JP3626399B2 - 周波数シンセサイザ及びこれを用いたマルチバンド無線機 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の所望周波数の信号を生成する周波数シンセサイザ及び該周波数シンセサイザを用いて構成されるマルチバンド無線機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、移動通信端末は一つの通信システム、例えばＰＤＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｅｌｌｕｌａｒ）方式の携帯電話システム、ＩＳ−９５に準拠した携帯電話システム、ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｈａｎｄｙ−ｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ）などでのみ使用可能に構成されている。すなわち、一台の移動通信端末は世の中に存在する様々の通信システムの中の一つの規格の方式にのみ対応するのが普通であった。
【０００３】
これに対し、近年の移動通信システムの多様化に伴い、一台の移動通信端末で様々な方式の送受信を行うことが要求されてきている。例えば、ＰＤＣ方式の携帯電話システムとＰＨＳの両方で使用可能な、いわゆるマルチモード端末が既に市場に投入されている。通常、異なる移動通信システムは異なる周波数帯を用いるため、このようなマルチモード端末には複数の周波数帯での送受信機能、いわゆるマルチバンド無線機能が要求される。
【０００４】
このようなマルチバンド無線機を実現するのに適したアーキテクチャとして、ダイレクトコンバージョン方式がある。ダイレクトコンバージョン方式による無線機では、アンテナからの受信信号は直交復調器に入力される。直交復調器のローカル入力ポートには、周波数シンセサイザから出力された受信用ローカル信号をπ／２移相器で位相シフトして生成した位相が９０°異なる一対の受信用ローカル信号が入力される。受信用ローカル信号の周波数は、受信信号の中の所望信号と同一に設定される。この直交復調器で受信信号と受信用ローカル信号が乗算されることにより、所望信号が中心周波数０ＨｚのＩチャネル及びＱチャネルのベースバンド信号に変換され、ベースバンド受信部へ入力される。
【０００５】
一方、ベースバンド送信部で生成されたＩチャネル及びＱチャネルの送信信号は直交変調器に入力される。直交変調器のローカル入力ポートには、周波数シンセサイザから出力された送信用ローカル信号をπ／２移相器で位相シフトして生成した位相が９０°異なる送信用ローカル信号が入力される。送信用ローカル信号の周波数は、送信周波数と同一に設定される。この直交変調器で送信信号と送信用ローカル信号が乗算されることにより、送信周波数に周波数変換される。
【０００６】
ダイレクトコンバージョン方式に限らないが、マルチバンド無線機に使用される周波数シンセサイザは、マルチバンド化に対応した様々の周波数帯のローカル信号を生成できることが必要がある。例えば、世界では９００ＭＨｚ帯を用いるＧＳＭ（ｇｌｏｂａｌ ｓｙｓｔｅｍ ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）、１８００ＭＨｚ帯を用いるＤＣＳ（ｄｉｇｉｔａｌ ｃｅｌｌｕｌａｒ ｓｙｓｔｅｍ）、１９００ＭＨｚ帯を用いるＰＣＳ（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｅｒｖｉｃｅｓ）、２ＧＨｚ帯を用いるＵＭＴＳ（ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｍｏｂｉｌｅ ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）などの方式が広い範囲で利用されており、これらの全ての周波数帯で使用可能な４バンド無線機の開発が望まれる。
【０００７】
このような４バンド無線機に対応した周波数シンセサイザを例えばダイレクトコンバージョン方式に対応させて実現する場合、ＰＤＣとＰＨＳの両方に対応可能な２バンド無線機における周波数シンセサイザの構成法の類推から、ＧＳＭ送信用、ＧＳＭ受信用、ＤＣＳ送信用、ＤＣＳ受信用、ＰＣＳ送信用、ＰＣＳ受信用／ＵＭＴＳ送信用及びＵＭＴＳ受信用の各単位シンセサイザを用意する方法が考えられる。ＰＣＳの受信周波数とＵＭＴＳの送信周波数は帯域がほぼ一致しているために、一つのシンセサイザで兼用が可能である。すなわち、特殊な場合を除いて、基本的には必要な複数の周波数帯域にそれぞれ対応した個数の単位シンセサイザを用意することになる。従って、バンド数が多くなると、それに比例して単位シンセサイザの個数が増し、ハードウェアが膨大なものとなってしまう。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、マルチバンド無線機を実現するために各周波数帯域にそれぞれ対応した単位シンセサイザを用意する方法では、バンド数が多くなるとそれに比例して多数の単位シンセサイザを必要とするため、ハードウェア規模が非常に大きくなり、マルチモード端末の大型化、高価格化及び消費電力の増大を招くという問題点があった。
【０００９】
本発明は、このような問題点を除去し、小数の単位シンセサイザからなる回路規模の小さな、マルチバンド無線機に対応した周波数シンセサイザ及びこれを用いたマルチバンド無線を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明に係る周波数シンセサイザは、高周波数帯の周波数可変の第１基準周波数信号を生成する第１の単位シンセサイザと、低周波数帯の所定周波数の第２基準周波数信号を生成する第２の単位シンセサイザと、前記第１基準周波数信号及び前記第２基準周波数信号に対して分周と乗算を含む演算を施すことにより、３以上の周波数帯域の出力信号を生成する演算回路とを具備することを特徴とする。
【００１１】
このように本発明に係る周波数シンセサイザでは、二つの単位シンセサイザに分周器と乗算のためのミキサからなる演算回路を組み合わせた小規模の回路構成によって、単位シンセサイザの個数より多い複数の周波数帯域の信号を生成することが可能となる。
【００１２】
また、本発明は受信信号を位相が９０°または４５°異なる一対の受信用ローカル信号によって復調する直交復調器と、位相が９０°異なる一対の送信信号を位相が９０°異なる一対の送信用ローカル信号によって変調する直交変調器とを無線部に有するマルチバンド無線機において、上記周波数シンセサイザを用いて受信用ローカル信号及び前記送信用ローカル信号を生成することを特徴とする。このような構成により、例えば送受信系共にダイレクトコンバージョン方式を用いたマルチバンド無線機を小さなハードウェア規模で実現することができる。
【００１３】
さらに、本発明は受信信号を位相が９０°または４５°異なる一対の受信用ローカル信号によって復調する直交復調器と、位相が９０°異なる一対の送信信号を位相が９０°異なる一対の送信用第１ローカル信号によって変調する直交変調器と、前記直交変調器の出力信号を送信用第２ローカル信号によって周波数変換する周波数変換器とを無線部に有するマルチバンド無線機において、上記周波数シンセサイザを用いて受信用ローカル信号及び前記送信用ローカル信号を生成することを特徴とする。このような構成により、例えば受信系にダイレクトコンバージョン方式を用い、送信系にはスーパーテロダイン方式を用いたマルチバンド無線機を小さなハードウェア規模で実現することが可能である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る周波数シンセサイザを含むマルチバンド無線機の構成を示すブロック図である。本実施形態のマルチバンド無線機は、ＧＳＭ／ＤＣＳ／ＰＣＳ／ＵＭＴＳに対応したダイレクトコンバージョン方式による４バンド無線機である。
【００１５】
アンテナ１からの受信信号は、二つのミキサ２Ａ，２Ｂからなる直交復調器２に入力され、ミキサ２Ａ，２Ｂのローカル入力ポートに周波数シンセサイザ１０Ａからπ／２移相器４を介して入力された位相０°及び９０°の受信用ローカル信号と乗算されることにより、Ｉチャネル及びＱチャネルのベースバンド受信信号Ｉｒ，Ｑｒが生成される。ベースバンド受信信号Ｉｒ，Ｑｒは、図示しないベースバンド処理部に入力される。
