JP6838116B1 - 周波数変換器、及び高周波信号の供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】対象信号を高い周波数帯で合成、分配しつつ１本の伝送経路で供給でき、小型化及び解析帯域の広帯域化が図れる周波数変換器、及び高周波信号の供給方法を提供する。【解決手段】周波数変換器１は、高周波信号を生成するためのそれぞれ異なる周波数を有する第１の信号Ｓ１と第２の信号Ｓ２を混合し、第１の信号Ｓ１と第２の信号Ｓ２との混合信号Ｓ３を１本のケーブル４に出力する周波数混合器３を有する第１の周波数変換部２と、ケーブル４から混合信号を入力し、第１の信号Ｓ１と第２の信号Ｓ２とに分配する周波数分配器６を有する第２の周波数変換部５と、を備える。周波数変換器１において、周波数混合器３または周波数分配器６の少なくとも一方が、進行波指向性カプラ３ａまたは６ａによって構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、周波数が異なる複数の信号を混合、分配して１本のケーブルで高周波信号を供給する周波数変換器、及び高周波信号の供給方法に関する。

例えば、ミリ波帯の信号を使用するＩＥＥＥ８０２．１１ａｄや５Ｇセルラ等に対応した無線信号を送受信する無線端末（スマートフォン等）の性能試験に用いられる信号発生装置、あるいはスペクトラムアナライザ（ＳＡ）などの信号解析装置においては、図１２に示す構成を有する周波数変換器７０を用いるものがあった。

この周波数変換器７０は、例えば、装置本体内に設けられる第１の周波数変換部７１と、装置本体外に配置した第２の周波数変換部７５とを１本のケーブル７６で接続した構成を有する。第１の周波数変換部７１では、局部発振周波数信号（以下、ローカル信号（ＬＯ）という）と中間周波数（Intermediate Frequency：IF）信号（以下、ＩＦ信号という）とを混合してケーブル７６で第２の周波数変換部７５に伝送し、第２の周波数変換部７５では、送られてきた信号からローカル信号とＩＦ信号を分配し、ローカル信号を逓倍器７５ｂで逓倍したうえで、ＩＦ信号と混合して無線周波数（Radio Frequency）信号（以下、ＲＦ信号という）を生成している。

この従来の周波数変換器７０は、第１の周波数変換部７１、及び第２の周波数変換部７５が、例えば、Ｌ（コイルＬ１〜Ｌ３、Ｌ１１〜Ｌ１３）及びＣ（コンデンサＣ１〜Ｃ３、Ｃ１１〜Ｃ１３）の各素子を有するＬＣダイプレクサ（diplexer）で構成されていた。

また、従来、周波数が異なる複数の信号を混合して伝送するものとして、例えば、周波数が等しいか、若しくは近い信号を電力損失なく、かつ入力信号端子間のアイソレーションを維持したまま混合するコンバイナが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１５−２２０４８７公報

上述したように、従来の周波数変換器では、ローカル信号とＩＦ信号を混合、分配して１本のケーブルで送ることで、ローカル信号とＩＦ信号を２本のケーブルでそれぞれ供給することによる煩雑さ、及びコスト高騰を回避することができる。しかしながら、この従来の周波数変換器では、混合、分配対象となる信号（対象信号）、特に、ＩＦ信号を高い周波数で供給するには不向きであった。

ここで、高い周波数のＩＦ信号が求められる例について説明する。例えば、近年、開発が進んでいる５Ｇの無線端末（以下、５Ｇ端末）は、ミリ波帯の信号を活用する。ミリ波帯の測定に使う信号は広い帯域幅が必要とされる。一方で、測定に使う信号を解析処理する側では、広い解析帯域幅を必要とし、十分に高いＩＦ信号でないと表示などが行えなくなる。具体例を挙げると、例えば、２ＧＨｚ程度の幅を見るためには、１ＧＨｚの中心周波数帯を有するＩＦ信号に落とさないと対応できない。

今後、５Ｇ以降の開発が進展するにつれて測定が求められる帯域幅は広がる一方であると想定されるところ、そうした広帯域幅の測定を行うためには、ＩＦ信号の周波数をより高めていくことが不可欠となる。

この点について、従来の周波数変換器では、ローカル信号とＩＦ信号との混合、分配にダイプレクサを使用していたため、周波数レンジが不足し、通せるＩＦ信号の周波数が制限されることとなった。この従来の周波数変換器は、同時に、ＩＦ信号の周波数帯域も制限を受けるため、その周波数特性は、例えば、図１３に示すように、カットオフ周波数ｆｃが、数ＭＨｚから３ＧＨｚ程度に留まることとなった。かかる従来の周波数変換器は、通せるＩＦ信号の周波数が制限される分、解析帯域幅も制限され、解析帯域幅の広帯域化は困難であった。

また、従来の周波数変換器では、ダイプレクサの周波数レンジの不足に対処すべく、ＩＦ信号を分周して送り、出先側で分配後のＩＦ信号を逓倍するようになっており（図１２参照）、出先側に逓倍回路を設ける必要性から、回路規模、内部スペースの大型化を免れなかった。

一方で、特許文献１には、ローカル信号とＩＦ信号と混合、分配して１本のケーブルで供給する方式の周波数変換器における解析帯域の広帯域化の技術に関しては何等示唆されていなかった。

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであって、対象信号を高い周波数帯で合成、分配しつつ１本の伝送経路で供給でき、小型化、及び解析帯域の広帯域化が図れる周波数変換器、及び高周波信号の供給方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る周波数変換器は、高周波信号を生成するためのそれぞれ異なる周波数を有する第１の信号（Ｓ１）と第２の信号（Ｓ２）を混合し、前記第１の信号と前記第２の信号との混合信号（Ｓ３）を１本の伝送経路（４）に出力する周波数混合器（３）を有する第１の周波数変換部（２）と、前記伝送経路より前記混合信号を入力し、前記第１の信号と前記第２の信号とに分配する周波数分配器（６）を有する第２の周波数変換部（５）と、を備え、前記周波数混合器または前記周波数分配器の少なくとも一方が、進行波指向性カプラ（３ａ、６ａ）によって構成されている。

この構成により、本発明の請求項１に係る周波数変換器では、従来方式のダイプレクサに比べて周波数レンジが広い進行波指向性カプラを有するため、対象信号である第１及び第２の信号をより高い周波数帯域で混合、分配しつつ１本の伝送経路で供給できると共に、対象信号の出先側に逓倍回路を設ける必要がなく、小型化を図ることができる。また、従来方式に比べてより高い周波数帯域での対象信号の混合、分配が可能となることにより、当該周波数変換器を使用した装置での解析領域の広帯域化を図ることができる。

また、本発明の請求項２に係る周波数変換器は、前記第１の周波数変換部は、所定の中間周波数帯の中間周波数信号と、局部発振周波数信号とを混合して前記混合信号を生成する周波数混合用進行波指向性カプラ（２２ｃ）を有し、前記第２の周波数変換部は、前記混合信号を前記中間周波数信号と前記局部発振周波数信号とに分配する周波数分配用進行波指向性カプラ（２６ａ）と、分配された前記中間周波数信号及び前記局部発振周波数信号を合成し、前記高周波信号である無線周波数信号として出力する無線周波数信号処理部（２６ｂ）と、を有する構成であってもよい。

この構成により、本発明の請求項２に係る周波数変換器は、例えば、被試験対象に対する試験用信号を発生する信号発生装置に使用可能である。この場合に、従来方式のダイプレクサに比べて、中間周波数信号と局部発振周波数信号をより高い周波数帯域で混合、分配しつつ１本の伝送経路で供給することができると共に、例えば、外部ミキサを配置する構成とする場合、従来方式では外部ミキサ側に設ける必要があった局部発振周波数信号の逓倍回路を装置本体側に移すことができ、回路規模を小型化することができる。また、従来方式に比べて中間周波数信号の周波数をより高い周波数とすることができ、当該周波数変換器を使用した信号発生装置での解析領域の広帯域化を図ることができる。

また、本発明の請求項３に係る周波数変換器は、前記周波数混合用進行波指向性カプラの前記中間周波数信号の入力経路に設けられ、前記中間周波数信号より低周波数の被混合信号を、前記入力経路中を流れる前記中間周波数信号に対して混合する混合用ダイプレクサ（２３）と、前記周波数分配用進行波指向性カプラの前記中間周波数信号の出力経路に設けられ、前記出力経路中を流れる信号から前記被混合信号を分配する分配用ダイプレクサ（２７）と、をさらに有する構成であってもよい。

