(57)【要約】【課題】帯域制限された信号を小さな装置構成で生成することができる送信機を得ること。【解決手段】送信機１０が、基準信号を生成する基準信号源１と、基準信号の周波数を逓倍することによってクロック信号を生成する逓倍器２と、クロック信号に基づいて、パルス波を生成する処理であるパルス変調と、パルス波の位相を変調する処理である位相変調と、パルス波の帯域を制限する処理である帯域制限と、を同時に実行することで、送信用の信号を生成するＤＡコンバータ３と、を備える。【選択図】図１
2020034313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準信号を生成する基準信号源と、
前記基準信号の周波数を逓倍することによってクロック信号を生成する逓倍器と、
前記クロック信号に基づいて、パルス波を生成する処理であるパルス変調と、前記パルス波の位相を変調する処理である位相変調と、前記パルス波の帯域を制限する処理である帯域制限と、を同時に実行することで、送信用の信号を生成するデジタルアナログコンバータと、
を備えることを特徴とする送信機。
【請求項２】
前記送信用の信号は、パルスレーダの信号であることを特徴とする請求項１に記載の送信機。
【請求項３】
高周波数の基準信号をクロック信号として生成する基準信号源と、
前記基準信号に基づいてパルス波を生成する処理であるパルス変調と、前記パルス波の位相を変調する処理である位相変調と、前記パルス波の帯域を制限する処理である帯域制限と、を同時に実行することで、送信用の信号を生成するデジタルアナログコンバータと、
を備える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、信号を送信する送信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
信号を電波として送信するレーダ送信機といった送信機は、変調した信号に帯域制限を実行したうえで信号を送信している。この送信機は、帯域制限を行う信号のチャンネル数が多くなるとチャンネル間隔が狭くなるので狭帯域に帯域制限を行う必要があるが、狭帯域に帯域制限を行う帯域制限フィルタの実現は困難である。また、帯域制限を行う信号のチャンネル数が多くなると帯域制限フィルタの個数が多くなり送信機が大型化する。
【０００３】
このため、特許文献１に記載のレーダ送受信機は、低周波帯の信号に対してレーダパルスの生成処理であるパルス変調、位相変調、および帯域制限を実行した信号と、逓倍器によって生成した高周波帯の信号と、をミキサで合成することで、帯域制限された高周波帯の信号を生成している。また、送信機の大型化を避けるために、特許文献１では、局部発振（ＬＯ：Local  Oscillator）信号系と中間周波数（ＩＦ：Intermediate  Frequency）信号系とを備える構成とし、ＬＯ信号系でチャンネル周波数を与えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２００１３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１では、ミキサが信号を合成する際にミキサがリーク信号などの不要波を出力してしまうので、この不要波を抑圧するためのバンドパスフィルタ（ＢＰＦ：Band-Pass  Filter）が必要であった。このため、送信機の小型化が困難であった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、帯域制限された信号を小さな装置構成で生成することができる送信機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の送信機は、基準信号を生成する基準信号源と、基準信号の周波数を逓倍することによってクロック信号を生成する逓倍器と、を備える。