(57)【要約】【課題】周波数変換装置において、ローカル信号発生器で発生するスプリアスの影響を低減させた周波数信号を出力させる。【解決手段】入力信号の周波数である入力周波数、および出力すべき出力信号の周波数である出力周波数の設定を受け付ける周波数受付部と、入力周波数および出力周波数の組合せに関連付けて、入力周波数と出力周波数の設定に対応するローカル信号の周波数情報を記憶する記憶部と、周波数情報と基準信号とに基づき、ローカル信号を発生させるローカル信号発生部と、入力信号とローカル信号とをミキシングして出力信号を発生させるミキサ部とを備え、周波数情報は、入力周波数および出力周波数の組合せと、基準信号の周波数偏差と、出力周波数の周波数許容偏差とに基づいて、予め定められている、周波数変換装置を提供する。【選択図】図１
2020150392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号の周波数である入力周波数、および出力すべき出力信号の周波数である出力周波数の設定を受け付ける周波数受付部と、
前記入力周波数および前記出力周波数の組合せに関連付けて、前記入力周波数と前記出力周波数の設定に対応するローカル信号の周波数情報を記憶する記憶部と、
前記周波数情報と基準信号とに基づき、前記ローカル信号を発生させるローカル信号発生部と、
前記入力信号と前記ローカル信号とをミキシングして前記出力信号を発生させるミキサ部と
を備え、
前記周波数情報は、前記入力周波数および前記出力周波数の組合せと、前記基準信号の周波数偏差と、前記出力周波数の周波数許容偏差とに基づいて、予め定められている、
周波数変換装置。
【請求項２】
前記周波数情報は、前記入力周波数および前記出力周波数の組合せから算出される前記ローカル信号の周波数から、前記基準信号の周波数偏差および前記出力周波数の周波数許容偏差に基づく周波数だけ変更された周波数を含む、
請求項１に記載の周波数変換装置。
【請求項３】
前記ローカル信号発生部および前記ミキサ部の間に設けられ、前記ローカル信号の周波数を含む周波数成分を通過させるフィルタ部を更に備え、
前記周波数情報は、前記フィルタ部の通過帯域内において発生するスプリアスの周波数の一部が、前記ローカル信号の周波数が前記入力周波数および前記出力周波数の組合せから算出される周波数である場合に、前記フィルタ部の通過帯域内において発生するスプリアスの周波数よりも、前記ローカル信号の周波数に近い周波数となる情報である、
請求項１または２に記載の周波数変換装置。
【請求項４】
前記周波数情報は、前記フィルタ部の通過帯域内において発生するスプリアスの一部のレベルが、当該スプリアスの周波数における前記ローカル信号の位相雑音レベル以下となるように、前記ローカル信号の周波数が予め設定されている、
請求項３に記載の周波数変換装置。
【請求項５】
前記周波数情報は、前記ローカル信号の位相雑音レベル以上となって発生するスプリアスの一部の周波数が、前記フィルタ部の通過帯域外となるように、予め設定されている、
請求項３または４に記載の周波数変換装置。
【請求項６】
前記記憶部から読み出した前記周波数情報を前記ローカル信号発生部に設定する制御部を更に備え、
前記ローカル信号発生部は、設定された前記周波数情報に応じた周波数信号を出力するＤＤＳ（Direct Digital Synthesizer）を有する、
請求項１から５のいずれか一項に記載の周波数変換装置。
【請求項７】
前記周波数情報と前記基準信号とに基づき、第２ローカル信号を発生させる第２ローカル信号発生部と、
前記ミキサ部が出力する信号と前記第２ローカル信号とをミキシングして前記出力信号を発生させる第２ミキサ部と
を備え、
前記記憶部は、前記入力周波数および前記出力周波数の組合せに関連付けて、前記入力周波数と前記出力周波数の設定に対応する前記第２ローカル信号の第２周波数情報を更に記憶し、
前記第２周波数情報は、前記入力周波数および前記出力周波数の組合せと、前記基準信号の周波数偏差と、前記出力周波数の周波数許容偏差とに基づいて、予め定められている、
請求項１から６のいずれか一項に記載の周波数変換装置。
【請求項８】
前記第２周波数情報は、前記周波数情報の前記入力周波数および前記出力周波数の組合せから算出される前記ローカル信号の周波数からの変更量と比較して、当該周波数変換装置が出力する前記出力信号が周波数許容偏差内となる範囲において、正負が逆で絶対値が大きい変更量だけ変更された周波数を含む、
請求項７に記載の周波数変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力信号の周波数が変換された信号を出力する周波数変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
