JP2001196963A

JP2001196963A - 送受信機

Info

Publication number: JP2001196963A
Application number: JP2000000908A
Authority: JP
Inventors: Shinji Yamada; 慎二山田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2000-01-06
Filing date: 2000-01-06
Publication date: 2001-07-19

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の送受信機は、受信機と送信機の原振周波
数発生器が同一であり、周波数逓倍器の逓倍次数を整数
又は簡単な分数にとると、送信機の逓倍次数の制約が大
きく、また、逓倍による位相雑音の悪化が顕著である。【解決手段】位相検波器２１、低域フィルタ２２及び
電圧制御発振器２３は、ＰＬＬ回路を構成し、電圧制御
発振器２３の出力発振周波数信号は、周波数変換器１１
の出力中間周波数信号に位相同期した信号となる。ま
た、電圧制御発振器２３の出力発振周波数信号は、周波
数逓倍器２４で逓倍されて送信信号として出力されるた
め、送信信号も中間周波数信号に位相同期した信号とな
る。従って、受信信号と送信信号も位相同期することと
なり、コヒーレント送受信機が構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は送受信機に係り、特
に受信信号と送信信号をコヒーレントする必要がある送
受信機に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来の送受信機の一例のブロック
図を示す。同図において、受信機１０は受信信号が周波
数変換器１１に供給され、ここで電圧制御発振器１６の
出力発振周波数信号を周波数逓倍器１２によりＭ逓倍し
て得られた局部発振信号と周波数変換されることによ
り、中間周波数信号とされた後、位相検波器１３に供給
される。位相検波器１３は周波数変換器１１から出力さ
れた中間周波数信号と、電圧制御発振器１６の出力発振
周波数信号を周波数逓倍器１４によりＮ逓倍して得られ
た中間周波数と同じ周波数の信号との位相差を検波し、
その位相誤差信号を低域フィルタ１５を通して電圧制御
発振器１６に制御電圧として印加する。

【０００３】これにより、位相検波器１３、低域フィル
タ１５、電圧制御発振器１６及び周波数逓倍器１４から
なる一巡のフィードバックループは位相同期ループ（Ｐ
ＬＬ）回路を構成し、周波数逓倍器１４の出力信号の位
相が、周波数変換器１１から出力された中間周波数信号
の位相に同期するように、電圧制御発振器１６の出力発
振周波数が可変制御される。

【０００４】また、送信機３０は周波数逓倍器３１より
なり、電圧制御発振器１６の出力発振周波数信号を周波
数逓倍器３１でＰ逓倍した送信信号を出力する。この送
信信号は電圧制御発振器１６の出力発振周波数信号を周
波数逓倍器３１でＰ逓倍した周波数であり、一方、受信
信号は電圧制御発振器１６の出力発振周波数信号を周波
数逓倍器１２でＭ逓倍した周波数と一定の中間周波数と
の和又は差の周波数の信号であるから、送信信号と受信
信号とは一定の周波数比の関係、すなわちコヒーレント
の関係にある。

【０００５】このような受信信号と送信信号がコヒーレ
ントの関係にある送受信機は、一般にコヒーレント送受
信機と呼ばれ、例えば人工衛星に対して地上局から所定
の第１の周波数の送信信号を送信し、これを受信した人
工衛星が受信信号周波数（すなわち、地上局の送信信号
周波数）を所定の第２の周波数に変換して地上局へ送り
返すシステムの、地上局での送受信機として用いられ、
送受信機では図３では説明を省略したが送信信号の位相
と受信信号の位相との位相差などから地上局と人工衛星
との距離の測定などを行う。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記の従来
の送受信機は、受信機１０の原振周波数発生器と送信機
３０の原振周波数発生器とが、それぞれ電圧制御発振器
１６で同一であり、周波数逓倍器１２、１４、３１の逓
倍次数を整数又は簡単な分数にとると、送信信号周波数
と受信信号周波数との比であるコヒーレント比が定めら
れているために、送信機３０の逓倍次数の制約が大きい
という問題がある。

