(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の信号処理手段に入力される少なくとも２つの局部発振信号を出力する局部発振装置であって、
固定周波数である第１の局部発振信号を発する自走発振器である第１の発振手段と、可変周波数である第２の局部発振信号を発する第２の発振手段と、を備え、
前記第１の発振手段は、前記第１の局部発振信号を、前記所定の信号処理手段が備える第１の周波数混合器と、前記第２の発振手段と、に入力し、
前記第２の発振手段は、入力された前記第１の局部発振信号と前記第２の局部発振信号を混合する混合手段を備え、前記第２の局部発振信号の周波数及び位相を、入力された前記第１の局部発振信号の周波数及び位相の増減変化と等しく増減変化させて前記所定の信号処理手段が備える第２の周波数混合器に入力すると共に、前記混合手段から出力され、かつ前記第２の局部発信信号よりも周波数が高い、前記第１の局部発振信号及び前記第２の局部発振信号の差周波数信号の位相が基準信号の位相に同期するよう制御する、
ことを特徴とする局部発振装置。
【請求項２】
所定の信号処理手段に入力される少なくとも２つの局部発振信号を出力する局部発振装置であって、
固定周波数である第１の局部発振信号を発する自走発振器である第１の発振手段と、可変周波数である第２の局部発振信号を発する第２の発振手段と、を備え、
前記第２の発振手段は、前記第１の局部発振信号を入力する混合手段と、前記混合手段から出力された前記第１の局部発振信号及び前記第２の局部発振信号の和周波数信号を選択するフィルタと、基準信号を生成する基準信号発生手段と、を有し、前記第２の局部発振信号を、前記第１の局部発振信号及び前記第２の局部発振信号の和周波数信号の位相が前記基準信号の位相に同期し、前記和周波数信号の周波数が一定となるよう変化させて出力する、
ことを特徴とする局部発振装置。
【請求項３】
前記第２の発振手段は、前記第２の局部発振信号の周波数及び位相を、前記第１の局部発振信号の周波数及び位相の増減変化とは逆に増減変化させて出力する、ことを特徴とする請求項２記載の局部発振装置。
【請求項４】
所定の信号処理手段に入力される少なくとも２つの局部発振信号を出力する局部発振装置であって、
固定周波数である第１の局部発振信号を発する自走発振器である第１の発振手段と、可変周波数である第２の局部発振信号を発する第２の発振手段と、を備え、
前記第２の発振手段は、前記第１の局部発振信号を入力する混合手段と、前記混合手段から出力され、かつ前記第２の局部発信信号よりも周波数が高い、前記第１の局部発振信号及び前記第２の局部発振信号の差周波数信号を選択するフィルタと、基準信号を生成する基準信号発生手段と、を有し、前記第２の局部発振信号を、前記第１の局部発振信号及び前記第２の局部発振信号の差周波数信号の位相が前記基準信号の位相に同期し、前記差周波数信号の周波数が一定となるよう変化させて出力する、
ことを特徴とする局部発振装置。
【請求項５】
前記第２の発振手段は、前記第２の局部発振信号の周波数及び位相を、前記第１の局部発振信号の周波数及び位相の増減変化と等しく増減変化させて出力する、ことを特徴とする請求項４記載の局部発振装置。
【請求項６】
前記第２の発振手段は、入力された前記第１の局部発振信号と前記第２の局部発振信号とを混合する混合手段を備えた負帰還回路である、ことを特徴とする請求項１，２，３，４又は５記載の局部発振装置。
【請求項７】
前記第２の発振手段は、前記混合手段を備えたＰＬＬ回路である、ことを特徴とする請求項６記載の局部発振装置。
【請求項８】
前記各発振手段に、前記所定の信号処理手段に出力される前記各局部発振信号を予め設定された分周数で分周する分周器をそれぞれ設けた、ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６又は７記載の局部発振装置。
【請求項９】
前記第１の発振手段が発する第１の局部発振信号の位相雑音レベルは、前記第２の発振手段が発する第２の局部発振信号の位相雑音レベルよりも低い、ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７又は８記載の局部発振装置。
【請求項１０】
前記第１の発振手段が発する第１の局部発振信号の周波数は、前記第２の発振手段が発する第２の局部発振信号のｘ倍以上である（ｘ：数１に示す）、ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７，８又は９記載の局部発振装置。
【数１】
0005472190.tif 000007
【請求項１１】
前記第１の発振手段に加え、前記所定の信号処理手段に固定周波数である局部発振信号を出力する自走発振器である他の固定周波数発振手段を１つ又は複数備え、
前記第２の発振手段は、１つ又は複数の前記他の固定周波数発振手段から出力された局部発振信号と、前記第１の発振手段から出力された第１の局部発振信号と、を入力する混合手段を備え、前記第２の局部発振信号の周波数及び位相を、入力された前記他の固定周波数発振手段からの前記局部発振信号と前記第１の局部発振信号との周波数及び位相の増減変化と逆に、あるいは、等しく増減変化させて出力する、
ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９又は１０記載の局部発振装置。
【請求項１２】
前記所定の信号処理手段に前記各局部発振信号をそれぞれ出力する前記第１の発振手段及び前記第２の発振手段の対を、別途、１対又は複数対設けた、ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９又は１０記載の局部発振装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２記載の前記局部発振装置と、
この局部発振装置から出力される前記各局部発振信号を用いて、アンテナより受信した信号に対して周波数変換処理や復調処理などの信号処理を行う受信信号処理装置と、
を備えたことを特徴とする受信機。
【請求項１４】
前記受信信号処理装置は、前記局部発振装置から出力される前記第１の局部発振信号を前記アンテナから受信した信号に混合して周波数変換し第１の中間周波信号を出力する第１の周波数混合器と、前記局部発振装置から出力される前記第２の局部発振信号を前記第１の中間周波信号に混合して周波数変換し第２の中間周波信号を出力する第２の周波数混合器と、を備えたことを特徴とする請求項１３記載の受信機。
【請求項１５】
前記受信信号処理装置は、前記局部発振装置から出力される前記第１の局部発振信号を前記アンテナから受信した信号に混合して周波数変換し中間周波信号を出力する周波数混合器と、前記局部発振装置から出力される前記第２の局部発振信号を前記中間周波信号に混合して復調し受信ベースバンド信号を出力する復調器と、を備えたことを特徴とする請求項１３記載の受信機。
【請求項１６】
請求項１乃至１２記載の前記局部発振装置と、
この局部発振装置から出力される前記各局部発振信号を用いて、アンテナから送信する信号を生成するための周波数変換処理や変調処理などの信号処理を行う送信信号処理装置と、
を備えたことを特徴とする送信機。
【請求項１７】
前記送信信号処理装置は、前記局部発振装置から出力される前記第２の局部発振信号を第１の中間周波信号に混合して周波数変換し第２の中間周波信号を出力する第１の周波数混合器と、前記局部発振装置から出力される前記第１の局部発振信号を前記第２の中間周波信号に混合して周波数変換し前記アンテナから送信される送信信号を出力する第２の周波数混合器と、を備えたことを特徴とする請求項１６記載の送信機。
【請求項１８】
前記送信信号処理装置は、前記局部発振装置から出力される前記第２の局部発振信号を送信ベースバンド信号に混合して変調し中間周波信号を出力する変調器と、前記局部発振装置から出力される前記第１の局部発振信号を前記中間周波信号に混合して周波数変換し前記アンテナから送信される送信信号を出力する周波数混合器と、を備えたことを特徴とする請求項１６記載の送信機。
【請求項１９】
請求項１３乃至１５記載の受信機と、請求項１６乃至１８記載の送信機と、を備えると共に、
前記受信機を構成する局部発振装置と、前記送信機を構成する局部発振装置とで、回路を共有して構成した、
ことを特徴とする送受信機。
【請求項２０】
前記受信機を構成する局部発振装置内の第１の発振手段と、前記送信機を構成する局部発振装置内の第１の発振手段とで、同一の発振手段を共有して構成した、
ことを特徴とする請求項１９記載の送受信機。
【請求項２１】
請求項１３乃至１５記載の受信機、請求項１６乃至１８記載の送信機、あるいは、請求項１９又は２０記載の送受信機、のいずれかを備えたことを特徴とする通信機器。
【請求項２２】
請求項１３乃至１５記載の受信機、請求項１６乃至１８記載の送信機、あるいは、請求項１９又は２０記載の送受信機、のいずれかを備えたことを特徴とする携帯電話端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、局部発振装置にかかり、特に、２以上の局部発振信号を出力する局部発振装置に関する。また、この局部発振装置を用いた無線送受信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話、無線ＬＡＮ（Local  Area  Network）など無線伝送を利用した通信機器が普及するにつれ、無線局数が急増している。また、それら用途において広帯域情報通信が一般的になるにつれ、１波当たりの占有周波数帯域も拡張されている。この結果、周波数資源は、無線局数と占有周波数帯域との積に応じた勢いで消費され、その枯渇問題が発生しつつある。
【０００３】
上述した周波数資源の枯渇を回避する方法として、まず、周波数利用効率の向上が挙げられる。これは、単位周波数帯当たりの信号伝送容量を増やすということであるが、そのためには信号の精度を高め、受信時に高い分解能で信号を識別する必要が生じる。例えば、一般的に使われるデジタル変調方式においては、送信時に搬送波の振幅、周波数または位相を離散値で変調するが、この離散値の間隔を狭めて同時伝送できる情報量を増やすため、使用する搬送波や局部発振信号の周波数や位相に高い精度が要求される。換言すると、高い周波数安定性や低位相雑音特性が望まれる。また、受信時においても、周波数変換器や復調器の生成する局部発振信号や搬送波による受信信号の劣化を避けるため、局部発振信号や搬送波に高い周波数安定性や低位相雑音特性が要求される。
【０００４】
一方で、周波数資源の枯渇を回避する別の方法として、従来において技術的に使用が困難であった高い周波数帯の利用が検討されている。これは、ベースバンド信号をマイクロ波やミリ波などの極めて高い周波数の搬送波で変調して伝送するものである。従来は、これらの帯域で性能、価格、大きさ等の面で合理的に使用できるデバイスが限られていたこと、信号伝達距離が低い周波数帯を利用した場合に比べ短いこと、などからあまり使用されていなかったが、最近はデバイス技術の進歩や無線ＬＡＮなどの比較的短距離な通信需要の増大により、これら帯域の活用が望まれている。
【０００５】
しかし、一般的に搬送波を生成する発振器は、同じ構成を用いた場合には発振周波数が高くなるほどその位相の揺らぎ、つまり位相雑音レベルが高くなる。したがって、この場合も搬送波や局部発振信号に高い周波数安定性や低位相雑音特性が要求される。
【０００６】
そのため、従来より、高い周波数安定性、低位相雑音特性を得るために、ＰＬＬ（Phase  Locked  Loop）技術が用いられてきた。ここで、下記の非特許文献１に開示されているＰＬＬを用いた無線送受信装置の第１の従来例を、図１６を参照して説明する。この第１の例における無線送受信装置は、送信系、受信系それぞれに、周波数変換を行う周波数混合器を２個用いたダブルコンバージョンタイプの周波数変換部５０２，５０３を装備している。
【０００７】
まず、図１６に示すように、アンテナ５０５にて受信された受信無線信号は、高周波処理部５０１で増幅、フィルタによる信号選択等の処理をされた後、受信高周波信号Ｓ５２ａとして受信周波数変換部５０２に入力される。また、送信周波数変換部５０３より出力された送信高周波信号Ｓ５３ａは、高周波処理部５０１でフィルタによる不要波の除去、増幅等の処理をされた後、送信無線信号としてアンテナ５０５から送信される。
【０００８】
受信周波数変換部５０２は、受信高周波信号Ｓ５２ａと、局部発振部５０４の生成する第１の受信局部発振信号Ｓ５４ａ及び第２の受信局部発振信号Ｓ５４ｂを入力する。そして、受信高周波信号Ｓ５２ａは、第１の受信周波数混合器５２１にて第１の受信局部発振信号Ｓ５４ａと混合され、出力Ｓ５２ｂが生成される。出力Ｓ５２ｂは、フィルタ５２２に入力されイメージ信号等不要波が除去された後、第１の受信中間周波信号Ｓ５２ｃとなる。
【０００９】
続いて、第１の受信中間周波信号Ｓ５２ｃは、第２の受信周波数混合器５２３にて第２の受信局部発振信号Ｓ５４ｂと混合され、出力Ｓ５２ｄが生成される。出力Ｓ５２ｄは、フィルタ５２４に入力されイメージ信号等不要波が除去された後、第２の受信中間周波信号Ｓ５２ｅとなる。そして、第２の受信中間周波信号Ｓ５２ｅは、受信中間周波信号（受信ＩＦ信号）として、受信周波数変換部５０２より出力される。
【００１０】
一方、送信周波数変換部５０３は、送信中間周波信号（送信ＩＦ信号）と、局部発振部５０４の生成する第１の送信局部発振信号Ｓ５４ｄ及び第２の送信局部発振信号Ｓ５４ｃを入力する。このとき、送信ＩＦ信号は、第１の送信中間周波信号Ｓ５３ｄとして、送信周波数変換部５０３に入力される。そして、第１の送信中間周波信号Ｓ５３ｄは、第１の送信周波数混合器５３３にて第１の送信局部発振信号Ｓ５４ｄと混合され、出力Ｓ５３ｃが生成される。出力Ｓ５３ｃは、フィルタ５３２に入力されイメージ信号等不要波が除去された後、第２の送信中間周波信号Ｓ５３ｂとなる。この第２の送信中間周波信号Ｓ５３ｂは、第２の送信周波数混合器５３１にて第２の送信局部発振信号Ｓ５４ｃと混合され、送信高周波信号Ｓ５３ａが生成され、送信周波数変換部５０３より出力される。
