(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
局部発振波を出力する局部発振器と、
上記局部発振器からの上記局部発振波を用いて、変調信号波をミリ波帯に周波数アップコンバートし、その周波数アップコンバート時に生じる両側側波帯のうちの不要な一方の片側側波帯信号波を抑圧するイメージリジェクション型周波数ミキサと、
上記イメージリジェクション型周波数ミキサにより周波数アップコンバートされた他方の片側側波帯信号波である無線信号波と、上記無線信号波を受信側で周波数ダウンコンバートするための周波数変換用信号波を同時に送信する送信部と
を備え、
上記送信部から送信される上記周波数変換用信号波が上記局部発振器から出力される上記局部発振波であり、
上記局部発振器から出力された上記局部発振波のみを濾波して上記送信部に入力するバンドパスフィルタを備え、
上記送信部は、上記イメージリジェクション型周波数ミキサにより周波数アップコンバートされた上記他方の片側側波帯信号波である無線信号波と、上記バンドパスフィルタを介して入力された上記局部発振波を同時に送信することを特徴とするミリ波帯無線送信装置。
【請求項２】
請求項１に記載のミリ波帯無線送信装置において、
上記局部発振器から出力された上記局部発振波のレベルを調整して上記送信部に入力するレベル調整器を備え、
上記送信部は、上記イメージリジェクション型周波数ミキサにより周波数アップコンバートされた上記他方の片側側波帯信号波である無線信号波と、上記レベル調整器を介して入力された上記局部発振波を同時に送信することを特徴とするミリ波帯無線送信装置。
【請求項３】
局部発振波を出力する局部発振器と、
上記局部発振器からの上記局部発振波を用いて、変調信号波をミリ波帯に周波数アップコンバートし、その周波数アップコンバート時に生じる両側側波帯のうちの不要な一方の片側側波帯信号波を抑圧するイメージリジェクション型周波数ミキサと、
上記イメージリジェクション型周波数ミキサにより周波数アップコンバートされた他方の片側側波帯信号波である無線信号波と、上記無線信号波を受信側で周波数ダウンコンバートするための周波数変換用信号波を同時に送信する送信部と
を備え、
上記送信部から送信される上記周波数変換用信号波が上記局部発振器から出力される上記局部発振波であり、
上記イメージリジェクション型周波数ミキサは、上記局部発振器からの上記局部発振波をＮ次逓倍(Ｎは２以上の整数)したＮ次逓倍波で周波数アップコンバートするＮ次高調波ミキサであると共に、
上記局部発振器から出力された上記局部発振波をＮ逓倍して上記送信部に入力するＮ逓倍器(Ｎは２以上の整数)を備え、
上記送信部は、上記イメージリジェクション型周波数ミキサにより周波数アップコンバートされた上記他方の片側側波帯信号波である無線信号波と、上記Ｎ逓倍器を介して入力された上記Ｎ逓倍された局部発振波を同時に送信することを特徴とするミリ波帯無線送信装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１つに記載のミリ波帯無線送信装置において、
上記局部発振器から出力される上記局部発振波が周波数変調信号波であることを特徴とするミリ波帯無線送信装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１つに記載のミリ波帯無線送信装置において、
上記送信部から送信される局部発振波は、位相雑音成分を含むことを特徴とするミリ波帯無線送信装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１つに記載のミリ波帯無線送信装置において、
上記送信部から送信される上記無線信号波としての他方の片側側波帯信号波に対して、上記不要な一方の片側側波帯信号波は、上記イメージリジェクション型周波数ミキサにより１３ｄＢ以上抑圧されていることを特徴とするミリ波帯無線送信装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１つに記載のミリ波帯無線送信装置において、
上記送信部から送信される上記局部発振波の信号波電力は、上記送信部から送信される全信号波電力に対して３ｄＢ以上抑圧されていることを特徴とするミリ波帯無線送信装置。
【請求項８】
送信側から同時に送信された側波帯信号波と局部発振波とを受信するミリ波帯無線受信装置であって、
上記側波帯信号波と上記局部発振波を受信する受信アンテナと、
上記受信アンテナにより受信された上記側波帯信号波と上記局部発振波を増幅する受信用増幅器と、
上記受信用増幅器により増幅された上記局部発振波に基づいて、上記受信用増幅器により増幅された上記側波帯信号波を周波数ダウンコンバートする周波数変換器と
を備え、
上記受信用増幅器が、上記受信アンテナにより受信された上記側波帯信号波と上記局部発振波の伝送帯域において上記局部発振波側の周波数帯で高利得を有することを特徴とするミリ波帯無線受信装置。
【請求項９】
送信側から同時に送信された側波帯信号波と局部発振波とを受信するミリ波帯無線受信装置であって、
上記側波帯信号波と上記局部発振波を受信する受信アンテナと、
上記受信アンテナにより受信された上記側波帯信号波と上記局部発振波を増幅する受信用増幅器と、
上記受信用増幅器により増幅された上記局部発振波に基づいて、上記受信用増幅器により増幅された上記側波帯信号波を周波数ダウンコンバートする周波数変換器と
を備え、
上記受信アンテナが、上記側波帯信号波と上記局部発振波の伝送帯域において上記局部発振波側の周波数帯で高利得を有することを特徴とするミリ波帯無線受信装置。
【請求項１０】
請求項８または９に記載のミリ波帯無線受信装置において、
上記側波帯信号波と上記局部発振波を分波する分波器を備えたことを特徴とするミリ波帯無線受信装置。
【請求項１１】
請求項８または９のいずれか１つに記載のミリ波帯無線受信装置において、
上記周波数変換器は、バランス型周波数変換器またはイメージリジェクション型周波数ミキサであることを特徴とするミリ波帯無線受信装置。
【請求項１２】
請求項１乃至７のいずれか１つに記載のミリ波帯無線送信装置において、
上記局部発振器は、基準信号波を出力する基準発振器と、上記基準発振器から出力された上記基準信号波をｍ逓倍して上記局部発振波を出力するｍ逓倍器(ｍは２以上の整数)とを有することを特徴とするミリ波帯無線送信装置。
【請求項１３】
基準信号波に基づいて生成された局部発振波を出力する局部発振器と、上記局部発振器からの上記局部発振波を用いて、変調信号波をミリ波帯に周波数アップコンバートし、その周波数アップコンバート時に生じる両側側波帯のうちの不要な一方の片側側波帯信号波を抑圧するイメージリジェクション型周波数ミキサと、上記イメージリジェクション型周波数ミキサにより周波数アップコンバートされた他方の片側側波帯信号波である無線信号波を送信する第１の送信部と、上記局部発振器からの上記基準信号波を微弱電波周波数帯または上記第１の送信部により送信される上記無線信号波とは異なる周波数帯で送信する第２の送信部とを有するミリ波帯無線送信装置と、
上記第１の送信部により送信された上記無線信号波を受信する第１の受信アンテナと、上記第２の送信部により送信された上記基準信号波を受信する第２の受信アンテナと、上記第２の受信アンテナにより受信された上記基準信号波に基づいて局部発振波を生成する局部発振波生成部と、上記局部発振波生成部により生成された上記局部発振波に基づいて、上記第１の受信アンテナにより受信された上記無線信号波を周波数ダウンコンバートする周波数変換器とを有するミリ波帯無線受信装置と
を備え、
上記ミリ波帯無線送信装置の上記第２の送信部から送信される上記基準信号波が変調信号波であって、
上記ミリ波帯無線受信装置の上記局部発振波生成部は、上記第２の受信アンテナにより受信された上記基準信号波を復調して上記局部発振波を生成することを特徴とするミリ波帯無線通信システム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のミリ波帯無線通信システムにおいて、
上記ミリ波帯無線受信装置は、上記第２の受信アンテナにより受信された上記基準信号波を濾波すると共に、帯域２００ｋＨz以上の雑音レベルを抑圧する狭帯域バンドパスフィルタを有することを特徴とするミリ波帯無線通信システム。
【請求項１５】
請求項１４に記載のミリ波帯無線通信システムにおいて、
上記狭帯域バンドパスフィルタにクリスタルフィルタまたは表面弾性波フィルタを用いたことを特徴とするミリ波帯無線通信システム。
【請求項１６】
局部発振波を出力する局部発振器と、
上記局部発振器からの上記局部発振波を用いて、変調信号波をミリ波帯に周波数アップコンバートし、その周波数アップコンバート時に生じる両側側波帯のうちの不要な一方の片側側波帯信号波を抑圧するイメージリジェクション型周波数ミキサと、
上記イメージリジェクション型周波数ミキサにより周波数アップコンバートされた他方の片側側波帯信号波である無線信号波と、上記無線信号波を受信側で周波数ダウンコンバートするための周波数変換用信号波を同時に送信する送信部と
を備え、
上記送信部から送信される上記周波数変換用信号波は、
周波数軸上で多重化された上記変調信号波と上記局部発振波の１／ｎ(ｎは２以上の整数)の周波数の信号波を上記イメージリジェクション型周波数ミキサによりミリ波帯に周波数アップコンバートすることにより上記他方の片側側波帯信号波である無線信号波とともに得られたパイロット信号波であることを特徴とするミリ波帯無線送信装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載されたミリ波帯送信装置から送信された上記無線信号波と上記パイロット信号波を受信するミリ波帯無線受信装置であって、
上記無線信号波と上記パイロット信号波を受信する受信アンテナと、
上記受信アンテナにより受信された上記パイロット信号波に基づいて、上記受信アンテナにより受信された上記無線信号波を周波数ダウンコンバートする第１の周波数変換器と、
上記第１の周波数変換器により周波数ダウンコンバートされた後の側波帯信号波のうちのいずれか一方を低周波局部発振波に基づいて周波数変換する第２の周波数変換器と
を備えたことを特徴とするミリ波帯無線受信装置。
【請求項１８】
局部発振波を出力する局部発振器と、
上記局部発振器からの上記局部発振波を用いて、変調信号波をミリ波帯に周波数アップコンバートし、その周波数アップコンバート時に生じる両側側波帯のうちの不要な一方の片側側波帯信号波を抑圧するイメージリジェクション型周波数ミキサと、
上記イメージリジェクション型周波数ミキサにより周波数アップコンバートされた他方の片側側波帯信号波である無線信号波と、上記無線信号波を受信側で周波数ダウンコンバートするための周波数変換用信号波を同時に送信する送信部と、
上記イメージリジェクション型周波数ミキサにより上記変調信号波を周波数アップコンバートする前に、上記局部発振波の１／ｍ(ｍは２以上の整数)の周波数の第２の局部発振波に基づいて上記変調信号波を周波数アップコンバートする第２の周波数変換器と
を備え、
上記送信部から送信される上記周波数変換用信号波は、
上記第２の周波数変換器により周波数アップコンバートされた上記変調信号波と上記局部発振波の１／ｍの周波数の信号波を上記イメージリジェクション型周波数ミキサにより周波数アップコンバートすることにより上記他方の片側側波帯信号波である無線信号波とともに得られたパイロット信号波であることを特徴とするミリ波帯無線送信装置。
【請求項１９】
局部発振波を出力する局部発振器と、上記局部発振器からの上記局部発振波を用いて、変調信号波をミリ波帯に周波数アップコンバートし、その周波数アップコンバート時に生じる両側側波帯のうちの不要な一方の片側側波帯信号波を抑圧するイメージリジェクション型周波数ミキサと、上記イメージリジェクション型周波数ミキサにより周波数アップコンバートされた他方の片側側波帯信号波である無線信号波と、上記無線信号波を受信側で周波数ダウンコンバートするための周波数変換用信号波を同時に送信する送信部とを有するミリ波帯無線送信装置と、
上記無線信号波と上記局部発振波および上記パイロット信号波を受信する受信アンテナと、上記受信アンテナにより受信された上記局部発振波に基づいて、上記受信アンテナにより受信された上記無線信号波および上記パイロット信号波を周波数ダウンコンバートする周波数変換器と、上記周波数変換器により周波数ダウンコンバートされた後の上記変調信号波と上記パイロット信号波を分波する分波器と、上記分波器により分波された上記パイロット信号波をｍ逓倍して、そのｍ逓倍された信号波を局部発振波として上記周波数変換器に出力するｍ逓倍器(ｍは２以上の整数)とを有するミリ波帯無線受信装置と
を備えたことを特徴とするミリ波帯無線無線通信システム。
【請求項２０】
局部発振波を出力する局部発振器と、
上記局部発振器からの上記局部発振波を用いて、変調信号波をミリ波帯に周波数アップコンバートするＮ次高調波ミキサ(Ｎは２以上の整数)と、
上記Ｎ次高調波により周波数アップコンバートされた上記他方の片側側波帯信号波である無線信号波を送信する送信部と、
上記局部発振器から出力された上記局部発振波をＮ逓倍して上記送信部に入力するＮ逓倍器(Ｎは２以上の整数)と
を備え、
上記送信部は、上記他方の片側側波帯信号波である無線信号波と、上記Ｎ逓倍器を介して入力された上記Ｎ逓倍された局部発振波とを同時に送信することを特徴とするミリ波帯無線送信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ミリ波帯無線送信装置およびミリ波帯無線受信装置およびミリ波帯通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
まず、従来の第１のミリ波帯無線通信システムとしては、２０００年電子情報通信学会総合大会ＳＣ３−５の４２３ページから４２４ページに開示されているものがある。このミリ波帯無線通信システムは、図１４に示すように、ミリ波帯無線送信装置とミリ波帯無線受信装置とを備えている。
【０００３】
図１４に示すように、上記ミリ波帯無線送信装置では、ＩＦ(中間周波数)変調信号源１００によって変調されたＩＦ変調信号波１０８a(周波数ｆIF)と局部発振器１０５により発振された局部発振波１０６(周波数ｆLo)を周波数ミキサ１００１によりミリ波帯に周波数アップコンバートする。そうして、周波数アップコンバートされた無線信号波１０７(周波数ｆRF)のみを帯域通過フィルタ２００により取り出して、取り出された無線信号波１０７を送信用増幅器１０３により適当なレベルまで増幅して送信アンテナ１０４より放射する。上記無線信号波１０７(周波数ｆRF)は、周波数アップコンバート時において、両側側波帯(周波数ｆLo＋ｆIFまたはｆLo−ｆIF)のうちの一方をバンドパスフィルタ２００により帯域通過させて、所望の無線信号波１０７(周波数ｆRF)としている。
【０００４】
一方、上記ミリ波帯無線受信装置では、ミリ波帯無線送信装置からの無線信号波１０７を受信アンテナ１１２により受信し、低雑音アンプ１１１で適当なレベルまで増幅し、バンドパスフィルタ２００により所望の信号波である無線信号波１０７のみを取り出し、無線信号波１０７を周波数ミキサ１１０に入力する。それと同時に受信側の局部発振器１１４で発生させた局部発振波１０６を周波数ミキサ１１０に入力する。そして、上記局部発振波１０６を用いて周波数ミキサ１１０により無線信号波１０７を周波数ダウンコンバートして、ＩＦ変調信号波１０８ｂを生成する。
【０００５】
また、従来の第２のミリ波帯無線通信システムとして、特開２００１−５３６４０号公報に記載されたものがある。図１５はこのミリ波帯無線通信システムの構成を示しており、上記従来の第１のミリ波帯無線通信システムと同様の動作・機能するものは同一参照番号を付している。
