(57)【要約】【課題】  新たに制定された無線機の不要輻射の規格を考慮し、送信機雑音等の雑音レベルについて最適化する機能を備えた送信機を提供する。【解決手段】  カーテシアン方式の負帰還リニアライザを使った非線形歪み補償回路を備えたデジタル無線の送信機において、送信出力の順方向回路及び帰還方向回路の一部に、それぞれ、可変減衰器８、２１を備え、更に、前記送信出力の所定の周波数帯域におけるスプリアス電力を検出するための手段２５と、前記手段による検出結果に基づいて、前記可変減衰器により、順方向及び／又は帰還方向ゲインを調整するための制御手段２４を備え、もって、前記送信出力の所定の周波数帯域における雑音の増大を低減する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カーテシアン方式の負帰還リニアライザを使った非線形歪み補償回路を備えたデジタル無線の送信機であって、少なくとも送信出力の順方向回路及び帰還方向回路の一部に、それぞれ、可変減衰器を備えたものにおいて、更に、前記送信出力の所定の周波数帯域におけるスプリアス電力を検出するための手段と、前記手段による検出結果に基づいて、前記可変減衰器により、順方向及び／又は帰還方向ゲインを調整するための制御手段を備え、もって、前記送信出力の所定の周波数帯域における雑音の増大を低減することを特徴とする送信機。
【請求項２】
前記請求項１に記載した送信機において、前記所定の周波数帯域は、搬送波±62.5kHz〜1MHzを含むことを特徴とする送信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、線形変調方式を用いて無線伝送および有線伝送を行うための伝送装置に関し、特に、送信機に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
線形デジタル変調方式、例えば１６ＱＡＭやπ／４シフトＱＰＳＫ等を利用した無線システムにおいては、電力増幅器の非線形歪み補償を行うことが必須であり、そのため、各種の非線形歪み補償方式（リニアライザ）が用いられている。その中でも、特に、カーテシアンループの負帰還方式のリニアライザは、古くから利用されている方式である。
【０００３】
例えば、以下の特許文献１によれば、ローカル信号の位相シフト量を調節して負帰還増幅器を安定化させるカーテシアンループの負帰還方式であって、スプリアスの電力を検出して位相制御部に入力し、当該スプリアスの電力を低減するように移相器の移相シフト量を調節するものが既に知られている。
【０００４】
また、例えば、以下の特許文献２によれば、共通変調による多重無線通信方式において、負帰還ループをＩＦ周波数で行って逆変換をかけることによって電力増幅器の非線形歪補償を行い、共通変調の各チャネルごとに局部発信信号発生器を備えることによってキャリアリークの発生を抑え、もって、隣接チャネル漏洩電力特性とスプリアス特性の性能を安定に保つものも既に知られている。
【０００５】
更に、以下の特許文献３によれば、カーテシアンループによる電力増幅器歪み補償方式を有するデジタル無線機において、順方向及び帰還側に設置した可変アッテネータを特性が逆になるように同時に緩やかに動作させてループゲインを一定にすることによりカーテシアンループを安定に保ち、同時に、ＴＤＭＡ動作によるキャリアオフ時の漏洩電力に関する規定を満足させるものが既に知られている。
【０００６】
加えて、以下の特許文献４によれば、電力増幅器で発生する歪を除去するためにカーテシアンループ方式を用いた送信機において、電力を低減させることにより電力増幅器の３次歪レベル比が一定以上となり、カーテシアンループ方式による歪補償の必要がなくなった時に帰還方向部への電力供給を中段させるようにして、ループの発振を抑えてループゲインを一定に保つものも既に知られている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３４４５５５号公報
【特許文献２】特開２００１−４４８５９号公報
【特許文献３】特開２００２−１７１１７８号公報
【特許文献４】特開２００３−１９８３９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来技術では、例えば、上述したように、カーテシアンループ方式による負帰還においては、系を安定させるために、加算器と加算器の入力側で、入力信号のＩ成分とＱ成分、帰還信号のＩ成分とＱ成分の位相が逆位相となっている必要があり、そのため、その位相調整を、移相器により行うことが一般的であった。
【０００９】
