JP4206249B2 - イメージリジェクションミキサ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イメージリジェクションミキサにおける振幅誤差と位相誤差の影響を改善する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１１に示したように、イメージリジェクションミキサ100は、第１の周波数変換手段101において、90°の位相差をもった２つの局部発振信号を用いて１回目の周波数変換を行ってＩ系統とＱ系統との２系統に分けたあと、ローパスフィルタ102ａ，102ｂを通して帯域制限を行い、第2の周波数変換103において、90°の位相差をもった２つの局部発振信号を用いて2回目の周波数変換を行い、合成手段104にて合成するように構成されている。
そして、イメージリジェクションミキサを用いた受信機は、図１２に示したように、イメージリジェクションミキサ100の出力を復調処理手段110において復調処理するように構成されている。この場合には、単一の発振手段からの信号に位相差を与えて90°の位相差をもった２つの局部発振信号を得ている。
また、図１３に示したように、ダイレクトコンバージョン受信機200は、第１の周波数変換手段201において、90°の位相差をもった２つの局部発振信号を用いて１回目の周波数変換を行ってＩ系統とＱ系統との２系統に分けたあと、ローパスフィルタ202ａ，202ｂを通して帯域制限を行い、復調処理手段210において復調処理するように構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
イメージリジェクションミキサにおいては、Ｉ，Ｑ２系統のベースバンド信号間に振幅誤差や位相誤差があるとイメージ抑圧能力が低下する。イメージリジェクションミキサに用いられている部品の精度や温度変化による特性の変化などの原因によりこのような振幅誤差や位相誤差を完全に排除することは困難であった。
【０００４】
そこで、本発明は、イメージリジェクションミキサにおいて、前記２系統の信号間の振幅誤差と位相誤差の少なくとも何れか一方を検出することによって、検出した誤差を補正して、イメージ抑圧比を改善することを目的としてなされたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１にかかるイメージリジェクションミキサは、
目的とする信号を、90°の位相差をもった２つの局部発振信号を用いた第１の周波数変換手段によってＩ系統とＱ系統の２系統の信号に分けて、それらの２系統の信号をローパスフィルタを通過させたあと、90°の位相差をもった２つの局部発振信号を用いた第２の周波数変換手段によって２回目の周波数変換を行い、合成手段によって前記２系統の信号を合成して出力するように構成されたイメージリジェクションミキサにおいて、
Ｉ系統の第１の周波数変換手段の出力信号より、Ｉ系統の２乗値を求めるＩ系統２乗手段と、
Ｉ系統の２乗値を平均値操作してＩ系統平均値を求めるＩ系統平均手段と、
Ｑ系統の第１の周波数変換手段の出力信号よりＱ系統の２乗値を求めるＱ系統２乗手段と、
Ｑ系統の２乗値を平均値操作してＱ系統平均値を求めるＱ系統平均手段と、
Ｉ系統平均値とＱ系統平均値との比率を求める比率演算手段と、
前記求められた比率の平方根を求める平方根処理手段と、
前記得られた平方根をＩ系統の第１の周波数変換手段の出力とＱ系統の第１の周波数変換手段の出力の何れかの信号の振幅に乗算して振幅を補正する振幅乗算手段と、を備えた。
【０００６】
本発明の請求項２にかかるイメージリジェクションミキサは、
目的とする信号を、90°の位相差をもった２つの局部発振信号を用いた第１の周波数変換手段によってＩ系統とＱ系統の２系統の信号に分けて、それらの２系統の信号をローパスフィルタを通過させたあと、90°の位相差をもった２つの局部発振信号を用いた第２の周波数変換手段によって２回目の周波数変換を行い、合成手段によって前記２系統の信号を合成して出力するように構成されたイメージリジェクションミキサにおいて、
Ｉ系統の第１の周波数変換手段の出力とＱ系統の第１の周波数変換手段の出力より、Ｉ系統の信号成分とＱ系統の信号成分の乗算値を求める信号乗算手段と、
Ｉ系統の第１の周波数変換手段の出力信号より、Ｉ系統の２乗値を求める位相補正用Ｉ系統２乗手段と、
Ｑ系統の第１の周波数変換手段の出力信号より、Ｑ系統の２乗値を求める位相補正用Ｑ系統２乗手段と、
Ｉ系統の２乗値とＱ系統の２乗値を加算する加算手段と、
前記信号乗算手段の出力値と前記加算手段の出力値との比率を位相誤差検出値として求める位相補正用比率演算手段と、
前記第２の周波数変換手段に用いる前記２つの局部発振信号の何れかを出力する発振手段の位相制御量と位相誤差検出値とを対応させる比例係数を位相誤差検出値に乗ずる定数乗算手段と、
前記定数乗算手段の出力に基づいて、Ｉ系統の２回目の周波数変換に使用する局部発振信号とＱ系統の２回目の周波数変換に使用する局部発振信号の前記何れかの位相を制御することで位相誤差を補正する位相補正手段と、を備えた。
【０００７】
本発明の請求項３にかかるイメージリジェクションミキサは、
目的とする信号を、90°の位相差をもった２つの局部発振信号を用いた第１の周波数変換手段によってＩ系統とＱ系統の２系統の信号に分けて、それらの２系統の信号をローパスフィルタを通過させたあと、90°の位相差をもった２つの局部発振信号を用いた第２の周波数変換手段によって２回目の周波数変換を行い、合成手段によって前記２系統の信号を合成して出力するように構成されたイメージリジェクションミキサにおいて、
