(57)【要約】【課題】回路の単純化によるコスト及び実装面積の低減と位相雑音の低減とを両立させた周波数変換機能を有する送信装置及び受信装置を提供すること。【解決手段】中間周波信号ＩＦをｎ（ｎは２以上の自然数）個のミキサでｎ段階にアップコンバートして出力周波信号ＲＦに周波数変換して送信する送信装置であって、基準発振信号に基づいて局部発振信号を生成する局部発振器を具備してなり、前記局部発振信号をｎ分配して前記ｎ個のミキサに供給し、中間周波信号ＩＦに対して局部発振信号を順次ｎ段階にミキシングして出力周波信号ＲＦを得るようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力中間周波信号をｎ（ｎは２以上の自然数）個のミキサでｎ段階にアップコンバートして出力周波信号に周波数変換して送信する送信装置であって、局部発振信号を生成する局部発振器を具備してなり、前記局部発振信号をｎ分配して前記ｎ個のミキサに供給し、前記入力中間周波信号に対して前記局部発振信号を順次ｎ段階にミキシングして前記出力周波信号を得るようにしたことを特徴とする送信装置。
【請求項２】
入力中間周波信号を２個のミキサで２段階にアップコンバートして出力周波信号に周波数変換して送信する送信装置であって、局部発振信号を生成する局部発振器を具備してなり、前記局部発振信号を２分配して前記２個のミキサに供給し、前記入力中間周波号に対して前記局部発振信号を順次２段階にミキシングして前記出力周波信号を得るようにしたことを特徴とする送信装置。
【請求項３】
前記局部発振信号の周波数は、出力周波信号と同出力周波信号に対応する前記入力中間周波信号との周波数の差分を前記ミキサの個数で割った周波数となるように設定することを特徴とする請求項１又は２記載の送信装置。
【請求項４】
入力周波信号をｎ（ｎは２以上の自然数）個のミキサでｎ段階にダウンコンバートして出力中間周波信号に周波数変換する受信装置であって、局部発振信号を生成する局部発振器を具備してなり、前記局部発振信号をｎ分配して前記ｎ個のミキサに供給し、前記入力周波信号に対して前記局部発振信号を順次ｎ段階にミキシングして前記出力中間周波信号を得るようにしたことを特徴とする受信装置。
【請求項５】
入力周波信号を２個のミキサで２段階にダウンコンバートして出力中間周波信号に周波数変換する受信装置であって、局部発振信号を生成する局部発振器を具備してなり、前記局部発振信号を２分配して前記２個のミキサに供給し、前記入力周波信号に対して前記局部発振信号を順次２段階にミキシングして前記出力中間周波信号を得るようにしたことを特徴とする受信装置。
【請求項６】
前記局部発振信号の周波数は、前記入力周波信号と同入力周波信号に対応する前記出力中間周波信号との周波数の差分を前記ミキサの個数で割った周波数となるように設定することを特徴とする請求項４又は５記載の受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周波数変換機能を有する高周波装置、主に衛星通信、衛星放送等に用いる送信装置及び受信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、中間周波信号を送信周波信号にアップコンバートする方式が様々提案されており、代表的なものとして以下の３つの方式が既知である。
第１の方式は、シングルコンバージョン方式であり、構成を図４に示す。中間周波信号ＩＦ（１．５ＧＨｚ〜２ＧＨｚ）と局部発振信号Ｌｏ（２９ＧＨｚ）をミキサでミキシングし、出力周波信号ＲＦ（３０．５ＧＨｚ〜３１ＧＨｚ）を得ている。しかし、この方式では、局部発振信号とＩＦとの差（２７．５ＧＨｚ〜２８ＧＨｚ）で出力されてしまう不要なイメージ信号及び局部発振信号といったスプリアス信号と、出力周波信号ＲＦが周波数的に近接しているため、これら不要な信号を除去するためには、非常に高い遮断性を持った例えば導波管フィルタ型のＢＰＦを用いなければならず、設計が困難であり、かつコストアップになるという問題がある。