入力信号とローカル信号とをミキシングさせて、入力信号の周波数とは異なる周波数に変換した出力信号を出力する周波数変換装置が知られている（例えば、特許文献１および２を参照）。このようなローカル信号を出力するローカル信号発生器には、例えば、ＤＤＳ（Direct Digital Synthesizer）を用いた信号発生器が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１７２３３３号公報
【特許文献２】特開２００９−９４６２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＤＤＳ方式のローカル信号発生器は、発生する信号に含まれる雑音のレベルが低く、また、出力するローカル信号の周波数の設定ステップを細かくできるといった特徴を有する。しかしながら、ＤＤＳ方式のローカル信号発生器は、原理的に折り返しのスプリアスが発生してしまうので、周波数変換装置等に用いた場合、出力信号に複数のスプリアスが重畳してしまうことがあった。
【０００５】
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、ローカル信号発生器で発生するスプリアスの影響を低減させた周波数信号を出力できる周波数変換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】
【０００６】
本発明に係る周波数変換装置は、入力信号の周波数である入力周波数、および出力すべき出力信号の周波数である出力周波数の設定を受け付ける周波数受付部と、前記入力周波数および前記出力周波数の組合せに関連付けて、前記入力周波数と前記出力周波数の設定に対応するローカル信号の周波数情報を記憶する記憶部と、前記周波数情報と基準信号とに基づき、前記ローカル信号を発生させるローカル信号発生部と、前記入力信号と前記ローカル信号とをミキシングして前記出力信号を発生させるミキサ部とを備え、前記周波数情報は、前記入力周波数および前記出力周波数の組合せと、前記基準信号の周波数偏差と、前記出力周波数の周波数許容偏差とに基づいて、予め定められている。
【０００７】
前記周波数情報は、前記入力周波数および前記出力周波数の組合せから算出される前記ローカル信号の周波数から、前記基準信号の周波数偏差および前記出力周波数の周波数許容偏差に基づく周波数だけ変更された周波数を含んでもよい。
【０００８】
前記周波数変換装置は、前記ローカル信号発生部および前記ミキサ部の間に設けられ、前記ローカル信号の周波数を含む周波数成分を通過させるフィルタ部を更に備え、前記周波数情報は、前記フィルタ部の通過帯域内において発生するスプリアスの周波数の一部が、前記ローカル信号の周波数が前記入力周波数および前記出力周波数の組合せから算出される周波数である場合に、前記フィルタ部の通過帯域内において発生するスプリアスの周波数よりも、前記ローカル信号の周波数に近い周波数となる情報であってもよい。
【０００９】
前記周波数情報は、前記フィルタ部の通過帯域内において発生するスプリアスの一部のレベルが、当該スプリアスの周波数における前記ローカル信号の位相雑音レベル以下となるように、前記ローカル信号の周波数が予め設定されていてもよい。
【００１０】
前記周波数情報は、前記ローカル信号の位相雑音レベル以上となって発生するスプリアスの一部の周波数が、前記フィルタ部の通過帯域外となるように、予め設定されていてもよい。
【００１１】
前記周波数変換装置は、前記記憶部から読み出した前記周波数情報を前記ローカル信号発生部に設定する制御部を更に備え、前記ローカル信号発生部は、設定された前記周波数情報に応じた周波数信号を出力するＤＤＳを有してもよい。
【００１２】
前記周波数変換装置は、前記周波数情報と前記基準信号とに基づき、第２ローカル信号を発生させる第２ローカル信号発生部と、前記ミキサ部が出力する信号と前記第２ローカル信号とをミキシングして前記出力信号を発生させる第２ミキサ部とを備え、前記記憶部は、前記入力周波数および前記出力周波数の組合せに関連付けて、前記入力周波数と前記出力周波数の設定に対応する前記第２ローカル信号の第２周波数情報を更に記憶し、前記第２周波数情報は、前記入力周波数および前記出力周波数の組合せと、前記基準信号の周波数偏差と、前記出力周波数の周波数許容偏差とに基づいて、予め定められていてもよい。
【００１３】
前記第２周波数情報は、前記周波数情報の前記入力周波数および前記出力周波数の組合せから算出される前記ローカル信号の周波数からの変更量と比較して、当該周波数変換装置が出力する前記出力信号が周波数許容偏差内となる範囲において、正負が逆で絶対値が大きい変更量だけ変更された周波数を含んでもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、周波数変換装置からローカル信号発生器で発生するスプリアスの影響を低減させた周波数信号を出力できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態に係る周波数変換装置１０の構成例を示す。
