(57)【要約】【課題】イメージリジェクションミキサのようなＩ／Ｑ方式によるミキサ回路において、簡単な構成によりイメージ信号をさらに減衰させる。【解決手段】ミキサ手段１０１は、無線周波数信号を中間周波数信号に変換して、第１の中間周波数信号と、第１の中間周波数信号と直交する位相を有し、イメージ信号を含む、第２の中間周波数信号とを出力する。減衰手段１０２は、第１の中間周波数信号を減衰させて、減衰信号を生成する。抑圧手段１０３は、減衰信号を用いて、第２の中間周波数信号に含まれるイメージ信号を抑圧する。【選択図】図１
2008060859.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線周波数信号を中間周波数信号に変換して、第１の中間周波数信号と、該第１の中間周波数信号と直交する位相を有しイメージ信号を含む第２の中間周波数信号とを出力するミキサ手段と、
前記第１の中間周波数信号を減衰させて、減衰信号を生成する減衰手段と、
前記減衰信号を用いて、前記第２の中間周波数信号に含まれるイメージ信号を抑圧する抑圧手段と
を備えることを特徴とするイメージ信号除去装置。
【請求項２】
前記抑圧手段は、前記第２の中間周波数信号の位相をシフトして、前記減衰信号と逆位相のシフト信号を生成する位相シフト手段と、該シフト信号と該減衰信号を加算する加算手段とを含むことを特徴とする請求項１記載のイメージ信号除去装置。
【請求項３】
前記抑圧手段は、前記減衰信号の位相をシフトして、前記第２の中間周波数信号と逆位相のシフト信号を生成する位相シフト手段と、該シフト信号と該第２の中間周波数信号を加算する加算手段とを含むことを特徴とする請求項１記載のイメージ信号除去装置。
【請求項４】
無線周波数信号を中間周波数信号に変換して、第１の中間周波数信号と、該第１の中間周波数信号と直交する位相を有しイメージ信号を含む第２の中間周波数信号とを生成し、
前記第１の中間周波数信号を減衰させて、減衰信号を生成し、
前記減衰信号を用いて、前記第２の中間周波数信号に含まれるイメージ信号を抑圧する
ことを特徴とするイメージ信号除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線周波数（ＲＦ）回路においてミキサを使用して周波数変換を行う際に発生する、イメージ信号の受信強度を減衰させる装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＲＦ回路において、受信したＲＦ信号を、ミキサを使用して中間周波数（ＩＦ）信号に変換（ダウンコンバート）する際、ＩＦ帯域に、目的信号以外の不要なイメージ信号が発生する。また、イメージ信号がＲＦ信号としてＲＦ回路に入力されることもあり、この場合にも、ＩＦ帯域に、不要なイメージ信号が発生する。これらのイメージ信号を除去するために、次のいずれかの方法が用いられている。
（１）ミキサとしてイメージリジェクションミキサ（ＩＲＭ）を用いる（例えば、下記の非特許文献１を参照）。
（２）フィルタ回路によりイメージ信号を除去する。
【非特許文献１】“RF and Microwave Components - Reference: M 1951-79”, Anaren, Inc., pp.88-89, February 1997
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した従来のイメージ信号除去方法には、次のような問題がある。
（１）イメージリジェクションミキサは、ある程度（−２０ｄＢｃ程度）のイメージ信号の減衰を与えることができるが、減衰が不十分である。
（２）フィルタ回路を用いた場合、フィルタの選択によりかなりの減衰を与えることができるが、広い帯域をカバーするためには必要なフィルタ数が多くなり、回路サイズの増大と価格の増大を招く。
【０００４】
本発明の課題は、イメージリジェクションミキサのようなＩ／Ｑ方式によるミキサ回路において、簡単な構成によりイメージ信号をさらに減衰させる装置および方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
図１は、本発明のイメージ信号除去装置の原理図である。図１のイメージ信号除去装置は、ミキサ手段１０１、減衰手段１０２、および抑圧手段１０３を備える。
