(57)【要約】      （修正有）【課題】復調方法の場合、アナログフィルタ段を通過するいずれの干渉も、復調され、干渉として出力信号内に存在する。検出器の場合、干渉は全て、検出器出力においてベースバンド信号の一部として現れる。同期検出器あるいは直交復調器の場合に現れる高調波干渉を最小にすることが望ましい。【解決手段】無線受信機における高調波干渉を最小にする方法及び装置が提示される。受信無線信号は正信号として積分器に周期的に切り換えられ、負信号として積分器に周期的に切り換えられ、また、積分器はグラウンドに周期的に切り換えられ、積分器からの受信信号を遮断して、高調波干渉を最小にする。【選択図】図２Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線受信機における高調波干渉を最小にする方法であって、
受信信号を正信号として積分器に周期的に切り換えること、
前記受信信号を負信号として前記積分器に周期的に切り換えること、及び
前記積分器を周期的に切り換えることによって、前記積分器からの前記受信信号を遮断して、高調波干渉を最小にすること
を含む、無線受信機における高調波干渉を最小にする方法。
【請求項２】
周期性は、前記受信信号の搬送波周波数のレートである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記切り換えることは、３つの位置、すなわち、前記受信器を正信号として前記積分器に直接接続する第１の位置、前記受信器を負信号としてインバータを介して前記積分器に接続する第２の位置、及び、前記積分器からの前記受信信号を遮断するように、前記積分器をグラウンドに接続する第３位置を有するコミュテータスイッチによって実施される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
搬送波周波数の各半周期における、最初のローブの最初の半分及び最後のローブの最後の半分は、遮断されて、３次高調波干渉がなくされる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記受信信号の所望の位相中における前記切り換えることは、０°から３０°まで遮断され、３０°から１５０°まで正であり、１５０°から２１０°まで遮断され、２１０°から３３０°まで負であり、３３０°から３６０°まで遮断されて、３次高調波干渉がなくされる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
搬送波周波数の各半周期における、最初のローブの最初の半分及び最後のローブの最後の半分は、遮断されて、５次高調波干渉がなくされる、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記積分器がＯＦＦで表記されるグラウンドに切り換えられる期間は、０±（１８０／Ｎ）°中のＯＦＦ、及び、１８０±（１８０／Ｎ）°中のＯＦＦに従って干渉性Ｎ次高調波周波数から決定され、ここで、Ｎは、最小化される干渉の高調波次数である、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
無線受信機における高調波干渉を最小にする装置であって、
積分器を受信信号に接続する第１の位置、該積分器を反転受信信号に接続する第２の位置、及び、該積分器をグラウンドに接続する第３位置を有する３位置スイッチと、
前記受信信号のレートで、前記３位置スイッチを切り換えるように構成される発振器と
を備える、無線受信機における高調波干渉を最小にする装置。
【請求項９】
無線受信機における高調波干渉を最小にする装置であって、
インバータと、
積分器と、
３位置スイッチと、
該３位置スイッチの第１の位置を介して、受信信号を正信号として直接前記積分器に周期的に切り換え、前記３位置スイッチの第２の位置を介して、前記受信信号を負信号として前記積分器に周期的に切り換え、且つ、前記３位置スイッチの第３位置を介して、前記積分器をグラウンドに周期的に切り換え、前記積分器からの前記受信信号を遮断して、高調波干渉を最小にする、周期的に切り換える発振器と
を備える、無線受信機における高調波干渉を最小にする装置。
【請求項１０】
無線受信機における高調波干渉を最小にする方法であって、
受信直交信号を第１の正信号として第１の積分器に周期的に切り換えること、
前記受信直交信号を第１の負信号として前記第１の積分器に周期的に切り換えること、
前記第１の積分器をグラウンドに周期的に切り換えることによって、前記第１の積分器からの前記受信直交信号を遮断して、高調波干渉を最小にすること、
前記受信信号を第２の正信号として第２の積分器に周期的に切り換えること、
