JPH05502358A - 無線通信システム用周波数コンバータ - 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】 発明の名称 無線通信システム用周波数コンバータ 術分野及び産業上の利用分野 この発明は、周波数コンバータに関（７、特にマイクロ波無線通信システムのア ップ・コンバータに関する。

夫料ｍ区 ＱＡＭ　（直交振幅変調）を使うマイクロ波無線通信システムの送イ割幾におい て、ＬＯ（局部発振器）周波数の上側波帯、下側波帯を含む搬送波周波数と呼ば れるＲＦ（無線周波数）信号を生成するために、ＩＦ（中間周波数）信号をＬ○ 倍信号混合することは、よく知られている。上記側波帯だけが選択され送信され 、他の側波帯と搬送波（キャリア）周波数は抑圧される。このために二重平衡イ メージ阻止ミキサが使用される。この場合、信号周波数か増加するためアップコ ンバージョンと呼ばれる。

より多くのＱＡＭの状態、及び大きなダイナミックレンジが要求されるシステム においては、信号対雑音比を改善する要請か大きくなってきた。これによって送 信パワーレベルが増大する。従って、イメージ阻止ミキサの出力、すなわち、増 幅され送信されるべき信号、から抑圧された側波帯や搬送波周波数成分を抑圧す るための改善か必要である。搬送波周波数か抑圧された側波帯よりも選択され送 信された側波帯に近く、またイメージ阻止ミキサの特性により比較的高い１ノベ ルであったならば、周波数コンバータの出力における搬送波周波数成分の存在か 特別な問題を発生する。

この問題は以下の事実からより悪化する。イメージ阻止ミキサを線形で動作させ るために、ＩＦ倍信号ＬＯ倍信号りも相当低いレベルでミキサに供給されなけれ ばならない。従って、不完全なバランスのために、イメージ阻止ミキサの出ノｊ に現れる搬送波周波数成分は、選択された側波帯のＲＦ倍信号同程度の振幅にな る。

そのような不要搬送波周波数成分（以下から搬送波漏洩と呼ぶ）を減少するため に、送信パワーの増幅器でＲＦ倍信号増幅する前に、周波数コンノζ−夕の出力 とパワー増幅器との間にフィルタを設けることが知られている。しかしながら、 そのようなフィルタはマイクロ波周波数で動作し搬送波漏洩を十分に抑圧する一 方、希望側波帯を通すための厳しい要求に合致しなければならず、従って価格か 高価になる。

この発明の目的は、搬送波漏洩が実質的に減少される、改善された周波数コンバ ータを提供することにある。

兄関Ω朋示 この発明の一実施例の周波数コンバータは、ＲＦ（無線周波数）信号を生成する ためにＩＦ（中間周波数）信号とＬＯ（局部発振器）信号とを混合する複素ミキ シング手段と、複素変調信号を生成するためにＬＯ倍信号低周波数信号とを交差 変調する手段と、合成信号を生成するために複素変調信号とＲＦ倍信号一部とを ミキシング（混合）する不平衡（シングルエンデツド）ミキシング手段と、複素 帰還信号を生成するために合成信号の低周波数部分ど低周波数信号とを交差復調 する手段と、ＲＦ信号中でＬＯ周波数成分を減少するために複素帰還信号を複素 ミキシング手段に供給する手段とから構成される。

上記複素ミキシング手段は、好ましくはイメージ阻止ミキサである。

本発明の好ましい実施例においては、上記交差変調手段は、上記ＬＯ倍信号２つ の直交位相成分を提供する手段と、ＬＯ倍信号各直交位相成分を低周波数信号の ２つの各直交位相成分で変調する手段と、複素変調信号を生成するために変調積 を加算する手段から構成される。

この場合、交差変調手段は、好ま（７くは、フィルタ信号を生成するために合成 信号を低域濾波する手段と、複素帰還信号の２つの直交位相成分を生成するため にフィルタ信号を低周波数信号の各直交位相成分でミキシングする手段とから構 成される。

そして、複素帰還信号を供給する手段は、好ましくは、複素帰還信号の各直交位 相成分を積分し、更に各積分された直交位相成分をイメージ阻止ミキサの各直交 位相バスに供給する手段から構成される。

