(57)【要約】【課題】  小規模な回路で、不要な信号を低減する。【解決手段】  周波数変換装置３００は、ミキサ３０、ＡＴＴ３２、分周器３４を含む。ミキサ３０は、所定の２つの信号を入力として、周波数変換された信号を出力する。ＡＴＴ３２は、周波数変換された信号の振幅を調節する。さらに、分周器３４は、振幅が調節された信号を分周する。この際、ディップ点以外では分周の感度が悪くなるといった分周器３４の特性を利用することによって、不要波を低減させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも所望波と不要波が含まれる信号の振幅を調節する振幅調節器と、
前記振幅調節器によって振幅が調節された信号を分周する分周器とを備え、
前記分周器は、所望波の周波数帯に、ディップ点を予め設定することによって、前記振幅が調節された信号に含まれる不要波を低減することを特徴とする周波数変換装置。
【請求項２】
所定の信号を周波数変換するミキサと、
前記ミキサによって周波数変換された信号の振幅を調節する振幅調節器と、
前記振幅調節器によって振幅が調節された信号を分周する分周器とを備え、
前記ミキサによって周波数変換された信号は、所望波と不要波を含み、
前記分周器は、所望波の周波数帯に、ディップ点を予め設定することによって、前記振幅が調節された信号に含まれる不要波を低減することを特徴とする周波数変換装置。
【請求項３】
前記分周器が分周を行うために必要とされる信号のレベルとしての基準値は、周波数帯に依存しており、
前記振幅調節器では、前記分周器に入力される信号のレベルがディップ点以外の周波数帯での基準値よりも小さくなるように、前記振幅調節部に入力された信号の振幅を減衰させることを特徴とする前記請求項１または２のいずれかに記載の周波数変換装置。
【請求項４】
ディップ点を設定するディップ点設定器をさらに含み、
前記ディップ点設定器は、外部からの指示をもとに、ディップ点を所望波の周波数帯に決定することを特徴とする前記請求項１または２のいずれかに記載の周波数変換装置。
【請求項５】
少なくとも所望波と不要波が含まれる信号の振幅を調節する振幅調節器と、
前記振幅調節器によって振幅を調節された信号を分周する分周器と、
前記分周器によって分周された信号を、前記分周の逆数の値で、逓倍する逓倍器とを備え、
前記分周器は、所望波の周波数帯に、ディップ点を予め設定することによって、前記振幅が調節された信号に含まれる不要波を低減することを特徴とする帯域制限フィルタ。
【請求項６】
所定の周波数の信号の周波数変換を行って第１の中間の周波数の信号を出力する第１の周波数変換器と、
前記所定の周波数の信号の周波数変換を行って第２の中間の周波数の信号を出力する第２の周波数変換器と、
前記第１の周波数変換器と前記第２の周波数変換器のから出力されたそれぞれの信号を重畳するミキサと、
前記ミキサによって重畳された信号の振幅を調節する振幅調節器と、
前記振幅調節器によって振幅が調節された信号を分周する分周器と、
前記分周器によって分周された信号を、前記分周の逆数の値で逓倍する逓倍器と、
前記逓倍器によって逓倍された信号の周波数変換を行って所望の周波数の信号を出力する第３の周波数変換器と、
を備え、
前記ミキサによって周波数変換された信号は、所望波と不要波を含み、
前記分周器は、所望波の周波数帯に、ディップ点を予め設定することによって、前記振幅が調節された信号に含まれる不要波を低減することを特徴とする周波数生成装置。
【請求項７】
請求項６記載の周波数生成装置を備える受信装置であって、
所定の信号を受信するアンテナと、
前記アンテナから出力された信号と前記周波数生成装置から出力された信号を重畳するミキサと、
前記ミキサから出力された信号の復調処理を行うベースバンド部と、
をさらに備えることを特徴とする受信装置。
【請求項８】
請求項６記載の周波数生成装置を備える送信装置であって、
送信すべきの信号の変調処理を行うベースバンド部と、
前記ベースバンド部から出力された信号と前記周波数生成装置から出力された信号を重畳するミキサと、
