(57)【要約】     【課題】  良好なアップコンバージョン特性を得ることができる上に、無線伝送帯域を拡大できて、複数の変調波信号に対応できる無線送信装置を提供する。    【解決手段】  この無線送信装置９は、入力信号レベル調整器２０３ａ,２０３ｂが入力端子ＩＰと合成器２０４ａとの間に配置されている。したがって、入力信号５ｅをアップコンバートするに際し、合成器２０４ａによって合成する前に、入力信号レベル調整器２０３ａ,２０３ｂと基準信号レベル調整器９５によって、入力信号５ｅまたは変調周波数信号７１ａのレベルと、基準信号７１ｃのレベルとを、別々に独立に調整できる。このため、変調周波数信号７１ａのレベルと基準信号７１ｃのレベルとの和を一定にでき、かつ、変調周波数信号７１ａと基準信号７１ｃとのレベル比を一定にできる。【選択図】  図２
2006041678.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力端子と、
上記入力端子に入力された入力信号をアップコンバートする第１のアップコンバータとを備え、
上記第１のアップコンバータは、
基準信号を発振する局部発振器と、
上記入力信号と上記基準信号とを乗積して変調周波数信号を生成するミキサと、
上記入力信号または上記変調周波数信号のレベルを調整する入力信号レベル調整器と、
上記基準信号を分配する分配器と、
上記分配器で分配された上記基準信号のレベルを調整する基準信号レベル調整器と、
上記基準信号レベル調整器から出力された基準信号と、上記変調周波数信号とを合成する合成器とを有し、
上記入力信号レベル調整器は、上記入力端子と上記合成器との間に配置されていることを特徴とする無線送信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の無線送信装置において、
上記入力信号レベル調整器を上記ミキサの後段に配置したことを特徴とする無線送信装置。
【請求項３】
請求項１に記載の無線送信装置において、
上記入力信号レベル調整器を上記ミキサの前段に配置したことを特徴とする無線送信装置。
【請求項４】
請求項１に記載の無線送信装置において、
上記入力信号レベル調整器を上記ミキサの前段と後段との両方に配置したことを特徴とする無線送信装置。
【請求項５】
請求項１に記載の無線送信装置において、
上記入力信号レベル調整器と上記基準信号レベル調整器とによって、上記変調周波数信号の信号レベルと上記基準信号の信号レベルを調整して、上記変調周波数信号の電力Ｓと上記基準信号の電力Ｔとの電力比率Ｓ／Ｔを１以下にすることを特徴とする無線送信装置。
【請求項６】
請求項１に記載の無線送信装置において、
上記第１のアップコンバータによりアップコンバートされた信号を、さらにアップコンバートする第２のアップコンバータを備え、この第２のアップコンバータによりアップコンバートされた信号を無線送信することを特徴とする無線送信装置。
【請求項７】
請求項１に記載の無線送信装置において、
上記ミキサと、上記合成器との間に、所定の周波数帯の信号のみを通過させるフィルタを設けたことを特徴とする無線送信装置。
【請求項８】
請求項７に記載の無線送信装置において、
上記フィルタは、上記基準信号の周波数よりも下側波帯の信号を通過させることを特徴とする無線送信装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１つに記載の無線送信装置と、この無線送信装置から送信された信号を受信する受信装置とを備えた無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、無線送信装置に関し、一例として、特に、放送波をマイクロ波帯で無線送信するマイクロ波帯無線送信装置およびマイクロ波帯無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、マイクロ波帯無線通信システムとしては、図５に示すように、高周波無線送信装置１００と高周波無線受信装置２０１とを備えたものがある(例えば、特開２００３−２５８６５５号公報参照)。なお、ここで、マイクロ波帯とは、マイクロ波帯とミリ波帯とを含む周波数帯域をいう。
【０００３】
まず、図５に示す高周波無線送信装置１００を説明する。この高周波無線送信機１００は、第１のアップコンバータ(中間周波数変調器)と第２のアップコンバータ(マイクロ波帯変調器)とから構成される。
【０００４】
上記第１のアップコンバータは、局部発振器４００と、ミキサ１３０と、フィルタ１５０と、増幅器１６０と、電力分配器２６０と、減衰器２７０(レベル調整器)と、電力合成器１８０とにより構成される。
【０００５】
高周波無線送信装置１００に対して、変調波信号である第１のＩＦ信号ＩＦ１が入力される。この第１のＩＦ信号ＩＦ１は、例えば、直交マルチキャリア変調方式(ＯＦＤＭ変調方式)で変調された信号である。上記ミキサ１３０は、入力された上記第１のＩＦ信号ＩＦ１と、基準信号源である局部発振器４００から出力される第１のＬＯ信号(局部発振信号)ｆＬＯ１とを乗積し、第２のＩＦ信号ＩＦ２を出力する。
【０００６】
さらに、ミキサ１３０の直後に設けられたフィルタ１５０は、主に第２のＩＦ信号ＩＦ２の成分のみを取り出す。また、電力分配器２６０は局部発振器４００が出力した第１のＬＯ信号ｆＬＯ１の一部を減衰器２７０に分配する。この減衰器２７０は分配された第１のＬＯ信号ｆＬＯ１のレベルを調整し、その後、電力合成器１８０は、第１のＬＯ信号ｆＬＯ１と第２のＩＦ信号ＩＦ２とを合流させる。
【０００７】
以上により、第２のＩＦ信号ＩＦ２(高周波信号ｆＲＦ１)と基準信号である第１のＬＯ信号ｆＬＯ１との多重波信号すなわち中間周波数多重信号が生成される。この多重波信号は、増幅器１６０によって増幅され、増幅された多重波信号が第２のアップコンバータに入力される。
【０００８】
次に、第２のアップコンバータについて説明する。第２のアップコンバータは、第２の局部発振器８００と、ミキサ１７０と、フィルタ９００と、増幅器１０００とで構成される。
【０００９】
ミキサ１７０は、高周波信号ｆＲＦ１と第１のＬＯ信号ｆＬＯ１との多重波信号と、第２の局部発振器８００から出力される第２のＬＯ信号(局部発振信号)ｆＬＯ２とを乗積し、無線信号へのアップコンバートを行なう。さらに、フィルタ９００はアップコンバートされた上記無線信号の所望の周波数の信号のみを通過させ、増幅器１０００は上記無線信号の上記所望の周波数の信号を増幅する。この増幅器１０００で増幅された信号は、無線変調信号成分である(高周波信号ｆＲＦ１＋第２のＬＯ信号ｆＬＯ２)と、局部発振信号成分である(第１のＬＯ信号ｆＬＯ１＋第２のＬＯ信号ｆＬＯ２)との多重信号である。
【００１０】
そして、送信アンテナ１１００は、無線変調信号成分である(高周波信号ｆＲＦ１＋第２のＬＯ信号ｆＬＯ２)と、局部発振信号成分である(第１のＬＯ信号ｆＬＯ１＋第２のＬＯ信号ｆＬＯ２)とを送信する。
【００１１】