この構成により、本発明の請求項３に係る周波数変換器は、進行波指向性カプラと混合用ダイプレクサ、及び分配用ダイプレクサを組み合わせることで、中間周波数信号、局部発振周波数信号、及び、被混合信号を混合、分配して１本の伝送経路で供給することができ、解析領域の広帯域化に有用な周波数変換機能と、被混合信号を制御信号として用いた制御機能とを同時に実現できる。

また、本発明の請求項４に係る周波数変換器は、異なる周波数を有する複数の前記被混合信号を、前記中間周波数信号に対してそれぞれ混合する複数の前記混合用ダイプレクサと、前記出力経路中を流れる信号から前記複数の被混合信号をそれぞれ分配する複数の前記分配用ダイプレクサと、を有する構成としてもよい。

この構成により、本発明の請求項４に係る周波数変換器は、周波数の高いところでの混合、分配を各進行波指向性カプラでカバーしつつ、それより低い任意の周波数を各混合用ダイプレクサ、及び各分配用ダイプレクサ）でカバーすることが可能となる。このため、各混合用ダイプレクサ、各分配用ダイプレクサについては高い周波数での混合、分配機能を追い求める必要性がなくなり、設計の自由度を高めることができる。

また、本発明の請求項５に係る周波数変換器は、前記高周波信号は、２８ＧＨｚ帯、及び３９ＧＨｚ帯を含むミリ波帯の信号である構成としてもよい。

この構成により、本発明の請求項５に係る周波数変換器は、例えば、信号発生装置に使用した場合、進行波指向性カプラが、従来方式のダイプレクサに比べて周波数レンジが広く、より高い周波数帯の中間周波数信号、局部発振周波数信号を使用してミリ波帯の試験用信号を発生させることができ、５Ｇ端末の測定にも容易に対応可能となる。

また、本発明の請求項６に係る周波数変換器は、高周波信号（Ｓ１１）と第１の局部発振信号（ＬＯ１）を混合して信号（Ｓ１２）を生成し、前記信号を第１の中間周波数信号（Ｓ１３）として１本の伝送経路（２８）に出力する第１の中間周波数変換部（４２ｂ）を有する第１の周波数変換部（４１）と、前記伝送経路より前記第１の中間周波数信号を入力し、前記第１の中間周波数信号と第２の局部発振信号（ＬＯ２）を混合して前記第１の中間周波数信号よりも低い周波数の第２の中間周波数信号（Ｓ１５）を生成する第２の中間周波数変換部（４６ａ）を有する第２の周波数変換部（４５）と、を備え、前記第１の中間周波数変換部または前記第２の中間周波数変換部の少なくとも一方が、進行波指向性カプラ（４３、４７）によって構成されていてもよい。

この構成により、本発明の請求項６に係る周波数変換器は、例えば、信号解析装置に適用することができる。この周波数変換器は、信号解析装置に適用することで、第１の中間周波数変換部及び第２の中間周波数変換部に採用した進行波指向性カプラが、従来方式のダイプレクサに比べて周波数レンジが広く、より高い周波数帯の中間周波数信号を使用してミリ波帯の被試験信号を受信可能であることから、５Ｇ端末の測定への容易な対応を可能にする。

また、本発明の請求項７に係る高周波信号の供給方法は、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の周波数変換器を用い、前記第１の周波数変換部と前記第２の周波数変換部とで前記第１の信号と前記第２の信号間の混合、及び分配を行い、１本の伝送経路（４）を使用して前記高周波信号を生成するための信号を供給する周波数変換器を用いた高周波信号の供給方法であって、前記第１の周波数変換部で、前記第１の信号と前記第２の信号を、前記周波数混合器を構成する前記進行波指向性カプラにより混合し、前記混合信号として前記伝送経路に送出する周波数混合処理ステップ（Ｓ１２）と、前記第２の周波数変換部で、前記伝送経路により送られてくる前記混合信号を、前記周波数分配器を構成する前記進行波指向性カプラにより、前記第１の信号と前記第２の信号とに分配する周波数分配処理ステップ（Ｓ１４）と、のうちの少なくともいずれか一方を含む構成である。

この構成により、本発明の請求項７に係る高周波信号の供給方法では、従来方式のダイプレクサに比べて周波数レンジが広い進行波指向性カプラを有するため、周波数混合処理ステップ、及び周波数分配処理ステップで、対象信号である第１及び第２の信号をより高い周波数帯域で混合、分配しつつ１本の伝送経路で供給できると共に、対象信号の出先側に逓倍回路を設ける必要がなく、小型化が図れる。また、従来方式に比べてより高い周波数帯域での対象信号の混合、分配が可能となることにより、当該周波数変換器を使用した装置での解析領域の広帯域化を図ることができる。

本発明は、対象信号を高い周波数帯で合成、分配しつつ１本の伝送経路で供給でき、小型化、及び解析帯域の広帯域化が図れる周波数変換器、及び高周波信号の供給方法を提供することができる。

本発明に係る周波数変換器の概略構成を示す図である。 本発明に係る周波数変換器に使用する進行波指向性カプラの構成及び結合作用を説明するための模式図である。 本発明の第１の実施形態に係る周波数変換器を使用する信号発生装置の概略構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る周波数変換器の回路構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る周波数変換器を使用した信号発生装置の信号発生動作シーケンスを示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る周波数変換器の周波数特性を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る周波数変換器の回路構成を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る周波数変換器を使用した信号発生装置の信号発生動作シーケンスを示す図である。 本発明の第２の実施形態の変形例に係る周波数変換器の要部回路構成を示す図である。 本発明の第２の実施形態の変形例に係る周波数変換器の周波数特性を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る周波数変換器の回路構成を示す図である。 従来の周波数変換器の概略構成を示す図である。 従来の周波数変換器の周波数特性を示す図である。

以下、本発明に係る周波数変換器、及び高周波信号の供給方法の一実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

まず、本発明に係る周波数変換器の構成、及び高周波信号の供給方法の概要について説明する。

本発明に係る周波数変換器１は、図１に示すように、第１の周波数変換部２と、第２の周波数変換部５と、を１本のケーブル４で接続した構成を有する。第１の周波数変換部２は、それぞれ異なる周波数を有する第１の信号Ｓ１と第２の信号Ｓ２とを混合し、該第１の信号Ｓ１と第２の信号Ｓ２との混合信号Ｓ３をケーブル４に対して出力する周波数混合処理を行う周波数混合器３を有している。第２の周波数変換部５は、周波数混合器３からケーブル４を介して送られてくる混合信号Ｓ３を入力し、第１の信号Ｓ１と第２の信号Ｓ２とに分配する周波数分配処理を行う周波数分配器６を有する。ケーブル４は、本発明における伝送経路を構成する。

本発明に係る周波数変換器１では、周波数混合器３、及び周波数分配器６として、例えば、Forward-Wave Directional Couplers（以下、進行波指向性カプラと称する）が用いられている。

進行波指向性カプラは、例えば、下記参考文献にも例示される周知の方向性結合素子である。
参考文献：書籍名；RF and Microwave Coupled-Line Circuits、著者； R. K. Mongia, I. J. Bahl, P. Bhartia, J. Hong、出版社；Artech House社 2007/6/15 出版（発売日： 2007/6/15）

進行波指向性カプラは、参考文献の第５章（CHAPTER５：１４９頁）にも記載されるように、「結合線の偶数モード位相速度と奇数モード位相速度が等しくない場合、均一波対称結合線間には進行波結合（forward-wave coupling）が存在する。さらに、（結合された線路の偶数モード特性インピーダンスと奇数モード特性インピーダンスとがほぼ等しくなるように）線路間に比較的大きな間隔を保つことによって、これらの線路間の逆方向波結合（backward-wave coupling）を非常に小さい値に低減することができる。これらのタイプの結合器は、進行波指向性カプラ（forward-wave directional couplers）として知られており、金属導波、誘電体ガイドなどのような非ＴＥＭモード伝送線路を使用して実現することができる。」というものである。

進行波指向性カプラは、例えば、図２（ａ）に示す対称結合線路の構成中、ポート１と４の間に進行波結合を生じ、ポート１と２の間に直接結合を生じる（参考文献の５．１節、図５．１参照）、という性質を有する。

また、進行波指向性カプラは、例えば、図２（ｂ）に示すように、一定の長さにわたって一様に結合されている２本の線（線１、線２）を考えるとき、これらの線は２つの実際の伝送線、またはより一般的な場合には任意の２つの波を表すことができ、線は弱く結合されているので逆方向への結合はごくわずかであり、優勢結合は前進方向でのみ起こり、その結果、電力がポート１に入力された場合、２本の線間で結合された電力は、ポート４のみに現れる（参考文献の５．２節、図５．８参照）という性質を有する。

