JP2004015292A - 周波数変換装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】準ミリ波或いはミリ波の如く高周波数信号に対して，互いに周波数が異なる複数の局部発振周波数の信号を順次混合することによって所定の周波数に周波数変換する周波数変換装置において，周波数精度を損なうことなく，低コスト化，小型化，及び省電力化を実現可能な周波数変換装置を提供すること。
【解決手段】周波数が既知である電波信号を外部から受信する電波受信部２０と，順次混合される上記局部発振周波数の信号のうち少なくとも一つの信号における周波数を，上記電波受信部２０により受信される上記電波信号に基づいて制御する周波数制御部１２ｄとを具備してなることを特徴とする周波数変換装置Ａとして構成する。
【選択図】図１
【解決手段】周波数が既知である電波信号を外部から受信する電波受信部２０と，順次混合される上記局部発振周波数の信号のうち少なくとも一つの信号における周波数を，上記電波受信部２０により受信される上記電波信号に基づいて制御する周波数制御部１２ｄとを具備してなることを特徴とする周波数変換装置Ａとして構成する。
【選択図】図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，受信された無線周波数の信号を中間周波数の信号に周波数変換したり，送信する中間周波数の信号を無線周波数の信号に周波数変換する周波数変換装置に係り，詳しくは，外部より受信する高精度な標準電波或いはこれに類する高精度の電波信号を用いることによって高精度な周波数変換を実現するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年におけるデータ通信の急速な普及に伴って高速な回線網への需要はますます増加している。しかしながら，有線網によって供給される高速回線は，一般の消費者にとっては依然高価なものであり，より低価格なサービスを提供することができるローカルな無線通信網の研究開発が盛んに行われている。このローカル無線網は，小さなアンテナで十分な利得を得ることができる準ミリ波（３ＧＨｚ〜３０ＧＨｚ），或いはミリ波（３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚ）という高周波帯域を利用して，例えば電話交換局等に設けられたハブ局から所定の範囲内に存在する複数の子局に高速な双方向データ通信回線を提供したり，ローカルなテレビ電話サービスを提供する場合等に利用される。
上述した準ミリ波やミリ波といった高周波帯域の信号を利用して無線通信を行う場合，例えば数十〜数百ＭＨｚ程度の中間周波数の信号を介して，分離復号化等の受信処理，符号化合成等の送信処理，或いは信号の増幅処理等を行うことにより，これら受信，送信及び増幅処理に必要な回路構成を簡素化し，低価格化するのが一般的である。
上記無線周波数の信号を上記中間周波数の信号に周波数変換したり，上記中間周波数の信号を無線周波数の信号に周波数変換する周波数変換装置の一般的な構成及びその装置における周波数の変移を図６（ａ）に示す。
同図に示すブロック図の如く，一般的な周波数変換装置Ｄは，ミキサ１１ａと，局部発振器１２ａ（発振周波数ｆ＿１）と，周波数選択フィルタ１３ａと，ミキサ１１ｂと，局部発振器１２ｂ（発振周波数ｆ＿２）と，周波数選択フィルタ１３ｂとを具備して概略構成される。
上記周波数変換装置Ｄがダウンコンバータである場合，受信した信号の周波数は，同図に示す如く変移する。即ち，受信した入力周波数ｆ＿ｉｎは上記ミキサ１１ａにより上記局部発振器１２ａの発振周波数ｆ＿１と混合され，両者の和或いは差の周波数成分を含む信号となる。このうち，両者の差の信号である中間周波数ｆ＿ｍが上記周波数選択フィルタ１３ａにより選択される。更に，上記中間周波数ｆ＿ｍに対して，上記ミキサ１１ｂ，上記局部発振器１２ｂ，及び上記周波数フィルタ１３ｂによって上記同様な処理が施され，出力周波数ｆ＿ｏｕｔの信号として周波数変換される。
このように，従来公知の周波数変換装置では，ミキサ１１，局部発振器１２，周波数選択フィルタ１３とにより構成される混合段を必要に応じて複数設けることにより，受信した信号の周波数を所定の中間周波数を介して，所定の出力周波数へと変換し，出力することが可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ここで，入力周波数に対して混合される所定の発振周波数を発振する上記局部発振器１２ａ（１２ｂも同様である）の一般的な構成を図６（ｂ）に示す。
図６（ｂ）に示す如く，上記局部発振器１２ａは，基準発振器１８，１／Ｒ分周器１７，位相比較器１６，１／Ｎ分周器１５，ループフィルタ１９，ＶＣＯ（電圧制御発振器）１４を具備して構成される。
これにより，上記ループフィルタ１９により形成される制御ループが負帰還特性であれば，上記１／Ｒ分周器１７を介して上記位相比較器１６に入力される上記基準発振器１８の周波数（参照周波数：ｆ＿ｒｅｆ）と，上記１／Ｎ分周器１５を介して上記位相比較器１６に入力される上記ＶＣＯ１４の周波数（発振周波数：ｆ＿ｏｓｃ）との周波数偏差が無くなるところで安定する。即ち，上記局部発振器１２ａの発振周波数ｆ＿ｏｓｃは（Ｎ／Ｒ）×ｆ＿ｒｅｆとなる。
従って，上記局部発振器１２ａの発振周波数ｆ＿ｏｓｃは，分周比Ｎ／Ｒ（周波数指令設定）に応じて任意に設定可能であり，且つその周波数精度は上記基準発振器１８の周波数精度に応じたものとすることができる。例えば，上記基準発振器１８として水晶発振器を用いれば，水晶発振器と同等の周波数精度で種々の周波数帯域の信号を生成することができる。
従来の周波数変換装置における局部発振器では，このような構成を有することによって，所定の周波数帯域の発振周波数を要求される周波数精度で生成している。
ところで，上記周波数変換装置Ｄでは，混合段によって混合される周波数が異なり，例えば，上記周波数変換装置Ｄがダウンコンバータの場合には，一段目（準ミリ波帯）の混合段での上記局部発振器の周波数が最も高い。従って，同じ周波数誤差に対する相対精度は，最も周波数の高い混合段に設けられる上記局部発振器において最も厳しくなる。
例えば，上記周波数変換装置Ｄが，２６ＧＨｚ程度（ｆ＿ｉｎに該当）の入力信号を２４ＧＨｚ程度（ｆ＿１に該当）の局部発振器１２ａを用いて２ＧＨｚ程度（ｆ＿ｍに該当）の中間周波数に変換し，更にこれを１．５ＧＨｚ程度（ｆ＿２に該当）の局部発振器１２ｂを用いて５００ＭＨｚ（ｆ＿ｏｕｔに該当）程度の出力信号を得るダウンコンバータであって，その許容される周波数誤差が３０ｋＨｚ程度である場合を考える。
この場合，最も周波数の高い混合段である一段目の局部発振器１２ａに対して求められる周波数精度は，３０ｋＨｚ／２４ＧＨｚ＝１．２５×１０−６，即ち１．２５ｐｐｍ（安全を見れば１ｐｐｍ程度が望ましい）という極めて高い周波数精度となる。
このような高精度な周波数を発生するために，従来の周波数変換装置では，上記局部発振器１２ａにおける上記基準発振器１８として，その装置が使用される全温度範囲（例えば−３０〜５０℃程度）において，高い周波数精度を達成し得る恒温槽付き水晶発振器を用いることが一般的であった。
しかしながら，上記恒温槽付き水晶発振器は，その構成上大型で且つ高価とならざるを得ず，更には消費電力も大きい。
そこで本発明は，上記課題に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，準ミリ波或いはミリ波の如く高周波数信号に対して，互いに周波数が異なる複数の局部発振周波数の信号を順次混合することによって所定の周波数に周波数変換する周波数変換装置において，周波数精度を損なうことなく，低コスト化，小型化，及び省電力化を実現可能な周波数変換装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は，第一の周波数帯の信号に対して，互いに周波数が異なる複数の局部発振周波数の信号を順次混合することにより，上記第一の周波数帯の信号を第二の周波数帯の信号に周波数変換する周波数変換装置において，周波数が既知である電波信号を外部から受信する電波受信手段と，順次混合される上記局部発振周波数の信号のうち少なくとも一つの信号における周波数を，上記電波受信手段により受信される上記電波信号に基づいて制御する周波数制御手段とを具備してなることを特徴とする周波数変換装置として構成される。
例えば，上記周波数制御手段としては，上記電波受信手段により受信される上記電波信号の周波数に基づいて所定の周波数の信号を生成する位相同期ループ回路を具備し，生成される上記所定の周波数の信号を順次混合される上記局部発振周波数の信号における参照周波数として用いるものが考えられる。
これにより，上記電波信号として，例えば標準電波その他の高精度な信号を用いた場合には，上記位相同期ループ回路により生成され，上記局部発振周波数の信号における参照周波数として用いられる上記所定の周波数の信号の精度を高精度な周波数精度の信号とすることができる。
その結果，従来公知の周波数変換装置では高精度の周波数を得るためには不可欠であった恒温槽付き水晶発振器を用いることなく，高精度な参照周波数を生成することが可能となり，装置の小型化，製造コストの低減，更には消費電力の低減を実現し得る装置として構成することができる。
【０００５】
また，上記周波数調整手段としては，順次混合される上記局部発振周波数の信号のうち任意の信号における周波数を上記電波受信手段により受信される上記電波信号に基づいて測定する周波数測定手段と，上記周波数測定手段により測定された周波数と所定の上記局部発振周波数との間の周波数偏差を算出する周波数偏差算出手段と，上記周波数偏差算出手段により算出された上記周波数偏差に基づいて，順次混合される上記局部発振周波数の信号のいずれかの信号における周波数を補正する第一の補正手段とを具備してなるものであっても良い。
この場合には，上記電波信号として，標準電波その他の高精度な信号を用いることによって，上記任意の信号における周波数，及び該任意の信号における周波数と所定の上記局部発振周波数との間の周波数偏差を高精度に測定することが可能となる。
従って，測定された上記周波数偏差を打ち消すように，順次混合される上記局部発振周波数の信号のいずれかの信号における周波数を補正することによって，装置の入出力における周波数精度を所定の精度とすることができる。
尚，上記第一の補正手段により周波数を補正される上記局部発振周波数の信号は，順次混合される上記局部発振周波数の信号のうち上記任意の信号と異なる信号とすることが望ましい。
この場合には，最も厳しい周波数精度を要求される混合段（ダウンコンバータの場合には準ミリ波帯である一段目）での周波数偏差を，その混合段と異なる混合段（ダウンコンバータの場合には後段）において補正することが可能となる。