【００１６】
一方、ベースバンド処理部から出力されるＩチャネル及びＱチャネルのベースバンド送信信号Ｉｔ，Ｑｔは、二つのミキサ３Ａ，３Ｂからなる直交変調器３に入力され、ミキサ３Ａ，３Ｂのローカル入力ポートに周波数シンセサイザ１０Ａからπ／２移相器５を介して入力された位相０°及び９０°の送信用ローカル信号と乗算されることにより、Ｉチャネル及びＱチャネルのＲＦ送信信号が生成される。Ｉチャネル及びＱチャネルのＲＦ信号は合成され、アンテナ１を介して送信される。
【００１７】
次に、周波数シンセサイザ１０Ａについて説明する。
周波数シンセサイザ１０Ａには、高周波数帯の周波数可変の第１基準周波数信号を生成するＨＦシンセサイザ１１及び低周波数帯の第２基準周波数信号を生成するＬＦシンセサイザ１２が単位シンセサイザとして設けられている。ここで高周波数帯、低周波数帯という用語は、前者に対して後者の方が周波数が低いという相対的な意味で使っている。ＨＦシンセサイザ１１及びＬＦシンセサイザ１２は、例えばＰＬＬ（ｐｈａｓｅ−ｌｏｃｋｅｄ ｌｏｏｐ）を用いて構成される。
【００１８】
本実施形態の周波数シンセサイザ１０Ａでは、このような周波数帯の異なる二つの単位シンセサイザであるＨＦシンセサイザ１１及びＬＦシンセサイザ１２から出力される基準周波数信号に対して、以下のような演算回路により分周及び乗算を含む演算を施すことによって、ＧＳＭ／ＤＣＳ／ＰＣＳ／ＵＭＴＳの各方式で送受信用ローカル信号として必要な複数の周波数の出力信号を生成する。
【００１９】
第１のミキサ１３には、第１の基準周波数信号であるＨＦシンセサイザ１１の出力信号と第２の基準周波数信号であるＬＦシンセサイザ１２の出力信号とが入力される。ＬＦシンセサイザ１２の出力信号は、分周比「２」の第１の分周器１４にも入力される。第２のミキサ１５には、ＨＦシンセサイザ１１の出力信号と第１の分周器１４の出力信号が入力される。第１のミキサ１３の出力信号は、分周比「２」の第２の分周器１６に入力され、第２のミキサ１５の出力信号は分周比を「２」と「４」に切り替え可能な第３の分周器１７に入力される。
【００２０】
スイッチ１８では、第２の分周器１６の出力信号と第３の分周器１７の出力信号とが切り替えられる。このスイッチ１８の出力信号は受信用ローカル信号として出力され、π／２移相器４を介して直交復調器２に入力される。第３の分周器１７の出力信号は、さらに送信用ローカル信号として出力され、π／２移相器５を介して直交変調器３に入力される。
【００２１】
ＨＦシンセサイザ１１の出力信号周波数、ＬＦシンセサイザ１２の出力信号周波数、第２のミキサ１５の動作の有効／無効、第３の分周器１７の分周比及びスイッチ１８の切り替え動作は、コントローラ１９によってマルチバンド無線機の動作モードに応じて制御される。なお、ＬＦシンセサイザ１２の出力信号周波数は本実施形態では固定でよく、コントローラ１９による制御はＬＦシンセサイザ１２のオン／オフを除いて必ずしも必要ではない。また、図１ではコントローラ１９から第２のミキサ１５への制御信号線を省略している。
以下、周波数シンセサイザ１０Ａの動作をマルチバンド無線機の動作モード別に具体的に説明する。周波数シンセサイザ１０Ａの動作説明のために、ＧＳＭ／ＤＣＳ／ＰＣＳ／ＵＭＴＳの４バンドの具体的な周波数構成を次の表に示す。
【００２２】
【表１】
Figure 0003626399
【００２３】
［ＧＳＭ送信モード］
まず、ＧＳＭ方式で送信を行う場合は、ＨＦシンセサイザ１１の出力信号周波数を送信周波数に応じて３５２０ＭＨｚ〜３６６０ＭＨｚの周波数範囲内の値とし、第２のミキサ１５を無効（ＨＦシンセサイザ１１の出力信号をそのまま通過させる状態）とし、さらに第３の分周器１７の分周比を「４」とする。これにより周波数シンセサイザ１０Ａからは、第３の分周器１７で３５２０ＭＨｚ〜３６６０ＭＨｚを４分周して得られた８８０ＭＨｚ〜９１５ＭＨｚの周波数の送信用ローカル信号が出力され、π／２移相器５を介して直交復調器３に入力される。
【００２４】
［ＧＳＭ受信モード］
次に、ＧＳＭ方式で受信を行う場合は、ＨＦシンセサイザ１１の出力信号周波数を送信周波数に応じて３７００ＭＨｚ〜３８４０ＭＨｚの周波数範囲内の値とし、第２のミキサ１５を無効（ＨＦシンセサイザ１１の出力信号をそのまま通過させる状態）とし、第３の分周器１７の分周比を「４」とし、さらにスイッチ１８を下側（第３の分周器１７の出力信号を選択する状態）に切り替える。これにより周波数シンセサイザ１０Ａからは、３７００ＭＨｚ〜３８４０ＭＨｚを第３の分周器１７で４分周して得られた９２５ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚの周波数の受信用ローカル信号がスイッチ１８を介して出力され、π／２移相器４を介して直交復調器２に入力される。
【００２５】
ＧＳＭ方式ではＴＤＭＡ（ｔｉｍｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ）方式で通信を行うため、送受信が同時に行われることはない。送受信の切り替えは、送受信のタイミングに応じてＨＦシンセサイザ１１の出力信号周波数を上述のように切り替えることで行われる。
【００２６】
［ＤＣＳ送信モード］
次に、ＤＣＳ方式で送信を行う場合は、ＨＦシンセサイザ１１の出力信号周波数を送信周波数に応じて３６１０ＭＨｚ〜３７６０ＭＨｚの周波数範囲内の値とし、ＬＦシンセサイザ１２の出力信号周波数を３８０ＭＨｚとし、第２のミキサ１５を有効とし、さらに第３の分周器１７の分周比を「２」とする。ＬＦシンセサイザ１２の出力信号は、第２の分周器１４によって１９０ＭＨｚに２分周された後、第２のミキサ１５に入力される。
【００２７】
第２のミキサ１５では、ＨＦシンセサイザ１１の出力信号と第２の分周器１４の出力信号とが乗算されて両信号の周波数差が検出されることにより、送信周波数に応じて３４２０ＭＨｚ〜３５７０ＭＨｚの周波数範囲の周波数の出力信号が得られる。この第２のミキサ１５の３４２０ＭＨｚ〜３５７０ＭＨｚの周波数の出力信号が第３の分周器１７で２分周されることにより、周波数シンセサイザ１０Ａからは１７１０ＭＨｚ〜１７８５ＭＨｚの周波数の送信用ローカル信号が出力され、π／２移相器５を介して直交変調器３に入力される。
【００２８】
［ＤＣＳ受信モード］
次に、ＤＣＳ方式で受信を行う場合は、ＨＦシンセサイザ１１の出力信号周波数を受信周波数に応じて３６１０ＭＨｚ〜３７６０ＭＨｚの周波数範囲内の値とし、第２のミキサ１５を無効（ＨＦシンセサイザ１１の出力信号をそのまま通過させる状態）とし、第３の分周器１７の分周比を「２」とし、さらにスイッチ１８を下側（第３の分周器１７の出力信号を選択する状態）へ切り替える。これにより周波数シンセサイザ１０Ａからは、３６１０ＭＨｚ〜３７６０ＭＨｚを第２の分周器１７で２分周して得られた１８０５〜１８８０ＭＨｚの周波数の受信用ローカル信号がスイッチ１８を介して出力され、π／２移相器４を介して直交復調器２に入力される。
【００２９】
ＤＣＳ方式では、ＧＳＭ方式と同様ＴＤＭＡ方式で通信を行うため、送受信が同時に行われることはない。送受信の切替は、送受信のタイミングに応じて第２のミキサ１５の無効／有効を上述のように切り替えることで行われる。
【００３０】
［ＰＣＳ送信モード］
次に、ＰＣＳ方式で送信を行う場合は、ＨＦシンセサイザ１１の出力信号周波数を送信周波数に応じて３７００ＭＨｚ〜３８２０ＭＨｚの周波数範囲内の値とし、第２のミキサ１５を無効（ＨＦシンセサイザ１１の出力信号をそのまま通過させる状態）とし、さらに第３の分周器１７の分周比を「２」とする。これにより周波数シンセサイザ１０Ａからは、第３の分周器１７で３７００ＭＨｚ〜３８２０ＭＨｚを２分周して得られた１８５０ＭＨｚ〜１９１０ＭＨｚの周波数の送信用ローカル信号が出力され、π／２移相器５を介して直交変調器３に入力される。
【００３１】
［ＰＣＳ受信モード］
次に、ＰＣＳ方式で受信を行う場合は、ＨＦシンセサイザ１１の出力信号周波数を送信周波数に応じて３８６０ＭＨｚ〜３９８０ＭＨｚの周波数範囲内の値とし、第２のミキサ１５を無効（ＨＦシンセサイザ１１の出力信号をそのまま通過させる状態）とし、第３の分周器７の分周比を「２」とし、さらにスイッチ１８を下側（第３の分周器１７の出力信号を選択する状態）に切り替える。これにより周波数シンセサイザ１０Ａからは、３８６０ＭＨｚ〜３９８０ＭＨｚを第２の分周器１７で２分周して得られた１９３０ＭＨｚ〜１９９０ＭＨｚの周波数の受信用ローカル信号がスイッチ１８を介して出力され、π／２移相器４を介して直交復調器２に入力される。