【図２】本実施形態に係るローカル信号発生部１９０が出力するローカル信号の第１例を示す。
【図３】図２で示すローカル信号に重畳しているスプリアスの発生周波数の算出結果の一例を示す。
【図４】本実施形態に係るローカル信号発生部１９０が出力するローカル信号の第２例を示す。
【図５】図４で示すローカル信号に重畳しているスプリアスの発生周波数の算出結果の一例を示す。
【図６】本実施形態に係る第２フィルタ部２００が通過させたローカル信号の一例を示す。
【図７】本実施形態に係る周波数変換装置１０の変形例を示す。
【図８】本変形例に係る周波数変換装置１０の出力周波数の算出結果の第１例を示す。
【図９】本変形例に係る周波数変換装置１０の出力周波数の算出結果の第２例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜周波数変換装置１０の構成例＞
図１は、本実施形態に係る周波数変換装置１０の構成例を示す。周波数変換装置１０は、入力信号とローカル信号とをミキシングさせて、入力信号の周波数とは異なる周波数に変換した出力信号を出力する。周波数変換装置１０は、入力信号の周波数よりも低い周波数の出力信号に変換するダウンコンバータであってよく、これに代えて、入力信号の周波数よりも高い周波数の出力信号に変換するアップコンバータであってもよい。周波数変換装置１０は、入力部１１０と、ミキサ部１２０と、第１フィルタ部１３０と、出力部１４０と、基準信号発生部１５０と、周波数受付部１６０と、記憶部１７０と、制御部１８０と、ローカル信号発生部１９０と、第２フィルタ部２００とを備える。
【００１７】
入力部１１０は、入力する入力信号をミキサ部１２０に供給する。入力部１１０は、入力端子１１２と、アイソレータ１１４と、増幅器１１６とを有する。入力信号は、入力端子１１２から入力する。例えば、周波数変換装置１０がダウンコンバータの場合、入力信号の周波数は、数ＭＨｚから数十ＧＨｚに至ることがある。入力端子１１２は、コネクタ等であることが望ましい。入力端子１１２は、例えば、ＳＭＡ（Sub Miniature Type A）コネクタ、３．５ｍｍコネクタ、２．９２ｍｍコネクタ等の同軸コネクタである。
【００１８】
アイソレータ１１４は、入力端子１１２から受け取った入力信号を後段の増幅器１１６に供給する。また、アイソレータ１１４は、増幅器１１６から入力端子１１２への信号の伝達を阻止する。アイソレータ１１４は、逆方向に進む信号を低減させて、雑音等に基づく通信品質の低下を防止し、また、回路素子等を保護する。
【００１９】
増幅器１１６は、アイソレータ１１４から受け取る入力信号を増幅して出力する。増幅器１１６は、予め定められた増幅率で入力信号を増幅する。増幅器１１６は、増幅した入力信号をミキサ部１２０に供給する。なお、図１は、入力部１１０がアイソレータ１１４および増幅器１１６を有する例を示したが、これに限定されることはない。入力部１１０は、アイソレータ１１４および／または増幅器１１６がなくてもよい。
【００２０】
ミキサ部１２０は、入力信号とローカル信号発生部１９０が出力するローカル信号とをミキシングして出力信号を発生させる。ミキサ部１２０は、入力部１１０から受け取った入力信号の周波数と、ローカル信号発生部１９０から受け取ったローカル信号の周波数との和および差の周波数を有するミキシング信号を生成する。ミキサ部１２０は、例えば、ダイオード、ＦＥＴ等の非線形素子を含む。ミキサ部１２０は、生成したミキシング信号を第１フィルタ部１３０に供給する。
【００２１】
第１フィルタ部１３０は、ミキシング信号の一部の信号を通過させる。第１フィルタ部１３０は、例えば、入力信号およびローカル信号の差信号を出力信号として出力部１４０へと通過させる。この場合、第１フィルタ部１３０は、入力信号およびローカル信号の和信号を低減させる。また、第１フィルタ部１３０は、当該差信号の周波数とは異なる周波数に発生するスプリアスおよび雑音成分等を低減させることが望ましい。
【００２２】
これに代えて、第１フィルタ部１３０は、入力信号およびローカル信号の和信号を出力信号として出力部１４０へと通過させてもよい。この場合、第１フィルタ部１３０は、入力信号およびローカル信号の差信号、スプリアス、雑音成分等を低減させることが望ましい。第１フィルタ部１３０は、例えば、バンドパスフィルタ、ローパスフィルタ、およびハイパスフィルタのうち少なくとも１つを含む。
【００２３】
