JP3588561B2

JP3588561B2 - 受信装置

Info

Publication number: JP3588561B2
Application number: JP07848199A
Authority: JP
Inventors: 隆仁常本
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-03-23
Filing date: 1999-03-23
Publication date: 2004-11-10
Anticipated expiration: 2019-03-23
Also published as: JP2000275327A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばパルス圧縮レーダやスペクトラム拡散信号受信装置など、特に広帯域信号を受信する受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年になり、ディジタル信号処理技術の発展が著しい。このような背景から、アナログの受信信号をディジタル化したうえで種々の受信処理を施す受信装置が提供されている。受信信号をディジタル化することで、耐ノイズ性の向上などの様々なメリットを得ることができる。
【０００３】
ところで、近年ではパルス圧縮技術や周波数拡散技術などにより、受信対象信号の占有周波数帯域が広帯域化される傾向にある。このような広帯域の信号を送信波形に忠実な波形として受信するためには、瞬時受信帯域を対象信号の占有周波数帯域と同じ程度に広く取ることが必要となる。
【０００４】
ところが現状では、特にアナログ／ディジタル変換器（以下Ａ／Ｄ変換器と標記する）の処理能力が対象信号の帯域に追いついておらず、瞬時受信帯域を対象信号の占有周波数帯域と同程度に取ることが困難である。すなわちアナログ／ディジタル変換器に過度に広帯域の信号を与えると、その出力にエイリアスと称される不要成分が現われてしまう。これが信号再生の忠実度を劣化させる主要因となり、受信した信号を忠実に再現することが難しいという不具合が有った。
【０００５】
またアナログ／ディジタル変換器に限らず、受信装置に過度に広帯域の信号を与えることは一般に好ましいものではない。すなわち受信信号の広帯域化への要求と、信号再生の忠実さへの要求との間にはトレードオフの関係があり、これらの要求を両立させることの可能な受信装置が望まれている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように従来の受信装置には、デバイス上の制約から受信帯域を拡げることが難しく、広帯域信号を忠実に再現することが困難であるという不具合が有った。
【０００７】
本発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、広帯域信号を忠実に受信可能な受信装置を提供することにある。
【０００８】
【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、受信対象信号の帯域を分割して複数の狭帯域信号を生成する帯域分割手段と、上記狭帯域信号をそれぞれディジタルに変換する複数のアナログ／ディジタル変換手段と、上記ディジタルに変換された狭帯域信号のそれぞれに対して受信処理を施す複数の受信処理部と、これらの複数の受信処理部からそれぞれ送出される信号の帯域を合成し、上記受信対象信号の帯域を復元する帯域復元手段とを具備することを特徴とする。
【０００９】
帯域分割手段としては、例えば上記受信対象信号を中間周波数信号に変換する第１の周波数変換器と、それぞれ異なるパスバンドを有し上記中間周波数信号の帯域を分割して上記複数の狭帯域信号を生成する複数の第１の帯域フィルタとを備える。
【００１０】
また上記複数のアナログ／ディジタル変換手段には、上記狭帯域信号のそれぞれに対して設けられる複数のアナログ／ディジタル変換器と、上記狭帯域信号を、それぞれ対応する上記アナログ／ディジタル変換器に与えるべく周波数ドロップする複数の第２の周波数変換器とを備える。
【００１１】