【００３２】
ＰＣＳ方式はいくつかの方式があるが、ＧＳＭ方式と同様の方式の場合、ＴＤＭＡ方式で通信を行うため、送受信が同時に行われることはない。送受信の切替は、送受信のタイミングに応じてＨＦシンセサイザ１１の出力信号周波数を切り替えることで行われる。
【００３３】
［ＵＭＴＳ送信モード］
次に、ＵＭＴＳ方式で送信を行う場合は、ＨＦシンセサイザ１１の出力信号周波数を送信周波数に応じて３８４０ＭＨｚ〜３９６０ＭＨｚの周波数範囲内の値とし、第２のミキサ１５を無効（ＨＦシンセサイザ１１の出力信号をそのまま通過させる状態）とし、さらに第３の分周器１７の分周比を「２」とする。これにより周波数シンセサイザ１０Ａからは、第３の分周器１７で３８４０ＭＨｚ〜３９６０ＭＨｚを２分周して得られた１９２０ＭＨｚ〜１９８０ＭＨｚの周波数の送信用ローカル信号が出力され、π／２移相器５を介して直交変調器３に入力される。
【００３４】
［ＵＭＴＳ受信モード］
次に、ＵＭＴＳで受信を行う場合は、ＨＦシンセサイザ１１の出力信号周波数を送信周波数に応じて３８４０ＭＨｚ〜３９６０ＭＨｚの周波数範囲内の値とし、ＬＦシンセサイザ１２の出力信号周波数を３８０ＭＨｚとし、第１のミキサ１３を有効とし、さらにスイッチ１８を上側（第２の分周器１６の出力信号を選択する状態）へ切り替える。第１のミキサ１３では、ＨＦシンセサイザ１１の出力信号とＬＦシンセサイザ１２の出力信号とが乗算されることにより、４２２０ＭＨｚ〜４３４０ＭＨｚの周波数の信号が得られる。これにより周波数シンセサイザ１０Ａからは、４２２０ＭＨｚ〜４３４０ＭＨｚを第２の分周器１７で２分周して得られた２１１０ＭＨｚ〜２１７０ＭＨｚの周波数の受信用ローカル信号がスイッチ１８を介して出力され、π／２移相器４を介して直交復調器２に入力される。
【００３５】
ＵＭＴＳ方式の場合には、ＣＤＭＡ／ＦＤＤ（ｃｏｒｄ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ／ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｄｕｐｌｅｘ）方式であるため、送受信を同時に行う。本実施形態の構成によると、この際に送受信に必要な周波数の送信用ローカル信号及び受信用ローカル信号を同時に出力することができる。
【００３６】
このように本実施形態の周波数シンセサイザ１０Ａにおいては、ＨＦシンセサイザ１１とＬＦシンセサイザ１２の二つの単位シンセサイザを用意し、これにミキサ１３，１５、分周器１４，１６，１７及びスイッチ１８を組み合わせるという簡単な構成によって、ＧＳＭ／ＤＣＳ／ＰＣＳ／ＵＭＴＳの各方式の送受信で必要な全ての周波数を生成することが可能となる。従って、回路規模の大きい単位シンセサイザの個数が大幅に減ることによって、ハードウェア規模を大幅に縮小することができる。
【００３７】
図２は、図１の第１のミキサ１３及び第２のミキサ１５として適したイメージ抑圧型ミキサの構成例である。このミキサは、π／２移相器２１，２２と乗算器２３，２４及び加減算器２５からなり、図１に示したＨＦシンセサイザ１１の出力信号とＬＦシンセサイザ１２の出力信号（またはＬＦシンセサイザ１２の出力信号をさらに分周器１４で分周した信号）を乗算し、両シンセサイザ１１，１２の出力信号の和及び差の周波数の信号を出力することを基本とする。
【００３８】
この場合、図２に示したようにπ／２移相器２１，２２を用いて両シンセサイザ１１，１２の出力信号をそれぞれ２分岐した後、２つの乗算器２３，２４を用いて上述の乗算操作を行い、乗算器２３，２４の出力信号を加減算器２５で加算（もしくは減算）することによって、イメージ抑圧効果を得ることができる。イメージ抑圧比としては３０ｄＢ程度が得られるため、通常ミキサの後段に必要とされるイメージ抑圧用フィルタを図２の構成のミキサでは省略することが可能となる。
【００３９】
次に、本発明のその他の実施形態について説明する。なお、以降の実施形態では、使用する各図において図１と同一の構成要素には同一の参照符号を付して説明を省略し、各実施形態の特徴部分を中心に説明する。
【００４０】
（第２の実施形態）
図３に、本発明の第２の実施形態に係る周波数シンセサイザを含むマルチバンド無線機の構成を示す。本実施形態の周波数シンセサイザ１０Ｂでは、図１の周波数シンセサイザ１０Ａにおける第２、第３の分周器１６，１７がπ／２移相器を兼ねる分周器２６，２７に置き換えられ、さらにスイッチ１８が２チャネルの信号を同時に切り替え可能なスイッチ２８に置き換えられている。
【００４１】
図４に、分周器２６，２７として用いられるπ／２移相器と兼用した分周器の回路図の一例を示す。この分周器は、図４（ａ）に示すように二つのＤ型フリップフロップＤＦＦ１，ＤＦＦ２を主たる構成要素として実現される。クロック入力端子ＣＫ，＿ＣＫにクロック信号を入力すると、クロック信号を２分周したＩ信号及びＱ信号がＩ，＿Ｉ端子及びＱ，＿Ｑ出力端子より出力される。クロック信号、Ｉ信号及びＱ信号は、図４（ａ）では差動信号として扱っているが、正相信号のみを示した図４（ｂ）に示されるように、Ｉ信号とＱ信号は９０°の位相差を持っている。すなわち、図３（ａ）の分周器は、π／２移相器の機能を併せ持つことになる。
【００４２】
従って、図４（ａ）の分周器を分周器２６，２７に用いることにより、分周器２６，２７から出力されるＩ信号及びＱ信号を図３に示すように直交復調器２のローカル入力ポートに入力される受信用ローカル信号や、直交変調器３のローカル入力ポートに入力される送信用ローカル信号として用いることができ、図１で示したπ／２移相器４，５が不要となる。スイッチ２８は、π／２移相器を兼ねる分周器２６，２７から出力されるＩ信号及びＱ信号を同時に切り替えることができるように構成される。
【００４３】
（第３の実施形態）
図５は、本発明の第３の実施形態に係る周波数シンセサイザを含むマルチバンド無線機の構成を示している。第１の実施形態では、図２に示したようなイメージ抑圧型フィルタを用いることでミキサ後段のフィルタを省略できると説明したが、周波数シンセサイザの出力信号の不要スプリアスの仕様によっては、ミキサ後段にフィルタを挿入した方が好ましい場合があることはいうまでもない。
【００４４】
本実施形態の周波数シンセサイザ１０Ｃでは、ミキサ１３，１５の後段にバンドパスフィルタ３１，３２が挿入されている。これらのフィルタ３１，３２はコイル（Ｌ）やキャパシタ（Ｃ）や抵抗器（Ｒ）のディスクリート部品を組み合わせて構成してもよいし、ＬＣ積層フィルタ、誘電体フィルタ、ＳＡＷ（表面弾性波）フィルタなどのモジュール化されたフィルタ部品を用いてもよい。また、周波数関係によってはバンドパスフィルタ３１，３２をローパスフィルタもしくはハイパスフィルタで構成することによって、より簡単な構成で実現することも可能である。
【００４５】
（第４の実施形態）
ダイレクトコンバージョン方式では、ＤＣオフセットの発生による受信特性の劣化を抑止する目的で、受信側の直交復調器にハーモニックミキサが用いられる場合がある。ハーモニックミキサは通常のミキサと異なり、ローカル信号として受信周波数の１／２の周波数の信号が用いられる。
【００４６】
図６に、本発明の第４の実施形態として直交復調器２にハーモニックミキサを用いた場合の構成を示す。本実施形態の周波数シンセサイザ１０Ｄでは、スイッチ１８の後段に第４の分周器３３が挿入されている。この第４の分周器３３は分周比が「２」であり、ハーモニックミキサ構成の直交復調器２で必要な受信周波数の１／２の周波数の受信用ローカル信号を生成するために用いられる。
なお、ハーモニックミキサを利用する場合、直交復調器２では二つのミキサに供給する受信用ローカル信号の位相差を４５°とする必要があるため、図１のπ／２移相器４に代えてπ／４移相器６が用いられる。
【００４７】
（第５の実施形態）
図７は、図６に示した第５の実施形態を改良した本発明の第６の実施形態に係る構成を示している。本実施形態の周波数シンセサイザ１０Ｅでは、図３に示した第２の実施形態と同様にπ／２移相器を兼ねる第２、第３の分周器２６，２７及び２チャネルの信号を同時に切り替え可能なスイッチ１８を用いると共に、図６に示した第４の分周器３３に加えて、π／２移相器を兼ねる分周比「２」の第５の分周器３４が追加されている。
