JP2009159604A - 信号生成装置並びに送信機及び送受信機 - Google Patents

信号生成装置並びに送信機及び送受信機 Download PDF

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充弘 下沢
Tsuneji Tsutsumi
恒次 堤
Hirotami Ueda
博民 上田
Kenji Suematsu
憲治 末松
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Abstract

【課題】 IF帯の移相器はアナログ素子で構成され、温度などの影響で移相量の変動が生じ易く、特にIF信号が広帯域の場合、帯域内の全周波数で高精度な90度の移相量の実現が困難で、抑圧量が低下する。
【解決手段】 位相データ生成手段1から出力された位相設定データは2分配され、一方は第1のDDS3に直接入力し、他方は位相設定データを変換するデータ変換手段11を介して、第2のDDS12に入力する。データ変換手段11は、入力した位相設定データを変換して、第2のDDS12から第1のDDSとは位相が90度進んだIF信号を出力するための位相設定データを出力する。これにより、第2のDDS12からは、第1のDDS3から出力されるIF信号に比べて90度位相が進んだIF信号が出力され、第1、第2のミクサ4、5に入力され、LO源10からのLO波と混合されてRF信号に変換されて出力される。
【選択図】 図1

Description

この発明は、入力されたIF信号をLO信号と混合してRF信号を出力するイメージリジェクションミクサを有する信号生成装置並びに該信号生成装置を用いた送信機及び送受信機に関するものである。
ダイレクトディジタルシンセサイザ(DDS)は外部からクロックと位相データを入力することで任意の位相の信号を出力することができる。これを利用して、任意の周波数の正弦波を発生する回路として、また位相変調器および周波数変調器として用いられる。位相の設定精度Δθ(度)は、設定ワードのビット長Lにより
Δθ=360/2
と表される。L=16ビットとすると、Δθ=0.0055度と非常に高精度な位相設定が可能である。周波数の設定精度ΔFはDDSに入力するクロックの周波数fCLKと、前記の設定ワードのビット長Lにより次式で与えられる。
ΔF=fCLK/2
例えば、fCLK=100MHz、L=16ビットとするとΔF=1.526kHzと非常に細かなステップで周波数を可変できることになる。ただしDDSの出力周波数は比較的低いため、RF帯の信号を得ようとする場合はイメージリジェクションミクサ(IRM)を組み合わせて用いられる場合がある。
次に、特開平9−116577号公報を参照して、イメージリジェクションミクサ(IRM)を有する信号生成装置の構成を図19に示す。図中、1はDDSから出力される信号の位相を設定するためのデータを生成する位相データ生成手段、2はDDSを動作させるためのクロックを出力するクロック源、3は第1のDDS、4と5はそれぞれ第1、第2のミクサ、6はIF帯の90度移相器、7は局部発振波(LO波)用90度移相器、8はIRM、9はRF端子、10はIRM8のLO源である。
位相データ生成手段1から出力されるディジタルデータである位相設定データと、クロック源2からのクロックによって、第1のDDS3で発生した任意の周波数の正弦波、または位相変調波または周波数変調波(以後、IF信号と呼ぶ)は、IRM8によりRF帯に周波数変換されてRF端子9から出力される。IF信号とIRM8から出力されるRF帯の信号のスペクトラムを図20に示す。周波数fIFのIF信号は第1、第2のミクサ4、5においてLO源10からのLO波と混合され、第1のミクサ4と第2のミクサ5のそれぞれから、LO波とIF信号の和周波数成分(fRF_USB)と、LO波とIF信号の差周波数成分(fRF_LSB)が出力される。このとき、IF帯の90度移相器6およびLO波用90度移相器7によりIF信号とLO波は90度位相が異なる状態で第1、第2のミクサに入力するため、第1のミクサ4と第2のミクサ5から出力されるLO波とIF信号の差周波数成分(fRF_LSB)は位相が180度異なり、和周波数成分(fRF_USB)は位相が等しくなる。このため、2つのミクサ出力を合成すると差周波数成分(fRF_LSB)は打ち消しあい、和周波数成分(fRF_USB)は強め合って、RF端子9から出力されるRF信号は、図20に示すように、差周波数成分(fRF_LSB)が、和周波数成分(fRF_USB)に比べて抑圧され、レベルが低くなる。一般にIRMから出力される差周波数成分(fRF_LSB)と和周波数成分(fRF_USB)のうち、いずれか一方のみが必要な信号であり、他方はイメージ信号と呼ばれるスプリアス成分となるので、できるだけレベルが低いことが望ましい。したがって、差周波数成分(fRF_LSB)の抑制量は大きければ大きいほどよいが、実際の抑圧量はIF帯およびLO波用の90度移相器6、7の移相量の精度に依存する。図19の場合でいえば、IF帯90度移相器の移相量が90度から5度ずれると、第1、第2のミクサ4、5から出力される差周波数成分(fRF_LSB)の位相差は185度となるため、合成しても完全には打ち消されず、和周波数成分(f_USB)とのレベル比は−30dB以下まで低下する。
なお、図19に示す従来技術によるIRMにおいては、第2のミクサ5に入力するIF信号の位相を第1のミクサ4に入力するIF信号に対して90度進ませているが、これを90度遅らせることで、RF端子9において和周波数成分(f_USB)を抑制し、差周波数成分(f_LSB)を出力させることができる。同様に、第2のミクサ5に入力するLO波の位相を第1のミクサ4に入力するLO波に対して90度遅らせているが、これを90度進めることで、RF端子9において和周波数成分(f_USB)を抑制し、差周波数成分(f_LSB)を出力させることができる。この場合、和周波数成分(f_USB)がスプリアス成分であり、差周波数成分(f_LSB)が所望信号となる。
特開平9−116577号公報
従来の信号生成装置は上記のように構成されているため、IF帯の移相器の移相量が90度からずれると図20に示す差周波数成分(fRF_LSB)の抑圧量が低下するという問題があった。また、IF帯の移相器はアナログ素子で構成されるため、温度などの外部環境の影響を受けて移相量の変動が生じ易く、特にIF信号が広帯域な信号の場合や広帯域にわたって周波数が変化する場合、その帯域内のすべての周波数で高精度な90度の移相量を実現することは困難で、抑圧量が低下する問題があった。また、LO波用の移相器についても同様であり、その移相量が90度からずれた場合に、図20に示すスプリアス成分である差周波数成分(fRF_LSB)の抑圧量が低下するという問題があった。
