WO2021059733A1 - 無線伝送装置 - Google Patents

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WO2021059733A1
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直敏 伊藤
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株式会社日立国際電気
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    • H04B1/02—Transmitters
    • H04B1/04—Circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0413—MIMO systems
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Definitions

  • the present invention relates to a two-piece type wireless transmission device in which a control unit and a high frequency unit are separated.
  • the control unit and high frequency unit are connected by an intermediate frequency cable composed of a coaxial cable or the like. Will be done. Therefore, in the case of the MIMO (Multiple Input Multiple Output) method, since the signal is divided into even waves for transmission and reception, it is necessary to connect an even number of coaxial cables between the control unit and the high frequency unit.
  • MIMO Multiple Input Multiple Output
  • Patent Document 1 is used when the frequency band of the UHF band frequency (for example, 1.2 GHz band or 2.3 GHz band) is low and the number of modulation multi-values is small (for example, 64QAM) and the number of modulation carriers is 2000 or less. It can be adopted. That is, in the FPU standard ARIB-STD B57 that adopts the MIMO method in the 1.2 GHz band and the 2.3 GHz band, the goal is to keep the frequency deviation between systems at 50 Hz or less for stable transmission. It is described that it is a power value, and the technique of Patent Document 1 can satisfy this condition.
  • the frequency band of the UHF band frequency for example, 1.2 GHz band or 2.3 GHz band
  • the number of modulation multi-values for example, 64QAM
  • the number of modulation carriers 2000 or less. It can be adopted. That is, in the FPU standard ARIB-STD B57 that adopts the MIMO method in the 1.2 GHz band and the 2.3 GHz band, the goal is to keep the
  • the frequency synchronization between the control unit and the high frequency unit cannot be achieved, and the difference in frequency deviation between the systems in the high frequency unit becomes large, so that the final transmission output is between the systems.
  • the frequency deviation of the above becomes large and it cannot be applied to the FPU in the microwave band.
  • the maximum number of modulation multi-values is 4096QAM
  • the number of modulation carriers is about 8000, and it is necessary to keep the frequency deviation between transmission and output systems to 10Hz or less for stable transmission. As described, the prior art cannot meet this requirement.
  • FIG. 2 shows a configuration example of the FPU 10 in which the conventional technique is applied to the microwave band.
  • the FPU 10 is composed of two pieces, a control unit 20 and a high frequency unit 30, and is coaxial between the intermediate frequency output terminal X of the control unit 20 and the intermediate frequency input terminal Y of the high frequency unit 30.
  • a single intermediate frequency cable 40 composed of a cable or the like is connected.
  • the control unit 20 includes a digital modulation unit 211, a digital modulation unit 212, a local oscillator 220, a mixer 231 and a mixer 232, a bandpass filter 241 and a bandpass filter 242, and a synthesizer 250. ..
  • f 1 100 MHz
  • a secondary system primary IF signal for example, 70 MHz
  • -F 0 f 1 -f 0 + ⁇ , and each signal has a deviation of ⁇ .
  • the high frequency section 30 includes a distributor 310, a bandpass filter 321 and a bandpass filter 322, a local oscillator 331, a local oscillator 332, a mixer 341, a mixer 342, a bandpass filter 351 and a bandpass filter 352.
  • a variable local oscillator 333, a mixer 361, a mixer 362, a bandpass filter 371, a bandpass filter 372, an amplifier 381, and an amplifier 382 are provided.
  • the local oscillator 331, the local oscillator 332, and the variable local oscillator 333 constitute the synthesizer 330 together with the reference crystal oscillator 334.
  • the combined IF signal from the control unit 20 is distributed by the distributor 310 to the bandpass filter 321 in the (f 1 + f 0 ) band and the bandpass filter 322 in the (f 1 ⁇ f 0 ) band.
  • 1 system secondary IF signal and the 2-based secondary IF signal and the reference signal of frequency f 4 generated by the variable local oscillator 333 are multiplied respectively by the mixer 361 and the mixer 362, Filtering is performed by the bandpass filter 371 and the bandpass filter 372 in the band (f 4 + f 2 + f 1 + f 0).
  • the 1st system secondary IF signal and the 2nd system secondary IF signal are high frequency signals in the band (f 4 + f 2 + f 1 + f 0 ) whose frequency is converted upward from the frequency f 4 (hereinafter referred to as the 1 system RF signal). It is referred to as a two-system RF signal.
  • the 1-system RF signal and the 2-system RF signal are amplified by the amplifier 381 and the amplifier 382, respectively, output from the microwave output terminals Z1 and Z2 to an antenna (not shown), and transmitted wirelessly.
  • the 1st system secondary IF signal is (f 2).
  • the wireless transmission device of the present invention has a control unit that performs frequency conversion between a baseband signal having the same frequency between systems and an intermediate frequency signal that differs for each system, and the intermediate frequency signal and the system that differ for each system. It is provided with a high frequency section that performs frequency conversion between harmonic signals of the same frequency, and between the control section and the high frequency section, the intermediate frequency signal for each system is simply combined as a combined intermediate frequency signal.
  • a wireless transmission device that transmits via one intermediate frequency cable, the first reference signal is used for frequency conversion in the control unit, and the first reference signal is used for frequency conversion between the high frequency units. Using the synchronized second reference signal and third reference signal, the third reference signal is generated based on the first reference signal and the second reference signal.
