(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同期発振器で構成した局部発振器と、この局部発振器からの信号と入力信号とをミキシングする周波数ミキサと、この周波数ミキサからの信号を送信する指向性を有する送信アンテナとを有して、入力信号をアップコンバートするＮ個(Ｎは２以上の整数)のアップコンバータと、
基準信号を出力する基準信号源と、
上記基準信号を上記Ｎ個のアップコンバータの各同期発振器に駆動信号として分配する第１の分配部と、
上記Ｎ個のアップコンバータに上記入力信号を分配する第２の分配部とを備え、
上記第１の分配器は、上記基準信号を上記Ｎ個のアップコンバータの各同期発振器に分配する略同一長の複数の線路を有し、
上記第２の分配器は、上記入力信号を上記Ｎ個のアップコンバータに分配する略同一長の複数の線路を有し、
上記Ｎ個のアップコンバータは、上記第２の分配部から入力された入力信号を上記第１の分配部から入力された上記駆動信号を用いてアップコンバートして、このアップコンバートした信号を、上記Ｎ個のアップコンバータの指向性を有するＮ個の送信アンテナから、Ｎ個の送信信号を互いに同一周波数かつ同一振幅で無線送信することを特徴とする無線送信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の無線送信装置において、
さらに、入力変調信号を周波数変換して中間周波数信号を出力する周波数変換部と、
上記基準信号源が出力する基準信号の少なくとも一部を、上記中間周波数信号に付加して中間周波数多重信号として出力する基準信号付加部と
を備え、
上記第２の分配部は、
上記基準信号付加部が出力する上記中間周波数多重信号を上記入力信号として上記Ｎ個のアップコンバータに分配し、
上記Ｎ個のアップコンバータは、上記第２の分配部から入力された上記中間周波数多重信号をアップコンバートして、このアップコンバートした信号を、上記Ｎ個のアップコンバータのＮ個の指向性を有する送信アンテナから、互いに同一周波数かつ同一振幅の無線多重信号として無線送信することを特徴とする無線送信装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の無線送信装置と、
上記無線送信装置から無線送信された無線送信信号を受信してダウンコンバートするダウンコンバータを有する受信装置とを備えたことを特徴とする無線送受信システム。
【請求項４】
請求項３に記載の無線送受信システムにおいて、
上記ダウンコンバータは、上記無線送信装置から無線送信された無線送信信号をダウンコンバートするアンチパラレルダイオードペア型ミキサを有することを特徴とする無線送受信システム。
【請求項５】
請求項２に記載の無線送信装置と、
上記無線送信装置から無線送信された無線送信信号を受信してダウンコンバートするダウンコンバータを有する受信装置とを備え、
上記ダウンコンバータは、受信した無線送信信号を中間周波数信号にダウンコンバートする第１ダウンコンバート部と、上記中間周波数信号から基準信号を抽出し、この抽出した基準信号を用いて、上記中間周波数信号をさらにダウンコンバートする第２ダウンコンバート部とを有することを特徴とする無線送受信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、無線送信装置および無線送受信システムに関し、例えば、マイクロ波帯の無線送信装置およびマイクロ波帯の無線送受信システム等に関する。さらに、特に、一例として、複数の放送波をマイクロ波帯で無線伝送するマイクロ波帯の無線送信装置およびマイクロ波帯の無線送受信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、マイクロ波帯無線通信システム、とりわけミリ波帯無線通信システムとしては、図１５、図１６に示すように、無線ＣＡＴＶ映像信号伝送システムをなすものがある(特許文献１(特開平１１−４１５８１号公報)参照)。なお、本明細書において、マイクロ波帯とは、ミリ波帯を含む周波数帯域をいう。
【０００３】
上記無線ＣＡＴＶ映像信号伝送システムは、図１５に示すように、ＣＡＴＶセンタ側の複数の無線送受信機(柱上機)１５００が集まって構成される無線タワー１０００および加入者側の複数の無線送受信機(軒先機)１６００から構成される。上記無線送受信機(柱上機)１５００は、図１５に示すように、タップオフあるいはＣＡＴＶ中継端子３０００により分岐された複数チャンネル帯を有する下り信号が入力される。
【０００４】
この従来例においては、柱上機１５００および軒先機１６００は、１：１に対応している。この柱上機１５００は、半径１００ｍの加入者地域毎に１本の電柱等に必要により２５台まで設置され、無線タワー１０００を構成している。一方、加入者側の軒先機１６００は、軒先やベランダ等に配置される。
【０００５】
柱上機１５００は、ＣＡＴＶセンタ(図示せず)から、複数チャンネル帯域信号を高周波にアップコンバートした側波帯信号(映像信号)Ｓ２と同時に側波帯信号Ｓ２よりレベルの大きい局部発振信号Ｓ１を、加入者側の軒先機１６００に送る。この軒先機１６００では、柱上機１５００からの側波帯信号(映像信号)Ｓ２と局部発振信号Ｓ１とを別々に選択受信し、これを混合して中間周波数にダウンコンバートする構成である。
【０００６】
具体的には、図１６に示すように、送信側の柱上機１５００が有する局部発振器１５２０は局部発振信号Ｓ１を出力するが、局部発振信号Ｓ１の周波数は可変である。この局部発振信号Ｓ１は、増幅器で増幅されフィルタ１５３１による帯域制限を受け、アンテナＧ５から軒先機１６００に向けて送信される。
【０００７】
一方、この局部発振信号Ｓ１の送出と同時に、中継端子３０００により分岐された下り信号が、帯域フィルタ１５５０を通り、増幅器を経て周波数変換器１５５１に入力される。周波数変換器１５５１において下り映像信号は、送信側局部発振器１５２０が出力する局部発振信号により変調されアップコンバートされ、ついで、帯域フィルタ１５３０を通り、側波帯信号Ｓ２としてアンテナＧ１から軒先機１６００に向けて送り出される。
【０００８】
軒先機１６００は、アンテナＧ２で映像信号である側帯波信号Ｓ２を受信し、この側帯波信号Ｓ２は帯域フィルタ１６６０を通り、周波数変換器１６１０に入力される。一方、アンテナＧ５により送信された送信側局部発振器１５２０からの局部発振信号Ｓ１は、アンテナＧ４で受信され、帯域フィルタ１６８０を通って、周波数変換器１６１０に入力される。この周波数変換器１６１０において、受信した側波帯信号Ｓ２を局部発振信号Ｓ１でダウンコンバートする。これにより、受信した側波帯信号Ｓ２を中間周波数信号に変換する。
【０００９】
ところが、上記無線通信システムの、とりわけ下り回線では、次の(１)〜(４)のような問題がある。
【００１０】
(１) 柱上機１５００と軒先機１６００との送受信形態が、１：１の送受信形態であるが、一つの無線タワー１０００では柱上機１５００を２５台までしか設置することができない。よって、一つの無線タワー１０００では、ユーザー側の２５台の軒先機１６００しかカバーできない。したがって、より多くのユーザーをカバーしようとするとより多くの柱上機が必要となる。
【００１１】
(２) 各軒先機１６００では、２５台の柱上機１５００のうちから一つの柱上機１５００を選択する必要があるが、２５台の柱上機１５００からの無線信号は、伝送周波数帯域幅が共通であるので、周波数分離するのが困難であり、混信を起こし易い。
【００１２】
(３) 柱上機１５００,軒先機１６００は、側波帯信号Ｓ２と局部発振信号Ｓ１を、夫々独立のアンテナＧ１,Ｇ２とＧ５,Ｇ４で送受信するので、下り回線側では、２対のミリ波帯アンテナと送信機と受信機が必要となり、機能が複雑で高コストなシステムとなる。
【００１３】
(４) 局部発振器１５２０が発生する局部発振信号Ｓ１は、安定性を確保するために軒先機１６００に伝送する。この局部発振信号Ｓ１はミリ波帯の局部発振信号として動作する。よって、伝送距離が２倍になると、所望信号波である側波帯信号Ｓ２が６ｄＢ減衰するだけでなく、局部発振信号Ｓ１も６ｄＢ減少する。その結果、軒先機１６００の周波数変換器１６１０でダウンコンバートされた中間周波数信号は、少なくとも１２ｄＢ減少する。したがって、伝送距離は、通常のヘテロダインタイプの受信機に比べて、半分以下になり安定した無線伝送と伝送距離の確保が困難になる。
【特許文献１】特開平１１−４１５８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
そこで、この発明の課題は、受信エリアを広くすることができ、無線受信装置による受信を容易にできる無線送信装置および無線送受信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、この発明の無線送信装置は、同期発振器で構成した局部発振器と、この局部発振器からの信号と入力信号とをミキシングする周波数ミキサと、この周波数ミキサからの信号を送信する指向性を有する送信アンテナとを有して、入力信号をアップコンバートするＮ個(Ｎは２以上の整数)のアップコンバータと、
基準信号を出力する基準信号源と、
上記基準信号を上記Ｎ個のアップコンバータの各同期発振器に駆動信号として分配する第１の分配部と、
上記Ｎ個のアップコンバータに上記入力信号を分配する第２の分配部とを備え、
上記第１の分配器は、上記基準信号を上記Ｎ個のアップコンバータの各同期発振器に分配する略同一長の複数の線路を有し、
上記第２の分配器は、上記入力信号を上記Ｎ個のアップコンバータに分配する略同一長の複数の線路を有し、
上記Ｎ個のアップコンバータは、上記第２の分配部から入力された入力信号を上記第１の分配部から入力された上記駆動信号を用いてアップコンバートして、このアップコンバートした信号を、上記Ｎ個のアップコンバータの指向性を有するＮ個の送信アンテナから、Ｎ個の送信信号を互いに同一周波数かつ同一振幅で無線送信することを特徴としている。
【００１６】
