(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースバンド信号を増幅し、該増幅した信号の一部を帰還し、該帰還したベースバンド信号を前記ベースバンド信号に加算または減算することによって、前記増幅器の非線形歪みを補償する負帰還増幅器を備えた送信機において、
前記送信機の内部の温度を検出し、検出された温度に基づいて、前記帰還したベースバンド信号の位相を変更すると共に、送信周波数を切替える場合に、送信周波数に対応して前記帰還したベースバンド信号の初期位相値を変更することを特徴とする自動位相制御方法。
【請求項２】
請求項１記載の自動位相制御方法において、
予め送信周波数の値に対応する初期位相設定値を参照するための周波数テーブルを備え、
切替える送信周波数に対応する該周波数テーブルの初期位相設定値によって前記帰還したベースバンド信号の位相を変更することを特徴とする自動位相制御方法。
【請求項３】
請求項１記載の自動位相制御方法において、
予め送信周波数の値に対応する初期位相設定値を演算するための近似式を備え、
切替える送信周波数に対する初期位相設定値を前記近似式によって算出し、該算出した初期位相設定値によって前記帰還したベースバンド信号の位相を変更することを特徴とする自動位相制御方法。
【請求項４】
ベースバンド信号を増幅し、該増幅した信号の一部を帰還し、該帰還したベースバンド信号を前記ベースバンド信号に加算または減算することによって、前記増幅器の非線形歪みを補償する負帰還増幅器を備えた送信機において、
送信周波数を切替える場合に、送信周波数に対応して前記帰還したベースバンド信号の初期位相値を変更することを特徴とする自動位相制御方法。
【請求項５】
請求項４記載の自動位相制御方法において、
予め送信周波数の値に対応する初期位相設定値を参照するための周波数テーブルを備え、
切替える送信周波数に対応する該周波数テーブルの初期位相設定値によって前記帰還したベースバンド信号の位相を変更することを特徴とする自動位相制御方法。
【請求項６】
請求項４記載の自動位相制御方法において、
予め送信周波数の値に対応する初期位相設定値を演算するための近似式を備え、
切替える送信周波数に対する初期位相設定値を前記近似式によって算出し、該算出した初期位相設定値によって前記帰還したベースバンド信号の位相を変更することを特徴とする自動位相制御方法。
【請求項７】
ベースバンド信号を加算器または減算器を介して入力し、所定の帯域制限を行なう帯域制限回路と、
該帯域制限された信号を直交変調する直交変調器と、
該直交変調された信号を増幅する増幅器と、
該増幅された信号の一部を分波し、直交復調する直交復調器とを備え、
該直交復調された信号を前記加算器または減算器に与え、前記ベースバンド信号を加算または減算することによって、前記増幅器の非線形歪みを補償する負帰還増幅器において、
前記送信機の内部の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサが検出した温度に基づいて、前記直交復調された信号の位相を補正するため位相制御信号を出力する位相制御回路と、
該位相制御信号に基づいて、前記直交復調された信号の位相を補正する移相器と、
送信周波数を切替える中央制御装置を備え、前記位相制御回路は前記中央制御装置から入力される送信周波数情報に基づいて、前記移相器の初期位相値を切替えるための初期位相設定制御信号を出力し、前記移相器は該初期位相設定制御信号に初期位相値を変更することを特徴とする送信機。
【請求項８】
ベースバンド信号を加算器または減算器を介して入力し、所定の帯域制限を行なう帯域制限回路と、
該帯域制限された信号を直交変調する直交変調器と、
該直交変調された信号を増幅する増幅器と、
該増幅された信号の一部を分波し、直交復調する直交復調器とを備え、
該直交復調された信号を前記加算器または減算器に与え、前記ベースバンド信号を加算または減算することによって、前記増幅器の非線形歪みを補償する負帰還増幅器において、
前記直交復調された信号の位相を補正するため位相制御信号を出力する位相制御回路と、
該位相制御信号に基づいて、前記直交復調された信号の位相を補正する移相器と、