次に、図５の高周波無線受信装置２０１を説明する。高周波無線受信装置２０１は、アンテナ１２００と、フィルタ２００と、増幅器２１０と、ミキサ２２０と、局部発振器２３０と、増幅器２４０と、電力分配器２５０と、フィルタ２６０と、フィルタ２７０と、ミキサ３１０と増幅器３２０とで構成される。
【００１２】
この高周波無線受信装置２０１は、高周波無線送信装置１００が送信する信号７２を受信する。前述のとおり、高周波無線送信機１００が送信する信号７２は、局部発振信号成分である(第１のＬＯ信号ｆＬＯ１＋第２のＬＯ信号ｆＬＯ２)および無線変調信号成分(高周波信号ｆＲＦ１＋第２のＬＯ信号ｆＬＯ２)から成る。高周波無線受信機２０１は、受信した信号を元の変調波信号である第１のＩＦ信号ＩＦ１にダウンコンバートする。以下に、その手順を説明する。
【００１３】
アンテナ１２００は、高周波無線送信装置１００より送信された信号７２を受信する。フィルタ２００は、受信した信号の不要波(例えば、帯域外妨害等)を除去する。増幅器２１０はフィルタ２００を通過した信号を増幅する。ミキサ２２０は、上記増幅された信号と局部発振器２３０から出力される第２のＬＯ信号(局部発振信号)ｆＬＯ２とを乗積する。これにより、ＬＯ信号成分(ｆＬＯ１＋ｆＬＯ２)と無線変調信号成分(ｆＲＦ１＋ｆＬＯ２)は、中間周波数多重信号ＩＦＭ２にダウンコンバートされる。すなわち、中間周波数多重信号ＩＦＭ２＝(第１のＬＯ信号ｆＬＯ１＋高周波信号ｆＲＦ１)である。また、この高調波信号ｆＲＦ１は、(第１のＩＦ信号ＩＦ１＋第１のＬＯ信号ｆＬＯ１)である。
【００１４】
次に、増幅器２４０は中間周波数多重信号ＩＦＭ２を増幅する。この中間周波数多重信号ＩＦＭ２のうちの高周波信号ｆＲＦ１は、高周波信号ｆＲＦ１のみが通過できるフィルタ２６０を経由して、ミキサ３１０に入力される。一方、第１のＬＯ信号ｆＬＯ１は、第１のＬＯ信号ｆＬＯ１のみが通過できるフィルタ２７０を経由して、増幅器３２０によって増幅された後、ミキサ３１０に入力される。このミキサ３１０は上記高周波信号ｆＲＦ１と第１のＬＯ信号ｆＬＯ１とを乗積する。これにより、高周波信号ｆＲＦ１はダウンコンバートされ、第１のＩＦ信号ＩＦ１へ復調される。
【００１５】
ところで、上記従来の無線通信システムにおける無線送信装置１００には以下の問題点がある。
【００１６】
すなわち、従来の上記無線送信装置１００は、高周波信号ｆＲＦ１(第２のＩＦ信号ＩＦ２)と第１のＬＯ信号ｆＬＯ１とを電力合成器１８０で合成して生成した中間周波数多重信号を増幅器１６０で増幅する構成となっている。このため、増幅器１６０は、高周波信号ｆＲＦ１と第１のＬＯ信号ｆＬＯ１とをそれぞれ独立して増幅することができない。したがって、第１のＬＯ信号ｆＬＯ１のレベルは高周波信号ｆＲＦ１のレベルよりも常に大きく、増幅器１６０の動作は非線形動作となってしまう。このため、高周波信号ｆＲＦ１(第２のＩＦ信号ＩＦ２)と第１のＬＯ信号ｆＬＯ１の信号成分は、不要波成分や、大きな歪み成分を含んでしまい、また、ミキサ１３０への逆流も発生する。以上により、従来の無線送信装置では、正常な第１のアップコンバージョン特性を得ることが困難である。
【００１７】
ここで、図６に、増幅器１６０の前後での入力側スペクトラムと出力側スペクトラムを示す。図６(Ａ)は入力側スペクトルを示している。基準信号である第１のＬＯ信号ｆＬＯ１の出力レベルは、第２のＩＦ信号ＩＦ２である高周波信号ｆＲＦ１の総パワーと同等レベル以上である。図６(Ａ)では概念的に第１のＬＯ信号ｆＬＯ１と高周波信号ｆＲＦ１とのレベル比をΔＰで示している。
【００１８】
一方、図６(Ｂ)は、増幅器１６０の出力側のスペクトルを示している。第１のＬＯ信号ｆＬＯ１と高周波信号ｆＲＦ１(第２のＩＦ信号ＩＦ２)とが増幅器１６０(利得をＧとする)に入力されると、増幅器１６０は、第１のＬＯ信号ｆＬＯ１により歪み非線形動作を引き起こす(利得のコンプレッションをｇで示している)。この非線形動作により、第１のＬＯ信号ｆＬＯ１の信号レベルは、ΔＰ＋(Ｇ−ｇ)となり、高周波信号ｆＲＦ１(第２のＩＦ信号ＩＦ２)は十分にレベルを増加することができず、かつスペクトラムも再成長が起こり広がってしまう。とりわけ、高周波信号ｆＲＦ１が歪みに弱い変調方式(ＯＦＤＭ(直交マルチキャリア)変調方式、６４ＱＡＭ(直交振幅変調)等の多値変調方式等)の場合、増幅器１６０の歪みの影響は極めて大きくなる。
【００１９】
さらに、ミキサ１３０にて、第１のＩＦ信号ＩＦ１と第１のＬＯ信号ｆＬＯ１とを乗積する場合、従来の無線送信装置では、第１のＩＦ信号ＩＦ１またはミキサ１３０にて乗積される第１のＬＯ信号ｆＬＯ１のレベルを調整できる構成となっていない。このため、第１のＩＦ信号ＩＦ１のレベルが大きすぎる場合、受信装置側で復調ができないという問題がおこる。逆に、第１のＩＦ信号ＩＦ１のレベルが小さすぎる場合には、無線による伝送距離が短くなってしまうという問題がある。
【特許文献１】特開２００１−０５３６４０号公報
【特許文献２】特開２００３−２５８６５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
そこで、この発明の課題は、良好なアップコンバージョン特性を得ることができる上に、無線伝送帯域を拡大できて、複数の変調波信号に対応できる無線送信装置および無線通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記課題を解決するため、この発明の無線送信装置は、入力端子と、
上記入力端子に入力された入力信号をアップコンバートする第１のアップコンバータとを備え、
上記第１のアップコンバータは、
基準信号を発振する局部発振器と、
上記入力信号と上記基準信号とを乗積して変調周波数信号を生成するミキサと、
上記入力信号または上記変調周波数信号のレベルを調整する入力信号レベル調整器と、
上記基準信号を分配する分配器と、
上記分配器で分配された上記基準信号のレベルを調整する基準信号レベル調整器と、
上記基準信号レベル調整器から出力された基準信号と、上記変調周波数信号とを合成する合成器とを有し、
上記入力信号レベル調整器は、上記入力端子と上記合成器との間に配置されていることを特徴としている。
【００２２】
この発明の無線送信装置では、上記入力信号レベル調整器は、上記入力端子と上記合成器との間に配置されている。したがって、入力信号をアップコンバートするに際し、合成器によって合成する前に、上記入力信号レベル調整器と基準信号レベル調整器によって、入力信号または変調周波数信号のレベルと、基準信号のレベルとを、別々に独立に調整できる。このため、上記変調周波数信号のレベルと基準信号のレベルとの和を一定にでき、かつ、上記変調周波数信号と基準信号とのレベル比を一定にできる。
【００２３】
また、一実施形態の無線送信装置は、上記入力信号レベル調整器を上記ミキサの後段に配置した。
【００２４】
