(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
局部発振ミリ波信号を伝送対象のデータ信号で変調する無線装置において、
前記局部発振ミリ波信号を発振する発振手段と、
変調度をモニタするためのモニタ用信号を発振する発振手段と、
発振された前記局部発振ミリ波信号を、前記モニタ用信号で強度変調された前記データ信号で変調する変調手段と、
変調された前記局部発振ミリ波信号を所望の強度に増幅する増幅手段と、
増幅された前記局部発振ミリ波信号の一部を分岐する分岐手段と、
分岐された前記局部発振ミリ波信号から前記モニタ用信号を検波し、前記変調手段で変調された当該モニタ用信号の変調度に応じた第１のモニタ電圧を出力する第１の検波手段と、
前記第１のモニタ電圧を一定に保つように前記変調手段に印加されるバイアス電圧を調整するバイアス電圧調整手段と、
を有することを特徴とする無線装置。
【請求項２】
局部発振ミリ波信号を伝送対象のデータ信号で変調する無線装置において、
前記局部発振ミリ波信号を発振する発振手段と、
変調度をモニタするためのモニタ用信号を発振する発振手段と、
前記モニタ用信号で変調されたバイアス電圧を出力するバイアス電圧発生手段と、
出力された前記バイアス電圧を前記データ信号に重畳するバイアスＴと、
発振された前記局部発振ミリ波信号を、重畳された前記データ信号で変調する変調手段と、
変調された前記局部発振ミリ波信号を所望の強度に増幅する増幅手段と、
増幅された前記局部発振ミリ波信号の一部を分岐する分岐手段と、
分岐された前記局部発振ミリ波信号から前記モニタ用信号を検波し、前記変調手段で変調された当該モニタ用信号の変調度に応じた第１のモニタ電圧を出力する第１の検波手段と、を有し、
前記バイアス電圧発生手段は、前記第１のモニタ電圧を一定に保つように前記バイアス電圧を調整することを特徴とする無線装置。
【請求項３】
前記分岐手段によって分岐された前記局部発振ミリ波信号のミリ波信号強度を検波すると共に、当該局部発振ミリ波信号から前記変調手段で変調された前記データ信号を検波する第２の検波手段と、
検波された前記ミリ波信号強度に応じた第２のモニタ電圧と、検波された前記データ信号から復調した前記モニタ用信号とを分離出力する分離手段と、
分離出力された前記第２のモニタ電圧を一定に保つように前記増幅手段に印加するバイアス電圧を調整する調整手段と、を更に有し、
前記第１の検波手段は、分離出力された前記モニタ用信号の変調度に応じた前記第１のモニタ電圧を出力することを特徴とする請求項１又は２に記載の無線装置。
【請求項４】
前記モニタ用信号の周波数は、前記データ信号の周波数成分よりも低い周波数であって、且つフィルタによって当該データ信号と分離可能な周波数であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の無線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線装置における温度依存性を補償する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信の大容量化に対応するため、ミリ波を用いた無線通信システムが開発されている。例えば、６０ＧＨｚ帯を用いた通信速度１．２５Ｇｂｐｓを有する無線通信システムについても既に開発されている（非特許文献１参照）。ミリ波領域の無線装置では、デバイス特性における性能の限界から、最も単純な変調強度方式（ＡＳＫ方式）が使用されている。図５は、変調強度方式を採用した従来の無線装置のブロック構成を示す構成図である。この無線装置１００は、局所発振（ＬＯ）ミリ波信号（以降、単に「ＬＯミリ波信号」と称する）をＬＯミリ波信号発振機１１で発振し、変調器３１において、発振したＬＯミリ波信号を、データ信号用増幅器３３で増幅した伝送対象のデータ信号で変調を行い、ＬＯミリ波信号用増幅器３２で所望の強度まで増幅した後にアンテナ５０から外部へ放出する動作を行うものであった。