  • the control unit converts the frequency of the baseband signal of the first system upward from the frequency of the first reference signal to generate the intermediate frequency signal of the first system.
  • the base band signal of the second system is frequency-converted downward from the frequency of the first reference signal to generate the intermediate frequency signal of the second system, and the high frequency portion is the intermediate frequency signal of the first system. Is frequency-converted upward from the frequency of the second reference signal, and the intermediate frequency signal of the second system is frequency-converted downward from the frequency of the third reference signal, and the frequency of the third reference signal is the said.
  • the frequency deviation between the systems at the transmission output can be eliminated, so that the frequency of wireless transmission can be eliminated. It has the effect that it can be applied to a MIMO-type FPU with a microwave band.
  • This embodiment is a MIMO-type FPU 10a in which the frequency of wireless transmission is in the microwave band.
  • the control unit 20a and the high frequency unit 30a are composed of two pieces, the control unit 20a and the control unit 20a.
  • the high frequency portion 30a is connected to the high frequency portion 30a by a single intermediate frequency cable 40 composed of a coaxial cable or the like.
  • the control unit 20a includes a digital modulation unit 211, a digital modulation unit 212, a local oscillator 220a, a mixer 231 and a mixer 232, a bandpass filter 241 and a bandpass filter 242, and a synthesizer 250a. ..
  • f 1 100 MHz
  • a secondary system primary IF signal for example, 70 MHz
  • -F 0 f 1 -f 0 + ⁇ , and each signal has a deviation of ⁇ .
  • the high frequency section 30 includes a distributor 310a, a bandpass filter 321, a bandpass filter 322, a bandpass filter 323, a local oscillator 331a, a local oscillator 332a, a mixer 341, a mixer 342, and a bandpass filter 351.
  • a bandpass filter 352, a variable local oscillator 333, a mixer 361, a mixer 362, a bandpass filter 371, a bandpass filter 372, an amplifier 381, and an amplifier 382 are provided.
  • the local oscillator 331a, the local oscillator 332a, and the variable local oscillator 333 constitute the synthesizer 330a together with the reference crystal oscillator 334.
  • the combined IF signal from the control unit 20a is divided into a bandpass filter 321 in the (f 1 + f 0 ) band, a bandpass filter 322 in the (f 1 ⁇ f 0 ) band, and a band in the (f 1 ) band by the distributor 310a. It is distributed to the pass filter 323.
  • the synthetic IF signal input to the bandpass filter 323 of the (f 1 ) band only the reference signal of the frequency f 1 generated by the local oscillator 220a is extracted and input to the local oscillator 331a and the local oscillator 332a. ..
  • the local oscillator 220a of the control unit 20a is synchronized with the local oscillator 331a and the local oscillator 332a.
  • the local oscillator 332a the local oscillator multiplier circuit for converting the generated frequency f 1 to 2 times the frequency 2f 1 at 220a, the local oscillator 332a reference signal of a frequency f 2 generated by the frequency 2f 1 of the multiplier circuit It can be composed of a mixer that multiplies the multiplication signal output from the mixer and a bandpass filter in the band (f 2 + 2f 1) that filters the output signal from the mixer.
  • the secondary system primary IF signal has an intermediate frequency in the (f 3- (f 1- f 0 )) band whose frequency is converted downward from the frequency f 3 , that is, the same frequency band as the primary system secondary IF signal. It is converted into a signal (hereinafter referred to as a secondary IF signal of the second system.
  • 1 system secondary IF signal and the 2-based secondary IF signal and the reference signal of frequency f 4 generated by the variable local oscillator 333 are multiplied respectively by the mixer 361 and the mixer 362, Filtering is performed by the bandpass filter 371 and the bandpass filter 372 in the band (f 4 + f 2 + f 1 + f 0).
  • the 1st system secondary IF signal and the 2nd system secondary IF signal are high frequency signals in the band (f 4 + f 2 + f 1 + f 0 ) whose frequency is converted upward from the frequency f 4 (hereinafter referred to as the 1 system RF signal). It is referred to as a two-system RF signal.
  • the 1-system RF signal and the 2-system RF signal are amplified by the amplifier 381 and the amplifier 382, respectively, output from the microwave output terminals Z1 and Z2 to an antenna (not shown), and transmitted wirelessly.
  • the frequency deviation due to the accuracy of the local oscillator 331a is ⁇
  • the frequency when the frequency is converted to the microwave band or the like, the same variable local oscillator 333 is distributed, the frequency is converted by the mixer 361 and the mixer 362 that function as the microwave band frequency converter, respectively, and each system is on the upper side or the lower side.
  • the same frequency conversion with it is possible to perform frequency conversion to the microwave band without deviation between systems.
  • the transmission device has been described as an example of the wireless transmission device, but it can also be applied to the reception device by performing an operation opposite to the above-mentioned operation.
  • control unit 20a that performs frequency conversion between the base band signal of the same frequency between the systems and the intermediate frequency signal that is different for each system, and the intermediate frequency signal and the system that are different for each system are used.
  • a high-frequency unit 30a that performs frequency conversion with a harmonic signal of the same frequency is provided, and an intermediate frequency signal for each system is combined between the control unit 20a and the high-frequency unit 30a as a combined intermediate frequency signal.
  • the third reference signal is generated based on the first reference signal and the second reference signal.