前記受信信号を第２の負信号として前記第２の積分器に周期的に切り換えること、
前記受信信号をグラウンドに周期的に切り換えることによって、前記第２の積分器からの前記受信直交信号を遮断すること、並びに
所望の搬送波周波数によって、前記第１の積分器及び第２の積分器の切り換え動作を、実質的に９０°位相外れで同期させること
を含む、無線受信機における高調波干渉を最小にする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包括的に、無線受信機に関し、より詳細には、同期無線受信機において高調波干渉を最小にすることに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術の無線受信機は、搬送波周波数の或る高調波の干渉を最小にするために、１つ又は複数の中間周波数（ＩＦ）を中心とするアナログフィルタを使用する。ベースバンド信号への変換を行うために、この後には、従来のピークライディング(peak-riding)復調器、同期復調器、又は直交復調器が続く。
【０００３】
図１は、従来技術の無線受信機のコミュテータ１００を示す。コミュテータ１００は、アナログインバータ１１０、発振器１２０、積分器１３０、及び２位置コミュテータスイッチ１４０を含む。発振器は、搬送波信号の周波数で動作する。従来技術のコミュテータスイッチ１４０は、２つの位置、プラス（＋）及びマイナス（−）のみを有する。
【０００４】
入力受信無線信号１０１は、発振器１２０によって決定されるレートで、スイッチ１４０の第１の位置を介して正信号（＋）として、又は、スイッチの第２の位置を介して反転信号（−）として、直接に積分器１３０に交互に送られる。
【０００５】
従来技術の復調方法の場合、従来のアナログフィルタ段を通過するいずれの干渉も、復調され、干渉として出力信号内に存在する。従来技術の検出器の場合、干渉は全て、検出器出力１０２においてベースバンド信号の一部として現れる。
【０００６】
同期検出器の場合、高調波が同期パイロット信号と同位相であるとき、奇数高調波が検出器出力において現れる。パイロット信号が、正確に干渉信号周波数にない場合、同期パイロット信号と同相の、及び、位相外れの干渉ヘテロダインは、干渉信号が、同期コミュテータの（＋）の半分と（−）の半分との間で分割されるため、干渉が、ヘテロダインレートでフェーディングイン及びフェーディングアウトする状態で、結果の信号をもたらす。
【０００７】
直交復調器の場合、干渉は、同相成分と直交成分との間で回転する。直交パイロットを制御するのに、位相ロックが使用される場合、干渉は、直交パイロット周波数を所望の信号から「引き離し(pull)」、干渉中心周波数上に載せることができる。
【０００８】
これらの３つの問題は全て、干渉が、信号周波数の奇数高調波にあるときに一層悪化する。その場合、たとえ、干渉が所望の搬送波周波数にあっても、同期復調器及び直交復調器は共に、減衰無しで、奇数高調波干渉を通過させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
こうした高調波干渉を最小にすることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、搬送波周波数のゼロ交差を中心とした「オフ」期間を含むように、コミュテータ要素を変更することによって、無線受信機における高調波干渉を最小にする。
【００１１】
最適には、３次高調波干渉の場合、所望の搬送波周波数の各ゼロ交差を中心として−３０°から＋３０°まで延びる、すなわち、干渉性３次高調波の−９０°から＋９０°に対応する、「オフ」期間を付加することによって、同期受信機コミュテータは修正される。「オフ」期間の他の継続時間は、他の干渉高調波を最小にするのに使用することができる。
【００１２】
直交検出器は、直交信号における所望の搬送波信号トラッキングを改善するために、直交セクションに「オフ」期間を付加することによって、同様に修正することができる。特に、直交検出器の標準的な構成は、１つの変調器が、所望の搬送波周波数及びゼロ位相角で動作し、第２の復調器が、所望の搬送波周波数及び９０°位相角で動作する一対の同期復調器であると考える。ＯＦＦ期間は、ゼロ位相検出器セクションに対して−３０°から＋３０°まで、同様に、本発明の同期検出器の実施の形態に対して＋１５０°から＋２１０°まで付加される。９０°オフセット同期検出器セクションについての対応するＯＦＦ期間は、所望の周波数及びゼロ位相の基準搬送波と比較して、６０°から１２０°まで、及び、２４０°から３００°までのＯＦＦ期間である、９０±３０°及び２７０±３０°である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施の形態は、従来技術の同期無線受信機をアポダイゼーションによって修正する。アポダイゼーションは、テーパリングとも呼ばれる場合がある。従来技術では、アポダイゼーションは、光信号及び音響信号の処理に最もよく使用される。光信号において、アポダイゼーションは、たとえば、打ち切られたインターフェログラムから生じるスペクトルにおいて生成される「リンギング」として知られるギブス現象を低減することができる。サンプリング領域の縁部においてインターフェログラムをスムースにゼロにするために、テーパリング関数が使用される。これは、望ましくないサイドローブを抑制する。