Ｉ系統の第１の周波数変換手段の出力信号より、Ｉ系統の２乗値を求めるＩ系統２乗手段と、
Ｉ系統の２乗値を平均値操作してＩ系統平均値を求めるＩ系統平均手段と、
Ｑ系統の第１の周波数変換の出力信号よりＱ系統の２乗値を求めるＱ系統２乗手段と、
Ｑ系統の２乗値を平均値操作してＱ系統平均値を求めるＱ系統平均手段と、
Ｉ系統の平均値とＱ系統の平均値との比率を求める比率演算手段と、
前記求められた比率の平方根を求める平方根処理手段と、
前記得られた平方根をＩ系統の第１の周波数変換手段の出力信号とＱ系統の第１の周波数変換手段の出力信号の何れかの信号の振幅に乗算して振幅を補正する振幅乗算手段と、
Ｉ系統の第１の周波数変換手段の出力信号とＱ系統の第１の周波数変換手段の出力信号より、Ｉ系統の信号成分とＱ系統の信号成分の乗算値を求める信号乗算手段と、
Ｉ系統の第１の周波数変換手段の出力信号より、Ｉ系統の２乗値を求める位相補正用Ｉ系統２乗手段と、
Ｑ系統の第１の周波数変換手段の出力信号より、Ｑ系統の２乗値を求める位相補正用Ｑ系統２乗手段と、
Ｉ系統の２乗値とＱ系統の２乗値を加算する加算手段と、
前記信号乗算手段の出力値と前記加算手段の出力値との比率を位相誤差検出値として求める位相補正用比率演算手段と、
前記第２の周波数変換手段に用いる前記２つの局部発振信号の何れかを出力する発振手段の位相制御量と位相誤差検出値とを対応させる比例係数を位相誤差検出値に乗ずる定数乗算手段と、
前記定数乗算手段の出力に基づいて、第２の周波数変換手段でＩ系統の２回目の周波数変換に使用する局部発振信号とＱ系統の２回目の周波数変換に使用する局部発振信号の前記何れかの位相を制御することで位相誤差を補正する位相補正手段と、を備えた。
【０００８】
請求項４においては、Ｉ系統２乗手段、Ｉ系統平均手段、Ｑ系統２乗手段、Ｑ系統平均手段、比率演算手段、平方根処理手段、振幅乗算手段、及び第２の周波数変換手段を、デジタル信号処理手段によって実現した。
請求項５においては、信号乗算手段、位相補正用Ｉ系統２乗手段、位相補正用Ｑ系統２乗手段、加算手段、位相補正用比率演算手段、定数乗算手段、位相補正手段、及び第２の周波数変換手段を、デジタル信号処理手段によって実現した。
請求項６においては、Ｉ系統２乗手段、Ｉ系統平均手段、Ｑ系統２乗手段、Ｑ系統平均手段、比率演算手段、平方根処理手段、振幅乗算手段、信号乗算手段、位相補正用Ｉ系統２乗手段、位相補正用Ｑ系統２乗手段、加算手段、位相補正用比率演算手段、定数乗算手段、位相補正手段、及び第 2 の周波数変換手段を、デジタル信号処理手段によって実現した。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかるイメージリジェクションミキサを、その実施の形態を示した図面に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
図１は、前記実施の形態としてのイメージリジェクションミキサのブロック構成図である。
図１に示した本発明にかかるイメージリジェクションミキサ１は、第１の周波数変換手段11、２系統のローパスフィルタ12ａ,12ｂ、２系統の増幅手段13ａ，13ｂ、２系統のＡ／Ｄ変換手段14ａ，14ｂ、振幅誤差と位相誤差を補正するとともに２回目の周波数変換を行って合成出力するＤＳＰ（Digital Signal Processor）等を用いたデジタル信号処理手段15、そして、後段のアナログ処理のためにＤ／Ａ変換して出力するＤ／Ａ変換手段16を備えている。なお、後段においてもデジタル処理を行う場合には前記Ｄ／Ａ変換手段16は不要である。
【００１１】
前記第１の周波数変換手段11は、90°の位相差をもった２つの局部発振信号11ａ，11ｂを用いて１回目の周波数変換を行ってＩ系統とＱ系統との２系統に分ける。ここで、Ｉ系統の局部発振信号11aをcos（2π・f1・ｔ）と表し、Ｑ系統の局部発振信号11ｂをsin（2π・f1・ｔ＋φ）と表わす。ただし、φは２系統の信号間の位相誤差を表している。
前記２系統のローパスフィルタ12ａ,12ｂは第1回目の周波数変換による不要周波数成分やイメージ成分を排除する。
２系統の増幅手段13ａ，13ｂにおいてはそれぞれの系統の信号を増幅する。ここで、Ｉ系統の増幅手段13aの増幅率をＧ１、Ｑ系統の増幅手段13ｂの増幅率をＧ２とする。両増幅率Ｇ１，Ｇ２の比Ｇ１／Ｇ２は振幅誤差を表している。
２系統のＡ／Ｄ変換手段14ａ，14ｂにおいては、デジタル処理手段15に入力するためにデジタル信号に変換する。
【００１２】
デジタル信号処理手段15においては、入力される２系統の信号を振幅誤差検出手段２に入力して振幅誤差（Ｇ１／Ｇ２）を検出し、検出された振幅誤差信号（Ｇ１／Ｇ２）を振幅補正手段３に入力することによって、２系統の信号間の振幅誤差を補正する。
この振幅誤差の補正は、２系統の何れか一方、例えばＱ系統に設定した増幅手段31ｂの増幅率を調整することによって行う。
また、振幅誤差が補正された２系統の信号を位相誤差検出手段４に入力して位相誤差（φ）を検出する。このようにして検出された位相誤差（φ）を第２の周波数変換手段５に入力することによって位相誤差を補正する。
【００１３】
この位相誤差の補正は、２系統の何れか一方、例えばＱ系統において２回目の周波数変換に用いる局部発振信号51ｂの位相を制御することによって行う。このとき、Ｉ系統の局部発振信号51aをcos（2π・f2・ｔ）とし、Ｑ系統の局部発振信号51ｂをsin（2π・f2・ｔ−φ）とすることによって、Ｉ系統に対するＱ系統の位相誤差（φ）は補正されるのである。このようにして、振幅誤差と位相誤差とが補正された後、合成手段52によって合成されて、Ｄ／Ａ変換手段16に出力されるのである。