  • the control unit 20a converts the frequency f1 of the first system of the base band signal upward from the frequency f1 of the first reference signal to convert the frequency of the first system to the intermediate frequency signal (first system primary IF signal) of the first system. ) Is generated, and the frequency of the second base band signal is converted downward from the frequency of the first reference signal to generate the second intermediate frequency signal (secondary primary IF signal).
  • the 1st system 1st IF signal is frequency-converted upward from the frequency of the 2nd reference signal to generate the 1st system 2nd IF signal, and the 2nd system 1st IF signal is frequencyed downward from the frequency of the 3rd reference signal.
  • the second reference IF signal is generated by conversion, and the frequency f3 of the third reference signal is obtained by multiplying the second reference signal by a multiplication signal obtained by doubling the frequency f1 of the first reference signal. It is set to a value obtained by adding the frequency f2 of the signal and twice the frequency f1 of the second reference signal.
  • the first reference signal is transmitted from the control unit 20a to the high frequency unit 30a in a state of being combined with the combined intermediate frequency signal.
  • the first reference signal can be transmitted from the control unit 20a to the high frequency unit 30a without extra wiring.
  • the embodiment of the present invention can be used for an FPU and a relay transmission device for broadcasting. Further, it can be used in a two-piece type relay transmission device composed of a control unit and a high frequency unit. Further, it can be used for a relay transmission device for broadcasting in which a control unit and a high frequency unit are connected by a coaxial cable or the like, a MIMO type FPU, a transmission device for broadcasting, or the like.

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Abstract

送信出力での系統間の周波数偏差を解消することができる無線伝送装置を提供する。制御部２０ａと、高周波部３０ａとを備え、制御部２０ａと高周波部３０ａとの間は、系統ごとの中間周波数信号が合成された合成中間周波数信号として単一の中間周波数ケーブル４０を経由して伝送する無線伝送装置であって、制御部２０ａでの周波数変換に第１基準信号（局部発振器２２０ａで生成された周波数ｆ１の基準信号）を用いる共に、高周波部３０ａでの周波数変換に第１基準信号と同期させた第２基準信号（局部発振器３３１ａで生成された周波数ｆ２の基準信号）及び第３基準信号（局部発振器３３２ａで生成された周波数ｆ３の基準信号）を用い、第３基準信号は、第１基準信号及び第２基準信号に基づいて生成する。