ところで、新たに制定された無線機の不要輻射の規格によれば、従来では問題にならなかった送信機雑音等の雑音レベルについても、これを低レベルに抑えることが要求されるようになった。
【００１０】
ここで、新たに制定された無線機の不要輻射の規格について記述する。従来の不要発射領域には区別は無かったが、新たな規格によれば、「帯域外領域」と「スプリアス領域」と２つの領域に分けられ、かつ、それぞれに規定値が設けられた。また、新たにスプリアス測定時の参照帯域幅というのが規定されている。
【００１１】
ここでTELEC測定法の近傍帯域１（搬送波±62.5kHz〜1MHz）について例を挙げて説明する。従来、この領域については、スペクトラムアナライザの周波数分解能設定は１０ｋHzであり、この設定においてのスプリアス値を測定していた。これに対し、今回の改正では参照帯域幅が１００ｋHzと規定され、１００ｋHzの周波数分解能においても、従来と同様の規定値を満足しなければならなくなった。つまり、帯域を持たないスプリアスにおいては、周波数分解能の違いによるスプリアス値の変化は無いが、雑音等、帯域を持つ不要成分においては、周波数分解能が大きくなった分だけ帯域が加算されることとなり、スペクトラムアナライザのスプリアス管面表示が高くなる。そのため、送信機雑音等の雑音レベルについても、これを低レベルに抑える必要がある。
【００１２】
しかしながら、上述した従来技術では、送信機雑音等の雑音レベルについては十分に考慮されておらず、即ち、送信機雑音等の雑音レベルについて最適化する機能が存在しないため、雑音レベルの増大、または、新スプリアス規格の仕様を達成できなくなってしまうという課題があった。
【００１３】
そこで、本発明では、かかる従来技術における問題点に鑑み、具体的には、送信機雑音等の雑音レベルについて最適化する機能を備えた送信機を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するため、本発明によれば、カーテシアン方式の負帰還リニアライザを使った非線形歪み補償回路を備えたデジタル無線の送信機であって、少なくとも送信出力の順方向回路及び帰還方向回路の一部に、それぞれ、可変減衰器を備えたものにおいて、更に、前記送信出力の所定の周波数帯域におけるスプリアス電力を検出するための手段と、前記手段による検出結果に基づいて、前記可変減衰器により、順方向及び／又は帰還方向ゲインを調整するための制御手段を備え、もって、前記送信出力の所定の周波数帯域における雑音の増大を低減する送信機が提供される。
【００１５】
なお、本発明では、前記に記載した送信機において、前記所定の周波数帯域は、搬送波±62.5kHz〜1MHzを含むことが好ましく、また、本発明では、IF信号よりスプリアス電力を検出してもよい。
【発明の効果】
【００１６】
上述した本発明によれば、所定の近傍帯域の雑音をモニターし、そのレベルを最小にするよう順方向及び帰還方向の信号レベルを制御することにより、新規格による雑音の増大にもかかわらず、確実に、規格を達成するデジタル無線の送信機を提供することが可能になるという、実用的にも優れた技術的効果を達成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図を用いながら詳細に説明する。
【００１８】
まず、本発明の実施の形態（第１の実施の形態）になる送信機の基本的な構成について、添付の図１を参照しながら説明する。なお、この図１はカーテシアン方式の負帰還リニアライザを使ったデジタル無線機の送信部の構成を示すブロック図である。
【００１９】
図にも示すように、ベースバンド信号発生器１は加算器２、加算器３に接続され、加算器２と加算器３は直交変調器４に接続される。直交変調器４はバンドパスフィルタ５を介してミキサ６と接続される。ミキサ６はバンドパスフィルタ７、可変減衰器８、電力増幅器９を介して方向性結合器１０に接続される。方向性結合器１０はアイソレータ１１、ローパスフィルタ１２を介してアンテナ１３に接続される一方、電力分配器２２と接続される。電力分配器２２は、可変減衰器２１、ミキサ２０、バンドパスフィルタ１９を介し、直交復調器１８に接続される一方、ミキサ２３に接続される。ミキサ２３はバンドパスフィルタ２６、レベル検出器２５を介し、制御部２４に接続される。制御部２４は可変減衰器８、可変減衰器２１にそれぞれ接続される。直交復調器１８は、加算器２、加算器３にそれぞれ接続される。基準信号発生器１４は周波数シンセサイザ１５、周波数シンセサイザ１７に接続される。周波数シンセサイザ１５は直交変調器４と、また、移相器１６を介して直交復調器１８と接続され、周波数シンセサイザ１７はミキサ６、ミキサ２０、ミキサ２３に接続される。