【０００７】また、上記の従来の送受信機は、電圧制御
発振器１６の出力発振周波数（原振周波数）が２ＧＨｚ
帯である送受信機の場合は、受信周波数の１／１００以
下、７ＧＨｚ帯の送受信機では受信周波数の１／７００
以下と低く、送信周波数までの逓倍には大きな逓倍次数
が必要とされ、逓倍による位相雑音の悪化が顕著である
という問題もある。

【０００８】本発明は以上の点に鑑みなされたもので、
送信機の逓倍の自由度を高め得る送受信機を提供するこ
とを目的とする。

【０００９】また、本発明の他の目的は、逓倍次数を低
減し送信信号の位相雑音を低減し得る送受信機を提供す
ることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、受信機で受信する受信信号の周波数と送信
機から送信する送信信号の周波数とが、それぞれ定めら
れた一定の周波数比関係にある送受信機において、受信
機は、受信機の原振周波数の信号を発生する第１の可変
周波数発振器を含む第１の位相同期ループ回路と、第１
の可変周波数発振器から出力された受信機の原振周波数
の信号から生成した局部信号と受信信号とを周波数変換
して所望の中間周波数の中間周波数信号を生成して第１
の位相同期ループ回路に入力する周波数変換手段とを備
え、送信機は、周波数変換手段から出力された中間周波
数信号が入力され、中間周波数信号に位相同期した送信
機の原振周波数の信号を発生する第２の可変周波数発振
器を含む第２の位相同期ループ回路と、第２の可変周波
数発振器から出力された送信機の原振周波数の信号を周
波数逓倍して送信信号を生成して出力する送信用周波数
逓倍器とを備える構成としたものである。

【００１１】この発明では、送信機の原振周波数の信号
は、第２の位相同期ループ回路に入力される中間周波数
信号に位相同期した信号となる。また、送信機の原振周
波数の信号は、送信用周波数逓倍器で周波数逓倍されて
送信信号として出力されるため、送信信号も中間周波数
信号に位相同期した信号となる。従って、受信信号と中
間周波数信号及び中間周波数信号と送信信号がそれぞれ
位相同期していることから、受信信号と送信信号も位相
同期することとなり、コヒーレント送受信機が構成され
ることとなる。

【００１２】また、本発明は上記の目的を達成するため、
周波数変換手段は、第１の可変周波数発振器から出力さ
れた受信機の原振周波数の信号をＭ（Ｍは自然数）逓倍
して局部信号を出力する第１の周波数逓倍器と、受信信
号と局部信号との周波数変換を行って中間周波数信号を
生成する周波数変換器とよりなり、送信用周波数逓倍器
は送信機の原振周波数の信号をＰ（Ｐは自然数）逓倍し
て送信信号を生成する第２の周波数逓倍器であることを
特徴とする。

【００１３】ここで、送信機の原振周波数は、受信機の
原振周波数よりも高い周波数に設定されていてもよい。
この場合は、送信機の原振周波数を受信機の原振周波数
よりも高くすることにより、送信信号周波数を発生する
ための、送信用周波数逓倍器の逓倍次数を抑えることが
できる。

【００１４】また、本発明は上記の目的を達成するた
め、受信機で受信する受信信号の周波数と送信機から送
信する送信信号の周波数とが、それぞれ定められた一定
の周波数比関係にある送受信機において、受信機は、受
信機の原振周波数の信号を発生する第１の可変周波数発
振器と、受信機の原振周波数の信号から生成した局部信
号と受信信号とを周波数変換して所望の中間周波数の中
間周波数信号を生成する周波数変換手段と、中間周波数
信号と受信機の原振周波数の信号から生成した中間周波
数信号と同一周波数の検波用信号との位相差を検波して
位相誤差信号を生成する第１の位相検波手段と、第１の
位相検波手段から出力された位相誤差信号の所定周波数
成分を第１の可変周波数発振器へ制御信号として帰還入
力して第１の位相同期ループ回路を構成する第１のフィ
ルタとを備え、送信機は、送信機の原振周波数の信号を
発生する第２の可変周波数発振器と、周波数変換手段か
ら出力された中間周波数信号の信号と第２の可変周波数
発振器から出力された送信機の原振周波数の信号との位
相差を検波して位相誤差信号を生成する第２の位相検波
手段と、第２の位相検波手段から出力された位相誤差信
号の所定周波数成分を第２の可変周波数発振器へ制御信
号として帰還入力して第２の位相同期ループ回路を構成
する第２のフィルタと、送信機の原振周波数の信号を周
波数逓倍して送信信号を生成して出力する送信用周波数
逓倍器とを備える構成としたものである。