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、イメージリジェクションミクサを有する信号生成装置において、イメージリジェクションミクサから出力されるスプリアス成分の抑圧量を改善することを目的とする。
この発明に係わる信号生成装置は、イメージリジェクションミクサへ入力するIF信号を、ダイレクトディジタルシンセサイザから入力することによりIF帯の移相器を使用せずにイメージリジェクションミクサでRF信号を得る構成であり、位相設定データを生成する位相データ生成部と、クロックを生成するクロック生成部と、互いに位相が90度異なる局部発振波を生成する局部発振波生成部と、前記位相データ生成部から位相が90度異なる位相設定データがそれぞれ入力されると共に、前記クロック生成部から同一のクロックがそれぞれ入力され、互いの位相が90度異なるIF信号を出力する第1のDDSと第2のDDSと、前記第1のDDSと前記第2のDDSから出力されたIF信号のそれぞれが入力されると共に、前記局部発振波生成部から出力された局部発振波のそれぞれが入力され、周波数変換する第1のミクサと第2のミクサと、を備え、前記第1のミクサと第2のミクサの出力を合成して出力するものである。
この発明は、位相データ生成部から位相が90度異なる位相設定データがそれぞれ入力されると共に、クロック生成部から同一のクロックがそれぞれ入力され、互いの位相が90度異なるIF信号を出力する第1のDDSと第2のDDSから出力されたIF信号のそれぞれをイメージリジェクションミクサに入力するので、IF帯の移相器を使用せずにイメージリジェクションミクサでRF信号を得られ、イメージリジェクションミクサから出力されるスプリアス成分の抑圧量が改善された信号生成装置を得られる効果がある。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係わる信号生成装置を示す構成説明図である。まず、図1(a)について説明する。図中、11は位相設定データを変換するデータ変換手段、12は第2のDDSである。なお、図19に示す従来の高周波帯域信号生成装置と相当する構成要素については同一の番号を付して説明を省略する。
次に動作について説明する。位相データ生成手段1から出力された位相設定データは2分配され、一方は第1のDDS3に直接入力し、他方は位相設定データを変換するデータ変換手段11を介して、第2のDDS12に入力する。データ変換手段11は、入力した位相設定データを変換して、第2のDDS12から第1のDDSに比べて位相が90度進んだIF信号を出力するための位相設定データを出力する。これにより、第2のDDS12からは、第1のDDS3から出力されるIF信号に比べて90度位相が進んだIF信号が出力される。このIF信号と、第1のDDS3から出力されたIF信号はそれぞれ、第1、第2のミクサ4、5に入力され、LO源10からのLO波と混合されてRF信号に変換されて、RF端子9から出力される。
本実施の形態では、その移相量誤差によりイメージ抑圧比を劣化させる要因となるIF帯の移相器を無くすことができる。そしてDDSから出力されるIF信号の位相はディジタルデータである位相設定データによって高精度に制御できるので、第2のDDS12から出力されるIF信号は第1のDDSから出力されるIF信号に対して正確に位相を90度進めることができる。したがって、図19に示すIF帯の移相器を用いた従来の高周波帯域信号生成装置に比べて、RF端子9から出力されるRF信号におけるスプリアス成分(和周波数成分(f_USB)を出力する場合の差周波数成分(f_LSB))を十分、抑制できるという効果を得ることができる。
なお、本実施の形態では、第2のDDS12から出力されるIF信号の位相を第1のDDS3から出力されるIF信号の位相に比べて90度進めている(+90度)が、本発明はこれに限らず、第2のDDS12から出力されるIF信号の位相を第1のDDS3から出力されるIF信号の位相に比べて90度遅らせる(−90度)ことで、和周波数成分(f_USB)を抑制し、差周波数成分(f_LSB)のみを出力することができる。
また、本実施の形態ではDDSをIF信号の生成に用いているが、本発明はこれに限らず、IRMにおけるLO波の生成に適用することもできる。すなわち、図19に示す従来例におけるIF帯の移相器6ではなく、LO波用の移相器7の移相量誤差によるスプリアスレベル劣化を抑制するため、位相が90度異なる2つのLO波を生成するために2つのDDSを用いてもよい。この場合にも差周波数成分(f_LSB)を抑制し、和周波数成分(f_USB)のみを出力して低スプリアスなRF信号を得ることができる。また、第2のミクサ5に入力するLO波の位相を第1のミクサ4に入力するLO波の位相に比べて90度進める(+90度)ことで、和周波数成分(f_USB)を抑制し、差周波数成分(f_LSB)のみを出力することができる。
また、第2のDDS12に入力する位相設定データをデータ変換手段11で変換するのではなく、データ変換手段11を第1のDDS3の位相設定データ入力端子に接続して、第1のDDS3に入力する位相設定データを変換してもよい。また、データ変換手段11とは別の、第2のデータ変換手段を第1のDDS3の位相設定データ入力端子に接続して、第1、第2のDDS3、12の双方の位相設定データを変換してもよい。
また、本実施の形態ではDDSをIF信号の生成に用いているが、本発明はこれに限らず、IRMにおけるIF信号とLO波の双方の生成に適用することもできる。すなわち、図19に示す従来例におけるIF帯の移相器6だけではなく、LO波用の移相器7の移相量誤差によるスプリアスレベル劣化も抑制するため、位相が90度異なる2つのIF信号と、位相が90度異なる2つのLO波とを生成するために、合計4つのDDSを用いてもよい。この場合にも差周波数成分(f_LSB)を抑制し、和周波数成分(f_USB)のみを出力して低スプリアスなRF信号を得ることができる。この場合にも、第1、第2のミクサ4,5に入力するIF信号とLO波の位相関係により差周波数成分(f_LSB)のみを出力して低スプリアスなRF信号を得ることができる。
また、図1(b)に示すように、90度位相の異なるLO波の生成に、+45度の移相器と−45度の移相器を用いている場合には、第2のデータ変換手段17を第1のDDS3の位相設定データ入力端子の前に設け、第1のDDS3から出力されるIF信号の位相と第2のDDS12から出力されるIF信号の位相をそれぞれ、−45度、+45度とすることで、図1(a)に示した構成の信号生成装置と同様の機能を有し、同様の効果を得ることができる。
実施の形態2.
