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技術 周波数変換装置および周波数変換方法

出願人 NECネットワーク・センサ株式会社
発明者 浅尾博之池田祐亮泉倉健司秋葉啓行
出願日 2016年5月11日 (4年7ヶ月経過) 出願番号 2016-095250
公開日 2017年11月16日 (3年1ヶ月経過) 公開番号 2017-204731
状態 特許登録済
技術分野 雑音の除去 搬送波の周波数変換、電磁波の復調又は変換
主要キーワード 連続波信号 パルス変調信号 ミキサー回路 イメージ周波数信号 フィルタ信号 フィルタ生成 周波数変換装置 スプリアス成分
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図面 (6)

課題

装置の大型化や複雑化を抑制しつつ、出力信号への不要波の漏れ込みを低減することができる周波数変換装置を得る。

解決手段

周波数変換装置を、分配手段1と、信号生成手段2と、フィルタ生成手段3と、畳み込み演算手段4を備える構成とする。分配手段1は、入力された信号を第1の入力信号と、第2の入力信号とに分配する。信号生成手段2は、第1の入力信号と、第1の局部発振信号とを混合し、さらに、第2の局部発振信号とを混合した信号を第2の中間信号として出力する。フィルタ生成手段3は、第2の入力信号と、第1の局部発振信号とは所定の周波数の差がある第3の局部発振信号とを混合し、さらに、第2の局部発振信号とは所定の周波数の差がある第4の局部発振信号とを混合した信号を第4の中間信号として出力する。畳み込み演算手段4は、第2の中間信号と、第4の中間信号との畳み込み演算を行い、中間周波数信号を出力する。

概要

背景

通信装置等の小型化や高性能化が進み、受信信号中間周波数信号に変換する周波数変換装置についても小型化等が要求されるようになっている。また、周波数変換装置から出力される中間周波数信号には、信号に含まれる不要な周波数成分や歪みが少ないことが要求される。周波数変換装置では、高周波の受信信号と、局部発振信号ミキサー回路で混合して中間周波数の信号が生成される。その際に、中間周波数信号には、受信信号のイメージ周波数やミキサー回路の相互変調歪みによって生じるスプリアス成分等の不要な周波数成分の漏れ込みが生じる。特に、広帯域高周波信号が入力される周波数変換装置では、それらの不要波の影響が顕著になるため、不要な周波数成分の漏れ込みの低減が重要になる。そのため、周波数変換装置が備えられている装置の用途や要求特性に応じて、周波数の帯域を制限し不要な周波数成分を除去する必要があり、関連する技術の開発が行われている。そのような、高周波の受信信号から中間周波数信号を生成する際に、出力信号への不要波の影響を抑制する技術としては、例えば、特許文献1のような技術が開示されている。

特許文献1は、高調波の影響を抑制する機能を有する高周波信号の受信装置に関するものである。特許文献1の受信装置は、入力される高周波信号を分配器において複数の経路分岐する。特許文献1の受信装置では、基本周波数整数倍ごとに経路が備えられている。基本周波数の整数倍ごとに備えられている各経路では、局部発振信号との混合による中間周波数信号の生成およびフィルタ処理が行われる。特許文献1の受信装置では、基本周波数の信号に割り当てられた経路の信号を、他の経路の信号と比較して、高調波の周波数成分が含まれているかを検出している。特許文献1では、信号に含まれる周波数成分を特定することで、受信信号に含まれる干渉信号の影響を抑制することができるとしている。

概要

装置の大型化や複雑化を抑制しつつ、出力信号への不要波の漏れ込みを低減することができる周波数変換装置を得る。周波数変換装置を、分配手段1と、信号生成手段2と、フィルタ生成手段3と、畳み込み演算手段4を備える構成とする。分配手段1は、入力された信号を第1の入力信号と、第2の入力信号とに分配する。信号生成手段2は、第1の入力信号と、第1の局部発振信号とを混合し、さらに、第2の局部発振信号とを混合した信号を第2の中間信号として出力する。フィルタ生成手段3は、第2の入力信号と、第1の局部発振信号とは所定の周波数の差がある第3の局部発振信号とを混合し、さらに、第2の局部発振信号とは所定の周波数の差がある第4の局部発振信号とを混合した信号を第4の中間信号として出力する。畳み込み演算手段4は、第2の中間信号と、第4の中間信号との畳み込み演算を行い、中間周波数信号を出力する。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

入力された信号を第1の入力信号と、第2の入力信号とに分配する分配手段と、前記第1の入力信号と、第1の局部発振信号とを混合した信号を第1の中間信号として生成する手段と、前記第1の中間信号と、第2の局部発振信号とを混合した信号を第2の中間信号として出力する手段とを有する信号生成手段と、前記第2の入力信号と、前記第1の局部発振信号とは所定の周波数の差がある第3の局部発振信号とを混合した信号を第3の中間信号として生成する手段と、前記第3の中間信号と、前記第2の局部発振信号とは前記所定の周波数の差がある第4の局部発振信号とを混合した信号を第4の中間信号として出力するフィルタ生成手段と、前記第2の中間信号と、前記第4の中間信号との畳み込み演算を行い、演算結果を基にした信号を中間周波数信号として出力する畳み込み演算手段と、を備えることを特徴とする周波数変換装置