【００１５】この発明では、送信機の原振周波数の信号
は、第２の位相同期ループ回路に入力される中間周波数
信号に位相同期した信号となる。また、送信機の原振周
波数の信号は、送信用周波数逓倍器で周波数逓倍されて
送信信号として出力されるため、送信信号も中間周波数
信号に位相同期した信号となる。従って、受信信号と中
間周波数信号及び中間周波数信号と送信信号がそれぞれ
位相同期していることから、受信信号と送信信号も位相
同期することとなり、コヒーレント送受信機が構成され
ることとなる。

【００１６】ここで、周波数変換手段は、第１の可変周
波数発振器から出力された受信機の原振周波数の信号を
Ｍ（Ｍは自然数）逓倍して局部信号を出力する第１の周
波数逓倍器と、受信信号と局部信号との周波数変換を行
って中間周波数信号を生成する周波数変換器とよりな
り、第１の位相検波手段は、第１の可変周波数発振器から
出力された受信機の原振周波数の信号をＮ（Ｎは自然
数）逓倍して検波用信号を出力する第２の周波数逓倍器
と、中間周波数信号と検波用信号との位相差を検波して
位相誤差信号を出力する第１の位相検波器とよりなり、
送信用周波数逓倍器は送信機の原振周波数の信号をＰ
（Ｐは自然数）逓倍して送信信号を生成する第３の周波
数逓倍器であることを特徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面と共に説明する。図１は本発明になる送受信機の
一実施の形態のブロック図を示す。同図中、図３と同一構
成部分には同一符号を付してある。図１に示す本実施の
形態は、従来の送受信機と同じ構成の受信機１０と、従
来とは異なる構成の送信機２０とから構成されており、
送信機２０は、周波数変換器１１から出力された中間周
波数信号が入力される周波数変換器２１と、低域フィル
タ２２と、低域フィルタ２２から出力された信号により
発振周波数が制御される電圧制御発振器２３と、電圧制
御発振器２３の出力発振周波数をＰ逓倍して送信信号を
出力する周波数逓倍器２４とより構成されている。

【００１８】次に、この実施の形態の動作について説明
する。受信機１０Ｉ入力された受信信号は、周波数変換
器１１において周波数逓倍器１２からの局部発振信号と
の周波数変換により、所定の中間周波数の中間周波数信
号に変換された後、位相検波器１３に供給され、ここで
周波数逓倍器１４から出力された中間周波数と同じ周波
数の信号との位相差が検波される。位相検波器１３から
出力された位相誤差信号は、低域フィルタ１５で高周波
数成分が除去されてから電圧制御発振器１６に制御電圧
として印加され、その出力発振周波数を制御する。

【００１９】電圧制御発振器１６の出力発振周波数信号
は、周波数逓倍器１２及び１４に供給されてそれぞれＭ
逓倍、Ｎ逓倍された後、周波数変換器１１及び位相検波
器１４に供給される。これにより、位相検波器１３、低域
フィルタ１５、電圧制御発振器１６及び周波数逓倍器１
４からなる一巡のフィードバックループが位相同期ルー
プ（ＰＬＬ）回路を構成し、電圧制御発振器１６の出力
発振周波数信号が、周波数変換器１１から出力される中
間周波数信号に位相同期した信号となる。