【非特許文献１】K. Ohata、外３名、「Wireless 1.25Gb/s Transceiver Module at 60GHz-Band」、ISSCC 2002、2002年、SESSION 17、p.236-237, p.488-489
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、変調器やＬＯミリ波信号用増幅器として使用されるデバイス特性に温度依存性あるため、動作環境が変化すると変調器の変調度やＬＯミリ波信号用増幅器からの出力が変動するという問題があった。より具体的に言えば、図６に示すように変調器の通過特性は印加されるバイアス電圧に依存するため、変調器に印加するバイアス電圧には、通常、変調度が高く且つ線形性の高い変調を実現するような電圧Ｖａが決定される。しかしながら、環境温度がＴａからＴｂに変化すると通過特性のバイアス電圧依存性が実線から破線の曲線に変化するため、同じ通過特性を得るためのバイアス電圧はＶｂに変動することになる。故に、一定のバイアス電圧Ｖａを変調器に継続的に印加して変調を行うと該変調器における変調の非線形性が高まるため、データの伝送特性が劣化するという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、環境温度が変動した場合であっても安定したデータ伝送を行う無線装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の本発明は、局部発振ミリ波信号を伝送対象のデータ信号で変調する無線装置において、前記局部発振ミリ波信号を発振する発振手段と、変調度をモニタするためのモニタ用信号を発振する発振手段と、発振された前記局部発振ミリ波信号を、前記モニタ用信号で強度変調された前記データ信号で変調する変調手段と、変調された前記局部発振ミリ波信号を所望の強度に増幅する増幅手段と、増幅された前記局部発振ミリ波信号の一部を分岐する分岐手段と、分岐された前記局部発振ミリ波信号から前記モニタ用信号を検波し、前記変調手段で変調された当該モニタ用信号の変調度に応じた第１のモニタ電圧を出力する第１の検波手段と、前記第１のモニタ電圧を一定に保つように前記変調手段に印加されるバイアス電圧を調整するバイアス電圧調整手段と、を有することを要旨とする。
【０００６】
本発明にあっては、局部発振ミリ波信号をモニタ用信号で強度変調されたデータ信号で変調し、変調された局部発振ミリ波信号の一部を分岐して、分岐された局部発振ミリ波信号からモニタ用信号を検波し、このモニタ用信号の変調度に応じた第１のモニタ電圧を出力して、該第１のモニタ電圧を一定に保つように変調手段に印加されるバイアス電圧を調整するため、変調手段での変調度を一定に保つことが可能となり、環境温度が変動した場合であっても安定したデータ伝送を行う無線装置を提供することができる。
【０００７】
請求項２に記載の本発明は、局部発振ミリ波信号を伝送対象のデータ信号で変調する無線装置において、前記局部発振ミリ波信号を発振する発振手段と、変調度をモニタするためのモニタ用信号を発振する発振手段と、前記モニタ用信号で変調されたバイアス電圧を出力するバイアス電圧発生手段と、出力された前記バイアス電圧を前記データ信号に重畳するバイアスＴと、発振された前記局部発振ミリ波信号を、重畳された前記データ信号で変調する変調手段と、変調された前記局部発振ミリ波信号を所望の強度に増幅する増幅手段と、増幅された前記局部発振ミリ波信号の一部を分岐する分岐手段と、分岐された前記局部発振ミリ波信号から前記モニタ用信号を検波し、前記変調手段で変調された当該モニタ用信号の変調度に応じた第１のモニタ電圧を出力する第１の検波手段と、を有し、前記バイアス電圧発生手段は、前記第１のモニタ電圧を一定に保つように前記バイアス電圧を調整することを要旨とする。
【０００８】