この発明の無線送信装置によれば、第２の分配部は、入力信号をＮ個のアップコンバータに分配するので、このＮ個のアップコンバータへ入力される入力信号の周波数は揃っている。さらに、第１の分配部は、基準信号をＮ個のアップコンバータの各同期発振器に駆動信号として分配するので、各同期発振器に入力される駆動信号の周波数が揃っている。したがって、各同期発振器は、周波数が揃った駆動信号で駆動されるので、上記入力信号を無線送信周波数へアップコンバートするための周波数が揃った局部発振信号を発生できる。なお、ここで述べる同期発振器は、入力される信号の周波数成分に関して同期がとれた発振器として用いる。
【００１７】
ここで、アップコンバータが有する周波数ミキサは、例えば、３端子回路(２入力、１出力)である。このため、Ｎ個のアップコンバータが同一周波数の無線送信信号を出力するためには、Ｎ個の入力信号も全て同一周波数でアップコンバータへ入力する必要がある。つまり、上記局部発振信号を発生する同期発振器の駆動信号となる基準信号だけでなく、Ｎ個のアップコンバータへの入力信号としての入力変調信号も同一周波数で入力すること(Ｎ個の入力変調信号の周波数が揃っていること)によって、Ｎ個のアップコンバータが出力する無線送信信号を同一周波数にすることができる。
【００１８】
各アップコンバータが有する局部発振器は同期発振器であるので、この同期発振器から各アップコンバータが有する周波数ミキサの局部発振信号入力部へ入力される局部発振信号は周波数が揃った信号となる。また、各アップコンバータは、第２の分配器から周波数が揃った入力変調信号が入力される。したがって、各アップコンバータが出力する信号も夫々周波数の揃った信号となり、結果的に、Ｎ個のアップコンバータの各送信アンテナから送信される送信信号も同一周波数の送信信号となる。
【００１９】
したがって、この発明の無線送信装置によれば、Ｎ個のアップコンバータのＮ個の送信アンテナから周波数の揃ったＮ個の送信信号を送信できるので、受信エリアを広くすることができると共に、この受信エリア内に配置された無線受信装置はＮ個の送信信号のうちのどれでも受信することが可能となる。したがって、この発明の無線送信装置によれば、受信エリアを広くすることができ、無線受信装置による受信を容易にできる。
【００２０】
また、一実施形態の無線送信装置では、上記入力信号は入力変調信号である。
【００２１】
また、一実施形態の無線送信装置は、入力変調信号を周波数変換して中間周波数信号を出力する周波数変換部を備え、
上記入力信号は中間周波数信号であり、
上記第２の分配部は、上記周波数変換部が出力する中間周波数信号を上記Ｎ個のアップコンバータに入力信号として分配し、
上記Ｎ個のアップコンバータは、上記第２の分配器から入力された中間周波数信号をアップコンバートし、このアップコンバートした信号を上記送信アンテナから無線送信する。
【００２２】
上記構成の無線送信装置によれば、周波数変換部が入力変調信号を中間周波数信号に周波数変換し、この中間周波数信号が第２の分配部からＮ個のアップコンバータに入力信号として入力される。このＮ個のアップコンバータは第２の分配器から入力された上記中間周波数信号をアップコンバートして送信アンテナから無線送信する。
【００２３】
この実施形態では、入力変調信号をアップコンバートする前に、周波数変換部で周波数変換して中間周波数信号にしている。これにより、中間周波数信号を各アップコンバータでアップコンバートしたときに、アップコンバートした信号に含まれる不要波であるイメージ信号と所望伝送帯域幅である伝送信号周波数帯との周波数間隔が大きくなる。したがって、アップコンバートした信号に含まれる不要波をフィルタ(例えばＩＣ上に作製されたフィルタ)で容易に除去できる。また、このフィルタを、高Ｑの誘電体共振器等で構成したフィルタで構成しなくても、ＩＣプロセスで、ＩＣ上で周波数ミキサと一体化(モノリシック化)して小型に構成することが可能となる。したがって、Ｎ個の各アップコンバータで中間周波数信号を周波数アップコンバートした信号の振幅の差異(バラツキ)も小さくすることができ、複数のアップコンバータから同一周波数の信号を出力できると共に、各アップコンバータからの送信信号を電力レベルに関し効率よく送信することが可能となる。
【００２４】
また、一実施形態の無線送信装置は、上記基準信号源が出力する基準信号の少なくとも一部を、上記入力信号に付加する基準信号付加部を備える。
【００２５】
上記構成の無線送信装置によれば、基準信号付加部は、基準信号を、入力信号に付加して多重化した多重信号を生成することができる。また、周波数変換部は上記基準信号で周波数変換を行う。このため、上記多重信号では、基準信号と入力信号は、周波数成分に関して同期がとれた信号となる。さらに、入力変信号に基準信号を付加した多重信号を第２の分配器でＮ分配して、Ｎ個のアップコンバータへ供給する。これと共に、複数のＮ個のアップコンバータの同期発振器は、第１の分配器から分配される周波数の揃った基準信号を駆動信号として同期発振して周波数の揃った局部発振信号を周波数ミキサに出力する。これにより、Ｎ個のアップコンバータが出力する無線多重信号も周波数が揃ってくるので、上記無線多重信号を複数の送信アンテナから同一周波数の無線送信信号として送信できる。
【００２６】
また、一実施形態の無線送信装置は、上記同期発振器が、位相同期発振器、注入同期発振器、周波数マルチプライアのうちのいずれかである。
【００２７】
上記構成の無線送信装置によれば、Ｎ個のアップコンバータが有する局部発振部としての上記同期発振器が、位相同期発振器、または注入同期発振器、もしくは周波数マルチプライアであるので、Ｎ個のアップコンバータの局部発振器が出力する局部発振信号の周波数は、同一となる。また、第２の分配器からＮ個のアップコンバータへ分配される入力信号も同一周波数であるので、一例としてＩＣで構成されるばらつきが小さいＮ個のアップコンバータが出力する送信信号も同一周波数となり、Ｎ個の各送信アンテナから同一周波数で無線送信することが可能となる。
【００２８】
また、本発明の無線送信装置は、上記第１の分配器は、上記基準信号を上記Ｎ個のアップコンバータの各同期発振器に分配する略同一長の複数の線路を有し、上記第２の分配器は、上記入力信号を上記Ｎ個のアップコンバータに入力信号として分配する略同一長の複数の線路を有する。
【００２９】
上記構成の無線送信装置によれば、上記入力信号は、第２の分配器が有する略同一長の複数の線路でもって、Ｎ個のアップコンバータに分配される。したがって、各アップコンバータに入力される入力信号は、振幅成分に関しては一定となる。また、上記基準信号は、第１の分配器が有する略同一長の複数の線路でもって、各アップコンバータの同期発振器に分配される。したがって、各同期発振器に入力される基準信号は、振幅成分に関しては一定となり、各同期発振器から各周波数ミキサに入力される各局部発振信号も、同一周波数かつ同一振幅となる。したがって、Ｎ個のアップコンバータの送信アンテナから送信する送信無線信号は、同一周波数でかつ略同一振幅となる。
【００３０】
また、一実施形態の無線送信装置は、上記Ｎ個のアップコンバータが有する各送信アンテナは指向性アンテナであると共にそれぞれ異なった方向を向くように配置されている。
【００３１】
上記構成の無線送信装置によれば、Ｎ個の送信アンテナが指向性アンテナであることで、送信出力を大きくし伝搬距離を大きくすることが可能となる。また、指向性のＮ個の送信アンテナが指向角度を変えて配置しているので、受信エリア(サービスエリア)を広くすることができる。
【００３２】
また、一実施形態の無線送信装置は、上記アップコンバータが有する周波数ミキサは、入力信号をアップコンバートするアンチパラレルダイオードペア型ミキサである。
【００３３】
上記構成の無線送信装置によれば、上記アップコンバータは、周波数ミキサとして、ダイオード２個が夫々、アンチパラレル(ダイオードの電極方向が反対で並列)に配列された構成のアンチパラレルダイオードペア型ミキサを有している。このアンチパラレルダイオード型ミキサは、このミキサ内部で周波数ミキサ動作と同時に、入力された局部発振信号の偶高調波を発生し、２逓倍する機能を有しているので、同期発振器からの入力される局部発振信号を逓倍する動作をする。
【００３４】
さらに、このアンチパラレルダイオードペア型ミキサは、２端子のダイオードで構成されるので、３端子デバイスのトランジスタを用いる回路に比べて小型であり、かつ、トランジスタ回路のように複数個使う必要も無い。すなわち、このアンチパラレルダイオードペア型ミキサは、２個のダイオードをアンチパラレルに配列するだけで、周波数ミキサを構成することができ、ＭＭＩＣ化も容易で、小型化が容易である。
【００３５】
したがって、この同期発振器が出力する局部発振信号の周波数は、周波数ミキサとして基本波ミキサ(基本波局部発振信号(周波数ｆＬＯ２)を入力するタイプのミキサ)を採用した場合に比べて、１/２の周波数でよくなる。よって、上記局部発振信号の周波数を低くすることができ、この周波数ミキサへ注入する局部発振信号である同期発振器の出力信号の振幅のばらつきも小さくなる。したがって、このアンチパラレルダイオードペア型ミキサによりアップコンバージョンされた出力信号(送信信号)の振幅のばらつきも小さくすることができる。
【００３６】
また、この発明の無線送受信システムは、上記無線送信装置と、上記無線送信装置から無線送信された無線送信信号を受信してダウンコンバートするダウンコンバータを有する受信装置とを備えた。
【００３７】
この無線送受信システムでは、無線送信装置は、各アップコンバータが同一周波数の送信無線信号を出力するので、受信装置は複数のアップコンバータのうちのどのアップコンバータからの送信信号を受信しても、混信することがない。よって、一つの無線送信装置(例えば無線タワー)からの送信信号を、複数の受信装置(例えば受信端末)で受信することが可能となる。
【００３８】
また、一実施形態の無線送受信システムでは、上記ダウンコンバータは、上記無線送信装置から無線送信された無線送信信号をダウンコンバートするアンチパラレルダイオードペア型ミキサを有する。
【００３９】