前記振幅誤差検出手段２、振幅補正手段３、位相誤差検出手段４、第２の周波数変換手段５の詳細を、図２〜９に示して説明する。
【００１４】
まず、振幅誤差検出手段２の詳細を説明する。
図２、３において、
Ｉ系統とＱ系統の２系統の信号成分のそれぞれの値に対して２乗手段21ａ，21ｂと平均値操作手段22ａ，22ｂによって２乗平均値Ｖａ，Ｖｂを求め、除算手段23によってＩ系統の信号成分の値の２乗平均値ＶａをＱ系統の信号成分の２乗平均値Ｖｂで割って値Ｖａ／Ｖｂを求め、平方根処理手段24によってその値Ｖａ／Ｖｂの平方根を求める。
このようにして得られた値によって、Ｑ系統に設定した増幅手段31ｂの増幅率を調整することによって、振幅誤差が補正されるのである。
【００１５】
前記平均値操作手段としては、一般的な”Ｎ個の値の平均値(移動平均値）”を求める方法のほかに、ローパスフィルタを使って平均値操作の代用とする方法や、図４に示したような忘却係数処理等を用いることもできる。
忘却係数処理を示した図４において、図中のαは1.0より僅かに小さな値であり忘却係数と呼ばれる値である。
忘却係数処理としては、図４の構成を簡略化した図５に示したような構成を採用することもできる。図５の構成の忘却係数処理によって得られる値は、通常の平均値とは大きく異なった値となるが、平均値の比を求めるためには何ら問題はない。
なお、信号に含まれる変調成分やノイズ成分等の影響で、上述した構成による処理では振幅誤差の補正が安定しない場合には、図６に示したように平方根操作の後にローパスフィルタを配置することによって、そのような影響を取り除くことができる。なお、図６においては、図１、２、３の構成と同等の構成に関しては、同符号を付してその説明を省略した。
【００１６】
次に、位相誤差検出手段４の詳細を説明する。
図２、７において、
信号乗算手段41においてＩ系統とＱ系統の２系統の信号成分Ｗａ，Ｗｂを乗算する。このとき、入力信号が振幅一定のシングルトーンであると仮定できる場合であれば、Ｉ系統の信号成分ＷａとＱ系統の信号成分Ｗｂとを乗算した結果Ｗａ×Ｗｂは位相誤差φの量に比例するが、実際には振幅変動が存在するため、そのままでは正確な位相誤差の検出はできない。そこで、Ｉ系統の信号成分ＷａとＱ系統の信号成分Ｗｂとを乗算した結果Ｗａ×Ｗｂを、２つの位相補正用２乗手段42，43によって各系統の信号成分をそれぞれ２乗し、加算手段44によって加算した値（Ｗａ2＋Ｗｂ2）を求める。さらに、位相補正用除算手段45によって前記値Ｗａ×Ｗｂを前記値（Ｗａ2＋Ｗｂ2）で割ることによって正規化を行い、振幅変動による影響を取り除く。
【００１７】
このような操作によって、位相誤差φに比例した値が得られるので、この値を用いて、位相補正手段５において２回目の周波数変換を行うために用いる局部発振信号51ｂの位相を制御することによって、位相誤差が補正されるのである。
このとき、数値的な位相制御が可能な発振手段が必要であるため、ＤＤＳ（Ｄirect Ｄigital Ｓynthesizer）等のような数値処理によって実現される発振手段を使用するのである。また、位相誤差の検出値φと発振手段の位相制御量（−θ）とを対応させるために比例係数Ｋが設定された比例演算手段46を用いる。
また、信号に含まれる変調成分やノイズ成分等の影響で、上述した構成による処理では位相誤差の補正が安定しない場合には、図８に示したように比例係数Ｋを乗ずる前もしくは乗じた後に、ローパスフィルタ47を配置することによって、そのような影響を取り除くことができる。
【００１８】
なお、図８においては、図１、２、７の構成と同等の構成に関しては、同符号を付してその説明を省略した。
以上の説明においては、位相誤差を補正するためにＱ系統の局部発振信号の周波数を位相制御したが、図９に示したように、Ｉ系統の局部発振信号の位相制御を行って補正することも可能である。この場合には、Ｉ系統の局部発振信号の位相制御量は（＋θ）とする。前記第２の周波数変換手段は、２回目の周波数変換に用いる２系統の局部発振信号の何れか一方の位相を、外部からの信号によって制御可能とすることによって位相補正手段を実現している。
【００１９】
なお、２乗手段21ａは特許請求の範囲に記載されたＩ系統２乗手段に相当し、平均値操作手段22ａは特許請求の範囲に記載されたＩ系統平均手段に相当し、２乗手段21ｂは特許請求の範囲に記載されたＱ系統２乗手段に相当し、平均値操作手段22ｂは特許請求の範囲に記載されたＱ系統平均手段に相当し、除算手段23は特許請求の範囲に記載された比率演算手段に相当し、増幅手段31ｂは特許請求の範囲に記載された振幅乗算手段に相当し、位相補正用２乗手段42は特許請求の範囲に記載された位相補正用Ｉ系統２乗手段に相当し、位相補正用２乗手段43は特許請求の範囲に記載された位相補正用Ｑ系統２乗手段に相当し、位相補正用除算手段45は特許請求の範囲に記載された位相補正用比率演算手段に相当し、比例演算手段46は特許請求の範囲に記載された定数乗算手段に相当し、第２の周波数変換手段５は特許請求の範囲に記載された位相補正手段に相当する構成である。
【００２０】
なお、図１、２においては、振幅誤差の補正と位相誤差の補正の両方を行うように構成されたイメージリジェクションミキサを例示したが、図３に示したように振幅誤差の補正のみを可能とした構成や、図７に示したように位相誤差の補正のみを可能とした構成のイメージリジェクションミキサとすることもできる。
また、前記構成のイメージリジェクションミキサを用いた受信機は、優れたイメージ抑圧能力を備えたものとなる。
【００２１】