【００４８】
第２、第３の分周器２６，２７から出力される位相０°の信号はスイッチ２８を介して第４の分周器３３で２分周されることによって、位相０°の受信用ローカル信号として出力される。また、分周器２６，２７から出力される９０°の信号はスイッチ２８を介してπ／２移相器を兼ねる第５の分周器３４で２分周されることによって、位相４５°の受信用ローカル信号として出力される。
【００４９】
このように本実施形態によると、合計π／４の位相差を持った二つの受信用ローカル信号が得られるため、第４の実施形態で用いられていた図６のπ／４移相器６を省略することが可能となる。
【００５０】
（第６の実施形態）
図８に、本発明の第６の実施形態として、直交復調器２にハーモニックミキサを用いる場合のもう一つの構成例を示す。本実施形態の周波数シンセサイザ１０Ｆでは、図７における分周比「２」の第１の分周器２６が分周比「４」の分周器４１に置き換えられ、また分周比「２」の第４の分周器４２が第３の分周器２７とスイッチ２８との間に挿入されている。さらに、図７における分周器３３及び３４は除去されている。
【００５１】
本実施形態によると、分周器４１，４２をπ／４移相器と兼用することができるため、ハーモニックミキサに必要とされるπ／４移相器を省略できる点で図７に示した第５の実施形態と同様の効果が得られる。
【００５２】
（第７の実施形態）
これまで説明してきた第１〜第６の実施形態は、全て送信系及び受信系共にダイレクトコンバージョン方式を用いたマルチバンド無線機に本発明を適用した例である。次に、本発明の第７の実施形態として、図９に示すように受信系にのみダイレクトコンバージョン方式を用い、送信系にはスーパーヘテロダイン方式を用いたマルチバンド無線機に適用した例を説明する。
【００５３】
図９においては、送信系の直交変調器３とアンテナ１との間に周波数変換器７が挿入されている。この場合、直交変調器３は中間周波数変換器として用いられる。すなわち、Ｉチャネル及びＱチャネルのベースバンド送信信号Ｉｔ，Ｑｔは直交変調器３により中間周波信号に変換された後、周波数変換器７によってアップコンバートされ、アンテナ１に供給される。
【００５４】
周波数変換器７は、位相比較器７１ａ〜７１ｃ、ダウンコンバータ７２ａ〜７２ｃ、アップコンバータ７２ｄ及びＶＣＯ（電圧制御発振器）７３ａ〜７３ｃから構成されている。サフィックスａ，ｂ，ｃはそれぞれ例えばＧＳＭ用、ＤＣＳ用、ＰＣＳ用の系を示し、またアップコンバータ７２ｄはＵＭＴＳ用である。位相比較器７１ａ〜７１ｃは、ＶＣＯ７３ａ〜７３ｃの出力信号とダウンコンバータ７２ａ〜７２ｃの出力信号を比較して両者の位相差の信号を出力する。位相比較器７１ａ〜７１ｃの出力信号によって、ＶＣＯ７３ａ〜７３ｃの発振周波数が制御される。ダウンコンバータ７２ａ〜７２ｃは、後述する周波数シンセサイザ１００Ａから入力される第１送信用ローカル信号を用いてＶＣＯ７３ａ〜７３ｃの出力信号をダウンコンバートする。
【００５５】
この構成は送受信共にダイレクトコンバージョン方式のマルチバンド無線機に比べると、送信系の構成が複雑であるが、送信系の直交変調器３を全ての方式において共用できる。また、送受信共にダイレクトコンバージョン方式の場合、直交変調器３の出力信号周波数は送信周波数と一致していたが、本実施形態における直交変調器３の出力周波数は中間周波数となる。
【００５６】
このように送信系をスーパーヘテロダイン方式とした場合、送信系の中間周波数によって周波数シンセサイザの構成が変わるが、中間周波数をＧＳＭ／ＤＣＳでは３８０ＭＨｚ、ＰＣＳ／ＵＭＴＳでは１９０ＭＨｚとした場合、周波数シンセサイザを最も単純な構成で実現することが可能となる。この際の周波数シンセサイザの出力信号周波数を次の表に整理して記す。
【００５７】
【表２】
Figure 0003626399
【００５８】
図９中に示す本実施形態の周波数シンセサイザ１００Ａは、このような周波数を生成するように構成されている。周波数シンセサイザ１００Ａには、高周波数帯の第１の基準周波数信号を生成するＨＦシンセサイザ１０１及び低周波数帯の第２の基準周波数信号を生成するＬＦシンセサイザ１０２が単位シンセサイザとして設けられている。周波数シンセサイザ１００Ａでは、このような周波数帯の異なる二つの単位シンセサイザであるＨＦシンセサイザ１０１及びＬＦシンセサイザ１０２から出力される基準周波数信号に対して、以下のような演算回路により乗算及び分周を含む演算を施すことによって、必要な周波数の出力信号を生成する。
【００５９】
ＬＦシンセサイザ１０２の出力信号は、分周比「４」の第１の分周器１０３により分周される。第１のミキサ１０４では、ＨＦシンセサイザ１０１の出力信号と第１の分周器１０３の出力信号とが乗算される。第１のミキサ１０４の出力信号は、分周比「２」の第２の分周器１０５によって分周され、受信用ローカル信号としてπ／２移相器４を介して直交復調器２に入力される。
【００６０】
ＬＦシンセサイザ１０２の出力信号は、分周比を「２」と「４」に切り替え可能な第３の分周器１７によっても分周され、送信用第１ローカル信号として直交変調器３に入力される。さらに、ＨＦシンセサイザ１０１の出力信号は、分周比「４」の第４の分周器１０７を介して周波数変換器７に送信用第２ローカル信号として入力される。
【００６１】
ＨＦシンセサイザ１０１の出力信号周波数、ＬＦシンセサイザ１０２の出力信号周波数、第１のミキサ１０４の有効／無効、第２の分周器１０５の有効／無効、第３の分周器１０６の分周比、及び第４の分周器１０７の有効／無効は、コントローラ１１０によってマルチバンド無線機の動作モードに応じて制御される。ＬＦシンセサイザ１０２の出力信号周波数は、本実施形態では固定でよく、コントローラ１１０による制御は必ずしも必要ではない。また、図９ではコントローラ１１０からミキサ１０４への制御信号線を省略している。
以下、この周波数シンセサイザ１００Ａの動作をマルチバンド無線機の動作モード別に具体的に説明する。
【００６２】
［ＧＳＭ送信モード］
まず、ＧＳＭ方式で送信を行う場合は、ＨＦシンセサイザ１０１の出力信号周波数を送信周波数に応じて２０００ＭＨｚ〜２１４０ＭＨｚの周波数範囲内の値とし、ＬＦシンセサイザ１０２の出力信号周波数を７６０ＭＨｚとし、さらに第３の分周器１０６の分周比を「２」とする。この場合、周波数シンセサイザ１００Ａからは、第３の分周器１０６で７６０ＭＨｚを２分周して得られた３８０ＭＨｚの周波数の信号が出力され、送信用第１ローカル信号として直交変調器３に入力される。
さらに、ＨＦシンセサイザ１０１の出力信号周波数２０００ＭＨｚ〜２１４０ＭＨｚを第４の分周器１０７で４分周して得られた５００ＭＨｚ〜５３５ＭＨｚの信号が送信用第２ローカル信号として出力され、周波数変換器７に入力される。
【００６３】
［ＧＳＭ受信モード］
次に、ＧＳＭ方式で受信を行う場合は、ＨＦシンセサイザ１０１の出力信号周波数を送信周波数に応じて２０４０ＭＨｚ〜２１１０ＭＨｚの周波数範囲内の値とし、ＬＦシンセサイザ１０２の出力信号周波数を７６０ＭＨｚとし、さらにミキサ１０４を有効とする。ＬＦシンセサイザ１０２の出力信号は、第１の分周器１０３によって１９０ＭＨｚに２分周された後、ミキサ１０４に入力される。
【００６４】
ミキサ１０４では、ＨＦシンセサイザ１０１の出力信号と第１の分周器１０３の出力信号とが乗算されて両信号の差周波数成分が抽出されることにより、送信周波数に応じて１８５０ＭＨｚ〜２３００ＭＨｚの周波数範囲の周波数の出力信号が得られる。この第２のミキサ１５からの１８５０ＭＨｚ〜２３００ＭＨｚの周波数の出力信号が第２の分周器１０５で２分周されることにより、周波数シンセサイザ１００Ａからは９２５ＭＨｚ〜１７８５ＭＨｚの周波数の信号が受信用ローカル信号として出力され、π／２移相器４を介して直交復調器２に入力される。
【００６５】
ＧＳＭ方式では、ＴＤＭＡ方式で通信を行うため、送受信が同時に行われることはない。送受信の切り替えは、送受信のタイミングに応じてＨＦシンセサイザ１０１の出力信号周波数を切替えることで行われる。
【００６６】
［ＤＣＳ送信モード］