上記構成の無線送受信システムによれば、受信装置のダウンコンバータが、周波数ダウンミキサとなるアンチパラレルダイオードペア型ミキサを有する。これにより、このミキサの局部発振信号入力ポートには、周波数ダウンミキサとして基本ミキサを採用した場合に局部発振信号入力ポートに入力する局部発振信号の周波数の１/２の周波数の局部発振信号を入力すればよい。したがって、上記受信装置が有する局部発振器の共振器部ではより高いＱ値を扱うことができる。よって、上記受信装置の局部発振器として、周波数安定度の高い発振器を、ワイヤボンディング等の容易な実装方法を用いて小型で簡易に製作することができ、その結果、製造バラツキ等を小さくすることができる。
【００４０】
また、一実施形態の無線送受信システムは、上記無線送信装置と、上記無線送信装置から無線送信された無線送信信号を受信してダウンコンバートするダウンコンバータを有する受信装置とを備え、上記ダウンコンバータは、受信した無線送信信号を中間周波数信号にダウンコンバートする第１ダウンコンバート部と、上記中間周波数信号から基準信号を抽出し、この抽出した基準信号を用いて、上記中間周波数信号をさらにダウンコンバートする第２ダウンコンバート部とを有する。
【００４１】
上記構成の無線送受信システムによれば、第２ダウンコンバート部は、基準信号が付加された中間周波数信号から基準信号を抽出し、この基準信号を用いて、上記中間周波数信号をさらにダウンコンバートする。これにより、無線送信装置に入力された入力変調信号を再生する。上記中間周波数信号から抽出した基準信号は、無線送信装置からの送信無線信号によって、所望信号とともに送信されたものである。
【００４２】
したがって、無線送信装置側での入力変調信号が、どのような変調形式(一例として、ＱＰＳＫ(４位相偏移変調)、８ＰＳＫ(８位相偏移変調)、６４ＱＡＭ(６４直交振幅変調)−ＯＦＤＭ(直交周波数分割多重))であっても、無線送信装置が有する同期発振器の位相雑音や、無線受信装置の第１ダウンコンバート部が有する局部発振器(周波数ｆＬＯ３)の位相雑音や周波数偏差の影響を受けることなく、受信側で、送信側の入力変調信号を、出力信号として復元,再生することができる。また、上記受信装置の構成では、上記第１ダウンコンバート部と第２ダウンコンバート部によるヘテロダイン構成を基本としているので、周波数変換損失を小さくすることができる。その結果、上記従来の受信機と比較して伝送距離を伸ばすことが可能となる。
【００４３】
したがって、無線送信装置(一例として無線タワー)が出力する無線送信信号は、伝送距離を伸ばすことができ、かつ、多くの受信装置(一例として受信端末)で受信することが可能となる。しかも、送信側の無線送信装置がどのような変調方式であっても、受信側の受信装置において、例えば、ＴＶ受像機が有する放送用チューナを用いて復調することが可能となる。また、受信装置のダウンコンバータが有する第１ダウンコンバート部の局部発振器(一例としてミリ波局部発振器(ｆＬＯ３))の安定精度が十分高くなくても、上記チューナで復調することが可能である。さらに、この受信装置を複数台配置して、この複数第の受信装置の出力を等しい長さの出力ケーブルで合成することにより、この複数の受信装置が出力する信号を略同一周波数で合成することもできる。つまり、無線送信装置(一例として無線タワー)の複数のアップコンバータが送信する送信信号を複数の受信装置によって、空間ダイバシティ受信して、出力合成することができる。これにより、無線送信装置と受信装置との間の通信において、例えば、鳥、木の葉および周囲の建築物、や局所的な雨等による電波減衰,遮断の影響を軽減することができる。
【発明の効果】
【００４４】
この発明の無線送信装置によれば、第２の分配部は、入力信号をＮ個のアップコンバータに分配するので、このＮ個のアップコンバータへ入力される入力信号の周波数は揃っている。さらに、第１の分配部は、基準信号をＮ個のアップコンバータの各同期発振器に駆動信号として分配するので、各同期発振器に入力される駆動信号の周波数が揃っている。したがって、各同期発振器は、周波数が揃った駆動信号で駆動されるので、上記入力信号を無線送信周波数へアップコンバートするための周波数が揃った局部発振信号を発生できる。したがって、各アップコンバータが出力する信号も夫々周波数の揃った信号となり、結果的に、Ｎ個のアップコンバータの各送信アンテナから送信される送信信号も同一周波数の送信信号となる。
【００４５】
したがって、この発明の無線送信装置によれば、Ｎ個のアップコンバータのＮ個の送信アンテナから周波数の揃ったＮ個の送信信号を送信できるので、受信エリアを広くすることができると共に、この受信エリア内に配置された無線受信装置はＮ個の送信信号のうちのどれでも受信することが可能となる。したがって、この発明の無線送信装置によれば、受信エリアを広くすることができ、無線受信装置による受信を容易にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。以下の実施形態では、一例として、ミリ波帯の無線送信装置、無線受信装置および無線送受信システムについて説明するが、この発明の無線送信装置,無線送受信システムは、広帯域伝送が可能なマイクロ波帯またはミリ波帯の周波数帯での使用が好ましい。
【００４７】
(第１の実施形態)
図１に、この発明の無線送信装置の第１実施形態を示す。また、図２Ａに、上記第１実施形態の無線送信装置９９での入力変調信号５ｅ(周波数ｆＩＦ１ｅ)の周波数配置を示す。また、図２Ｂに、上記第１実施形態の無線送信装置９９の送信アンテナ４ａ〜４ｃから送信する無線信号７２の周波数配置を示す。
【００４８】
図１に示す無線送信装置９９は無線タワーをなし、放送波を直接に受信する受信アンテナ１ａ,１ｂと、この受信アンテナ１ａ,１ｂに接続されたレベル制御部５と、制御ユニット２００ａと、無線ユニット３００を有する。
【００４９】
入力信号源となる直接受信用の受信アンテナ１ａ,１ｂで受信した放送波受信信号５ａ,５ｂは、それぞれ、レベル制御部５が有するブスータアンプ５１,５２で増幅され、所定の適当な入力レベルまでレベル制御される。さらに、レベル制御部５は合成器５３を有する。この合成器５３によって、受信信号５ａと受信信号５ｂの総信号パワー比率が適当な比率(例えば１：１)に調整,合成され、図２Ａに示すように、一系列の入力変調信号５ｅ(周波数ｆＩＦ１ｅ)が形成され、制御ユニット２００ａに入力される。なお、この第１実施形態では、一例として、受信信号５ａを地上波ＵＨＦ帯信号とし、受信信号５ｂを衛星放送信号とした。また、ブスータアンプ５１,５２は、一例として、アンテナ１ａ,１ｂの周辺に取り付けられる。
【００５０】
また、この第１実施形態では、受信信号５ａと５ｂとが周波数の異なる信号であるとして説明している。仮に、受信信号５ａと５ｂとが同じ周波数帯である場合には、受信信号５ａ,５ｂのうちのいずれか一方、もしくは両方の信号５ａ,５ｂを周波数変換し、ＵＨＦ帯バンドで、一系列の入力変調信号５ｅを生成しても構わない。
【００５１】
制御ユニット２００ａに入力された入力変調信号５ｅは、一定レベルまで増幅され、所望信号のみがバンドパスフィルタ２０２ａを通過する。このバンドパスフィルタ２０２ａを通過した所望信号は、レベル制御器を含む増幅器２０３によって増幅され、レベル制御されて、中間信号７１ｓとなる。この中間信号７１ｓは、第２の分配部を構成するＮ分配出力ポート(この第１実施形態ではＮ＝３)６７ａ,６７ｂ,６７ｃから出力される。
【００５２】
すなわち、制御ユニット２００ａは、Ｎ分配出力ポート(この第１実施形態ではＮ＝３)をなす３つの出力ポート６７ａ,６７ｂ,６７ｃを有し、この３つの出力ポート６７ａ,６７ｂ,６７ｃからは、バンドパスフィルタ２０２ａで必要な側波帯が選択,通過され、増幅器２０３でレベル調整された後の中間信号７１ｓが出力される。この３つの出力ポート６７ａ,６７ｂ,６７ｃは、それぞれ、無線ユニット３００の入力ポート６７ａａ,６７ｂｂ,６７ｃｃにケーブル(図示せず)で接続されている。この各ケーブルの線路長(ケーブル長)は等しい長さになっている。これにより、各入力ポート６７ａａ〜６７ｃｃには、同等の周波数と略同等の振幅成分を有する中間信号７１ｓが入力され、各アップコンバータ６９ａ〜６９ｃに入力される。上記出力ポート６７ａ〜６７ｃと入力ポート６７ａａ〜６７ｃｃとケーブルとが第２の分配部を構成している。
【００５３】
一方、制御ユニット２００ａは局部発振器をなす基準信号源２１０を有し、この基準信号源２１０は、局部発振信号(周波数ｆＬＯ１)を出力する。この局部発振信号(周波数ｆＬＯ１)は、減衰器やアンプ等で構成されたレベル制御器６０によって所定のレベルに制御され、基準信号７１ｃとして、Ｎ分配出力ポート(この第１実施形態ではＮ＝３)６８ａ,６８ｂ,６８ｃから出力される。制御ユニット２００ａの基準信号源２１０は、無線ユニット３００が有する局部発振部としての３つの同期発振器７ａ,７ｂ,７ｃの駆動信号源となる。
【００５４】
すなわち、上記３つの出力ポート６８ａ〜６８ｃから出力された基準信号７１ｃは、それぞれ、無線ユニット３００が有する３つのアップコンバータ６９ａ,６９ｂ,６９ｃの入力ポート６８ａａ,６８ｂｂ,６８ｃｃに入力される。この入力ポート６８ａａ,６８ｂｂ,６８ｃｃは、それぞれ、局部発振部としての同期発振器７ａ,７ｂ,７ｃに接続されている。よって、入力ポート６８ａａ,６８ｂｂ,６８ｃｃに入力された基準信号７１ｃは、それぞれ、無線ユニット３００が有する３つのアップコンバータ６９ａ〜６９ｃの３つの同期発振器７ａ,７ｂ,７ｃに駆動信号として入力される。
【００５５】
ここで、制御ユニット２００ａの基準信号源２１０に接続されている出力ポート６８ａ,６８ｂ,６８ｃは、それぞれ、無線ユニット３００の入力ポート６８ａａ,６８ｂｂ,６８ｃｃにケーブル(図示せず)で接続されている。この各ケーブルの線路長(ケーブル長)は等しい長さになっている。そして、各出力ポート６８ａ,６８ｂ,６８ｃからの基準信号７１ｃは、それぞれ、同等の周波数と略同等の振幅成分となった状態で、入力ポート６８ａａ,６８ｂｂ,６８ｃｃからアップコンバータ６９ａ,６９ｂ,６９ｃの同期発振器７ａ,７ｂ,７ｃへ入力される。上記出力ポート６８ａ〜６８ｃと入力ポート６８ａａ〜６８ｃｃとケーブルとが第１の分配部を構成している。