出力部１４０は、第１フィルタ部１３０から受け取った出力信号を外部に出力する。出力部１４０は、増幅器１４２と、アイソレータ１４４と、出力端子１４６とを有する。増幅器１４２は、第１フィルタ部１３０から受け取る出力信号を増幅する。増幅器１４２は、予め定められた増幅率で出力信号を増幅する。増幅器１４２は、増幅した出力信号をアイソレータ１４４に供給する。
【００２４】
アイソレータ１４４は、増幅器１４２から受け取った出力信号を後段の出力端子１４６に供給する。また、アイソレータ１４４は、出力端子１４６から増幅器１４２への信号の伝達を阻止する。アイソレータ１４４は、逆方向に進む信号を低減させて、雑音等に基づく通信品質の低下を防止し、また、回路素子等を保護する。アイソレータ１４４は、アイソレータ１１４と同様の回路素子でよい。
【００２５】
出力端子１４６は、出力信号を出力する。例えば、周波数変換装置１０がダウンコンバータの場合、出力信号の周波数は、数ＭＨｚから数十ＧＨｚに至ることがある。出力端子１４６は、コネクタ等であることが望ましい。出力端子１４６は、入力端子１１２と同様に、同軸コネクタである。なお、図１は、出力部１４０が増幅器１４２およびアイソレータ１４４を有する例を示したが、これに限定されることはない。出力部１４０は、増幅器１４２および／またはアイソレータ１４４がなくてもよい。
【００２６】
基準信号発生部１５０は、基準信号を発生して、ローカル信号発生部１９０に供給する。基準信号は、例えば、ローカル信号発生部１９０のクロック信号として機能する。基準信号は、数ＭＨｚから数ＧＨｚの周波数信号であることが望ましい。基準信号に許容される周波数偏差は、当該周波数変換装置１０に設けられている他の全ての部材が出力する周波数信号に許容される周波数偏差よりも小さい値であることが望ましい。本実施形態において、基準信号発生部１５０が±１ｐｐｍ程度の周波数偏差を有する基準信号を出力する例を説明する。
【００２７】
周波数受付部１６０は、入力信号の周波数である入力周波数、および出力すべき出力信号の周波数である出力周波数の設定を受け付ける。周波数受付部１６０は、当該周波数変換装置１０が変換すべき入力信号および出力信号の設定を受け付ける。周波数受付部１６０は、例えば、外部の設定回路等から供給される入力信号および出力信号の設定を受け付ける。
【００２８】
これに代えて、周波数受付部１６０は、入力デバイス等から入力された情報を取得してもよい。入力デバイスは、例えば、キーボード、マウス、タッチディスプレイ、マイク、カメラ、切り換えスイッチ等である。また、周波数受付部１６０は、入力デバイス等により、予め記録された設定値を読み出して取得してもよい。この場合、設定値は、記憶部１７０に記憶されていてもよく、また、ネットワーク等を介して外部のデータベース等に記憶されていてもよい。
【００２９】
記憶部１７０は、入力周波数および出力周波数の組合せに関連付けて、入力周波数と出力周波数の設定に対応するローカル信号の周波数情報を記憶する。例えば、８ＧＨｚの入力周波数と７０ＭＨｚの出力周波数との設定に対応して、出力すべきローカル信号の周波数情報が７．９３ＧＨｚとする。この場合、記憶部１７０は、７．９３ＧＨｚの周波数情報を８ＧＨｚの入力周波数および７０ＭＨｚの出力周波数の組み合わせに関連付けて記憶する。
【００３０】
記憶部１７０は、例えば、予め定められた周波数間隔毎に、周波数情報を記憶する。この場合、記憶部１７０は、ローカル信号発生部１９０の設定可能な周波数毎に、周波数情報を記憶することが好ましい。また、記憶部１７０は、周波数受付部１６０が受け付ける入力周波数および出力周波数の組み合わせが予め判明している場合は、当該入力周波数および出力周波数の組み合わせに対応する周波数情報を記憶することが好ましい。
【００３１】
また、記憶部１７０は、コンピュータ等が周波数変換装置１０の一部として機能する場合、当該コンピュータのＯＳ（Operating System）、およびアプリケーションソフトウェアの情報を格納してもよい。また、記憶部１７０は、当該アプリケーションソフトウェアの実行時に参照されるデータベースを含む種々の情報を格納してもよい。例えば、コンピュータは、記憶部１７０に記憶されたプログラムを実行することによって、周波数受付部１６０、記憶部１７０、および制御部１８０の少なくとも一部として機能する。
【００３２】
記憶部１７０は、例えば、コンピュータ等のＢＩＯＳ（Basic Input Output System）等を格納するＲＯＭ（Read Only Memory）、および作業領域となるＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。また、記憶部１７０は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）および／またはＳＳＤ（Solid State Drive）等の大容量記憶装置を含んでもよい。また、コンピュータは、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等を更に備えてもよい。