ミキサ手段１０１は、無線周波数信号を中間周波数信号に変換して、第１の中間周波数信号と、第１の中間周波数信号と直交する位相を有し、イメージ信号を含む、第２の中間周波数信号とを出力する。減衰手段１０２は、第１の中間周波数信号を減衰させて、減衰信号を生成する。抑圧手段１０３は、減衰信号を用いて、第２の中間周波数信号に含まれるイメージ信号を抑圧する。
【０００６】
ミキサ手段１０１は、入力された無線周波数信号を第１および第２の中間周波数信号に変換し、第１の中間周波数信号を減衰手段１０２に出力し、第２の中間周波数信号を抑圧手段１０３に出力する。後述するように、例えば、ミキサ手段１０１に無線周波数のイメージ信号が入力されたときは、第１の中間周波数信号に大レベルのイメージ信号が含まれ、第２の中間周波数信号に小レベルのイメージ信号が含まれる。
【０００７】
減衰手段１０２は、第１の中間周波数信号から減衰信号を生成して、抑圧手段１０３に出力する。抑圧手段１０３は、減衰信号を用いて、第２の中間周波数信号に含まれるイメージ信号の一部または全部を相殺し、イメージ信号が抑圧された中間周波数信号を出力する。
【０００８】
ミキサ手段１０１は、例えば、後述する図５、図７、および図８のイメージリジェクションミキサ５０１に対応し、減衰手段１０２は、例えば、レベル調整器５０２、７０１−１、または８０１−１に対応する。
【０００９】
図５のイメージ信号除去装置において、抑圧手段１０３は、例えば、−９０度位相器５０３、位相微調整器５０４、および合成器５０５に対応する。図７のイメージ信号除去装置において、抑圧手段１０３は、例えば、−９０度位相器７０２−２、位相微調整器７０３−２、および合成器５０５に対応する。図８のイメージ信号除去装置において、抑圧手段１０３は、例えば、−９０度位相器８０２−１、位相微調整器８０３−１、および合成器５０５に対応する。
【００１０】
第１および第２の中間周波数信号は、例えば、イメージリジェクションミキサ５０１から出力される同相（Ｉ）信号ＩＩＦおよび直交（Ｑ）信号ＱＩＦにそれぞれ対応する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、Ｉ／Ｑ方式によるミキサ回路において、一方のＩＦ信号に含まれる大レベルのイメージ信号を減衰させる回路と、Ｉ／Ｑ信号に含まれるイメージ信号の違いを利用した抑圧回路のような、簡単な回路を付加するだけで、他方のＩＦ信号に含まれる小レベルのイメージ信号をさらに減衰させることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
本発明の実施形態では、Ｉ／Ｑ方式によるミキサ回路において、同相（Ｉ）信号および直交（Ｑ）信号が出力される２つの出力端子において、目的信号とイメージ信号とで２つの端子間電圧が大きく異なることを利用して、イメージ信号を減衰させる。
【００１３】
例えば、Ｉ／Ｑ方式によるミキサ回路の１つであるイメージリジェクションミキサでは、メーカのカタログ性能として、目的信号とイメージ信号の電力比であるイメージリジェクションレシオ（ＩＲＲ）は規定されているが、Ｉ／Ｑ信号それぞれの出力端子での位相とＩＲＲが明確に規定されていなかった。
【００１４】
以下では、イメージリジェクションミキサの周波数変換動作を内部電子回路まで踏み込んで解析することで、目的信号とイメージ信号が入力したときのＩ／Ｑ信号の位相と信号強度を明らかにし、その特徴を利用してイメージ信号をさらに減衰させる回路を提案する。
【００１５】
図２は、一般的なイメージリジェクションミキサの回路構成を示す機能ブロック図である。このイメージリジェクションミキサは、ＲＦ信号入力端子２０１、ローカル信号入力端子２０２、同相（Ｉ）信号出力端子２０３、直交（Ｑ）信号出力端子２０４、ハイブリッドカプラ２１１、２１４、Ｉミキサ２１２、Ｑミキサ２１３、および分割器２１５を備える。
【００１６】
ハイブリッドカプラ２１１は、−９０度位相器２２１、２２２、および加算器２２３、２２４からなり、入力されたＲＦ信号Ｅｉから信号ＥｉｉおよびＥｉｑを生成して、それぞれＩミキサ２１２およびＱミキサ２１３に出力する。分割器２１５は、入力されたローカル信号ＥＬから信号ＥｌｉおよびＥｌｑを生成して、それぞれＩミキサ２１２およびＱミキサ２１３に出力する。
【００１７】
Ｉミキサ２１２は、信号Ｅｉｉと信号Ｅｌｉを乗算して信号Ｘｉを生成し、ハイブリッドカプラ２１４に出力する。Ｑミキサ２１３は、信号Ｅｉｑと信号Ｅｌｑを乗算して信号Ｘｑを生成し、ハイブリッドカプラ２１４に出力する。