これにより，最も厳しい周波数精度を要求される混合段の局部発振周波数を発振する局部発振器としては誘電体発振器その他制御ループを有しない安価な発振器を用い，そこで発生した周波数偏差を異なる混合段において補正するような装置として構成することが可能となり，製造コスト低減に寄与することができる。
【０００６】
更にまた，上記周波数調整手段としては，上記任意の信号を発振する局部発振器の温度を測定する温度測定手段と，上記周波数偏差算出手段により算出された上記周波数偏差と，上記温度測定手段により測定された上記温度とを対応させたデータテーブルを作成するテーブル作成手段と，上記テーブル作成手段により作成された上記データテーブルに基づいて，順次混合される上記局部発振周波数の信号のいずれかの信号における周波数を補正する第二の補正手段とを具備してなるものも考えられよう。
ところで，順次混合される上記局部発振周波数の信号を発振する局部発振器の周波数特性は，もっぱら該局部発振器の温度に応じて変動する。
そこで，測定された上記周波数偏差と検出された上記局部発振器の温度とを対応させたデータテーブルを作成し，検出される温度に応じてデータテーブルから読み出されるデータを用いることによって好適な補正を行うことができる。
この形態によれば，例えば上記電波信号の受信状態が悪化し，上記周波数偏差を測定できない状況に陥った場合であっても，過去の運転実績により蓄積された上記データテーブルにより好適な補正を行うことが可能である。
尚，この形態の場合にも，上記第二の補正手段により周波数を補正される上記局部発振周波数の信号は，順次混合される上記局部発振周波数の信号のうち上記任意の信号と異なる信号であることが望ましい。
その結果，上述した形態同様，最も厳しい周波数精度を要求される混合段の局部発振周波数を発振する局部発振器として誘電体発振器その他制御ループを有しない安価な発振器を用いることが可能となり，製造コスト低減に寄与し得る。
【０００７】
ここで，上記電波受信手段により受信される上記電波信号としては，標準電波，ＧＰＳ（全地球測位システム），或いはそれと同等の人工衛星測位システムの搬送波周波数，カラーテレビ放送の色搬送波信号のいずれかを用いることが考えられる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態及び実施例について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態及び実施例は，本発明を具体化し
た一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明の第一の実施形態に係る周波数変換装置の概略構成を示す図，図２は本発明の第二の実施形態に係る周波数変換装置の概略構成を示す図，図３は本発明の第三の実施形態に係る周波数変換装置の概略構成を示す図，図４はデータテーブルの作成手順を示すフロー図，図５はデータテーブルの一例を示す図，図６は従来公知の周波数変換装置の概略構成を示す図である。
【０００９】
本発明の第一の実施の形態に係る周波数変換装置Ａは，図１（ａ）として具現化される。
同図に示す如く，該周波数変換装置Ａは，ミキサ１１ａと，局部発振器１２ａ（発振周波数ｆ＿１）と，周波数選択フィルタ１３ａと，ミキサ１１ｂと，局部発振器１２ｂ（発振周波数ｆ＿２）と，周波数選択フィルタ１３ｂとを具備して概略構成される。
上記周波数変換装置Ａにおいて，受信した入力周波数ｆ＿ｉｎは，上記ミキサ１１ａにより上記局部発振器１２ａの発振周波数ｆ＿１と混合された後に上記周波数選択フィルタ１３ａによってフィルタリングされ中間周波数ｆ＿ｍとなる。更に，上記中間周波数ｆ＿ｍは，上記ミキサ１１ｂにより上記局部発振器１２ｂの発振周波数ｆ＿２と混合された後に上記周波数選択フィルタ１３ｂによってフィルタリングされ出力周波数ｆ＿ｏｕｔの信号として出力される。このように，受信した信号の周波数を所定の中間周波数を介して，所定の出力周波数へ変換し，出力するという基本的な動作については図６に示す従来公知の周波数変換装置Ｄと同様である。
ここで，上記周波数変換装置Ａは，従来公知の上記波数変換装置Ｄに対し，周波数が既知である電波信号を外部から受信する電波受信部２０（電波受信手段に該当）と，該電波受信部２０により受信される上記電波信号に基づいて所定の周波数の信号を生成する位相同期ループ回路を有する周波数制御部１２ｄとを具備すると共に，該周波数制御部１２ｄで生成される上記所定の周波数を上記局部発振器１２ａの参照周波数として用いる点で異なる。
即ち，上記周波数変換装置Ａは，従来公知の周波数変換機Ｄにおいて，上記局部発振器１２ａに対して参照周波数を供給する上記基準発振器１８（図６（ｂ）参照）を，上記電波受信部２０及び上記周波数制御部１２ｄに置き換えたものと見なすことができる。
ここで，図１（ｂ）を参照しつつ，上記周波数制御部１２ｄの構成について詳説する。
該周波数制御部１２ｄは，分周器２１と，位相比較器２２と，分周器２３と，ＶＣＸＯ（電圧制御水晶発振器）２４と，ループフィルタ２５と，Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ変換部）２６と，Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル変換部）２７と，ＣＰＵ２８と，メモリ２９とを具備して構成される。
つまり，該周波数制御部１２ｄは，上記分周器２１，上記位相比較器２２，上記分周器２３，上記ＶＣＸＯ（電圧制御水晶発振器）２４，上記ループフィルタ２５により構成される位相同期ループ回路（ＰＬＬ回路）に対し，上記Ｄ／Ａ２６，上記Ａ／Ｄ２７，上記ＣＰＵ２８，上記メモリ２９により構成される制御系を組み合わせたものと考えられる。
そこで，先ず，上記位相同期ループ回路の機能について説明する。
該位相同期ループ回路では，上記電波受信部２０により受信される上記電波信号が上記分周器２１で分周され，一方で上記ＶＣＸＯ２４の信号が上記分周器２３で分周され，両者が上記位相比較器２２で比較され，両者の差に相当する電圧が上記ループフィルタ２５により適切な周波数特性にて増幅される。そして，上記ループフィルタ２５からの電圧出力が上記ＶＣＸＯ２４の制御入力としてフィードバックされる。
従って，当該位相同期ループ回路の発振周波数は上記ループフィルタ２５からの電圧出力が無くなるところ，即ち上記電波信号の周波数に一定の比率（分周比）で関連付けられた周波数で安定し，その周波数精度は上記電波信号の周波数精度に応じた精度となる。
次に，上記制御系の機能について説明する。
該制御系は，上記ループフィルタ２５から出力される電圧データを演算サンプリング毎に更新しながら上記メモリ２９で記憶すると共に，上記電波受信部２０で受信された上記電波信号を取得し，その入力信号レベルを所定の閾値と比較することによって上記電波信号が正常に受信されているか否かを判定している。そして，例えば電波障害その他の要因により，上記電波受信部２０が上記電波信号を正常に受信していない（入力信号レベルが閾値以下である）と判定した場合には，上記ループフィルタ２５からの電圧出力に代えて，上記メモリ２９に記憶されているデータを読み出し，そのデータを現在の電圧出力として上記ＶＣＸＯ２４へフィードバックする。
従って，当該制御系は，上記電波信号の電波伝播状況が変わった場合にも，上記位相同期ループの発振周波数を所定の周波数を保つべく，上記ループフィルタ２５からの電圧出力を補完する機能を有する。更には，上記ループフィルタ２５の作用を上記ＣＰＵ２８内で処理する，或いは位相同期ループ回路の利得をソフト的に調整する等，アナログ系のみでは実現が困難であることをデジタル処理により行う機能を有する。
以上のような構成により，上記周波数制御部１２ｄは，上記電波受信部２０によって受信された上記電波信号に関連付けられた周波数の信号を上記局部発振器１２ａの参照周波数として供給することが可能であり，更には，上記電波信号が微弱となった場合にも，過去の正常な受信履歴に基づいて正常に発振周波数を安定的に発振させ得る機能を有する。
ここで，上記周波数制御部１２ｄの発振周波数の周波数精度は，上記電波信号における周波数精度相当の精度となるため，上記電波信号として，後述するような高精度な信号を用いれば，上記波数制御部１２ｄにより供給される信号の周波数精度は当然高精度な信号となる。
従って，上記電波受信部２０及び上記周波数制御部１２ｄは，あたかも高精度な発振周波数を発振する参照発振器として機能することが可能となり，そのために恒温槽付き水晶発振器を用いていた従来の装置と較べて，低コスト化，小型化，及び省電力化を実現することができる。
【００１０】
ところで，周波数が常に高精度に管理され，且つ一般の用途に供されている電波の一例として，以下のものがある。
１．標準電波
標準電波とは，長波或いは短波で送信される電波であって，周波数が高精度に管理されたものである。我が国では，長波（４０ｋＨｚ，６０ｋＨｚ）が使用され，連続波として常時送信されており，その精度は１０−１２程度と見積もられる。
２．ＧＰＳの搬送波周波数
アメリカによって運用されるＧＰＳ（全地球測位システム）の搬送波周波数を用いることも考え得る。ここで，該搬送波周波数は，常時地球上より監視され，調整されるＧＰＳ衛星搭載のセシウム原子発振器からの信号であり，その精度は２．０×１０−１２程度と見積もられる。また，ＧＰＳと同等のものとしてロシアが運用するＧＬＯＮＡＳＳの搬送波周波数を用いることも可能である。
３．カラーテレビ放送信号の色搬送波信号
更には，カラーテレビ放送信号に含まれる色搬送波信号を用いることも可能と考える。ここで，色搬送波信号はカラーサブキャリアと呼ばれ，この信号はルビジウム原子発振器を用いたものであり，その精度は，総務省通信総合研究所により測定された東京近郊局の実績値によれば，５．０×１０−１１程度と見積もられる。
このように，自由に利用可能で且つ高精度に管理され，周波数が公知である外部の電波信号を用いることにより，上記周波数制御部１２ｄの上記位相同期ループ回路により安定化されて上記ミキサ１１ａに入力される発振周波数の周波数精度を，上述した電波信号の精度相当の高精度なものとすることができる。
また，上述した電波信号を用いれば，それらの電波を受信する受信装置の部品としても民生用途の電子部品を用いることが可能となり，製造コストの低減を図ることが可能となる。
【００１１】
続いて，図２（ａ）を参照しつつ，本発明の第二の実施の形態に係る周波数変換装置Ｂについて説明する。
同図に示す如く，該周波数変換装置Ｂは，ミキサ１１ａと，局部発振器１２ａ（発振周波数ｆ＿１）と，周波数選択フィルタ１３ａと，ミキサ１１ｂと，局部発振器１２ｂ（発振周波数ｆ＿２）と，周波数選択フィルタ１３ｂとを具備して概略構成される。