【００３３】
また、記憶部１７０は、周波数変換装置１０が利用する他の設定値等の情報を格納してもよい。また、記憶部１７０は、周波数変換装置１０の動作の過程で生成する（または利用する）中間データ、算出結果、閾値、およびパラメータ等をそれぞれ格納してもよい。また、記憶部１７０は、周波数変換装置１０内の各部の要求に応じて、格納したデータを要求元に供給してもよい。
【００３４】
制御部１８０は、周波数受付部１６０が受け付けた入力周波数および出力周波数の設定に応じた周波数情報を、ローカル信号発生部１９０に設定する。制御部１８０は、例えば、入力周波数および出力周波数の設定に応じた周波数情報を記憶部１７０から読み出し、記憶部１７０から読み出した周波数情報をローカル信号発生部１９０に設定する。制御部１８０は、例えば、周波数受付部１６０が入力信号および出力信号の設定を受け付ける毎に、対応する周波数情報を記憶部１７０から読み出してローカル信号発生部１９０に設定する。
【００３５】
ローカル信号発生部１９０は、周波数情報と基準信号とに基づき、ローカル信号を発生させる。ローカル信号発生部１９０は、設定された周波数情報に応じた周波数信号を出力するＤＤＳを有する。ＤＤＳは、例えば、積算部１９２と、正弦波テーブル１９４と、ＤＡ変換部１９６と、出力フィルタ１９８とを含む。
【００３６】
積算部１９２は、予め設定されたディジタル設定値を基準信号に同期して累積加算し、位相データのアドレスを指定するデータとして加算結果を出力する。正弦波テーブル１９４は、正弦波の振幅データを位相データに対応付けて記憶する。正弦波テーブル１９４は、指定された位相データに対応する振幅データをＤＡ変換部１９６に供給する。
【００３７】
ＤＡ変換部１９６は、振幅データをアナログ信号に変換して出力する。出力フィルタ１９８は、アナログ信号から高周波成分を除去して出力する。出力フィルタ１９８は、一例として、ローパスフィルタである。なお、ローカル信号発生部１９０は、このようなＤＤＳが出力する周波数信号を基準としたＰＬＬ回路等を更に有してもよい。
【００３８】
第２フィルタ部２００は、ローカル信号発生部１９０およびミキサ部１２０の間に設けられ、ローカル信号の周波数を含む周波数成分を通過させる。また、第２フィルタ部２００は、ローカル信号を含む周波数成分とは異なる周波数帯域において、ローカル信号に重畳されたスプリアスの少なくとも一部を低減させる。第２フィルタ部２００は、予め定められた周波数帯域の信号を通過させるフィルタである。第２フィルタ部２００は、例えば、バンドパスフィルタ、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、バンドエリミネーションフィルタ等のうち少なくとも１つを有する。第２フィルタ部２００は、一例として、ＳＡＷフィルタである。
【００３９】
以上の本実施形態に係る周波数変換装置１０は、受け付けた入力周波数および出力周波数の設定に応じたローカル信号をローカル信号発生部１９０に発生させて、入力信号を受け付けた出力周波数の出力信号に変換して出力する。なお、周波数変換装置１０は、予め設定された周波数許容偏差の範囲で、変換した出力信号を出力する。ここで、周波数変換装置１０の周波数許容偏差は、基準信号発生部１５０の周波数偏差よりも大きい値である。本実施形態において、周波数許容偏差が±５ｐｐｍである例を説明する。
【００４０】
このような周波数変換装置１０に設けられるローカル信号発生部１９０は、ＤＤＳ等を用いることで、設定に応じた周波数信号を低雑音で容易に出力できる。しかしながら、このようなローカル信号発生部１９０は、原理的に折り返しのスプリアスが発生してしまう。
【００４１】
＜スプリアスが発生しているローカル信号の例＞
図２は、本実施形態に係るローカル信号発生部１９０が出力するローカル信号の第１例を示す。図２の横軸は周波数を示し、縦軸は信号レベルを示す。なお、横軸は、ローカル信号の信号レベルが最大となる周波数を０Ｈｚの周波数とした相対的な周波数を示している。また、縦軸は、ピーク値で規格化した相対的な信号レベルを示す。
【００４２】
図２は、基準周波数を１８００ＭＨｚ、ＤＤＳのビット数を３２ビット、周波数分解能を０．４２Ｈｚ、設定された周波数情報を７８３，７３３，３３３．０００Ｈｚとした場合に、ローカル信号発生部１９０が出力するローカル信号の中心周波数が７８３，７３３，３３２．８０９Ｈｚとなった例を示す。ローカル信号は、１つのピーク信号波形（キャリア信号）に、複数のスプリアスが重畳していることがわかる。複数のスプリアスは、高い次数で発生した信号が折り返された結果であり、次数および発生周波数は、理論的に算出することができる。