【００１４】
アポダイゼーションは、低域通過フィルタリングで失われた高空間周波数を回復するために、レンズ開口の中心部分をぼかすことによって実施されることもできる。アポダイゼーションは、球面収差を導入する可能性がある、レンズの外側部分を遮蔽する(screen off)ために、レンズを「絞り(stop-down)」、被写界深度を深くするのにも使用される。
【００１５】
本発明の実施の形態は、受信信号を部分的に遮断し、全体の信号対雑音比（ＳＮＲ）を増加させるために、受信無線信号に対してアポダイゼーションの原理を適用する。
【００１６】
図２Ａは、本発明の一実施の形態による無線受信機のコミュテータ２００を示す。コミュテータ２００は、アナログインバータ２１０、発振器２２０、積分器２３０、及び３位置コミュテータスイッチ２４０を含む。発振器は、搬送波周波数で動作する。３位置コミュテータスイッチ２４０は３つの位置、すなわち、プラス（＋）、マイナス（―）、及びオフ（０）を有する。
【００１７】
入力受信信号２０１は、搬送波周波数のレートで動作する発振器２２０によって決定されるレートで、スイッチの第１の位置を介して正信号（＋）として、インバータ及びスイッチの第２の位置を介して反転信号又は負信号（−）として直接に積分器１３０に交互に送られるか、又は、スイッチの第３位置を介してインバータをグラウンド２４９に接続することによって、全く送られない。
【００１８】
受信信号が、周波数Ｆである場合、同期検出器又は直交検出器は、この信号、及び、３Ｆ、５Ｆ、７Ｆ等のような任意の奇数高調波の信号を検出する。
【００１９】
たとえば、１００ＫＨｚにおいて、３次高調波は、約３００ＫＨｚにある。ダイオード（さらに、コネクタにおける腐食作用によって生成される弱いダイオード）等の非線形接合部が、一次高調波ＲＦ搬送波を３次高調波干渉信号に変換する可能性があるため、奇数高調波は、ＲＦ干渉問題において特に重要である。３次高調波の排除の難しさは、干渉搬送波の正弦波の少なくとも１つのローブが、同期検出器に関して不平衡な形態で、また、周波数Ｆの所望の信号搬送波と容易には区別できないように、現れることである。したがって、３次高調波干渉は、検出器によって受け入れられる。一般的な場合、同期検出器は、全ての偶数高調波干渉を効果的に排除し、非高調波的に関連する干渉も排除するが、奇数高調波干渉が、出力を通過することを可能にする。
【００２０】
本発明の一実施の形態では、サンプリングパラメータは、遮断アポダイゼーションを提供するために修正される。各半周期において不平衡な３次高調波において、ただ１つの正弦波ローブが存在するため、スイッチ２４０は、搬送波周波数Ｆの各半周期において、最初のローブの最初の半分及び最後のローブの最後の半分を遮断する。
【００２１】
これは、図５に示すように、周波数３Ｆの干渉性搬送波を、奇数関数から、同期検出器によって完全に遮断される偶数関数に変える。
【００２２】
３次高調波干渉の場合、周波数Ｆの搬送波に関して、以下の切り換えプロトコルが遵守される。表Ａは、３次高調波干渉をなくすためのコミュテータスイッチ２４０の設定を述べる。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
同様に、搬送波周波数５Ｆの５次高調波干渉を遮断するために、搬送波の、最初のローブの最初の半分及び最後のローブの最後の半分が遮断される。すなわち、この場合、０±３６°及び１８０±３６°中のＯＦＦである。
【００２５】
Ｎ次高調波干渉についての最適なＯＦＦ期間のための一般的な場合の手法は、０±（１８０Ｎ）°及び１８０±（１８０Ｎ）°中のＯＦＦ位置にコミュテータを切り換えることである。
【００２６】
そのため、同期受信機のアポダイゼーションは、出力信号２０２において、搬送波周波数のあらゆる主要な高調波干渉を排除するように調節されることができる。
【００２７】
