(57)【要約】【課題】送受信の双方向について周波数変換を行う周波数変換装置において，（小型化，）省電力化，低コスト化を図る。【解決手段】ＦＤＤ方式の通信に用いる場合，無線側受信波を無線側入力部４３からミキサ５２へのみ伝送するとともに無線側送信波をミキサ５２から無線側出力部４２へのみ伝送するＲＦダイプレクサ５３と，有線側受信波をミキサ５２から有線側出力部４４へのみ伝送するとともに有線側送信波を有線側入力部４１からミキサ５２へのみ伝送するＩＦダイプレクサ５４とを具備し，ミキサを送信用（アップコンバート）と受信用（ダウンコンバート）とで共用する。ＴＤＤ方式の通信に用いる場合は，ダイプレクサをスイッチに置き換えて送信時と受信時で経路を切り替える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線側入力部から入力される高周波である無線側受信波を中間周波である有線側受信波に周波数変換して有線側出力部へ出力するとともに，有線側入力部から入力される中間周波である有線側送信波を高周波である無線側送信波に周波数変換して無線側出力部へ出力する周波数変換装置において，
前記無線側受信波から前記有線側受信波へ及び前記有線側送信波から前記無線側送信波への両周波数変換を行う一の周波数混合手段と，
前記無線側入力部と前記無線側出力部と前記周波数混合手段との間に設けられ，前記無線側受信波を前記無線側入力部から前記周波数混合手段へのみ伝送するとともに前記無線側送信波を前記周波数混合手段から前記無線側出力部へのみ伝送する無線側接続回路と，
前記有線側入力部と前記有線側出力部と前記周波数混合手段との間に設けられ，前記有線側受信波を前記周波数混合手段から前記有線側出力部へのみ伝送するとともに前記有線側送信波を前記有線側入力部から前記周波数混合手段へのみ伝送する有線側接続回路と，を具備してなることを特徴とする周波数変換装置。
【請求項２】
当該周波数変換装置を用いて行う通信の方式が周波数分割復信方式であり，
前記無線側接続回路が，前記無線側入力部と前記周波数混合手段との間において前記無線側受信波を通過させるとともに前記無線側送信波を遮断する第１のバンドパスフィルタと，前記無線側出力部と前記周波数混合手段との間において前記無線側送信波を通過させるとともに前記無線側受信波を遮断する第２のバンドパスフィルタとを備えた第１のダイプレクサからなり，
前記有線側接続回路が，前記有線側入力部と前記周波数混合手段との間において前記有線側送信波を通過させるとともに前記有線側受信波を遮断する第３のバンドパスフィルタと，前記有線側出力部と前記周波数混合手段との間において前記有線側受信波を通過させるとともに前記有線側送信波を遮断する第４のバンドパスフィルタとを備えた第２のダイプレクサからなる請求項１に記載の周波数変換装置。
【請求項３】
当該周波数変換装置を用いて行う通信の方式が時間分割復信方式であり，
前記無線側接続回路が，前記周波数混合手段との接続先を前記時間分割復信方式の通信における信号伝送方向に応じて前記無線側入力部又は前記無線側出力部のいずれかに切り替える第１のスイッチからなり，
前記有線側接続回路が，前記周波数混合手段との接続先を前記時間分割復信方式における信号伝送方向に応じて前記有線側入力部又は前記有線側出力部のいずれかに切り替える第２のスイッチからなる請求項１に記載の周波数変換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，無線通信で用いられる無線用の高周波と有線用の中間周波との相互変換を行う周波数変換装置に関し，送受信信号の混信を防止しつつ構成がシンプルな周波数変換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年，インターネットが急速に普及する中で，同軸ケーブルや光ファイバ等の敷設工事なしで高速通信環境を実現できる無線通信システムのニーズが高い。
このような無線通信システムとして，基地局（親局）と加入者局（子局）との間で，１０ＧＨｚ以上のマイクロ波〜ミリ波の高周波を用いて高速無線通信を行う双方向無線通信システムが開発されている。この双方向無線通信システムでは，通信信号の変復調を行うモデムと，周波数コンバータを備えた無線機とが用いられる。