また上記帯域復元手段には、上記複数の受信処理部からそれぞれ送出される信号を上記周波数ドロップ前の周波数に戻す複数の第３の周波数変換器と、これらの複数の第３の周波数変換器のそれぞれに対応して設けられ、対応する第３の周波数変換器から送出される信号に含まれる不要帯域成分をそれぞれ除去する複数の第２の帯域フィルタと、これらの複数の第２の帯域フィルタから送出される信号を合成する合成手段とを備える。
【００１２】
このような構成によれば、複数の第１の帯域フィルタにより受信信号帯域が複数の異なる瞬時受信帯域に分割される。すなわち複数の第１の帯域フィルタを設けて帯域を分割することにより、アナログ／ディジタル変換器に与えられる信号帯域を狭くできる。これにより各アナログ／ディジタル変換器に要求されるスペックを緩和しつつ、しかも各狭帯域信号ごとに忠実な受信再生を施すことが可能となり、その結果、広帯域の受信信号を忠実に再生することが可能となる。
【００１３】
このほか、各受信処理部のそれぞれは与えられる狭帯域信号に対する処理能力さえ持っていれば良いことになるので、上記と同様にスペック要求を緩和でき、デバイスの負担を軽減できる。これによっても受信再生の忠実度の向上を図れるほか、広く安価に提供されているデバイスを使用することができるようになり、低価格化を図れるというメリットがある。
【００１４】
また本発明は、上記第２の帯域フィルタのうち、帯域の隣り合うもの同志の通過帯域特性を相互にオーバーラップさせ、かつこのオーバラップ部分の振幅レベルの和を上記平坦部分の振幅レベルと等しくしたことを特徴とする。
【００１５】
このようにすることで、帯域復元手段において受信信号の帯域を復元する際、合成された帯域を周波数に対して平坦なものとすることが可能となる。このため、歪みの無い帯域特性を実現でき、これによっても忠実な受信再生を行うことが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明に係わる受信装置の実施の形態を示すブロック構成図である。すなわちこの受信装置は、到来する広帯域電波をアンテナＡＴで受け、これを局部発振器１およびミキサ２により中間周波信号（ＩＦ信号）にダウンコンバートしたのち複数の帯域フィルタ（ＢＰＦ）３１〜３ｎに導く。
【００１７】
帯域フィルタ３１〜３ｎは、それぞれ例えば２０ＭＨｚのパスバンドを有するもので、到来電波の帯域を分割してカバーするものとなっている。例えば１００ＭＨｚを中心として上下に５０ＭＨｚの帯域が必要であれば、５個の帯域フィルタを設け（ｎ＝５）、それぞれ５０〜７０、７０〜９０、９０〜１１０、１１０〜１３０、１３０〜１５０ＭＨｚなる帯域を個別に設定するようにする。
【００１８】
次いで各帯域フィルタ３１〜３ｎから送出される帯域制限された信号は、コンバータ４１〜４ｎおよびローパスフィルタ（ＬＰＦ）５１〜５ｎを介してそれぞれ周波数ドロップされたのち、アナログ／ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）６１〜６ｎにてディジタル変換される。これにより得られたディジタル受信信号は信号処理部７１〜７ｎにそれぞれ与えられ、各種受信信号処理を施される。
【００１９】
信号処理を施された後の信号は、それぞれディジタルコンバータ８１〜８ｎにより、ディジタルのままドロップ前の帯域に戻され、次いでディジタルフィルタ９１〜９ｎを介して合成器１０に与えられる。合成器１０では、帯域フィルタ３１〜３ｎにてｎ系統に分割された狭帯域信号がディジタル的に合成され、これにより受信信号の帯域が復元される。なお、ディジタルコンバータ８１〜８ｎ、ディジタルフィルタ９１〜９ｎ、合成器１０は、ＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）やＤＤＳ（ＤｉｒｅｃｔＤｉｇｉｔａｌＳｙｎｔｈｅｓｉｚｅｒ）などを用いたディジタル演算素子として実現される。
【００２０】
このように、到来電波の帯域に応じた数の帯域フィルタ３１〜３ｎを設けて帯域を複数に分割することにより、各アナログ／ディジタル変換器６１〜６ｎの処理帯域を狭い範囲に抑えることができる。
【００２１】
すなわち、アナログ／ディジタル変換器のスペックを表す量のひとつに、サンプリング周波数がある。ナイキストの定理から（処理帯域）＜（サンプリング周波数／２）なる関係が有り、理論上、少なくともこの関係が満たされていれば良い。しかしながら、技術的な観点から忠実な信号再生のためには処理帯域をなるべく小さく取り、（サンプリング周波数／２）との大小関係をなるべく大きくする必要が有る。