【００１１】
次に、局部発振部５０４について説明する。局部発振部５０４は、基準信号発生器５４１を有する。これは、後述するＰＬＬ回路の周波数基準及び位相基準となるものであり、高い周波数安定性及び低位相雑音特性を有している。例として、周波数に対する温度補償機能がついた水晶発振器が挙げられる。そして、基準信号発生器５４１の出力を基準信号として、ＰＬＬ回路により第１の受信局部発振信号Ｓ５４ａが生成される。
【００１２】
本従来例において、第１の受信局部発振信号Ｓ５４ａを生成するＰＬＬ回路は、電圧制御発振器（ＶＣＯ）５５１、ループアンプ５５２、ＶＣＯ出力信号分周器５５３、周波数位相比較器５５４、基準信号分周器５５５から構成される。まず、ＶＣＯ５５１の出力Ｓ５４ａは、第１の受信局部発振信号Ｓ５４ａとして出力されるだけでなく、ＶＣＯ出力信号分周器５５３へも入力され、分周される。一方、基準信号発生器５４１の生成する基準信号は、基準信号分周器５５５へ入力され、分周される。そして、ＶＣＯ出力信号分周器５５３と基準信号分周器５５５との各出力は、周波数位相比較器５５４へ入力される。周波数位相比較器５５４は、これらの周波数・位相比較を行い、誤差信号を生成する。この誤差信号はループアンプ５５２に入力され、ここでループ周波数特性を付与された後、周波数制御電圧として、ＶＣＯ５５１にフィードバックされる。
【００１３】
この結果、ＶＣＯ５５１の出力Ｓ５４ａは、基準信号同様の周波数安定性を得ると同時に、ループ帯域内においては位相雑音抑圧効果も享受される。また、ＶＣＯ出力信号分周器５５３と基準信号分周器５５５の分周数に適当な値を選択することにより、ＶＣＯ５５１の出力Ｓ５４ａの位相同期する周波数を変更することができる。
【００１４】
同様に、第２の受信局部発振信号Ｓ５４ｂを生成するＰＬＬ回路は、ＶＣＯ５５６、ループアンプ５５７、ＶＣＯ出力信号分周器５５８、周波数位相比較器５５９、基準信号分周器５６０から構成される。また、送信機側の第１の送信局部発振信号Ｓ５４ｄを生成するＰＬＬ回路は、ＶＣＯ５６６、ループアンプ５６７、ＶＣＯ出力信号分周器５６８、周波数位相比較器５６９、基準信号分周器５７０から構成される。さらに、送信機側の第２の送信局部発振信号Ｓ５４ｃを生成するＰＬＬ回路は、ＶＣＯ５６１、ループアンプ５６２、ＶＣＯ出力信号分周器５６３、周波数位相比較器５６４、基準信号分周器５６５から構成される。これらの動作の説明については省略する。
【００１５】
本従来例において、高周波処理部５０１は、ＷＣＤＭＡ方式携帯端末で使用されるものと同様の構成を示している。アンテナ５０５は送信、受信で共用されており、そこで送受信される無線信号Ｓ５１には、受信無線信号と送信無線信号とが重畳されている。無線信号Ｓ５１中の受信無線信号は、デュープレクサ５１５により低雑音増幅器５１１に導かれここで増幅された後、フィルタ５１３にて所要の周波数成分が抽出され、受信高周波信号Ｓ５２ａとして出力される。また、送信高周波信号Ｓ５３ａは、フィルタ５１４にて不要波を除去され、増幅器５１２にて増幅された後、デュープレクサ５１５にて無線信号Ｓ５１に送信無線信号として重畳される。
【００１６】
なお、第１のＰＬＬを用いた無線送受信装置の従来例の類似形態として、第１の受信局部発振信号を第２の送信局部発振信号として流用する形態がある。つまり、図１７に示すように、第１の受信局部発振信号Ｓ５４ａは、第２の送信局部発振信号として送信周波数変換部５０３の第２の送信周波数混合器５３１に入力される。この場合、図１６の場合と比較すると、ＶＣＯ５６１、ループアンプ５６２、ＶＣＯ出力信号分周器５６３、周波数位相比較器５６４、基準信号分周器５６５は不要となる。
【００１７】
次に、下記の非特許文献２に開示されているＰＬＬを用いた無線送受信装置の第２の従来例を、図１８を参照して説明する。この従来例における無線送受信装置は、送信系に変調器と周波数変換器を各々１つ、受信系に周波数変換器と復調器を各々１つ用いたシングルコンバージョンタイプの周波数変換機能を有した変復調部６０２，６０３を装備している。
【００１８】
まず、アンテナ６０５にて受信された受信無線信号は、高周波処理部６０１で増幅、フィルタによる信号選択等の処理をされた後、受信高周波信号Ｓ６２ａとして受信復調部６０２に入力される。また、送信変調部６０３より出力された送信高周波信号Ｓ６３ａは、高周波処理部６０１でフィルタによる不要波の除去、増幅等の処理をされた後、アンテナ６０５から送信される。
【００１９】
次に、受信復調部６０２は、受信高周波信号Ｓ６２ａと、局部発振部６０４の生成する受信局部発振信号Ｓ６４ａ及び復調用搬送波信号Ｓ６４ｂを入力する。受信高周波信号Ｓ６２ａは、受信周波数混合器６２１にて受信局部発振信号Ｓ６４ａと混合され、出力Ｓ６２ｂが生成される。この出力Ｓ６２ｂは、フィルタ６２２に入力され不要波が除去された後、受信中間周波信号Ｓ６２ｃとなる。また、受信中間周波信号Ｓ６２ｃは、復調器６２３にて復調用搬送波信号Ｓ６４ｂと混合され、出力Ｓ６２ｄが生成される。この出力Ｓ６２ｄは、フィルタ５２４に入力され不要信号成分が除去された後、受信ベースバンド信号Ｓ６２ｅとなる。そして、受信ベースバンド信号Ｓ６２ｅは、受信ベースバンド信号（受信ＢＢ信号）として、受信復調部６０２より出力される。
【００２０】
一方、送信変調部６０３は、送信ベースバンド信号（送信ＢＢ信号）と、局部発振部６０４の生成する送信搬送波信号Ｓ６４ｄ及び送信局部発振信号Ｓ６４ｃを入力する。送信ＢＢ信号は、送信ベースバンド信号Ｓ６３ｄとして変調部６０３に入力される。この送信ベースバンド信号Ｓ６３ｄは、変調器６３３にて送信搬送波信号Ｓ６４ｄを変調し、出力Ｓ６３ｃが生成される。この出力Ｓ６３ｃは、フィルタ６３２に入力され不要波が除去された後、送信中間周波信号Ｓ６３ｂとなる。そして、送信中間周波信号Ｓ６３ｂは、送信周波数混合器６３１にて送信局部発振信号Ｓ６４ｃと混合され、送信高周波信号Ｓ６３ａが生成され、送信変調部６０３より出力される。
【００２１】
次に、局部発振部６０４について説明する。局部発振部６０４は基準信号発生器６４１を有する。そして、基準信号発生器６４１の出力を基準信号として、ＰＬＬ回路により受信局部発振信号Ｓ６４ａが生成される。
【００２２】
本従来例における受信局部発振信号Ｓ６４ａを生成するＰＬＬ回路は、ＶＣＯ６５１、ループアンプ６５２、ＶＣＯ出力信号分周器６５３、周波数位相比較器６５４、基準信号分周器６５５から構成される。同様に、復調用搬送波信号Ｓ６４ｂを生成するＰＬＬ回路は、ＶＣＯ６５６、ループアンプ６５７、ＶＣＯ出力信号分周器６５８、周波数位相比較器６５９、基準信号分周器６６０から構成される。また、変調用搬送波信号Ｓ６４ｄを生成するＰＬＬ回路は、ＶＣＯ６６６、ループアンプ６６７、ＶＣＯ出力信号分周器６６８、周波数位相比較器６６９、基準信号分周器６７０から構成される。さらに、送信局部発振信号Ｓ６４ｃを生成するＰＬＬ回路は、ＶＣＯ６６１、ループアンプ６６２、ＶＣＯ出力信号分周器６６３、周波数位相比較器６６４、基準信号分周器６６５から構成される。
【００２３】
また、本従来例における高周波処理部６０１は、第１の従来例と同様の構成である。つまり、高周波処理部６０１では、アンテナ６０５は送信、受信で共用されており、そこで送受信される無線信号Ｓ６１には、受信無線信号と送信無線信号とが重畳されている。無線信号Ｓ６１中の受信無線信号は、デュープレクサ６１５により低雑音増幅器６１１に導かれここで増幅された後、フィルタ６１３にて所要の周波数成分が抽出され、受信高周波信号Ｓ６２ａとして出力される。また、送信高周波信号Ｓ６３ａは、フィルタ６１４にて不要波を除去され、増幅器６１２にて増幅された後、デュープレクサ６１５にて無線信号Ｓ６１に送信無線信号として重畳される。
【００２４】
このようにして構成された送受信機は、基本的には、上述した第１の従来例と同様の構成であり、上述同様の動作となる。つまり、受信復調部６０２、あるいは、送信変調部６０３に用いられるＶＣＯ６５１等の出力Ｓ６４ａ等は、基準信号同様の周波数安定性を得ると同時に、ループ帯域内においては位相雑音抑圧効果も享受される。また、ＶＣＯ出力信号分周器６５３等と基準信号分周器６５５等の分周数に適当な値を選択することにより、ＶＣＯ６５１等の出力Ｓ６４ａ等の位相同期する周波数を変更することができる。
【００２５】
なお、第２のＰＬＬを用いた無線送受信装置の従来例の類似形態として、受信局部発振信号を送信局部発振信号として流用する形態がある。つまり、図１９に示すように、受信局部発振信号Ｓ６４ａは、送信局部発振信号として送信周波数変換部６０３の送信周波数混合器６３１に入力される。この場合、上記図１８の場合と比較すると、ＶＣＯ６６１、ループアンプ６６２、ＶＣＯ出力信号分周器６６３、周波数位相比較器６６４、基準信号分周器６６５は不要となる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００２６】
【非特許文献１】Gerard  Maral,  Michel  Bousquet、「SATELLITE  COMMUNICATINS  SYSTEM  (4th  Edition)」、U.S.A.、WILEY、May,  2002、pp.420-421,  Figure  8.32,  Figure  8.33
【非特許文献２】Timothy  Pratt,  Charles  Bostian,  Jeremy  Allutt、「Satellite  Communication  (2nd  Edition)」、U.S.A.、WILEY、October  18,  2002、p.108,  FIGURE  4.6
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
しかしながら、上述した従来例における送受信装置では、以下のような問題があった。まず、第１に、局部発振信号、変調用搬送波信号、復調用搬送波信号の生成にＶＣＯを用いているため、位相雑音特性が悪い、という問題が生じていた。この問題点について、さらに以下に説明する。
【００２８】
発振器の位相雑音特性は、発振周波数を決定する共振器のＱ値に強く依存し、その値が高いほど低位相雑音特性（レベル）を得やすいことが一般的に知られている。例えば、１０ＭＨｚの発振器を構成する場合、ＬＣ共振器を用いるよりも水晶振動子を共振器として用いた方が低位相雑音特性を得られる。同様に１０ＧＨｚの発振器を構成する場合、マイクロストリップライン共振器を用いるよりも、誘電体共振器を用いた方が低位相雑音特性を得られる。一方、上記従来例に用いられているＶＣＯは、共振器、発振を持続させるための利得を有する能動素子に加え、発振周波数を電圧制御可能とするため例えばバラクタダイオードのような可変リアクタンス素子を有し、共振器に結合させてある。このため、Ｑ値の高い共振器であってもＱ値の低い可変リアクタンス素子が結合されることにより総合した共振器のＱ値は低下し、この結果、同一の共振器で構成された可変リアクタンス素子が結合されていない発振器に比べ、ＶＣＯの位相雑音特性は劣化する。また、発振器の位相雑音特性は、発振周波数が高いほど悪くなることが一般的に知られている。これらのことから、上述した２つの従来例においては、いずれも送受信系それぞれ２個ずつＶＣＯを備えているが、これらのうち周波数の高い方の位相雑音特性が、送受信装置の位相雑音特性において支配的となる。
【００２９】
さらに、ＰＬＬは負帰還系であるため、応答可能な周波数帯域（負帰還系が追随できる応答速度）に限界があり、ＰＬＬで位相雑音を抑圧できるのはこの周波数帯域内ということになる。従って、上述した位相雑音特性の影響は、ＰＬＬによる抑圧効果がないループ帯域外のキャリア近傍位相雑音特性に顕著に表れる。一方で、ループ帯域内においても、その劣化を免れることはできない。
【００３０】
そして、上述した位相雑音特性（レベル）の劣化は、誤り率の増大を引き起こす。その結果、送受信機における信号伝送スループットの低下、伝達を誤った情報の再送に伴う伝送遅延などのサービスの低下、情報の再送処理に伴う余分な電力消費の発生、という問題が生じる。
【００３１】
また、上記問題を解決するために、無線送受信装置の位相雑音特性に対して支配的な発振器を、仮に、ＶＣＯからＶＣＯでない発振器（自走発振器）に置換した場合には、ＰＬＬによる周波数安定効果が得られなくなり、周波数安定度の劣化、という第２の問題が生じる。つまり、自走発振器を用いると、その個体ばらつきによる初期偏差や、負荷変動、電源電圧変動、温度変動、経年変化などにより、無線送受信装置に必要な周波数精度、安定度を得ることができなくなってしまう。
【００３２】
そして、第３の問題点は、上記図１６乃至図１９に示すように、従来例ではＰＬＬ回路が多数必要となるため、その分、回路規模が大きくなってしまい、送受信装置自体の形状が大きくなってしまう、ということである。特に、携帯電話等の移動体通信端末に組み込んで利用した場合には、かかる端末の小型化を図ることができず、携帯性が損なわれる、という問題が生じる。
【００３３】
さらに、第４の問題点は、ＰＬＬ回路が多数必要となり、その数に応じた電力が消費され、消費電力が大きくなる、ということである。このことは、携帯電話等の電池駆動通信端末に使用した場合には、電池の持続時間つまり待ち受け時間や通話時間が短縮され、あるいは、重く大型の大容量電池が必要となることによる携帯性の劣化につながる。そして、上述したＰＬＬ回路が多数必要となることに関連して、部品コストが増大し、送受信装置の製造コストがかさむ、という問題も生じる。
【００３４】
このため、本発明では、上記従来例の有する不都合を改善し、特に、周波数安定性と位相雑音特性に優れた局部発振装置を提供することを目的とし、さらに、この局部発振装置を無線送受信機に搭載することで、無線送受信機による信号送受信精度の向上を図ることをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３５】
そこで、本発明の一形態である局部発振装置は、
所定の信号処理手段に入力される少なくとも２つの局部発振信号を出力する局部発振装置であって、