この無線送信装置では、入力信号レベル調整器を上記ミキサの後段に配置したので、入力信号レベル調整器と基準信号レベル調整器によって、ミキサが生成した変調周波数信号のレベルと、局部発振器による基準信号のレベルとを、合成器で合成する前に別々に調整できる。このため、上記変調周波数信号のレベルを精度よくレベル調整することが可能である上に、増幅器や減衰器で構成されるレベル調整器自身の歪みを防ぐことができる。したがって、より線形性にすぐれたレベル調整が可能であるので、信号品質の優れた送信波を生成できる。
【００２５】
また、一実施形態の無線送信装置は、上記入力信号レベル調整器を上記ミキサの前段に配置した。
【００２６】
この実施形態の無線送信装置では、上記入力信号レベル調整器が、上記ミキサの前段に配置されたことで、入力信号を変調する前に、入力信号のレベルを調整することができる。この入力信号は外部から入力される信号であり、直接スペクトラムアナライザやパワーメータ等でレベル測定できることから、この測定レベル値に応じて、入力レベルを調整することが可能である。また、変調する前の入力信号は周波数が低いので、自動利得制御増幅器(ＡＧＣ)等によるレベル調整も容易にできる。加えて、変調の深さを調節することができるので、変調後の無線信号は無線区間等の損失等に対する耐性が強くなり、信号品質が高くなり無線伝送距離を拡大することが可能となる。
【００２７】
また、一実施形態の無線送信装置は、上記入力信号レベル調整器を上記ミキサの前段と後段との両方に配置した。
【００２８】
この実施形態の無線送信装置では、入力信号を変調する前に入力信号のレベルを調整することができる。さらに、上記入力信号レベル調整器と基準信号レベル調整器とでもって、変調周波数信号のレベルと、基準信号のレベルとを、合成する前に別々に調整できる。したがって、後段の入力信号レベル調整器は上記入力信号のレベルのみを、加算される基準信号に対して比率や絶対パワーを最適化できる。さらに、前段の入力信号レベル調整器は、変調をかける前に、入力信号をレベル調整できるので、変調の深さも、上記基準信号に対して最適化することができる。この結果、受信側復調時の復調品質であるＳＮ(信号対ノイズ)比を、より高くできる。
【００２９】
また、一実施形態の無線送信装置は、上記入力信号レベル調整器と上記基準信号レベル調整器とによって、上記変調周波数信号の信号レベルと上記基準信号の信号レベルを調整して、上記変調周波数信号の電力Ｓと上記基準信号の電力Ｔとの電力比率Ｓ／Ｔを１以下にする。
【００３０】
この実施形態の無線送信装置では、上記変調周波数信号の電力Ｓと、上記基準信号の電力Ｔとの電力比率Ｓ／Ｔが１以下となるので、変調周波数信号の電力Ｓよりも、基準信号の電力Ｔが常に大きくなる。これにより、送信周波数変換手段の飽和点近くまで、中間周波数多重信号を一例として次段の送信周波数変換部へ入力することができる。
【００３１】
つまり、上記変調周波数信号は、一例として数１００ＭＨｚ〜２ＧＨｚに及ぶ一系列の広帯域信号の変調信号、つまり周波数軸方向に広がった広帯域な変調信号であり、基準信号に比較し、ピークレベル自体は小さい。これに対し、上記基準信号は、周波数１点のみで電力レベル方向に広がった信号(正弦波信号)であるので、上記基準信号と上記変調周波数信号とのレベルを比較すれば、上記基準信号のピークレベルが大きい。
【００３２】
したがって、この変調周波数信号と上記基準信号とが合成された中間周波数多重信号の入力レベルが増加してゆくと、次段の送信周波数変換部では、上記基準信号でまず歪むこととなる。これにより、上記変調周波数信号に、６４ＱＡＭ(直交振幅変調)等の多値位相変調信号やＯＦＤＭ変調信号を用いた場合、上記送信周波数変換部は、直接、上記変調周波数信号の増大により歪むことがなく、スペクトラムの再成長とスプリアスの発生を極力低減できる。したがって、この実施形態によれば、上記基準信号(正弦波信号)でまず歪んでゆくので、大きなバックオフをとることなく、中間周波数多重信号を次段の上記送信周波数変換部の飽和点近傍まで振り込むことが可能であり、送信周波数変換部の電力効率を高くすることが可能となる。
【００３３】
また、一実施形態の無線送信装置は、上記第１のアップコンバータによりアップコンバートされた信号を、さらにアップコンバートする第２のアップコンバータを備え、この第２のアップコンバータによりアップコンバートされた信号を無線送信する。
【００３４】
この実施形態の無線送信装置では、第１のアップコンバータで、入力信号を、一旦、中間周波数帯に周波数アップコンバートして、中間周波数多重信号を生成する。この第１のアップコンバータでは、一例としてマイクロ波帯変調器を構成する上記ミキサで上記入力信号を変調した際、変調するキャリアとしての基準信号(局部発振信号)と変調された上記入力信号との周波数間隔が大きくなった両側波帯信号を生成する。さらに、一例として両側波帯信号のうちのどちらかの側波帯を選択したのち、生成した中間周波数多重信号を、さらに第２のアップコンバータで周波数アップコンバートする。これにより、周波数アップコンバートでどれほど周波数が高くなっても、たとえば、マイクロ波/ミリ波送信フィルタを用いて、片側波を容易に濾波して、片側波帯信号を生成できる。このように、所望波のみを伝送することによって、不要波成分が少なく、伝送効率の優れた良質の無線信号を生成できる。
【００３５】
また、一実施形態の無線送信装置は、上記ミキサと、上記合成器との間に、所定の周波数帯の信号のみを通過させるフィルタを設けた。
【００３６】
この実施形態の無線送信装置では、上記フィルタでもって、変調周波数信号の成分のみを通過させることができ、このフィルタで下側波帯または上側波信号波帯を選択できる。しかも、このフィルタでもって、信号レベルの大きい基準信号の漏れ成分を抑制できる。加えて、このフィルタによって、中間周波数の段階で、送信波の占有周波数帯域幅を決定できる。これにより、より低周波側で、帯域制限する場合に比較して、フィルタの比帯域(中心周波数に対する通過帯域の比)幅を小さくすることができ、容易かつ小型にフィルタを設計、製作できる。さらに、より周波数の高い無線周波数帯(マイクロ波乃至ミリ波帯)で帯域制限する場合に比較し、フィルタの共振器のＱ値(クオリティファクタ)の値を大きくできる。したがって、減衰帯域での抑圧度を大きくでき、かつ、急峻に帯域制限できて、占有周波数帯域幅を明確に定めることができ、高品質な無線送信信号を生成できる。
【００３７】
また、一実施形態の無線送信装置は、上記フィルタは、上記基準信号の周波数よりも下側波帯の信号を通過させる。
【００３８】
この実施形態の無線送信装置では、上記ミキサによる周波数変換後の変調周波数信号(第１の中間周波数信号)は、入力信号の周波数に対して低域側と高域側で周波数特性が反転する。この反転によって、広帯域信号である変調周波数信号(第１の中間周波数信号)は、レベル制御機能を有する増幅器や次段以降のミリ波帯へのアップコンバート(送信機側)およびダウンコンバート(受信機側)における周波数変換,増幅特性の周波数特性(周波数平坦性)を改善できる。これは次のような理由による。
【００３９】