ちなみに、図１０に示したように、振幅誤差の補正手段84を備えたダイレクトコンバージョン受信機８とすることも可能である。このダイレクトコンバージョン受信機８は、前記補正手段84に加えて、90°の位相差をもった２つの局部発振信号を用いてＩ系統とＱ系統の２系統の信号に分ける周波数変換手段81、それぞれの系統のローパスフィルタ82ａ，82ｂ、及びＡ／Ｄ変換手段83ａ，83ｂ、そして振幅誤差が補正された後の２系統の信号を復調処理する復調処理手段85を備えることによって実現されている。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように、本発明のイメージリジェクションミキサによれば、イメージ抑圧能力を大幅に改善することが可能となる。精度の高い部品を使用しなくても優れたイメージ抑圧能力が得られ、調整作業も不要になるという効果が得られる。従って、受信機に採用すれば、優れた性能の受信機を得ることができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるイメージリジェクションミキサの実施の形態のブロック構成図である。
【図２】図１の要部のブロック構成図である。
【図３】図２の振幅誤差の補正処理を説明するブロック構成図である。
【図４】図３の要部のブロック構成図である。
【図５】図３の要部の別の構成例のブロック構成図である。
【図６】図２の要部の別の構成例のブロック構成図である。
【図７】図２の位相誤差の補正処理を説明するブロック構成図である。
【図８】図２の位相誤差の補正処理の別の構成例である。
【図９】図２の位相誤差の補正処理のさらに別の構成例である。
【図１０】振幅補正処理を組み込んだダイレクトコンバージョン受信機のブロック構成図である。
【図１１】従来例のイメージリジェクションミキサのブロック構成図である。
【図１２】従来例のイメージリジェクションミキサを組み込んだ受信機のブロック構成図である。
【図１３】従来例のダイレクトコンバージョン受信機のブロック構成図である。
【符号の説明】
１ イメージリジェクションミキサ
11 第１の周波数変換手段
15 デジタル信号処理手段
11ａ，11ｂ 90°の位相差をもった２つの信号
21ａ ２乗手段、Ｉ系統２乗手段
22ａ 平均値操作手段、Ｉ系統平均手段
21ｂ ２乗手段、Ｑ系統２乗手段
22ｂ 平均値操作手段、Ｑ系統平均手段
23 除算手段、比率演算手段
24 平方根手段
31ｂ 増幅手段、振幅乗算手段
41 信号乗算手段
42 位相補正用２乗手段、位相補正用Ｉ系統２乗手段
43 位相補正用２乗手段、位相補正用Ｑ系統２乗手段
44 加算手段
45 位相補正用除算手段、位相補正用比率演算手段
46 比例演算手段、定数乗算手段
５ 第２の周波数変換手段、位相補正手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、イメージリジェクションミキサにおける振幅誤差と位相誤差の影響を改善する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１１に示したように、イメージリジェクションミキサ100は、第１の周波数変換手段101において、90°の位相差をもった２つの局部発振信号を用いて１回目の周波数変換を行ってＩ系統とＱ系統との２系統に分けたあと、ローパスフィルタ102ａ，102ｂを通して帯域制限を行い、第2の周波数変換103において、90°の位相差をもった２つの局部発振信号を用いて2回目の周波数変換を行い、合成手段104にて合成するように構成されている。
そして、イメージリジェクションミキサを用いた受信機は、図１２に示したように、イメージリジェクションミキサ100の出力を復調処理手段110において復調処理するように構成されている。この場合には、単一の発振手段からの信号に位相差を与えて90°の位相差をもった２つの局部発振信号を得ている。
また、図１３に示したように、ダイレクトコンバージョン受信機200は、第１の周波数変換手段201において、90°の位相差をもった２つの局部発振信号を用いて１回目の周波数変換を行ってＩ系統とＱ系統との２系統に分けたあと、ローパスフィルタ202ａ，202ｂを通して帯域制限を行い、復調処理手段210において復調処理するように構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
イメージリジェクションミキサにおいては、Ｉ，Ｑ２系統のベースバンド信号間に振幅誤差や位相誤差があるとイメージ抑圧能力が低下する。イメージリジェクションミキサに用いられている部品の精度や温度変化による特性の変化などの原因によりこのような振幅誤差や位相誤差を完全に排除することは困難であった。
【０００４】
そこで、本発明は、イメージリジェクションミキサにおいて、前記２系統の信号間の振幅誤差と位相誤差の少なくとも何れか一方を検出することによって、検出した誤差を補正して、イメージ抑圧比を改善することを目的としてなされたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１にかかるイメージリジェクションミキサは、
目的とする信号を、90°の位相差をもった２つの局部発振信号を用いた第１の周波数変換手段によってＩ系統とＱ系統の２系統の信号に分けて、それらの２系統の信号をローパスフィルタを通過させたあと、90°の位相差をもった２つの局部発振信号を用いた第２の周波数変換手段によって２回目の周波数変換を行い、合成手段によって前記２系統の信号を合成して出力するように構成されたイメージリジェクションミキサにおいて、
Ｉ系統の第１の周波数変換手段の出力信号より、Ｉ系統の２乗値を求めるＩ系統２乗手段と、
Ｉ系統の２乗値を平均値操作してＩ系統平均値を求めるＩ系統平均手段と、