本発明にあっては、モニタ用信号で変調されたバイアス電圧を出力し、出力されたバイアス電圧をデータ信号にバイアスＴで重畳し、発振された局部発振ミリ波信号を重畳されたデータ信号で変調し、変調された局部発振ミリ波信号の一部を分岐して、分岐された局部発振ミリ波信号からモニタ用信号を検波し、このモニタ用信号の変調度に応じた第１のモニタ電圧を出力して、該第１のモニタ電圧を一定に保つように該バイアス電圧を調整するため、変調手段での変調度を一定に保つことが可能となり、環境温度が変動した場合であっても安定したデータ伝送を行う無線装置を提供することができる。
【０００９】
請求項３に記載の本発明は、前記分岐手段によって分岐された前記局部発振ミリ波信号のミリ波信号強度を検波すると共に、当該局部発振ミリ波信号から前記変調手段で変調された前記データ信号を検波する第２の検波手段と、検波された前記ミリ波信号強度に応じた第２のモニタ電圧と、検波された前記データ信号から復調した前記モニタ用信号とを分離出力する分離手段と、分離出力された前記第２のモニタ電圧を一定に保つように前記増幅手段に印加するバイアス電圧を調整する調整手段と、を更に有し、前記第１の検波手段は、分離出力された前記モニタ用信号の変調度に応じた前記第１のモニタ電圧を出力することを要旨とする。
【００１０】
本発明にあっては、分岐された局部発振ミリ波信号のミリ波信号強度を検波すると共に、この局部発振ミリ波信号から変調手段で変調されたデータ信号を検波し、検波されたミリ波信号強度に応じた第２のモニタ電圧と、検波されたデータ信号から復調したモニタ用信号とを分離出力し、分離出力された第２のモニタ電圧を一定に保つように増幅手段に印加するバイアス電圧を調整するため、増幅手段でのミリ波信号強度を一定に保つことが可能となり、環境温度が変動した場合であっても更に安定したデータ伝送を行う無線装置を提供することができる。
【００１１】
請求項４に記載の本発明は、前記モニタ用信号の周波数が、前記データ信号の周波数成分よりも低い周波数であって、且つフィルタによって当該データ信号と分離可能な周波数であることを特徴とする。
【００１２】
本発明にあっては、モニタ用信号の周波数が、データ信号の周波数成分よりも低い周波数であって、且つフィルタによって該データ信号と分離可能な周波数であるため、本発明の無線装置に対向して設けられた受信機においてデータ信号を復調する際にモニタ用信号を確実に分離でき、データ伝送特性の劣化を防止することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、環境温度が変動した場合であっても安定したデータ伝送を行う無線装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１５】
〔第１の実施の形態〕
図１は、第１の実施の形態に係る無線装置のブロック構成を示す構成図である。この無線装置１００は、ＬＯミリ波信号発振機１１と、モニタ用低周波信号発振機１３と、変調器３１と、ＬＯミリ波信号用増幅器３２と、データ信号用増幅器３３と、カプラ３４と、検波器３５と、バイアス電圧調整回路３６とを備えた構成である。
【００１６】
ＬＯミリ波信号発振機１１は、局所発振（ＬＯ）ミリ波信号（ＬＯミリ波信号）を発振する。そして、発振されたＬＯミリ波信号は、変調器３１に入力される。一方、モニタ用低周波信号発振機１３は、変調器３１における変調強度をモニタするための変調強度モニタ用低周波信号を発振する。そして、発振された変調強度モニタ用低周波信号は、データ信号用増幅器３３のゲイン調整端子に入力される。
【００１７】
次に、データ信号用増幅器３３は、ゲイン調整端子を介して変調強度モニタ用低周波信号を入力すると共に伝送対象のデータ信号を入力し、このデータ信号を変調強度モニタ用低周波信号で変調した変調データ信号を出力する。続いて、変調器３１は、データ信号用増幅器３３から出力された変調データ信号を入力すると共にＬＯミリ波信号を入力し、このＬＯミリ波信号を変調データ信号で変調した変調ＬＯミリ波信号を出力する。そして、ＬＯミリ波信号用増幅器３２は、変調器３１から出力された変調ＬＯミリ波信号を入力し、所望の強度まで増幅する。その後、カプラ３４によって、変調ＬＯミリ波信号の一部が分岐される。検波器３５は、分岐された変調ＬＯミリ波信号から変調データ信号を復調し、更に、復調された変調データ信号から変調強度モニタ用低周波信号を検波して、検波された変調強度モニタ用低周波信号の変調強度に応じたモニタ電圧を出力する。最後に、バイアス電圧調整回路３６は、検波器３５から出力されたモニタ電圧を入力し、このモニタ電圧を一定に保つように変調器３１に印加されるバイアス電圧を調整する。