【０００３】
第２の方式は、ダブルコンバージョン方式であり、構成を図５に示す。中間周波信号ＩＦに２つの局部発振信号を２つのミキサ部で各々ミキシングし、出力周波信号ＲＦを得るものである。具体的には、例えば、中間周波信号ＩＦ（１．５ＧＨｚ〜２ＧＨｚ）に対して、１段目の局部発振器からの信号（７．２５ＧＨｚ）を第１のミキサによってミキシングし、その後さらに２段目の局部発振器からの信号（２１．７５ＧＨｚ）を第２のミキサによってミキシングすることで、出力周波信号ＲＦ（３０．５ＧＨｚ〜３１ＧＨｚ）を得る。この第２の方式によれば、イメージ信号及び局部発振信号はＲＦ信号と乖離しており、一般的なＢＰＦで不要信号の除去が可能なため、第１の方式の欠点が解消される。しかし、この方式では２つの局部発振回路が必要となるため、回路規模が大きくなり実装面積が大きくなると共に、コストアップとなるという問題がある。
【０００４】
第３の方式は、例えば特許文献１に示す方式であり、構成を図６に示す。この第３の方式は、ダブルコンバージョン方式ではあるが局部発振回路１つと、逓倍器１つとを用い、各々の出力を順にミキシングすることで所望の出力周波信号ＲＦを得ている。具体的には、例えば、中間周波信号ＩＦ（１．５ＧＨｚ〜２ＧＨｚ）に対して、局部発振器からの信号（７．２５ＧＨｚ）を第１のミキサによってミキシングし、その後さらに局部発振器からの信号を逓倍器で例えば３逓倍した信号（２１．７５ＧＨｚ）を第２のミキサによってミキシングすることで、出力周波信号ＲＦ（３０．５ＧＨｚ〜３１ＧＨｚ）を得る。この第３の方式によれば、第２の方式と比較して局部発振器が１つで済むため、回路規模は小さくなり、コスト上昇も抑えられる。
【特許文献１】特開平１１−１７５６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１に記載の方式によれば、図５に示した第２の方式に比較して局部発振器が１つで済むため、回路規模を小さくすることができるが、この方式では逓倍器を用いているため、例えば局部発振信号を３逓倍すると、局部発振信号の位相雑音も３倍になり、その結果出力周波信号ＲＦのＣ／Ｎ（Ｃａｒｒｉｅｒ
ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）が悪化するという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、回路の単純化によるコスト及び実装面積の低減と位相雑音の低減とを両立させた周波数変換機能を有する送信装置及び受信装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１は、入力中間周波信号をｎ（ｎは２以上の自然数）個のミキサでｎ段階にアップコンバートして出力周波信号に周波数変換して送信する送信装置であって、局部発振信号を生成する局部発振器を具備してなり、前記局部発振信号をｎ分配して前記ｎ個のミキサに供給し、前記入力中間周波信号に対して前記局部発振信号を順次ｎ段階にミキシングして前記出力周波信号を得るようにしたことを特徴とする送信装置である。
【０００８】
本発明の請求項２は、入力中間周波信号を２個のミキサで２段階にアップコンバートして出力周波信号に周波数変換して送信する送信装置であって、局部発振信号を生成する局部発振器を具備してなり、前記局部発振信号を２分配して前記２個のミキサに供給し、前記入力中間周波信号に対して前記局部発振信号を順次２段階にミキシングして前記出力周波信号を得るようにしたことを特徴とする送信装置である。
