(57)【要約】【課題】周波数変換に伴って発生する不要なローカル妨害を効果的に抑圧しながらも、装置の小型化が図れ、しかもコストの上昇を最小限に抑えることができる周波数変換装置を提供する。【解決手段】周波数変換に使用するローカル信号の振幅レベルと位相角を制御して完全に逆相、同振幅レベルの信号を作り出し、この信号をローカル信号と加算して周波数変換後に現れるローカル信号の漏れをキャンセルする。これにより、ローカル妨害を効果的に抑圧することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローカル信号を発生するローカル信号発生手段と、
入力信号と前記ローカル信号発生手段が発生したローカル信号とを混合する混合手段と、
を備えた周波数変換装置において、
前記ローカル信号発生手段が発生するローカル信号と逆位相で且つ同じ振幅の逆ローカル信号を生成する逆ローカル信号生成手段と、
前記逆ローカル信号生成手段が生成した逆ローカル信号と前記混合手段の出力信号とを合成して前記混合手段の出力信号中に含まれる前記ローカル信号の漏れをキャンセルする合成手段と、
を備えた周波数変換装置。
【請求項２】
ローカル信号を発生するローカル信号発生手段と、
入力信号と前記ローカル信号発生手段が発生したローカル信号とを混合する第１の混合手段と、
を備えた周波数変換装置において、
前記ローカル信号発生手段が発生したローカル信号の前記第１の混合手段への入力とは別にその位相を制御する位相制御手段と、
前記位相制御手段で位相制御されたローカル信号の振幅を制御する振幅制御手段と、
前記振幅制御手段によって振幅制御されたローカル信号と前記第１の混合手段の出力信号とを合成する合成手段と、
別のＰＬＬでローカル信号と少しだけずれた周波数を生成する信号生成手段と、
前記合成手段による合成後の信号と前記信号生成手段が生成した信号とを混合する第２の混合手段と、
前記第２の混合手段の出力信号中から前記低周波信号を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段にて抽出された前記低周波信号を検波する検波手段と、
前記検波手段の検波出力がゼロになるように前記位相制御手段及び振幅制御手段を制御する制御手段と、
を備えた周波数変換装置。
【請求項３】
入力される制御信号に従って通過周波数が変化し、前記合成手段の出力信号から必要とする周波数の信号を抽出する濾波手段と、
前記濾波手段の出力信号における信号分布を解析する信号分布解析手段と、
前記信号分布解析手段の解析結果に基づいて前記合成手段の出力信号から必要とする周波数の信号を抽出できるように前記濾波手段の通過周波数を設定する制御信号を生成し前記濾波手段に入力する第２の制御手段と、
を備えた請求項１又は請求項２に記載の周波数変換装置。
【請求項４】
親局から送信された無線信号を他の無線装置へ中継する中継装置において、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の周波数変換装置を備えた中継装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＲＦ（Radio Frequency）信号をＩＦ（Intermediate Frequency）信号にダウンコンバート又はその逆のＩＦ信号からＲＦ信号にアップコンバートする周波数変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、受信信号の周波数帯域を帯域制限し、局部発振信号を用いて周波数変換した後、復調する広帯域の受信装置が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、地上ディジタル放送では、中間周波数をＵＨＦ帯域に周波数変換する場合、
ミクサ（周波数変換器）の後に不要なローカル周波数妨害とイメージ周波数妨害を抑圧するための強力なバンドパスフィルタ（Band Pass Filter）が必要であった。このバンドパスフィルタは、所望の信号に非常に近接したローカル信号を最低でも−６０ｄＢ抑圧できる減衰特性を持つ必要があることから、大型のＱの高い素子で実現されている。また、中間周波数を一定にすることから、チャンネルごとにローカル周波数を変える為、予め用意した複数のバンドパスフィルタをチャンネルごとに切り替えるようにしている。
【０００４】