【００１８】
なお、変調強度モニタ用低周波信号の周波数は、伝送対象であるデータ信号の周波数成分よりも低い周波数であって、且つバイアスＴ等のフィルタによってデータ信号と分離可能な周波数に設定されている。このように周波数を設定することにより、図１に示す送信機として動作する無線装置に対向して設けられた受信機においてデータ信号を復調する際に、フィルタを用いて変調強度モニタ用低周波信号成分を確実に分離でき、データ伝送特性の劣化を防止することができる。
【００１９】
本実施の形態によれば、ＬＯミリ波信号を変調強度モニタ用低周波信号で変調された伝送対象のデータ信号で変調し、変調された変調ＬＯミリ波信号の一部を分岐して、分岐された変調ＬＯミリ波信号から変調データ信号を復調した後に、復調された変調データ信号から変調強度モニタ用低周波信号を検波し、この変調強度モニタ用低周波信号の変調強度に応じたモニタ電圧を出力して、このモニタ電圧を一定に保つように変調器３１に印加されるバイアス電圧を調整するので、変調器３１での変調強度を一定に保つことが可能となり、環境温度が変動した場合であっても安定したデータ伝送を行う無線装置１００を提供することができる。
【００２０】
〔第２の実施の形態〕
図２は、第２の実施の形態に係る無線装置のブロック構成を示す構成図である。この無線装置１００は、ＬＯミリ波信号発振機１１と、モニタ用低周波信号発振機１３と、変調器３１と、ＬＯミリ波信号用増幅器３２と、カプラ３４と、検波器３５と、バイアス電圧発生回路３７と、バイアスＴ３８とを備えた構成である。
【００２１】
ＬＯミリ波信号発振機１１は、局所発振（ＬＯ）ミリ波信号（ＬＯミリ波信号）を発振する。そして、発振されたＬＯミリ波信号は、第１の実施の形態と同様に変調器３１に入力される。一方、モニタ用低周波信号発振機１３は、変調器３１における変調強度をモニタするための変調強度モニタ用低周波信号を発振する。そして、発振された変調強度モニタ用低周波信号は、バイアス電圧発生回路３７に入力される。
【００２２】
次に、バイアス電圧発生回路３７は、変調器３１に印加するためのバイアス電圧であって、入力された変調強度モニタ用低周波信号で変調した変調バイアス電圧を出力する。続いて、バイアスＴ３８は、変調バイアス電圧を入力すると共に伝送対象のデータ信号を入力し、この変調バイアス電圧をデータ信号に重畳した重畳データ信号を出力して変調器３１に印加する。そして、変調器３１は、重畳データ信号を入力すると共にＬＯミリ波信号を入力し、このＬＯミリ波信号を重畳データ信号で変調した変調ＬＯミリ波信号を出力する。ＬＯミリ波信号用増幅器３２は、変調器３１から出力された変調ＬＯミリ波信号を入力し、所望の強度まで増幅する。その後、カプラ３４によって、変調ＬＯミリ波信号の一部が分岐される。検波器３５は、分岐された変調ＬＯミリ波信号から重畳データ信号を復調し、更に、復調された重畳データ信号から変調強度モニタ用低周波信号を検波して、検波された変調強度モニタ用低周波信号の変調強度に応じたモニタ電圧を出力する。最後に、バイアス電圧発生回路３７は、検波器３５から出力されたモニタ電圧を入力し、このモニタ電圧を一定に保つように変調器３１に印加されるバイアス電圧を調整する。
【００２３】
なお、変調強度モニタ用低周波信号の周波数は、第１の実施の形態と同様に、伝送対象であるデータ信号の周波数成分よりも低い周波数であって、且つバイアスＴ等のフィルタによってデータ信号と分離可能な周波数に設定されている。このように周波数を設定することにより、図２に示す送信機として動作する無線装置に対向して設けられた受信機においてデータ信号を復調する際に、フィルタを用いて変調強度モニタ用低周波信号成分を確実に分離でき、データ伝送特性の劣化を防止することができる。
