(57)【要約】【課題】偶高調波ミクサを用いた直交変調器において、良好な変調精度を得る。【解決手段】偶高調波ミクサ５，６を用いた直交変調器に対して、第１のインピーダンス変成手段である１／４波長線路（＠ＲＦ周波数）１３と、第２のインピーダンス変成手段である、抵抗１０、１／４波長線路（＠ＬＯ周波数）１１、グラウンド１２を付加し、抵抗１０の値を同相分配器４の入力インピーダンスと同一の値に設定することにより、ＲＦ周波数における同相分配器４前段のインピーダンスマッチングが可能となり、低域通過フィルタ（π型）３を使用しながら、且つ、２つの偶高調波ミクサ５，６間のアイソレーションを確保することができ、その結果として良好な変調精度を得ることができる。【選択図】図１
2008278035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
局部発振波を発生する局部発振器と、
前記局部発振器から出力される局部発振波信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器が出力する局部発振波信号を通過させる低域通過フィルタと、
前記低域通過フィルタから出力される前記局部発振波信号のＲＦ周波数における出力インピーダンスを略々無限大に変成する第１のインピーダンス変成手段と、
前記第１のインピーダンス変成手段に接続された抵抗を有し、前記第１のインピーダンス変成手段によって出力インピーダンスが変成された前記局部発振波信号のＬＯ周波数における出力インピーダンスを無限大にし、当該局部発振波信号のＲＦ周波数における出力インピーダンスを前記抵抗の値と同じ値に変成する第２のインピーダンス変成手段と、
前記第１および第２のインピーダンス変成手段によってインピーダンスが変成された局部発振波信号を等位相および等振幅で２つに分配する同相分配器と、
ＩＦ信号のＩ成分を出力するＩチャネルベースバンド信号生成部と、
ＩＦ信号のＱ成分を出力するＱチャネルベースバンド信号生成部と、
前記同相分配器により分配されたＬＯ信号の一方と前記Ｉチャネルベースバンド信号生成部から出力されるＩＦ信号のＩ成分とを混合して第１のＲＦ信号を出力する第１の偶高調波ミクサと、
前記同相分配器により分配されたＬＯ信号の他方と前記Ｑチャネルベースバンド信号生成部から出力されるＩＦ信号のＱ成分とを混合して第２のＲＦ信号を出力する第２の偶高調波ミクサと、
前記第１の偶高調波ミクサが出力する第１のＲＦ信号と前記第２の偶高調波ミクサが出力する第２のＲＦ信号とを略々９０°の位相差で合成する９０°合成器と
を備えたことを特徴とする直交変調器。
【請求項２】
局部発振波を発生する局部発振器と、
前記局部発振器から出力される局部発振波信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器が出力する局部発振波信号を通過させる低域通過フィルタと、
前記低域通過フィルタから出力される前記局部発振波信号のＲＦ周波数における出力インピーダンスを略々無限大に変成する第１のインピーダンス変成手段と、
前記第１のインピーダンス変成手段に接続された抵抗を有し、前記第１のインピーダンス変成手段によって出力インピーダンスが変成された前記局部発振波信号のＬＯ周波数における出力インピーダンスを無限大にし、当該局部発振波信号のＲＦ周波数における出力インピーダンスを前記抵抗の値と同じ値に変成する第２のインピーダンス変成手段と、
前記第１および第２のインピーダンス変成手段によってインピーダンスが変成された局部発振波信号を４５°の位相差で等振幅の２つのＬＯ信号に分配する同相分配器と、
ＩＦ信号のＩ成分を出力するＩチャネルベースバンド信号生成部と、
ＩＦ信号のＱ成分を出力するＱチャネルベースバンド信号生成部と、
前記同相分配器により分配されたＬＯ信号の一方と前記Ｉチャネルベースバンド信号生成部から出力されるＩＦ信号のＩ成分とを混合して第１のＲＦ信号を出力する第１の偶高調波ミクサと、
前記同相分配器により分配されたＬＯ信号の他方と前記Ｑチャネルベースバンド信号生成部から出力されるＩＦ信号のＱ成分とを混合して第２のＲＦ信号を出力する第２の偶高調波ミクサと、
前記第１の偶高調波ミクサが出力する第１のＲＦ信号と前記第２の偶高調波ミクサが出力する第２のＲＦ信号とを同位相で合成する同相合成器と