【００４３】
＜スプリアスの発生周波数の算出例＞
図３は、図２で示すローカル信号に重畳しているスプリアスの発生周波数の算出結果の一例を示す。図３は、発生するスプリアス毎に、中心周波数からの離調周波数と次数とを示す。図２および図３より、中心周波数から±１ＭＨｚの範囲内に８個のスプリアスが発生していることがわかる。
【００４４】
このように、離調周波数が±５ＭＨｚ程度以下、特に、±１ＭＨｚ程度以下の場合、フィルタによってスプリアスのみを低減させることは困難である。したがって、従来は、このようなスプリアスが重畳したローカル信号を、ローカル信号発生部１９０の出力信号として用いていた。したがって、周波数変換装置１０の周波数変換結果には、複数のスプリアスが重畳することがあった。
【００４５】
これに対し、本実施形態に係る周波数変換装置１０は、このようなスプリアスを低減すべく、ローカル信号の周波数情報を変更してローカル信号の出力周波数をシフトさせる。スプリアスは高次の信号の折り返しなので、ローカル信号の出力周波数がシフトすると、スプリアスが発生する周波数は、ローカル信号のシフト量よりも大きくシフトすることになる。即ち、スプリアスは、より中心周波数に近づくようにシフトするか、中心周波数から離れるようにシフトし、結果として離調周波数が変化することになる。
【００４６】
そこで、スプリアスの信号レベルが位相雑音と同程度になるか、フィルタによって除去できる程度の周波数になるように、ローカル信号の周波数情報を変更する。このように、変更後の周波数情報は、第２フィルタ部２００の通過帯域内において発生するスプリアスの一部の周波数が、ローカル信号の周波数が入力周波数および出力周波数の組合せから算出される周波数である場合に、第２フィルタ部２００の通過帯域内において発生するスプリアスの周波数よりも、ローカル信号の周波数に近い周波数となる情報である。このような周波数情報を用いた例について次に説明する。
【００４７】
＜ローカル信号の周波数をシフトさせた例＞
図４は、本実施形態に係るローカル信号発生部１９０が出力するローカル信号の第２例を示す。図４は、図２と同様に、横軸が相対的な周波数を示し、縦軸が規格化された信号レベルを示す。図４は、図２で説明した７８３，７３３，３３３．０００Ｈｚの周波数情報から３０４４ビットだけ周波数を低くシフトした結果の一例を示す。即ち、基準周波数を１８００ＭＨｚ、ＤＤＳのビット数を３２ビット、周波数分解能を０．４２Ｈｚとして、ローカル信号発生部１９０が中心周波数７８３，７３２，０５７．０８３Ｈｚのローカル信号を出力した例を示す。この場合、ローカル信号の周波数シフト量は、１，２７５．７２６Ｈｚであり、周波数偏差は−１．６３ｐｐｍである。
【００４８】
例えば、基準信号発生部１５０の周波数偏差が±１ｐｐｍの場合、周波数情報を±４ｐｐｍ程度の範囲でシフトさせても、周波数変換装置１０の周波数許容偏差は、設計値の±５ｐｐｍの範囲を満たす。このように、本実施形態に係る周波数変換装置１０は、図４の例のように、周波数変換装置１０の周波数許容偏差の範囲内において、周波数情報を変更する。これにより、スプリアスが発生する周波数位置がそれぞれシフトする。
【００４９】
＜スプリアスの発生周波数の変化の例＞
図５は、図４で示すローカル信号に重畳しているスプリアスの発生周波数の算出結果の一例を示す。図５は、発生するスプリアス毎に、中心周波数からの離調周波数と次数とを示す。図４および図５より、図２および図３で説明した中心周波数から±１ＭＨｚ以内に発生していた８個のスプリアスは、中心周波数から±１００Ｈｚ以内にシフトしたことがわかる。
【００５０】
なお、中心周波数から±１００Ｈｚ以内の領域は、キャリア信号自身の位相雑音特性が支配的な領域であり、スプリアス信号レベルは、位相雑音特性よりも十分低いため、スプリアスとして判別できない。このように、周波数情報は、第２フィルタ部２００の通過帯域内において発生するスプリアスの一部のレベルが、当該スプリアスの周波数におけるローカル信号の位相雑音レベル以下となるように、ローカル信号の周波数が予め設定されていることが望ましい。
【００５１】
また、図２および図３において、中心周波数から７ＭＨｚ以上離れた位置に発生していたスプリアスは、中心周波数から８ＭＨｚ以上離れた位置にシフトしている。このようなスプリアスは、例えば、第２フィルタ部２００のフィルタリングによって、低減することができる。このように、周波数情報は、ローカル信号の位相雑音レベル以上となって発生するスプリアスの一部の周波数が、第２フィルタ部２００の通過帯域外となるように、予め設定されていることが望ましい。
【００５２】
＜ローカル信号からスプリアスを除去した例＞