固定周波数である第１の局部発振信号を発する自走発振器である第１の発振手段と、可変周波数である第２の局部発振信号を発する第２の発振手段と、を備え、
第２の発振手段は、第１の局部発振信号を入力する混合手段を備え、第２の局部発振信号の周波数及び位相を、入力された第１の局部発振信号の周波数及び位相の増減変化と逆に、あるいは、等しく増減変化させて出力する、
ことを特徴としている。
【００３６】
特に、上記第２の発振手段は、混合手段から出力された第１の局部発振信号及び第２の局部発振信号の和周波数信号を選択するフィルタと、基準信号を生成する基準信号発生手段を有し、第２の局部発振信号を、第１の局部発振信号及び第２の局部発振信号の和周波数信号の位相が基準信号の位相に同期し、和周波数信号の周波数が一定となるよう、変化させて出力することを特徴とする。例えば、第２の局部発振信号の周波数あるいは位相を、第１の局部発振信号の周波数や位相の増減変化とは逆に増減変化させて出力する、ことを特徴としている。
【００３７】
上記発明によると、まず、第１の発振手段から出力される固定周波数の第１の局部発振信号と、第２の発振手段から出力される可変周波数の第２の局部発振信号とが、例えば、送受信機の周波数変換装置などの信号処理手段に入力され、送受信信号と混合されてその周波数変換処理などに用いられる。ここでは第１の局部発振信号と第２の局部発振信号の和周波数に等しい周波数だけ周波数変換が行われるとする。このとき、第１の発振手段から出力される第１の局部発振信号が第２の発振手段に入力されて、当該第２の発振手段からは、第１の局部発振信号の変化を補正するよう対応した第２の局部発振信号が出力される。例えば、第１の局部発振信号の周波数や位相の増減変化とは逆に増減変化させた第２の局部発振信号を出力する。従って、上記第１、第２の局部発振信号が入力された信号処理手段内では、第１の局部発振信号の周波数や位相の変化が第２の局部発振信号にて相殺されることとなる。その結果、周波数安定性を確保することができると共に、固定周波数である第１の局部発振信号によって位相雑音特性の向上も図ることができる。
【００３８】
また、上記第２の発振手段は、混合手段から出力された第１の局部発振信号及び第２の局部発振信号の差周波数信号を選択するフィルタと、基準信号を生成する基準信号発生手段を有し、第２の局部発振信号を、第１の局部発振信号及び第２の局部発振信号の差周波数信号の位相が基準信号の位相に同期し、差周波数信号の周波数が一定となるよう、変化させて出力することを特徴とする。例えば、第２の局部発振信号の周波数あるいは位相を、第１の局部発振信号の周波数や位相の増減変化と等しく増減変化させて出力する、ことを特徴としている。
【００３９】
上記発明によると、まず、第１の発振手段から出力される固定周波数の第１の局部発振信号と、第２の発振手段から出力される可変周波数の第２の局部発振信号とが、例えば、送受信機の周波数変換装置などの信号処理手段に入力され、送受信信号と混合されてその周波数変換処理などに用いられる。ここでは第１の局部発振信号と第２の局部発振信号の差周波数に等しい周波数だけ周波数変換が行われるとする。このとき、第１の発振手段から出力される第１の局部発振信号が第２の発振手段に入力されて、当該第２の発振手段からは、第１の局部発振信号の変化を補正するよう対応した第２の局部発振信号が出力される。例えば、第１の局部発振信号の周波数や位相の増減変化と等しく増減変化させた第２の局部発振信号を出力する。従って、上記第１、第２の局部発振信号が入力された信号処理手段内では、第１の局部発振信号の周波数や位相の変化が第２の局部発振信号にて相殺されることとなる。その結果、周波数安定性を確保することができると共に、固定周波数である第１の局部発振信号によって位相雑音特性の向上も図ることができる。
【００４０】
また、第２の発振手段は、入力された第１の局部発振信号と第２の局部発振信号とを混合する混合手段を備えた負帰還回路である、ことを特徴としており、特に、上記混合手段を備えたＰＬＬ回路である。
【００４１】
このように、第２の発振手段をＰＬＬなどで構成することで、上述したように、周波数安定性の向上と位相雑音レベルの低下を簡易な構成にて実現することができ、さらに、ＰＬＬを２つ以上使用することを抑制できるため、局部発振回路の構成のさらなる簡略化を図ることができる。従って、消費電力の低下、部品コストの低減、さらには、局部発振装置を用いた機器の小型化を図ることができる。
【００４２】
また、上述した各発振手段に、所定の信号処理手段に出力される各局部発振信号を予め設定された分周数で分周する分周器をそれぞれ設けた、ことを特徴としている。これにより、第２の発振手段中に生じる中間信号と、所定の信号処理手段において局部発振信号が用いられることによって周波数変換等されるまたはされた信号（無線信号）と、の周波数差を分周数倍に広げることができ、これらの干渉をより有効に抑制することができる。
【００４３】
また、第１の発振手段が発する第１の局部発振信号の位相雑音レベルは、第２の発振手段が発する第２の局部発振信号の位相雑音レベルよりも低い、ことを特徴としている。さらに、第１の発振手段が発する第１の局部発振信号の周波数は、第２の発振手段が発する第２の局部発振信号のｘ倍以上である（ｘ：数２に示す）、ことを特徴としている。これらの条件を満たすことにより、より確実に位相雑音特性の向上を図ることができる。
【００４４】
【数２】
0005472190.tif 000002
【００４５】
また、上記局部発振装置に、第１の発振手段に加えさらに、所定の信号処理手段に固定周波数である局部発振信号を出力する自走発振器である他の固定周波数発振手段を１つ又は複数備え、第２の発振手段は、１つ又は複数の他の固定周波数発振手段から出力された局部発振信号と、第１の発振手段から出力された第１の局部発振信号と、を入力する混合手段を備え、第２の局部発振信号の周波数及び位相を、入力された他の固定周波数発振手段からの局部発振信号と第１の局部発振信号との周波数及び位相の増減変化と逆に、あるいは、等しく増減変化させて出力する、ことを特徴としている。
【００４６】
また、上記局部発振装置に、所定の信号処理手段に各局部発振信号をそれぞれ出力する第１の発振手段及び第２の発振手段の対を、さらに別途、１対又は複数対設けた、ことを特徴としている。
【００４７】
このように、所定の信号処理手段が、さらに周波数変換等を必要とする構成であっても、固定周波数発振手段をさらに１つ又は複数設けてその出力である局部発振信号を所定の信号処理手段に入力すると共に、これらの局部発振信号を第２の発振手段に入力することで、上述同様に、固定周波数発振手段の周波数変動を補正することができ、周波数安定性を確保することができると共に、位相雑音特性の向上を図ることができる。また、例えばＰＬＬである第２の発振手段を少なくとも１つ設ければよく、局部発振装置の小型化も図ることができる。
【００４８】
また、本発明では、上述した局部発振装置と、
この局部発振装置から出力される各局部発振信号を用いて、アンテナより受信した信号に対して周波数変換処理や復調処理などの信号処理を行う受信信号処理装置と、
を備えた受信機を提供している。
【００４９】
そして、上記受信機において、受信信号処理装置は、局部発振装置から出力される第１の局部発振信号をアンテナから受信した信号に混合して周波数変換し第１の中間周波信号を出力する第１の周波数混合器と、局部発振装置から出力される第２の局部発振信号を第１の中間周波信号に混合して周波数変換し第２の中間周波信号を出力する第２の周波数混合器と、を備えたことを特徴としている。あるいは、上記受信機において、受信信号処理装置は、局部発振装置から出力される第１の局部発振信号をアンテナから受信した信号に混合して周波数変換し中間周波信号を出力する周波数混合器と、局部発振装置から出力される第２の局部発振信号を中間周波信号に混合して復調し受信ベースバンド信号を出力する復調器と、を備えたことを特徴としている。
【００５０】
また、本発明では、上述した局部発振装置と、この局部発振装置から出力される各局部発振信号を用いて、アンテナから送信する信号を生成するための周波数変換処理や変調処理などの信号処理を行う送信信号処理装置と、を備えた送信機を提供している。
【００５１】
そして、上記送信機において、送信信号処理装置は、局部発振装置から出力される第２の局部発振信号を第１の中間周波信号に混合して周波数変換し第２の中間周波信号を出力する第１の周波数混合器と、局部発振装置から出力される第１の局部発振信号を第２の中間周波信号に混合して周波数変換しアンテナから送信される送信信号を出力する第２の周波数混合器と、を備えたことを特徴としている。あるいは、上記送信機において、送信信号処理装置は、局部発振装置から出力される第２の局部発振信号を送信ベースバンド信号に混合して変調し中間周波信号を出力する変調器と、局部発振装置から出力される第１の局部発振信号を中間周波信号に混合して周波数変換し前記アンテナから送信される送信信号を出力する周波数混合器と、を備えたことを特徴としている。
【００５２】
さらに、本発明では、上述した受信機と送信機とを備えると共に、受信機を構成する局部発振装置と送信機を構成する局部発振装置とで、回路を共有して構成した送受信機を提供している。このとき、受信機を構成する局部発振装置内の第１の発振手段と、送信機を構成する局部発振装置内の第１の発振手段とで、同一の発振手段を共有して構成した、ことを特徴としている。これによって、送受信機の小型化、部品コストの低下、低電力化を図ることができる。
【００５３】
そして、上述した受信機、送信機、送受信機を、通信機器、例えば、携帯電話端末に装備することで、上述したように周波数安定性に優れ、かつ、低位相雑音特性を実現でき、さらに、小型な装置を構成することができる。
【発明の効果】
【００５４】
本発明は、以上のように構成され機能するので、これによると、局部発振装置から出力される局部発振信号が用いられる信号処理手段において、周波数安定性を確保することができると同時に、位相雑音特性の向上つまり位相雑音レベルの低下を図ることができ、高性能な送受信機を構成することができる、という従来にない優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】第１の実施例における送受信機の構成を示す回路図である。
【図２】第１の実施例における送受信機の受信機側回路の動作を示す説明図である。
【図３】第１の実施例における送受信機の送信機側回路の動作を示す説明図である。
【図４】第２の実施例における送受信機の構成を示す回路図である。
【図５】第２の実施例における送受信機の受信機側回路の動作を示す説明図である。
【図６】第２の実施例における送受信機の送信機側回路の動作を示す説明図である。
【図７】第３の実施例における送受信機の構成を示す回路図である。
【図８】第４の実施例における送受信機の構成を示す回路図である。
【図９】第５の実施例における送受信機の受信機側回路の構成を示す回路図である。
【図１０】第５の実施例における送受信機を構成する一部の回路の動作を示す説明図である。
【図１１】第５の実施例における送受信機の送信機側回路の構成を示す回路図である。
【図１２】第５の実施例における送受信機の変形例を示し、その受信機側回路の構成を示す回路図である。
【図１３】第５の実施例における送受信機の変形例を示し、その送信機側回路の構成を示す回路図である。
【図１４】第５の実施例における送受信機の変形例を示し、その受信機側回路の構成を示す回路図である。
【図１５】第５の実施例における送受信機の変形例を示し、その送信機側回路の構成を示す回路図である。
【図１６】第１の従来例における送受信機の構成を示す回路図である。
【図１７】第１の従来例における送受信機の変形例の構成を示す回路図である。
【図１８】第２の従来例における送受信機の構成を示す回路図である。
【図１９】第２の従来例における送受信機の変形例の構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
本発明にて特徴を有する局部発振装置は、例えば、携帯電話端末などの送受信機に用いられる。以下では、高周波を処理が容易な低周波に周波数変換したり、変調、復調するために、２以上の局部発振信号を用いて処理を行う送受信機を例に挙げて説明する。
【実施例１】
【００５７】
本発明の第１の実施例を、図１乃至図３を参照して説明する。図１は、本発明の構成を示す回路図であり、図２乃至図３は、回路の動作を示す説明図である。
【００５８】
以下に示す本実施例における送受信機は、まず、受信機側では、高周波（例えば、１２ＧＨｚ）の信号を受信して、これに第１の局部発振信号（例えば、９ＧＨｚ）を混合して周波数変換し、第１の中間周波信号（例えば、３ＧＨｚ）を得る。そして、さらに、これに第２の局部発振信号（例えば、２ＧＨｚ）を混合して周波数変換し、第２の中間周波信号（例えば、１ＧＨｚ）を得る。また、送信機側では、低周波である送信する信号に第２の局部発振信号を混合して周波数変換し中間周波信号を得て、さらに、これに第１の局部発振信号を混合して高周波に周波数変換し、アンテナから送信する送信信号を得る。このように、本実施例における送受信機は、２度の周波数変換を行う構成（ダブルスーパーヘテロダイン方式）を採っている。なお、以下では、送受信機として構成されている装置を説明するが、送信機と受信機とが別々に構成されていてもよい。
【００５９】
［構成］
図１に示すように、本実施例における無線送受信機は、アンテナ５と、このアンテナ５に接続された高周波処理部１と、受信信号を処理する受信周波数変換部２と、送信信号を処理する送信周波数変換部３と、局部発振信号を発生する局部発振部４（局部発振装置）と、を備えている。
【００６０】
まず、局部発振部４は、固定周波数信号である第１の局部発振信号を出力する固定周波数発振器４１（第１の発振手段）を有している。この固定周波数発振器４１は、自走発振器であり、例えば、誘電体発振器である。そして、固定周波数発振器４１からの出力である第１の局部発振信号（図２の符号Ｓ４１）は、後述する受信周波数変換部２の第１の周波数混合器２１に入力されると共に、第２の発振回路４２内に備えられた周波数混合器５１に入力される。