【００２０】
即ち、ベースバンド信号発生器１により、ベースバンド信号の同相成分（Ｉ成分）と直交成分（Ｑ成分）が出力される。これらの出力のうち、Ｉ成分は加算器２で帰還信号と加算された後、出力され、他方、Ｑ成分は加算器３で帰還信号と加算された後、出力され、これらはそれぞれ直交変調器４に入力される。
【００２１】
一方、基準信号発生器１４により発生された基準周波数信号は、周波数シンセサイザ１５と周波数シンセサイザ１７の基準信号として、それぞれ入力される。周波数シンセサイザ１５は、この入力した基準信号を基に、第１の局部発振信号（ＬＯ信号）を発生させ、発生した第１のＬＯ信号を直交変調器４と移相器１６に入力する。この移相器１６に入力された第１のＬＯ信号は、当該移相器１６によりその位相調整が行われ、直交復調器１８に与えられる。また、周波数シンセサイザ１７は、上記の基準信号を基に、第２のＬＯ信号を発生させ、当該第２のＬＯ信号はミキサ６とミキサ２０に与える。
【００２２】
そして、上述した直交変調器４では、入力されたベースバンド信号のＩ成分とＱ成分は、上記第１のＬＯ信号によって、中間周波数帯（ＩＦ帯）の信号に変調される。なお、この変調された被変調波信号は、バンドパスフィルタ５により、その不要成分が取り除かれ、ミキサ６に入力される。当該ミキサ６に入力した被変調波信号は、周波数シンセサイザ１７から出力される第２のＬＯ信号によって所望の周波数に変換され、更に、バンドパスフィルタ７に入力される。そして、当該バンドパスフィルタ７により不要なスプリアス成分を取り除かれた信号は、可変減衰器８により、そのレベルが調整され、電力増幅器９に入力される。この電力増幅器９に入力された信号は、規定の出力レベルまで増幅され、方向性結合器１０、アイソレータ１１を介し、ローパスフィルタ１２に入力される。その後、入力されたローパス信号は、当該ローパスフィルタ１２において、前記電力増幅器９で生じた高調波成分がカットされ、アンテナ１３より送信されることとなる。
【００２３】
このように、本発明になる送信機において、負帰還増幅器はカーテシアンループによる負帰還リニアライザの構成をとっているため、電力増幅器９の出力信号の一部は、方向性結合器１０で帰還して、可変減衰器２１に入力される。そして、この可変減衰器２１に入力した帰還信号は、適正な値にレベル調整され、ミキサ２０に入力される。更に、当該ミキサ２０によりＩＦ帯に周波数変換された帰還信号は、バンドパスフィルタ１９により不要成分が取り除かれた後、直交復調器１８に入力される。そして、この直交復調器１８に入力した信号は、移相器１６より入力した第１のＬＯ信号により、Ｉ成分、Ｑ成分に復調される。即ち、Ｉ成分は加算器２に、Ｑ成分は加算器３に、帰還信号として入力されることとなる。
【００２４】
そして、本発明では、上述したように、カーテシアンループによる負帰還リニアライザの構成をとっている負帰還増幅器において、その電力増幅器９の出力信号の一部は、方向性結合器１０で帰還して、電力分配器２２を介し、可変減衰器２１に入力されると共に、当該電力分配器２２に入力した信号は、一方、ミキサ２３に入力されてＩＦ帯に周波数変換される。このＩＦ帯に変換された信号はバンドパスフィルタ２６により、スプリアス成分を抜き出し、更に、レベル検出器２５によりスプリアスレベルを検出する。そして、この検出されたスプリアスレベルを最小にするよう、制御部２４により、可変減衰器８、可変減衰器２１のゲインを調整する。
【００２５】
また、上記の負帰還においては、系を安定させるためには、加算器２と加算器３の入力側における入力信号のＩ成分とＱ成分と、帰還信号のＩ成分とＱ成分の位相とが、それぞれ逆位相となっている必要があるが、かかる位相調整は、移相器１４により行われる。
【００２６】
続いて、上述したカーテシアンループ方式における、ループゲインに対する近傍帯域１における雑音の振る舞いについて、添付の図２〜図５を参照しながら、以下に説明する。
【００２７】
上述したように、この送信機は負帰還リニアライザ（カーテシアンループ）構成をとっているため、順方向の不要成分（非線形歪み、近傍雑音等）を、ループゲインの分だけ抑圧する構成となっている。なお、ここでループゲインとは、順方向と帰還方向のゲインを足したゲインである。
【００２８】
このループゲインが小さい場合には、図２にも示すように、近傍の非線形歪み、または、雑音が十分に抑圧されず、そのため、場合によっては、上述した新規格による規制を達成することが出来ない場合が生じる。
【００２９】
