(57)【要約】【課題】ローカル発振部の出力側負荷変動による周波数ドリフトが無線送信信号に及ぼす悪影響を、高コストとならないように無くすことを可能にする。【解決手段】発振周波数ｆＬＯ１が負荷変動の影響を受けるローカル発振部１３と、ローカル発振部１３よりも高い発振周波数ｆＬＯ２のローカル発振部２６と、ローカル発振部１３の負荷に接続された出力側と、ローカル発振部２６の出力側との間に接続されたミキサ２３と、ミキサ２３で求められたローカル発振部１３，２６の両信号の差分による差分信号ＬＯ３ａと、ＩＦ変調信号Ｓ１とを乗算するミキサ２１と、このミキサ２１の乗算により得られる差分信号ＬＯ３ａとＩＦ変調信号Ｓ１との差分である差分信号Ｌ４ａと、ローカル発振部１３の発振周波数ｆＬＯ１の信号とを乗算するミキサ１４と、このミキサ１４からの送信変調信号Ｓ２を電力増幅するパワーアンプ１５と、で構成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発振周波数が負荷変動の影響を受ける第１の発振部と、
前記第１の発振部よりも高い発振周波数の第２の発振部と、
前記第１の発振部の負荷に接続された出力側と、前記第２の発振部の出力側との間に接続され、少なくとも前記第１及び第２の発振部の発振周波数の差分を求める能動デバイスと、
前記差分に前記第１の発振部で負荷変動の影響で発生した周波数ドリフト成分が含まれている際に、当該周波数ドリフト成分を反転した逆周波数ドリフト成分によって、当該周波数ドリフト成分を打ち消すキャンセル部と
を備えることを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記キャンセル部は、
前記能動デバイスで求められた差分による第１差分信号と所定周波数信号とを乗算する第１のミキサと、
前記第１のミキサの乗算により得られる前記第１差分信号と前記所定周波数信号との差分である第２差分信号と、前記第１の発振部の発振周波数の信号とを乗算する第２のミキサと
を備えて成ることを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記能動デバイスは、複数の信号を乗算するミキサ、又は当該ミキサ以外に少なくともアンプを含んで成ることを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＨＳ(Personal Handy-phone System)や携帯電話システムにおいてＴＤＤ(Time Division Duplex)無線通信を行う場合などにローカル発振器が負荷変動の影響を受ける、無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＴＤＤ無線通信を行う無線通信装置の構成例を図２に示し、その説明を行う。図２に示す無線通信装置１０は、デジタル／アナログ変換（Ｄ／Ａ変換）を行うＤＡＣ(Digital to Analog Converter)１１と、所定の周波数信号のみを通過させるＢＰＦ(Band-pass filter)１２と、ＰＬＬ(Phase Locked Loop)シンセサイザを備えて一定に保持した周波数の信号を発振するローカル発振部１３と、２つの信号を乗算するミキサ１４と、信号の電力増幅を行うパワーアンプ１５と、信号の無線送受信を行うアンテナ１６とを備えて構成されている。
【０００３】
