JPH04306010A - 周波数変換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、通信衛星等のマイクロ
波帯で用いられる周波数変換器に関し、特に、マイクロ
ストリップ線路を基本構成とするイメージリカバリ方式
の周波数変換器に関する。

【０００３】

【従来の技術】放送衛星からの電波は右旋円偏波の受信
用のパラボラアンテナで受信し、ＢＳコンバータで１２
ＧＨｚ帯の高周波信号（以下、ＲＦ信号と言う）を１Ｇ
Ｈｚ帯の第１中間周波数に変換してＢＳチューナに導く
。そして、ＢＳチューナでは前記第１中間周波数を更に
低い第２中間周波数に変換し、ＦＭ復調した後に映像信
号と音声信号に分離している。図３は前記ＢＳコンバー
タのようにマイクロ波帯で使用される周波数変換器の回
路図で、マイクロストリップ線路で構成されたイメージ
リカバリ方式でシングルエンドタイプの周波数変換器を
示す。両端が開放された半波長のマイクロストリップ線
路で構成され、希望の周波数以外の信号が周波数変換器
に流入することを阻止するＲＦ信号バンドパスフィルタ
１に供給されたＲＦ信号Ｓは、ＲＦ信号結合線路２ａと
イメージショートスタブ２ｂとから成るマイクロストリ
ップ線路２を介して、例えばシングルバンドミクサから
成る混合器３に供給される。

【０００４】一方、図示しない誘電体共振器から成る局
部発振器から発振される、位相雑音が小さく発振周波数
が安定した局部発振信号Ｌｏは、マイクロストリップ線
路で構成され、局部発振信号Ｌｏ以外の信号が周波数変
換器に流入することを阻止するＬｏ信号バンドパスフィ
ルタ４を介して混合器３に供給される。ここで、混合器
３の非線形特性により、前記ＲＦ信号Ｓと局部発振信号
Ｌｏの差の周波数成分を得、この逓減された周波数の中
間周波信号ＩＦは、マイクロストリップ線路で等価的に
定Ｋ型フィルタとなるように構成されたローパスフィル
タ５を介して出力される。尚、前記ローパスフィルタ５
は中間周波信号ＩＦを通過すると共に、局部発振信号Ｌ
ｏがそのまま中間周波信号ＩＦと共に出力されることを
阻止する機能も有する。

【０００５】前述したように、ＲＦ信号バンドパスフィ
ルタ１は希望ＲＦ信号のみを通過させるフィルタである
が、特に局部発振周波数を基準にして希望信号周波数と
反対側にある周波数の信号、即ちイメージ信号が周波数
変換器に流入することを阻止し、希望ＲＦ信号Ｓのみが
前記混合器３に供給されると共に、夫々局部発振信号Ｌ
ｏ、中間周波信号ＩＦ、そして局部発振信号Ｌｏと希望
ＲＦ信号Ｓとから発生するイメージ信号が前記混合器３
を介してＲＦ入力側へ流入することを阻止することによ
り周波数変換器の変換効率を向上させている。更に、一
端が短絡され、その長さがイメージ信号の半波長である
イメージショートスタブ２ｂは、前記混合器３のＲＦ信
号Ｓの入力端からイメージショートスタブ２ｂの短絡端
を見たインピーダンスをイメージ信号に対して零にし、
即ち前記入力端でイメージ信号に対して短絡状態として
、イメージ信号を反射し、ＲＦ入力側へ前記イメージ信
号が流入することを阻止するものである。

【０００６】前述のことから、ＲＦバンドパスフィルタ
１は希望する帯域のＲＦ信号Ｓのみを通過させ、その両
側の他の周波数成分は阻止する特性、即ちスカート特性
の良いフィルタが望まれる。更に、局部発振信号Ｌｏに
関しては、該信号ＬｏのＲＦ入力側への漏洩の大小が、
マイクロ波受信機の性能を決定する重要なファクタの一
つである為、局部発振信号を十分阻止できるＲＦバンド
パスフィルタ１が必要となる。しかしながら、通常ＲＦ
信号Ｓと局部発振信号Ｌｏとは近接している為、その波
長の大きさはほぼ等しく、局部発振信号ＬｏのＲＦ入力
側への漏洩を十分に阻止する事は困難である。更に、周
波数高くなる程、この漏洩の阻止はマイクロストリップ
線路の基板を製造する精度上の問題から一層困難となる
。

【０００７】そこで、ＲＦバンドパスフィルタ１を構成
する、両端が開放された前記半波長のマイクロストリッ
プ線路、即ちフィルタの段数を増加して、前記スカート
特性を向上することが考えられるが、これらのフィルタ
に於ける信号の通過損失が増大すると共に、占有空間も
大きくなるという問題を生じる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述のように従来の周
波数変換器は、局部発振信号のＲＦ入力側への流入を十
分に阻止することは困難で、この対策としてのＲＦ信号
バンドパスフィルタのフィルタ段数を増加することが考
えられるが、ＲＦ信号バンドパスフィルタの通過損失が
増加し、且つ占有空間も増大するという不具合を生じる
。本発明は係る従来の問題点を解決するために為された
もので、ＲＦ信号バンドパスフイルタのフイルタ段数を
増加せずに、局部発振信号のＲＦ入力側への流入を十分
に阻止し、且つ希望ＲＦ信号のみを小さな損失で通過さ
せて効率良く中間周波信号に変換できる周波数変換器を
提供することを目的とする。

