(57)【要約】【課題】  広帯域に出力周波数を可変可能とし、小型で安価な送受信機能を実現できる高周波回路装置を提供する。【解決手段】  この発明は、局部発振信号を出力する局部発振器６と、局部発振信号を入力としその信号周波数を外部から設定された逓倍数に逓倍した信号周波数のローカル信号を出力する逓倍器５と、入力中間周波信号と上記ローカル信号とを入力としこれらの信号を混合し高周波信号を出力するミクサ４と、この高周波信号を入力としこの信号を第１の出力端または第２の出力端を選択しいずれかの出力端に出力するスイッチ７と、第１の出力端からの高周波信号を増幅し出力する第１の高周波増幅器９ａと、第２の出力端からの高周波信号を増幅し出力する第２の高周波増幅器９ｂと、逓倍器５に設定される信号周波数の逓倍数に対応させてスイッチ７の第１の出力端または第２の出力端の選択を制御する制御手段１４とを備えた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
局部発振信号を出力する局部発振器と、この局部発振信号を入力としその信号周波数を外部から設定された逓倍数に逓倍した信号周波数のローカル信号を出力する逓倍器と、入力中間周波信号と上記ローカル信号とを入力としこれらの信号を混合し高周波信号を出力するミクサと、この高周波信号を入力としこの信号を第１の出力端または第２の出力端を選択しいずれかの出力端に出力するスイッチと、上記第１の出力端からの高周波信号を増幅し出力する第１の高周波増幅器と、上記第２の出力端からの高周波信号を増幅し出力する第２の高周波増幅器と、上記逓倍器に設定される信号周波数の逓倍数に対応させて上記スイッチの第１の出力端または第２の出力端の選択を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする高周波回路装置。
【請求項２】
局部発振信号を出力する局部発振器と、この局部発振信号を入力としその信号周波数を外部から設定された逓倍数に逓倍した信号周波数のローカル信号を出力する逓倍器と、入力中間周波信号と上記ローカル信号とを入力としこれらの信号を混合し高周波信号を出力するミクサと、この高周波信号を入力としこの信号を第１の出力端または第２の出力端を選択しいずれかの出力端に出力するスイッチと、上記第１の出力端からの高周波信号を増幅し出力する第１の高周波増幅器と、上記第２の出力端からの高周波信号を増幅し出力する第２の高周波増幅器と、上記第１の高周波増幅器または第２の高周波増幅器に電源を切替えて供給する電源スイッチと、上記逓倍器に設定される信号周波数の逓倍数に対応させて上記スイッチの第１の出力端または第２の出力端の選択と上記電源スイッチの第１の高周波増幅器または第２の高周波増幅器への電源の供給の切替とを制御する制御手段とを備えたことを特徴とする高周波回路装置。
【請求項３】
局部発振信号を出力する局部発振器と、この局部発振信号を入力としその信号周波数を外部から設定された逓倍数に逓倍した信号周波数のローカル信号を出力する逓倍器と、入力中間周波信号と上記ローカル信号とを入力としこれらの信号を混合し高周波信号を出力するミクサと、この高周波信号を入力としこの信号を第１の出力端または第２の出力端を選択しいずれかの出力端に出力するスイッチと、上記第１の出力端からの高周波信号を増幅し出力するＦＥＴ増幅器を用いて構成された第１の高周波増幅器と、上記第２の出力端からの高周波信号を増幅し出力するＦＥＴ増幅器を用いて構成された第２の高周波増幅器と、上記第１の高周波増幅器のゲートバイアスを選択的に設定する第１のゲート制御手段と、上記第２の高周波増幅器のゲートバイアスを選択的に設定する第２のゲート制御手段と、上記逓倍器に設定される信号周波数の逓倍数に対応させて上記スイッチの第１の出力端または第２の出力端の選択と上記第１のゲート制御手段及び第２のゲート制御手段のゲートバイアスの選択とを制御する制御手段とを備えたことを特徴とする高周波回路装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は広帯域にわたり出力周波数を可変可能とした、小型・低消費電力の高周波回路装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の高周波回路装置として、例えば、特開平６−２３２７８０号公報に示された通信機がある。その構成と類似の一例を図８に示す。ここで、１：中間周波数信号入力端子、２ａ：ＲＦ信号出力端子、３ａ：中間周波数回路、４：ミクサ、６ａ、６ｂ：局部発振器、７ａ、７ｂ、７ｃ：信号切替スイッチ、８ａ、８ｂ：ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）、９ａ：増幅器、１４：制御回路である。