従来の前記周波数コンバータは，通信相手から受信した高周波をモデムへ入力するための中間周波（通常，数百ＭＨｚ〜３ＧＨｚ程度）へ周波数変換するダウンコンバータと，モデムから通信相手に対して送信される中間周波を無線送信するために高周波へ周波数変換するアップコンバータとの２つの周波数コンバータ（周波数変換装置）を備える。このような無線機の構成は，例えば，特許文献１や特許文献２に示されている。
ここで，特許文献１及び特許文献２に示される無線機は，時間分割復信（ＴＤＤ）方式の無線通信に用いられるものであるが，周波数分割復信（ＦＤＤ）方式であっても基本構成は同様である。
【０００３】
図４は，従来の無線機２の概略構成を表すブロック図である。
モデム３のモジュレータ（変調器）から出力された中間周波である送信信号（以下，送信ＩＦ信号という）は，アップコンバータＡ１で高周波に周波数変換された後，バンドパスフィルタ１５を介して送信アンテナ１６から無線電波として送信（放射）される。
前記アップコンバータＡ１は，基準発振信号を出力する発振器１１と，該発振器１１による発振信号を用いてモデム３からの前記送信ＩＦ信号の周波数変換（高周波への変換）を行う送信ミキサ１２と，送信ミキサ１２の出力信号を入力して無線周波数の帯域のみを通過させる（即ち，それ以外の周波数帯域を遮断する）バンドパスフィルタ１３と，該バンドパスフィルタ１３の出力信号を増幅する送信アンプ１４とを具備している。該送信アンプ１４による増幅後の信号（高周波）が前記送信アンテナ１６により無線電波として放射される。
一方，通信相手から送信され，それが受信アンテナ２６で受信された高周波（以下，受信ＲＦ信号という）は，所定のバンドパスフィルタ２５を介してダウンコンバータＡ２へ入力され，該ダウンコンバータＡ２によって中間周波へ周波数変換された後，モデム３のデモジュレータ３２に入力される（ダウンコンバータＡ２から見れば出力）。
前記ダウンコンバータＡ２は，前記受信アンテナ２６による受信信号を増幅する受信アンプ２４と，該受信アンプ２４の出力信号を入力する受信ミキサ２２と，該受信ミキサ２２の出力信号を入力してモデム３で使用される中間周波の周波数帯域のみを通過させる（即ち，他の周波数帯域を遮断する）バンドパスフィルタ２３とを具備している。該バンドパスフィルタ２３により周波数弁別が行われた信号（中間周波）がモデム３のデモジュレータ３２（復調器）に入力される。
ここで，２つの前記発振器１１，２１を１つにし，その出力をデバイダによって分配することにより前記アップコンバータＡ１及び前記ダウンコンバータＡ２で共用してもよいが，その場合の発振器は，各々個別に設ける場合の約２倍の出力パワー（＋α：デバイダのロス）が必要となる。
また，２つのアンテナ１６，２６を１つにし，その接続先をサーキュレータや特許文献１及び特許文献２で示されるようなスイッチ等で分岐して前記アップコンバータＡ１及び前記ダウンコンバータＡ２それぞれと接続するように構成してもよい。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１２８８９号公報
【特許文献２】
特開平１１−２６２０５４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，従来の無線機における周波数変換装置は，送信用のアップコンバータと受信用のダウンコンバータとの２系統それぞれについてミキサ（周波数混合器）が必要であり，装置（回路）の小型化，省電力化，低コスト化に反するという問題点があった。
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，送受信の双方向について周波数変換を行う周波数変換装置において，ミキサ（周波数混合器）を送信用（アップコンバート）と受信用（ダウンコンバート）とで共用することにより，小型化，省電力化，低コスト化が可能な周波数変換装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は，無線側入力部から入力される高周波である無線側受信波を中間周波である有線側受信波に周波数変換して有線側出力部へ出力するとともに，有線側入力部から入力される中間周波である有線側送信波を高周波である無線側送信波に周波数変換して無線側出力部へ出力する周波数変換装置において，
前記無線側受信波から前記有線側受信波へ及び前記有線側送信波から前記無線側送信波への両周波数変換を行う一の周波数混合手段と，