上記周波数変換装置Ｂにおいて，受信した入力周波数ｆ＿ｉｎは，上記ミキサ１１ａにより上記局部発振器１２ａの発振周波数ｆ＿１と混合された後に上記周波数選択フィルタ１３ａによってフィルタリングされ中間周波数ｆ＿ｍとなる。更に，上記中間周波数ｆ＿ｍは，上記ミキサ１１ｂにより上記局部発振器１２ｂの発振周波数ｆ＿２と混合された後に上記周波数選択フィルタ１３ｂによってフィルタリングされ出力周波数ｆ＿ｏｕｔの信号として出力される。このように，受信した信号の周波数を所定の中間周波数を介して，所定の出力周波数へと変換し，出力するという基本的な動作については図６に示す従来公知の周波数変換装置Ｄと同様である。
ここで，上記周波数変換装置Ｂは，従来公知の上記周波数変換装置Ｄに対し，周波数が既知である電波信号を外部から受信する電波受信部２０（電波受信手段に該当）と，該電波受信部２０により受信される上記電波信号に基づいて所定の周上記局部発振器１２ａの周波数を測定する周波数測定部１２ｅ（周波数測定手段に該当）と，上記周波数測定部１２ｅにより測定された周波数と所定の上記局部発振周波数との間の周波数偏差を算出する周波数偏差算出手段と，上記周波数偏差算出手段により算出された上記周波数偏差に基づいて，上記局部発振器１２ｂの周波数を補正する周波数補正部１２ｆ（第一の補正手段に該当）とを具備する点で異なる。
ここで，図２（ｂ）を参照しつつ，上記周波数測定部１２ｅ，上記周波数偏差算出手段，及び上記周波数補正部１２ｆの構成について詳説する。
該周波数測定部１２ｅは，分周器３０と，ゲート信号生成回路３１と，ゲート３２と，カウンタ３３と，Ａ／Ｄ３４と，ＣＰＵ３５と，メモリ３６とを具備して構成される。
上記電波受信部２０により受信される上記電波信号（ここでは，当該電波信号が４０ｋＨｚの長波である標準電波を用いる場合を考える）は上記分周器３０（ここでは，分周比を１／４０００とする）に入力され，１０Ｈｚの信号に分周される。
続いて，上記分周器３０により分周された信号は上記ゲート信号生成回路３１においてゲート信号に変換される。ここで，１０Ｈｚは周期０．１ｓｅｃの信号であるので０．１ｓｅｃのゲート信号となる。
上記ゲート３２は，上記ゲート信号生成回路３１からのゲート信号が入力され，そのゲート信号に応じて開閉制御される。
ここで，上記ゲート３２には，上記ゲート信号生成回路３１からのゲート信号と共に，不図示である波形整形回路によって信号周期に対応したパルス信号に整形された上記局部発振器１２ａの発振周波数が入力される。
そして，上記ゲート３２に入力された上記局部発振器１２ａの発振周波数に対応したパルス信号のうち，上記ゲート３２が開いている場合にのみ，そのパルス信号は上記カウンタ３３へ通過する。
上記カウンタ３３では，所定のゲート信号（本実施形態では０．１ｓｅｃ）の期間内に存在したパルス信号のパルス数が積算される。そのため，該カウンタ３３で積算されるパルス数は，測定対象である上記局部発振器１２ａの発振周波数に比例するものとなる。
従って，上記ＣＰＵ３５では，上記カウンタ３３のパルス数に基づいて容易に上記局部発振器１２ａの発振周波数を取得することができる。例えば，本実施形態の如くゲート信号が０．１ｓｅｃであれば，積算されたパルス数を１０倍すれば一秒あたりのパルス数，即ち周波数を取得することができる。
また，上記ＣＰＵ３５は，上記カウンタ３３から出力されるパルス数を演算サンプリング毎に更新しながら上記メモリ３６で記憶すると共に，上記電波受信部２０で受信された上記電波信号を取得し，その入力信号レベルを所定の閾値を比較することによって上記電波信号が正常に受信されているか否かを判定している。そして，例えば電波障害その他の要因により，上記電波受信部２０が上記電波信号を正常に受信していない（入力信号レベルが閾値以下である）と判定した場合には，上記カウンタ３３からのパルス数に代えて，上記メモリ３６に記憶されているパルス数を読み出し，現在のパルス数として上記局部発振器１２ａの発振周波数の演算に用いる。
以上のように，上記周波数測定部１２ｅは，上記電波受信部２０によって受信された上記電波信号に基づいて上記局部発振器１２ａの発振周波数を測定することが可能であり，更には，上記電波信号の電波伝播状況が変わり上記電波信号を受信できない状況に陥った場合にも，既に受信した正常なデータによる補完を行うことにより，その影響を受けることなく，上記局部発振器１２ａの発振周波数を測定することができる。
続いて，上記周波数偏差算出手段及び上記周波数補正部１２ｆについて説明する。
上記周波数偏差算出手段は，上記ＣＰＵ３５上で実行され，上述した手順に従い上記周波数測定部１２ｅにおいて測定された周波数と，上記メモリに予め記憶された上記局部発振器１２ａの発振周波数が本来発振すべき所定の発振周波数との間で比較演算を行い，周波数偏差を算出するプログラムとして実現される。
また，上記周波数補正部１２ｆも，上記周波数偏差算出手段と同様，上記ＣＰＵ３５上で実行されるプログラムであって，上記周波数偏差算出手段によって算出された周波数偏差に基づいて，上記局部発振器１２ｂの周波数を補正するための補正指令を演算するものとして実現される。
ここで，上記周波数補正部１２ｆが上記局部発振器１２ｂの周波数を補正するため際には，上記周波数測定部１２ｅにおいて算出された周波数偏差基づいて上記局部発振器１２ｂ（図６と同様の構成を有する）における上記基準発振器１８の周波数（参照周波数：ｆ＿ｒｅｆ），或いは分周比Ｎ／Ｒ（周波数指令設定）を調整すれば良い。
ここでは，上記基準発振器１８の周波数を調整する方法について説明する。
例えば，上記基準発振器１８としては，図２（ｃ）に示す如く，ＣＰＵ３８，Ｄ／Ａ３９，ＶＣＸＯ（電圧制御水晶発振器）４０によって構成され，上記ＣＰＵ３８から上記Ｄ／Ａ３９を介して入力される制御指令に応じて上記ＶＣＸＯ４０が所定の周波数を発振しているものが考えられる。
この場合には，上記ＣＰＵ３８に対して補正指令（周波数偏差）を入力し，上記局部発振器１２ａで生じた周波数偏差を当該局部発振器１２ｂによって打ち消すような制御電圧（例えば，周波数偏差がＸＸＨｚある場合には，上記局部発振器１２ｂの発振周波数ｆ＿２が（ｆ＿２−ＸＸ）Ｈｚとなるように演算された制御電圧）を上記Ｄ／Ａを介して上記ＶＣＸＯ４０に入力すれば良い。
その他には，上記基準発振器１８としては，図２（ｄ）に示す如く，ＣＰＵ４１，シンセサイザ４２，固定基準発振器４３によって構成される場合も考え得る。
この場合にも，上述と同様に，上記ＣＰＵ４１に対して補正指令（周波数偏差）を入力し，上記局部発振器１２ａで生じた周波数偏差を当該局部発振器１２ｂによって打ち消すような制御電圧を演算した後に，上記シンセサイザ４２に入力すれば良い。
このような構成によって，上記周波数制御装置Ｂでは，最も厳しい周波数精度を要求される混合段（ダウンコンバータの場合には準ミリ波帯である一段目）で発生した周波数偏差を，その混合段と異なる混合段（ダウンコンバータの場合には後段）において補正し，装置の出入口での周波数精度としては所定の精度を達成するような装置として構成することが可能となる。
即ち，最も厳しい周波数精度を要求される混合段の局部発振周波数を発振する局部発振器としては誘電体発振器その他制御ループを有しない安価な発振器を用い，そこで発生した周波数偏差を後段の混合段で補正するように構成することが可能となり，従来の装置と較べて，低コスト化，小型化，及び省電力化を実現することができる。
ここで，装置の入出力の周波数精度は，上記ゲート信号即ち上記電波信号の精度に応じて決定される。即ち，上記電波信号として，上述したような高精度な信号を用いることにより，上記局部発振器１２ａの発振周波数を厳密に測定し，その測定値（周波数偏差）に応じた高精度な補正を行うことが可能となり，装置の出入口での周波数精度を高くできる。
【００１２】
最後に，図３（ａ）を参照しつつ，本発明の第三の実施の形態に係る周波数変換装置Ｃについて説明する。
同図に示す如く，該周波数変換装置Ｃは，ミキサ１１ａと，局部発振器１２ａ（発振周波数ｆ＿１）と，周波数選択フィルタ１３ａと，ミキサ１１ｂと，局部発振器１２ｂ（発振周波数ｆ＿２）と，周波数選択フィルタ１３ｂとを具備して概略構成される。
上記周波数変換装置Ｃにおいて，受信した入力周波数ｆ＿ｉｎは，上記ミキサ１１ａにより上記局部発振器１２ａの発振周波数ｆ＿１と混合された後に上記周波数選択フィルタ１３ａによってフィルタリングされ中間周波数ｆ＿ｍとなる。更に，上記中間周波数ｆ＿ｍは，上記ミキサ１１ｂにより上記局部発振器１２ｂの発振周波数ｆ＿２と混合された後に上記周波数選択フィルタ１３ｂによってフィルタリングされ出力周波数ｆ＿ｏｕｔの信号として出力される。このように，受信した信号の周波数を所定の中間周波数を介して，所定の出力周波数へと変換し，出力するという基本的な動作については図６に示す従来公知の周波数変換装置Ｄと同様である。
ここで，本実施形態は，上記局部発振器１２ａの周波数特性が，もっぱら該局部発振器１２ａの温度に応じて変動することに着目したものである。
即ち，当該周波数変換装置Ｃは，図３（ｂ）に示す如く，上述した上記波数変換装置Ｂに対し，上記周波数測定部により発振周波数を測定される上記局部発振器１２ａの温度を測定する温度測定部１２ｈ（温度測定手段に該当）と，上記周波数偏差算出手段により算出された周波数偏差と，上記温度測定部１２ｈにより測定された温度とを対応させたデータテーブルを作成するデータテーブル作成部３７と，上記データテーブル作成部３７により作成されたデータテーブルに基づいて，上記局部発振器１２ｂの周波数を補正する周波数補正部１２ｇ（第二の補正手段に該当）とを更に具備して構成される。
ここで，上記温度測定部１２ｈとしては，上記局部発振器１２ａ内に使用される半導体部品中の未使用のＰＮ接合を使用して温度検出することが可能であるし，新たにサーミスタ等を設けても良い。
また，上記周波数測定部１２ｅで発振周波数を測定し，所定の発振周波数との間の周波数偏差を求める手法，及び上記周波数補正部１２ｇがデータテーブルから読み出されるデータ（周波数偏差）に基づいて上記局部発振器１２ｂを調整する手法については，上記周波数変換装置Ｂと同様であるため，ここでは説明を省略する。
ここでは，上記周波数変換装置Ｂに対して新たに付加された上記データテーブル作成部３７におけるデータテーブルの作成手順の流れについて図４及び図５を参照しつつ，説明する。以下，Ｓ１，Ｓ２・・は図４に示す処理手順の番号と対応する。
先ず，上記データテーブル作成部３７においては，一定時間ごとにデータテーブルの更新が行われる。
そこで，データベースを更新すべき所定の時間になった際には，上記周波数変換装置Ｂと同様の手順に従い，上記ＣＰＵ３５において算出される上記局部発振器１２ａにおける周波数偏差と，上記温度測定部１２ｈにおいて測定される上記局部発振器１２ａにおける測定温度とが，上記データテーブル作成部３７に入力される（Ｓ１）。
ここで，データテーブル作成部３７により作成されるデータテーブルの温度刻み（図４中に示す判定式にはＴｔで示す）は，その装置に対して求められる周波数精度から決定されるものであり，予め装置の代表特性例から好適な間隔に設定されているものとする。