【００１８】
ハイブリッドカプラ２１４は、−９０度位相器２３１、２３２、および加算器２３３、２３４からなり、信号ＸｉおよびＸｑからＩ信号（Ｉ）ＩＦおよびＱ信号（Ｑ）ＩＦを生成して出力する。
【００１９】
−９０度位相器２３１は、信号Ｘｉに−９０度の位相シフトを与えて加算器２３４に出力し、−９０度位相器２３２は、信号Ｘｑに−９０度の位相シフトを与えて加算器２３３に出力する。加算器２３３は、信号Ｘｉと−９０度位相器２３２の出力信号を加算して、Ｉ信号（Ｉ）ＩＦとして出力し、加算器２３４は、信号Ｘｑと−９０度位相器２３１の出力信号を加算して、Ｑ信号（Ｑ）ＩＦとして出力する。
【００２０】
まず、時刻ｔにおけるＩミキサ２１２およびＱミキサ２１３の入力信号Ｅｉｉ、Ｅｉｑ、Ｅｌｉ、およびＥｌｑを、次のように仮定する。
Ｅｉｉ＝ｅｉｉＣｏｓ（ＲＦｔ＋Ф１）      （１）
Ｅｉｑ＝ｅｉｑＳｉｎ（ＲＦｔ＋Ф２）      （２）
Ｅｌｉ＝ｅｌｉＣｏｓ（ＬＯｔ＋Ф３）      （３）
Ｅｌｑ＝ｅｌｑＣｏｓ（ＬＯｔ＋Ф４）      （４）
ただし、ｅｉｉ、ｅｉｑ、ｅｌｉ、およびｅｌｑは振幅を表し、ＲＦはＲＦ信号Ｅｉの角周波数を表し、ＬＯはローカル信号ＥＬの角周波数を表し、Ф１、Ф２、Ф３、およびФ４は位相を表す。
このとき、Ｉミキサ２１２およびＱミキサ２１３の出力信号ＸｉおよびＸｑは、次のように記述できる。
【００２１】
（ア）Ｉミキサ２１２の出力信号Ｘｉ
ＲＦ＞ＬＯの場合のＸｉをＸｉｕとし、ＲＦ＜ＬＯの場合のＸｉをＸｉｄとし、変換係数をＫｉとすると、ＸｉｕおよびＸｉｄは次のように記述できる。
Ｘｉ＝Ｘｉｕ＝Ｘｉｄ
＝ＫｉＥｉｉＥｌｉ
＝ＫｉｅｉｉＣｏｓ（ＲＦｔ＋Ф１）ｅｌｉＣｏｓ（ＬＯｔ＋Ф３）
＝（ＡＸｉ／２）［Ｃｏｓ（ＲＦｔ＋ＬＯｔ＋Ф１＋Ф３）
＋Ｃｏｓ（ＲＦｔ−ＬＯｔ＋Ф１−Ф３）］                            （５）
＝（ＡＸｉ／２）［Ｃｏｓ（ＩＦｕｔ＋Фｉｕ）＋Ｃｏｓ（ＩＦｄｔ＋Фｉｄ）］
（ＲＦ＞ＬＯ，ＲＦ＜ＬＯ）                                          （６）
ただし、ＡＸｉ、ＩＦｕ、ＩＦｄ、Фｉｕ、およびФｉｄは、次のように定義される。
ＡＸｉ＝Ｋｉｅｉｉｅｌｉ
ＩＦｕ＝ＲＦ＋ＬＯ
ＩＦｄ＝ＲＦ−ＬＯ
Фｉｕ＝Ф１＋Ф３
Фｉｄ＝Ф１−Ф３                                                        （７）
【００２２】
（イ）Ｑミキサ２１３の出力信号Ｘｑ
（１）ＲＦ＞ＬＯの場合のＸｑをＸｑｕとし、変換係数をＫｑとすると、Ｘｑｕは次のように記述できる。
Ｘｑｕ＝ＫｑＥｉｑＥｌｑ
＝ＫｑｅｉｑＳｉｎ（ＲＦｔ＋Ф２）ｅｌｑＣｏｓ（ＬＯｔ＋Ф４）
＝（ＡＸｑ／２）［Ｓｉｎ（ＲＦｔ＋ＬＯｔ＋Ф２＋Ф４）
＋Ｓｉｎ（ＲＦｔ−ＬＯｔ＋Ф２−Ф４）］                          （８）
＝（ＡＸｑ／２）［Ｓｉｎ（ＩＦｕｔ＋Фｑｕ）＋Ｓｉｎ（ＩＦｄｔ＋Фｑｄ）］
（９）
ただし、ＡＸｑ、Фｑｕ、およびФｑｄは、次のように定義される。
ＡＸｑ＝Ｋｑｅｉｑｅｌｑ
Фｑｕ＝Ф２＋Ф４
Фｑｄ＝Ф２−Ф４                                                      （１０）
（２）ＲＦ＜ＬＯの場合のＸｑをＸｑｄとすると、Ｘｑｄは次のように記述できる。
Ｘｑｄ＝（ＡＸｑ／２）［Ｓｉｎ（ＩＦｕｔ＋Фｑｕ）−Ｓｉｎ（ＩＦｄｔ−Фｑｄ）］
（１１）
また、−９０度位相器２３１および２３２から出力される−９０度シフト信号は、次のように記述できる。
【００２３】
（ウ）Ｉミキサ２１２およびＱミキサ２１３の出力信号の−９０度シフト信号
（１）ＸｉｕおよびＸｉｄの−９０度シフト信号Ｘｉｕ（−９０）およびＸｉｄ（−９０）は、次のように表現できる。
Ｘｉｕ（−９０），Ｘｉｄ（−９０）
＝［ＡＸｉ（９０）／２］［Ｓｉｎ（ＩＦｕｔ＋Фｉｕ’）
＋Ｓｉｎ（ＩＦｄｔ＋Фｉｄ’）］                                      （１２）
ただし、ＡＸｉ（９０）は位相シフト後の振幅を表し、Фｉｕ’およびФｉｄ’は位相シフト後の位相差を表す。
（２）Ｘｑｕの−９０度シフト信号Ｘｑｕ（−９０）は、次のように表現できる。