ここで、図２は、非線形素子を用いたミクサで中間周波数をＵＨＦ帯のＲＦ周波数に変換したときのスペクトルを示す図である。非線形素子を用いたミクサで周波数変換を行うと、中間周波数であるＩＦと、ローカル周波数と中間周波数の差分であるＬＯ−ＩＦと、ローカル周波数であるＬＯと、ローカル周波数と中間周波数の和であるＬＯ＋ＩＦの各周波数成分が発生する。このうち、ＬＯ−ＩＦが必要であり、その他のＩＦ、ＬＯ、ＬＯ＋ＩＦが不要となる。特にＬＯはＬＯ−ＩＦに近接し且つレベルが高いので、上述したバンドパスフィルタで取り除くようにしている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２―２６７５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来の周波数変換装置においては、ローカル信号の漏れの抑圧にバンドパスフィルタを使用する関係上、装置が大型且つ高価になるという問題がある。
【０００７】
因みに、中間周波数が３７．１５ＭＨｚであった場合、周波数変換後の所望周波数の隣に不要で高レベルのローカル信号の漏れが発生するが、このローカル信号を７０ｄＢ近く抑圧するバンドパスフィルタの実現のサイズは体積で示すと１００ｃｃ程になる。
【０００８】
本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、周波数変換に伴って発生する不要なローカル妨害を効果的に抑圧しながらも、装置の小型化が図れ、しかもコストの上昇を最小限に抑えることができる周波数変換装置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】
【０００９】
上記目的は下記構成により達成される。
（１）  ローカル信号を発生するローカル信号発生手段と、入力信号と前記ローカル信号発生手段が発生したローカル信号とを混合する混合手段と、を備えた周波数変換装置において、前記ローカル信号発生手段が発生するローカル信号と逆位相で且つ同じ振幅の逆ローカル信号を生成する逆ローカル信号生成手段と、前記逆ローカル信号生成手段が生成した逆ローカル信号と前記混合手段の出力信号とを合成して前記混合手段の出力信号中に含まれる前記ローカル信号の漏れをキャンセルする合成手段と、を備える。
【００１０】
（２）  ローカル信号を発生するローカル信号発生手段と、入力信号と前記ローカル信号発生手段が発生したローカル信号とを混合する第１の混合手段と、を備えた周波数変換装置において、前記ローカル信号発生手段が発生したローカル信号の前記第１の混合手段への入力とは別にその位相を制御する位相制御手段と、前記位相制御手段で位相制御されたローカル信号の振幅を制御する振幅制御手段と、前記振幅制御手段によって振幅制御されたローカル信号と前記第１の混合手段の出力信号とを合成する合成手段と、前記ローカル信号の周波数に所定の低周波周波数を加算した周波数の信号を別に生成する信号生成手段と、前記合成手段による合成後の信号と前記信号生成手段が生成した信号とを混合する第２の混合手段と、前記第２の混合手段の出力信号中から前記低周波信号を抽出する抽出手段と、前記抽出手段にて抽出された前記低周波信号を検波する検波手段と、前記検波手段の検波出力がゼロになるように前記位相制御手段及び振幅制御手段を制御する制御手段と、を備える。
【００１１】
（３）  上記（１）又は（２）に記載の周波数変換装置において、入力される制御信号に従って通過周波数が変化し、前記合成手段の出力信号から必要とする周波数の信号を抽出する濾波手段と、前記濾波手段の出力信号における信号分布を解析する信号分布解析手段と、前記信号分布解析手段の解析結果を基づいて前記合成手段の出力信号から必要とする周波数の信号を抽出できるように前記濾波手段の通過周波数を設定する制御信号を生成し前記濾波手段に入力する第２の制御手段と、を備える。
【００１２】
（４）  親局から送信された無線信号を他の無線装置へ中継する中継装置において、上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の周波数変換装置を備える。
【発明の効果】
【００１３】
上記（１）に記載の周波数変換装置では、周波数変換に使用するローカル信号の振幅レベルと位相角を制御して周波数変換後に現われるローカル信号のもれに対して完全に逆相、同振幅レベルの信号を作り出し、この信号を周波数変換後の信号と加算するので、周波数変換後に現れるローカル信号の漏れをキャンセルすることができる。
【００１４】