請求項2

前記第1の中間信号と、前記第2の局部発振信号とを混合する前に、前記第1の入力信号および前記第2の入力信号の基本周波数である第1の基本周波数と、前記第1の局部発振信号の周波数との差の絶対値に相当する周波数帯を通過させ、前記第1の基本周波数と、前記第1の局部発振信号の周波数との和に相当する周波数帯を遮断するフィルタ処理を行う第1のフィルタ手段と、前記第3の中間信号と、前記第3の局部発振信号とを混合する前に、前記第1の基本周波数と、前記第3の局部発振信号の周波数との差の絶対値に相当する周波数帯を通過させ、前記第1の基本周波数と、前記第3の局部発振信号の周波数との和に相当する周波数帯を遮断するフィルタ処理を行う第2のフィルタ手段と、をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の周波数変換装置。

請求項3

前記中間周波数信号に、前記中間周波数信号の基本周波数である第2の基本周波数の周波数帯を通過させ、前記第2の基本周波数よりも高い周波数帯を遮断するフィルタ処理を行って出力する第3のフィルタ手段をさらに備えることを特徴とする請求項1または2いずれかに記載の周波数変換装置。

請求項4

前記中間周波数信号の周波数が所定の設定値となるように、前記第1の局部発振信号の周波数および前記第2の局部発振信号の周波数が設定されていることを特徴とする請求項1から3いずれかに記載の周波数変換装置。

請求項5

前記所定の周波数は、前記第1の基本周波数と、前記第1の局部発振信号の周波数との差よりも小さい値として設定されていることを特徴とする請求項1から4いずれかに記載の周波数変換装置。

請求項6

入力された信号を第1の入力信号と、第2の入力信号とに分配し、前記第1の入力信号と、第1の局部発振信号とを混合した信号を第1の中間信号として生成し、前記第1の中間信号と、第2の局部発振信号とを混合した信号を第2の中間信号として出力し、前記第2の入力信号と、前記第1の局部発振信号とは所定の周波数の差がある第3の局部発振信号とを混合した信号を第3の中間信号として生成し、前記第3の中間信号と、前記第2の局部発振信号とは前記所定の周波数の差がある第4の局部発振信号とを混合した信号を第4の中間信号として出力し、前記第2の中間信号と、前記第4の中間信号との畳み込み演算を行い、演算結果を基にした信号を中間周波数信号として出力することを特徴とする周波数変換方法

請求項7

前記第1の中間信号と、前記第2の局部発振信号とを混合する前に、前記第1の入力信号および前記第2の入力信号の基本周波数である第1の基本周波数と、前記第1の局部発振信号の周波数との差の絶対値に相当する周波数帯を通過させ、前記第1の基本周波数と、前記第1の局部発振信号の周波数との和に相当する周波数帯を遮断するフィルタ処理を行い、前記第3の中間信号と、前記第3の局部発振信号とを混合する前に、前記第1の基本周波数と、前記第3の局部発振信号の周波数との差の絶対値に相当する周波数帯を通過させ、前記第1の基本周波数と、前記第3の局部発振信号の周波数との和に相当する周波数帯を遮断するフィルタ処理を行うことを特徴とする請求項6に記載の周波数変換方法。

請求項8

前記中間周波数信号に、前記中間周波数信号の基本周波数である第2の基本周波数の周波数帯を通過させ、前記第2の基本周波数よりも高い周波数帯を遮断するフィルタ処理を行って出力する第3のフィルタ手段をさらに備えることを特徴とする請求項6または7いずれかに記載の周波数変換方法。

請求項9

前記中間周波数信号の周波数が所定の設定値となるように、前記第1の局部発振信号の周波数および前記第2の局部発振信号の周波数が設定されていることを特徴とする請求項6から8いずれかに記載の周波数変換方法。

請求項10

前記所定の周波数は、前記第1の基本周波数と、前記第1の局部発振信号の周波数との差よりも小さい値として設定されていることを特徴とする請求項6から9いずれかに記載の周波数変換方法。

技術分野

0001

本発明は、高周波信号周波数変換に関するものであり、特に、出力信号への不要波の影響を抑制する技術に関するものである。

背景技術

0002

通信装置等の小型化や高性能化が進み、受信信号中間周波数信号に変換する周波数変換装置についても小型化等が要求されるようになっている。また、周波数変換装置から出力される中間周波数信号には、信号に含まれる不要な周波数成分や歪みが少ないことが要求される。周波数変換装置では、高周波の受信信号と、局部発振信号ミキサー回路で混合して中間周波数の信号が生成される。その際に、中間周波数信号には、受信信号のイメージ周波数やミキサー回路の相互変調歪みによって生じるスプリアス成分等の不要な周波数成分の漏れ込みが生じる。特に、広帯域の高周波信号が入力される周波数変換装置では、それらの不要波の影響が顕著になるため、不要な周波数成分の漏れ込みの低減が重要になる。そのため、周波数変換装置が備えられている装置の用途や要求特性に応じて、周波数の帯域を制限し不要な周波数成分を除去する必要があり、関連する技術の開発が行われている。そのような、高周波の受信信号から中間周波数信号を生成する際に、出力信号への不要波の影響を抑制する技術としては、例えば、特許文献1のような技術が開示されている。

