JPS5928298B2 - 周波数変換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は衛星通信地上局における周波数変換装置に関
するものである。

国際通信や国内通信における人工衛生を利用した、いわ
ゆる衛星通信システムにおいては、小容量の多数局が同
時にアクセスする場合に適したＳＣＰＣ（Ｓｉｎｇｌｅ
ＣｈａｎｎｅｌｐｅｒＣａｒｒｉｅｒ■単一通話路、単
一搬送波）方式があるが、この発明は、このＳＣＰＣ方
式における地上局の周波数変換装置についてなされたも
のである。

第１図にＳＣＰＣ方式における地上局の概略構５ 成を
示す。

１はＳＣＰＣ端局装置、２は送信周波数変換器３および
受信周波数変換器４からなる周波数変換装置、５は送信
電力増幅装置、６は受信低雑音増幅装置、７はアンテナ
装置である。

このうち、送・受信周波数変換器３、４はそれぞれ、１
０端局装置１からの送信ＩＦ信号を送信周波数に、アン
テナ装置７からの受信ＲＦ信号をＩＦ周波数に変換する
役割を持つているが、ＳＣＰＣ方式の場合には、ＦＤＭ
−ＦＭ方式とは異なり、一般に多数の地上局が衛星内の
多数の中継愛のうちの１１５つの中継器に同時にアクセ
スし、各搬送波送信周波数の設定、受信搬送波の選択は
各地上局の端局装置１で行なわれるために、周波数変換
装置に対する送信信号および受信信号の周波数間隔は、
衛星内のどの中継器が使われても同じということに加
なる。ところで、近年このＳＣＰＣ方式が衛星中継器を
リースした国内衛星通信システムに多用されるようにな
り、しばしば衛星の中継器の変更、すなわち送受搬送波
の周波数帯の変更が行なわれるよ２５うになつてきてい
る一方で、このＳＣＰＣ方式においては、ＶＨＦ帯など
におけるＳＳＢ方式と同様に、各搬送波の占有帯域幅が
狭いために、厳しい周波数安定度が要求される。

そこで、従来、周波数安定度に優れた周波数変３０換装
置として、第２図に示す２重変換形のものが知られてい
る。

第２図において、送信２重形周波数変換器３は、第１中
間周波増幅器９、第１混合器１０、第２中間周波帯域ろ
波器１１、第２中間周波増幅器１２、第２混合器１３、
出力帯域ろ波３５器１４、水晶発振器１５と逓倍器もし
くは位相同期形発振器１６とからなる第１局部発振器１
７、および水晶発振器１８と逓倍器もしくは位相同期形
発振器１９とからなる第２局部発振器２０から構成され
、これに対し、受信２重形周波数変換器４は、入力帯域
ろ波器２２、第１混合器２３、第１中間周波増幅器２４
、第１中間周波帯域ろ波器２５、第２混合器２６、第２
中間周波増幅器２７、水晶発振器２８と逓倍器もしくは
位相同期形発振器２９とからなる第１局部発振器３０、
および水晶発振器３１と逓倍器もしくは位相同期形発振
器３２とからなる第２局部発振器３３から構成されてい
る。上記構成において、送信周波数の変更は、第２局部
発振器２０の水晶発振器１８を他の周波数の水晶発振器
と交換することにより、また受信周波数の変更は第１局
部発振器３０の水晶発振器２８を他の周波数の水晶発振
器と交換することにより、それぞれ可能であるが、それ
だけ多種類の水晶発振器を用意しなければならないので
高価になるうえに、交換作業も面倒であるという欠点が
ある。この欠点を解消するために、送信側の第２局部発
振器２０と受信側の第１局部発振器３０をそれぞれ周波
数シンセサイザ方式にすることが考えられるが、こうす
ると装置が極めて高価なものになるという欠点がある。
この発明はこれらの欠点を解消するためになされたもの
で、簡単な操作で送信周波数および受信周波数を変更す
ることができ、しかも低価格な周波数変換装置を提供す
ることを目的としている。

以下、この発明の一実施例を図面にもとづいて説明する
。第３図はこの発明に係る周波数変換装置の概略構成を
示すもので、第２図の従来例と同一部分には同一符号を
付してある。

第３図において、３５は水晶発振器３６と固定分周器３
７とから構成された基準発振器、３８はこの基準発振器
３５からの信号を受けて第１局部信号を発生する第１局
部信号発生器、３９は上記基準発振器３５からの信号を
受けて第２局部信号を発生する第２局部信号発生器で、
上記第１局部信号発生器３８からの第１局部信号は分配
器４０を経て送信２重形周波数変換器３の第１混合器１
０および受信２重形周波数変換器４の第２混合器２６へ
印加さへ上記第２局部信号発生器３９からの第２局部信
号は、分配器４１を経て送信２重形周波数変換器３の第
２混合器１３および受信２重形周波数変換器４の第１混
合器２３へ印加されている。このように第１局部信号発
生器３８および第２局部信号発生器３９を送信側と受信
側で共用することができる理由はつぎのようである。す
なわち、送信周波数と受信周波数との周波数間隔が一定
であることを利用して、送信側の第１局部発振周波数と
受信側の第２局部発振周波数、ならびに送信側の第２局
部発振周波数と受信側の第１局部発振周波数が同一の周
波数になるよう、送信側の第２中間周波数、すなわち両
混合器１０，１３間における信号の周波数と、受信側の
第１中間周波数、すなわち両混合器２３，２６間におけ
る信号の周波数とを選定する。

