JP4250125B2 - Wireless transmission device - Google Patents
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Description
この発明は、無線送信装置に関し、一例として、特に、放送波をマイクロ波帯で無線送信するマイクロ波帯無線送信装置に関する。 This invention relates to a wireless transmission device, as an example, particularly relates to a microwave band radio transmission equipment that wirelessly transmits broadcast waves in the microwave band.
従来、マイクロ波帯無線通信システムとしては、図5に示すように、高周波無線送信装置100と高周波無線受信装置201とを備えたものがある(例えば、特開2003−258655号公報参照)。なお、ここで、マイクロ波帯とは、マイクロ波帯とミリ波帯とを含む周波数帯域をいう。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a microwave band wireless communication system, as shown in FIG. 5, there is one provided with a high frequency
まず、図5に示す高周波無線送信装置100を説明する。この高周波無線送信機100は、第1のアップコンバータ(中間周波数変調器)と第2のアップコンバータ(マイクロ波帯変調器)とから構成される。
First, the high-frequency
上記第1のアップコンバータは、局部発振器400と、ミキサ130と、フィルタ150と、増幅器160と、電力分配器260と、減衰器270(レベル調整器)と、電力合成器180とにより構成される。
The first up-converter includes a
高周波無線送信装置100に対して、変調波信号である第1のIF信号IF1が入力される。この第1のIF信号IF1は、例えば、直交マルチキャリア変調方式(OFDM変調方式)で変調された信号である。上記ミキサ130は、入力された上記第1のIF信号IF1と、基準信号源である局部発振器400から出力される第1のLO信号(局部発振信号)fLO1とを乗積し、第2のIF信号IF2を出力する。
A first IF signal IF1 that is a modulated wave signal is input to the high-frequency
さらに、ミキサ130の直後に設けられたフィルタ150は、主に第2のIF信号IF2の成分のみを取り出す。また、電力分配器260は局部発振器400が出力した第1のLO信号fLO1の一部を減衰器270に分配する。この減衰器270は分配された第1のLO信号fLO1のレベルを調整し、その後、電力合成器180は、第1のLO信号fLO1と第2のIF信号IF2とを合流させる。
Furthermore, the
以上により、第2のIF信号IF2(高周波信号fRF1)と基準信号である第1のLO信号fLO1との多重波信号すなわち中間周波数多重信号が生成される。この多重波信号は、増幅器160によって増幅され、増幅された多重波信号が第2のアップコンバータに入力される。
As described above, a multi-wave signal, that is, an intermediate frequency multiplexed signal, of the second IF signal IF2 (high-frequency signal fRF1) and the first LO signal fLO1 that is the reference signal is generated. This multiwave signal is amplified by the
次に、第2のアップコンバータについて説明する。第2のアップコンバータは、第2の局部発振器800と、ミキサ170と、フィルタ900と、増幅器1000とで構成される。
Next, the second up converter will be described. The second up-converter includes a second
ミキサ170は、高周波信号fRF1と第1のLO信号fLO1との多重波信号と、第2の局部発振器800から出力される第2のLO信号(局部発振信号)fLO2とを乗積し、無線信号へのアップコンバートを行なう。さらに、フィルタ900はアップコンバートされた上記無線信号の所望の周波数の信号のみを通過させ、増幅器1000は上記無線信号の上記所望の周波数の信号を増幅する。この増幅器1000で増幅された信号は、無線変調信号成分である(高周波信号fRF1+第2のLO信号fLO2)と、局部発振信号成分である(第1のLO信号fLO1+第2のLO信号fLO2)との多重信号である。
The
そして、送信アンテナ1100は、無線変調信号成分である(高周波信号fRF1+第2のLO信号fLO2)と、局部発振信号成分である(第1のLO信号fLO1+第2のLO信号fLO2)とを送信する。
The
次に、図5の高周波無線受信装置201を説明する。高周波無線受信装置201は、アンテナ1200と、フィルタ200と、増幅器210と、ミキサ220と、局部発振器230と、増幅器240と、電力分配器250と、フィルタ260と、フィルタ270と、ミキサ310と増幅器320とで構成される。
Next, the high frequency
この高周波無線受信装置201は、高周波無線送信装置100が送信する信号72を受信する。前述のとおり、高周波無線送信機100が送信する信号72は、局部発振信号成分である(第1のLO信号fLO1+第2のLO信号fLO2)および無線変調信号成分(高周波信号fRF1+第2のLO信号fLO2)から成る。高周波無線受信機201は、受信した信号を元の変調波信号である第1のIF信号IF1にダウンコンバートする。以下に、その手順を説明する。
The high-frequency
アンテナ1200は、高周波無線送信装置100より送信された信号72を受信する。フィルタ200は、受信した信号の不要波(例えば、帯域外妨害等)を除去する。増幅器210はフィルタ200を通過した信号を増幅する。ミキサ220は、上記増幅された信号と局部発振器230から出力される第2のLO信号(局部発振信号)fLO2とを乗積する。これにより、LO信号成分(fLO1+fLO2)と無線変調信号成分(fRF1+fLO2)は、中間周波数多重信号IFM2にダウンコンバートされる。すなわち、中間周波数多重信号IFM2=(第1のLO信号fLO1+高周波信号fRF1)である。また、この高調波信号fRF1は、(第1のIF信号IF1+第1のLO信号fLO1)である。
The
次に、増幅器240は中間周波数多重信号IFM2を増幅する。この中間周波数多重信号IFM2のうちの高周波信号fRF1は、高周波信号fRF1のみが通過できるフィルタ260を経由して、ミキサ310に入力される。一方、第1のLO信号fLO1は、第1のLO信号fLO1のみが通過できるフィルタ270を経由して、増幅器320によって増幅された後、ミキサ310に入力される。このミキサ310は上記高周波信号fRF1と第1のLO信号fLO1とを乗積する。これにより、高周波信号fRF1はダウンコンバートされ、第1のIF信号IF1へ復調される。
Next, the
ところで、上記従来の無線通信システムにおける無線送信装置100には以下の問題点がある。
Incidentally, the
すなわち、従来の上記無線送信装置100は、高周波信号fRF1(第2のIF信号IF2)と第1のLO信号fLO1とを電力合成器180で合成して生成した中間周波数多重信号を増幅器160で増幅する構成となっている。このため、増幅器160は、高周波信号fRF1と第1のLO信号fLO1とをそれぞれ独立して増幅することができない。したがって、第1のLO信号fLO1のレベルは高周波信号fRF1のレベルよりも常に大きく、増幅器160の動作は非線形動作となってしまう。このため、高周波信号fRF1(第2のIF信号IF2)と第1のLO信号fLO1の信号成分は、不要波成分や、大きな歪み成分を含んでしまい、また、ミキサ130への逆流も発生する。以上により、従来の無線送信装置では、正常な第1のアップコンバージョン特性を得ることが困難である。
That is, the conventional
ここで、図6に、増幅器160の前後での入力側スペクトラムと出力側スペクトラムを示す。図6(A)は入力側スペクトルを示している。基準信号である第1のLO信号fLO1の出力レベルは、第2のIF信号IF2である高周波信号fRF1の総パワーと同等レベル以上である。図6(A)では概念的に第1のLO信号fLO1と高周波信号fRF1とのレベル比をΔPで示している。
Here, FIG. 6 shows an input side spectrum and an output side spectrum before and after the
一方、図6(B)は、増幅器160の出力側のスペクトルを示している。第1のLO信号fLO1と高周波信号fRF1(第2のIF信号IF2)とが増幅器160(利得をGとする)に入力されると、増幅器160は、第1のLO信号fLO1により歪み非線形動作を引き起こす(利得のコンプレッションをgで示している)。この非線形動作により、第1のLO信号fLO1の信号レベルは、ΔP+(G−g)となり、高周波信号fRF1(第2のIF信号IF2)は十分にレベルを増加することができず、かつスペクトラムも再成長が起こり広がってしまう。とりわけ、高周波信号fRF1が歪みに弱い変調方式(OFDM(直交マルチキャリア)変調方式、64QAM(直交振幅変調)等の多値変調方式等)の場合、増幅器160の歪みの影響は極めて大きくなる。
On the other hand, FIG. 6B shows a spectrum on the output side of the
さらに、ミキサ130にて、第1のIF信号IF1と第1のLO信号fLO1とを乗積する場合、従来の無線送信装置では、第1のIF信号IF1またはミキサ130にて乗積される第1のLO信号fLO1のレベルを調整できる構成となっていない。このため、第1のIF信号IF1のレベルが大きすぎる場合、受信装置側で復調ができないという問題がおこる。逆に、第1のIF信号IF1のレベルが小さすぎる場合には、無線による伝送距離が短くなってしまうという問題がある。
そこで、この発明の課題は、良好なアップコンバージョン特性を得ることができる上に、無線伝送帯域を拡大できて、複数の変調波信号に対応できる無線送信装置を提供することにある。 An object of the present invention is on which it is possible to obtain a good up-conversion characteristics, and can enlarge the radio transmission band is to provide a wireless transmission equipment capable of accommodating a plurality of modulation wave signal.