Ｘｑｕ（−９０）
＝［ＡＸｑ（９０）／２］［−Ｃｏｓ（ＩＦｕｔ＋Фｑｕ’）
−Ｃｏｓ（ＩＦｄｔ＋Фｑｄ’）］                                      （１３）
ただし、ＡＸｑ（９０）は位相シフト後の振幅を表し、Фｑｕ’およびФｑｄ’は位相シフト後の位相差を表す。
（３）Ｘｑｄの−９０度シフト信号Ｘｑｄ（−９０）は、次のように表現できる。
Ｘｑｄ（−９０）
＝［ＡＸｑ（９０）／２］［−Ｃｏｓ（ＩＦｕｔ＋Фｑｕ’）
＋Ｃｏｓ（ＩＦｄｔ−Фｑｄ’）］                                      （１４）
しかしながら、−９０度の位相シフトは目的周波数に対して行われるため、上記の表現は現実的には正確ではない。例えば、目的周波数がダウン周波数ＩＦｄであれば、他の側波帯に属するアップ周波数ＩＦｕに対しては−９０度の位相シフトとはならず、また、−９０度位相器の周波数特性のために、アップ周波数ＩＦｕの信号はほとんど減衰する。
【００２４】
この周波数特性は、（５）〜（１１）式で示された、Ｉミキサ２１２およびＱミキサ２１３による周波数変換動作においても同様に作用して、目的周波数がダウン周波数ＩＦｄであれば、同様にアップ周波数ＩＦｕの信号はほとんど減衰することになる。
【００２５】
したがって、Ｉミキサ２１２およびＱミキサ２１３の電子回路設計において、周波数特性を考慮した現実的な周波数動作を表す場合は、各式はアップ周波数ＩＦｕを削除した次のような式で表現できる。
【００２６】
（エ）現実的な周波数動作を示す信号式
［ＲＦ＞ＬＯの場合］
（１）ＲＦ＞ＬＯの場合におけるＩミキサ２１２の現実の出力信号Ｘｉｕｆ
（６）式より、次のように表現できる。
Ｘｉｕｆ＝（ＡＸｉ／２）Ｃｏｓ（ＩＦｄｔ＋Фｉｄ）                      （１５）
（２）ＲＦ＞ＬＯの場合におけるＸｉｕｆの現実の−９０度シフト信号Ｘｉｕｆ（−９０）
（１２）式より、次のように表現できる。
Ｘｉｕｆ（−９０）＝［ＡＸｉ（９０）／２］Ｓｉｎ（ＩＦｄｔ＋Фｉｄ’）  （１６）
（３）ＲＦ＞ＬＯの場合におけるＱミキサ２１３の現実の出力信号Ｘｑｕｆ
（９）式より、次のように表現できる。
Ｘｑｕｆ＝（ＡＸｑ／２）Ｓｉｎ（ＩＦｄｔ＋Фｑｄ）                      （１７）
（４）ＲＦ＞ＬＯの場合におけるＸｑｕｆの現実の−９０度シフト信号Ｘｑｕｆ（−９０）
（１３）式より、次のように表現できる。
Ｘｑｕｆ（−９０）＝−［ＡＸｑ（９０）／２］Ｃｏｓ（ＩＦｄｔ＋Фｑｄ’）
（１８）
［ＲＦ＜ＬＯの場合］
（５）ＲＦ＜ＬＯの場合におけるＩミキサ２１２の現実の出力信号Ｘｉｄｆ
（６）式より、次のように表現できる。
Ｘｉｄｆ＝（ＡＸｉ／２）Ｃｏｓ（ＩＦｄｔ＋Фｉｄ）                      （１９）
（６）ＲＦ＜ＬＯの場合におけるＸｉｄｆの現実の−９０度シフト信号Ｘｉｄｆ（−９０）
（１２）式より、次のように表現できる。
Ｘｉｄｆ（−９０）＝［ＡＸｉ（９０）／２］Ｓｉｎ（ＩＦｄｔ＋Фｉｄ’）  （２０）
（７）ＲＦ＜ＬＯの場合におけるＱミキサ２１３の現実の出力信号Ｘｑｄｆ
（１１）式より、次のように表現できる。
Ｘｑｄｆ＝−（ＡＸｑ／２）Ｓｉｎ（ＩＦｄｔ−Фｑｄ）                    （２１）
（８）ＲＦ＜ＬＯの場合におけるＸｑｄｆの現実の−９０度シフト信号Ｘｑｄｆ（−９０）
（１４）式より、次のように表現できる。
Ｘｑｄｆ（−９０）＝［ＡＸｑ（９０）／２］Ｃｏｓ（ＩＦｄｔ−Фｑｄ’）  （２２）
（１５）〜（２２）式より、イメージリジェクションミキサの出力信号は、次のように記述できる。
【００２７】
（オ）Ｉ信号（Ｉ）ＩＦおよびＱ信号（Ｑ）ＩＦの信号式
（１）ＲＦ＞ＬＯの場合におけるＩ信号（Ｉ）ＩＦｕ
（Ｉ）ＩＦｕ＝Ｘｉｕｆ＋Ｘｑｕｆ（−９０）
＝（１／２）［ＡＸｉＣｏｓ（ＩＦｄｔ＋Фｉｄ）
−ＡＸｑ（９０）Ｃｏｓ（ＩＦｄｔ＋Фｑｄ’）］            （２３）
ここで、次の条件が成立すれば、（Ｉ）ＩＦｕ＝０となる。
ＡＸｉ≒ＡＸｑ（９０），Фｉｄ≒Фｑｄ’またはФｉｄ＝Фｑｄ’≒０      （２４）
（２）ＲＦ＞ＬＯの場合におけるＱ信号（Ｑ）ＩＦｕ
（Ｑ）ＩＦｕ＝Ｘｑｕｆ＋Ｘｉｕｆ（−９０）
＝（１／２）［ＡＸｑＳｉｎ（ＩＦｄｔ＋Фｑｄ）
＋ＡＸｉ（９０）Ｓｉｎ（ＩＦｄｔ＋Фｉｄ’）］            （２５）
