(57)【要約】【課題】  設計の手間が削減されるとともに、入力信号に混入しているＤＣ成分に起因するスプリアスの発生を防止することができるＳＳＢ変調回路を提供する。【解決手段】  ＳＳＢ変調回路２の入力側に設けられたヒルベルト変換回路１０で、周波数軸上において、正の周波数領域においては＋１を乗算し、負の周波数領域については−１を乗算し、ＤＣ成分については０を乗算して出力する変換を行なって、入力信号に混入しているＤＣ成分を除去してからＳＳＢ変調回路２でＳＳＢ変調信号を生成して出力する。【選択図】        図１
2010187338.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号にヒルベルト変換を施す第１のヒルベルト変換回路と、
前記第１のヒルベルト変換回路によりヒルベルト変換が施された信号を入力して該信号にＳＳＢ変調を施すＳＳＢ変調部とを有することを特徴とするＳＳＢ変調回路。
【請求項２】
前記ＳＳＢ変調部が、
前記第１のヒルベルト変換回路によりヒルベルト変換が施された信号を入力して該信号にヒルベルト変換を施す第２のヒルベルト変換回路と、
前記第１のヒルベルト変換回路によりヒルベルト変換が施された信号を入力して該信号を遅延させることにより前記第２のヒルベルト変換回路による信号の時間遅れを補償する遅延回路と、
発振回路と、
前記第２のヒルベルト変換回路の出力信号と前記遅延回路の出力信号のそれぞれに、前記発振回路で得られた発振信号を、該第２のヒルベルト変調回路側を前記遅延回路側よりも相対的にπ／２だけ位相を遅らせてミキシングする２つのミキシング回路と、
前記２つのミキシング回路の出力を互いに加算する加算回路とを有するものであることを特徴とする請求項１記載のＳＳＢ変調回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信用のＳＳＢ変調回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、通信用の変調回路が広く知られており、そのような変調回路の中にはＳＳＢ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｓｉｄｅ  Ｂａｎｄ）変調回路と呼ばれるものがある（例えば特許文献１参照）。このＳＳＢ変調回路には、特許文献１に記載されているように、ＤＳＢ（Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓｉｄｅ  Ｂａｎｄ）変調回路に比べてデータを送信するのに必要な伝送帯域を狭くすることができるという利点やその伝送帯域を狭くしたことにより送信に必要な信号の電力を半分以下にすることができるという利点がある。
【０００３】
図５は、従来のＳＳＢ変調回路の構成を示す図である。
【０００４】
この図５には、変調が施された後の中間周波数帯の信号（以降、中間周波数を意味するＩｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ  Ｆｒｅｑｅｎｃｙという英語の頭文字をとってＩＦ信号と称する）が入力され、そのＩＦ信号を発振器２３からの発振信号の周波数分だけシフトさせて出力するＳＳＢ変調回路２の構成例が示されている。
【０００５】
このＳＳＢ変調回路２には、入力されてくるＩＦ信号（ｘ（ｔ））にヒルベルト変換を施すヒルベルト変換回路２１と、そのヒルベルト変換回路２１による信号の時間遅れを補償する遅延回路２２と、発振回路２３と、ヒルベルト変換回路２１の出力信号（Ｘ(ｔ)）と遅延回路２２の出力信号のそれぞれに発振回路２３で得られた発振信号（周波数ωｃ）を、ヒルベルト変調回路２１側を遅延回路２２側よりも相対的にπ／２だけ位相を遅らせてミキシングする第１、第２のミキシング回路２４，２５と、それら第１，第２のミキシング回路２４，２５からの出力信号を互いに加算して出力信号ｙ（ｔ）を出力する加算回路２６とが備えられている。
【０００６】