【０００６】
図１５に示すように、上記ミリ波帯無線通信システムのミリ波帯無線送信装置では、ＩＦ変調信号源１００により変調されたＩＦ変調信号波１０８a(周波数ｆIF)を生成し、ミリ波帯局部発振器１０５により局部発振波１０６(周波数ｆLo)bを生成する。そして、上記ＩＦ変調信号波１０８a(周波数ｆIF)と局部発振波１０６(周波数ｆLo)bを周波数変換器１００１によりミリ波帯に周波数アップコンバートし、周波数アップコンバートされた無線信号波１０７(周波数ｆRF)と局部発振波１０６(周波数ｆLo)をバンドパスフィルタ１０２により取り出して、送信用増幅器１０３により適当なレベルまで増幅した後に送信アンテナ１０４より放射する。
【０００７】
一方、上記ミリ波帯無線通信システムのミリ波帯無線受信装置では、無線信号波１０７と局部発振波１０６bを受信アンテナ１１２により受信し、低雑音アンプ１１１で適当なレベルまで増幅する。そして、バンドパスフィルタ１１５で所望の信号波である無線信号波１０７と局部発振波１０６bを取り出して、周波数ミキサ１１０に夫々入力する。上記周波数ミキサ１１０の２乗効果によって、無線信号波１０７と局部発信局部発振波１０６bを２乗検波して、ＩＦ変調信号波１０８ｂを生成し、生成されたＩＦ変調信号波１０８ｂを復調器１１３に入力する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図１７に位相雑音成分を含んだミリ波帯局部発振波１０６の周波数スペクトラムを示している。図１７(a)は、従来の第２のミリ波帯無線通信システムで述べられている無変調の局部発振波１０６bである。例えば、図１７(b),(c)に示すように、５９ＧＨz帯の局部発振波(周波数ｆLo)は、基本波(ｆLo／ｍ)の位相雑音のレベルと比較して２０＊Log ｍ  (ｄＢ)だけ増大するという関係を有している。６０ＧＨz帯のミリ波帯の局部発振波(周波数ｆLo)は、通常２〜８逓倍することによって生成されることが多く，基本的に３０ＧＨz以下のマイクロ波帯と比較して、局部発振器の位相雑音が大きくなってしまう。また、このようにｍ逓倍法ではなく、６０ＧＨz帯でも、直接発振によって生成される場合があるが、通常、上記の２〜８逓倍する手法によって生成された局部発振波よりも位相雑音成分は、さらに大きくなっている。これは、ミリ波帯において高Ｑの誘電体材料を得ることが困難なことが原因している。
【０００９】
図１４の従来の第１のミリ波帯無線通信システムにおいて、３０ＧＨｚ以上のミリ波帯では、送信側の局部発振器１０５と受信側の局部発振器１１４は、発振周波数がミリ波帯であるため位相雑音が大きくなる。上記ミリ波帯局部発振器１０５,１１４を使用してミリ波帯にアップコンバート／ミリ波帯からダウンコンバートされる無線信号波１０７(周波数ｆRF)は、通常、４位相変調(ＱＰＳＫ(Quadrature Phase Shift Keying：直交位相変調))波、多値変調(ＱＡＭ(Quadrature Amplitude Modulation：多値直交振幅変調))波およびマルチキャリ(ＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplex：直交周波数分割多重))変調波である。これら変調型式のディジタル変調波のミリ波無線伝送では、局部発振器１０５,１１４の位相雑音が、ミリ波帯にアップコンバートするときおよびミリ波帯からダウンコンバートするときに受信側のＩＦ変調信号波１０８bに乗り移ってしまい、ビットエラーレートを大きくしてしまう要因となり、高品質なディジタル無線伝送が困難であるという問題がある。
【００１０】
一方、図１５の従来の第２のミリ波帯無線通信システムのように、無線信号波(周波数ｆRF)と局部発振波(周波数ｆLo)を同時に伝送し、受信側のミキサ１１０において２乗検波する場合は、ミリ波帯の局部発振器１０５の安定度と位相雑音は受信側の周波数ミキサ１１０でキャンセルされるため、上記局部発振器の位相雑音に対する課題は解決される。
【００１１】
しかしながら、以下に述べる理由により、従来の第２のミリ波帯無線通信システムでは、従来の第１のミリ波帯無線通信システムに比較して、
１)  送信側および受信側で、局部発振波(周波数ｆLo)と無線信号波(周波数ｆRF)および不要な片側側波帯信号波の出力レベルのコントロールが困難である
２)  無線伝送距離が短くなる
３)  ２乗検波するために受信側の帯域幅が狭くなる
という新たな問題が発生する。
【００１２】
上記１)については、送信側,受信側において、局部発振波(周波数ｆLo)と無線信号波(周波数ｆRF)および不要な片側側波帯信号波の出力レベルのコントロールをバンドパスフィルタで制御しており、例えば、局部発振波(周波数ｆLo＝５９ＧＨz)と無線信号波(周波数ｆRF＝６０ＧＨz〜６０.５ＧＨz)のように両信号波が近接している場合には、不要な片側側波帯信号波の周波数ｆLo−ｆIFは５７.５ＧＨz〜５８ＧＨz帯に生ずる。従来の第２のミリ波帯無線通信システムでは、送受信側で局部発振波を通過帯域信号として用いると同時に、不要な片側側波帯信号波を不要波として抑圧しなければならない。通常、ミリ波帯のバンドパスフィルタ１０２では、通過帯域から１ＧＨz〜１.５ＧＨz離れた不要な片側側波帯信号波(周波数ｆLo−ｆIF)を２０ｄＢ以上抑圧することは、極めて困難である。つまり、所望の側波帯信号波(周波数ｆRF)、局部発振波(周波数ｆLO)、不要な片側側波帯信号波(周波数ｆLo−ｆIF)のパワーレベルを制御することは難しいという問題がある。
【００１３】
次なる課題として、上記２)の伝送距離において、図１４に示す従来の第１のミリ波帯無線通信システムのように、受信側の周波数ミキサ１１０では、周波数ダウンコンバートされてＩＦ変調信号波１０８b(周波数ｆIF)が生成される。ここでは、受信側の局部発振器１１４の出力パワーは一定であり、入力された無線信号波１０７(周波数ｆRF)と、変換されたＩＦ変調信号波(周波数ｆIF)１０８bとは線形関係にあり、無線信号波(周波数ｆRF)が６ｄＢ減衰すれば、出力されるＩＦ変調信号波(周波数ｆIF)も６ｄＢ減衰する。この関係を図１６(b)の周波数ミキサの線形検波における動作について示している。例えば、周波数ミキサに用いられているマイクロ波トランジスタやダイオードの (電流・電圧)特性と、パワーでみたときの周波数ミキサの入力Ｐin・出力Ｐout特性を示している。図１６(b)に示す線形検波と図１６(a)の２乗検波の違いは、本質的には入力パワーの違いである。図１４の従来の第１のミリ波帯無線通信システムの受信側の周波数ミキサ１１０では、受信側局部発振器入力パワー(Ｐin)が常に大信号レベルで入力されており、図１６(b)に示すように、ＩＶ特性の線形領域を利用して検波し、出力Ｐoutを生成するため、入力Ｐinが６ｄＢ小さくなれば、出力Ｐoutも６ｄＢ減少する関係にある。
【００１４】
一方、図１５の従来の第２のミリ波帯無線通信システムにおいては、受信側の周波数ミキサ１１０においては、入力信号であるＰinが小さくなったときには、図１６(a)に示すように２乗検波作用、つまり、ＩＶ特性の２乗特性領域を用いて検波するため、生成される出力Ｐoutも小さくなり、入力Ｐinが６ｄＢ小さくなれば、出力Ｐoutは１２ｄＢ小さくなるという問題がある。また、２乗検波であるために２次歪波も生成され、検波(周波数変換)される変換帯域幅も狭くなるという問題がある。
【００１５】
ここでいう受信側の周波数ミキサ１１０での入力信号Ｐinの６ｄＢの減少は、見通しでの電波の伝送距離が２倍になることを意味している。すなわち、２乗検波により周波数ダウンコンバートする従来の第１のミリ波帯無線通信システムでは、伝送距離が２倍になると受信感度が６ｄＢ低下するのに対して、従来の第２のミリ波帯無線通信システムでは、伝送距離が２倍になると受信感度が１２ｄＢ低下する。したがって、従来の第２のミリ波帯無線通信システムの場合では、伝送距離が１／２以下になるという問題がある。加えて、従来の第１のミリ波帯無線通信システムのように所望とする無線信号波のみを送信する場合に比較して、電波法で決められた送信出力以下(例えば１０ｍＷ以下)しか出力を出せないという条件下では、従来の第２のミリ波帯無線通信システムのような場合、局部発振波も伝送しなければならず、相対的に所望の信号波の無線信号波の送信パワーも低下するため、従来の第２のミリ波帯無線通信システムの場合は、従来の第１のミリ波帯無線通信システムに比較して、伝送距離は、実際はさらに短くなり、従来の第１のミリ波帯無線通信システムの１／２以下となる。
【００１６】
そこで、この発明の目的は、局部発振器の位相雑音特性を改善できると共に、送信される無線信号波と局部発振波および不要抑圧信号波の各レベルを正確に再現性よく制御でき、無線伝送距離を増大でき、かつ、受信側での周波数変換時の変換帯域幅を広帯域化できるミリ波帯無線送信装置およびミリ波帯無線受信装置およびミリ波帯通信システムを提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】
上記目的を達成するため、この発明のミリ波帯無線送信装置は、
局部発振波を出力する局部発振器と、
上記局部発振器からの上記局部発振波を用いて、変調信号波をミリ波帯に周波数アップコンバートし、その周波数アップコンバート時に生じる両側側波帯のうちの不要な一方の片側側波帯信号波を抑圧するイメージリジェクション型周波数ミキサと、
上記イメージリジェクション型周波数ミキサにより周波数アップコンバートされた他方の片側側波帯信号波である無線信号波と、上記無線信号波を受信側で周波数ダウンコンバートするための周波数変換用信号波を同時に送信する送信部と
を備え、
上記送信部から送信される上記周波数変換用信号波が上記局部発振器から出力される上記局部発振波であり、
上記局部発振器から出力された上記局部発振波のみを濾波して上記送信部に入力するバンドパスフィルタを備え、
上記送信部は、上記イメージリジェクション型周波数ミキサにより周波数アップコンバートされた上記他方の片側側波帯信号波である無線信号波と、上記バンドパスフィルタを介して入力された上記局部発振波を同時に送信することを特徴としている。
【００２５】
上記構成のミリ波帯無線送信装置によれば、上記局部発振器からの局部発振波を用いて変調信号波をミリ波帯に周波数アップコンバートし、その周波数変換時に生ずる両側波帯のうちの不要波となる一方の片側側波帯信号波は、不要波抑圧手段としてイメージリジェクション型周波数ミキサにより抑圧される。そして、上記周波数アップコンバートされた他方の所望の側波帯信号波である無線信号波と、その無線信号波を受信側で周波数ダウンコンバートするための周波数変換用信号波を送信する。これにより、受信側では、上記無線信号波と周波数変換用信号波(例えば局部発振波やパイロット信号波)を用いて周波数変換器により周波数ダウンコンバートすることにより局部発振波の位相雑音がキャンセルされ、位相雑音特性を改善できる。また、送信側において、不要な片側側波帯信号波(イメージ波)を除去するためのフィルタなしに、イメージリジェクション型周波数ミキサにより不要な片側側波帯信号波を十分に抑圧することができる。
なお、上記送信部の手前に、イメージリジェクション型周波数ミキサから出力される局部発振波のレベルを制御するためのバンドパスフィルタを用いることにより、局部発振波(周波数ｆLo)は適度に抑圧,制御することができる。この局部発振波(周波数ｆLo)のレベル制御については後述する。上記イメージリジェクション型周波数ミキサによって、不要な片側側波帯信号波に対しては十分抑圧されているので、抑圧率を制御する必要はない。しかしながら、上記バンドパスフィルタは、無線周波数帯域の信号波を通過させて、局部発振波をある程度抑圧,制御するようなバンドパス特性にするため、局部発振波よりさらに離れた周波数にあるところにある不要波側波帯は、自動的に抑圧される。
また、上記送信部から送信される上記周波数変換用信号波が周波数アップコンバートに用いられた局部発振波であるので、受信側でその局部発振波をそのまま用いて上記無線信号波を周波数ダウンコンバートできる。
さらに、上記局部発振器からの局部発振波を２分波し、方向性結合器等により一部の信号を取り出し、上記バンドパスフィルタにより局部発振波のみを取り出し、無線信号波と局部発振波を結合させて、周波数軸上で多重化することによっても、送信される局部発振波の出力レベルをコントロールすることが可能となる。また、局部発振器専用のバンドパスフィルタは、帯域幅が１ＭＨz以下と極端に狭いため、フィルタの段数を増やして急峻性をもたせることは比較的容易である。また、フィルタの替わりにアイソレータの一方向性をもたせる回路であってもよい。
【００２６】
また、一実施形態のミリ波帯無線送信装置は、上記局部発振器から出力された上記局部発振波のレベルを調整して上記送信部に入力するレベル調整器を備え、上記送信部は、上記イメージリジェクション型周波数ミキサにより周波数アップコンバートされた上記他方の片側側波帯信号波である無線信号波と、上記レベル調整器を介して入力された上記局部発振波を同時に送信することを特徴としている。
【００２７】
上記実施形態のミリ波帯無線送信装置によれば、上記局部発振器からの局部発振波を２分波し、方向性結合器等により一部の信号を取り出し、上記レベル調整器によりレベルを調整することにより、局部発振波のみを取り出し、無線信号波と局部発振波を結合させて、周波数多重化することによっても、送信される局部発振波の出力レベルをコントロールすることが可能となる。ここで、上記レベル調整器は、十分な出力特性を有する増幅器を使用し、適度に増幅度を設定することによって、局部発振器からの出力パワーを正確にコントロールすることが可能となるばかりでなく、一方向性を有しており、無線信号波と結合させたとき、無線信号波のフィードバック等を回避することができ、安定動作を得ることができる。
【００２８】
また、この発明のミリ波帯無線送信装置は、
局部発振波を出力する局部発振器と、
上記局部発振器からの上記局部発振波を用いて、変調信号波をミリ波帯に周波数アップコンバートし、その周波数アップコンバート時に生じる両側側波帯のうちの不要な一方の片側側波帯信号波を抑圧するイメージリジェクション型周波数ミキサと、
上記イメージリジェクション型周波数ミキサにより周波数アップコンバートされた他方の片側側波帯信号波である無線信号波と、上記無線信号波を受信側で周波数ダウンコンバートするための周波数変換用信号波を同時に送信する送信部と
を備え、
上記送信部から送信される上記周波数変換用信号波が上記局部発振器から出力される上記局部発振波であり、
上記イメージリジェクション型周波数ミキサは、上記局部発振器からの上記局部発振波をＮ次逓倍(Ｎは２以上の整数)したＮ次逓倍波で周波数アップコンバートするＮ次高調波ミキサであると共に、
上記局部発振器から出力された上記局部発振波をＮ逓倍して上記送信部に入力するＮ逓倍器(Ｎは２以上の整数)を備え、
上記送信部は、上記イメージリジェクション型周波数ミキサにより周波数アップコンバートされた上記他方の片側側波帯信号波である無線信号波と、上記Ｎ逓倍器を介して入力された上記Ｎ逓倍された局部発振波を同時に送信することを特徴としている。
【００２９】
上記構成のミリ波帯無線送信装置によれば、上記局部発振器からの局部発振波を用いて変調信号波をミリ波帯に周波数アップコンバートし、その周波数変換時に生ずる両側波帯のうちの不要波となる一方の片側側波帯信号波は、不要波抑圧手段としてイメージリジェクション型周波数ミキサにより抑圧される。そして、上記周波数アップコンバートされた他方の所望の側波帯信号波である無線信号波と、その無線信号波を受信側で周波数ダウンコンバートするための周波数変換用信号波を送信する。これにより、受信側では、上記無線信号波と周波数変換用信号波(例えば局部発振波やパイロット信号波)を用いて周波数変換器により周波数ダウンコンバートすることにより局部発振波の位相雑音がキャンセルされ、位相雑音特性を改善できる。また、送信側において、不要な片側側波帯信号波(イメージ波)を除去するためのフィルタなしに、イメージリジェクション型周波数ミキサにより不要な片側側波帯信号波を十分に抑圧することができる。