上記課題を解決するため、この発明の無線送信装置は、入力端子と、
上記入力端子に入力された入力信号をアップコンバートする第1のアップコンバータとを備え、
上記第1のアップコンバータは、
基準信号を発振する局部発振器と、
上記入力信号と上記基準信号とを乗積して変調周波数信号を生成するミキサと、
上記ミキサで生成された上記変調周波数信号のみを通過させるフィルタと、
抵抗で構成されたT型アッテネータもしくはπ型アッテネータと増幅器とで構成されていると共に上記入力信号または上記変調周波数信号のレベルを調整する入力信号レベル調整器と、
上記基準信号を分配する分配器と、
上記分配器で分配された上記基準信号のレベルを調整する基準信号レベル調整器と、
上記基準信号レベル調整器から出力された基準信号と、上記変調周波数信号とを合成する合成器とを有し、
上記フィルタは、上記ミキサと上記合成器との間に配置され、
上記入力信号レベル調整器は、上記入力端子と上記合成器との間に配置されており、
上記入力信号レベル調整器と上記基準信号レベル調整器とによって、上記変調周波数信号の信号レベルと上記基準信号の信号レベルを調整して、上記変調周波数信号の電力Sと上記基準信号の電力Tとの電力比率S/Tを1以下にすることを特徴としている。
In order to solve the above problems, a wireless transmission device of the present invention includes an input terminal,
A first up-converter that up-converts the input signal input to the input terminal,
The first up-converter is
A local oscillator that oscillates a reference signal;
A mixer that multiplies the input signal and the reference signal to generate a modulation frequency signal;
A filter that passes only the modulation frequency signal generated by the mixer;
An input signal level adjuster configured of a T-type attenuator or a π-type attenuator configured by a resistor and an amplifier and adjusting the level of the input signal or the modulation frequency signal;
A distributor for distributing the reference signal;
A reference signal level adjuster for adjusting the level of the reference signal distributed by the distributor;
A synthesizer that synthesizes the reference signal output from the reference signal level adjuster and the modulation frequency signal;
The filter is disposed between the mixer and the combiner;
The input signal level adjuster is disposed between the input terminal and the combiner ,
The signal level of the modulation frequency signal and the signal level of the reference signal are adjusted by the input signal level adjuster and the reference signal level adjuster, and the power S of the modulation frequency signal and the power T of the reference signal are The power ratio S / T is 1 or less .
この発明の無線送信装置では、上記入力信号レベル調整器は、上記入力端子と上記合成器との間に配置されている。したがって、入力信号をアップコンバートするに際し、合成器によって合成する前に、上記入力信号レベル調整器と基準信号レベル調整器によって、入力信号または変調周波数信号のレベルと、基準信号のレベルとを、別々に独立に調整できる。このため、上記変調周波数信号のレベルと基準信号のレベルとの和を一定にでき、かつ、上記変調周波数信号と基準信号とのレベル比を一定にできる。 In the wireless transmission device of the present invention, the input signal level adjuster is disposed between the input terminal and the combiner. Therefore, when up-converting the input signal, before the signal is synthesized by the synthesizer, the level of the input signal or modulation frequency signal and the level of the reference signal are separated by the input signal level adjuster and the reference signal level adjuster. Can be adjusted independently. For this reason, the sum of the level of the modulation frequency signal and the level of the reference signal can be made constant, and the level ratio between the modulation frequency signal and the reference signal can be made constant.
また、一実施形態の無線送信装置は、上記入力信号レベル調整器を上記ミキサの後段に配置した。 Further, in the wireless transmission device according to an embodiment, the input signal level adjuster is arranged at the subsequent stage of the mixer.
この無線送信装置では、入力信号レベル調整器を上記ミキサの後段に配置したので、入力信号レベル調整器と基準信号レベル調整器によって、ミキサが生成した変調周波数信号のレベルと、局部発振器による基準信号のレベルとを、合成器で合成する前に別々に調整できる。このため、上記変調周波数信号のレベルを精度よくレベル調整することが可能である上に、増幅器や減衰器で構成されるレベル調整器自身の歪みを防ぐことができる。したがって、より線形性にすぐれたレベル調整が可能であるので、信号品質の優れた送信波を生成できる。 In this wireless transmission device, since the input signal level adjuster is arranged after the mixer, the level of the modulation frequency signal generated by the mixer by the input signal level adjuster and the reference signal level adjuster, and the reference signal by the local oscillator Can be adjusted separately before combining with the combiner. Therefore, the level of the modulation frequency signal can be adjusted with high accuracy, and distortion of the level adjuster itself composed of an amplifier and an attenuator can be prevented. Therefore, level adjustment with better linearity is possible, and a transmission wave with excellent signal quality can be generated.
また、一実施形態の無線送信装置は、上記入力信号レベル調整器を上記ミキサの前段に配置した。 In the wireless transmission device according to an embodiment, the input signal level adjuster is arranged in front of the mixer.
この実施形態の無線送信装置では、上記入力信号レベル調整器が、上記ミキサの前段に配置されたことで、入力信号を変調する前に、入力信号のレベルを調整することができる。この入力信号は外部から入力される信号であり、直接スペクトラムアナライザやパワーメータ等でレベル測定できることから、この測定レベル値に応じて、入力レベルを調整することが可能である。また、変調する前の入力信号は周波数が低いので、自動利得制御増幅器(AGC)等によるレベル調整も容易にできる。加えて、変調の深さを調節することができるので、変調後の無線信号は無線区間等の損失等に対する耐性が強くなり、信号品質が高くなり無線伝送距離を拡大することが可能となる。 In the wireless transmission device of this embodiment, the input signal level adjuster is arranged in the preceding stage of the mixer, so that the level of the input signal can be adjusted before the input signal is modulated. This input signal is an externally input signal, and the level can be directly measured with a spectrum analyzer, a power meter, or the like. Therefore, the input level can be adjusted according to the measurement level value. Since the input signal before modulation has a low frequency, level adjustment by an automatic gain control amplifier (AGC) or the like can be easily performed. In addition, since the modulation depth can be adjusted, the modulated radio signal is more resistant to loss in the radio section and the like, the signal quality is improved, and the radio transmission distance can be increased.
また、一実施形態の無線送信装置は、上記入力信号レベル調整器を上記ミキサの前段と後段との両方に配置した。 In the wireless transmission device according to an embodiment, the input signal level adjuster is arranged in both the front stage and the rear stage of the mixer.
この実施形態の無線送信装置では、入力信号を変調する前に入力信号のレベルを調整することができる。さらに、上記入力信号レベル調整器と基準信号レベル調整器とでもって、変調周波数信号のレベルと、基準信号のレベルとを、合成する前に別々に調整できる。したがって、後段の入力信号レベル調整器は上記入力信号のレベルのみを、加算される基準信号に対して比率や絶対パワーを最適化できる。さらに、前段の入力信号レベル調整器は、変調をかける前に、入力信号をレベル調整できるので、変調の深さも、上記基準信号に対して最適化することができる。この結果、受信側復調時の復調品質であるSN(信号対ノイズ)比を、より高くできる。 In the wireless transmission device of this embodiment, the level of the input signal can be adjusted before the input signal is modulated. Further, the level of the modulation frequency signal and the level of the reference signal can be adjusted separately before synthesis by the input signal level adjuster and the reference signal level adjuster. Therefore, the input signal level adjuster at the subsequent stage can optimize the ratio and absolute power of only the level of the input signal with respect to the reference signal to be added. Furthermore, since the input signal level adjuster in the previous stage can adjust the level of the input signal before applying the modulation, the modulation depth can be optimized with respect to the reference signal. As a result, the SN (signal-to-noise) ratio, which is the demodulation quality at the time of demodulation on the receiving side, can be further increased.