次に、ＤＣＳ方式で送信を行う場合は、ＨＦシンセサイザ１０１の出力信号周波数を送信周波数に応じて２０９０ＭＨｚ〜２１６５ＭＨｚの周波数範囲内の値とし、ＬＦシンセサイザ１０２の出力信号周波数を７６０ＭＨｚとし、第３の分周器１０６の分周比を「２」とし、さらに第４の分周器１０７を無効（ＦＨＦシンセサイザ１０１の出力信号を分周せずにそのまま通過させる状態）とする。この場合、周波数シンセサイザ１００Ａからは、第３の分周器１０６で７６０ＭＨｚを２分周して得られた３８０ＭＨｚの周波数の信号が送信用第１ローカル信号として出力され、直交変調器３に入力される。
さらに、ＨＦシンセサイザ１０１からの２０９０ＭＨｚ〜２１６５ＭＨｚの周波数の出力信号が第４の分周器１０７で分周されることなく、そのまま送信用第２ローカル信号として出力され、周波数変換器７に入力される。
【００６７】
［ＤＣＳ受信モード］
次に、ＤＣＳ方式で受信を行う場合、ＨＦシンセサイザ１０１の出力信号周波数を受信周波数に応じて１９９５ＭＨｚ〜２０７０ＭＨｚの周波数範囲内の値とし、ＬＦシンセサイザ１０２の出力信号周波数を７６０ＭＨｚとし、第３の分周器１０３を有効、ミキサ１０４を有効とし、さらに第２の分周器１０５を無効（ミキサ１０４の出力信号を分周せずにそのまま通過させる状態）とする。ＬＦシンセサイザ１０２の出力信号は、第２の分周器１０３によって１９０ＭＨｚに４分周された後、ミキサ１０４に入力される。
【００６８】
ミキサ１０４では、ＨＦシンセサイザ１０１からの出力信号と第１の分周器１０３からの出力信号とが乗算されることにより、受信送信周波数に応じて１８０５ＭＨｚ〜１８８０ＭＨｚの周波数範囲の周波数の出力信号が得られる。このミキサ１０５からの１８０５ＭＨｚ〜１８８０ＭＨｚの周波数の出力信号が第２の分周器１０５で分周されることなく周波数シンセサイザ１００Ａからそのまま受信用ローカル信号として出力され、π／２移相器４を介して直交復調器２に入力される。
【００６９】
ＤＣＳ方式では、ＧＳＭ方式と同様にＴＤＭＡ方式で通信を行うため、送受信が同時に行われることはない。送受信の切り替えは、送受信のタイミングに応じてＨＦシンセサイザ１０１の周波数を切替えることで行われる。
【００７０】
［ＰＣＳ送信モード］
次に、ＰＣＳで送信を行う場合は、ＨＦシンセサイザ１０１の出力信号周波数を送信周波数に応じて２０４０ＭＨｚ〜２１００ＭＨｚの周波数範囲内の値とし、ＬＦシンセサイザ１０２の出力信号周波数を７６０ＭＨｚとし、第３の分周器１０６の分周比を「４」とし、第４の分周器１０７を無効（ＨＦシンセサイザ１０１の出力信号を分周せずにそのまま通過させる状態）とする。この場合、周波数シンセサイザ１００Ａからは、第３の分周器１０６で７６０ＭＨｚを４分周して得られた１９０ＭＨｚの周波数の信号が送信用第１ローカル信号として出力され、直交変調器３に入力される。 さらに、ＨＦシンセサイザ１０１からの２０４０ＭＨｚ〜２１００ＭＨｚの周波数の出力信号が第４の分周器１０７で分周されることなく、そのまま送信用第２ローカル信号として出力され、周波数変換器７に入力される。
【００７１】
［ＰＣＳ受信モード］
次に、ＰＣＳで受信を行う場合は、ＨＦシンセサイザ１０１の出力信号周波数を送信周波数に応じて２１２０ＭＨｚ〜２１８０ＭＨｚの周波数範囲内の値とし、ＬＦシンセサイザ１０２の出力信号周波数を７６０ＭＨｚとし、ミキサ１０４を有効、第２の分周器１０５を有効とし、第４の分周器１０７を無効（ＨＦシンセサイザ１０１の出力信号を分周せずにそのまま通過させる状態）とする。ＬＦシンセサイザ１０２の出力信号は、第１の分周器１０３によって１９０ＭＨｚに４分周された後、ミキサ１０４に入力される。
【００７２】
ミキサ１０４では、ＨＦシンセサイザ１０１の出力信号と第１の分周器１０３の出力信号とが乗算されることにより、送信周波数に応じて１９３０ＭＨｚ〜２１００ＭＨｚの周波数範囲の周波数の出力信号が得られる。この第２のミキサ１０４からの１９３０ＭＨｚ〜２１００ＭＨｚの周波数の出力信号が第２の分周器１０５で分周されることなく、周波数シンセサイザ１００Ａからそのまま受信用ローカル信号として出力され、π／２移相器４を介して直交復調器２に入力される。
【００７３】
ＰＣＳ方式はＧＳＭと同様にＴＤＭＡ方式で通信を行うため、送受信を同時に行うことはない。送受信の切り替えは、送受信のタイミングに応じてＨＦシンセサイザ１０１の出力信号周波数を切り替えることで行われる。
【００７４】
［ＵＭＴＳ送信モード］
次に、ＵＭＴＳ方式で送信を行う場合は、ＨＦシンセサイザ１０１の出力信号周波数を送信周波数に応じて２１１０ＭＨｚ〜２１７０ＭＨｚの周波数範囲内の値とし、ＬＦシンセサイザ１０２の出力信号周波数を７６０ＭＨｚとし、第３の分周器１０６の分周比を「４」とし、さらに第４の分周器１０７を無効（ＨＦシンセサイザ１０１の出力信号を分周せずにそのまま通過させる状態）とする。この場合、周波数シンセサイザ１００Ａからは、第３の分周器１０６で７６０ＭＨｚを４分周して得られた１９０ＭＨｚの周波数の信号が送信用第１ローカル信号として出力され、直交変調器３に入力される。
さらに、ＨＦシンセサイザ１０１からの２１１０ＭＨｚ〜２１７０ＭＨｚの周波数の出力信号が第４の分周器１０７で分周されることなく、そのまま送信用第２ローカル信号として出力され、周波数変換器７に入力される。
【００７５】
［ＵＭＴＳ受信モード］
次に、ＵＭＴＳで受信を行う場合は、ＨＦシンセサイザ１０１の出力信号周波数は送信時と同様に２１１０ＭＨｚ〜２１７０ＭＨｚとし、ミキサ１０４を無効（第１の分周器１０３の出力信号をそのまま通過させる状態）とし、第２の分周器１０５を無効（ミキサ１０４の出力信号を分周せずにそのまま通過させる状態）とする。ＬＦシンセサイザ１０２の出力信号は、第１の分周器１０３によって１９０ＭＨｚに４分周された後、ミキサ１０４をそのまま通過し、さらに第２の分周器１０５で分周されることなく、周波数シンセサイザ１００Ａから受信用ローカル信号として出力され、π／２移相器４を介して直交復調器２に入力される。
【００７６】
ＵＭＴＳ方式の場合、ＣＤＭＡ／ＦＤＤ方式で通信を行うため、送受信を同時に行う。本実施形態の構成によると、この際に送受信に必要な周波数の送信用第１及び第２ローカル信号と受信用ローカル信号を同時に出力することができる。
【００７７】
このように本実施形態の周波数シンセサイザ１００Ａにおいても、単位シンセサイザとしてＨＦシンセサイザ１０１とＬＦシンセサイザ１０２のみを用意し、これに分周器１０３，１０５，１０６，１０７及びミキサ１０４を組み合わせるという構成によって、ＧＳＭ／ＤＣＳ／ＰＣＳ／ＵＭＴＳの各方式の送受信で必要な全ての周波数を生成することが可能となる。従って、回路規模の大きい単位シンセサイザの個数が大幅に減ることによって、ハードウェア規模を大幅に縮小することができる。
【００７８】
さらに、本実施形態では送信系の直交変調器３に対しては、ＬＦシンセサイザ１０２からの出力信号を第３の分周器１０６により必ず４分周もしくは２分周した０°及び９０°の送信用第１ローカル信号が供給されるので、この分周器１０６にπ／２移相器の機能を兼ねさせることが可能である。
【００７９】
（第８の実施形態）
図１０は、本発明の第８の実施形態に係る周波数シンセサイザをの構成を示している。第９の実施形態では、図２に示したようなイメージ抑圧型フィルタを用いることでミキサ１０４の後段のフィルタを省略できるが、周波数シンセサイザの出力信号の不要スプリアスの仕様によっては、ミキサ１０４の後段や第１の分周器１０３の後段にフィルタを挿入した方が好ましい場合があることはいうまでもない。
【００８０】
本実施形態の周波数シンセサイザ１００Ｂでは、第１の分周器１０３の後段とミキサ１０４の後段にバンドパスフィルタ１０８，１０９がそれぞれ挿入されている。これらのフィルタ１０８，１０９はコイル（Ｌ）やキャパシタ（Ｃ）や抵抗器（Ｒ）のディスクリート部品を組み合わせて構成してもよいし、ＬＣ積層フィルタ、誘電体フィルタ、ＳＡＷ（表面弾性波）フィルタなどのモジュール化されたフィルタ部品を用いてもよい。また、周波数関係によってはバンドパスフィルタ３１，３２をローパスフィルタもしくはハイパスフィルタで構成することによって、より簡単な構成で実現することも可能である。
【００８１】
（第９の実施形態）
図１１に、本発明の第９の実施形態に係る周波数シンセサイザの構成を示す。本実施形態の周波数シンセサイザ１００Ｃでは、第２のＬＦシンセサイザ１２０が追加されている。図９に示した第７の実施形態の周波数シンセサイザ１００Ａでは、ＬＦシンセサイザ１０２からの７６０ＭＨｚの周波数の出力信号を第１の分周器１０３で分周することによって１９０ＭＨｚの周波数の信号を生成していた。これに対し、本実施形態では新たに設けられた第２のＬＦシンセサイザ１２０によって１９０ＭＨｚの周波数の信号を生成している。