Ｑ系統の第１の周波数変換手段の出力信号よりＱ系統の２乗値を求めるＱ系統２乗手段と、
Ｑ系統の２乗値を平均値操作してＱ系統平均値を求めるＱ系統平均手段と、
Ｉ系統平均値とＱ系統平均値との比率を求める比率演算手段と、
前記求められた比率の平方根を求める平方根処理手段と、
前記得られた平方根をＩ系統の第１の周波数変換手段の出力とＱ系統の第１の周波数変換手段の出力の何れかの信号の振幅に乗算して振幅を補正する振幅乗算手段と、を備えた。
【０００６】
本発明の請求項２にかかるイメージリジェクションミキサは、
目的とする信号を、90°の位相差をもった２つの局部発振信号を用いた第１の周波数変換手段によってＩ系統とＱ系統の２系統の信号に分けて、それらの２系統の信号をローパスフィルタを通過させたあと、90°の位相差をもった２つの局部発振信号を用いた第２の周波数変換手段によって２回目の周波数変換を行い、合成手段によって前記２系統の信号を合成して出力するように構成されたイメージリジェクションミキサにおいて、
Ｉ系統の第１の周波数変換手段の出力とＱ系統の第１の周波数変換手段の出力より、Ｉ系統の信号成分とＱ系統の信号成分の乗算値を求める信号乗算手段と、
Ｉ系統の第１の周波数変換手段の出力信号より、Ｉ系統の２乗値を求める位相補正用Ｉ系統２乗手段と、
Ｑ系統の第１の周波数変換手段の出力信号より、Ｑ系統の２乗値を求める位相補正用Ｑ系統２乗手段と、
Ｉ系統の２乗値とＱ系統の２乗値を加算する加算手段と、
前記信号乗算手段の出力値と前記加算手段の出力値との比率を位相誤差検出値として求める位相補正用比率演算手段と、
前記第２の周波数変換手段に用いる前記２つの局部発振信号の何れかを出力する発振手段の位相制御量と位相誤差検出値とを対応させる比例係数を位相誤差検出値に乗ずる定数乗算手段と、
前記定数乗算手段の出力に基づいて、Ｉ系統の２回目の周波数変換に使用する局部発振信号とＱ系統の２回目の周波数変換に使用する局部発振信号の前記何れかの位相を制御することで位相誤差を補正する位相補正手段と、を備えた。
【０００７】
本発明の請求項３にかかるイメージリジェクションミキサは、
目的とする信号を、90°の位相差をもった２つの局部発振信号を用いた第１の周波数変換手段によってＩ系統とＱ系統の２系統の信号に分けて、それらの２系統の信号をローパスフィルタを通過させたあと、90°の位相差をもった２つの局部発振信号を用いた第２の周波数変換手段によって２回目の周波数変換を行い、合成手段によって前記２系統の信号を合成して出力するように構成されたイメージリジェクションミキサにおいて、
Ｉ系統の第１の周波数変換手段の出力信号より、Ｉ系統の２乗値を求めるＩ系統２乗手段と、
Ｉ系統の２乗値を平均値操作してＩ系統平均値を求めるＩ系統平均手段と、
Ｑ系統の第１の周波数変換の出力信号よりＱ系統の２乗値を求めるＱ系統２乗手段と、
Ｑ系統の２乗値を平均値操作してＱ系統平均値を求めるＱ系統平均手段と、
Ｉ系統の平均値とＱ系統の平均値との比率を求める比率演算手段と、
前記求められた比率の平方根を求める平方根処理手段と、
前記得られた平方根をＩ系統の第１の周波数変換手段の出力信号とＱ系統の第１の周波数変換手段の出力信号の何れかの信号の振幅に乗算して振幅を補正する振幅乗算手段と、
Ｉ系統の第１の周波数変換手段の出力信号とＱ系統の第１の周波数変換手段の出力信号より、Ｉ系統の信号成分とＱ系統の信号成分の乗算値を求める信号乗算手段と、
Ｉ系統の第１の周波数変換手段の出力信号より、Ｉ系統の２乗値を求める位相補正用Ｉ系統２乗手段と、
Ｑ系統の第１の周波数変換手段の出力信号より、Ｑ系統の２乗値を求める位相補正用Ｑ系統２乗手段と、
Ｉ系統の２乗値とＱ系統の２乗値を加算する加算手段と、
前記信号乗算手段の出力値と前記加算手段の出力値との比率を位相誤差検出値として求める位相補正用比率演算手段と、
前記第２の周波数変換手段に用いる前記２つの局部発振信号の何れかを出力する発振手段の位相制御量と位相誤差検出値とを対応させる比例係数を位相誤差検出値に乗ずる定数乗算手段と、
前記定数乗算手段の出力に基づいて、第２の周波数変換手段でＩ系統の２回目の周波数変換に使用する局部発振信号とＱ系統の２回目の周波数変換に使用する局部発振信号の前記何れかの位相を制御することで位相誤差を補正する位相補正手段と、を備えた。
【０００８】
請求項４においては、Ｉ系統２乗手段、Ｉ系統平均手段、Ｑ系統２乗手段、Ｑ系統平均手段、比率演算手段、平方根処理手段、振幅乗算手段、及び第２の周波数変換手段を、デジタル信号処理手段によって実現した。
請求項５においては、信号乗算手段、位相補正用Ｉ系統２乗手段、位相補正用Ｑ系統２乗手段、加算手段、位相補正用比率演算手段、定数乗算手段、位相補正手段、及び第２の周波数変換手段を、デジタル信号処理手段によって実現した。
請求項６においては、Ｉ系統２乗手段、Ｉ系統平均手段、Ｑ系統２乗手段、Ｑ系統平均手段、比率演算手段、平方根処理手段、振幅乗算手段、信号乗算手段、位相補正用Ｉ系統２乗手段、位相補正用Ｑ系統２乗手段、加算手段、位相補正用比率演算手段、定数乗算手段、位相補正手段、及び第 2 の周波数変換手段を、デジタル信号処理手段によって実現した。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかるイメージリジェクションミキサを、その実施の形態を示した図面に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
図１は、前記実施の形態としてのイメージリジェクションミキサのブロック構成図である。
