(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースバンド信号と搬送信号とが入力され、前記ベースバンド信号と前記搬送信号とを混合して得られた中間周波数信号に前記搬送信号を重ね合わせた信号を出力する変調部と、
前記変調部の後段に接続され、前記変調部の出力信号を逓倍する周波数混合部とを備えた送信機。
【請求項２】
前記変調部は、前記ベースバンド信号と前記搬送信号とを混合して前記中間周波数信号を生成する変調器と、前記変調器の後段に接続され、前記変調器の出力信号に前記搬送信号を加算する加算器とを有するものである請求項１に記載の送信機。
【請求項３】
前記周波数混合部の後段に接続され、前記周波数混合部による逓倍後の信号に含まれる前記中間周波数信号の１次高調波成分を通過させるフィルタ部を備えた請求項１または請求項２に記載の送信機。
【請求項４】
前記変調部と前記周波数混合部との間に接続され、前記変調部の出力信号を増幅して前記周波数混合部に増幅信号を入力する増幅部を備えた請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の送信機。
【請求項５】
前記ベースバンド信号が直角位相振幅変調された信号である請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の送信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信機に関し、特に、ベースバンド信号を搬送波に乗せて送信する送信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
送信機において、高周波の送信信号を生成するためにＲＦ（無線周波数）フロントエンドに周波数逓倍器を用いることがある。そのような送信機では、変調器でベースバンド信号と搬送信号を混合してベースバンド信号が中間周波数信号にアップコンバートされ、さらに変調器の後段に設けた周波数逓倍器で中間周波数信号を逓倍して高周波の送信信号が生成される（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２０４３１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
周波数逓倍器で中間周波数信号を逓倍するとベースバンド信号の振幅が累乗されるため元のベースバンド信号の振幅の線形性が崩れてしまう。このため、直角位相振幅変調（ＱＡＭ：Quadrature Amplitude Modulation）のように振幅により多値を表す信号の場合、周波数逓倍器において振幅が逓倍されると変調後の信号に歪みが生じて正しく復調できなくなるおそれがある。また、逓倍後の信号の帯域は逓倍率に応じて広くなるため、周波数逓倍器から出力される送信信号が広い帯域を占有して周波数資源を有効に活用できないといった問題がある。
【０００５】
上記問題に鑑み、本発明は、ベースバンド信号を線形性よく高周波の送信信号にアップコンバートすることができる送信機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】
【０００６】
本発明の一局面に従った送信機は、ベースバンド信号と搬送信号とが入力され、ベースバンド信号と搬送信号とを混合して得られた中間周波数信号に搬送信号を重ね合わせた信号を出力する変調部と、変調部の後段に接続され、変調部の出力信号を逓倍する周波数混合部とを備えたものである。
【０００７】
これによると、周波数混合部において中間周波数信号と搬送信号とを重ね合わせた信号が逓倍されることで中間周波数信号の各次高調波成分を含む信号が生成され、このうち１次高調波成分ではベースバンド信号の振幅情報が歪むことなく元のまま保たれる。
【０００８】
変調部は、ベースバンド信号と搬送信号とを混合して中間周波数信号を生成する変調器と、変調器の後段に接続され、変調器の出力信号に搬送信号を加算する加算器とを有するものであってもよい。
【０００９】
これによると、中間周波数信号と搬送信号を容易に重ね合わせることができる。
【００１０】
上記送信機は、さらに、周波数混合部の後段に接続され、周波数混合部による逓倍後の信号に含まれる中間周波数信号の１次高調波成分を通過させるフィルタ部を備えていてもよい。
【００１１】
これによると、不要な信号成分をカットして送信信号の帯域幅を必要最小に狭めることができる。
【００１２】
上記送信機は、さらに、変調部と周波数混合部との間に接続され、変調部の出力信号を増幅して周波数混合部に増幅信号を入力する増幅部を備えていてもよい。