なお、上記送信部の手前に、イメージリジェクション型周波数ミキサから出力される局部発振波のレベルを制御するためのバンドパスフィルタを用いることにより、局部発振波(周波数ｆLo)は適度に抑圧,制御することができる。この局部発振波(周波数ｆLo)のレベル制御については後述する。上記イメージリジェクション型周波数ミキサによって、不要な片側側波帯信号波に対しては十分抑圧されているので、抑圧率を制御する必要はない。しかしながら、上記バンドパスフィルタは、無線周波数帯域の信号波を通過させて、局部発振波をある程度抑圧,制御するようなバンドパス特性にするため、局部発振波よりさらに離れた周波数にあるところにある不要波側波帯は、自動的に抑圧される。
また、上記送信部から送信される上記周波数変換用信号波が周波数アップコンバートに用いられた局部発振波であるので、受信側でその局部発振波をそのまま用いて上記無線信号波を周波数ダウンコンバートできる。
さらに、上記局部発振器からの局部発振波を２分波し、方向性結合器等により一部の信号を取り出し、Ｎ逓倍器(Ｎは２以上の整数)でＮ逓倍することにより局部発振波のみを取り出し、無線信号波と局部発振波を結合させて周波数軸上で多重化することによって、送信される局部発振波の出力レベルをコントロールすることが可能となる。また、分波された他方の局部発振波は、Ｎ次高調波タイプ(Ｎは２以上の整数)のイメージリジェクション型周波数ミキサを用いて、局部発振波のＮ次逓倍波で、変調信号波をミリ波帯に周波数アップコンバートする。なお、上記Ｎ次高調波ミキサは、Ｎ逓倍器と周波数ミキサの組み合わせであってもよい。
また、一実施形態のミリ波帯無線送信装置は、上記局部発振器から出力される上記局部発振波が周波数変調信号波であることを特徴としている。
上記実施形態のミリ波帯無線送信装置によれば、上記局部発振器から出力される局部発振波は、図１７(b)に示すように、他の情報信号波でＦＭ変調された信号となっており、ミリ波帯の局部発振波では、通常、低周波(〜１ＭＨz程度)の雑音成分が無変調波にＦＭ変調されている。
【００３０】
また、一実施形態のミリ波帯無線送信装置は、上記送信部から送信される局部発振波は、位相雑音成分を含むことを特徴としている。
【００３１】
上記実施形態のミリ波帯無線送信装置によれば、上記送信部から送信される局部発振波は、図１７(b)に示すように、位相雑音成分も含んだ信号波となっており、ミリ波帯の局部発振波では、通常、低周波(〜１ＭＨz程度)の雑音成分が無変調波にＦＭ変調されている。
【００３２】
また、一実施形態のミリ波帯無線送信装置は、上記送信部から送信される上記無線信号波としての他方の片側側波帯信号波に対して、上記不要な一方の片側側波帯信号波は、上記イメージリジェクション型周波数ミキサにより１３ｄＢ以上抑圧されていることを特徴としている。
【００３３】
また、一実施形態のミリ波帯無線送信装置は、上記送信部から送信される上記局部発振波の信号波電力は、上記送信部から送信される全信号波電力に対して３ｄＢ以上抑圧されていることを特徴としている。
【００３４】
上記実施形態のミリ波帯無線送信装置によれば、上記局部発振波の信号波電力を上記送信部から送信される全信号波電力の３ｄＢ以上抑圧することによって、局部発振波のレベルが高い方向に３ｄＢ以内で変動したり低い方向に３ｄＢ以上変動したりしても、無線信号波の出力は１５０％〜５０％の範囲に納まり、送信側バンドパスフィルタの量産時の性能バラツキを許容することが可能となる。これは、電波法の６０ＧＨz帯空中線電力の許容偏差である上限＋５０％,下限−７０％を満足しており、安定した電波の発射が可能となる。さらに、帯域当たりのピークパワーが大きい局部発振波は、帯域幅の広い所望の無線信号波のトータル電力を低減することによって、環境温度の変動による送信アンプの飽和・歪波の発生や送信アンプの発振といった問題を低減し、安定した無線伝送が可能となる。
【００３５】
【００３６】
【００３７】
また、この発明のミリ波帯無線受信装置は、
送信側から同時に送信された側波帯信号波と局部発振波とを受信するミリ波帯無線受信装置であって、
上記側波帯信号波と上記局部発振波を受信する受信アンテナと、
上記受信アンテナにより受信された上記側波帯信号波と上記局部発振波を増幅する受信用増幅器と、
上記受信用増幅器により増幅された上記局部発振波に基づいて、上記受信用増幅器により増幅された上記側波帯信号波を周波数ダウンコンバートする周波数変換器と
を備え、
上記受信用増幅器が、上記受信アンテナにより受信された上記側波帯信号波と上記局部発振波の伝送帯域において上記局部発振波側の周波数帯で高利得を有することを特徴としている。
【００３８】
上記構成のミリ波帯無線受信装置によれば、上記受信アンテナで受信された側波帯信号波と局部発振波は、受信用増幅器で増幅され、その受信用増幅器により増幅された局部発振波に基づいて、周波数変換器により側波帯信号波を周波数ダウンコンバートする。このように、上記ミリ波帯無線送信装置から側波帯信号波と同時に送信された局部発振波により周波数ダウンコンバートするので、局部発振器の位相雑音特性を改善できると共に無線伝送距離を増大できる。さらに、上記受信アンテナで受信された所望の側波帯信号波と局部発振波は、伝送帯域の局部発振波側の周波数帯で高利得を有する１つの共通の増幅器で増幅され、周波数変換器に同時に入力されて、周波数変換器で周波数変換する。送信側で、無線信号波のトータル送信電力よりも３ｄＢ以上低く制御された局部発振波が、上記受信用増幅器で側波帯信号波と同レベルの信号となって周波数変換器に入力され、２つの信号波が同じ出力レベルとなるので、効率のよい２乗検波による周波数ダウンコンバート動作が可能となる。
【００３９】
また、この発明のミリ波帯無線受信装置は、
送信側から同時に送信された側波帯信号波と局部発振波とを受信するミリ波帯無線受信装置であって、
上記側波帯信号波と上記局部発振波を受信する受信アンテナと、
上記受信アンテナにより受信された上記側波帯信号波と上記局部発振波を増幅する受信用増幅器と、
上記受信用増幅器により増幅された上記局部発振波に基づいて、上記受信用増幅器により増幅された上記側波帯信号波を周波数ダウンコンバートする周波数変換器と
を備え、
上記受信アンテナが、上記側波帯信号波と上記局部発振波の伝送帯域において上記局部発振波側の周波数帯で高利得を有することを特徴としている。
【００４０】
上記構成のミリ波帯無線受信装置によれば、上記受信アンテナで受信された側波帯信号波と局部発振波は、受信用増幅器で増幅され、その受信用増幅器により増幅された局部発振波に基づいて、周波数変換器により側波帯信号波を周波数ダウンコンバートする。このように、上記ミリ波帯無線送信装置から側波帯信号波と同時に送信された局部発振波により周波数ダウンコンバートするので、局部発振器の位相雑音特性を改善できると共に無線伝送距離を増大できる。さらに、上記受信アンテナで受信された所望の側波帯信号波と局部発振波は、伝送帯域の局部発振波側の周波数帯で高利得を有する１つの共通の増幅器で増幅され、周波数変換器に同時に入力されて、周波数変換器で周波数変換する。送信側で、無線信号波のトータル送信電力よりも３ｄＢ以上低く制御された局部発振波が、上記受信アンテナで側波帯信号波と同レベルの信号となって周波数変換器に入力され、２つの信号波が同じ出力レベルとなるので、効率のよい２乗検波による周波数ダウンコンバート動作が可能となる。
【００４１】
また、一実施形態のミリ波帯無線受信装置は、上記側波帯信号波と上記局部発振波を分波する分波器を備えたことを特徴としている。
【００４２】
上記実施形態のミリ波帯無線受信装置によれば、上記受信アンテナで受信された所望の側波帯信号波と局部発振波は、受信用増幅器で増幅された後、上記分波器により所望の側波帯信号波と局部発振波に分波されて周波数変換器に入力され、周波数ダウンコンバートされる。したがって、受信側でも周波数変換時に不要波を確実に抑圧することができる。
【００４３】
また、一実施形態のミリ波帯無線受信装置は、上記周波数変換器は、バランス型周波数変換器またはイメージリジェクション型周波数ミキサであることを特徴としている。
【００４４】
上記実施形態のミリ波帯無線受信装置によれば、上記周波数変換器を複数個使用して、無線周波数に位相と、局部発振波の位相を各々独立に制御することによって、バランス型の周波数変換器が使用可能であり、これまでの２乗検波で発生する２倍波歪の抑圧が可能となり広帯域動作が可能となる。また、バランス型の周波数ミキサの位相制御によってイメージリジェクションも可能となる。つまり、受信器側でもイメージリジェクション可能となることから、イメージ周波数帯(不要波側の側波帯)に信号波をもった他の送信機からの妨害波が受信側に混入した場合でも正常に動作させることが可能となり、妨害波に対する排除能力を向上させることができる。
【００４５】
また、一実施形態のミリ波帯無線送信装置は、上記局部発振器は、基準信号波を出力する基準発振器と、上記基準発振器から出力された上記基準信号波をｍ逓倍して上記局部発振波を出力するｍ逓倍器(ｍは２以上の整数)とを有することを特徴としている。
【００４６】
上記実施形態のミリ波帯無線受信装置によれば、上記基準信号周波数を有する発振器とｍ逓倍器(ｍは２以上の整数)により局部発振波を生成することによって、基準信号器の発振周波数を低くすることができる。
【００４７】
【００４８】
【００４９】
また、この発明のミリ波帯無線通信システムは、
基準信号波に基づいて生成された局部発振波を出力する局部発振器と、上記局部発振器からの上記局部発振波を用いて、変調信号波をミリ波帯に周波数アップコンバートし、その周波数アップコンバート時に生じる両側側波帯のうちの不要な一方の片側側波帯信号波を抑圧するイメージリジェクション型周波数ミキサと、上記イメージリジェクション型周波数ミキサにより周波数アップコンバートされた他方の片側側波帯信号波である無線信号波を送信する第１の送信部と、上記局部発振器からの上記基準信号波を微弱電波周波数帯または上記第１の送信部により送信される上記無線信号波とは異なる周波数帯で送信する第２の送信部とを有するミリ波帯無線送信装置と、
上記第１の送信部により送信された上記無線信号波を受信する第１の受信アンテナと、上記第２の送信部により送信された上記基準信号波を受信する第２の受信アンテナと、上記第２の受信アンテナにより受信された上記基準信号波に基づいて局部発振波を生成する局部発振波生成部と、上記局部発振波生成部により生成された上記局部発振波に基づいて、上記第１の受信アンテナにより受信された上記無線信号波を周波数ダウンコンバートする周波数変換器とを有するミリ波帯無線受信装置と
を備え、
上記ミリ波帯無線送信装置の上記第２の送信部から送信される上記基準信号波が変調信号波であって、上記ミリ波帯無線受信装置の上記局部発振波生成部は、上記第２の受信アンテナにより受信された上記基準信号波を復調して上記局部発振波を生成することを特徴としている。
【００５０】
上記構成のミリ波帯無線通信システムによれば、上記ミリ波帯無線送信装置で、微弱電波周波数帯(または伝送される所望の無線信号波とは別の周波数帯)を用いて基準信号波を伝送し、ミリ波帯無線受信装置側で、所望とする無線信号波を受信すると共に、基準信号波も受信する。そうして、上記ミリ波帯無線受信装置側で、受信された基準信号波をｍ逓倍して局部発振波を生成し、生成された局部発振波を使用して所望の無線信号波を周波数ダウンコンバートする。上記ミリ波帯無線受信装置では、周波数変換器を線形検波の動作領域で使用できるため、中間周波数帯での周波数変換の帯域幅が広くなり、周波数変換損失が小さくなると共に、中間周波数帯域での２倍波歪等は生じない。また、別の周波数帯や微弱電波周波数帯で局部発振波を伝送しているため、無線信号波の送信パワーが高くなり、ミリ波帯での周波数利用効率を向上できる。さらに、受信側で、送信側の局部発振波を位相雑音帯域幅(略２００ｋＨz程度を)で再生することによって、周波数変換器を大信号の局部発振波で駆動させて線形同期検波が可能となる。これによって周波数変換器が線形動作かつ同期検波するため、不要歪波の発生を抑圧することにより周波数帯域幅を拡大できると共に、局部発振器の位相雑音の影響を除去することができる。ここで、基準信号波は、微弱電波周波数帯または伝送される所望の無線信号波とは別の特定小電力の周波数帯(例えば、２.４ＧＨz〜２.５ＧＨz帯の周波数帯)を用いて送信される。また、上記基準信号波伝送時、別の型式の変調波を用いて、受信時には、もとの基準信号源(周波数ｆo)に再生される構成も可能である。ここで変調信号は、送信側と受信側との呼び出し符号とすることもできる。
【００５１】
また、一実施形態のミリ波帯無線通信システムは、上記ミリ波帯無線受信装置は、上記第２の受信アンテナにより受信された上記基準信号波を濾波すると共に、帯域２００ｋＨz以上の雑音レベルを抑圧する狭帯域バンドパスフィルタを有することを特徴としている。
【００５２】
上記実施形態のミリ波帯無線通信システムによれば、上記狭帯域バンドパスフィルタを用いて、帯域１ＭＨz程度以上の熱雑音を除去する場合、受信側の検波後の変調信号波のキャリア対雑音比Ｃ／Ｎレベルが高くなり、伝送距離をさらに拡大できる。
【００５３】
また、一実施形態のミリ波帯無線通信システムは、上記狭帯域バンドパスフィルタにクリスタルフィルタまたは表面弾性波フィルタを用いたことを特徴としている。
【００５４】
上記実施形態のミリ波帯無線通信システムによれば、上記クリスタルフィルタまたは表面弾性波フィルタを用いることにより容易に狭帯域のバンドパスフィルタを実現できる。
【００５５】
また、この発明のミリ波帯無線送信装置は、
局部発振波を出力する局部発振器と、
上記局部発振器からの上記局部発振波を用いて、変調信号波をミリ波帯に周波数アップコンバートし、その周波数アップコンバート時に生じる両側側波帯のうちの不要な一方の片側側波帯信号波を抑圧するイメージリジェクション型周波数ミキサと、
上記イメージリジェクション型周波数ミキサにより周波数アップコンバートされた他方の片側側波帯信号波である無線信号波と、上記無線信号波を受信側で周波数ダウンコンバートするための周波数変換用信号波を同時に送信する送信部と
を備え、
上記ミリ波帯無線送信装置の送信部から送信される上記周波数変換用信号波は、
周波数軸上で多重化された上記変調信号波と上記局部発振波の１／ｎ(ｎは２以上の整数)の周波数の信号波を上記イメージリジェクション型周波数ミキサによりミリ波帯に周波数アップコンバートすることにより上記他方の片側側波帯信号波である無線信号波とともに得られたパイロット信号波であることを特徴としている。
【００５６】
上記構成のミリ波帯無線送信装置によれば、上記局部発振器からの局部発振波を用いて変調信号波をミリ波帯に周波数アップコンバートし、その周波数変換時に生ずる両側波帯のうちの不要波となる一方の片側側波帯信号波は、不要波抑圧手段としてイメージリジェクション型周波数ミキサにより抑圧される。そして、上記周波数アップコンバートされた他方の所望の側波帯信号波である無線信号波と、その無線信号波を受信側で周波数ダウンコンバートするための周波数変換用信号波を送信する。これにより、受信側では、上記無線信号波と周波数変換用信号波(例えば局部発振波やパイロット信号波)を用いて周波数変換器により周波数ダウンコンバートすることにより局部発振波の位相雑音がキャンセルされ、位相雑音特性を改善できる。また、送信側において、不要な片側側波帯信号波(イメージ波)を除去するためのフィルタなしに、イメージリジェクション型周波数ミキサにより不要な片側側波帯信号波を十分に抑圧することができる。