また、本発明の送信機は、クロック信号に基づいて、パルス波を生成する処理であるパルス変調と、パルス波の位相を変調する処理である位相変調と、パルス波の帯域を制限する処理である帯域制限と、を同時に実行することで、送信用の信号を生成するデジタルアナログコンバータと、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、帯域制限された信号を小さな装置構成で生成することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態にかかる送信機の構成を示す図
【図２】実施の形態にかかるＤＡコンバータが逓倍器から入力されるクロック信号の波形例を示す図
【図３】実施の形態にかかる送信機が、パルス変調および位相変調を行った信号に帯域制限を行った場合の信号の波形例を示す図
【図４】図３、図６に示したパルス波形のスペクトラムを周波数軸上で示した図
【図５】比較例の送信機の構成を示す図
【図６】図５に示した送信機が、パルス変調および位相変調を行った場合の信号の波形例を示す図
【図７】図５に示した送信機のミキサで生成された合成信号の例を示す図
【図８】実施の形態の他の態様にかかる送信機の構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明にかかる送信機の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態．
図１は、実施の形態にかかる送信機の構成を示す図である。送信機１０は、電波を信号として送信する装置である。送信機１０の例は、指向性が高いパルス状のレーダ波を送信するレーダ送信機である。レーダ送信機は、レーダ探知を行うレーダシステムで用いられる機器である。送信機１０が生成して送信するパルスレーダの信号は、例えば、４ＧＨｚといった高周波数の信号である。送信機１０は、例えば、目標物との間の距離を測定する際、または目標物の移動速度を測定する際に、信号を生成して目標物に送信する。
【００１２】
送信機１０は、基準信号源１と、周波数逓倍器である逓倍器２と、デジタルアナログコンバータであるＤＡ（Digital-to-Analogue）コンバータ３とを備えている。基準信号源１は、送信用の信号を生成する際に用いられるクロック信号を生成して逓倍器２に入力する。基準信号源１が逓倍器２に入力する基準信号は、クロック信号源となる、５０ＭＨｚまたは１００ＭＨｚといった低周波帯の周波数を有している。基準信号源１の例は、基準信号を発振する発振器である。
【００１３】
逓倍器２は、基準信号源１からの基準信号の周波数を、Ｎ（Ｎは２以上の自然数）逓倍することによって、基準信号よりも周波数の高い高周波帯の周波数を有したクロック信号を生成する。逓倍器２は、Ｎ逓倍にした信号をＤＡコンバータ３に入力する。逓倍器２は、ＤＡコンバータ３が生成する信号よりも大きな周波数のクロック信号を、ＤＡコンバータ３に入力する。
【００１４】
ＤＡコンバータ３は、クロック信号に基づいて、送信用の信号である送信信号の、オンとオフとの切替え、振幅、および位相を任意に調整可能なコンバータである。ＤＡコンバータ３は、クロック信号に基づいてパルス波を生成する処理であるパルス変調と、パルス波の位相を変調する処理である位相変調と、パルス波の帯域を制限する処理である帯域制限とを同時に実行する。換言すると、ＤＡコンバータ３は、逓倍器２からのクロック信号に基づいて、パルス変調と、位相変調と、帯域制限とを含んだ信号生成処理を実行することによって、送信信号を生成する。すなわち、ＤＡコンバータ３は、一般的な機能であるデジタル信号からアナログ信号への変換処理と、パルス変調処理と、位相変調処理と、帯域制限処理と、を含んだ信号生成処理を実行する。なお、本実施の形態で説明するＤＡコンバータ３による、パルス変調、位相変調、および帯域制限は、それぞれ単独で実行される処理ではなく、信号生成処理の一環として実行される処理である。