を備えたことを特徴とする直交変調器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は直交変調器に関し、特に、無線通信システムあるいはレーダシステムの送受信装置等に用いられる直交変調器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の直交変調器の構成を図５に示す。図５において、１は局部発振波（ＬＯ信号）を発生する局部発振器（以後、ＬＯと記す）、２はＬＯ１から出力されるＬＯ信号を増幅する増幅器、３は増幅器２が出力するＬＯ信号を通過させる低域通過フィルタ（π型）、４は低域通過フィルタ（π型）３が出力するＬＯ信号を等位相、等振幅で２つに分配する同相分配器、５は同相分配器４から出力される分配された一方のＬＯ信号と後述するＩチャネルベースバンド信号生成部７から出力されるＩＦ信号（ＩＦ：Intermediate Frequency）のＩ成分（ベースバンド信号）とを混合してＲＦ信号（ＲＦ：Radio Frequency）を出力する第１の偶高調波ミクサ、６は同じく同相分配器４から出力される分配された他方のＬＯ信号と後述するＱチャネルベースバンド信号生成部８から出力されるＩＦ信号のＱ成分（ベースバンド信号）とを混合してＲＦ信号を出力する第２の偶高調波ミクサ、７は第１の偶高調波ミクサ５にベースバンド帯のＩＦ信号のＩ成分を出力するＩチャネルベースバンド信号生成部、８は第２の偶高調波ミクサ６にベースバンド帯のＩＦ信号のＱ成分を出力するＱチャネルベースバンド信号生成部、９は第１の偶高調波ミクサ５が出力するＲＦ信号と第２の偶高調波ミクサ６が出力するＲＦ信号を略々９０°の位相差で合成する９０°合成器である。このように、第１の偶高調波ミクサ５と第２の偶高調波ミクサ６とは互いに並列になるように、同相分配器４と９０°合成器９との間に接続されている。また、Ｉ成分およびＱ成分は互いに直交するベースバンド帯の信号である。
【０００３】
図５の構成においては、通常の基本波ミクサの代わりに偶高調波ミクサ６を用いることにより、ＬＯ１の周波数を通常の１／２にすることができる。さらに、偶高調波ミクサ６は偶数次歪みの発生を大きく抑制することができるため、この場合、スプリアスとして問題となるＬＯ信号の２倍の周波数成分を非常に低レベルとすることができ、結果として変調精度の向上が可能となる。
【０００４】
この効果を最大限得るには、ＬＯ１及び増幅器２にて発生する２倍波を偶高調波ミクサ６に入力しないことが重要となる。図５における低域通過フィルタ（π型）３はその役割を果たすものである（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２４２２６１号公報（特に、第１頁記載の要約書の［効果］欄、第２頁記載の請求項１１及び第１６頁記載の段落［０１８２］）
【特許文献２】特開２０００−２５２７５３号公報（特に、第１４頁記載の図１６、第１５頁記載の図１９及び第１６頁記載の図２７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、直交変調器において、良好な変調精度を得るためには、２つのミクサ間のアイソレーションを確保することが重要となる。しかしながら、上述した従来の直交変調器では、図６に示すように、無線周波数（以後ＲＦと記す）における低域通過フィルタ（π型）３の出力インピーダンスはほぼゼロとなるため、２つのミクサ間のアイソレーションは極端に劣化してしまうという問題点があった。
【０００７】
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、偶高調波ミクサを用いた直交変調器において、低域通過フィルタ（π型）を使用し且つ２つの偶高調波ミクサ間のアイソレーションを確保することが可能な直交変調器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、局部発振波を発生する局部発振器と、前記局部発振器から出力される局部発振波信号を増幅する増幅器と、前記増幅器が出力する局部発振波信号を通過させる低域通過フィルタと、前記低域通過フィルタから出力される前記局部発振波信号のＲＦ周波数における出力インピーダンスを略々無限大に変成する第１のインピーダンス変成手段と、前記第１のインピーダンス変成手段に接続された抵抗を有し、前記第１のインピーダンス変成手段によって出力インピーダンスが変成された前記局部発振波信号のＬＯ周波数における出力インピーダンスを無限大にし、当該局部発振波信号のＲＦ周波数における出力インピーダンスを前記抵抗の値と同じ値に変成する第２のインピーダンス変成手段と、前記第１および第２のインピーダンス変成手段によってインピーダンスが変成された局部発振波信号を等位相および等振幅で２つに分配する同相分配器と、ＩＦ信号のＩ成分を出力するＩチャネルベースバンド信号生成部と、ＩＦ信号のＱ成分を出力するＱチャネルベースバンド信号生成部と、前記同相分配器により分配されたＬＯ信号の一方と前記Ｉチャネルベースバンド信号生成部から出力されるＩＦ信号のＩ成分とを混合して第１のＲＦ信号を出力する第１の偶高調波ミクサと、前記同相分配器により分配されたＬＯ信号の他方と前記Ｑチャネルベースバンド信号生成部から出力されるＩＦ信号のＱ成分とを混合して第２のＲＦ信号を出力する第２の偶高調波ミクサと、前記第１の偶高調波ミクサが出力する第１のＲＦ信号と前記第２の偶高調波ミクサが出力する第２のＲＦ信号とを略々９０°の位相差で合成する９０°合成器とを備えた直交変調器である。
【発明の効果】
【０００９】
この発明は、局部発振波を発生する局部発振器と、前記局部発振器から出力される局部発振波信号を増幅する増幅器と、前記増幅器が出力する局部発振波信号を通過させる低域通過フィルタと、前記低域通過フィルタから出力される前記局部発振波信号のＲＦ周波数における出力インピーダンスを略々無限大に変成する第１のインピーダンス変成手段と、前記第１のインピーダンス変成手段に接続された抵抗を有し、前記第１のインピーダンス変成手段によって出力インピーダンスが変成された前記局部発振波信号のＬＯ周波数における出力インピーダンスを無限大にし、当該局部発振波信号のＲＦ周波数における出力インピーダンスを前記抵抗の値と同じ値に変成する第２のインピーダンス変成手段と、前記第１および第２のインピーダンス変成手段によってインピーダンスが変成された局部発振波信号を等位相および等振幅で２つに分配する同相分配器と、ＩＦ信号のＩ成分を出力するＩチャネルベースバンド信号生成部と、ＩＦ信号のＱ成分を出力するＱチャネルベースバンド信号生成部と、前記同相分配器により分配されたＬＯ信号の一方と前記Ｉチャネルベースバンド信号生成部から出力されるＩＦ信号のＩ成分とを混合して第１のＲＦ信号を出力する第１の偶高調波ミクサと、前記同相分配器により分配されたＬＯ信号の他方と前記Ｑチャネルベースバンド信号生成部から出力されるＩＦ信号のＱ成分とを混合して第２のＲＦ信号を出力する第２の偶高調波ミクサと、前記第１の偶高調波ミクサが出力する第１のＲＦ信号と前記第２の偶高調波ミクサが出力する第２のＲＦ信号とを略々９０°の位相差で合成する９０°合成器とを備えた直交変調器であるので、偶高調波ミクサを用いた直交変調器において、低域通過フィルタ（π型）を使用しながら、且つ、２つの偶高調波ミクサ間のアイソレーションを確保することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る直交変調器の構成を図１に示す。図１において、１〜９は図５に示した従来の直交変調器と同一のものであるため、ここでは説明を省略する。また、図１において、１０は、同相分配器４と並列になるように後述する１／４波長線路（＠ＲＦ周波数）１３に接続された抵抗、１１は抵抗１０に接続された１／４波長線路（＠ＬＯ周波数）、１２は１／４波長線路（＠ＬＯ周波数）１１が接続されたグラウンド、１３は低域通過フィルタ（π型）３と同相分配器４との間に接続された１／４波長線路（＠ＲＦ周波数）である。なお、ここで、１／４波長線路（＠ＲＦ周波数）１３は第１のインピーダンス変成手段を構成している。また、抵抗１０と、グラウンド１２に接地されている１／４波長線路（＠ＬＯ周波数）１１とは、第２のインピーダンス変成手段を構成している。
【００１１】