なお、上記送信部の手前に、イメージリジェクション型周波数ミキサから出力される局部発振波のレベルを制御するためのバンドパスフィルタを用いることにより、局部発振波(周波数ｆLo)は適度に抑圧,制御することができる。この局部発振波(周波数ｆLo)のレベル制御については後述する。上記イメージリジェクション型周波数ミキサによって、不要な片側側波帯信号波に対しては十分抑圧されているので、抑圧率を制御する必要はない。しかしながら、上記バンドパスフィルタは、無線周波数帯域の信号波を通過させて、局部発振波をある程度抑圧,制御するようなバンドパス特性にするため、局部発振波よりさらに離れた周波数にあるところにある不要波側波帯は、自動的に抑圧される。
さらに、上記局部発振波の周波数をｆLoとし、変調波信号の周波数をｆIFとした場合、局部発振波の周波数の１／ｎの周波数(ｆLo／ｎ：ｎは２以上の整数)の信号波をパイロット信号波として、そのパイロット信号波と変調信号波(周波数ｆIF)とを周波数軸上で多重化して、上記イメージリジェクション型周波数ミキサでミリ波帯に周波数アップコンバートし、周波数変換された所望の無線信号波(周波数ｆRF)とパイロット信号波(周波数ｆLo＋ｆLo／ｎまたはｆLo−ｆLo／ｎ)は、送信部より送信される。そうすることによって、送信側の局部発振波の低次成分であるパイロット信号波と変調信号波を多重化させて、所望の無線信号波とパイロット信号波を近接させることができる。その結果、周波数アップコンバートされた信号波の成分のうち、所望の局部発振波成分(周波数ｆRF)に近接した成分は、送信側のバンドパスフィルタの通過帯域内に入れることができ、不要な片側側波帯信号波も容易に除去することが可能となるので、送信信号波のレベルコントロールが容易となる。また、上記パイロット信号波と所望の無線信号波の帯域が狭くなることによって雑音帯域幅も狭くなり、検波感度(キャリア対雑音比)が高くなるというメリットも生ずる。
【００５７】
また、一実施形態のミリ波帯無線受信装置は、
上記ミリ波帯送信装置から送信された上記無線信号波と上記パイロット信号波を受信するミリ波帯無線受信装置であって、
上記無線信号波と上記パイロット信号波を受信する受信アンテナと、
上記受信アンテナにより受信された上記パイロット信号波に基づいて、上記受信アンテナにより受信された上記無線信号波を周波数ダウンコンバートする第１の周波数変換器と、
上記第１の周波数変換器により周波数ダウンコンバートされた後の側波帯信号波のうちのいずれか一方を低周波局部発振波に基づいて周波数変換する第２の周波数変換器と
を備えたことを特徴としている。
【００５８】
上記実施形態のミリ波帯無線受信装置によれば、上記無線信号波とパイロット信号波の多重波が受信アンテナで受信された後、第１の周波数変換器に入力されて、上記パイロット信号波と所望の側波帯信号波で周波数ダウンコンバートされ、上記周波数ダウンコンバートされた側波帯信号成分のうち、ｆRF−(ｆLo＋ｆLo／ｎ)成分またはｆRF−(ｆLo−ｆLo／ｎ)成分は、低周波局部発振器を用いて第２の周波数変換を行ない所望の中間周波数の変調信号波を生成する。これにより、上記パイロット信号波と所望の無線信号波の帯域が狭くなることによって雑音帯域幅も狭くなり、検波感度(キャリア対雑音比)が高くなる。
【００５９】
また、この発明のミリ波帯無線送信装置は、
局部発振波を出力する局部発振器と、
上記局部発振器からの上記局部発振波を用いて、変調信号波をミリ波帯に周波数アップコンバートし、その周波数アップコンバート時に生じる両側側波帯のうちの不要な一方の片側側波帯信号波を抑圧するイメージリジェクション型周波数ミキサと、
上記イメージリジェクション型周波数ミキサにより周波数アップコンバートされた他方の片側側波帯信号波である無線信号波と、上記無線信号波を受信側で周波数ダウンコンバートするための周波数変換用信号波を同時に送信する送信部と、
上記イメージリジェクション型周波数ミキサにより上記変調信号波を周波数アップコンバートする前に、上記局部発振波の１／ｍ(ｍは２以上の整数)の周波数の第２の局部発振波に基づいて上記変調信号波を周波数アップコンバートする第２の周波数変換器と
を備え、
上記送信部から送信される上記周波数変換用信号波は、上記第２の周波数変換器により周波数アップコンバートされた上記変調信号波と上記局部発振波の１／ｍの周波数の信号波を上記イメージリジェクション型周波数ミキサにより周波数アップコンバートすることにより上記他方の片側側波帯信号波である無線信号波とともに得られたパイロット信号波であることを特徴としている。
【００６０】
上記構成のミリ波帯無線送信装置によれば、上記局部発振器からの局部発振波を用いて変調信号波をミリ波帯に周波数アップコンバートし、その周波数変換時に生ずる両側波帯のうちの不要波となる一方の片側側波帯信号波は、不要波抑圧手段としてイメージリジェクション型周波数ミキサにより抑圧される。そして、上記周波数アップコンバートされた他方の所望の側波帯信号波である無線信号波と、その無線信号波を受信側で周波数ダウンコンバートするための周波数変換用信号波を送信する。これにより、受信側では、上記無線信号波と周波数変換用信号波(例えば局部発振波やパイロット信号波)を用いて周波数変換器により周波数ダウンコンバートすることにより局部発振波の位相雑音がキャンセルされ、位相雑音特性を改善できる。また、送信側において、不要な片側側波帯信号波(イメージ波)を除去するためのフィルタなしに、イメージリジェクション型周波数ミキサにより不要な片側側波帯信号波を十分に抑圧することができる。
なお、上記送信部の手前に、イメージリジェクション型周波数ミキサから出力される局部発振波のレベルを制御するためのバンドパスフィルタを用いることにより、局部発振波(周波数ｆLo)は適度に抑圧,制御することができる。この局部発振波(周波数ｆLo)のレベル制御については後述する。上記イメージリジェクション型周波数ミキサによって、不要な片側側波帯信号波に対しては十分抑圧されているので、抑圧率を制御する必要はない。しかしながら、上記バンドパスフィルタは、無線周波数帯域の信号波を通過させて、局部発振波をある程度抑圧,制御するようなバンドパス特性にするため、局部発振波よりさらに離れた周波数にあるところにある不要波側波帯は、自動的に抑圧される。
さらに、上記局部発振波の周波数をｆLoとし、無線信号波の周波数をｆRFとした場合、上記局部発振波の周波数の１／ｍの周波数(ｆLo／ｍ：ｍは２以上の整数)の信号波を第２の局部発振波として周波数アップコンバートを行なうと同時に、上記１／ｍ周波数成分ｆLo／ｍがパイロット信号として、周波数アップコンバートされた信号波に加算されて、周波数軸上で多重化された後、局部発振波の１／ｍ周波数成分ｆLo＊(ｍ−１)／ｍを第１の局部発振波としてイメージリジェクション型周波数ミキサにより周波数アップコンバートすることにより、所望の無線信号波(周波数ｆRF)とパイロット信号波(周波数ｆPLOとする)を生成し、送信部より無線伝送する。そうして、受信側では送信されたパイロット信号波(周波数ｆPLO)と無線信号波(周波数ｆRF)を周波数ダウンコンバートする。この受信側の周波数ダウンコンバート時に送信側の局部発振器の位相雑音成分をキャンセルするのみならず、送信側の不要な片側側波帯信号波を十分抑圧することができ、かつ、送信信号となるパイロット信号波(周波数ｆPLO)および無線信号波(周波数ｆRF)の出力レベルコントロールが容易となる効果がある。
【００６１】
【００６２】
【００６３】
また、この発明のミリ波帯無線受信装置は、
局部発振波を出力する局部発振器と、上記局部発振器からの上記局部発振波を用いて、変調信号波をミリ波帯に周波数アップコンバートし、その周波数アップコンバート時に生じる両側側波帯のうちの不要な一方の片側側波帯信号波を抑圧するイメージリジェクション型周波数ミキサと、上記イメージリジェクション型周波数ミキサにより周波数アップコンバートされた他方の片側側波帯信号波である無線信号波と、上記無線信号波を受信側で周波数ダウンコンバートするための周波数変換用信号波を同時に送信する送信部とを有するミリ波帯無線送信装置と、
上記無線信号波と上記局部発振波および上記パイロット信号波を受信する受信アンテナと、上記受信アンテナにより受信された上記局部発振波に基づいて、上記受信アンテナにより受信された上記無線信号波および上記パイロット信号波を周波数ダウンコンバートする周波数変換器と、上記周波数変換器により周波数ダウンコンバートされた後の上記変調信号波と上記パイロット信号波を分波する分波器と、上記分波器により分波された上記パイロット信号波をｍ逓倍して、そのｍ逓倍された信号波を局部発振波として上記周波数変換器に出力するｍ逓倍器(ｍは２以上の整数)とを有するミリ波帯無線受信装置と
を備えたことを特徴としている。
【００６４】
上記構成のミリ波帯無線受信装置によれば、上記局部発振器からの局部発振波を用いて変調信号波をミリ波帯に周波数アップコンバートし、その周波数変換時に生ずる両側波帯のうちの不要波となる一方の片側側波帯信号波は、不要波抑圧手段としてイメージリジェクション型周波数ミキサにより抑圧される。そして、上記周波数アップコンバートされた他方の所望の側波帯信号波である無線信号波と、その無線信号波を受信側で周波数ダウンコンバートするための周波数変換用信号波を送信する。これにより、受信側では、上記無線信号波と周波数変換用信号波(例えば局部発振波やパイロット信号波)を用いて周波数変換器により周波数ダウンコンバートすることにより局部発振波の位相雑音がキャンセルされ、位相雑音特性を改善できる。また、送信側において、不要な片側側波帯信号波(イメージ波)を除去するためのフィルタなしに、イメージリジェクション型周波数ミキサにより不要な片側側波帯信号波を十分に抑圧することができる。
なお、上記送信部の手前に、イメージリジェクション型周波数ミキサから出力される局部発振波のレベルを制御するためのバンドパスフィルタを用いることにより、局部発振波(周波数ｆLo)は適度に抑圧,制御することができる。この局部発振波(周波数ｆLo)のレベル制御については後述する。上記イメージリジェクション型周波数ミキサによって、不要な片側側波帯信号波に対しては十分抑圧されているので、抑圧率を制御する必要はない。しかしながら、上記バンドパスフィルタは、無線周波数帯域の信号波を通過させて、局部発振波をある程度抑圧,制御するようなバンドパス特性にするため、局部発振波よりさらに離れた周波数にあるところにある不要波側波帯は、自動的に抑圧される。
さらに、上記変調信号波の周波数をｆIFとし、局部発振波の周波数をｆLoとし、無線信号波の周波数をｆRFとした場合、上記局部発振波の周波数の１／ｍの周波数(ｆLo／ｍ：ｍは２以上の整数)の信号波をパイロット信号波として、変調信号波(周波数ｆIF)と周波数軸上で多重化され、上記イメージリジェクション型周波数ミキサで周波数アップコンバートされる。そして、周波数多重化された所望の無線信号波(周波数ｆRF)とパイロット信号波(周波数ｆLo＋ｆLo／ｍまたはｆLo−ｆLo／ｍ)および局部発振波(周波数ｆLo)は、送信部より無線伝送される。そうして、受信側では、上記多重波であるパイロット信号波(周波数ｆLo＋ｆLo／ｍまたはｆLo−ｆLo／ｍ),無線信号波(周波数ｆRF)および局部発振波(周波数ｆLo)は、周波数変換器に入力されて、上記局部発振波を用いてパイロット信号波と所望の側波帯信号波を周波数ダウンコンバートした後、パイロット信号成分(周波数ｆLo／ｍ)とＩＦ変調信号波(周波数ｆIF)の成分は分波される。そうして、分波された一方のＩＦ変調信号波(周波数ｆIF)の成分は復調器に入力され、他方のパイロット信号成分(周波数ｆLo／ｍ)は増幅,逓倍することによって、局部発振波(周波数ｆLo)を再生することが可能となる。再生された局部発振波(周波数ｆLo)を用いて、無線信号波(周波数ｆRF)を周波数ダウンコンバートする。これにより、受信側で周波数変換の最初は２乗検波する構成であるが、一端検波された信号波から、n逓倍・増幅されて、大信号レベルの局部発振波(周波数ｆLo)を生成することができる。このように局部発振波の再生ループを構成することによって、受信側で送信側の局部発振波(略２００ｋＨz程度までを)を再生して、周波数変換器により線形同期検波することが可能となる。これによって周波数変換器が線形動作かつ同期検波しているため、不要歪波の発生を抑圧することにより周波数帯域幅を拡大することができると共に、局部発振器の位相雑音の影響を除去することができる。
またさらに、上記多重波であるパイロット信号波(周波数ｆLo＋ｆLo／ｍまたはｆLo−ｆLo／ｍ),無線信号波(周波数ｆRF)および局部発振波(周波数ｆLo)は、受信アンテナで受信された後、周波数変換器に入力されて、上記局部発振波を用いてパイロット信号波と所望の側波帯信号波を周波数ダウンコンバートした後、パイロット信号成分(周波数ｆLo／ｍ)とＩＦ変調信号波(周波数ｆIF)の成分を上記分波器により分波する。そうして、分波された一方の変調信号波(周波数ｆIF)の成分は復調器に入力され、他方のパイロット信号成分(周波数ｆLo／ｍ)を増幅,逓倍することによって、局部発振波(周波数ｆLo)を再生する。そうして再生された局部発振波(周波数ｆLo)を用いて、無線信号波(周波数ｆRF)を周波数ダウンコンバートする。これにより、周波数変換の最初は２乗検波する構成であるが、一端検波された信号波から、n逓倍して増幅された大信号レベルの局部発振波(周波数ｆLo)を生成することができる。このように局部発振波の再生ループを構成することによって、受信側で局部発振波(略２００ｋＨz程度まで)を再生して、周波数変換器により線形同期検波することが可能となる。これによって周波数変換器が線形動作かつ同期検波しているため、不要歪波の発生を抑圧することにより周波数帯域幅を拡大することができると共に、局部発振器の位相雑音の影響を除去することができる。
【００６５】
また、この発明のミリ波帯無線送信装置は、
局部発振波を出力する局部発振器と、
上記局部発振器からの上記局部発振波を用いて、変調信号波をミリ波帯に周波数アップコンバートするＮ次高調波ミキサ(Ｎは２以上の整数)と、
上記Ｎ次高調波により周波数アップコンバートされた上記他方の片側側波帯信号波である無線信号波を送信する送信部と、
上記局部発振器から出力された上記局部発振波をＮ逓倍して上記送信部に入力するＮ逓倍器(Ｎは２以上の整数)と
を備え、
上記送信部は、上記他方の片側側波帯信号波である無線信号波と、上記Ｎ逓倍器を介して入力された上記Ｎ逓倍された局部発振波とを同時に送信することを特徴としている。
【００６６】
上記ミリ波帯無線送信装置によれば、上記局部発振器からの局部発振波を２分波し、方向性結合器等により一部の信号を取り出し、Ｎ逓倍器(Ｎは２以上の整数)でＮ逓倍することにより局部発振波のみを取り出し、無線信号波と局部発振波を結合させて周波数軸上で多重化することによって、送信される局部発振波の出力レベルをコントロールすることが可能となる。また、分波された他方の局部発振波は、Ｎ次高調波タイプ(Ｎは２以上の整数)のアンチパラレルダイオードペア型の周波数ミキサを用いることによって、局部発振波のＮ次逓倍波で上記変調信号波をミリ波帯に周波数アップコンバートする。これにより、無線信号波と局部発振波および不要抑圧信号波の各レベルを正確に再現性よく制御できると共に、局部発振器の位相雑音特性を改善できる。また、例えば上記Ｎ次高調波ミキサにアンチパラレルダイオードペア型の周波数ミキサを用いることによって、Ｎ次高調波ミキサから局部発振波のＮ次逓倍波は出力されないので、周波数アップコンバート時に生じる両側側波帯のうちの不要な一方の片側側波帯信号波をフィルタにより容易に抑圧することができる。なお、上記Ｎ次高調波ミキサは、Ｎ逓倍器と周波数ミキサの組み合わせであってもよい。