また、本発明の無線送信装置は、上記入力信号レベル調整器と上記基準信号レベル調整器とによって、上記変調周波数信号の信号レベルと上記基準信号の信号レベルを調整して、上記変調周波数信号の電力Sと上記基準信号の電力Tとの電力比率S/Tを1以下にする。 The radio transmission apparatus of the present invention adjusts the signal level of the modulation frequency signal and the signal level of the reference signal by the input signal level adjuster and the reference signal level adjuster, and The power ratio S / T between the power S and the power T of the reference signal is set to 1 or less.
本発明の無線送信装置では、上記変調周波数信号の電力Sと、上記基準信号の電力Tとの電力比率S/Tが1以下となるので、変調周波数信号の電力Sよりも、基準信号の電力Tが常に大きくなる。これにより、送信周波数変換手段の飽和点近くまで、中間周波数多重信号を一例として次段の送信周波数変換部へ入力することができる。 In the wireless transmission device of the present invention , since the power ratio S / T between the power S of the modulation frequency signal and the power T of the reference signal is 1 or less, the power of the reference signal is higher than the power S of the modulation frequency signal. T always increases. As a result, the intermediate frequency multiplexed signal can be input as an example to the transmission frequency converter at the next stage up to near the saturation point of the transmission frequency conversion means.
つまり、上記変調周波数信号は、一例として数100MHz〜2GHzに及ぶ一系列の広帯域信号の変調信号、つまり周波数軸方向に広がった広帯域な変調信号であり、基準信号に比較し、ピークレベル自体は小さい。これに対し、上記基準信号は、周波数1点のみで電力レベル方向に広がった信号(正弦波信号)であるので、上記基準信号と上記変調周波数信号とのレベルを比較すれば、上記基準信号のピークレベルが大きい。 That is, the modulation frequency signal is a modulation signal of a series of wideband signals ranging from several hundred MHz to 2 GHz as an example, that is, a wideband modulation signal spread in the frequency axis direction, and the peak level itself is small compared to the reference signal. . On the other hand, since the reference signal is a signal (sine wave signal) that spreads in the power level direction at only one frequency, if the levels of the reference signal and the modulation frequency signal are compared, The peak level is large.
したがって、この変調周波数信号と上記基準信号とが合成された中間周波数多重信号の入力レベルが増加してゆくと、次段の送信周波数変換部では、上記基準信号でまず歪むこととなる。これにより、上記変調周波数信号に、64QAM(直交振幅変調)等の多値位相変調信号やOFDM変調信号を用いた場合、上記送信周波数変換部は、直接、上記変調周波数信号の増大により歪むことがなく、スペクトラムの再成長とスプリアスの発生を極力低減できる。したがって、この実施形態によれば、上記基準信号(正弦波信号)でまず歪んでゆくので、大きなバックオフをとることなく、中間周波数多重信号を次段の上記送信周波数変換部の飽和点近傍まで振り込むことが可能であり、送信周波数変換部の電力効率を高くすることが可能となる。 Therefore, when the input level of the intermediate frequency multiplexed signal obtained by synthesizing the modulation frequency signal and the reference signal is increased, the transmission frequency converter at the next stage is first distorted by the reference signal. Accordingly, when a multi-level phase modulation signal such as 64QAM (Quadrature Amplitude Modulation) or an OFDM modulation signal is used as the modulation frequency signal, the transmission frequency conversion unit may be directly distorted due to an increase in the modulation frequency signal. In addition, the regrowth of spectrum and the occurrence of spurious can be reduced as much as possible. Therefore, according to this embodiment, since the signal is first distorted by the reference signal (sine wave signal), the intermediate frequency multiplexed signal is moved to the vicinity of the saturation point of the transmission frequency conversion unit in the next stage without taking a large back-off. It is possible to increase the power efficiency of the transmission frequency converter.
また、一実施形態の無線送信装置は、上記第1のアップコンバータによりアップコンバートされた信号を、さらにアップコンバートする第2のアップコンバータを備え、この第2のアップコンバータによりアップコンバートされた信号を無線送信する。 The radio transmission apparatus according to an embodiment further includes a second up-converter that further up-converts the signal up-converted by the first up-converter, and the signal up-converted by the second up-converter Wireless transmission.
この実施形態の無線送信装置では、第1のアップコンバータで、入力信号を、一旦、中間周波数帯に周波数アップコンバートして、中間周波数多重信号を生成する。この第1のアップコンバータでは、一例としてマイクロ波帯変調器を構成する上記ミキサで上記入力信号を変調した際、変調するキャリアとしての基準信号(局部発振信号)と変調された上記入力信号との周波数間隔が大きくなった両側波帯信号を生成する。さらに、一例として両側波帯信号のうちのどちらかの側波帯を選択したのち、生成した中間周波数多重信号を、さらに第2のアップコンバータで周波数アップコンバートする。これにより、周波数アップコンバートでどれほど周波数が高くなっても、たとえば、マイクロ波/ミリ波送信フィルタを用いて、片側波を容易に濾波して、片側波帯信号を生成できる。このように、所望波のみを伝送することによって、不要波成分が少なく、伝送効率の優れた良質の無線信号を生成できる。 In the wireless transmission device of this embodiment, the first up-converter temporarily frequency-converts the input signal to the intermediate frequency band to generate an intermediate frequency multiplexed signal. In the first up-converter, as an example, when the input signal is modulated by the mixer constituting the microwave band modulator, a reference signal (local oscillation signal) as a carrier to be modulated and the modulated input signal are modulated. A double sideband signal having a large frequency interval is generated. Further, as an example, after selecting one of the sideband signals of the double sideband signals, the generated intermediate frequency multiplexed signal is further frequency upconverted by the second upconverter. Thereby, no matter how much the frequency is increased by frequency up-conversion, for example, a single-sideband signal can be generated by easily filtering one-sideband using a microwave / millimeter-wave transmission filter. Thus, by transmitting only the desired wave, it is possible to generate a high-quality radio signal with less unnecessary wave components and excellent transmission efficiency.
また、一実施形態の無線送信装置は、上記ミキサと、上記合成器との間に、所定の周波数帯の信号のみを通過させるフィルタを設けた。 In the wireless transmission device according to an embodiment, a filter that allows only a signal in a predetermined frequency band to pass is provided between the mixer and the combiner.
この実施形態の無線送信装置では、上記フィルタでもって、変調周波数信号の成分のみを通過させることができ、このフィルタで下側波帯または上側波信号波帯を選択できる。しかも、このフィルタでもって、信号レベルの大きい基準信号の漏れ成分を抑制できる。加えて、このフィルタによって、中間周波数の段階で、送信波の占有周波数帯域幅を決定できる。これにより、より低周波側で、帯域制限する場合に比較して、フィルタの比帯域(中心周波数に対する通過帯域の比)幅を小さくすることができ、容易かつ小型にフィルタを設計、製作できる。さらに、より周波数の高い無線周波数帯(マイクロ波乃至ミリ波帯)で帯域制限する場合に比較し、フィルタの共振器のQ値(クオリティファクタ)の値を大きくできる。したがって、減衰帯域での抑圧度を大きくでき、かつ、急峻に帯域制限できて、占有周波数帯域幅を明確に定めることができ、高品質な無線送信信号を生成できる。 In the wireless transmission device of this embodiment, only the component of the modulation frequency signal can be passed with the filter, and the lower sideband or the upper side signal waveband can be selected with this filter. Moreover, this filter can suppress the leakage component of the reference signal having a high signal level. In addition, the filter can determine the occupied frequency bandwidth of the transmission wave at the intermediate frequency stage. As a result, the bandwidth of the filter (the ratio of the pass band to the center frequency) can be reduced compared to the case where the band is limited on the lower frequency side, and the filter can be designed and manufactured easily and compactly. Further, the Q value (quality factor) of the resonator of the filter can be increased as compared with the case where the band is limited in a radio frequency band (microwave or millimeter wave band) having a higher frequency. Therefore, the degree of suppression in the attenuation band can be increased, the band can be sharply limited, the occupied frequency bandwidth can be clearly defined, and a high-quality radio transmission signal can be generated.
また、一実施形態の無線送信装置は、上記フィルタは、上記基準信号の周波数よりも下側波帯の信号を通過させる。 In the wireless transmission device according to an embodiment, the filter passes a signal in a lower sideband than the frequency of the reference signal.