このような構成において、ＤＡＣ１１のＤ／Ａ変換により生成されたＩＦ(Intermediate Frequency)変調信号Ｓ１のうちＤ／Ａ変換により生じた高調波がＢＰＦ１２で除去され、これがＩＦ変調信号Ｓ１ａとしてミキサ１４へ出力される。ローカル発振部１３からは、ＰＬＬシンセサイザで一定の搬送周波数にロックされたローカル周波数信号ＬＯ１が発振され、ミキサ１４で、そのローカル周波数信号ＬＯ１とＩＦ変調信号Ｓ１ａとが乗算されて送信変調信号Ｓ２が生成される。この送信変調信号Ｓ２は、パワーアンプ１５で所定の送信電力に増幅された後、図示せぬローパスフィルタ等を経由したのちアンテナ１６から無線送信される。
【０００４】
また、無線通信装置１０においては、ＴＤＤ動作のうち受信タイミングでは、省電力のためパワーアンプ１５の電源は切られ、送信タイミングにてその電源が再投入される。この入り切りの動作を短時間で繰り返して、電源投入時に送信変調信号Ｓ２をバースト送信するようになっている。この種の従来技術として特許文献１に記載のものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１３５６１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図２に示した従来の無線通信装置１０においては、ＴＤＤ無線通信が行われるので、図３（ａ）に示すように、送信（ＴＸ）と受信（ＲＸ）とが、時刻ｔ１−ｔ２間でＴＸ、時刻ｔ２−ｔ３間でＲＸ、時刻ｔ３−ｔ４間でＴＸのように、交互に繰り返される。これは（ｂ）に示すようにパワーアンプ１５の電源（ＰＡ電源）を、ＴＸに切り換える直前の時刻ｔ１−０にＯＮ（オン）としてＴＸとし、ＴＸ終了直後の時刻ｔ２−１にＯＦＦ（オフ）としてＲＸとする動作を繰り返すことによって行う。以降同様にＰＡ電源が、ＴＸ直前の時刻ｔ３−０にＯＮ、ＴＸ終了直後の時刻ｔ４−１にＯＦＦとされる動作が繰り返される。
【０００７】
ＰＡ電源が時刻ｔ１−０，ｔ３−０においてＯＦＦからＯＮとなった時、ローカル発振部１３から負荷側であるミキサ１４側を見た際の負荷インピーダンスが、（ｃ）にＬＯ負荷インピーダンスとして示すように、Ｚ０からＺ１に変化する。但し、Ｚ０≠Ｚ１の関係となっている。また、ＰＡ電源が時刻ｔ２−１，ｔ４−１においてＯＮからＯＦＦとなった時、ＬＯ負荷インピーダンスがＺ１からＺ０に変化する。
【０００８】
このインピーダンスのＺ０からＺ１又はＺ１からＺ０への変化時に、ローカル発振部１３の発振周波数が、（ｄ）にｆＬＯ１で示す一定値からΔｆで示すように急激に変動（ドリフト）する。これはパワーアンプ１５の電源をＯＮ又はＯＦＦに切り替えた瞬間にパワーアンプ１５の入力インピーダンスが急変し、この負荷変動の影響をミキサ１４を介してローカル発振部１３が受けるためである。更に説明すると、ローカル発振部１３にはＰＬＬシンセサイザが用いられているため、急激な負荷変動があった場合、ＰＬＬシンセサイザによる周波数ロックが一時的に外れ、再引き込みが行われるまでの間、周波数がドリフトしてしまう。
【０００９】
このように周波数ドリフトが生じた場合、送信変調信号Ｓ２の搬送波位相が変動してしまうため、無線通信装置１０のＴＤＤ無線通信においてＰＳＫや多値ＱＡＭ又はＯＦＤＭ等の変調方式を採用していると、送信変調信号Ｓ２の品質に悪影響を与えるといった問題が生じる。
【００１０】
この問題を解消するために、図４に示すように、ローカル発振部１３とミキサ１４との間、言い換えればローカル発振部１３の負荷側にアイソレータ１８を接続して負荷変動の影響を抑制する構成がある。しかし、この構成とした場合、アイソレータ１８が高額部品であるため、無線通信装置１０がコスト高となる問題がある。
【００１１】