【００６７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明のミリ波帯無線送信装置およびミリ波帯無線受信装置およびミリ波帯通信システムを図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００６８】
(第１実施形態)
図１はこの発明の第１実施形態のミリ波帯無線通信システムの構成を示すブロック図であり、このミリ波帯無線通信システムは、ミリ波帯無線送信装置とミリ波帯無線受信装置で構成されている。
【００６９】
上記ミリ波帯無線送信装置は、図１に示すように、変調されたＩＦ変調信号波１０８aを出力するＩＦ変調信号源１００と、上記ＩＦ変調信号源１００からのＩＦ変調信号波１０８aを増幅する増幅器１１６と、上記増幅器１１６により増幅されたＩＦ変調信号波１０８aを周波数アップコンバートするイメージリジェクション型周波数ミキサ１０１と、上記イメージリジェクション型周波数ミキサ１０１にミリ波帯の局部発振波１０６を出力する局部発振器１０５と、上記イメージリジェクション型周波数ミキサ１０１から出力される無線信号波１０７と局部発振波１０６を増幅する送信用増幅器１０３と、上記送信用増幅器１０３からの無線信号波１０７と局部発振波１０６を放射する送信アンテナ１０４とを備えている。上記送信用増幅器１０３と送信アンテナ１０４で送信部を構成している。
【００７０】
また、上記ミリ波帯無線受信装置は、受信アンテナ１１２と、上記受信アンテナ１１２により受信された無線信号波１０７と局部発振波１０６を増幅する受信用増幅器１１１と、上記受信用増幅器１１１により増幅された無線信号波１０７と局部発振波１０６が入力される周波数変換器としての周波数ミキサ１１０と、上記周波数ミキサ１１０により周波数ダウンコンバートされた後のＩＦ変調信号波を増幅する増幅器１１７と、上記増幅器１１７により増幅されたＩＦ変調信号波１０８bを濾波するローパスフィルタ１１８と、上記ローパスフィルタ１１８を通過したＩＦ変調信号波１０８bが入力される復調器１１３とを備えている。
【００７１】
上記ミリ波帯無線送信装置において、ＩＦ変調信号源１００により変調されたＩＦ変調信号波１０８aと局部発振器１０５により生成された局部発振波１０６をイメージリジェクション型周波数ミキサ１０１に入力し、イメージリジェクション型周波数ミキサ１０１によりＩＦ変調信号波１０８aをミリ波帯に周波数アップコンバートする。そして、上記イメージリジェクション型周波数ミキサ１０１からの周波数アップコンバートされた無線信号波１０７と局部発振波１０６を送信用増幅器１０３により適当なレベルまで増幅した後に送信アンテナ１０４より放射する。
【００７２】
この第１実施形態で使用した周波数は、ＩＦ変調信号波１０８aの周波数ｆIFが１.０ＭＨz〜１.５ＧＨzの周波数帯であり、局部発振波１０６の周波数ｆLoが５９.０１ＧＨzである。また、上記送信アンテナ１０４から送信される無線信号波１０７は、周波数アップコンバート後の所望の上側側波帯信号波であり、その上側側波帯信号波の周波数ｆRFは、６０.０１ＧＨz〜６０.５１ＧＨzの周波数帯となる。ここで、上記局部発振波１０６は、図１７(b)に示す位相雑音(ＦＭ雑音)成分を有する局部発振波となっている。図１７(b)は局部発振波１０６(周波数ｆLo)であり、ミリ波帯の局部発振波(周波数ｆLo)は、通常、低周波(〜１ＭＨz程度)の雑音成分が無変調波にＦＭ変調されている。また、図１７(c)は、ミリ波帯の局部発振波(周波数ｆLo)をｍ逓倍器(ｍは２以上の整数)により生成したときの基本波(周波数ｆLo／ｍ)の位相雑音成分を示している。
【００７３】
次に、上記ミリ波帯無線受信装置において、受信アンテナ１１２で受信された無線信号波１０７と局部発振波１０６を受信用増幅器１１１で増幅した後に周波数ミキサ１１０に同時に入力して、周波数ミキサ１１０で無線信号波１０７を中間周波数帯に周波数ダウンコンバートする。このミリ波帯無線受信装置の構成では、受信側のバンドパスフィルタを不要とすることができる。これは、ミリ波帯無線送信装置側において、図４に示す不要な側波帯信号波１００７がイメージリジェクション型周波数ミキサ１０１により十分に抑圧されているためである。
【００７４】
このミリ波帯無線送信装置では、イメージリジェクション型周波数ミキサ１０１によって、不要な側波帯信号波１００７は十分抑圧されているので、抑圧率を制御する必要はない。
【００７５】
また、上記イメージリジェクション型周波数ミキサ１０１は、図３(a)に示すように、２個の周波数混合器１０１a,１０１bと、ＩＦ帯用の９０度分配器２０１aと、局部発振周波数帯域の９０度分配器２０１bと、ＲＦ帯域の同相合成回路２０１cで構成されている。また、イメージリジェクション型周波数ミキサ１０１は、図３(b)に示すように、周波数ミキサ１０１cとバンドパスフィルタ１０１dで構成されていてもよい。
【００７６】
ここでは、図３(a)に示すイメージリジェクション型周波数ミキサ１０１(図１に示す)を用いた場合の動作について説明する。上記イメージリジェクション型周波数ミキサ１０１の入力端子２０２に中間周波数帯のＩＦ変調信号波１０８aを入力し、９０度位相分配器２０１aにより９０度位相差をつけて周波数ミキサ１０１a,１０１bに夫々入力する。一方、局部発振器１０５(図１に示す)の局部発振波１０６を９０度位相分配器２０１bの局部発振波入力端子２０３に入力し、９０度位相差をつけた信号を分配し、周波数ミキサ１０１a,１０１bに夫々入力する。上記２つの周波数ミキサ１０１a,１０１bによりＩＦ変調信号波１０８aを周波数アップコンバートし、アップコンバートされた所望の無線信号波１０７(所望の上側側波帯信号波：周波数ｆRF＝ｆLo＋ｆIF)の位相は、ＲＦ同相合成回路２０１cに入力される信号の位相と互いに同位相の信号となって現れ、ＲＦ同相合成回路２０１cにより同相合成される。一方、不要抑圧信号波(図４に示す下側側波帯信号波１００７(周波数ｆRF＝ｆLo−ｆIF))の位相は、ＲＦ同相合成回路２０１cに入力される信号の位相が互いに逆位相となっているため、ＲＦ同相合成回路２０１cの通過した下側側波帯信号波１００７は、所望の信号波である無線信号波１０７(周波数ｆRF＝ｆLo＋ｆIF)に比較して通常２０ｄＢ以上抑圧されて出力される。一方、上記局部発振波１０６は、イメージリジェクション型周波数ミキサ１０１のＲＦ出力端子２０４から出力される。
【００７７】
上記ミリ波帯無線受信装置側では、送信側の信号波に位相雑音領域まで広い帯域にわたり完全に同期した局部発振波を用いて、受信側の周波数ミキサ１１０で周波数ダウンコンバートするため、ミリ波帯の局部発振波１０６の位相雑音の影響は除去される。
【００７８】
なお、上記第１実施形態では、局部発振波１０６は、位相雑音を含んだ局部発振波で説明したが、他の情報信号波(例えば局部発振器１０５を構成する水晶発振器からの信号)でＦＭ変調されたＦＭ変調信号波でも構わない。
【００７９】
(第２実施形態)
図２はこの発明の第２実施形態のミリ波帯無線通信システムの構成を示すブロック図であり、このミリ波帯無線通信システムは、ミリ波帯無線送信装置側のバンドパスフィルタを除いて第１実施形態のミリ波帯無線通信システムと同一の構成をしており、同一構成部は同一参照番号を付して説明を省略する。
【００８０】
図２に示すように、ミリ波帯無線送信装置側のバンドパスフィルタ１０２は、主に局部発振波１０６のレベルの制御に使用し、局部発振波１０６は適度に抑圧,制御する。すなわち、イメージリジェクション型周波数ミキサ１０１から出力された局部発振波１０６は、バンドパスフィルタ１０２で適当な抑圧量で抑圧し、局部発振波１０６のレベルを制御する。ここでは、イメージリジェクション型周波数ミキサ１０１によって、不要な下側側波帯信号波１００７は十分抑圧されているので、下側側波帯信号波１００７に対して抑圧率を制御する必要はない。しかしながら、上記バンドパスフィルタ１０２は、図４に示すように、無線周波数帯域の信号波を通過させて、局部発振波１０６のレベルをある規定の抑圧度で制御するため、局部発振波１０６よりさらに離れたところにある不要な下側側波帯信号波１００７もバンドパスフィルタ１０２により抑圧される。
【００８１】
(第３実施形態)
図６はこの発明の第３実施形態のミリ波帯無線通信システムの構成を示すブロック図であり、このミリ波帯無線通信システムは、ミリ波帯無線送信装置側の局部発振波の経路部と増幅器を除いて第１実施形態のミリ波帯無線通信システムと同一の構成をしており、同一構成部は同一参照番号を付して説明を省略する。
【００８２】
図６に示すように、上記ミリ波帯無線送信装置は、局部発振器１０５から出力される局部発振波を送信用増幅器１０３に入力するための経路部５０を設け、その経路部５０に局部発振波のレベルを制御するためのレベル調整器としての局部発振波専用増幅器２を設けている。
【００８３】
上記ミリ波帯無線送信装置では、局部発振器１０５から出力される局部発振波(周波数ｆLo)を方向性分波器３０により２分波し、分波されて取り出された局部発振波を局部発振波専用増幅器２でレベルコントロールを行ない、送信用増幅器１０３の入力側の結合器４０で、無線信号波１０７(周波数ｆRF)と局部発振波１０６(周波数ｆLo)を結合させて、周波数多重化している。これによって、上記送信アンテナ１０４から送信される局部発振波１０６の出力レベルを正確にコントロールすることができる。このとき、上記局部発振波専用増幅器２は、局部発振波(周波数ｆLo)のレベルをコントロールするだけでなく、無線信号波１０７(周波数ｆRF)が、局部発振波の経路部５０を通って周波数ミキサ１０１側にフィードバックすることを防ぐことができ、不要発振することなく安定動作させることができる。
【００８４】
なお、無線信号波(周波数ｆRF)のフィードバックを防ぐデバイスであれば、増幅器の代わりに局部発振器のみ通過させるバンドパスフィルタやアイソレータであってもよい。
【００８５】
ここでは、図４に示すように、上記局部発振波１０６の出力レベルを、所望とする無線信号波のトータル出力レベルの１／２以下(５０％以下)に制御する。これによって、局部発振出力のレベルが高い方向に３ｄＢ以内、低い方向には３ｄＢ以上変動しても、無線信号波の出力は１５０％〜５０％の範囲に納まり、送信側バンドパスフィルタ１０２の量産時の性能バラツキを許容することが可能となる。これはまた、電波法の６０ＧＨz帯空中線電力の許容偏差である上限＋５０％,下限−７０％を満足しており、電波の発射が法的にも可能である。さらに、帯域当たりのピークパワーが大きい局部発振波１０６は、帯域幅の広い所望の無線信号波１０７のトータル電力より出力電力を低減することによって、環境温度の変動による送信アンプ１０３の飽和による歪波の発生や送信アンプ１０３の発振といった問題を低減し、安定した無線伝送が可能となる。
【００８６】
一方、上記ミリ波帯無線受信装置においては、受信アンテナ１１２より受信された局部発振波１０６(周波数ｆLo)および無線信号波１０７(周波数ｆRF＝ｆLo＋ｆIF)を受信用増幅器１１１で増幅した後、直接周波数ミキサ１１０に入力する。そして、上記周波数ミキサ１１０により周波数変換(２乗検波)動作が行われ、ＩＦ変調信号波１０８b(周波数ｆIF)を生成し、復調器１１３に入力する。
【００８７】
この第３実施形態では、受信側に入力される信号波は、局部発振波１０６(ｆLo＝６０.０１ＧＨz)および無線信号波１０７(周波数ｆRF＝ｆLo＋ｆIF＝６０.０１ＧＨz〜６０.５１ＧＨz)であり、送信側から出力される不要な下側側波帯信号波１００７(周波数ｆIM＝ｆLo−ｆIF＝５８.０１〜５７.５１ＧＨz)のレベルは十分に低減されている。このため、敢えて受信側で、不要波である下側側波帯信号波１００７(周波数ｆIM)を抑圧する必要がなく、受信用増幅器１１１の出力を直接周波数ミキサ１１０に接続している。したがって、受信側の構成が著しく簡単になり、受信側で無線信号波１０７,局部発振波１０６および不要な下側側波帯信号波１００７のレベル制御することが不要となる。
【００８８】
現在の無線技術では、従来の第１,第２のミリ波帯無線通信システムに示す６０ＧＨz帯のバンドパスフィルタ２００,１０２は、ＭＭＩＣ(Monolithic Microwave Integrated Circuit:モノリシック・マイクロ波・集積回路)化が困難である。これに対して、この第３実施形態におけるミリ波帯無線受信装置では、バンドパスフィルタが不要になることによって、ミリ波帯の受信用増幅器１１１,周波数ミキサ１１０を一体集積して１チップ化することが可能となり、小型かつ低コストでミリ波帯無線受信装置を実現することができる。
【００８９】
また、上記第３実施形態では、受信用増幅器１１１は、図５に示すように、周波数特性に関して、伝送帯域の低域側で高利得を有する利得勾配を設けてもよい。この場合、送信信号波の局部発振波１０６(周波数ｆLo)が、無線信号波１０７(周波数ｆRF)よりも出力パワーレベルが３ｄＢ抑圧されていても、受信側で、局部発振波１０６(周波数ｆLo)に対する増幅度を３ｄＢ大きくすることによって、無線信号波１０７(周波数ｆRF)と局部発振波１０６(周波数ｆLo)の出力レベル、つまり受信側の周波数ミキサ１１０の入力レベルを同等にすることができる。上記受信側の周波数ミキサ１１０の２乗検波動作では、無線信号波１０７と局部発振波１０６の信号レベルが等しいとき、周波数変換効率が最大となり、キャリア対雑音比Ｃ／Ｎの高い信号が得られる。
【００９０】
なお、この第３実施形態では、受信側の受信用増幅器１１１に、利得勾配をもたせたが、受信側の受信アンテナ１１２の周波数特性に利得勾配をもたせても構わない。また、上側側波帯信号波を不要波とし、下側側波帯信号波を無線信号波とする場合、下側側波帯信号波よりも高い周波数の局部発振波の周波数帯の利得勾配を逆にする。
【００９１】
(第４実施形態)
図７はこの発明の第４実施形態のミリ波帯無線通信システムの構成を示すブロック図であり、このミリ波帯無線通信システムは、ミリ波帯無線送信装置側のＮ次高調波ミキサ,Ｎ逓倍器およびバンドパスフィルタを除いて第３実施形態のミリ波帯無線通信システムと同一の構成をしており、同一構成部は同一参照番号を付して説明を省略する。
【００９２】
また、図７に示すように、上記ミリ波帯無線送信装置は、局部発振器１０５から出力される局部発振波を送信用増幅器１０３に入力するための経路部５０を設け、その経路部５０に局部発振波をＮ逓倍するためのＮ逓倍器２０を設けている。
【００９３】
上記ミリ波帯無線送信装置では、局部発振器１０５から出力される局部発振波(周波数ｆLo)を方向性分波器３０により２分波し、分波されて取り出された局部発振波をＮ逓倍器２０(Ｎは２以上の整数)でＮ逓倍することにより、送信用増幅器１０３の入力側の結合器４０で、無線信号波１０７(周波数ｆRF)と局部発振波１０６(周波数ｆLo)を結合させて、周波数多重化している。これによって、送信アンテナ１０４から送信される局部発振波１０６の出力レベルを正確にコントロールすることが可能となる。
【００９４】
一方、分波された他方の局部発振波(周波数ｆLo)は、Ｎ次高調波タイプ(Ｎは２以上の整数)のＮ次高調波ミキサ１０を用いて、局部発振波をＮ次逓倍波で、入力側ＩＦ変調信号波を周波数アップコンバートする。上記Ｎ次高調波ミキサ１０にイメージリジェクション型の周波数ミキサを用いることにより、不要な側波帯信号波をイメージリジェクション型周波数ミキサ１０１により十分に抑圧する。
【００９５】