【０００９】
本発明の請求項３は、請求項１又は２に加えて、前記局部発振信号の周波数は、出力周波信号と同出力周波信号に対応する入力中間周波号との周波数の差分を前記ミキサの個数で割った周波数となるように設定することを特徴とする送信装置である。
【００１０】
本発明の請求項４は、入力周波信号をｎ（ｎは２以上の自然数）個のミキサでｎ段階にダウンコンバートして出力中間周波信号に周波数変換する受信装置であって、局部発振信号を生成する局部発振器を具備してなり、前記局部発振信号をｎ分配して前記ｎ個のミキサに供給し、前記入力周波信号に対して前記局部発振信号を順次ｎ段階にミキシングして前記出力中間周波信号を得るようにしたことを特徴とする受信装置である。
【００１１】
本発明の請求項５は、入力周波信号を２個のミキサで２段階にダウンコンバートして出力中間周波信号に周波数変換する受信装置であって、局部発振信号を生成する局部発振器を具備してなり、前記局部発振信号を２分配して前記２個のミキサに供給し、前記入力周波信号に対して前記局部発振信号を順次２段階にミキシングして前記出力中間周波信号を得るようにしたことを特徴とする受信装置である。
【００１２】
本発明の請求項６は、請求項４又は５に加えて、前記局部発振信号の周波数は、入力周波信号と同入力周波信号に対応する出力出力中間周波信号との周波数の差分を前記ミキサの個数で割った周波数となるように設定することを特徴とする送信装置である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の送信装置によれば、局部発振信号をｎ分配してｎ個のミキサに供給し、入力中間周波信号に対して局部発振信号を順次ｎ段階にミキシングして出力周波信号を得るようにしたので、局部発振器が１つで済むため回路規模を小さくすることができ、また、従来のように逓倍器を採用していないため、局部発振信号の位相雑音が増加することがなく、Ｃ／Ｎを悪化させることなく出力周波信号を得ることができる。
特に、局部発振信号を２分配して２個のミキサに供給し、入力中間周波信号に対して局部発振信号を順次２段階にミキシングして出力周波信号を得るようにしたダブルコンバージョン方式においては、最も回路規模を小さくすることができる。
いずれの場合にも、局部発振信号の周波数は出力周波信号の周波数と乖離しているため、ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）による不要信号の分離が容易に行える。
局部発振信号の周波数は、出力周波信号と同出力周波信号に対応する入力中間周波信号との周波数の差分を前記ミキサの個数で割った周波数となるように設定することにより、所望の出力周波信号となるように周波数変換が可能となる。
【００１４】
本発明の受信装置によれば、局部発振信号をｎ分配して前記ｎ個のミキサに供給し、入力周波信号に対して局部発振信号を順次ｎ段階にミキシングして出力中間周波信号を得るようにしたので、局部発振器が１つで済むため回路規模を小さくすることができ、また、従来のように逓倍器を採用していないため、局部発振信号の位相雑音が増加することがなく、Ｃ／Ｎを悪化させることなく出力中間周波信号を得ることができる。
特に、局部発振信号を２分配して２個のミキサに供給し、入力周波信号に対して局部発振信号を順次２段階にミキシングして出力中間周波信号を得るようにしたダブルコンバージョン方式においては、最も回路規模を小さくすることができる。
いずれの場合にも、局部発振信号の周波数は入力周波信号の周波数と乖離しているため、ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）による不要信号の分離が容易に行える。