ここで図５および図６〜図９の各図を参照しながら、このＳＳＢ変調回路２が、どのようにしてＳＳＢ変調した信号ｙ（ｔ）を出力するのかを説明する。
【０００７】
図６は、図５のＳＳＢ変調回路に入力されるＩＦ信号のスペクトル（図６（ａ））と、ヒルベルト変換回路でヒルベルト変換された後のＩＦ信号のスペクトル（図６（ｂ））を示す図である。また、図７は、図５に示すヒルベルト変換回路の変換処理を説明するための図である。さらに、図８は、図５に示すヒルベルト変換回路から出力されたＩＦ信号と発振回路からの遅延回路側よりもπ／２位相を遅らせた発振信号とを第１のミキシング回路でミキシングした後の信号の周波数軸上のスペクトル（図８（ａ））と、遅延回路から出力されたＩＦ信号と発振回路からの発振信号とを第２のミキシング回路でミキシングした後の信号の周波数軸上のスペクトル（図８（ｂ））を示す図である。また、図９は、第１、第２のミキシング回路でミキシングされた後の信号どうしを加算回路で加算した後の出力信号（ｙ（ｔ））の周波数軸上のスペクトルを示す図である。
【０００８】
図５のＳＳＢ変調回路２に入力されるＩＦ信号は、図６（ａ）に示すように、周波数軸上ではＤＣ（周波数：０）を境にして負の周波数と正の周波数とにそれぞれ正の符号を持つ側波帯を有する信号として表わされる。
【０００９】
ここで、ヒルベルト変換回路２１は、図７に示す周波数軸上で下記の変換を実施する。
【００１０】
入力信号をｘ（ω）とし出力信号をＸ（ω）とすると、
Ｘ（ω）＝ｊｓｇｎ（ω）ｘ（ω）…式１
ここで、ω＞０の場合は、ｓｇｎ（ω）＝＋１
ω＝０の場合は、ｓｇｎ（ω）＝０
ω＜０の場合は、ｓｇｎ（ω）＝−１
である。
【００１１】
従って、図５のＳＳＢ変調回路１を構成するヒルベルト変換回路２１には、図６（ａ）に示すＩＦ信号（ｘ（ｔ））が入力され、このＩＦ信号（ｘ（ｔ））がヒルベルト変換回路２１でヒルベルト変換されて、このヒルベルト変換回路２１から図６（ｂ）に示すように、負の周波数側の側波帯における振幅のみ符号が反転したスペクトルのＩＦ信号が出力される。また、上記ヒルベルト変換回路２１による時間遅れを補償する遅延回路２２側からは、双方の側波帯共に正の符号を持つスペクトルのＩＦ信号が出力される。
【００１２】
また、ヒルベルト変換回路２１の後段に備えられた第１のミキシング回路２４には、発振回路２３からの発振信号の位相がπ／２だけ遅れた信号が供給される。一方、遅延回路２２側に配備された第２のミキシング回路２５には、発振回路２３からの発振信号がそのまま供給される。
【００１３】
第１のミキシング回路２４では、ヒルベルト変換回路２１から出力された図６（ｂ）に示すスペクトルを持つＩＦ信号と上記位相がπ／２だけ遅れた信号とがミキシングされ、図８（ａ）に示すスペクトルを有する変調信号が出力される。
【００１４】
一方、第２のミキシング回路２５では、遅延回路２２から出力された図６（ａ）に示すスペクトルを持つＩＦ信号と発振回路２３からの発振信号とがミキシングされ、図８（ｂ）に示すスペクトルを有する変調信号が出力される。これらの変調信号は、発振周波数分だけ周波数がシフトされたスペクトルを有する変調信号である。また、これらの変調信号は、正の周波数領域と負の周波数領域とで周波数が０、つまりＤＣを境にして対称なスペクトルを有する変調信号であって、しかもヒルベルト変換回路２１側のＩＦ信号は図８（ａ）に示すように、側波帯の符号が反転したスペクトルを有する変調信号である。尚、図８中の符号ωｃは発振回路２３の発振周波数を示す。
【００１５】
これらのスペクトルを持つ変調信号各々が後段の加算回路２６で加算される。これにより、図９に示すように、周波数軸上で周波数０を境にして負の周波数と正の周波数とにそれぞれ正の符号を持つ側波帯を有する信号が出力される。この図９に示すスペクトルを有する信号がＳＳＢ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｓｉｄｅ  Ｂａｎｄ）つまり単側波帯の変調信号である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】米国特許１，６６６，２０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