【００５６】
このように、制御ユニット２００ａの各出力ポート６７ａ〜６７ｃから無線ユニット３００の各入力ポート６７ａａ〜６７ｃｃへ同等の周波数と略同等の振幅成分を有する中間信号７１ｓが入力される。また、制御ユニット２００ａの各出力ポート６８ａ〜６８ｃから無線ユニット３００の各入力ポート６８ａａ〜６８ｃｃへは同等の周波数と略同等の振幅成分を有する基準信号７１ｃが入力される。
【００５７】
図１に示すように、アップコンバータ６９ａ,６９ｂ,６９ｃは、それぞれ、送信アンテナ４ａ,４ｂ,４ｃ、周波数ミキサ３０１、同期発振器７ａ,７ｂ,７ｃ、フィルタ３０２、増幅器３０３および送信アンテナ４ａ,４ｂ,４ｃを備える。そして、各アップコンバータ６９ａ,６９ｂ,６９ｃにおいて、各周波数ミキサ３０１と同期発振器７ａ,７ｂ,７ｃとフィルタ３０２と増幅器３０３が、ＭＩＣ(マイクロ波ＩＣ)やＭＭＩＣ(マイクロ波モノリシックＩＣ)技術により、製造ばらつきが小さい同等の回路で構成されていることが望ましい。この場合、各アップコンバータ６９ａ,６９ｂ,６９ｃでは、周波数ミキサ３０１の出力やその後のフィルタ３０２、および各アップコンバータ６９ａ,６９ｂ,６９ｃの出力つまり無線信号７２は、周波数のみならず、振幅成分についても揃った信号となる。そして、この周波数と振幅が揃った無線信号７２は、同一の形状の指向性アンテナであると共に互いに異なった方向に配置された３個のアンテナ４ａ,４ｂ,４ｃから同時に同一周波数で放射される。
【００５８】
また、この第１実施形態では、アップコンバータ６９ａ,６９ｂ,６９ｃは、ミリ波帯アップコンバート用周波数ミキサ３０１として、ダイオード２個が夫々、アンチパラレル(ダイオードの電極方向が反対で、並列)に配列されたアンチパラレルダイオードペア型周波数ミキサを採用した。このアンチパラレルダイオードペア型周波数ミキサ３０１は、ミキサ内部でミキサ動作と同時に、入力された局部発振信号の偶高調(偶数次の高調)波を発生し、とりわけ２逓倍する機能が強い。よって、各アンチパラレルダイオードペア型周波数ミキサ３０１は、同期発振器７ａ〜７ｃからの出力信号(局部発振信号)を２逓倍動作する。この場合、ミキサ３０１が基本波ミキサ(基本波局部発振信号(周波数ｆＬＯ２)を入力するタイプのミキサ)である場合に比べて、各同期発振器７ａ〜７ｃは、出力信号の周波数を１/２に低減できる。したがって、各同期発振器７ａ〜７ｃの出力信号(つまり、ミキサ３０１へ注入する局部発振信号)の振幅のばらつきも小さくできる。
【００５９】
したがって、このアンチパラレルダイオードペア型の周波数ミキサ３０１によりアップコンバージョンされた信号出力の周波数成分は等しくなり、振幅成分についてもばらつきも小さくなる。具体的には、基準信号源２１０が出力する局部発振信号の周波数ｆＬＯ１と、同期発振器７ａ〜７ｃが出力する局部発振信号の周波数((１/２)×ｆＬＯ２)とは、次式(１)で表される関係となる。なお、次式(１)において、Ｍは、２以上の整数であり、同期発振器７ａ〜７ｃの逓倍数を示す。つまり、同期発振器７ａ〜７ｃは、Ｍ逓倍(Ｍは２以上の整数)型の周波数マルチプライア、注入同期発振器または、位相同期発振器で構成される。
ｆＬＯ１×Ｍ＝(１/２)×ｆＬＯ２            … (１)
【００６０】
したがって、送信用増幅器３０３が出力する送信無線信号７２(周波数ｆＲＦ)と入力変調信号５ｅ(周波数ｆＩＦ１ｅ)とは、次式(２)で示されるような周波数関係となる。
ｆＲＦ＝ｆＩＦ１ｅ＋ｆＬＯ２
＝ｆＩＦ１ｅ＋(ｆＬＯ１×２Ｍ)
＝ｆＬＯ１×２Ｍ＋ｆＩＦ１ｅ        …  (２)
【００６１】
周波数設定の一例として、同期発振器７ａ〜７ｃを、周波数マルチプライアである５逓倍器(Ｍ＝５)とし、ｆＬＯ１＝５.９０１ＧＨｚ、ｆＩＦ１ｅ＝４５０ＭＨｚ〜２.１ＧＨｚとすれば、送信アンテナ４ａ,４ｂ,４ｃから同時に出力される無線信号７２の周波数ｆＲＦは、ｆＲＦ＝５９.４６ＧＨｚ〜６１.１１ＧＨｚとなる。ここで、同期発振器７ａ〜７ｃからアンチパラレルダオードペア型周波数ミキサ３０１の局部発振ポートへ出力する信号の周波数は、(１/２)×ｆＬＯ２であり、(１/２)×ｆＬＯ２＝ｆＬＯ１×Ｍ＝２９.５０５ＧＨｚである。なお、この周波数ミキサ３０１を５逓倍器で構成する替わりに、５逓倍動作機能をもった注入同期発振器や位相同期発振器で構成しても構わない。
【００６２】
ここで、例えば、同期発振器７ａ〜７ｃとして、位相同期発振器を採用した場合、基準信号源２１０は、数１０ＭＨｚ程度の温度補償型の水晶発振器(ＴＣＸＯ)で、同期発振器７ａ〜７ｃと直接周波数同期をとることが可能になる。上記水晶発振器(ＴＣＸＯ)は周波数が低く安定した発振器であることから、分配接続に伴う構成が簡単であり、この発振器の出力の振幅のズレ等や、温度に対する動作安定性も向上する。
【００６３】
また、上記第１実施形態の無線送信装置９９では、無線ユニット３００の各アップコンバータ６９ａ〜６９ｃが出力する送信無線信号７２の振幅のばらつきを小さくし安定動作させるために、制御ユニット２００ａの出力ポート６７ａ,６７ｂ,６７ｃを、それぞれ、線路長(ケーブル長)の等しいケーブルで、無線ユニット３００の入力ポート６７ａａ,６７ｂｂ,６７ｃｃに接続した。しかし、出力ポート６７ａ−入力ポート６７ａａ間、出力ポート６７ｂ−入力ポート６７ｂｂ間、および出力ポート６７ｃ−入力ポート６７ｃｃ間を接続するケーブルの線路長(ケーブル長)は、夫々異なった長さとしても構わない。また、各アップコンバータ６９ａ〜６９ｃおよび送信アンテナ４ａ〜４ｃを異なった位置に配置しても構わない。この場合においても、送信アンテナ４ａ,４ｂ,４ｃから送出される送信無線信号７２の周波数は同一であり、この発明の主目的を満足する。但し、この場合、ケーブルの損失を補償する分だけ、同期発振器７ａ,７ｂ,７ｃやアップコンバータ６９ａ,６９ｂ,６９ｃに動作余裕が存在するか、もしくは、レベル制御回路を備えればより好ましい。
【００６４】
(受信システム４００)
次に、図３に、上記第１実施形態の無線送信装置９９とで無線送受信システムを構成する受信システム４００を示す。図３に示すように、この受信システム４００は、３つの無線受信装置１０ａ〜１０ｃと、各無線受信装置１０ａ〜１０ｃに接続された分波器１９０と、各分波器１９０に接続されたＴＶ受像機３１を備える。
【００６５】
上述の如く、無線ユニット３００の各送信アンテナ４ａ〜４ｃからは同一周波数の無線信号７２(周波数ｆＲＦ)が送信される。このため、この受信システム４００の各受信装置１０ａ,１０ｂ,１０ｃは、無線ユニット３００の各アップコンバータ６９ａ,６９ｂ,６９ｃからのどの無線信号７２(周波数ｆＲＦ)でも受信できる。また、前述の如く、無線送信装置９９では、各送信アンテナ４ａ,４ｂ,４ｃは互いに異なった角度で配置されている。よって、１つの無線送信装置９９からの無線信号７２は、異なった所に配置された複数(ここでは３つ)の受信装置１０ａ〜１０ｃで受信することが可能となる。
【００６６】
図３に示すように、各受信装置１０ａ〜１０ｃの構成は同等であり、受信アンテナ１４と周波数変換受信回路１１と増幅器１１３と局部発振器８と出力ポート５００を有している。周波数変換受信回路１１と局部発振器８とがダウンコンバータを構成している。
【００６７】
各受信装置１０ａ〜１０ｃの出力ポート５００は分波器１９０に接続され、各分波器１９０はＴＶ受像機３１の衛星放送波用／地上波放送用チューナ３０に接続されている。また、周波数変換受信回路１１は増幅器１１０とバンドパスフィルタ１１１と周波数ダウンミキサ１１２を有する。
【００６８】
無線信号７２は、受信アンテナ１４で受信され、受信無線信号７３として、増幅器１１０で増幅され、バンドパスフィルタ１１１で所望信号が通過される。一方、局部発振器８は、局部発振信号(周波数ｆＬＯ３)を出力する。図４Ａに、受信無線信号７３と局部発振信号(周波数ｆＬＯ３)の周波数配置を示す。この局部発振信号(周波数ｆＬＯ３)は、周波数ダウンミキサ１１２の局部発振ポートに入力され、ミキサ１１２を駆動する。
【００６９】
これにより、上記所望信号は、周波数ダウンコンバートされ、元の一系列の入力変調信号５ｅ(周波数ｆＩＦ１ｅ)を再生する。この再生された一系列の入力変調信号５ｅ(ｆＩＦ１ｅ)は、増幅器１１３でレベル制御されて一系列の受信出力信号７６として出力ポート５００から出力される。図４Ｂに、一系列の受信出力信号７６の周波数配置を示す。一系列の受信出力信号７６は、分波器１９０で、受信信号(放送波信号)５ａと５ｂに分波されてＴＶ受像機３１に入力される。
【００７０】
ここで、ミキサ１１２が基本波ミキサである場合においては、受信装置１０ａ〜１０ｃの局部発振器８が出力する局部発振信号の局部発振周波数ｆＬＯ３と、送信装置９９の基準信号源２１０が出力する局部発振信号の周波数ｆＬＯ１と、同期発振器７ａ〜７ｃの逓倍数Ｍとは、次式(３)の関係となっている。
ｆＬＯ３＝ｆＬＯ１×２Ｍ          …  (３)
【００７１】
例えば、この第１実施形態では、Ｍ＝５、ｆＬＯ１＝５.９０１ＧＨｚとすると、ｆＬＯ３＝５９.０１ＧＨｚとなる。これに対して、受信装置１０ａ〜１０ｃにおいて、各周波数ダウンミキサ１１２をアンチパラレルダイオードペア型ミキサとした場合は、このミキサ１１２の局部発振ポートに入力する局部発振信号は、５９.０１ＧＨｚの２分の１の周波数(２９.５０５ＧＨｚ)でよくなる。この場合には、局部発振器８は、局部発振信号として直接５９.０１ＧＨｚの信号を発生することなく、２９.５０５ＧＨｚの信号が発生すればよい。よって、受信装置１０ａ〜１０ｃを容易に構成することが可能となり、製造バラツキ等を小さくすることができる。
【００７２】
(第２の実施の形態)
次に、図５に、この発明の無線送信装置の第２実施形態を示す。また、図７Ａに、この第２実施形態の無線送信装置１００ａでの入力変調信号５ｅ(周波数ｆＩＦ１ｅ)の周波数配置を示す。また、図７Ｂに、この無線送信装置１００ａの制御ユニット２００ａが出力するＩＦ(中間周波数)信号７１ａの周波数配置を示す。また、図７Ｃに、無線ユニット３００が出力する送信無線信号７２の周波数配置を示す。