また、ループゲインが大き過ぎる場合について、図３を参照しながら説明する。この送信機は負帰還の構成をとっているため、前述したようにベースバンド信号発生器１のＩＱ出力と帰還信号では、加算器２，３入力で、信号帯域において位相が逆位相になっている必要がある。図３はループゲイン対周波数特性、及び、入力信号と帰還信号の位相差対周波数特性を示すグラフ（ボード線図）である。図において、信号帯域を斜線で示す。
【００３０】
図からも明らかなように、周波数が信号帯域から離れるに従って、ループゲインが減少し、位相差は180°から回っていく。ループゲインが無くなる（0dB）点において、位相差の同相（0°）に対してのマージンを位相余裕といい、位相差が同相になる点においてのループゲイン（マイナス（−））をゲイン余裕と言う。そして、これらの余裕がそれぞれ無くなることにより、ループの発振が生じることとなる。つまり、ループゲインがプラスの領域で位相差が同相となる場合、ループは発振するということになる。
【００３１】
本発明では、かかる事実に基づき、ループゲインが大きくなる場合について考える。即ち、図４に示すように、ループゲインが増大した場合（実線→破線）、位相余裕、ゲイン余裕共に減少する方向にある。さらに、ループゲインを増大させると位相余裕、ゲイン余裕が小さくなり、ループの発振に至ってしまうこととなる。そして、発振傾向になると、図５に示すようにスペクトラム波形となり、即ち、位相差が同相となる点において雑音の盛り上がり（上昇）が発生する。この盛り上がりも、場合によっては、上述した新規格による規制を達成することが出来ない一つの要因となる場合がある。
【００３２】
以上より、ループゲインが小さい場合には、近傍雑音が（図２を参照）、他方、ループゲインが大きい場合には、ループゲイン「０」となる点における雑音、「同相点における雑音」が（図３を参照）、上述した新規格による規制を達成することが出来ない要因となることが分かる。
【００３３】
本発明は、上記の発明者による認識に基づいて達成されたものであり、具体的には、カーテシアンループ方式において、以下に述べる所定の近傍帯域１における雑音を最適にするため、ループゲインの最適化を実行する。なお、その方法について、以下にその詳細を説明する。
【００３４】
即ち、図１に示した構成（第１の実施の形態）によれば、上記電力分配器２２により取り出した信号を、更に、ミキサ２３により、周波数シンセサイザ１７からのLO信号に基づいてＩＦ帯に周波数変換する。その後、当該変換した信号から、近傍帯域１（搬送波±62.5kHz〜1MHz）をバンドパスフィルタ２６により抜き出し、レベル検出器２５において、その雑音のトータル電力を検出する。即ち、制御部２４により、上記検出した近傍帯域１のレベルを最小にするよう、不要なスプリアス成分を取り除かれた信号のレベルを調整するための可変減衰器８、更には、帰還信号のレベルを調整するための可変減衰器２１の設定を制御する（即ち、最適値に設定する）。
【００３５】
なお、この最適値の設定は、例えば、製品の出荷前において自動的に取得するようにしてもよく、又は、その運転（動作）中においても、使用環境などの温度等の変化に追従するよう、常時、制御するようにしてもよい。
【００３６】
次に、本発明の他の実施の形態（第２の実施の形態）について、添付の図６を用いて説明する。なお、負帰還構成については、前述の実施の形態と同様であり、その説明は省略する。但し、この他の実施の形態においても、上記図１と同じ参照符号は、同様の構成要件を示している。
【００３７】
この実施の形態では、図１の構成とは異なり、スプリアスレベル検出をＩＦ帯において行う方式である。より具体的には、ＩＦ帯のバンドパスフィルタ５は、電力分配器２７に接続されており、その信号の一部を取り出して、近傍帯域１を抜き出すためのバンドパスフィルタ２６により、スプリアスを抜き出す。なお、その際、その値を最小にするように可変減衰器８、可変減衰器２１を制御すことは、前述した実施の形態と同様である。
【００３８】
かかる構成によれば、ループ方式であるため、送信機からの出力の雑音レベルを、順方向経路の途中に設けられたIF帯において、検出することが可能となる。
【００３９】
加えて、更に他の実施の形態（第３の実施の形態）について、添付の図７を用いて説明する。なお、この他の実施の形態においても、上記図１と同じ参照符号は、同様の構成要件を示している。
【００４０】
図からも明らかなように、この更に他の実施の形態では、電力分配器２２により分配された信号は、レベル検出器３１と共に、ミキサ２３に入力される。そして、レベル検出器３１により、送信電力のレベルが検出され、これを一定にするため、制御部３０により可変減衰器２１を制御する。