なお、上記Ｎ次高調波ミキサ１０は、Ｎ逓倍器と周波数ミキサの組み合わせであってもよい。具体的な構成例として、図７では、Ｎ＝２として、Ｎ次高調波ミキサ１０にアンチパラレルダイオードペア型のＮ次高調波ミキサを用い、局部発振波(周波数ｆLo)＝２９.５ＧＨzとし、Ｎ次高調波ミキサの内部で２逓倍と周波数アップコンバートを同時に行う。一方、２分波されたもう一方の局部発振波のＮ逓倍器２０には、２逓倍器を用いて、送信側アンプの入力側で結合器４０により上記２分波された信号は合成される。この場合、アンチパラレルダイオードペア型のＮ次高調波ミキサでは、局部発振波は出力されず、不要な側波帯信号波は後段のバンドパスフィルタにより簡単に除去することが可能となる。
【００９６】
(第５実施形態)
図８はこの発明の第５実施形態のミリ波帯無線通信システムの構成を示すブロック図であり、このミリ波帯無線通信システムは、ミリ波帯無線受信装置側の局部発振波の分波を除いて第１実施形態のミリ波帯無線通信システムと同一の構成をしており、同一構成部は同一参照番号を付して説明を省略する。
【００９７】
図８に示すように、ミリ波帯無線受信装置において、受信アンテナ１１２により受信された無線信号波１０７(周波数ｆRF)と局部発振波１０６(周波数ｆLo)は、周波数軸上で周波数多重化された１つの信号波となっている。つまり、この第５実施形態では、受信信号波である５９.０１ＧＨz〜６０.５１ＧＨzの広帯域信号は１つの受信用増幅器１１１で共通増幅される。その増幅後、受信信号波は、無線信号波１０７(周波数ｆRF)を帯域通過させるバンドパスフィルタ１２０Rと、局部発振波１０６(周波数ｆLo)を帯域通過させるバンドパスフィルタ１２０Lで、夫々無線信号波１０７と局部発振波１０６の単独波に分波される。
【００９８】
この分波された単独信号波を、夫々の入力端子１１０R,１１０Lから周波数ミキサ１１０に入力する。そして、上記周波数ミキサ１１０により周波数ダウンコンバートして、ＩＦ変調信号波１０８bを生成して出力端子１１０Iから出力する。この第５実施形態では、無線信号波１０７と局部発振波１０６を、専用のバンドパスフィルタ１２０R,１２０Lを用いて分波し、夫々の入力端子１１０R,１１０Lから周波数ミキサ１１０に入力する構成である。仮に他の送信装置から下側側波帯信号波(周波数ｆIM)付近に通信帯域をもつ別の無線信号波が、このミリ波帯無線受信装置に入力された場合、下側側波帯信号波を除去していないと雑音の増大を招き、十分な受信感度特性を得ることは困難になる。これに対してこの第５実施形態のミリ波帯無線通信システムでは、ミリ波帯無線受信装置側で下側側波帯帯域(この第５実施形態ではｆIM＝５８.０１ＧＨz〜５７.５１ＧＨz)に存在する雑音信号を除去することができる。
【００９９】
さらに、上記ミリ波帯無線受信装置において、無線信号波１０７(周波数ｆRF)と局部発振波１０６(周波数ｆLo)に分波されて、周波数ミキサ１１０のRFポート(１１０R)、LOポート(１１０L)に入力される構成となり、図９(a)に示すように、LO波をＩＦポート(１１０I)から抑圧するバランスド型の周波数ミキサや、図９(b)に示すように、下側側波帯信号波１００７を除去するイメージリジェクション型周波数ミキサを使用することができる。このように、バランス型の周波数変換器を用いることによって、不要波を抑圧する効果のみならず、２乗検波による周波数変換動作において生ずる中間周波数の２倍歪波も抑圧可能であり、ミリ波帯無線受信装置の動作周波数帯域を拡大することができる。
【０１００】
(第６実施形態)
図１０はこの発明の第６実施形態のミリ波帯無線通信システムの構成を示すブロック図であり、このミリ波帯無線通信システムは、ミリ波帯無線送信装置とミリ波帯無線受信装置で構成されている。
【０１０１】
図１０に示すように、ミリ波帯無線送信装置は、変調されたＩＦ変調信号波１０８aを出力するＩＦ変調信号源１００と、上記ＩＦ変調信号源１００からのＩＦ変調信号波１０８aを増幅する増幅器１１６と、上記増幅器１１６により増幅されたＩＦ変調信号波１０８aを周波数アップコンバートするイメージリジェクション型周波数ミキサ１０１と、上記イメージリジェクション型周波数ミキサ１０１からの周波数アップコンバートされた無線信号波１０７のみを濾波するバンドパスフィルタ２００と、上記イメージリジェクション型周波数ミキサ１０１にミリ波帯の局部発振波１０６を出力する局部発振器１０５と、上記イメージリジェクション型周波数ミキサ１０１から出力される無線信号波１０７と局部発振波１０６を増幅する送信用増幅器１０３と、上記送信用増幅器１０３からの無線信号波１０７と局部発振波１０６を放射する第１の送信アンテナ１０４とを備えている。上記送信用増幅器１０３と第１の送信アンテナ１０４で第１の送信部を構成している。
【０１０２】
また、上記ミリ波帯無線送信装置は、局部発振器１０５からの基準信号波４０６を増幅する送信用増幅器４０４と、上記送信用増幅器４０４により増幅された基準信号波４０６を濾波するバンドパスフィルタ４０５と、上記バンドパスフィルタ４０５を通過した基準信号波４０６を放射する第２の送信アンテナ４０７とを備えている。上記送信用増幅器４０４とバンドパスフィルタ４０５および第２の送信アンテナ４０７で第２の送信部を構成している。
【０１０３】
また、上記局部発振器１０５は、基準信号波４０６を出力する基準信号源４００と、上記基準信号源４００からの基準信号波４０６を２分波する分波器４０８と、上記分波器４０８により分波された一方の基準信号波４０６の周波数をｍ逓倍して局部発振波１０６(周波数ｆLo)を出力するｍ逓倍器４０１と、上記ｍ逓倍器４０１からの局部発振波１０６(周波数ｆLo)を濾波するバンドパスフィルタ４０２と、上記バンドパスフィルタ４０２を通過した局部発振波１０６(周波数ｆLo)を増幅する増幅器４０３とを有している。
【０１０４】
一方、上記ミリ波帯無線受信装置は、第１の受信アンテナ１１２と、上記第１の受信アンテナ１１２により受信された無線信号波１０７を増幅する受信用増幅器１１１と、上記受信用増幅器１１１により無線信号波１０７を濾波するバンドパスフイルタ２００と、上記バンドパスフイルタ２００を通過した無線信号波１０７が入力される周波数ミキサ１１０と、上記周波数ミキサ１１０により周波数ダウンコンバートされた後のＩＦ変調信号波を増幅する増幅器１１７と、上記増幅器１１７により増幅されたＩＦ変調信号波１０８bを濾波するローパスフィルタ１１８と、上記ローパスフィルタ１１８を通過したＩＦ変調信号波１０８bが入力される復調器１１３とを備えている。また、上記ミリ波帯無線受信装置は、第２の受信アンテナ４１０と、上記第２の受信アンテナ４１０により受信された基準信号波４０６を濾波する狭帯域バンドパスフィルタ４１２と、上記狭帯域バンドパスフィルタ４１２を通過した基準信号波４０６を増幅する受信用増幅器４１１と、上記受信用増幅器４１１により増幅された基準信号波４０６の周波数をｍ逓倍して局部発振波１０６bを出力するｍ逓倍器４０１と、上記ｍ逓倍器４０１からの局部発振波１０６bを濾波するバンドパスフィルタ４２１と、上記バンドパスフィルタ４２１を通過した局部発振波１０６bを増幅する増幅器４１３と、上記増幅器４１３により増幅された局部発振波１０６bのレベルを制限するリミッタ４２２とを備えている。上記受信用増幅器４１１,ｍ逓倍器４０１,バンドパスフィルタ４２１, 増幅器４１３およびリミッタ４２２で局部発振波生成部を構成している。
【０１０５】
上記ミリ波帯無線送信装置において、ＩＦ変調信号源１００からのＩＦ変調信号波１０８a(周波数ｆIF)と局部発振器１０５の局部発振波１０６(周波数ｆLo)をイメージリジェクション型周波数ミキサ１０１に入力する。そして、上記イメージリジェクション型周波数ミキサ１０１では、ＩＦ変調信号波１０８a(周波数ｆIF)は、局部発振器１０５からの局部発振波１０６によりＩＦ変調信号波１０８aをミリ波帯に周波数アップコンバートする。次に、上記イメージリジェクション型周波数ミキサ１０１で周波数アップコンバートされた後の無線信号波(周波数ｆRF)のみをバンドパスフィルタ２００で濾波し、ミリ波帯の送信用増幅器１０３で増幅し、第１の送信アンテナ１０４から送信波である無線信号波１０７を出力する。
【０１０６】
このミリ波帯無線送信装置の局部発振器１０５の基準信号源４００からの基準信号波は分波器４０８で分波されて、一方の基準信号波はｍ逓倍器４０１によりｍ逓倍された後、ｍ逓倍された局部発振波をバンドパスフィルタ４０２で取り出す。そして、上記バンドパスフィルタ４０２により取り出された局部発振波を適度なレベルまで増幅器４０３により増幅した後、イメージリジェクション型周波数ミキサ１０１に入力する。さらに、分配されたもう一方の基準信号波４０６は、適度なレベルまで送信用増幅器４０４により調整する。そして、電波法の微弱電波周波数帯の基準信号波４０６またはミリ波帯(６０ＧＨz)とは別のマイクロ波帯特定小電力周波数帯(例えば２.４ＧＨz〜２.５ＧＨz帯)の基準信号波４０６として第２の送信アンテナ４０７より放射する。この第６実施形態では、基準信号波４０６の周波数ｆREFを３０７.３ＭＨzとし、逓倍次数ｍを１９２とし、３００ＭＨz帯の微弱電波の周波数帯を利用している。
【０１０７】
一方、上記ミリ波帯無線受信装置では、ミリ波帯の第１の受信アンテナ１１２により受信された無線信号波１０７を受信用増幅器１１１で増幅した後、バンドパスフィルタ２００により無線信号波１０７のみを濾波する。そして、上記バンドパスフィルタ２００を通過した無線信号波１０７を周波数ミキサ１１０に入力する。
【０１０８】
また、上記ミリ波帯無線送信装置から微弱電波または別のマイクロ波帯で送信された基準信号波４０６を第２の受信アンテナ４１０により受信した後、第２の受信アンテナ４１０により受信された基準信号波４０６のみを狭帯域バンドパスフィルタ４１２により濾波して受信用増幅器４１１で増幅する。そして、上記受信用増幅器４１１により増幅された基準信号波４０６をｍ逓倍器４０１によりｍ逓倍した後、適度なレベルまで増幅器４１３により増幅する。これによって、送信側のミリ波帯の局部発振波１０６と完全に同期した局部発振波１０６bを雑音帯域幅略２００ｋＨz程度で再生し、再生された局部発振波１０６bを周波数ミキサ１１０に入力する。こうして、上記再生された局部発振波１０６bを用いて、無線信号波１０７をＩＦ変調信号波１０８bに周波数ダウンコンバートし、周波数ダウンコンバートされたＩＦ変調信号波１０８bを復調器１１３に入力する。
【０１０９】
ここで、上記狭帯域バンドパスフィルタ４１２にクリスタルフィルタやＳＡＷ(表面弾性波)フィルタ等の狭帯域フィルタを用いて、帯域１ＭＨz程度以上の熱雑音を除去することによって、受信側の検波後のＩＦ変調信号波１０８bのキャリア対雑音比Ｃ／Ｎレベルが高くなり、伝送距離をさらに拡大させることができる。
【０１１０】
上記ミリ波帯無線送信装置は、第１実施形態とは異なり無線信号波１０７のみをミリ波帯の信号として送信しているため、第１実施形態と比べて、基準信号波４０６を他の無線周波数帯で伝送し、受信側で受信された基準信号波４０６を増幅,逓倍した後、ミリ波帯の局部発振波１０６bを再生した後、ミリ波周波数ミキサ１１０に入力する構成である。したがって、上記受信側で再生された局部発振波１０６bは、周波数逓倍器４０１と増幅４１３により大信号レベルまでレベル増幅と制御が可能であるため、周波数ミキサ１１０を局部発振波１０６bで大信号動作させて線形検波することができる。
【０１１１】
ここで、無線伝送する基準信号波４０６の伝送帯域を２.４ＧＨz帯や３００ＭＨz帯の低周波信号として伝送することにより、伝搬損失を６０ＧＨz帯で伝送する場合に比較して、２.４ＧＨz帯で約２８ｄＢ程、また３００ＭＨz帯で４６ｄＢ程度、自由伝搬損失を低減させることが可能である。また、受信側で基準信号波４０６を受信した後、周波数が低いために受信用増幅器４１１で大きな増幅度を確保することができ、ｍ逓倍器４０１後の局部発振波をある一定レベルまで確保することができる。これは、周波数が高くなるにつれて、筐体・ＩＣパッケージのアイソレーション特性が確保するのが困難となり、高い周波数で大きな増幅度をもたせると発振および不要放射を引き起こして正常動作が困難となるからである。以上のことにより、受信側で送信側に同期した大信号レベルの局部発振波１０６bを再生し、周波数ミキサ１１０を線形検波の動作領域で動作させることができる。参考までに６０ＧＨz帯では、筐体のアイソレーションが確保できず、３５ｄＢ以上の利得を確保しようとすると不要な帰還が生じ、発振等により大きな増幅度を確保することは困難となる。
【０１１２】
このように、このミリ波帯無線通信システムでは、受信側の周波数ミキサ１１０を線形検波の動作領域で使用できるため、周波数変換されたＩＦ変調信号波１０８bは、変換帯域幅を広くできると共に、周波数変換損失を小さくでき、さらにＩＦ帯域での２倍波歪等が生じないという効果がある。さらに、上記第１実施形態と同様に、局部発振波を送信し、受信器側で、送信側の信号波に位相雑音領域まで広い帯域にわたり完全に同期した局部発振波を生成しているため、受信側の周波数ミキサ１１０でミリ波帯の局部発振波１０６bの位相雑音の影響は除去される。
【０１１３】
なお、このように別の周波数帯および微弱電波の周波数帯で送信される基準信号は、送信側で例えばＦＭ変調やスペクトラム拡散等の別の電波型式に変換され、受信側でＦＭ復調やスペクトラム逆拡散等により復調されてもよい。ここで変調信号は、ミリ波帯無線送信装置,ミリ波帯無線受信装置の呼び出し符号とすることもできる。
【０１１４】
(第７実施形態)
図１１はこの発明の第７実施形態のミリ波帯無線通信システムの構成を示すブロック図であり、このミリ波帯無線通信システムは、ミリ波帯無線送信装置とミリ波帯無線受信装置で構成されている。この第７実施形態のミリ波帯無線通信システムと第１実施形態のミリ波帯無線通信システムとの相違点は、送信側では、局部発振波１０６(周波数ｆLo)がイメージリジェクション型周波数ミキサ１０１やバンドパスフィルタ２００により抑圧されて、送信信号としては放射されない点にある。
【０１１５】
図１１に示すように、上記ミリ波帯無線送信装置は、変調されたＩＦ変調信号波１０８aを出力するＩＦ変調信号源１００と、上記ＩＦ変調信号源１００からのＩＦ変調信号波１０８aを増幅する増幅器１１６と、上記増幅器１１６により増幅されたＩＦ変調信号波１０８aをミリ波帯に周波数アップコンバートするイメージリジェクション型周波数ミキサ１０１と、上記イメージリジェクション型周波数ミキサ１０１にミリ波帯の局部発振波１０６を出力する局部発振器１０５と、上記イメージリジェクション型周波数ミキサ１０１から出力される無線信号波１０７とパイロット信号波１００６を濾波するバンドパスフィルタ２００と、上記バンドパスフィルタ２００を通過した無線信号波１０７とパイロット信号波１００６を増幅する送信用増幅器１０３と、上記送信用増幅器１０３からの無線信号波１０７とパイロット信号波１００６を放射する送信アンテナ１０４とを備えている。上記送信用増幅器１０３と送信アンテナ１０４で送信部を構成している。
【０１１６】
上記局部発振器１０５は、基準信号波を出力する基準信号源４００と、上記基準信号源４００からの基準信号波を２分波する分波器３０と、上記分波器３０により分波された一方の基準信号波をｍ逓倍して局部発振波を出力するｍ逓倍器４０１とを有している。また、上記ミリ波帯無線送信装置は、局部発振器１０５の分波器３０により分波された他方の基準信号波のレベルを減衰させる減衰器１０９と、上記減衰器１０９によりレベルが減衰された基準信号波を、増幅器１１６により増幅されたＩＦ変調信号波１０８bと結合するための結合器４０とを備えている。
【０１１７】