Description

無線伝送装置
　本発明は、制御部と高周波部とが分離した２ピースタイプの無線伝送装置に関する。
　制御部と高周波部とが分離した２ピースタイプのＦＰＵ（Field Pickup Unit：可搬型無線伝送装置）において、制御部と高周波部との間は、同軸ケーブル等で構成された中間周波数ケーブルにて接続される。従って、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）方式の場合は、信号を偶数波に分割し送受信することから、制御部と高周波部間には偶数本の同軸ケーブルを接続することが必要となる。
　しかし、制御部と高周波部との間に接続される同軸ケーブルは、最大で４００ｍなど長い距離を配線することもあるため、複数本を接続することは好ましくない。そこで、単一の同軸ケーブルでＭＩＭＯ方式を実現する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
　特許文献１の技術は、ＵＨＦ帯周波数（例えば、１．２ＧＨｚ帯や２．３ＧＨｚ帯）の周波数帯が低く変調多値数が少ない（例えば６４ＱＡＭ）、変調キャリア数が２０００本以下の場合において、採用可能である。すなわち、１．２ＧＨｚ帯や２．３ＧＨｚ帯にてＭＩＭＯ方式を採用したＦＰＵの規格ＡＲＩＢ－ＳＴＤ　Ｂ５７では、系統間の周波数偏差は５０Ｈｚ以下にすることが安定的な伝送を行う上で目標とすべき値であることが記載され、特許文献１の技術は、この条件を満たすことが可能である。
特開２０１６－５８９９９号公報
　しかしながら、従来技術では、制御部と高周波部との間の周波数同期が取れないこと、高周波部における系統間の周波数偏差の差が大きく出てきてしまうことで、最終的な送信出力での系統間の周波数偏差が大きくなり、マイクロ波帯のＦＰＵに適用できないという問題点があった。ＡＲＩＢ－ＳＴＤ　Ｂ７１では、変調多値数も最大で４０９６ＱＡＭ、変調キャリア数は約８０００本となり、送信出力系統間の周波数偏差を１０Ｈｚ以下にすることが安定的な伝送をする上で必要であると記載され、従来技術では、この条件を満たすことができない。
　図２には、従来技術をマイクロ波帯に適用したＦＰＵ１０の構成例を示す。
　ＦＰＵ１０は、図２を参照すると、制御部２０と、高周波部３０との２ピースで構成され、制御部２０の中間周波数出力端子Ｘと、高周波部３０の中間周波数入力端子Ｙとの間に同軸ケーブル等で構成された単一の中間周波数ケーブル４０が接続されている。
　制御部２０は、デジタル変調ユニット２１１と、デジタル変調ユニット２１２と、局部発振器２２０と、ミキサ２３１と、ミキサ２３２と、バンドパスフィルタ２４１と、バンドパスフィルタ２４２と、合成器２５０とを備えている。
　デジタル変調ユニット２１１で生成されたベースバンド信号である１系統目の周波数ｆ０帯の変調波（例えば、ｆ０＝３０ＭＨｚ）は、局部発振器２２０で生成された周波数ｆ１の基準信号（例えば、ｆ１＝１００ＭＨｚ）とミキサ２３１で乗算され、（ｆ１＋ｆ０ ）帯のバンドパスフィルタ２４１でフィルタリングされ、周波数ｆ１から上側に周波数変換された（ｆ１＋ｆ０）帯の中間周波数信号（以下、１系１次ＩＦ信号と称す。例えば、１３０ＭＨｚ）に変換される。
　デジタル変調ユニット２１２で生成されたベースバンド信号である２系統目の周波数ｆ０帯の変調波（例えば、ｆ０＝３０ＭＨｚ）は、局部発振器２２０で生成された周波数ｆ１の基準信号（例えば、ｆ１＝１００ＭＨｚ）とミキサ２３２で乗算され、（ｆ１－ｆ０ ）帯のバンドパスフィルタ２４２でフィルタリングされ、周波数ｆ１から下側に周波数変換された（ｆ１－ｆ０）帯の中間周波数信号（以下、２系１次ＩＦ信号と称す。例えば、７０ＭＨｚ）に変換される。
　異なる周波数帯の１系１次ＩＦ信号と２系１次ＩＦ信号とは、合成器２５０によって合成ＩＦ信号として合成され、単一の中間周波数ケーブル４０を介して高周波部３０に出力される。
　ここで、局部発振器２２０の精度による周波数偏差をαとすると、１系１次ＩＦ信号は、（ｆ１＋α）＋ｆ０＝ｆ１＋ｆ０＋α、２系１次ＩＦ信号は、（ｆ１＋α）－ｆ０＝ｆ１－ｆ０＋αとなり、それぞれα分の偏差を持った信号となる。
　高周波部３０は、分配器３１０と、バンドパスフィルタ３２１と、バンドパスフィルタ３２２と、局部発振器３３１と、局部発振器３３２と、ミキサ３４１と、ミキサ３４２と、バンドパスフィルタ３５１と、バンドパスフィルタ３５２と、可変局部発振器３３３と、ミキサ３６１と、ミキサ３６２と、バンドパスフィルタ３７１と、バンドパスフィルタ３７２と、増幅器３８１と、増幅器３８２とを備えている。なお、局部発振器３３１、局部発振器３３２及び可変局部発振器３３３は、基準となる水晶振動子３３４と共にシンセサイザー３３０を構成している。