【００２４】
本実施の形態によれば、変調強度モニタ用低周波信号で変調された変調バイアス電圧を出力し、出力された変調バイアス電圧をデータ信号に重畳し、発振された局部発振ミリ波信号を重畳された重畳データ信号で変調し、変調された変調ＬＯミリ波信号の一部を分岐して、分岐された変調ＬＯミリ波信号から変調強度モニタ用低周波信号を検波し、この変調強度モニタ用低周波信号の変調強度に応じたモニタ電圧を出力して、このモニタ電圧を一定に保つように変調器３１に印加するバイアス電圧を調整するので、変調器３１での変調強度を一定に保つことが可能となり、環境温度が変動した場合であっても安定したデータ伝送を行う無線装置１００を提供することができる。
【００２５】
本実施の形態によれば、データ信号用増幅器を用いないので、第１の実施の形態よりもより簡易な構成でデータ伝送を行う無線装置１００を提供することができる。また、データ信号用増幅器を使用しないことで変調器３１の入力端子を１つ削減できるので、変調器３１の構成を簡素化することができる。
【００２６】
〔第３の実施の形態〕
図３は、第３の実施の形態に係る無線装置のブロック構成を示す構成図である。この無線装置１００は、ＬＯミリ波信号発振機１１と、モニタ用低周波信号発振機１３と、変調器３１と、ＬＯミリ波信号用増幅器３２と、カプラ３４と、第１の検波器３５ａと、第２の検波器３５ｂと、バイアス電圧発生回路３７と、第１のバイアスＴ３８ａと、第２のバイアスＴ３８ｂと、オートゲインコントロール回路（以降、単に「ＡＧＣ回路」と称する）３９とを備えた構成である。なお、本実施の形態に係る無線装置１００は、同図の破線で囲まれた３つのブロックを除いて、第２の実施の形態に係る無線装置１００の構成と同様の構成となっている。
【００２７】
ＬＯミリ波信号用増幅器３２のゲインが環境温度によって変化した場合、増幅器から出力されるミリ波信号強度が変動するので、変調器３１の変調強度を一定にした場合であっても検波器３５から出力されるモニタ電圧が変動する可能性がある。そこで、本実施の形態は、第１の実施の形態及び第２の実施の形態で説明した変調器３１の変調強度を一定に保つことに加えて、ＬＯミリ波信号用増幅器３２から出力されるミリ波信号強度も一定に保つことを説明するものである。
【００２８】
ＬＯミリ波信号発振機１１は、局所発振（ＬＯ）ミリ波信号（ＬＯミリ波信号）を発振する。そして、発振されたＬＯミリ波信号は、第１の実施の形態及び第２の実施の形態と同様に変調器３１に入力される。一方、モニタ用低周波信号発振機１３は、変調器３１における変調強度をモニタするための変調強度モニタ用低周波信号を発振する。そして、発振された変調強度モニタ用低周波信号は、第２の実施の形態と同様に、バイアス電圧発生回路３７に入力される。
【００２９】
次に、バイアス電圧発生回路３７は、変調器３１に印加するためのバイアス電圧であって、入力された変調強度モニタ用低周波信号で変調した変調バイアス電圧を出力する。続いて、第１のバイアスＴ３８ａは、変調バイアス電圧を入力すると共に伝送対象のデータ信号を入力し、この変調バイアス電圧をデータ信号に重畳した重畳データ信号を出力して変調器３１に印加する。そして、変調器３１は、重畳データ信号を入力すると共にＬＯミリ波信号を入力し、このＬＯミリ波信号を重畳データ信号で変調した変調ＬＯミリ波信号を出力する。ＬＯミリ波信号用増幅器３２は、変調器３１から出力された変調ＬＯミリ波信号を入力し、所望の強度まで増幅する。その後、カプラ３４によって、変調ＬＯミリ波信号の一部が分岐される。
【００３０】