前記無線側入力部と前記無線側出力部と前記周波数混合手段との間に設けられ，前記無線側受信波を前記無線側入力部から前記周波数混合手段へのみ伝送するとともに前記無線側送信波を前記周波数混合手段から前記無線側出力部へのみ伝送する無線側接続回路と，
前記有線側入力部と前記有線側出力部と前記周波数混合手段との間に設けられ，前記有線側受信波を前記周波数混合手段から前記有線側出力部へのみ伝送するとともに前記有線側送信波を前記有線側入力部から前記周波数混合手段へのみ伝送する有線側接続回路と，を具備してなることを特徴とする周波数変換装置として構成されるものである。
これにより，前記無線受信波が前記無線側出力部に回り込んで，通信相手に無線送信される前記無線送信波のノイズとなること，及び前記有線側送信波が前記有線側出力部に回り込んで，前記有線側受信波のノイズとなることを防止しつつ，１つの前記周波数混合手段（即ち，ミキサ及び基準発振器）を送受信の双方向で共有することができる。
【０００７】
例えば，当該周波数変換装置を用いて行う通信の方式が周波数分割復信（ＦＤＤ）方式である場合，前記無線側接続回路が，前記無線側入力部と前記周波数混合手段との間において前記無線側受信波を通過させるとともに前記無線側送信波を遮断する第１のバンドパスフィルタと，前記無線側出力部と前記周波数混合手段との間において前記無線側送信波を通過させるとともに前記無線側受信波を遮断する第２のバンドパスフィルタとを備えた第１のダイプレクサからなり，
前記有線側接続回路が，前記有線側入力部と前記周波数混合手段との間において前記有線側送信波を通過させるとともに前記有線側受信波を遮断する第３のバンドパスフィルタと，前記有線側出力部と前記周波数混合手段との間において前記有線側受信波を通過させるとともに前記有線側送信波を遮断する第４のバンドパスフィルタとを備えた第２のダイプレクサからなるものが考えられる。
【０００８】
また，当該周波数変換装置を用いて行う通信の方式が時間分割復信（ＴＤＤ）方式である場合は，前記無線側接続回路が，前記周波数混合手段との接続先を前記時間分割復信方式の通信における信号伝送方向に応じて前記無線側入力部又は前記無線側出力部のいずれかに切り替える第１のスイッチからなり，
前記有線側接続回路が，前記周波数混合手段との接続先を前記時間分割復信方式における信号伝送方向に応じて前記有線側入力部又は前記有線側出力部のいずれかに切り替える第２のスイッチからなるものが考えられる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態及び実施例について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態及び実施例は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明の実施の形態に係る周波数変換装置Ｘを備えた無線機の概略構成を表すブロック図，図２は本発明の実施の形態に係る周波数変換装置における受信信号のＳＮ比について説明する模式図，図３は本発明の実施例に係る周波数変換装置Ｘ１を備えた無線機の概略構成を表すブロック図，図４は従来の周波数変換装置を備えた無線機の概略構成を表すブロック図である。
【００１０】
以下，図１のブロック図を用いて，本発明の実施の形態に係る周波数変換装置Ｘ（以下，コンバータＸという）について説明する。
本コンバータＸを備えた無線機１は，周波数分割復信（ＦＤＤ）方式の無線通信に用いられるものであり，送受信データの変復調を行うモデム３，当該コンバータＸ，送信相手に無線電波を送信（放射）する送信アンテナ１６，送信相手から無線電波を受信する受信アンテナ２６，及び所定のバンドパスフィルタ１５，１６を具備している。
モデム３のモジュレータ（変調器）から出力された中間周波である送信信号（以下，送信ＩＦ信号という，前記有線側送信波の一例）は，有線側入力部４１からコンバータＸに入力され，該コンバータＸによって高周波に周波数変換された後に無線側出力部４２から出力され，バンドパスフィルタ１５を介して送信アンテナ１６から無線電波として送信（放射）される。この周波数変換（アップコンバート）後の送信信号を，以下，送信ＲＦ信号（前記無線側送信波の一例）という。