図６は、本実施形態に係る第２フィルタ部２００が通過させたローカル信号の一例を示す。図６は、図２および図４と同様に、横軸が相対的な周波数を示し、縦軸が規格化された信号レベルを示す。第２フィルタ部２００は、ローカル信号の中心周波数から８ＭＨｚ以上離れた位置に発生していたスプリアスを低減させたことがわかる。
【００５３】
以上のように、本実施形態に係る周波数変換装置１０は、ローカル信号の周波数情報を当該周波数変換装置１０の出力周波数が周波数許容偏差を超えない範囲で変更して、スプリアスの発生位置をシフトさせる。例えば、スプリアスの発生周波数を、キャリア信号の位相雑音の信号レベルと同程度になる周波数位置か、フィルタリングで除去できる程度の周波数位置にシフトさせる。
【００５４】
このようなローカル信号の周波数情報の変更量は、周波数情報毎に異なる値となる。そこで、記憶部１７０に記憶されている周波数情報は、スプリアスを低減するように、入力周波数および出力周波数の組合せと、基準信号の周波数偏差と、出力周波数の周波数許容偏差とに基づいて、予め定められる。例えば、周波数情報は、入力周波数および出力周波数の組合せから算出されるローカル信号の周波数から、基準信号の周波数偏差および出力周波数の周波数許容偏差に基づく周波数だけ変更された周波数を含む。
【００５５】
これにより、周波数変換装置１０は、受け付けた入力周波数および出力周波数に対応して、ローカル信号発生部１９０で発生するスプリアスの影響を低減させつつ、入力信号を周波数許容偏差内の周波数の出力信号に変換して出力できる。以上の本実施形態に係る周波数変換装置１０において、ローカル信号発生部１９０が１つだけ設けられた構成例を説明したが、これに限定されることはない。周波数変換装置１０は、ローカル信号発生部１９０を複数備えてもよい。
【００５６】
＜周波数変換装置１０の変形例＞
図７は、本実施形態に係る周波数変換装置１０の変形例を示す。図７に示す本変形例の周波数変換装置１０において、図１に示された周波数変換装置１０の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。本変形例の周波数変換装置１０は、増幅器２１０、第２ミキサ部２２０、第３フィルタ部２３０、第２ローカル信号発生部２４０、および第４フィルタ部２５０を更に備える。
【００５７】
増幅器２１０、第２ミキサ部２２０、および第３フィルタ部２３０は、第１フィルタ部１３０および出力部１４０の間に設けられる。増幅器２１０は、第１フィルタ部１３０から受け取る信号を増幅して出力する。増幅器２１０は、予め定められた増幅率で入力した信号を増幅する。増幅器２１０は、増幅した信号を第２ミキサ部２２０に供給する。
【００５８】
第２ミキサ部２２０は、ミキサ部１２０が出力する信号と第２ローカル信号発生部２４０が出力する第２ローカル信号とをミキシングして出力信号を発生させる。第２ミキサ部２２０は、増幅器２１０から受け取った信号の周波数と、第２ローカル信号発生部２４０から受け取った第２ローカル信号の周波数との和および差の周波数を有するミキシング信号を生成する。第２ミキサ部２２０は、生成したミキシング信号を第３フィルタ部２３０に供給する。
【００５９】
第３フィルタ部２３０は、ミキシング信号の一部の信号を通過させる。第３フィルタ部２３０は、例えば、第２ミキサ部２２０による差信号を出力信号として出力部１４０へと通過させる。この場合、第３フィルタ部２３０は、第２ミキサ部２２０による和信号を低減させる。また、第３フィルタ部２３０は、当該差信号の周波数とは異なる周波数に発生するスプリアスおよび雑音成分等を低減させることが望ましい。
【００６０】
これに代えて、第３フィルタ部２３０は、第２ミキサ部２２０による和信号を出力信号として出力部１４０へと通過させてもよい。この場合、第３フィルタ部２３０は、入力信号およびローカル信号の差信号、スプリアス、雑音成分等を低減させることが望ましい。第３フィルタ部２３０は、例えば、バンドパスフィルタ、ローパスフィルタ、およびハイパスフィルタのうち少なくとも１つを含む。
【００６１】
第２ローカル信号発生部２４０は、周波数情報と基準信号とに基づき、第２ローカル信号を発生させる。第２ローカル信号発生部２４０は、設定された第２周波数情報に応じた周波数信号を出力するＤＤＳを有する。第２ローカル信号発生部２４０は、ローカル信号発生部１９０と同様の構成を有する。
【００６２】
第４フィルタ部２５０は、第２ローカル信号発生部２４０および第２ミキサ部２２０の間に設けられ、第２ローカル信号の周波数を含む周波数成分を通過させる。また、第４フィルタ部２５０は、第２ローカル信号を含む周波数成分とは異なる周波数帯域において、第２ローカル信号に重畳されたスプリアスの少なくとも一部を低減させる。第４フィルタ部２５０は、予め定められた周波数帯域の信号を通過させるフィルタである。第４フィルタ部２５０は、例えば、バンドパスフィルタ、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、バンドエリミネーションフィルタ等のうち少なくとも１つを有する。第４フィルタ部２５０は、一例として、ＳＡＷフィルタである。