図2は、この発明の実施の形態2に係わる信号生成装置を示す構成説明図である。図中、13は位相設定データを補正するデータ補正手段である。なお、図19に示す従来の高周波帯域信号生成装置および図1に示す実施の形態1と相当する構成要素については同一の番号を付して説明を省略する。
次に動作について説明する。位相データ生成手段1から出力された位相設定データは2分配され、一方は第1のDDS3に直接入力し、他方は位相設定データを変換するデータ変換手段11と位相設定データを補正するデータ補正手段13を介して、第2のDDS12に入力する。データ補正手段13は、第2のDDS12から出力されるIF信号の位相を微小値εだけ変化させるよう、位相設定データを変更する。この変化量εは、例えばLO波用の移相器7の持つ移相量誤差と等しく設定する。この結果、第2のDDS12から出力されて第2のミクサ5に入力するIF信号の位相は90+εとなる。一方、第2のミクサ5に入力するLO波の位相はLO波用の移相器7の持つ移相量誤差により−90+εであるから、第2のミクサ5の内部でIF信号とLO波が混合されてRF信号に周波数変換される際に差周波数成分(f_LSB)については移相量誤差εがキャンセルされるので、第1のミクサ4から出力される差周波数成分(f_LSB)との位相差は180度となり、第1のミクサ4から出力される差周波数成分(f_LSB)との合成の際に完全に打ち消される。一方、和周波数成分(f_USB)については第1のミクサ4から出力される和周波数成分(f_USB)との位相差は2εとなるが、合成した信号の振幅が若干低下する程度で大きな影響はない。したがってRF端子9から出力されるRF信号においては,イメージ信号である差周波数成分(fRF_LSB)は抑制され,所望信号である和周波数成分(fRF_USB)だけが出力させることができ、スプリアス成分を十分、抑制できるという効果を得ることができる。
なお、本発明は、第2のDDS12から出力されるIF信号の位相を第1のDDS3から出力されるIF信号の位相に比べて90度遅らせ、さらにデータ補正手段13により第2のDDS12から出力されるIF信号の位相を微小値εだけ変化させて、IF信号の位相を−90−εとすることで、イメージ信号である和周波数成分(f_USB)を抑制し、差周波数成分(f_LSB)のみを出力する信号生成装置に適用することも可能である。
また、IF信号ではなく、LO波の生成にDDSを用いる場合にも適用可能であり、この場合には、IF帯の移相器の移相量誤差をデータ補正手段13で補正することになる。
また、データ変換手段11とデータ補正手段13のいずれか一方または双方を、第1のDDS3の位相設定データ入力端子の前に接続してもよい。また、データ変換手段11とデータ補正手段13の他に、第2のデータ変換手段と第2のデータ補正手段を、第1のDDS3の位相設定データ入力端子の前に接続して、第1、第2のDDS3、12の双方の位相設定データを補正してもよい。
なお、本発明においてデータ補正手段13は、LO用の移相器7の移相量誤差に相当する位相変化εが生じるように位相設定データを補正するが、補正する対象はLO用の移相器7の移相量誤差に限らず、例えば、第1のミクサ4の出力部に設けられたRF信号を伝送する線路と、第2のミクサ5の出力部に設けられたRF信号を伝送する線路の長さの差による位相のずれを含めて補正してもよい。第1、第2のミクサから出力される2つのRF信号の位相が正確に同相または180度の位相差であっても、その出力部の伝送線路の長さが異なると、2つのRF信号を合成した際に、差周波数成分が完全にはキャンセルされなくなる。このようなLO波用の移相器7以外で生じる位相の差についても位相データ補正手段13にて補正することで、差周波数成分を十分抑制できることになる。他の位相ずれの要因としては第1、第2のミクサ間のLO波やIF信号およびRF信号の干渉などもあり、本発明ではこれらを含めて補正して、スプリアスであるイメージ信号成分を抑制することができる。
実施の形態3.
図3は、この発明の実施の形態3に係わる信号生成装置を示す構成説明図である。図中、14はクロックの位相を変換するクロック変換手段である。なお、図19に示す従来の高周波帯域信号生成装置および図1、図2に示す実施の形態1、2と相当する構成要素については同一の番号を付して説明を省略する。
次に動作について説明する。位相データ生成手段1から出力された位相設定データは2分配され、第1のDDS3と第2のDDS12に入力する。一方、クロック源2からのクロックも2分配され、一方は第1のDDS3に直接、他方は第2のDDS12にクロック変換手段14を介して入力する。クロック変換手段14は、クロックの位相を90度ずらして出力する。したがって第1のDDS3と第2のDDS2に入力するクロックは位相が90度異なるので、2つのDDSから出力されるIF信号も位相が90度異なる。これらのIF信号はそれぞれ、第1、第2のミクサ4、5に入力され、LO源10からのLO波と混合されてRF信号に変換されて、RF端子9から出力される。
本実施の形態では、その移相量誤差によりイメージ抑圧比を劣化させる要因となるIF帯の移相器が無い。DDSから出力されるIF信号の位相はクロックの位相によってきまり、クロックの位相はIF帯の移相器の移相量に比べて十分高精度に制御できるので、2つのDDSから出力されるIF信号の位相差を高精度に90度とすることが可能である。したがって、RF端子9から出力されるRF信号において、スプリアス成分を十分、抑制できるという効果を得ることができる。また、クロック変換手段14を第1のDDS3のクロック入力端子の前に接続して、第1のDDS3に入力するクロックがクロック変換手段14を経るようにしても同様の効果を得ることができる。また、第2のクロック変換手段を第1のDDS3のクロック入力端子の前に接続して、第1、第2のDDS3、12の双方のクロックの位相を変化させてもよい。
なお、第2のDDS12から出力されるIF信号の位相を第1のDDS3から出力されるIF信号の位相に比べて90度遅らせて−90度とすることで、和周波数成分(f_USB)を抑制し、差周波数成分(f_LSB)のみを出力する信号生成装置に本発明を適用することも可能である。
また、IF信号ではなく、LO波の生成にDDSを用いる場合にも適用可能である。
実施の形態4.
