JP6570798B2 - 受信機 - Google Patents

Description

本発明は、複数の周波数帯域の無線信号を同時に受信する受信機に関する。

無線通信の多様化が進むに従って、複数の無線信号を受信できる受信機（以下、マルチチャネル受信機という）では、同時に複数の無線信号を受信できることが求められる。従来のマルチチャネル受信機では、複数の無線周波数に相応する数の複数のローカル信号を設け、各ローカル信号の出力信号を合成し、ミキサのローカル信号として利用することにより、複数の無線信号を同時に受信する構成があった（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２０１１／０８７０１６号

しかしながら、上記特許文献１に記載されたような従来の技術では、受信する無線信号数と同数の信号源が必要になることに加え、周波数変換後の信号の周波数が互いに重複しないように周波数変換するため、アナログデジタル変換器のサンプリング周波数が高くなり、消費電力が増大するという課題があった。

この発明は、かかる問題を解決するためになされたもので、受信する無線信号の数が増加した場合においても受信するために必要なミキサ用の信号源を必要最低限とし、かつ、回路規模の増大と消費電力の増大を抑制しつつ、同時に複数の無線信号を受信することのできる受信機を提供することを目的とする。

この発明に係る受信機は、第１〜第４のローカル信号を生成する信号源と、第１及び第２のローカル信号を用いて周波数の異なる四つの無線信号を周波数変換する第１のミキサと、第３及び第４のローカル信号を用いて周波数の異なる四つの無線信号を周波数変換する第２のミキサと、第１のミキサの出力信号と第２のミキサの出力信号を入力信号として、入力信号の位相を変化させた信号を第１及び第２の出力端子から出力する第１の位相変化部と、第１のミキサの出力信号と第２のミキサの出力信号を入力信号として、入力信号の位相を変化させた信号を第１及び第２の出力端子から出力する第２の位相変化部と、第１の位相変化部の第１及び第２の出力端子の信号を加算する第１の加算器と、第２の位相変化部の第１及び第２の出力端子の信号を加算する第２の加算器とを備え、第１のローカル信号と第３のローカル信号の周波数は同一で位相が異なり、第２のローカル信号と第４のローカル信号の周波数は同一で位相が異なり、第１のローカル信号と第２のローカル信号の周波数は異なるようにしたものである。

この発明に係る受信機は、信号源から位相の異なるローカル信号を第１のミキサと第２のミキサに与えて周波数変換を行い、第１の位相変化部と第２の位相変化部で、信号の同相と逆相の関係を生成して、これらの同相の信号と逆相の信号とを加算するようにしたものである。これにより、信号源を必要最低限とすることができ、かつ、回路規模の増大と消費電力の増大を抑制しつつ、同時に複数の無線信号を受信することができる。

この発明に係る受信機の構成図である。 この発明の実施の形態１の受信機における周波数変換部と信号分離部を示す構成図である。 この発明の実施の形態１の受信機における四つの無線信号を示す説明図である。 この発明の実施の形態１の受信機における第１の帯域通過フィルタの出力信号を示す説明図である。 この発明の実施の形態１の受信機における第１の加算器の出力信号を示す説明図である。 この発明の実施の形態１の受信機における第２の加算器の出力信号を示す説明図である。 この発明の実施の形態１の受信機における第１の位相変化部と第２の位相変化部の変形例を示す構成図である。 この発明の実施の形態２の受信機における第１のＡＤ変換器の入力信号を示す説明図である。 この発明の実施の形態２の受信機における第１のＡＤ変換器の出力信号を示す説明図である。

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、本実施の形態による受信機の構成図である。
本実施の形態による受信機は、図示のように、アンテナ１、フィルタ２、増幅器３、周波数変換部４、信号分離部５、復調部６を備える。アンテナ１は、複数の無線信号を受信するアンテナである。フィルタ２はアンテナ１で受信した無線信号に対して不要な信号を除去するための帯域通過フィルタである。増幅器３はフィルタ２からの出力信号を所定の増幅率で増幅する増幅器である。周波数変換部４は増幅器３で増幅された複数の信号を周波数変換する処理部である。信号分離部５は、周波数変換部４で周波数変換された信号に対して信号分離を行って、それぞれの信号として取り出す処理部である。復調部６は、信号分離部５で取り出された信号の復調を行う処理部である。

図２は、周波数変換部４及び信号分離部５の詳細を示す構成図である。周波数変換部４は、電力分配器４１、第１のミキサ４２、第２のミキサ４３、信号源４４、第１の帯域通過フィルタ４５、第２の帯域通過フィルタ４６、第１のＡＤ（アナログデジタル）変換器（ＡＤＣ）４７、第２のＡＤ（アナログデジタル）変換器（ＡＤＣ）４８を備える。