【００７３】
図５に示す無線送信装置１００ａは無線タワーをなす。この第２実施形態の無線送信装置(無線タワー)１００ａは、放送波を直接に受信する受信アンテナ１ａ,１ｂと、この受信アンテナ１ａ,１ｂに接続されたレベル制御部５と、制御ユニット２００ｂと、無線ユニット３００を有する。この第２実施形態の無線送信装置１００ａは、上記第１実施形態の制御ユニット２００ａに替えて、制御ユニット２００ｂを備えた点だけが、前述の第１実施形態と異なる。したがって、この第２実施形態では、前述の第１実施形態と異なる点を主に説明する。
【００７４】
図５に示すように、制御ユニット２００ｂは、周波数変換部２ａと基準信号源２１０とレベル制御器６０を有する。基準信号源２１０は電力分配器２０４ｃを経由して、周波数変換部２ａとレベル制御器６０に接続されている。また、第１実施形態と同様、周波数変換部２ａは、分配出力ポートをなす出力ポート６７ａ〜６７ｃに接続されている。また、レベル制御器６０は、分配出力ポートをなす出力ポート６８ａ〜６８ｃに接続されている。上記周波数変換部２ａは、順に接続された増幅器２０３ａと周波数ミキサ２０１とバンドパスフィルタ２０２ａと中間周波増幅器２０３ｂとを有する。
【００７５】
この第２実施形態では、第１実施形態と同様、レベル制御部５から制御ユニット２００ｂに、放送波信号である一系列の入力変調信号５ｅが入力される。この入力変調信号５ｅは、増幅器２０３ａによって、一定レベルまで増幅され、周波数ミキサ２０１に入力される。この周波数ミキサ２０１では、基準信号源２１０から電力分配器２０４ｃを経由して入力される局部発振信号(周波数ｆＬＯ１)を用いて、入力変調信号５ｅを周波数変換して、バンドパスフィルタ２０２ａに入力する。このバンドパスフィルタ２０２ａでは、周波数変換された入力変調信号５ｅの所望信号のみを通過させる。この所望信号は、中間周波数増幅器２０３ｂにより増幅されレベル制御されて、中間周波数(ＩＦ)信号７１ａとなる。
【００７６】
この制御ユニット２００ｂが有する局部発振器である基準信号源２１０は、局部発振信号(周波数ｆＬＯ１)を出力する。この局部発振信号(周波数ｆＬＯ１)は、電力分配器２０４ｃに入力され、２分配される。分配された一方の局部発振信号(周波数ｆＬＯ１)は、上述の如く、周波数ミキサ２０１に入力される。また、分配された他方の局部発振信号は、減衰器やアンプ等で構成されたレベル制御器６０によって所定のレベルに制御され、基準信号７１ｃとして、Ｎ分配出力ポート(この実施形態ではＮ＝３)６８ａ,６８ｂ,６８ｃから出力される。この基準信号７１ｃは、無線ユニット３００が有する局部発振部としての３つの同期発振器７ａ,７ｂ,７ｃの駆動信号となる。上記出力ポート６８ａ〜６８ｃと電力分配器２０４ｃと後述する入力ポート６８ａａ〜６８ｃｃとが第１の分配器を構成している。
【００７７】
一方、周波数変換部２ａでは、上述のごとく、入力変調信号５ｅは増幅器２０３ａ、周波数ミキサ２０１を経て、バンドパスフィルタ２０２ａで必要な側波帯が選択,通過され、増幅器２０３ｂでレベル調整された後、中間周波数(ＩＦ)信号７１ａとして、Ｎ分配出力ポート(この実施形態ではＮ＝３)をなす３つの出力ポート６７ａ,６７ｂ,６７ｃから出力される。
【００７８】
この３つの出力ポート６７ａ,６７ｂ,６７ｃは、それぞれ、無線ユニット３００の入力ポート６７ａａ,６７ｂｂ,６７ｃｃにケーブル(図示せず)で接続されている。この各ケーブルの線路長(ケーブル長)は等しい長さになっている。これにより、各入力ポート６７ａａ〜６７ｃｃには、同等の周波数と略同等の振幅成分を有する中間周波数信号７１ａが入力され、各アップコンバータ６９ａ〜６９ｃに入力される。上記出力ポート６７ａ〜６７ｃと入力ポート６７ａａ〜６７ｃｃとケーブルとが第２の分配器を構成している。
【００７９】
第１実施形態と同様に、無線ユニット３００が有するアップコンバータ６９ａ,６９ｂ,６９ｃの入力ポート６７ａａ,６７ｂｂ,６７ｃｃへは、同一周波数の中間周波数信号７１ａが入力される。一方、アップコンバータ６９ａ,６９ｂ,６９ｃの同期発振器７ａ,７ｂ,７ｃの入力ポート６８ａａ,６８ｂｂ,６８ｃｃには、同一周波数の基準信号７１ｃが入力される。
【００８０】
ここで、各アップコンバータ６９ａ,６９ｂ,６９ｃを構成する周波数ミキサ３０１、同期発振器７ａ〜７ｃ、フィルタ３０２、および増幅器３０３が、ＭＩＣ(マイクロ波ＩＣ)やＭＭＩＣ(マイクロ波モノリシックＩＣ)技術により、製造ばらつきが小さく同等の回路で構成されていることが望ましい。この場合、各アップコンバータ６９ａ,６９ｂ,６９ｃでは、周波数ミキサ３０１の出力やその後のフィルタ３０２、および各アップコンバータ６９ａ,６９ｂ,６９ｃの出力つまり無線信号７２は、周波数のみならず、振幅成分についても揃った信号となる。そして、この周波数と振幅が揃った無線信号７２は、同一の形状の指向性アンテナであると共に互いに異なった方向に配置された３個のアンテナ４ａ,４ｂ,４ｃから同時に同一周波数で放射される。
【００８１】
また、この実施形態では、アップコンバータ６９ａ,６９ｂ,６９ｃは、ミリ波帯アップコンバート用周波数ミキサ３０１として、ダイオード２個が夫々、アンチパラレル(ダイオードの電極方向が反対で、並列)に配列されたアンチパラレルダイオードペア型周波数ミキサを採用した。このアンチパラレルダイオードペア型周波数ミキサ３０１は、ミキサ内部でミキサ動作と同時に、入力された局部発振信号の偶高調(偶数次の高調)波を発生し、とりわけ２逓倍する機能が強い。よって、各アンチパラレルダイオードペア型周波数ミキサ３０１は、同期発振器７ａ〜７ｃからの出力信号(局部発振信号)を２逓倍動作する。この場合、ミキサ３０１が基本波ミキサ(基本波局部発振信号(周波数ｆＬＯ２)を入力するタイプのミキサ)である場合に比べて、各同期発振器７ａ〜７ｃは、出力信号の周波数を１/２に低減できる。したがって、各同期発振器７ａ〜７ｃの出力信号(つまり、ミキサ３０１へ注入する局部発振信号)の振幅のばらつきも小さくできる。
【００８２】
したがって、このアンチパラレルダイオードペア型の周波数ミキサ３０１によりアップコンバージョンされた信号出力の周波数成分は等しくなり、振幅成分についてもばらつきも小さくなる。具体的には、基準信号源２１０が出力する局部発振信号の周波数ｆＬＯ１と、同期発振器７ａ〜７ｃが出力する局部発振信号の周波数((１/２)×ｆＬＯ２)とは、次式(４)で表される関係となる。なお、次式(４)において、Ｍは、２以上の整数であり、同期発振器７ａ〜７ｃの逓倍数を示す。つまり、同期発振器７ａ〜７ｃは、Ｍ逓倍(Ｍは２以上の整数)型の周波数マルチプライア、注入同期発振器または、位相同期発振器で構成される。
ｆＬＯ１×Ｍ＝(１/２)×ｆＬＯ２                  … (４)
【００８３】
したがって、送信用増幅器３０３が出力する送信無線信号７２(周波数ｆＲＦ)と入力変調信号５ｅ(周波数ｆＩＦ１ｅ)とは、次式(５)で示されるような周波数関係となる。
ｆＲＦ＝(ｆＬＯ１−ｆＩＦ１ｅ)＋ｆＬＯ２
＝(ｆＬＯ１−ｆＩＦ１ｅ)＋(ｆＬＯ１×２Ｍ)
＝ｆＬＯ１(１＋２Ｍ)−ｆＩＦ１ｅ              … (５)
【００８４】
周波数設定の一例として、同期発振器７ａ〜７ｃを、周波数マルチプライアである５逓倍器(Ｍ＝５)とし、ｆＬＯ１＝５.５９ＧＨｚ、ｆＩＦ１ｅ＝４５０ＭＨｚ〜２.１ＧＨｚとすれば、送信アンテナ４ａ,４ｂ,４ｃから同時に出力される無線信号７２の周波数ｆＲＦは、ｆＲＦ＝５９.３９ＧＨｚ〜６１.０４ＧＨｚとなる。ここで、同期発振器７ａ〜７ｃからアンチパラレルダオードペア型周波数ミキサ３０１の局部発振ポートへ出力する信号の周波数は、(１/２)×ｆＬＯ２であり、(１/２)×ｆＬＯ２＝ｆＬＯ１×Ｍ＝２７.９５ＧＨｚである。なお、この周波数ミキサ３０１を５逓倍器で構成する替わりに、５逓倍動作機能をもった注入同期発振器や位相同期発振器で構成しても構わない。
【００８５】
(受信システム４００)
次に、図８に、上記実施形態の無線送信装置１００ａとで無線送受信システムを構成する受信システム４００を示す。この受信システム４００は、前述の第１実施形態で説明した図３に示す受信システム４００と同じ構成である。
【００８６】
図８に示すように、この受信システム４００は、３つの受信装置１０ａ〜１０ｃと、各受信装置１０ａ〜１０ｃに接続された分波器１９０と、各分波器１９０に接続されたＴＶ受像機３１を備える。
【００８７】
上述の如く、無線ユニット３００の各送信アンテナ４ａ〜４ｃからは同一周波数の無線信号７２(周波数ｆＲＦ)が送信される。このため、この受信システム４００の各受信装置１０ａ,１０ｂ,１０ｃは、無線ユニット３００の各アップコンバータ６９ａ,６９ｂ,６９ｃからのどの無線信号７２(周波数ｆＲＦ)でも受信できる。また、前述の如く、無線送信装置１００ａでは、各送信アンテナ４ａ,４ｂ,４ｃは互いに異なった角度で配置されている。よって、１つの無線送信装置１００ａからの無線信号７２は、異なった所に配置された複数(ここでは３つ)の受信装置１０ａ〜１０ｃで受信することが可能となる。
【００８８】
図８に示すように、各受信装置１０ａ〜１０ｃの構成は同等であり、受信アンテナ１４と周波数変換受信回路１１と増幅器１１３と局部発振器８と出力ポート５００を有している。各受信装置１０ａ〜１０ｃの出力ポート５００は分波器１９０に接続され、各分波器１９０はＴＶ受像機３１の衛星放送波用／地上波放送用チューナ３０に接続されている。また、周波数変換受信回路１１は増幅器１１０とバンドパスフィルタ１１１と周波数ダウンミキサ１１２を有する。
【００８９】
無線信号７２は、受信アンテナ１４で受信され、受信無線信号７３として、増幅器１１０で増幅され、バンドパスフィルタ１１１で所望信号が通過される。一方、局部発振器８は、局部発振信号(周波数ｆＬＯ３)を出力する。図９Ａに、受信無線信号７３と局部発振信号(周波数ｆＬＯ３)の周波数配置を示す。この局部発振信号(周波数ｆＬＯ３)は、周波数ダウンミキサ１１２の局部発振ポートに入力され、ミキサ１１２を駆動する。