送信周波数を切替える中央制御装置を備え、前記位相制御回路は前記中央制御装置から入力される送信周波数情報に基づいて、前記移相器の初期位相値を切替えるための初期位相設定制御信号を出力し、前記移相器は該初期位相設定制御信号に初期位相値を変更することを特徴とする送信機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送信機に関わり、特に、温度及び送信周波数の切り替えでの急激な位相変化に追従可能なループ位相制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタル移動通信において広く採用されている線形変調方式には、送信機の電力増幅器として線形増幅器が必要とされている。そのため、高い電力効率と良好な線形性との両立を図ることが可能なことから、非線形歪み補償方式の電力増幅器（リニアライザ）が採用されている。その代表的な補償方法の１つとして、送信電力増幅器の出力の一部を負帰還した信号を利用して歪み補償を行なうカーテシアンループ方式が周知である。しかし、このカーテシアンループ方式は、閉ループ制御であることより、ループの安定性が非常に重要であるため、ループを安定に動作させるために、ループの位相制御が必要不可欠である。
【０００３】
従来のカーテシアンループ方式の非線形歪み補償技術を適用した送信機の一例を図３によって説明する。図３は、従来の移動通信端末機無線部の構成を示すブロック図である。1と2は入力端子、3と4は減算器、5は直交変調器（MOD）、6と8と14はバンドパスフィルタ（BPF）、7と13はミキサ、9は電力増幅器、10はカプラ、11はアンテナ、12は減衰器、15は直交復調器（DEMOD）、16と17は発振器、18は移相器、19は位相制御回路、22と23は帯域制限回路である。
入力端子1は、位相制御回路19と減算器3の被減算入力端子側に接続され、入力端子2は、位相制御回路19と減算器4の被減算入力端子側に接続される。減算器3の出力は帯域制限回路22に接続され、減算器4の出力は帯域制限回路23に接続される。更に、帯域制限回路22と帯域制限回路23の出力は、それぞれ直交変調器5に接続される。直交変調器5の出力はBPF6に接続され、BPF6の出力はミキサ7に接続される。ミキサ7の出力はBPF8に接続され、BPF8の出力は電力増幅器9に接続される。電力増幅器9の出力はカプラ10に接続され、カプラ10の出力はアンテナ11と減衰器12に接続される。減衰器12の出力はミキサ13に接続され、ミキサ13の出力は直交復調器15に接続される。直交復調器15の出力同相成分（i）は減算器4の減算入力端子側と位相制御回路19に接続され、直交復調器15の出力直交成分（q）は減算器3の減算入力端子側と位相制御回路19に接続される。また、位相制御回路19の出力は移相器18に接続される。更に、発振器16の出力は直交変調器5と移相器18に接続され、移相器18の出力は直交復調器15に接続される。また更に、発振器17の出力はミキサ7とミキサ13に接続される。
【０００４】
初めに、従来技術の送信機の送信動作について説明する。
図３において、発振器16は、搬送波信号を発生し、直交変調器5と移相器18とに与える。また、発振器17は、中間周波数信号を発生し、ミキサ7とミキサ13とに与える。
入力端子1よりベースバンド信号の直交成分（Q）を入力し、入力端子2よりベースバンド信号の同相成分（I）を入力する。このベースバンド信号の直交成分（Q）は、減算器3を介して帯域制限回路22に与えられ、所望のループ特性となるような帯域制限がかけられ、直交変調器5に与えられる。ベースバンド信号の同相成分（I）もまた、減算器4を介して帯域制限回路23に与えられ、所望のループ特性となるような帯域制限がかけられ、直交変調器5に与えられる。直交変調器5は、入力された２つの信号で、発振器16から入力される搬送波信号を直交変調し、その出力（被変調波信号）をBPF6に与える。BPF6は、入力された被変調波信号から帯域外スプリアスを除去し、ミキサ7に与える。ミキサ7は、発振器17から与えられる搬送波信号とミクシングして、入力された信号の周波数変換を行い、BPF8に与える。BPF8では、入力された信号から帯域外スプリアスを除去して、電力増幅器9に与える。電力増幅器9は、入力された信号を規定された出力レベルまで電力増幅し、カプラ10を介してアンテナ11から送信する。
【０００５】
一方、電力増幅器9の出力信号の一部は、カプラ10により取り出されて、帰還信号として減衰器12に与えられる。減衰器12では、入力された帰還信号の電力レベルを適正な値に調整して、ミキサ13に与える。ミキサ13は、減衰器12から入力された信号を、発振器17から与えられる中間周波数信号とミキシングして周波数変換し、BPF14に与える。BPF14は、入力された信号から不要成分を除去して、直交復調器15に与える。
直交復調器15は、移相器18から入力される搬送波信号で、BPF14から入力された信号をベースバンド信号に直交復調し、直交復調されたベースバンド信号の直交成分（q）を減算器3に与え、同相成分（i）を減算器4に与える。