【００６１】
また、この固定周波数発振器４１は、送信機側でも共用され、固定周波数発振器４１からの出力である第１の局部発振信号（図２の符号Ｓ４１）は、後述する送信周波数変換部３に対する第１の局部発振信号として第２の周波数混合器３１に入力される。さらに、固定周波数発振器４１は、送信機側の第２の発振回路４３内に備えられた周波数混合器６１にも入力される。
【００６２】
また、局部発振部４には、受信周波数変換部２及び送信周波数変換部３に対してそれぞれ第２の局部発振信号である可変周波数局部発振信号を出力する第２の発振回路４２，４３（第２の発振手段）をそれぞれ備えている。かかる回路４２，４３の構成について、まず、受信機側を例に挙げて説明する。
【００６３】
図２に示した第２の発振回路４２は、負帰還回路であり、基準信号発生器５０と、可変周波数局部発振信号を出力するＶＣＯ５３を有したＰＬＬ回路を構成している。具体的には、上記基準信号発生器５０と、この基準信号発生器５０の出力が入力される基準信号分周器５７と、上記ＶＣＯ５３からの出力を分周するＶＣＯ出力信号分周器５５と、この分周出力と基準信号分周器５７からの分周出力とを比較する周波数位相比較器５６と、周波数位相比較器５６からの誤差信号を入力し周波数制御信号をＶＣＯ５３に出力するループアンプ５４と、を備えている。さらに、本実施例では、ＶＣＯ５３の出力と固定周波数発振器４１からの出力を混合する周波数混合器５１と、この混合出力をフィルタ処理するフィルタ５２と、を備えていて、このフィルタ５２からの出力が上記ＶＣＯ出力信号分周器５５に入力される。そして、上記ＶＣＯ５３からの出力が、第２の局部発振信号である受信可変周波数局部発振信号（図２の符号Ｓ５５）として、後述する受信周波数変換部２の第２の周波数混合器２３に入力される。
【００６４】
また、局部発振器４に備えられている送信機側の第２の発振回路４３（図３参照）も、上記受信機側の第２の発振回路４２とほぼ同様の構成を採っている。つまり、可変周波数局部発振信号を出力するＶＣＯ６３を有したＰＬＬ回路を構成しており、ＶＣＯ６３からの出力と固定周波数発振器４１から出力される固定局部発振信号を混合する周波数混合器６１と、この混合出力をフィルタ処理するフィルタ６２と、このフィルタ６２からの出力を分周するＶＣＯ出力信号分周器６５と、上記基準信号発生器５０の出力が入力される基準信号分周器６７と、この分周出力とＶＣＯ出力信号分周器６５からの分周出力とを比較する周波数位相比較器６６と、周波数位相比較器６６からの誤差信号を入力し周波数制御信号をＶＣＯ６３に出力するループアンプ６４と、を備えている。そして、上記ＶＣＯ６３からの出力が第２の局部発振信号である送信可変周波数局部発振信号（図３の符号Ｓ６５）として、後述する送信周波数変換部３の第１の周波数混合器３３に入力される。
【００６５】
次に、高周波処理部１について説明する。高周波処理部１は、アンテナ５に接続されたデュープレクサ１５と、受信周波数変換部２側に接続された低雑音増幅器１１及びフィルタ１３と、送信周波数変換部３側に接続された電力増幅器１２及びフィルタ１４と、を備えている。そして、デュープレクサ１５は、アンテナ５より受信無線信号を入力し、低雑音増幅器１１へ出力する。低雑音増幅器１１は、デュープレクサ１５の出力を入力し、フィルタ１３へ出力する。フィルタ１３は、低雑音増幅器１１の出力を入力し、受信高周波信号（図２に示す符号Ｓ１４）を受信周波数変換部２へ出力する。また、送信周波数変換部３側のフィルタ１４は、送信周波数変換部３の出力である送信高周波信号（図３に示す符号Ｓ３４）を入力し、電力増幅器１２へ出力する。電力増幅器１２は、フィルタ１４の出力を入力し、デュープレクサ１５へ出力する。デュープレクサ１５は、電力増幅器１２の出力を入力し、送信無線信号をアンテナ５へ出力して、これにより送信が行われる。
【００６６】
次に、受信周波数変換部２について説明する。受信周波数変換部２は、第１の受信周波数混合器２１と、この出力を入力するフィルタ２２と、第２の受信周波数混合器２３と、この出力を入力するフィルタ２４と、を備えている。そして、第１の周波数混合器２１は、高周波処理部１の出力である受信高周波信号（図２の符号Ｓ１４）と、局部発振部４の固定周波数発振器４１の出力である固定周波数局部発振信号（図２の符号Ｓ４１）と、を入力して混合し、フィルタ２２へ出力する。フィルタ２２は、第１の受信周波数混合器２１の出力を入力し、第２の受信周波数混合器２３へ出力する。第２の受信周波数混合器２３は、フィルタ２２の出力（図２の符号Ｓ２２）と、局部発振部４のＶＣＯ５３の出力である可変周波数受信局部発振信号（図２の符号Ｓ５５）と、を入力して混合し、フィルタ２４へ出力（図２の符号Ｓ２３）する。フィルタ２４は、第２の受信周波数混合器２３の出力を入力し、受信周波数変換部２の出力である受信ＩＦ信号（図２の符号Ｓ２４）を出力する。
【００６７】
次に、送信周波数変換部３について説明する。送信周波数変換部３は、第１の送信周波数混合器３３と、この出力を入力するフィルタ３２と、第２の送信周波数混合器３１と、を備えている。そして、第１の送信周波数混合器３３は、送信ＩＦ信号（図３の符号Ｓ３１）と、局部発振部４のＶＣＯ６３の出力である可変周波数送信局部発振信号（図３の符号Ｓ６５）と、を入力して混合し、フィルタ３２へ出力（図３の符号Ｓ３２）する。フィルタ３２は、第１の送信周波数混合器３３の出力を入力し、第２の送信周波数混合器３１へ出力（図３の符号Ｓ３３）する。第２の送信周波数混合器３１は、フィルタ３２の出力（図３の符号Ｓ３３）と、局部発振部４の固定周波数発振器４１の出力である固定周波数局部発振信号（図３の符号Ｓ４１）と、を入力して混合し、出力である送信高周波信号（図３の符号Ｓ３４）を高周波処理部１へ出力する。
【００６８】
［動作］
次に、上記構成の無線送受信装置の動作を、図２乃至図３を参照して説明する。特に、図２を参照して受信機側の動作を説明し、図３を参照して送信機側の動作を説明する。
【００６９】
まず、図２において、アンテナ５の入出力信号には、当該アンテナ５で受信された受信無線信号と、アンテナ５から送信される送信無線信号が重畳されている。そして、受信無線信号Ｓ１１は、高周波処理部１のデュープレクサ１５に入力され、ここで低雑音増幅器１１へ導かれる（Ｓ１２）。その後、低雑音増幅器１１で増幅され（Ｓ１３）、フィルタ１３にて不要な周波数成分が除去され、受信高周波信号Ｓ１４として受信周波数変換部２へ出力される。
【００７０】
受信周波数変換部２に入力された受信高周波信号Ｓ１４は、まず、第１の受信周波数混合器２１に入力される。ここで、局部発振部４の固定周波数発振器４１から出力された固定周波数局部発振信号Ｓ４１と混合されて、出力Ｓ２１となり、フィルタ２２に入力される。このとき、出力Ｓ２１には不要波が含まれており、フィルタ２２にてそれを除去された後、第１の受信中間周波信号Ｓ２２として、第２の受信周波数混合器２３へ出力される。
【００７１】
そして、第２の受信周波数混合器２３では、第１の受信中間周波信号Ｓ２２と、局部発振部４のＶＣＯ５３から出力された受信可変周波数局部発振信号Ｓ５５と、が混合されて出力Ｓ２３となり、フィルタ２４に入力される。このとき、出力Ｓ２３には不要波が含まれており、フィルタ２４にてそれを除去された後、第２の受信中間周波信号Ｓ２４として出力される。その後、第２の受信中間周波信号Ｓ２４は、受信ＩＦ信号として受信周波数変換部２から出力される。
【００７２】
次に、送信機側、つまり、送信時の動作を図３を参照して説明する。送信周波数変換部３に入力された送信ＩＦ信号は、第１の送信中間周波信号Ｓ３１として、まず、第１の送信周波数混合器３３に入力される。そして、この第１の送信周波数混合器３３では、上記第１の送信中間周波信号Ｓ３１と、局部発振部４のＶＣＯ６３から出力された送信可変周波数局部発振信号Ｓ６５とが混合され、出力Ｓ３２となり、フィルタ３２に入力される。このとき、出力Ｓ３２には不要波が含まれており、フィルタ３２にてそれを除去された後、第２の送信中間周波信号Ｓ３３として、第２の送信周波数混合器３１へ出力される。そして、この第２の送信周波数混合器３１では、上記第２の送信中間周波信号Ｓ３３と、局部発振部４の固定周波数発振器４１から出力された固定周波数局部発振信号Ｓ４１とが混合されて、送信高周波信号Ｓ３４となり、高周波処理部１へ出力される。
【００７３】
その後、高周波処理部１に入力された送信高周波信号Ｓ３４は、フィルタ１４に入力され、ここで不要波が除去される（Ｓ１５）。次に、電力増幅器１２で増幅された後（Ｓ１６）、デュープレクサ１５にてアンテナ５へ導かれ（Ｓ１７）、送信無線信号として送信される。
【００７４】
ここで、上述した受信周波数変換部２と送信周波数変換部３とに、それぞれ局部発振信号を出力する局部発振部４の動作について、さらに詳述する。局部発振部４において、固定周波数発振器４１が生成した固定周波数局部発振信号Ｓ４１は、受信周波数変換部２の第１の受信周波数混合器２１、送信周波数変換部３の第２の送信周波数混合器３１へ入力されると共に、局部発振部４内の第２の発振回路４２，４３へもそれぞれ入力される。つまり、第２の発振回路４２，４３内に装備された周波数混合器５１，６１に入力される。
【００７５】
受信機側の第２の発振回路４２内では、まず、基準信号発振器５０が生成した基準信号Ｓ５１が受信側の基準信号分周器５７に入力される。すると、基準信号分周器５７は、基準信号Ｓ５１を受信系の位相比較周波数まで分周し、受信位相比較基準信号として周波数位相比較器５６に入力する（Ｓ５２）。そして、受信側のＶＣＯ５３の出力である受信可変周波数局部発振信号Ｓ５５は、受信周波数変換部２へ入力されると共に（Ｓ５５）、周波数混合器５１へも入力される（Ｓ５５）。このとき、周波数混合器５１の出力（Ｓ５６）には、上述したように、固定周波数局部発振信号Ｓ４１と受信可変周波数局部発振信号Ｓ５５の和周波数成分、差周波数成分が含まれている。これらはフィルタ５２に入力され、このうちの所要成分が選択されてＶＣＯ出力信号分周器５５に入力される（Ｓ５７）。その後、ＶＣＯ出力信号分周器５５では、受信系の位相比較周波数まで分周され、その出力（Ｓ５８）は周波数位相比較器５６へ入力される。周波数位相比較器５６では、上述の受信位相比較基準信号（Ｓ５２）と周波数位相比較され、誤差信号（Ｓ５３）が生成される。この誤差信号（Ｓ５３）は、ループアンプ５４にてループ特性が与えられた後、周波数制御信号（Ｓ５４）としてＶＣＯ５３に入力される。
【００７６】
同様に、送信機側の第２の発振回路４３においては、まず、基準信号発振器５０が生成した基準信号Ｓ５１が送信側の基準信号分周器６７に入力される。すると、送信側の基準信号分周器６７は、基準信号Ｓ５１を送信系の位相比較周波数まで分周し、送信位相比較基準信号として周波数位相比較器６６に入力する（Ｓ６２）。また、ＶＣＯ６３の出力である送信可変周波数局部発振信号Ｓ６５は、送信周波数変換部３へ入力されると共に（Ｓ６５）、周波数混合器６１へも入力される（Ｓ６５）。そして、周波数混合器６１の出力（Ｓ６６）には、固定周波数局部発振信号Ｓ４１と送信可変周波数局部発振信号Ｓ６５の和周波数成分、差周波数成分が含まれている。これらはフィルタ６２に入力され（Ｓ６６）、このうちの所要成分が選択されてＶＣＯ出力信号分周器６５に入力される（Ｓ６７）。その後、ＶＣＯ出力信号分周器６５では、送信系の位相比較周波数まで分周され、その出力Ｓ６８は周波数位相比較器６６へ入力される。周波数位相比較器６６では、上述の送信位相比較基準信号Ｓ６２と周波数位相比較され、誤差信号Ｓ６３が生成される。この誤差信号Ｓ６３はループアンプ６４にてループ特性が与えられた後、周波数制御信号Ｓ６４としてＶＣＯ６３に入力される。
【００７７】
次に、上述した信号処理における周波数、位相関係について説明する。まず、受信周波数変換系について考える。
【００７８】
固定周波数発振器４１からの出力である固定周波数局部発振信号Ｓ４１の位相をφF、第２の発振回路４２のＶＣＯ５３からの出力である受信可変周波数局部発振信号Ｓ５５の位相をφRXV、基準信号発生器５０からの出力である基準信号Ｓ５１の位相をφRとし、第２の発振回路４２であるＰＬＬが位相同期状態にある場合を考える。このとき、フィルタ５２が和周波数成分を選択しており、ＶＣＯ出力信号分周器５５の分周数がＶR、基準信号分周器５７の分周数がＲRであるとすると、これらは、
φF＋φRXV  ＝（ＶR／ＲR）・φR＋Ｃ  ・・・（１）
の関係にある。なお、Ｃは定数である。
【００７９】
ここで、固定周波数局部発振信号Ｓ４１の位相φFに位相ずれ△φFが加わり、φF＋△φFになったとすると（（２）式左辺第１の括弧）、ＶR、ＲR、φRは変化しないことからＰＬＬは位相同期状態を維持するため、
（φF＋△φF）＋（φRXV−△φF）＝（ＶR／ＲR）・φR＋Ｃ  ・・・（２）
と、受信可変周波数局部発振信号Ｓ５５の位相φRXVを、−△φF動かすようＶＣＯ５３を制御する（（２）式左辺第２の括弧）。つまり、固定周波数局部発振信号Ｓ４１の位相と受信可変周波数局部発振信号Ｓ５５の位相の和は、常に基準信号Ｓ５１の位相に同期するよう制御されている。
【００８０】
また、周波数は位相の時間微分であるので、固定周波数局部発振信号Ｓ４１の周波数をｆF、受信可変周波数局部発振信号Ｓ５５の周波数をｆRXV、基準信号Ｓ５１の周波数をｆRとすると、上記（１）式の両辺を微分して次式が得られる。
ｆF＋ｆRXV  ＝（ＶR／ＲR）・ｆR  （一定）  ・・・（３）
【００８１】
ここで、固定周波数局部発振信号Ｓ４１の周波数ｆFに周波数ずれ△ｆFが加わり、ｆF＋△ｆFになったとすると（（４）式左辺第１の括弧）、ＶR、ＲR、ｆRは変化しないことからＰＬＬは周波数関係を維持するため、
（ｆF＋△ｆF）＋（ｆRXV−△ｆF）＝（ＶR／ＲR）・ｆR  ・・・（４）
と、受信可変周波数局部発振信号Ｓ５５の周波数ｆRXVを、−△ｆF動かすようＶＣＯ５３を制御する（（４）式左辺第２の括弧）。つまり、固定周波数局部発振信号Ｓ４１の周波数と受信可変周波数局部発振信号Ｓ５５の周波数の和は、常に一定となるよう制御される。