0003

特許文献1は、高調波の影響を抑制する機能を有する高周波信号の受信装置に関するものである。特許文献1の受信装置は、入力される高周波信号を分配器において複数の経路分岐する。特許文献1の受信装置では、基本周波数整数倍ごとに経路が備えられている。基本周波数の整数倍ごとに備えられている各経路では、局部発振信号との混合による中間周波数信号の生成およびフィルタ処理が行われる。特許文献1の受信装置では、基本周波数の信号に割り当てられた経路の信号を、他の経路の信号と比較して、高調波の周波数成分が含まれているかを検出している。特許文献1では、信号に含まれる周波数成分を特定することで、受信信号に含まれる干渉信号の影響を抑制することができるとしている。

先行技術

0004

特開2015−2489号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、特許文献1の技術は次のような点で十分ではない。特許文献1の受信装置は、整数倍の高調波ごとに備えられている回路によって高調波を検出する際の基準となる信号を生成している。よって、整数倍の高調波を検出するための基準となる信号を生成するための回路が複数、必要となる。その結果、特許文献1の受信装置は、不要波への対策を行う際に装置の複雑化や大型化が生じ得る。そのため、特許文献1の技術は、高周波の受信信号を基に、中間周波数信号の生成を行う際に、装置の複雑化や大型化を抑制しつつ、出力信号への不要波の漏れ込みを低減する技術としては十分ではない。

0006

本発明は、上記の課題を解決するため、装置の大型化や複雑化を抑制しつつ、出力信号への不要波の漏れ込みを低減することができる周波数変換装置を得ることを目的としている。

課題を解決するための手段

0007

上記の課題を解決するため、本発明の周波数変換装置は、分配手段と、信号生成手段と、フィルタ生成手段と、畳み込み演算手段を備えている。分配手段は、入力された信号を第1の入力信号と、第2の入力信号とに分配する。信号生成手段は、第1の入力信号と、第1の局部発振信号とを混合した信号を第1の中間信号として生成する手段と、第1の中間信号と、第2の局部発振信号とを混合した信号を第2の中間信号として出力する手段とを有する。フィルタ生成手段は、第2の入力信号と、第1の局部発振信号とは所定の周波数の差がある第3の局部発振信号とを混合した信号を第3の中間信号として生成する手段を有する。また、フィルタ生成手段は、第3の中間信号と、第2の局部発振信号とは所定の周波数の差がある第4の局部発振信号とを混合した信号を第4の中間信号として出力する手段をさらに有する。畳み込み演算手段は、第2の中間信号と、第4の中間信号との畳み込み演算を行い、演算結果を基にした信号を中間周波数信号として出力する。

0008

本発明の周波数変換方法は、入力された信号を第1の入力信号と、第2の入力信号とに分配する。本発明の周波数変換方法は、第1の入力信号と、第1の局部発振信号とを混合した信号を第1の中間信号として生成し、第1の中間信号と、第2の局部発振信号とを混合した信号を第2の中間信号として出力する。本発明の周波数変換方法は、第2の入力信号と、第1の局部発振信号とは所定の周波数の差がある第3の局部発振信号とを混合した信号を第3の中間信号として生成する。本発明の周波数変換方法は、第3の中間信号と、第2の局部発振信号とは所定の周波数の差がある第4の局部発振信号とを混合した信号を第4の中間信号として出力する。本発明の周波数変換方法は、第2の中間信号と、第4の中間信号との畳み込み演算を行い、演算結果を基にした信号を中間周波数信号として出力する。

発明の効果

0009

本発明によると、装置の大型化や複雑化を抑制しつつ、出力信号への不要波の漏れ込みを低減することができる。

図面の簡単な説明

0010

本発明の第1の実施形態の構成の概要を示す図である。
本発明の第2の実施形態の構成の概要を示す図である。
本発明の第2の実施形態において信号に含まれる各周波数成分を模式的に示した図である。
本発明の第2の実施形態において信号に含まれる各周波数成分を模式的に示した図である。
本発明と対比した構成の周波数変換装置の例を示した図である。

実施例

0011

(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態について図を参照して詳細に説明する。図1は、本実施形態の周波数変換装置の構成の概要を示したものである。本実施形態の周波数変換装置は、分配手段1と、信号生成手段2と、フィルタ生成手段3と、畳み込み演算手段4を備えている。分配手段1は、入力された信号を第1の入力信号と、第2の入力信号とに分配する。信号生成手段2は、第1の入力信号と、第1の局部発振信号とを混合した信号を第1の中間信号として生成する手段と、第1の中間信号と、第2の局部発振信号とを混合した信号を第2の中間信号として出力する手段とを有する。フィルタ生成手段3は、第2の入力信号と、第1の局部発振信号とは所定の周波数の差がある第3の局部発振信号とを混合した信号を第3の中間信号として生成する手段を有する。また、フィルタ生成手段3は、第3の中間信号と、第2の局部発振信号とは所定の周波数の差がある第4の局部発振信号とを混合した信号を第4の中間信号として出力する手段をさらに有する。畳み込み演算手段4は、第2の中間信号と、第4の中間信号との畳み込み演算を行い、演算結果を基にした信号を中間周波数信号として出力する。