次に図２を用いて本実施の形態１に係る直交変調器の動作について説明する。まず、局部発振器（以後、ＬＯと記す）１が局部発振波（ＬＯ信号）を発生する。増幅器２は、ＬＯ１から出力されるＬＯ信号を増幅する。低域通過フィルタ３は、増幅器２が出力する増幅されたＬＯ信号のうち、予め設定された所望の帯域のＬＯ信号のみを抽出して通過させる。次に、第１のインピーダンス変成手段である、１／４波長線路（＠ＲＦ周波数）１３は、低域通過フィルタ３を通過したＬＯ信号のＲＦ周波数における出力インピーダンスを無限大に変成する。次に、第２のインピーダンス変成手段である、抵抗１０、１／４波長線路（＠ＬＯ周波数）１１、および、グラウンド１２が、１／４波長線路（＠ＲＦ周波数）１３によって出力インピーダンスが変成されたＬＯ信号のＬＯ周波数における出力インピーダンスを無限大にし、当該ＬＯ信号のＲＦ周波数における出力インピーダンスを抵抗１０と同じ値に変成して、同相分配器４に入力する。同相分配器４は、入力されたＬＯ信号を等位相、等振幅で２つに分配する。同相分配器４から出力される分配された一方のＬＯ信号は第１の偶高調波ミクサ５に入力され、他方のＬＯ信号は第２の偶高調波ミクサ６に入力される。第１の偶高調波ミクサ５は、同相分配器４から入力された分配された一方のＬＯ信号とＩチャネルベースバンド信号生成部７から出力されるＩＦ信号のＩ成分とを混合してＲＦ信号を出力する。第２の偶高調波ミクサ６は、同相分配器４から入力された分配された他方のＬＯ信号とＩＱチャネルベースバンド信号生成部８から出力されるＩＦ信号のＱ成分とを混合してＲＦ信号を出力する。第１の偶高調波ミクサ５が出力するＲＦ信号と第２の偶高調波ミクサ６が出力するＲＦ信号とは９０°合成器９に入力され、９０°合成器９により略々９０°の位相差で合成される。
【００１２】
ＲＦ周波数において、低域通過フィルタ（π型）３の出力インピーダンスはほぼゼロであるが、本実施の形態においては、１／４波長線路（＠ＲＦ周波数）１３がインピーダンス変成器（ＳＨＯＲＴ⇔ＯＰＥＮ）として動作するため、１／４波長線路（＠ＲＦ周波数）１３の出力インピーダンスはほぼ無限大となる。
【００１３】
一方、１／４波長線路（＠ＬＯ周波数）１１は、ＬＯ周波数においてはインピーダンス変成器（ＳＨＯＲＴ⇔ＯＰＥＮ）として動作し、ＲＦ周波数においては、ｆＲＦ≒２×ｆＬＯなため、１／２波長線路となり、前後のインピーダンスを保存する。よって、抵抗１０、１／４波長線路（＠ＬＯ周波数）１１、及び、グラウンド１２により構成されるシャント回路のインピーダンスは、ＬＯ周波数においては無限大、ＲＦ周波数においては抵抗１０の値となる。
【００１４】
このように、抵抗１０の値を同相分配器４の入力インピーダンスと同一の値に設定することにより、インピーダンスマッチングが可能となり、２つのミクサ５，６間のアイソレーションを確保することができる。
【００１５】
以上のように、上記のように構成された直交変調器においては、抵抗１０、１／４波長線路（＠ＬＯ周波数）１１、グラウンド１２、１／４波長線路（＠ＲＦ周波数）１３を付加することにより、ＲＦ周波数における同相分配器４前段のインピーダンスマッチングが可能となり、２つのミクサ５，６間のアイソレーションを確保することができ、良好な変調精度を得ることができる。
【００１６】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る直交変調器の構成を図３に示す。図３において、１〜３、および５〜８は上述の図５に示した従来の直交変調器と同一のものであり、１０〜１３は上述の図１に示したこの発明の実施の形態１に係る直交変調器と同一のものであるため、ここでは、説明を省略する。なお、図３において、１４は、図１の同相分配器４の代わりに設けられた４５°分配器であり、１５は、図１の９０°合成器９の代わりに設けられた同相合成器である。
【００１７】