図１に示す周波数変換器１の構成において、周波数混合器３、及び周波数分配器６としては、それぞれ、上記参考文献に記載される「結合モード理論」に基づいて上述の如くの進行波結合を可能とする（つまり、優勢結合が前方方向でのみ起こり、逆方向への結合がごくわずかである）進行波指向性カプラ３ａ、及び６ａが採用されている。

上記進行波結合を実現すべく、進行波指向性カプラ３ａは、進行波結合を生起する２つのライン（線）と、そのうちの一方のラインに対して信号Ｓ１を入力するためのポートＰ１１と、もう一方のラインに対して信号Ｓ２を入力するためのポートＰ１２と、図２（ａ）及び（ｂ）に示す線路構造中のダイレクトポート２と同様の機能を果たすポートＰ２１、進行波結合による信号Ｓ１と信号Ｓ２との合波信号（進行波電力のみに対応する信号）Ｓ３を取り出す結合ポートとしてのポートＰ４１と、を有している。

進行波指向性カプラ６ａは、進行波結合分配機能を有する２つのラインと、そのうちの一方のラインに対して、進行波指向性カプラ３ａでの進行波結合によって生成（合波）された信号Ｓ３を入力するためのポートＰ１３と、図２（ａ）及び（ｂ）に示す線路構造中の絶縁ポート３と同様の機能を果たすポートＰ３１と、上記進行波結合分配機能より信号Ｓ３から分配された２つの信号のうちの一方の信号Ｓ１を取り出すポートＰ４２と、分配されたもう一方の信号Ｓ２を取り出すポートＰ４３と、を有している。

なお、進行波指向性カプラ３ａ、６ａは、例えば、それぞれ、ケーブル４を挟んで電力（信号）の伝搬方向に対して互いに逆向きに挿入されたものである。

上記構成を有する周波数変換器１において、第１の周波数変換部２では、進行波指向性カプラ３ａのポートＰ１１とポートＰ１２に、異なる周波数を有する第１の信号Ｓ１と第２の信号Ｓ２とを入力する。そして、第１の周波数変換部２では、進行波指向性カプラ３ａによって、第１の信号Ｓ１と第２の信号Ｓ２を１つの混合信号Ｓ３として混合してポートＰ４１に出力する周波数混合処理を行う。この周波数混合処理によって生成された混合信号Ｓ３は、ケーブル４を通じて第２の周波数変換部５に伝送され、進行波指向性カプラ６ａのポートＰ１３に入力される。そして、第２の周波数変換部５では、進行波指向性カプラ６ａによって、ポートＰ１３に入力された混合信号Ｓ３を第１の信号Ｓ１と第２の信号Ｓ２とに分配し、ポートＰ４２、及びＰ４３にそれぞれ出力する周波数分配処理を行う。

このように、本発明に係る周波数変換器１は、従来の周波数変換器７０（図１２参照）の第１の周波数変換部７１と第２の周波数変換部７５で信号の混合、分配を行うために用いられていたダイプレクサを、周波数混合用の進行波指向性カプラ３ａと、周波数分配用の進行波指向性カプラ６ａとに置き換えた構成を有する。

進行波指向性カプラ３ａ、６ａは、従来方式のＬＣダイプレクサに比較すると、周波数レンジが広く、混合及び分配処理の対象となる信号（対象信号）を高い周波数で通すことができるという性質を有している。具体的に、進行波指向性カプラ３ａ、６ａは、例えば、後述する第１の実施形態に係る周波数変換器２０（図４参照）の周波数混合器（進行波指向性カプラ２２ｃ）、周波数分配器（進行波指向性カプラ２６ａ）として用いる場合、図６に示すような周波数特性を有するものとなる。図６に示す周波数特性からも分かるように、本発明に係る周波数変換器１は、進行波指向性カプラ２２ｃ、２６ａを用いることで、対象信号の周波数範囲を、周波数混合部及び周波数分配部に従来方式のＬＣダイプレクサを使用していたときの数ＭＨｚ〜３ＧＨｚの範囲から、数ＧＨｚ〜６０ＧＨｚの範囲まで広げることが可能となる。

ＬＣダイプレクサに比べて周波数レンジが広い進行波指向性カプラ３ａ、６ａを使用する本発明に係る周波数変換器１によれば、対象信号を従来よりも高い周波数帯で混合、分配処理することができ、高い解析周波数幅が要求されるミリ波帯の信号の信号測定にも対応可能となる。

なお、図１の例では、周波数混合器３としての進行波指向性カプラ３ａと、周波数分配器６としての進行波指向性カプラ６ａと、を有する周波数変換器１の例を挙げているが、本発明はこれに限らず、周波数混合器３または周波数分配器６の少なくとも一方が、周波数混合用の進行波指向性カプラ３ａ、または周波数分配用の進行波指向性カプラ６ａで構成されるものであってもよい。

上記構成を有する周波数変換器１は、例えば、図３に示すように、被試験対象（Device Under Test：ＤＵＴ）８０の性能試験を行う際の試験用信号を生成する信号発生装置１０に使用できる他、上記試験用信号を受信したＤＵＴ８０が送出する信号を被測定信号として受信してその電力レベル等を解析（測定）するＳＡ等の信号解析装置に使用可能である。

この場合におけるＤＵＴ８０は、例えばスマートフォンなどの無線端末である。ＤＵＴ８０の通信規格としては、セルラ（ＬＴＥ、ＬＴＥ−Ａ、Ｗ−ＣＤＭＡ（登録商標）、ＧＳＭ（登録商標）、ＣＤＭＡ２０００、１ｘＥＶ−ＤＯ、ＴＤ−ＳＣＤＭＡ等）、無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ｇ／ａ／ｎ／ａｃ／ａｄ等）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＧＮＳＳ（ＧＰＳ、Ｇａｌｉｌｅｏ、ＧＬＯＮＡＳＳ、ＢｅｉＤｏｕ等）、ＦＭ、及びデジタル放送（ＤＶＢ−Ｈ、ＩＳＤＢ−Ｔ等）が挙げられる。また、ＤＵＴ８０は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄや５Ｇセルラ等に対応したミリ波帯の無線信号を送受信する無線端末であってもよい。この場合、周波数変換器１は、信号発生装置１０、ＤＵＴ８０によってカバーされるミリ波帯域（例えば、６ＧＨｚ〜９０ＧＨｚの周波数帯域）における任意の周波数帯（特に、２８ＧＨｚ帯、３９ＧＨｚ帯は必須）の高周波信号（ＲＦ信号）の発生、解析に対応する機能を有する必要がある。

以下、本発明に係る周波数変換器１の信号発生装置への適用例について各実施形態を挙げて説明する。

（第１の実施形態）
図３は、本発明の第１の実施形態に係る周波数変換器２０を備えた信号発生装置１０の概略構成を示している。この信号発生装置１０は、装置本体１０ａの外部に外部ミキサ１１が接続された構成を有する。この信号発生装置１０では、装置本体１０ａ内の一部と外部ミキサ１１とによって周波数変換器２０が構成されている。信号発生装置１０は、ローカル信号とＩＦ信号を混合した混合信号に基づいて高周波信号（例えば、ＤＵＴ８０に送信するミリ波帯の試験用信号）を生成する機能を担う周波数変換器２０の他、高周波信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器、直交変調器、増幅器、表示部、操作部、記憶部、及びこれら各機能部を含む装置全体を制御する制御部を含むが、ここでは、周波数変換機能に特化した構成を開示し、その他の構成は図示を省略している。

図４は、本実施形態に係る周波数変換器２０の回路構成を示す図である。図４においては、「ＩＦ」、「ＬＯ」、「ＲＦ」は、それぞれ、ＩＦ信号、ローカル信号、ＲＦ信号を示している。

図４に示すように、本実施形態に係る周波数変換器２０は、第１の周波数変換部２１と、第２の周波数変換部２５と、を１本のケーブル２８で接続して構成される。第１の周波数変換部２１は、局部発振器２２ａと、ＩＦ信号発振器２２ｂと、周波数混合用の進行波指向性カプラ２２ｃと、を有している。ケーブル２８は、本発明における伝送経路を構成する。