この実施形態の無線送信装置では、上記ミキサによる周波数変換後の変調周波数信号(第1の中間周波数信号)は、入力信号の周波数に対して低域側と高域側で周波数特性が反転する。この反転によって、広帯域信号である変調周波数信号(第1の中間周波数信号)は、レベル制御機能を有する増幅器や次段以降のミリ波帯へのアップコンバート(送信機側)およびダウンコンバート(受信機側)における周波数変換,増幅特性の周波数特性(周波数平坦性)を改善できる。これは次のような理由による。 In the wireless transmission device of this embodiment, the frequency characteristic of the modulated frequency signal (first intermediate frequency signal) after frequency conversion by the mixer is inverted between the low frequency side and the high frequency side with respect to the frequency of the input signal. By this inversion, the modulation frequency signal (first intermediate frequency signal), which is a wideband signal, is converted into an amplifier having a level control function, up-conversion (transmitter side) and down-conversion (receiver side) to the millimeter wave band after the next stage. The frequency characteristics (frequency flatness) of frequency conversion and amplification characteristics can be improved. This is due to the following reason.
通常、準マイクロ波帯(UHF帯)以上の高周波数においては、周波数変換過程や増幅の過程で、信号の周波数高域側よりも低域側の方が損失が小さく(増幅の場合は利得が大きく)、高域側の方が損失が大きい(増幅の場合は利得が小さく)なり、信号レベルは、横軸周波数、縦軸信号強度レベルとしたとき、平坦な周波数特性を理想とする特性に対して、右下がりの周波数特性となる。なお、この無線送信装置に入力される入力信号自体も、一例として、一系列の多チャンネル映像信号の複合信号の(超)広帯域信号であるが故に、高域側と低域側でレベル差を有し、高域側のレベルが低下した変調信号となっている。このような特性に加えて、無線送信装置側での第1の周波数変換(第1のアップコンバート)においても、上記一系列の入力信号に、同様に周波数変換された信号の高域側で損失が大きく、周波数低域側では損失が小さい特性がさらに付加される。このような周波数特性を改善して、平坦な特性とするために、送信側の第1の周波数変換によって下側波帯を用いる(具体的にはフィルタで下側波帯を選択する)ことにより、周波数変換される周波数特性を高域側と低域側を反転させることができる。つまり、第1の周波数変換以後の過程では、低域側と高域側で反転された信号に対して、信号の高域側で損失が大きく(利得が小さく)、低域側で損失が小さく(利得が大きい)という特性が付加されてゆくため、周波数特性が補償されてより平坦な特性となる。 In general, at high frequencies above the quasi-microwave band (UHF band), the loss is smaller on the low frequency side than on the high frequency side of the signal in the frequency conversion process and amplification process (the gain is higher in the case of amplification). (Large), loss on the high band side is larger (gain is smaller in the case of amplification), and when the signal level is the horizontal axis frequency and the vertical axis signal strength level, the flat frequency characteristics are ideal characteristics On the other hand, the frequency characteristic has a downward slope. As an example, the input signal itself that is input to this wireless transmission device is a (super) wideband signal of a composite signal of a series of multi-channel video signals, so that there is a level difference between the high frequency side and the low frequency side. The modulation signal has a high-frequency side lowered. In addition to such characteristics, in the first frequency conversion (first up-conversion) on the wireless transmission device side, a loss is caused on the high frequency side of the signal subjected to the frequency conversion in the same manner as the above-mentioned one series of input signals. The characteristic that the loss is large and the loss is small on the low frequency side is further added. In order to improve such frequency characteristics and make them flat, by using the lower sideband by the first frequency conversion on the transmission side (specifically, the lower sideband is selected by a filter) The frequency characteristics to be converted can be inverted between the high frequency side and the low frequency side. That is, in the process after the first frequency conversion, the loss is large on the high frequency side of the signal (small gain) and small on the low frequency side with respect to the signal inverted on the low frequency side and the high frequency side. Since the characteristic that the gain is large is added, the frequency characteristic is compensated and the characteristic becomes flatter.
また、一実施形態の無線通信システムは、上記無線送信装置と、この無線送信装置から送信された信号を受信する受信装置とを備えた。 A wireless communication system according to an embodiment includes the wireless transmission device and a reception device that receives a signal transmitted from the wireless transmission device.
この実施形態の無線通信システムでは、上記無線送信装置によりアップコンバートした信号を、受信装置側においてダウンコンバートするので、受信復調品質の高くでき、良好な通信システムを構成することができる。 In the wireless communication system of this embodiment, the signal up-converted by the wireless transmission device is down-converted on the receiving device side, so that the reception demodulation quality can be improved and a good communication system can be configured.
この発明の無線送信装置によれば、入力信号レベル調整器が入力端子と合成器との間に配置されている。したがって、入力信号をアップコンバートするに際し、合成器によって合成する前に、上記入力信号レベル調整器と基準信号レベル調整器によって、入力信号または変調周波数信号のレベルと、基準信号のレベルとを、別々に独立に調整できる。このため、上記変調周波数信号のレベルと基準信号のレベルとの和を一定にでき、かつ、上記変調周波数信号と基準信号とのレベル比を一定にできる。 According to the wireless transmission device of the present invention, the input signal level adjuster is disposed between the input terminal and the combiner. Therefore, when up-converting the input signal, before the signal is synthesized by the synthesizer, the level of the input signal or modulation frequency signal and the level of the reference signal are separated by the input signal level adjuster and the reference signal level adjuster. Can be adjusted independently. For this reason, the sum of the level of the modulation frequency signal and the level of the reference signal can be made constant, and the level ratio between the modulation frequency signal and the reference signal can be made constant.
また、上記入力信号レベル調整器は、入力信号または変調周波数信号を、合成器の前段でレベル調整するから、第1のアップコンバータにおける増幅器が歪み難くなる。 Further, since the input signal level adjuster adjusts the level of the input signal or the modulation frequency signal at the front stage of the combiner, the amplifier in the first up-converter is difficult to distort.
したがって、この発明によれば、良好なアップコンバージョン特性を得ることができる上に、無線伝送帯域を拡大できて、複数の変調波信号に対応できる。 Therefore, according to the present invention, a good upconversion characteristic can be obtained, and the radio transmission band can be expanded to cope with a plurality of modulated wave signals.
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.