これは、送信側の第１局部発振周波数および受信側の第
２局部発振周波数を、送信周波数と受信周波数との周波
数間隔の１／２に選ぶことによつて可能であろう。つま
り、送信周波数をＦｔｌ受信周波数をＦＲとし、送信側
の第１中間周波数をＦＩＦぃ受信側の第２中間周波数を
ＦｌＦ，、送信側の第１局部発振周波数、すなわち第１
局部信号発生器３８からの第１局部信号の周波数をＦＬ
ＬＯ、送信側の第２局部発振周波数、すなわち第２局部
信号発生器３９からの第２局部信号の周波数をＦＨＬＯ
としたとき、送信側では、となる。

一方、受信側は、 とすることができるので、 Ｊｉ〕ａ：１Ｖ１易１― とすると、 となる。

したがつて、送信側と受信側とで、第１局部信号発生器
３８および第２局部信号発生器３９を共用することがで
きる。

つぎに、第１局部信号発生器３８と第２局部信号発生器
３９の構成について説明する。

第４図において、第１局部信号発生器３８は、位相比較
器４３、直流増幅器からなる低域ろ波器４４、電圧制御
水晶発振器４５、および逓倍器もしくは位相同期形発振
器５６から構成されている。

基準発振器３５の水晶発振器３６からの出力は固定分周
器３７で１／Ｍに分周されて、上記位相比較器４３に印
加される。一方、逓倍器４６は電圧制御水晶発振器４５
からの信号波を１０倍にして出力する。電圧制御水晶発
振器４５の出力は、一方で上記位相比較器４３に印加さ
れ、この位相比較器４３は、固定分周器３７からの信号
をもとにして高調波を造り、この高調波の位相と電圧制
御水晶発振器４５の出力信号の位相とを比較し、その出
力を低減ろ波器４４を通して電圧制御水晶発振器４５に
印加する。したがつて、上記高調波の次数をｍ、水晶発
振器３６の周波数をＦＸＴＡＬとするとき、で表わされ
る。

第２局部信号発生器３９は、固定分周器４９位相比較器
５０，５４、可変分周器５１、送信および受信の周波数
を適宜所定の周波数に変更するための切換回路５２、電
圧制御発振器５３，５６、低域ろ波器５５，５７、およ
び逓倍器５８から構成されている。

基準発振器３５からの信号は固定分周器４９で１／Ｌに
分周されて、位相比較器５０に印加される。一方、最終
出力ＦＨＬＯは、電圧制御発振器５６の出力を逓倍器５
８で３倍に逓倍することにより得られるが、上記電圧制
御発振器５６の出力はその一部分が位相比較器５４に印
加される。この位相比較器５４は、電圧制御発振器５３
からの信号をもとにして高調波を造り、この高調波の位
相と、電圧制御発振器５６からの信号の位相とを比較し
、その出力を低域ろ波器５５を通して電圧制御発振器５
３に帰還する。したがつて、上記高調波の次数をｎ、電
圧制御発振器５３，５６の周波数をそれぞれＦＬＶＣＯ
，ｆＨＶＣＯで表わすと、の関係が常に成立する。

また、電圧制御発振器５３の出力は、一方で可変分周器
５１に印加さへ切換回路５２にて選定された分周率１／
Ｎで分周される。

可変分周器５１の出力は位相比較器５０に印加さへこの
位相比較器５０は固定分周器４９との位相を比較し、そ
の出力を低域ろ波器５７を通して電圧制御発振器５６に
印加し、その周波数を制御する。このようにして２重ル
ープを構成することにより最終出力周波数ＦＨＬＯは制
御され、その関係はつぎのようになる。

したがつて、Ｎの値を１つづつ変えることによつて、出
力周波数、すなわち第２局部信号周波数ＦＨＬＯはづつ
変化する。

なお第２局部信号発生器３９を２重ループにて構成した
のは、通常、電圧制御発振器５６の発振周波数がマイク
ロ波帯であるため、現在のところ適切な分周器がないた
めであり、今後このような素子が開発されれば、発振周
波数がＵＨＦ帯以下であれば、電圧制御発振器５３，５
６および位相比較器５４を１個のｎ分周器で置換しても
機能は同じである。

つぎに、上記構成の周波数変換装置を、現在国際商用通
信に使用されているインテルサツトによる衛星通信地上
局に適用した場合について説明する。

インテルサツト号、号の場合、送信周波数Ｆ，の帯域５
９２５〜６４２５ＭＨｚ１受信周波数ＦＲの帯域は３７
００〜４２００ＭＨｚ１送受周波数間隔ｆ１−ＦＲは２
２２５ＭＨｚである。