図１に示した本発明にかかるイメージリジェクションミキサ１は、第１の周波数変換手段11、２系統のローパスフィルタ12ａ,12ｂ、２系統の増幅手段13ａ，13ｂ、２系統のＡ／Ｄ変換手段14ａ，14ｂ、振幅誤差と位相誤差を補正するとともに２回目の周波数変換を行って合成出力するＤＳＰ（Digital Signal Processor）等を用いたデジタル信号処理手段15、そして、後段のアナログ処理のためにＤ／Ａ変換して出力するＤ／Ａ変換手段16を備えている。なお、後段においてもデジタル処理を行う場合には前記Ｄ／Ａ変換手段16は不要である。
【００１１】
前記第１の周波数変換手段11は、90°の位相差をもった２つの局部発振信号11ａ，11ｂを用いて１回目の周波数変換を行ってＩ系統とＱ系統との２系統に分ける。ここで、Ｉ系統の局部発振信号11aをcos（2π・f1・ｔ）と表し、Ｑ系統の局部発振信号11ｂをsin（2π・f1・ｔ＋φ）と表わす。ただし、φは２系統の信号間の位相誤差を表している。
前記２系統のローパスフィルタ12ａ,12ｂは第1回目の周波数変換による不要周波数成分やイメージ成分を排除する。
２系統の増幅手段13ａ，13ｂにおいてはそれぞれの系統の信号を増幅する。ここで、Ｉ系統の増幅手段13aの増幅率をＧ１、Ｑ系統の増幅手段13ｂの増幅率をＧ２とする。両増幅率Ｇ１，Ｇ２の比Ｇ１／Ｇ２は振幅誤差を表している。
２系統のＡ／Ｄ変換手段14ａ，14ｂにおいては、デジタル処理手段15に入力するためにデジタル信号に変換する。
【００１２】
デジタル信号処理手段15においては、入力される２系統の信号を振幅誤差検出手段２に入力して振幅誤差（Ｇ１／Ｇ２）を検出し、検出された振幅誤差信号（Ｇ１／Ｇ２）を振幅補正手段３に入力することによって、２系統の信号間の振幅誤差を補正する。
この振幅誤差の補正は、２系統の何れか一方、例えばＱ系統に設定した増幅手段31ｂの増幅率を調整することによって行う。
また、振幅誤差が補正された２系統の信号を位相誤差検出手段４に入力して位相誤差（φ）を検出する。このようにして検出された位相誤差（φ）を第２の周波数変換手段５に入力することによって位相誤差を補正する。
【００１３】
この位相誤差の補正は、２系統の何れか一方、例えばＱ系統において２回目の周波数変換に用いる局部発振信号51ｂの位相を制御することによって行う。このとき、Ｉ系統の局部発振信号51aをcos（2π・f2・ｔ）とし、Ｑ系統の局部発振信号51ｂをsin（2π・f2・ｔ−φ）とすることによって、Ｉ系統に対するＱ系統の位相誤差（φ）は補正されるのである。このようにして、振幅誤差と位相誤差とが補正された後、合成手段52によって合成されて、Ｄ／Ａ変換手段16に出力されるのである。
前記振幅誤差検出手段２、振幅補正手段３、位相誤差検出手段４、第２の周波数変換手段５の詳細を、図２〜９に示して説明する。
【００１４】
まず、振幅誤差検出手段２の詳細を説明する。
図２、３において、
Ｉ系統とＱ系統の２系統の信号成分のそれぞれの値に対して２乗手段21ａ，21ｂと平均値操作手段22ａ，22ｂによって２乗平均値Ｖａ，Ｖｂを求め、除算手段23によってＩ系統の信号成分の値の２乗平均値ＶａをＱ系統の信号成分の２乗平均値Ｖｂで割って値Ｖａ／Ｖｂを求め、平方根処理手段24によってその値Ｖａ／Ｖｂの平方根を求める。
このようにして得られた値によって、Ｑ系統に設定した増幅手段31ｂの増幅率を調整することによって、振幅誤差が補正されるのである。
【００１５】
前記平均値操作手段としては、一般的な”Ｎ個の値の平均値(移動平均値）”を求める方法のほかに、ローパスフィルタを使って平均値操作の代用とする方法や、図４に示したような忘却係数処理等を用いることもできる。
忘却係数処理を示した図４において、図中のαは1.0より僅かに小さな値であり忘却係数と呼ばれる値である。
忘却係数処理としては、図４の構成を簡略化した図５に示したような構成を採用することもできる。図５の構成の忘却係数処理によって得られる値は、通常の平均値とは大きく異なった値となるが、平均値の比を求めるためには何ら問題はない。
なお、信号に含まれる変調成分やノイズ成分等の影響で、上述した構成による処理では振幅誤差の補正が安定しない場合には、図６に示したように平方根操作の後にローパスフィルタを配置することによって、そのような影響を取り除くことができる。なお、図６においては、図１、２、３の構成と同等の構成に関しては、同符号を付してその説明を省略した。
【００１６】
次に、位相誤差検出手段４の詳細を説明する。
図２、７において、
信号乗算手段41においてＩ系統とＱ系統の２系統の信号成分Ｗａ，Ｗｂを乗算する。このとき、入力信号が振幅一定のシングルトーンであると仮定できる場合であれば、Ｉ系統の信号成分ＷａとＱ系統の信号成分Ｗｂとを乗算した結果Ｗａ×Ｗｂは位相誤差φの量に比例するが、実際には振幅変動が存在するため、そのままでは正確な位相誤差の検出はできない。そこで、Ｉ系統の信号成分ＷａとＱ系統の信号成分Ｗｂとを乗算した結果Ｗａ×Ｗｂを、２つの位相補正用２乗手段42，43によって各系統の信号成分をそれぞれ２乗し、加算手段44によって加算した値（Ｗａ2＋Ｗｂ2）を求める。さらに、位相補正用除算手段45によって前記値Ｗａ×Ｗｂを前記値（Ｗａ2＋Ｗｂ2）で割ることによって正規化を行い、振幅変動による影響を取り除く。
【００１７】
このような操作によって、位相誤差φに比例した値が得られるので、この値を用いて、位相補正手段５において２回目の周波数変換を行うために用いる局部発振信号51ｂの位相を制御することによって、位相誤差が補正されるのである。
このとき、数値的な位相制御が可能な発振手段が必要であるため、ＤＤＳ（Ｄirect Ｄigital Ｓynthesizer）等のような数値処理によって実現される発振手段を使用するのである。また、位相誤差の検出値φと発振手段の位相制御量（−θ）とを対応させるために比例係数Ｋが設定された比例演算手段46を用いる。