【０００６】
減算器3では、入力ベースバンド信号の直交成分（Q）から帰還ベースバンド信号の直交成分（q）を減じて直交変調器5に与え、同相成分（I）から帰還ベースバンド信号の同相成分（i）を減じて直交変調器5に与えることによって、負帰還がかけられる。
このような負帰還の構成においては、系を安定させるために、減算器3と減算器4の入力側それぞれで、入力ベースバンド信号と帰還ベースバンド信号の位相差を0°に合わせる必要がある。そこで、位相制御回路19で移相器18を制御して、入力信号と帰還信号の位相差が0°となるように位相を制御する必要がある。
【０００７】
次に、従来の送信機の自動位相制御方法について説明する。
図３において、入力端子1と2とから入力するベースバンド信号の直交成分（Q）と同相成分（I）は、移相制御回路19にも与えられる。また、加算器3と4とに与えられる帰還ベースバンド信号の直交成分（q）と同相成分（i）もまた、位相制御回路19にも与えられる。
位相制御回路19は、入力ベースバンド信号及び直交復調器から出力される帰還ベースバンド信号とにより、両者を比較して、帰還ベースバンド信号の位相が遅れている場合には、移相器18の移相量を減少させ、進んでいる場合には移相器18の移相量を増加させるように制御する位相制御信号を、移相器18に与える。移相器18は、発振器16から入力される搬送波信号の移相を、位相制御回路19から与えられる位相制御信号に基づいて実施し、直交復調器15に与える搬送波信号の位相を変更することにより、送信機のループの自動位相制御を行なう。
上述のような送信機の自動位相制御機能は、例えば、特許登録番号第２７４６１３３号公報に記載されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来技術には、温度等によるループ位相の変化に追従するため、位相制御回路が、入力信号をリミッタ等でパルス化した後に位相比較を行なうデジタル回路で構成されており、デジタル回路からのパルス信号のリークによってスプリアスが劣化する欠点がある。
更に、従来技術では、検出した位相の進みや遅れによって、移相量に対応したカウンタをアップやダウンすることによって追従する方法を採用している。このため、車載機のように、送信周波数を切り替える使用形態では、周波数を切り替えた時に発生する急激な位相変化に対して、すばやく追従できず、送信開始時に最悪の場合は発振する欠点がある。
本発明の目的は、上記のような欠点を除去するため、位相制御回路に位相比較を行なうためにデジタル回路を使用せずに、温度変化及び送信周波数の変化に対して、ループの位相を最適値に設定することが可能な自動位相制御方法及び送信機を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の自動位相制御機能は、温度センサにより、前記送信機の内部の温度を監視して、温度変化が生じた場合には、予め用意した温度テーブル又は、温度変化に対する位相変化の近似式から、位相制御回路で算出したループ位相の最適な位相データを移相器に与えることにより、自動位相制御を行なう構成である。また、送信周波数の変化による位相変化に対しては、予め位相制御回路に格納した各送信周波数に対する最適位相値をテーブル化した周波数テーブル又は、周波数変化に対する位相変化の近似式を、送信周波数変化時に呼び出し、当該情報を移相器に与えることにより、自動位相制御を行なう構成である。
【００１０】
即ち、本発明の自動位相制御方法は、ベースバンド信号を増幅し、増幅した信号の一部を帰還し、帰還したベースバンド信号をベースバンド信号に加算または減算することによって、増幅器の非線形歪みを補償する負帰還増幅器を備えた送信機において、前記送信機の内部の温度を検出し、検出された温度に基づいて、帰還したベースバンド信号の位相を変更するものである。
そのために、予め温度変化に対応する位相補正量を参照するための温度テーブルを備え、検出された温度に対応する温度テーブルの位相補正量によって帰還したベースバンド信号の位相を変更するものである。
また、そのために、予め温度変化に対応する位相補正量を演算するための近似式を備え、検出された温度に対する位相補正量を近似式によって算出し、算出した位相補正量によって帰還したベースバンド信号の位相を変更するものである。
更にまた、本発明の自動位相制御方法は、送信周波数を切替える場合に、送信周波数に対応して帰還したベースバンド信号の初期位相を変更するものである。