ここで、図５に示す従来のＳＳＢ変調回路２において、入力されてくるＩＦ信号にＤＣ成分が混入していることがある。
【００１８】
図１０は、図６（ａ）で説明した入力信号の中にＤＣ成分が混入している場合のスペクトルを示す図である。また、図１１は、図９で説明した出力信号にそのＤＣ成分がどのような作用を及ぼすかを説明するための図である。
【００１９】
図１０に示すように、入力されてきたＩＦ信号にＤＣ成分が混入していると、図６（ａ）で説明したスペクトルの信号にＤＣ成分のスペクトルが混入した信号になる。このため、ＳＳＢ変調回路２から出力される信号ｙ（ｔ）のスペクトルは、図１１に示すように、ＤＣ成分と発振信号とがミキシングされることにより生ずる発振信号の成分を持つスペクトルになってしまう。
【００２０】
ここで、入力信号であるＩＦ信号にＤＣ成分が付加されている場合に、出力信号がどのようになるかを実験で確認してみることにする。
【００２１】
図１２は、図５に示すＳＳＢ変調回路２の伝送特性を測定する測定系を示す図である。また、図１３は、２つのスペクトラムアナライザーで観測した入力信号および出力信号のスペクトルを示す図である。
【００２２】
尚、図１２では、図５に示す発振回路２３の代わりに、サイン波発生回路とコサイン波発生回路がＤＳＰ２３ａで構成された例が示されている。説明するまでもなく図中のサイン波はコサイン波よりも位相がπ／２遅れている。また、図１２の測定系ではＳＳＢ変調回路２からの出力信号のゲインを１／２にする定数器３３を設けてスペクトラムアナライザーの入力保証範囲を超えないように配慮している。
【００２３】
この図１２の測定系を用いて、ＳＳＢ変調回路２に、発振源３０から変調が施されたＩＦ信号（側波帯が１０ＭＨｚから５０ＭＨｚの帯域を持つ）に直流信号発生器３１からのＤＣ信号を混合器３２で混合して入力し、ＳＳＢ変調回路２から出力される出力信号ｙ（ｔ）にＤＣ成分の影響がどのように現われるかをスペクトラムアナライザー３４，３５で観測する。図１３（Ａ）には、スペクトラムアナライザー３４で観測された混合器３２からの信号が示されている。また、図１３（Ｂ）には、スペクトラムアナライザー３５で観測されたＳＳＢ変調回路２からの変調信号である出力信号ｙ（ｔ）が示されている。ここで、スペクトラムアナライザー３５で観測された図１３（Ｂ）に示す変調信号には、発振信号の周波数（１０ＭＨｚ）のスプリアスＰが発生している。このスプリアスＰは、変調信号の、必要な帯域外に現れるため、取り除く必要がある。従来では、入力されてくるＩＦ信号（入力信号）にハイパスフィルタをかけて、変調する前にＤＣ成分を取り除くか、あるいは変調後の信号にバンドパスフィルタをかけて必要な帯域のみを取り出すということが行なわれている。
【００２４】
しかし、この従来技術では、ハイパスフィルタもしくはバンドパスフィルタを設計するにあたり、入力信号のスペクトルに影響を与えないようにＤＣ成分を取り除く必要があるため、フィルタのパラメータの決定に長い時間が必要とされ、従って設計に手間がかかるという問題がある。
【００２５】
本発明は、上記事情に鑑み、設計の手間が削減されるとともに、入力信号に混入しているＤＣ成分に起因するスプリアスの発生を防止することができるＳＳＢ変調回路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】
【００２６】
本発明のＳＳＢ変調回路は、
入力信号にヒルベルト変換を施す第１のヒルベルト変換回路と、
上記第１のヒルベルト変換回路によりヒルベルト変換が施された信号を入力してその信号にＳＳＢ変調を施すＳＳＢ変調部とを有することを特徴とする。
【００２７】