0012

本実施形態の周波数変換装置では、信号生成手段2と、フィルタ生成手段3においてそれぞれ入力された信号と局部発振信号を2段階で混合している。また、フィルタ生成手段3において混合する局部発振信号は、信号生成手段2において混合させる局部発振信号と所定の周波数異なっている。本実施形態の周波数変換装置では、フィルタ生成手段3において生成された第4の中間信号をマッチドフィルタとして用いて、信号生成手段2で生成された第2の中間信号の畳み込み演算を行っている。このように、入力された信号を基に生成した信号をフィルタとして用いて畳み込み演算を行うことで、不要波の後段の装置への出力を抑制することができる。また、本実施形態の周波数変換装置では、2つの経路に分離するのみで、不要波の低減を行うことができるので装置の複雑化や大型化は生じない。その結果、本実施形態の周波数変換装置は、装置の大型化や複雑化を抑制しつつ、出力信号への不要波の漏れ込みを低減することができる。

0013

(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態について図を参照して詳細に説明する。図2は、本実施形態の周波数変換装置の構成の概要を示したものである。本実施形態の周波数変換装置は、分配部10と、中間信号生成部20と、フィルタ信号生成部30と、畳み込み処理部40を備えている。

0014

本実施形態の周波数変換装置は、受信装置等に備えられ、広帯域のマイクロ波等の受信信号RFを周波数変換して中間周波数信号IFとして出力する装置である。本実施形態の周波数変換装置は、同調周波数を受信した場合に、フィルタ信号生成部30において受信信号を基にマッチドフィルタを生成し、中間信号生成部20が生成する信号と畳み込み演算を行うことで、不要波を低減することを特徴とする。

0015

分配部10は、入力される高周波信号を2つの経路に分配して出力する機能を有する。本実施形態において高周波信号とは、無線通信等で利用される10kHz以上の周波数の信号のことをいう。分配部10は、入力された信号を2つの経路、すなわち、中間信号生成部20に入力される信号と、フィルタ信号生成部30に入力される信号とにそれぞれ等しく分配して出力する。2つの経路に出力される高周波信号は、入力された信号に含まれる全ての周波数成分をそれぞれ含む。また、2つの経路に出力される高周波信号のパワーは、互いに等しい。また、本実施形態の分配部10は、第1の実施形態の分配手段1に相当する。

0016

中間信号生成部20は、入力された高周波信号を中間周波数信号にダウンコンバートする機能を有する。中間信号生成部20は、第1の局部発振器21と、第1の混合器22と、第1のフィルタ23と、第2の局部発振器24と、第2の混合器25を備えている。

0017

第1の局部発振器21は、周波数flの局部発振信号LO1を生成して、第1の混合器22に出力する。周波数flは、入力される高周波信号および周波数変換装置から出力される中間周波数信号の周波数の設定値等に基づいて設定される。すなわち、周波数flの値は、入力される信号の周波数fr、第2の局部発振器24が出力する局部発振信号LO2の周波数fsおよび中間周波数信号を使用する装置の仕様に基づいて設定される。また、本実施形態の周波数変換装置では、周波数flは、周波数frよりも高い周波数として設定されている。周波数flは、周波数frよりも低い周波数として設定されていてもよい。また、本実施形態の第1の局部発振器21は、局部発振信号LO1として出力するクロックの周波数が可変である。第1の局部発振器21には、例えば、電圧制御型水晶発振器を用いることができる。

0018

第1の混合器22は、受信信号と、局部発振信号LO1を混合して出力するミキサー回路として構成されている。第1の混合器22は、周波数frの受信信号と、第1の局部発振器21から入力される周波数flの局部発振信号LO1を混合し、周波数fl±frの信号を、第1のフィルタ23に出力する。周波数flが周波数frよりも小さいときは、fl−frの絶対値に相当する周波数成分を含む信号が出力される。

0019

第1のフィルタ23は、所定の周波数成分を通過させるローパスフィルタとして構成されている。第1のフィルタ23は、入力された信号のうち、周波数fl+frを含む高周波成分を遮断し、周波数fl−frを含む帯域の信号を通過させるように設計されている。第1のフィルタ23を通過した周波数fl−frの信号は、第2の混合器25に入力される。

0020

第2の局部発振器24は、周波数fsの局部発振信号LO2を生成し、第2の混合器25に出力する。第2の局部発振器24には、例えば、水晶発振器を用いることができる。

0021

第2の混合器25は、第1のフィルタ23から入力される信号と、第2の局部発振器24から入力される局部発振信号LO2を混合して出力するミキサー回路として構成されている。第2の混合器25は、第1のフィルタ23から入力される周波数fl−frの信号と、第2の局部発振器24から入力される周波数fsの局部発振信号LO2を混合し、周波数fl−fr±fsの信号を生成する。第2の混合器25は、生成した周波数fl−fr±fsの信号を畳み込み処理部40の畳み込み演算部41に出力する。また、本実施形態の中間信号生成部20の各機能は、第1の実施形態の信号生成手段2に相当する。

0022

フィルタ信号生成部30は、マッチドフィルタとして用いる信号を生成する機能を有する。フィルタ信号生成部30は、第3の局部発振器31と、第3の混合器32と、第2のフィルタ33と、第4の局部発振器34と、第4の混合器35を備えている。