局部発振器２２ａは、所定の周波数帯のローカル信号を発生し、ＩＦ信号発振器２２ｂは、ローカル信号とは異なる周波数帯のＩＦ信号を発生する。進行波指向性カプラ２２ｃは、図１に示す進行波指向性カプラ３ａと同等のものであり、ポートＰ１１とＩＦ信号発振器２２ｂとの間、ポートＰ１２と局部発振器２２ａとの間、ポートＰ２１と接地レベルとの間に、例えば、抵抗値５０Ωの抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３がそれぞれ接続されている。

第２の周波数変換部２５は、周波数分配用の進行波指向性カプラ２６ａと、ミキサ２６ｂと、を有している。進行波指向性カプラ２６ａは、図１に示す進行波指向性カプラ６ａと同等のものであり、ポートＰ１３がケーブル２８に対する入力側端部に接続されると共に、ポートＰ３１と接地レベルとの間に例えば抵抗値５０Ωの抵抗Ｒ４が接続されている。ミキサ２６ｂは、進行波指向性カプラ６ａのポートＰ４２とポートＰ４３の間に接続されている。

ミキサ２６ｂは、進行波指向性カプラ６ａのポートＰ４２とＰ４３とからそれぞれ出力されるＩＦ信号とローカル信号とをミキシングして無線周波数信号（ＲＦ信号）を生成するものである。ＲＦ信号は、上述したＤＵＴ８０の試験用信号等に用い得る信号である。ミキサ２６ｂは、本発明における無線周波数信号処理部を構成する。

次に、上記構成を有する周波数変換器２０を備えた信号発生装置１０の信号発生動作について図５を参照して説明する。ここでは、ＤＵＴ８０（図３参照）に送信する試験用信号を発生する動作を例に挙げて説明する。

信号発生装置１０では、ＤＵＴ８０の性能試験に先立って、信号パターン、局部発振周波数、中間周波数等、ＤＵＴ８０に対する試験用信号を生成、送信するために必要な各種パラメータの設定処理を行う（ステップＳ１：パラメータ設定処理）。この処理は、例えば、上述した操作部での操作入力に応じて行うことができる。

パラメータ設定処理が完了し、例えば、操作部から測定開始の指令が入力されると、周波数変換器２０での周波数変換処理が実施される。周波数変換器２０ではまず、第１の周波数変換部２１において、ＩＦ信号発振器２２ｂから出力されるＩＦ信号と、局部発振器２２ａから出力されるローカル信号とが、進行波指向性カプラ２２ｃのポートＰ１１とポートＰ１２にそれぞれ入力される（ステップＳ１１：入力処理）。ここで、ＩＦ信号発振器２２ｂと局部発振器２２ａとは、上記ステップＳ１での設定に基づくそれぞれ異なる周波数を有するＩＦ信号とローカル信号とを出力する。

次いで、第１の周波数変換部２１では、進行波指向性カプラ２２ｃにおいて、ポートＰ１１に入力されるＩＦ信号と、ポートＰ１２に入力するローカル信号とが混合され、このＩＦ信号とローカル信号とが混合された信号（混合信号）がポートＰ４１に出力される（ステップＳ１２：周波数混合処理）。

上記ステップＳ１２の処理によって出力された混合信号は、その後、ケーブル２８を通じて第２の周波数変換部２５に伝送され、進行波指向性カプラ２６ａのポートＰ１３に入力される（ステップＳ１３：伝送処理）。

第２の周波数変換部２５では、進行波指向性カプラ２６ａにおいて、ポートＰ１３に入力される上記混合信号が、ＩＦ信号とローカル信号とに分配され、そのうちのＩＦ信号がポートＰ４２に、ローカル信号がポートＰ４３に、それぞれ出力される（ステップＳ１４：周波数分配処理）。

引き続き、第２の周波数変換部２５では、上記ステップＳ１４で分配されたＩＦ信号とローカル信号とがミキサ２６ｂによってミキシングされてＲＦ信号が生成される（ステップＳ１５：ＲＦ信号生成処理）。このＲＦ信号は、第２の周波数変換部２５から当該信号発生装置１０へと一旦戻される。

信号発生装置１０は、パラメータ設定処理（ステップＳ１参照）を実行した後、第２の周波数変換部２５から送られてくるＲＦ信号を受信し、このＲＦ信号に基づいてＤＵＴ８０（図３参照）に対する試験用信号を生成し、該試験用信号をＤＵＴ８０に向けて送信し（ステップＳ２：試験用信号送信処理）、その後、一連の信号発生動作を終了する。

次に、周波数変換器２０の周波数特性について説明する。

本実施形態に係る周波数変換器２０のように、異なる周波数を有する複数の信号間での信号の混合、分配を１本のケーブル２８を介して行う構成においては、信号を混合する機能部（周波数混合器）、混合された信号を分配する機能部（周波数分配器）の周波数特性によって混合、分配対象の各信号の周波数帯域が制限を受けることがある。

例えば、周波数混合器、周波数分配器として従来方式のダイプレクサを使用するもの（図１２参照）では、該ダイプレクサの周波数レンジが狭く、ミリ波帯に対応した周波数変換を行う場合には周波数レンジが不足する。従来方式のダイプレクサを使用したものにあっては、発明が解決しようとする課題の欄でも述べたように、カットオフ周波数ｆｃが、数ＭＨｚから３ＧＨｚの範囲の値に留まることがあった。

これに対して、本実施形態に係る周波数変換器２０では、図４に示すように、周波数混合機能、周波数分配機能として、それぞれ、進行波指向性カプラ２２ｃ、２６ａを使用する。ここで、進行波指向性カプラ２２ｃ、２６ａは、従来方式のダイプレクサに比べて周波数レンジが広く、周波数変換の対象信号であるローカル信号、ＩＦ信号を、従来方式のダイプレクサを使用する場合に比べてより高い周波数帯域で通すことができる。

具体的に、本実施形態に係る周波数変換器２０によれば、進行波指向性カプラ２２ｃ、２６ａを使用することによって、図６に示すように、カットオフ周波数ｆｃを数ＧＨｚから６０ＧＨｚの範囲まで広げることができる。これにより、従来方式のダイプレクサを用いる場合と比べ、解析帯域を大幅に広帯域化することができ、ミリ波帯の測定にも容易に対応可能となる。

なお、本実施形態に係る周波数変換器２０では、進行波指向性カプラ２２ｃ、２６ａを有する構成としているが、必ずしも両方を有する必要がなく、そのうちの少なくとも一方が設けられた構成であればよい。進行波指向性カプラ２２ｃまたは２６ａのいずれか１つを有する周波数変換器２０では、図５に示す信号発生動作において、進行波指向性カプラ２２ｃまたは２６ａに対応した周波数混合処理（ステップＳ１２）、または周波数分配処理（ステップＳ１４）のいずれか一方が実行されることになる。

上述したように、本発明に係る周波数変換器１（図１参照）は、高周波信号（ＲＦ信号）を生成するためのそれぞれ異なる周波数を有する第１の信号Ｓ１と第２の信号Ｓ２を混合し、第１の信号Ｓ１と第２の信号Ｓ２との混合信号Ｓ３を１本のケーブル４に出力する周波数混合器３を有する第１の周波数変換部２と、ケーブル４より混合信号Ｓ３を入力し、第１の信号Ｓ１と第２の信号Ｓ２とに分配する周波数分配器６を有する第２の周波数変換部５と、を備え、周波数混合器３または周波数分配器６の少なくとも一方が、進行波指向性カプラ３ａまたは６ａによって構成されるものである。

この構成により、本発明に係る周波数変換器１では、従来方式のダイプレクサに比べて周波数レンジが広い進行波指向性カプラ３ａまたは６ａを有するため、対象信号である第１の信号Ｓ１、及び第２の信号Ｓ２をより高い周波数帯域で混合、分配しつつ１本のケーブル４で供給できると共に、対象信号Ｓ１、Ｓ２の出先側に逓倍回路を設ける必要がなく、小型化を図ることができる。また、従来方式に比べてより高い周波数帯域での対象信号Ｓ１、Ｓ２の混合、分配が可能となることにより、当該周波数変換器１を使用した装置（測定装置）での解析領域の広帯域化を図ることができる。

また、本実施形態に係る周波数変換器２０は、図１に示す周波数変換器１の構成を前提としたものであり、第１の周波数変換部２１が、ＩＦ信号（第１の信号Ｓ１に相当）と、ローカル信号（第２の信号Ｓ２に相当）とを混合して混合信号（信号Ｓ３に相当）を生成する周波数混合用の進行波指向性カプラ２２ｃ（図１の構成中の周波数混合器３に相当）を有し、第２の周波数変換部２５が、上記混合信号をＩＦ信号とローカル信号とに分配する周波数分配用進行波指向性カプラ２６ａと、該周波数分配用進行波指向性カプラ２６ａにより互いに分配されたＩＦ信号とローカル信号とを合成し、ＲＦを出力するミキサ２６ｂと、を有する構成である。