電力分配器４１は、増幅器３の出力信号の電力を２分配し、第１のミキサ４２及び第２のミキサ４３へそれぞれ信号を出力する回路である。信号源４４は、第１のミキサ４２及び第２のミキサ４３のローカル信号を生成し、生成した信号を第１のミキサ４２及び第２のミキサ４３へそれぞれ出力する処理部である。第１のミキサ４２は、信号源４４が出力したローカル信号を用いて、電力分配器４１が出力した信号の周波数変換を行い、周波数変換後の信号を第１の帯域通過フィルタ４５へ出力する処理部である。また、第２のミキサ４３は、信号源４４が出力したローカル信号を用いて、電力分配器４１が出力した信号の周波数変換を行い、周波数変換後の信号を第２の帯域通過フィルタ４６へ出力する処理部である。

第１の帯域通過フィルタ４５は、第１のミキサ４２の出力信号の内、特定の信号のみを通過させ、第１のＡＤ変換器４７へ出力するフィルタである。第２の帯域通過フィルタ４６は、第２のミキサ４３の出力信号の内、特定の信号のみを通過させ、第２のＡＤ変換器４８へ出力するフィルタである。第１のＡＤ変換器４７は、第１の帯域通過フィルタ４５の出力信号をアナログ信号からデジタル信号へ変換し、変換後の信号を、信号分離部５における第１の位相変化部５１に出力する処理部である。第２のＡＤ変換器４８は、第２の帯域通過フィルタ４６の出力信号をアナログ信号からデジタル信号へ変換し、変換後の信号を第２の位相変化部５２に出力する処理部である。

信号分離部５は、第１の位相変化部５１、第２の位相変化部５２、第１の加算器５３、第２の加算器５４、第１の低域通過フィルタ５５、第１の高域通過フィルタ５６、第２の低域通過フィルタ５７、第２の高域通過フィルタ５８を備える。第１の位相変化部５１は、第１のＡＤ変換器４７の出力信号と第２のＡＤ変換器４８の出力信号を入力信号として、これら入力信号の位相を変化させた信号を出力する回路であり、これら信号を出力するための第１の出力端子５１ａと第２の出力端子５１ｂを有する。第２の位相変化部５２は、第１のＡＤ変換器４７の出力信号と第２のＡＤ変換器４８の出力信号を入力信号として、これら入力信号の位相を変化させた信号を出力する回路であり、これら信号を出力するための第１の出力端子５２ａと第２の出力端子５２ｂを有する。第１の位相変化部５１は、第１の９０゜移相器５１１を備え、この第１の９０゜移相器５１１の入力信号として第２のＡＤ変換器４８の出力信号が与えられ、第１の９０゜移相器５１１の出力信号が第２の出力端子５１ｂに与えられるよう構成されている。また、第１の位相変化部５１の第１の出力端子５１ａには、第１のＡＤ変換器４７の出力信号がそのまま出力されるよう構成されている。第２の位相変化部５２は、第２の９０゜移相器５２１を備え、この第２の９０゜移相器５２１の入力信号として第１のＡＤ変換器４７の出力信号が与えられ、第２の９０゜移相器５２１の出力信号が第１の出力端子５２ａに与えられるよう構成されている。また、第２の位相変化部５２の第２の出力端子５２ｂには、第２のＡＤ変換器４８の出力信号がそのまま出力されるよう構成されている。第１の９０゜移相器５１１及び第２の９０゜移相器５２１は、入力信号の位相を９０°遅らせて出力する回路である。

第１の加算器５３は、第１の位相変化部５１における第１の出力端子５１ａから出力された信号と第２の出力端子５１ｂから出力された信号を加算する演算部である。第２の加算器５４は、第２の位相変化部５２における第１の出力端子５２ａから出力された信号と第２の出力端子５２ｂから出力された信号を加算する演算部である。第１の低域通過フィルタ５５は、第１の加算器５３が出力した信号の内、周波数の低い信号を通過させ、復調部６へ出力するためのフィルタである。第１の高域通過フィルタ５６は、第１の加算器５３が出力した信号の内、周波数の高い信号を通過させ、復調部６へ出力するためのフィルタである。第２の低域通過フィルタ５７は、第２の加算器５４が出力した信号の内、周波数の低い信号を通過させ復調部６へ出力するためのフィルタである。第２の高域通過フィルタ５８は、第２の加算器５４が出力した信号の内、周波数の高い信号を通過させ復調部６へ出力するためのフィルタである。これら第１の低域通過フィルタ５５〜第２の高域通過フィルタ５８の出力は、それぞれ復調部６に入力されるよう構成されている。