通常、準マイクロ波帯(ＵＨＦ帯)以上の高周波数においては、周波数変換過程や増幅の過程で、信号の周波数高域側よりも低域側の方が損失が小さく(増幅の場合は利得が大きく)、高域側の方が損失が大きい(増幅の場合は利得が小さく)なり、信号レベルは、横軸周波数、縦軸信号強度レベルとしたとき、平坦な周波数特性を理想とする特性に対して、右下がりの周波数特性となる。なお、この無線送信装置に入力される入力信号自体も、一例として、一系列の多チャンネル映像信号の複合信号の(超)広帯域信号であるが故に、高域側と低域側でレベル差を有し、高域側のレベルが低下した変調信号となっている。このような特性に加えて、無線送信装置側での第１の周波数変換(第１のアップコンバート)においても、上記一系列の入力信号に、同様に周波数変換された信号の高域側で損失が大きく、周波数低域側では損失が小さい特性がさらに付加される。このような周波数特性を改善して、平坦な特性とするために、送信側の第１の周波数変換によって下側波帯を用いる(具体的にはフィルタで下側波帯を選択する)ことにより、周波数変換される周波数特性を高域側と低域側を反転させることができる。つまり、第１の周波数変換以後の過程では、低域側と高域側で反転された信号に対して、信号の高域側で損失が大きく(利得が小さく)、低域側で損失が小さく(利得が大きい)という特性が付加されてゆくため、周波数特性が補償されてより平坦な特性となる。
【００４０】
また、一実施形態の無線通信システムは、上記無線送信装置と、この無線送信装置から送信された信号を受信する受信装置とを備えた。
【００４１】
この実施形態の無線通信システムでは、上記無線送信装置によりアップコンバートした信号を、受信装置側においてダウンコンバートするので、受信復調品質の高くでき、良好な通信システムを構成することができる。
【発明の効果】
【００４２】
この発明の無線送信装置によれば、入力信号レベル調整器が入力端子と合成器との間に配置されている。したがって、入力信号をアップコンバートするに際し、合成器によって合成する前に、上記入力信号レベル調整器と基準信号レベル調整器によって、入力信号または変調周波数信号のレベルと、基準信号のレベルとを、別々に独立に調整できる。このため、上記変調周波数信号のレベルと基準信号のレベルとの和を一定にでき、かつ、上記変調周波数信号と基準信号とのレベル比を一定にできる。
【００４３】
また、上記入力信号レベル調整器は、入力信号または変調周波数信号を、合成器の前段でレベル調整するから、第１のアップコンバータにおける増幅器が歪み難くなる。
【００４４】
したがって、この発明によれば、良好なアップコンバージョン特性を得ることができる上に、無線伝送帯域を拡大できて、複数の変調波信号に対応できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００４６】
図１に、この発明の実施形態としてのマイクロ波帯無線通信システムの概略構成を示す。このマイクロ波帯無線通信システムは、ミリ波帯無線送信装置９とミリ波帯無線受信装置１０を有している。なお、ここで、マイクロ波帯とは、マイクロ波帯とミリ波帯とを含む周波数帯域をいう。また、このマイクロ波帯無線通信システムは、ミリ波帯無線送信装置９の入力端子ＩＰに接続された周波数配列器５とミリ波帯無線受信装置１０の出力端子５００に接続された分波器１９０を備える。この分波器１９０には複数のＴＶ受像機３１が接続される。また、上記分波器１９０には、地上波放送用アンテナ１ａと衛星放送用アンテナ１ｂが接続される。
【００４７】
また、上記マイクロ波帯無線通信システムは、上記ミリ波帯無線受信装置１０と分波器１９０と衛星放送用/地上波放送用チューナ３０とで構成される本発明の電子機器を含んでいる。
【００４８】
図１に示すように、この実施形態のマイクロ波帯無線通信システムが有する送信側のミリ波帯無線送信装置９は、周波数配列器５とこの周波数配列器５に接続される基準信号付加/電力レベル制御回路２と、周波数変換/送信回路３と、局部発振器７と、送信アンテナ４とを備えている。上記基準信号付加/電力レベル制御回路２が第１のアップコンバータを構成し、上記周波数変換/送信回路３が第２のアップコンバータを構成している。
【００４９】
まず、図１を参照して、送信側の周波数配列器５および上記ミリ波帯無線送信装置９の概略構成と概略動作を説明する。この送信側では、まず、最初のステップとして、周波数配列器５において、図３(Ａ)に示すように、例えば、地上波放送用アンテナ１ａからの入力変調波信号５ａと衛星放送用アンテナ１ｂからの入力変調波信号５ｂは、夫々、増幅器５１と５２で、夫々の入力変調信号５ａ,５ｂの電力レベルが略等しくなるように調整され、混合器５３で周波数配列され、一系列の入力信号５ｅ(周波数ｆＩＦ１ｅ)が生成される。
【００５０】
次のステップとして、ミリ波帯無線送信装置９では、上記入力信号５ｅは、基準信号付加/電力レベル制御回路２に入力され、図３(Ｂ)に示すように、周波数軸上に配列された一系列の入力変調波信号５ｅ(周波数ｆＩＦ１ｅ)は、第１の周波数変換がなされる。基準信号付加/電力レベル制御回路２では、この第１の周波数変換がなされた第１のＩＦ信号７１ａは、レベル制御されると同時に、適正レベルの基準信号７１ｃが付加され、中間周波数多重信号(周波数配列信号)である第１のＩＦ多重信号７１ｄが生成される。上記第１のＩＦ信号７１ａは変調周波数信号である。
【００５１】
次のステップとして、上記基準信号付加/電力レベル制御回路２が出力した第１のＩＦ多重信号７１ｄは、周波数変換/送信回路３に入力される。そして、周波数変換/送信回路３では、第１のＩＦ多重信号７１ｄは、局部発振器７が出力する局部発振信号でもって、ミリ波帯に周波数変換されて増幅される。
【００５２】
図３(Ｃ)に示すように、上記周波数変換され増幅されて生成された無線多重信号７２は、送信アンテナ４により無線信号として送信される。なお、図３(Ａ)〜図３(Ｃ)において、白抜きの矢印記号は信号の配列方向を示している。
【００５３】
次に、図１を参照して、上記ミリ波帯無線受信装置１０の概略構成と概略動作を説明する。このミリ波帯無線受信装置１０は、送信側からの無線多重信号を受信する受信アンテナ１４と、この受信アンテナ１４からの無線多重信号７３を受けて第１の周波数ダウンコンバートを行う周波数変換/受信回路１１と、局部発振信号を供給する局部発振器８と、受信側の第２の周波数ダウンコンバートを行う基準信号再生/周波数変換回路１２とを備えている。上記周波数変換/受信回路１１が第１のダウンコンバータをなし、上記基準信号再生/周波数変換回路１２が第２のダウンコンバータをなす。
【００５４】
このミリ波帯無線受信装置１０は、その動作ステップにおいて、まず、最初のステップとして、図４(Ａ)に示すように、送信側からの無線多重信号７２を受信アンテナ１４で受信し、この受信アンテナ１４からの無線多重信号７３を周波数変換/受信回路１１で受けて第１の周波数ダウンコンバートを行う。つまり、周波数変換/受信回路１１では、局部発振器８が供給する局部発振信号により、無線多重信号７３を第２の中間周波数帯に変換し、図４(Ｂ)に示すように、中間周波数多重信号である第２のＩＦ多重信号７４を生成する。なお、図４(Ａ)〜図４(Ｃ)において、白抜きの矢印記号は信号の配列方向を示している。
