JP2006513605A - 高度選択フィルタリング装置及び対応するフィルタリング方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、移調手段23及び24により結合された非対称フィルタ21及び22を使用して、対称の周波数応答を有するフィルタリング装置10を提案する。非対称フィルタ21及び22の有利な特徴は保持され、非対称に関連する欠点は除去される。非対称フィルタ21及び22は、例えばクォーツ・フィルタである。本発明はまた、フィルタリング方法を適用したフィルタリング装置10を使用した外部送受信ユニット1を提案する。

Description

本発明は、特に伝送システムで使用される高度選択フィルタリング装置に関するものであり、また、使用されるフィルタリング方法に関するものである。

伝送システムは、非常に多数の形式のフィルタを使用している。一例として、図１は、帰路チャネルを備えた衛星デコーダ又は高速ポイント・マルチポイント伝送システム用のデコーダのような内部ユニット(図示なし)と、アンテナ2との間に接続された外部ユニット1の例を示している。外部ユニット1は、例えば米国特許5,844,939に記載のように、ローカルオシレータ9に高精度を必要とする形式のものである。２つの帯域通過フィルタ3及び4は、送受信帯域を分離するために使用される。２つのその他の帯域通過フィルタ5及び6は、中間送受信帯域を分離するために使用される。２つのミキサ7及び8と、オシレータ9は、送受信帯域と、中間送受信帯域との間の周波数移調を実行する。オシレータ9の周波数で高精度を提供するために、後者は、中間帯域基準キャリアと、位相比較器11と、精度基準オシレータ12とを選択するフィルタ10を更に有する位相ロックループを用いて、高安定度の周波数で基準キャリアにロックされる。当業者は、この外部ユニットの更なる詳細について、米国特許5,844,939に見出すことができる。

このシステムの利点は、オシレータ9が基地局のオシレータと同期し、送受信周波数の間に高度の相対精度を得ることができることである。しかし、この形式のロックでは、オシレータ9の位相ノイズは、フィルタ10の通過帯域に依存する。非常に低い位相ノイズが望ましい場合、高度選択フィルタを有する必要がある。

使用されて知られている高度選択フィルタは、例えば10,000〜50,000のオーダの高品質の係数を有する結合共振器を有するクォーツ・フィルタを有する。クォーツ・フィルタの周波数応答の例を図２に示す。クォーツ・フィルタは、100MHzのオーダの中心周波数Fcで10kHzのオーダの狭周波数帯Bを有し、非常に優れた温度抵抗力を有している。

しかし、クォーツ・フィルタは、非対称の周波数応答を有する。低周波数の除去は非常に優れている。しかし、高周波数では、除去は過流共振(parasitic resonance)15により低下する。この過流共振は、フィルタに使用されるクォーツの結合構造及び断面に依存し、フィルタの製造中に制御することが非常に困難である。

本発明の目的は、クォーツ・フィルタのような非対称帯域通過フィルタの利点を保持しつつ、対称の周波数応答を有するフィルタリング装置を提供することである。

従って、本発明は、所定の中心周波数と所定の帯域とを備えた第１の帯域通過フィルタと、第１の帯域通過フィルタと同一の第２の帯域通過フィルタと、第１のフィルタと第２のフィルタとの間に接続され、第１のフィルタの中心周波数を同じ中心周波数に移調し、中心周波数の周辺のスペクトルを反転する周波数移調手段とを有するフィルタリング装置である。

移調手段は、２つの入力と１つの出力とを有し、入力の１つは第１の帯域通過フィルタの出力に接続され、出力は第２の帯域通過フィルタの入力に接続されたミキサと、ミキサの他の入力に接続された出力を有し、第１及び第２の帯域通過フィルタの中心周波数の２倍に等しい周波数で信号を供給するオシレータとを有することが好ましい。

非常に狭周波数帯域をフィルタリング装置に提供するために、第１及び第２のフィルタはクォーツ・フィルタである。

本発明はまた、受信キャリア周波数にロックされた調整可能オシレータと、調整可能オシレータのロックループに接続された前述のフィルタリング装置とを有する信号送受信装置の外部ユニットである。

その他の態様において、本発明は、信号の選択フィルタリング方法であり、第１の選択フィルタリングは所定の周波数帯域で実行され、その帯域は中心周波数を有し、第１の非対称フィルタを用いて第１のフィルタ済信号を提供し、第１のフィルタ済信号は、同じ帯域であるが中心周波数に関して反転したスペクトルを備えた所定の周波数帯域に像を配置するように移調され、第２の選択フィルタは所定の周波数帯域で実行され、第２の非対称フィルタを用いて第２のフィルタ済信号を提供し、第２のフィルタは第１のフィルタと同一である。

移調は、周波数がフィルタの中心周波数の２倍である移調信号を受信するミキサにより実行されることが好ましい。

以下の説明を読み、この説明について添付図面を参照することにより、本発明が明確に理解され、他の特徴及び利点が明らかになるであろう。

図１及び２について既に説明したため、それについて詳細に説明しない。

図１の外部ユニットを改善するために、図３に示すフィルタリング装置10の使用を提案する。フィルタリング装置10は、周波数移調手段により相互接続された第１のフィルタ21と第２のフィルタ22とを有する。第１及び第２のフィルタは、周波数応答が非対称である帯域通過フィルタである。高度選択フィルタリング装置を得るため、第１及び第２のフィルタは、周波数応答が図２に示すものに対応するクォーツ・フィルタである。各フィルタは、中心周波数Fcを中心にした通過帯域Bを有する。第１のフィルタ21の入力は、フィルタリング装置10の入力に対応し、第２のフィルタ22の出力は、フィルタリング装置10の出力に対応する。