前記ミキサから出力された信号を送信するアンテナと、
をさらに備えることを特徴とする送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周波数変換技術に関し、特にスプリアスが多数含まれる信号の周波数変換をする周波数変換装置、ならびにそれを利用した帯域制限フィルタ、送信装置および受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信システムのキャリア周波数を変換する技術として、ミキサを使用する方法がある。このミキサは、周波数の異なる二つの信号を乗算して、両者の周波数の和と差の周波数成分を有する信号を発生するものである。通信システムにおいては、ミキサの一方に所定の信号が入力され、他方にキャリア信号が入力される。
【０００３】
一般に、ミキサなどの周波数変換装置の出力には、その増幅素子の非線形性により、所望信号とスプリアスが混在することとなる。このスプリアスは、周波数変換装置の後段に配置される回路に悪影響を与え、誤動作の原因となることが多い。これを避ける技術として、スプリアスをフィルタで除去するといった方法がある（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００２−３７４１６６号公報  （第３−５頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者はこうした状況下、以下の課題を認識するに至った。所望波とスプリアスの周波数が互いに近接している場合、上述したフィルタによってスプリアスを除去するためには、カットオフ特性が急峻な高次フィルタ、もしくは、Ｑ値の高いＬＣ共振器が使用される。しかし、これらの回路面積は非常に大きいため、回路規模が大きくなってしまうといった課題がある。
【０００５】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、所望波の周波数帯の近傍にスプリアスが存在する場合においても、回路規模を増大させることなくスプリアスを低減し、後段回路での誤動作を防止できる周波数変換回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の周波数変換装置は、少なくとも所望波と不要波が含まれる信号の振幅を調節する振幅調節器と、振幅調節器によって振幅が調節された信号を分周する分周器とを備える。分周器は、所望波の周波数帯に、ディップ点を予め設定することによって、振幅が調節された信号に含まれる不要波を低減する。
【０００７】
この態様によると、所望波の周波数帯に分周器のディップ点を設定し、かつ、不要波の周波数帯はディップ点以外の周波数帯に設定しているので、不要波を効率的に低減することができる。
【０００８】
本発明の別の態様もまた、周波数変換装置である。この装置は、所定の信号を周波数変換するミキサと、ミキサによって周波数変換された信号の振幅を調節する振幅調節器と、振幅調節器によって振幅が調節された信号を分周する分周器とを備える。ミキサによって周波数変換された信号は、所望波と不要波を含む。分周器は、所望波の周波数帯に、ディップ点を予め設定することによって、振幅が調節された信号に含まれる不要波を低減する。また、分周器が分周を行うために必要とされる信号のレベルとしての基準値は、周波数帯に依存しており、振幅調節器では、分周器に入力される信号のレベルがディップ点以外の周波数帯において基準値よりも小さくなるように、振幅調節部に入力された信号の振幅を減衰させる。
【０００９】
この態様によると、ミキサによって出力された所望波と不要波のうち、所望波の周波数帯に分周器のディップ点を設定することによって、ディップ点以外の周波数帯に不要波を設定することができ、不要波を効率的に低減することができる。また、分周器の前段の振幅調整器において不要波の振幅を低減することによって、分周器から出力される不要波をさらに低減することができる。
【００１０】
