JPS58173906A - 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】 （１）発明の技術分野 本発明は周波数変換器に関する。

本発明において言及する周波数変換器は王として通信用
に使用されるもの、すなわちローカル発振器の発振出力
と中間周波入力とを混合して周波数変換出力信号を得る
ためのミキサ（混合器）を備えてなる周波数変換器に係
るものである。

（２）技術の背景 上記周波数変換器に要求される性能の１つとして低ロー
カルリークがある。周波数変換のだめのローカル発振出
力は純粋に周波数混合にのみ使用されるべきであり、目
的とする周波数変換出力信号の中に漏れ出てくることは
好ましくない。つまりローカルリークは低レベル若しく
は零であるのが理想である。このため低ローカルリーク
を狙いとした周波数変換器が種々提案されているが、未
だ根本的にローカルリークの抑圧を図ったものは見られ
彦い。

（３）従来技術と問題点 第１図は一般的な周波数変換器の構成を示すブロック図
である。本図において、ｌ・ミキサ（ＭＩ’Ｘ）　２は
第１人力および第２人力を備え、該第１人力にローカル
発振器（ＬＯ−Ｏ８Ｃ）　１からのローカル発振出力を
入力し、一方、前記第２人力に中間周波ＩＦを入力して
両者を混合する。このミキサ２は例えば２個のダイオー
ドを内蔵してなるいわゆるシングルパランサ形のもので
ある。かくしてミキサ２からは周波数（ｆＬｏ　＋：ｆ
ｒｙ　）の周波数変換出力信号その他局波数ｆＬｏのロ
ーカルリーク信号が送出される（ｆＬｏはローカル発振
周波数、ｆＴＦは中間周波入力の周波数）。これらの中
から真に必要な周波数（ｆＬｏ＋、／’ｒｒ）あるいは
（ｆＬｏ　　、Ａｉ）をパッドパスフィルタ（、ＢＰＦ
　）　６より取り出す。これが周波数変換出力信号ＯＵ
Ｔである。々お、バンドイルミネーションフィルタ（Ｂ
ＥＦ　）　４はローカルリーク除去用のフィルタであシ
アイソレータ（Ｉｓｏ）３．５および７は不要波の吸収
およびインピーダンスマツチング用のものである。

このような形式の周波数変換器では、前記ローカルリー
ク信号を抑圧するためにＢＰＦ６およびＢＥＦ　４を用
いなければなら々い欠点があり、又、ローカルリークの
尭）全抑圧は困難である。

（４）発明の目的 本発明はローカルリークを根本的に抑圧することのでき
る周波数変換器を提案することを目的とするものである
。

（５）発明の構成 上記目的に従い本発明は入力側および出力側にそれぞれ
設けたノ・イブリッド回路を介して２つのミキサを並列
接続し、前記出力側のノ・イブ’Ｊ　ｙド回路において
、周波数変換出力信号およびローカルリーク信号のうち
、ローカルリーク信号のみが選択的に位相反転されて合
成されるようにしたことを特徴とするものである。

（６）発明の実施例 第２図は本発明に係る原理構成例を示すブロック図であ
る。本図において、ＩＦ、ＯＵＴの意味は前述した第１
図と同じであり、又、ローカル発振器（ＬＯ−Ｏ８Ｃ）
８、ミキサ（ＭＩＸ）１０．１１も第１図のそれと変わ
らない。然し、第１ノ・イブ・リッド回路９と第２ノ・
イブリッド回路１２が導入されたこと、ミキサが並列接
続にて２個設けられたことは既述した周波数変換器と嘴
大幅に異なる。このような構成によって如伺にローカル
リーク信号が抑圧されるかは後述する数式の展開によっ
て証明するが、簡単に言えばローカルリーク信号のみを
、第１ミキサ１０からのローカルリーク信号と第２ミキ
サ１１からのローカルリーク信号との間で相互にπの位
相差をもたせることにより、第２・・イブリッド回路１
２の合成によって消滅させるというのがその原理である
。なお、第１ノ・イプリッＰ回路９は位相差φｌの電力
分岐を行い、第２ノ・イブリッド回路１ｉ相差（π−φ
１　）の電力合成　゛を行う。いずれも３　ｄＢノ・イ
ブリッド回路である。