【００９０】
これにより、上記所望信号は、周波数ダウンコンバートされ、元の一系列の入力変調信号５ｅ(周波数ｆＩＦ１ｅ)を再生する。この再生された一系列の入力変調信号５ｅ(ｆＩＦ１ｅ)は、増幅器１１３でレベル制御されて一系列の受信出力信号７６として出力ポート５００から出力される。図９Ｂに、一系列の受信出力信号７６の周波数配置を示す。一系列の受信出力信号７６は、分波器１９０で、受信信号(放送波信号)５ａと５ｂに分波されてＴＶ受像機３１に入力される。
【００９１】
ここで、ミキサ１１２が基本波ミキサである場合においては、受信装置１０ａ〜１０ｃの局部発振器８が出力する局部発振信号の局部発振周波数ｆＬＯ３と、送信装置１００ａの基準信号源２１０が出力する局部発振信号の周波数ｆＬＯ１と、同期発振器７ａ〜７ｃの逓倍数Ｍとは、次式(６)の関係となっている。
ｆＬＯ３＝ｆＬＯ１(１＋２Ｍ)        …  (６)
【００９２】
例えば、この実施形態では、Ｍ＝５、ｆＬＯ１＝５.５９ＧＨｚとすると、ｆＬＯ３＝６１.４９ＧＨｚとなる。これに対して、受信装置１０ａ〜１０ｃにおいて、各周波数ダウンミキサ１１２をアンチパラレルダイオードペア型ミキサとした場合は、このミキサ１１２の局部発振ポートに入力する局部発振信号は、６１.４９ＧＨｚの２分の１の周波数(３０.７４５ＧＨｚ)でよくなる。この場合には、局部発振器８は、局部発振信号として直接６１.４９ＧＨｚの信号を発生することなく、３０.７４５ＧＨｚの信号が発生すればよい。よって、受信装置１０ａ〜１０ｃを容易に構成することが可能となり、製造バラツキ等を小さくすることができる。
【００９３】
次に、図６に、図５に示した無線送信装置１００ａの変形例としての無線送信装置１００ｂを示す。この無線送信装置１００ｂは、図５の制御ユニット２００ｂに替えて、図６の制御ユニット２００ｃを備えた点だけが、前述の無線送信装置１００ａと異なる。図６に示すように、制御ユニット２００ｃは、電力分配器２０４ｃと周波数ミキサ２０１との間に同期発振器１７が接続された点だけが、前述の制御ユニット２００ｂと異なる。
【００９４】
この同期発振器１７は、逓倍動作機能をもった周波数マルチプライアや注入同期発振器や位相同期発振器で構成される。一例として、この同期発振器１７および、同期発振器７ａ〜７ｃとして、位相同期発振器を採用することによって、基準信号源２１０は、数１０ＭＨｚ程度の温度補償型の水晶発振器(ＴＣＸＯ)で、同期発振器１７および同期発振器７ａ〜７ｃと直接周波数同期をとることが可能になる。上記水晶発振器(ＴＣＸＯ)は周波数が低く安定した発振器であることから、分配接続に伴う構成が簡単であり、この発振器の出力の振幅のズレ等や、温度に対する動作安定性も向上する。
【００９５】
また、この第２実施形態の無線送信装置１００ａでは、無線ユニット３００の各アップコンバータ６９ａ〜６９ｃが出力する送信無線信号７２の振幅のばらつきを小さくし安定動作させるために、制御ユニット２００ｂの出力ポート６７ａ,６７ｂ,６７ｃを、それぞれ、線路長(ケーブル長)の等しいケーブルで、無線ユニット３００の入力ポート６７ａａ,６７ｂｂ,６７ｃｃに接続した。しかし、出力ポート６７ａ−入力ポート６７ａａ間、出力ポート６７ｂ−入力ポート６７ｂｂ間、および出力ポート６７ｃ−入力ポート６７ｃｃ間を接続するケーブルの線路長(ケーブル長)は、夫々異なった長さとしても構わない。また、各アップコンバータ６９ａ〜６９ｃおよび送信アンテナ４ａ〜４ｃを異なった位置に配置しても構わない。この場合においても、送信アンテナ４ａ,４ｂ,４ｃから送出される送信無線信号７２の周波数は同一であり、この発明の主目的を満足する。但し、この場合、ケーブルの損失を補償する分だけ、同期発振器７ａ,７ｂ,７ｃやアップコンバータ６９ａ,６９ｂ,６９ｃに動作余裕が存在するか、もしくは、レベル制御回路を備えるようにすればより好ましい。
【００９６】
(第３の実施の形態)
次に、図１０に、この発明の無線送信装置の第３実施形態を示す。この第３実施形態の無線送信装置１０１ａは、図５の制御ユニット２００ｂに替えて、制御ユニット２０１ａを備えた点だけが、前述の第１実施形態の無線送信装置１００ａと異なる。よって、この第３実施形態は、前述の第１実施形態と異なる点について主に説明する。
【００９７】
図１２Ａに、この無線送信装置１０１ａの制御ユニット２０１ａへ入力される一系列の入力変調信号５ｅ(周波数ｆＩＦ１ｅ)の周波数配置を示す。また、図１２Ｂに、制御ユニット２０１ａが出力する中間周波数(ＩＦ)多重信号７１ｄの周波数配置を示す。また、図１２Ｃに、この無線送信装置１０１ａの無線ユニット３００が送信アンテナ４ａ〜４ｃから出力する無線多重信号７２ｄの周波数配置を示す。
【００９８】
この無線送信装置１０１ａは、レベル制御部５と制御ユニット２０１ａと無線ユニット３００とを備える。このレベル制御部５と無線ユニット３００とは、前述の第２実施形態と同様の構成である。また、制御ユニット２０１ａは、基準信号付加部としての基準信号付加回路２ｄを有する点が、前述の第２実施形態の制御ユニット２００ｂと異なる。一方、制御ユニット２０１ａは、周波数変換部２ａと基準信号源２１０とレベル制御部６０を備える。この制御ユニット２０１ａの周波数変換部２ａと基準信号源２１０とレベル制御部６０は、前述の第２実施形態の制御ユニット２００ｂのものと同様である。
【００９９】
上記基準信号付加回路２ｄは、図１０に示すように、基準信号源２１０と周波数ミキサ２０１との間に接続された電力分配器２０４ｂと、周波数変換部２ａと出力ポート６７ａ〜６７ｃとの間に接続された電力合成器２０４ａと、この電力合成器２０４ａと電力分配器２０４ｂとの間に接続されたレベル調整器９５とを備える。
【０１００】
制御ユニット２０１ａに入力された一系列の入力変調信号(放送波信号)５ｅは、増幅器２０３ａによって所定のレベルまで増幅されてから、周波数ミキサ２０１に入力される。この周波数ミキサ２０１では、入力変調信号(放送波信号)５ｅは、基準信号源２１０から電力分配器２０４ｂを経由して入力された局部発振信号(周波数ｆＬＯ１)を用いて周波数変換される。この周波数変換された入力変調信号５ｅは、バンドパスフィルタ２０２ａで所望信号のみが通過させられる。この後、この所望信号は、中間周波数増幅器２０３ｂに入力され、この中間周波数増幅器２０３ｂにより、増幅されレベル制御されて、中間周波数信号７１ａとして、周波数変換部２ａから出力される。
【０１０１】
この第３実施形態では、局部発振器としての基準信号源２１０は基準信号(周波数ｆＬＯ１)を出力し、この基準信号(周波数ｆＬＯ１)は、前述の第１実施形態と同様、電力分配器２０４ｂを経由して周波数ミキサ２０１へ入力される局部発振信号となる。さらに、この基準信号(周波数ｆＬＯ１)は、前述の第１実施形態と同様、レベル制御部６０と出力ポート６８ａ〜６８ｃを経由して無線ユニット３００に入力されて、無線ユニット３００において局部発振器として動作する同期発振器７ａ,７ｂ,７ｃの駆動信号となる。さらにまた、この基準信号(周波数ｆＬＯ１)は、電力分配器２０４ｂとレベル調整器９５を経由して、基準信号７１ｃとして電力合成器２０４ａに入力される。この電力合成器２０４ａにより、基準信号７１ｃ(周波数ｆＬＯ１)は、周波数変換部２ａが出力する中間周波数信号７１ａに付加される。この基準信号７１ｃ(周波数ｆＬＯ１)が付加された中間周波数信号７１ａは、図１２Ｂに示すように、中間周波数(ＩＦ)多重信号７１ｄとなり、電力合成器２０４ａから出力ポート６７ａ〜６７ｃへ出力される。
【０１０２】
このように、周波数がｆＬＯ１である基準信号７１ｃは、電力分配器２０４ｂに入力されて、３分配される。分配された一方の基準信号７１ｃは、減衰器やアンプ等を有するレベル制御部６０でレベル制御され、基準信号７１ｍとして、Ｎ分配出力ポート(この実施形態ではＮ＝３)をなす出力ポート６８ａ,６８ｂ,６８ｃから出力される。この出力ポート６８ａ,６８ｂ,６８ｃから出力された基準信号７１ｍは、無線ユニット３００側で、周波数マルチプライをなすアップコンバータ６９ａ〜６９ｃの各入力ポート６８ａａ,６８ｂｂ,６８ｃｃに入力される。ここで、出力ポート６８ａと入力ポート６８ａａとの間を接続するケーブルと、出力ポート６８ｂと入力ポート６８ｂｂとの間を接続するケーブルと、出力ポート６８ｃと入力ポート６８ｃｃとの間を接続するケーブルとは、線路長(ケーブル長)が略等しい長さとなっている。これにより、各入力ポート６８ａ〜６８ｃに入力される基準信号７１ｍは、周波数が等しく、振幅が略同等となり、各アップコンバータ６９ａ,６９ｂ,６９ｃの局部発振信号源である同期発振器７ａ,７ｂ,７ｃの入力信号源となる。
【０１０３】
一方、電力分配器２０４ｂで、３分配された信号の残り２つの信号は、前述の如く、周波数ミキサ２０１の局部発振信号(ｆＬＯ１)と、周波数ミキサ２０１で周波数変換された所望の中間周波数信号７１ａに付加されてＩＦ多重信号７１ｄを構成する基準信号７１ｃとなる。
【０１０４】
こうして、周波数ミキサ２０１から出力される中間周波数信号７１ａは、バンドパスフィルタ２０２ａで必要な側波帯が選択され、増幅器２０３でレベル調整された後、電力合成器２０４ａにより、基準信号(局部発振信号)７１ｃ(周波数ｆＬＯ１)が付加され、中間周波数(ＩＦ)多重信号７１ｄとなる。
【０１０５】
ここで、この基準信号７１ｃはレベル調整器９５によりレベル調整されて中間周波数(ＩＦ)信号７１ａに付加される。これにより、中間周波数信号７１ａの総電力はレベル調整器２０３ａ,２０３ｂにより、基準信号７１ｃの電力はレベル調整器９５により、夫々適当なパワーとパワー比率に設定される。これにより、この実施形態では、中間周波数(ＩＦ)多重信号７１ｄにおける中間周波数信号７１ａと基準信号７１ｃとのパワー比率は、たとえば、パワー比率１：１となる。
【０１０６】