そして，上記温度検出部１２ｈにより測定された測定温度が，その温度刻みＴｔから所定の範囲内（図４中に示す判定式にはΔｔで示す）の温度であれば，その上記局部発振器１２ａの測定温度と，その際の周波数偏差（以後単にデータという）とが，その温度刻みＴｔに相当するデータとして記憶される。（Ｓ２のＹ側，Ｓ３のＮ側，及びＳ５）
ここで，上記局部発振器１２ａの温度変化の推移によっては，既にデータを記憶している温度刻みＴｔに対して，新たなデータを記憶しようとする状況も考え得る。（Ｓ３のＹ側）
その場合，本実施形態では，前回記憶されたデータと今回記憶しようとするデータとの差が僅少である場合には更新しないものとする。（Ｓ４のＹ側）無論，前回のデータと今回のデータとの間で平均値を取る，或いは今回のデータを優先して上書き記憶するものであっても良い。
このような手順に従って作成されたデータテーブルの一例を図５に示す。
このデータテーブルを作成する際の上記データテーブル作成部３７における初期条件（設定）は，温度刻みＴｔが０℃から５℃刻みであり，温度刻みに対する許容温度Δｔが１．５℃としている。
先ず，データテーブルの作成が開始されたＰ１点において，２０℃に相当するデータを取得している。
所定の時間が経過しデータテーブルの更新が行われ，Ｐ２点（２５℃に相当）のデータを取得，以下同様にＰ３点（１５℃に相当），Ｐ４点（１０℃に相当）・・がデータとして順次記憶されている。
しかしながら，Ｐ５点では，データを取得すべき次の温度刻み（５℃）に達していないため，データは記憶されない。（図４におけるＳ２のＮ側に該当）
そして，所定の時間が経過した後にＰ６点において，５℃に相当するデータを取得している。また，Ｐ７点においても，上記Ｐ５点と同様に，データは記憶されていない。
以上のような手順に従って，上記データテーブル作成部３７では，上記局部発振器１２ａの測定温度と，該局部発振器１２ａにおける周波数偏差とを対応付けたデータテーブルを作成することが出来る。
従って，上記周波数補正部１２ｇは，上記局部発振器１２ａの温度に応じて上記データテーブル作成部３７におけるデータテーブルからデータを読み出すだけで，上記局部発振器１２ｂの周波数に対する最適な補正量を決定することができる。
その結果，本実施形態によれば，例えば上記電波信号の受信状態が悪化し，周波数偏差を測定できない状況で，且つ上記局部発振器１２ａの温度が変動した場合であっても，過去の運転実績により蓄積されたデータテーブルの補正データを用いることにより正常に機能することが可能であり，高い信頼性を有する装置として構成することができる。
また，装置の組み立て／試験を実施する工場において，最小限の初期データさえ与えておけば，その装置の実際の使用に伴って逐次必要なデータを蓄積することが可能であり，製造コストの低減に寄与することも可能である。
或いは逆に，工場において，その装置に対して想定され得る温度サイクルを加える工程を加えた場合には，予め全温度域において略最適に調整されたデータテーブルを構築した後に，装置を出荷することも可能である。
【００１３】
【実施例】
上記実施形態においては，単一の上記電波信号に基づいた処理を行うことにより，上記周波数変換装置の周波数精度を向上させる形態について説明している。
しかしながら，複数の上記電波信号の中から，その時点で最も受信し易い（信号レベルの高い）信号を選定すると共に，選定された上記電波信号に応じて必要な制御設定値等を変更する機能を有するものも考え得る。
そのような形態とすれば，上記電波信号の電波伝播状況により上記電波信号が受信できない状況に陥る可能性を少なくすることが可能であり，装置としての信頼性，使用性を向上させることができる。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明は，第一の周波数帯の信号に対して，互いに周波数が異なる複数の局部発振周波数の信号を順次混合することにより，上記第一の周波数帯の信号を第二の周波数帯の信号に周波数変換する周波数変換装置において，周波数が既知である電波信号を外部から受信する電波受信手段と，順次混合される上記局部発振周波数の信号のうち少なくとも一つの信号における周波数を，上記電波受信手段により受信される上記電波信号に基づいて制御する周波数制御手段とを具備してなることを特徴とする周波数変換装置として構成される。
例えば，上記周波数制御手段としては，上記電波受信手段により受信される上記電波信号の周波数に基づいて所定の周波数の信号を生成する位相同期ループ回路を具備し，生成される上記所定の周波数の信号を順次混合される上記局部発振周波数の信号における参照周波数として用いるものが考えられる。
これにより，上記電波信号として，例えば標準電波その他の高精度な信号を用いた場合には，上記位相同期ループ回路により生成され，上記局部発振周波数の信号における参照周波数として用いられる上記所定の周波数の信号の精度を高精度な周波数精度の信号とすることができる。
その結果，従来公知の周波数変換装置では高精度の周波数を得るためには不可欠であった恒温槽付き水晶発振器を用いることなく，高精度な参照周波数を生成することが可能となり，装置の小型化，製造コストの低減，更には消費電力の低減を実現し得る装置として構成することができる。
【００１５】
また，上記周波数調整手段としては，順次混合される上記局部発振周波数の信号のうち任意の信号における周波数を上記電波受信手段により受信される上記電波信号に基づいて測定する周波数測定手段と，上記周波数測定手段により測定された周波数と所定の上記局部発振周波数との間の周波数偏差を算出する周波数偏差算出手段と，上記周波数偏差算出手段により算出された上記周波数偏差に基づいて，順次混合される上記局部発振周波数の信号のいずれかの信号における周波数を補正する第一の補正手段とを具備してなるものであっても良い。
この場合には，上記電波信号として，標準電波その他の高精度な信号を用いることによって，上記任意の信号における周波数，及び該任意の信号における周波数と所定の上記局部発振周波数との間の周波数偏差を高精度に測定することが可能となる。
従って，測定された上記周波数偏差を打ち消すように，順次混合される上記局部発振周波数の信号のいずれかの信号における周波数を補正することによって，装置の入出力における周波数精度を所定の精度とすることができる。
尚，上記第一の補正手段により周波数を補正される上記局部発振周波数の信号は，順次混合される上記局部発振周波数の信号のうち上記任意の信号と異なる信号とすることが望ましい。
この場合には，最も厳しい周波数精度を要求される混合段（ダウンコンバータの場合には準ミリ波帯である一段目）での周波数偏差を，その混合段と異なる混合段（ダウンコンバータの場合には後段）において補正することが可能となる。
これにより，最も厳しい周波数精度を要求される混合段の局部発振周波数を発振する局部発振器としては誘電体発振器その他制御ループを有しない安価な発振器を用い，そこで発生した周波数偏差を異なる混合段において補正するような装置として構成することが可能となり，製造コスト低減に寄与することができる。
【００１６】
更にまた，上記周波数調整手段としては，上記任意の信号を発振する局部発振器の温度を測定する温度測定手段と，上記周波数偏差算出手段により算出された上記周波数偏差と，上記温度測定手段により測定された上記温度とを対応させたデータテーブルを作成するテーブル作成手段と，上記テーブル作成手段により作成された上記データテーブルに基づいて，順次混合される上記局部発振周波数の信号のいずれかの信号における周波数を補正する第二の補正手段とを具備してなるものも考えられよう。
ところで，順次混合される上記局部発振周波数の信号を発振する局部発振器の周波数特性は，もっぱら該局部発振器の温度に応じて変動する。
そこで，測定された上記周波数偏差と検出された上記局部発振器の温度とを対応させたデータテーブルを作成し，検出される温度に応じてデータテーブルから読み出されるデータを用いることによって好適な補正を行うことができる。
この形態によれば，例えば上記電波信号の受信状態が悪化し，上記周波数偏差を測定できない状況に陥った場合であっても，過去の運転実績により蓄積された上記データテーブルにより好適な補正を行うことが可能である。
尚，この形態の場合にも，上記第二の補正手段により周波数を補正される上記局部発振周波数の信号は，順次混合される上記局部発振周波数の信号のうち上記任意の信号と異なる信号であることが望ましい。
その結果，上述した形態同様，最も厳しい周波数精度を要求される混合段の局部発振周波数を発振する局部発振器として誘電体発振器その他制御ループを有しない安価な発振器を用いることが可能となり，製造コスト低減に寄与し得る。
【００１７】
ここで，上記電波受信手段により受信される上記電波信号としては，標準電波，ＧＰＳ（全地球測位システム），或いはそれと同等の人工衛星測位システムの搬送波周波数，カラーテレビ放送の色搬送波信号のいずれかを用いることが考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る第一の周波数変換装置の概略構成を示す図。
【図２】本発明の実施形態に係る第二の周波数変換装置の概略構成を示す図。
【図３】本発明の実施形態に係る第三の周波数変換装置の概略構成を示す図。
【図４】データテーブルの作成手順を示すフロー図。
【図５】データテーブルの一例を示す図。
【図６】従来公知の周波数変換装置の概略構成を示す図。
【符号の説明】
１１…ミキサ
１２…局部発振器
１３…周波数選択フィルタ
１４…ＶＣＯ（電圧制御発振器）
１５…１／Ｎ分周器
１６…位相比較器
１７…１／Ｒ分周器
１８…基準発振器
１９…ループフィルタ
２０…電波受信部
２１…分周器
２２…位相比較器
２３…分周器
２４…ＶＣＸＯ（電圧制御水晶発振器）
２５…ループフィルタ
２６…Ｄ／Ａ
２７…Ａ／Ｄ
２８…ＣＰＵ
２９…メモリ
３０…分周器
３１…ゲート信号生成回路
３２…ゲート
３３…カウンタ
３４…Ａ／Ｄ
３５…ＣＰＵ
３６…メモリ
３７…データベース作成部
３８…ＣＰＵ
３９…Ｄ／Ａ
４０…ＶＣＸＯ（電圧制御水晶発振器）
４１…ＣＰＵ
４２…シンセサイザ
４３…固定基準発振器
【発明の属する技術分野】
本発明は，受信された無線周波数の信号を中間周波数の信号に周波数変換したり，送信する中間周波数の信号を無線周波数の信号に周波数変換する周波数変換装置に係り，詳しくは，外部より受信する高精度な標準電波或いはこれに類する高精度の電波信号を用いることによって高精度な周波数変換を実現するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年におけるデータ通信の急速な普及に伴って高速な回線網への需要はますます増加している。しかしながら，有線網によって供給される高速回線は，一般の消費者にとっては依然高価なものであり，より低価格なサービスを提供することができるローカルな無線通信網の研究開発が盛んに行われている。このローカル無線網は，小さなアンテナで十分な利得を得ることができる準ミリ波（３ＧＨｚ〜３０ＧＨｚ），或いはミリ波（３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚ）という高周波帯域を利用して，例えば電話交換局等に設けられたハブ局から所定の範囲内に存在する複数の子局に高速な双方向データ通信回線を提供したり，ローカルなテレビ電話サービスを提供する場合等に利用される。