【００８２】
このように、第２の発振回路４２であるＰＬＬは、出力周波数ｆF＋ｆRXVのＶＣＯの出力を基準信号に対し位相同期制御を行うことと等価な動作をすることとなる。
【００８３】
次に、上述した状態での受信周波数変換部２の周波数、位相の動きを考える。まず、受信周波数変換部２への入力信号である受信高周波信号Ｓ１４の位相、周波数をそれぞれφRXRF、ｆRXRF、受信周波数変換部２からの出力信号である受信中間周波信号Ｓ２４の位相、周波数をそれぞれφRXIF、ｆRXIF、とし、それらの間に次式の関係が成り立つように受信周波数変換部２を構成する。
φRXIF  ＝  φRXRF−φF−φRXV＋Ｃ‘＝  φRXRF−（φF＋φRXV）＋Ｃ‘
ｆRXIF  ＝  ｆRXRF−ｆF−ｆRXV  ＝  ｆRXRF−（ｆF＋ｆRXV）
なお、Ｃ‘は定数である。
【００８４】
このとき、受信高周波信号Ｓ１４と受信中間周波信号Ｓ２４の位相差φRXRF−φRXIFと周波数差ｆRXRF−ｆRXIFは、
φRXRF−φRXIF  ＝  φF＋φRXV−Ｃ‘  ・・・（５）
ｆRXRF−ｆRXIF  ＝  ｆF＋ｆRXV  （一定）・・・（６）
となり、（１）式、（３）式より基準信号Ｓ５１にのみ依存し安定していることがわかる。
【００８５】
つまり、固定周波数局部発振信号Ｓ４１の位相、周波数にずれが生じたとしても、その受信周波数変換機能への影響はＰＬＬで制御された受信可変周波数局部発振信号Ｓ５５の位相、周波数の動きで相殺されて、受信周波数変換部としての変換位相及び変換周波数ともにその影響を受けない。言い換えると、第２の発振回路４２にて、固定周波数局部発振信号Ｓ４１の周波数や位相の増減変化とは逆に増減する受信可変周波数局部発振信号Ｓ５５が出力されるため、上記固定周波数局部発振信号Ｓ４１の変化が補正（補償）されうる。
【００８６】
以上から、上記構成によって、１回路のＰＬＬにて、図１６に示された従来例における回路と同様の周波数安定性を有する受信周波数変換機能を実現することができると共に、固定周波数局部発振信号を用いていることから低位相雑音特性をも実現することができる。
【００８７】
また、フィルタ５２にて差周波数成分を選択する場合、
φF−φRXV  ＝  （ＶR／ＲR）・φR＋Ｃ  ・・・（７）
ｆF−ｆRXV  ＝  （ＶR／ＲR）・ｆR  （一定）  ・・・（８）
となる。なお、Ｃは定数である。
【００８８】
ここで、固定周波数局部発振信号Ｓ４１の位相φFに位相ずれ△φFが加わり、φF＋△φFになったとすると（（７）’式左辺第１の括弧）、ＶR、ＲR、φRは変化しないことからＰＬＬは位相同期状態を維持するため、
（φF＋△φF）−（φRXV＋△φF）＝（ＶR／ＲR）・φR＋Ｃ  ・・・（７）’
と、受信可変周波数局部発振信号Ｓ５５の位相φRXVを、＋△φF動かすようＶＣＯ５３を制御する（（７）’式左辺第２の括弧）。つまり、固定周波数局部発振信号Ｓ４１の位相と受信可変周波数局部発振信号Ｓ５５の位相の差は、常に基準信号Ｓ５１の位相に同期するよう制御されている。
【００８９】
また、固定周波数局部発振信号Ｓ４１の周波数ｆFに周波数ずれ△ｆFが加わり、ｆF＋△ｆFになったとすると（（８）’式左辺第１の括弧）、ＶR、ＲR、ｆRは変化しないことからＰＬＬは周波数関係を維持するため、
（ｆF＋△ｆF）−（ｆRXV＋△ｆF）＝（ＶR／ＲR）・ｆR  ・・・（８）’
と、受信可変周波数局部発振信号Ｓ５５の周波数ｆRXVを、＋△ｆF動かすようＶＣＯ５３を制御する（（８）’式左辺第２の括弧）。つまり、固定周波数局部発振信号Ｓ４１の周波数と受信可変周波数局部発振信号Ｓ５５の周波数の差は、常に一定となるよう制御される。
【００９０】
そして、
φRXIF  ＝  φRXRF−φF＋φRXV＋Ｃ‘  ＝  φRXRF−（φF−φRXV）＋Ｃ‘
ｆRXIF  ＝  ｆRXRF−ｆF＋ｆRXV  ＝  ｆRXRF−（ｆF−ｆRXV）
となるように受信周波数変換部２を構成すると、
φRXRF−φRXIF  ＝  φF−φRXV−Ｃ‘  ・・・（９）
ｆRXRF−ｆRXIF  ＝  ｆF−ｆRXV  （一定）・・・（１０）
となり、上記同様の効果を得ることができる。なお、Ｃ‘は定数である。
【００９１】
次に、送信周波数変換系について説明する。上述同様に、固定周波数発振器４１からの出力である固定周波数局部発振信号Ｓ４１の位相をφF、第２の発振回路４３のＶＣＯ６３からの出力である送信可変周波数局部発振信号Ｓ６５の位相をφTXV、基準信号発生器５０からの出力である基準信号Ｓ５１の位相をφRとし、第２の発振回路４３であるＰＬＬが位相同期状態にある場合を考える。このとき、フィルタ６２が和周波数成分を選択しており、ＶＣＯ出力信号分周器６５の分周数がＶT、基準信号分周器６７の分周数がＲTであるとすると、これらは、
φF＋φTXV  ＝（ＶT／ＲT）・φR＋Ｃ  ・・・（１１）
の関係にある。ここでＣは定数である。
【００９２】
周波数も（１１）式の両辺を微分して次式が得られる。
ｆF＋ｆTXV  ＝  （ＶT／ＲT）・ｆR    （一定）・・・（１２）
即ち、上述した受信周波数変換系と同様に、固定周波数局部発振信号Ｓ４１と送信可変周波数局部発振信号Ｓ６５の位相の和は基準信号Ｓ５１の位相のみに依存して安定するよう制御され、周波数の和は常に一定となるよう制御されている。
【００９３】
次に、上述した状態での送信周波数変換部３の位相、周波数の動きを考える。送信周波数変換部３の出力信号である送信高周波信号Ｓ３４の位相、周波数をそれぞれφTXRF、ｆTXRF、その入力信号である送信中間周波信号Ｓ３１の位相、周波数をそれぞれφTXIF、ｆTXIFとし、それらの間に次式の関係が成り立つように送信周波数変換部３を構成する。なお、Ｃ‘は定数である。
φTXRF  ＝  φTXIF＋φF＋φTXV＋Ｃ‘  ＝  φTXIF＋（φF＋φTXV）＋Ｃ‘
ｆTXRF  ＝  ｆTXIF＋ｆF＋ｆTXV  ＝  ｆTXIF＋（ｆF＋ｆTXV）
このとき、送信高周波信号Ｓ３４と送信中間周波信号Ｓ３１の位相差φTXRF−φTXIFと周波数差ｆTXRF−ｆTXIFは、
φTXRF−φTXV  ＝  φF＋φTXV＋Ｃ‘  ・・・（１３）
ｆTXRF−ｆTXV  ＝  ｆF＋ｆTXV    （一定）・・・（１４）
となり、（１１）式、（１２）式より基準信号Ｓ５１にのみ依存し安定していることがわかる。
【００９４】
このように、上述した受信側と同様に、固定周波数局部発振信号Ｓ４１の位相、周波数にずれが生じたとしても、その送信周波数変換機能への影響はＰＬＬで制御された送信可変周波数局部発振信号Ｓ６５の位相、周波数の動きで相殺されて、送信周波数変換部としての変換位相及び変換周波数はともにその影響を受けない。従って、上記構成によって、１回路のＰＬＬにて、図１６等に示された従来例と同様の周波数安定性を有する送信周波数変換機能を実現することができる。
【００９５】
また、フィルタ６２にて差周波数成分を選択する場合、
φF−φTXV  ＝  （ＶT／ＲT）・φR＋Ｃ  ・・・（１５）
ｆF−ｆTXV  ＝  （ＶT／ＲT）・ｆR  （一定）・・・（１６）
となる。なお、Ｃは定数である。このときは、
φTXRF  ＝  φTXIF＋φF−φTXV＋Ｃ‘  ＝  φTXIF＋（φF−φTXV）＋Ｃ‘
ｆTXRF  ＝  ｆTXIF＋ｆF−ｆTXV  ＝  ｆTXIF＋（ｆF−ｆTXV）
となるように送信周波数変換部３を構成すると、
φTXRF−φTXIF  ＝  φF−φTXV＋Ｃ‘  （一定）・・・（１７）
ｆTXRF−ｆTXIF  ＝  ｆF−ｆTXV      （一定）・・・（１８）
となり、上記同様の効果を得ることができる。なお、Ｃ‘は定数である。
【００９６】
そして、特に、本実施例では、固定周波数局部発振信号Ｓ４１と、受信可変周波数局部発振信号Ｓ５５または送信可変周波数局部発振信号Ｓ６５とは、次の条件を満たすよう設定されている。
【００９７】
まず、位相雑音特性に関する条件として、無線送受信装置の伝送特性に影響する離調周波数における固定周波数局部発振信号Ｓ４１の位相雑音レベルが、受信可変周波数局部発振信号Ｓ５５または送信可変周波数局部発振信号Ｓ６５の同じ離調周波数での位相雑音レベルよりも低く設定されている。
【００９８】
次に、周波数に関する条件として、固定周波数局部発振信号Ｓ４１の周波数が、受信可変周波数局部発振信号Ｓ５５または送信可変周波数局部発振信号Ｓ６５の周波数のｘ倍（下記数３に示す）、つまり、約２．５倍以上に設定されている。この条件について、さらに詳述する。
【００９９】
【数３】
0005472190.tif 000003
【０１００】
上記（８）式や（１６）式のように、固定周波数局部発振信号Ｓ４１（周波数Ｆfix）と受信可変周波数局部発振信号Ｓ５５または送信可変周波数局部発振信号Ｓ６５（ＶＣＯ出力：周波数Ｆvco（Hz））の差周波数（周波数Ｆeq（Hz））が用いられる場合を考える。
【０１０１】
Ｆeq = Ｆfix - Ｆvco  ・・・（Ａ１）
そして、ある離調周波数において自走発振器出力の位相雑音電力（Nfix（W/Hz））とＶＣＯ出力の位相雑音電力（Nvco（W/Hz））が等しい（位相雑音特性に関する条件の限界値）とすると、
Nfix = Nvco  ・・・（Ａ２）
受信周波数変換部２全体で受信信号に添加される位相雑音電力（Ntotal（W/Hz））は、それらの電力和となり各々の発振器出力での値の２倍、つまり約３ｄＢ増となる。
【０１０２】
Ntotal = Nfix+Nvco = ２・Nfix = ２・Nvco  ・・・（Ａ３）
一方、等価な局部発振周波数はＶＣＯのみを用い、その出力を逓倍することによっても得られる。逓倍数をαとすると、
α・Ｆvco = Ｆeq  ・・・（Ａ４）
このとき位相雑音レベルは、(αの２乗)倍される（Nvco・α２）。
【０１０３】
そして、本発明における位相雑音特性は、ＶＣＯ逓倍によるものよりも良いことが求められるため、上記（Ａ３）式より、
Nvco・α２ > Ntotal = ２・Nvco  ・・・（Ａ５）
となる。よって、
【０１０４】
【数４】
0005472190.tif 000004
ここに上記（Ａ１），（Ａ４）式を用いて、α、Ｆvcoを消去し、整理すると、
【０１０５】
【数５】
0005472190.tif 000005
となる。
【０１０６】
以上より、自走発振器出力の周波数は、ＶＣＯ出力の周波数のｘ倍（数４に示す）以上、つまり、約２．５倍以上に設定される必要がある。
【０１０７】
このように、本実施例では、固定周波数局部発振器にＶＣＯではなく自走発振器を用いているので、位相雑音特性を改善することができる。また、固定周波数局部発振信号を受信可変周波数局部発振信号または送信可変周波数局部発振信号と周波数混合し、それらの和周波数または差周波数信号をＰＬＬに入力して位相同期させているので、固定周波数局部発振器に自走発振器を用いても、固定周波数局部発振器にＶＣＯを用いてＰＬＬにて位相同期を行った場合と同様の周波数安定性を得ることができる。従って、上述した無線送受信装置の位相雑音特性を良くすることにより、信号誤り率を改善し、信号伝送スループットの向上や伝送遅延削減によるサービスの向上、情報の再送処理に要する電力消費を削減することができる。
【０１０８】
さらに、固定周波数局部発振信号を受信可変周波数局部発振信号または送信可変周波数局部発振信号と周波数混合し、それらの和周波数または差周波数信号をＰＬＬに入力して位相同期させているので、ＰＬＬ回路の数を削減できる。その結果、形状を小さくすることができ、消費電力を削減でき、さらに製造コストを下げることができる等の効果が得られる。これに伴い、本発明の無線送受信機を携帯電話端末に用いることで、かかる端末のさらなる小型化を実現でき、携帯性の向上を図ることができる。同時に、電池の持続時間、つまり、待ち受けや通話時間のさらなる長時間化を図ることができる。
【実施例２】
【０１０９】
次に、本発明の第２の実施例を、図４乃至図６を参照して説明する。図４は、本発明の構成を示す回路図であり、図５乃至図６は、回路の動作を示す説明図である。
【０１１０】
以下に示す送受信機は、上述した２度の周波数変換を行う構成（ダブルスーパーヘテロダイン方式）ではなく、図１８を参照して説明した第２の従来例のように、送信系に変調器と周波数変換器を各々１つ、受信系に周波数変換器と復調器を各々１つ用いたシングルコンバージョンタイプの周波数変換機能を有した変復調部を備えている。
【０１１１】
［構成］
図４に示すように、本実施例における無線送受信機は、アンテナ１０５と、このアンテナ１０５に接続された高周波処理部１０１と、受信信号を処理する復調部１０２と、送信信号を処理する変調部１０３と、局部発振信号を発生する局部発振部１０４（局部発振装置）と、を備えている。以下、各構成について詳述する。
【０１１２】
まず、局部発振部１０４は、上述した実施例１のものとほぼ同様の構成を採っている。具体的には、固定周波数信号である第１の局部発振信号を出力する固定周波数発振器１４１（第１の発振手段）を有している。この固定周波数発振器１４１は、自走発振器であり、例えば、誘電体発振器である。そして、固定周波数発振器１４１からの出力である第１の局部発振信号（図５の符号Ｓ１４１）は、後述する復調部１０２の周波数混合器１２１に入力されると共に、第２の発振回路１４２内に備えられた周波数混合器１５１に入力される。
【０１１３】
また、この固定周波数発振器１４１は、送信機側つまり変調部１０３側でも共用され、固定周波数発振器１４１からの出力である第１の局部発振信号（図６の符号Ｓ１４１）は、後述する変調部１０３に対する第１の局部発振信号として、周波数混合器１３１に入力される。さらに、固定周波数発振器１４１は、変調部側の第２の発振回路１４３内に備えられた周波数混合器１６１にも入力される。
【０１１４】
また、局部発振部１０４には、復調部１０２に対して可変周波数復調用搬送波信号（第２の局部発振信号）を出力する復調部側の第２の発振回路１４２（図５参照）と、変調部１０３に対して可変周波数変調用搬送波信号（第２の局部発振信号）を出力する変調部側の第２の発振回路１４３（図６参照）と、を備えている。かかる回路１４２，１４３の構成について、まず、復調部１０２側を例に挙げて説明する。