そのために、本発明の自動位相制御方法は、予め送信周波数の値に対応する初期位相設定値を参照するための周波数テーブルを備え、切替える送信周波数に対応する周波数テーブルの初期位相設定値によって帰還したベースバンド信号の位相を変更するものである。
そしてまた、本発明の自動位相制御方法は、予め送信周波数の値に対応する初期位相設定値を演算するための近似式を備え、切替える送信周波数に対する初期位相設定値を近似式によって算出し、算出した初期位相設定値によって帰還したベースバンド信号の位相を変更するものである。
【００１１】
更に、本発明の送信機は、ベースバンド信号を加算器または減算器を介して入力し、所定の帯域制限を行なう帯域制限回路と、帯域制限された信号を直交変調する直交変調器と、直交変調された信号を増幅する増幅器と、増幅された信号の一部を分波し、直交復調する直交復調器とを備え、直交復調された信号を第１の加算器または減算器に与え、ベースバンド信号を加算または減算することによって、増幅器の非線形歪みを補償する負帰還増幅器において、前記送信機の内部の温度を検出する温度センサと、温度センサが検出した温度に基づいて、直交復調された信号の位相を補正するため位相制御信号を出力する位相制御回路と、位相制御信号に基づいて、直交復調された信号の位相を補正する移相器とを有し、ベースバンド信号と直交復調された信号の位相を合わせるものである。
更に本発明の送信機は、送信周波数を切替える中央制御装置を備え、位相制御回路は中央制御装置から入力される送信周波数情報に基づいて、移相器の初期位相値を切替えるための初期位相設定制御信号を出力し、移相器は初期位相設定制御信号に初期位相値を変更するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例を図１によって説明する。図１は、本発明の移動通信端末機無線部の構成を示すブロック図である。図３で説明した構成要素と同一の機能の構成要素には同一の番号を付した。その他、19′は位相制御回路、20は温度センサ、21は中央制御装置（CPU：Central Processing Unit、以降CPUと称する）である。
図１の構成は、図３に対して、位相制御回路19を位相制御回路19′に置換え、温度センサ20の出力を位相制御回路19′に接続し、CPU21と位相制御回路19′とを結合している。また、入力端子1と2及び、直交復調器15からの信号は、位相制御回路19′に入力されない。更に、位相制御回路19′から移相器18へ入力される信号として、位相補正量に関する位相制御信号の他に、位相値の初期設定値を変更するための初期位相設定信号がある。
【００１３】
図１に示した送信機の送信動作は、図３を用いて説明した従来技術と同様なので、説明を省略する。
本発明による送信機の位相制御方法の一実施例について、以下説明する。
本発明では、温度センサを設置し、温度変化による位相変化に影響を与えるデバイスの周辺部の温度を常時監視する。温度センサは、移動通信端末機無線部の送信機の内部に取り付ける。特に、温度変動による特性変化の影響が大きい素子（例えば、高周波部のバンドパスフィルタ：図１では、バンドパスフィルタ8）の近傍に取り付ける。
温度センサ20は、検出した温度に相当する信号（温度データ）を位相制御回路19′に逐次入力する。位相制御回路19′は、入力された温度データを所定の時間間隔で読み取り、位相制御回路19′に予め格納しておいた温度テーブルを参照して、位相補正量を読み取り、当該位相補正量に基づく位相制御信号を移相器18に与える。移相器18は、発振器16から入力される搬送波信号の移相を、位相制御回路19′から与えられる位相制御信号に基づいて実施し、直交復調器15に与える搬送波信号の位相を変更することにより、送信機のループの自動位相制御を行なう。
尚、移相器18には、移相量の初期値が予め設定されており、入力される位相制御信号は、設定されている初期位相値からの移相量を決定する。
【００１４】
次に温度テーブルを用いた位相制御方法について、図２と図６を用いて、更に説明する。図２は、本発明に用いる位相制御回路の一実施例の構成を示すブロック図である。また、図６は、本発明に用いる温度テーブルの一実施例を示す図である。
温度テーブルとは、温度データに対する位相補正量を予めテーブル化したものであり、予め測定した各温度に対する位相変化量を基に決定した温度テーブルを使用する。本実施例では、20 ℃の位相を基準として初期位相値を定めている。91はA/D変換器、92は温度テーブルを格納している温度テーブルメモリ、93は周波数テーブルを格納している周波数テーブルメモリ、94は加算器である。
【００１５】