ここで、次の条件が成立すれば、（Ｑ）ＩＦｕは簡素化される。
ＡＸｑ≒ＡＸｉ（９０），Фｑｄ≒Фｉｄ’またはФｑｄ＝Фｉｄ’≒０
（Ｑ）ＩＦｕ＝ＡＸｑＳｉｎ（ＩＦｄｔ＋Фｑｄ）                          （２６）
（３）ＲＦ＜ＬＯの場合におけるＩ信号（Ｉ）ＩＦｄ
（Ｉ）ＩＦｄ＝Ｘｉｄｆ＋Ｘｑｄｆ（−９０）
＝（１／２）［ＡＸｉＣｏｓ（ＩＦｄｔ＋Фｉｄ）
＋ＡＸｑ（９０）Ｃｏｓ（ＩＦｄｔ−Фｑｄ’）］            （２７）
ここで、次の条件が成立すれば、（Ｉ）ＩＦｄは簡素化される。
ＡＸｉ≒ＡＸｑ（９０），Фｉｄ≒Фｑｄ’
（Ｉ）ＩＦｄ＝ＡＸｉＣｏｓ（Фｉｄ）Ｃｏｓ（ＩＦｄｔ）                  （２８）
また、Фｉｄ＝Фｑｄ’≒０のときは、さらに簡素化されて次のように表せる。
（Ｉ）ＩＦｄ＝ＡＸｉＣｏｓ（ＩＦｄｔ）                                  （２９）
（４）ＲＦ＜ＬＯの場合におけるＱ信号（Ｑ）ＩＦｄ
（Ｑ）ＩＦｄ＝Ｘｑｄｆ＋Ｘｉｄｆ（−９０）
＝（１／２）［−ＡＸｑＳｉｎ（ＩＦｄｔ−Фｑｄ）
＋ＡＸｉ（９０）Ｓｉｎ（ＩＦｄｔ＋Фｉｄ’）              （３０）
ここで、次の条件が成立すれば、（Ｑ）ＩＦｄは簡素化される。
ＡＸｑ≒ＡＸｉ（９０），Фｑｄ≒Фｉｄ’
（Ｑ）ＩＦｄ＝ＡＸｑＳｉｎ（Фｑｄ）Ｃｏｓ（ＩＦｄｔ）                  （３１）
また、Фｑｄ＝Фｉｄ’≒０であれば、さらに簡素化されて次のように表せる。
（Ｑ）ＩＦｄ≒０                                                        （３２）
以上の結果をまとめると、図３のＩＲＭ出力周波数右欄のようになる。
【００２８】
次に、イメージリジェクションミキサの出力信号についてより詳細に検討する。ＲＦ＜ＬＯの関係にあるＲＦ信号をイメージ信号ＲＦｉとし、ＲＦ＞ＬＯの関係にあるＲＦ信号を目的信号ＲＦｒとして、イメージ信号ＲＦｉが入力されたときのイメージ除去方法を検討する。
【００２９】
（カ）Ｉ信号（Ｉ）ＩＦおよびＱ信号（Ｑ）ＩＦについての詳細検討
以下では、表記を簡略化するため、（２３）、（２５）、（２７）、および（３０）式の右辺の係数１／２を省略して使用することにする。
（ａ）ＲＦｉ入力時（ＲＦ＜ＬＯ）の（Ｉ）ＩＦｄと（Ｑ）ＩＦｄのレベル検討
（１）（Ｉ）ＩＦｄ
（２７）式より、次のような詳細周波数式で示すことができる。
（Ｉ）ＩＦｄ＝ＡＸｉ［Ｃｏｓ（ＩＦｄｔ）Ｃｏｓ（Фｉｄ）
−Ｓｉｎ（ＩＦｄｔ）Ｓｉｎ（Фｉｄ）］
＋ＡＸｑ（９０）［Ｃｏｓ（ＩＦｄｔ）Ｃｏｓ（Фｑｄ’）
＋Ｓｉｎ（ＩＦｄｔ）Ｓｉｎ（Фｑｄ’）］
＝Ｃｏｓ（ＩＦｄｔ）［ＡＸｉＣｏｓ（Фｉｄ）
＋ＡＸｑ（９０）Ｃｏｓ（Фｑｄ’）］
＋Ｓｉｎ（ＩＦｄｔ）［ＡＸｑ（９０）Ｓｉｎ（Фｑｄ’）
−ＡＸｉＳｉｎ（Фｉｄ）］                                （３３）
Фｉｄ＝Фｑｄ’＝Фｑｄ＝Фｉｄ’≒０のとき、Ｓｉｎ項＜＜Ｃｏｓ項となるので、さらに近似的に整理できる。
（Ｉ）ＩＦｄ＝Ｃｏｓ（ＩＦｄｔ）ＡＸｉＣｏｓ（Фｉｄ）
＋ＡＸｑ（９０）Ｃｏｓ（Фｑｄ’）
＝ＡｉｉＣｏｓ（ＩＦｄｔ）                                  （３４）
Ａｉｉ＝ＡＸｉＣｏｓ（Фｉｄ）＋ＡＸｑ（９０）Ｃｏｓ（Фｑｄ’）        （３５）
（２）（Ｑ）ＩＦｄ
（Ｑ）ＩＦｄも、（Ｉ）ＩＦｄと同様に、（３０）式より次のような詳細周波数式で示すことができる。
（Ｑ）ＩＦｄ＝Ｓｉｎ（ＩＦｄｔ）［ＡＸｉ（９０）Ｃｏｓ（Фｉｄ’）
−ＡＸｑＣｏｓ（Фｑｄ）］
＝ＡｉｑＳｉｎ（ＩＦｄｔ）                                  （３６）
Ａｉｑ＝ＡＸｉ（９０）Ｃｏｓ（Фｉｄ’）−ＡＸｑＣｏｓ（Фｑｄ）        （３７）
ＡｉｉとＡｉｑの大小関係を考察すると、Ａｉｉ＞＞Ａｉｑであることは明らかである。したがって、（Ｉ）ＩＦｄと（Ｑ）ＩＦｄの大小関係は、次のようになる。
（Ｉ）ＩＦｄ＞＞（Ｑ）ＩＦｄ                                            （３８）
（ｂ）ＲＦｒ入力時（ＲＦ＞ＬＯ）の（Ｉ）ＩＦｕと（Ｑ）ＩＦｕのレベル検討
（１）（Ｉ）ＩＦｕ