本発明は上記した課題を解決するためになされたものであり、ローカル発振部の出力側負荷変動による周波数ドリフトが無線送信信号に及ぼす悪影響を、高コストとならないように無くすことができる、無線通信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記した課題を解決するために本発明は、発振周波数が負荷変動の影響を受ける第１の発振部と、前記第１の発振部よりも高い発振周波数の第２の発振部と、前記第１の発振部の負荷に接続された出力側と、前記第２の発振部の出力側との間に接続され、少なくとも前記第１及び第２の発振部の発振周波数の差分を求める能動デバイスと、前記差分に前記第１の発振部で負荷変動の影響で発生した周波数ドリフト成分が含まれている際に、当該周波数ドリフト成分を反転した逆周波数ドリフト成分によって、当該周波数ドリフト成分を打ち消すキャンセル部とを備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明において、前記キャンセル部は、前記能動デバイスで求められた差分による第１差分信号と所定周波数信号とを乗算する第１のミキサと、前記第１のミキサの乗算により得られる前記第１差分信号と前記所定周波数信号との差分である第２差分信号と、前記第１の発振部の発振周波数の信号とを乗算する第２のミキサとを備えて成ることを特徴とする。
【００１４】
本発明において、前記能動デバイスは、複数の信号を乗算するミキサ、又は当該ミキサ以外に少なくともアンプを含んで成ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ローカル発振部の出力側負荷変動による周波数ドリフトが無線送信信号に及ぼす悪影響を、高コストとならないように無くすことができる無線通信装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】従来の無線通信装置の構成を示すブロック図である。
【図３】無線通信装置のローカル発振部において周波数ドリフトが生じる動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図４】従来の無線通信装置の他の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための実施の形態（以下、単に本実施形態という）について詳細に説明する。
（実施形態の構成）
図１は、本実施形態に係る無線通信装置２０の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る無線通信装置２０は、図２に示した従来の無線通信装置１０の構成を基に、ＤＡＣ１１とＢＰＦ１２との間に更にミキサ２１を接続し、このミキサ２１と、ローカル発振部１３及びミキサ１４の接続部分との間に、更にＢＰＦ２２と、ミキサ２３と、アンプ２４と、ＢＰＦ２５とを接続し、ミキサ２３に更にローカル発振部２６を接続して構成したものである。但し、ＢＰＦ１２は図２ではＤＡＣ１１のＤ／Ａ変換により生じた高調波を除去するとしていたが、図１の本実施形態では、ＢＰＦ１２は、後述のようにミキサ２１からのミキサ信号Ｌ４の内、差分信号ＬＯ３ａの周波数ｆＬＯ２−１からＩＦ変調信号Ｓ１の周波数ｆ１を引いた差分信号Ｌ４ａのみを通過させる機能も含むものとする。
【００１８】
この無線通信装置２０の特徴は、ローカル発振部１３の発振周波数ｆＬＯ１よりも高い発振周波数ｆＬＯ２のローカル周波数信号ＬＯ２を出力するローカル発振部２６を備え、このローカル発振部２６と、ミキサ１４を介したパワーアンプ１５との間に、能動デバイス（能動装置）としてのアンプ２４及びミキサ２３を接続した点にある。但し、能動デバイスは、ミキサ２３のみであってもよい。