【０００３】
次に動作について説明する。中間周波数信号入力端子１から入力された信号は、中間周波数回路３ａを通り、局部発信器６ａまたは６ｂで発生した信号をローカル信号とし、ミクサ４にて所望の周波数に変換される。この変換された信号は、変換時に生じる局部発振器などのスプリアス成分をＢＰＦ８ａまたは８ｂで減衰させ、増幅器９ａにて所望の信号レベルに増幅され、ＲＦ信号出力端子２ａから出力される。このとき、中間周波数を所望の周波数に変換するために選択された局部発振器６ａ、６ｂに対し、対応するＢＰＦ８ａ、８ｂを選択し、高周波信号を目標の周波数にするという方法がとられていた。この回路では、局部発信器６ａ、６ｂは、異なる周波数のローカル信号を発生する。いずれのローカル信号周波数が用いられるかにより、中間周波数信号は、異なる周波数のＲＦ信号に変換される。この構成により、高周波段での広帯域化を実現できる。
【０００４】
また、他の従来の高周波回路装置として、特開平１１−２４３３４９号公報に示されたマイクロ波受信機がある。その構成の一例を図９に示す。図８が送信機の構成であるのに対し、図９は受信機の構成である。ここで、２１：中間周波数信号出力端子、２２：ＲＦ信号入力端子、３ａ：中間周波数回路、４：ミクサ、５：逓倍器、６：局部発振器、７ａ、７ｂ：信号切替スイッチ、８ａ、８ｂ、８ｃ：ＢＰＦ、９ａ：増幅器、１４：制御回路である。
【０００５】
次に動作について説明する。ＲＦ信号入力端子２２から入力されたＲＦ信号は、増幅器９ａ、ＢＰＦ８ａ、８ｂ、ミクサ４を通過し、中間周波数信号出力端子２１から出力される。このとき、２２に入力されるＲＦ信号の周波数に対し、ＢＰＦ８ａ、８ｂがスイッチ７ａ、７ｂにより選択され、また同時に局部発振器に対する逓倍器５の逓倍数を選択する。これにより、任意のＲＦ信号周波数に対し、ある固定の中間周波数に変換することが可能となる。この回路では、局部発信器６では固定周波数の信号を発生するものの、逓倍器５の逓倍数を変更することにより、異なる周波数のローカル信号を発生することができる。いずれのローカル信号周波数が用いられるかにより、異なる周波数のＲＦ信号は、一定周波数の中間周波数信号に変換される。この構成により、高周波段での広帯域化を実現できる。
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２３２７８０号
【特許文献２】特開平１１−２４３３４９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の図８に示す高周波回路装置では、任意の中間周波数信号の入力を異なる周波数帯域の高周波信号に変換するために、各周波数域に対する局部発振器が必要である。このためＲＦ信号の設定周波数が多いほど装置が大きくなってしまうという問題があった。
【０００８】
また、従来の図９に示す高周波回路装置では、所定のＲＦ信号周波数に対し、局部発信器の逓倍数とＢＰＦを切り替えることで、対応するＲＦ信号の広帯域化と同時に局部発振器を一つにまとめたという点で、図８に示す従来の高周波回路装置の改善を図っている。しかし、高周波増幅器を共通化しているために、ＲＦ信号の帯域が高周波増幅器の帯域特性によって制約されるという問題があった。
【０００９】
この発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、広帯域に出力周波数を可変可能とし、小型で安価なマルチバンド送受信機能を実現できる高周波回路装置を提供するものである。マルチバンド技術を用いたシステムとして、最近実用化が進みつつある地上波デジタル放送システムがある。このシステムでは、既存の通信・放送システムで占有されている周波数領域を避け、空きの周波数領域を用いることが要求される。この場合、連続的な周波数領域を使用することはできず、離散した複数の周波数領域を用い全体として必要な周波数帯域を確保することとなる。