図4は、この発明の実施の形態4に係わる信号生成装置を示す構成説明図である。図中、15はクロックの位相を補正するクロック補正手段である。なお、図19に示す従来の高周波帯域信号生成装置および図1、図2、図3に示す実施の形態1、2、3と相当する構成要素については同一の番号を付して説明を省略する。
次に動作について説明する。位相データ生成手段1から出力された位相設定データは2分配され、第1のDDS3と第2のDDS12に入力する。一方、クロック源2からのクロックも2分配され、一方は第1のDDS3に直接、他方は第2のDDS12にクロック変換手段14とクロック補正手段15を介して入力する。クロック補正手段15は、クロック変換手段14から出力されたクロックの位相を微小値εだけ変化させる。この変化量εは、LO波用の移相器7の持つ移相量誤差と等しく設定する.この結果、第2のDDS12から出力されて第2のミクサ5に入力するIF信号の位相は90+εとなる。一方、第2のミクサ5に入力するLO波の位相は−90+εであるから、第2のミクサ5の内部でIF信号とLO波が混合されてRF信号に周波数変換される際に差周波数成分(f_LSB)については移相量誤差εがキャンセルされるので、第1のミクサ4から出力される差周波数成分(f_LSB)との位相差は180度となり、第1のミクサ4から出力される差周波数成分(f_LSB)との合成の際に完全に打ち消される。一方、和周波数成分(f_USB)については第1のミクサ4から出力される和周波数成分(f_USB)との位相差は2εとなるが、合成した信号の振幅が若干低下する程度で大きな影響はない。したがってRF端子9から出力されるRF信号においては,イメージ信号である差周波数成分(fRF_LSB)は抑制され,所望信号である和周波数成分(fRF_USB)だけが出力させることができ、スプリアス成分を十分、抑制できるという効果を得ることができる。
なお、本実施の形態では、第2のDDS12から出力されるIF信号の位相をεだけ変化させるために、クロック補正手段15により第2のDDS12に入力するクロックの位相をLO波用の移相器7の持つ移相量誤差であるεだけ変化させたが、クロックの位相の変化量とDDSから出力されるIF信号の位相の変化量が異なる場合には、DDSから出力されるIF信号の位相の変化がεとなるようにクロックの位相を変化させることはいうまでもない。
また、本発明は、クロック変換手段14とクロック補正手段15により第2のDDS12に入力するクロックの位相を、第1のDDS3に入力するクロックの位相に対して−90−ε度とすることで、第2のDDS12から出力されるIF信号の位相を第1のDDS3から出力されるIF信号の位相に対して−90−ε度として、イメージ信号である和周波数成分(f_USB)を抑制し、差周波数成分(f_LSB)のみを出力する信号生成装置に適用することも可能である。
また、クロック変換手段14とクロック補正手段15のいずれか一方、または両方を第1のDDS3のクロック入力端子の前に接続してもよい。
さらにクロック変換手段14とクロック補正手段15とは異なる、第2のクロック変換手段および第2のクロック補正手段を第1のDDS3のクロック入力端子の前に接続してもよい。
実施の形態5.
図5は、この発明の実施の形態5に係わる信号生成装置を示す構成説明図である。図中、16は第1、第2のDDS3および12から出力されたIF信号の経路を切り替える切り替えスイッチであり、この図では二極単投型スイッチを例示して説明する。なお、図19に示す従来の高周波帯域信号生成装置および図1、図2、図3に示す実施の形態1、2、3と相当する構成要素については同一の番号を付して説明を省略する。
次に動作について説明する。本実施の形態は、図2に示す実施の形態2に示す高周波帯域信号生成装置において、第1、第2のDDS3、12の出力に切り替えスイッチ16を設けて、第1、第2のミクサ4および5に入力するIF信号を切り替えられるようにしたものである。切り替えスイッチ16を図5に示す経路に設定すると、図1と同じ動作を行い、図20に示すようにLO波とIF信号の差周波数成分(fRF_LSB)を抑制し、和周波数成分(fRF_USB)だけを出力する。次に切り替えスイッチを切り替えて、第1のDDS1から出力されるIF信号を第2のミクサ5に、第2のDDS12から出力されるIF信号を第1のミクサ4に入力すると、第1、第2のミクサ4、5から出力されるLO波とIF信号の差周波数成分(fRF_LSB)と和周波数成分(fRF_USB)の位相が変化し、RF端子9から得られるRF信号は、図6に示すように和周波数成分(fRF_USB)が抑制され、差周波数成分(fRF_LSB)のみが出力される。
本実施の形態において、第1、第2のDDS3および12から出力されるIF信号の周波数範囲が0(DC)からΔfまでとすると、IRM8から出力される周波数範囲は、切り替えスイッチ16による経路の変更により、LO周波数(f_LO)よりも高い和周波数成分を出力した場合に、f_LOからf_LO+Δfまで、LO周波数よりも低い差周波数成分を出力した場合にはf_LOからf_LO−Δfまでとなり、2Δfの周波数範囲にわたってRF信号を出力することができる。図19に示す従来技術や、実施の形態1から3に示す信号生成装置では和周波数成分(fRF_USB)のみが出力されるので、得られるRF信号の周波数範囲はf_LOからf_LO+ΔfまでのΔfである。したがって、本実施の形態では、得られるRF信号の周波数範囲をDDSが出力する周波数範囲の2倍にできるという効果を得られる。
なお、本実施の形態では本発明を図2などのデータ補正手段13を用いた構成に適用した場合を例示して説明したが、本発明はこれに限らず、データ補正手段13の無い、図1に示す実施の形態1に示す信号生成装置にも適用できる。この場合にも、出力されるRF信号の周波数範囲をDDSが出力する周波数範囲の2倍にできるという効果を得られる。
実施の形態6.