【００１９】
ミキサ２３は、ローカル発振部１３から出力されたのちＢＰＦ２５及びアンプ２４を経由したローカル周波数信号ＬＯ１ａと、ローカル発振部２６から出力されたローカル周波数信号ＬＯ２とを乗算し、この乗算で得られたミキサ信号ＬＯ３を出力する。
【００２０】
ＢＰＦ２２は、ミキサ信号ＬＯ３のうち発振周波数ｆＬＯ２から発振周波数ｆＬＯ１を引いた差分信号ＬＯ３ａのみを通過させる。この差分信号ＬＯ３ａの周波数をｆＬＯ２−１とする。
【００２１】
ミキサ２１は、ＤＡＣ１１からのＩＦ変調信号Ｓ１と、差分信号ＬＯ３ａとを乗算し、この乗算で得られたミキサ信号Ｌ４を出力する。このミキサ信号Ｌ４の周波数をｆ２とし、ＩＦ変調信号Ｓ１の周波数をｆ１とする。
【００２２】
ＢＰＦ１２は、ミキサ信号Ｌ４の内、差分信号ＬＯ３ａの周波数ｆＬＯ２−１からＩＦ変調信号Ｓ１の周波数ｆ１を引いた差分信号Ｌ４ａのみを通過させる。従って、差分信号Ｌ４ａの周波数ｆ２は、ｆＬＯ２−１−ｆ１となる。
【００２３】
ミキサ１４は、差分信号Ｌ４ａと、ローカル周波数信号ＬＯ１とを乗算し、これを無線送信信号としての送信変調信号Ｓ２として出力する。この送信変調信号Ｓ２は、パワーアンプ１５で所定の送信電力に増幅された後、図示せぬローパスフィルタ等を経由したのちアンテナ１６から無線送信されるようになっている。
【００２４】
ここで、ローカル発振部１３において、前述にて図３を参照して説明したように、周波数ドリフト（又は周波数ドリフト成分ともいう）Δｆが生じたとする。この周波数ドリフトΔｆは、ローカル発振部１３の発振周波数ｆＬＯ１に加算されるので、ローカル周波数信号ＬＯ１の周波数はｆＬＯ１＋Δｆとなる。
【００２５】
この周波数ｆＬＯ１＋Δｆは、ＢＰＦ２５及びアンプ２４を経由したのち、ミキサ２３でローカル周波数信号ＬＯ２の周波数ｆＬＯ２と乗算され、この内、差分の周波数成分ｆＬＯ２−（ｆＬＯ１＋Δｆ）のみがＢＰＦ２２を通過して差分信号ＬＯ３ａとなる。従って、差分信号ＬＯ３ａの周波数ｆＬＯ２−１は、ｆＬＯ２−（ｆＬＯ１＋Δｆ）＝ｆＬＯ２−ｆＬＯ１−Δｆとなる。
【００２６】
この周波数ｆＬＯ２−１＝ｆＬＯ２−ｆＬＯ１−Δｆは、ミキサ２１でＩＦ変調信号Ｓ１の周波数ｆ１と乗算され、この内、差分の周波数成分（ｆＬＯ２−ｆＬＯ１−Δｆ）−ｆ１のみがＢＰＦ１２を通過して差分信号Ｌ４ａとなる。従って、差分信号Ｌ４ａの周波数ｆ２は、ｆＬＯ２−ｆＬＯ１−Δｆ−ｆ１となる。
【００２７】
この周波数ｆ２＝ｆＬＯ２−ｆＬＯ１−Δｆ−ｆ１は、ミキサ１４でローカル周波数信号ＬＯ１の周波数ｆＬＯ１＋Δｆと乗算される。この乗算結果の内、和分の周波数成分は、（ｆＬＯ２−ｆＬＯ１−Δｆ−ｆ１）＋（ｆＬＯ１＋Δｆ）＝ｆＬＯ２−ｆ１となり、この周波数ｆＬＯ２−ｆ１が送信変調信号Ｓ２の周波数ｆＲＦとなる。
【００２８】
つまり、無線通信装置２０では、ローカル発振部１３で発生した周波数ドリフト成分Δｆをフィードバックし、このフィードバックにおいて周波数ドリフト成分Δｆを反転した逆周波数ドリフト成分−Δｆで周波数ドリフト成分Δｆを消すように構成してある。この打消し動作は、ＢＰＦ２２、ミキサ２１、ＢＰＦ１２、ミキサ１４を備えて構成されるキャンセル部で行われる。
（実施形態の動作）
以下、図１に示す本実施形態に係る無線通信装置２０における周波数ドリフト成分Δｆの打ち消し動作を、図１に記載された具体的な周波数の数値を参照して説明する。但し、ローカル発振部１３の発振周波数ｆＬＯ１＝２ＧＨｚ、ローカル発振部２６の発振周波数ｆＬＯ２＝２．６ＧＨｚ、ＤＡＣ１１からのＩＦ変調信号Ｓ１の周波数ｆ１＝０．１ＧＨｚであるとする。