本発明はこのような離散した周波数領域を効率的に使用するシステムにおいて特に効果的である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に係る高周波回路装置は、局部発振信号を出力する局部発振器と、この局部発振信号を入力としその信号周波数を外部から設定された逓倍数に逓倍した信号周波数のローカル信号を出力する逓倍器と、入力中間周波信号と上記ローカル信号とを入力としこれらの信号を混合し高周波信号を出力するミクサと、この高周波信号を入力としこの信号を第１の出力端または第２の出力端を選択しいずれかの出力端に出力するスイッチと、上記第１の出力端からの高周波信号を増幅し出力する第１の高周波増幅器と、上記第２の出力端からの高周波信号を増幅し出力する第２の高周波増幅器と、上記逓倍器に設定される信号周波数の逓倍数に対応させて上記スイッチの第１の出力端または第２の出力端の選択を制御する制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項２に係る高周波回路装置は、局部発振信号を出力する局部発振器と、この局部発振信号を入力としその信号周波数を外部から設定された逓倍数に逓倍した信号周波数のローカル信号を出力する逓倍器と、入力中間周波信号と上記ローカル信号とを入力としこれらの信号を混合し高周波信号を出力するミクサと、この高周波信号を入力としこの信号を第１の出力端または第２の出力端を選択しいずれかの出力端に出力するスイッチと、上記第１の出力端からの高周波信号を増幅し出力する第１の高周波増幅器と、上記第２の出力端からの高周波信号を増幅し出力する第２の高周波増幅器と、上記第１の高周波増幅器または第２の高周波増幅器に電源を切替えて供給する電源スイッチと、上記逓倍器に設定される信号周波数の逓倍数に対応させて上記スイッチの第１の出力端または第２の出力端の選択と上記電源スイッチの第１の高周波増幅器または第２の高周波増幅器への電源の供給の切替とを制御する制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項３に係る高周波回路装置は、局部発振信号を出力する局部発振器と、この局部発振信号を入力としその信号周波数を外部から設定された逓倍数に逓倍した信号周波数のローカル信号を出力する逓倍器と、入力中間周波信号と上記ローカル信号とを入力としこれらの信号を混合し高周波信号を出力するミクサと、この高周波信号を入力としこの信号を第１の出力端または第２の出力端を選択しいずれかの出力端に出力するスイッチと、上記第１の出力端からの高周波信号を増幅し出力するＦＥＴ増幅器を用いて構成された第１の高周波増幅器と、上記第２の出力端からの高周波信号を増幅し出力するＦＥＴ増幅器を用いて構成された第２の高周波増幅器と、上記第１の高周波増幅器のゲートバイアスを選択的に設定する第１のゲート制御手段と、上記第２の高周波増幅器のゲートバイアスを選択的に設定する第２のゲート制御手段と、上記逓倍器に設定される信号周波数の逓倍数に対応させて上記スイッチの第１の出力端または第２の出力端の選択と上記第１のゲート制御手段及び第２のゲート制御手段のゲートバイアスの選択とを制御する制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る発明にあっては、小型で安価なマルチバンド送受信機能を実現できるとともに、スプリアスを抑圧することができるという効果を有する。
【００１４】
また、請求項２乃至３に係る発明にあっては、消費電力を低減することができるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
実施例１．
図１に本発明の一実施例を示す。図において、１は中間周波数信号入力端子、２ａ、２ｂはＲＦ信号出力端子、３は中間周波数回路、４はミクサ、５は逓倍器、６は局部発振器、７は信号切替スイッチ、８ａ、８ｂはＢＰＦ、９ａ、９ｂは増幅器、１４は制御回路である。ＢＰＦ８ａ、増幅器９ａ、出力端子２ａにより第１の高周波段、ＢＰＦ８ｂ、増幅器９ｂ、出力端子２ｂにより第２の高周波段がそれぞれ構成される。
【００１６】