この基準信号(周波数ｆＬＯ１)が付加されたＩＦ多重信号７１ｄは、Ｎ分配出力ポート(この実施形態ではＮ＝３)６７ａ,６７ｂ,６７ｃから出力され、無線ユニット３００側で、各アップコンバータ６９ａ,６９ｂ,６９ｃの各入力ポート６７ａａ,６７ｂｂ,６７ｃｃに入力される。ここで、出力ポート６７ａと入力ポート６７ａａとを接続するケーブル、出力ポート６７ｂと入力ポート６７ｂｂを接続するケーブル、出力ポート６７ｃと入力ポート６７ｃｃとを接続するケーブルは、線路長(ケーブル長)を略等しい長さとしている。したがって、各入力ポート６７ａａ,６７ｂｂ,６７ｃｃに入力される中間周波数信号７１ａは、それぞれ、周波数が等しく、振幅が略同等になる。したがって、無線ユニット３００の各入力ポート６７ａａ,６７ｂｂ,６７ｃｃから各アップコンバータ６９ａ,６９ｂ,６９ｃに入力される中間周波数多重信号７１ｄは、振幅,周波数に関し略同等の信号となる。
【０１０７】
ここで、各アップコンバータ６９ａ,６９ｂ,６９ｃが、ＭＩＣ(マイクロ波ＩＣ)やＭＭＩＣ(マイクロ波モノリシックＩＣ)技術により、製造ばらつきが極めて小さく同等の回路で構成されていることが望ましい。この場合、各周波数ミキサ３０１、同期発振器７ａ〜７ｃ、フィルタ３０２、および増幅器３０３の出力、つまり各送信アンテナ４ａ,４ｂ,４ｃへの入力される無線信号の周波数は、略同一周波数となる。この結果、送信アンテナ４ａ,４ｂ,４からは同一周波数の無線信号が、無線多重信号７２ｄとして出力される。この第３実施形態では、周波数ミキサ３０１としては、一例として、アンチパラレルダイオードペア型ミキサを採用した。また、送信アンテナ４ａ,４ｂ,４ｃは指向性アンテナとして、この３個のアンテナ４ａ〜４ｃを異なった方向に配置し、各アップコンバータ６９ａ,６９ｂ,６９ｃから同時に送出される。ここで、第１実施形態と異なる点は、この第３実施形態では、送信アンテナ４ａ,４ｂ,４ｃからは、無線多重信号７２ｄとして、無線信号７２ａと無線基準信号７２ｃが放射される。この無線信号７２ａの周波数ｆＲＦａは、次式(７)となる。
ｆＲＦａ＝(ｆＬＯ１−ｆＩＦ１ｅ)＋ｆＬＯ２
＝(ｆＬＯ１−ｆＩＦ１ｅ)＋ｆＬＯ１×２Ｍ
＝ｆＬＯ１(１＋２Ｍ)−ｆＩＦ１ｅ          …  (７)
【０１０８】
なお、式(７)において、ｆＬＯ１は基準信号源２１０が出力する基準信号の周波数、ｆＩＦ１ｅは入力変調信号５ｅの周波数、ｆＬＯ２は同期発振器７ａ〜７ｃが出力する局部発振信号の周波数の２倍の周波数、Ｍは同期発振器７ａ〜７ｃの逓倍数を示す。
【０１０９】
また、無線基準信号７２ｃの周波数ｆＲＦｃは、次式(８)となる。
ｆＲＦｃ＝ｆＬＯ１＋ｆＬＯ２
＝ｆＬＯ１＋ｆＬＯ１×２Ｍ
＝ｆＬＯ１×(１＋２Ｍ)                    …  (８)
【０１１０】
具体的に、周波数設定の一例として、同期発振器７ａ〜７ｃとして５逓倍器(Ｍ＝５) を用いれば、ｆＬＯ１＝５.５９ＧＨｚ、ｆＩＦ１ｅ＝４５０ＭＨｚ〜２.１ＧＨｚとすれば、送信アンテナ４ａ,４ｂ,４ｃからは、ｆＲＦａ＝５９.３９ＧＨｚ〜６１.０４ＧＨｚの信号、と、ｆＲＦｃ＝６１.４９ＧＨｚの信号とが同時に送出される。
【０１１１】
(受信システム４０１)
次に、図１３に、上記無線送信装置１０１ａとで無線送受信システムを構成する受信システム４０１を示す。図１３に示すように、この受信システム４０１は、３つの無線受信装置２０ａ〜２０ｃと、各受信装置２０ａ〜２０ｃに接続された分波器１９０と、各分波器１９０に接続されたＴＶ受像機３１を備える。
【０１１２】
上述の如く、無線ユニット３００の各送信アンテナ４ａ〜４ｃからは、同一周波数の無線多重信号７２ｄが出力される。このため、受信システム４０１の各受信装置２０ａ〜２０ｃは、送信アンテナ４ａ〜４ｃからどの無線多重信号７２ｄを受信しても、混信することがない。加えて、この送信アンテナ４ａ,４ｂ,４ｃは異なった角度で配置されているので、一つの無線タワー１０１ａからの無線多重信号７２ｄは、複数の無線受信装置２０ａ,２０ｂ,２０ｃで受信することが可能である。このことは、前述の第２実施形態と同様である。
【０１１３】
図１３に示すように、各無線受信装置２０ａ〜２０ｃの構成は同等であり、受信アンテナ１４と周波数変換受信回路１１と局部発振器８とコンバータ回路５５とを備える。周波数変換受信回路１１と局部発振器８とが第１ダウンコンバート部を構成し、コンバータ回路５５が第２ダウンコンバート部を構成する。
【０１１４】
各受信装置２０ａ〜２０ｃの出力ポート５００は分波器１９０に接続され、各分波器１９０はＴＶ受像機３１のチューナ３０に接続されている。また、周波数変換受信回路１１は増幅器１１０とバンドパスフィルタ１１１と周波数ダウンミキサ１１２を有する。
【０１１５】
無線多重信号７２ｄは、受信アンテナ１４で受信され、受信無線多重信号７３ｄとして、増幅器１１０で増幅され、バンドパスフィルタ１１１で所望信号が抽出される。一方、局部発振器８は、局部発振信号（周波数ｆＬＯ３）を出力する。図１４Ａに、受信無線多重信号７３ｄと局部発振信号(周波数ｆＬＯ３)の周波数配置を示す。この局部発振信号(周波数ｆＬＯ３)は、周波数ダウンミキサ１１２の局部発振ポートに入力され、ミキサ１１２を駆動する。これにより、上記所望信号は、図１４Ｂに周波数配置を示すＩＦ多重信号７４ｄに、周波数ダウンコンバートされる。ここで、局部発振信号の周波数ｆＬＯ３を、例えば、送信ミリ波局部発振周波数であるｆＬＯ２の近くに、適宜選択する。
【０１１６】
図１４Ａ,図１４Ｂに示すように、局部発振周波数ｆＬＯ３ によるミリ波帯の所望波からの周波数ダウンコンバートは、例えば、ミリ波帯の所望波を上側波帯として選択する。
【０１１７】
なお、一つの望ましい実施例では、周波数ミキサ１１２を、アンチパラレルダイオードペア型のミキサとする。このアンチパラレルダイオードペア型のミキサによれば、局部発振器８の局部発振周波数を(１/２)ｆＬＯ３とすることができる。その結果、発振周波数が低くなり、局部発振器８の共振器部はより高いＱ値を扱うことができるので、周波数安定度の高い発振器８を、ワイヤボンディング等の容易な実装手段を用いて簡易に製作できる。
【０１１８】
上記中間周波数帯へ周波数ダウンコンバートすることによって、ＩＦ多重信号７４ｄを生成する過程を、図１４Ａから図１４Ｂに示す。このＩＦ多重信号７４ｄを構成するＩＦ信号７４ａとＩＦ基準信号７４ｃは、下記に示す信号周波数配置に変換される。
ＩＦ基準信号７４ｃ：ｆＬＯ１＋ｆＬＯ２−ｆＬＯ３
ＩＦ信号７４ａ    ：(ｆＬＯ１＋ｆＬＯ２−ｆＬＯ３)−ｆＩＦ１ｅ
【０１１９】
図１３に示す各受信装置２０ａ〜２０ｃのコンバータ回路５５では、各ＩＦ多重信号７４ｄは、一旦、ローパスフィルタ１５９で帯域制限し、サイドバンド等の不要波を除去し、信号分配回路１６１で２分配される。この信号分配器１６１は、各出力ポート間でアイソレーション特性を有するウイルキンソン型２分配器として。このウイルキンソン型２分配器は、各出力ポートで不要な漏れ信号を抑圧し、各回路を正常動作させることができる。
【０１２０】
なお、このコンバータ回路５５では、信号分配器１６１に替えて、中間周波数アンプと分配器の両方の機能を有する分岐アンプを備えても構わない。この分岐アンプは、１つの入力部と２つの出力部を有し、この出力部の出力回路は、並列したトランジスタから２出力の出力回路を取る。この分岐アンプを採用した場合、互いの出力ポート間は、非常に大きなポート間アイソレーションを確保することができる。
【０１２１】
信号分配器１６１で２分配されたＩＦ多重信号７４ｄは、一方の経路Ａにおいて、増幅器１７２により増幅,レベル制御され、周波数ミキサ１２ａに入力される、もう一方の経路Ｂでは、ＩＦ多重信号７４ｄは、バンドパスフィルタ１６３ａ、１６３ｂによって、基準信号７４ｃである周波数が(ｆＬＯ１＋ｆＬＯ２−ｆＬＯ３)の成分が帯域通過させられる。この基準信号７４ｃは、増幅器１７１ａ、１７１ｂによりさらに増幅され、周波数ミキサ１２ａの局部発振信号として動作する。
【０１２２】
尚、この第３実施形態では、この基準信号７４ｃの抽出純度を高くするために、バンドパスフィルタ１６３ａ,１６３ｂと増幅器１７１ａ,１７１ｂを備えた２段構成としている。この２段構成により、周波数ミキサ１２ａを、より線形に動作させることができ、かつ、雑音レベルを小さくすることができ、結果的により広帯域にかつ、より伝送距離を延ばすことが可能となる。
【０１２３】
この抽出された基準信号７４ｃは、周波数ミキサ１２ａ内部で、ＩＦ多重信号７４ｄを周波数ダウンコンバートして、送信側の入力変調信号(周波数ｆＩＦｅ)を再生する。この再生された入力変調信号(周波数ｆＩＦｅ)７６は、必要に応じて増幅器１９５で増幅され、出力端子５００ａを介し、分波器１９０(または分配器１９０)により分波または分配され、ＴＶ受像機３１中の衛星放送波用／地上波放送用チューナ３０に入力される。
【０１２４】
ここで、ＩＦ多重信号７４ｄから、複数の放送波を再生するプロセスについて説明する。ＩＦ多重信号７４ｄが、この信号に含まれる基準信号７４ｃにより周波数ダウンコンバーされ、復調信号(周波数ｆＩＦｅ)７６を生成するプロセス(つまり、入力変調波５ｅを再生するプロセス)は、図１４Ｂに示すＩＦ多重信号７４ｄの周波数配置から、図１４Ｃに示す一系列の出力信号７６の周波数配置に変換される。この周波数配置の変換は、次式(９)に示すように表現できる。
(ｆＬＯ１＋ｆＬＯ２−ｆＬＯ３ )−
((ｆＬＯ１＋ｆＬＯ２−ｆＬＯ３)−ｆＩＦ１ｅ)＝ｆＩＦ１ｅ  … (９)
【０１２５】
また、周波数ミキサ１２ａで周波数ダウンコンバートされた信号(周波数ｆＩＦ１ｅ)は、ＩＦ多重信号７４ｄが含む基準信号７４ｃで、ＩＦ(中間周波数)多重信号７４ｄを周波数ダウンコンバートしたものである。よって、この信号には、基準信号７４ｃを基準信号７４ｃで周波数変換されて生ずるＤＣ(直流)成分も含まれてしまう。したがって、周波数変換ミキサ１２ａは、ＤＣ成分をカットしてミキサ回路に戻すキャパシタ１９６を含むことが望ましい。なお、この周波数ミキサ１２ａは、上記ＤＣ成分による電流を利用して、自動的に周波数変換利得を制御するセルフバイアス制御回路を備えていても構わない。
【０１２６】