また，通信相手から送信され，それが受信アンテナ２６で受信された高周波（以下，受信ＲＦ信号という，前記無線側受信波の一例）は，所定のバンドパスフィルタ２５を介して無線側入力部４３からコンバータＸへ入力され，該コンバータＸによって中間周波へ周波数変換された後に有線側出力部４４から出力され，モデム３のデモジュレータ３２に入力される。この周波数変換（ダウンコンバート）後の受信信号を，以下，受信ＩＦ信号（前記有線側受信波の一例）という。
【００１１】
コンバータＸは，前記受信ＲＦ信号から前記受信ＩＦ信号へ及び前記送信ＩＦ信号から前記送信ＲＦ信号への両周波数変換を行う１つのミキサ５２と，該ミキサ５２に基準発振信号を出力する基準発振器５１と，前記無線側入力部４３と前記無線側出力部４２と前記ミキサ５２との間に設けられたダイプレクサ５３（以下，ＲＦダイプレクサという，前記無線側接続回路の一例）と，前記有線側入力部４１と前記有線側出力部４４と前記ミキサ５２との間に設けられたダイプレクサ５４（以下，ＩＦダイプレクサという，前記有線側接続回路の一例）と，前記送信ＲＦ信号を増幅する送信アンプ１４と，前記受信ＲＦ信号を増幅する受信アンプ２４とを具備している。ここで，前記ミキサ５２及び前記基準発振器５１が前記周波数混合手段の一例である。
また，前記ＲＦダイプレクサ５３（前記第１のダイプレクサの一例）は，前記無線側入力部４３と前記ミキサ５２との間において前記受信ＲＦ信号（の周波数帯域）を通過させるとともに前記送信ＲＦ信号（の周波数帯域）を遮断する第１のバンドパスフィルタ５３ｂと，前記無線側出力部４２と前記ミキサ５２との間において前記送信ＲＦ信号を通過させるとともに前記受信ＲＦ信号（の周波数地域）を遮断する第２のバンドパスフィルタ５３ａとを備えている。
これにより，前記受信アンテナ２６で受信された前記受信ＲＦ信号が，前記無線側出力部４２側に回り込んで，通信相手に無線送信される前記送信ＲＦ信号のノイズとなることが防止される。
同様に前記ＩＦダイプレクサ５４（前記第２のダイプレクサの一例）は，前記有線側入力部４１と前記ミキサ５２との間において前記送信ＩＦ信号（の周波数帯域）を通過させるとともに前記受信ＩＦ信号（の周波数帯域）を遮断する第３のバンドパスフィルタ５４ａと，前記有線側出力部４４と前記ミキサ５２周との間において前記受信ＩＦ信号（の周波数帯域）を通過させるとともに前記送信ＩＦ信号（の周波数帯域）を遮断する第４のバンドパスフィルタ５４ｂとを備えている。
これにより，前記モデム３のモジュレータから出力された前記送信ＩＦ信号が前記モデム３のデモジュレータに回り込んで，前記モデム３で受信される前記受信ＩＦ信号のノイズとなることが防止される。
【００１２】
図２は，前記ＩＦダイプレクサ５４を設けた（本コンバータＸの）場合（ｂ）と，これを設けずに直結（有線側入力部４１，有線側出力部４４，ミキサ５２を直接接続）した場合（ａ）とにおける，モデム３のデモジュレータに入力される信号の信号レベル（送信信号及び受信信号のレベル）とノイズレベル（ノイズフロアのレベル）とを模式的に表したものであり，図の横軸は周波数を表す。
図２（ａ）に示すように，前記ＩＦダイプレクサ５４を設けない場合は，送信信号（前記送信ＩＦ信号）がモデム３のデモジュレータ側（有線側出力部）へ回り込む影響により，受信信号に送信信号が重畳されて受信信号（前記受信ＩＦ信号）のノイズフロアが上昇し，受信信号のＳＮ比（ＳＮＲ）が悪化する。その結果，通信品質が劣化する。
一方，図２（ｂ）に示すように，前記ＩＦダイプレクサ５４を設けた場合（本発明）は，該ＩＦダイプレクサ５４により信号がアイソレートされ，受信信号が本来有しているＳＮ比を維持できる。
同様のことは前記ＲＦダイプレクサ５３の有無についても該当し，前記ＲＦダイプレクサ５３を設けることにより，通信相手側における受信信号（当該無線機１から見れば送信信号）のＳＮ比を悪化させずに維持することができる。
また，装置のスペース，電力消費及びコストの多くを占めるミキサ及び基準発振器がそれぞれ１つで済む（基準発振器の出力パワーもミキサ１つ分で済む）ので，ダイプレクサ５３，５４を設けたとしても従来よりも装置の小型化，省電力化，低コスト化を図ることができる。
【００１３】
【実施例】
前記コンバータＸ（周波数変換装置）は，ＦＤＤ方式の無線通信に用いられるものであったが，時間分割復信（ＴＤＤ）方式の無線通信に用いられる実施例である周波数コンバータＸ１（以下，コンバータＸ１という）を備える無線機１’も考えれる。