次に動作について説明する。中間周波数信号入力端子１から入力した中間周波数信号は、中間周波数回路３、ミクサ４、信号切替スイッチ７、ＢＰＦ８ａ、８ｂ、高周波増幅器９ａ、９ｂを通過し、ＲＦ信号出力端子２ａまたは２ｂから出力される。入力端子１から入力された中間周波数信号は、局部発振器６から発生した信号を逓倍器５にて周波数逓倍し生成されたローカル信号を用いて、ミクサ４にて所望のＲＦ周波数に変換される。また、逓倍器の逓倍数と同期してスイッチ７を使用して、ＲＦ周波数によって使用するＢＰＦ８ａ、８ｂ、および高周波増幅器９ａ、９ｂを切り替え、第１の高周波段または第２の高周波段のいずれかを選択することができる。このような構成により、全体として広帯域な高周波回路装置を実現する。特に、それぞれの高周波段で独立に高周波増幅器９ａ、９ｂを用いているので、従来の回路のように、共用した高周波増幅器の帯域特性により回路全体の帯域特性が制限されることはない。
【００１７】
なお、図１の構成では、ローカル信号は局部発信器６による固定周波数の信号としたが、図２に示すようにシンセサイザ２３を用いてもよい。この場合には、制御回路１４からの制御を受けてシンセサイザ２３が発生するローカル信号の周波数を可変とすることができる。これにより、図１の構成に比べさらに広帯域な高周波回路装置を実現できる。
【００１８】
実施例２．
図３に本発明の他の一実施例を示す。図において、１〜１４は図１の構成と同様である。１２ａは増幅器ドレイン電源、１５はドレイン電源切替スイッチである。実施例１では高周波増幅器の種類を特定していなかったが、本実施例では、高周波増幅器にＦＥＴ（電界効果トランジスタ）を用いた場合について説明する。
【００１９】
次に動作について説明する。中間周波数信号系、ローカル信号系及び高周波信号系の各部の動作は図１における構成と同様である。図３の構成では、逓倍器の選択周波数と同期させて、ドレイン電源切替スイッチ１５にて使用していない増幅器側のドレイン電源を切断する。このような構成とすることで、消費電力の低減を図ることができる。放送システムの送信部の場合、ドレイン電流は数Ａ〜数１０Ａとなり、上記ドレイン電源切替スイッチ１５には、この電流のＯＮ／ＯＦＦを制御できる大容量のスイッチが必要となる。
【００２０】
図４の構成は、図３の構成に、局部発信器６の電源を制御する構成を付加したものである。図において、１６は局部発振器電源切替スイッチ、１７は局部発振器電源である。
【００２１】
次に動作について説明する。中間周波数信号系、ローカル信号系及び高周波信号系の各部の動作は図１における構成と同様である。また、高周波増幅器９ａ、９ｂのドレイン電源の切替動作は図３における構成と同様である。図４の構成では、中間周波数信号入力端子１が無信号時には、局部発振器電源切替スイッチ１６にて局部発振器の電源を切断する制御とすることで、無信号時の消費電力のさらなる低減を図ることができる。さらに、増幅器側のドレイン電源を切断する制御（この制御のためのスイッチは図示せず）とすることにより、さらに消費電力の低減を図ることができる。
【００２２】
図５の構成は、図３の構成におけるドレイン電源の制御に替えて、ゲート電源の制御による構成としたものである。図において、１３ａ，１３ｂは増幅器ゲート電源、１８ａ，１８ｂはゲート電圧制御抵抗であり、それぞれが第１または第２のゲート手段となる。
【００２３】
次に動作について説明する。中間周波数信号系、ローカル信号系及び高周波信号系の各部の動作は図１における構成と同様である。図５の構成では、逓倍器の選択周波数と同期させて、使用する増幅器側のゲート電源を可変抵抗等１８ａ，１８ｂにて可変とすることで、待機時にはピンチオフとして、増幅器のドレイン電流を制御し、消費電力の低減を図ることができる。上記図３の構成では、数１０Ａの電流を制御する大容量のドレイン電源切替スイッチが必要であるが、本構成では、ゲート端子の制御であり、数ｍＡ程度の電流制御で構わない。従って小容量の可変抵抗を使用することができ、図３の構成に比べ、簡易な回路とすることができる。
【００２４】
図６の構成は、図５の構成がゲート制御に可変抵抗を用いていたのに対し、固定抵抗を複数個用い、ゲート電源を出力電力に応じて細かく制御できるようにしたものである。図において、１０ａ〜１０ｄは抵抗、１１ａ〜１１ｆは切替スイッチである。抵抗１０ａ、１０ｂ及びスイッチ１１ａ〜１１ｃにより第１のゲート手段が構成される。抵抗１０ｃ、１０ｄ及びスイッチ１１ｄ〜１１ｆにより第２のゲート手段が構成される。抵抗１０ａと１０ｂ（または１０ｃと１０ｄ）は、異なる抵抗値となっている（本説明では、例えば、抵抗１０ａの抵抗値＜抵抗１０ｂの抵抗値（または抵抗１０ｃの抵抗値＜抵抗１０ｄの抵抗値）とする）。これは、後述するように、高周波増幅器の出力電力に応じてＦＥＴのゲートバイアス電圧を変更し、ドレイン電流を制御できるようにするものである。