本発明のさらに別の態様は、帯域制限フィルタである。この帯域制限フィルタは、少なくとも所望波と不要波が含まれる信号の振幅を調節する振幅調節器と、振幅調節器によって振幅が調節された信号を分周する分周器と、分周器によって分周された信号を、分周の逆数の値で、逓倍する逓倍器とを備える。分周器は、所望波の周波数帯に、ディップ点を予め設定することによって、振幅を調節された信号に含まれる不要波を低減する。
【００１１】
この態様によると、所望波の周波数帯に分周器のディップ点を設定し、かつ、不要波の周波数帯はディップ点以外の周波数帯に設定することによって、不要波を効率的に低減することができる。言い換えると、所望波のみを切り出して出力する、いわゆる帯域制限フィルタとして使用することができる態様であるといえる。
【００１２】
本発明のさらに別の態様は、周波数生成装置である。この装置は、所定の周波数の信号の周波数変換を行って第１の中間の周波数の信号を出力する第１の周波数変換器と、所定の周波数の信号の周波数変換を行って第２の中間の周波数の信号を出力する第２の周波数変換器と、第１の周波数変換器と第２の周波数変換器のから出力されたそれぞれの信号を重畳するミキサと、ミキサによって重畳された信号の振幅を調節する振幅調節器と、振幅調節器によって振幅が調節された信号を分周する分周器と、分周器によって分周された信号を、分周の逆数の値で逓倍する逓倍器と、逓倍器によって逓倍された信号の周波数変換を行って所望の周波数の信号を出力する第３の周波数変換器と、を備える。ミキサによって周波数変換された信号は、所望波と不要波を含む。分周器は、所望波の周波数帯に、ディップ点を予め設定することによって、振幅が調節された信号に含まれる不要波を低減する。
【００１３】
この態様によると、所望波の周波数帯に分周器のディップ点を設定し、かつ、不要波の周波数帯はディップ点以外の周波数帯に設定することによって、不要波を効率的に低減した低スプリアスな信号を生成することができる。
【００１４】
本発明のさらに別の態様は、受信装置である。この装置は、周波数生成装置を備える受信装置であって、所定の信号を受信するアンテナと、アンテナから出力された信号と周波数生成装置から出力された信号を重畳するミキサと、ミキサから出力された信号の復調処理を行うベースバンド部をさらに備える。
【００１５】
この態様によると、所望波の周波数帯に分周器のディップ点を設定し、かつ、不要波の周波数帯はディップ点以外の周波数帯に設定することによって、不要波を効率的に低減することができ、受信特性を向上させることができる。
【００１６】
本発明のさらに別の態様は、送信装置である。この装置は、周波数生成装置を備える送信装置であって、送信すべきの信号の変調処理を行うベースバンド部と、ベースバンド部から出力された信号と周波数生成装置から出力された信号を重畳するミキサと、ミキサから出力された信号を送信するアンテナをさらに備える。
【００１７】
この態様によると、所望波の周波数帯に分周器のディップ点を設定し、かつ、不要波の周波数帯はディップ点以外の周波数帯に設定することによって、不要波を効率的に低減することができ、送信特性を向上させることができる。
【００１８】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、低規模な回路構成で、不要なスプリアスを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明を具体的に説明する前に、概要を述べる。本発明の実施例は、ミキサとアッテネータ（以下、「ＡＴＴ」という）と分周器を含む周波数変換装置に関する。ミキサは、所定の２つの信号を入力として、両者の積をとることにより、所望の周波数帯を有する信号を生成する。生成された信号は、ＡＴＴを用いてその振幅を減衰させ、さらに、分周器において分周を行う。
【００２１】
ミキサによって生成された信号には、一般的に、所望の周波数帯以外の成分を持つスプリアス（以下、「不要波」という）も含まれている。詳細は後述するが、ディップ点以外では分周の感度が悪くなるといった分周器の特性を利用することによって、不要波を低減させる。