本発明のＳＳＢ変調回路では、入力信号に混入しているＤＣ成分が第１のヒルベルト変換フィルタにより除去される。これは、上記式１で示すように、ＤＣ成分つまり周波数０に対するヒルベルト変換の出力を０にすることができるという理由による。こうすることにより、従来の、ハイパスフィルタやバンドパスフィルタでＤＣ成分を除去する技術と比較し、フィルタの設計に手間がかかるという問題が解消される。従って、設計の手間が削減されるとともに、入力信号に混入しているＤＣ成分に起因するスプリアスの発生を防止することができる。
【００２８】
ここで、上記ＳＳＢ変調部が、
上記第１のヒルベルト変換回路によりヒルベルト変換が施された信号を入力してその信号にヒルベルト変換を施す第２のヒルベルト変換回路と、
上記第１のヒルベルト変換回路によりヒルベルト変換が施された信号を入力してその信号を遅延させることにより上記第２のヒルベルト変換回路による信号の時間遅れを補償する遅延回路と、
発振回路と、
上記第２のヒルベルト変換回路の出力信号と上記遅延回路の出力信号のそれぞれに、上記発振回路で得られた発振信号を、その第２のヒルベルト変調回路側を上記遅延回路側よりも相対的にπ／２だけ位相を遅らせてミキシングする２つのミキシング回路と、
上記２つのミキシング回路の出力を互いに加算する加算回路とを有するものであることが好ましい。
【００２９】
このようにすると、上記ＳＳＢ変調部に、従来の、図６に示すＳＳＢ変調回路をそのまま用いることができ、さらにその従来のＳＳＢ変調回路の入力側にヒルベルト変換回路をもう一つ付加するという簡単な構成で入力信号に付加されたＤＣ成分の除去を簡単に行なうことができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、設計の手間が削減されるとともに、入力信号に混入しているＤＣ成分に起因するスプリアスの発生を防止することができるＳＳＢ変調回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態であるＳＳＢ変調回路の構成を示す図である。
【図２】第１のＳＳＢ変調回路から出力される出力信号のスペクトルを示す図である。
【図３】第１のＳＳＢ変調回路の伝送特性を測定する測定系を示す図である。
【図４】２つのスペクトラムアナライザーで観測した入力信号および出力信号のスペクトルを示す図である。
【図５】従来のＳＳＢ変調回路の構成を示す図である。
【図６】図５のＳＳＢ変調回路に入力されるＩＦ信号のスペクトル（図６（ａ））と、ヒルベルト変換回路でヒルベルト変換された後のＩＦ信号のスペクトル（図６（ｂ））を示す図である。
【図７】図５に示すヒルベルト変換回路の変換処理を説明するための図である。
【図８】図５に示すヒルベルト変換回路から出力されたＩＦ信号と発振回路からの遅延回路側よりもπ／２位相を遅らせた発振信号とを第１のミキシング回路でミキシングした後の信号の周波数軸上のスペクトル（図８（ａ））と、遅延回路から出力されたＩＦ信号と発振回路からの発振信号とを第２のミキシング回路でミキシングした後の信号の周波数軸上のスペクトル（図８（ｂ））を示す図である。
【図９】第１、第２のミキシング回路でミキシングされた後の信号どうしを加算回路で加算した後の出力信号（ｙ（ｔ））の周波数軸上のスペクトルを示す図である。
【図１０】図６（ａ）で説明した入力信号の中にＤＣ成分が混入している場合のスペクトルを示す図である。
【図１１】図９で説明した出力信号にそのＤＣ成分がどのような作用を及ぼすかを説明するための図である。
【図１２】図５に示すＳＳＢ変調回路２の伝送特性を測定する測定系を示す図である。
【図１３】２つのスペクトラムアナライザーで観測した入力信号および出力信号のスペクトルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００３３】
図１は、本発明の一実施形態であるＳＳＢ変調回路の構成を示す図である。
【００３４】