【００５５】
次のステップとして、上記第２のＩＦ多重信号７４は、基準信号再生/周波数変換回路１２によって、第２の受信側周波数ダウンコンバートがなされた後、基準信号再生/周波数変換回路１２によって、図４(Ｃ)に示すように、元の一系列の入力信号５ｅ(周波数ｆＩＦ１ｅ)に相当する一系列の出力信号７６(周波数ｆＩＦ１ｅ)が再生される。
【００５６】
すなわち、上記基準信号再生/周波数変換回路１２は、図４(Ｂ)に示す第２のＩＦ多重信号７４の中から、後述するフィルタでもって基準信号７４ｃを抽出して増幅し、この基準信号７４ｃでもって、中間周波数多重信号である第２のＩＦ多重信号７４を周波数変換する。これにより、上記基準信号再生/周波数変換回路１２は、図４(Ｃ)に示すように、送信側で入力された一系列の入力信号５ｅ(周波数ｆＩＦ１ｅ)を１系列の出力信号７６(周波数ｆＩＦ１ｅ)を再生する。
【００５７】
次に、この無線受信装置１０の出力端子５００から出力された上記出力信号７６は、受信側の最後のステップとして、周波数逆配列/分離部１９０に入力される。この周波数逆配列/分離部１９０では、受信側で再生された入力信号５ｅに相当する１系列のシリアルな出力信号７６(周波数ｆＩＦ１ｅ)の中から、地上波放送用の信号５ａに対応する信号７６ａおよび衛星放送用の信号５ｂに対応する信号７６ｂが再生される。この分波された信号７６ａと７６ｂは、複数のＴＶ受像機３１中の夫々の複数の衛星放送用／地上波放送用チューナ３０に入力される。
【００５８】
次に、図２を参照して、この第１の実施の形態のマイクロ波帯無線通信システムの詳細な構成を説明する。
【００５９】
図２に示すように、マイクロ波帯無線送信装置の一例としてのミリ帯無線送信装置９は、周波数配列部５に接続される中間周波数変換部である第１の周波数変換回路２ａと、局部発振器である基準信号源２ｃと、多重信号生成部の一例である基準信号付加回路２ｄと、送信側周波数変換部であるミリ波周波数変換回路３ａとを備えている。
【００６０】
上記第１の周波数変換回路２ａと基準信号源２ｃと基準信号付加回路２ｄとが、第１のアップコンバータとしての上記基準信号付加/電力レベル制御回路２を構成している。また、上記ミリ波周波数変換回路３ａは第２のアップコンバータとしての上記周波数変換/送信回路３と上記局部発振器７とを構成している。
【００６１】
上記基準信号付加/電力レベル制御回路２は、入力端子ＩＰに接続された第１の周波数変換回路２ａと、この第１の周波数変換回路２ａに接続された基準信号付加回路２ｄと、この基準信号付加回路２ｄに接続された基準信号源２ｃとを有する。
【００６２】
上記第１の周波数変換回路２ａは、上記入力端子ＩＰに入力側が接続された増幅器２０３ａと、この増幅器２０３ａの出力側に入力ポートが接続された周波数混合器２０１を有する。この周波数混合器２０１のもう１つの入力ポートには、上記基準信号付加回路２ｄが有する電力分配器２０４ｂが接続されている。この電力分配器２０４ｂには、基準信号源２ｃが接続されている。
【００６３】
また、上記基準信号付加回路２ｄは、上記電力分配器２０４ｂに入力側が接続された基準信号レベル調整器であるレベル制御器９５と、このレベル制御器９５の出力側に入力ポートが接続された電力合成器２０４ａを有する。この電力合成器２０４ａのもう１つの入力ポートは、上記第１の周波数変換回路２ａが有する増幅器２０３ｂの出力側に接続されている。この第１の周波数変換回路２ａは、上記周波数変換器２０１の出力端子と上記増幅器２０３ｂの入力側との間に接続されたフィルタ２０２ａを有する。なお、上記増幅器２０３ａと２０３ｂは、入力信号レベル調整器をなし、レベル制御器を含んでいる。また、この送信装置９では、増幅器２０３ａと２０３ｂの両方を備えたがいずれか一方のみを備えてもよい。
【００６４】
また、上記ミリ波周波数変換回路３ａは、上記基準信号付加回路２ｄの電力合成器２０４ａの出力側に入力ポートが接続された周波数ミキサ３０１と、この周波数ミキサ３０１のもう１つの入力ポートに接続された局部発振器７と、上記周波数ミキサ３０１の出力ポートに入力側が接続されたバンドパスフィルタ３０２と、このバンドパスフィルタ３０２の出力側に接続されたミリ波増幅器３０３とを有する。
【００６５】
上記ミリ波周波数変換回路３ａの上記ミリ波増幅器３０３の出力側には、送信アンテナ４が接続される。
【００６６】
上記構成のミリ波帯無線送信装置９の動作を説明する。
【００６７】
上記周波数配列部５では、地上波放送用アンテナ１ａからの入力変調波信号５ａおよび衛星放送用アンテナ１ｂからの入力変調波信号５ｂが、夫々、増幅器５１および増幅器５２でもって電力レベルが調整される。これにより、各入力変調波信号５ａ,５ｂの電力レベルが略等しくなるように調整され、各入力変調波信号５ａ,５ｂは、さらに、混合器５３で電力合成されると共に周波数配列される。これにより、図６(Ａ)に例示する一系列の入力信号５ｅ(周波数ｆＩＦ１ｅ)が生成される。ここで、入力変調信号５ａと入力変調信号５ｂとが同じ周波数帯である場合には、両者を直接電力合成することはできないので、両者のうちのいずれかの入力変調信号を周波数変換した上で、夫々の信号が電力合成される。これにより、一系列の入力信号５ｅ(周波数ｆＩＦ１ｅ)が生成される。また、ここでは、各入力変調信号５ａ,５ｂの電力レベルが略等しくなるように調整したが、各入力変調信号５ａ,５ｂの品質に応じて、各入力変調信号５ａ,５ｂの電力レベルを異なったレベルとして電力合成しても構わない。
【００６８】
次に、上記周波数軸上に配列された一系列の入力信号５ｅ(周波数ｆＩＦ１ｅ)は、増幅器２０３ａで、適当なレベルまで増幅され、周波数混合器２０１に入力されて、第１の周波数変換がなされる。この第１の周波数変換がなされた第１のＩＦ信号７１ａは、フィルタ２０２ａにより片側波帯信号のみが濾波され、増幅器２０３ｂによって適正レベルまで調整される。なお、この調整は、増幅器２０３ｂにアッテネータを適宜組み合わせて行ってもよい。
【００６９】
上記レベル調整の後の第１のＩＦ信号７１ａは、電力合成器２０４ａに入力される。一方、この電力合成器２０４ａには、基準信号源２ｃから出力されて基準信号付加回路２ｄの電力分配器２０４ｂに入力され、レベル制御器９５によって、適正レベルに調整された基準信号７１ｃが入力される。
【００７０】
そして、この電力合成器２０４ａでは、上記第１のＩＦ信号７１ａに上記基準信号７１ｃが付加されて、図３(Ｂ)に示すような中間周波数多重信号(周波数配列信号)としての第１のＩＦ多重信号７１ｄが生成される。
【００７１】
