JP6211740B1 - 線形送信機用のチューニングされた低周波数局所発振器基準を有する固定中間周波数信号 - Google Patents

Abstract

衛星通信に使用するための線形技術ラジオが提供される。線形技術ラジオは：局所発振器（ＬＯ）基準信号を増幅するプリアンプと；ＩＦ信号を増幅する中間周波数（ＩＦ）増幅器と；ＬＯ基準信号を乗算する周波数乗算器と；増幅されたＬＯ基準信号と増幅されたＩＦ信号とを混合し、無線周波数（ＲＦ）信号を生成するミキサと、を含み、ＩＦ信号の周波数帯域は固定で、ＬＯ基準信号の周波数帯域は可変で、ＬＯ基準信号周波数帯域の最も高い周波数は、ＩＦ信号周波数帯域の最も低い周波数よりも低い。【選択図】図２

Description

本発明は、送受信のために広周波数範囲がカバーされるべきVery Small Aperture Terminal (VSAT)製品又は任意の他の無線用途に関する。特に、実施形態は、可変局所発振器（ＬＯ）基準信号周波数と固定中間周波数（ＩＦ）信号周波数とを用いるための方法及びモデムに関する。この新規の周波数プランを用いることで、製品、例えば、２８．１〜３０ＧＨｚが可能な製品は、約１２８のファクタで、室内ユニットと室外ユニットとの間での必要な帯域幅を減少させる。

従来の技術は、可変中間周波数（ＩＦ）信号周波数と固定局所発振器（ＬＯ）基準信号周波数とを用いる。可変ＩＦ信号は、室内ユニットと室外ユニットとの間でのファシリティ間リンク（Inter-Facility Link；ＩＦＬ）で多くの利用可能な帯域幅を必要とする。

図１Ａは、線形ラジオ技術を用いて、モデムと無線装置との間で、２つのファシリティ間リンク（ＩＦＬ）ケーブルを介した通信を行う従来のＶＳＡＴ端末によって用いられる周波数プランを図示する。ＩＦＬは、室内モデムから室外ユニットへ、２つのＩＦＬケーブルの第１のケーブルを用いて、スペクトル１１２に渡って信号を送信することが出来、ここで、信号は、ＤＣ電力１００信号、１０ＭＨｚにおける低周波数局所発振器（ＬＯ）基準信号１０４、９５０ＭＨｚから１９５０ＭＨｚの範囲のＩＦ基準信号１０６を含む。通常、室外ユニットは、衛星から高周波数（約２０ＧＨｚ）で信号を受信し、９５０ＭＨｚ〜２１５０ＭＨｚの周波数範囲のＬバンド信号１１０にそれらをダウンコンバートする。ＩＦ基準信号１０６は、ＯＤＵからＩＤＵへの受信信号１１０と重なる広い周波数スペクトルを用いるので、第１のＩＦＬケーブルは、ＩＦ基準信号１０６又は受信信号１１０のいずれにも大きな操作を加えることなく、室外ユニットから室内モデムに信号を送信するために用いられることはできない。従来のＶＳＡＴ製品は、ＯＤＵからＩＤＵにダウンコンバートされた受信信号を送信するのに、２つのＩＦＬケーブルのうちの第２のものを用いている。なぜなら、室内モデムからのＩＦ基準信号１０６と、室外ユニットからの受信信号１１０との間の周波数の重なりは、単一のＩＦＬ上で、相互に干渉するだろうからである。