【００８２】
図９に示した分周器１０３の出力信号は矩形波となるが、本実施形態によると第２のＬＦシンセサイザ１２０からの出力信号、すなわちミキサ１０４に入力される信号を正弦波とすることが可能となり、図９のように分周器１０３の出力信号をミキサ１０４に入力した場合に比べて、図１０に示すようなフィルタ１０８による帯域制限を付加する必然性を低減することが可能となる。
【００８３】
（第１０の実施形態）
図１２は、本発明の第１０の実施形態に係る周波数シンセサイザを含むマルチバンド無線機の構成を示している。第７〜第９の実施形態との相違点を説明すると、本実施形態の周波数シンセサイザ１００ＤではＨＦシンセサイザ１０１の倍の周波数の信号を発生するＨＦシンセサイザ１１１を用い、かつＬＦシンセサイザ１０２の出力信号を分周する第１の分周器を分周比「４」の分周器１０３から分周比「２」の分周器１１３に変更し、ミキサ１０４の出力信号を分周する第２の分周器を分周比が「２」と「４」に切り替え可能な分周器１１５に変更し、さらにＨＦシンセサイザ１１１の出力信号を分周する第４の分周器を分周比が「２」と「８」に切り替え可能な分周器１１７に変更したものである。
【００８４】
図９に示した構成の周波数シンセサイザ１００Ａでは、受信側へ出力する信号は必ずしも２分周されないため、直交復調器２のローカル信号入力側にπ／２移相器４を必要とするが、本実施形態の周波数シンセサイザ１００構成では受信系にも必ず２分周器が介在するため、その２分周器をπ／２移相器と兼用することが可能となる。
【００８５】
（第１１の実施形態）
図１３は、本発明の第１１の実施形態に係る周波数シンセサイザを含むマルチバンド無線機の構成を示している。本実施形態は、第７〜第１０の実施形態と同様に受信系にダイレクトコンバージョン方式、送信系にスーパーへテロダイン方式を用いた構成において、先に第４の実施形態で説明したと同様に、受信系の直交復調器２にハーモニックミキサを用いた場合の例である。この場合、周波数シンセサイザ１００Ｅをより少ない構成要素で実現できる。
【００８６】
本実施形態における周波数シンセサイザ１００Ｅでは、第７の実施形態の図９に示した周波数シンセサイザ１００Ａと比較して、第２の分周器１０５が分周比を「２」と「４」に切り替え可能な分周器１１５に置き換えられている点が異なる。さらに、ハーモニックミキサを利用する場合、直交復調器２では二つのミキサに供給する受信用ローカル信号の位相差を４５°とする必要があるため、図９のπ／２移相器４に代えてπ／４移相器６が用いられる。
【００８７】
この周波数シンセサイザ１００Ｅの動作は、第７の実施形態の動作説明において分周器１０５を動作させる場合は、図１３の分周器１１５を分周比「４」で動作させ、分周器１０５を無効（ミキサ１０４の出力信号を分周することなくそのまま通過させる状態）の場合は、分周器１１５を分周比「２」で動作させるようにする。これにより分周器１１５から、ハーモニックミキサ構成の直交復調器２に必要な受信周波数の１／２の周波数の受信用ローカル信号が得られる。
【００８８】
（第１２の実施形態）
図１４は、本発明の第１２の実施形態に係る周波数シンセサイザを含むマルチバンド無線機の構成を示している。第７〜第１１の実施形態で示した周波数シンセサイザ１００Ａ〜１００Ｅは、いずれも送信系は全てスーパーヘテロダイン方式を採用する場合の構成であったが、本実施形態の周波数シンセサイザ１００Ｆは、送信系がＧＳＭ／ＤＣＳ／ＰＣＳの各方式ではスーパーヘテロダイン方式、ＵＭＴＳ方式のみダイレクトコンバージョン方式の場合の例である。
【００８９】
本実施形態の周波数シンセサイザ１００Ｆの構成は、図９に示した周波数シンセサイザ１００Ａと類似しているが、スイッチ１２１，１２２及び第２のミキサ１２３が追加されている大きく点が異なる。また、ＬＦシンセサイザ１０２の出力信号周波数が７６０ＭＨｚから３８０ＭＨｚへと変更され、これに伴い第１の分周器が分周比「２」の分周器１１５に、第３の分周器が分周比「２」の分周器１１６に、それぞれ変更されている。
【００９０】
追加された第２のミキサ１２３は、ＨＦシンセサイザ１０１の出力信号を第４の分周器１０７を介した信号とＬＦシンセサイザ１０２の出力信号を第３の分周器１１６で２分周した信号との乗算を行う。スイッチ１２１，１２２は、分周器１１６の出力信号と第２のミキサ１２３の出力信号とを切り替えて送信用第１ローカル信号として出力するために設けられている。
【００９１】
この周波数シンセサイザ１００Ｆでは、ＧＳＭ／ＤＣＳ／ＰＣＳの３方式では図９に示した周波数シンセサイザ１００Ａの場合と同じ動作を行うが、ＵＭＴＳ方式の場合は、ダイレクトコンバージョン方式に必要な送信周波数と一致した送信用ローカル信号を追加された第２のミキサ１２３によって得ることができる。すなわち、ＧＳＭ／ＤＣＳ／ＰＣＳ方式で用いる場合はスイッチ１２１，１２２をミキサ１２３を通さない方に切替え、ＵＭＴＳ方式で用いる場合はミキサ１２３を通す方に切り替える。
【００９２】
ＵＭＴＳ方式で送信を行う場合の動作をさらに具体的に説明すると、ＨＦシンセサイザ１０１の出力信号周波数を送信周波数に応じて２１１０ＭＨｚ〜２１７０ＭＨｚの周波数範囲内の値とし、ＬＦシンセサイザ１０２の出力信号周波数を３８０ＭＨｚとし、さらに第４の分周器１０７を無効（ＨＦシンセサイザ１０１の出力信号を分周せずにそのまま通過させる状態）とする。
【００９３】
この場合、周波数シンセサイザ１００Ｆからは、第３の分周器１１６で３８０ＭＨｚを２分周して得られた１９０ＭＨｚの周波数の信号と第４の分周器１０７を通過したＨＦシンセサイザ１０１からの２１１０ＭＨｚ〜２１７０ＭＨｚの周波数の信号とを第２のミキサ１２３で乗算して得られた１９２０ＭＨｚ〜１９９０ＭＨｚの送信周波数（表１参照）と同じ周波数の送信用ローカル信号が送信用ローカル信号として出力され、直交変調器３に入力される。このとき、周波数変換器７は無効（直交変調器３の出力信号をそのまま通過させる状態）に制御される。
【００９４】
なお、以上説明した実施形態ではＧＳＭ／ＤＣＳ／ＰＣＳ／ＵＭＴＳの４つの方式に対応したマルチバンド無線機に適用した例について述べたが、本発明はこれら４方式のうちの任意の２方式あるいは３方式に対応したマルチバンド無線機にも適用が可能であり、またこれら４方式に別の通信方式を加えた５つの通信方式に対応したマルチバンド無線機、さらにはこれら４方式のうちの任意の１または２以上の方式と別の通信方式に対応したマルチバンド無線機にも適用することが可能である。
【００９５】
これに伴い、周波数シンセサイザについても、実施形態で説明した８つの周波数帯域のローカル信号を生成する構成に限られることなく種々の変形が可能であり、要するにＨＦシンセサイザとＬＦシンセサイザを含む少なくとも２つの単位シンセサイザに、分周器とミキサからなる演算回路を組み合わせることによって単位シンセサイザの個数より多い複数（３以上）の周波数帯域の信号（ローカル信号）を生成する構成であれば、全て本発明に含まれる。
【００９６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の周波数シンセサイザによれば、基本的に高周波数帯及び低周波数帯の基準周波数信号を生成する二つの単位シンセサイザからなる小回路規模の構成で単位シンセサイザの個数より多い複数の周波数帯域の信号を生成できる。
また、この周波数シンセサイザを用いて２以上の周波数帯域で使用可能なマルチバンド無線機を小さなハードウェア規模で実現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の実施形態に係る周波数シンセサイザを含むマルチバンド無線機の構成を示すブロック図
【図２】イメージ抑圧型ミキサの構成例を示すブロック図
【図３】本発明の第２の実施形態に係る周波数シンセサイザを含むマルチバンド無線機の構成を示すブロック図
【図４】π／２移相器を兼ねた分周器の例を示すブロック図及びタイミングチャート
【図５】本発明の第３の実施形態に係る周波数シンセサイザを含むマルチバンド無線機の構成を示すブロック図
【図６】本発明の第４の実施形態に係る周波数シンセサイザを含むマルチバンド無線機の構成を示すブロック図