　制御部２０からの合成ＩＦ信号は、分配器３１０によって（ｆ１＋ｆ０）帯のバンドパスフィルタ３２１と、（ｆ１－ｆ０）帯のバンドパスフィルタ３２２とに分配される。
　（ｆ１＋ｆ０）帯のバンドパスフィルタ３２１に入力された合成ＩＦ信号は、（ｆ１＋ｆ０）帯の１系１次ＩＦ信号のみが抽出される。そして、１系１次ＩＦ信号は、局部発振器３３１で生成された周波数ｆ２の基準信号（例えば、ｆ２＝１３７０ＭＨｚ）とミキサ３４１で乗算され、（ｆ２＋ｆ１＋ｆ０）帯のバンドパスフィルタ２４２でフィルタリングされる。これにより、１系１次ＩＦ信号は、周波数ｆ２から上側に周波数変換された（ｆ２＋ｆ１＋ｆ０）帯の中間周波数信号（以下、１系２次ＩＦ信号と称す。例えば、ｆ２ ＋ｆ１＋ｆ０＝１５００ＭＨｚ）に変換される。
　（ｆ１－ｆ０）帯のバンドパスフィルタ３２１に入力された合成ＩＦ信号は、（ｆ１－ｆ０）帯の２系１次ＩＦ信号のみが抽出される。そして、２系１次ＩＦ信号は、局部発振器３３２で生成された周波数ｆ３の基準信号（例えば、ｆ３＝１４３０ＭＨｚ）とミキサ３４２で乗算され、（ｆ３＋ｆ１－ｆ０）帯のバンドパスフィルタ２４２でフィルタリングされる。ここで、２系１次ＩＦ信号と乗算される周波数ｆ３は、１系１次ＩＦ信号と乗算される周波数ｆ２にベースバンド信号の周波数ｆ０の２倍を加算した値に設定され、（ｆ２＋ｆ１＋ｆ０）＝（ｆ３＋ｆ１－ｆ０）となっている。これにより、２系１次ＩＦ信号は、周波数ｆ３から上側に周波数変換された（ｆ３＋ｆ１－ｆ０）帯、すなわち１系２次ＩＦ信号と同じ周波数帯の中間周波数信号（以下、２系２次ＩＦ信号と称す。例えば、ｆ３＋ｆ１－ｆ０＝１５００ＭＨｚ）に変換される。
　１系２次ＩＦ信号と２系２次ＩＦ信号とは、可変局部発振器３３３で生成された周波数ｆ４の基準信号（例えば、ｆ４＝５５３８ＭＨｚ）とミキサ３６１とミキサ３６２とでそれぞれ乗算され、（ｆ４＋ｆ２＋ｆ１＋ｆ０）帯のバンドパスフィルタ３７１とバンドパスフィルタ３７２とでフィルタリングされる。これにより、１系２次ＩＦ信号と２系２次ＩＦ信号は、周波数ｆ４から上側に周波数変換された（ｆ４＋ｆ２＋ｆ１＋ｆ０）帯の高周波信号（以下、１系ＲＦ信号と２系ＲＦ信号とそれぞれ称す。例えば、ｆ４＋ｆ２＋ｆ１＋ｆ０＝７０３８ＭＨｚ＝略７ＧＨｚ）に変換される。１系ＲＦ信号と２系ＲＦ信号とは、増幅器３８１と増幅器３８２とによりそれぞれ増幅されてマイクロ波出力端子Ｚ１、Ｚ２から図示しないアンテナに出力され、無線により送信される。
　ここで、局部発振器３３１の精度による周波数偏差をβ、局部発振器３３１の精度による周波数偏差をθ、局部発振器３３１の精度による周波数偏差をηとそれぞれすると、１系２次ＩＦ信号は、（ｆ２＋β）＋（ｆ１＋ｆ０＋α）＝ｆ２＋ｆ１＋ｆ０＋α＋β、２系２次ＩＦ信号は、（ｆ３＋θ）＋（ｆ１－ｆ０＋α）＝ｆ３＋ｆ１－ｆ０＋α＋θ、１系ＲＦ信号は、（ｆ４＋η）＋（ｆ２＋ｆ１＋ｆ０＋α＋β）＝ｆ４＋ｆ２＋ｆ１＋ｆ０＋α＋β＋η、２系ＲＦ信号は、（ｆ４＋η）＋（ｆ３＋ｆ１－ｆ０＋α＋θ）＝ｆ４＋ｆ３＋ｆ１－ｆ０＋α＋θ＋ηとなる。
　そして、（ｆ２＋ｆ１＋ｆ０）＝（ｆ３＋ｆ１－ｆ０）であるため、１系２次ＩＦ信号と２系２次ＩＦ信号との差分と、１系ＲＦ信号と２系ＲＦ信号との差分とは、いずれもβ－θとなる。
　さらに、（ｆ２＋ｆ１＋ｆ０）＝（ｆ３＋ｆ１－ｆ０）＝１５００ＭＨｚ、ｆ２＝１３７０ＭＨｚ、ｆ３＝１４３０ＭＨｚとそれぞれし、水晶振動子３３４の最大精度を仮に１ｐｐｍとした場合、１系統目と２系統目の偏差は、（１４３０ＭＨｚ－１３７０ＭＨｚ）×１ｐｐｍ＝６０Ｈｚがβ‐θの最大値となる。このため、１０Ｈｚ以下が求められるマイクロ波帯のＦＰＵでは、大きな問題（系統間偏差）となり安定した伝送ができないという問題が発生する。
　この対策として、周波数精度の高い０．１ｐｐｍの周波数精度を持った局部発振器を使用することも考えられるが、コスト面、大きさにおいてＦＰＵに実装することは困難である。
　本発明は、このような状況に鑑みなされたもので上記課題を解決し、送信出力での系統間の周波数偏差を解消することができる無線伝送装置を提供することを目的とする。
　本発明の無線伝送装置は、系統間で同一周波数のベースバンド信号と系統ごとに異なる中間周波数信号との間の周波数変換をそれぞれ行う制御部と、系統ごとに異なる前記中間周波数信号と系統間で同一周波数の高調波信号との間の周波数変換をそれぞれ行う高周波部とを備え、前記制御部と前記高周波部との間は、系統ごとの前記中間周波数信号が合成された合成中間周波数信号として単一の中間周波数ケーブルを経由して伝送する無線伝送装置であって、前記制御部での周波数変換に第１基準信号を用いると共に、前記高周波部での間の周波数変換に前記第１基準信号と同期させた第２基準信号及び第３基準信号を用い、前記第３基準信号は、前記第１基準信号及び第２基準信号に基づいて生成されたものであることを特徴とする。