0023

第3の局部発振器31は、周波数fl+dfの局部発振信号LO3を生成して、第3の混合器32に出力する。周波数dfの値は、あらかじめ設定されている。周波数dfの値は、周波数fl−frの値よりも小さく設定されている。本実施形態の第3の局部発振器31は、第1の局部発振器21と同様に出力するクロックの周波数が可変である。第3の局部発振器31には、例えば、電圧制御型の水晶発振器を用いることができる。

0024

第3の混合器32は、受信信号と、局部発振信号LO3を混合して出力するミキサー回路として構成されている。第3の混合器32は、周波数frの受信信号と、第3の局部発振器31から入力される周波数fl+dfの局部発振信号LO3を混合し、周波数fl+df±frの信号を、第2のフィルタ33に出力する。

0025

第2のフィルタ33は、所定の周波数成分を通過させるローパスフィルタとして構成されている。第2のフィルタ33は、入力された信号のうち、周波数fl+df+frを含む高周波成分を遮断し、周波数fl+df−frを含む帯域の信号を通過させるように設計されている。第1のフィルタ23を通過した周波数fl+df−frの信号は、第2の混合器25に入力される。第2のフィルタ33を通過した周波数fl+df−frの信号は、第4の混合器35に入力される。

0026

第4の局部発振器34は、周波数fs+dfの局部発振信号LO4を生成し、第4の混合器35に出力する。第4の局部発振器34には、例えば、水晶発振器を用いることができる。

0027

第4の混合器35は、第2のフィルタ33から入力される周波数fl+df−frの信号と、第4の局部発振器34から入力される周波数fs+dfの局部発振信号LO4を混合する。第4の混合器35は、混合によって生成される周波数fl+df−fr±(fs+df)の信号、すなわち、周波数fl−fr−fsと、周波数fl−fr+fs+2×dfの信号を、畳み込み処理部40の畳み込み演算部41に出力する。また、本実施形態のフィルタ信号生成部30の各機能は、第1の実施形態のフィルタ生成手段3に相当する。

0028

畳み込み処理部40は、畳み込み演算部41と、第3のフィルタ42を備えている。畳み込み演算部41は、入力された信号を基に畳み込み演算を行う機能を有する。本実施形態において畳み込み演算とは、第4の混合器35から入力される信号をフィルタとみなし、第2の混合器25から入力される信号との畳み込み積分を行うことをいう。

0029

畳み込み演算部41は、第2の混合器25から入力される周波数fl−fr±fsの周波数成分を含む信号と、第4の混合器35から入力される周波数fl−fr−fsおよび周波数fl−fr+fs+2×dfの周波数成分を含む信号との畳み込み演算を行う。畳み込み演算部41は、畳み込み演算によって周波数fl−fr−fsの周波数成分が強調された信号を第3のフィルタ42に出力する。畳み込み演算によって周波数fl−fr+fsおよび周波数fl−fr+fs+2×dfの周波数成分は、入力時よりも小さな信号として出力される。また、本実施形態の畳み込み演算部11は、第1の実施形態の畳み込み演算手段4に相当する。

0030

第3のフィルタ42は、畳み込み演算部41から入力される信号のうち高周波成分を遮断するローパスフィルタとして形成されている。第3のフィルタ42は、周波数fl−fr+fsおよび周波数fl−fr+fs+2×dfを含む高周波帯域の信号を遮断し、周波数fl−fr−fsを含む帯域の信号を出力する。

0031

本実施形態の周波数変換装置の動作について説明する。始めに、本実施形態の周波数変換装置に入力される受信信号に含まれる基本周波数の信号が、中間周波数に変換されて出力される際の動作について説明する。

0032

周波数変換装置が備えられている装置が受信した周波数frの基本周波数の信号は、分配部10に入力される。分配部10は、入力された受信信号を、2つの経路に分配し、中間信号生成部20の第1の混合器22と、フィルタ信号生成部30の第3の混合器32にそれぞれ送る。

0033

中間信号生成部20の第1の混合器22に入力された信号は、第1の局部発振器21から入力される周波数flの局部発振信号LO1と混合され、周波数fl±frの信号として出力される。第1の混合器22から出力された信号は、第1のフィルタ23に入力される。第1のフィルタ23に入力された信号は高周波成分が除去され、周波数fl−frの信号として出力される。

0034

第1のフィルタ23から出力された信号は、第2の混合器25に送られる。第2の混合器25に送られた信号は、第2の局部発振器24から入力される周波数fsの局部発振信号LO2と混合され、周波数fl−fr±fsの信号として出力される。第2の混合器25から出力された信号は、畳み込み処理部40の畳み込み演算部41に送られる。

0035

また、フィルタ信号生成部30の第3の混合器32に入力された信号は、第3の局部発振器31から入力される周波数fl+dfの局部発振信号LO3と混合され周波数fl+df±frの信号として出力される。第3の混合器32から出力された信号は、第2のフィルタ33に入力される。第2のフィルタ33に入力された信号は、高周波成分が除去され、周波数fl+df−frの信号として出力される。