【０００９】［発明の構成］

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、局部発振信号を発生する局部発振器と、　
　前記局部発振器からの局部発振信号のみを通過する局
部発振信号用バンドパスフィルタと、前記局部発振信号
と受信高周波信号とを混合する混合器と、所定の範囲の
受信高周波信号のみを通過する高周波信号用バンドパス
フィルタと、前記高周波信号用バンドパスフィルタから
の出力信号と結合して、受信高周波信号を前記混合器に
供給する高周波信号結合線路と、前記高周波信号結合線
路に接続され、前記混合器で発生するイメージ信号が高
周波信号用バンドパスフィルタ側に流入することを阻止
するイメージショートスタブと、前記混合器において、
局部発振周波数と受信高周波周波数の差として得られる
中間周波信号のみを通過するローパスフィルタとを具備
する周波数変換器において、前記高周波信号結合線路と
イメージショートスタブの全体の長さが、局部発振信号
の波長の（２ｎ＋１）／４、但しｎは自然数、に等しく
なるように設定されることを特徴とする周波数変換器を
提供する。

【００１１】

【作用】高周波信号結合線路とイメージショートスタブ
の全体の長さを、局部発振信号の波長の（２ｎ＋１）／
４、但しｎは自然数、に等しくなるように設定すること
により、混合器の受信高周波信号の入力端から、夫々前
記高周波信号結合線路の開放端と、イメージショートス
タブの短絡端の双方を見たインピーダンスを前記局部発
振信号に対して零として、前記混合器の入力端で短絡状
態とし局部発振信号をここで反射する。しかして、局部
発振信号の高周波信号入力側への流入を阻止し、該信号
を前記混合器に効率良く注入して周波数変換器の性能を
向上する。

【００１２】

【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例を説明す
る。図１は本発明に係わる周波数変換器の一実施例を示
す回路図である。本実施例はマイクロストリップ線路で
構成したイメージリカバリ方式でシングルエンドタイプ
の周波数変換器を示し、その構成要素は図３に示した従
来の周波数変換器と同様であるが、ＲＦ信号結合線路２
ａとイメージショートスタブ２ｂとから成るマイクロス
トリップ線路２全体の長さを、 （２ｎ＋１）λ／４、 但しｎは自然数、λは局部発振信号Ｌｏの波長、に設定
したところが相違する。即ち、従来の周波数変換器はＲ
Ｆ信号結合線路２ａは受信ＲＦ信号と結合して、該信号
を混合器３に供給する機能を果たすだけであったが、後
述するように、本実施例では局部発信信号がＲＦ信号入
力側へ流入することを阻止する機能も併せて持たせたも
のである。

【００１３】図１に示した実施例ではｎが１の場合、即
ちマイクロストリップ線路２全体の長さが３λ／４の場
合が描かれている。ここで、局部発振信号Ｌｏと、該局
部発振信号ＬｏとＲＦ信号Ｓとから混合器３で発生され
るイメージ信号は隣接しているので、その波長は大きさ
がほぼ等しく、前記マイクロストリップ線路２全体の長
さを３λ／４とすれば、前記混合器３のＲＦ信号Ｓの入
力端からイメージショートスタブ２ｂの短絡端までの長
さは、局部発振信号Ｌｏの半波長であると共に、イメー
ジ信号のほぼ半波長でもある。　　又、前記混合器３の
ＲＦ信号Ｓの入力端からＲＦ信号結合線路２ａの開放端
までの長さは、局部発振信号Ｌｏの１／４波長となる。

【００１４】次に、図１を参照して上記実施例の動作を
説明する。受信ＲＦ信号ＳがＲＦ信号バンドパスフィル
タ１を通過し、ＲＦ信号結合線路２ａを介して混合器３
に供給されると同時に、図示しない誘電体共振器から成
る局部発振器から供給される局部発振信号Ｌｏが、Ｌｏ
信号バンドパスフィルタ４を介して前記混合器３に供給
される。この際、混合器３のＲＦ信号Ｓの入力端からイ
メージショートスタブ２ｂの短絡端までの長さは、夫々
局部発振信号Ｌｏに対しては半波長、イメージ信号に対
してはほぼ半波長であるから、前記入力端からイメージ
ショートスタブ２ｂの短絡端を見たインピーダンスは両
信号に対して零となり、前記入力端は両信号に対して短
絡状態となる。従って、局部発振信号Ｌｏ及びイメージ
信号の双方は、夫々前記入力端で反射される。