次に、実施の形態１の受信機の動作を説明する。一例として、四つの無線信号（それぞれ信号Ｓ_Ａ、信号Ｓ_Ｂ、信号Ｓ_Ｃ、信号Ｓ_Ｄとする）を受信した場合について説明する。受信した無線信号を、信号Ｓ_Ａ〜信号Ｓ_Ｄの振幅Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄと時間ｔと周波数ｆ_ＬＯ１，ｆ_ＬＯ２，Δｆ_１，Δｆ_２と、位相φ_Ａ，φ_Ｂ，φ_Ｃ，φ_Ｄを用いてそれぞれ

と表す。
ここでは説明のためにｆ_ＬＯ１＜ｆ_ＬＯ２、Δｆ_１＜Δｆ_２とする。

図３は、増幅器３の出力信号を示す図である。周波数変換部４の電力分配器４１は、増幅器３の出力信号を分配し、第１のミキサ４２と第２のミキサ４３へそれぞれ出力する。一方、信号源４４は、第１のミキサ４２及び第２のミキサ４３でそれぞれ使用するローカル信号を生成する。
信号源４４は、第１のミキサ４２へ

で表される信号を出力し、一方で、第２のミキサ４３へ

で表される信号を出力する。

の関係を満たせば良い。式（７）及び式（８）中のｎは整数とする。

ここで、式（５）における第１の項であるｃｏｓ（２πｆ_ＬＯ１ｔ＋θ_{１＿ＬＯ１}）を信号源４４から出力される第１のローカル信号（以下、第１のＬＯ信号という）と定義し、第２の項であるｃｏｓ（２πｆ_ＬＯ２ｔ＋θ_{１＿ＬＯ２}）を第２のローカル信号（以下、第２のＬＯ信号という）と定義する。また、式（６）の第１の項であるｃｏｓ（２πｆ_ＬＯ１ｔ＋θ_{２＿ＬＯ１}）を信号源４４からの第３のローカル信号（以下、第３のＬＯ信号という）と定義し、第２の項である（２πｆ_ＬＯ２ｔ＋θ_{２＿ＬＯ２}）を第４のローカル信号（以下、第４のＬＯ信号という）と定義する。第１のＬＯ信号と第３のＬＯ信号とは、共に２πｆ_ＬＯ１ｔが含まれていることから明らかなように、周波数が同一である。また、第２のＬＯ信号と第４のＬＯ信号とは、共に２πｆ_ＬＯ２ｔが含まれていることから明らかなように、周波数が同一である。さらに、第１のＬＯ信号が２πｆ_ＬＯ１ｔであるのに対し第２のＬＯ信号は２πｆ_ＬＯ２ｔであるため、周波数が異なることになる。また、第１のＬＯ信号と第３のＬＯ信号は、式（７）に示すように位相が異なり、さらに、第２のＬＯ信号と第４のＬＯ信号とは、式（８）に示すように位相が異なる。

第１のミキサ４２は、電力分配器４１の出力信号と式（５）で表される信号源４４の出力信号を乗算することで周波数変換を行う。第１のミキサ４２の出力信号は、第１の帯域通過フィルタ４５により特定の周波数のみを通過するので、第１の帯域通過フィルタ４５の出力信号Ｓ_{１＿ＢＰＦ}は、

となる。
ここで、

である。
図４は第１の帯域通過フィルタ４５の出力信号を示す図である。
第１の帯域通過フィルタ４５の出力信号は、第１のＡＤ変換器４７に入力される。

第２のミキサ４３は、電力分配器４１の出力信号と式（６）で表される信号源４４の出力信号を乗算することで周波数変換を行う。第２のミキサ４３の出力信号は、第２の帯域通過フィルタ４６により特定の周波数のみを通過するので、第２の帯域通過フィルタ４６の出力信号Ｓ_{２＿ＢＰＦ}は、

となる。
ここで、

である。第２の帯域通過フィルタ４６の出力信号は、第２のＡＤ変換器４８に入力される。

第１のＡＤ変換器４７は、第１の帯域通過フィルタ４５の出力信号をアナログからデジタルへ変換する。ここで、第１のＡＤ変換器４７の出力信号Ｓ_{１＿ＡＤＣ}は

である。
第１のＡＤ変換器４７の出力信号は、第１の位相変化部５１及び第２の位相変化部５２に入力される。このとき、第１のＡＤ変換器４７が動作する速度（以下、サンプリング周波数という）ｆ_ｓは、信号Ｓ_Ｃもしくは信号Ｓ_Ｄのうち、いずれか周波数帯域幅の広い信号の周波数帯域幅をＢＷとすると