図7は、この発明の実施の形態6に係わる信号生成装置を示す構成説明図である。本実施の形態は、図1に示す実施の形態1に示す信号生成装置において、第1、第2のDDS3、12の入力側に切り替えスイッチ16を設けて、第1、第2のDDS3および12に入力する位相設定データを切り替えられるようにしたものである。構成要素はこれまでに示した従来の高周波帯域信号生成装置およびこれまでに示した実施の形態と同じなので、同一の番号を付して説明を省略する。
次に動作について説明する。本実施の形態では、切り替えスイッチ16を図7に示す経路に設定すると、図1に示す実施の形態1の信号生成装置と同じ動作を行う。すなわち、図20に示すようにLO波とIF信号の差周波数成分(fRF_LSB)を抑制し、和周波数成分(fRF_USB)だけを出力する。次に切り替えスイッチを切り替えて、位相データ生成手段から出力される位相設定データを第2のDDS12に、データ変換手段11から出力される位相設定データを第1のDDS3に入力すると、第1、第2のDDS3、12から出力されるIF信号の位相が変化し、これを入力した第1、第2のミクサ4、5から出力されるLO波とIF信号の差周波数成分(fRF_LSB)と和周波数成分(fRF_USB)の位相が変化して、RF端子9から得られるRF信号は、図6に示すように和周波数成分(fRF_USB)が抑制され、差周波数成分(fRF_LSB)のみが出力される。
本実施の形態において、第1、第2のDDS3および12から出力されるIF信号の周波数範囲が0(DC)からΔfまでとすると、IRM8から出力される周波数範囲は、切り替えスイッチ16による経路の変更により、LO周波数(f_LO)よりも高い和周波数成分を出力した場合に、f_LOからf_LO+Δfまで、LO周波数よりも低い差周波数成分を出力した場合にはf_LOからf_LO−Δfまでとなり、2Δfの周波数範囲にわたってRF信号を出力することができる。図19に示す従来技術や、実施の形態1から3に示す信号生成装置では和周波数成分(fRF_USB)のみが出力されるので、得られるRF信号の周波数範囲はf_LOからf_LO+ΔfまでのΔfである。したがって、本実施の形態では、得られるRF信号の周波数範囲をDDSが出力する周波数範囲の2倍にできるという効果を得られる。
なお、本実施の形態では、データ変換手段11の出力を切り替えスイッチ16に入力しているが、本発明はこれに限らず、図8に示すように、データ変換手段11の後段にデータ補正手段13を接続し、その出力を切り替えスイッチに入力してもよい。この場合にも、出力されるRF信号の周波数範囲をDDSが出力する周波数範囲の2倍にできるという効果を得られるとともに、LO用の移相器7の移相量誤差εを補正して、和周波数成分(fRF_USB)を出力する場合にはイメージ信号である差周波数成分(fRF_LSB)を十分抑制し、差周波数成分(fRF_LSB)を出力する場合にはイメージ信号である和周波数成分(fRF_USB)を十分抑制して、スプリアスの小さいRF信号を得ることができる。
実施の形態7.
図9は、この発明の実施の形態7に係わる信号生成装置を示す構成説明図である。本実施の形態は、図3に示す実施の形態3に示す信号生成装置において、第1、第2のDDS3、12のクロック入力端子の入力側に切り替えスイッチ16を設けて、第1、第2のDDS3、12に入力するクロックを切り替えられるようにしたものである。構成要素はこれまでに示した従来の高周波帯域信号生成装置およびこれまでに示した実施の形態と同じなので、同一の番号を付して説明を省略する。
次に動作について説明する。本実施の形態では、切り替えスイッチ16を図9に示す経路に設定すると、図3に示す実施の形態3の信号生成装置と同じ動作を行う。すなわち、図20に示すようにLO波とIF信号の差周波数成分(fRF_LSB)を抑制し、和周波数成分(fRF_USB)だけを出力する。次に切り替えスイッチを切り替えて、クロック源2から出力されるクロックを第2のDDS12に、クロック変換手段14から出力されるクロックを第1のDDS3に入力すると、第1、第2のDDS3、12から出力されるIF信号の位相が変化し、これを入力した第1、第2のミクサ4、5から出力されるLO波とIF信号の差周波数成分(fRF_LSB)と和周波数成分(fRF_USB)の位相が変化して、RF端子9から得られるRF信号は、図6に示すように和周波数成分(fRF_USB)がイメージ信号となって抑制され、差周波数成分(fRF_LSB)のみが出力される。
本実施の形態において、第1、第2のDDS3および12から出力されるIF信号の周波数範囲が0(DC)からΔfまでとすると、IRM8から出力される周波数範囲は、切り替えスイッチ16による経路の変更により、LO周波数(f_LO)よりも高い和周波数成分を出力した場合に、f_LOからf_LO+Δfまで、LO周波数よりも低い差周波数成分を出力した場合にはf_LOからf_LO−Δfまでとなり、2Δfの周波数範囲にわたってRF信号を出力することができる。なお、図19に示す従来技術や、実施の形態1から3に示す信号生成装置では和周波数成分(fRF_USB)のみが出力されるので、得られるRF信号の周波数範囲はf_LOからf_LO+ΔfまでのΔfである。したがって、本実施の形態では、得られるRF信号の周波数範囲をDDSが出力する周波数範囲の2倍にできるという効果を得られる。
なお、本実施の形態では、クロック変換手段14の出力を切り替えスイッチ16に入力しているが、本発明はこれに限らず、図10に示すように、データ変換手段11の後段にデータ補正手段13に接続し、その出力を切り替えスイッチに入力してもよい。この場合にも、出力されるRF信号の周波数範囲をDDSが出力する周波数範囲の2倍にできるという効果を得られるとともに、LO用の移相器7の移相量誤差εを補正して、和周波数成分(fRF_USB)を出力する場合にはイメージ信号である差周波数成分(fRF_LSB)を十分抑制し、差周波数成分(fRF_LSB)を出力する場合にはイメージ信号である和周波数成分(fRF_USB)を十分抑制して、スプリアスの小さいRF信号を得ることができる。
実施の形態8.