上述した準ミリ波やミリ波といった高周波帯域の信号を利用して無線通信を行う場合，例えば数十〜数百ＭＨｚ程度の中間周波数の信号を介して，分離復号化等の受信処理，符号化合成等の送信処理，或いは信号の増幅処理等を行うことにより，これら受信，送信及び増幅処理に必要な回路構成を簡素化し，低価格化するのが一般的である。
上記無線周波数の信号を上記中間周波数の信号に周波数変換したり，上記中間周波数の信号を無線周波数の信号に周波数変換する周波数変換装置の一般的な構成及びその装置における周波数の変移を図６（ａ）に示す。
同図に示すブロック図の如く，一般的な周波数変換装置Ｄは，ミキサ１１ａと，局部発振器１２ａ（発振周波数ｆ＿１）と，周波数選択フィルタ１３ａと，ミキサ１１ｂと，局部発振器１２ｂ（発振周波数ｆ＿２）と，周波数選択フィルタ１３ｂとを具備して概略構成される。
上記周波数変換装置Ｄがダウンコンバータである場合，受信した信号の周波数は，同図に示す如く変移する。即ち，受信した入力周波数ｆ＿ｉｎは上記ミキサ１１ａにより上記局部発振器１２ａの発振周波数ｆ＿１と混合され，両者の和或いは差の周波数成分を含む信号となる。このうち，両者の差の信号である中間周波数ｆ＿ｍが上記周波数選択フィルタ１３ａにより選択される。更に，上記中間周波数ｆ＿ｍに対して，上記ミキサ１１ｂ，上記局部発振器１２ｂ，及び上記周波数フィルタ１３ｂによって上記同様な処理が施され，出力周波数ｆ＿ｏｕｔの信号として周波数変換される。
このように，従来公知の周波数変換装置では，ミキサ１１，局部発振器１２，周波数選択フィルタ１３とにより構成される混合段を必要に応じて複数設けることにより，受信した信号の周波数を所定の中間周波数を介して，所定の出力周波数へと変換し，出力することが可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ここで，入力周波数に対して混合される所定の発振周波数を発振する上記局部発振器１２ａ（１２ｂも同様である）の一般的な構成を図６（ｂ）に示す。
図６（ｂ）に示す如く，上記局部発振器１２ａは，基準発振器１８，１／Ｒ分周器１７，位相比較器１６，１／Ｎ分周器１５，ループフィルタ１９，ＶＣＯ（電圧制御発振器）１４を具備して構成される。
これにより，上記ループフィルタ１９により形成される制御ループが負帰還特性であれば，上記１／Ｒ分周器１７を介して上記位相比較器１６に入力される上記基準発振器１８の周波数（参照周波数：ｆ＿ｒｅｆ）と，上記１／Ｎ分周器１５を介して上記位相比較器１６に入力される上記ＶＣＯ１４の周波数（発振周波数：ｆ＿ｏｓｃ）との周波数偏差が無くなるところで安定する。即ち，上記局部発振器１２ａの発振周波数ｆ＿ｏｓｃは（Ｎ／Ｒ）×ｆ＿ｒｅｆとなる。
従って，上記局部発振器１２ａの発振周波数ｆ＿ｏｓｃは，分周比Ｎ／Ｒ（周波数指令設定）に応じて任意に設定可能であり，且つその周波数精度は上記基準発振器１８の周波数精度に応じたものとすることができる。例えば，上記基準発振器１８として水晶発振器を用いれば，水晶発振器と同等の周波数精度で種々の周波数帯域の信号を生成することができる。
従来の周波数変換装置における局部発振器では，このような構成を有することによって，所定の周波数帯域の発振周波数を要求される周波数精度で生成している。
ところで，上記周波数変換装置Ｄでは，混合段によって混合される周波数が異なり，例えば，上記周波数変換装置Ｄがダウンコンバータの場合には，一段目（準ミリ波帯）の混合段での上記局部発振器の周波数が最も高い。従って，同じ周波数誤差に対する相対精度は，最も周波数の高い混合段に設けられる上記局部発振器において最も厳しくなる。
例えば，上記周波数変換装置Ｄが，２６ＧＨｚ程度（ｆ＿ｉｎに該当）の入力信号を２４ＧＨｚ程度（ｆ＿１に該当）の局部発振器１２ａを用いて２ＧＨｚ程度（ｆ＿ｍに該当）の中間周波数に変換し，更にこれを１．５ＧＨｚ程度（ｆ＿２に該当）の局部発振器１２ｂを用いて５００ＭＨｚ（ｆ＿ｏｕｔに該当）程度の出力信号を得るダウンコンバータであって，その許容される周波数誤差が３０ｋＨｚ程度である場合を考える。
この場合，最も周波数の高い混合段である一段目の局部発振器１２ａに対して求められる周波数精度は，３０ｋＨｚ／２４ＧＨｚ＝１．２５×１０−６，即ち１．２５ｐｐｍ（安全を見れば１ｐｐｍ程度が望ましい）という極めて高い周波数精度となる。
このような高精度な周波数を発生するために，従来の周波数変換装置では，上記局部発振器１２ａにおける上記基準発振器１８として，その装置が使用される全温度範囲（例えば−３０〜５０℃程度）において，高い周波数精度を達成し得る恒温槽付き水晶発振器を用いることが一般的であった。
しかしながら，上記恒温槽付き水晶発振器は，その構成上大型で且つ高価とならざるを得ず，更には消費電力も大きい。
そこで本発明は，上記課題に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，準ミリ波或いはミリ波の如く高周波数信号に対して，互いに周波数が異なる複数の局部発振周波数の信号を順次混合することによって所定の周波数に周波数変換する周波数変換装置において，周波数精度を損なうことなく，低コスト化，小型化，及び省電力化を実現可能な周波数変換装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は，第一の周波数帯の信号に対して，互いに周波数が異なる複数の局部発振周波数の信号を順次混合することにより，上記第一の周波数帯の信号を第二の周波数帯の信号に周波数変換する周波数変換装置において，周波数が既知である電波信号を外部から受信する電波受信手段と，順次混合される上記局部発振周波数の信号のうち少なくとも一つの信号における周波数を，上記電波受信手段により受信される上記電波信号に基づいて制御する周波数制御手段とを具備してなることを特徴とする周波数変換装置として構成される。
例えば，上記周波数制御手段としては，上記電波受信手段により受信される上記電波信号の周波数に基づいて所定の周波数の信号を生成する位相同期ループ回路を具備し，生成される上記所定の周波数の信号を順次混合される上記局部発振周波数の信号における参照周波数として用いるものが考えられる。
これにより，上記電波信号として，例えば標準電波その他の高精度な信号を用いた場合には，上記位相同期ループ回路により生成され，上記局部発振周波数の信号における参照周波数として用いられる上記所定の周波数の信号の精度を高精度な周波数精度の信号とすることができる。
その結果，従来公知の周波数変換装置では高精度の周波数を得るためには不可欠であった恒温槽付き水晶発振器を用いることなく，高精度な参照周波数を生成することが可能となり，装置の小型化，製造コストの低減，更には消費電力の低減を実現し得る装置として構成することができる。
【０００５】
また，上記周波数調整手段としては，順次混合される上記局部発振周波数の信号のうち任意の信号における周波数を上記電波受信手段により受信される上記電波信号に基づいて測定する周波数測定手段と，上記周波数測定手段により測定された周波数と所定の上記局部発振周波数との間の周波数偏差を算出する周波数偏差算出手段と，上記周波数偏差算出手段により算出された上記周波数偏差に基づいて，順次混合される上記局部発振周波数の信号のいずれかの信号における周波数を補正する第一の補正手段とを具備してなるものであっても良い。
この場合には，上記電波信号として，標準電波その他の高精度な信号を用いることによって，上記任意の信号における周波数，及び該任意の信号における周波数と所定の上記局部発振周波数との間の周波数偏差を高精度に測定することが可能となる。
従って，測定された上記周波数偏差を打ち消すように，順次混合される上記局部発振周波数の信号のいずれかの信号における周波数を補正することによって，装置の入出力における周波数精度を所定の精度とすることができる。
尚，上記第一の補正手段により周波数を補正される上記局部発振周波数の信号は，順次混合される上記局部発振周波数の信号のうち上記任意の信号と異なる信号とすることが望ましい。
この場合には，最も厳しい周波数精度を要求される混合段（ダウンコンバータの場合には準ミリ波帯である一段目）での周波数偏差を，その混合段と異なる混合段（ダウンコンバータの場合には後段）において補正することが可能となる。
これにより，最も厳しい周波数精度を要求される混合段の局部発振周波数を発振する局部発振器としては誘電体発振器その他制御ループを有しない安価な発振器を用い，そこで発生した周波数偏差を異なる混合段において補正するような装置として構成することが可能となり，製造コスト低減に寄与することができる。
【０００６】
更にまた，上記周波数調整手段としては，上記任意の信号を発振する局部発振器の温度を測定する温度測定手段と，上記周波数偏差算出手段により算出された上記周波数偏差と，上記温度測定手段により測定された上記温度とを対応させたデータテーブルを作成するテーブル作成手段と，上記テーブル作成手段により作成された上記データテーブルに基づいて，順次混合される上記局部発振周波数の信号のいずれかの信号における周波数を補正する第二の補正手段とを具備してなるものも考えられよう。
ところで，順次混合される上記局部発振周波数の信号を発振する局部発振器の周波数特性は，もっぱら該局部発振器の温度に応じて変動する。
そこで，測定された上記周波数偏差と検出された上記局部発振器の温度とを対応させたデータテーブルを作成し，検出される温度に応じてデータテーブルから読み出されるデータを用いることによって好適な補正を行うことができる。
この形態によれば，例えば上記電波信号の受信状態が悪化し，上記周波数偏差を測定できない状況に陥った場合であっても，過去の運転実績により蓄積された上記データテーブルにより好適な補正を行うことが可能である。
尚，この形態の場合にも，上記第二の補正手段により周波数を補正される上記局部発振周波数の信号は，順次混合される上記局部発振周波数の信号のうち上記任意の信号と異なる信号であることが望ましい。
その結果，上述した形態同様，最も厳しい周波数精度を要求される混合段の局部発振周波数を発振する局部発振器として誘電体発振器その他制御ループを有しない安価な発振器を用いることが可能となり，製造コスト低減に寄与し得る。
【０００７】