【００４１】
かかる構成によれば、その負帰還回路において、出力電力レベルは帰還方向のゲインによって決定される（但し、順方向ゲインが大きいものと仮定）。つまり、可変減衰器２１は、送信電力を制御するために使用される。また、ミキサ２３に入力された信号は、前述した実施の形態と同様、IF帯に周波数変換され、更に、近傍帯域１を抜き出すためのバンドパスフィルタ２６を介して、レベル検出器２５により、そのスプリアスレベルの測定を行なう。なお、測定により得られた情報は、制御部２４に送られる。その後、当該情報を受けた制御部２４が、可変減衰器８、可変減衰器２８を調整することにより、上述した近傍雑音のレベルを最適にすることは、上述と同様である。
【００４２】
なお、この更に他の実施の形態（第４の実施の形態）によれば、帰還経路を構成する可変減衰器２１は、送信信号の出力電力レベル調整にも使用されるため、スプリアスを最適化する目的のみであり、これを調整することは出来ないが、しかしながら、これよりカーテシアンループ入力を変化させることによって、帰還ゲインを調整するものである。なお、この仕組みを以下に説明する。
【００４３】
通常、ループ入力を大きくすると、その分、出力レベルも大きくなる。しかしながら、この場合、可変減衰器２１を制御することで出力制御（APC）を行っているため、出力レベルは一定に保たれる。即ち、ループ入力を増大したにもかかわらず、出力レベルが変化していない（一定である）ということは、APCにより帰還ゲインが増大したことに他ならない。以上のように、この更に他の実施の形態にでは、APCが機能している状態においてカーテシアンループ入力を制御することで、ループゲインを調整することが可能となる。
【００４４】
更に、添付の図８には、本発明の更に他の実施の形態になる送信部の構成が示されている。なお、この更に他の実施の形態でも、前述した実施の形態と同様、ループ入力を制御することによって、ループゲインを調整し、もって、スプリアスレベルを最適にする例であり、かつ、スプリアスを検出する場所を、IF帯において検出する例である。但し、その動作については、前述と同様であることから、その説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１の実施の形態になる送信機（デジタル無線機の送信部）の基本的な構成を示すブロック図である。
【図２】カーテシアンループ方式における近傍帯域における雑音の振る舞いを説明する、特に、ループゲインが小の場合のスペクトルアナライザ表示の一例を示す図である。
【図３】カーテシアンループ方式にいてループゲインが大き過ぎる場合のループゲイン対周波数特性、及び、入力信号と帰還信号の位相差対周波数特性を示すグラフ（ボード線図）である。
【図４】カーテシアンループ方式にいてループゲインが大き過ぎる場合の、本発明によるループゲイン対周波数特性、及び、入力信号と帰還信号の位相差対周波数特性を示すグラフ（ボード線図）である。
【図５】カーテシアンループ方式における近傍帯域における雑音の振る舞いを説明する、特に、ループゲインが大の場合のスペクトルアナライザ表示の一例を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態になる送信機（デジタル無線機の送信部）の基本的な構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態になる送信機（デジタル無線機の送信部）の基本的な構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態になる送信機（デジタル無線機の送信部）の基本的な構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４６】
１…ベースバンド信号発生器
２、３…加算器
４…直交変調器
５、７、１９、２６…バンドパスフィルタ
６、２０、２３…ミキサ
８、２１、２８、２９…可変減衰器
９…電力増幅器
１０…方向性結合器
１１…アイソレータ
１２…ローパスフィルタ
１３…アンテナ
１４…基準信号発生器
１５、１７…周波数シンセサイザ
１６…移相器
１８…直交復調器
２２、２７…電力分配器
２４、３０…制御部
２５、３１…レベル検出器
【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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