と設定する。

第２のＡＤ変換器４８は、第２の帯域通過フィルタ４６の出力信号をアナログからデジタルへ変換する。ここで、第２のＡＤ変換器４８の出力信号Ｓ_{２＿ＡＤＣ}は

である。
第２のＡＤ変換器４８の出力信号は、第１の位相変化部５１及び第２の位相変化部５２に入力される。このとき、第２のＡＤ変換器４８のサンプリング周波数は、第１のＡＤ変換器４７のサンプリング周波数ｆ_ｓと同じである。

第２の位相変化部５２における第２の９０゜移相器５２１は、第１のＡＤ変換器４７の出力信号の位相を９０°遅らせる。第２の９０゜移相器５２１の出力信号Ｓ_２＿９０は

となる。
ここで

である。第２の９０゜移相器５２１の出力信号は、第２の加算器５４に入力される。

第１の位相変化部５１における第１の９０゜移相器５１１は、第２のＡＤ変換器４８の出力信号の位相を９０°遅らせる。第１の９０゜移相器５１１の出力信号Ｓ_１＿９０は

となる。
ここで、

である。第１の９０゜移相器５１１の出力信号は、第１の加算器５３に入力される。

ここで、式（１０）と式（２８）との比較で明らかなように、第１の位相変化部５１における第１の出力端子５１ａと第２の出力端子５１ｂから出力される第１の無線信号Ｓ_Ａは位相が互いに同相である。すなわち、式中の位相を含む項「φ_Ａ（ｔ）_」が等しい。同様に、第１の位相変化部５１における第１の出力端子５１ａと第２の出力端子５１ｂから出力される第２の無線信号Ｓ_Ｄは、式（１３）と式（３１）の比較で明らかなように、位相を含む項は共に「φ_Ｄ（ｔ）＋π／２」であるため同相である。また、第１の出力端子５１ａと第２の出力端子５１ｂから出力される第３の無線信号Ｓ_Ｂは、式（１１）と式（２９）との比較で明らかなように、位相を含む項が「φ_Ｂ（ｔ）」と「φ_Ｂ（ｔ）＋π」であり、位相がπずれているため、逆相となっている。また、第１の出力端子５１ａと第２の出力端子５１ｂから出力される第４の無線信号Ｓ_Ｃは、式（１２）と式（３０）との比較で明らかなように、位相を含む項が「φ_Ｃ（ｔ）−π／２」と「φ_Ｃ（ｔ）＋π／２」であり、位相がπずれているため、逆相となっている。

また、式（１５）と式（２３）との比較で明らかなように、第２の位相変化部５２における第１の出力端子５２ａと第２の出力端子５２ｂから出力される第１の無線信号Ｓ_Ａは、式中の位相を含む項「φ_Ａ（ｔ）−π／２」と「φ_Ａ（ｔ）＋π／２」とは、位相がπずれているため逆相である。次に、第２の無線信号Ｓ_Ｄは、式（１８）と式（２６）との比較で明らかなように、式中の位相を含む項が「φ_Ｄ（ｔ）」と「φ_Ｄ（ｔ）＋π」であり、位相がπずれており逆相である。また、第３の無線信号Ｓ_Ｂは、式（１６）と式（２４）との比較で明らかなように、式中の位相を含む項が「φ_Ｂ（ｔ）＋π／２」と同じであるため同相である。さらに、第４の無線信号Ｓ_Ｃは、式（１７）と式（２５）との比較で明らかなように、式中の位相を含む項が「φ_Ｃ（ｔ）」と同じであるため同相である。
このような第１の位相変化部５１からの出力信号を第１の加算器５３で加算し、また、第２の位相変化部５２からの出力信号を第２の加算器５４で加算することで、第１の無線信号Ｓ_Ａ〜第４の無線信号Ｓ_Ｃを分離する。

第１の加算器５３は、第１の位相変化部５１の第１の出力端子５１ａからの出力信号Ｓ_{１＿ＡＤＣ}と第１の９０゜移相器５１１の出力信号Ｓ_１＿９０を加算する。
第１の加算器５３の出力信号Ｓ_{１＿ＡＤＤ}は

となる。
ここで、

である。第１の加算器５３の出力信号は、第１の低域通過フィルタ５５と第１の高域通過フィルタ５６にそれぞれ入力される。図５は第１の加算器５３の出力信号を示す説明図である。

第２の加算器５４は、第２のＡＤ変換器４８の出力信号Ｓ_{２＿ＡＤＣ}と第２の９０゜移相器５２１の出力信号Ｓ_２＿９０を加算する。
第２の加算器５４の出力信号Ｓ_{２＿ＡＤＤ}は

となる。
ここで、

である。第２の加算器５４の出力信号は、第２の低域通過フィルタ５７と第２の高域通過フィルタ５８にそれぞれ入力される。図６は第２の加算器５４の出力信号を示す説明図である。