【００２２】
従来の受信装置では、受信信号の帯域を一つのアナログ／ディジタル変換器でカバーするようにしていたため、処理帯域と（サンプリング周波数／２）との大小関係が近接していた。このため受信信号に過度の高周波信号が生じた場合、上記の関係が逆転してしまい、結果としてエイリアスなどのノイズを生じてしまうことがあった。また、処理帯域と（サンプリング周波数／２）との関係が近接することは、アナログ／ディジタル変換器自体、またこれに付随するフィルタなどに対するスペック要求が厳しくなることを意味し、これと相俟って受信再生の忠実度が損なわれていた。
【００２３】
一方、上記構成ではアナログ／ディジタル変換器６１〜６ｎの処理帯域を狭くできることから、既存のデバイスの能力内で処理帯域と（サンプリング周波数／２）との間に余裕を持たせることができる。この結果、エイリアスの出現を防ぐことができ、また信号に対して細かなサンプリングを行えることから、信号再生の忠実度を向上させることが可能になる。また、処理帯域を狭くすることによっていわゆるオーバーサンプリングを実施できるようになる。これによっても、さらなる忠実度の向上を図れる。
【００２４】
また上記構成により、各デバイスに要求されるスペックを緩和でき、デバイスの負担を軽減できる。これによっても受信再生の忠実度の向上を図れるほか、広く安価に提供されているデバイスを使用することができるようになり、低価格化を図れるというメリットがある。このほか、受信帯域を複数の受信系統により分担してカバーするようにしているので、帯域の拡張にも無理なく対応することが可能である。
【００２５】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。本実施形態における受信装置は、そのハードウェア的構成においては図１と同様であるが、同図におけるディジタルフィルタ９１〜９ｎのパス周波数特性を変化させたものとなっている。
【００２６】
図２に、本実施形態に係わる各ディジタルフィルタの帯域特性を模式的に示す。図２（ａ）は、ディジタルフィルタ９１〜９ｎのうち隣り合う帯域をカバーするものの帯域特性を示している。図から明らかなように、この帯域特性は平坦部分と傾斜部分とを有し、隣のフィルタとの間にオーバラップ部分を持つ（図中太線部分）。本実施形態では、このオーバラップ部分の形状を、ｓｉｎ^２ｆ特性またはｃｏｓ^２ｆ特性（ｆは周波数）で変化させるものとした。
【００２７】
すなわち、合成器１０にて帯域を合成する際には、理想的には図３（ｂ）に示すように平坦な特性を得ることが望まれる。しかしながら、各ディジタルフィルタ９１〜９ｎの特性を図３（ａ）に示すごとく急峻なものにすることは困難であるため、図４（ａ）のように帯域が重なり合った（オーバラップした）状態で合成されることになる。
【００２８】
ところが、このままでは図４（ｂ）に示すように、オーバラップ部分の帯域特性に歪みを生じることになってしまう。そこで本実施形態では、オーバーラップ部分のパス帯域特性をｓｉｎ^２ｆ特性またはｃｏｓ^２ｆ特性としている。このようにすることで、図５に示すように、合成後の帯域特性を一様に平坦なものとすることが可能となり、受信信号の再現の忠実度をさらに高めることが可能となる。
【００２９】
一般に、このような特殊な特性は、プログラムの変更によりパス特性を変更できるディジタルフィルタにより実現するのが容易である。上記構成では、ディジタルフィルタ９１〜９ｎを用いて、ディジタル信号のまま帯域を復元するようにしている。このため、特性の設定が容易で、歪みの無い受信を容易に実現できる。もちろん、アナログのデバイスによっても上記特性を実現することは可能で、本発明の思想はディジタル処理に限定されるものではない。
【００３０】
なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではない。
例えば、受信信号を中間周波信号に変換する局部発振器１およびミキサ２は、必要に応じて設ければ良い。また、帯域フィルタ３１〜３ｎのパス帯域および受信帯域は、上記の限りではない。
【００３１】
また、各信号処理部７１〜７ｎの後にディジタル／アナログ変換器を設け、その後の帯域復元処理をアナログ領域で行うようにしても良い。この場合、各コンバータ８１〜８ｎ、フィルタ９１〜９ｎ、合成器１０はアナログのデバイスで構成される。