【００２０】また、上記の周波数変換器１１から出力さ
れた中間周波数信号は、送信機２０内の位相検波器２１
に供給され、ここで電圧制御発振器２３の出力発振周波
数信号と位相比較され、それらの位相差に応じた位相誤
差信号に変換される。この位相誤差信号は、低域フィル
タ２２で高周波数成分を除去され、周波数制御電圧とし
て電圧制御発振器２３に入力され、その出力発振周波数
を可変制御する。

【００２１】これにより、位相検波器２１、低域フィル
タ２２及び電圧制御発振器２３からなる一巡のフィード
バックループは、ＰＬＬ回路を構成し、電圧制御発振器
２３の出力発振周波数信号は、中間周波数信号に位相同
期した信号となる。また、電圧制御発振器２３の出力発
振周波数信号は、周波数逓倍器２４でＰ逓倍されて送信
信号として出力されるため、送信信号も中間周波数信号
に位相同期した信号となる。従って、受信信号と中間周
波数信号及び中間周波数信号と送信信号がそれぞれ位相
同期していることから、受信信号と送信信号も位相同期
することとなり、コヒーレント送受信機が構成されるこ
ととなる。

【００２２】これにより、この実施の形態では、受信信号
の周波数（受信周波数）と送信信号の周波数（送信周波
数）が以下の表１に示す場合においても、中間周波数を
適当に選ぶことにより、送信機２０の電圧制御発振器２
３の出力発振周波数（送信機の原振周波数）を受信機１
０の電圧制御発振器１６の出力発振周波数（受信機の原
振周波数）を互いに異なる値に設定でき、送信機構成の
自由度を高めることができる。

【００２３】

【表１】

【００２４】また、送信機の原振周波数を受信機の原振
周波数よりも高くすることにより、送信信号周波数を発
生するための、周波数逓倍器２４の逓倍次数を表１に示
すように抑えることができ、結果として受信機の原振周
波数を逓倍して送信信号を発生した場合の位相雑音より
も、本実施の形態の方が送信信号の位相雑音を低減する
ことができる。

【００２５】

【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。図２
は本発明の一実施例のブロック図を示す。同図中、図１と
同一構成部分には同一符号を付してある。この実施例
は、Ｍ＝１９１、Ｎ＝３０、Ｐ＝８とした例である。い
ま、受信機１０に周波数ｆｒｘの受信信号が入力されて
いるとする。この受信周波数ｆｒｘの受信信号は、周波
数変換器１１で周波数逓倍器１２からの局部発振信号と
周波数変換されるが、この局部発振信号の周波数ｆｌ１
は、電圧制御発振器１６の出力発振周波数信号を周波数
逓倍器１２により１９１（＝Ｍ）逓倍したものであるの
で、電圧制御発振器１６の出力発振周波数信号（受信機
の原振周波数）ｆｖ１をｆｏとすると、ｆｌ１は１９１
ｆｏとなり、周波数変換器１１から出力される中間周波
数信号の周波数ｆｉｆは、（ｆｒｘ−１９１ｆｏ）とな
る。

【００２６】この中間周波数信号は、位相検波器１３に
おいて周波数逓倍器１４からの信号との位相差が検波さ
れるが、この周波数逓倍器１４の出力信号周波数ｆｄｌ
は、電圧制御発振器１６の出力発振周波数信号（受信機
の原振周波数）ｆｖ１（＝ｆｏ）を３０（＝Ｎ）逓倍し
たものであるので、周波数ｆｄｌは３０ｆｏである。

【００２７】位相検波器１３の出力位相誤差信号は、低
域フィルタ１５を介して周波数制御電圧として電圧制御
発振器１６に負帰還され位相同期ループを構成するた
め、周波数ｆｄｌと中間周波数ｆｉｆとは常に同一周波
数となるように電圧制御発振器１６の出力発振周波数
（受信機の原振周波数）ｆｖ１が制御される。その結
果、受信周波数ｆｒｘと受信機の原振周波数ｆｖ１（＝
ｆｏ）との関係は、ｆｒｘ＝ｆｉｆ＋１９１ｆｏ＝３０ｆｏ＋１９１ｆｏ＝２２１ｆｏとなる。