0036

第2のフィルタ33から出力された信号は、第4の混合器35に送られる。第4の混合器35に送られた信号は、第4の局部発振器34から入力される周波数fs+dfの局部発振信号LO4と混合され、周波数fl−fr−fsと、周波数fl−fr+fs+2×dfの信号として出力される。第4の混合器35から出力された信号は、畳み込み処理部40の畳み込み演算部41に送られる。

0037

2つの経路から畳み込み演算部41に入力された信号は、畳み込み演算部41において畳み込み演算が行われる。畳み込み演算が行われると、2つの信号に共通している周波数fl−fr−fsの成分が強調されて出力される。畳み込み演算部41から出力された信号は、第3のフィルタ42に送られる。第3のフィルタ42に送られた信号は、高周波成分が除去されて周波数fl−fr−fsの中間周波数信号として出力される。

0038

図3は、本実施形態の周波数変換装置の各位置において、信号に含まれる周波数成分を模式的に示した図である。図3の最も左側の上段の図は、中間信号生成部20の第1の混合器22に入力される信号の周波数成分を示している。図3の最も左側の上段の図では、第1の混合器22に、周波数frの受信信号RFと、周波数flの局部発振信号LO1が入力されている。また、図3の最も左側の下段の図は、フィルタ信号生成部30の第3の混合器32に入力される信号の周波数成分を示している。図3の最も左側の下段の図では、第3の混合器32に、周波数frの受信信号RFと、周波数fl+dfの局部発振信号LO3が入力されている。

0039

図3の左から2番目の上段の図は、第1の混合器22から出力される信号、すなわち、第1のフィルタ23に入力される信号に含まれる周波数成分を示している。図3の左から2番目の上段の図は、第1の混合器22に入力される信号の周波数の和と差にそれぞれ相当する周波数fl+frと、周波数fl−frの周波数成分が信号に含まれていることを示している。周波数fl+frと、周波数fl−frの周波数成分のうち、周波数fl+frの周波数成分は、第1のフィルタ23で除去される。

0040

図3の左から2番目の下段の図は、第3の混合器32から出力される信号、すなわち、第2のフィルタ33に入力される信号に含まれる周波数成分を示している。図3の左から2番目の下段の図は、第3の混合器32に入力される信号の周波数の和と差にそれぞれ相当する周波数fl+df+frと、周波数fl+df−frの周波数成分が信号に含まれていることを示している。周波数fl+df+frと、周波数fl+df−frの周波数成分のうち、周波数fl+df+frの周波数成分は、第2のフィルタ33で除去される。

0041

図3の左から3番目の上段の図は、第2の混合器25から出力される信号の周波数成分、すなわち、畳み込み処理部40に中間信号生成部20から入力される信号の周波数成分を示している。第2の混合器25には、周波数fl−frの信号と、周波数fsの局部発振信号LO2が入力される。そのため、図3の左から3番目の上段の図では、第2の混合器25に入力された信号の和と差にそれぞれ相当する周波数fl−fr−fsと、周波数fl−fr+fsの周波数成分が第2の混合器25から出力される信号に含まれていることを示している。

0042

図3の左から3番目の下段の図は、第4の混合器35から出力される信号の周波数成分、すなわち、畳み込み処理部40にフィルタ信号生成部30から入力される信号の周波数成分を示している。第4の混合器35には、周波数fl+df−frの信号と、周波数fs+dfの局部発振信号LO4が入力される。そのため、図3の左から3番目の下段の図では、第4の混合器35に入力された信号の和と差にそれぞれ相当する周波数fl−fr−fsと、周波数fl−fr+fs+2×dfの周波数成分が第2の混合器25から出力されることを示している。

0043

また、図3の最も右側の図は、畳み込み演算部41から第3のフィルタ42に入力される信号に含まれる各周波数成分を示している。畳み込み演算部41から第3のフィルタ42に入力される信号では、中間信号生成部20およびフィルタ信号生成部30の出力信号に共通して含まれる周波数fl−fr−fsが畳み込み演算によって強調されている。また、中間信号生成部20およびフィルタ信号生成部30のいずれかの出力信号にのみ含まれる、周波数fl−fr+fsおよび周波数fl−fr+fs+2×dfの周波数成分は、畳み込み演算処理によって入力時よりも値が小さくなっている。また、周波数fl−fr+fsおよび周波数fl−fr+fs+2×dfの周波数成分は、第3のフィルタ42によって除去される。そのため、第3のフィルタ42からは、受信信号RFに含まれる基本周波数に由来する周波数成分うち、周波数fl−fr−fsの周波数成分の信号のみが出力される。

0044

次に不要波の信号が、周波数変換装置に入力された場合の動作について説明する。以下では、周波数frの受信信号RFにイメージ周波数2×fl−frが含まれている場合を例に説明する。イメージ周波数2×fl−frの信号は、基本周波数の信号とともに分配部10で分配され、中間信号生成部20の第1の混合器22およびフィルタ信号生成部30の第3の混合器32にそれぞれ送られる。

0045

中間信号生成部20の第1の混合器22に入力されたイメージ周波数の信号は、第1の局部発振器21から入力される周波数flの局部発振信号LO1と混合され周波数fl−frと、周波数3×fl−frの信号として出力される。第1の混合器22から出力された信号は、第1のフィルタ23に入力される。第1のフィルタ23に入力された信号は高周波成分が除去され、周波数fl−frの信号として出力される。