（２３）式より上記（ａ）と同様に整理すると、次のような詳細周波数式で示すことができる。
（Ｉ）ＩＦｕ＝Ｃｏｓ（ＩＦｄｔ）［ＡＸｉＣｏｓ（Фｉｄ）
−ＡＸｑ（９０）Ｃｏｓ（Фｑｄ’）
＝ＡｒｉＣｏｓ（ＩＦｄｔ）                                  （３９）
Ａｒｉ＝ＡＸｉＣｏｓ（Фｉｄ）−ＡＸｑ（９０）Ｃｏｓ（Фｑｄ’）        （４０）
（２）（Ｑ）ＩＦｕ
（２５）式より上記（ａ）と同様に整理すると、次のような詳細周波数式で示すことができる。
（Ｑ）ＩＦｕ＝Ｓｉｎ（ＩＦｄｔ）［ＡＸｉ（９０）Ｃｏｓ（Фｉｄ’）
＋ＡＸｑＣｏｓ（Фｑｄ）
＝ＡｒｑＳｉｎ（ＩＦｄｔ）                                    （４１）
Ａｒｑ＝ＡＸｉ（９０）Ｃｏｓ（Фｉｄ’）＋ＡＸｑＣｏｓ（Фｑｄ）        （４２）
ＡｒｉとＡｒｑの大小関係を考察すると、Ａｒｉ＜＜Ａｒｑであることは明らかである。したがって、（Ｉ）ＩＦｕと（Ｑ）ＩＦｕの大小関係は、次のようになる。
（Ｉ）ＩＦｕ＜＜（Ｑ）ＩＦｕ                                            （４３）
【００３０】
以上の詳細検討の結果をまとめると、図３のＩＲＭ出力周波数左欄のようになる。この結果から、イメージリジェクションミキサから出力される信号（Ｉ）ＩＦおよび（Ｑ）ＩＦについて、次のような事実が判明した。
［１］イメージ信号ＲＦｉ入力時と目的信号ＲＦｒ入力時の位相関係は同一である。Ｉ信号（Ｉ）ＩＦはＣｏｓ関数で表され、Ｑ信号（Ｑ）ＩＦはＳｉｎ関数で表される。
［２］イメージ信号ＲＦｉ入力時と目的信号ＲＦｒ入力時の出力信号の大小関係が逆転する。ＲＦｉ入力時には（Ｉ）ＩＦ＞＞（Ｑ）ＩＦとなり、ＲＦｒ入力時には（Ｉ）ＩＦ＜＜（Ｑ）ＩＦとなる。この出力信号の大小関係は、理想的には１：０であるが、Ｉ／Ｑの信号アンバランスにより、現実のデバイスでは約２０〜３０ｄＢ程度である。
［３］イメージ信号ＲＦｉ入力時にイメージリジェクションミキサから出力される微少イメージ信号（Ｑ）ＩＦｄの振幅Ａｉｑは、（３７）式に示されるように、２つの項の減算で表されるため、イメージリジェクションミキサ内部電子回路の設計上のばらつきにより、出力電圧極性が正／負と反転する可能性がある。
【００３１】
同様に、目的信号ＲＦｒ入力時にイメージリジェクションミキサから出力される微少目的信号（Ｉ）ＩＦｕの振幅Ａｒｉも減算で表されるため、出力電圧極性が正／負と反転する可能性がある。これらの出力信号の極性のばらつきは、Ｉ／Ｑの信号アンバランスにより発生するものである。
【００３２】
ところで、図３のＩＲＭ出力周波数右欄の結果から、イメージリジェクションの効果は、Ｉ／Ｑ系統の利得および位相のマッチングがとれているときに最大となることが分かる。
【００３３】
しかし、現実には、イメージリジェクションミキサの動作帯域内ではＩ／Ｑ系統の利得および位相のマッチングが崩れるため、イメージリジェクション能力は低下する。その一例が、図３のＩＲＭ出力周波数左欄に対応する。この場合のイメージリジェクションレシオ（ＩＲＲ）は、約−２０〜−３０ｄＢｃ程度である。
【００３４】
図３のＩＲＭ出力周波数左欄の結果を、出力電圧極性の反転を考慮して、｜Ａｒｉ｜＜＜ＡｒｑおよびＡｉｉ＞＞｜Ａｉｑ｜の２つの場合について整理すると、図４のようになる。ただし、図４では、Ｉ信号（Ｉ）ＩＦおよびＱ信号（Ｑ）ＩＦをそれぞれＩＩＦおよびＱＩＦと記し、角周波数ＩＦｄ（＝ＲＦ−ＬＯ）をωｉｆと記している。
【００３５】
図４において、目的信号入力時とイメージ信号入力時の出力信号の特徴は、次のようになっている。
（１）目的信号ＲＦｒ（ＲＦ＞Ｌｏ）入力時とイメージ信号ＲＦｉ（ＲＦ＜Ｌｏ）入力時には、共に次の位相を持つＩＦ信号が出力される。
・Ｉ出力にＣｏｓ信号
・Ｑ出力にＳｉｎ信号
（２）目的信号ＲＦｒ入力時はＱ出力が大きく、イメージ信号ＲＦｉ入力時はＩ出力が大きい。
【００３６】
このような、目的信号入力時とイメージ信号入力時におけるＩ出力とＱ出力の信号レベルと位相差を基に、目的信号ラインに混入する微小イメージ信号のレベルをさらに減衰させることが可能である。ここでは、イメージ信号入力時にＩ／Ｑの２つの出力端子から出力されるイメージ信号を加工してそれらを相殺する回路を、イメージリジェクションミキサに付加する。
【００３７】