このように、この受信システム４０１の各受信装置２０ａ〜２０ｃでは、コンバータ回路５５は、送信側から所望信号とともに送信された基準信号７３ｃに由来する基準信号７４ｃを用いることによって、ＩＦ多重信号７４ｄを周波数ダウンコンバージョンする。これより、送信側の入力変調信号５ｅが、どのような変調形式(一例として、ＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、６４ＱＡＭ−ＯＦＤＭ)であっても、受信側では、局部発振器８(周波数ｆＬＯ３)の位相雑音や周波数偏差の影響を被ることなく、送信側の入力変調信号５ｅを出力信号７６として復元,再生することができる。
【０１２７】
また、この第３実施形態では、第１実施形態と同様に、無線送信装置１０１ａの各アップコンバータ６９ａ〜６９ｃからは同一周波数の無線多重信号７２ｄが送信される。よって、受信システム４０１の各受信装置２０ａ、２０ｂ、２０ｃでは、どのアップコンバータ６９ａ〜６９ｃからの無線多重信号７２ｄでも受信可能である。このため、一つの無線タワーをなす無線送信装置１０１ａからの信号を、複数の受信装置２０ａ〜２０ｃで受信することが可能となる。その上、送信側がどのような変調方式であっても、受信側の受信システム４０１の各受信装置２０ａ〜２０ｃでは、ＴＶ受像機３１が含む放送用チューナ３０を用いて復調することが可能となる。さらには、ミリ波局部発振器８の発振周波数ｆＬＯ３の安定精度が十分に高くなくても、上記チューナ３０で復調することが可能である。さらに、この受信装置２０ａを複数台、配置して受信し、この複数台の受信装置２０ａの出力を等しい長さの出力ケーブルで合成することにより、各出力を略同一位相で合成することもできる。つまり、無線タワー１０１ａの複数の送信装置をなすアップコンバータ６９ａ,６９ｂ,６９ｃからの送信無線多重信号７２ｄを複数の受信装置により、空間ダイバシティ受信し、出力を合成することができる。
【０１２８】
次に、図１１に、図１０の第３実施形態の無線送信装置１０１ａの変形例を示す。この変形例の無線送信装置１０１ｂは、図１０の制御ユニット２０１ａに替えて、制御ユニット２０１ｂを備えた点だけが上述の無線送信装置１０１ａと異なる。
【０１２９】
この変形例の制御ユニット２０１ｂは、基準信号源２１０と電力分配器２０４ｂとの間に、接続された分配回路２１１と同期発振器１７とが順次接続されていると共に、この分配回路２１１にレベル制御部６０が接続されている点が、前記制御ユニット２０１ａと異なる。すなわち、この変形例の無線送信装置１０１ｂの制御ユニット２０１ｂでは、図１１に示すように、同期発振器１７を、基準信号源２１０に接続した分配回路２１１の直後(周波数ミキサ２０１側)に配置した。この構成によれば、同期発振器１７の出力信号で、周波数ミキサ２０１の局部発振部を駆動する。かつ、同期発振器１７の出力信号を、基準信号付加回路２ｄ(電力合成器２０４ａ,レベル調整器９５,電力分配器２０４ｂ)により、中間周波数信号７１ａに基準信号として、多重付加し、中間周波数多重信号７１ｄを生成する。
【０１３０】
ここで、この同期発振器１７は、逓倍動作機能をもった周波数マルチプライアや注入同期発振器や位相同期発振器であっても同様な効果が得られる。例えば、同期発振器７ａ〜７ｃおよび同期発振器１７として位相同期発振器を用いることにより、基準信号源２１０は、数１０ＭＨｚ程度の温度補償型の水晶発振器(ＴＣＸＯ)でこの同期発振器７ａ〜７ｃおよび１７と直接周波数同期をとることが可能である。また、この水晶発振器(ＴＣＸＯ)は、周波数が低く安定した発振器であることから、分配接続に伴う構成が簡単であり、この発振器出力の振幅のズレ等や、温度に対する動作安定性も向上する。
【０１３１】
上述の第１,第２,第３実施形態では、構成を簡易にし、個々の送信機を構成する各アップコンバータ７ａ〜７ｃが出力する送信無線多重信号７２ｄの振幅のばらつきを小さくし、安定動作させるために、出力ポート６７ａ−入力ポート６７ａａ間、出力ポート６７ｂ−入力ポート６７ｂｂ間、および出力ポート６７ｃ−入力ポート６７ｃｃ間を接続するケーブルの線路長(ケーブル長)を等しい長さとした。しかし、各出力ポートと入力ポートとの間は、夫々異なった長さのケーブルで接続しても構わない。また、各アップコンバータ７ａ〜７ｃ、各送信アンテナ４ａ〜４ｃを異なる箇所に配置してもよい。この場合においても、各送信アンテナ４ａ,４ｂ,４ｃから送出される送信無線多重信号７２ｄの周波数は同一であり、この発明の主目的を満足する。この場合、ケーブルの損失を補償する分だけ同期発振器７ａ,７ｂ,７ｃやアップコンバータ６９ａ,６９ｂ,６９ｃに動作余裕を設けるか、もしくは、同期発振器７ａ,７ｂ,７ｃやアップコンバータ６９ａ,６９ｂ,６９ｃにレベル制御回路を設ければより好ましい。また、上記第１,第２,第３実施形態では、無線送信装置がアップコンバータを３台備える場合を説明したが、無線送信装置を２台もしくは４台以上備える場合にも本発明を適用できるのは勿論である。また、受信システムにおいても同様、無線受信装置を２台もしくは４台以上備える場合にも本発明を適用できるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】この発明の無線送信装置の第１実施形態を示す構成図である。
【図２Ａ】上記第１実施形態の無線送信装置９９での入力変調信号５ｅ(周波数ｆＩＦ１ｅ)の周波数配置を示す図である。
【図２Ｂ】上記第１実施形態の無線送信装置９９の送信アンテナ４ａ〜４ｃから送信する無線信号７２の周波数配置を示す図である。
【図３】上記第１実施形態の無線送信装置９９とで無線送受信システムを構成する受信システム４００を示す図である。
【図４Ａ】受信システム４００での受信無線信号７３と局部発振信号(周波数ｆＬＯ３)の周波数配置を示す図である。
【図４Ｂ】受信システム４００での一系列の受信出力信号７６の周波数配置を示す図である。
【図５】この発明の無線送信装置の第２実施形態を示す構成図である。
【図６】上記第２実施形態の変形例を示す構成図である。
【図７Ａ】この第２実施形態の無線送信装置１００ａでの入力変調信号５ｅ(周波数ｆＩＦ１ｅ)の周波数配置を示す図である。
【図７Ｂ】この無線送信装置１００ａの制御ユニット２００ａが出力するＩＦ(中間周波数)信号７１ａの周波数配置を示す図である。
【図７Ｃ】無線ユニット３００が出力する送信無線信号７２の周波数配置を示す図である。
【図８】上記実施形態の無線送信装置１００ａとで無線送受信システムを構成する受信システム４００を示す構成図である。
【図９Ａ】受信無線信号７３と局部発振信号(周波数ｆＬＯ３)の周波数配置を示す図である。
【図９Ｂ】一系列の受信出力信号７６の周波数配置を示す図である。
【図１０】この発明の無線送信装置の第３実施形態を示す構成図である。
【図１１】上記第３実施形態の変形例を示す構成図である。
【図１２Ａ】この第３実施形態の無線送信装置１０１ａの制御ユニット２０１ａへ入力される一系列の入力変調信号５ｅ(周波数ｆＩＦ１ｅ)の周波数配置を示す図である。
【図１２Ｂ】無線送信装置１０１ａの制御ユニット２０１ａが出力する中間周波数(ＩＦ)多重信号７１ｄの周波数配置を示す図である。
【図１２Ｃ】この無線送信装置１０１ａの無線ユニット３００が送信アンテナ４ａ〜４ｃから出力する無線多重信号７２の周波数配置を示す図である。
【図１３】上記無線送信装置１０１ａとで無線送受信システムを構成する受信システム４０１を示す構成図である。
【図１４Ａ】受信システム４０１が受信する受信無線多重信号７３ｄと局部発振信号(周波数ｆＬＯ３)の周波数配置を示す図である。
【図１４Ｂ】周波数ダウンコンバートされたＩＦ多重信号７４ｄの周波数配置を示す図である。
【図１４Ｃ】ＩＦ多重信号７４ｄの周波数配置から変換された一系列の出力信号７６の周波数配置を示す図である。
【図１５】従来のミリ波帯無線通信システムを示す模式図である。
【図１６】上記従来のミリ波帯無線通信システムの柱上機と軒先機の構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１３３】
１ａ…地上波放送用受信アンテナ
１ｂ…衛星放送用受信アンテナ
２ａ…周波数変換部
２ｄ…基準信号付加回路
４ａ,４ｂ,４ｃ…送信アンテナ
５ａ,５ｂ…入力変調信号
５ｅ…一系列の入力変調信号(周波数ｆＩＦ１ｅ)
７ａ,７ｂ,７ｃ…同期発振器
８…局部発振器
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ…無線受信装置
１１…周波数変換受信回路
１２ａ…周波数ミキサ
１４…受信アンテナ
１７…同期発振器
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ…無線受信装置
６０、９５…レベル制御器
６９ａ、６９ｂ、６９ｃ…アップコンバータ
７１ａ…中間周波数(ＩＦ)信号
７１ｃ…基準信号(ｆＬＯ１)
７１ｄ…ＩＦ多重信号
７２…送信無線信号
７２ｃ…無線基準信号(ｆＬＯ１＋ｆＬＯ２)
７２ｄ…送信無線多重信号
７３…受信無線信号
７３ｃ…基準信号(ｆＬＯ１＋ｆＬＯ２)
７３ｄ…受信無線多重信号
７４ａ…第２のＩＦ信号
７４ｃ…基準信号(ｆＬＯ１＋ｆＬＯ２−ｆＬＯ３)
７４ｄ…ＩＦ多重信号
７６…出力信号
１００ａ…第２実施形態の無線送信装置
１００ｂ…第２実施形態の変形例の無線送信装置
１０１ａ…第３実施形態の無線送信装置
１０１ｂ…第３実施形態の変形例の無線送信装置
１１０…増幅器
１１１…バンドパスフィルタ
１１２…周波数ダウンミキサ
１６１、２０４ａ,２０４ｂ、２０４ｃ…電力合成器,電力分配器
１６３ａ、１６３ｂ…バンドパスフィルタ
２００ａ…第１実施形態の制御ユニット
２００ｂ…第２実施形態の制御ユニット
２０３…増幅器
３００…無線ユニット
２０１…周波数ミキサ
２０２ａ…バンドパスフィルタ
２１０…基準信号源
３０１…周波数ミキサ
３０２…フィルタ
３０３…増幅器
４００、４０１…受信システム
５００…出力ポート
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１５】
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【図１６】
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