局部発振信号の周波数は、入力周波信号と同入力周波信号に対応する出力中間周波信号との周波数の差分を前記ミキサの個数で割った周波数となるように設定することにより、所望の中間周波信号が得られるように周波数変換が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明による送信装置の構成を表したブロック図である。
【図２】本発明による受信装置の構成を表したブロック図である。
【図３】本発明による送信装置の他の構成を表したブロック図である。
【図４】従来のシングルコンバージョン方式による送信装置を表したブロック図である。
【図５】従来の局部発振器を２つ用いたダブルコンバージョン方式による送信装置を表したブロック図である。
【図６】従来の局部発振器を１つ用いて逓倍器を採用したダブルコンバージョン方式による送信装置を表したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明による送信装置は、入力中間周波信号をｎ個のミキサでｎ段階にアップコンバートして出力周波信号に周波数変換して送信する送信装置であって、局部発振信号を生成する局部発振器を具備してなり、前記局部発振信号をｎ分配して前記ｎ個のミキサに供給し、入力中間周波信号に対して局部発振信号を順次ｎ段階にミキシングして出力周波信号を得るようにしたことを特徴とするものである。以下、ｎ＝２の場合を例にして詳細に説明を行う。
【実施例１】
【００１７】
本発明の実施例１について図１に基づいて説明を行う。先ず、局部発振信号を生成する局部発振器１２は、１０ＭＨｚの基準発振器（水晶発振器）１１を基準信号源として、位相同期発振器（ＰＬＯ）にて局部発振信号（１４．５ＧＨｚ）を得る構成となっている。このようにして得た局部発振信号（１４．５ＧＨｚ）を例えばウィルキンソンデバイダのような分配器１３によって２分配し、一方を増幅器１４とＢＰＦ１５を介して第１のミキサ２０に供給し、他方を増幅器１６とＢＰＦ１７を介して第２のミキサ２４に供給している。
【００１８】
入力端子に入力された入力中間周波信号ＩＦｉｎ（１．５ＧＨｚ〜２ＧＨｚ）は、増幅器１８によって増幅した後にＢＰＦ１９によって不要信号の除去を行い、第１のミキサ２０に入力される。第１のミキサ２０では、ＩＦｉｎ（１．５ＧＨｚ〜２ＧＨｚ）に局部発振信号Ｌｏ（１４．５ＧＨｚ）がミキシングされ、１６ＧＨｚ〜１６．５ＧＨｚの信号が生成される。この際に、イメージ信号（局部発振信号Ｌｏ−ＩＦｉｎ＝１３ＧＨｚ〜１３．５ＧＨｚ）及び局部発振信号Ｌｏ（１４．５ＧＨｚ）等の不要なスプリアス信号が発生して後段に通過するが、ＢＰＦ２１によってある程度低減される（必要な１６ＧＨｚ〜１６．５ＧＨｚの信号と不要なスプリアス信号の周波数が近接しているため、多少の不要信号はＢＰＦ２１を通過する）。このＢＰＦ２１を通過した信号を増幅器２２で増幅した後にＢＰＦ２３によって不要信号の除去が行われて、第２のミキサ２４に入力される。
【００１９】
続いて第２のミキサ２４においては、ＩＦｉｎ＋１４．５ＧＨｚ（１６ＧＨｚ〜１６．５ＧＨｚ）の信号に局部発振信号Ｌｏ（１４．５ＧＨｚ）が再度ミキシングされ、ＩＦｉｎ＋１４．５ＧＨｚ＋１４．５ＧＨｚ（３０．５ＧＨｚ〜３１ＧＨｚ）が出力される。イメージ信号（ＩＦｉｎ＋局部発振信号Ｌｏ−局部発振信号Ｌｏ＝１．５ＧＨｚ〜２ＧＨｚ）及び局部発振信号Ｌｏ（１４．５ＧＨｚ）が後段に通過するが、ＢＰＦ２５により除去される。このＢＰＦ２５には３０．５ＧＨｚ〜３１ＧＨｚ付近を通過させる特性を持たせるが、第１のミキサ２０及び第２のミキサ２４のミキシングの過程で発生する不要な各種スプリアス信号とはその周波数が乖離しているため、その除去は容易かつ確実になる。その後、増幅器２６、高調波を遮断するＬＰＦ２７を経て出力端子から出力周波信号ＲＦｏｕｔが出力される。