今、ローカル発振器より発生するローカル発振出力信号
の電圧ｖｔ、ｏを、 ｖＬＯ＝ｖＬＯｄｆｌ　（ωｔ、ｏｔ＋φｔ、ｏ）　　
−（１）（φ、。は一般的に表現するための任意の位相
である。２キサ１０．１１のφＬＯはφｉｆとし、第１
　　　−および第２）・イブリッド回路９．１２のφＬ
Ｏはそれぞれφ工、φアとする。）とすると、ミキサ１
０に入力されるローカル発振出力信号の電圧ＶＬＯ（１
０）は、任意の位相φ、。を零として、 １　′ ＶＬＯ（１０）＝　７Ｙ”Ｌｏｔｋωｔ、ｏ　ｔ　　−
・（２）となる。一方、ミキサー１に入力されるローカ
ル発振出力信号の電圧ＶＬＯ（１１）は、Ｖｊｏ（Ｎ）
　＝　ＪＴ”ＬＯｓｉｎ　（ωＬｏｔ＋φｔ　）　、、
、（ａ）（ただし、−π≦φ１≦Ｏ） と表わされる。ここで、ミキサー０の出力信号の’Ｆ１
ｆＦＥとして、 ｖＬＬ（１ｏ）””ＬＬｓｌ””Ｌｏｔ　　　　　”’
　　（’）なるローカルリーク信号が現われるものとす
れば、ミキサー１の出力信号の電圧として、 ＶＬＬＮ＋）　＝　ｖＬＬＳＩＯ（ωＬｏｔ＋φ１）８
１．（５）なるローカルリーク信号が現われる。これら
ローカルリーク信号は、第２ハイブリッド回゛路１２を
通過するとき、ミキサー０からの該ローカルリーク信号
に比べ、ミキサー１からの該ローカルリーク信号が（π
−φ１）だけ位相ずれが生じるものとしているから、上
記式（５）のｖＬ幀１１）は、ｖＬＬ（川−ｖＬＬｑ粕
（ωＬｏｔ＋φ１＋（＋ｒ−φ、））＝ｖ１．ＬＩｄｎ
　（ωｔ、ｏｔ＋π）　　・・・（６）となバ上記式（
４）のＶＬＬ（１０）に対して逆位相となるから、２つ
のミキサのローカルリーク量が同じであれば理論的にロ
ーカルリークは零となる。これが第２図の原理構成にお
ける第１の特徴である。

上記の位相φｌについて、１φ１１をＯからπ１で変化
させたとしてもローカルリークは零となるたときに、特
にミキサ１０およびミキサ１１からの反射波が相互に逆
位相にガって打ち消し合い、ハイブリッド回路（Ｉ（Ｙ
Ｂ　）　９０入出力インピーダンスが改善される利点が
ある。

次に、目的とする周波数変換出力信号ＯＵＴは抑圧され
ずそのまま出力されることを説明する。ローカル発振出
力信号によって励振された、ミキサ内ダイオードのコン
ダクタンスｇ、ＴＩ（ｔ）ヲ、ｐ、（ｔ）＝ｇｏ＋Σ％
　ｇｌｎ　ｎ　・（ωＬｏｔ＋φＬＱ）−（７）ｎ＝ｊ 又、中間周波入力ＩＦの電力ｅＨ（ｔ）を、ｅｌｆ（ｔ
）＝ＥＨ■（ωｌｆｔ＋φ、ｆ）　　　−（８）とする
と、ミキサ出力に得られる信号電流１（ｔ）は５（ｔ）
　＝σ、、（１）・ｅｌｆ（ｔ）＝ＱｏＥＨ高（Ｇ）１
ｆｔ＋φｉｆ） ＋ｓ＋ｎ［（ｎωＬＯ−ωｔｆ）ｔ＋（ｎφＬＯ−φｕ
　）　ｌ　）　−（９）となる。なお、前記σ。は周波
数変換され彦い中間周波入力に係るコンダクタンス分で
ある。この（９）式から第１次高調波底分（ｎ＝１）の
電流のみを取シ出してそれを＋’（ｔ）とおけば １’（ｔ）−−ＩＨ［：５ｉｎ（（ＱＬＯ＋ωＨ）ｔ＋
（φ加＋φ１ｆ））＋ｓｈ＋　（（ωｔ、ｏ→１１　）
ｔ　＋　（φ１ｏ−φ１ｆ）））　　　−・・００とな
る。この０１式内の初めの・（）で囲まれた項は第１次
高調波の上側周波数、後の　、ｑ第１次高調波の下側周
波数の各関数である。