【００２９】
まず、パワーアンプ１５の電源がＯＦＦからＯＮに切り換わった瞬間にパワーアンプ１５の入力インピーダンスが急変し、この負荷変動の影響をローカル発振部１３が受けて発振周波数にドリフトΔｆ（例えば０．０１ＧＨｚ）が発生したとする。この周波数ドリフト成分Δｆ＝０．０１ＧＨｚは、ローカル発振部１３の発振周波数ｆＬＯ１＝２ＧＨｚに加算されるので、ローカル周波数信号ＬＯ１の周波数は図示するように２．０１ＧＨｚとなる。
【００３０】
この２．０１Ｈｚのローカル周波数信号ＬＯ１は、ＢＰＦ２５及びアンプ２４を経由したのち、ミキサ２３でローカル発振部２６からのローカル周波数信号ＬＯ２の周波数ｆＬＯ２＝２．６ＧＨｚと乗算される。ここで、ローカル周波数信号ＬＯ２の周波数２．６ＧＨｚはドリフトしない。何故なら、ローカル発振部２６が能動デバイスとしてのミキサ２３及びアンプ２４を介してパワーアンプ１５に接続されているので、上記のようにパワーアンプ１５の電源がＯＦＦからＯＮに切り換わっても、負荷変動の影響が能動デバイスで吸収されるため、発振周波数が変動しないようになっているからである。
【００３１】
ミキサ２３で乗算された信号の内、差分の周波数成分２．６ＧＨｚ−２．０１ＧＨｚ＝０．５９ＧＨｚのみがＢＰＦ２２を通過して差分信号ＬＯ３ａとなる。従って、差分信号ＬＯ３ａの周波数ｆＬＯ２−１は０．５９ＧＨｚとなる。なお、周波数ドリフトΔｆが無ければ２．６ＧＨｚ−２ＧＨｚ＝０．６ＧＨｚである。
【００３２】
その差分信号ＬＯ３ａの周波数０．５９ＧＨｚは、ミキサ２１でＩＦ変調信号Ｓ１の周波数ｆ１と乗算され、この内、差分の周波数成分０．５９ＧＨｚ−０．１ＧＨｚのみがＢＰＦ１２を通過して差分信号Ｌ４ａとなるので、差分信号Ｌ４ａの周波数ｆ２は、０．５９ＧＨｚ−０．１ＧＨｚ＝０．４９ＧＨｚとなる。なお、周波数ドリフトΔｆが無ければ０．６ＧＨｚ−０．１ＧＨｚ＝０．５ＧＨｚである。
【００３３】
その周波数ｆ２＝０．４９ＧＨｚは、ミキサ１４でローカル周波数信号ＬＯ１の周波数ｆＬＯ１＝２．０１ＧＨｚと乗算される。この乗算結果の内、和分の周波数成分ｆＬＯ２−ｆ１が、２．０１ＧＨｚ＋０．４９ＧＨｚ＝２．５ＧＨｚとなり、これがミキサ１４から出力される送信変調信号Ｓ２の周波数成分ｆＲＦ＝２．５ＧＨｚとなる。つまり、キャンセル部によって、ローカル発振部１３で発生した周波数ドリフト成分Δｆ＝０．０１ＧＨｚが、当該周波数ドリフト成分Δｆを反転した逆周波数ドリフト成分−Δｆ＝−０．０１ＧＨｚで打ち消されている。
（実施形態の効果）
以上説明のように本実施形態に係る無線通信装置１は、発振周波数ｆＬＯ１が負荷変動の影響を受ける第１の発振部としてのローカル発振部１３と、ローカル発振部１３よりも高い発振周波数ｆＬＯ２の第２の発振部としてのローカル発振部２６と、ローカル発振部１３の負荷に接続された出力側と、ローカル発振部２６の出力側との間に接続され、少なくとも各ローカル発振部１３，２６の発振周波数の差分ｆＬＯ２−１を求める能動デバイスとしてのミキサ２３と、差分ｆＬＯ２−１にローカル発振部１３で負荷変動の影響で発生した周波数ドリフト成分Δｆが含まれている際に、当該周波数ドリフト成分Δｆを反転した逆周波数ドリフト成分−Δｆで、その周波数ドリフト成分Δｆを打ち消すキャンセル部とを備えて構成されている。
【００３４】
従って、周波数ドリフト成分Δｆがキャンセルされるので、ドリフトのない周波数ｆＲＦ＝ｆＬＯ２−ｆ１の無線送信信号を出力することができる。
【００３５】