したがつて、この場合、第１局部信号の周波数ＦＬＬＯ
は（３）式より、としなければならない。

これに対し、第２局部信号の周波数ＦＨＬＯは４８８２
．５〜５３８２．５ＭＨｚとなる。

また、衛星中継器の配列が４０ＭＨｚおよび５０ＭＨｚ
おきで、中継器帯域が３６ＭＨｚであることから、７個
の中継器の全帯域を使用した通信の場合、最小周波数ス
テツプは１０ＭＨｚとなる。したがつて、変更される周
波数の変更ステツプＦ８ｔＯ，は、（８）式から＼ ２
Ｖ？Ｕｌ７Ｌｙ）ノ と表わさ粍第１局部信号の周波数ＦＬＬＯおよび第２局
部信号の周波数ＦＨＬＯは、それぞれ（５）式、（７）
式から、ＦＬＬＯ＝（ＦＸＴＡＬ／Ｍ）ＸｌＯＸｍとな
る。

以上の条件から、まず、ＦＸＴＡＬ＝５ＭＨｚ，Ｍ＝４
とすれば、（代）式から、ｍ＝８９とすることにより、
ＦＬＬＯ＝１１１２．５ＭＨｚが得られる。つぎに、Ｌ
＝２４，ｎ＝８とすれば、（９成から、５ＬじＰ −
一▲ｌ▲− ＼一 ．ノが得られ、０１）式から が得られる。

このようにして、送信周波数Ｆｔおよび受信周波数ＦＲ
は、１．２５ＭＨｚおきに切換回路５２の操作だけで変
更される。

なお、この場合、位相比較器の入力周波数は約５２ＫＨ
ｚとなり、低域ろ波器５７の遮断周波数は５ＫＨｚ以上
にとることができ、ＳＣＰＣ方式において問題となるキ
ヤリア周波数近傍の雑音成分は十分に抑圧することがで
きる。

また、周波数安定度については、すべて同一の基準発振
器３５に依存するため、１個の高安定な基準発振器があ
ればよい。

なお、この発明の応用例として、上記インテルサツト号
、号を利用する場合、送信第１局部発振周波数と受信第
２局部発振周波数を、たとえばそれぞれ１０５５ＭＨｚ
，１１７０ＭＨｚに選ぶことにより、ＦＨＬＯ＝４８０
０〜５３００ＭＨｚにして送信第２局部発振器および受
信第１局部発振器を共通にすることもできる。

この場合、上記送信第一局部発振器と受信第２局部発振
器を別々のものにしなければならないが、どちらの発振
周波数も５ＭＨｚの整数倍であることから、５ＭＨｚ基
準発振器を共通に使用でき、第３図の第２局部信号発生
器３９に相当する送信第２兼受信第１局部発振器は、（
９）式でＬＸＭ＝１２，ｎ＝８とすることにより、Ｆ，
ｌｅｐを１０ＭＨｚにすることもできる。以上説明した
ように、この発明によれば、切換回路を操作するだけで
、送信周波数および受信周波数が適宜所定の周波数に変
更されるので、この変更操作が極めて容易になる。しか
も、従来４個必要であつた基準発振器を１個に減らすこ
とができるので、装置が安価になる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＳＣＰＣ方式における衛星通信地上局の概略構
成図、第２図は従来の周波数変換装置の一例を示す概略
構成図、第３図はこの発明の一実施例による周波数変換
装置を示す概略構成図、第４図は同装置の要部を示す構
成図である。 ２・・・・・・周波数変換装置、３・・・・・・送信２
重形周波数変換器、４・・・・・・受信２重形周波数変
換器、１０，２３・・・・・・第１混合器、１３，２６
・・・・・・第２混合器、３５・・・・・・同一の基準
発振器、３８・・・・・・第１局部信号発生器、３９・
・・・・・第２局部信号発生器、ｆ『・・・・・送信周
波数、ＦＲ・・・・・・受信周波数、ＦＬＬＯ・・・・
・・第１局部信号周波数、ＦＨＬＯ・・・・・・第２局
部信号周波数。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 送信２重形周波数変換器と受信２重形周波数変換器
   とを有し、送信周波数と受信周波数との周波数間隔を一
   定に保持する周波数変換装置において、同一の基準発振
   器と、この基準発振器からの信号を受けて、上記周波数
   間隔の１／２にあたる周波数を有する第１局部信号を発
   生し、この第１局部信号を送信２重形周波数変換器の第
   １混合器および受信２重形周波数変換器の第２混合器へ
   印加する第１局部信号発生器と、上記基準発振器からの
   信号を受けて、切換回路により適宜所定の周波数に変更
   された第２局部信号を発生し、この第２局部信号を送信
   ２重形周波数変換器の第２混合器および受信２重形周波
   数変換器の第１混合器へ印加する第２局部信号発生器と
   を具備したことを特徴とする周波数変換装置。