【００２８】一方、中間周波数信号は送信機２０内の位
相検波器２１においても、電圧制御発振器２３の出力発
振周波数（送信機の原振周波数）ｆｖ２と位相検波され
て位相誤差信号に変換された後、低域フィルタ２２を介
して周波数制御電圧として電圧制御発振器２３に負帰還
され位相同期ループを構成するため、中間周波数ｆｉｆ
と常に同一周波数となるように電圧制御発振器２３の出
力発振周波数（送信機の原振周波数）ｆｖ２が制御され
る。

【００２９】この送信機の原振周波数ｆｖ２（＝ｆｉ
ｆ）は、周波数逓倍器２４により８（＝Ｐ）逓倍されて
周波数ｆｔｘの送信信号とされるため、送信周波数ｆｔ
ｘはｆｔｘ＝８ｆｖ２＝８ｆｉｆ＝２４０ｆｏとなる。以上の実施例は表１に示した例１の場合であ
り、このようにして、受信信号と送信信号の周波数比が２
２１：２４０のコヒーレント送受信機を実現できる。上
記と同様にして、表１の他の例も実現できる。すなわち、
表１の例２はＭ＝２０９、Ｎ＝１２、Ｐ＝２０の例、例
３はＭ＝７２９、Ｎ＝２０、Ｐ＝４４の例、例４はＭ＝
７４１、Ｎ＝８、Ｐ＝１１０の例である。

【００３０】なお、本発明は上記の実施の形態に限定さ
れるものではなく、例えば周波数変換器１１や位相検波
器２１に供給される局部発振信号は、所要の周波数であ
ればよく、整数倍以外の周波数逓倍、すなわち、Ｙ／Ｘ倍
（ただし、Ｘ及びＹは、Ｙ＞Ｘなる関係にある２以上の
整数）の周波数逓倍を行う周波数逓倍器を用いて生成す
ることも可能である。また、電圧制御発振器として、こ
れ以外の制御信号により出力発振周波数が可変できるす
べての可変周波数発振器を用いることができる。

【００３１】また、他のコヒーレント比の場合や、例え
ば受信機側の周波数変換器が複数段で構成されている場
合、送信機側にも周波数変換器、周波数逓倍器が存在する
場合などの、より複雑な構成の送受信機の場合にも本発
明を適用することができる。また、周波数逓倍器の代わ
りに、周波数逓倍器入力信号を基準周波数とした位相同
期型発振器を用いた場合においても適用することができ
る。更に、Ａ／Ｄ変換回路等を用い、構成部の一部あるい
はすべてをディジタル信号処理した場合でも同様の効果
を得ることができる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
受信信号と中間周波数信号及び中間周波数信号と送信信
号がそれぞれ位相同期していることから、受信信号と送
信信号が中間周波数信号を介在させて互いに位相同期す
るコヒーレント送受信機を構成しているため、中間周波
数を適当に選ぶことにより、送信機の原振周波数と受信
機の原振周波数を互いに異なる値に設定でき、よって送
信機構成の自由度を高めることができる。

【００３３】また、本発明によれば、送信機の原振周波数
を受信機の原振周波数よりも高くすることにより、送信
信号周波数を発生するための、送信用周波数逓倍器の逓
倍次数を抑えることができるため、受信機の原振周波数
を逓倍して送信信号を発生した場合の位相雑音よりも、
送信信号の位相雑音を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態のブロック図である。

