等に用いられ、特に広い出力電力の範囲に渡って低歪みかつ高効率に動作させたい場合等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る周波数変調回路１の構成例を示す図
【図２】バンドパス型デルタシグマ変調部１５の特性を説明する図
【図３】本発明の第１の実施形態に係る周波数変調回路１の動作を説明する図
【図４】バンドパス型デルタシグマ変調部１５の詳細な構成例を示す図
【図５】本発明の第２の実施形態に係る周波数変調回路２の構成例を示す図
【図６Ａ】補償フィルタ２１の機能がＯＦＦである場合の周波数変調回路２の各部の出力特性の一例を示す図
【図６Ｂ】補償フィルタ２１の機能がＯＮである場合の周波数変調回路２の特性の一例を示す図
【図７】本発明の第３の実施形態に係る周波数変調回路３ａの構成例を示す図
【図８】ローパス型デルタシグマ変調部３５の特性を説明する図
【図９】本発明の第３の実施形態に係る他の周波数変調回路３ｂの構成例を示す図
【図１０】本発明の第４の実施形態に係る周波数変調回路４の構成例を示す図
【図１１】本発明の第５の実施形態に係る送信回路５の構成例を示す図
【図１２】本発明の第６の実施形態に係る通信機器２００の構成例を示す図
【図１３】従来の周波数変調回路５００の構成例を示す図
【図１４】従来の周波数変調回路５００の課題を説明する図
【符号の説明】
【００５３】
１〜４、５２  周波数変調回路
５  送信回路
１１  フィードバック比較部
１２、５０２  ループフィルタ
１３、５０３  電圧制御発振器（ＶＣＯ）
１５  バンドパス型デルタシグマ変調部
１６、３６、３７、５０６  ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
２１  補償フィルタ
３１、３２、５０７、５０８  演算器
３４、５０４  周波数デジタルコンバータ（ＦＤＣ）
３５、４５  ローパス型デルタシグマ変調部
４１  分周器
４２  比較部
５１  信号生成部
５４  レギュレータ
５５  振幅変調部
２００  通信機器
２１０  送信回路
２２０  受信回路
２３０  アンテナ共用部
２４０  アンテナ
５０５  ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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