次に図４を用いて本実施の形態２に係る直交変調器の動作について説明する。まず、ＬＯ１が局部発振波（ＬＯ信号）を発生する。増幅器２は、ＬＯ１から出力されるＬＯ信号を増幅する。低域通過フィルタ３は、増幅器２が出力する増幅されたＬＯ信号のうち、予め設定された所望の帯域のＬＯ信号のみを抽出して通過させる。第１のインピーダンス変成手段である、１／４波長線路（＠ＲＦ周波数）１３は、低域通過フィルタ３を通過したＬＯ信号のＲＦ周波数における出力インピーダンスを無限大に変成する。次に、第２のインピーダンス変成手段である、抵抗１０、１／４波長線路（＠ＬＯ周波数）１１、および、グラウンド１２が、１／４波長線路（＠ＲＦ周波数）１３によって出力インピーダンスが変成されたＬＯ信号のＬＯ周波数における出力インピーダンスを無限大、当該ＬＯ信号のＲＦ周波数における出力インピーダンスを抵抗１０の値と同じ値に変成して、４５°分配器１４に入力する。４５°分配器１４は、入力されたＬＯ信号を４５°の位相差で等振幅に分配する。４５°分配器１４から出力される分配された一方のＬＯ信号は第１の偶高調波ミクサ５に入力され、他方のＬＯ信号は第２の偶高調波ミクサ６に入力される。第１の偶高調波ミクサ５は、４５°分配器１４から入力された分配された一方のＬＯ信号とＩチャネルベースバンド信号生成部７から出力されるＩＦ信号のＩ成分とを混合してＲＦ信号を出力する。第２の偶高調波ミクサ６は、４５°分配器１４から入力された分配された他方のＬＯ信号とＩＱチャネルベースバンド信号生成部８から出力されるＩＦ信号のＱ成分とを混合してＲＦ信号を出力する。第１の偶高調波ミクサ５が出力するＲＦ信号と第２の偶高調波ミクサ６が出力するＲＦ信号とは同相合成器１５に入力され、同相合成器１５により同位相で合成される。
【００１８】
ＲＦ周波数において、低域通過フィルタ（π型）３の出力インピーダンスはほぼゼロであるが、本実施の形態においては、１／４波長線路（＠ＲＦ周波数）１３がインピーダンス変成器（ＳＨＯＲＴ⇔ＯＰＥＮ）として動作するため１／４波長線路（＠ＲＦ周波数）１３の出力インピーダンスはほぼ無限大となる。
【００１９】
一方、１／４波長線路（＠ＬＯ周波数）１１は、ＬＯ周波数においてはインピーダンス変成器（ＳＨＯＲＴ⇔ＯＰＥＮ）として動作し、ＲＦ周波数においてはｆＲＦ≒２×ｆＬＯなため、１／２波長線路となり、前後のインピーダンスを保存する。よって、抵抗１０、１／４波長線路（＠ＬＯ周波数）１１、及び、グラウンド１２により構成されるシャント回路のインピーダンスは、ＬＯ周波数においては無限大、ＲＦ周波数においては抵抗１０の値となる。従って、抵抗１０の値を４５°分配器１４の入力インピーダンスと同一の値に設定することによりインピーダンスマッチングが可能となる。
【００２０】
以上のように、上記のように構成された直交変調器においては、抵抗１０、１／４波長線路（＠ＬＯ周波数）１１、グラウンド１２、１／４波長線路（＠ＲＦ周波数）１３を付加することにより、ＲＦ周波数における４５°分配器１４前段のインピーダンスマッチングが可能となり、２つのミクサ５，６間のアイソレーションを確保することができ、良好な変調精度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の実施の形態１による直交変調器の構成を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による直交変調器において、２つのミクサ間のアイソレーションが確保できる理由を示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態２による直交変調器の構成を示す構成図である。
【図４】この発明の実施の形態２による直交変調器において、２つのミクサ間のアイソレーションが確保できる理由を示す説明図である。
【図５】従来の直交変調器の構成を示す構成図である。
【図６】従来の直交変調器において、２つのミクサ間のアイソレーションが劣化する理由を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  局部発振器、２  増幅器、３  低域通過フィルタ（π型）、４  同相分配器、５  第１の偶高調波ミクサ、６  第２の偶高調波ミクサ、７  Ｉチャネルベースバンド信号生成部、８  Ｑチャネルベースバンド信号生成部、９  ９０°合成器、１０  抵抗、１１  １／４波長線路（＠ＬＯ周波数）、１２  グラウンド、１３  １／４波長線路（＠ＲＦ周波数）、１４  ４５°分配器、１５  同相合成器。
【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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