【図２】本発明の一実施例のブロック図である。

【図３】従来の一例のブロック図である。

【符号の説明】

１０受信機１１周波数変換器１２、１４、２４周波数逓倍器１３、２１位相検波器１５、２２低域フィルタ１６、２３電圧制御発振器２０送信機

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】受信機で受信する受信信号の周波数と送
信機から送信する送信信号の周波数とが、それぞれ定め
られた一定の周波数比関係にある送受信機において、前記受信機は、受信機の原振周波数の信号を発生する第
１の可変周波数発振器を含む第１の位相同期ループ回路
と、前記第１の可変周波数発振器から出力された受信機
の原振周波数の信号から生成した局部信号と前記受信信
号とを周波数変換して所望の中間周波数の中間周波数信
号を生成して前記第１の位相同期ループ回路に入力する
周波数変換手段とを備え、前記送信機は、前記周波数変換手段から出力された前記
中間周波数信号が入力され、該中間周波数信号に位相同
期した送信機の原振周波数の信号を発生する第２の可変
周波数発振器を含む第２の位相同期ループ回路と、前記
第２の可変周波数発振器から出力された送信機の原振周
波数の信号を周波数逓倍して前記送信信号を生成して出
力する送信用周波数逓倍器とを備えることを特徴とする
送受信機。
【請求項２】前記周波数変換手段は、前記第１の可変
周波数発振器から出力された受信機の原振周波数の信号
をＭ（Ｍは自然数）逓倍して前記局部信号を出力する第
１の周波数逓倍器と、前記受信信号と前記局部信号との
周波数変換を行って前記中間周波数信号を生成する周波
数変換器とよりなり、前記送信用周波数逓倍器は前記送
信機の原振周波数の信号をＰ（Ｐは自然数）逓倍して前
記送信信号を生成する第２の周波数逓倍器であることを
特徴とする請求項１記載の送受信機。
【請求項３】前記送信機の原振周波数は、前記受信機
の原振周波数よりも高い周波数に設定されていることを
特徴とする請求項１又は２記載の送受信機。
【請求項４】受信機で受信する受信信号の周波数と送
信機から送信する送信信号の周波数とが、それぞれ定め
られた一定の周波数比関係にある送受信機において、前記受信機は、受信機の原振周波数の信号を発生する第
１の可変周波数発振器と、前記受信機の原振周波数の信
号から生成した局部信号と前記受信信号とを周波数変換
して所望の中間周波数の中間周波数信号を生成する周波
数変換手段と、前記中間周波数信号と前記受信機の原振
周波数の信号から生成した前記中間周波数信号と同一周
波数の検波用信号との位相差を検波して位相誤差信号を
生成する第１の位相検波手段と、前記第１の位相検波手
段から出力された位相誤差信号の所定周波数成分を前記
第１の可変周波数発振器へ制御信号として帰還入力して
第１の位相同期ループ回路を構成する第１のフィルタと
を備え、前記送信機は、送信機の原振周波数の信号を発
生する第２の可変周波数発振器と、前記周波数変換手段
から出力された前記中間周波数信号の信号と前記第２の
可変周波数発振器から出力された前記送信機の原振周波
数の信号との位相差を検波して位相誤差信号を生成する
第２の位相検波手段と、前記第２の位相検波手段から出
力された位相誤差信号の所定周波数成分を前記第２の可
変周波数発振器へ制御信号として帰還入力して第２の位
相同期ループ回路を構成する第２のフィルタと、前記送
信機の原振周波数の信号を周波数逓倍して前記送信信号
を生成して出力する送信用周波数逓倍器とを備えること
を特徴とする送受信機。
【請求項５】前記周波数変換手段は、前記第１の可変
周波数発振器から出力された受信機の原振周波数の信号
をＭ（Ｍは自然数）逓倍して前記局部信号を出力する第
１の周波数逓倍器と、前記受信信号と前記局部信号との
周波数変換を行って前記中間周波数信号を生成する周波
数変換器とよりなり、前記第１の位相検波手段は、前記第
１の可変周波数発振器から出力された受信機の原振周波
数の信号をＮ（Ｎは自然数）逓倍して前記検波用信号を
出力する第２の周波数逓倍器と、前記中間周波数信号と
前記検波用信号との位相差を検波して前記位相誤差信号
を出力する第１の位相検波器とよりなり、前記送信用周
波数逓倍器は前記送信機の原振周波数の信号をＰ（Ｐは
自然数）逓倍して前記送信信号を生成する第３の周波数
逓倍器であることを特徴とする請求項４記載の送受信
機。
【請求項６】前記送信機の原振周波数は、前記受信機
の原振周波数よりも高い周波数に設定されていることを
特徴とする請求項４又は５記載の送受信機。