上記（２）に記載の周波数変換装置では、ローカル信号発生手段が発生したローカル信号を第１の混合手段に入力する一方で、位相制御手段に入力して周波数変換後の信号に含まれるローカル信号のもれ成分と逆位相のローカル信号を生成し、さらに逆位相ローカル信号を振幅制御手段に入力して振幅レベルを調整し、第１の混合手段から出力されるローカル信号のもれ成分と完全に逆相、同振幅レベルの逆位相ローカル信号を生成し、この逆位相ローカル信号を第１の混合手段の出力信号と合成し、該信号に含まれるローカル成分をキャンセルする。ローカル信号に対する位相角と振幅レベルの調整は、ローカル信号周波数に数百Ｈｚ程度の低周波周波数を加算した周波数の信号を別のＰＬＬで生成し、この信号と合成手段の出力信号とを第２の混合器に入力して数百Ｈｚ程度の低周波信号を取り出し、取り出した信号を検波してその検波出力がゼロになるように、位相制御手段と振幅制御手段を制御することで達成する。
【００１５】
これにより、ローカル信号を抑圧するためのバンドパスフィルタを用いることなく、第１の混合手段の出力中に含まれるローカル信号の漏れをキャンセルすることができるので、ローカル妨害を効果的に抑圧でき、装置の小型化及び低コスト化が図れる。
【００１６】
上記（３）に記載の周波数変換装置では、入力される制御信号に従って通過周波数が変化する濾波手段を有し、この濾波手段の出力信号における信号分布を解析して合成手段の出力信号から必要とする周波数の信号を抽出できるように濾波手段の通過周波数を設定する。これにより、中間周波妨害及びイメージ妨害を効果的に抑圧することができる。
【００１７】
上記（４）に記載の中継装置は、上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の周波数変換装置を備えているので、ローカル妨害、中間周波妨害及びイメージ妨害を効果的に抑圧することができ、しかも装置の小型化及び低コスト化が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施の形態に係る周波数変換装置の構成を示すブロック図である。図１において、本実施の形態に係る周波数変換装置は、例えば地上ディジタル放送用の中継装置に用いられて、ＩＦ信号からＲＦ信号にアップコンバートするものであり、ローカルオシレータ１０と、分配器１１と、位相制御部１２と、ゲイン制御部１３と、ミクサ（混合器）１４及び２０と、合成器１５と、方向性結合器１６と、増幅器１７，１９，２４，２６と、可変バンドパスフィルタ１８と、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）シンセサイザ部２１と、増幅器２２と、バンドパスフィルタ２３と、検波器２５と、マイコン（マイクロコンピュータ）２７と、比較器２８，２９，３１，３２，３３と、スペクトラムアナライザ３０とを備えている。
【００２０】
なお、上記ローカルオシレータ１０はローカル信号発生手段に対応し、ミクサ１４は混合手段又は第１の混合手段に対応する。また、位相制御部１２、ゲイン制御部１３、合成器１５、方向性結合器１６、ミクサ２０、ＰＬＬシンセサイザ部２１、増幅器２２，２４，２６、比較器２８，２９、バンドパスフィルタ２３、検波器２５及びマイコン２７は逆ローカル信号生成手段を構成する。また、合成器１５は合成手段に対応する。
【００２１】
また、位相制御部１２は、位相制御手段に対応し、ゲイン制御部１３は、振幅制御手段に対応する。また、ＰＬＬシンセサイザ部２１は、信号生成手段に対応し、ミクサ２０は、第２の混合手段に対応する。また、バンドパスフィルタ２３は、抽出手段に対応し、検波器２５は、検波手段に対応し、マイコン２７は、制御手段及び第２の制御手段に対応する。また、可変バンドパスフルタ１８は、濾波手段に対応し、スペクトラムアナライザ３０は、信号分布解析手段に対応する。
【００２２】
マイコン２７は、装置各部を制御するものであり、内部のプログラムメモリに記憶された制御プログラムに従って制御を行う。また、マイコン２７は複数のＡ／Ｄ（Analog/Digital）変換器及びＤ／Ａ（Digital/Analog）変換器を備えている。ローカルオシレータ１０は、チャンネル選択に応じたローカル周波数信号ＬＯを生成する。すなわち、チャンネル毎に異なるローカル周波数信号ＬＯを生成する。また、ローカルオシレータ１０は、生成したローカル周波数信号ＬＯを示すデータをバスライン経由でマイコン２７に入力する。
【００２３】