【００３２】
また第２実施形態においてオーバラップ部分の帯域特性は上記の限りでなく、例えば所定の切片および傾きを持つ直線にするなど、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能である。
【００３３】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、受信信号の帯域を複数の帯域フィルタにより分割し、これにより生成される複数の狭帯域信号のそれぞれに対して受信処理を施したのち合成して帯域を復元するようにしているので、広帯域信号を忠実に受信可能な受信装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わる受信装置の構成を示すブロック図。
【図２】本発明の第２の実施形態におけるディジタルフィルタ９１〜９ｎの帯域特性を概略的に示す図。
【図３】ディジタルフィルタ９１〜９ｎの理想的な帯域特性を示す模式図。
【図４】オーバーラップ部分における歪みを説明するために用いた図。
【図５】本発明の第２の実施形態において得られる効果を説明するために用いた図。
【符号の説明】
ＡＴ…アンテナ
１…局部発振器
２…ミキサ
３１〜３ｎ…帯域フィルタ（ＢＰＦ）
４１〜４ｎ…コンバータ
５１〜５ｎ…ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
６１〜６ｎ…アナログ／ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）
７１〜７ｎ…信号処理部
８１〜８ｎ…ディジタルコンバータ
９１〜９ｎ…ディジタルフィルタ
１０…合成器

Claims

連続的な帯域を持つ受信対象信号の帯域幅に応じた数の帯域固定型フィルタにより、前記受信対象信号の帯域を連続する複数の帯域に分割して複数の狭帯域信号を生成する帯域分割手段と、
前記狭帯域信号をそれぞれディジタルに変換する複数のアナログ／ディジタル変換手段と、
前記ディジタルに変換された狭帯域信号のそれぞれに対して受信処理を施す複数の受信処理部と、
これらの複数の受信処理部からそれぞれ送出される信号の帯域を合成し、前記受信対象信号の帯域を復元する帯域復元手段とを具備することを特徴とする受信装置。
受信対象信号の帯域を分割して複数の狭帯域信号を生成する帯域分割手段と、
前記狭帯域信号をそれぞれディジタルに変換する複数のアナログ／ディジタル変換手段と、
前記ディジタルに変換された狭帯域信号のそれぞれに対して受信処理を施す複数の受信処理部と、
これらの複数の受信処理部からそれぞれ送出される信号の帯域を合成し、前記受信対象信号の帯域を復元する帯域復元手段とを具備し、
前記帯域分割手段は、
前記受信対象信号を中間周波数信号に変換する第１の周波数変換器と、
それぞれ異なるパスバンドを有し、前記中間周波数信号の帯域を分割して前記複数の狭帯域信号を生成する複数の第１の帯域フィルタとを備え、
前記複数のアナログ／ディジタル変換手段は、
前記狭帯域信号のそれぞれに対して設けられる複数のアナログ／ディジタル変換器と、
前記狭帯域信号を、それぞれ前記対応するアナログ／ディジタル変換器に与えるべく周波数ドロップする複数の第２の周波数変換器とを備え、
前記帯域復元手段は、
前記複数の受信処理部から送出される信号がそれぞれ与えられ、これらの信号を周波数変換する複数の第３の周波数変換器と、
これらの複数の第３の周波数変換器のそれぞれに対応して設けられ、対応する第３の周波数変換器から送出される信号に含まれる不要帯域成分をそれぞれ除去する複数の第２の帯域フィルタと、
これらの複数の第２の帯域フィルタから送出される信号を合成する合成手段とを備えることを特徴とする受信装置。
前記複数の第３の周波数変換器の各々は、前記複数の受信処理部から与えられる信号をそれぞれ周波数ドロップ前の周波数に戻すものであることを特徴とする請求項２に記載の受信装置。
前記第２の帯域フィルタのうち、帯域の隣り合うもの同志の通過帯域特性を相互にオーバーラップさせ、かつこのオーバラップ部分の振幅レベルの和を前記平坦部分の振幅レベルと等しくしたことを特徴とする請求項２または３に記載の受信装置。