この発明の他の実施例の周波数コンバータは、ＲＦ（無線周波数）信号を生成す るためにＩＦ（中間周波数）信号をＬＯ（局部発振器）信号で混合するイメージ 阻止ミキサと、ＲＦ信号中でＬＯ周波数信号成分を減少させるためにイメージ阻 止ミキサに直流オフセットを提供するセロ化回路とから構成される。この上口化 路は、直交位相チョッパ信号源と、変調信号を生成するためにＬＯ倍信号チョッ パ信号で交差変調する手段と、この変調信号をＲ，Ｆ信号の一部でミキシングす る不平衡ミキサと、フィルタ信号を生成するために不平衡ミキサの出力を低域濾 波する手段と、直交位相補正信号を生成するためにフィルタ信号をチョッパ信号 で交差復調する手段と、イメージ阻止ミキサに対して直流オフセットを生成する ために直交位相補正信号を積分する手段とからなる。

更に本発明の他の実施例によれば、イメージ阻止ミキサ中で、ＴＦ（中間周波数 ）信号をＬ○信信号ミキシングることによって生成されるＲＦ（無線周波数）信 号の中のＬＯ（局部発振器）周波数成分を減少させる方法が提供される。この方 法は、直交位相チョッパ信号を供給１−１ＬＯ信号をチョッパ信号で交差変調し 、複素変調信号を生成するためにその結果を加算し、その複素変調信号を不平衡 ミキサ中のＲＦ倍信号一部分でミキシングし、フィルタ信号を生成するためにそ の結果を低域濾波し、直交位相帰還信号を生成するためにそのフィルタ信号をチ ョッパ信号で交差復調し、その直交位相帰還信号を積分（７、その結果として直 流オフセット信号をイメージ阻止ミキサの各直交位相バスに供給するステップか ら構成される。

図勇芭１酊殴！逸関 この発明は、添付の周波数コンバータのブロック図を用い、次の説明から更によ く理解されるであろう。

発Ｂを遂′−するためのモード 図において、周波数コンバータは、ＩＦ入力線１２上のＩＦ（中間周波数）信号 と、ＬＯ入力線１４と分配器１６とを介したＬＯ（局部発信器）信号とか供給さ れる二重平衡イメージ阻止ミキサ１０から成り、この周波数コンバータは、分配 器１８を経てＲＦ出力線２０に結合される上側波Ｒ，Ｆ（無線周波数）信号を生 成する。例えば、ＩＦ倍信号ＬＯ倍信号の周波数はそれぞれ１４０ＭＨｚと４Ｇ Ｈｚのオーダーである。

上記イメージ阻止ミキサ１０は、一般によく知られ、２つの直交位Ｆ目ハイブリ ッドカブラ２２と２４と、２つのミキサ２６と２８とから構成される。上記ＴＦ 倍信号イメージ阻止ミキサか線形演算をするための低いレベルで、線１２からカ ブラ２２の入力に供給され、そのカブラ２２の直交位相（Ｏｏと−９０６）の出 力は、直流阻止のためのコンデンサ３０を経て、それぞれミキサ２６と２８の信 号ポートに結合される。これらのミキサ２６と２８の局部発振器ポートは、分配 器１６から、比較的高い１ノベルでＬＯ倍信号供給され、これらのミキサの出力 はカブラ２４の直交位相（Ｏｏ　と−９０°）入力に結合され、そのカブラ２４ の出力はケ）配器１８に結合され、その後ＲＦ出力線２０に結合される。

上述のように、特に、上記し○信号が比較的に高い１ノベルにあるので、搬送波 漏洩又はＬＯ周波数での搬送波周波数の信号成分か、不完全なバランスのために 、イメージ阻止ミキサ１０の出力に発生ずる。従ってＲＦ倍信号増幅の前にそれ らを取り除かれなければならない。この発明の実施例においては、この搬送波漏 洩は、帰還補償（又は下記のゼロ化）によって実質的に完全に取り除かれ、その ため搬送波周波数フィルタか不要となる。従って、下記に述べる帰還回路は、セ ロ化回路と呼ばれる。このゼロ化回路は搬送波漏洩をなくし、又は搬送波漏洩を 実質的に減少させ、上記ＲＦ出力線２０の信号からその搬送波漏洩信号を除去す る。

そのセロ化回路は５　ｋ、　’）Ｉ　ｚチョッパ信号源３２によってチョッパ安 定化され、その５　ｋ　Ｈｚチョッパ信号源３２はその出力に２つの５　ｋ、　 Ｈｚの矩形波を生成する。その矩形波は直交位相である。すなわち、その波形は 直交位相信号成分間で高いアイソレーションを達成するために、その矩形波の周 期の１／４たけ時間的にオフセットされる。図において、信号源３２のそれぞれ の出力に波形の相対的な時間関係が示される。これらのチョッパ信号は、セロ化 回路の一部分を構成する直交又は４相位相変調器３４と交差復調器３６に供給さ れる。また、セロ化回路は不平衡ミキサ３８、低域濾波器（ＬＰＦ）４０、容量 結合増幅２に４２及び２つの積分増幅器４４とから構成され、その２つの積分増 幅器４４のそれぞれは負帰還積分コンデンサ４６と出力結合抵抗４８を含んでい る。