この構成により、本実施形態に係る周波数変換器２０は、例えば、ＤＵＴ８０に対する試験用信号を発生する信号発生装置１０（図３参照）に使用可能である。信号発生装置１０に使用される周波数変換器２０では、従来方式のダイプレクサに比べて、ＩＦ信号とローカル信号をより高い周波数帯域で混合、分配しつつ１本のケーブル２８で供給することができるようになる。また、従来方式に比べてＩＦ信号の周波数をより高い周波数とすることができ、当該周波数変換器２０を使用した信号発生装置１０での解析領域の広帯域化を図ることができる。

また、従来方式に比べて周波数レンジが高い本構成によれば、例えば、外部ミキサ１１を配置する構成（図３参照）とする場合、従来方式では外部ミキサ１１側に設ける必要があったローカル信号の逓倍回路（逓倍器７５ｂ；図１２参照）を、装置本体１０ａ側に移動することができる。これにより、本構成では、電源容量やスペースに関する制約が大きいコンバータ（外部ミキサ１１）側の回路規模を小さくすることが可能となる。

また、本実施形態に係る周波数変換器２０において、上記ＲＦ信号は、２８ＧＨｚ帯、及び３９ＧＨｚ帯を含むミリ波帯の信号である。この構成により、本実施形態に係る周波数変換器２０は、例えば、信号発生装置１０に使用した場合、進行波指向性カプラ２２ｃ、２６ａが、従来方式のダイプレクサに比べて数は数レンジが広く、より高い周波数帯のＩＦ信号、ローカル信号を使用してミリ波帯の試験用信号を発生させることができ、５Ｇ端末の測定にも容易に対応可能となる。

また、本発明に係る高周波信号の供給方法は、図１に示す構成を前提とする周波数変換器１を用い、第１の周波数変換部２と第２の周波数変換部５とで第１の信号Ｓ１と第２の信号Ｓ２間の混合、及び分配を行い、１本のケーブル４を使用して高周波信号（ＲＦ信号）を生成するための信号を供給する高周波信号の供給方法であって、第１の周波数変換部２で、第１の信号Ｓ１と第２の信号Ｓ２を、周波数混合器３を構成する進行波指向性カプラ３ａにより混合し、混合信号Ｓ３としてケーブル４に送出する周波数混合処理ステップＳ１２（図５参照）と、第２の周波数変換部５で、ケーブル４により送られてくる混合信号Ｓ３を、周波数分配器６を構成する進行波指向性カプラ６ａにより、第１の信号Ｓ１と第２の信号Ｓ２とに分配する周波数分配処理ステップＳ１４（図５参照）と、のうちの少なくともいずれか一方を含むものである。

この構成により、本発明に係る高周波信号の供給方法では、従来方式のダイプレクサに比べて周波数レンジが広い進行波指向性カプラ３ａ、６ａを有するため、周波数混合処理ステップＳ１２、及び周波数分配処理ステップＳ１４で、対象信号である第１及び第２の信号Ｓ１、Ｓ２をより高い周波数帯域で混合、分配しつつ１本のケーブル４で供給できると共に、第１及び第２の信号Ｓ１、Ｓ２の出先側に例えば第２の信号Ｓ２の逓倍回路を設ける必要がなく、小型化が図れる。また、従来方式に比べてより高い周波数帯域での対象信号の混合、分配が可能となることにより、当該周波数変換器１を使用した装置での解析領域の広帯域化を図ることができる。

以上の構成により、周波数変換器１、２０では、対象信号である信号Ｓ１、Ｓ２をより高い周波数帯で合成、分配することができ、当該周波数変換器１、２０を使用する装置での解析帯域の広帯域化を容易に実現可能となる。

（第２の実施形態）
図７は、本発明の第２の実施形態に係る周波数変換器２０Ａの概略構成を示している。この周波数変換器２０Ａは、第１の実施形態に係る信号発生装置１０（図３参照）と同等の信号発生装置１０Ａに、第１の実施形態に係る周波数変換器２０（図４参照）に代えて実装されるものである。図７に示す周波数変換器２０Ａの構成において、周波数変換器２０と同様の部分には同一の符号を付している。以下の説明では、周波数変換器２０と異なる点を主体に説明し、周波数変換器２０と共通する点についての詳細な説明は割愛する。

本実施形態に係る周波数変換器２０Ａは、第１の周波数変換部２１Ａと、第２の周波数変換部２５Ａと、が１本のケーブル２８で接続された構成を有する。第１の周波数変換部２１Ａは、進行波指向性カプラ２２ｃのポートＰ１１に対するＩＦ信号の入力経路中に例えば３つの混合用ダイプレクサ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ（以下、まとめて符号２３で示すことがある。）が直列的に接続されている。第１の周波数変換部２１Ａにおけるそれ以外の構成は、第１の実施形態に係る第１の周波数変換部２１（図４参照）と同様である。

第２の周波数変換部２５Ａは、進行波指向性カプラ２６ａのポートＰ４２からのＩＦ信号の出力経路中に、上述した混合用ダイプレクサ２３ａ、２３ｂ、２３ｃにそれぞれ対応する３つの分配用ダイプレクサ２７ａ、２７ｂ、２７ｃ（以下、まとめて符号２７で示すことがある。）が直列的に接続されている。第２の周波数変換部２５Ａにおけるそれ以外の構成は、第１の実施形態に係る第２の周波数変換部２５（図４参照）と同様である。

周波数変換器２０Ａにおいて、混合用ダイプレクサ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、及び分配用ダイプレクサ２７ａ、２７ｂ、２７ｃは、それぞれ、例えば、３つのポート（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）を有し、Ｌ（コイル）及びＣ（コンデンサ）の各素子で構成される既存のダイプレクサ（３ポートフィルタ素子）により構成される。

第１の周波数変換部２１Ａにおいて、混合用ダイプレクサ２３ｃは、３つのポートのうちの例えばポートＰ１とポートＰ２に、それぞれ、ＩＦ信号発振器２２ｂからのＩＦ信号と、入力端子Ｔ１３からの第１の被混合信号とを入力し、両信号を合成してポート３へ出力する。混合用ダイプレクサ２３ｂは、ポートＰ１とポートＰ２に、それぞれ、ＩＦ信号及び第１の被混合信号の混合信号と、入力端子Ｔ１２からの第２の被混合信号とを入力し、これらの信号を合成してポート３へ出力する。混合用ダイプレクサ２３ａは、ポートＰ１とポートＰ２に、それぞれ、ＩＦ信号、第１及び第２の被混合信号の混合信号と、入力端子Ｔ１１からの第３の被混合信号とを入力し、これらの信号を合成してポート３へ出力する。ここで、混合用ダイプレクサ２３ａ、２３ｂ、２３ｃのポート１とポート３は、進行波指向性カプラ２２ｃの入力経路を構成している。

進行波指向性カプラ２２ｃは、ＩＦ信号と第１ないし第３の被混合信号との混合信号をポートＰ１１に入力する一方で、局部発振器２２ａからのローカル信号をポートＰ１２に入力し、これらの信号を混合し、該混合信号をポートＰ４１に出力する。

ここで、第１ないし第３の被混合信号は、周波数がそれぞれ異なり、ＩＦ信号、ローカル信号よりも低い周波数の信号である。第１ないし第３の被混合信号は、例えば、第１の周波数変換部２１Ａと第２の周波数変換部２５Ａ間の制御に用いられる制御用信号であり、一例としては、ＤＣバイアス信号、シリアル制御信号などの種々の信号が挙げられる。

第２の周波数変換部２５Ａにおいて、進行波指向性カプラ２６ａは、第１の周波数変換部２１Ａの進行波指向性カプラ２２ｃからケーブル２８を介してポートＰ１３に入力する混合信号を、第１の混合信号とローカル信号とに分配し、第１の混合信号をポートＰ４２に出力する一方で、ローカル信号をポートＰ４３からミキサ２６ｂへと出力する。ここで、ポートＰ１３に入力する混合信号は、ＩＦ信号、ローカル信号及び第１ないし第３の被混合信号が混合された信号であり、ポートＰ４２に出力される第１の混合信号は、その混合信号からＩＦ信号が分配された後の信号である。