図５は、このような回路からなるイメージ信号除去装置の構成例を示している。このイメージ信号除去装置は、イメージリジェクションミキサ５０１、レベル調整器５０２、−９０度位相器５０３、位相微調整器５０４、および合成器５０５を備える。
【００３８】
イメージリジェクションミキサ５０１は、入力信号（角周波数ＲＦ）とローカル信号（角周波数ＬＯ）を混合して、入力信号周波数とローカル信号周波数の差周波数信号（角周波数ＲＦ−ＬＯ）であるＩＦ信号を、Ｉ出力端子（信号ＩＩＦ）およびＱ出力端子（信号ＱＩＦ）から出力する。信号ＩＩＦと信号ＱＩＦの位相は互いに９０度異なっており、その位相と信号レベルは、図４に示した通りである。
【００３９】
レベル調整器５０２は、イメージ信号（ＲＦ＜ＬＯ）入力時に、Ｉ出力端子から出力される大レベルのイメージＩＦ信号ＩＩＦに所定の減衰を与え、目的信号ラインであるＱ出力端子から出力される小レベルのイメージＩＦ信号ＱＩＦを相殺する、相殺信号Ｅｒｅｊを生成する。信号ＩＩＦはＣｏｓ信号であるため、相殺信号ＥｒｅｊもＣｏｓ信号となる。レベル調整器５０２の減衰率は、例えば、約２０〜３０ｄＢ程度に設定される。
【００４０】
−９０度位相器５０３は、Ｑ出力端子から出力される信号ＱＩＦが相殺信号Ｅｒｅｊと逆位相になるように、信号ＱＩＦに−９０度の位相シフトを与える。位相微調整器５０４は、−９０度位相器５０３から出力される信号の位相を微調整して、正確な逆位相合を実現した信号ＱＩＦ∠−９０を出力する。
【００４１】
信号ＱＩＦの振幅Ａｉｑが正（正極性）であるものと仮定すると、信号ＱＩＦはＳｉｎ信号であるため、信号ＱＩＦ∠−９０は−Ｃｏｓ信号となる。したがって、信号ＱＩＦ∠−９０と相殺信号Ｅｒｅｊは、逆位相の関係になる。
【００４２】
合成器５０５は、信号ＱＩＦ∠−９０と相殺信号Ｅｒｅｊを加算して、目的信号ラインであるＱ出力イメージＩＦ信号ＱＩＦをさらに減衰させた、イメージ抑圧信号Ｅｏを生成し、出力する。
【００４３】
目的信号（ＲＦ＞ＬＯ）入力時には、イメージ信号入力時とは異なり、Ｉ出力端子から小レベルの目的信号ＩＩＦが出力され、Ｑ出力端子から大レベルの目的信号ＱＩＦが出力される。この場合、レベル調整器５０２から出力される相殺信号Ｅｒｅｊは非常に微小となることから、相殺信号Ｅｒｅｊによる目的信号ＱＩＦの減衰はほとんど発生しない。
【００４４】
ところで、合成器５０５に入力される相殺信号Ｅｒｅｊと信号ＱＩＦ∠−９０には、レベル調整器５０２、−９０度位相器５０３、および位相微調整器５０４の周波数特性により、振幅アンバランスおよび位相アンバランスが発生する。これらのアンバランスを考慮してイメージ信号抑圧効果を試算すると、図６のようになる。
【００４５】
この試算結果によれば、イメージ信号の抑圧に対する２つの信号の振幅／位相マッチの要請はかなり緩やかであることが分かる。このため、イメージリジェクションミキサ５０１のイメージ信号抑圧不足を補う効果が期待できる。
【００４６】
このように、図５の構成によれば、簡単な回路を付加するだけで、イメージリジェクションミキサ５０１のＩ／Ｑ信号の違いを利用して、イメージ信号をさらに抑圧することが可能になる。したがって、多数のフィルタからなるフィルタ回路を使用しなくても、広い周波数帯域をカバーするイメージ信号除去装置が実現される。
【００４７】
上述した振幅アンバランスおよび位相アンバランスが発生しないようにするには、相殺信号Ｅｒｅｊと信号ＱＩＦ∠−９０の信号経路を、できるだけ同じ周波数特性を持つ回路で構成することが望ましい。
【００４８】
図７は、このようなイメージ信号除去装置の構成例を示している。このイメージ信号除去装置は、イメージリジェクションミキサ５０１、レベル調整器７０１−１、７０１−２、−９０度位相器７０２−１、７０２−２、位相微調整器７０３−１、７０３−２、および合成器５０５を備える。イメージリジェクションミキサ５０１および合成器５０５の動作は、図５と同様である。
【００４９】
−９０度位相器７０２−１および７０２−２は、入力信号の位相をシフトせずにそのまま出力する端子（０°）と、入力信号に−９０度の位相シフトを与えて出力する端子（−９０°）を備えている。
【００５０】
レベル調整器７０１−１は、イメージ信号入力時に、Ｉ出力端子から出力されるイメージＩＦ信号ＩＩＦに所定の減衰を与える。−９０度位相器７０２−１は、レベル調整器７０１−１の出力信号をそのまま出力し、位相微調整器７０３−１は、−９０度位相器７０２−１の出力信号をそのまま、相殺信号Ｅｒｅｊとして出力する。