第１の加算器５３の出力信号は、第１の低域通過フィルタ５５により、周波数の低い信号のみ通過するので、第１の低域通過フィルタ５５の出力信号Ｓ_{１＿ＬＰＦ}は

となる。第１の低域通過フィルタ５５の出力信号は復調部６に入力され、復調部６で復調される。

また、第１の加算器５３の出力信号は、第１の高域通過フィルタ５６により、周波数の高い信号のみ通過するので、第１の高域通過フィルタ５６の出力信号Ｓ_{１＿ＨＰＦ}は

となる。第１の高域通過フィルタ５６の出力信号は復調部６に入力され、復調部６で復調される。

第２の加算器５４の出力信号は、第２の低域通過フィルタ５７により、周波数の低い信号のみ通過するので、第２の低域通過フィルタ５７の出力信号Ｓ_{２＿ＬＰＦ}は

となる。第２の低域通過フィルタ５７の出力信号は復調部６に入力され、復調部６で復調される。

また、第２の加算器５４の出力信号は、第２の高域通過フィルタ５８により、周波数の高い信号のみ通過するので、第２の高域通過フィルタ５８の出力信号Ｓ_{２＿ＨＰＦ}は

となる。第２の高域通過フィルタ５８の出力信号は復調部６に入力され、復調部６で復調される。

このように、本実施の形態では、四つの無線周波数帯域の信号を受信する場合においても、受信するために必要なミキサ用の信号源を必要最低限にし、周波数変換後の信号が互いに重複した場合においても信号処理を行うことで分離可能な構成とすることで回路規模の増大と消費電力の増大を抑制しつつ、同時に複数の無線信号を受信することが可能となる。

なお、上記例では、
ｆ_ＬＯ１＜ｆ_ＬＯ２かつΔｆ_１＜Δｆ_２の条件で説明を行ったが、
ｆ_ＬＯ１＞ｆ_ＬＯ２かつΔｆ_１＜Δｆ_２
ｆ_ＬＯ１＜ｆ_ＬＯ２かつΔｆ_１＞Δｆ_２
ｆ_ＬＯ１＞ｆ_ＬＯ２かつΔｆ_１＞Δｆ_２
の条件においても同じ効果が得られる。

また、第１の９０゜移相器５１１及び第２の９０゜移相器５２１は、位相を９０°進ませる機能の場合においても同じ効果が得られる。

また、上記例では、第１の位相変化部５１及び第２の位相変化部５２を、第１の９０゜移相器５１１及び第２の９０゜移相器５２１を用いて構成したが、第１の出力端子５１ａ，５２ａと第２の出力端子５１ｂ，５２ｂから出力される信号の位相差が９０゜となれば良く、例えば、図７に示すように、１０゜移相器と１００゜移相器を用いて構成することもできる。図７において、第１の位相変化部５１は、第１の１０゜移相器５１２と第１の１００゜移相器５１３とを用いて構成されている。すなわち、図２の構成で入力側から第１の出力端子５１ａまでそのまま接続されている部分に第１の１０゜移相器５１２を設け、第１の９０゜移相器５１１に代えて第１の１００゜移相器５１３を設けたものである。同様に、図２の構成の第２の９０゜移相器５２１に代えて第１の１００゜移相器５２２を、入力側から第２の出力端子５２ｂまでの間に第１の１０゜移相器５２３を設けている。

なお、第１の位相変化部５１及び第２の位相変化部５２として、その出力の同相／逆相関係が、後段側の加算器における信号分離条件をみたすものであれば、位相変化させる角度が９０゜で無くても良い。

また、第１の帯域通過フィルタ４５、第２の帯域通過フィルタ４６は、低域通過フィルタや帯域制限フィルタなどに置き換えた場合においても同じ効果が得られる。
また、第１の低域通過フィルタ５５、第１の高域通過フィルタ５６、第２の低域通過フィルタ５７、第２の高域通過フィルタ５８は、帯域通過フィルタや帯域制限フィルタなどに置き換えた場合においても同じ効果が得られる。
また、本実施の形態の説明では、受信する無線信号の数が四つの場合について説明を行ったが、受信する無線信号の数が三つの場合についても、四つの無線信号のうちいずれか一つを仮想的な信号とすることで四つの場合と同様に適用可能である。