ここで，上記電波受信手段により受信される上記電波信号としては，標準電波，ＧＰＳ（全地球測位システム），或いはそれと同等の人工衛星測位システムの搬送波周波数，カラーテレビ放送の色搬送波信号のいずれかを用いることが考えられる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態及び実施例について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態及び実施例は，本発明を具体化し
た一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明の第一の実施形態に係る周波数変換装置の概略構成を示す図，図２は本発明の第二の実施形態に係る周波数変換装置の概略構成を示す図，図３は本発明の第三の実施形態に係る周波数変換装置の概略構成を示す図，図４はデータテーブルの作成手順を示すフロー図，図５はデータテーブルの一例を示す図，図６は従来公知の周波数変換装置の概略構成を示す図である。
【０００９】
本発明の第一の実施の形態に係る周波数変換装置Ａは，図１（ａ）として具現化される。
同図に示す如く，該周波数変換装置Ａは，ミキサ１１ａと，局部発振器１２ａ（発振周波数ｆ＿１）と，周波数選択フィルタ１３ａと，ミキサ１１ｂと，局部発振器１２ｂ（発振周波数ｆ＿２）と，周波数選択フィルタ１３ｂとを具備して概略構成される。
上記周波数変換装置Ａにおいて，受信した入力周波数ｆ＿ｉｎは，上記ミキサ１１ａにより上記局部発振器１２ａの発振周波数ｆ＿１と混合された後に上記周波数選択フィルタ１３ａによってフィルタリングされ中間周波数ｆ＿ｍとなる。更に，上記中間周波数ｆ＿ｍは，上記ミキサ１１ｂにより上記局部発振器１２ｂの発振周波数ｆ＿２と混合された後に上記周波数選択フィルタ１３ｂによってフィルタリングされ出力周波数ｆ＿ｏｕｔの信号として出力される。このように，受信した信号の周波数を所定の中間周波数を介して，所定の出力周波数へ変換し，出力するという基本的な動作については図６に示す従来公知の周波数変換装置Ｄと同様である。
ここで，上記周波数変換装置Ａは，従来公知の上記波数変換装置Ｄに対し，周波数が既知である電波信号を外部から受信する電波受信部２０（電波受信手段に該当）と，該電波受信部２０により受信される上記電波信号に基づいて所定の周波数の信号を生成する位相同期ループ回路を有する周波数制御部１２ｄとを具備すると共に，該周波数制御部１２ｄで生成される上記所定の周波数を上記局部発振器１２ａの参照周波数として用いる点で異なる。
即ち，上記周波数変換装置Ａは，従来公知の周波数変換機Ｄにおいて，上記局部発振器１２ａに対して参照周波数を供給する上記基準発振器１８（図６（ｂ）参照）を，上記電波受信部２０及び上記周波数制御部１２ｄに置き換えたものと見なすことができる。
ここで，図１（ｂ）を参照しつつ，上記周波数制御部１２ｄの構成について詳説する。
該周波数制御部１２ｄは，分周器２１と，位相比較器２２と，分周器２３と，ＶＣＸＯ（電圧制御水晶発振器）２４と，ループフィルタ２５と，Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ変換部）２６と，Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル変換部）２７と，ＣＰＵ２８と，メモリ２９とを具備して構成される。
つまり，該周波数制御部１２ｄは，上記分周器２１，上記位相比較器２２，上記分周器２３，上記ＶＣＸＯ（電圧制御水晶発振器）２４，上記ループフィルタ２５により構成される位相同期ループ回路（ＰＬＬ回路）に対し，上記Ｄ／Ａ２６，上記Ａ／Ｄ２７，上記ＣＰＵ２８，上記メモリ２９により構成される制御系を組み合わせたものと考えられる。
そこで，先ず，上記位相同期ループ回路の機能について説明する。
該位相同期ループ回路では，上記電波受信部２０により受信される上記電波信号が上記分周器２１で分周され，一方で上記ＶＣＸＯ２４の信号が上記分周器２３で分周され，両者が上記位相比較器２２で比較され，両者の差に相当する電圧が上記ループフィルタ２５により適切な周波数特性にて増幅される。そして，上記ループフィルタ２５からの電圧出力が上記ＶＣＸＯ２４の制御入力としてフィードバックされる。
従って，当該位相同期ループ回路の発振周波数は上記ループフィルタ２５からの電圧出力が無くなるところ，即ち上記電波信号の周波数に一定の比率（分周比）で関連付けられた周波数で安定し，その周波数精度は上記電波信号の周波数精度に応じた精度となる。
次に，上記制御系の機能について説明する。
該制御系は，上記ループフィルタ２５から出力される電圧データを演算サンプリング毎に更新しながら上記メモリ２９で記憶すると共に，上記電波受信部２０で受信された上記電波信号を取得し，その入力信号レベルを所定の閾値と比較することによって上記電波信号が正常に受信されているか否かを判定している。そして，例えば電波障害その他の要因により，上記電波受信部２０が上記電波信号を正常に受信していない（入力信号レベルが閾値以下である）と判定した場合には，上記ループフィルタ２５からの電圧出力に代えて，上記メモリ２９に記憶されているデータを読み出し，そのデータを現在の電圧出力として上記ＶＣＸＯ２４へフィードバックする。
従って，当該制御系は，上記電波信号の電波伝播状況が変わった場合にも，上記位相同期ループの発振周波数を所定の周波数を保つべく，上記ループフィルタ２５からの電圧出力を補完する機能を有する。更には，上記ループフィルタ２５の作用を上記ＣＰＵ２８内で処理する，或いは位相同期ループ回路の利得をソフト的に調整する等，アナログ系のみでは実現が困難であることをデジタル処理により行う機能を有する。
以上のような構成により，上記周波数制御部１２ｄは，上記電波受信部２０によって受信された上記電波信号に関連付けられた周波数の信号を上記局部発振器１２ａの参照周波数として供給することが可能であり，更には，上記電波信号が微弱となった場合にも，過去の正常な受信履歴に基づいて正常に発振周波数を安定的に発振させ得る機能を有する。
ここで，上記周波数制御部１２ｄの発振周波数の周波数精度は，上記電波信号における周波数精度相当の精度となるため，上記電波信号として，後述するような高精度な信号を用いれば，上記波数制御部１２ｄにより供給される信号の周波数精度は当然高精度な信号となる。
従って，上記電波受信部２０及び上記周波数制御部１２ｄは，あたかも高精度な発振周波数を発振する参照発振器として機能することが可能となり，そのために恒温槽付き水晶発振器を用いていた従来の装置と較べて，低コスト化，小型化，及び省電力化を実現することができる。
【００１０】
ところで，周波数が常に高精度に管理され，且つ一般の用途に供されている電波の一例として，以下のものがある。
１．標準電波
標準電波とは，長波或いは短波で送信される電波であって，周波数が高精度に管理されたものである。我が国では，長波（４０ｋＨｚ，６０ｋＨｚ）が使用され，連続波として常時送信されており，その精度は１０−１２程度と見積もられる。
２．ＧＰＳの搬送波周波数
アメリカによって運用されるＧＰＳ（全地球測位システム）の搬送波周波数を用いることも考え得る。ここで，該搬送波周波数は，常時地球上より監視され，調整されるＧＰＳ衛星搭載のセシウム原子発振器からの信号であり，その精度は２．０×１０−１２程度と見積もられる。また，ＧＰＳと同等のものとしてロシアが運用するＧＬＯＮＡＳＳの搬送波周波数を用いることも可能である。
３．カラーテレビ放送信号の色搬送波信号
更には，カラーテレビ放送信号に含まれる色搬送波信号を用いることも可能と考える。ここで，色搬送波信号はカラーサブキャリアと呼ばれ，この信号はルビジウム原子発振器を用いたものであり，その精度は，総務省通信総合研究所により測定された東京近郊局の実績値によれば，５．０×１０−１１程度と見積もられる。
このように，自由に利用可能で且つ高精度に管理され，周波数が公知である外部の電波信号を用いることにより，上記周波数制御部１２ｄの上記位相同期ループ回路により安定化されて上記ミキサ１１ａに入力される発振周波数の周波数精度を，上述した電波信号の精度相当の高精度なものとすることができる。
また，上述した電波信号を用いれば，それらの電波を受信する受信装置の部品としても民生用途の電子部品を用いることが可能となり，製造コストの低減を図ることが可能となる。
【００１１】
続いて，図２（ａ）を参照しつつ，本発明の第二の実施の形態に係る周波数変換装置Ｂについて説明する。
同図に示す如く，該周波数変換装置Ｂは，ミキサ１１ａと，局部発振器１２ａ（発振周波数ｆ＿１）と，周波数選択フィルタ１３ａと，ミキサ１１ｂと，局部発振器１２ｂ（発振周波数ｆ＿２）と，周波数選択フィルタ１３ｂとを具備して概略構成される。
上記周波数変換装置Ｂにおいて，受信した入力周波数ｆ＿ｉｎは，上記ミキサ１１ａにより上記局部発振器１２ａの発振周波数ｆ＿１と混合された後に上記周波数選択フィルタ１３ａによってフィルタリングされ中間周波数ｆ＿ｍとなる。更に，上記中間周波数ｆ＿ｍは，上記ミキサ１１ｂにより上記局部発振器１２ｂの発振周波数ｆ＿２と混合された後に上記周波数選択フィルタ１３ｂによってフィルタリングされ出力周波数ｆ＿ｏｕｔの信号として出力される。このように，受信した信号の周波数を所定の中間周波数を介して，所定の出力周波数へと変換し，出力するという基本的な動作については図６に示す従来公知の周波数変換装置Ｄと同様である。
ここで，上記周波数変換装置Ｂは，従来公知の上記周波数変換装置Ｄに対し，周波数が既知である電波信号を外部から受信する電波受信部２０（電波受信手段に該当）と，該電波受信部２０により受信される上記電波信号に基づいて所定の周上記局部発振器１２ａの周波数を測定する周波数測定部１２ｅ（周波数測定手段に該当）と，上記周波数測定部１２ｅにより測定された周波数と所定の上記局部発振周波数との間の周波数偏差を算出する周波数偏差算出手段と，上記周波数偏差算出手段により算出された上記周波数偏差に基づいて，上記局部発振器１２ｂの周波数を補正する周波数補正部１２ｆ（第一の補正手段に該当）とを具備する点で異なる。
ここで，図２（ｂ）を参照しつつ，上記周波数測定部１２ｅ，上記周波数偏差算出手段，及び上記周波数補正部１２ｆの構成について詳説する。
該周波数測定部１２ｅは，分周器３０と，ゲート信号生成回路３１と，ゲート３２と，カウンタ３３と，Ａ／Ｄ３４と，ＣＰＵ３５と，メモリ３６とを具備して構成される。
上記電波受信部２０により受信される上記電波信号（ここでは，当該電波信号が４０ｋＨｚの長波である標準電波を用いる場合を考える）は上記分周器３０（ここでは，分周比を１／４０００とする）に入力され，１０Ｈｚの信号に分周される。
続いて，上記分周器３０により分周された信号は上記ゲート信号生成回路３１においてゲート信号に変換される。ここで，１０Ｈｚは周期０．１ｓｅｃの信号であるので０．１ｓｅｃのゲート信号となる。
上記ゲート３２は，上記ゲート信号生成回路３１からのゲート信号が入力され，そのゲート信号に応じて開閉制御される。
ここで，上記ゲート３２には，上記ゲート信号生成回路３１からのゲート信号と共に，不図示である波形整形回路によって信号周期に対応したパルス信号に整形された上記局部発振器１２ａの発振周波数が入力される。