図1に、この発明の実施形態としてのマイクロ波帯無線通信システムの概略構成を示す。このマイクロ波帯無線通信システムは、ミリ波帯無線送信装置9とミリ波帯無線受信装置10を有している。なお、ここで、マイクロ波帯とは、マイクロ波帯とミリ波帯とを含む周波数帯域をいう。また、このマイクロ波帯無線通信システムは、ミリ波帯無線送信装置9の入力端子IPに接続された周波数配列器5とミリ波帯無線受信装置10の出力端子500に接続された分波器190を備える。この分波器190には複数のTV受像機31が接続される。また、上記分波器190には、地上波放送用アンテナ1aと衛星放送用アンテナ1bが接続される。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a microwave band radio communication system as an embodiment of the present invention. The microwave radio communication system includes a millimeter wave radio transmitter 9 and a millimeter
また、上記マイクロ波帯無線通信システムは、上記ミリ波帯無線受信装置10と分波器190と衛星放送用/地上波放送用チューナ30とで構成される本発明の電子機器を含んでいる。
The microwave band radio communication system includes the electronic apparatus of the present invention including the millimeter wave
図1に示すように、この実施形態のマイクロ波帯無線通信システムが有する送信側のミリ波帯無線送信装置9は、周波数配列器5とこの周波数配列器5に接続される基準信号付加/電力レベル制御回路2と、周波数変換/送信回路3と、局部発振器7と、送信アンテナ4とを備えている。上記基準信号付加/電力レベル制御回路2が第1のアップコンバータを構成し、上記周波数変換/送信回路3が第2のアップコンバータを構成している。
As shown in FIG. 1, the millimeter-wave band wireless transmission device 9 on the transmission side included in the microwave wireless communication system of this embodiment includes a frequency array 5 and a reference signal addition / power connected to the frequency array 5. A level control circuit 2, a frequency conversion /
まず、図1を参照して、送信側の周波数配列器5および上記ミリ波帯無線送信装置9の概略構成と概略動作を説明する。この送信側では、まず、最初のステップとして、周波数配列器5において、図3(A)に示すように、例えば、地上波放送用アンテナ1aからの入力変調波信号5aと衛星放送用アンテナ1bからの入力変調波信号5bは、夫々、増幅器51と52で、夫々の入力変調信号5a,5bの電力レベルが略等しくなるように調整され、混合器53で周波数配列され、一系列の入力信号5e(周波数fIF1e)が生成される。
First, a schematic configuration and a schematic operation of the frequency array device 5 on the transmission side and the millimeter wave band wireless transmission device 9 will be described with reference to FIG. On the transmitting side, first, as a first step, as shown in FIG. 3A, for example, from the input modulated
次のステップとして、ミリ波帯無線送信装置9では、上記入力信号5eは、基準信号付加/電力レベル制御回路2に入力され、図3(B)に示すように、周波数軸上に配列された一系列の入力変調波信号5e(周波数fIF1e)は、第1の周波数変換がなされる。基準信号付加/電力レベル制御回路2では、この第1の周波数変換がなされた第1のIF信号71aは、レベル制御されると同時に、適正レベルの基準信号71cが付加され、中間周波数多重信号(周波数配列信号)である第1のIF多重信号71dが生成される。上記第1のIF信号71aは変調周波数信号である。
As the next step, in the millimeter waveband radio transmission apparatus 9, the
次のステップとして、上記基準信号付加/電力レベル制御回路2が出力した第1のIF多重信号71dは、周波数変換/送信回路3に入力される。そして、周波数変換/送信回路3では、第1のIF多重信号71dは、局部発振器7が出力する局部発振信号でもって、ミリ波帯に周波数変換されて増幅される。
As the next step, the first IF multiplexed signal 71 d output from the reference signal addition / power level control circuit 2 is input to the frequency conversion /
図3(C)に示すように、上記周波数変換され増幅されて生成された無線多重信号72は、送信アンテナ4により無線信号として送信される。なお、図3(A)〜図3(C)において、白抜きの矢印記号は信号の配列方向を示している。
As shown in FIG. 3C, the radio multiplexed
次に、図1を参照して、上記ミリ波帯無線受信装置10の概略構成と概略動作を説明する。このミリ波帯無線受信装置10は、送信側からの無線多重信号を受信する受信アンテナ14と、この受信アンテナ14からの無線多重信号73を受けて第1の周波数ダウンコンバートを行う周波数変換/受信回路11と、局部発振信号を供給する局部発振器8と、受信側の第2の周波数ダウンコンバートを行う基準信号再生/周波数変換回路12とを備えている。上記周波数変換/受信回路11が第1のダウンコンバータをなし、上記基準信号再生/周波数変換回路12が第2のダウンコンバータをなす。
Next, a schematic configuration and a schematic operation of the millimeter wave band
このミリ波帯無線受信装置10は、その動作ステップにおいて、まず、最初のステップとして、図4(A)に示すように、送信側からの無線多重信号72を受信アンテナ14で受信し、この受信アンテナ14からの無線多重信号73を周波数変換/受信回路11で受けて第1の周波数ダウンコンバートを行う。つまり、周波数変換/受信回路11では、局部発振器8が供給する局部発振信号により、無線多重信号73を第2の中間周波数帯に変換し、図4(B)に示すように、中間周波数多重信号である第2のIF多重信号74を生成する。なお、図4(A)〜図4(C)において、白抜きの矢印記号は信号の配列方向を示している。
As shown in FIG. 4A, the millimeter wave band
次のステップとして、上記第2のIF多重信号74は、基準信号再生/周波数変換回路12によって、第2の受信側周波数ダウンコンバートがなされた後、基準信号再生/周波数変換回路12によって、図4(C)に示すように、元の一系列の入力信号5e(周波数fIF1e)に相当する一系列の出力信号76(周波数fIF1e)が再生される。
As the next step, the second IF multiplexed
すなわち、上記基準信号再生/周波数変換回路12は、図4(B)に示す第2のIF多重信号74の中から、後述するフィルタでもって基準信号74cを抽出して増幅し、この基準信号74cでもって、中間周波数多重信号である第2のIF多重信号74を周波数変換する。これにより、上記基準信号再生/周波数変換回路12は、図4(C)に示すように、送信側で入力された一系列の入力信号5e(周波数fIF1e)を1系列の出力信号76(周波数fIF1e)を再生する。
That is, the reference signal reproduction /
次に、この無線受信装置10の出力端子500から出力された上記出力信号76は、受信側の最後のステップとして、周波数逆配列/分離部190に入力される。この周波数逆配列/分離部190では、受信側で再生された入力信号5eに相当する1系列のシリアルな出力信号76(周波数fIF1e)の中から、地上波放送用の信号5aに対応する信号76aおよび衛星放送用の信号5bに対応する信号76bが再生される。この分波された信号76aと76bは、複数のTV受像機31中の夫々の複数の衛星放送用/地上波放送用チューナ30に入力される。
Next, the
次に、図2を参照して、この第1の実施の形態のマイクロ波帯無線通信システムの詳細な構成を説明する。 Next, a detailed configuration of the microwave band radio communication system according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
図2に示すように、マイクロ波帯無線送信装置の一例としてのミリ帯無線送信装置9は、周波数配列部5に接続される中間周波数変換部である第1の周波数変換回路2aと、局部発振器である基準信号源2cと、多重信号生成部の一例である基準信号付加回路2dと、送信側周波数変換部であるミリ波周波数変換回路3aとを備えている。
As shown in FIG. 2, the millimeter band radio transmission apparatus 9 as an example of the microwave band radio transmission apparatus includes a first
上記第1の周波数変換回路2aと基準信号源2cと基準信号付加回路2dとが、第1のアップコンバータとしての上記基準信号付加/電力レベル制御回路2を構成している。また、上記ミリ波周波数変換回路3aは第2のアップコンバータとしての上記周波数変換/送信回路3と上記局部発振器7とを構成している。
The first
上記基準信号付加/電力レベル制御回路2は、入力端子IPに接続された第1の周波数変換回路2aと、この第1の周波数変換回路2aに接続された基準信号付加回路2dと、この基準信号付加回路2dに接続された基準信号源2cとを有する。
The reference signal addition / power level control circuit 2 includes a first
上記第1の周波数変換回路2aは、上記入力端子IPに入力側が接続された増幅器203aと、この増幅器203aの出力側に入力ポートが接続された周波数混合器201を有する。この周波数混合器201のもう1つの入力ポートには、上記基準信号付加回路2dが有する電力分配器204bが接続されている。この電力分配器204bには、基準信号源2cが接続されている。
The first
また、上記基準信号付加回路2dは、上記電力分配器204bに入力側が接続された基準信号レベル調整器であるレベル制御器95と、このレベル制御器95の出力側に入力ポートが接続された電力合成器204aを有する。この電力合成器204aのもう1つの入力ポートは、上記第1の周波数変換回路2aが有する増幅器203bの出力側に接続されている。この第1の周波数変換回路2aは、上記周波数変換器201の出力端子と上記増幅器203bの入力側との間に接続されたフィルタ202aを有する。なお、上記増幅器203aと203bは、入力信号レベル調整器をなし、レベル制御器を含んでいる。また、この送信装置9では、増幅器203aと203bの両方を備えたがいずれか一方のみを備えてもよい。
The reference
また、上記ミリ波周波数変換回路3aは、上記基準信号付加回路2dの電力合成器204aの出力側に入力ポートが接続された周波数ミキサ301と、この周波数ミキサ301のもう1つの入力ポートに接続された局部発振器7と、上記周波数ミキサ301の出力ポートに入力側が接続されたバンドパスフィルタ302と、このバンドパスフィルタ302の出力側に接続されたミリ波増幅器303とを有する。
The millimeter-wave frequency conversion circuit 3a is connected to a
上記ミリ波周波数変換回路3aの上記ミリ波増幅器303の出力側には、送信アンテナ4が接続される。
The transmitting
上記構成のミリ波帯無線送信装置9の動作を説明する。 The operation of the millimeter waveband radio transmission apparatus 9 configured as described above will be described.