上述の如く、基準信号源２ｃから出力される周波数ｆＬＯ１を有した基準信号７１ｃは、電力分配器２０４ｂで２分配され、一方の基準信号７１ｃは周波数混合器２０１に局部発振信号として入力される。また、電力分配された他方の基準信号７１ｃは、レベル制御器９５に入力され、後述する適当なレベル制御がなされた後、基準信号７１ｃとして、電力合成器２０４ａに入力される。そして、電力合成器２０４ａにおいて、上述の如く、上記基準信号７１ｃと第１のＩＦ信号７１ａとが電力合成され、第１のＩＦ多重信号７１ｄが生成される。
【００７２】
ここで、上記第１のＩＦ信号７１ａは、上記第１の周波数変換回路２ａの周波数混合器２０１と増幅器２０３ｂとの間に接続されたフィルタ２０２ａにより濾波され、増幅器２０３(もしくは増幅器２０３とアッテネータとの組み合わせ)でもって、増幅されレベル制御がなされた後、基準信号７１ｃが付加される構成としている。
【００７３】
このように、上記第１のＩＦ信号７１ａは、増幅器２０３ｂ等で構成されたレベル制御手段によってレベル制御された後に、基準信号７１ｃが付加される。したがって、増幅器２０３ｂは、第１のＩＦ信号７１ａに比べてレベルの大きい基準信号７１ｃによって歪むことがなく、レベルの小さい上記第１のＩＦ信号７１ａ信号のみを、効率よく線形に増幅することができる。
【００７４】
さらに、第１のＩＦ多重信号７１ｄが含む第１のＩＦ信号７１ａの電力レベルと上記基準信号７１ｃの電力レベルとを、増幅器２０３ｂ(あるいはアッテネータとの組み合わせ)とレベル制御器９５とで、それぞれ、独立に制御できる。したがって、第１のＩＦ信号７１ａの電力レベルと上記基準信号７１ｃの電力レベルとを各々独立に制御して両者の電力レベル配分比を制御できるから、送信側の周波数変換/送信回路３を、フルパワーで、より線形に駆動できる。
【００７５】
また、ミリ波帯無線受信装置１０側における第２の周波数変換の際に、第２のＩＦ多重信号７４自体を、この第２のＩＦ多重信号７４中に含まれる基準信号７４ｃでもって周波数ダウンコンバートする場合、所望信号と基準信号の電力配分比には最適な配分比が存在する。
【００７６】
したがって、あらかじめ送信側のミリ波帯無線送信装置９において、上記第１のＩＦ多重信号７１ｄを生成する段階で、(上記第のＩＦ信号７１ａの電力)／(基準信号７１ｃの電力)の設定を適当な比率に設定して、受信感度の高い最適の電力配分比にすることが望ましい。これにより、周波数変換効率(受信感度)を高め、無線伝送距離を拡大することを可能とする。
【００７７】
尚、この実施形態において、一例として、レベル制御器９５や、増幅器２０３ａ,２０３ｂで使用されているレベル制御部のアッテネータを、チップ部品の抵抗でＴ型アッテネータやπ型アッテネータにより構成してもよい。また、上記基準信号付加回路２ｄが有する電力合成器２０４ａ,２０４ｂとしては、出力ポートが互いにアイソレーション特性を有したウイルキンソン型合成器とすることが望ましい。これにより、各電力合成器２０４ａ,２０４ｂの出力ポートに漏れこんでくる信号を抑制し、各機能回路を正常に動作させることができる。詳細には、このウイルキンソン型合成器で構成した電力合成器２０４ａ,２０４ｂと、増幅器２０３ａ,２０３ｂとによって、第１のＩＦ信号７１ａが基準信号付加回路２ｄ側へ漏れ込むことを防げる。さらに、付加された基準信号７１ｃが、電力合成器２０４ａから周波数混合器２０１へ逆流することを防ぐことが可能となる。
【００７８】
ここで、この周波数変換においては、下側波帯信号を用いることが望ましい。この下側波帯信号を用いることによって、周波数変換後の第１のＩＦ信号７１ａは周波数特性が反転する。この周波数特性の反転によって、広帯域信号である第１のＩＦ信号７１ａは、レベル制御機能を有する増幅器２０３や、次段以降のミリ波帯へのアップコンバート(送信機側)およびダウンコンバート(受信機側)における周波数変換/増幅特性の周波数特性(周波数平坦性)を改善できる。その理由を以下に説明する。
【００７９】
通常、準マイクロ波帯(ＵＨＦ帯)以上の高周波数においては、無線送信装置９、無線受信装置１０における周波数変換過程や増幅の過程で、一系列の信号の信号レベルは、周波数高域側よりも周波数低域側の方が、損失が小さくなる(増幅の場合は利得が大きくなる)。したがって、周波数低域側に比べて周波数高域側の方が、損失が大きくなる(増幅の場合は利得が小さくなる)。したがって、平坦な周波数特性を理想とするのに対して、上記一系列の信号の信号レベルは、横軸を周波数とし、縦軸を信号強度レベルとしたとき、右下がりの周波数特性となる。なお、この無線送信装置９に入力される入力信号５ｅ(周波数ｆＩＦ１ｅ)自体も、一系列の多チャンネル映像信号の広帯域信号であるが故に、高域側と低域側でレベル差を有し、高域側がレベル低下した変調信号となっている。
【００８０】
したがって、周波数特性を改善して平坦な特性とするために、送信側の第１の周波数変換回路２ａによる第１の周波数変換において、下側波帯を用いることにより(具体的にはフィルタ２０２ａで下側波帯を選択することにより)、周波数変換後の周波数特性の高域側と低域側とを反転させることができる。つまり、第１の周波数変換回路２ａにおけるフィルタ２０２ａ以後の信号処理過程では、周波数特性が低域側と高域側で反転された信号に対して、この信号の高域側で損失が大きく(利得が小さく)、低域側で損失が小さく(利得が大きい)という特性が付加されてゆく。これにより、上記入力時の上記入力信号５ｅの周波数特性が補償され、第１のＩＦ多重信号７１ｄ,無線多重信号７２において、より平坦な周波数特性を実現できる。
【００８１】
つまり、図３(Ａ)に示す一系列の入力信号５ｅから図３(Ｂ)に示す第１のＩＦ多重信号７１ｄの生成過程において、信号の周波数配置が次に示すように変換される。
(信号)                  (周波数)
第１のＩＦ基準信号７１ｃ  ：  ｆＬＯ１
第１のＩＦ信号７１ａ      ：  ｆＬＯ１−ｆＩＦ１ｅ
【００８２】
この反転された第１のＩＦ信号７１ａに、上記第１の周波数変換で用いた基準信号源２ｃによる局部発振信号を電力分配器２０４ｂで分配された基準信号７１ｃを付加する。このことにより、以後の処理過程(増幅、周波数変換)における周波数特性を改善できる。つまり、以後の周波数変換/増幅の過程では、入力信号５ｅに対して周波数配列が低域側と高域側で反転された第１のＩＦ信号７１ａに対して、信号の高域側で損失が大きく(利得が小さく)、低域側で損失が小さい(利得が大きい)という特性が付加されて行く。このため、信号の周波数特性はより平坦な特性になってゆく。なお、上記無線送信装置９において入力信号５ｅに対して反転された信号は、後述の無線受信装置１０側における基準信号７４ｃを用いた第２の周波数ダウンコンバートでもって、自動的に元の正転した送信側の入力信号５ｅ(周波数ｆＩＦ１ｅ)に戻った一系列の信号７６(周波数ｆＩＦ１ｅ)となる。
【００８３】
図３(Ｂ)に示す第１のＩＦ多重信号７１ｄは、次に、図２に示すミリ波周波数変換回路３ａに入力される。このミリ波周波数変換回路３ａは、周波数ミキサ３０１とバンドパスフィルタ３０２とミリ波増幅器３０３が入力側から出力側に順に接続されている。また、周波数ミキサ３０１には局部発振器７が接続されている。