また、信号に含まれる変調成分やノイズ成分等の影響で、上述した構成による処理では位相誤差の補正が安定しない場合には、図８に示したように比例係数Ｋを乗ずる前もしくは乗じた後に、ローパスフィルタ47を配置することによって、そのような影響を取り除くことができる。
【００１８】
なお、図８においては、図１、２、７の構成と同等の構成に関しては、同符号を付してその説明を省略した。
以上の説明においては、位相誤差を補正するためにＱ系統の局部発振信号の周波数を位相制御したが、図９に示したように、Ｉ系統の局部発振信号の位相制御を行って補正することも可能である。この場合には、Ｉ系統の局部発振信号の位相制御量は（＋θ）とする。前記第２の周波数変換手段は、２回目の周波数変換に用いる２系統の局部発振信号の何れか一方の位相を、外部からの信号によって制御可能とすることによって位相補正手段を実現している。
【００１９】
なお、２乗手段21ａは特許請求の範囲に記載されたＩ系統２乗手段に相当し、平均値操作手段22ａは特許請求の範囲に記載されたＩ系統平均手段に相当し、２乗手段21ｂは特許請求の範囲に記載されたＱ系統２乗手段に相当し、平均値操作手段22ｂは特許請求の範囲に記載されたＱ系統平均手段に相当し、除算手段23は特許請求の範囲に記載された比率演算手段に相当し、増幅手段31ｂは特許請求の範囲に記載された振幅乗算手段に相当し、位相補正用２乗手段42は特許請求の範囲に記載された位相補正用Ｉ系統２乗手段に相当し、位相補正用２乗手段43は特許請求の範囲に記載された位相補正用Ｑ系統２乗手段に相当し、位相補正用除算手段45は特許請求の範囲に記載された位相補正用比率演算手段に相当し、比例演算手段46は特許請求の範囲に記載された定数乗算手段に相当し、第２の周波数変換手段５は特許請求の範囲に記載された位相補正手段に相当する構成である。
【００２０】
なお、図１、２においては、振幅誤差の補正と位相誤差の補正の両方を行うように構成されたイメージリジェクションミキサを例示したが、図３に示したように振幅誤差の補正のみを可能とした構成や、図７に示したように位相誤差の補正のみを可能とした構成のイメージリジェクションミキサとすることもできる。
また、前記構成のイメージリジェクションミキサを用いた受信機は、優れたイメージ抑圧能力を備えたものとなる。
【００２１】
ちなみに、図１０に示したように、振幅誤差の補正手段84を備えたダイレクトコンバージョン受信機８とすることも可能である。このダイレクトコンバージョン受信機８は、前記補正手段84に加えて、90°の位相差をもった２つの局部発振信号を用いてＩ系統とＱ系統の２系統の信号に分ける周波数変換手段81、それぞれの系統のローパスフィルタ82ａ，82ｂ、及びＡ／Ｄ変換手段83ａ，83ｂ、そして振幅誤差が補正された後の２系統の信号を復調処理する復調処理手段85を備えることによって実現されている。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように、本発明のイメージリジェクションミキサによれば、イメージ抑圧能力を大幅に改善することが可能となる。精度の高い部品を使用しなくても優れたイメージ抑圧能力が得られ、調整作業も不要になるという効果が得られる。従って、受信機に採用すれば、優れた性能の受信機を得ることができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるイメージリジェクションミキサの実施の形態のブロック構成図である。
【図２】図１の要部のブロック構成図である。
【図３】図２の振幅誤差の補正処理を説明するブロック構成図である。
【図４】図３の要部のブロック構成図である。
【図５】図３の要部の別の構成例のブロック構成図である。
【図６】図２の要部の別の構成例のブロック構成図である。
【図７】図２の位相誤差の補正処理を説明するブロック構成図である。
【図８】図２の位相誤差の補正処理の別の構成例である。
【図９】図２の位相誤差の補正処理のさらに別の構成例である。
【図１０】振幅補正処理を組み込んだダイレクトコンバージョン受信機のブロック構成図である。
【図１１】従来例のイメージリジェクションミキサのブロック構成図である。
【図１２】従来例のイメージリジェクションミキサを組み込んだ受信機のブロック構成図である。
【図１３】従来例のダイレクトコンバージョン受信機のブロック構成図である。
【符号の説明】
１ イメージリジェクションミキサ
11 第１の周波数変換手段
15 デジタル信号処理手段
11ａ，11ｂ 90°の位相差をもった２つの信号
21ａ ２乗手段、Ｉ系統２乗手段
22ａ 平均値操作手段、Ｉ系統平均手段
21ｂ ２乗手段、Ｑ系統２乗手段
22ｂ 平均値操作手段、Ｑ系統平均手段
23 除算手段、比率演算手段
24 平方根手段
31ｂ 増幅手段、振幅乗算手段
41 信号乗算手段
42 位相補正用２乗手段、位相補正用Ｉ系統２乗手段
43 位相補正用２乗手段、位相補正用Ｑ系統２乗手段
44 加算手段
45 位相補正用除算手段、位相補正用比率演算手段
46 比例演算手段、定数乗算手段
５ 第２の周波数変換手段、位相補正手段
Claims (6)
- 目的とする信号を、90°の位相差をもった２つの局部発振信号を用いた第１の周波数変換手段によってＩ系統とＱ系統の２系統の信号に分けて、それらの２系統の信号をローパスフィルタを通過させたあと、90°の位相差をもった２つの局部発振信号を用いた第２の周波数変換手段によって２回目の周波数変換を行い、合成手段によって前記２系統の信号を合成して出力するように構成されたイメージリジェクションミキサにおいて、