このような無線通信装置２０では、周波数ドリフト成分Δｆの打消しに特別な高価な装置を必要としないので、ローカル発振部１３の出力側負荷変動による周波数ドリフトが無線送信信号に及ぼす悪影響を、高コストとならないように無くすことができる。
【００３６】
また、キャンセル部は、ミキサ２３で求められた差分による第１差分信号としての差分信号ＬＯ３ａと、所定周波数信号としてのＩＦ変調信号Ｓ１とを乗算する第１のミキサとしてのミキサ２１と、このミキサ２１の乗算により得られる差分信号ＬＯ３ａとＩＦ変調信号Ｓ１との差分である第２差分信号としての差分信号Ｌ４ａと、ローカル発振部１３の発振周波数ｆＬＯ１の信号とを乗算する第２のミキサとしてのミキサ１４とを備えて構成されている。
【００３７】
この構成によれば、ローカル発振部１３が負荷変動の影響を受けて発振周波数ｆＬＯ１がドリフトΔｆした際に、この周波数ドリフト成分Δｆが発振周波数ｆＬＯ１に加算された信号（ｆＬＯ１＋Δｆ）と、ローカル発振部２６の発振周波数ｆＬＯ２の信号とがミキサ２３で乗算され、この乗算結果のうち双方の差分ｆＬＯ２−（ｆＬＯ１＋Δｆ）である差分信号ＬＯ３ａと、周波数ｆ１のＩＦ変調信号Ｓ１とがミキサ２１で乗算される。この乗算で得られる双方の差分｛ｆＬＯ２−（ｆＬＯ１＋Δｆ）｝−ｆ１＝ｆＬＯ２−ｆＬＯ１−Δｆ−ｆ１である差分信号Ｌ４ａと、ローカル発振部１３からのドリフト成分を含む発振周波数（ｆＬＯ１＋Δｆ）とが、ミキサ１４で乗算される。
【００３８】
この乗算結果の内、和分の周波数成分は、（ｆＬＯ２−ｆＬＯ１−Δｆ−ｆ１）＋（ｆＬＯ１＋Δｆ）＝ｆＬＯ２−ｆ１となる。つまり、ローカル発振部１３で発生した周波数ドリフト成分Δｆが、当該周波数ドリフト成分Δｆを反転した逆周波数ドリフト成分−Δｆで打ち消される。この打消しには特別な高価な装置を必要としない。
【００３９】
また、上記の能動デバイスは、ミキサ２３以外に少なくともアンプ２４を含んで成るものとする。この構成では、周波数ドリフト成分Δｆを含むローカル周波数信号ＬＯ１を、適正に増幅して、他のローカル周波数信号ＬＯ２と乗算するので、周波数ドリフト成分Δｆを適正に抽出することができる。これにより上記のように、ローカル発振部１３で発生した周波数ドリフト成分Δｆを、逆周波数ドリフト成分−Δｆで的確に打ち消すことができる。
【００４０】
なお、本実施形態の無線通信装置２０は、少なくとも、ＴＤＤを用いたＰＨＳや携帯電話システム等において、ローカル発振器に負荷変動が生じる場合に適用可能である。また、複数のローカル発振器があってそれらをスイッチングで切り換える際に負荷変動が生じる場合にも適用可能である。
【００４１】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明の技術的範囲予測は上記実施形態に記載の範囲予測には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。またその様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲予測に含まれ得ることが、特許請求の範囲予測の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００４２】
１１・・・ＤＡＣ、１２，２２，２５・・・ＢＰＦ、１３，２６・・・ローカル発振部、１４，２１，２３・・・ミキサ、１５・・・パワーアンプ、１６・・・アンテナ、２４・・・アンプ、２０・・・無線通信装置。
【図１】
2013143606.tif 000003
【図２】
2013143606.tif 000004
【図３】
2013143606.tif 000005
【図４】
2013143606.tif 000006