【０１１５】
図５に示した第２の発振回路１４２は、負帰還回路であり、基準信号発生器１５０と、可変周波数復調用搬送波信号を出力するＶＣＯ１５３を有したＰＬＬ回路を構成している。具体的には、上記基準信号発生器１５０と、この基準信号発生器１５０の出力が入力される基準信号分周器１５７と、上記ＶＣＯ１５３からの出力を分周するＶＣＯ出力信号分周器１５５と、この分周出力と基準信号分周器１５７からの分周出力とを比較する周波数位相比較器１５６と、周波数位相比較器１５６からの誤差信号を入力し周波数制御信号をＶＣＯ１５３に出力するループアンプ１５４と、を備えている。さらに、本実施例では、ＶＣＯ１５３の出力と固定周波数発振器１４１からの出力を混合する周波数混合器１５１と、この混合出力をフィルタ処理するフィルタ１５２と、を備えていて、このフィルタ１５２からの出力が上記ＶＣＯ出力信号分周器１５５に入力される。そして、上記ＶＣＯ１５３からの出力が、可変周波数復調用搬送波信号（図５の符号Ｓ１５５）として、後述する復調部１０２の復調器１２３に入力される。
【０１１６】
また、局部発振器１０４に備えられている変調部側の第２の発振回路１４３（図６参照）も、上記復調部側の第２の発振回路１４２とほぼ同様の構成を採っている。つまり、可変周波数変調用搬送波信号を出力するＶＣＯ１６３を有したＰＬＬ回路を構成しており、ＶＣＯ１６３からの出力と固定周波数発振器１４１から出力される固定局部発振信号とを混合する周波数混合器１６１と、この混合出力をフィルタ処理するフィルタ１６２と、このフィルタ１６２からの出力を分周するＶＣＯ出力信号分周器１６５と、上記基準信号発生器１５０の出力が入力される基準信号分周器１６７と、この分周出力とＶＣＯ出力信号分周器１６５からの分周出力とを比較する周波数位相比較器１６６と、周波数位相比較器１６６からの誤差信号を入力し周波数制御信号をＶＣＯ１６３に出力するループアンプ１６４と、を備えている。そして、上記ＶＣＯ１６３からの出力が可変周波数変調用搬送波信号（図６の符号Ｓ１６５）として、後述する変調部１０３の変調器１３３に入力される。
【０１１７】
次に、高周波処理部１０１について説明する。高周波処理部１０１は、アンテナ１０５に接続されたデュープレクサ１１５と、復調部１０２側に接続された低雑音増幅器１１１及びフィルタ１１３と、変調部１０３側に接続された電力増幅器１１２及びフィルタ１１４と、を備えている。そして、この高周波処理部１０１は、アンテナ１０５より受信無線信号を入力し、受信高周波信号を復調部１０２へ出力し、また、変調部１０３の出力である送信高周波信号を入力して、送信無線信号をアンテナ１０５へ出力するよう動作する。なお、その構成は上記実施例１のものとほぼ同様である。
【０１１８】
次に、復調部１０２について説明する。復調部１０２は、受信周波数混合器１２１と、この出力を入力するフィルタ１２２と、復調器１２３と、この出力を入力するフィルタ１２４と、を備えている。そして、受信周波数混合器１２１は、高周波処理部１０１の出力である受信高周波信号（図５の符号Ｓ１１４）と、局部発振部１０４の固定周波数発振器１４１の出力である固定周波数局部発振信号（図５の符号Ｓ１４１）と、を入力して混合し、フィルタ１２２へ出力する。フィルタ１２２は、受信周波数混合器１２１の出力を入力し、復調器１２３へ出力する。復調器１２３は、フィルタ１２２の出力（図５の符号Ｓ１２２）と、局部発振部１０４のＶＣＯ１５３の出力である可変周波数復調用搬送波信号（図５の符号Ｓ１５５）と、を入力して復調処理してフィルタ１２４へ出力（図５の符号Ｓ１２３）する。フィルタ１２４は、復調器１２３の出力を入力し、復調部１０２の出力である受信ＢＢ信号（図５の符号Ｓ１２４）を出力する。
【０１１９】
次に、変調部１０３について説明する。変調部１０３は、変調器１３３と、この出力を入力するフィルタ１３２と、送信周波数混合器１３１と、を備えている。そして、変調器１３３は、送信ＢＢ信号（図６の符号Ｓ１３１）と、局部発振部１０４のＶＣＯ１６３の出力である可変周波数変調用搬送波信号（図６の符号Ｓ１６５）と、を入力して変調処理を行い、フィルタ１３２へ出力（図６の符号Ｓ１３２）する。フィルタ１３２は、変調器１３３の出力を入力し、送信周波数混合器１３１へ出力（図６の符号Ｓ１３３）する。送信周波数混合器１３１は、フィルタ１３２の出力（図６の符号Ｓ１３３）と、局部発振部１０４の固定周波数発振器１４１の出力である固定周波数局部発振信号（図６の符号Ｓ１４１）と、を入力して混合し、出力である送信高周波信号（図６の符号Ｓ１３４）を高周波処理部１０１へ出力する。
【０１２０】
［動作］
次に、上記構成の無線送受信装置の動作を、図５乃至図６を参照して説明する。特に、図５を参照して受信機側つまり復調部１０２側の動作を説明し、図６を参照して送信機側つまり変調部１０３側の動作を説明する。
【０１２１】
まず、図５において、アンテナ１０５の入出力信号には、当該アンテナ１０５で受信された受信無線信号と、アンテナ１０５から送信される送信無線信号が重畳されている。そして、受信無線信号Ｓ１１１は、高周波処理部１０１のデュープレクサ１１５に入力され、ここで低雑音増幅器１１１へ導かれる（Ｓ１１２）。その後、低雑音増幅器１１１で増幅され（Ｓ１１３）、フィルタ１１３にて不要な周波数成分が除去され、受信高周波信号Ｓ１１４として復調部１０２へ出力される。
【０１２２】
復調部１０２に入力された受信高周波信号Ｓ１１４は、まず、受信周波数混合器１２１に入力される。ここで、局部発振部１０４の固定周波数発振器１４１から出力された固定周波数局部発振信号Ｓ１４１と混合されて周波数変換され、出力Ｓ１２１となり、フィルタ１２２に入力される。このとき、出力Ｓ１２１には不要波が含まれており、フィルタ１２２にてそれを除去された後、受信中間周波信号Ｓ１２２として、復調器１２３へ出力される。
【０１２３】
そして、復調器１２３では、受信中間周波信号Ｓ１２２と、局部発振部１０４のＶＣＯ１５３から出力された可変周波数復調用搬送波信号Ｓ１５５と、が混合されて出力Ｓ１２３となる。なお、受信中間周波信号Ｓ１２２と可変周波数復調用搬送波信号Ｓ１５５の周波数は等しくなるよう、可変周波数復調用搬送波信号Ｓ１５５は設定されている。その後、出力Ｓ１２３は、フィルタ１２４に入力される。当該出力Ｓ１２３には不要波が含まれており、フィルタ１２４はそれを除去し、受信ベースバンド信号Ｓ１２４として出力する。その後、受信ベースバンド信号Ｓ１２４は、受信ＢＢ信号として復調部２０２から出力される。
【０１２４】
次に、送信機側（変調部１０３側）、つまり、送信時の動作を図６を参照して説明する。変調部１０３に入力された送信ＢＢ信号は、送信ベースバンド信号Ｓ１３１として、まず、変調器１３３に入力される。そして、この変調器１３３では、上記送信ベースバンド信号Ｓ１３１により、局部発振部１０４のＶＣＯ１６３から出力された可変周波数変調用搬送波信号Ｓ１６５が変調処理され、出力Ｓ１３２となり、フィルタ１３２に入力される。このとき、出力Ｓ１３２には不要波が含まれており、フィルタ１３２にてそれを除去された後、送信中間周波信号Ｓ１３３として、送信周波数混合器１３１へ出力される。なお、可変周波数変調用搬送波信号Ｓ１６５と送信中間周波信号Ｓ１３３の周波数は等しい。そして、上記送信周波数混合器１３１では、送信中間周波信号Ｓ１３３と、局部発振部１０４の固定周波数発振器１４１から出力された固定周波数局部発振信号Ｓ１４１とが混合されて周波数変換処理され、送信高周波信号Ｓ１３４となり、高周波処理部１０１へ出力される。
【０１２５】
その後、高周波処理部１０１に入力された送信高周波信号Ｓ１３４は、不要波の除去、増幅の後、送信無線信号としてアンテナ１０５へ出力される。なお、詳細な動作の説明は、上記実施例１の高周波処理部１０１と同じであるので省略する。
【０１２６】
次に、上述した復調部２と変調部３に、それぞれ局部発振信号（変復調用搬送波信号を含む）を出力する局部発振部１０４の動作について、さらに詳述する。まず、局部発振部１０４において、固定周波数発振器１４１が生成した固定周波数局部発振信号Ｓ１４１は、復調部１０２の受信周波数混合器１２１、変調部１０３の送信周波数混合器１３１へ入力されると共に、局部発振部１０４内の第２の発振回路１４２，１４３へもそれぞれ入力される。つまり、第２の発振回路１４２，１４３内に装備された周波数混合器１５１，１６１に入力される。
【０１２７】
受信機側の第２の発振回路１４２内では、まず、基準信号発振器１５０が生成した基準信号Ｓ１５１が受信側の基準信号分周器１５７に入力される。すると、基準信号分周器１５７は、基準信号Ｓ１５１を受信系の位相比較周波数まで分周し、受信位相比較基準信号として周波数位相比較器１５６に入力する（Ｓ１５２）。そして、受信側のＶＣＯ１５３の出力である可変周波数復調用搬送波信号Ｓ１５５は、復調部１０２へ入力されると共に（Ｓ１５５）、周波数混合器１５１へも入力される（Ｓ１５５）。このとき、周波数混合器１５１の出力（Ｓ１５６）には、上述したように、固定周波数局部発振信号Ｓ１４１と可変周波数復調用搬送波信号Ｓ１５５の和周波数成分、差周波数成分が含まれている。これらはフィルタ１５２に入力され、このうちの所要成分が選択されてＶＣＯ出力信号分周器１５５に入力される（Ｓ１５７）。その後、ＶＣＯ出力信号分周器１５５では、受信系の位相比較周波数まで分周され、その出力（Ｓ１５８）は周波数位相比較器１５６へ入力される。周波数位相比較器１５６では、上述の受信位相比較基準信号（Ｓ１５２）と周波数位相比較され、誤差信号（Ｓ１５３）が生成される。この誤差信号（Ｓ１５３）は、ループアンプ１５４にてループ特性が与えられた後、周波数制御信号（Ｓ１５４）としてＶＣＯ１５３に入力される。
【０１２８】
同様に、送信機側の第２の発振回路１４３において、基準信号分周器１６７は、基準信号Ｓ１５１を送信系の位相比較周波数まで分周し、送信位相比較基準信号として周波数位相比較器１６６に入力する（Ｓ１６２）。また、ＶＣＯ１６３の出力である可変周波数変調用搬送波信号Ｓ１６５は、変調部１０３へ入力されると共に（Ｓ１６５）、周波数混合器１６１へも入力される（Ｓ１６５）。そして、周波数混合器１６１の出力（Ｓ１６６）には、固定周波数局部発振信号Ｓ１４１と可変周波数変調用搬送波信号Ｓ１６５の和周波数成分、差周波数成分が含まれている。これらはフィルタ１６２に入力され（Ｓ１６６）、このうちの所要成分が選択されてＶＣＯ出力信号分周器１６５に入力される（Ｓ１６７）。その後、ＶＣＯ出力信号分周器１６５では、送信系の位相比較周波数まで分周され、その出力Ｓ１６８は周波数位相比較器１６６へ入力される。周波数位相比較器１６６では、上述の送信位相比較基準信号Ｓ１６２と周波数位相比較され、誤差信号Ｓ１６３が生成される。この誤差信号Ｓ１６３はループアンプ１６４にてループ特性が与えられた後、周波数制御信号Ｓ１６４としてＶＣＯ１６３に入力される。
【０１２９】
次に、上述した信号処理における周波数、位相関係について説明する。まず、復調系について考える。
【０１３０】
固定周波数発振器１４１からの出力である固定周波数局部発振信号Ｓ１４１の位相をφF、第２の発振回路１４２のＶＣＯ１５３からの出力である可変周波数復調用搬送波信号Ｓ１５５の周波数がφRXV、基準信号発生器１５０からの出力である基準信号Ｓ１５１の位相をφRとし、第２の発振回路１４２であるＰＬＬが位相同期状態にある場合を考える。このとき、フィルタ１５２が和周波数成分を選択しており、ＶＣＯ出力信号分周器１５５の分周数がＶR、基準信号分周器１５７の分周数がＲRであるとすると、これらは、
φF＋φRXV  ＝（ＶR／ＲR）・φR＋Ｃ  ・・・（１９）
の関係にある。なお、Ｃは定数である。
【０１３１】
ここで、固定周波数局部発振信号Ｓ１４１の位相φFに位相ずれ△φFが加わり、φF＋△φFになったとすると（（２０）式左辺第１の括弧）、ＶR、ＲR、φRは変化しないことからＰＬＬは位相同期状態を維持するため、
（φF＋△φF）＋（φRXV−△φF）＝（ＶR／ＲR）・φR＋Ｃ  ・・・（２０）
と、可変周波数復調用搬送波信号Ｓ１５５の位相φRXVを、−△φF動かすようＶＣＯ１５３を制御する（（２０）式左辺第２の括弧）。つまり、固定周波数局部発振信号Ｓ１４１の位相と可変周波数復調用搬送波信号Ｓ１５５の位相の和は、常に基準信号Ｓ１５１の位相に同期するよう制御されている。
【０１３２】
また、周波数は位相の時間微分であるので、固定周波数局部発振信号Ｓ１４１の周波数をｆF、可変周波数変調用搬送波信号Ｓ１５５の周波数をｆRXV、基準信号Ｓ１５１の周波数をｆRとすると、上記（１９）式の両辺を微分して次式が得られる。
ｆF＋ｆRXV  ＝（ＶR／ＲR）・ｆR  （一定）  ・・・（２１）
【０１３３】
ここで、固定周波数局部発振信号Ｓ１４１の周波数ｆFに周波数ずれ△ｆFが加わり、ｆF＋△ｆFになったとすると（（２２）式左辺第１の括弧）、ＶR、ＲR、ｆRは変化しないことからＰＬＬは周波数関係を維持するため、
（ｆF＋△ｆF）＋（ｆRXV−△ｆF）＝（ＶR／ＲR）・ｆR  ・・・（２２）
と、可変周波数復調用搬送波信号Ｓ１５５の周波数ｆRXVを、−△ｆF動かすようＶＣＯ１５３を制御する（（２２）式左辺第２の括弧）。つまり、固定周波数局部発振信号Ｓ１４１の周波数と可変周波数復調用搬送波信号Ｓ１５５の周波数の和は、常に一定となるよう制御されている。
【０１３４】
このように、第２の発振回路１４２であるＰＬＬは、出力周波数ｆF＋ｆRXVのＶＣＯの出力を基準信号に対し位相同期制御を行うことと等価な動作をすることとなる。
【０１３５】
次に、上記状態での復調部１０２の周波数、位相の動きを考える。まず、復調部１０２への入力信号である受信高周波信号Ｓ１１４の位相、周波数をそれぞれφRXRF、ｆRXRF、復調部１０２からの出力信号である受信ベースバンド信号Ｓ１２４の位相をφRXBBとする。なお、受信ベースバンド信号Ｓ１２４の周波数は０である。そして、それらの間に次式の関係が成り立つように復調部１０２を構成する。
φRXBB  ＝  φRXRF−φF−φRXV＋Ｃ‘  ＝  φRXRF−（φF＋φRXV）＋Ｃ‘