実際に第３図に即して考察すると、ミキサ１０において
変換された信号の電流ｉ４　（ｔ）はＬＯ−０８Ｃノ位
相成分φＬＯをここで零とおいて、　　、’　１　（ｔ
）　＝２　”’　ｌＩ　Ｃ”　（（ω１゜＋ω１ｆ）ｔ
＋（φ工＋φｉ’！　））＋出（（ωＬＱ−ω１ｆ）ｔ
＋（φ、−φｉｆ）　ｌ　〕・（１１）で表わされ、一
方、ミキサ１１において変換された信号の電流ｉｚ　（
ｔ）は、 ＋（φＩｔ−４）　）　＋ｄｎ　（（ωＬＯ−ωＩｆ）
ｔ＋（φ８＋φ、）−（φｌｆ−π））〕　　　　　・
・・α→で表わされる。

前記電流ｉｔ　（ｔ）が第２ノ・イブリッド回路１２を
通過すると、 以下余白 、　ｔｌ（ｔ）　＝　、　Ｅ　ｌｆ［ｄｎ　（（ωＬｏ
””ｉｆ　）　ｔ　＋　（φ工＋φｉｆ）十φア）＋５
石（（ωＬＯ−ω１ｆ）ｔ＋（φニーφｉｆ）＋φア）
〕＝　”　Ｅｌｆｌ：ｓｔｎ　（（ω１ｏ＋ω１ｆ）ｔ
＋φ工＋φア＋φＩｆ）土山（（ωＬｏ→１ｆ）ｔ＋φ
工＋φアーφｉｆ）］　　−・、ａｌとなり、又、前記
電流１ｚ（ｔ）が第２ノ・イブリッド回路１２を通過す
ると、 １’２．　（ｔ）＝′ＩＥｌｆ　（ｓｔｆｌ（（気。横
１ｆ）ｔ＋（φ８−φ１）＋（φＩｆ−π）＋（′φア
＋（π−φ１））〕＋５ｉｆｌ　（（ωＬＯ−ω１ｆ）
ｔ＋（φニーφ１）−（φｉｆ−π）＋（φア＋（π−
φ１））〕 ＝Ｙ　Ｅ１両画（（ω、。＋ω１ｆ）ｔ＋φ工＋φ、＋
φ１ｆ）＋５ｉｎ（（ωＬＯ−ωＩｆ）ｔ＋φ８＋φア
ーφｌｆ＋２π）〕・・・０４となる。ここに、２πと
０は同位相であるから、”２　（ｔ）＝２　Ｅｌｆ（：
５ｌｎ（（ωＬＯ＋ω１ｆ）甲、＋φア＋φｉｆｌ＋ｓ
ｈ＋（（ωＬＯ−ω１ｆ）ｔ＋φ工＋φアーφ１ｆ））
・・・（至）に書き換えられる。

上記０１式と（１→式をさらに分解すると、ミキサ１０
側を通った第１次高調波の上側周波数成分の電流１１ｕ
（ｔ）は、上記０３式より で表わすことができる。一方、該ミキサ１０側を通った
第１次高調波の下側周波数成分の電流’＋ｚ（ｔ）は、
上記０３式より ・・・０′／） で表わすことができる。