次に、第１の検波器３５ａは、分岐された変調ＬＯミリ波信号のミリ波信号強度を検波すると共に、この変調ＬＯミリ波信号から重畳データ信号を検波する。そして、第２のバイアスＴ３８ｂは、検波されたミリ波信号強度及び重畳データ信号を入力し、ミリ波信号強度に応じたミリ波信号強度モニタ用電圧をＤＣ端子から出力すると共に、重畳データ信号を復調した変調強度モニタ用低周波信号をＲＦ端子から出力する。その後、ＡＧＣ回路３９は、ミリ波信号強度モニタ用電圧を入力し、このミリ波信号強度モニタ用電圧を一定に保つようにＬＯミリ波信号用増幅器３２に印加するバイアス電圧を調整する。一方、第２の検波器３５ｂは、第２のバイアスＴ３８ｂから出力された変調強度モニタ用低周波信号を入力し、この変調強度モニタ用低周波信号の変調強度に応じた変調強度モニタ電圧を出力する。最後に、バイアス電圧発生回路３７は、第２の検波器３５ｂから出力された変調強度モニタ電圧を入力し、この変調強度モニタ電圧を一定に保つように変調器３１に印加されるバイアス電圧を調整する。
【００３１】
なお、ＬＯミリ波信号用増幅器３２におけるゲート電圧とゲインとの関係は、図４に示すように比例関係なので、この増幅器に印加されるバイアス電圧を一定保つように調整することで、この増幅器から出力されるミリ波信号強度を一定にすることが可能になる。
【００３２】
また、変調強度モニタ用低周波信号の周波数は、第１の実施の形態と同様に、伝送対象であるデータ信号の周波数成分よりも低い周波数であって、且つバイアスＴ等のフィルタによってデータ信号と分離可能な周波数に設定されている。このように周波数を設定することにより、図３に示す送信機として動作する無線装置に対向して設けられた受信機においてデータ信号を復調する際に、フィルタを用いて変調強度モニタ用低周波信号成分を確実に分離でき、データ伝送特性の劣化を防止することができる。
【００３３】
本実施の形態では、第２の実施の形態で説明した構成及び動作に対して更に機能を加えた構成及び動作について説明したが、第１の実施の形態で説明した構成に適用した場合であっても同様の効果を得ることができる。
【００３４】
本実施の形態によれば、分岐された変調ＬＯミリ波信号のミリ波信号強度を検波すると共に、この変調ＬＯミリ波信号から重畳データ信号を検波し、検波されたミリ波信号強度に応じたミリ波信号強度モニタ用電圧と、検波された重畳データ信号から復調した変調強度モニタ用低周波信号とを分離出力し、分離出力されたミリ波信号強度モニタ用電圧を一定に保つようにＬＯミリ波信号用増幅器３２に印加するバイアス電圧を調整するので、ＬＯミリ波信号用増幅器３２でのミリ波信号強度を一定に保つことが可能となり、環境温度が変動した場合であっても更に安定したデータ伝送を行う無線装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】第１の実施の形態に係る無線装置のブロック構成を示す構成図である。
【図２】第２の実施の形態に係る無線装置のブロック構成を示す構成図である。
【図３】第３の実施の形態に係る無線装置のブロック構成を示す構成図である。
【図４】ＬＯミリ波信号用増幅器におけるゲート電圧とゲインとの関係を示すグラフである。
【図５】変調強度方式を採用した従来の無線装置のブロック構成を示す構成図である。
【図６】従来の無線装置で使用される変調器の通過特性のバイアス電圧依存性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３６】
１１…ＬＯミリ波信号発振機
１３…モニタ用低周波信号発振機
３１…変調器
３２…ＬＯミリ波信号用増幅器
３３…データ信号用増幅器
３４…カプラ
３５…検波器
３５ａ…第１の検波器
３５ｂ…第２の検波器
３６…バイアス電圧調整回路
３７…バイアス電圧発生回路
３８…バイアスＴ
３８ａ…第１のバイアスＴ
３８ｂ…第２のバイアスＴ
３９…オートゲインコントロール回路（ＡＧＣ回路）
５０…アンテナ
【図１】
0004722148.tif 000002
【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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