図２Ｂは、本発明の代替の実施の形態による、直交復調器において使用されることになる、無線受信機のコミュテータ２５０を示す。同相信号２６１と、９０°位相シフトした直交局部発振器信号２６２の両方において、前のように、局部搬送波を生成するのに、局部発振器２５１が使用される。これらの信号は、それぞれ、第１の３位置コミュテータスイッチ２５２及び第２の３位置コミュテータスイッチ２５３に印加される。入力信号２５４の直接バージョンは、コミュテータスイッチ２５２及び２５３の「＋」入力に印加され、アナログインバータ２５５は、両方のコミュテータスイッチの「−」入力に印加される、入力信号の反転バージョン２５６を生成する。コミュテータスイッチ２５２及び２５３の出力は、それぞれ、第１のアナログ積分器２５７及び第２のアナログ積分器２５８によって積分され、この直交復調器の出力２５９及び２６０を与える。
【００２８】
直交復調器２５２及び２５３は、図２Ａと同様に切り換えられる。コミュテータスイッチ２５２及び２５３は、図２Ａの場合と同じ、すなわち、上記表Ａに示すのと同じ規則に従う。
【００２９】
直交コミュテータ２５３は、同相出力２６１から９０°遅延した、局部発振器の直交出力２６２によって動作するため、コミュテータスイッチ２５３は、同相コミュテータスイッチ２５２より９０°遅れる。この直交コミュテータについての切り換え表は、表Ｂに示される。
【００３０】
表Ｂは、同相局部搬送波信号に比べて、−９０°で開始し、２７０°まで延びることにも留意されたい。２７０°が、実際には、−９０°と同じ位相角であるため、これは、完全な表である。
【００３１】
【表２】
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【００３２】
図３は、搬送波周波数Ｆを有する受信信号を示す。通常、従来技術では、正弦波の全上側ローブは、正（＋）信号として積分され、正弦波の全下側ローブは、負（−）信号として積分される。
【００３３】
図４は、干渉性３次高調波が、搬送波周波数３Ｆに存在する信号を示す。正になる(positive-going)ローブのうちの１つのローブは、負になるローブによってキャンセルされるが、第２の正になるローブと第１の負になるローブはキャンセルされない。これらの２つのローブは、それぞれ、正側と負側に積分され、干渉性信号の３分の１が、図１の従来技術の同期復調器を通過することを可能にする。
【００３４】
図５は、図２のコミュテータ切り換えが、干渉性３次高調波搬送波に適用された後の信号を示す。３次高調波搬送波は、正弦波の正の半波及び負の半波のそれぞれにおいて、１つの完全なローブを（２つの半ローブとして）失う。干渉性信号にわたる全積分はゼロであり、３次高調波の完全なキャンセルを示す。
【００３５】
図６は、図２のコミュテータ切り換えが、１次高調波信号に適用された後の信号を示す。所望の信号のほんのわずかの量、すなわち、所望の信号のゼロ交差、すなわち、１−ｃｏｓ（３０°）＝０．１３３が遮断される。所望の信号の約０．５ｄＢの損失が存在しても、干渉性３次高調波がほぼ完全に抑制されるため、信号対雑音比が大幅に改善される。
【００３６】
本発明は、好ましい実施の形態の例によって述べられたが、本発明の精神及び範囲内で、種々の他の適応及び変更が行われてもよいことが理解される。したがって、本発明の真の精神及び範囲内に入る、全てのこうした変形及び変更を包含することが、添付の特許請求の範囲の目的である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】無線受信機の従来技術のコミュテータのブロック図である。
【図２Ａ】本発明の一実施の形態による、同期検出を使用した無線受信機のコミュテータのブロック図である。
【図２Ｂ】本発明の一実施の形態による、直交検出を使用した無線受信機のコミュテータのブロック図である。
【図３】搬送波周波数Ｆを有する信号の波形を示す図である。
【図４】搬送波周波数３Ｆの干渉性３次高調波の波形を示す図である。
【図５】本発明の一実施の形態によるコミュテータ切り換えが、３次高調波信号に適用された後の波形を示す図である。
【図６】本発明の一実施の形態によるコミュテータ切り換えが、１次高調波信号に適用された後の波形を示す図である。
【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４】
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【図５】
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【図６】
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【外国語明細書】
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