【００１５】
本実施の形態おけるパルス変調は、レーダパルスを生成する処理である。ここでのパルス変調は、正弦波といった連続波（ＣＷ：Continuous  Wave）の出力タイミングを制御する処理である。パルス変調が行われると、連続波が、第１の時間帯では出力され、第２の時間帯では出力されないといった処理が繰り返される。これにより、特定の時間帯だけパルス状の信号が出力される。換言すると、パルス変調が行われると、連続波の中から特定の時間帯の連続波のみが切り取られて出力される。連続波の出力と停止とは、特定の周期に従って切換えられる。パルス変調が実行されることによって、特定の時間帯だけパルス状の信号がオンとなり、その他の時間帯はパルス状の信号がオフとなるレーダパルスが生成される。
【００１６】
図２は、実施の形態にかかるＤＡコンバータが逓倍器から入力されるクロック信号の波形例を示す図である。図３は、実施の形態にかかる送信機が、パルス変調および位相変調を行った信号に帯域制限を行った場合の信号の波形例を示す図である。図３に示すグラフの横軸は時間であり、縦軸は振幅である。すなわち、図３に示すグラフは、信号の波形を時間軸上で示したものである。図３に示すパルス波形４は、パルス変調および位相変調された信号に帯域制限が行われた場合の１つのパルス波形である。
【００１７】
ＤＡコンバータ３は、パルス変調および位相変調を実行した信号を生成するのと同時に、この信号の出力電圧を制御することによって、パルス変調および位相変調を実行した信号の立ち上がりおよび立ち下りの振幅を制御して帯域制限を実現する。具体的には、ＤＡコンバータ３は、パルス変調および位相変調を実行したパルス波形の立ち上がりおよび立ち下りをなまらせることによって、図３のパルス波形４を生成する。ＤＡコンバータ３が生成したパルス波形４の送信信号は、図示省略したアンテナから送信される。
【００１８】
図４は、図３、後述する図６に示したパルス波形のスペクトラムを周波数軸上で示した図である。図４の横軸は周波数であり、縦軸は信号強度である。図４に示すスペクトラム６は、パルス変調および位相変調が実行された後、帯域制限が行われる前のスペクトラムであり、図４に示すスペクトラム７は、パルス変調および位相変調が実行された後、帯域制限が行われた後のスペクトラムである。
【００１９】
図４に示すスペクトラム７は、図３に示したパルス波形４の送信信号に対応する、帯域制限が実行された後のスペクトラムである。すなわち、ＤＡコンバータ３によって生成された送信信号を、時間軸を横軸として図示したものが図３であり、周波数を横軸として図示したものが図４のスペクトラム７である。周波数Ｆ１から周波数Ｆ２までの範囲内にある大きな２つのピークを有した周波数が所望の周波数であるとする。
【００２０】
スペクトラム６とスペクトラム７とは、周波数Ｆ１から周波数Ｆ２までは、同じ信号強度である。スペクトラム６は、帯域制限されることによって、周波数Ｆ１から周波数Ｆ２以外の周波数が抑えられる。これにより、スペクトラム６は、所望の帯域以外の信号強度が抑えられたスペクトラム７となる。
【００２１】
図３におけるパルス波形４を周波数軸上に変換したスペクトラムは、図４に示すスペクトラム６に対して帯域制限が実行された場合に得られるスペクトラム７と等価である。
【００２２】
ここで、比較例の送信機について説明する。図５は、比較例の送信機の構成を示す図である。比較例の送信機２０は、パルス変調などを実行するＤＡコンバータを備えていない。
【００２３】
ここでは、送信機２０が、基準信号源２１と、低周波信号を生成する第１の逓倍器である逓倍器２２と、パルス変調器２４と、位相変調器２５と、帯域制限フィルタ２６と、ミキサ２７と、不要波抑圧用のバンドパスフィルタである不要波抑圧ＢＰＦ２８と、高周波信号を生成する第２の逓倍器である逓倍器２３とを用いて、帯域制限された高周波帯の送信信号を生成する場合について説明する。この場合、基準信号源２１からの信号は、逓倍器２２で逓倍されて低周波帯の信号である中間周波数（ＩＦ）信号３１になり、このＩＦ信号３１がパルス変調器２４でパルス変調され、位相変調器２５で位相変調される。さらに、位相変調されたＩＦ信号３１の余分なスペクトラムが、他チャンネルへ漏洩するのを抑圧するため、余分なスペクトラムが帯域制限フィルタ２６で帯域制限される。この帯域制限されたＩＦ信号３１がミキサ２７に入力される。
【００２４】
図６は、図５に示した送信機が、パルス変調および位相変調を行った場合の信号の波形例を示す図である。図６に示すグラフの横軸は時間であり、縦軸は振幅である。すなわち、図６に示すグラフは、信号の波形を時間軸上で示したものである。図６に示すパルス波形５は、逓倍器２２からの信号が、パルス変調器２４でパルス変調され、さらに位相変調器２５で位相変調された場合の１つのパルス波形である。
【００２５】
また、基準信号源２１からの信号は、逓倍器２３で逓倍されて高周波帯の信号である局部発振（ＬＯ）信号３２になりミキサ２７に入力される。ここでのＬＯ信号３２はｆLOの周波数であり、ＩＦ信号３１はｆIFの周波数であるとする。ＩＦ信号３１の例は、１ＧＨｚ〜２ＧＨｚといった周波数を有したマイクロ波であり、ＬＯ信号３２の例は、２ＧＨｚよりも大きな周波数を有したマイクロ波である。逓倍器２２，２３からの信号がレーダで使用される送信信号であるのに対して、送信機１０の逓倍器２からの信号は送信信号を生成するためのクロック信号である。
【００２６】
ミキサ２７は、入力されたＩＦ信号３１およびＬＯ信号３２を合成することで、帯域制限された高周波帯の送信信号を生成する。ミキサ２７が生成する送信信号の周波数は、例えば、４ＧＨｚ以上である。
【００２７】
ミキサ２７は、ｍｆLO±ｎｆIF（ｍ，ｎ＝０，１，２・・・）の周波数をもつ合成信号を生成する。この合成信号に含まれるｆLO＋ｆIFの周波数の信号もしくはｆLO−ｆIFの周波数の信号が送信信号として使用される場合、これら以外の、その他の周波数の信号が不要波となる。このため、その他の周波数の信号は波抑圧される必要があり、バンドパスフィルタで抑圧される。
【００２８】
図７は、図５に示した送信機のミキサで生成された合成信号の例を示す図である。ここでは、ｆLO＋ｆIFの周波数の信号が送信信号として使用される場合について説明する。図７の横軸は周波数であり、縦軸は信号強度である。図７では、ｆLO−２ｆIFの周波数、ｆLO−ｆIFの周波数、ｆLOの周波数、ｆLO＋ｆIFの周波数、ｆLO＋２ｆIFの周波数を、それぞれ、LO-2IF、LO-IF、LO、LO+IF、LO+2IFとして図示している。また、ｆLO＋ｆIFの帯域幅を、IFとして図示している。
【００２９】
比較例の送信機２０が、ｆLO＋ｆIFの周波数の信号を広帯域化する場合には、ＬＯ信号３２の周波数を、概ねｆIFの周波数の幅といった必要帯域分だけ変化させる。ＬＯ信号３２の周波数の変化に伴い、不要波も必要帯域である−１／２・ｆIFの周波数から１／２・ｆIFの周波数の範囲で変化する。ｆLO＋ｆIFの周波数の信号を送信信号とすると、ｆLO−２ｆIFの信号、ｆLO−ｆIFの信号、ｆLOの信号、およびｆLO＋２ｆIFの信号は不要波となる。この場合、ｆLO＋ｆIFの周波数を含んだ周波数帯域６０が残され、不要波の周波数を含んだ周波数帯域が、不要波抑圧ＢＰＦ２８で抑圧される。
【００３０】
この場合において、不要波抑圧ＢＰＦ２８の帯域幅をＩＦ信号３１の周波数であるｆIF以上にできない。これは、ｆLO＋ｆIFの信号は、ｆLOの周波数を有した不要波と、ｆLO＋２ｆIFの周波数を有した不要波とに挟まれているからである。所望のｆLO＋ｆIFの周波数と不要なｆLOの周波数との中間の周波数は、（ｆLO＋１／２・ｆIF）であり、所望のｆLO＋ｆIFの周波数と不要なｆLO＋２ｆIFの周波数との中間の周波数は、（ｆLO＋２ｆIF−１／２・ｆIF）である。不要波抑圧ＢＰＦ２８は、この（ｆLO＋１／２・ｆIF）から（ｆLO＋２ｆIF−１／２・ｆIF）までの帯域以外の帯域の信号強度を抑える。不要波抑圧ＢＰＦ２８の帯域幅の上限値は、以下の式（１）によって示される。