【図７】本発明の第５の実施形態に係る周波数シンセサイザを含むマルチバンド受信機の構成を示すブロック図
【図８】本発明の第６の実施形態に係る周波数シンセサイザを含むマルチバンド受信機の構成を示すブロック図
【図９】本発明の第７の実施形態に係る周波数シンセサイザを含むマルチバンド受信機の構成を示すブロック図
【図１０】本発明の第８の実施形態に係る周波数シンセサイザの構成を示すブロック図
【図１１】本発明の第９の実施形態に係る周波数シンセサイザの構成を示すブロック図
【図１２】本発明の第１０の実施形態に係る周波数シンセサイザを含むマルチバンド受信機の構成を示すブロック図
【図１３】本発明の第１１の実施形態に係る周波数シンセサイザを含むマルチバンド受信機の構成を示すブロック図
【図１４】本発明の第１２の実施形態に係る周波数シンセサイザを含むマルチバンド受信機の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１…アンテナ
２…直交復調器
３…直交変調器
４，５…π／２移相器
６…π／４移相器
７…周波数変換器
１０Ａ〜１０Ｆ…周波数シンセサイザ
１１…ＨＦシンセサイザ（第１の単位シンセサイザ）
１２…ＬＦシンセサイザ（第２の単位シンセサイザ）
１３…第１のミキサ
１４…第１の分周器
１５…第２のミキサ
１６…第２の分周器
１７…第３の分周器
１８…スイッチ
１９…コントローラ
２６…第２の分周器
２７…第３の分周器
３１，３２…バンドパスフィルタ
３３，３４…第４の分周器
４１…第２の分周器
４２…第４の分周器
１００Ａ〜１００Ｆ…周波数シンセサイザ
１０１…ＨＦシンセサイザ（第１の単位シンセサイザ）
１０２…ＬＦシンセサイザ（第２の単位シンセサイザ）
１０３…第１の分周器
１０４…第１のミキサ
１０５…第２の分周器
１０６…第３の分周器
１０７…第４の分周器
１０８，１０９…バンドパスフィルタ
１１０…コントローラ
１１５…第２の分周器
１１６…第３の分周器
１１７…第４の分周器
１２０…ＨＦシンセサイザ（第１の単位シンセサイザ）
１２１，１２２…スイッチ
１２３…第２のミキサ

Claims (12)

  1. 周波数帯域の異なる複数の受信用ローカル信号及び送信用ローカル信号を生成するための周波数シンセサイザであって、
    高周波数帯の周波数可変の第１基準周波数信号を生成する第１の単位シンセサイザと、
    低周波数帯の所定周波数の第２基準周波数信号を生成する第２の単位シンセサイザと、
    前記第１及び第２基準周波数信号を入力とする第１のミキサと、
    前記第２基準周波数信号を入力とする第１の分周器と、
    前記第１基準周波数信号及び前記第１の分周器の出力信号を入力とする第２のミキサと、
    前記第１のミキサの出力信号を入力とする第２の分周器と、
    前記第２のミキサの出力信号を入力とする分周比が切り替え可能な第３の分周器と、
    前記第２の分周器の出力信号と前記第３の分周器の出力信号とを切り替えて出力するスイッチとを具備し、
    前記スイッチの出力信号を前記受信用ローカル信号として出力し、前記第３の分周器の出力信号を前記送信用ローカル信号として出力することを特徴とする周波数シンセサイザ。
  2. 周波数帯域の異なる複数の受信用ローカル信号及び送信用ローカル信号を生成するための周波数シンセサイザであって、
    高周波数帯の周波数可変の第１基準周波数信号を生成する第１の単位シンセサイザと、
    低周波数帯の所定周波数の第２基準周波数信号を生成する第２の単位シンセサイザと、
    前記第１及び第２基準周波数信号を入力とする第１のミキサと、
    前記第２基準周波数信号を入力とする第１の分周器と、
    前記第１基準周波数信号及び前記第１の分周器の出力信号を入力とする第２のミキサと、
    前記第１のミキサの出力信号を入力とする第２の分周器と、
    前記第２のミキサの出力信号を入力とする分周比が切り替え可能な第３の分周器と、
    前記第２の分周器の出力信号と前記第３の分周器の出力信号とを切り替えて出力するスイッチと、
    前記スイッチの出力信号を入力とする少なくとも一つの第４の分周器とを具備し、
    前記第４の分周器の出力信号を前記受信用ローカル信号として出力し、前記第３の分周器の出力信号を前記送信用ローカル信号として出力することを特徴とする周波数シンセサイザ。
  3. 周波数帯域の異なる複数の受信用ローカル信号及び送信用ローカル信号を生成するための周波数シンセサイザであって、
    高周波数帯の周波数可変の第１基準周波数信号を生成する第１の単位シンセサイザと、
    低周波数帯の所定周波数の第２基準周波数信号を生成する第２の単位シンセサイザと、
    前記第１及び第２基準周波数信号を入力とする第１のミキサと、
    前記第２基準周波数信号を入力とする第１の分周器と、
    前記第１基準周波数信号及び前記第１の分周器の出力信号を入力とする第２のミキサと、
    前記第１のミキサの出力信号を入力とする第２の分周器と、
    前記第２のミキサの出力信号を入力とする分周比が切り替え可能な第３の分周器と、
    前記第３の分周器の出力信号を入力とする第４の分周器と、
    前記第２の分周器の出力信号と前記第４の分周器の出力信号とを切り替えて出力するスイッチとを具備し、
    前記スイッチの出力信号を前記受信用ローカル信号として出力し、前記第３の分周器の出力信号を前記送信用ローカル信号として出力することを特徴とする周波数シンセサイザ。
  4. 周波数帯域の異なる複数の受信用ローカル信号と送信用第１及び第２ローカル信号を生成するための周波数シンセサイザであって、
    高周波数帯の周波数可変の第１基準周波数信号を生成する第１の単位シンセサイザと、
    低周波数帯の所定周波数の第２基準周波数信号を生成する第２の単位シンセサイザと、
    前記第２基準周波数信号を入力とする第１の分周器と、
    前記第１基準周波数信号及び前記第１の分周器の出力信号を入力とするミキサと、
    前記ミキサの出力信号を入力とする第２の分周器と、
    前記第２基準周波数信号を入力とする分周比が切り替え可能な第３の分周器と、
    前記第１基準周波数信号を入力とする第４の分周器とを具備し、
    前記第２の分周器の出力信号を前記受信用ローカル信号として出力し、前記第３の分周器の出力信号を前記送信用第１ローカル信号として出力し、前記第４の分周器の出力信号を前記送信用第２ローカル信号として出力することを特徴とする周波数シンセサイザ。
  5. 周波数帯域の異なる複数の受信用ローカル信号と送信用第１及び第２ローカル信号を生成するための周波数シンセサイザであって、
    高周波数帯の周波数可変の第１基準周波数信号を生成する第１の単位シンセサイザと、
    低周波数帯の所定周波数の第２基準周波数信号を生成する第２の単位シンセサイザと、
    低周波数帯の前記第２基準周波数信号より低い所定周波数の第３基準周波数信号を生成する第３の単位シンセサイザと、
    前記第１基準周波数信号及び前記第３基準周波数信号を入力とするミキサと、
    前記ミキサの出力信号を入力とする第２の分周器と、
    前記第２基準周波数信号を入力とする分周比が切り替え可能な第３の分周器と、
    前記第１基準周波数信号を入力とする第４の分周器とを具備し、
    前記第２の分周器の出力信号を前記受信用ローカル信号として出力し、前記第３の分周器の出力信号を前記送信用第１ローカル信号として出力し、前記第４の分周器の出力信号を前記送信用第２ローカル信号として出力することを特徴とする周波数シンセサイザ。
  6. 周波数帯域の異なる複数の受信用ローカル信号と送信用第１及び第２ローカル信号を生成するための周波数シンセサイザであって、
    高周波数帯の周波数可変の第１基準周波数信号を生成する第１の単位シンセサイザと、
    低周波数帯の所定周波数の第２基準周波数信号を生成する第２の単位シンセサイザと、
    前記第２基準周波数信号を入力とする第１の分周器と、
    前記第１基準周波数信号及び前記第１の分周器の出力信号を入力とする第１のミキサと、
    前記第１のミキサの出力信号を入力とする第２の分周器と、
    前記第２基準周波数信号を入力とする第３の分周器と、