実施の形態1から7に示す信号生成装置を、送受信機の局部発振源、送信機の変調器に適用することで、低スプリアスな送受信機を得ることができる。
実施の形態9.
図11は、この発明の実施の形態9に係わる信号生成装置を示す構成説明図である。図中、21は第1のIF信号用リミタ、22は第2のIF信号用リミタであり、本実施の形態は、図1(a)に示す実施の形態1に示す信号生成装置において、第1のDDS3の出力とIRM8を構成する第1のミクサ4のIF端子との間、および、第2のDDS12の出力とIRM8を構成する第2のミクサ5のIF端子との間にそれぞれ、第1のIF信号用リミタ21と、第2のIF信号用リミタ22を設けた構成である。したがって、図1(a)に示す実施の形態1と相当する構成要素については同一の番号を付して説明を省略する。
次に動作について説明する。本実施の形態では、第1、第2のDDS3、12の後段にそれぞれ、第1、第2のIF信号用リミタ21、22が設けられている。2つのIF信号用リミタは同一の特性を有し、その出力信号の振幅を等しくすることができる。IRM8では第1、第2のミクサ4、5のRF端子9から出力されるイメージ信号が等振幅かつ逆位相であれば、高いイメージ抑圧比を得ることができる。イメージ信号が等振幅であるためには、ミクサが同一の変換利得を有している場合には、その入力信号であるIF信号が等振幅であることが必要となる。本実施の形態では、2つのDDSから出力されるIF信号を、IF信号用リミタを用いて等振幅としてからミクサのIF端子に入力するので、この条件をみたすことができる。
第1、第2のDDS 3、12の出力は一般には同一振幅となる場合が多いが、DDSの出力端子とIRMの入力端子とを、ICや基板上の配線や、ケーブルなどで接続した場合には、その通過損失差により、IRM8を構成する第1、第2のミクサ4、5のIF端子に入力する信号の振幅に差が生じる。このような振幅差により、イメージ抑圧比が劣化するが、本実施の形態ではこうした劣化を抑制することができる。
また、本実施の形態においては、第1、第2のIF信号用リミタ21、22は、IRM8を構成する第1、第2のミクサ4、5のIF端子にできるだけ近い位置に設けたほうが、IRM8を構成する第1、第2のミクサのIF端子に入力する信号の振幅を同一の値にすることができてイメージ抑圧比の劣化を抑制でき、発明の効果をより高めることができる。例えば、本実施の形態をIC上に構成する場合には、第1、第2のIF信号用リミタは、IRM8を構成する第1、第2のミクサ4、5のIF端子の直近に配置する。
なお、本実施の形態では、実施の形態1に示す信号生成装置において、第1、第2のDDS3、12の出力と第1、第2のミクサのIF端子との間に、第1、第2のIF信号用リミタ21、22を設けたが、本発明はこれに限らず、実施の形態2に示す信号生成装置にも適用できる。図12はこのような本発明の、別の実施の形態を示す構成図であり、図2に示す実施の形態2に示す信号生成装置において、第1のDDS3とIRM8を構成する第1のミクサ4との間および、第2のDDS12とIRM8を構成する第2のミクサ5との間にそれぞれ、第1、第2のIF信号用リミタ21、22を接続したものである。
この実施の形態では、データ補正手段13により、第2のDDS12の出力するIF信号の位相を補正するとともに、第1、第2のDDS4、5のIF端子に入力する信号の振幅を等しくすることで、さらにIRM8のイメージ抑圧比を改善して、RF端子9に出力されるイメージ信号が小さくなるようにすることができる。
さらに、本発明の別の実施の形態として、実施の形態3や実施の形態4に示す信号生成装置へ適用した構成も可能である。図13、図14はそれぞれ、実施の形態3、実施の形態4で例示した構成に本発明を適用した場合の信号生成装置の構成である。図中、実施の形態3、4と相当する構成要素については同一の番号を付して説明を省略する。
図13、図14に示す実施の形態はいずれも、第1、第2のDDSの出力とIRM8を構成する第1、第2のミクサ4、5のIF端子との間に、第1、第2のIF信号用リミタ21、22を設けており、これにより、第1、第2のミクサ4、5のIF端子に入力する信号の振幅を等しくして、IRM8のイメージ信号抑圧比を改善し、RF端子9に出力されるイメージ信号が小さくなるようにすることができる。
さらに、本発明の別の実施の形態として、実施の形態5や実施の形態6や実施の形態7で例示した信号生成装置へ適用した構成も可能である。これらの実施の形態においても、第1、第2のDDSの出力とIRM8を構成する第1、第2のミクサ4、5のIF端子との間に、第1、第2のIF信号用リミタ21、22を設けることで、第1、第2のミクサ4、5のIF端子に入力する信号の振幅を等しくして、IRM8のイメージ信号抑圧比を改善し、RF端子9に出力されるイメージ信号が小さくなるようにすることができる。
なお、本発明の実施の形態では、第1、第2のDDSの出力とIRM8を構成する第1、第2のミクサ4、5のIF端子との間に、第1、第2のIF信号用リミタ21、22を設けた場合を例示して説明したが、本発明はこれに限らず、リミタに代わって、入力信号の振幅を適当な大きさに調整して出力する振幅調整回路を設けてもよい。この場合でも、リミタを用いた場合と同様の効果を得ることができる。さらに、あえて第1、第2のミクサのIF端子に入力するIF信号の振幅に差をつけることで、第1、第2のミクサの変換利得の差や、第1、第2のミクサが合成されるまでの経路の通過損失の差を吸収して、RF端子9に出力されるイメージ信号がさらに小さくなるようにすることができる。
実施の形態10.