以上説明したように、実施の形態１の受信機によれば、第１〜第４のローカル信号を生成する信号源と、第１及び第２のローカル信号を用いて周波数の異なる四つの無線信号を周波数変換する第１のミキサと、第３及び第４のローカル信号を用いて周波数の異なる四つの無線信号を周波数変換する第２のミキサと、第１のミキサの出力信号と第２のミキサの出力信号を入力信号として、入力信号の位相を変化させた信号を第１及び第２の出力端子から出力する第１の位相変化部と、第１のミキサの出力信号と第２のミキサの出力信号を入力信号として、入力信号の位相を変化させた信号を第１及び第２の出力端子から出力する第２の位相変化部と、第１の位相変化部の第１及び第２の出力端子の信号を加算する第１の加算器と、第２の位相変化部の第１及び第２の出力端子の信号を加算する第２の加算器とを備え、第１のローカル信号と第３のローカル信号の周波数は同一で位相が異なり、第２のローカル信号と第４のローカル信号の周波数は同一で位相が異なり、第１のローカル信号と第２のローカル信号の周波数は異なるようにしたので、信号源を必要最低限とすることができ、かつ、回路規模の増大と消費電力の増大を抑制しつつ、同時に複数の無線信号を受信することができる。

また、実施の形態１の受信機によれば、第１の位相変化部の第１の出力端子から出力する第１の無線信号と第１の位相変化部の第２の出力端子から出力する第１の無線信号との位相が互いに同相であり、第１の位相変化部の第１の出力端子から出力する第２の無線信号と第１の位相変化部の第２の出力端子から出力する第２の無線信号との位相が互いに同相であり、第１の位相変化部の第１の出力端子から出力する第３の無線信号と第１の位相変化部の第２の出力端子から出力する第３の無線信号との位相が互いに逆相であり、第１の位相変化部の第１の出力端子から出力する第４の無線信号と第１の位相変化部の第２の出力端子から出力する第４の無線信号との位相が互いに逆相となるように、第１の位相変化部は入力信号の位相を変化させ、第２の位相変化部の第１の出力端子から出力する第１の無線信号と第２の位相変化部の第２の出力端子から出力する第１の無線信号との位相が互いに逆相であり、第２の位相変化部の第１の出力端子から出力する第２の無線信号と第２の位相変化部の第２の出力端子から出力する第２の無線信号との位相が互いに逆相であり、第２の位相変化部の第１の出力端子から出力する第３の無線信号と第２の位相変化部の第２の出力端子から出力する第３の無線信号との位相が互いに同相であり、第２の位相変化部の第１の出力端子から出力する第４の無線信号と第２の位相変化部の第２の出力端子から出力する第４の無線信号との位相が互いに同相となるように、第２の位相変化部は入力信号の位相を変化させるようにしたので、複数の信号の分離を確実に行うことができる。

また、実施の形態１の受信機によれば、第１のローカル信号と第３のローカル信号の位相差は９０°または−９０°であり、第２のローカル信号と第４のローカル信号の位相差は９０°または−９０°であるようにしたので、複数の信号の分離を確実に行うことができる。

第１のミキサ及び第２のミキサは、四つの無線信号に代えて三つの無線信号を周波数変換するようにしたので、無線信号が三つの場合に対応することができる。

また、実施の形態１の受信機によれば、第１のミキサの出力端子と、第１の位相変化部の入力端子と第２の位相変化部の入力端子の接続点との間に、第１のフィルタと第１のアナログデジタル変換器とを備え、第２のミキサの出力端子と、第１の位相変化部の入力端子と第２の位相変化部の入力端子の接続点との間に、第２のフィルタと第２のアナログデジタル変換器とを備えたので、後段側の信号の合成を精度良く行うことができる。

実施の形態２．
実施の形態２の受信機は、周波数変換部におけるＡＤ変換器がアンダーサンプリングで動作する点が実施の形態１とは異なり、図面上の構成は図１及び図２に示した実施の形態１の構成と同様であるため、図１及び図２を用いて説明する。

実施の形態１では、式（２０）で示したサンプリング周波数を用いて第１のＡＤ変換器４７及び第２のＡＤ変換器４８を動作させていた。ここで、受信する無線信号によってはΔｆ_１≪Δｆ_２となる場合があり、サンプリング周波数が高くなる。サンプリング周波数が高くなると、第１のＡＤ変換器４７及び第２のＡＤ変換器４８の消費電力が大きくなってしまう。そこで、実施の形態２では、アンダーサンプリングを行うことにより、第１のＡＤ変換器４７及び第２のＡＤ変換器４８の消費電力が大きくなることを抑制し、四つの周波数帯域の信号を同時に受信する構成としたものである。

実施の形態２では、受信する無線信号周波数の２倍以下のサンプリング周波数で第１のＡＤ変換器４７及び第２のＡＤ変換器４８を動作させ、エイリアシングを利用して周波数０Ｈｚから（１／２）ｆ_ｓの間（以下、第１ナイキスト領域という）へ信号の周波数を変換すると同時に、アナログ信号からデジタル信号へ変換するアンダーサンプリング技術を用いる。
以下、実施の形態２の動作を、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
第１の帯域通過フィルタ４５の出力信号は実施の形態１と同様に式（９）と表される。ここでΔｆ_１≪Δｆ_２と仮定する。中心周波数をΔｆ_１とする信号を信号Ｓ_ＡＳ_Ｂとし、中心周波数をΔｆ_２とする信号を信号Ｓ_ＣＳ_Ｄとする。