    前記第１基準周波数信号を入力とする第４の分周器と、
    前記第３の分周器の出力信号及び前記第４の分周器の出力信号を入力とする第２のミキサと、
    前記第３の分周器の出力信号と前記第２のミキサの出力信号とを切り替えて出力するスイッチとを具備し、
    前記第２の分周器の出力信号を前記受信用ローカル信号として出力し、前記スイッチの出力信号を前記送信用第１ローカル信号として出力し、前記第４の分周器の出力信号を前記送信用第２ローカル信号として出力することを特徴とする周波数シンセサイザ。
  7. 受信信号を位相が９０°または４５°異なる一対の受信用ローカル信号によって復調する直交復調器と、
    位相が９０°異なる一対の送信信号を位相が９０°異なる一対の送信用ローカル信号によって変調する直交変調器と、
    高周波数帯の周波数可変の第１基準周波数信号を生成する第１のシンセサイザと、
    低周波数帯の所定周波数の第２基準周波数信号を生成する第２のシンセサイザと、
    前記第１及び第２基準周波数信号を入力とする第１のミキサと、
    前記第２基準周波数信号を入力とする第１の分周器と、
    前記第１基準周波数信号及び前記第１の分周器の出力信号を入力とする第２のミキサと、
    前記第１のミキサの出力信号を入力とする第２の分周器と、
    前記第２のミキサの出力信号を入力とする分周比が切り替え可能な第３の分周器と、
    前記第２の分周器の出力信号と前記第３の分周器の出力信号とを切り替えて出力するスイッチとを具備し、
    前記スイッチの出力信号を前記受信用ローカル信号として出力し、前記第３の分周器の出力信号を前記送信用ローカル信号として出力することを特徴とするマルチバンド無線機。
  8. 受信信号を位相が９０°または４５°異なる一対の受信用ローカル信号によって復調する直交復調器と、
    位相が９０°異なる一対の送信信号を位相が９０°異なる一対の送信用ローカル信号によって変調する直交変調器と、
    高周波数帯の周波数可変の第１基準周波数信号を生成する第１のシンセサイザと、
    低周波数帯の所定周波数の第２基準周波数信号を生成する第２のシンセサイザと、
    前記第１及び第２基準周波数信号を入力とする第１のミキサと、
    前記第２基準周波数信号を入力とする第１の分周器と、
    前記第１基準周波数信号及び前記第１の分周器の出力信号を入力とする第２のミキサと、
    前記第１のミキサの出力信号を入力とする第２の分周器と、
    前記第２のミキサの出力信号を入力とする分周比が切り替え可能な第３の分周器と、
    前記第２の分周器の出力信号と前記第３の分周器の出力信号とを切り替えて出力するスイッチと、
    前記スイッチの出力信号を入力とする少なくとも一つの第４の分周器とを具備し、
    前記第４の分周器の出力信号を前記受信用ローカル信号として出力し、前記第３の分周器の出力信号を前記送信用ローカル信号として出力することを特徴とするマルチバンド無線機。
  9. 受信信号を位相が９０°または４５°異なる一対の受信用ローカル信号によって復調する直交復調器と、
    位相が９０°異なる一対の送信信号を位相が９０°異なる一対の送信用ローカル信号によって変調する直交変調器と、
    高周波数帯の周波数可変の第１基準周波数信号を生成する第１のシンセサイザと、
    低周波数帯の所定周波数の第２基準周波数信号を生成する第２のシンセサイザと、
    前記第１及び第２基準周波数信号を入力とする第１のミキサと、
    前記第２基準周波数信号を入力とする第１の分周器と、
    前記第１基準周波数信号及び前記第１の分周器の出力信号を入力とする第２のミキサと、
    前記第１のミキサの出力信号を入力とする第２の分周器と、
    前記第２のミキサの出力信号を入力とする分周比が切り替え可能な第３の分周器と、
    前記第３の分周器の出力信号を入力とする第４の分周器と、
    前記第２の分周器の出力信号と前記第４の分周器の出力信号とを切り替えて出力するスイッチとを具備し、
    前記スイッチの出力信号を前記受信用ローカル信号として出力し、前記第３の分周器の 出力信号を前記送信用ローカル信号として出力することを特徴とするマルチバンド無線機。
  10. 受信信号を位相が９０°または４５°異なる一対の受信用ローカル信号によって復調する直交復調器と、
    位相が９０°異なる一対の送信信号を位相が９０°異なる一対の送信用第１ローカル信号によって変調する直交変調器と、
    前記直交変調器の出力信号を送信用第２ローカル信号によって周波数変換する周波数変換器と、
    高周波数帯の周波数可変の第１基準周波数信号を生成する第１のシンセサイザと、
    低周波数帯の所定周波数の第２基準周波数信号を生成する第２のシンセサイザと、
    前記第２基準周波数信号を入力とする第１の分周器と、
    前記第１基準周波数信号及び前記第１の分周器の出力信号を入力とするミキサと、
    前記ミキサの出力信号を入力とする第２の分周器と、
    前記第２基準周波数信号を入力とする分周比が切り替え可能な第３の分周器と、
    前記第１基準周波数信号を入力とする第４の分周器とを具備し、
    前記第２の分周器の出力信号を前記受信用ローカル信号として出力し、前記第３の分周器の出力信号を前記送信用第１ローカル信号として出力し、前記第４の分周器の出力信号を前記送信用第２ローカル信号として出力することを特徴とするマルチバンド無線機。
  11. 受信信号を位相が９０°または４５°異なる一対の受信用ローカル信号によって復調する直交復調器と、
    位相が９０°異なる一対の送信信号を位相が９０°異なる一対の送信用第１ローカル信号によって変調する直交変調器と、
    前記直交変調器の出力信号を送信用第２ローカル信号によって周波数変換する周波数変換器と、
    高周波数帯の周波数可変の第１基準周波数信号を生成する第１のシンセサイザと、
    低周波数帯の所定周波数の第２基準周波数信号を生成する第２のシンセサイザと、
    低周波数帯の前記第２基準周波数信号より低い所定周波数の第３基準周波数信号を生成する第３のシンセサイザと、
    前記第１基準周波数信号及び前記第３基準周波数信号を入力とするミキサと、
    前記ミキサの出力信号を入力とする第２の分周器と、
    前記第２基準周波数信号を入力とする分周比が切り替え可能な第３の分周器と、
    前記第１基準周波数信号を入力とする第４の分周器とを具備し、
    前記第２の分周器の出力信号を前記受信用ローカル信号として出力し、前記第３の分周器の出力信号を前記送信用第１ローカル信号として出力し、前記第４の分周器の出力信号を前記送信用第２ローカル信号として出力することを特徴とすることを特徴とするマルチバンド無線機。
  12. 受信信号を位相が９０°または４５°異なる一対の受信用ローカル信号によって復調する直交復調器と、
    位相が９０°異なる一対の送信信号を位相が９０°異なる一対の送信用第１ローカル信号によって変調する直交変調器と、
    前記直交変調器の出力信号を送信用第２ローカル信号によって周波数変換する周波数変換器と、
    高周波数帯の第１基準周波数信号を生成する第１のシンセサイザと、
    低周波数帯の第２基準周波数信号を生成する第２のシンセサイザと、
    前記第２基準周波数信号を入力とする第１の分周器と、
    前記第１基準周波数信号及び前記第１の分周器の出力信号を入力とする第１のミキサと、
    前記第１のミキサの出力信号を入力とする第２の分周器と、
    前記第２基準周波数信号を入力とする第３の分周器と、
    前記第１基準周波数信号を入力とする第４の分周器と、
    前記第３の分周器の出力信号及び前記第４の分周器の出力信号を入力とする第２のミキサと、
    前記第３の分周器の出力信号と前記第２のミキサの出力信号とを切り替えて出力するスイッチとを具備し、
    前記第２の分周器の出力信号を前記受信用ローカル信号として出力し、前記スイッチの出力信号を前記送信用第１ローカル信号として出力し、前記第４の分周器の出力信号を前記送信用第２ローカル信号として出力することを特徴とするマルチバンド無線機。
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