【００１３】
これによると、小電力のベースバンド信号を十分な大きさの電力に増幅およびアップコンバートして送信することができる。
【００１４】
具体的には、ベースバンド信号は直角位相振幅変調された信号である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、ベースバンド信号を線形性よく高周波の送信信号にアップコンバートすることができる。特に直角位相振幅変調された信号を歪みなく高周波の送信信号にアップコンバートすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る送信機のブロック図
【図２】一例に係る変調部のブロック図
【図３】逓倍前後の信号の周波数スペクトルを示す図
【図４】ＩＦ信号電力と逓倍後の信号に含まれるＩＦ信号高調波成分の電力との関係を示すグラフ
【図５】ＲＦ信号周波数と逓倍後の信号に含まれるＩＦ信号高調波成分の電力との関係を示すグラフ
【図６】ＩＦ信号およびＲＦ信号の占有帯域幅を示す模式図
【図７】ＢＢ信号およびＲＦ信号の１６ＱＡＭコンスタレーションを示す図
【図８】復調信号の１６ＱＡＭコンスタレーションを示す図
【図９】復調信号の６４ＱＡＭコンスタレーションを示す図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【００１８】
なお、発明者らは、当業者が本発明を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。また、図面に描かれた各部材の寸法、厚み、細部の詳細形状などは実際のものとは異なることがある。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態に係る送信機のブロック図である。本実施形態に係る送信機１０は、変調部１１と、増幅部１２と、周波数混合部１３と、フィルタ部１４とを備えている。送信機１０は、図略のベースバンドユニットから出力されたベースバンド信号（以下、ＢＢ信号という）を高周波（例えば、３００ＧＨｚ帯）の無線周波数信号（以下、ＲＦ信号という）にアップコンバートして送信する。
【００２０】
変調部１１には、図略のベースバンドユニットから出力されたＢＢ信号と、図略の局部発振器から出力された搬送信号（以下、ＬＯ信号という）とが入力される。変調部１１は、ＢＢ信号とＬＯ信号とを混合して得られた中間周波数信号（以下、ＩＦ信号という）にＬＯ信号を重ね合わせた信号を出力する。すなわち、一般的な変調部はＬＯ信号を用いてＢＢ信号をアップコンバートしてＩＦ信号を出力するのに対し、変調部１１は、ＩＦ信号だけでなく、ＬＯ信号を漏洩させて出力する。
【００２１】
図２は、一例に係る変調部１１のブロック図である。変調部１１は、変調器１１１と、その後段に接続された加算器１１２とで構成することができる。変調器１１１は、ＢＢ信号にＬＯ信号を乗算してＩＦ信号を生成する。加算器１１２は、ＩＦ信号にＬＯ信号を加算する。これにより、変調部１１から、ＩＦ信号にＬＯ信号を重ね合わせた信号が出力される。
【００２２】
図１へ戻り、増幅部１２は、変調部１１から出力される信号を増幅する。なお、増幅部１２は、ＩＦ信号およびＬＯ信号の帯域において十分なゲインを有するものとする。
【００２３】
周波数混合部１３は、増幅部１２から出力される信号をアップコンバートしてＲＦ信号を生成する。具体的には、周波数混合部１３は、一般的な周波数逓倍器と同様にＣＭＯＳ素子を用いて構成することができ、また、周波数逓倍特性を有する他の能動素子や受動素子で構成することもできる。ただし、一般的な周波数逓倍器とは異なり、周波数混合部１３は、ＩＦ信号とＬＯ信号とが重ね合わされた信号を逓倍する。例えば、周波数混合部１３が３逓倍器である場合、周波数混合器１３は実質的に次の（１）式で表される演算を実行する。
【００２４】
（ＬＯ＋ＩＦ）３＝ＬＯ３＋３ＬＯ２・ＩＦ＋３ＬＯ・ＩＦ２＋ＩＦ３    （１）
ただし、（１）式中、ＬＯはＬＯ信号、ＩＦはＩＦ信号を表す。
【００２５】
このように、周波数混合部１３においてＩＦ信号とＬＯ信号とが重ね合わされた信号を３乗することで、ＩＦ信号の１次高調波成分（右辺第２項）、２次高調波成分（右辺第３項）、３次高調波成分（右辺第３項）が生成される。このうち、１次高調波成分をＲＦ信号として使用することができる。
【００２６】
図３は、逓倍前後の信号の周波数スペクトルを示す図である。なお、図中のｆＬＯはＬＯ信号周波数、ｆＩＦはＩＦ信号周波数である。周波数混合器１３においてＩＦ信号とＬＯ信号とが重ね合わされた信号が３乗されると、ＬＯ信号の３乗信号（周波数：３ｆＬＯ）の上下側波帯にＩＦ信号高調波成分が現れる。