【００５１】
レベル調整器７０１−２は、Ｑ出力端子から出力されるイメージＩＦ信号ＱＩＦをそのまま出力する。−９０度位相器７０２−２は、レベル調整器７０１−２の出力信号に−９０度の位相シフトを与えて出力し、位相微調整器７０３−２は、−９０度位相器７０２−２の出力信号の位相を微調整して、信号ＱＩＦ∠−９０を出力する。
【００５２】
図５および図７の構成では、イメージ信号入力時の信号ＱＩＦの極性が正であるものと仮定していたが、詳細検討の結果［３］で述べたように、信号ＱＩＦの極性が負になることもあり得る。その場合は、図５および図７の構成とは異なり、信号ＩＩＦに−９０度の位相シフトを与える必要がある。
【００５３】
図８は、このようなイメージ信号除去装置の構成例を示している。このイメージ信号除去装置は、イメージリジェクションミキサ５０１、レベル調整器８０１−１、８０１−２、−９０度位相器８０２−１、８０２−２、位相微調整器８０３−１、８０３−２、および合成器５０５を備える。
【００５４】
イメージリジェクションミキサ５０１および合成器５０５の動作は、図５と同様であり、−９０度位相器８０２−１および８０２−２は、図７の−９０度位相器７０２−１および７０２−２と同様に、２つの出力端子を備えている。
【００５５】
レベル調整器８０１−１は、イメージ信号入力時に、Ｉ出力端子から出力されるイメージＩＦ信号ＩＩＦに所定の減衰を与える。−９０度位相器８０２−１は、レベル調整器８０１−１の出力信号に−９０度の位相シフトを与えて出力し、位相微調整器８０３−１は、−９０度位相器８０２−１の出力信号の位相を微調整して、相殺信号Ｅｒｅｊとして出力する。
【００５６】
レベル調整器８０１−２は、Ｑ出力端子から出力されるイメージＩＦ信号ＱＩＦをそのまま出力し、−９０度位相器８０２−２は、レベル調整器８０１−２の出力信号をそのまま出力し、位相微調整器８０３−２は、−９０度位相器８０２−２の出力信号をそのまま出力する。
【００５７】
この場合、信号ＩＩＦはＣｏｓ信号であるため、位相シフト後の相殺信号ＥｒｅｊはＳｉｎ信号となる。また、負極性の信号ＱＩＦは−Ｓｉｎ信号であるため、信号ＱＩＦと相殺信号Ｅｒｅｊは、逆位相の関係になる。したがって、合成器５０５により２つの信号を加算することで、イメージＩＦ信号ＱＩＦをさらに減衰させることができる。
【００５８】
なお、図８の構成において、レベル調整器８０１−２、−９０度位相器８０２−２、および位相微調整器８０３−２を省略することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明のイメージ信号除去装置の原理図である。
【図２】イメージリジェクションミキサの構成図である。
【図３】イメージリジェクションミキサの入出力周波数関係を示す図である。
【図４】イメージリジェクションミキサの出力信号の特徴を示す図である。
【図５】第１のイメージ信号除去装置の構成図である。
【図６】イメージ信号抑圧効果を示す図である。
【図７】第２のイメージ信号除去装置の構成図である。
【図８】第３のイメージ信号除去装置の構成図である。
【符号の説明】
【００６０】
２０１  ＲＦ信号入力端子
２０２  ローカル信号入力端子
２０３  Ｉ信号出力端子
２０４  Ｑ信号出力端子
２１１、２１４  ハイブリッドカプラ
２１２  Ｉミキサ
２１３  Ｑミキサ
２１５  分割器
２２１、２２２、２３１、２３２、７０２−１、７０２−２、８０２−１、８０２−２  −９０度位相器
２２３、２２４、２３３、２３４  加算器
５０１  イメージリジェクションミキサ
５０２、７０１−１、７０１−２、８０１−１、８０１−２  レベル調整器
５０３  −９０度位相器
５０４、７０３−１、７０３−２、８０３−１、８０３−２  位相微調整器
５０５  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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【図７】
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【図８】
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