図２において、温度センサ20から入力された温度データがA/D変換器91に与えられ、デジタル値に変換され、温度テーブルメモリ92に与えられる。温度テーブルメモリ92では、入力されたデジタル値に対応する位相補正量を温度テーブルと照合して読み出し、位相制御信号として移相器18に出力する。
尚、温度テーブルの代用として近似式を用いて、位相制御を行なうことも可能である。図４は、温度センサ20が検出する温度と最適な位相補正量との関係をグラフ化した一例を示す図である。横軸は温度（℃）、縦軸は最適な位相補正量Δφ（°）である。このグラフの実線部を、例えば、直線近似した近似式として、例えば、図２の温度テーブルメモリ92の替わりに近似式の演算部を設けることにより、位相補正情報を算出することによって、温度テーブルと同様に自動位相制御を行なうことができる。
【００１６】
次に本発明の他の実施例である、送信周波数を切替えた場合について、図２と図７によって更に説明する。図７は、本発明に用いる周波数テーブルの一実施例を示す図である。
送信周波数に対しては、予め送信周波数に対する最適位相値をテーブル化して保存した周波数テーブルメモリ93を用意する。
図２において、CPU21から与えられる周波数情報が周波数テーブルメモリ93に入力される。周波数テーブルメモリ93では、入力された周波数情報から周波数最適位相値に相当する初期位相設定値を読み出し、初期位相設定制御信号として移相器18に出力する。移相器18は、入力された初期位相設定制御信号に基づいて移相器18に設定されている初期位相値の設定を変更する。
【００１７】
また、上記の実施例では、入力ベースバンド信号と帰還ベースバンド信号とを合成するために、減算器を使用したが、加算器でもよく、その場合には、入力ベースバンド信号と帰還ベースバンド信号の位相差を180°に合わせる。
尚、周波数テーブルの代用として近似式を用いて、位相制御を行なうことも可能である。図５は、CPU21が出力する周波数と最適な位相補正量との関係をグラフ化した一例を示す図である。横軸は送信周波数f（MHz）、縦軸は最適な位相値φ（°）である。このグラフの実線部を、例えば、直線近似した近似式として、例えば、図２の周波数テーブルメモリ93の替わりに近似式の演算部を設けることにより、位相補正情報を算出することによって、周波数テーブルと同様に自動位相制御を行なうことができる。
尚、経年変化による位相ずれに対しては、例えば、定期的に温度テーブルや周波数テーブルの内容を更新することによって対処する。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、温度センサと予め用意した温度テーブルとにより、温度変化による位相変化に対応するための専用制御回路を不要とした。これによって、デジタル回路により発生するスプリアスの劣化原因の解消できた。更に、周波数テーブルを用いることにより、送信周波数切り替え時にも、常時ループの安定性を保持して、送信機の発振を防止することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例の構成を示すブロック図。
【図２】  本発明に用いる位相制御回路の一実施例の構成を示すブロック図。
【図３】  従来の移動通信端末機無線部の構成を示すブロック図。
【図４】  温度と最適な位相補正量の関係をグラフ化した一例を示す図。
【図５】  周波数と最適な位相補正量の関係をグラフした一例を示す図。
【図６】  本発明の位相制御に使用する温度テーブルの一例を示す図。
【図７】  本発明の位相制御に使用する周波数テーブルの一例を示す図。
【符号の説明】
1，2：入力端子、  3，4：減算器、  5：直交変調器（MOD）、  6，8，14：バンドパスフィルタ（BPF）、  7，13：ミキサ、  9：電力増幅器、  10：カプラ、  11：アンテナ、  12：減衰器、  15：直交復調器（DEMOD）、  16，17：発振器、  18：移相器、  19，19′：位相制御回路、  20：温度センサ、  21：CPU、  22，23：帯域制限回路、  91：A/D変換器、  92：温度テーブルメモリ、  93：周波数テーブルメモリ。
【図１】
0004394296.tif 000002
【図２】
0004394296.tif 000003
【図３】
0004394296.tif 000004
【図４】
0004394296.tif 000005
【図５】
0004394296.tif 000006
【図６】
0004394296.tif 000007
【図７】
0004394296.tif 000008