　また、本発明の無線伝送装置において、前記制御部は、１系統目の前記ベースバンド信号を前記第１基準信号の周波数から上側に周波数変換して１系統目の前記中間周波数信号を生成させると共に、２系統目の前記ベースバンド信号を前記第１基準信号の周波数から下側に周波数変換して２系統目の前記中間周波数信号を生成させ、前記高周波部は、１系統目の前記中間周波数信号を前記第２基準信号の周波数から上側に周波数変換させると共に、２系統目の前記中間周波数信号を前記第３基準信号の周波数から下側に周波数変換させ、前記第３基準信号の周波数は、前記第２基準信号に前記第１基準信号の周波数を２倍にした逓倍信号を乗算することで、前記第２基準信号の周波数と前記第１基準信号の周波数の２倍とを加算した値に設定しても良い。
　また、本発明の無線伝送装置において、前記第１基準信号は、前記合成中間周波数信号に合成された状態で前記制御部から前記高周波部に伝送してもよい。
　本発明によれば、制御部と高周波部との間の伝送を単一の中間周波数ケーブル経由で行っても、送信出力での系統間の周波数偏差を解消することができるため、無線伝送の周波数をマイクロ波帯としたＭＩＭＯ方式のＦＰＵに適用することができるという効果を奏する。
本発明に係る無線伝送装置の実施の形態の構成を示すブロック図である。 従来の無線伝送装置の構成を示すブロック図である。
　以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
　本実施の形態は、無線伝送の周波数をマイクロ波帯としたＭＩＭＯ方式のＦＰＵ１０ａであり、図１を参照すると、制御部２０ａと、高周波部３０ａとの２ピースで構成され、制御部２０ａと、高周波部３０ａとが同軸ケーブル等で構成された単一の中間周波数ケーブル４０で接続されている。
　制御部２０ａは、デジタル変調ユニット２１１と、デジタル変調ユニット２１２と、局部発振器２２０ａと、ミキサ２３１と、ミキサ２３２と、バンドパスフィルタ２４１と、バンドパスフィルタ２４２と、合成器２５０ａとを備えている。
　デジタル変調ユニット２１１で生成されたベースバンド信号である１系統目の周波数ｆ０帯の変調波（例えば、ｆ０＝３０ＭＨｚ）は、局部発振器２２０ａで生成された周波数ｆ１の基準信号（例えば、ｆ１＝１００ＭＨｚ）とミキサ２３１で乗算され、（ｆ１＋ｆ０）帯のバンドパスフィルタ２４１でフィルタリングされ、周波数ｆ１から上側に周波数変換された（ｆ１＋ｆ０）帯の中間周波数信号（以下、１系１次ＩＦ信号と称す。例えば、１３０ＭＨｚ）に変換される。
　デジタル変調ユニット２１２で生成されたベースバンド信号である２系統目の周波数ｆ０帯の変調波（例えば、ｆ０＝３０ＭＨｚ）は、局部発振器２２０ａで生成された周波数ｆ１の基準信号（例えば、ｆ１＝１００ＭＨｚ）とミキサ２３２で乗算され、（ｆ１－ｆ０）帯のバンドパスフィルタ２４２でフィルタリングされ、周波数ｆ１から下側に周波数変換された（ｆ１－ｆ０）帯の中間周波数信号（以下、２系１次ＩＦ信号と称す。例えば、７０ＭＨｚ）に変換される。
　異なる周波数帯の１系１次ＩＦ信号と２系１次ＩＦ信号は、局部発振器２２０ａで生成された周波数ｆ１の基準信号と共に、合成器２５０によって合成ＩＦ信号として合成され、単一の中間周波数ケーブル４０を介して高周波部３０ａに出力される。
　ここで、局部発振器２２０ａの精度による周波数偏差をαとすると、１系１次ＩＦ信号は、（ｆ１＋α）＋ｆ０＝ｆ１＋ｆ０＋α、２系１次ＩＦ信号は、（ｆ１＋α）－ｆ０＝ｆ１－ｆ０＋αとなり、それぞれα分の偏差を持った信号となる。
　高周波部３０は、分配器３１０ａと、バンドパスフィルタ３２１と、バンドパスフィルタ３２２と、バンドパスフィルタ３２３と、局部発振器３３１ａと、局部発振器３３２ａと、ミキサ３４１と、ミキサ３４２と、バンドパスフィルタ３５１と、バンドパスフィルタ３５２と、可変局部発振器３３３と、ミキサ３６１と、ミキサ３６２と、バンドパスフィルタ３７１と、バンドパスフィルタ３７２と、増幅器３８１と、増幅器３８２とを備えている。なお、局部発振器３３１ａ、局部発振器３３２ａ及び可変局部発振器３３３は、基準となる水晶振動子３３４と共にシンセサイザー３３０ａを構成している。
　制御部２０ａからの合成ＩＦ信号は、分配器３１０ａによって（ｆ１＋ｆ０）帯のバンドパスフィルタ３２１と、（ｆ１－ｆ０）帯のバンドパスフィルタ３２２と、（ｆ１）帯のバンドパスフィルタ３２３とに分配される。
　（ｆ１）帯のバンドパスフィルタ３２３に入力された合成ＩＦ信号は、局部発振器２２０ａで生成された周波数ｆ１の基準信号のみが抽出され、局部発振器３３１ａと、局部発振器３３２ａとに入力される。これにより、制御部２０ａの局部発振器２２０ａと、局部発振器３３１ａ及び局部発振器３３２ａとの同期を取る。
　（ｆ１＋ｆ０）帯のバンドパスフィルタ３２１に入力された合成ＩＦ信号は、（ｆ１＋ｆ０）帯の１系１次ＩＦ信号のみが抽出される。そして、１系１次ＩＦ信号は、局部発振器３３１ａで生成された周波数ｆ２の基準信号（例えば、ｆ２＝１３７０ＭＨｚ）とミキサ３４１で乗算され、（ｆ２＋ｆ１＋ｆ０）帯のバンドパスフィルタ２４２でフィルタリングされる。これにより、１系１次ＩＦ信号は、周波数ｆ２から上側に周波数変換された（ｆ２＋ｆ１＋ｆ０）帯の中間周波数信号（以下、１系２次ＩＦ信号と称す。例えば、ｆ２＋ｆ１＋ｆ０＝１５００ＭＨｚ）に変換される。