【００２５】
次に動作について説明する。中間周波数信号系、ローカル信号系及び高周波信号系の各部の動作は図１における構成と同様である。図６の構成では、逓倍器の選択周波数と同期させて、使用する増幅器側のゲート電源を切替スイッチ１１ａ〜１１ｆにて抵抗等１０ａ〜１０ｄと可変とすることで、高周波系として選択されておらず待機時にあるときには、ピンチオフとして（スイッチ１１ｃまたは１１ｆがＯＮとなっている）、増幅器のドレイン電流を制御し、消費電力の低減を図ることができる。また、選択されている高周波系においても、出力電力に対応して、切替スイッチ１１ａ〜１１ｆを切り替えることで、使用する増幅器のゲート電圧を制御し、ドレイン電源１２ａ、１２ｂより供給される電流を可変とすることで消費電力の低減（出力電力に応じた消費電力の最適化）を図ったものである。例えば、高周波増幅器９ａが選択されている場合において、小信号出力動作時には、ドレイン電流は小さくても出力信号歪は小さいので、ゲート電流が小さくなるように抵抗値の大きい抵抗１０ｂを選択する。逆に、大信号出力動作時には、出力信号歪を小さくするためには、ドレイン電流は大きくする必要がある。よって、ゲート電流が大きくなるように抵抗値の小さい抵抗１０ａを選択する。
【００２６】
図７の構成は、図６の構成において、出力電力の検出手段を付加し、その検出出力用いてゲート電源を出力電力に応じて制御できるようにしたものである。図において、１９ａ、１９ｂは検波回路、２０は歪検出回路である。
【００２７】
次に動作について説明する。中間周波数信号系、ローカル信号系及び高周波信号系の各部の動作は図１における構成と同様である。図７の構成では、逓倍器の選択周波数と同期させて、使用する増幅器側のゲート電源を切替スイッチ１１ａ〜１１ｆにて抵抗等１０ａ〜１０ｄを可変とすることで、待機時にはピンチオフとして、増幅器のドレイン電流を制御し、消費電力の低減を図ることができる。また、出力電力に対応して検波回路１９ａ、１９ｂにて検波した信号を歪み検出回路２０にて測定し、その歪みの許容範囲を考慮の上、切替スイッチ１１ａ〜１１ｆを切り替えることで、使用する増幅器のゲート電圧を制御し、ドレイン電源１２ａ、１２ｂより供給される電流を可変とすることで消費電力の低減を図ったものである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明の実施例１による高周波回路装置を示す。
【図２】この発明の実施例１による他の高周波回路装置を示す。
【図３】この発明の実施例２による高周波回路装置を示す。
【図４】この発明の実施例２による他の高周波回路装置を示す。
【図５】この発明の実施例２による他の高周波回路装置を示す。
【図６】この発明の実施例２による他の高周波回路装置を示す。
【図７】この発明の実施例２による他の高周波回路装置を示す。
【図８】従来の高周波回路装置の一例を示す。
【図９】従来の高周波回路装置の他の一例を示す。
【符号の説明】
【００２９】
１ａ、１ｂ  中間周波数信号入力端子、  ２ａ、２ｂ  ＲＦ信号出力端子、  ３ａ、３ｂ  中間周波数回路、  ４ａ、４ｂ  ミクサ、  ５ａ、５ｂ  逓倍器、  ６ａ、６ｂ  局部発振器、  ７ａ、７ｂ、７ｃ  信号切替スイッチ、  ８ａ、８ｂ  ＢＰＦ、  ９ａ、９ｂ  増幅器、  １０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ  抵抗、  １１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ、１１ｇ  切替スイッチ、  １２ａ、１２ｂ  増幅器ドレイン電源、  １３ａ、１３ｂ  増幅器ゲート電源、  １４  制御回路、  １５  ドレイン電源切替スイッチ、  １６  局部発振器電源切替スイッチ、  １７  局部発振器電源、  １９ａ、１９ｂ  検波回路、  ２０  歪検出回路、  ２１  中間周波数信号出力端子、  ２２  ＲＦ信号入力端子、  ２３  シンセサイザ。
【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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【図９】
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