図１Ｂは、線形ラジオ技術を用いて、モデムから無線装置へ単一のファシリティ間リンク（ＩＦＬ）を介して通信する従来技術のＶＳＡＴ端末によって用いられる周波数プランを図示する。ＩＦＬは、室内モデムから室外ユニットへ信号を送信することができ、ここで、信号は、ＤＣ電力１００’信号、１０ＭＨｚにおける低周波数局所発振器（ＬＯ）基準信号１０４’、及び、２２００ＭＨｚ〜３０００ＭＨｚの範囲のＩＦ基準信号１０６’を含む。通常、室外ユニットは、衛星からの高周波数（約２０ＧＨｚ）の信号を受信し、９５０ＭＨｚ〜２１５０ＭＨｚの周波数範囲のＬバンド信号１１０’にそれらをダウンコンバートする。この従来の実装によると、ＲＸ信号１１０’（９５０〜２１５０ＭＨｚ）とＴＸ ＩＦ１０６’（２２００〜３０００ＭＨｚ）との間のガードバンド１２０’は、非常に狭く、つまり、約５０ＭＨｚであり、ＩＤＵとＯＤＵの両方の周波数を分離するためのマルチプレクサの設計を非常に難しくする。また、ＴＸ ＩＦ１０６’（２２００〜３０００ＭＨｚ）は、２ＧＨｚ以下の信号と比べ、長いケーブルにおいてより多くの減衰をこうむる。更に、実装の間に、ＴＸ ＩＦ１０６’（２２００〜３０００ＭＨｚ）の信号損失を較正することは、時間がかかることであり、例えば、２ＧＨｚ信号などの固定信号よりも誤差がより生じ易い。

幾つかの会社は、ＶＳＡＴシステムモデムと室外無線装置との間に単一のＩＦＬのみを持つＶＳＡＴ製品を開発した。しかし、室外無線装置は、単一ＩＦＬ上で信号を送受信するときの周波数の重なりを避けるために、二重周波数変換を実行するための高価なカスタム化された変換チップを含む。

この概要は、詳細な説明で以下に更に記述される簡単化された形態の概念の選択を導入するために提供される。この概要は、請求される主題のキーとなる特徴、又は、本質的な特徴を特定することは意図せず、又、請求される主題の範囲を限定するために用いられることも意図しない。

例示的実施形態においては、衛星通信に用いられる線形技術ラジオが提供される。線形技術ラジオは：局所発振器（ＬＯ）基準信号を増幅するプリアンプと；ＩＦ信号を増幅する中間周波数（ＩＦ）増幅器と；ＬＯ基準信号を乗算する周波数乗算器と；無線周波数（ＲＦ）信号を生成するために、増幅されたＬＯ基準信号と増幅されたＩＦ信号とを混合するミキサと、を含み、ＩＦ信号の周波数帯域が固定で、ＬＯ基準信号の周波数帯域が可変で、ＬＯ基準信号周波数帯域の最も高い周波数が、ＩＦ信号周波数帯域の最も低い周波数よりも低い。

例示的実施形態においては、線形技術ラジオによって実行されるマシン実装方法が提供される。この方法は、局所発振器（ＬＯ）基準信号を増幅することと；中間周波数（ＩＦ）信号を増幅することと；ＬＯ基準信号を周波数乗算することと、無線周波数（ＲＦ）信号を生成するために、増幅されたＬＯ基準信号と増幅されたＩＦ信号とを混合することと、を含み、ＩＦ信号の周波数帯域は固定で、低周波数基準信号の周波数帯域は可変で、ＬＯ基準信号周波数帯域の最も高い周波数は、ＩＦ信号周波数帯域の最も低い周波数よりも低い。

上記及び他の利点及び特徴を取得することができる方法を記述するために、より具体的な記述が、以下に提供され、添付の図面に図示されるその特定の実施形態を参照してなされるだろう。これらの図面は、典型的な実施形態のみを図示するもので、したがって、その範囲を限定しているとは考えられるべきではないと理解しつつ、実装は、添付の図面を用いて、更に特定の詳細を、記述され、説明されるだろう。

線形ラジオ技術を用いて、モデムと無線装置との間の２つのファシリティ間リンク（ＩＦＬ）ケーブルを介して通信するＶＳＡＴ端末によって用いられる従来技術の周波数プランを図示する。 線形ラジオ技術を用いて、モデムと無線装置との間の単一のファシリティ間リンク（ＩＦＬ）を介して通信するＶＳＡＴ端末によって用いられる従来技術の周波数プランを図示する。 様々な実施形態による、線形ラジオ技術を用いるモデムから無線装置への単一のファシリティ間リンク（ＩＦＬ）を介して通信するＶＳＡＴによって用いられる周波数プランを図示している。 様々な実施形態による、線形ラジオ技術を用いた無線装置の論理図を図示する。

実施形態が、以下に、詳細に議論される。具体的な実装が議論されるが、これは、例示の目的のみでなされることは理解されるべきである。当業者は、他のコンポーネント及び構成が、この開示の主題の趣旨と範囲から逸脱することなく用いられうることを認識するだろう。