第２の周波数変換部２５Ａにおいて、分配用ダイプレクサ２７ａは、３つのポートのうちの例えばポートＰ３に第１の混合信号を入力し、該第１の混合信号から第３の被混合信号を分配して端子Ｔ２１に出力する一方、残った信号（第２の混合信号）をポートＰ１に出力する。分配用ダイプレクサ２７ｂは、３つのポートのうちの例えばポートＰ３に第２の混合信号を入力し、該第２の混合信号からさらに第２の被混合信号を分配して端子Ｔ２２に出力する一方、残った信号（第１の混合信号）をポートＰ１に出力する。分配用ダイプレクサ２７ｃは、３つのポートのうちの例えばポートＰ３に第１の混合信号を入力し、該第１の混合信号からさらに第１の被混合信号を分配して端子Ｔ２３に出力する一方、残った信号（ＩＦ信号）をポートＰ１に出力する。ここで、分配用ダイプレクサ２７ａ、２７ｂ、２７ｃのポート１とポート３は、進行波指向性カプラ２６ａの出力経路を構成している。

その後、ミキサ２６ｂは、分配用ダイプレクサ２７ｃからのＩＦ信号と、進行波指向性カプラ２６ａのポートＰ４３からのローカル信号とをミキシングし、ＲＦ信号として出力する。

次に、周波数変換器２０Ａを有する信号発生装置１０Ａの信号発生動作について図８を参照して説明する。ここでもＤＵＴ８０（図３参照）に送信する試験用信号を発生する動作を例に挙げて説明する。図８に示す信号発生動作は、周波数変換器２０Ａによる混合、及び分配対象の信号として、ＩＦ信号とローカル信号の他、第１ないし第３の被混合信号が加わる点が第１の実施形態に係る信号発生装置１０の信号発生動作（図５参照）と異なっている。図８を参照し、第１の実施形態に係る信号発生装置１０とは異なる点を主体にその信号発生動作を説明する。

図８に示すように、本実施形態に係る信号発生装置１０Ａは、ＤＵＴ８０を対象とする試験を行うためのパラメータ設定処理（ステップＳ１）を行った後、測定開始の指令を受けた周波数変換器２０Ａが、ステップＳ１１Ａ〜Ｓ１４Ａの周波数変換処理を実行する。

周波数変換処理において、周波数変換器２０Ａはまず、第１の周波数変換部２１Ａにおいて、ＩＦ信号発振器２２ｂから出力されたＩＦ信号と、入力端子Ｔ１３、Ｔ１２、Ｔ１１からそれぞれ供給される第１ないし第３の被混合信号と、局部発振器２２ａから出力される局部発振信号（ローカル信号）と、を入力する（ステップＳ１１Ａ：入力処理）。

次いで、第１の周波数変換部２１Ａにおいて、混合用ダイプレクサ２３ｃは、ＩＦ信号と第１の被混合信号とを合成して出力し、混合用ダイプレクサ２３ｂは、混合用ダイプレクサ２３ｃから出力される信号と第２の被混合信号を合成して出力し、混合用ダイプレクサ２３ａは、混合用ダイプレクサ２３ｂから出力される信号と第３の被混合信号を合成して出力する。さらに進行波指向性カプラ２２ｃは、混合用ダイプレクサ２３ａから出力されてポートＰ１１に入力される信号（第１ないし第３の被混合信号とＩＦ信号との混合信号）と、局部発振器２２ａから出力されてポートＰ１２に入力するローカル信号とを混合し、その混合信号をポートＰ４１に出力する（ステップＳ１２Ａ：周波数混合処理）。

進行波指向性カプラ２２ｃのポートＰ４１から出力される混合信号は、ケーブル２８を通じて伝送され、第２の周波数変換部２５Ａの進行波指向性カプラ２６ａのポートＰ１３に入力される（ステップＳ１３Ａ：伝送処理）。

引き続き、周波数変換器２０Ａでは、第２の周波数変換部２５Ａにおいて、進行波指向性カプラ２６ａのポートＰ１３に入力される混合信号から、該進行波指向性カプラ２６ａ、及び分配用ダイプレクサ２７ａ、２７ｂ、２７ｃを用いてローカル信号、第１ないし第３の各被混合信号、及びＩＦ信号を順次分配する処理を実施する（ステップＳ１４Ａ：周波数分配処理）。

この処理においてはまず、進行波指向性カプラ２６ａが、上記混合信号を、ＩＦ信号と第１ないし第３の被混合信号とが混合されている第１の混合信号と、ローカル信号とに分配し、第１の混合信号をポートＰ４２から分配用ダイプレクサ２７ａに出力する一方、ローカル信号をポートＰ４３からミキサ２６ｂに出力する。

次いで、分配用ダイプレクサ２７ａは、第１の混合信号を入力し、該第１の混合信号から第３の被混合信号を分配し、第２の混合信号として後段に出力するとともに、分配した第３の被混合信号を出力端子Ｔ２１に出力する。分配用ダイプレクサ２７ｂは、第２の混合信号を入力し、該第２の混合信号から第２の被混合信号を分配し、第１の混合信号として後段に出力するとともに、分配した第２の被混合信号を出力端子Ｔ２２に出力する。分配用ダイプレクサ２７ｃは、第１の混合信号を入力し、該第１の混合信号から第１の被混合信号を分配し、元のＩＦ信号として後段に出力するとともに、分配した第１の被混合信号を出力端子Ｔ２３に出力する。

その後、第２の周波数変換部２５Ａでは、上記ステップＳ１４Ａで分配されたＩＦ信号とローカル信号とがミキサ２６ｂによってミキシングされてＲＦ信号が生成される（ステップＳ１５：ＲＦ信号生成処理）。このＲＦ信号は、信号発生装置１０Ａに戻され、ＤＵＴ８０（図３参照）に対する試験用信号として送信される（ステップＳ２：試験用信号送信処理）。

本実施形態に係る周波数変換器２０Ａによれば、ＩＦ信号とローカル信号との混合、分配を１本のケーブル２８を介して行う際、第１ないし第３の被混合信号の混合、分配も同時に行うことができ、この第１ないし第３の被混合信号として制御用信号を伝送することで、第１の周波数変換部２１Ａと第２の周波数変換部２５Ａと間の種々の制御を効率的に実施することができる。

なお、本実施形態では、それぞれ３つの混合用ダイプレクサ２３、及び分配用ダイプレクサ２７を有する例を挙げているが、本発明はこれに限らず、より多数あるいは少数の混合用ダイプレクサ２３、及び分配用ダイプレクサ２７を設けた構成であってもよい。

図９は、本実施形態の変形例に係る周波数変換器２０Ｂの要部の概略構成を示す図である。図９においては、便宜的に、周波数変換器２０Ｂが有する第１の周波数変換部２１Ｂと第２の周波数変換部２５Ｂを一つにまとめて示している。ここで、左端の部分が「ＯＵＴ」端子である回路部が第１の周波数変換部２１Ｂの要部構成に相当し、「ＩＮ」端子である回路部が第２の周波数変換部２５Ｂの要部構成に相当している。

図９に示すように、この変形例に係る周波数変換器２０Ｂにおいて、第１の周波数変換部２１Ｂ（図７の第１の周波数変換部２１Ａに相当）は、周波数混合用の進行波指向性カプラ２２ｃと、その入力経路中に設けられるＮ個の混合用ダイプレクサ２３ａ、２３ｂ、・・・、２３ｎとを有し、第２の周波数変換部２５Ｂ（図７の第２の周波数変換部２５Ａに相当）は、周波数分配用の進行波指向性カプラ２６ａと、その出力経路中に設けられるｎ個の分配用ダイプレクサ２７ａ、２７ｂ、・・・、２７ｎとを有している。

第１の周波数変換部２１Ｂにおいて、混合用ダイプレクサ２３ａ、２３ｂ、・・・、２３ｎは、それぞれ、Ｂａｎｄ１、２、・・・、ｎの信号（被混合信号）を入力し、前段からの入力信号（ＩＦ信号を含む）と混合するようになっている。進行波指向性カプラ２２ｃは、Ｂａｎｄ０に相当する周波数を有する信号（ローカル信号）を入力し、もう一方の入力信号（Ｂａｎｄ１、２、・・・、ｎを含む）と混合するようになっている。