　（ｆ１－ｆ０）帯のバンドパスフィルタ３２１に入力された合成ＩＦ信号は、（ｆ１－ｆ０）帯の２系１次ＩＦ信号のみが抽出される。そして、２系１次ＩＦ信号は、局部発振器３３２ａで生成された周波数ｆ３の基準信号（例えば、ｆ３＝１４３０ＭＨｚ）とミキサ３４２で乗算され、（ｆ３－（ｆ１－ｆ０））帯のバンドパスフィルタ２４２でフィルタリングされる。
　局部発振器３３２ａは、局部発振器３３２ａで生成される周波数ｆ２の基準信号に、局部発振器２２０ａで生成された基準信号の周波数ｆ１を２倍にした逓倍信号を乗算することで、周波数ｆ３＝ｆ２＋２ｆ１の基準信号を生成する。例えば、局部発振器３３２ａは、局部発振器２２０ａで生成された周波数ｆ１を２倍の周波数２ｆ１に変換する逓倍回路、局部発振器３３２ａで生成される周波数ｆ２の基準信号と周波数２ｆ１の逓倍回路から出力される逓倍信号とを乗算するミキサと、当該ミキサからの出力信号をフィルタリングする（ｆ２＋２ｆ１）帯のバンドパスフィルタとで構成することができる。
　従って、（ｆ３－（ｆ１－ｆ０））＝（（ｆ２＋２ｆ１）－（ｆ１－ｆ０））＝（ｆ２ ＋ｆ１＋ｆ０）＝となる。これにより、２系１次ＩＦ信号は、周波数ｆ３から下側に周波数変換された（ｆ３－（ｆ１－ｆ０））帯、すなわち１系２次ＩＦ信号と同じ周波数帯の中間周波数信号（以下、２系２次ＩＦ信号と称す。例えば、ｆ３＋ｆ１－ｆ０＝１５００ＭＨｚ）に変換される。
　１系２次ＩＦ信号と２系２次ＩＦ信号とは、可変局部発振器３３３で生成された周波数ｆ４の基準信号（例えば、ｆ４＝５５３８ＭＨｚ）とミキサ３６１とミキサ３６２とでそれぞれ乗算され、（ｆ４＋ｆ２＋ｆ１＋ｆ０）帯のバンドパスフィルタ３７１とバンドパスフィルタ３７２とでフィルタリングされる。これにより、１系２次ＩＦ信号と２系２次ＩＦ信号は、周波数ｆ４から上側に周波数変換された（ｆ４＋ｆ２＋ｆ１＋ｆ０）帯の高周波信号（以下、１系ＲＦ信号と２系ＲＦ信号とそれぞれ称す。例えば、ｆ４＋ｆ２＋ｆ１＋ｆ０＝７０３８ＭＨｚ＝略７ＧＨｚ）に変換される。１系ＲＦ信号と２系ＲＦ信号とは、増幅器３８１と増幅器３８２とによりそれぞれ増幅されてマイクロ波出力端子Ｚ１、Ｚ２から図示しないアンテナに出力され、無線により送信される。
　ここで、局部発振器３３１ａの精度による周波数偏差をβとすると、局部発振器３３２ａの周波数偏差は、β＋２αとなる（αは、局部発振器２２０ａの精度による周波数偏差）。従って、１系２次ＩＦ信号は、（ｆ２＋β）＋（ｆ１＋ｆ０＋α）＝ｆ２＋ｆ１＋ｆ０＋α＋β、２系２次ＩＦ信号は、（ｆ３＋β＋２α）－（ｆ１－ｆ０＋α）＝ｆ３－（ｆ１－ｆ０）＋α＋βとなり、（ｆ２＋ｆ１＋ｆ０）＝（ｆ３－（ｆ１－ｆ０））であるため、１系２次ＩＦ信号と２系２次ＩＦ信号との差分は、ゼロになる。そして、局部発振器２２０ａ、局部発振器３３１ａ及び局部発振器３３２ａとの同期により、系統間の周波数偏差を無くすことが可能となる。
　そして、局部発振器３３１の精度による周波数偏差をηとそれぞれすると、１系ＲＦ信号は、（ｆ４＋η）＋（ｆ２＋ｆ１＋ｆ０＋α＋β）＝ｆ４＋ｆ２＋ｆ１＋ｆ０＋α＋β＋η、２系ＲＦ信号は、（ｆ４＋η）＋（ｆ３＋ｆ１－ｆ０＋α＋β）＝ｆ４＋ｆ３－（ｆ１－ｆ０）＋α＋β＋ηとなり、同様に１系ＲＦ信号と２系ＲＦ信号との差分は、ゼロになる。すなわち、マイクロ波帯などに周波数変換する場合は、同じ可変局部発振器３３３を分配し、マイクロ波帯周波数変換器として機能するミキサ３６１とミキサ３６２とによってそれぞれ周波数変換し、上側または下側と各系統で同じ周波数変換を選択することで系統間の偏差なくマイクロ波帯へ周波数変換することが可能となる。
　なお、上述した実施の形態では、無線伝送装置として送信装置を例にして説明したが、上記した動作とは逆の動作を行うことにより、受信装置にも適用することができる。
　以上のように本実施形態では、系統間で同一周波数のベースバンド信号と系統ごとに異なる中間周波数信号との間の周波数変換をそれぞれ行う制御部２０ａと、系統ごとに異なる中間周波数信号と系統間で同一周波数の高調波信号との間の周波数変換をそれぞれ行う高周波部３０ａとを備え、制御部２０ａと高周波部３０ａとの間は、系統ごとの中間周波数信号が合成された合成中間周波数信号として単一の中間周波数ケーブル４０を経由して伝送する無線伝送装置であって、制御部２０ａでの周波数変換に第１基準信号（局部発振器２２０ａで生成された周波数ｆ１の基準信号）を用いる共に、高周波部３０ａでの周波数変換に第１基準信号と同期させた第２基準信号（局部発振器３３１ａで生成された周波数ｆ２の基準信号）及び第３基準信号（局部発振器３３２ａで生成された周波数ｆ３の基準信号）を用い、第３基準信号は、第１基準信号及び第２基準信号に基づいて生成する。