0046

第1のフィルタ23から出力された信号は、第2の混合器25に送られる。第2の混合器25に送られた信号は、第2の局部発振器24から入力される周波数fsの局部発振信号LO2と混合され、周波数fl−fr±fsの信号として出力される。第2の混合器25から出力された信号は、畳み込み処理部40の畳み込み演算部41に送られる。

0047

また、フィルタ信号生成部30の第3の混合器32に入力された信号は、第3の局部発振器31から入力される周波数fl+dfの局部発振信号LO3と混合され、周波数fl−fr−dfと、周波数3×fl−fr+dfの信号として出力される。第3の混合器32から出力された信号は、第2のフィルタ33に入力される。第2のフィルタ33に入力された信号は高周波成分が除去され、周波数fl−fr−dfの信号として出力される。

0048

第2のフィルタ33から出力された信号は、第4の混合器35に送られる。第4の混合器35に送られた信号は、第4の局部発振器34から入力される周波数fs+dfの局部発振信号LO4と混合され、周波数fl−fr+fsと、周波数fl−fr−fs−2×dfの信号として出力される。第4の混合器35から出力された信号は、畳み込み処理部40の畳み込み演算部41に送られる。

0049

中間信号生成部20およびフィルタ信号生成部30から畳み込み演算部41にそれぞれ入力された信号は、畳み込み演算部41において畳み込み演算が行われる。畳み込み演算が行われると、2つの信号に共通している周波数fl−fr+fsの成分が強調されて出力される。また、畳み込み演算部41において畳み込み演算が行われた際に、周波数fl−fr−fsと、周波数fl−fr−fs+2×dfの周波数成分は、入力時よりも小さな信号として出力される。

0050

畳み込み演算部41から出力された信号は、第3のフィルタ42に送られる。第3のフィルタ42に送られた信号は、高周波成分が除去されるため、畳み込み演算によって強調された周波数fl−fr+fsの成分が除去される。よって、不要波に基づいた周波数成分のうち畳み込み演算で強調された成分は後段に出力されずに、畳み込み演算で入力時よりも値が小さくなった信号のみが出力される。そのため、周波数変換装置から出力される中間周波数信号では、イメージ周波数等の不要波の影響が抑制されている。上記の説明では、受信信号RFのイメージ周波数についてのみ説明したが、本実施形態の周波数変換装置を用いることで高調波やスプリアス成分についても同様に除去することができる。

0051

図4は、本実施形態の周波数変換装置の各位置において、信号に含まれる周波数成分のうち、受信信号のイメージ周波数に由来する周波数成分を模式的に示した図である。図4の最も左側の上段の図は、中間信号生成部20の第1の混合器22に入力される信号の周波数成分を示している。図4の最も左側の上段の図では、第1の混合器22に、周波数frの受信信号RFと、周波数flの局部発振信号LO1および周波数2×fl−frの受信信号RFのイメージ周波数信号RFiが入力されている。また、図4の最も左側の下段の図は、フィルタ信号生成部30の第3の混合器32に入力される信号の周波数成分を示している。図4の最も左側の下段の図では、第3の混合器32に、周波数frの受信信号RFと、周波数fl+dfの局部発振信号LO3および周波数2×fl−frのイメージ周波数信号RFiが入力されている。

0052

図4の左から2番目の上段の図は、第1の混合器22から第1のフィルタ23に入力される信号に含まれる周波数成分のうち、イメージ周波数信号RFiに由来する周波数成分を示している。図4の左から2番目の上段の図は、第1の混合器22に入力される信号の周波数の和と差にそれぞれ相当する周波数fl−frと、周波数3×fl−frの周波数成分が信号に含まれていることを示している。周波数fl−frと、周波数3×fl−frの周波数成分のうち、周波数3×fl−frの周波数成分は、第1のフィルタ23で除去される。

0053

図4の左から2番目の下段の図は、第3の混合器32から第2のフィルタ33に入力される信号に含まれる周波数成分のうち、イメージ周波数信号RFiに由来する周波数成分を示している。図4の左から2番目の下段の図は、第3の混合器32に入力された信号の周波数の和と差にそれぞれ相当する周波数fl−fr−dfと、周波数3×fl−fr+dfの周波数成分が信号に含まれていることを示している。周波数fl−fr−dfと、周波数3×fl−fr+dfの周波数成分のうち、周波数3×fl−fr+dfの周波数成分は、第2のフィルタ33で除去される。

0054

図4の左から3番目の上段の図は、第2の混合器25から出力される信号の周波数成分、すなわち、畳み込み処理部40に中間信号生成部20から入力される信号の周波数成分を示している。第2の混合器25には、周波数fl−frと、周波数fsの信号が入力される。そのため、図4の左から3番目の上段の図では、第2の混合器25に入力された信号の和と差にそれぞれ相当する周波数fl−fr−fsと、周波数fl−fr+fsの周波数成分が第2の混合器25から出力される信号に含まれていることを示している。