様々な実施形態において、例えば、ＶＳＡＴシステムモデムなどのモデムは、異なる周波数の、基準信号と、ＩＦ信号とを用いて通信することができる。例えば、基準信号は、例えば、２０３．９０６２５〜２１８．７５ＭＨｚの低周波数帯域から選択されることができる。ＩＦ信号は、例えば、２ＧＨｚの周波数など、中間周波数帯域から選択されることができる。基準信号とＩＦ信号は、室外無線装置に隣接して、又は、これの内部に配置される室外モデムと室内モデムを接続することができる単一のＩＦＬ上に多重されることができる。例示的実施形態においては、単一のＩＦＬは、２ＧＨｚのＩＦ信号と２０３．９０６２５ 〜 ２１８．７５ＭＨｚの基準信号を、室内モデムから室外無線装置に運ぶ。例示的実施形態においては、この配置は、室内モデムによって、室外無線装置から信号を受信するために、例えば、９５０ＭＨｚから１４５０ＭＨｚなど、ＩＦ範囲の利用を可能にすることができる。例示的実施形態においては、基準信号とＩＦ信号は、例えば、２８．１ から ３０ ＧＨｚの範囲のＲＦ出力を生成するために、操作されることができる。

図２は、様々な実施形態による、線形ラジオ技術を用いた、モデムから無線装置へのファシリティ間リンク（ＩＦＬ）を介して通信するＶＳＡＴ端末によって用いられる周波数プランを図示する。線形ラジオ技術を用いるとき、本周波数プランは、可変低周波数局所発振器基準信号と固定ＩＦキャリア周波数とを用いる。低周波数局所発振器キャリアに対する精密な調整は、固定周波数ＩＦキャリア信号を維持しつつ、広い線形ラジオ出力周波数範囲を提供する。

様々な実施形態においては、例えば、ＶＳＡＴシステムモデムのようなモデムは、異なる周波数の、基準信号２０６とＩＦ信号２０４とを用いて、線形ラジオ技術を用いて、無線装置と通信することができる。例えば、基準信号２０６は、例えば、２０３．９０６２５から２１８．７５ＭＨｚの範囲の周波数帯域のサブ帯域などの、低周波数帯域に配置されることができる。ＩＦ信号２０４は、例えば、２ＧＨｚの周波数など、中間周波数帯域から選択されることができる。基準信号２０６とＩＦ信号２０４は、室外無線装置に隣接して、又は、その内部に配置される室外モデムと、室内モデムとを接続することができる単一のＩＦＬ上で多重されることができる。例示的実施形態においては、単一のＩＦＬは、室内モデムから室外無線装置へ、２ＧＨｚのＩＦ信号２０４と２０３．９０６２５〜２１８．７５ ＭＨｚの基準信号２０６とを運ぶ。例示的実施形態においては、この配置は、室内モデムによって、室外無線装置から信号２２０を受信するために、例えば、９５０ＭＨｚから１４５０ＭＨｚのＩＦ範囲の利用を可能とすることができる。このように、ＩＦＬ上に配置された多重信号２１２は、基準信号２０６、第１のガードバンド２２２、受信信号２２０、第２のガードバンド２２４、及び、ＩＦ信号２０４を含むことができる。周波数の重なりは起こらず、したがって、干渉なしに、単一のＩＦＬケーブルを使用する。例示的実施形態においては、第１のガードバンド２２２は、約２００ＭＨｚ以上、約３００ＭＨｚ以上、約４００ＭＨｚ以上、約５００ＭＨｚ以上、約６００ＭＨｚ以上などの周波数範囲を有しうる。例示的実施形態においては、第２のガードバンド２２４は、約２００ＭＨｚ以上、約３００ＭＨｚ以上、約４００ＭＨｚ以上、約５００ＭＨｚ以上、などの周波数範囲を有しうる。例示的実施形態においては、基準信号２０６とＩＦ信号２０４は、例えば、２８．１から３０ＧＨｚの範囲の周波数帯域のサブ帯域などの、ＲＦ出力信号を生成するために、室外装置によって操作される。