ｆRXRF−ｆF−ｆRXV  ＝  ｆRXRF−（ｆF＋ｆRXV）＝  ０
なお、Ｃ‘は定数である。
【０１３６】
このとき、受信高周波信号Ｓ１１４と受信ベースバンド信号Ｓ１２４との位相差φRXRF−φRXBBと、受信高周波信号Ｓ１１４の周波数は、
φRXRF−φRXBB  ＝  φF＋φRXV−Ｃ‘  ・・・（２３）
ｆRXRF  ＝  ｆF＋ｆRXV  （一定）・・・（２４）
となり、（１９）式、（２１）式より基準信号Ｓ１５１にのみ依存し安定していることがわかる。
【０１３７】
つまり、固定周波数局部発振信号Ｓ１４１の位相、周波数にずれが生じたとしても、その復調機能への影響はＰＬＬで制御された可変周波数復調用搬送波信号Ｓ１５５の位相、周波数の動きで相殺されて、復調部としての変換位相及び変換周波数ともにその影響を受けない。言い換えると、第２の発振回路１４２にて、固定周波数局部発振信号Ｓ１４１の周波数や位相の増減変化とは逆に増減する可変周波数復調用搬送波信号Ｓ１５５が出力されるため、上記固定周波数局部発振信号Ｓ１４１の変化が補正（補償）されうる。
【０１３８】
以上から、上記構成によって、１回路のＰＬＬにて、図１８に示された従来例における回路と同様の周波数安定性を有する周波数変換機能及び復調機能を実現することができると共に、固定周波数局部発振信号を用いていることから低位相雑音特性をも実現することができる。
【０１３９】
また、フィルタ１５２にて差周波数成分を選択する場合、
φF−φRXV  ＝  （ＶR／ＲR）・φR＋Ｃ  ・・・（２５）
ｆF−ｆRXV  ＝  （ＶR／ＲR）・ｆR  （一定）  ・・・（２６）
となる。なお、Ｃは定数である。このときは、
φRXBB  ＝  φRXRF−φF＋φRXV＋Ｃ‘  ＝  φRXRF−（φF−φRXV）＋Ｃ‘
ｆRXRF−ｆF＋ｆRXV  ＝  ｆRXRF−（ｆF−ｆRXV）＝  ０
となるように復調部１０２を構成すると、
φRXRF−φRXBB  ＝  φF−φRXV−Ｃ‘  ・・・（２７）
ｆRXRF  ＝  ｆF−ｆRXV    （一定）・・・（２８）
となり、同様の効果を得ることができる。なお、Ｃ‘は定数である。
【０１４０】
次に、変調系について説明する。上述同様に、固定周波数発振器１４１からの出力である固定周波数局部発振信号Ｓ１４１の位相をφF、第２の発振回路１４３のＶＣＯ１６３からの出力である可変周波数変調用搬送波信号Ｓ１６５の位相をφTXV、基準信号発生器１５０からの出力である基準信号Ｓ１５１の位相をφRとし、第２の発振回路１４３であるＰＬＬが位相同期状態にある場合を考える。このとき、フィルタ１６２が和周波数成分を選択しており、ＶＣＯ出力信号分周器１６５の分周数がＶT、基準信号分周器１６７の分周数がＲTであるとすると、これらは、
φF＋φTXV  ＝（ＶT／ＲT）・φR＋Ｃ  ・・・（２９）
の関係にある。ここでＣは定数である。
【０１４１】
周波数も（２９）式の両辺を微分して次式が得られる。
ｆF＋ｆTXV  ＝  （ＶT／ＲT）・ｆR    （一定）・・・（３０）
即ち、上述した復調系と同様に、固定周波数局部発振信号Ｓ１４１と可変周波数変調用搬送波信号Ｓ１６５の位相の和は常に基準信号Ｓ１５１の位相に同期するよう制御され、そして周波数の和は常に一定となるよう制御されている。
【０１４２】
次に、上述した状態での変調部１０３の位相、周波数の動きを考える。変調部１０３の出力信号である送信高周波信号Ｓ１３４の位相、周波数をそれぞれφTXRF、ｆTXRF、その入力信号である送信ベースバンド信号Ｓ１３１の位相をφTXBBとし、それらの間に次式の関係が成り立つように変調部１０３を構成する。なお、Ｃ‘は定数である。
φTXRF  ＝  φTXBB＋φF＋φTXV＋Ｃ‘  ＝  φTXRF＋（φF＋φTXV）＋Ｃ‘
ｆTXRF  ＝  ｆF＋ｆTXV    （一定）・・・（３１）
【０１４３】
このとき、送信高周波信号Ｓ１３４の周波数は（３１）式で与えられ、（３０）式より一定である。また、送信高周波信号Ｓ１３４と送信ベースバンド信号Ｓ１３１との位相差φTXRF−φTXBBは、
φTXRF−φTXBB  ＝  φF＋φTXV＋Ｃ‘  ・・・（３２）
となり、（２９）式より基準信号Ｓ１５１にのみ依存し安定していることがわかる。
【０１４４】
このように、上述した復調側と同様に、固定周波数局部発振信号Ｓ１４１の位相、周波数にずれが生じたとしても、その変調機能への影響はＰＬＬで制御された可変周波数変調用搬送波信号Ｓ１６５の位相、周波数の動きで相殺されて、変調部としての変換位相及び変換周波数ともにその影響を受けない。従って、上記構成によって、１回路のＰＬＬにて、図１８に示された従来例と同様の周波数安定性を有する周波数変換機能及び変調機能を実現することができる。
【０１４５】
また、フィルタ１６２にて差周波数成分を選択する場合、
φF−φTXV  ＝  （ＶT／ＲT）・φR＋Ｃ  ・・・（３３）
ｆF−ｆTXV  ＝  （ＶT／ＲT）・ｆR  （一定）・・・（３４）
となる。なお、Ｃは定数である。このときは、
φTXRF  ＝  φTXBB＋φF−φTXV＋Ｃ‘  ＝  φTXBB＋（φF−φTXV）＋Ｃ‘
ｆTXRF  ＝  ｆF−ｆTXV  ・・・（３５）
となるように変調部１０３を構成すると、送信高周波信号Ｓ１３４の周波数は（３５）式で与えられ、（３４）式より一定である。また、送信高周波信号Ｓ１３４と送信ベースバンド信号Ｓ１３１との位相差φTXRF−φTXBBは、
φTXRF−φTXBB  ＝  φF−φTXV＋Ｃ‘  ・・・（３６）
となり、（３３）式より同様の効果を得ることができる。なお、Ｃ‘は定数である。
【０１４６】
そして、特に、本実施例では、固定周波数局部発振信号Ｓ１４１と、可変周波数復調用搬送波信号Ｓ１５５または可変周波数変調用搬送波信号Ｓ１６５とは、次の条件を満たすよう設定されている。
【０１４７】
まず、位相雑音特性に関する条件として、無線送受信装置の伝送特性に影響する離調周波数における固定周波数局部発振信号Ｓ１４１の位相雑音レベルが、可変周波数復調用搬送波信号Ｓ１５５または可変周波数変調用搬送波信号Ｓ１６５の同じ離調周波数での位相雑音レベルよりも低く設定されている。
【０１４８】
次に、周波数に関する条件として、固定周波数局部発振信号Ｓ１４１の周波数が、可変周波数復調用搬送波信号Ｓ１５５または可変周波数変調用搬送波信号Ｓ１６５の周波数のｘ倍（下記数６に示す）、つまり、約２．５倍以上に設定されている。なお、この条件については、上記実施例にて説明したとおりである。
【０１４９】
【数６】
0005472190.tif 000006
【０１５０】
このように、本実施例では、固定周波数局部発振器にＶＣＯではなく自走発振器を用いているので、位相雑音特性を改善することができる。また、固定周波数局部発振信号を可変周波数復調用搬送波信号または可変周波数変調用搬送波信号と周波数混合し、それらの和周波数または差周波数信号をＰＬＬに入力して位相同期させているので、固定周波数局部発振器に自走発振器を用いても、固定周波数局部発振器にＶＣＯを用いてＰＬＬにて位相同期を行った場合と同様の周波数安定性を得ることができる。従って、上述した無線送受信装置の位相雑音特性を良くすることにより、信号誤り率を改善し、信号伝送スループットの向上や伝送遅延削減によるサービスの向上、情報の再送処理に要する電力消費を削減することができる。
【０１５１】
さらに、固定周波数局部発振信号を可変周波数復調用搬送波信号または可変周波数変調用搬送波信号と周波数混合し、それらの和周波数または差周波数信号をＰＬＬに入力して位相同期させているので、ＰＬＬ回路の数を削減できる。その結果、形状を小さくすることができ、消費電力を削減でき、さらに製造コストを下げることができる等の効果が得られる。これに伴い、本発明の無線送受信機を携帯電話端末に用いることで、かかる端末のさらなる小型化を実現でき、携帯性の向上を図ることができる。同時に、電池の持続時間、つまり、待ち受けや通話時間のさらなる長時間化を図ることができる。
【実施例３】
【０１５２】
次に、本発明の第３の実施例を、図７を参照して説明する。図７は、本実施例における無線送受信機の構成を示す回路図である。
【０１５３】
図７に示すように、本実施例における無線送受信機の基本的構成は、上述した実施例１における場合とほぼ同様である。そして、本実施例では、さらに、固定周波数局部発振器４１と第１の受信周波数混合器２１との間に、分周器７１が設置されている。また、ＶＣＯ５３と第２の受信周波数混合器２３との間にも、分周器７２が設置されている。そして、これら分周器７１，７２の分周数は等しい。
【０１５４】
また、送信機側の構成も同様であり、固定周波数局部発振器４１と第２の送信周波数混合器３１との間に分周器７３が設置されており、ＶＣＯ６３と第１の送信周波数混合器３３との間にも、分周器７４が設置されている。そして、これら分周器７３，７４の分周数も等しい。
【０１５５】
このようにすることで以下の効果が得られる。上述した第１の実施例では、第２の発振回路４２内の中間信号である周波数混合器５１の出力周波数と、微弱である受信無線信号の周波数は、受信中間周波信号Ｓ２４（図２参照）の周波数しか離れていなかった。そのため、周波数混合器５１の出力が受信無線信号に干渉する恐れがあった。しかし、分周器７１，７２を導入することにより分周数倍だけ周波数を離すことができ、干渉問題を回避することができる。
【０１５６】
また、同様に、上述した第１の実施例では、第２の発振回路４３内の中間信号である周波数混合器６１の出力周波数と、強力な送信無線信号の周波数は、送信中間周波信号Ｓ３１（図３参照）の周波数しか離れていなかった。そのため、送信無線信号が周波数混合器６１の出力に干渉する恐れがあった。しかし、分周器７３，７４を導入することにより、分周数倍だけ周波数を離すことができ、干渉問題を回避することができる。
【実施例４】
【０１５７】
次に、本発明の第４の実施例を、図８を参照して説明する。図８は、本実施例における無線送受信機の構成を示す回路図である。
【０１５８】
図８に示すように、本実施例における無線送受信機の基本的構成は、上述した実施例２における場合とほぼ同様である。そして、本実施例では、さらに、固定周波数局部発振器１４１と受信周波数混合器１２１との間に、分周器１７１が設置されている。また、ＶＣＯ１５３と復調器１２３との間にも、分周器１７２が設置されている。そして、これら分周器１７１，１７２の分周数は等しい。
【０１５９】
また、送信機側の構成も同様であり、固定周波数局部発振器１４１と送信周波数混合器１３１との間に分周器１７３が設置されており、ＶＣＯ１６３と変調器１３３との間にも、分周器１７４が設置されている。そして、これら分周器１７３，１７４の分周数も等しい。
【０１６０】
このようにすることで以下の効果が得られる。上述した第２の実施例では、第２の発振回路１４２内の中間信号である周波数混合器１５１の出力周波数と、微弱である受信無線信号の周波数とは同一であったため、周波数混合器１５１の出力が受信無線信号に干渉する恐れがあった。しかし、分周器１７１，１７２を導入することにより分周数倍だけ周波数を離すことができ、干渉問題を回避することができる。
【０１６１】
また、同様に、上述した第２の実施例では、第２の発振回路１４３内の中間信号である周波数混合器１６１の出力周波数と、強力な送信無線信号の周波数は、同一であったため、送信無線信号が周波数混合器１６１の出力に干渉する恐れがあった。しかし、分周器１７３，１７４を導入することにより、分周数倍だけ周波数を離すことができ、干渉問題を回避することができる。
【実施例５】
【０１６２】
次に、本発明の第５の実施例を、図９乃至図１１を参照して説明する。上述した実施例における局部発振部４，１０４では、２種の局部発振信号（搬送波信号の場合を含む）を、周波数変換部２，３や変復調部１０２，１０３に出力する場合を説明したが、本実施例では、局部発振部２０４が、３種以上の局部発振信号（搬送波信号）を出力する場合を説明する。なお、図９及び図１１は、本実施例における送受信機の構成の一部の回路図を示し、図１０は、回路の動作を示す説明図である。
【０１６３】
［構成］
本実施例における送受信機は、上述した実施例１におけるものとほぼ同様の構成を備えているため、図９では、アンテナ、高周波処理部１及び送信側の構成を省略した送受信機、つまり、受信周波数変換部２０２と、局部発振部２０４の受信機側の構成のみを図示する。また、図１１には、受信側の構成を省略した送受信機、つまり、送信周波数変換部２０３と、局部発振部２０４の送信機側の構成のみを図示する。
【０１６４】
図９に示すように、本実施例における局部発振部２０４は、まず、固定周波数信号である第１の局部発振信号を出力する第１の固定周波数発振器２４１（第１の発振手段）と、異なる固定周波数信号である第２の局部発振信号を出力する第２の固定周波数発振器２４２（他の固定周波数発振手段）と、を備えており、これら固定周波数発振器２４１，２４２は、自走発振器である。そして、第１の固定周波数発振器２４１からの出力である第１の局部発振信号（図１０の符号Ｓ２４１）は、後述する受信周波数変換部２０２の第１の周波数混合器２２１に入力され、第２の固定周波数発振器２４２からの出力である第２の局部発振信号（図１０の符号Ｓ２４２）は、受信周波数変換部２０２の第２の周波数混合器２２３に入力される。
【０１６５】
また、局部発振部２０４は、後述する第３の発振回路２４５内に周波数混合器２４３を備えていて、上記第１、第２の固定周波数発振信号Ｓ２４１，Ｓ２４２は、周波数混合器２４３へも入力される。なお、図９では受信機側の構成しか図示していないが、図１１に示すように、第１、第２の固定周波数発振信号Ｓ２４１，Ｓ２４２は、後述する送信周波数変換部２０３の２つの周波数混合器２３１，２３３と、送信側の第３の発振回路２４６内の周波数混合器２４４にも入力され共用される。
【０１６６】