図15は、この発明の実施の形態10に係わる信号生成装置を示す構成説明図である。本実施の形態は、図1に示す実施の形態1の信号生成装置において、第1、第2のRF信号用リミタ23、24を、IRM8を構成する第1、第2のミクサ4、5のRF端子9の後段に設けて、2つのミクサから出力されるRF帯の所望信号およびイメージ信号の振幅を等しくしてから合成するようにしたものである。2つのミクサから出力されるイメージ信号がキャンセルするよう、第1、第2のRF信号用リミタ23、24により両者の振幅を等しくすることで、IRM8のイメージ信号抑圧比を改善し、RF端子9に出力されるイメージ信号が小さくなるようにすることができる。
なお、本発明の別の実施の形態として、第1、第2のRF信号用リミタ23、24を、IRM8を構成する第1、第2のミクサ4、5のRF端子9の後段に設ける構成を、実施の形態2から実施の形態7に示す信号生成装置へ適用することも可能である。例えば、図16は、データ補正手段13を備えた実施の形態2に適用した場合の信号生成装置の構成である。このような実施の形態による信号生成装置においても、2つのミクサから出力されるRF帯の所望信号およびイメージ信号の振幅を等しくしてから合成するので、IRM8のイメージ信号抑圧比を改善し、RF端子9に出力されるイメージ信号が小さくなるようにすることができる。
なお、本発明の実施の形態では、第1、第2のRF信号用リミタ23、24を設けたが、本発明はこれに限らず、リミタに代わって、入力信号の振幅を適当な大きさに調整して出力する振幅調整回路を設けてもよい。この場合でも、リミタを用いた場合と同様の効果を得ることができる。さらに、あえて2つのRF信号用リミタから出力されるRF信号の振幅に差をつけることで、第1、第2のミクサの変換利得の差や、第1、第2のミクサが合成されるまでの経路の通過損失の差を吸収して、RF端子9に出力されるイメージ信号がさらに小さくなるようにすることができる。
実施の形態11.
図17は、この発明の実施の形態11に係わる信号生成装置を示す構成説明図である。本実施の形態は、図1に示す実施の形態1の信号生成装置において、第1、第2のLO波用リミタ25、26を、IRM8を構成する第1、第2のミクサ4、5のLO端子の前段に設けて、2つのミクサに等振幅のLO波を入力するようにしたものである。これによりLO波の振幅のばらつきによる第1、第2のミクサ4、5の変換利得の変動を抑え、RF端子9に出力される所望信号およびイメージ信号の振幅を等しくして、IRM8のイメージ信号抑圧比を改善し、RF端子9に出力されるイメージ信号が小さくなるようにすることができる。
また、本発明の別の実施の形態として、第1、第2のLO波用リミタ25、26を、IRM8を構成する第1、第2のミクサ4、5のLO端子の前段に設ける構成を、実施の形態2から実施の形態7に示す信号生成装置へ適用することも可能である。この場合でも、LO波の振幅のばらつきによる第1、第2のミクサ4、5の変換利得の変動を抑え、RF端子9に出力される所望信号およびイメージ信号の振幅を等しくして、IRM8のイメージ信号抑圧比を改善し、RF端子9に出力されるイメージ信号が小さくなるようにすることができる。
なお、本発明の実施の形態では、第1、第2のLO波用リミタ25、26を設けたが、本発明はこれに限らず、リミタに代わって、入力信号の振幅を適当な大きさに調整して出力する振幅調整回路を設けてもよい。この場合でも、リミタを用いた場合と同様の効果を得ることができる。さらに、あえて2つのLO波用リミタから出力されるLO波の振幅に差をつけることで、第1、第2のミクサの変換利得の差や、第1、第2のミクサが合成されるまでの経路の通過損失の差を吸収して、RF端子9に出力されるイメージ信号がさらに小さくなるようにすることができる。
実施の形態12.
図18は、この発明の実施の形態12に係わる信号生成装置を示す構成説明図である。本実施の形態は、図1に示す実施の形態1の信号生成装置において、第1、第2のDDS3、12とIRM8を構成する第1、第2のミクサ4、5のIF端子との間に、第1、第2のIF信号用リミタ21、22を設けるとともに、第1、第2のLO波用リミタ25、26を、IRM8を構成する第1、第2のミクサ4、5のLO端子の前段に設けて、2つのミクサに等振幅のLO波を入力するようにしたものである。これにより第1、第2のミクサ4、5のIF端子に入力するIF信号の振幅とLO端子に入力するLO波の振幅を等しくして、RF端子9に出力される所望信号およびイメージ信号の振幅を等しくし、IRM8のイメージ信号抑圧比を改善して、RF端子9に出力されるイメージ信号が小さくなるようにすることができる。
また、本発明の別の実施の形態として、第1、第2のDDS3、12とIRM8を構成する第1、第2のミクサ4、5のIF端子との間に、第1、第2のIF信号用リミタ21、22を設けるとともに、第1、第2のLO波用リミタ25、26を、IRM8を構成する第1、第2のミクサ4、5のLO端子の前段に設けて、2つのミクサに等振幅のLO波を入力するようにした構成を、実施の形態2から実施の形態7に示す信号生成装置へ適用することも可能である。この場合でも、第1、第2のミクサ4、5のそれぞれのIF端子に入力するIF信号の振幅とLO端子に入力するLO波の振幅を等しくして、RF端子9に出力される所望信号およびイメージ信号の振幅を等しくし、IRM8のイメージ信号抑圧比を改善して、RF端子9に出力されるイメージ信号が小さくなるようにすることができる。
なお、本実施の形態では、IF信号とLO波に対してリミタを適用したが、本発明はこれに限らず、IF信号とRF信号に対してリミタを適用すること、RF信号とLO波に対してリミタを適用すること、さらにIF信号とRF信号とLO波のすべてに対してリミタを適用することのいずれも可能である。この場合でも、IRM8のイメージ信号抑圧比を改善して、RF端子9に出力されるイメージ信号が小さくなるようにすることができる。
なお、本発明の実施の形態では、リミタに代えて、入力信号の振幅を適当な大きさに調整して出力する振幅調整回路を設けてもよいことは言うまでもない。この場合でも、リミタを用いた場合と同様の効果を得ることができる。さらに、あえて2つのLO波用リミタから出力されるLO波の振幅に差をつけることで、第1、第2のミクサの変換利得の差や、第1、第2のミクサが合成されるまでの経路の通過損失の差を吸収して、RF端子9に出力されるイメージ信号がさらに小さくなるようにすることができるも言うまでもない。
実施の形態13.