【００２２】
図１は、本発明の実施例に係る周波数変換装置３００の構成を示す。周波数変換装置３００は、ミキサ３０、ＡＴＴ３２、分周器３４を含む。
【００２３】
ミキサ３０は、所定の２つの信号を入力として、周波数変換された信号を出力する。この信号には、所望波の他に不要波も含まれている。ＡＴＴ３２は、周波数変換された信号の振幅を調節する。さらに、分周器３４は、振幅が調節された信号を分周する。
【００２４】
ここで、図２、図３を用いて、分周器３４の動作について説明する。図２、図３は共に、図１の周波数変換装置の動作原理を説明するための周波数成分を示す図であって、分周器３４の入力信号を表した図である。両図において、横軸は周波数、縦軸は振幅をそれぞれ示す。また、Ｄは所望波（Ｄｅｓｉｒｅｄ  Ｓｉｇｎａｌ）、Ｕ０、Ｕ１は、それぞれ不要波（Ｕｎｄｅｓｉｒｅｄ  Ｓｉｇｎａｌ）を表す。さらに、境界線１０は分周器３４が分周が可能な領域と分周ができない領域の境界を示し、２０は分周器３４のディップ点を示す。具体的には、振幅の大きさが境界線１０より上部にある場合は、分周器において分周され、下部にある場合は、分周はされない。
【００２５】
ここで、ある周波数帯における信号と境界線１０との交点における振幅値を、基準値と表現する。言い換えると、基準値より大きい振幅をもつ信号は、分周器３４によって有効に分周される。一方、基準値より小さい振幅を持つ信号は分周されないこととなる。例えば、図２において、不要波Ｕ０の基準値はＡ／２となる。
【００２６】
分周器３４は、境界線１０で示すように、ディップ点２０では非常に感度が高く、ノイズレベルの信号でも分周される。逆に、ディップ点２０から離れるに従って、正確に分周されにくくなるといった特性を持つ。例えば、図２においては、ディップ点２０から離れた位置に成分を有する不要波Ｕ０、Ｕ１において、不要波Ｕ０は、境界線１０より振幅が大きいため分周されることとなるが、不要波Ｕ１は、境界線１０より振幅が小さいため、分周されず、また、出力されない。
【００２７】
従って、図２のように所望波Ｄの周波数成分がディップ点２０に位置するように分周器３４を設定することによって、所望波Ｄを分周しつつ、所望波Ｄ以外の不要波Ｕ０、Ｕ１のうち、不要波Ｕ１を除去した出力を得ることができる。この不要波Ｕ１の除去に際し、高次のフィルタを使用する必要がないため、回路規模を小さくすることができる。
【００２８】
一方、図２においては、ディップ点２０以外の周波数帯にある不要波Ｕ０の振幅Ａは、境界線１０よりも大きくなっている。そうすると、分周器３４の出力は、不要波Ｕ０を分周した成分が含まれることとなる。
【００２９】
従って、不要波Ｕ０の振幅を、基準値より下部のＡ／２より小さくなるように、ＡＴＴ３２によって減衰すればよい。つまり、図３に示すように、分周器３４の入力信号のうち、ディップ点２０以外の周波数帯、すなわち不要波Ｕ０、Ｕ１の位置する周波数帯において、不要波Ｕ０、Ｕ１の振幅が各々の基準値よりも下回るようにすればよい。そうすると、分周器３４は、所望波Ｄを分周しつつ、所望波Ｄ以外の不要波Ｕ０、Ｕ１を除去した出力を生成することができる。
【００３０】
図４は、分周器７００の回路構成を示す。分周器７００は、分周率が１／２のマスタスレーブ型の分周器３４の一例であって、入力７２、出力７４、出力７６、および４つのＣＭＬ型ラッチ７０で構成される。ＣＭＬとは、ＣｕｒｒｅｎｔＭｏｄｅＬｏｇｉｃの略で、ベース領域のキャリア蓄積がないので高速で動作する回路である。分周器７００は、入力７２より入力された信号を、出力７４、出力７６の双方から、１／２に分周した信号を出力する。このとき、出力７４と出力７６から出力される各々の信号は、互いに位相が９０度ずれたものとなる。
【００３１】
図５は、本発明の実施の形態の変形例に係る帯域制限フィルタ４００の構成を示す。帯域制限フィルタ４００は、ＡＴＴ３２と、分周器３４と、逓倍器４０を含む。
【００３２】