上記周波数配列部5では、地上波放送用アンテナ1aからの入力変調波信号5aおよび衛星放送用アンテナ1bからの入力変調波信号5bが、夫々、増幅器51および増幅器52でもって電力レベルが調整される。これにより、各入力変調波信号5a,5bの電力レベルが略等しくなるように調整され、各入力変調波信号5a,5bは、さらに、混合器53で電力合成されると共に周波数配列される。これにより、図6(A)に例示する一系列の入力信号5e(周波数fIF1e)が生成される。ここで、入力変調信号5aと入力変調信号5bとが同じ周波数帯である場合には、両者を直接電力合成することはできないので、両者のうちのいずれかの入力変調信号を周波数変換した上で、夫々の信号が電力合成される。これにより、一系列の入力信号5e(周波数fIF1e)が生成される。また、ここでは、各入力変調信号5a,5bの電力レベルが略等しくなるように調整したが、各入力変調信号5a,5bの品質に応じて、各入力変調信号5a,5bの電力レベルを異なったレベルとして電力合成しても構わない。
In the frequency arrangement unit 5, the power levels of the input modulated
次に、上記周波数軸上に配列された一系列の入力信号5e(周波数fIF1e)は、増幅器203aで、適当なレベルまで増幅され、周波数混合器201に入力されて、第1の周波数変換がなされる。この第1の周波数変換がなされた第1のIF信号71aは、フィルタ202aにより片側波帯信号のみが濾波され、増幅器203bによって適正レベルまで調整される。なお、この調整は、増幅器203bにアッテネータを適宜組み合わせて行ってもよい。
Next, a series of
上記レベル調整の後の第1のIF信号71aは、電力合成器204aに入力される。一方、この電力合成器204aには、基準信号源2cから出力されて基準信号付加回路2dの電力分配器204bに入力され、レベル制御器95によって、適正レベルに調整された基準信号71cが入力される。
The first IF signal 71a after the level adjustment is input to the
そして、この電力合成器204aでは、上記第1のIF信号71aに上記基準信号71cが付加されて、図3(B)に示すような中間周波数多重信号(周波数配列信号)としての第1のIF多重信号71dが生成される。
In the
上述の如く、基準信号源2cから出力される周波数fLO1を有した基準信号71cは、電力分配器204bで2分配され、一方の基準信号71cは周波数混合器201に局部発振信号として入力される。また、電力分配された他方の基準信号71cは、レベル制御器95に入力され、後述する適当なレベル制御がなされた後、基準信号71cとして、電力合成器204aに入力される。そして、電力合成器204aにおいて、上述の如く、上記基準信号71cと第1のIF信号71aとが電力合成され、第1のIF多重信号71dが生成される。
As described above, the
ここで、上記第1のIF信号71aは、上記第1の周波数変換回路2aの周波数混合器201と増幅器203bとの間に接続されたフィルタ202aにより濾波され、増幅器203(もしくは増幅器203とアッテネータとの組み合わせ)でもって、増幅されレベル制御がなされた後、基準信号71cが付加される構成としている。
Here, the first IF signal 71a is filtered by the
このように、上記第1のIF信号71aは、増幅器203b等で構成されたレベル制御手段によってレベル制御された後に、基準信号71cが付加される。したがって、増幅器203bは、第1のIF信号71aに比べてレベルの大きい基準信号71cによって歪むことがなく、レベルの小さい上記第1のIF信号71a信号のみを、効率よく線形に増幅することができる。
As described above, the first IF signal 71a is level-controlled by the level control means constituted by the
さらに、第1のIF多重信号71dが含む第1のIF信号71aの電力レベルと上記基準信号71cの電力レベルとを、増幅器203b(あるいはアッテネータとの組み合わせ)とレベル制御器95とで、それぞれ、独立に制御できる。したがって、第1のIF信号71aの電力レベルと上記基準信号71cの電力レベルとを各々独立に制御して両者の電力レベル配分比を制御できるから、送信側の周波数変換/送信回路3を、フルパワーで、より線形に駆動できる。
Further, the power level of the first IF signal 71a included in the first IF multiplexed signal 71d and the power level of the
また、ミリ波帯無線受信装置10側における第2の周波数変換の際に、第2のIF多重信号74自体を、この第2のIF多重信号74中に含まれる基準信号74cでもって周波数ダウンコンバートする場合、所望信号と基準信号の電力配分比には最適な配分比が存在する。
Further, during the second frequency conversion on the millimeter wave band
したがって、あらかじめ送信側のミリ波帯無線送信装置9において、上記第1のIF多重信号71dを生成する段階で、(上記第のIF信号71aの電力)/(基準信号71cの電力)の設定を適当な比率に設定して、受信感度の高い最適の電力配分比にすることが望ましい。これにより、周波数変換効率(受信感度)を高め、無線伝送距離を拡大することを可能とする。
Accordingly, at the stage of generating the first IF multiplexed signal 71d in advance in the millimeter-wave band wireless transmission device 9 on the transmission side, the setting of (power of the first IF signal 71a) / (power of the
尚、この実施形態において、一例として、レベル制御器95や、増幅器203a,203bで使用されているレベル制御部のアッテネータを、チップ部品の抵抗でT型アッテネータやπ型アッテネータにより構成してもよい。また、上記基準信号付加回路2dが有する電力合成器204a,204bとしては、出力ポートが互いにアイソレーション特性を有したウイルキンソン型合成器とすることが望ましい。これにより、各電力合成器204a,204bの出力ポートに漏れこんでくる信号を抑制し、各機能回路を正常に動作させることができる。詳細には、このウイルキンソン型合成器で構成した電力合成器204a,204bと、増幅器203a,203bとによって、第1のIF信号71aが基準信号付加回路2d側へ漏れ込むことを防げる。さらに、付加された基準信号71cが、電力合成器204aから周波数混合器201へ逆流することを防ぐことが可能となる。
In this embodiment, as an example, the
ここで、この周波数変換においては、下側波帯信号を用いることが望ましい。この下側波帯信号を用いることによって、周波数変換後の第1のIF信号71aは周波数特性が反転する。この周波数特性の反転によって、広帯域信号である第1のIF信号71aは、レベル制御機能を有する増幅器203や、次段以降のミリ波帯へのアップコンバート(送信機側)およびダウンコンバート(受信機側)における周波数変換/増幅特性の周波数特性(周波数平坦性)を改善できる。その理由を以下に説明する。 Here, in this frequency conversion, it is desirable to use a lower sideband signal. By using this lower sideband signal, the frequency characteristic of the first IF signal 71a after frequency conversion is inverted. By the inversion of the frequency characteristic, the first IF signal 71a, which is a wideband signal, is converted into an amplifier 203 having a level control function, up-conversion (transmitter side) and down-conversion (receiver side) to the millimeter wave band after the next stage The frequency characteristics (frequency flatness) of the frequency conversion / amplification characteristics at the side) can be improved. The reason will be described below.
通常、準マイクロ波帯(UHF帯)以上の高周波数においては、無線送信装置9、無線受信装置10における周波数変換過程や増幅の過程で、一系列の信号の信号レベルは、周波数高域側よりも周波数低域側の方が、損失が小さくなる(増幅の場合は利得が大きくなる)。したがって、周波数低域側に比べて周波数高域側の方が、損失が大きくなる(増幅の場合は利得が小さくなる)。したがって、平坦な周波数特性を理想とするのに対して、上記一系列の信号の信号レベルは、横軸を周波数とし、縦軸を信号強度レベルとしたとき、右下がりの周波数特性となる。なお、この無線送信装置9に入力される入力信号5e(周波数fIF1e)自体も、一系列の多チャンネル映像信号の広帯域信号であるが故に、高域側と低域側でレベル差を有し、高域側がレベル低下した変調信号となっている。
Normally, at high frequencies above the quasi-microwave band (UHF band), the signal level of a series of signals is higher than the frequency high frequency side in the frequency conversion process and amplification process in the wireless transmission device 9 and the
したがって、周波数特性を改善して平坦な特性とするために、送信側の第1の周波数変換回路2aによる第1の周波数変換において、下側波帯を用いることにより(具体的にはフィルタ202aで下側波帯を選択することにより)、周波数変換後の周波数特性の高域側と低域側とを反転させることができる。つまり、第1の周波数変換回路2aにおけるフィルタ202a以後の信号処理過程では、周波数特性が低域側と高域側で反転された信号に対して、この信号の高域側で損失が大きく(利得が小さく)、低域側で損失が小さく(利得が大きい)という特性が付加されてゆく。これにより、上記入力時の上記入力信号5eの周波数特性が補償され、第1のIF多重信号71d,無線多重信号72において、より平坦な周波数特性を実現できる。