【００２０】
このように、局部発振器１２からの局部発振信号（１４．５ＧＨｚ）を分配器１３によって２分配し、第１のミキサ２０と第２のミキサ２４によって２段階でミキシングを行うようにしたことで、逓倍器を用いることなく局部発振器１つでダブルコンバージョン方式によるアップコンバートを実現することが可能となり、Ｃ／Ｎを悪化させることなく出力周波信号ＲＦｏｕｔを得ることができる。
【００２１】
本発明において、局部発振器１２における周波数を決定するにあたっては、ＲＦｏｕｔとＩＦｉｎとの差を２で割った周波数となる様に設定している。
なお、ＲＦｏｕｔ周波数をマイクロ波のＫａバンド帯である３０．５ＧＨｚ〜３１ＧＨｚとして説明を行ったが、本発明はこの周波数に限らず、Ｋｕ、Ｃバンドなど異なる周波数帯域の送信装置にも適用可能である。
【実施例２】
【００２２】
前記実施例１では送信装置におけるアップコンバートについて記述したが、同原理は受信装置におけるダウンコンバートについても適用可能であり、これを実施例２として図２に示す。本回路と図１の入力中間周波信号ＩＦｉｎから出力周波信号ＲＦｏｕｔをアップコンバートで得る回路との違いは、本回路が受信装置のため入力周波信号ＲＦｉｎから出力中間周波信号ＩＦｏｕｔを得るダウンコンバートを行っている点である。回路の詳細について以下説明を行う。
【００２３】
先ず、局部発振信号を生成する局部発振器１２は、１０ＭＨｚの基準発振器（水晶発振器）１１を基準信号源として、位相同期発振器（ＰＬＯ）にて局部発振信号（１４．５ＧＨｚ）を得る構成となっている。このようにして得た局部発振信号（１４．５ＧＨｚ）を例えばウィルキンソンデバイダのような分配器１３によって２分配し、一方を増幅器１４とＢＰＦ１５を介して第１のミキサ３０に供給し、他方を増幅器１６とＢＰＦ１７を介して第２のミキサ３４に供給している。
【００２４】
入力端子に入力された入力周波信号ＲＦｉｎ（３０．５ＧＨｚ〜３１ＧＨｚ）は、増幅器２８によって増幅した後にＢＰＦ２９によって、入力周波信号ＲＦｉｎ（３０．５ＧＨｚ〜３１ＧＨｚ）以外の不要信号を含む高調波信号等のスプリアス信号が除去される。不要信号の除去を行った後に、入力周波信号ＲＦｉｎは第１のミキサ３０に入力される。第１のミキサ３０では、入力周波信号ＲＦｉｎ（３０．５ＧＨｚ〜３１ＧＨｚ）と局部発振信号Ｌｏ（１４．５ＧＨｚ）がミキシングされ、１６ＧＨｚ〜１６．５ＧＨｚの信号が生成される。この過程で局部発振信号Ｌｏ（１４．５ＧＨｚ）の一部が第１のミキサ３０の出力に漏洩し不要信号として混入するが、これは第１のミキサ３０の後段のＢＰＦ３１によってある程度低減される（必要な１６ＧＨｚ〜１６．５ＧＨｚの信号と不要なスプリアス信号の周波数が近接しているため、多少の不要信号はＢＰＦ３１を通過する）。このＢＰＦ３１を通過した信号を増幅器３２で増幅した後にＢＰＦ３３によって不要信号の除去が行われて、第２のミキサ３４に入力される。
【００２５】
続いて第２のミキサ３４においては、入力周波信号ＲＦｉｎ−局部発振信号Ｌｏ（１６ＧＨｚ〜１６．５ＧＨｚ）に局部発振信号Ｌｏ（１４．５ＧＨｚ）が再度ミキシングされ、出力中間周波信号ＩＦｏｕｔ＝ＲＦｉｎ−１４．５ＧＨｚ−１４．５ＧＨｚ（１．５ＧＨｚ〜２ＧＨｚ）が得られる。第１のミキサ３０及び第２のミキサ３４で混入する局部発振信号Ｌｏは、第２段のミキサ３４の後段のＢＰＦ３５により除去される。このＢＰＦ３５には出力中間周波信号ＩＦｏｕｔ（１．５ＧＨｚ〜２ＧＨｚ）付近を通過させる特性を持たせるが、局部発振信号Ｌｏとはその周波数が乖離しているため、その除去は容易かつ確実になる。その後増幅器３６、高調波を遮断するＬＰＦ３７を経て出力中間周波信号ＩＦｏｕｔを得る。