そして，上記ゲート３２に入力された上記局部発振器１２ａの発振周波数に対応したパルス信号のうち，上記ゲート３２が開いている場合にのみ，そのパルス信号は上記カウンタ３３へ通過する。
上記カウンタ３３では，所定のゲート信号（本実施形態では０．１ｓｅｃ）の期間内に存在したパルス信号のパルス数が積算される。そのため，該カウンタ３３で積算されるパルス数は，測定対象である上記局部発振器１２ａの発振周波数に比例するものとなる。
従って，上記ＣＰＵ３５では，上記カウンタ３３のパルス数に基づいて容易に上記局部発振器１２ａの発振周波数を取得することができる。例えば，本実施形態の如くゲート信号が０．１ｓｅｃであれば，積算されたパルス数を１０倍すれば一秒あたりのパルス数，即ち周波数を取得することができる。
また，上記ＣＰＵ３５は，上記カウンタ３３から出力されるパルス数を演算サンプリング毎に更新しながら上記メモリ３６で記憶すると共に，上記電波受信部２０で受信された上記電波信号を取得し，その入力信号レベルを所定の閾値を比較することによって上記電波信号が正常に受信されているか否かを判定している。そして，例えば電波障害その他の要因により，上記電波受信部２０が上記電波信号を正常に受信していない（入力信号レベルが閾値以下である）と判定した場合には，上記カウンタ３３からのパルス数に代えて，上記メモリ３６に記憶されているパルス数を読み出し，現在のパルス数として上記局部発振器１２ａの発振周波数の演算に用いる。
以上のように，上記周波数測定部１２ｅは，上記電波受信部２０によって受信された上記電波信号に基づいて上記局部発振器１２ａの発振周波数を測定することが可能であり，更には，上記電波信号の電波伝播状況が変わり上記電波信号を受信できない状況に陥った場合にも，既に受信した正常なデータによる補完を行うことにより，その影響を受けることなく，上記局部発振器１２ａの発振周波数を測定することができる。
続いて，上記周波数偏差算出手段及び上記周波数補正部１２ｆについて説明する。
上記周波数偏差算出手段は，上記ＣＰＵ３５上で実行され，上述した手順に従い上記周波数測定部１２ｅにおいて測定された周波数と，上記メモリに予め記憶された上記局部発振器１２ａの発振周波数が本来発振すべき所定の発振周波数との間で比較演算を行い，周波数偏差を算出するプログラムとして実現される。
また，上記周波数補正部１２ｆも，上記周波数偏差算出手段と同様，上記ＣＰＵ３５上で実行されるプログラムであって，上記周波数偏差算出手段によって算出された周波数偏差に基づいて，上記局部発振器１２ｂの周波数を補正するための補正指令を演算するものとして実現される。
ここで，上記周波数補正部１２ｆが上記局部発振器１２ｂの周波数を補正するため際には，上記周波数測定部１２ｅにおいて算出された周波数偏差基づいて上記局部発振器１２ｂ（図６と同様の構成を有する）における上記基準発振器１８の周波数（参照周波数：ｆ＿ｒｅｆ），或いは分周比Ｎ／Ｒ（周波数指令設定）を調整すれば良い。
ここでは，上記基準発振器１８の周波数を調整する方法について説明する。
例えば，上記基準発振器１８としては，図２（ｃ）に示す如く，ＣＰＵ３８，Ｄ／Ａ３９，ＶＣＸＯ（電圧制御水晶発振器）４０によって構成され，上記ＣＰＵ３８から上記Ｄ／Ａ３９を介して入力される制御指令に応じて上記ＶＣＸＯ４０が所定の周波数を発振しているものが考えられる。
この場合には，上記ＣＰＵ３８に対して補正指令（周波数偏差）を入力し，上記局部発振器１２ａで生じた周波数偏差を当該局部発振器１２ｂによって打ち消すような制御電圧（例えば，周波数偏差がＸＸＨｚある場合には，上記局部発振器１２ｂの発振周波数ｆ＿２が（ｆ＿２−ＸＸ）Ｈｚとなるように演算された制御電圧）を上記Ｄ／Ａを介して上記ＶＣＸＯ４０に入力すれば良い。
その他には，上記基準発振器１８としては，図２（ｄ）に示す如く，ＣＰＵ４１，シンセサイザ４２，固定基準発振器４３によって構成される場合も考え得る。
この場合にも，上述と同様に，上記ＣＰＵ４１に対して補正指令（周波数偏差）を入力し，上記局部発振器１２ａで生じた周波数偏差を当該局部発振器１２ｂによって打ち消すような制御電圧を演算した後に，上記シンセサイザ４２に入力すれば良い。
このような構成によって，上記周波数制御装置Ｂでは，最も厳しい周波数精度を要求される混合段（ダウンコンバータの場合には準ミリ波帯である一段目）で発生した周波数偏差を，その混合段と異なる混合段（ダウンコンバータの場合には後段）において補正し，装置の出入口での周波数精度としては所定の精度を達成するような装置として構成することが可能となる。
即ち，最も厳しい周波数精度を要求される混合段の局部発振周波数を発振する局部発振器としては誘電体発振器その他制御ループを有しない安価な発振器を用い，そこで発生した周波数偏差を後段の混合段で補正するように構成することが可能となり，従来の装置と較べて，低コスト化，小型化，及び省電力化を実現することができる。
ここで，装置の入出力の周波数精度は，上記ゲート信号即ち上記電波信号の精度に応じて決定される。即ち，上記電波信号として，上述したような高精度な信号を用いることにより，上記局部発振器１２ａの発振周波数を厳密に測定し，その測定値（周波数偏差）に応じた高精度な補正を行うことが可能となり，装置の出入口での周波数精度を高くできる。
【００１２】
最後に，図３（ａ）を参照しつつ，本発明の第三の実施の形態に係る周波数変換装置Ｃについて説明する。
同図に示す如く，該周波数変換装置Ｃは，ミキサ１１ａと，局部発振器１２ａ（発振周波数ｆ＿１）と，周波数選択フィルタ１３ａと，ミキサ１１ｂと，局部発振器１２ｂ（発振周波数ｆ＿２）と，周波数選択フィルタ１３ｂとを具備して概略構成される。
上記周波数変換装置Ｃにおいて，受信した入力周波数ｆ＿ｉｎは，上記ミキサ１１ａにより上記局部発振器１２ａの発振周波数ｆ＿１と混合された後に上記周波数選択フィルタ１３ａによってフィルタリングされ中間周波数ｆ＿ｍとなる。更に，上記中間周波数ｆ＿ｍは，上記ミキサ１１ｂにより上記局部発振器１２ｂの発振周波数ｆ＿２と混合された後に上記周波数選択フィルタ１３ｂによってフィルタリングされ出力周波数ｆ＿ｏｕｔの信号として出力される。このように，受信した信号の周波数を所定の中間周波数を介して，所定の出力周波数へと変換し，出力するという基本的な動作については図６に示す従来公知の周波数変換装置Ｄと同様である。
ここで，本実施形態は，上記局部発振器１２ａの周波数特性が，もっぱら該局部発振器１２ａの温度に応じて変動することに着目したものである。
即ち，当該周波数変換装置Ｃは，図３（ｂ）に示す如く，上述した上記波数変換装置Ｂに対し，上記周波数測定部により発振周波数を測定される上記局部発振器１２ａの温度を測定する温度測定部１２ｈ（温度測定手段に該当）と，上記周波数偏差算出手段により算出された周波数偏差と，上記温度測定部１２ｈにより測定された温度とを対応させたデータテーブルを作成するデータテーブル作成部３７と，上記データテーブル作成部３７により作成されたデータテーブルに基づいて，上記局部発振器１２ｂの周波数を補正する周波数補正部１２ｇ（第二の補正手段に該当）とを更に具備して構成される。
ここで，上記温度測定部１２ｈとしては，上記局部発振器１２ａ内に使用される半導体部品中の未使用のＰＮ接合を使用して温度検出することが可能であるし，新たにサーミスタ等を設けても良い。
また，上記周波数測定部１２ｅで発振周波数を測定し，所定の発振周波数との間の周波数偏差を求める手法，及び上記周波数補正部１２ｇがデータテーブルから読み出されるデータ（周波数偏差）に基づいて上記局部発振器１２ｂを調整する手法については，上記周波数変換装置Ｂと同様であるため，ここでは説明を省略する。
ここでは，上記周波数変換装置Ｂに対して新たに付加された上記データテーブル作成部３７におけるデータテーブルの作成手順の流れについて図４及び図５を参照しつつ，説明する。以下，Ｓ１，Ｓ２・・は図４に示す処理手順の番号と対応する。
先ず，上記データテーブル作成部３７においては，一定時間ごとにデータテーブルの更新が行われる。
そこで，データベースを更新すべき所定の時間になった際には，上記周波数変換装置Ｂと同様の手順に従い，上記ＣＰＵ３５において算出される上記局部発振器１２ａにおける周波数偏差と，上記温度測定部１２ｈにおいて測定される上記局部発振器１２ａにおける測定温度とが，上記データテーブル作成部３７に入力される（Ｓ１）。
ここで，データテーブル作成部３７により作成されるデータテーブルの温度刻み（図４中に示す判定式にはＴｔで示す）は，その装置に対して求められる周波数精度から決定されるものであり，予め装置の代表特性例から好適な間隔に設定されているものとする。
そして，上記温度検出部１２ｈにより測定された測定温度が，その温度刻みＴｔから所定の範囲内（図４中に示す判定式にはΔｔで示す）の温度であれば，その上記局部発振器１２ａの測定温度と，その際の周波数偏差（以後単にデータという）とが，その温度刻みＴｔに相当するデータとして記憶される。（Ｓ２のＹ側，Ｓ３のＮ側，及びＳ５）
ここで，上記局部発振器１２ａの温度変化の推移によっては，既にデータを記憶している温度刻みＴｔに対して，新たなデータを記憶しようとする状況も考え得る。（Ｓ３のＹ側）
その場合，本実施形態では，前回記憶されたデータと今回記憶しようとするデータとの差が僅少である場合には更新しないものとする。（Ｓ４のＹ側）無論，前回のデータと今回のデータとの間で平均値を取る，或いは今回のデータを優先して上書き記憶するものであっても良い。
このような手順に従って作成されたデータテーブルの一例を図５に示す。
このデータテーブルを作成する際の上記データテーブル作成部３７における初期条件（設定）は，温度刻みＴｔが０℃から５℃刻みであり，温度刻みに対する許容温度Δｔが１．５℃としている。
先ず，データテーブルの作成が開始されたＰ１点において，２０℃に相当するデータを取得している。
所定の時間が経過しデータテーブルの更新が行われ，Ｐ２点（２５℃に相当）のデータを取得，以下同様にＰ３点（１５℃に相当），Ｐ４点（１０℃に相当）・・がデータとして順次記憶されている。
しかしながら，Ｐ５点では，データを取得すべき次の温度刻み（５℃）に達していないため，データは記憶されない。（図４におけるＳ２のＮ側に該当）
そして，所定の時間が経過した後にＰ６点において，５℃に相当するデータを取得している。また，Ｐ７点においても，上記Ｐ５点と同様に，データは記憶されていない。
以上のような手順に従って，上記データテーブル作成部３７では，上記局部発振器１２ａの測定温度と，該局部発振器１２ａにおける周波数偏差とを対応付けたデータテーブルを作成することが出来る。
従って，上記周波数補正部１２ｇは，上記局部発振器１２ａの温度に応じて上記データテーブル作成部３７におけるデータテーブルからデータを読み出すだけで，上記局部発振器１２ｂの周波数に対する最適な補正量を決定することができる。