さらに、局部発振部２０４には、受信周波数変換部２０２に対し第３の局部発振信号である可変周波数局部発振信号を出力する第３の発振回路２４５を備えている。この第３の発振回路２４５は、上述した実施例１，２における第２の発振回路４２等と類似の構成を採っており、基準信号発生器２５０と、可変周波数局部発振信号を出力するＶＣＯ２５３を有したＰＬＬ回路を構成している。具体的には、上記基準信号発生器２５０と、この基準信号発生器２５０の出力が入力される基準信号分周器２５７と、上記ＶＣＯ２５３からの出力を分周するＶＣＯ出力信号分周器２５５と、この分周出力と基準信号分周器２５７からの分周出力とを比較する周波数位相比較器２５６と、周波数位相比較器２５６からの誤差信号を入力し周波数制御信号をＶＣＯ２５３に出力するループアンプ２５４と、を備えている。そして、さらに、上記２つの固定周波数発振器２４１，２４２の出力を入力して混合する周波数混合器２４３と、周波数混合器２４３の混合出力をフィルタ処理するフィルタ２５８と、ＶＣＯ２５３の出力と上記２つの固定周波数発振器２４１，２４２の混合周波数信号（フィルタ２５８からの出力）とを混合する周波数混合器２５１と、この混合出力をフィルタ処理するフィルタ２５２と、を備えていて、このフィルタ２５２からの出力が上記ＶＣＯ出力信号分周器２５５に入力される。そして、上記ＶＣＯ２５３からの出力が、第３の局部発振信号である受信可変周波数局部発振信号（図１０の符号Ｓ２５５）として、後述する受信周波数変換部２０２の第３の周波数混合器２２５に入力される。
【０１６７】
次に、受信周波数変換部２０２について説明する。本実施例における受信周波数変換部２０２は、上述した第１の実施例における受信周波数変換部２とほぼ同様の構成であるが、３つの周波数混合器２２１，２２３，２２５が備えられている点で異なる。但し、その動作はほぼ同様である。具体的には、第１の受信周波数混合器２２１と、この出力を入力するフィルタ２２２と、第２の受信周波数混合器２２３と、この出力を入力するフィルタ２２４と、第３の受信周波数混合器２２５と、この出力を入力するフィルタ２２６と、を備えている。そして、第１の周波数混合器２２１は、高周波処理部の出力である受信高周波信号（図１０の符号Ｓ２１４）と、局部発振部２０４の第１の固定周波数発振器２４１の出力である第１の固定周波数局部発振信号（図１０の符号Ｓ２４１）と、を入力して混合し、フィルタ２２２へ出力する（図１０の符号Ｓ２２１）。第２の受信周波数混合器２２３は、フィルタ２２２の出力（図１０の符号Ｓ２２２）と、局部発振部２０４の第２の固定周波数発振器２４２の出力である第２の固定周波数局部発振信号（図１０の符号Ｓ２４２）と、を入力して混合し、フィルタ２２４へ出力（図１０の符号Ｓ２２３）する。第３の受信周波数混合器２２５は、フィルタ２２４の出力（図１０の符号Ｓ２２４）と、局部発振部２０４のＶＣＯ２５３の出力である可変周波数受信局部発振信号（図１０の符号Ｓ２５５）と、を入力して混合し、フィルタ２２６へ出力（図１０の符号Ｓ２２５）する。そして、フィルタ２２６は、第３の受信周波数混合器２２５の出力を入力し、受信周波数変換部２０２の出力である受信ＩＦ信号（図１０の符号Ｓ２２６）を出力する。
【０１６８】
また、図１１に示すように、局部発振部２０４内の送信機側の構成である第３の発振回路２４６も、上述した受信機側の構成と同様の構成を採っており、可変周波数局部発振信号を出力するＶＣＯ２６３を有したＰＬＬ回路を構成している。具体的には、上記基準信号発生器２５０の出力が入力される基準信号分周器２６７と、上記ＶＣＯ２６３からの出力を分周するＶＣＯ出力信号分周器２６５と、この分周出力と基準信号分周器２６７からの分周出力とを比較する周波数位相比較器２６６と、この周波数位相比較器２６６からの誤差信号を入力し周波数制御信号をＶＣＯ２６３に出力するループアンプ２６４と、を備えている。さらに、上述した２つの固定周波数発振器２４１，２４２の出力を入力して混合する周波数混合器２４４と、周波数混合器２４４の混合出力をフィルタ処理するフィルタ２６８と、ＶＣＯ２６３の出力と上記２つの固定周波数発振器２４１，２４２の混合周波数信号（フィルタ２６８からの出力）とを混合する周波数混合器２６１と、この混合出力をフィルタ処理するフィルタ２６２と、を備えていて、このフィルタ２６２からの出力が上記ＶＣＯ出力信号分周器２６５に入力される。そして、上記ＶＣＯ２６３からの出力が、第３の局部発振信号である送信可変周波数局部発振信号として、送信周波数変換部２０３内の１つの周波数混合器２３５に入力される。
【０１６９】
そして、図１１に示すように、送信機側の送信周波数変換部２０３も、上述した受信周波数変換部２０２と同様に、３つの周波数混合器２３１，２３３，２３５と、各フィルタ２３２，２３４と、を備えており、受信機側同様に動作する。
【０１７０】
［動作］
次に、上記構成の無線送受信装置の動作を、図１０を参照して説明する。なお、アンテナにて受信された受信無線信号に対する高周波処理部の動作は、上述した第１の実施例と同様なので、説明を省略する。
【０１７１】
高周波処理部から出力された受信高周波信号Ｓ２１４は、受信周波数変換部２０２にて、第１の受信周波数混合器２２１に入力される。ここで、局部発振部２０４の第１の固定周波数発振器２４１から出力された第１の固定周波数局部発振信号Ｓ２４１と混合されて周波数変換され、出力Ｓ２２１となり、フィルタ２２２に入力される。このとき、出力Ｓ２２１には不要波が含まれており、フィルタ２２２にてそれを除去された後、第１の受信中間周波信号Ｓ２２２として、第２の受信周波数混合器２２３へ出力される。
【０１７２】
続いて、第２の受信周波数混合器２２３では、第１の受信中間周波信号Ｓ２２２と、局部発振部２０４の第２の固定周波数発振器２４２から出力された第２の固定周波数局部発振信号Ｓ２４２とが混合されて周波数変換され、出力Ｓ２２３となり、フィルタ２２４に入力される。このとき、出力Ｓ２２３には不要波が含まれており、フィルタ２２４にてそれを除去された後、第２の受信中間周波信号Ｓ２２４として、第３の受信周波数混合器２２５へ出力される。
【０１７３】
さらに、第３の受信周波数混合器２２５では、第２の受信中間周波信号Ｓ２２４と、局部発振部２０４のＶＣＯ２５３から出力された受信可変周波数局部発振信号Ｓ２５５と、が混合されて周波数変換され、出力Ｓ２２５となり、フィルタ２２６に入力される。このとき、出力Ｓ２２５には不要波が含まれており、フィルタ２２６にてそれを除去された後、第３の受信中間周波信号Ｓ２２６として出力される。その後、第３の受信中間周波信号Ｓ２２６は、受信ＩＦ信号として受信周波数変換部２０２から出力される。
【０１７４】
ここで、上述した受信周波数変換部２０２にそれぞれ局部発振信号を出力する局部発振部２０４の動作について、さらに詳述する。局部発振部２０４において、第１の固定周波数発振器２４１が生成した第１の固定周波数局部発振信号Ｓ２４１は、受信周波数変換部２０２の第１の受信周波数混合器２２１へ入力されると共に、第３の発振回路２４５内の周波数混合器２４３にも入力される。また、第２の固定周波数発振器２４２が生成した第２の固定周波数局部発振信号Ｓ２４２も、受信周波数変換部２０２の第２の受信周波数混合器２２３へ入力されると共に、第３の発振回路２４５内の周波数混合器２４３に入力される。
【０１７５】
第３の発振回路２４５内では、まず周波数混合器２４３において、第１の固定周波数発振器２４１からの第１の固定周波数局部発振信号Ｓ２４１と、第２の固定周波数発振器２４２からの第２の固定周波数局部発振信号Ｓ２４２とが入力されて混合され、その混合出力Ｓ２４３はフィルタ２５８に入力される。このとき、混合出力Ｓ２４３には、第１及び第２の固定周波数局部発振信号Ｓ２４１，Ｓ２４２の和周波数成分、差周波数成分が含まれている。フィルタ２５８はこのうちの所要成分を選択し、周波数混合器２５１へ出力する（Ｓ２５９）。一方、基準信号発振器２５０が生成した基準信号Ｓ２５１は基準信号分周器２５７に入力される。すると、基準信号分周器２５７は、基準信号Ｓ２５１を受信系の位相比較周波数まで分周し、受信位相比較基準信号として周波数位相比較器２５６に入力する（Ｓ２５２）。また、ＶＣＯ２５３の出力である受信可変周波数局部発振信号Ｓ２５５は、受信周波数変換部２０２つまり第３の周波数混合器２２５へ入力されると共に（Ｓ２５５）、周波数混合器２５１へも入力される（Ｓ２５５）。このとき、周波数混合器２５１の出力（Ｓ２５６）には、上述したように、フィルタ２５８の出力信号Ｓ２５９と、受信可変周波数局部発振信号Ｓ２５５との和周波数成分、差周波数成分が含まれている。これらはフィルタ２５２に入力され、このうちの所要成分が選択されてＶＣＯ出力信号分周器２５５に入力される（Ｓ２５７）。その後、ＶＣＯ出力信号分周器２５５では、受信系の位相比較周波数まで分周され、その出力（Ｓ２５８）は周波数位相比較器２５６へ入力される。周波数位相比較器２５６では、上述の受信位相比較基準信号（Ｓ２５２）と周波数位相比較され、誤差信号が生成される。この誤差信号（Ｓ２５３）は、ループアンプ２５４にてループ特性が与えられた後、周波数制御信号（Ｓ２５４）としてＶＣＯ２５３に入力される。
【０１７６】
このようにすることにより、第１及び第２の固定周波数発振器２４１，２４２から出力された第１及び第２の固定周波数局部発振信号Ｓ２４１，Ｓ２４２の周波数、位相の揺らぎ等の増減変化が、上述した他の実施例と同様に、ＰＬＬで制御された受信可変周波数局部発振信号Ｓ２５５の周波数、位相の動きで相殺される。つまり、第３の発振回路２４５にて、上記２つの固定周波数局部発振信号Ｓ２４１，Ｓ２４２の変化が補正（補償）されうる。
【０１７７】
また、図１１を参照して説明した送信側の構成においては、その詳細な動作説明は省略するが、上記同様に、送信側の第３の発振回路２４６にて、上記２つの固定周波数局部発振信号Ｓ２４１，Ｓ２４２の変化が補正（補償）されうる。
【０１７８】
さらに、図１０及び図１１に示すように、局部発振部２０４内で受信周波数変換部２０２と送信周波数変換部２０３とが接続され、固定周波数発振器２４１，２４２が受信機側と送信機側で共有される場合に、受信機側の周波数混合器２４３及びフィルタ２５８が送信機側の周波数混合器２４４及びフィルタ２６８を兼ね、受信機側のフィルタ２５８の出力が送信機側の周波数混合器２６１へ入力されるように構成することで、回路規模の縮小や省電力化等が可能となる。
【０１７９】
そして、仮に４種以上の局部発振信号（搬送波信号の場合を含む）を発する局部発振部を構成した場合であっても、周波数が可変な信号は常に１種で、残りは固定周波数とし、これら固定周波数信号を全て可変周波数を発するＰＬＬ回路に入力することで、上述同様に、全ての固定周波数信号の揺らぎ等の変化を補正することができる。
【０１８０】
以上のことから、上記構成によって、１回路のＰＬＬにて、周波数安定性を有する周波数変換機能を実現することができると共に、自走発振器である固定周波数局部発振信号を用いていることから低位相雑音特性をも実現することができる。
【０１８１】
ここで、図９，１０，１１では、局部発振部２０４から出力される局部発振信号を周波数変換処理に用いる場合を例示したが、上記実施例２と同様に、図１２，１３に示すように復調部３０２と変調部３０３とを有する送受信機に上述した構成の局部発振部２０４を組み込んでもよい。これにより、局部発振信号を、復調器２２７、変調器２３７に入力され変復調処理を行うための変復調用搬送波信号として用いることができる。
【０１８２】
また、上記実施例３と同様に、図１４，１５に示すように分周器２７１〜２７６を設け、各局部発振信号を分周して周波数変換部２０２，２０３に入力してもよい。さらに、図１２，１３に示す変復調部２２７，２３７を有する構成においても、上記図１４，１５に示すような分周器２７１〜２７６を設けてもよい。
【０１８３】
なお、上述したように４つ以上の局部発振信号（搬送波信号）を発生させるために、局部発振部に、上記実施例１，２等で示した固定周波数を発振する第１の発振回路と可変周波数を発振する第２の発振回路とにより構成される発振回路の対を、複数対設けて構成してもよい。すなわち、各々の発振回路の対は異なった固定周波数発振回路を有する。
【産業上の利用可能性】
【０１８４】
本発明である局部発振装置は、周波数変換部や変復調部を備えた送受信機に利用することができ、かかる送受信機（あるいは、受信機や送信機のみ）を、携帯電話端末や無線ＬＡＮルータ、基地局装置などの通信機器に搭載することができるため、産業上の利用可能性を有する。
【符号の説明】
【０１８５】
１，１０１  高周波処理部
２，２０２  受信周波数変換部
３，２０３  送信周波数変換部
４，１０４，２０４  局部発振部
５，１０５  アンテナ
１１，１１１  低雑音増幅器
１２，１１２  電力増幅器
１３，１４，２２，２４，３２，５２，６２，１１３，１１４，１２２，１２４，１３２，１５２，１６２，２２２，２２４，２２６，２３２，２３４，２５２，２５８，２６２，２６８  フィルタ
１５，１１５  デュープレクサ
２１  第１の受信周波数混合器
２３  第２の受信周波数混合器
３１  第２の送信周波数混合器
３３  第１の送信周波数混合器
４１，１４１  固定周波数発振器
４２，４３，１４２，１４３  第２の発振回路
５０，１５０，２５０  基準信号発生器
５１，６１，１５１，１６１，２４３，２４４，２５１，２６１  周波数混合器
５３，６３，１５３，１６３，２５３，２６３  ＶＣＯ
５４，６４，１５４，１６４，２５４，２６４  ループアンプ
５５，６５，１５５，１６５，２５５，２６５  ＶＣＯ出力信号分周器
５６，６６，１５６，１６６，２５６，２６６  周波数位相比較器
５７，６７，１５７，１６７，２５７，２６７  基準信号分周器
７１，７２，７３，７４，１７１，１７２，１７３，１７４，２７１，２７２，２７３，２７４，２７５，２７６  分周器
１０２，３０２  復調部
１０３，３０３  変調部
１２１，２２１，２２４，２２６  受信周波数混合器
１２３，２２７  復調器
１３１，２３１，２３３，２３５  送信周波数混合器
１３３，２３７  変調器
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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