【００２６】
このように、入力周波信号ＲＦｉｎをダウンコンバートする場合においても、逓倍器を用いることなく局部発振器１つでダブルコンバージョン方式によるダウンコンバートを実現することが可能となり、Ｃ／Ｎを悪化させることなくダウンコンバートした出力中間周波信号ＩＦｏｕｔを得ることができる。
【実施例３】
【００２７】
前記実施例１及び２においては、基準発振器１１を周波数変換装置に内蔵して構成していたが、基準発振信号を外部から供給するように構成してもよい。例えば、図３に示すように、入力中間周波信号ＩＦｉｎ（１．５ＧＨｚ〜２ＧＨｚ）に基準発振信号（１０ＭＨｚ）を重畳した信号を入力信号として入力端子に入力し、このうち１０ＭＨｚ信号のみをチョークコイル３８によって分離して局部発振器１２に入力する。局部発振器１２では、入力された１０ＭＨｚの信号を基準信号源として、位相同期発振器（ＰＬＯ）にて局部発振信号（１４．５ＧＨｚ）を得る。局部発振信号（１４．５ＧＨｚ）を得た後の動作については前記実施例１及び２と同様であるので、説明は省略する。
【００２８】
前記実施例１乃至３においては、ダブルコンバージョン方式を用いているが、ミキサが３つ存在するトリプルコンバージョン方式に本発明を適用してもよい、その場合、ＲＦとＩＦとの差を３で割った周波数出力となる様に局部発振信号を設定し、その信号を３分配し各々のミキサに供給する。回路規模は大きくなるが、ダブルコンバージョン方式と比較し、局部発振信号の周波数を低く設定でき、イメージ信号及び局部発振信号とＲＦ信号との周波数はより乖離するため、ＢＰＦによる遮断特性が向上しよりＣ／Ｎ比のよい出力信号を得ることが可能となる。
これを一般化すると、ＲＦとＩＦとの差分をｎ（ｎは２以上の自然数＝ミキサの個数）で割った周波数出力となる様に局部発振信号を設定し、その信号をｎ分配し、ｎ個のミキサに対して各々供給して順次ミキシングを行うことによっても本発明を実現することができる。
【００２９】
なお、以上の実施例では本発明を送信装置または受信装置として説明したが、本発明はこれに限るものではなく、本発明をアップコンバートまたはダウンコンバートする周波数変換器として種々の電子機器への適用が可能である。
また、ＰＬＯの基準周波数を１０ＭＨｚとして説明したが、本発明はこれに限るものではなく５０ＭＨｚ、１００ＭＨｚ等、適宜選択可能である。
【００３０】
また、本発明をアップコンバータに用いる場合、例えばダブルコンバージョン方式では、入力中間周波信号ＩＦｉｎの周波数帯域の下限周波数をｆ１、上限周波数をｆ２としたとき２ｆ１−ｆ２＞０の関係を満たすようにｆ１、ｆ２を設定すると二段目のミキサで発生する二倍高調波が出力周波信号ＲＦｏｕｔの周波数帯域内に発生することを防ぐことができる。ｎ段階にミキシングする場合も同様に送信帯域内の高調波発生を防ぐようにＩＦｉｎの周波数を設定できる。
【符号の説明】
【００３１】
１１…基準発振器、１２…局部発振器、１３…分配器、１４…増幅器、１５…ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）、１６…増幅器、１７…ＢＰＦ、１８…増幅器、１９…ＢＰＦ、２０…第１のミキサ、２１…ＢＰＦ、２２…増幅器、２３…ＢＰＦ、２４…第２のミキサ、２５…ＢＰＦ、２６…増幅器、２７…ＬＰＦ（ローパスフィルタ）、２８…増幅器、２９…ＢＰＦ、３０…第１のミキサ、３１…ＢＰＦ、３２…増幅器、３３…ＢＰＦ、３４…第２のミキサ、３５…ＢＰＦ、３６…増幅器、３７…ＬＰＦ、３８…チョークコイル。
【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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