【００３１】
（ｆLO＋２ｆIF−１／２・ｆIF）−（ｆLO＋１／２・ｆIF）＝ｆIF・・・（１）
【００３２】
同様に、ｆLO−ｆIFの周波数の信号を送信信号とすると、不要波抑圧ＢＰＦ２８の帯域幅の上限値は、以下の式（２）によって示される。
（ｆLO−１／２・ｆIF）−（ｆLO−２ｆIF＋１／２・ｆIF）＝ｆIF・・・（２）
【００３３】
このように、比較例の送信機２０では、送信信号は概ねｆIF以上の帯域幅にすることができない。すなわち、送信機２０では、ミキサ２７で生成される不要波抑圧の観点から、送信信号の帯域幅に制限があった。一方、実施の形態の送信機１０では、ミキサ、不要波抑圧ＢＰＦを用いないので、送信信号の帯域幅を送信機２０よりも広帯域化できる。また、比較例の送信機２０では、ミキサ２７から発生する不要波を抑圧するための不要波抑圧ＢＰＦ２８が必要となるので、送信機２０が大型化する。なお、送信機２０において、ＬＯ信号系である逓倍器２３を実装しない構成とすると、チャンネル数分の帯域制限フィルタが必要となるので、送信機２０が大型化する。このため、送信機２０において帯域制限フィルタの個数を減らすためには、図５に示すように送信機２０が逓倍器２３を実装する構成とせざるを得ない。
【００３４】
本実施の形態の送信機１０には、送信信号の周波数帯域がｆIFよりも大きくなる、逓倍器２およびＤＡコンバータ３が適用される。本実施の形態では、ミキサおよびバンドパスフィルタが不要であるので、送信機１０のハードウェア構成が簡易となり送信機１０の小型化を実現できる。また、送信機１０は、ミキサを用いないので、ミキサから不要波が発生しない。このため、送信信号の帯域に対する制約がなくなり、送信信号の広帯域化が容易となる。
【００３５】
本実施の形態では、送信機１０が逓倍器２を備える場合について説明したが、送信機が逓倍器２を備えない構成としてもよい。図８は、実施の形態の他の態様にかかる送信機の構成を示す図である。逓倍器２を備えない送信機１０Ｘは、送信機１０と同様に、電波を信号として送信する装置である。送信機１０Ｘは、基準信号源１Ｘと、ＤＡコンバータ３とを備えている。基準信号源１Ｘは、高周波数の基準信号をクロック信号として生成する。ＤＡコンバータ３は、基準信号源１Ｘが生成した基準信号に基づいてパルス変調と、パルス波に対する位相変調と、パルス波に対する帯域制限と、を同時に実行することで、送信信号を生成する。ＤＡコンバータ３が生成した送信信号は、図示省略したアンテナから送信される。
【００３６】
なお、本実施の形態では、送信機１０が、レーダ送信機である場合について説明したが、送信機１０は、レーダ波を送受信するレーダ送受信機であってもよい。また、送信機１０は、無線通信を行なう無線通信システムで用いられる、無線送信機または無線送受信機であってもよい。
【００３７】
このように、本実施の形態では、送信機１０が、ＤＡコンバータ３によって、パルス変調、位相変調、および帯域制限を実行するので、帯域制限された高周波帯の信号を小さな装置構成で生成することが可能となる。
【００３８】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１，１Ｘ，２１  基準信号源、２，２２，２３  逓倍器、３  ＤＡコンバータ、４，５  パルス波形、６，７  スペクトラム、１０，１０Ｘ，２０  送信機、２４  パルス変調器、２５  位相変調器、２６  帯域制限フィルタ、２７  ミキサ、２８  不要波抑圧ＢＰＦ。
【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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