図３は、様々な実施形態による、線形ラジオ技術を用いた無線装置の論理図を図示する。ラジオ３００は、ＩＦＬコネクタ３０２と共に、単一のＩＦＬを用いる。例示的実施形態においては、ＩＦＬコネクタ３０２は、同軸ケーブルに接続する。ラジオ３００は、マルチプレクサ３０４、プリアンプ３０１、中間周波数増幅器３１２、無線周波数乗算器３１４、ドライバ３１６及びミキサ３２０を含むことができる。

マルチプレクサ３０４は、ＬＯ基準信号３０６をプリアンプ３１０に提供するために、ＩＦＬコネクタ３０２によって受信される多重された信号を分離することができる。例示的実施形態においては、ＬＯ基準信号３０６は、約２１０ＭＨｚに中心のある周波数帯域を含むことができる。

マルチプレクサ３０４は、ＩＦ増幅器３１２にＩＦ信号３０８を提供するために、ＩＦＬコネクタ３０２によって受信された多重信号を分離することができる。例示的実施形態においては、ＩＦ信号３０８は、約２ＧＨｚに中心のある周波数帯域を含むことができる。

ＬＯ基準信号３０６（また、低周波数局所発振器基準信号としても知られる）は、１２８のファクタで（又は、サブハーモニックミキサで６４で）、無線周波数乗算器３１４によって、乗算されることができる。このように、ＲＦ信号３２０は、ＩＦ信号が２．０ＧＨｚに固定されたとき、例えば、２０３．９０６２５ＭＨｚから２１８．７５ＭＨｚの、ＬＯ基準信号３０６を調整することによって、２８．１ から３０ ＧＨｚにミキサ３１８の出力周波数をチューニングすることによって、空中に出力されることができる。

様々な実施形態が、ＶＳＡＴシステムモデムと室外ユニットとの間の単一のＩＦＬの使用を可能とすることによって、ＶＳＡＴシステムを実装するコストを削減する。更に、様々な実施形態は、標準の半導体チップを用いるので、コストを低く抑える。幾つかの実装においては、標準半導体チップは、例えば、ＤＶＢ−Ｓ２標準などの標準と適合することができる。

結論
主題が、構造的特徴及び／又は方法的動作に特有の言語で記述されたが、添付の請求項の主題は、上記した特定の特徴又は動作に必ずしも限定されないことは理解されるべきである。むしろ、上記特定の特徴及び動作は、請求項を実装するための例示的形態として開示されている。

上記記述は、特定の詳細を含んでいるかもしれないが、それらは、いかなる意味においても、請求項を限定すると解釈されるべきではない。記述された実施形態の他の構成は、この開示の範囲の一部である。更に、この開示の主題と整合する実装は、記述されたものより、多い又は少ない動作を含むことができ、又は、図示されたものとは異なる順番で動作を実装することができる。したがって、いかなる特定の与えられた例ではなく、添付の請求項とそれらの法的均等物のみが本発明を定義すべきである。

Claims (18)