第２の周波数変換部２５Ｂにおいて、進行波指向性カプラ２６ａは、第１の周波数変換部２１Ｂの進行波指向性カプラ２２ｃによる混合信号を、Ｂａｎｄ０に相当する周波数を有する信号（ローカル信号）と、Ｂａｎｄ１、２、・・・、ｎを含む信号とに分配するようになっている。また、分配用ダイプレクサ２７ａ、２７ｂ、・・・、２７ｎは、それぞれ、Ｂａｎｄ１、２、・・・、ｎを含む信号から、それぞれ、Ｂａｎｄ１、２、・・・、ｎの各信号を取り出すことができる構成となっている。

図１０は、変形例に係る周波数変換器２０Ｂでの処理信号の周波数特性を示す図である。図１０に示すように、周波数変換器２０Ｂは、例えば、Ｂａｎｄ０としてＩＦ信号の周波数帯が割り当てられ、Ｂａｎｄ１としてローカル信号の周波数帯が割り当てられている。これに加え、周波数変換器２０Ｂでは、Ｂａｎｄ２、３、・・・、ｎとして、各種制御信号を割り当て可能である。

変形例に係る周波数変換器２０Ｂの構成によれば、進行波指向性カプラ２２ｃ、または２６ａと、従来方式のＮ個ずつのダイプレクサ（混合用ダイプレクサ２３、分配用ダイプレクサ２７）を組み合わせることで、それらを連結して、（Ｎ＋１）のバンド数の信号を混合、分配することが可能となる。例えば、Ｎ＝２とした場合、ローカル信号経路と、ＩＦ信号経路と、シリアル制御線と、ＤＣ Ｂｉａｓ経路を１本のケーブル２８にまとめることが可能となる。

本実施形態に係る周波数変換器２０Ａ、その変形例に係る周波数変換器２０Ｂのいずれも、従来方式で用いていたダイプレクサに代えて、周波数レンジの広い進行波指向性カプラ２２ｃ、２６ａを使用しているため、ＩＦ信号とローカル信号との間で広い周波数のまま混合、分配処理して１本のケーブル２８により供給できる点、ＩＦ信号の周波数を高くすることにより解析帯域の広帯域化を容易に実現し得る点において、第１の実施形態に係る周波数変換器２０と同様の作用効果を奏する。

加えて、本実施形態に係る周波数変換器２０Ａでは、周波数混合用進行波指向性カプラ２２ｃのＩＦ信号の入力経路に設けられ、ＩＦ信号より低周波数の被混合信号を、入力経路中を流れるＩＦ信号に対して混合する混合用ダイプレクサ２３と、周波数分配用進行波指向性カプラ２６ａのＩＦ信号の出力経路に設けられ、該出力経路中を流れる信号から被混合信号を分配する分配用ダイプレクサ２７と、をさらに有する構成である。

この構成により、本実施形態に係る周波数変換器２０Ａでは、進行波指向性カプラ２２ｃと混合用ダイプレクサ２３、及び進行波指向性カプラ２６ａと分配用ダイプレクサ２７を組み合わせることで、ＩＦ信号、ローカル信号、及び、被混合信号を混合、分配して１本のケーブル２８で供給することができ、解析領域の広帯域化に有用な周波数変換機能と、被混合信号を制御信号として用いた制御機能とを同時に実現することができる。

特に、本実施形態に係る周波数変換器２０Ａでは、異なる周波数を有する複数の被混合信号（第１ないし第３の被混合信号）を、ＩＦ信号に対してそれぞれ混合する複数の混合用ダイプレクサ２３（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）と、上記出力経路中を流れる信号から複数の被混合信号をそれぞれ分配する複数の分配用ダイプレクサ２７（２７ａ、２７ｂ、２７ｃ）と、を有する構成としている。

つまり、本実施形態に係る周波数変換器２０Ａは、周波数の高いところでの混合、分配を各進行波指向性カプラ２２ｃ、２６ａでカバーしつつ、それより低い任意の周波数帯域を混合用ダイプレクサ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、及び分配用ダイプレクサ２７ａ、２７ｂ、２７ｃでカバーする構成である。この構成により、混合用ダイプレクサ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、分配用ダイプレクサ２７ａ、２７ｂ、２７ｃについては高い周波数での混合、分配機能を追い求める必要性がなくなり、設計の自由度を高めることができる。

なお、本実施形態については、上記変形例に係る周波数変換器２０Ｂ（図９参照）のように、混合用ダイプレクサ２３、または分配用ダイプレクサ２７をより多い数（ｎ個）に増やすようにすれば、さらに多くの周波数レンジの信号を混合、分配することが可能となる（図１０参照）。

上記各実施形態、及び変形例では、信号発生装置１０に使用する周波数変換器２０、２０Ａ、２０Ｂの例を挙げているが、本発明に係る進行波指向性カプラを用いる周波数変換器（図１参照）の構成は、例えば、信号発生装置１０が送信する高周波信号（ＲＦ信号：図４参照）を試験用信号として受信したＤＵＴ８０が送出する信号を被測定信号として受信してその電力レベル等を解析（測定）するＳＡ等の信号解析装置にも使用可能である。

（第３の実施形態）
図１１は、本発明の第３の実施形態に係る周波数変換器４０を備えた信号解析装置３０Ｄの概略構成を示している。

この信号解析装置３０は、装置本体３０ａの外部に外部ミキサ３０ｂが接続された構成を有し、装置本体３０ａ内の一部と外部ミキサ３０ｂとによって周波数変換器４０が構成されている。

周波数変換器４０は、第１の周波数変換部４１と、第２の周波数変換部４５と、を１本のケーブル２８で接続して構成される。第１の周波数変換部４１は、ミキサ４２ａと、第１の中間周波数変換部４２ｂと、を有している。第１の中間周波数変換部４２ｂは、図１に示す進行波指向性カプラ３ａ、６ａと同等の進行波指向性カプラ４３によって構成されるが、そのポートＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄに対する対象結合線路間の進行波結合や直接結合の現れ方が進行波指向性カプラ３ａ、６ａとは異なっている。進行波指向性カプラ４２ｂは、ポートＰａ、Ｐｂがミキサ４２ａに接続されており、ポートＰｄが抵抗Ｒ５を介してＧＮＤ（接地レベル）に接続されている。

第２の周波数変換部４５は、第２の中間周波数変換部４６ａと、局部発振器４６ｂと、を有している。第２の中間周波数変換部４６ａは、図１に示す進行波指向性カプラ３ａ、６ａと同等の進行波指向性カプラ４７によって構成されるが、そのポートＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄに対する対象結合線路間の進行波結合や直接結合の現れ方が進行波指向性カプラ３ａ、６ａとは異なっている。進行波指向性カプラ４７は、ポートＰｅが入力端子に接続され、ポートＰｆが抵抗Ｒ６を介してＧＮＤに接続されている。ポートＰｇは周波数変換器３１、ＡＤＣ（ＡＣ／ＤＣコンバータ）３２、解析部３３を通る経路に接続されている。ポートＰｇは、抵抗Ｒ７及び局部発振器４６ｂを介してＧＮＤに接続されている。

上記構成を有する周波数変換器４０において、第１の周波数変換部４１は、ＤＵＴ８０が送信する高周波信号（ＲＦ信号：被試験信号）Ｓ１１を受信してミキサ４２に入力する。ミキサ４２は、その入力信号Ｓ１１と第１のローカル信号（ＬＯ１）をミキシングすることによって第１の中間周波数（ＩＦ）信号Ｓ１２を生成し、進行波指向性カプラ４３のポートＰａに入力する。ここで第１のローカル信号（ＬＯ１）は、進行波指向性カプラ４３のポートＰｄから入力され、ポートＰｂｃから出力されてミキサ４２に与えられるようになっている。進行波指向性カプラ４３は、ミキサ４２ａから入力する第１のＩＦ信号Ｓ１２をポートＰａから取り込んで信号Ｓ１３としてポートＰｃへと出力する。進行波指向性カプラ４３のポートＰｃから出力された信号Ｓ１３は、ケーブル２８によって第２の周波数変換部４５へと送られる。

第２の周波数変換部４５は、ケーブル２８によって送られてくる信号Ｓ１３を受信し、進行波指向性カプラ４７のポートＰｅに入力する。進行波指向性カプラ４７は、ポートＰｅから入力する信号Ｓ１３と、ポートＰｈから入力する第２のローカル信号（ＬＯ２）との進行波結合によって発生する第２のＩＦ信号Ｓ１５をポートＰｇから出力する。ここで第２のＩＦ信号Ｓ１５は、第２の周波数変換部４５のミキサ４２ａの出力である第１のＩＦ信号Ｓ１２よりも低い周波数である。