図１に示すＳＳＢ変調回路１（第１のＳＳＢ変調回路１と称する）は、図６に示すＳＳＢ変調回路２（本発明にいうＳＳＢ変調部の一例に相当し、ここでは第２のＳＳＢ変調回路２と称する）と比較し、第２のＳＳＢ変調回路２の入力側に、ヒルベルト変換回路１０が設けられている。ここで、このヒルベルト変換回路１０が、本発明にいう第１のヒルベルト変換回路の一例に相当する。また、第２のＳＳＢ変調回路２に備えられたヒルベルト変換回路２１が、本発明にいう第２のヒルベルト変換回路の一例に相当する。
【００３５】
ヒルベルト変換回路１０の構成は、ヒルベルト変換回路２１の構成と同様であり、このヒルベルト変換回路１０は、入力されてくるＩＦ信号（ｘ（ｔ））にヒルベルト変換を施し、ヒルベルト変換が施された信号ｘ’（ｔ）を、第２のＳＳＢ変調回路２に出力する。
即ち、このヒルベルト変換回路１０は、図８を参照して説明したように、正の周波数領域においては＋１を乗算し、負の周波数領域については−１を乗算し、ＤＣ成分については０を乗算して出力する変換を実施する。このため、図２に示すように、ＩＦ信号（ｘ（ｔ））に付加されたＤＣ成分のみがヒルベルト変換回路１０で除去され、ＤＣ成分のみが除去されたＩＦ信号（ｘ’（ｔ））がＳＳＢ変調回路２に入力されて、そのＳＳＢ変調回路２からＳＳＢ変調信号（ｙ（ｔ））が出力されることになる。その結果、図１に示す第１のＳＳＢ変調回路１からは、図４に示すスプリアスのない良好な特性を持つＳＳＢ変調信号が出力される。
【００３６】
ここで、第１のＳＳＢ変調回路における効果を実験で確認してみる。
【００３７】
図３は、第１のＳＳＢ変調回路の伝送特性を測定する測定系を示す図、図４は、２つのスペクトラムアナライザーで観測した入力信号および出力信号のスペクトルを示す図である。
【００３８】
図３の測定系を用いて、第１のＳＳＢ変調回路１に、発振源３０から変調が施されたＩＦ信号（側波帯が１０ＭＨｚから５０ＭＨｚの帯域を持つ）に直流信号発生器３１からのＤＣ信号を混合器３２で混合して入力し、第１のＳＳＢ変調回路１から出力される出力信号ｙ（ｔ）にＤＣ成分の影響がどのように現われるかをスペクトラムアナライザー３４，３５で観測する。図４（Ａ）には、スペクトラムアナライザー３４で観測されたヒルベルト変換回路１０からの信号ｘ’（ｔ）が示されている。また、図４（Ｂ）には、スペクトラムアナライザー３５で観測された第１のＳＳＢ変調回路１からの変調信号である出力信号ｙ（ｔ）が示されている。
【００３９】
ここで、スペクトラムアナライザー３５で観測された図４（Ｂ）に示す変調信号には、図１３（Ｂ）では観測されたＤＣ成分に起因するスプリアスが消去されている。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態のＳＳＢ変調回路１では、入力信号であるＩＦ信号（ｘ（ｔ））に混入しているＤＣ成分がヒルベルト変換回路１０により除去される。このため、ハイパスフィルタやバンドパスフィルタを備えた場合と比較し、フィルタのパラメータの決定に長い時間が必要とされるというような問題はない。従って、設計の手間が削減されるとともに、ＩＦ信号（ｘ（ｔ））に混入しているＤＣ成分に起因するスプリアスの発生を防止することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１，２  ＳＳＢ変調回路
１０，２１  ヒルベルト変換回路
２２  遅延回路
２３  発振回路
２３ａ  ＤＳＰ
２４  第１のミキシング回路
２５  第２のミキシング回路
２６  加算回路
３０  発振源
３１  直流信号発生器
３２  混合器
３３  定数器
３４，３５  スペクトラムアナライザー
【図１】
2010187338.tif 000003
【図２】
2010187338.tif 000004
【図３】
2010187338.tif 000005
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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