また、上記ミリ波帯無線受信装置は、受信アンテナ１１２と、上記受信アンテナ１１２により受信された無線信号波１０７とパイロット信号波１００６を増幅する受信用増幅器１１１０と、上記受信用増幅器１１１０により増幅された無線信号波１０７とパイロット信号波１００６を濾波するバンドパスフィルタ２００と、上記バンドパスフィルタ２００を通過した無線信号波１０７とパイロット信号波１００６が入力される周波数ミキサ１１０と、上記周波数ミキサ１１０により周波数ダウンコンバートされた後のＩＦ変調信号波を増幅する増幅器１１２０と、上記増幅器１１２０により増幅されたＩＦ変調信号波１０８cを濾波するローパスフィルタ１２１と、上記ローパスフィルタ１２１を通過したＩＦ変調信号波１０８cが入力される周波数ミキサ３９０と、上記周波数ミキサ３９０に低周波局部発振波を出力する低周波局部発振器３９９と、上記周波数ミキサ３９０からのＩＦ変調信号波１０８bを濾波するバンドパスフィルタ１２２と、上記バンドパスフィルタ１２２を通過したＩＦ変調信号波１０８bが入力される復調器１１３とを備えている。
【０１１８】
上記ミリ波帯無線送信装置では、局部発振器１０５の基準信号源４００からの基準信号波(周波数ｆo)をｍ逓倍器４０１によりｍ逓倍することにより局部発振波(周波数ｆLo)を生成する。そして、上記局部発振器１０５から基準信号源４００の基準信号波を分波して取り出し、上記基準信号波をパイロット信号としてＩＦ変調信号波１０８a(周波数ｆIF)と周波数軸上で多重化し、周波数軸上で多重化された基準信号波とＩＦ変調信号波１０８aをイメージリジェクション型周波数ミキサ１０１により周波数アップコンバートし、周波数アップコンバートされた所望の無線信号波１０７(周波数ｆRF)とパイロット信号波１００６(周波数ｆLo＋ｆLo／ｎ)を送信用増幅器１０３により増幅した後、送信アンテナ１０４より送信する。
【０１１９】
ここで、上記送信アンテナ１０４から送信される送信波は、無線信号波１０７(周波数ｆRF)とパイロット信号波１００６(周波数ｆLo＋ｆLo／ｍ)で構成されている。つまり、周波数変換前のパイロット信号波１００６の周波数ｆoはｆLo／ｍであり、周波数変換後の周波数はｆLo＋ｆLo／ｍとなる。この第７実施形態では、局部発振波の周波数ｆLoは５９.０１ＧＨzであり、ｍ＝６４に設定すると、周波数変換前のパイロット信号波の周波数ｆLo／ｍは９２２ＭＨzとなり、周波数変換後のパイロット信号波１００６の周波数ｆLo＋ｆLo／ｍは５９.９２２ＧＨzとなる。この第７実施形態では、ＩＦ変調信号波１０８aの周波数ｆIFは１.５ＧＨz〜２.０ＧＨzとした。したがって、無線信号波１０７の周波数ｆRFは、６０.５１ＧＨz〜６１.０１ＧＨzの周波数となる。
【０１２０】
一方、上記ミリ波帯無線受信装置では、ミリ波帯の受信アンテナ１１２により受信された無線信号波１０７(周波数ｆRF)およびパイロット信号波１００６(周波数ｆLo＋ｆLo／ｍ＝９２２ＭＨz)を受信用増幅器１１１により増幅する。そして、上記受信用増幅器１１１により増幅された無線信号波１０７とパイロット信号波１００６をバンドパスフィルタ２００で帯域通過させた後、第１の周波数ミキサ１１０に入力する。このとき、第１の周波数ミキサ１１０により無線信号波１０７(周波数ｆRF)とパイロット信号波１００６(ｆLo＋ｆLo／ｍ＝５９.９２２ＧＨz)とが２乗検波されて、ＩＦ変調信号波１０８cの周波数ｆIFc(＝ｆRF−(ｆLo＋ｆLo／ｍ))は、０.５８８ＧＨz〜１.０８８ＧＨzとなる。上記ＩＦ変調信号波１０８cは、さらに低周波局部発振器３９９からの局部発振波(ｆLo／ｍ＝９２２ＭＨz)を用いて第２の周波数ミキサ３９０により周波数変換され、送信側のＩＦ周波数と一致したＩＦ変調信号波１０８b(周波数ｆIF)を生成する。
【０１２１】
つまり、受信側の各信号の周波数の関係は次のようになる。
(1)アンテナより入力信号
無線信号波１０７  ：  ｆRF＝ｆLo＋ｆIF    ……………  (式１)
パイロット信号波１００６  ：  ｆLo＋(ｆLo／m)  ………  (式２)
(2)第１の周波数ミキサの出力信号波
ＩＦ変調信号波１０８c  ：  ｆIFc＝ｆRF−(ｆLo＋(ｆLo／m))
………  (式３)
(3)第２の周波数ミキサの出力信号波
ＩＦ変調信号波１０８b  ：ｆIFc＝ｆRF−(ｆLo＋(ｆLo／ｍ))＋ｆLo／ｍ
＝ｆRF−ｆLo
＝ｆIF      ……………  (式４)
【０１２２】
この場合、送信側の局部発振波の低次成分である基準信号波４００bをパイロット信号として、送信側ＩＦ変調信号波１０８aに挿入することによって、所望の無線信号波１０７(周波数ｆIF)と上記パイロット信号波としての基準信号波４００bを周波数多重化する。その結果、所望の無線信号波１０７(周波数ｆRF)とパイロット信号波１００６(周波数ｆLo＋ｆLo／ｎ)は、送信側のバンドパスフィルタ２００の通過帯域内に入れることができる。
【０１２３】
従来の第１のミリ波帯無線通信システムのように、局部発振波(周波数ｆLo)および不要な片側側波帯信号波(周波数ｆLo−ｆIF)も容易に除去することが可能となり、送信信号波の出力レベルの制御が容易となる。加えて、パイロット信号波１００６と所望の無線信号波１０７の帯域を狭くすることができるため、雑音帯域幅も狭くなり、検波感度(キャリア対雑音比Ｃ／Ｎ)を高くすることができる。
【０１２４】
(第８実施形態)
図１２はこの発明の第８実施形態のミリ波帯無線通信システムの構成を示すブロック図であり、このミリ波帯無線通信システムは、ミリ波帯無線送信装置とミリ波帯無線受信装置で構成されている。この第８実施形態のミリ波帯無線通信システムと第１実施形態のミリ波帯無線通信システムとの相違点は、送信側の局部発振波１０６(周波数ｆLo)をパイロット信号波４７６(周波数ｆPLO)として生成し、パイロット信号波のパワー制御性を高めて、不要な片側側波帯信号波を確実に抑圧する点にある。
【０１２５】
図１２に示すように、上記ミリ波帯無線送信装置は、変調されたＩＦ変調信号波１０８aを出力するＩＦ変調信号源１００と、上記ＩＦ変調信号源１００からのＩＦ変調信号波１０８aを増幅する増幅器１１６と、上記増幅器１１６により増幅されたＩＦ変調信号波１０８aを周波数アップコンバートする第２の周波数ミキサ４７４と、上記第２の周波数ミキサ４７４からのＩＦ変調信号波４７２を濾波するバンドパスフィルタ４７９と、上記バンドパスフィルタ４７９を通過したＩＦ変調信号波４７２をミリ波帯に周波数アップコンバートするイメージリジェクション型周波数ミキサ(以下、第８実施形態では第１の周波数ミキサという)１０１と、上記第１の周波数ミキサ１０１にミリ波帯の第１の局部発振波を出力する局部発振器４８０と、上記第１の周波数ミキサ１０１から出力される無線信号波１０７とパイロット信号１４７６を濾波するバンドパスフィルタ２００と、上記バンドパスフィルタ２００を通過した無線信号波１０７とパイロット信号１４７６を増幅する送信用増幅器１０３と、上記送信用増幅器１０３からの無線信号波１０７とパイロット信号１４７６を放射する送信アンテナ１０４とを備えている。上記送信用増幅器１０３と送信アンテナ１０４で送信部を構成している。
【０１２６】
上記局部発振器４８０は、基準信号波を出力する基準信号源４００と、上記基準信号源４００からの基準信号波をｋ逓倍するｋ逓倍器４７０と、上記ｋ逓倍器４７０からのｋ逓倍された信号を２分波する分波器４８２と、上記分波器４８２により分波された一方のｋ逓倍された信号をさらにｍ−１逓倍して第１の局部発振波を出力するｍ−１逓倍器４７１とを有している。また、上記ミリ波帯無線送信装置は、上記局部発振器４８０の分波器４８２により分波された他方の基準信号波をｋ逓倍した信号を増幅して第２の局部発振波を出力する増幅器４８１とを備えている。
【０１２７】
また、上記ミリ波帯無線受信装置は、受信アンテナ１１２と、上記受信アンテナ１１２により受信された無線信号波１０７とパイロット信号１４７６を増幅する受信用増幅器１１１０と、上記受信用増幅器１１１０により増幅された無線信号波１０７とパイロット信号１４７６を濾波するバンドパスフィルタ２００と、上記バンドパスフィルタ２００を通過した無線信号波１０７とパイロット信号１４７６が入力される周波数ミキサ１１０と、上記周波数ミキサ１１０により周波数ダウンコンバートされた後のＩＦ変調信号波を増幅する増幅器１１２０と、上記増幅器１１２０により増幅されたＩＦ変調信号波１０８bを濾波するバンドパス１２３と、上記バンドパス１２３を通過したＩＦ変調信号波１０８bが入力される復調器１１３とを備えている。
【０１２８】
上記ミリ波帯無線送信装置において、基準信号源４００(周波数ｆo)とｋ逓倍器４７０(ｋは２以上の整数)およびｍ−１逓倍器(ｍは２以上の整数)で構成された局部発振器４８０は、パイロット信号波１４７６(周波数ｆPLO)の１／ｍの周波数の信号波をｋ逓倍器４７０から出力する。さらに、上記ｋ逓倍器４７０から出力された上記１／ｍの周波数の信号波を分波器４８２により２分波し、分波された一方の第２の局部発振波４７６の周波数ｆLo2はｆPLO／ｍとなり、第２の周波数ミキサ４７４の局部発振波４７６により第２のＩＦ変調信号波４７２(周波数ｆIF2)にアップコンバートされる。
【０１２９】
つまり、周波数の関係は下記のようになる。
ｆPLO／ｍ＝ｋ＊ｆo
＝ｆLo2    ……………………  (式５)
ｆIF2＝ｆLo2＋ｆIF
＝(ｆPLO／ｍ)＋ｆIF    …………  (式６)
となる。
【０１３０】
また、上記アップコンバータである第２の周波数ミキサ４７４の局部発振ポート４７５と出力ポートとのアイソレーション特性は、通常２０ｄＢ程度であり、出力ポートには、局部発振波４７６の信号も漏れこんでくる。上記漏れ信号(局部発振波４７６)が第１の周波数ミキサ１１０１の前のパイロット信号波４７６となる。周波数ミキサによっては、漏れ信号の制御性がばらつくものもあるため、上記パイロット信号波４７６を、図１２の点線で示すように、パイロット信号４７６のみを帯域通過させるバンドパスフィルタ４７７を使用して、別の経路部４７８を設けてもよい。つまり、第２の周波数ミキサ４７４の局部発振ポート４７５で２分波し、第２の局部発振波をバンドパスフィルタ４７７を介して第１の周波数ミキサ１０１の前で結合器４７３により電力結合するようにしてもよい。
【０１３１】
このようにして第２の周波数ミキサ４７４により生成されたパイロット信号波 (周波数ｆPLO)と第２のＩＦ変調信号波４７２は、第１の周波数ミキサ１０１で第１の局部発振波(周波数ｆPLO＊(ｍ−１)／ｍ)により周波数アップコンバートされる。この第８実施形態では、第１の局部発振波の周波数ｆLo1は、基準信号周波数ｆoをｋ逓倍後にさらに(ｍ−１)逓倍されたものである。
【０１３２】
つまり、
ｆLo1＝ｆPLO＊(ｍ−１)／ｍ＝(ｍ−１)＊ｋ＊ｆo  ………  (式７)
の関係にある。
【０１３３】
上記第１の周波数ミキサ１０１で周波数アップコンバートされたパイロット信号波１４７６(周波数ｆPLO)となり、送信用増幅器１０３により無線信号波１０７(周波数ｆRF)とともに増幅される。
【０１３４】
上記２段階の周波数アップコンバートにより、パイロット信号波１４７６(周波数ｆPLO)および無線信号波１０７(周波数ｆRF)の周波数は、
ｆPLO ＝ｆPLO／ｍ＋ｆPLO＊(ｍ−１)／ｍ
＝ｋ＊ｆo＊(ｍ−１)＊ｋ＋ｋｆo
＝ｋ＊ｍ＊ｆo
＝ｆLo1＋ｆLo2  …………  (式８)
ｆRF  ＝ｆIF＋(ｆPLO／ｍ)＋(ｆPLO＊(ｍ−１)／ｍ)
＝ｆIF＋ｍ＊ｆPLO
＝ｍ＊ｋ＊ｆo＋ｆIF    ……………………  (式９)
となる。
【０１３５】
一方、不要な下側側波帯信号波は、第２の周波数ミキサ４７４による周波数アップコンバート時にバンドパスフィルタ４７９によりほぼ抑圧されているとすると、第１の周波数ミキサ１０１の周波数アップコンバートによる不要な下側側波帯信号波の周波数ｆLoWERは、
ｆLoWER ＝(ｍ−１)＊ｆPLO−ｆIF
＝(ｍ−１)＊ｋ＊ｆo−ｆIF  ……………  (式１０)
となり、比較のためにｋ＝１とすると、
ｆLoWER'＝(ｍ−１)＊ｆo−ｆIF    ………………  (式１１)
となる。
【０１３６】
一方、従来の第２のミリ波帯無線通信システム(図１５に示す)や第７実施形態に示す１段の周波数変換では、不要な下側側波帯信号波(周波数ｆLoWER)は次のようになる。
【０１３７】
ｆLoWER ＝ｆLo−ｆIF
＝ｍｆo−ｆIF  ……………  (式１２)
したがって、従来の第２のミリ波帯無線通信システム(図１５に示す)や第７実施形態に示すミリ波帯無線通信システムのような１段の周波数アップコンバートに比較して、近接波は所望の信号波から周波数的に遠くなり、ミリ波帯のバンドパスフィルタ２００で容易に抑圧できる構成となる。
【０１３８】
この第８実施形態では、パイロット信号波の周波数ｆPLOは５９.０１ＧＨzであり、ｍ＝９に設定すると、周波数変換前のパイロット信号波の周波数はｆPLO＝ｆLo／ｍ＝６５５６.６７ＭＨzとなる。これより、ＩＦ変調信号波１０８aの周波数ｆIFを０.５〜１.０ＭＨzとすると、不要な下側側波帯信号波の周波数ｆLoWERは５１.９５ＧＨz〜５２.４５ＧＨzとなり、所望の上側側波帯信号波である無線信号波１０７の周波数ｆRFが５９.５ＧＨz〜６１.５ＧＨzであるのに対して、不要な片側側波帯信号波の周波数ｆLoWERが７ＧＨz以上離れているため、ミリ波帯のバンドパスフィルタ２００で抑圧容易な構成となる。
【０１３９】
一方、従来の第２のミリ波帯無線通信システム(図１３に示す)や第７実施形態のミリ波帯無線通信システム(図１１に示す)では、ｆLo＝５９.０１ＧＨz、ｆIF＝０.５ＧＨz〜１ＧＨzとすると、所望の信号波である上側側波帯信号波、つまり無線信号波の周波数ｆRFが５９.５ＧＨz〜６１.０ＭＨzであるのに対して、不要な下側側波帯信号波の周波数ｆLoWERが５８.５１ＧＨz〜５８.０１ＧＨzとなり、約１ＧＨz離れの不要波をミリ波帯のバンドパスフィルタで３０ｄＢ以上抑圧することは極めて困難である。
【０１４０】
一方、受信側は、図１の第１実施形態のミリ波帯無線通信システムとほぼ同様であるため説明は省略する。
【０１４１】
以上のように、上記ミリ波帯無線送信装置では、局部発振波１０６(周波数ｆLo)をパイロット信号波４７６(周波数ｆPLO)として生成しているため、無線信号波(周波数ｆRF)の信号レベルとは、独立して設定することが可能であり、局部発振波(周波数ｆLo)そのものを使うよりはパワー制御性を高め、正確なレベルコントロールが可能となり、再現性,量産性に優れたミリ波無線通信システムを実現することができる。また、送信側では、第１の局部発振波(周波数ｆLo1)と第２の局部発振波(周波数ｆLo)２は、位相雑音帯域幅を含めて同期して、パイロット信号波の周波数ｆPLOがｆLo1＋ｆLo2であるため、受信側では、パイロット信号波(周波数ｆPLO)で無線信号波(周波数ｆRF)を直接周波数ダウコンバートしても、第１の局部発振波(周波数ｆLo1)および第２の局部発振波(周波数ｆLo2)の影響をほぼ完全にキャンセルすることが可能となる。
【０１４２】
(第９実施形態)
図１３はこの発明の第９実施形態のミリ波帯無線通信システムの構成を示すブロック図であり、このミリ波帯無線通信システムは、ミリ波帯無線送信装置とミリ波帯無線受信装置で構成されている。この第９実施形態のミリ波帯無線通信システムのミリ波帯無線送信装置は、バンドパスフィルタを除き第７実施形態のミリ波帯無線送信装置と同一構成をしている。
【０１４３】
上記ミリ波帯無線送信装置は、図１３に示すように、イメージリジェクション型周波数ミキサ１０１から出力される無線信号波１０７と局部発振波１０６およびパイロット信号波１００６を濾波するバンドパスフィルタ１０２を備えている。
【０１４４】