【００１５】又、前記混合器３のＲＦ信号Ｓの入力端か
らＲＦ信号結合線路２ａの開放端までの長さは、局部発
振信号Ｌｏの１／４波長となるので、前記入力端は局部
発振信号Ｌｏに対して、前述と同様に短絡状態となり、
局部発振信号Ｌｏはここで反射される。即ち、局部発振
信号Ｌｏに対しては、混合器３のＲＦ信号Ｓの入力端か
ら左右両方向端を見たインピーダンスはいずれも零とな
り、局部発振信号Ｌｏはここでほぼ完全に反射される◎
そして、前記ＲＦ信号Ｓは混合器３で局部発振信号Ｌｏ
と効率良く混合され、混合器３の非線形性により、ＲＦ
信号Ｓと局部発振信号Ｌｏの差の周波数成分の中間周波
数信号となりローパスフィルタ５から出力される。

【００１６】図２は図１に示す周波数変換器が適用され
た衛星放送受信機に於いて、混合器３のＲＦ信号Ｓの入
力端からＲＦ入力側を見た通過特性Ａ及び反射特性Ｂの
一測定例を示し、横軸は周波数を示し二目盛りで１Ｇｈ
ｚであり、縦軸は減衰量で夫々一目盛り５ｄＢである。 同図に於いて、ＲＦ信号Ｓの周波数帯域は１１．７〜１
２．２ＧＨｚで局部発振信号Ｌｏの周波数は１０．７５
ＧＨｚであり、そして局部発振信号Ｌｏの周波数の２倍
とＲＦ信号Ｓの周波数との差として発生するイメージ信
号の周波数帯域は９．３〜９．８ＧＨｚである。前記通
過特性Ａの左から３番目のマーカ（菱形印）で示した所
は、局部発信周波数１０．７５ＧＨｚの測定点で、その
通過損失は３８．４１ｄＢであり、このように局部発信
周波数付近では減衰量、即ち通過損失が著しく増加し、
局部発振信号ＬｏのＲＦ入力側への流入が阻止されてい
ることが明らかである。

【００１７】又、左から１，２番目のマーカで示される
イメージ信号の周波数帯域でも、その通過損失がほぼ３
０ｄＢに近く、従来の周波数変換器と同様にイメージ信
号のＲＦ入力側への流入を阻止している。そして、左か
ら４，５番目のマーカで示されているようにＲＦ信号の
周波数帯域での通過損失は極めて小さく、前記混合器３
に効率良く供給される。このように、局部発振信号Ｌｏ
は、混合器３のＲＦ信号Ｓの入力端でほぼ全反射されＲ
Ｆ入力側への流入が阻止されるので、前記ＲＦ信号Ｓと
同様に、局部発振信号Ｌｏの前記混合器３への注入効率
を向上させ、周波数変換器の性能を著しく向上する。

【００１８】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、高
周波信号結合線路とイメージショートスタブの全体の長
さを、局部発振信号の波長の（２ｎ＋１）／４、但し、
ｎは自然数、に等しくなるようにしたので、ＲＦ信号バ
ンドパスフイルタのフイルタ段数を増加することなく、
局部発振信号のＲＦ入力側への流入を十分阻止し、混合
器の注入効率を改善して周波数変換器の性能を向上する
という優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる周波数変換器の一実施例を示す
回路図。

【図２】図１に示す周波数変換器に於て、混合器のＲＦ
信号の入力端からＲＦ入力側を見た通過特性Ａ及び反射
特性Ｂを示すグラフ。

【図３】従来の周波数変換器を示す回路図。

【符号の説明】

１…ＲＦ信号バンドパスフィルタ、 ２ａ…ＲＦ信号結合線路、 ２ｂ…イメージショートスタブ、 ３…混合器、 ４…Ｌｏ信号バンドパスフィルタ、 ５…ローパスフィルタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　局部発振信号を発生する局部発振器と
   、前記局部発振器からの局部発振信号のみを通過する局
   部発振信号用バンドパスフィルタと、前記局部発振信号
   と受信高周波信号とを混合する混合器と、所定の範囲の
   受信高周波信号のみを通過する高周波信号用バンドパス
   フィルタと、前記高周波信号用バンドパスフィルタから
   の出力信号と結合して、受信高周波信号を前記混合器に
   供給する高周波信号結合線路と、前記高周波信号結合線
   路に接続され、前記混合器で発生するイメージ信号が高
   周波信号用バンドパスフィルタ側に流入することを阻止
   するイメージショートスタブと、前記混合器において、
   局部発振周波数と受信高周波周波数の差として得られる
   中間周波信号のみを通過するローパスフィルタとを具備
   する周波数変換器において、前記高周波信号結合線路と
   イメージショートスタブの全体の長さが、局部発振信号
   の波長の（２ｎ＋１）／４、但しｎは自然数、に等しく
   なるように設定されることを特徴とする周波数変換器。