【００８４】
上記ミリ波周波数変換回路３ａにおいて、第１のＩＦ多重信号７１ｄは、局部発振器７と周波数ミキサ３０１によってミリ波帯に周波数アップコンバートされた後、バンドパスフィルタ３０２で所望の多重信号が濾波される。このミリ波帯への周波数変換は、前述した周波数特性改善のために、上側波帯信号を用いる。そして、上記多重信号をミリ波増幅器３０３で増幅した後、送信アンテナ４によりミリ波帯の無線多重信号７２として空間に放出される。ここで、送信アンテナ４とミリ波増幅器３０３とが送信手段を構成している。
【００８５】
なお、望ましい一例では、周波数ミキサ３０１としては偶高調波ミキサ等のＮ次(Ｎ：２以上の自然数)高調波ミキサを用いる。このＮ次高調波ミキサを用いることで、局部発振器７の局部発振周波数を１/Ｎに低減できる。具体的には、この一例では、２次の高調波ミキサを採用することによって、局部発振器７の局部発振周波数を１/２に低減できる。例えば、送信無線多重信号７２および受信無線多重信号７３が６０ＧＨｚ帯であるようなミリ波帯無線送信装置９およびミリ波帯無線受信装置１０であれば、局部発振器７が出力する局部発振信号の周波数ｆＬ０２は、２５ＧＨｚ〜３０ＧＨｚ帯でよい。したがって、局部発振器７を６０ＧＨｚ帯で直接発振させる必要がなくなり、周波数安定度の高いミリ波帯無線送信装置を、ワイヤボンディング等の容易な実装でもって簡易に製作できる。
【００８６】
なお、図３(Ｂ)に示す第１のＩＦ多重信号７１ｄから図３(Ｃ)に示す送信無線多重信号７２の生成過程において、信号の周波数配置が次に示すように変換される。
(信号)                   (周波数)
無線基準信号７２ｃ  ：  ｆＬＯ１＋ｆＬＯ２
無線信号７２ａ      ：  ｆＬＯ１＋ｆＬＯ２−ｆＩＦ１ｅ
【００８７】
次に、受信側について説明する。図２に示すように、マイクロ波帯無線受信装置の一例としてのミリ帯無線受信装置１０は、受信アンテナ１４と、第１のダウンコンバータとしての周波数変換/受信回路１１と、局部発振器８と、第２のダウンコンバータとしての基準信号再生/周波数変換回路１２とを備えている。
【００８８】
上記周波数変換/受信回路１１は、入力側から出力側に順に接続された低雑音アンプ１１０、ミリ波バンドパスフィルタ１１１、周波数ミキサ１１２を有する。上記局部発振器８は周波数ミキサ１１２に接続されている。
【００８９】
また、上記基準信号再生/周波数変換回路１２は、入力側から出力側に順に接続された中間周波数アンプ１５９、信号分配回路１６１、伝送線路１６２、周波数ミキサ部１２ａ、増幅器１９５を有する。上記伝送線路１６２が第１の経路Ｐ１を構成している。また、上記信号分配回路１６１と上記周波数ミキサ部１２ａとの間には、第２の経路Ｐ２を構成する伝送線路１６３、バンドパスフィルタ１７１、増幅器１８０および伝送線路１６３が順に接続されている。
【００９０】
また、上記周波数ミキサ部１２ａはミキサＭＸとキャパシタ１９６を含んでいる。上記周波数ミキサ部１２ａの出力側に増幅器１９５の入力側が接続され、この増幅器１９５の出力側に出力端子５００が接続されている。
【００９１】
このミリ波帯無線受信装置１０の出力端子５００には、分波器１９０が接続され、この分波器１９０にはＴＶ受像機３１が有する衛星放送用/地上波放送用チューナ３０が接続される。
【００９２】
このミリ波帯無線受信装置１０において、受信アンテナ１４により受信されたミリ波帯無線多重信号７３は、周波数変換/受信回路１１に入力される。つまり、無線多重信号７３は、一端、低雑音アンプ１１０により増幅される。次に、ミリ波帯バンドパスフィルタ１１１によって濾波された所望信号を、周波数ミキサ１１２でもって、局部発振器８からの局部発振信号(周波数ｆＬＯ３)を用いて、第２の中間周波数帯に周波数ダウンコンバートして、中間周波数多重信号である第２のＩＦ多重信号７４を生成する。
【００９３】
なお、このミリ波帯の無線多重信号７３に対する周波数ダウンコンバートは、図４(Ａ),(Ｂ)に示すように、無線多重信号７３を上側波帯として選択するダウンコンバートである。したがって、図３(Ｃ)に示す送信側の無線多重信号７２よりも、図４(Ａ)に示す受信側の局部発振周波数ｆＬＯ３は、より低い周波数となる。なお、図３(Ｃ)に示すように、無線多重信号７２は、無線基準信号７２ｃ(周波数(ｆＬＯ１＋ｆＬＯ２))と、無線信号７２ａ(周波数(ｆＬＯ１＋ｆＬＯ２−ｆＩＦ１ｅ))とを含んでいる。また、図３,図４において、白抜きの矢印は信号の配列方向を示している。
【００９４】
さらに、望ましい一実施例では、周波数ミキサ１１２として、偶高調波ミキサ等のＮ次(Ｎは２以上の自然数)高調波ミキサを採用する。この場合、局部発振器８の局部発振周波数を１/Ｎとすることができる。具体的一例としては、周波数ミキサ１１２を２次の高調波ミキサとすることによって、局部発振器８の局部発振周波数を１/２とすることができる。したがって、周波数安定度の高い無線受信装置１０を、ワイヤボンディング等の容易な実装でもって簡易に製作できる。このことは、前述した送信側の周波数変換/送信回路３と同様である。
【００９５】
図４(Ａ)に示す受信無線多重信号７３を、第２の中間周波数帯に周波数ダウンコンバートして、図４(Ｂ)に示す第２のＩＦ多重信号７４を生成する。この生成過程により、上記第２のＩＦ多重信号７４は、下記の周波数配置に変換される。
(信号)                    (周波数)
第２のＩＦ基準信号７４ｃ：ｆＬＯ１＋ｆＬＯ２−ｆＬＯ３
第２のＩＦ信号７４ａ    ：(ＦＬＯ１＋ＦＬＯ２−ＦＬＯ３)−ｆＩＦ１ｅ
【００９６】
周波数変換/受信回路１１から出力された第２のＩＦ多重信号７４は、一端、中間周波数アンプ１５９により増幅され、信号分配回路１６１で２分配される。上記信号分配器１６１は、各出力ポート間で例えば２０ｄＢ程度のアイソレーション特性を有するウイルキンソン型２分配器で構成される。この信号分配器１６１によって、各出力ポートで不要な漏れ信号を抑制し、各回路を正常動作させることができる。尚、上記中間周波数アンプ１５９と信号分配器１６１の両方の機能を有する分岐アンプを採用しても構わない。この分岐アンプは、図示しないが、１つの入力部と２つの出力部から構成され、この２つの出力部の出力回路は、並列したトランジスタから２出力を取る。このため、２つの出力部の互いの出力ポート間は、非常に大きなポート間アイソレーションを確保することができる。
【００９７】