実施の形態9から12に示す信号生成装置を、送受信機の局部発振源、送信機の変調器に適用することで、低スプリアスな送受信機を得ることができる。
この発明の実施の形態1による信号生成装置を示す構成説明図である。 この発明の実施の形態2による信号生成装置を示す構成説明図である。 この発明の実施の形態3による信号生成装置を示す構成説明図である。 この発明の実施の形態4による信号生成装置を示す構成説明図である。 この発明の実施の形態5による信号生成装置を示す構成説明図である。 この発明の実施の形態5による信号生成装置の出力スペクトラムを示す説明図である。 この発明の実施の形態6による信号生成装置を示す構成説明図である。 この発明の別の実施の形態による信号生成装置を示す構成説明図である。 この発明の実施の形態7による信号生成装置を示す構成説明図である。 この発明の別の実施の形態による信号生成装置を示す構成説明図である。 この発明の実施の形態9による信号生成装置を示す構成説明図である。 この発明の別の実施の形態による信号生成装置を示す構成説明図である。 この発明の別の実施の形態による信号生成装置を示す構成説明図である。 この発明の別の実施の形態による信号生成装置を示す構成説明図である。 この発明の実施の形態10による信号生成装置を示す構成説明図である。 この発明の別の実施の形態による信号生成装置を示す構成説明図である。 この発明の実施の形態11による信号生成装置を示す構成説明図である。 この発明の実施の形態12による信号生成装置を示す構成説明図である。 従来の高周波帯域信号生成装置を示す構成説明図である。 従来の高周波帯域信号生成装置の出力スペクトラムを示す説明図である。
符号の説明
1 位相データ生成手段、2 クロック源、3 第1のDDS、4 第1のミクサ、5 第2のミクサ、6 IF帯の90度移相器、7 LO波用90度移相器、8 IRM、9 RF端子、10 LO源、11 データ変換手段、12 第2のDDS、13 データ補正手段、14 クロック変換手段、15 クロック補正手段、16 切り替えスイッチ、17 第2のデータ変換手段、21 第1のIF信号用リミタ、22 第2のIF信号用リミタ、23 第1のRF信号用リミタ、24 第2のRF信号用リミタ、25 第1のLO波用リミタ、26 第2のLO波用リミタ。

Claims (13)

  1. 位相設定データを生成する位相データ生成部と、クロックを生成するクロック生成部と、互いに位相が90度異なる局部発振波を生成する局部発振波生成部と、前記位相データ生成部から位相が90度異なる位相設定データがそれぞれ入力されると共に、前記クロック生成部から同一のクロックがそれぞれ入力され、互いの位相が90度異なるIF信号を出力する第1のDDSと第2のDDSと、前記第1のDDSと前記第2のDDSから出力されたIF信号のそれぞれが入力されると共に、前記局部発振波生成部から出力された局部発振波のそれぞれが入力され、周波数変換する第1のミクサと第2のミクサと、を備え、前記第1のミクサと第2のミクサの出力を合成して出力することを特徴とする信号生成装置。
  2. 前記位相データ生成部に前記第1のDDSまたは前記第2のDDSの少なくとも一方へ入力される位相設定データを補正し、前記第1のミクサと前記第2のミクサの出力の位相誤差を相殺する位相設定データ補正手段を備えたことを特徴とする請求項1記載の信号生成装置。
  3. 位相設定データを生成する位相データ生成部と、クロックを生成するクロック生成部と、互いに位相が90度異なる局部発振波を生成する局部発振波生成部と、前記位相データ生成部から同一の位相設定データがそれぞれ入力されると共に、前記クロック生成部から位相が90度異なるクロックがそれぞれ入力され、互いの位相が90度異なるIF信号を出力する第1のDDSと第2のDDSと、前記第1のDDSと前記第2のDDSから出力されたIF信号のそれぞれが入力されると共に、前記局部発振波生成部から出力された局部発振波のそれぞれが入力され、周波数変換する第1のミクサと第2のミクサと、を備え、前記第1のミクサと前記第2のミクサの出力を合成して出力することを特徴とする信号生成装置。
  4. 前記クロック生成部に前記第1のDDSまたは前記第2のDDSの少なくとも一方へ入力されるクロックを補正し、前記第1のミクサと前記第2のミクサの出力の位相誤差を相殺するクロック補正手段を備えたことを特徴とする請求項3記載の信号生成装置。
  5. 前記第1のミクサと前記第2のミクサへそれぞれ入力する前記第1のDDSと前記第2のDDSから出力されるIF信号を入れ替える切り替えスイッチを備えたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の信号生成装置。
  6. 前記第1のDDSと前記第2のDDSへそれぞれ入力する前記位相データ生成部から出力される前記位相設定データを入れ替える切り替えスイッチを備えたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の信号生成装置。
  7. 前記第1のDDSと前記第2のDDSへそれぞれ入力する前記クロック生成部から出力される前記クロックを入れ替える切り替えスイッチを備えたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の信号生成装置。
  8. 前記第1のミクサと前記第2のミクサへそれぞれ入力する前記第1のDDSと前記第2のDDSから出力されるIF信号のそれぞれの経路の少なくとも一方に、前記IF信号の振幅を制御するIF信号振幅調整回路を備えたことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の信号生成装置。
  9. 前記第1のミクサと前記第2のミクサへそれぞれ入力する前記局部発振波生成部から生成される互いに位相が90度異なる局部発振波のそれぞれの経路の少なくとも一方に、前記局部発振波の振幅を制御する局部発振波振幅調整回路を備えたことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の信号生成装置。
  10. 前記第1のミクサと前記第2のミクサの出力が合成されるまでのそれぞれの経路の少なくとも一方に、前記出力の振幅を制御する出力振幅調整回路を備えたことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の信号生成装置。
  11. 前記IF信号振幅調整回路と前記局部発振波振幅調整回路と前記出力振幅調整回路の少なくとも2つを備えたことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の信号生成装置。
  12. 請求項1〜11のいずれか1項に記載の信号生成装置を局部発振源に備えたことを特徴とする送受信機。
  13. 請求項1〜11のいずれか1項に記載の信号生成装置を変調器に備えたことを特徴とする送信機。
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