分配器１１は、ローカルオシレータ１０で生成されたローカル周波数信号ＬＯをミクサ１４と位相制御部１２に分配する。位相制御部１２は、マイコン２７から入力される制御電圧に従ってローカル周波数信号ＬＯの位相が制御された逆位相ローカル周波数信号を生成する。ゲイン制御部１３は、位相制御部１２からの逆位相制御済ローカル周波数信号をマイコン２７から入力される制御電圧に従ってその振幅を調整する。ミクサ１４は、例えばダブルバランスドミクサであり、中間周波数信号ＩＦとローカル周波数信号ＬＯを混合する。この際、ミクサ１４は非線形素子であるので、その出力には図２で示したように、必要とするＬＯ−ＩＦの他に、不要な成分であるＩＦ、ＬＯ並びにＬＯ＋ＩＦが発生する。
【００２４】
合成器１５は、ミクサ１４の出力とゲイン制御部１３の出力とを合成する。方向性結合器１６は、合成器１５の出力をモニタ用として取り出す。増幅器１７は、合成器１５の出力を所定レベルまで増幅する。可変バンドパスフィルタ１８は、可変容量ダイオードとＰＩＮダイオードを利用した通過周波数可変型のバンドパスフィルタであり、電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３の印加により４７０〜７７０ＭＨｚの周波数帯域内でチャンネル毎の通過帯域の変更が可能となっており、増幅器１７を通過した合成器１５の出力中に含まれるＩＦとＬＯ＋ＩＦを除去する。
【００２５】
可変バンドパスフィルタ１８への電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３の印加はマイコン２７によって行われる。マイコン２７は、可変バンドパスフィルタ１８を通過した信号を解析するスペクトラムアナライザ３０の解析結果に基づいて制御データを生成し、生成した制御データをアナログ変換して比較器３１〜３３の非反転入力端に印加する。こうして得られた可変バンドパスフィルタの制御情報はＲＯＭテーブル化され、実際の運用では、スペクトラムアナライザをはずし、ＲＯＭテーブルで制御が行われる。増幅器１９は、可変バンドパスフィルタ１８を通過した信号を所定レベルまで増幅する。
【００２６】
ミクサ２０は、例えばダブルバランスドミクサであり、方向性結合器１６で取り出された合成器１５の出力とＰＬＬシンセサイザ部２１で生成された信号とを混合する。ＰＬＬシンセサイザ部２１は、基準発振器２１Ａと、ローパスフィルタ２１Ｂと、ＰＬＬシンセサイザ２１Ｃと、分配器２１Ｄとを備えて構成され、ＬＯ＋低周波信号（例えば１００Ｈｚ）の信号を生成する。ここで、ミクサ１４の出力にはローカル成分が含まれているので、そのＬＯとその他の信号であるＲＦとを加算したＲＦ＋ＬＯの信号とＰＬＬシンセサイザ部２１で生成されたＬＯ＋１００Ｈｚの信号とがミクサ２０で混合される。
【００２７】
ミクサ２０の出力は増幅器２２で所定レベルまで増幅された後、バンドパスフィルタ２３で１００Ｈｚの信号のみ抽出される。バンドパスフィルタ２３で抽出された１００Ｈｚの信号は増幅器２４で所定レベルまで増幅された後、検波器２５で検波されて直流電圧が得られる。そして、この直流電圧である検波出力は増幅器２６で所定レベルまで増幅された後、マイコン２７に取り込まれる。
【００２８】
マイコン２７は、この検波出力をディジタル変換し、検波出力がゼロになるように位相制御部１２及びゲイン制御部１３を制御する。すなわち、マイコン２７は位相制御部１２を制御するための制御データとゲイン制御部１３を制御するための制御データをそれぞれ生成し、それぞれをアナログ変換して比較器２８，２９の反転入力端に印加する。
【００２９】
位相制御部１２、ゲイン制御部１３、合成器１５、方向性結合器１６、ミクサ２０、ＰＬＬシンセサイザ部２１、増幅器２２，２４，２６、バンドパスフィルタ２３、検波器２５及びマイコン２７はノッチフィルタ（上述した逆ローカル信号生成手段に対応）として機能し、この機能でミクサ１４の出力であるＲＦ信号中に含まれるローカル成分を除去する。この場合、チャンネルの切り替えに伴うローカル周波数信号ＬＯの周波数変更があっても、その周波数に応じてノッチフィルタ機能が働くので、チャンネルの切り替えが行われてもローカル成分のみが除去される。
【００３０】
次に、上記構成の周波数変換装置の動作について説明する。チャンネル選択が行われる毎に異なるローカル周波数信号ＬＯがローカルオシレータ１０から出力される。ローカルオシレータ１０から出力されたローカル周波数信号ＬＯは分配器１１にてミクサ１４と位相制御部１２それぞれに分配される。ミクサ１４にローカル周波数信号ＬＯが分配されることで、中間周波数信号ＩＦと混合され、必要成分であるＬＯ−ＩＦの他に、不要成分であるＩＦ、ＬＯ、ＬＯ＋ＩＦが出力される。これらの不要成分を含むミクサ１４の出力が合成器１５を通り、方向性結合器１６によってミクサ２０に入力される。