Ｉ系統の第１の周波数変換手段の出力信号より、Ｉ系統の２乗値を求めるＩ系統２乗手段と、
Ｉ系統の２乗値を平均値操作してＩ系統平均値を求めるＩ系統平均手段と、
Ｑ系統の第１の周波数変換手段の出力信号よりＱ系統の２乗値を求めるＱ系統２乗手段と、
Ｑ系統の２乗値を平均値操作してＱ系統平均値を求めるＱ系統平均手段と、
Ｉ系統平均値とＱ系統平均値との比率を求める比率演算手段と、
前記求められた比率の平方根を求める平方根処理手段と、
前記得られた平方根をＩ系統の第１の周波数変換手段の出力とＱ系統の第１の周波数変換手段の出力の何れかの信号の振幅に乗算して振幅を補正する振幅乗算手段と、
を備えたことを特徴とするイメージリジェクションミキサ。 - 目的とする信号を、90°の位相差をもった２つの局部発振信号を用いた第１の周波数変換手段によってＩ系統とＱ系統の２系統の信号に分けて、それらの２系統の信号をローパスフィルタを通過させたあと、90°の位相差をもった２つの局部発振信号を用いた第２の周波数変換手段によって２回目の周波数変換を行い、合成手段によって前記２系統の信号を合成して出力するように構成されたイメージリジェクションミキサにおいて、
Ｉ系統の第１の周波数変換手段の出力とＱ系統の第１の周波数変換手段の出力より、Ｉ系統の信号成分とＱ系統の信号成分の乗算値を求める信号乗算手段と、
Ｉ系統の第１の周波数変換手段の出力信号より、Ｉ系統の２乗値を求める位相補正用Ｉ系統２乗手段と、
Ｑ系統の第１の周波数変換手段の出力信号より、Ｑ系統の２乗値を求める位相補正用Ｑ系統２乗手段と、
Ｉ系統の２乗値とＱ系統の２乗値を加算する加算手段と、
前記信号乗算手段の出力値と前記加算手段の出力値との比率を位相誤差検出値として求める位相補正用比率演算手段と、
前記第２の周波数変換手段に用いる前記２つの局部発振信号の何れかを出力する発振手段の位相制御量と位相誤差検出値とを対応させる比例係数を位相誤差検出値に乗ずる定数乗算手段と、
前記定数乗算手段の出力に基づいて、Ｉ系統の２回目の周波数変換に使用する局部発振信号とＱ系統の２回目の周波数変換に使用する局部発振信号の前記何れかの位相を制御することで位相誤差を補正する位相補正手段と、
を備えたことを特徴とするイメージリジェクションミキサ。 - 目的とする信号を、90°の位相差をもった２つの局部発振信号を用いた第１の周波数変換手段によってＩ系統とＱ系統の２系統の信号に分けて、それらの２系統の信号をローパスフィルタを通過させたあと、90°の位相差をもった２つの局部発振信号を用いた第２の周波数変換手段によって２回目の周波数変換を行い、合成手段によって前記２系統の信号を合成して出力するように構成されたイメージリジェクションミキサにおいて、
Ｉ系統の第１の周波数変換手段の出力信号より、Ｉ系統の２乗値を求めるＩ系統２乗手段と、
Ｉ系統の２乗値を平均値操作してＩ系統平均値を求めるＩ系統平均手段と、
Ｑ系統の第１の周波数変換の出力信号よりＱ系統の２乗値を求めるＱ系統２乗手段と、
Ｑ系統の２乗値を平均値操作してＱ系統平均値を求めるＱ系統平均手段と、
Ｉ系統の平均値とＱ系統の平均値との比率を求める比率演算手段と、
前記求められた比率の平方根を求める平方根処理手段と、
前記得られた平方根をＩ系統の第１の周波数変換手段の出力信号とＱ系統の第１の周波数変換手段の出力信号の何れかの信号の振幅に乗算して振幅を補正する振幅乗算手段と、
Ｉ系統の第１の周波数変換手段の出力信号とＱ系統の第１の周波数変換手段の出力信号より、Ｉ系統の信号成分とＱ系統の信号成分の乗算値を求める信号乗算手段と、
Ｉ系統の第１の周波数変換手段の出力信号より、Ｉ系統の２乗値を求める位相補正用Ｉ系統２乗手段と、
Ｑ系統の第１の周波数変換手段の出力信号より、Ｑ系統の２乗値を求める位相補正用Ｑ系統２乗手段と、
Ｉ系統の２乗値とＱ系統の２乗値を加算する加算手段と、
前記信号乗算手段の出力値と前記加算手段の出力値との比率を位相誤差検出値として求める位相補正用比率演算手段と、
前記第２の周波数変換手段に用いる前記２つの局部発振信号の何れかを出力する発振手段の位相制御量と位相誤差検出値とを対応させる比例係数を位相誤差検出値に乗ずる定数乗算手段と、
前記定数乗算手段の出力に基づいて、第２の周波数変換手段でＩ系統の２回目の周波数変換に使用する局部発振信号とＱ系統の２回目の周波数変換に使用する局部発振信号の前記何れかの位相を制御することで位相誤差を補正する位相補正手段と、
を備えたことを特徴とするイメージリジェクションミキサ。 - Ｉ系統２乗手段、Ｉ系統平均手段、Ｑ系統２乗手段、Ｑ系統平均手段、比率演算手段、平方根処理手段、振幅乗算手段、及び第２の周波数変換手段を、デジタル信号処理手段によって実現したことを特徴とする請求項１に記載のイメージリジェクションミキサ。
- 信号乗算手段、位相補正用Ｉ系統２乗手段、位相補正用Ｑ系統２乗手段、加算手段、位相補正用比率演算手段、定数乗算手段、位相補正手段、及び第２の周波数変換手段を、デジタル信号処理手段によって実現したことを特徴とする請求項２に記載のイメージリジェクションミキサ。
- Ｉ系統２乗手段、Ｉ系統平均手段、Ｑ系統２乗手段、Ｑ系統平均手段、比率演算手段、平方根処理手段、振幅乗算手段、信号乗算手段、位相補正用Ｉ系統２乗手段、位相補正用Ｑ系統２乗手段、加算手段、位相補正用比率演算手段、定数乗算手段、位相補正手段、及び第 2 の周波数変換手段を、デジタル信号処理手段によって実現したことを特徴とする請求項３に記載のイメージリジェクションミキサ。
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