0055

図4の左から3番目の下段の図は、第4の混合器35から出力される信号の周波数成分、すなわち、畳み込み処理部40にフィルタ信号生成部30から入力される信号の周波数成分を示している。第4の混合器35には、周波数fl−fr−dfと、周波数fs+dfの信号が入力される。そのため、図4の左から3番目の下段の図では、第4の混合器35に入力された信号の和と差にそれぞれ相当する周波数fl−fr−fs+2×dfと、周波数fl−fr+fsの周波数成分が第2の混合器25から出力されることを示している。

0056

また、図4の最も右側の図は、畳み込み演算部41から第3のフィルタ42に入力される信号に含まれる各周波数成分を示している。畳み込み演算部41から第3のフィルタ42に入力される信号では、中間信号生成部20およびフィルタ信号生成部30の出力信号に共通して含まれる周波数fl−fr+fsが畳み込み演算によって強調されている。また、中間信号生成部20およびフィルタ信号生成部30のいずれかの出力信号にのみ含まれる、周波数fl−fr−fsおよび周波数fl−fr−fs+2×dfの周波数成分は、畳み込み演算処理によって値が小さくなっている。また、畳み込み演算によって強調された周波数fl−fr+fsの周波数成分は、第3のフィルタ42によって除去される。そのため、第3のフィルタ42からは、イメージ周波数信号RFiに含まれる基本周波数に由来する周波数成分うち、畳み込み演算によって値が小さくなった周波数fl−fr−fsおよび周波数fl−fr−fs+2×dfの周波数成分の信号のみが出力される。そのため、本実施形態の周波数変換装置では、イメージ周波数信号に由来する周波数成分の後段への出力を抑制することができる。

0057

図5は、本実施形態と対比した構成の周波数変換装置の例を示したものである。図5の周波数変換装置は、スイッチ素子SWと、バンドパスフィルタBPFと、混合器および局部発振器等を多段で備えている。図5の周波数変換装置では、スイッチ素子SWによって経路を分け、バンドパスフィルタBPFによって、不要成分の除去を行っている。よって、スイッチ素子SW等を多段階で用いる必要があるため、装置の構成の複雑化や大型化が生じ得る。一方で、本実施形態の周波数変換装置では、入力される信号を基に生成したマッチドフィルタを用いて畳み込み演算を行うことで、経路を2つに分けるのみで不要波の周波数成分の影響を抑制することができる。そのため、本実施形態の周波数変換装置では、装置の複雑化や大型化を抑制することができる。

0058

本実施形態の周波数変換装置では、中間信号生成部20と、フィルタ信号生成部30においてそれぞれ入力された高周波信号と局部発振信号を2段階で混合している。また、フィルタ信号生成部30において混合する局部発振信号は、中間信号生成部20において混合させる局部発振信号と所定の周波数異なっている。本実施形態の周波数変換装置では、フィルタ信号生成部30において生成され信号をマッチドフィルタとして用いて、中間信号生成部20で生成された信号の畳み込み演算を行っている。このように、本実施形態の周波数変換装置では、入力された高周波信号を基に生成した信号をフィルタとして用いて畳み込み演算を行うことで、必要な周波数成分のみを強調した中間周波数信号を得ることができる。そのため、本実施形態の周波数変換装置では、中間周波数信号を出力する際に、不要波の後段の装置への出力を抑制することができる。

0059

本実施形態の周波数変換装置では、入力された高周波信号を基に生成した信号をフィルタとして用いて畳み込み演算を行うことで、周波数帯域に依存せずに不要波の除去を行うことができる。また、本実施形態の周波数変換装置では、2つの経路に分離するのみで、不要波の低減を行うことができるので装置の複雑化や大型化は生じない。その結果、本実施形態の周波数変換装置は、装置の大型化や複雑化を抑制しつつ、出力信号への不要波の漏れ込みを低減することができる。

0060

第2の実施形態の周波数変換装置は、第1の混合器22と第2の混合器25の間、および、第3の混合器32と、第4の混合器35の間にローパスフィルタをそれぞれ備えている。そのような構成に代えて、各混合器の間にローパスフィルタを備えない構成としてもよい。そのような構成とすることで、装置構成をより簡略化することができる。また、第2の混合器25および第4の混合器35の後段にローパスフィルタを備える構成としてもよい。

0061

第1および第2の実施形態の周波数変換装置は、入力される高周波信号を基に生成したマッチドフィルタを基に、不要波を除去した中間周波数信号の出力を行っている。そのため、各実施形態の周波数変換装置は、受信装置等に内蔵されている周波数変換装置や、他の装置と独立して備ええられている周波数変換装置として用いることができる。各実施形態の周波数変換装置は、パルス変調信号連続波信号位相変調信号周波数変調信号スペクトラム拡散信号およびその他の通信電子装置で用いられる信号の周波数変換に用いることができる。また、各実施形態の周波数変換装置は、そのような各信号の周波数変換において、あらゆる周波数や周波数帯域において不要波を除去することができる。

0062

1分配手段
2信号生成手段
3フィルタ生成手段
4畳み込み演算手段
10 分配部
20中間信号生成部
21 第1の局部発振器
22 第1の混合器
23 第1のフィルタ
24 第2の局部発振器
25 第2の混合器
30フィルタ信号生成部
31 第3の局部発振器
32 第3の混合器
33 第2のフィルタ
34 第4の局部発振器
35 第4の混合器
40 畳み込み処理部
41 畳み込み演算部
42 第3のフィルタ

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