上記４相位相変調器３４は、直交ハイブリッドカブラ５ｏと２つのミキサ５２． ５４と加算回路５６とから構成される。線１４上のＬＯ倍信号一部は分配器１６ を経て、カブラ５０の人力に供給され、カブラ５０の直交位相（０°と一９０° ）８カはそれぞれミキサ５２．．５４の信号ポートに結合される。これらのミキ サ５２．５４の局部発振ポートは、上記信号源３２から直交位相チョッパ信号と して供給され、これらのミキサの出力は、加算回路５６によって加算され、この 加算回路５６の出力は不平衡ミキサ３８の局部発振ポートに結合される。上記Ｒ Ｆ倍信号一部は分配器１８から不平衡ミキサ３８の信号ポートに供給される。

不平衡ミキサ３８の出力は、ＬＰＦ４０ｉ：供給サレ、ＬＰＦ４０に１ｏｋＴ− １ｚのオーダーの帯域幅を有（５、チョッパ信号の５ｋＩ−Ｉｚの矩形波を通す には十分である。このフィルタ４０の出力は、増幅器４２で増幅され、２つのミ キサ５８．６０の信号ポートに供給され１、この２つのミキサ５８．６０は交差 復調器３６を構成し、この局部発信器ポート・にはそれぞれ直交位相チョッパ信 号か供給される。

これらのミキサ５８．６０の出力信号は、積分増幅器４４によって積分され、生 成された直流オフセット信号は、抵抗４８を介して、イメージ阻止ミキサ１０の 直交位相パスであるコンデンサ３０とミキサ２６．２８の信号ポート間にそれぞ れ結合される。

動作上、ミキサ３８は不平衡であるが、信号ポートと局部発振ポー１〜に９０゜ 位相差又は任意の位相差の信号か供給されるので、９００位相差又は任意の位相 差出力を供給する。さらに、低域濾波器４０及び増幅器４２と共に、このミキサ ３８は、４相位相変調器３４と交差復調器３６との間でチョッパ安定化ループで 動作する。従って、このセロ化回路のこれらの部分は、イメージ阻止ミキサ１０ の出力で任意位相の搬送波漏洩をモニタするために供される。

ミキサ５８．６０の直交位相出力は積分され、直流オフセット信号としてイメー ジ阻止ミキサの直交位相バスにフィートバンクされ、上述のように、任意位相の 搬送波漏洩を補正し、ゼロ化するために供される。積分増幅器４４の時定数は特 別なイメージ阻止ミキサに対する搬送波漏洩か急に変化しないように比較的に大 きい。

上述の周波数コンバータは、不平衡ミキサ３８とチョッパ安定器を使って、ＲＦ 出力信号中の搬送波漏洩をおよそ６５から７０ｄＢに減少できることか分かった 。これによって、不平衡ミキサ３８の代わりに高品質の搬送波周波数フィルタ又 は直交位相ミキサを使用する必要がなくなり、コスト的にも十分安価となる。

この発明の実施例においては、Ｌ記のように、特定な構成と特定な周波数に関し て記述されるが、この発明は通常の周波数コンバータにも適用可能であり、また 多くの修正、変更又は応用が可能である。

要　約　書 ＲＦ倍信号生成するためにＩＦ倍信号ＬＯ又は搬送波周波数信号でミキシングす るイメージ阻止ミキサ（１０）と、ＲＦ倍信号搬送波漏洩を減衰させるために直 流オフセントをイメージ阻止ミキサに供給するゼロ化回路とから成るマイクロ波 通信システムの送信機に使用する周波数コンバータ。このゼロ化回路は変調信号 を生成するためにＬＯ倍信号交差変調（３４）される直交位相チョッパ信号源（ ３２）と変調信号をＲＦ倍信号一部でミキシングする不平衡ミキサ（３８）とを 含んでいる。不平衡ミキサの出力は低域濾波（４０）され、その結果生した濾波 信号は直交位相補正信号を生成するためにチョッパ信号で交差復調（３６）され 、この直交位相補正信号はイメージ阻止ミキサのため直流オフセットを供給する ために積分される。この装置を用いることによって後段において高価な搬送波フ ィルタを使用する必要かなくなる。