Therefore, in order to improve the frequency characteristic and make it flat, by using the lower sideband in the first frequency conversion by the first
つまり、図3(A)に示す一系列の入力信号5eから図3(B)に示す第1のIF多重信号71dの生成過程において、信号の周波数配置が次に示すように変換される。
(信号) (周波数)
第1のIF基準信号71c : fLO1
第1のIF信号71a : fLO1−fIF1e
That is, in the process of generating the first IF multiplexed signal 71d shown in FIG. 3B from the one series of
(Signal) (Frequency)
First IF
First IF signal 71a: fLO1-fIF1e
この反転された第1のIF信号71aに、上記第1の周波数変換で用いた基準信号源2cによる局部発振信号を電力分配器204bで分配された基準信号71cを付加する。このことにより、以後の処理過程(増幅、周波数変換)における周波数特性を改善できる。つまり、以後の周波数変換/増幅の過程では、入力信号5eに対して周波数配列が低域側と高域側で反転された第1のIF信号71aに対して、信号の高域側で損失が大きく(利得が小さく)、低域側で損失が小さい(利得が大きい)という特性が付加されて行く。このため、信号の周波数特性はより平坦な特性になってゆく。なお、上記無線送信装置9において入力信号5eに対して反転された信号は、後述の無線受信装置10側における基準信号74cを用いた第2の周波数ダウンコンバートでもって、自動的に元の正転した送信側の入力信号5e(周波数fIF1e)に戻った一系列の信号76(周波数fIF1e)となる。
The
図3(B)に示す第1のIF多重信号71dは、次に、図2に示すミリ波周波数変換回路3aに入力される。このミリ波周波数変換回路3aは、周波数ミキサ301とバンドパスフィルタ302とミリ波増幅器303が入力側から出力側に順に接続されている。また、周波数ミキサ301には局部発振器7が接続されている。
The first IF multiplexed signal 71d shown in FIG. 3B is then input to the millimeter wave frequency conversion circuit 3a shown in FIG. In this millimeter wave frequency conversion circuit 3a, a
上記ミリ波周波数変換回路3aにおいて、第1のIF多重信号71dは、局部発振器7と周波数ミキサ301によってミリ波帯に周波数アップコンバートされた後、バンドパスフィルタ302で所望の多重信号が濾波される。このミリ波帯への周波数変換は、前述した周波数特性改善のために、上側波帯信号を用いる。そして、上記多重信号をミリ波増幅器303で増幅した後、送信アンテナ4によりミリ波帯の無線多重信号72として空間に放出される。ここで、送信アンテナ4とミリ波増幅器303とが送信手段を構成している。
In the millimeter wave frequency conversion circuit 3a, the first IF multiplexed signal 71d is frequency up-converted to the millimeter wave band by the
なお、望ましい一例では、周波数ミキサ301としては偶高調波ミキサ等のN次(N:2以上の自然数)高調波ミキサを用いる。このN次高調波ミキサを用いることで、局部発振器7の局部発振周波数を1/Nに低減できる。具体的には、この一例では、2次の高調波ミキサを採用することによって、局部発振器7の局部発振周波数を1/2に低減できる。例えば、送信無線多重信号72および受信無線多重信号73が60GHz帯であるようなミリ波帯無線送信装置9およびミリ波帯無線受信装置10であれば、局部発振器7が出力する局部発振信号の周波数fL02は、25GHz〜30GHz帯でよい。したがって、局部発振器7を60GHz帯で直接発振させる必要がなくなり、周波数安定度の高いミリ波帯無線送信装置を、ワイヤボンディング等の容易な実装でもって簡易に製作できる。
In a desirable example, an N-order (N: natural number of 2 or more) harmonic mixer such as an even harmonic mixer is used as the
なお、図3(B)に示す第1のIF多重信号71dから図3(C)に示す送信無線多重信号72の生成過程において、信号の周波数配置が次に示すように変換される。
(信号) (周波数)
無線基準信号72c : fLO1+fLO2
無線信号72a : fLO1+fLO2−fIF1e
In the process of generating the transmission radio multiplexed
(Signal) (Frequency)
Wireless reference signal 72c: fLO1 + fLO2
Wireless signal 72a: fLO1 + fLO2-fIF1e
次に、受信側について説明する。図2に示すように、マイクロ波帯無線受信装置の一例としてのミリ帯無線受信装置10は、受信アンテナ14と、第1のダウンコンバータとしての周波数変換/受信回路11と、局部発振器8と、第2のダウンコンバータとしての基準信号再生/周波数変換回路12とを備えている。
Next, the receiving side will be described. As shown in FIG. 2, the millimeter
上記周波数変換/受信回路11は、入力側から出力側に順に接続された低雑音アンプ110、ミリ波バンドパスフィルタ111、周波数ミキサ112を有する。上記局部発振器8は周波数ミキサ112に接続されている。
The frequency conversion /
また、上記基準信号再生/周波数変換回路12は、入力側から出力側に順に接続された中間周波数アンプ159、信号分配回路161、伝送線路162、周波数ミキサ部12a、増幅器195を有する。上記伝送線路162が第1の経路P1を構成している。また、上記信号分配回路161と上記周波数ミキサ部12aとの間には、第2の経路P2を構成する伝送線路163、バンドパスフィルタ171、増幅器180および伝送線路163が順に接続されている。
The reference signal reproduction /
また、上記周波数ミキサ部12aはミキサMXとキャパシタ196を含んでいる。上記周波数ミキサ部12aの出力側に増幅器195の入力側が接続され、この増幅器195の出力側に出力端子500が接続されている。
The
このミリ波帯無線受信装置10の出力端子500には、分波器190が接続され、この分波器190にはTV受像機31が有する衛星放送用/地上波放送用チューナ30が接続される。
The
このミリ波帯無線受信装置10において、受信アンテナ14により受信されたミリ波帯無線多重信号73は、周波数変換/受信回路11に入力される。つまり、無線多重信号73は、一端、低雑音アンプ110により増幅される。次に、ミリ波帯バンドパスフィルタ111によって濾波された所望信号を、周波数ミキサ112でもって、局部発振器8からの局部発振信号(周波数fLO3)を用いて、第2の中間周波数帯に周波数ダウンコンバートして、中間周波数多重信号である第2のIF多重信号74を生成する。
In the millimeter wave band
なお、このミリ波帯の無線多重信号73に対する周波数ダウンコンバートは、図4(A),(B)に示すように、無線多重信号73を上側波帯として選択するダウンコンバートである。したがって、図3(C)に示す送信側の無線多重信号72よりも、図4(A)に示す受信側の局部発振周波数fLO3は、より低い周波数となる。なお、図3(C)に示すように、無線多重信号72は、無線基準信号72c(周波数(fLO1+fLO2))と、無線信号72a(周波数(fLO1+fLO2−fIF1e))とを含んでいる。また、図3,図4において、白抜きの矢印は信号の配列方向を示している。
The frequency down-conversion for the millimeter-wave band radio multiplexed
さらに、望ましい一実施例では、周波数ミキサ112として、偶高調波ミキサ等のN次(Nは2以上の自然数)高調波ミキサを採用する。この場合、局部発振器8の局部発振周波数を1/Nとすることができる。具体的一例としては、周波数ミキサ112を2次の高調波ミキサとすることによって、局部発振器8の局部発振周波数を1/2とすることができる。したがって、周波数安定度の高い無線受信装置10を、ワイヤボンディング等の容易な実装でもって簡易に製作できる。このことは、前述した送信側の周波数変換/送信回路3と同様である。
Further, in a preferred embodiment, an N-order (N is a natural number of 2 or more) harmonic mixer such as an even harmonic mixer is employed as the
図4(A)に示す受信無線多重信号73を、第2の中間周波数帯に周波数ダウンコンバートして、図4(B)に示す第2のIF多重信号74を生成する。この生成過程により、上記第2のIF多重信号74は、下記の周波数配置に変換される。
(信号) (周波数)
第2のIF基準信号74c:fLO1+fLO2−fLO3
第2のIF信号74a :(FLO1+FLO2−FLO3)−fIF1e
The received
(Signal) (Frequency)
Second IF reference signal 74c: fLO1 + fLO2-fLO3
Second IF signal 74a: (FLO1 + FLO2-FLO3) -fIF1e
周波数変換/受信回路11から出力された第2のIF多重信号74は、一端、中間周波数アンプ159により増幅され、信号分配回路161で2分配される。上記信号分配器161は、各出力ポート間で例えば20dB程度のアイソレーション特性を有するウイルキンソン型2分配器で構成される。この信号分配器161によって、各出力ポートで不要な漏れ信号を抑制し、各回路を正常動作させることができる。尚、上記中間周波数アンプ159と信号分配器161の両方の機能を有する分岐アンプを採用しても構わない。この分岐アンプは、図示しないが、1つの入力部と2つの出力部から構成され、この2つの出力部の出力回路は、並列したトランジスタから2出力を取る。このため、2つの出力部の互いの出力ポート間は、非常に大きなポート間アイソレーションを確保することができる。
The second IF multiplexed
次に、第2のIF多重信号74は、信号分配回路161で、第1の経路P1をなす伝送線路162と第2の経路P2をなす伝送線路163とに分配され、第1の経路P1では、そのまま、周波数ミキサ部12aに入力される。一方、もう一方の第2の経路P2では、バンドパスフィルタ172が、上記第2のIF多重信号74のうちの基準信号74cである周波数(fLO1+fLO2−fLO3)の成分を帯域通過させる。この基準信号74cは、増幅器180によって増幅され、第2のIF多重信号74と同期した周波数ミキサ部12aの局部発振信号として動作する。すなわち、この基準信号74cは、周波数ミキサ部12aに入力され、周波数ミキサ部12aは第2のIF多重信号74を周波数ダウンコンバートして、送信側の入力信号5e(周波数fIFe)を出力信号76(周波数fIFe)として再生する。この再生された出力信号76(周波数fIFe)は、必要に応じて増幅器195で増幅され、出力端子500から出力される。この出力信号76は、一例として、分波器(または分配器)190によって分波または分配され、TV受像機31中の衛星放送波用/地上波放送用チューナ30に接続される。