【００６３】
以上の本変形例に係る周波数変換装置１０は、ローカル信号発生部１９０が記憶部１７０に記憶された周波数情報に基づいてローカル信号を出力しつつ、第２ローカル信号発生部２４０が記憶部１７０に記憶された第２周波数情報に基づいて第２ローカル信号を出力する。即ち、記憶部１７０は、入力周波数および出力周波数の組合せに関連付けて、入力周波数と出力周波数の設定に対応する第２ローカル信号の第２周波数情報を更に記憶する。
【００６４】
以上のように、本変形例に係る周波数変換装置１０は、周波数変換を２回した結果を、出力信号として出力する。したがって、ローカル信号発生部１９０が出力するローカル信号の周波数をシフトさせると、ミキサ部１２０による１回目の周波数変換結果がシフトし、当該周波数シフト量は、後段の第２ミキサ部２２０による２回目の周波数変換で更にシフトすることになる。このように、本変形例の周波数変換装置１０は、図１で説明した周波数変換装置１０と比較して、ローカル信号発生部１９０の周波数シフトにより、出力信号の周波数がより多くシフトする。
【００６５】
図８は、本変形例に係る周波数変換装置１０の出力周波数の算出結果の第１例を示す。図８は、入力信号の周波数が８０００ＭＨｚ、周波数情報が７５００ＭＨｚから＋１．５ｐｐｍだけ変更した周波数の場合に、ローカル信号の周波数が７，５００．０１１２５０ＭＨｚとなった例を示す。
【００６６】
この場合に、第２周波数情報に基づく第２ローカル信号を４３０ＭＨｚとすると、出力周波数は６９．９８８７５ＭＨｚとなる。変更前の周波数情報は７５００ＭＨｚなので、変更前の周波数情報を用いた場合、周波数変換装置１０の出力は７０ＭＨｚとなる。即ち、ローカル信号を＋１．５ｐｐｍだけ変更しても、周波数変換装置１０の出力信号は、−１６０．７１ｐｐｍシフトすることになり、周波数変換装置１０の周波数許容偏差±５ｐｐｍの範囲を超えてしまう。
【００６７】
そこで、第２周波数情報は、周波数情報と同様に、入力周波数および出力周波数の組合せと、基準信号の周波数偏差と、出力周波数の周波数許容偏差とに基づいて、予め定められている。第２周波数情報は、例えば、周波数情報の入力周波数および出力周波数の組合せから算出されるローカル信号の周波数からの変更量と比較して、当該周波数変換装置が出力する出力信号が周波数許容偏差内となる範囲において、正負が逆で絶対値が大きい変更量だけ変更された周波数を含む。このように、第２周波数情報は、周波数変換装置１０が出力する出力信号が周波数許容偏差内となるように変更される。
【００６８】
図９は、本変形例に係る周波数変換装置１０の出力周波数の算出結果の第２例を示す。第２例の算出結果は、第２周波数情報を−２６．１６ｐｐｍだけ変更したことに応じた４２０．９８８７５０ＭＨｚの第２ローカル信号を用いる例を示す。これにより、周波数変換装置１０の出力信号の周波数は、７０．００００００ＭＨｚとなり、変更前の周波数情報を用いた場合と比較したシフト量は０ｐｐｍとなる。
【００６９】
以上のように、本実施形態に係る周波数変換装置１０は、複数のローカル信号を用いる場合であっても、それぞれのローカル信号の周波数を変更することで、それぞれのローカル信号発生部で発生するスプリアスの影響を低減させた周波数信号を出力できる。
【００７０】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。
【符号の説明】
【００７１】
１０  周波数変換装置
１１０  入力部
１１２  入力端子
１１４  アイソレータ
１１６  増幅器
１２０  ミキサ部
１３０  第１フィルタ部
１４０  出力部
１４２  増幅器
１４４  アイソレータ
１４６  出力端子
１５０  基準信号発生部
１６０  周波数受付部
１７０  記憶部
１８０  制御部
１９０  ローカル信号発生部
１９２  積算部
１９４  正弦波テーブル
１９６  ＤＡ変換部
１９８  出力フィルタ
２００  第２フィルタ部
２１０  増幅器
２２０  第２ミキサ部
２３０  第３フィルタ部
２４０  第２ローカル信号発生部
２５０  第４フィルタ部
【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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【図９】
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