また、上記ミリ波帯無線受信装置は、受信アンテナ１１２と、上記受信アンテナ１１２により受信された無線信号波１０７と局部発振波１０６およびパイロット信号１００６を増幅する受信用増幅器１１１と、上記受信用増幅器１１１により増幅された無線信号波１０７と局部発振波１０６およびパイロット信号１００６を濾波するバンドパスフィルタ１０２と、上記バンドパスフィルタ１０２を通過した無線信号波１０７と局部発振波１０６およびパイロット信号波１００６が入力される周波数ミキサ１１０と、上記周波数ミキサ１１０により周波数ダウンコンバートされた後のＩＦ変調信号波１０８b,パイロット信号波３０６bおよび第２の中間信号波３０８bを増幅する増幅器１１２０と、上記増幅器１１２０により増幅されたＩＦ変調信号波１０８bを濾波するバンドパスフィルタ３５１と、上記バンドパスフィルタ３５１を通過したＩＦ変調信号波１０８bが入力される復調器１１３とを備えている。
【０１４５】
また、上記ミリ波帯無線受信装置は、増幅器１１２０から出力されたパイロット信号波３０６bを分波する分波器３５０と、上記分波器３５０により分波されたパイロット信号波３０６bを濾波するバンドパスフィルタ３５２と、上記バンドパスフィルタ３５２を通過したパイロット信号波３０６bのレベルを調整する増幅器３６１と、上記増幅器３６１により増幅されたパイロット信号波３０６bのレベルを制限するリミッタ３６２と、上記リミッタ３６２によりレベル制限されたパイロット信号波３０６bをｍ逓倍して局部発振波を出力するｍ逓倍器３６３と、上記ｍ逓倍器３６３からの局部発振波を濾波するバンドパスフィルタ３６４と、上記バンドパスフィルタ３６４を通過した局部発振波を増幅して、周波数ミキサ１１０に出力する増幅器３６５を備えている。
【０１４６】
上記ミリ波帯無線送信装置では、局部発振器１０５の基準信号源４００からの基準信号波(周波数ｆo)をｍ逓倍器４０１によりｍ逓倍することにより局部発振波(周波数ｆLo)を生成する。そして、上記局部発振器１０５から基準信号源４００の基準信号波を分波して取り出し、その基準信号波をパイロット信号としてＩＦ変調信号波１０８a(周波数ｆIF)と周波数軸上で多重化し、多重化された基準信号波とＩＦ変調信号波１０８aをイメージリジェクション型周波数ミキサ１０１によりミリ波帯に周波数アップコンバートし、周波数アップコンバートされた所望の無線信号波１０７(周波数ｆRF)とパイロット信号波１００６(周波数ｆLo＋ｆLo／ｎ)を送信用増幅器１０３により増幅した後に送信アンテナ１０４より送信される。
【０１４７】
例えば、基準信号源４００の基準信号波の周波数ｆREFを９２２ＭＨzとし、ｍ逓倍器４０１が６４逓倍器とする。もう一方の分波器３０により分波された基準信号波は、減衰器１０９でレベル調整され、中間周波数のパイロット信号波４００b(周波数ｆLo／ｍ＝９２２ＭＨz)として、ＩＦ変調信号源１００からのＩＦ変調信号波１０８a中に挿入され、ＩＦ変調信号波１０８aは１つの信号波として周波数軸上で多重化される。この第９実施形態では、ＩＦ変調信号源１００の信号周波数ｆIFは１.０ＭＨz〜２.０ＧＨzであり、上記周波数軸上で多重化されたＩＦ変調信号源１００からのＩＦ変調信号波１０８aおよびパイロット信号波４００bは、９２２ＭＨz〜２.０ＧＨzのＩＦ変調信号波となる。上記ＩＦ変調信号波を局部発振器１０５からの局部発振波１０６を用いて周波数アップコンバート動作を行い、６０ＧＨz帯の無線信号波１０７(周波数ｆRF＝ｆLo＋ｆIF)およびパイロット信号波１００６(周波数ｆLo＋ｆLo／ｍ)を生成する。上記イメージリジェクション型周波数ミキサ１０１からの局部発振波１０６,無線信号波１０７およびパイロット信号波１００６の３波をバンドパスフィルタ１０２により帯域通過させる。そして、上記バンドパスフィルタ１０２を通過した局部発振波１０６,無線信号波１０７およびパイロット信号波１００６をミリ波帯の送信用増幅器１０３により増幅した後、送信アンテナ１０４より送信する。
【０１４８】
ここで、ｍ逓倍器４０１でｍ逓倍した後の局部発振器１０５からの局部発振波１０６は、ｍ逓倍後の信号を適当なパワーのみ分波して、バンドパスフィルタ１０２を帯域通過した局部発振波またはｍ逓倍器４０１によるｍ逓倍動作した局部発振波を、バンドパスフィルタ１０２の出力が無線信号波１０７およびパイロット信号波１００６とともに挿入してもよい。この第９実施形態では、送信出力される無線信号波１０７の周波数ｆRFは６０ＧＨz〜６１ＧＨzであり、パイロット信号波１００６の周波数ｆLo＋ｆLo／ｍは５９.９２２ＭＨzであり、局部発振波１０６の周波数ｆLoは５９.０１ＧＨzである。
【０１４９】
上記ミリ波帯無線送信装置では、送信出力される局部発振波１０６の電力は、無線信号波１０７の全出力電力(約１０ｄＢｍ)と同等レベルかまたはそれより６ｄＢほど低めに制御している。なお、パイロット信号波１００６の出力レベルは、局部発振波１０６よりも、０ｄＢ〜２０ｄＢ程度低い電力レベルに制御している。
【０１５０】
一方、上記ミリ波帯無線受信装置では、ミリ波帯の送信アンテナ１０４により受信された無線信号波１０７,パイロット信号波１００６および局部発振波１０６を受信用増幅器１１１で増幅した後、局部発振波１０６,無線信号波１０７およびパイロット信号波１００６をバンドパスフィルタ１０２により帯域通過させた後、周波数ミキサ１１０に入力する。このとき、局部発振波１０６とパイロット信号波１００６および無線信号波１０７は、周波数ミキサ１１０により２乗検波され、第１のＩＦ変調信号波１０８b,ＩＦ帯のパイロット信号波３０６bおよび第２の中間信号波３０８bを生じる。上記周波数変換によって生成された中間周波信号は、分波器３５０で分波された後、第１のバンドパスフィルタ３５１を用いて第１のＩＦ変調信号波１０８bを帯域通過させて復調器１１３に入力する。一方、分波器３５０で分波されたＩＦ帯のパイロット信号波３０６bを第２のバンドパスフィルタ３５２により濾波する。そして、上記バンドパスフィルタ３５２を通過したパイロット信号波３０６bを、増幅器３６１,リミッタ３６２を介してｍ逓倍器３６３(ｍは２以上の整数)に入力し、ｍ逓倍器３６３によりｍ逓倍して局部発振波を生成する。こうして、生成された局部発振波をバンドパスフィルタ３６４で濾波して不要波を除去し、増幅器３６５で所定のレベルまで増幅して、周波数ミキサ１１０に入力する。ここで、ｍ逓倍器３６３の逓倍次数は、送信側のｍ逓倍器４０１の逓倍次数と同じ６４逓倍である。このように周波数ミキサ１１０とｍ逓倍器３６３により局部発振波を雑音帯域幅略２００ｋＨz程度まで再生する。
【０１５１】
上記構成のミリ波帯無線受信装置において、局部発振波を再生することにより、周波数ミキサ１１０では、信号入力された初期の段階で２乗検波領域で動作しているが、この局部発振波の再生動作後は、周波数ミキサ１１０を線形検波の領域に移して動作させることが可能となる。これによって、周波数ミキサ１１０は広帯域動作かつ低変換損動作可能となり、伝送帯域幅の拡大(２乗検波時の２倍以上)と伝送距離の増大が可能となる。ここで使用した増幅器３６１は、自動利得可変機能を有するので、上記局部発振波を再生する回路のダイナミックレンジが広くなり、良好な周波数ダウンコンバート動作が可能となる。
【０１５２】
上記第１〜第９実施形態では、下側側波帯信号波を不要波とし、上側側波帯信号波を無線信号波としたが、上側側波帯信号波を不要波とし、下側側波帯信号波を無線信号波としてもよい。
【０１５３】
【発明の効果】
以上より明らかなように、この発明のミリ波帯無線送信装置によれば、変調は信号をミリ波帯に周波数アップコンバートする周波数ミキサとしてイメージリジェクション型周波数ミキサを採用することにより、不要波である側波帯信号波を除去するためのフィルタを用いることなく、不要な側波帯信号波を十分に抑圧できる。
【０１５４】
また、上記ミリ波帯無線送信装置によれば、送信波となる局部発振波は、方向性結合器と局部発振波用のバンドパスフィルタによる２分波構成により、送信波である無線信号波と、局部発振波をほぼ独立にレベル制御することが可能である。つまり、局部発振波のレベルを固定したまま、無線信号波を制御することができる。これにより、送信出力レベルも一定とすることができる。
【０１５５】
また、上記ミリ波帯無線送信装置によれば、上記局部発振波の出力送信パワーを、所望とする無線信号波のトータル出力送信パワーの１／２以下(５０％以下)とすることによって、局部発振出力のレベルが高い方向に３ｄＢ以内で変動したり低い方向に３ｄＢ以上変動したりしても、無線信号波の出力は１５０％〜５０％の範囲に納まり、量産時の性能がばらついても、空中線電力の指定された許容偏差を満足することができる。
【０１５６】
また、この発明のミリ波帯無線受信装置では、受信用増幅器または受信アンテナに利得勾配をもたせているために、送信側で局部発振波を例えば３ｄＢ以上押さえた分を、受信側で周波数変換器に入力される無線信号波のレベルと局部発振波のレベルを略同等にすることにより、良好な周波数変換特性,検波特性を得ることができる。
【０１５７】
さらに、上記ミリ波帯無線受信装置において、２種のバンドパスフィルタで、無線信号波と局部発振波を分波して周波数変換するため、不要な片側側波帯信号波を周波数変換器でさらに抑圧することできる。
【０１５８】
また、上記ミリ波帯無線受信装置では、局部発振波や不要波を抑圧するバランス構成の周波数変換器が使用できるため、不要な側波帯信号波のさらなる抑圧や、周波数変換(２乗検波時)で生ずる２倍波歪を抑圧することが可能となる。
【０１５９】
この発明のミリ波帯無線通信システムでは、周波数変換器を線形検波の動作領域で使用できるため、中間周波数帯での周波数変換の帯域幅を広くでき、周波数変換損失を小さくできると共に、中間周波数帯域で２倍波歪等を生じないようにできる。また、別の周波数帯や、微弱電波周波数帯で局部発振波を伝送しているため、本来の情報伝送波である無線信号波の送信パワーが高くなり、ミリ波帯での周波数利用効率を向上できる。
【０１６０】
また、上記ミリ波帯無線送信装置では、パイロット信号波と無線信号波を伝送することにより、周波数アップコンバータにおいて使用した局部発振波および不要な片側側波帯信号波も容易に除去することが可能であり、パイロット信号波として、無線信号波に周波数軸上で多重化しているために送信信号波の出力レベルの制御も容易にできる。
【０１６１】
また、上記ミリ波帯無線送信装置から送信された無線信号波,局部発振波およびパイロット信号波を受信するミリ波帯無線受信装置では、受信側の周波数ダウンコンバート動作は、再生した信号レベルの局部発振波で無線信号波を線形検波するために広帯域の検波が可能となり、周波数変換帯域幅が広くなると共に、線形検波動作により周波数変換損失が小さくなり、無線伝送距離を拡大できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１はこの発明の第１実施形態のミリ波帯無線通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】  図２はこの発明の第２実施形態のミリ波帯無線通信システムの構成を示すブロック図である。
【図３】  図３は上記ミリ波帯無線通信システムに使用した周波数ミキサの構成図である。
【図４】  図４は上記ミリ波帯無線通信システムに使用したバンドパスフィルタ特性図である。
【図５】  図５は上記ミリ波帯無線通信システムに使用したミリ波帯の増幅器の利得特性を示す図である。
【図６】  図６はこの発明の第３実施形態のミリ波帯無線通信システムの構成を示すブロック図である。
【図７】  図７はこの発明の第４実施形態のミリ波帯無線通信システムの構成を示すブロック図である。
【図８】  図８はこの発明の第５実施形態のミリ波帯無線通信システムの構成を示すブロック図である。
【図９】  図９は上記ミリ波帯無線通信システムに使用される受信側の周波数ミキサの構成図である。
【図１０】  図１０はこの発明の第６実施形態のミリ波帯無線通信システムの構成を示すブロック図である。
【図１１】  図１１はこの発明の第７実施形態のミリ波帯無線通信システムの構成を示すブロック図である。
【図１２】  図１２はこの発明の第８実施形態のミリ波帯無線通信システムの構成を示すブロック図である。
【図１３】  図１３はこの発明の第９実施形態のミリ波帯無線通信システムの構成を示すブロック図である。
【図１４】  図１４は従来の第１のミリ波帯無線通信システムの構成を示すブロック図である。
【図１５】  図１５は従来の第２のミリ波帯無線通信システムの構成を示すブロック図である。
【図１６】  図１６は周波数ミキサの線形検波と２乗検波を説明する図である。
【図１７】  図１７はミリ波帯局部発振器の位相雑音成分を説明する図である。
【符号の説明】
２…局部発振器用増幅器、
１０…Ｎ次高調波ミキサ、
２０…Ｎ逓倍器、
３０…分波器、
４０…結合器、
５０…経路部、
１００…ＩＦ変調信号源、
１０１…イメージリジェクション型周波数ミキサ、
１０２…バンドパスフィルタ、
１０３…送信用増幅器、
１０４…送信アンテナ、
１０５…局部発振器、
１０６…局部発振波、
１０６b…局部発振波、
１０７…無線信号波(所望の側波帯信号波)、
１０８a…ＩＦ変調信号波(送信側)、
１０８b…ＩＦ変調信号波(受信側)、
１０８c…第２のＩＦ変調信号波、
１０９…減衰器、
１１０…周波数ミキサ、
１１０R…ＲＦ信号入力端子、
１１０L…ＬＯ信号入力端子、
１１０I…ＩＦ出力端子、
１１１…受信用増幅器、
１１２…受信アンテナ、
１１３…復調器、
１１４…局部発振器、
１１５…バンドパスフィルタ、
１２０R…バンドパスフィルタ、
１２０L…バンドパスフィルタ、
１２１…ローパスフィルタ、
１２２…バンドパスフィルタ、
１２３…バンドパスフィルタ、
２００…バンドパスフィルタ、
３０１a…同相分配器、
３０１b…９０度分配器、
３０１c…９０度分配器、
３０５…分波器、
３０６b…パイロット信号波、
３０８b…第２の中間信号波、
３１１a…１８０度分配器、
３１１b…１８０度分配器、
３５１…バンドパスフィルタ、
３５２…バンドパスフィルタ、
３６１…増幅器、
３６２…リミッタ、
３６３…ｍ逓倍器、
３６４…バンドパスフィルタ、
３６５…増幅器、
３９０…第２の周波数ミキサ、
３９９…低周波局部発振器、
４００…基準信号源、
４００b…基準信号波、
４０１…ｍ逓倍器、
４０２…バンドパスフィルタ、
４０３…増幅器、
４０４…送信用増幅器、
４０５…バンドパスフィルタ、
４０６…基準信号波、
４０７…第２の送信アンテナ、
４０８…分波器、
４１０…受信アンテナ、
４１１…受信用増幅器、
４１２…狭帯域バンドパスフィルタ、
４１３…増幅器、
４２１…バンドパスフィルタ、
４２２…リミッタ、
４７０…ｋ逓倍器、
４７１…ｍ−１逓倍器、
４７２…第２のＩＦ変調信号波、
４７３…結合器、
４７４…第２の周波数ミキサ、
４７６…第２の局部発振波、
４７５…局部発振ポート、
４７８…分岐経路、
４７９…バンドパスフィルタ、
１００６…パイロット信号波、
１００７…不要な片側側波帯信号波(イメージ波)、
１００１…周波数ミキサ、
１１１０…受信用増幅器、
１１２０…増幅器、
１４７６…パイロット信号波。
【図１】
0003876154.tif 000002
【図２】
0003876154.tif 000003
【図３】
0003876154.tif 000004
【図４】
0003876154.tif 000005
【図５】
0003876154.tif 000006
【図６】
0003876154.tif 000007
【図７】
0003876154.tif 000008
【図８】
0003876154.tif 000009
【図９】
0003876154.tif 000010
【図１０】
0003876154.tif 000011
【図１１】
0003876154.tif 000012
【図１２】
0003876154.tif 000013
【図１３】
0003876154.tif 000014
【図１４】
0003876154.tif 000015
【図１５】
0003876154.tif 000016
【図１６】
0003876154.tif 000017
【図１７】
0003876154.tif 000018