Next, the second IF multiplexed
ここで、第2のIF多重信号74から、複数の放送波を再生する信号処理のプロセスについて説明する。この第2のIF多重信号74が、この信号74に含まれる基準信号74cによって周波数ダウンコンバートされる。この周波数ダウンコンバートによって復調信号(周波数fIFe)としての出力信号76を生成するプロセスは、次のように表現できる。
Here, a signal processing process for reproducing a plurality of broadcast waves from the second IF multiplexed
すなわち、図4(B)に示す第2のIF多重信号74は、上記基準信号74cによって周波数ダウンコンバートされることで、基準信号74cの周波数(fLO1+fLO2−fLO3)から第1のIF信号74aの周波数((fLO1+fLO2−fLO3)−fIF1e)が減算され、図4(C)に示すように、周波数fIF1eの出力信号76が生成される。
That is, the second IF multiplexed
以上のように、第2のIF多重信号74中に含まれる基準信号74cにより第2のIF多重信号を周波数ダウンコンバートする過程では、基準信号74cを増幅器180で増幅して電力レベルを高くする。これにより、周波数ミキサ部12aを線形動作させることができる。なお、この増幅器180は、比帯域10%以下の狭帯域増幅特性を有し、フィルタ171と組み合わせて、基準信号74cのみを抽出して増幅するような動作特性であればより望ましい。
As described above, in the process of frequency down-converting the second IF multiplexed signal by the reference signal 74c included in the second IF multiplexed
また、上記基準信号再生/周波数変換回路12は、第2のIF多重信号74をこの第2のIF多重信号74中に含まれる基準信号74cで周波数ダウンコンバートする構成である。したがって、図4(C)に示すように、周波数ダウンコンバートされた出力信号76(周波数fIF1e)には、基準信号74cを基準信号74cで周波数変換されたことで発生するDC(直流)成分も含まれてしまう。このため、周波数変換ミキサ部12aは、DC成分をカットするキャパシタ196を含むことが望ましい。
The reference signal reproduction /
なお、上記ウイルキンソン型分配器で構成した信号分配回路161においては、この分配回路161が起点となり第2のIF多重信号74は、同位相で2分配される。ここで、この分配回路161から周波数ミキサ部12aに至る第1,第2の2つの経路が存在する。つまり、第1の経路P1とは、分配回路161から、伝送線路162を経由してミキサMXに至る経路長L2の経路であり、第2の経路P2とは、伝送線路163とフィルタ171と増幅器180と伝送線路163とを経由して、ミキサMXに至る経路長L3の経路である。
In the
この第1の経路P1の経路長L2と第2の経路P2の経路長L3との和である総経路長L1(=L2+L3)は、上記第2のIF多重信号74の最低周波数に対応する1波長λ以下であることが望ましい。この場合、上記第1の経路P1と第2の経路P2からなる総経路長L1のループは、1・λ以下となり寄生発振ループによる不要発振波が生じ難くなる。なお、ここで、上記経路長L2とL3は、正確には電気長であるが、物理長であっても構わない。
The total path length L1 (= L2 + L3), which is the sum of the path length L2 of the first path P1 and the path length L3 of the second path P2, corresponds to the lowest frequency of the second IF multiplexed
尚、上記実施形態のマイクロ波帯無線通信システムでは、入力信号5eを地上放送波5aと衛星放送波5bを有する信号として説明したが、この入力信号5eは、2つの衛星放送波や衛星放送波とCATV(Cable Television)信号等の組み合わせであっても構わないし、その他、例えば、無線LAN等のIF(中間周波数)段階またはRF(高周波)での変調波信号等を入力変調波信号としてもよい。また、上記実施形態では、ミリ波帯の無線信号を送受信する無線通信システムについて説明したが、無線信号はミリ波帯に限るものではなく、本発明はミリ波帯を含むマイクロ波の周波数帯域の無線信号を送受信するシステムにおいて適用できる。
In the microwave band wireless communication system of the above embodiment, the
1a 地上波放送用アンテナ
1b 衛星放送用アンテナ
2 基準信号付加/電力レベル制御回路
2a 周波数変換回路
2c 基準信号源(周波数fLO1)
2d 基準信号付加回路
3 周波数変換/送信回路
4 送信アンテナ
5 周波数配列器
5a,5b…入力変調波信号
7,8…局部発振器
9 ミリ波帯無線送信装置
10 ミリ波帯無線受信装置
11 周波数変換/受信回路
12 基準信号再生/周波数変換回路
12a…周波数ミキサ部
14 受信アンテナ
500 出力端子
71a 第1のIF信号(下側波帯信号)
71c 基準信号
71d 第1のIF多重信号
72 (送信)無線多重信号
73 (受信)無線多重信号
74 第2のIF多重信号
74a 第1のIF信号(下側波帯信号)
74c 基準信号
76a,76b…入力変調波信号(受信側)
95 レベル制御器
110 低雑音アンプ
111 ミリ波帯バンドパスフィルタ
112 ミリ波周波数ミキサ
126 入力信号短絡回路
161 電力分配器
159 (受信側)中間周波数アンプ
171 バンドパスフィルタ
190 分配器(分波器)
201 周波数混合器
202a バンドパスフィルタ
203a,203b 送信側の中間周波数アンプ
204a,204b 電力分配器(合成器)
301 周波数ミキサ
302 バンドパスフィルタ
303 ミリ波増幅器
1a
2d Reference
71c Reference signal 71d First IF multiplexed signal 72 (Transmission) Radio multiplexed signal 73 (Reception) Radio multiplexed
95
201
301
Claims (1)
上記入力端子に入力された入力信号をアップコンバートする第1のアップコンバータとを備え、
上記第1のアップコンバータは、
基準信号を発振する局部発振器と、
上記入力信号と上記基準信号とを乗積して変調周波数信号を生成するミキサと、
上記ミキサで生成された上記変調周波数信号のみを通過させるフィルタと、
抵抗で構成されたT型アッテネータもしくはπ型アッテネータと増幅器とで構成されていると共に上記入力信号または上記変調周波数信号のレベルを調整する入力信号レベル調整器と、
上記基準信号を分配する分配器と、
上記分配器で分配された上記基準信号のレベルを調整する基準信号レベル調整器と、
上記基準信号レベル調整器から出力された基準信号と、上記変調周波数信号とを合成する合成器とを有し、
上記フィルタは、上記ミキサと上記合成器との間に配置され、
上記入力信号レベル調整器は、上記入力端子と上記合成器との間に配置されており、
上記入力信号レベル調整器と上記基準信号レベル調整器とによって、上記変調周波数信号の信号レベルと上記基準信号の信号レベルを調整して、上記変調周波数信号の電力Sと上記基準信号の電力Tとの電力比率S/Tを1以下にすることを特徴とする無線送信装置。 An input terminal;
A first up-converter that up-converts the input signal input to the input terminal,
The first up-converter is
A local oscillator that oscillates a reference signal;
A mixer that multiplies the input signal and the reference signal to generate a modulation frequency signal;
A filter that passes only the modulation frequency signal generated by the mixer;
An input signal level adjuster configured of a T-type attenuator or a π-type attenuator configured by a resistor and an amplifier and adjusting the level of the input signal or the modulation frequency signal;
A distributor for distributing the reference signal;
A reference signal level adjuster for adjusting the level of the reference signal distributed by the distributor;
A synthesizer that synthesizes the reference signal output from the reference signal level adjuster and the modulation frequency signal;
The filter is disposed between the mixer and the combiner;
The input signal level adjuster is disposed between the input terminal and the combiner ,
The signal level of the modulation frequency signal and the signal level of the reference signal are adjusted by the input signal level adjuster and the reference signal level adjuster, and the power S of the modulation frequency signal and the power T of the reference signal are The power ratio S / T is set to 1 or less .
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