【００２７】
図４は、ＩＦ信号電力と逓倍後の信号に含まれるＩＦ信号高調波成分の電力との関係を示すグラフである。このグラフからわかるように、逓倍後の信号に含まれるＩＦ信号高調波成分のうち１次高調波成分の信号電力が最も大きい。
【００２８】
図５は、ＲＦ信号周波数と逓倍後の信号に含まれるＩＦ信号高調波成分の電力との関係を示すグラフである。なお、このグラフは、中間周波数として９７ＧＨｚを使用し、周波数混合部１３に３逓倍器を用いてときのものである。このグラフからわかるように、ＩＦ１次高調波成分の信号電力はＩＦ２次高調波成分の電力よりも１０ｄＢｍ以上大きく、ＩＦ３次高調波成分の電力よりも３５ｄＢｍ以上大きい。
【００２９】
図１へ戻り、フィルタ部１４は、周波数混合部１３による逓倍後の信号に含まれるＩＦ１次高調波成分を通過させる。具体的には、フィルタ部１４は、所望の帯域の信号を通過させるバンドパスフィルタで構成することができる。周波数混合部１３から出力される信号にはＩＦ２次高調波成分やＩＦ３次高調波成分も含まれるが、これら信号成分においてＢＢ信号の振幅は歪んで変調されている。したがって、フィルタ部１４は、ＩＦ信号高調波成分のうち２次以上の高調波成分をカットし、歪みのないＩＦ１次高調波成分のみを通過させる。
【００３０】
図６は、ＩＦ信号およびＲＦ信号の占有帯域幅を示す模式図である。従来例では逓倍数に応じてＲＦ信号の占有帯域が広くなるのに対して、本実施形態に係る送信機１０では、周波数混合部１３によるｎ逓倍後の信号に含まれるＩＦ１次高調波成分が送信されるため、ＲＦ信号の占有帯域を狭くすることができる。
【００３１】
図７は、ＢＢ信号およびＲＦ信号の１６ＱＡＭコンスタレーションを示す図である。従来例ではＲＦフロントエンドにおいてＩＦ信号を逓倍することで線形性が崩れてＲＦ信号のコンスタレーションに歪みが生じるのに対して、本実施形態に係る送信機１０では、ＩＦ１次高調波成分をＲＦ信号として使用するため、歪みのないＲＦ信号のコンスタレーションを得ることができる。
【００３２】
次に、本実施形態に係る送信機１０から送信された信号を受信機において受信および復調した実験結果について説明する。なお、変復調実験に１６ＱＡＭ信号および６４ＱＡＭ信号の２つを使用した。
【００３３】
図８は、復調信号の１６ＱＡＭコンスタレーションを示す図である。復調信号において１６個のコンスタレーションポイントが概ね矩形格子状に分散している。
【００３４】
図９は、復調信号の６４ＱＡＭコンスタレーションを示す図である。復調信号において６４個のコンスタレーションポイントが概ね矩形格子状に分散している。
【００３５】
図８および図９に示した実験結果から明らかなように、本実施形態に係る送信機１０によると、ベースバンド信号を線形性よく振幅位相情報を保ったまま高周波の送信信号にアップコンバートすることができる。
【００３６】
なお、上記説明においてベースバンド信号はＱＡＭ変調されているものとしたが、それ以外に、ベースバンド信号は、例えば、ＢＰＳＫ（Binary PSK）やＱＰＳＫ（Quadriphase PSK）といった位相偏移変調（ＰＳＫ：Phase Shift Keying）された信号であってもよい。
【００３７】
また、送信機１０の送信信号は、無線信号および有線信号のいずれでもよい。
【００３８】
以上のように、本発明における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。
【００３９】
したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
【００４０】
また、上述の実施の形態は、本発明における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
【符号の説明】
【００４１】
１０    送信機
１１    変調部
１１１  変調器
１１２  加算器
１２    増幅部
１３    周波数混合部
１４    フィルタ部
【図１】
0006669350.tif 000002
【図２】
0006669350.tif 000003
【図３】
0006669350.tif 000004
【図４】
0006669350.tif 000005
【図５】
0006669350.tif 000006
【図６】
0006669350.tif 000007
【図７】
0006669350.tif 000008
【図８】
0006669350.tif 000009
【図９】
0006669350.tif 000010