　この構成により、制御部２０ａと高周波部３０ａとの間の伝送を単一の中間周波数ケーブル４０経由で行っても、送信出力での系統間の周波数偏差を解消することができるため、無線伝送の周波数をマイクロ波帯としたＭＩＭＯ方式のＦＰＵ１０ａに適用することができる。
　以上のように本実施形態では、制御部２０ａは、１系統目のベースバンド信号を第１基準信号の周波数ｆ１から上側に周波数変換して１系統目の中間周波数信号（１系１次ＩＦ信号）を生成させると共に、２系統目のベースバンド信号を第１基準信号の周波数から下側に周波数変換して２系統目の中間周波数信号（２系１次ＩＦ信号）を生成させ、高周波部は、１系１次ＩＦ信号を第２基準信号の周波数から上側に周波数変換させて１系２次ＩＦ信号を生成すると共に、２系１次ＩＦ信号を第３基準信号の周波数から下側に周波数変換させて２系２次ＩＦ信号を生成し、第３基準信号の周波数ｆ３は、第２基準信号に第１基準信号の周波数ｆ１を２倍にした逓倍信号を乗算することで、第２基準信号の周波数ｆ２と第２基準信号の周波数ｆ１の２倍とを加算した値に設定されている。
　この構成により、１系２次ＩＦ信号と２系２次ＩＦ信号との差分は、ゼロになり、局部発振器２２０ａ、局部発振器３３１ａ及び局部発振器３３２ａとの同期により、系統間の周波数偏差を無くすことが可能となる。
　以上のように本実施形態において、第１基準信号は、合成中間周波数信号に合成された状態で制御部２０ａから高周波部３０ａに伝送される。
　この構成により、余分な配線を行うことなく、制御部２０ａから高周波部３０ａに第１基準信号を伝送することができる。
　以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。この実の施形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
本発明の実施の形態は、ＦＰＵ、放送用中継伝送装置に利用することができる。また、制御部と高周波部とより構成させる２ピースタイプの中継伝送装置に利用できる。また、制御部と高周波部が同軸ケーブル等で接続された放送用中継伝送装置や、ＭＩＭＯ方式のＦＰＵ、放送用伝送装置等に利用することができる。この出願は、２０１９年９月２６日に出願された日本出願特願２０１９－１７５２２５を基礎として優先権の利益を主張するものであり、その開示の全てを引用によってここに取り込む。
１０、１０ａ　ＦＰＵ２０、２０ａ　制御部３０、３０ａ　高周波部４０　中間周波数ケーブル２１１、２１２　デジタル変調ユニット２２０、２２０ａ　局部発振器２３１、２３２　ミキサ２４１、２４２　バンドパスフィルタ２５０、２５０ａ　合成器３１０、３１０ａ　分配器３２１、３２２、３２３　バンドパスフィルタ３３０、３３０ａ　シンセサイザー３３１、３３１ａ、３３２、３３２ａ　局部発振器３３３、可変局部発振器３３４　水晶振動子３４１、３４２　ミキサ３５１、３５２　バンドパスフィルタ３６１、３６２　ミキサ３７１、３７２　バンドパスフィルタ３８１、３８２　増幅器

Claims (3)

  1. 　系統間で同一周波数のベースバンド信号と系統ごとに異なる中間周波数信号との間の周波数変換をそれぞれ行う制御部と、系統ごとに異なる前記中間周波数信号と系統間で同一周波数の高調波信号との間の周波数変換をそれぞれ行う高周波部とを備え、前記制御部と前記高周波部との間は、系統ごとの前記中間周波数信号が合成された合成中間周波数信号として単一の中間周波数ケーブルを経由して伝送する無線伝送装置であって、
    　前記制御部での周波数変換に第１基準信号を用いる共に、前記高周波部での周波数変換に前記第１基準信号と同期させた第２基準信号及び第３基準信号を用い、
    　前記第３基準信号は、前記第１基準信号及び第２基準信号に基づいて生成されたものであることを特徴とする無線伝送装置。
  2. 　前記制御部は、１系統目の前記ベースバンド信号を前記第１基準信号の周波数から上側に周波数変換して１系統目の前記中間周波数信号を生成させると共に、２系統目の前記ベースバンド信号を前記第１基準信号の周波数から下側に周波数変換して２系統目の前記中間周波数信号を生成させ、
    　前記高周波部は、１系統目の前記中間周波数信号を前記第２基準信号の周波数から上側に周波数変換させると共に、２系統目の前記中間周波数信号を前記第３基準信号の周波数から下側に周波数変換させ、
    　前記第３基準信号の周波数は、前記第２基準信号に前記第１基準信号の周波数を２倍にした逓倍信号を乗算することで、前記第２基準信号の周波数と前記第１基準信号の周波数の２倍とを加算した値に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の無線伝送装置。
  3. 　前記第１基準信号は、前記合成中間周波数信号に合成された状態で前記制御部から前記高周波部に伝送されることを特徴とする請求項１又は２に記載の無線伝送装置。
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