1. 局所発振器（ＬＯ）基準信号を増幅するプリアンプと、
   ＩＦ信号を増幅する中間周波数（ＩＦ）増幅器と、
   前記ＬＯ基準信号を乗算する周波数乗算器と、
   無線周波数（ＲＦ）信号を生成するために、前記増幅されたＬＯ基準信号と前記増幅されたＩＦ信号とを混合するミキサと、を備え、
   前記ＩＦ信号の周波数帯域が固定され、前記ＬＯ基準信号の周波数帯域が可変で、前記ＬＯ基準信号の前記周波数帯域の最も高い周波数が、前記ＩＦ信号の前記周波数帯域の最も低い周波数より低く、前記ＬＯ基準信号の前記周波数帯域は、２０３．９０６２５ ＭＨｚ から ２１８．７５ ＭＨｚの範囲であり、前記ＩＦ信号の前記周波数は、２ＧＨｚを中心としており、前記ＲＦ信号の周波数帯域は、２８．１ ＧＨｚ から ３０ ＧＨｚの範囲である、線形技術ラジオ。
2. 前記ＩＦ信号の前記周波数帯域は、２ギガヘルツ（ＧＨｚ）を中心とする、請求項１に記載の線形技術ラジオ。
3. 前記ＬＯ基準信号の前記周波数帯域は、２１０メガヘルツ（ＭＨｚ）を中心とする、請求項１に記載の線形技術ラジオ。
4. 前記ＲＦ信号の周波数帯域は、２９ＧＨｚを中心とする、請求項１に記載の線形技術ラジオ。
5. 前記ＬＯ基準信号の前記周波数帯域は、２１０ＭＨｚを中心とし、前記ＩＦ信号の前記周波数帯域は、２ＧＨｚを中心とし、前記ＲＦ信号の周波数帯域は、２９ＧＨｚを中心とする、請求項１に記載の線形技術ラジオ。
6. 前記ＬＯ基準信号と前記ＩＦ信号とに、多重信号を分離するマルチプレクサを更に備える、請求項１に記載の線形技術ラジオ。
7. 受信されたＲＦ信号に基づくＩＦ受信信号を更に含み、前記マルチプレクサは、前記ＩＦ受信信号を、前記多重信号と多重する、請求項６に記載の線形技術ラジオ。
8. 前記ＬＯ基準信号の前記周波数帯域は、前記ＩＦ信号の前記周波数帯域から５００ＭＨｚ以上のガードバンドによって分離され、前記ＩＦ信号の前記周波数帯域は、前記ＩＦ受信信号の周波数帯域から５００ＭＨｚ以上のガードバンドによって分離される、請求項７に記載の線形技術ラジオ。
9. 前記ＩＦ受信信号の周波数帯域は、９５０ ＭＨｚ から １４５０ ＭＨｚの範囲である、請求項７に記載の線形技術ラジオ。
10. 線形技術ラジオによって実行されるマシン実装の方法であって、
    局所発振器（ＬＯ）基準信号を増幅することと、
    中間周波数（ＩＦ）信号を増幅することと、
    前記ＬＯ基準信号を周波数乗算することと、
    前記増幅ＬＯ基準信号と前記増幅ＩＦ信号を混合して、無線周波数（ＲＦ）信号を生成することと、を含み、
    前記ＩＦ信号の周波数帯域は固定で、前記ＬＯ基準信号の周波数帯域は可変で、前記ＬＯ基準信号の前記周波数帯域の最も高い周波数は、前記ＩＦ信号の前記周波数帯域の最も低い周波数よりも低く、前記ＬＯ基準信号の前記周波数帯域は、２０３．９０６２５ ＭＨｚ から ２１８．７５ ＭＨｚの範囲であり、前記ＩＦ信号の前記周波数は、２ＧＨｚを中心としており、前記ＲＦ信号の周波数帯域は、２８．１ ＧＨｚ から ３０ ＧＨｚの範囲である、方法。
11. 前記ＩＦ信号の前記周波数帯域は、２ギガヘルツ（ＧＨｚ）を中心とする、請求項１０に記載の方法。
12. 前記ＬＯ基準信号の前記周波数帯域は、２１０メガヘルツ（ＭＨｚ）を中心とする、請求項１０に記載の方法。
13. 前記ラジオのＲＦ出力周波数帯域は、２９ＧＨｚを中心とする、請求項１０に記載の方法。
14. 前記ＬＯ基準信号の前記周波数帯域は、２１０ＭＨｚを中心とし、前記ＩＦ信号の前記周波数帯域は、２ＧＨｚを中心とし、前記ＲＦ信号の周波数帯域は、２９ＧＨｚを中心とする、請求項１０に記載の方法。
15. 多重信号を、前記ＬＯ基準信号と前記ＩＦ信号とに分離する、ことを更に含む、請求項１０に記載の方法。
16. 受信ＲＦ信号に基づいてＩＦ受信信号と前記多重信号を多重する、ことを更に含む、請求項１５に記載の方法。
17. 前記ＬＯ基準信号の前記周波数帯域は、前記ＩＦ信号の前記周波数帯域から５００ＭＨｚ以上のガードバンドによって分離され、前記ＩＦ信号の前記周波数帯域は、前記ＩＦ受信信号の周波数帯域から５００ＭＨｚ以上のガードバンドによって分離される、請求項１６に記載の方法。
18. 前記ＩＦ受信信号の周波数帯域は、９５０ ＭＨｚ から １４５０ ＭＨｚの範囲である、請求項１６に記載の方法。