第１のＡＤ変換器４７は第１の帯域通過フィルタ４５が出力した信号Ｓ_ＡＳ_Ｂ及び信号Ｓ_ＣＳ_Ｄをサンプリング周波数ｆ_ｓ′でアンダーサンプリングし、アナログ信号からデジタル信号へ変換する。ここで、第１のＡＤ変換器４７の入力前の信号Ｓ_ＡＳ_Ｂは、第１ナイキスト領域内に存在し、信号Ｓ_ＣＳ_Ｄは、ｆ_ｓ′以上（３／２）ｆ_ｓ′以下の間に存在していると仮定する。図８は第１のＡＤ変換器４７の入力信号を示している。ただし、アンダーサンプリング後に信号Ｓ_ＡＳ_Ｂと信号Ｓ_ＣＳ_Ｄのそれぞれの信号成分が互いに重複しないサンプリング周波数ｆ_ｓ′を用いる。

アンダーサンプリング後の信号Ｓ_ＣＳ_Ｄの中心周波数Δｆ_２′は

である。
式（１２）、式（１３）中のΔｆ_２をΔｆ_２′に置き換えることにより、式（１２）、式（１３）が示す第１のＡＤ変換器４７の出力信号を示す式と同じになる。図９は、第１のＡＤ変換器４７の出力信号を示している。

第２のＡＤ変換器４８は、第２の帯域通過フィルタ４６の出力信号を第１のＡＤ変換器４７と同じサンプリング周波数ｆ_ｓ′でアンダーサンプリングする。
第１のＡＤ変換器４７及び第２のＡＤ変換器４８以外の動作については実施の形態１と同じであるため省略する。

なお、本実施の形態の説明では、アンダーサンプリング後の信号Ｓ_ＣＳ_Ｄの中心周波数Δｆ_２′は信号Ｓ_ＡＳ_Ｂの中心周波数Δｆ_１とΔｆ_２′＞Δｆ_１の関係となっているが、信号Ｓ_ＡＳ_Ｂ及び信号Ｓ_ＣＳ_Ｄの信号成分が互いに重複しなければ、Δｆ_２′＜Δｆ_１の関係となるサンプリング周波数ｆ_ｓ′を選んでも同じ効果が得られる。
また、本実施の形態の説明では、信号Ｓ_ＣＳ_Ｄのみをアンダーサンプリングした場合について説明を行ったが、アンダーサンプリング後の信号Ｓ_ＡＳ_Ｂ及び信号Ｓ_ＣＳ_Ｄの信号成分が互いに重複しなければ、信号Ｓ_ＡＳ_Ｂ及び信号Ｓ_ＣＳ_Ｄを共にアンダーサンプリングしても良い。
さらに、信号Ｓ_ＡＳ_Ｂのエイリアシング回数と信号Ｓ_ＣＳ_Ｄのエイリアシングの回数は、同じである必要はなく、エイリアシングの回数についても制限は無い。

以上説明したように、実施の形態２の受信機によれば、第１のフィルタは中心周波数の異なる二つの信号を出力すると共に、二つの信号のうち、少なくとも一方の信号の周波数が、第１のアナログデジタル変換器のサンプリング周波数の半分より高く、かつ、サンプリング周波数でアンダーサンプリングを行った後に二つの信号の成分が互いに重複しない周波数とし、第２のアナログデジタル変換器のサンプリング周波数を第１のアナログデジタル変換器のサンプリング周波数と同じとしたので、実施の形態１の効果に加えて、さらに消費電力の増大を抑制することができる。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

以上のように、この発明に係る受信機は、複数の周波数帯域の無線信号を同時に受信して分離する構成に関するものであり、複数の無線信号を同時に受信するマルチチャネル受信機に用いるのに適している。

１ アンテナ、２ フィルタ、３ 増幅器、４ 周波数変換部、５ 信号分離部、６ 復調部、４１ 電力分配器、４２ 第１のミキサ、４３ 第２のミキサ、４４ 信号源、４５ 第１の帯域通過フィルタ、４６ 第２の帯域通過フィルタ、４７ 第１のＡＤ変換器、４８ 第２のＡＤ変換器、５１ 第１の位相変化部、５１ａ 第１の出力端子、５１ｂ 第２の出力端子、５２ 第２の位相変化部、５２ａ 第１の出力端子、５２ｂ 第２の出力端子５２ｂ、５３ 第１の加算器、５４ 第２の加算器、５５，５７ 第１の低域通過フィルタ、５６，５８ 第１の高域通過フィルタ、５１１ 第１の９０゜移相器、５１２ 第１の１０゜移相器、５１３ 第１の１００゜移相器、５２１ 第２の９０゜移相器、５２２ 第１の１００゜移相器、５２３ 第１の１０゜移相器。