進行波指向性カプラ４７のポートＰｅから出力された第２のＩＦ信号Ｓ１５は、周波数変換部３１でさらに低い周波数の信号（ＩＦ信号）Ｓ１６に変換される。その後、信号Ｓ１６はＡＤＣ３２によりアナログ信号からデジタル信号に変換されて解析部３３に入力する。解析部３３は、その入力信号に基づいて、ＤＵＴ８０が送出した被試験信号の解析処理を行う。

なお、図１１においては、周波数変換器４０の第１の中間周波数変換部４２ｂ及び第２の中間周波数変換部４６ａに進行波指向性カプラ４３、４７を採用した例を挙げているが、本発明は、第１の中間周波数変換部４２ｂ又は第２の中間周波数変換部４６ａのいずれか一方が進行波指向性カプラを採用した構成であればよい。

このように、本実施形態に係る信号解析装置３０では、周波数変換器４０の第１の周波数変換部４１及び第２の周波数変換部４５に進行波指向性カプラを採用したものである。具体的に、本実施形態に係る信号解析装置３０の周波数変換器４０は、図１１に示すように、高周波信号（ＲＦ信号）Ｓ１１と第１のローカル信号（ＬＯ１）を混合して信号Ｓ１２を生成し、該信号Ｓ１２を第１のＩＦ信号Ｓ１３として１本のケーブル２８に出力する第１の中間周波数変換部４２ｂを有する第１の周波数変換部４１と、ケーブル２８より第１のＩＦ信号Ｓ１３を入力し、該第１のＩＦ信号Ｓ１３と第２のローカル信号（ＬＯ２）を混合して第１のＩＦ信号Ｓ１３よりも低い周波数の第２のＩＦ信号Ｓ１５を生成する第２の中間周波数変換部４６ａを有する第１の周波数変換部４１と、を備え、第１の中間周波数変換部４２ｂまたは第２の中間周波数変換部４６ａの少なくとも一方が、進行波指向性カプラ４３、４７によって構成されたものである。

上記構成の周波数変換器４０を有する本実施形態に係る信号解析装置３０では、第１の中間周波数変換部４２ｂ、第２の中間周波数変換部４６ａの少なくともいずれか一方が進行波指向性カプラ（４３、４７）により構成されているため、周波数混合器３、周波数分配器６として進行波指向性カプラを用いた第１及び第２の実施形態並びにその変形例に係る信号発生装置１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃと同様、進行波指向性カプラを採用した周波数変換機能部分が、従来方式のダイプレクサに比べて、ＩＦ信号とローカル信号をより高い周波数帯域で処理しつつ１本のケーブル２８で供給することができるようになる。また、従来方式に比べてＩＦ信号の周波数をより高い周波数とすることができ、その結果、周波数変換器４０を採用した信号解析装置３０での解析領域の広帯域化を図ることが可能となる。

本発明は、上述した第１実施形態とその変形例、及び第３の実施形態の限らず、さらに他の形態での実施も可能とすることはいうまでもない。

以上のように、本発明に係る周波数変換器、及び高周波信号の供給方法は、対象信号を高い周波数帯で合成、分配しつつ１本の伝送経路で供給でき、小型化、及び解析帯域の広帯域化が図れるという効果を有し、５Ｇ端末が使用するミリ波帯を含む広帯域の信号を測定する装置に使用する周波数変換器、及び高周波信号の供給方法として有用である。

１ 周波数変換器
２ 第１の周波数変換部
３ 周波数混合器
３ａ 進行波指向性カプラ
４ ケーブル（伝送経路）
５ 第２の周波数変換部
６ 周波数混合器
６ａ 進行波指向性カプラ
１０、１０Ａ、１０Ｂ 信号発生装置
２０、２０Ａ、２０Ｂ 周波数変換器
２１、２１Ａ、２１Ｂ 第１の周波数変換部
２２ｃ 進行波指向性カプラ（周波数混合用進行波指向性カプラ）
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｎ 混合用ダイプレクサ
２５、２５Ａ、２５Ｂ 第２の周波数変換部
２６ａ 進行波指向性カプラ（周波数分配用進行波指向性カプラ）
２６ｂ ミキサ（無線周波数信号処理部）
２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｎ 分配用ダイプレクサ
２８ ケーブル（伝送経路）
３０ 信号解析装置
４１ 第１の周波数変換部
４２ｂ 第１の中間周波数変換部
４３ 進行波指向性カプラ
４５ 第２の周波数変換部
４６ａ 第２の中間周波数変換部
４７ 進行波指向性カプラ

Claims (7)

1. 高周波信号を生成するためのそれぞれ異なる周波数を有する第１の信号（Ｓ１）と第２の信号（Ｓ２）を混合し、前記第１の信号と前記第２の信号との混合信号（Ｓ３）を１本の伝送経路（４）に出力する周波数混合器（３）を有する第１の周波数変換部（２）と、
   前記伝送経路より前記混合信号を入力し、前記第１の信号と前記第２の信号とに分配する周波数分配器（６）を有する第２の周波数変換部（５）と、を備え、
   前記周波数混合器または前記周波数分配器の少なくとも一方が、進行波指向性カプラ（３ａ、６ａ）によって構成されていることを特徴とする周波数変換器。
2. 前記第１の周波数変換部は、所定の中間周波数帯の中間周波数信号と、局部発振周波数信号とを混合して前記混合信号を生成する周波数混合用進行波指向性カプラ（２２ｃ）を有し、
   前記第２の周波数変換部は、
   前記混合信号を前記中間周波数信号と前記局部発振周波数信号とに分配する周波数分配用進行波指向性カプラ（２６ａ）と、
   分配された前記中間周波数信号及び前記局部発振周波数信号を合成し、前記高周波信号である無線周波数信号として出力する無線周波数信号処理部（２６ｂ）と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の周波数変換器。
3. 前記周波数混合用進行波指向性カプラの前記中間周波数信号の入力経路に設けられ、前記中間周波数信号より低周波数の被混合信号を、前記入力経路中を流れる前記中間周波数信号に対して混合する混合用ダイプレクサ（２３）と、
   前記周波数分配用進行波指向性カプラの前記中間周波数信号の出力経路に設けられ、前記出力経路中を流れる信号から前記被混合信号を分配する分配用ダイプレクサ（２７）と、
   をさらに有することを特徴とする請求項２に記載の周波数変換器。
4. 異なる周波数を有する複数の前記被混合信号を、前記中間周波数信号に対してそれぞれ混合する複数の前記混合用ダイプレクサと、
   前記出力経路中を流れる信号から前記複数の被混合信号をそれぞれ分配する複数の前記分配用ダイプレクサと、
   を有することを特徴とする請求項３に記載の周波数変換器。
5. 前記高周波信号は、２８ＧＨｚ帯、及び３９ＧＨｚ帯を含むミリ波帯の信号であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の周波数変換器。
6. 高周波信号（Ｓ１１）と第１の局部発振信号（ＬＯ１）を混合して信号（Ｓ１２）を生成し、前記信号を第１の中間周波数信号（Ｓ１３）として１本の伝送経路（２８）に出力する第１の中間周波数変換部（４２ｂ）を有する第１の周波数変換部（４１）と、
   前記伝送経路より前記第１の中間周波数信号を入力し、前記第１の中間周波数信号と第２の局部発振信号（ＬＯ２）を混合して前記第１の中間周波数信号よりも低い周波数の第２の中間周波数信号（Ｓ１５）を生成する第２の中間周波数変換部（４６ａ）を有する第２の周波数変換部（４５）と、を備え、
   前記第１の周波数変換部または前記第２の周波数変換部の少なくとも一方が、進行波指向性カプラ（４３、４７）によって構成されていることを特徴とする周波数変換器。
7. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の周波数変換器を用い、前記第１の周波数変換部と前記第２の周波数変換部とで前記第１の信号と前記第２の信号間の混合、及び分配を行い、１本の伝送経路（４）を使用して前記高周波信号を生成するための信号を供給する周波数変換器を用いた高周波信号の供給方法であって、
   前記第１の周波数変換部で、前記第１の信号と前記第２の信号を、前記周波数混合器を構成する前記進行波指向性カプラにより混合し、前記混合信号として前記伝送経路に送出する周波数混合処理ステップ（Ｓ１２）と、
   前記第２の周波数変換部で、前記伝送経路により送られてくる前記混合信号を、前記周波数分配器を構成する前記進行波指向性カプラにより、前記第１の信号と前記第２の信号とに分配する周波数分配処理ステップ（Ｓ１４）と、のうちの少なくともいずれか一方を含むことを特徴とする高周波信号の供給方法。

Images