又、ミキサ１１側を通った第１次高調波の上側周波数成
分電流ｔ２ｕ（ｔ）ならびにその下側周波数成分電流’
２ｔ（ｔ）はそれぞれαυ式および（１０式で示される
。

・・・０→ （１１） ・・・０Ｉ ここに上側周波数成分（既述のｆＬｏ＋Ａｒ）は、上記
０６式および０→式の位相の項に注目すると、これらは
いずれも同位相（φ工＋φア＋粕ｆ）であるから、第２
−・イブリッド回路１２により合成された電流は、とな
る。

一方、下側周波数成分（既述の／ＬＯ−ｆｒｙ）は、同
様に上記ａカ式および０１式よシ となる。つまりミキサによって混合された波はそのまま
残る（抑圧されない）。なぜなら、同相で合成されるか
らである。

第２図の原理構成例において、いずれの構成要素も容易
に実現できるものであり、第２図には図示していないが
ミキサ１０および１１への中間局（１２） 周波ＩＦの入力は１８０’　３　ｄＢ−・イブリッド回
路を第２図との相異点は前記１８０’３　ｄＢハイブリ
ッド回路のかわりにＴ分枝１３を使用し、ミキサを構成
するダイオード（Ｄ）の極性を逆に接続することにより
、変換された信号ｆＬｏ＋ｆＩＦあるいは／ｌｏ−／Ｉ
Ｆ　　の位相に１８０°の位相差をもたせていることで
ある。なお、第２図と同一の構成要素には同一の参照番
号、あるいは記号を付して示す。

（７）発明の効果 以上詳細に説明したように、本発明の周波数変換器によ
れば、理論上、ローカルリークを完全に抑圧可能である
ため、パントイルはネーションフィルタを省略すること
が可能になる。また、ダイナミックレンジが大きくとれ
るため同じ出力を得ル場合、バックオフが大きくとれる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的な周波数変換器の構成を示すブロック図
、第２図は本発明に係る原理構成例を示示すブロック図
である。 ８・・・ローカル発振器、９・・・第１ハイプリ、ド回
路、１０・・・第１ミキサ、１１・・・第２ミキサ、１
２−・・第２ハイブリッド回路、Ｄ・・・ダイオード、
１３・・・Ｔ分岐。 特許出願人 富士通株式会社 特許出願代理人 弁理士　青　木　　　朗 弁理士西舘和之 弁理士　内　１）幸　男 弁理士　山　口　昭　之 （１５）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　ローカル発振器と、該ローカル発振器の発振出力
   を第１人力とし中間周波入力を第２人力とするミキサと
   を含み周波数変換出力信号の送出を行う周波数変換器に
   おいて、前記ミキサを、並列に設けた第１ミキサおよび
   第２ミキサから構成し、前記ローカル発振器より該第１
   および第２ミキサへ、相互に所定位相φ！だけずれた前
   記ローカル発振出力の２分岐出力を供給する第１ハイブ
   リッド回路と、該第１および第２ミキサからの各出力を
   、相互に所定位相（π−φｌ　）だけずらして合成し前
   記周波数変換出力信号を送出する第２ハイブリッド回路
   とを設け、さらに前記第１および第２ミキサを通して供
   給すべき前記中間周波入力の位相を相互に所定位相πだ
   けずらすことを特徴とする周波数変換器。 ２　前記第１ミキ丈および第２ミキサがそれぞれダイオ
   ードミキサからなり、該第１および第２ミキサを通して
   供給すべき前記中間周波入力の位相を前記所定位相πだ
   けずらすために、これらダイオードミキサ内の各ダイオ
   ードを相互に逆極性で接続する特許請求の範囲第１項記
   載の周波数変換器。 ３、前記第１ハイブリッド回路および第２ハイブリッド
   回路がそれぞれ３　ｄＢハイブリッド回路で構成される
   特許請求の範囲第１項記載の周波数変換器。 ４、前記所定位相φ１が一π≦φ１≦０である特許請求
   の範囲第１項記載の周波数変換器。 ５、前記所定位相φ１が＝百である特許請求の範囲第１
   項記載の周波数変換器。