補正書の写しく翻訳文）提出書 （特許法第１８４条の８） 平成４年１１月４日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ＲＦ（無線周波数）信号を生成するためにＩＦ（中間周波数）信号をＬＯ（ 局部発振器）信号で混合する複素ミキシング手段から成る周波数コンバータにお いて、 複素変調信号を生成するためにＬＯ信号を低域周波数信号（３２）で交差変調す る手段（３４）と、 合成信号を生成するために前記複素変調信号を前記ＲＦ信号の一部でミキシング する不平衡ミキシング手段（３８）と、複素帰還信号を生成するために前記合成 信号の低域周波数成分を前記低域周波数信号で交差復調する手段（３６）と、前 記ＲＦ信号の中の前記ＬＯ信号を減少させるために前記複素帰還信号を前記複素 ミキシング手段（１０）に供給する手段（４４）とを含むことを特徴とする周波 数コンバータ。 ２．請求の範囲１において、前記複素ミキシング手段はイメージ阻止ミキサ（１ ０）から構成されることを特徴とする周波数コンバータ。 ３．請求の範囲２において、前記複素帰還信号は２つの直交位相成分から成り、 前記複素帰還信号を前記複素ミキシング手段に供給する前記手段は各直交位相成 分を積分しかつ前記各積分された直交位相成分を前記複素ミキシング手段の各直 交位相バスに供給する手段（４４、４６、４８）を含むことを特徴とする周波数 コンバータ。 ４．請求の範囲１において、前記交差変調手段（３４）は、前記ＬＯ信号の２つ の直交位相成分を供給する手段（５０）と、前記ＬＯ信号の前記各直交位相成分 を前記低域周波数信号の前記２つの直交位相成分のそれぞれの１つで変調する手 段（５２、５４）と、前記複素変調信号を生成するために前記変調生成信号を加 算する手段（５６）とを含むことを特徴とする周波数コンバータ。 ５．請求の範囲４において、前記交差変調する手段（３６）は、フィルタ信号を 生成するために前記合成信号を低域濾波する手段（４０）と、前記複素帰還信号 の２つの直交位相成分を生成するために前記フィルタ信号を前記低域周波数信号 の各直交位相成分でミキシングする手段（５８、６０）とを含むことを特徴とす る周波数コンバータ。 ６．請求の範囲５において、前記複素帰還信号を前記複素ミキシング手段（１０ ）に供給する前記手段（４４）は前記複素帰還信号の前記各直交位相成分を積分 しかつ前記複素ミキシング手段のそれぞれの直交位相バスに供給する手段（４４ 、４６、４８）とを含むことを特徴とする周波数コンバータ。 ７．ＲＦ（無線周波数）信号を生成するためにＩＦ（中間周波数）信号をＬＯ（ 局部発振器）信号で混合するイメージ阻止ミキサと、前記ＲＦ信号の中のＬＯ周 波数の信号成分を減少させるために前記イメージ阻止ミキサに直流オフセットを 供給するゼロ化回路とを含む周波数コンバータにおいて、このゼロ化回路は、直 交位相チョッバ信号源（３２）と、 変調信号を生成するために前記ＬＯ信号を前記チョッバ信号で交差変調する手段 （３４）と、 前記変調信号を前記ＲＦ信号の一部でミキシングする不平衡ミキサ（３８）と、 フィルタ信号を生成するために前記不平衡ミキサの出力を低域濾波する手段（４ ０）と、 直交位相補正信号を生成するために前記フィルタ信号を前記チョッバ信号で交差 復調する手段（３６）と、 前記イメージ阻止ミキサに対し前記直流オフセットを生成するために前記直交位 相補正信号を積分する手段（４４、４６）とを含むことを特徴とする周波数コン バータ。 ８．イメージ阻止ミキサの中のＬＯ（局部発振器）信号でＩＦ（中間周波数）信 号をミキシングすることによって生成されるＲＦ（無線周波数）信号の中のＬＯ 周波数成分を減少する方法において、 直交位相チョッバ信号を供給し、 前記ＬＯ信号を前記チョッバ信号で交差変調して、複素変調信号を生成するため にその結果を加算し、 不平衡ミキサ中でその複素変調信号を前記ＲＦ信号の一部分でミキシングして、 フィルタ信号を生成するためにその結果を低域濾波し、直交位相帰還信号を生成 するために前記フィルタ信号を前記チョッバ信号で交差復調し、 前記直交位相帰還信号を積分して、かつその結果生じた直流オフセット信号を前 記イメージ阻止ミキサのそれぞれの直交位相バスに供給することを特徴とする方 法。