その結果，本実施形態によれば，例えば上記電波信号の受信状態が悪化し，周波数偏差を測定できない状況で，且つ上記局部発振器１２ａの温度が変動した場合であっても，過去の運転実績により蓄積されたデータテーブルの補正データを用いることにより正常に機能することが可能であり，高い信頼性を有する装置として構成することができる。
また，装置の組み立て／試験を実施する工場において，最小限の初期データさえ与えておけば，その装置の実際の使用に伴って逐次必要なデータを蓄積することが可能であり，製造コストの低減に寄与することも可能である。
或いは逆に，工場において，その装置に対して想定され得る温度サイクルを加える工程を加えた場合には，予め全温度域において略最適に調整されたデータテーブルを構築した後に，装置を出荷することも可能である。
【００１３】
【実施例】
上記実施形態においては，単一の上記電波信号に基づいた処理を行うことにより，上記周波数変換装置の周波数精度を向上させる形態について説明している。
しかしながら，複数の上記電波信号の中から，その時点で最も受信し易い（信号レベルの高い）信号を選定すると共に，選定された上記電波信号に応じて必要な制御設定値等を変更する機能を有するものも考え得る。
そのような形態とすれば，上記電波信号の電波伝播状況により上記電波信号が受信できない状況に陥る可能性を少なくすることが可能であり，装置としての信頼性，使用性を向上させることができる。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明は，第一の周波数帯の信号に対して，互いに周波数が異なる複数の局部発振周波数の信号を順次混合することにより，上記第一の周波数帯の信号を第二の周波数帯の信号に周波数変換する周波数変換装置において，周波数が既知である電波信号を外部から受信する電波受信手段と，順次混合される上記局部発振周波数の信号のうち少なくとも一つの信号における周波数を，上記電波受信手段により受信される上記電波信号に基づいて制御する周波数制御手段とを具備してなることを特徴とする周波数変換装置として構成される。
例えば，上記周波数制御手段としては，上記電波受信手段により受信される上記電波信号の周波数に基づいて所定の周波数の信号を生成する位相同期ループ回路を具備し，生成される上記所定の周波数の信号を順次混合される上記局部発振周波数の信号における参照周波数として用いるものが考えられる。
これにより，上記電波信号として，例えば標準電波その他の高精度な信号を用いた場合には，上記位相同期ループ回路により生成され，上記局部発振周波数の信号における参照周波数として用いられる上記所定の周波数の信号の精度を高精度な周波数精度の信号とすることができる。
その結果，従来公知の周波数変換装置では高精度の周波数を得るためには不可欠であった恒温槽付き水晶発振器を用いることなく，高精度な参照周波数を生成することが可能となり，装置の小型化，製造コストの低減，更には消費電力の低減を実現し得る装置として構成することができる。
【００１５】
また，上記周波数調整手段としては，順次混合される上記局部発振周波数の信号のうち任意の信号における周波数を上記電波受信手段により受信される上記電波信号に基づいて測定する周波数測定手段と，上記周波数測定手段により測定された周波数と所定の上記局部発振周波数との間の周波数偏差を算出する周波数偏差算出手段と，上記周波数偏差算出手段により算出された上記周波数偏差に基づいて，順次混合される上記局部発振周波数の信号のいずれかの信号における周波数を補正する第一の補正手段とを具備してなるものであっても良い。
この場合には，上記電波信号として，標準電波その他の高精度な信号を用いることによって，上記任意の信号における周波数，及び該任意の信号における周波数と所定の上記局部発振周波数との間の周波数偏差を高精度に測定することが可能となる。
従って，測定された上記周波数偏差を打ち消すように，順次混合される上記局部発振周波数の信号のいずれかの信号における周波数を補正することによって，装置の入出力における周波数精度を所定の精度とすることができる。
尚，上記第一の補正手段により周波数を補正される上記局部発振周波数の信号は，順次混合される上記局部発振周波数の信号のうち上記任意の信号と異なる信号とすることが望ましい。
この場合には，最も厳しい周波数精度を要求される混合段（ダウンコンバータの場合には準ミリ波帯である一段目）での周波数偏差を，その混合段と異なる混合段（ダウンコンバータの場合には後段）において補正することが可能となる。
これにより，最も厳しい周波数精度を要求される混合段の局部発振周波数を発振する局部発振器としては誘電体発振器その他制御ループを有しない安価な発振器を用い，そこで発生した周波数偏差を異なる混合段において補正するような装置として構成することが可能となり，製造コスト低減に寄与することができる。
【００１６】
更にまた，上記周波数調整手段としては，上記任意の信号を発振する局部発振器の温度を測定する温度測定手段と，上記周波数偏差算出手段により算出された上記周波数偏差と，上記温度測定手段により測定された上記温度とを対応させたデータテーブルを作成するテーブル作成手段と，上記テーブル作成手段により作成された上記データテーブルに基づいて，順次混合される上記局部発振周波数の信号のいずれかの信号における周波数を補正する第二の補正手段とを具備してなるものも考えられよう。
ところで，順次混合される上記局部発振周波数の信号を発振する局部発振器の周波数特性は，もっぱら該局部発振器の温度に応じて変動する。
そこで，測定された上記周波数偏差と検出された上記局部発振器の温度とを対応させたデータテーブルを作成し，検出される温度に応じてデータテーブルから読み出されるデータを用いることによって好適な補正を行うことができる。
この形態によれば，例えば上記電波信号の受信状態が悪化し，上記周波数偏差を測定できない状況に陥った場合であっても，過去の運転実績により蓄積された上記データテーブルにより好適な補正を行うことが可能である。
尚，この形態の場合にも，上記第二の補正手段により周波数を補正される上記局部発振周波数の信号は，順次混合される上記局部発振周波数の信号のうち上記任意の信号と異なる信号であることが望ましい。
その結果，上述した形態同様，最も厳しい周波数精度を要求される混合段の局部発振周波数を発振する局部発振器として誘電体発振器その他制御ループを有しない安価な発振器を用いることが可能となり，製造コスト低減に寄与し得る。
【００１７】
ここで，上記電波受信手段により受信される上記電波信号としては，標準電波，ＧＰＳ（全地球測位システム），或いはそれと同等の人工衛星測位システムの搬送波周波数，カラーテレビ放送の色搬送波信号のいずれかを用いることが考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る第一の周波数変換装置の概略構成を示す図。
【図２】本発明の実施形態に係る第二の周波数変換装置の概略構成を示す図。
【図３】本発明の実施形態に係る第三の周波数変換装置の概略構成を示す図。
【図４】データテーブルの作成手順を示すフロー図。
【図５】データテーブルの一例を示す図。
【図６】従来公知の周波数変換装置の概略構成を示す図。
【符号の説明】
１１…ミキサ
１２…局部発振器
１３…周波数選択フィルタ
１４…ＶＣＯ（電圧制御発振器）
１５…１／Ｎ分周器
１６…位相比較器
１７…１／Ｒ分周器
１８…基準発振器
１９…ループフィルタ
２０…電波受信部
２１…分周器
２２…位相比較器
２３…分周器
２４…ＶＣＸＯ（電圧制御水晶発振器）
２５…ループフィルタ
２６…Ｄ／Ａ
２７…Ａ／Ｄ
２８…ＣＰＵ
２９…メモリ
３０…分周器
３１…ゲート信号生成回路
３２…ゲート
３３…カウンタ
３４…Ａ／Ｄ
３５…ＣＰＵ
３６…メモリ
３７…データベース作成部
３８…ＣＰＵ
３９…Ｄ／Ａ
４０…ＶＣＸＯ（電圧制御水晶発振器）
４１…ＣＰＵ
４２…シンセサイザ
４３…固定基準発振器
Claims (9)
- 第一の周波数帯の信号に対して，互いに周波数が異なる複数の局部発振周波数の信号を順次混合することにより，上記第一の周波数帯の信号を第二の周波数帯の信号に周波数変換する周波数変換装置において，
周波数が既知である電波信号を外部から受信する電波受信手段と，
順次混合される上記局部発振周波数の信号のうち少なくとも一つの信号における周波数を，上記電波受信手段により受信される上記電波信号に基づいて制御する周波数制御手段と，
を具備してなることを特徴とする周波数変換装置。 - 前記周波数制御手段が，前記電波受信手段により受信される前記電波信号の周波数に基づいて所定の周波数の信号を生成する位相同期ループ回路を具備し，生成される上記所定の周波数の信号を順次混合される前記局部発振周波数の信号における参照周波数として用いるものである請求項１に記載の周波数変換装置。
- 前記周波数制御手段が，順次混合される前記局部発振周波数の信号のうち任意の信号における周波数を前記電波受信手段により受信される前記電波信号に基づいて測定する周波数測定手段と，
上記周波数測定手段により測定された周波数と所定の上記局部発振周波数との間の周波数偏差を算出する周波数偏差算出手段と，
上記周波数偏差算出手段により算出された上記周波数偏差に基づいて，順次混合される上記局部発振周波数の信号のいずれかの信号における周波数を補正する第一の補正手段と，
を具備してなる請求項１に記載の周波数変換装置。 - 前記第一の補正手段により周波数を補正される前記局部発振周波数の信号が，順次混合される前記局部発振周波数の信号のうち前記任意の信号と異なる信号である請求項３に記載の周波数変換装置。
- 前記任意の信号を発振する局部発振器の温度を測定する温度測定手段と，
前記周波数偏差算出手段により算出された前記周波数偏差と，上記温度測定手段により測定された上記温度とを対応させたデータテーブルを作成するテーブル作成手段と，
上記テーブル作成手段により作成された上記データテーブルに基づいて，順次混合される前記局部発振周波数の信号のいずれかの信号における周波数を補正する第二の補正手段と，
を具備してなる請求項３に記載の周波数変換装置。 - 前記第二の補正手段により周波数を補正される前記局部発振周波数の信号が，順次混合される前記局部発振周波数の信号のうち前記任意の信号と異なる信号である請求項５に記載の周波数変換装置。
- 周波数が既知である前記電波信号が，国家標準の標準電波である請求項１〜６のいずれかに記載の周波数変換装置。
- 周波数が既知である前記電波信号が，ＧＰＳ（全地球測位システム），或いはそれと同等の人工衛星測位システムの搬送波周波数である請求項１〜６のいずれかに記載の周波数変換装置。
- 周波数が既知である前記電波信号が，カラーテレビ放送の色搬送波信号である請求項１〜６のいずれかに記載の周波数変換装置。
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