Claims (6)

1. 第１〜第４のローカル信号を生成する信号源と、
   前記第１及び第２のローカル信号を用いて周波数の異なる四つの無線信号を周波数変換する第１のミキサと、
   前記第３及び第４のローカル信号を用いて周波数の異なる四つの無線信号を周波数変換する第２のミキサと、
   前記第１のミキサの出力信号と前記第２のミキサの出力信号を入力信号として、当該入力信号の位相を変化させた信号を第１及び第２の出力端子から出力する第１の位相変化部と、
   前記第１のミキサの出力信号と前記第２のミキサの出力信号を入力信号として、当該入力信号の位相を変化させた信号を第１及び第２の出力端子から出力する第２の位相変化部と、
   前記第１の位相変化部の第１及び第２の出力端子の信号を加算する第１の加算器と、
   前記第２の位相変化部の第１及び第２の出力端子の信号を加算する第２の加算器とを備え、
   前記第１のローカル信号と前記第３のローカル信号の周波数は同一で位相が異なり、前記第２のローカル信号と前記第４のローカル信号の周波数は同一で位相が異なり、前記第１のローカル信号と前記第２のローカル信号の周波数は異なることを特徴とする受信機。
2. 前記第１の位相変化部の前記第１の出力端子から出力する前記第１の無線信号と前記第１の位相変化部の前記第２の出力端子から出力する前記第１の無線信号との位相が互いに同相であり、
   前記第１の位相変化部の前記第１の出力端子から出力する前記第２の無線信号と前記第１の位相変化部の前記第２の出力端子から出力する前記第２の無線信号との位相が互いに同相であり、
   前記第１の位相変化部の前記第１の出力端子から出力する前記第３の無線信号と前記第１の位相変化部の前記第２の出力端子から出力する前記第３の無線信号との位相が互いに逆相であり、
   前記第１の位相変化部の前記第１の出力端子から出力する前記第４の無線信号と前記第１の位相変化部の前記第２の出力端子から出力する前記第４の無線信号との位相が互いに逆相となるように、前記第１の位相変化部は前記入力信号の位相を変化させ、
   前記第２の位相変化部の前記第１の出力端子から出力する前記第１の無線信号と前記第２の位相変化部の前記第２の出力端子から出力する前記第１の無線信号との位相が互いに逆相であり、
   前記第２の位相変化部の前記第１の出力端子から出力する前記第２の無線信号と前記第２の位相変化部の前記第２の出力端子から出力する前記第２の無線信号との位相が互いに逆相であり、
   前記第２の位相変化部の前記第１の出力端子から出力する前記第３の無線信号と前記第２の位相変化部の前記第２の出力端子から出力する前記第３の無線信号との位相が互いに同相であり、
   前記第２の位相変化部の前記第１の出力端子から出力する前記第４の無線信号と前記第２の位相変化部の前記第２の出力端子から出力する前記第４の無線信号との位相が互いに同相となるように、前記第２の位相変化部は前記入力信号の位相を変化させることを特徴とする請求項１記載の受信機。
3. 前記第１のローカル信号と前記第３のローカル信号の位相差は９０°または−９０°であり、前記第２のローカル信号と前記第４のローカル信号の位相差は９０°または−９０°であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の受信機。
4. 前記第１のミキサの出力端子と、前記第１の位相変化部の入力端子と前記第２の位相変化部の入力端子の接続点との間に、第１のフィルタと第１のアナログデジタル変換器とを備え、
   前記第２のミキサの出力端子と、前記第１の位相変化部の入力端子と前記第２の位相変化部の入力端子の接続点との間に、第２のフィルタと第２のアナログデジタル変換器とを備えたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の受信機。
5. 前記第１のフィルタは中心周波数の異なる二つの信号を出力すると共に、当該二つの信号のうち、少なくとも一方の信号の周波数が、前記第１のアナログデジタル変換器のサンプリング周波数の半分より高く、かつ、当該サンプリング周波数でアンダーサンプリングを行った後に前記二つの信号の成分が互いに重複しない周波数とし、
   前記第２のアナログデジタル変換器のサンプリング周波数を前記第１のアナログデジタル変換器の前記サンプリング周波数と同じとしたことを特徴とする請求項４記載の受信機。
6. 前記第１のミキサ及び前記第２のミキサは、四つの無線信号に代えて三つの無線信号を周波数変換することを特徴とする請求項１記載の受信機。

Images