移調手段は、ミキサ23とオシレータ24とを有する。ミキサ23の第１の入力は、第１のフィルタ21の出力に接続されている。ミキサ23の第２の入力はオシレータ24の出力に接続されている。ミキサ23の出力は、第２のフィルタ22の入力に接続されている。オシレータ24は、周波数が中心周波数Fcの２倍に等しい信号をその出力に供給する。

図３のフィルタリング装置10の動作について、図４を参照して説明する。フィルタリング装置の入力信号Siが、周波数にかかわらず周波数スペクトルが一定に等しいホワイトノイズであると仮定する。第１のフィルタ21の出力で、結果の信号S1は、図４ａに示す第１のフィルタ21のエンベロープ(envelope)に対応する。図４ａは、図２と同じエンベロープを概略的にあまり詳しくないように示している。

図４ｂは、ミキサ23の出力に対応する信号S2を示している。オシレータ24は、周波数Fcの２倍に等しい信号を供給する。このオシレータの周波数に対応する放射線30が存在し、ミキサ23からのリーク(leak)に対応する。周波数Fcの周辺で反転したスペクトルを備えて、ランク1の第１の像31が存在する。ランク1の第２の像32は、周波数3*Fcの周辺に存在する。ランク2の第３の像33もまた、周波数3*Fcの周辺の反転したスペクトルで存在する。図示しないが、当業者にわかるように、周波数Fcの奇数倍の周波数に、像のランクに応じて異なる減衰を備えて、その他の像も存在する。残像34もまた周波数Fcの周辺に存在する。しかし、残像34は、移調の信号の入力とその出力との間のミキサ23のアイソレーション障害(isolation fault)に対応する。当業者にわかるように、多数のミキサは、信号の入力と出力との間に40dBのオーダのアイソレーションを有し、ランク1の第１の像31に関して残像をわずかなものにする。

図４ｃは、第２のフィルタ22のエンベロープ35への第１の像31の重ね合わせを示しており、どのようにそれらが相互に配置されるかを示している。

図４ｄは、第２のフィルタ22を残した信号に対応する出力信号Soを示している。入力信号Siがホワイトノイズであるため、信号Soはまた、フィルタリング装置10のエンベロープに対応する。図４ｄに示すように、通過帯域は非常に狭く、対称である。依然としてある程度の過流共振36が存在するが、非常に弱められており、もはや有意の望ましくない摂動を生じない。

この形式のフィルタリング装置は、非対称周波数応答を有する如何なる形式のフィルタにも適用可能であり、クォーツ・フィルタに限定されないことを、当業者はわかるであろう。

異なる移調手段も使用され得る。好ましい例は、低リーク(low leakage)でのミキサの使用を必要とする簡単な構成を示している。しかし、例えば、ミキサのリークの制約を低減するために、２つのミキサを結合することにより、他の移調手段を使用することも可能である。

受信キャリア周波数にロックされたオシレータを使用した送受信装置の外部ユニット クォーツ・フィルタの応答曲線 本発明によりフィルタリング装置 図３のフィルタリング装置の動作

Claims (6)

1. 所定の中心周波数と所定の帯域とを有する第１の帯域通過フィルタを有するフィルタリング装置であって、
   前記第１の帯域通過フィルタと同一の第２の帯域通過フィルタと、
   前記第１のフィルタと前記第２のフィルタとの間に接続され、前記第１のフィルタの前記中心周波数を同じ中心周波数に移調し、前記中心周波数の周辺のスペクトルを反転する周波数移調手段と
   を有することを特徴とするフィルタリング装置。
2. 請求項１に記載の装置であって、
   前記移調手段は、
   ２つの入力と１つの出力とを有し、前記入力の１つは前記第１の帯域通過フィルタの出力に接続され、前記出力は前記第２の帯域通過フィルタの入力に接続されたミキサと、
   前記ミキサの他の入力に接続された出力を有し、前記第１及び第２の帯域通過フィルタの前記中心周波数の２倍に等しい周波数で信号を供給するオシレータと
   を有する装置。
3. 請求項１又は２に記載の装置であって、
   前記第１及び第２のフィルタはクォーツ・フィルタである装置。
4. 受信キャリア周波数にロックされた調整可能オシレータを有する信号送受信装置の外部ユニットであって、
   前記調整可能オシレータのロックループに接続され、請求項１ないし３のうちいずれか１項に記載のフィルタリング装置を有することを特徴とする外部ユニット。
5. 信号の選択フィルタリング方法であって、
   第１の選択フィルタリングは所定の周波数帯域で実行され、前記帯域は中心周波数を有し、第１の非対称フィルタを用いて第１のフィルタ済信号を取得し、
   前記第１のフィルタ済信号は、同じ帯域であるが前記中心周波数に関して反転したスペクトルを備えた前記所定の周波数帯域に像を配置するように移調され、
   第２の選択フィルタは前記所定の周波数帯域で実行され、第２の非対称フィルタを用いて第２のフィルタ済信号を取得し、前記第２のフィルタは前記第１のフィルタと同一であることを特徴とする方法。
6. 請求項５に記載の方法であって、
   前記移調は、周波数が前記中心周波数の２倍に等しい移調信号を受信するミキサにより実行されることを特徴とする方法。

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