ＡＴＴ３２、および分周器３４については、上述したものと同一であるので説明を省略する。ここで、ＡＴＴ３２は、所定の信号と所定の信号以外の不要な信号を有する信号を入力とする。所定の信号以外の不要な信号とは、所定の信号の周波数成分とは異なる周波数成分を有する信号を指すものとする。逓倍器４０は、分周器３４によって分周された信号を逓倍する。ここで、分周器３４の出力信号は、すでに不要波が低減された信号であるので、逓倍器４０に悪影響を与えることが少ない。このとき、分周器３４における分周比と逓倍器４０における逓倍率とを、互いに逆数の関係にある数値とすることにより、逓倍器４０によって出力される信号の周波数は、分周器３４によって分周される前の周波数と同一となる。例えば、分周器における分周率を「１／２」とした場合は、逓倍器の逓倍率を「２」とすればよい。
【００３３】
言い換えると、逓倍器４０における逓倍率とを、分周器３４における分周比の逆数の値にすることによって、ＡＴＴ３２、分周器３４、および逓倍器４０の３つの構成により、帯域制限フィルタと同等の機能を有することとなる。このとき、所定の信号と所定の信号以外の不要な信号とが、互いに近接した周波数帯に存在していたとしても、高次のフィルタ等を必要とすることなく、小規模な回路構成で、所定の信号のみを取り出すことができることとなる。
【００３４】
次に、本発明の実施例の変形例を示す。図６は、本発明の実施例に係るシンセサイザ６００の構成を示す図である。シンセサイザ６００は、所望の周波数の信号を生成する装置であって、第１の周波数変換器８０、第２の周波数変換器８１、ミキサ３０、ＡＴＴ３２、分周器３４、逓倍器４０、および第３の周波数変換器８２を含む。
【００３５】
第１の周波数変換器８０は、入力された信号の周波数変換を行って、ミキサ３０の一方の入力側に出力する。第２の周波数変換器８１は、同様に入力された信号の周波数変換を行って、ミキサ３０の他方の入力側に出力する。ミキサ３０、ＡＴＴ３２、分周器３４、および逓倍器４０については、上述したものと同一であるので説明を省略する。第３の周波数変換器８２は、逓倍器４０によって逓倍された信号の周波数を変換することによって所望の周波数の信号を出力する。
【００３６】
このような構成をとることにより、小面積な回路構成で低スプリアスな信号を合成することができる。
【００３７】
次に、本発明の別の変形例を示す。図７は、本発明の実施例に係る送受信器８００の構成を示す図である。送受信器８００は、アンテナ８４、第１のアンプ８６、ミキサ３０、第２のアンプ８８、ベースバンド回路９０、およびシンセサイザ６００を含む。
【００３８】
送受信器８００は、受信処理において、アンテナ８４から受信した信号を第１のアンプ８６を介した信号を、ミキサ３０にて、シンセサイザ６００から出力された信号とで重畳し、さらに、第２のアンプ８８を介してベースバンド回路９０にて復調処理がなされる。また、送信処理において、ベースバンド回路９０にて送信すべきデータの変調処理がなされ、第２のアンプ８８を介した信号を、ミキサ３０にて、シンセサイザ６００から出力された信号とで重畳し、さらに、第１のアンプ８６を介した信号をアンテナ８４から送信する。
【００３９】
このような構成をとることにより、小面積な回路構成で、高性能な送受信器を実現することができる。
【００４０】
本実施例によれば、所望波と不要波を含む信号から、不要波を効率的に低減することができる。また、後段の回路に不要波による悪影響を低減することができるため、誤動作を防止することができる。また、フィルタ等の大規模な回路を必要としないので、小さな回路構成で不要波の低減をすることができる。また、回路規模の小さいフィルタとして実施することができる。また、回路構成を小さくすることができるので、安価に回路を設計することができる。また、送信機における送信特性を改善することができる。また、受信機における受信特性を改善することができる。
【００４１】
以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００４２】