図３は，コンバータＸ１を備える無線機１’の概略構成を表すブロック図である。
無線機１’は，前記無線機１における前記コンバータＸをコンバータＸ１に置き換えたものである。
さらに，コンバータＸ１は，前記コンバータＸにおける前記ＲＦダイプレクサ５３及び前記ＩＦダイプレクサ５４を，それぞれ第１及び第２のスイッチ５３’，５４’（以下，ＲＦスイッチ５３’，ＩＦスイッチ５４’という）に置き換え，さらに，前記ＩＦスイッチ５４’と前記有線側入力部４１との間に前記送信ＩＦ信号の発生（電力レベル）を検出する信号検出手段６１が設けられるとともに，該信号検出手段６１の検出結果に基づいて前記両スイッチ５３’，５４’を切り替える切替回路６２が設けられたものであり，それ以外は前記コンバータＸと同じ構成を有している。
ここで，前記切替回路６２は，前記信号検出手段６１で前記送信ＩＦ信号の発生が検出された場合に両スイッチ５３’，５４’を送信側（無線側出力部４２及び有線側入力部４１の側）に切り替え，その他の場合は受信側（無線側入力部４３及び有線側出力部４４の側）に切り替える。
これにより，ＴＤＤ方式の通信における信号伝送方向（当該無線機１’から通信相手への伝送／通信相手から当該無線機１’への伝送）に応じて前記ミキサ５２の接続先（有線側入力部４１及び無線側出力部４２への接続，又は有線側出力部４４及び無線側入力部４３への接続）が切り替わり，受信信号と送信信号とがアイソレートされる。その結果，前記送信ＩＦ信号がモデム３のデモジュレータ側（有線側出力部）へ回り込むこと，及び前記受信ＲＦ信号が前記無線側出力部４２へ回り込むことを防止でき，受信信号及び送信信号のＳＮ比を維持できる。
ここで，前記信号検出手段６１と前記ＩＦスイッチ５４’との間に信号伝送を所定時間遅延させる信号遅延回路を設ければ，前記ＩＦスイッチ５４’の切り替え完了が前記送信ＩＦ信号の到達より遅れることを確実に防止できる。
また，両スイッチ５３’，５４’の接続切り替えは，送信のタイミングを制御している前記モデム３によって制御されるよう構成する等，外部装置からの制御信号によって切り替わるよう構成してもよい。
また，２つのアンテナ１６，２６を１つにし，その接続先をサーキュレータや特許文献１及び特許文献２で示されるようなスイッチ等で分岐して前記無線側出力部４２及び前記無線側入力部４３それぞれと接続するように構成してもよい。このような実施例によっても，装置のスペース，電力消費及びコストの多くを占めるミキサ及び基準発振器がそれぞれ１つで済む（基準発振器の出力パワーもミキサ１つ分で済む）ので，スイッチ５３’，５４’等を設けたとしても従来よりも装置の小型化，省電力化，低コスト化を図ることができる。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によれば，送受信の双方向について周波数変換を行う周波数変換装置において，ダイプレクサやスイッチ等の接続回路を設けてミキサ（周波数混合器）を送信用（アップコンバート）と受信用（ダウンコンバート）とで共用することにより，送受信信号のＳＮ比を維持しつつ，装置の小型化，省電力化，低コスト化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る周波数変換装置Ｘを備えた無線機の概略構成を表すブロック図。
【図２】本発明の実施の形態に係る周波数変換装置における受信信号のＳＮ比について説明する模式図。
【図３】本発明の実施例に係る周波数変換装置Ｘ１を備えた無線機の概略構成を表すブロック図。
【図４】従来の周波数変換装置を備えた無線機の概略構成を表すブロック図。
【符号の説明】
１，１’…無線機（本発明）
２…従来の無線機
３…モデム
１１，２１，５１…基準発振器
１２，２２，５１…ミキサ
１４…送信アンプ
１６…送信アンテナ
２４…受信アンプ
２６…受信アンテナ
５３…ＲＦダイプレクサ（無線側接続回路，第１のダイプレクサ）
５３’…ＲＦスイッチ（無線側接続回路，第１のスイッチ）
５４…ＩＦダイプレクサ（有線側接続回路，第２のダイプレクサ）
５４’…ＩＦスイッチ（有線側接続回路，第２のスイッチ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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