【００３１】
ミクサ２０にはＰＬＬシンセサイザ部２１からＬＯ＋１００Ｈｚの信号が印加されているので、このＬＯ＋１００Ｈｚの信号と混合される。ミクサ２０の出力は増幅器２２で所定レベルまで増幅された後、バンドパスフィルタ２３にて１００Ｈｚの信号が抽出される。そして、バンドパスフィルタ２３で抽出された１００Ｈｚの信号が増幅器２４で所定レベルまで増幅された後、検波器２５に入力され、直流電圧に変換される。直流電圧に変換された検波出力は増幅器２６で所定レベルまで増幅された後、マイコン２７に入力される。
【００３２】
マイコン２７は、検波出力がゼロになるように位相制御部１２とゲイン制御部１３をそれぞれ制御する制御データを生成し出力する。分配器１１で位相制御部１２側へ分配されたローカル周波数信号ＬＯは、位相制御部１２によって位相調整が施され、逆位相のローカル周波数信号が生成される。そしてさらにゲイン制御部１３で振幅調整が施される。位相調整と振幅調整は検波器２５の検波出力がゼロになるまで繰り返し行われ、ゼロになった時点で周波数変換後のローカル周波数信号ＬＯのもれ成分と完全に逆のローカル周波数信号が得られる。
【００３３】
この逆ローカル周波数信号は合成器１５に入力されてミクサ１４の出力と合成される。逆ローカル周波数信号は周波数変換後のローカル周波数信号ＬＯのもれ成分と完全に逆になっているので、合成器１５にて、ミクサ１４を通過したローカル成分が除去される。これにより合成器１５の出力は、目的とするＬＯ−ＩＦの他、ＩＦ及びＬＯ＋ＩＦのみとなる。そして、これらの信号は同時に可変バンドパスフィルタ１８に入力されるが、このときのチャンネルに応じたＬＯ−ＩＦの通過帯域に可変バンドパスフィルタ１８が設定されることから、ＩＦ及びＬＯ＋ＩＦが除去され、必要とするＬＯ−ＩＦのみが得られる。
【００３４】
このように、本実施の形態の周波数変換装置によれば、周波数変換に使用するローカル信号の振幅レベルと位相角を制御して完全に逆相、同振幅レベルの信号を作り出し、この信号をローカル信号と加算するようにしたので、周波数変換後に現れるローカル信号の漏れをキャンセルすることができる。すなわち、ローカル妨害を効果的に抑圧することができる。しかも、位相制御部１２、ゲイン制御部１３、合成器１５、方向性結合器１６、ミクサ２０、ＰＬＬシンセサイザ部２１、増幅器２２，２４，２６、バンドパスフィルタ２３、検波器２５及びマイコン２７で構成したノッチフィルタでローカル信号の漏れをキャンセルするので、従来のような大型のバンドパスフィルタを使用しないで済むことから装置の小型化が図れる。また、装置自体が大型にならないことと、チャンネルごとにバンドパスフルタを用意する必要がないことから大幅なコストダウンが図れる。
【００３５】
また、４７０〜７７０ＭＨｚの周波数帯域内でチャンネル毎の通過帯域の変更が可能な可変バンドパスフルタ１８を有しているので、チャンネル毎に合成器１５の出力中に含まれる不要成分であるＩＦとＬＯ＋ＩＦを除去し、必要とするＬＯ−ＩＦを得ることができる。したがって、上記ノッチフィルタと可変バンドパスフルタ１８でローカル妨害、中間周波妨害及びイメージ妨害を効果的に抑圧することができる。
【００３６】
なお、本実施の形態は、中間周波数をＵＨＦ帯のＲＦ周波数に変換するアップコンバータであったが、ダウンコンバータにも用いることができることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、周波数変換に伴って発生する不要なローカル及びイメージ妨害を効果的に抑圧しながらも、装置の小型化が図れ、しかもコストの上昇を最小限に抑えることができるといった効果を有し、地上ディジタル放送の中継装置などへの適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る周波数変換装置の構成を示すブロック図
【図２】中間周波数をＵＨＦ帯のＲＦ周波数に変換したときのスペクトルを示す図
【符号の説明】
【００３９】
１０  ローカルオシレータ
１１  分配器
１２  位相制御部
１３  ゲイン制御部
１４、２０  ミクサ
１５  合成器
１６  方向性結合器
１７、１９、２２、２４、２６  増幅器
１８  可変ＢＰＦ
２１  ＰＬＬシンセサイザ部
２３  ＢＰＦ
２５  検波器
２７  マイコン
２８、２９、３１、３２、３３  比較器
３０  スペクトラムアナライザ
【図１】
2006005407.tif 000003
【図２】
2006005407.tif 000004