次に、第２のＩＦ多重信号７４は、信号分配回路１６１で、第１の経路Ｐ１をなす伝送線路１６２と第２の経路Ｐ２をなす伝送線路１６３とに分配され、第１の経路Ｐ１では、そのまま、周波数ミキサ部１２ａに入力される。一方、もう一方の第２の経路Ｐ２では、バンドパスフィルタ１７２が、上記第２のＩＦ多重信号７４のうちの基準信号７４ｃである周波数(ｆＬＯ１＋ｆＬＯ２−ｆＬＯ３)の成分を帯域通過させる。この基準信号７４ｃは、増幅器１８０によって増幅され、第２のＩＦ多重信号７４と同期した周波数ミキサ部１２ａの局部発振信号として動作する。すなわち、この基準信号７４ｃは、周波数ミキサ部１２ａに入力され、周波数ミキサ部１２ａは第２のＩＦ多重信号７４を周波数ダウンコンバートして、送信側の入力信号５ｅ(周波数ｆＩＦｅ)を出力信号７６(周波数ｆＩＦｅ)として再生する。この再生された出力信号７６(周波数ｆＩＦｅ)は、必要に応じて増幅器１９５で増幅され、出力端子５００から出力される。この出力信号７６は、一例として、分波器(または分配器)１９０によって分波または分配され、ＴＶ受像機３１中の衛星放送波用/地上波放送用チューナ３０に接続される。
【００９８】
ここで、第２のＩＦ多重信号７４から、複数の放送波を再生する信号処理のプロセスについて説明する。この第２のＩＦ多重信号７４が、この信号７４に含まれる基準信号７４ｃによって周波数ダウンコンバートされる。この周波数ダウンコンバートによって復調信号(周波数ｆＩＦｅ)としての出力信号７６を生成するプロセスは、次のように表現できる。
【００９９】
すなわち、図４(Ｂ)に示す第２のＩＦ多重信号７４は、上記基準信号７４ｃによって周波数ダウンコンバートされることで、基準信号７４ｃの周波数(ｆＬＯ１＋ｆＬＯ２−ｆＬＯ３)から第１のＩＦ信号７４ａの周波数((ｆＬＯ１＋ｆＬＯ２−ｆＬＯ３)−ｆＩＦ１ｅ)が減算され、図４(Ｃ)に示すように、周波数ｆＩＦ１ｅの出力信号７６が生成される。
【０１００】
以上のように、第２のＩＦ多重信号７４中に含まれる基準信号７４ｃにより第２のＩＦ多重信号を周波数ダウンコンバートする過程では、基準信号７４ｃを増幅器１８０で増幅して電力レベルを高くする。これにより、周波数ミキサ部１２ａを線形動作させることができる。なお、この増幅器１８０は、比帯域１０％以下の狭帯域増幅特性を有し、フィルタ１７１と組み合わせて、基準信号７４ｃのみを抽出して増幅するような動作特性であればより望ましい。
【０１０１】
また、上記基準信号再生/周波数変換回路１２は、第２のＩＦ多重信号７４をこの第２のＩＦ多重信号７４中に含まれる基準信号７４ｃで周波数ダウンコンバートする構成である。したがって、図４(Ｃ)に示すように、周波数ダウンコンバートされた出力信号７６(周波数ｆＩＦ１ｅ)には、基準信号７４ｃを基準信号７４ｃで周波数変換されたことで発生するＤＣ(直流)成分も含まれてしまう。このため、周波数変換ミキサ部１２ａは、ＤＣ成分をカットするキャパシタ１９６を含むことが望ましい。
【０１０２】
なお、上記ウイルキンソン型分配器で構成した信号分配回路１６１においては、この分配回路１６１が起点となり第２のＩＦ多重信号７４は、同位相で２分配される。ここで、この分配回路１６１から周波数ミキサ部１２ａに至る第１,第２の２つの経路が存在する。つまり、第１の経路Ｐ１とは、分配回路１６１から、伝送線路１６２を経由してミキサＭＸに至る経路長Ｌ２の経路であり、第２の経路Ｐ２とは、伝送線路１６３とフィルタ１７１と増幅器１８０と伝送線路１６３とを経由して、ミキサＭＸに至る経路長Ｌ３の経路である。
【０１０３】
この第１の経路Ｐ１の経路長Ｌ２と第２の経路Ｐ２の経路長Ｌ３との和である総経路長Ｌ１(＝Ｌ２＋Ｌ３)は、上記第２のＩＦ多重信号７４の最低周波数に対応する１波長λ以下であることが望ましい。この場合、上記第１の経路Ｐ１と第２の経路Ｐ２からなる総経路長Ｌ１のループは、１・λ以下となり寄生発振ループによる不要発振波が生じ難くなる。なお、ここで、上記経路長Ｌ２とＬ３は、正確には電気長であるが、物理長であっても構わない。
【０１０４】
尚、上記実施形態のマイクロ波帯無線通信システムでは、入力信号５ｅを地上放送波５ａと衛星放送波５ｂを有する信号として説明したが、この入力信号５ｅは、２つの衛星放送波や衛星放送波とＣＡＴＶ(Ｃable Ｔelevision)信号等の組み合わせであっても構わないし、その他、例えば、無線ＬＡＮ等のＩＦ(中間周波数)段階またはＲＦ(高周波)での変調波信号等を入力変調波信号としてもよい。また、上記実施形態では、ミリ波帯の無線信号を送受信する無線通信システムについて説明したが、無線信号はミリ波帯に限るものではなく、本発明はミリ波帯を含むマイクロ波の周波数帯域の無線信号を送受信するシステムにおいて適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】この発明のマイクロ波帯無線通信システムの概略構成図である。
【図２】この実施形態のマイクロ波帯無線通信システムの構成図である。
【図３】図３(Ａ)はこの発明の上記実施形態の送信装置９への入力信号５ｅを示す周波数配置図であり、図３(Ｂ)は上記実施形態の送信装置９における第１のＩＦ多重信号７１ｄの周波数配置図であり、図３(Ｃ)は上記実施形態の送信装置９における無線多重信号７２の周波数配置図である。
【図４】図４(Ａ)はこの発明の上記実施形態の受信装置１０における無線多重信号７３の周波数配置図であり、図４(Ｂ)は上記受信装置１０における第２のＩＦ多重信号７４の周波数多重信号７４の周波数配置図であり、図４(Ｃ)は上記受信装置における出力信号７６の周波数配置図である。
【図５】従来のマイクロ波帯無線通信システムの構成図である。
【図６】図６(Ａ)は上記従来の無線通信システムの無線送信装置１００が有する増幅器の入力側スペクトルを示す図であり、図６(Ｂ)は上記増幅器の出力側スペクトルを示す図である。
【符号の説明】
【０１０６】
１ａ  地上波放送用アンテナ
１ｂ  衛星放送用アンテナ
２  基準信号付加/電力レベル制御回路
２ａ  周波数変換回路
２ｃ  基準信号源(周波数ｆＬＯ１)
２ｄ  基準信号付加回路
３  周波数変換/送信回路
４  送信アンテナ
５  周波数配列器
５ａ,５ｂ…入力変調波信号
７,８…局部発振器
９  ミリ波帯無線送信装置
１０  ミリ波帯無線受信装置
１１  周波数変換/受信回路
１２  基準信号再生/周波数変換回路
１２ａ…周波数ミキサ部
１４  受信アンテナ
５００  出力端子
７１ａ  第１のＩＦ信号(下側波帯信号)
７１ｃ  基準信号
７１ｄ  第１のＩＦ多重信号
７２  (送信)無線多重信号
７３  (受信)無線多重信号
７４  第２のＩＦ多重信号
７４ａ  第１のＩＦ信号(下側波帯信号)
７４ｃ  基準信号
７６ａ,７６ｂ…入力変調波信号(受信側)
９５  レベル制御器
１１０  低雑音アンプ
１１１  ミリ波帯バンドパスフィルタ
１１２  ミリ波周波数ミキサ
１２６  入力信号短絡回路
１６１  電力分配器
１５９  (受信側)中間周波数アンプ
１７１  バンドパスフィルタ
１９０  分配器(分波器)
２０１  周波数混合器
２０２ａ  バンドパスフィルタ
２０３ａ，２０３ｂ  送信側の中間周波数アンプ
２０４ａ,２０４ｂ  電力分配器(合成器)
３０１  周波数ミキサ
３０２  バンドパスフィルタ
３０３  ミリ波増幅器
【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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