本発明の実施例において、ミキサ３０によって、所望信号と不要波が発生されるものとして説明した。しかしながらこれに限らず、ミキサ３０以外であっても、所定の信号と不要波を含む信号を発生する信号発生装置であってもよい。本変形例によれば、本発明を様々な入力信号に適用できる。つまり、ＡＴＴ３２と分周器３４のみによって、不要信号を低減する周波数変換装置であればよい。
【００４３】
本発明の実施例において、ＡＴＴ３２は、入力信号の振幅を減衰させる装置として説明した。しかしながらこれに限らず、振幅を調節できる振幅調節器としていてもよい。また、外部からの指示により振幅調節の値を変更することができてもよい。本変形例によれば、本発明を様々な振幅調節器に適用できる。つまり、振幅の調節によって、基準値より下部の分周できない領域まで不要信号の振幅を調節する振幅調節器であればよい。
【００４４】
本発明の実施例において、分周器３４は、ディップ点２０が予め設定されているものとして説明した。しかしながらこれに限らず、外部からの指示により設定していてもよい。ディップ点２０の設定は、例えば、分周器３４の後段にキャパシタを並列に配置し、キャパシタの容量を変化させることによってディップ点２０の位置を変更させるようにしたり、分周器３４に含まれるトランジスタへのゲート電圧を調整することによって行ってもよい。本変形例によれば、本発明を様々な分周器３４に適用できる。つまり、ディップ点２０の調整によって、不要信号を低減する分周器３４であればよい。なお、ディップ点２０をフリーラン周波数と呼ぶこともある。
【００４５】
本発明の実施例において、分周器３４は、入力信号の周波数を１／２として分周しているものとして説明した。しかしながらこれに限らず、分周比は、他の値を使用していてもよい。本変形例によれば、本発明を様々な分周器３４に適用できる。つまり、ディップ点２０の調整によって、不要信号を低減する分周器３４であればよい。
【００４６】
本発明の実施例において、送信装置または受信装置は、周波数変換を行うミキサ３０を含んでいるものとして説明した。しかしながらこれに限らず、ミキサ３０の代わりに逓倍器４０を分周器３４の後段に配置し、ＡＴＴ３２、分周器３４、逓倍器４０の３つを要する帯域制限フィルタとして使用していてもよい。本変形例によれば、本発明を様々な送信装置または受信装置に適用できる。つまり、ディップ点２０の調整によって、不要信号を低減する分周器３４を含む送信装置または受信装置であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施例に係る周波数変換装置の構成を示す図である。
【図２】図１の周波数変換装置の動作原理を説明するための周波数成分を示す図である。
【図３】図１の周波数変換装置の動作原理を説明するための別の周波数成分を示す図である。
【図４】図１の分周器の構成を示す図である。
【図５】本発明の実施例に係る帯域制限フィルタの構成を示す図である。
【図６】本発明の実施例に係るシンセサイザの構成を示す図である。
【図７】本発明の実施例に係る送受信器の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０ 境界線、２０  ディップ点、３０  ミキサ、３２  ＡＴＴ、３４  分周器、４０  逓倍器、５０  送信器、６０  受信器、７０  ＣＭＬ型ラッチ、７２  入力、７４  出力、７６  出力、８０  第１の周波数変換器、８１  第２の周波数変換器、８２  第３の周波数変換器、８４  アンテナ、８６  第１のアンプ、８８  第２のアンプ、９０  ベースバンド回路、３００  周波数変換装置、４００  帯域制限フィルタ、５００  送信装置、６００  シンセサイザ、７００  分周器、８００  送受信器。
【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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