JPH10303650A - 周波数変換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外部のフィルタ等を用いずに注入ＬＯ信号の
漏洩を抑圧することができる周波数変換器を実現する。 【解決手段】 ＬＯ信号を分岐する第１の電力分配手段
と、ＩＦ信号を分岐する第２の電力分配手段と、分岐さ
れたＬＯ信号とＩＦ信号とを乗算する複数の偶高調波ミ
キサと、各偶高調波ミキサの出力を合成してＲＦ信号を
出力する電力合成手段とを備え、注入ＬＯ信号を逆相合
成して抑圧しながら、ＬＯ信号の２ｎ次高調波とＩＦ信
号をミキシングして周波数変換したＲＦ信号を出力す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無線周波数帯の周
波数変換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０は、アンチパラレルダイオードペ
アを用いた偶高調波ミキサによる従来の周波数変換器の
構成を示す。図において、偶高調波ミキサ１は、双方向
性をもっており、１つのミキサでアップコンバータとダ
ウンコンバータの共用が可能であり、かつ注入したＬＯ
信号の偶数次の高調波は出力されず、奇数次の高調波の
みが出力されるという特長がある。

【０００３】例えば、偶高調波ミキサ１に 9.7ＧHzのＬ
Ｏ信号と 140ＭHzのＩＦ信号を入力し、ＬＯ信号の２次
高調波とＩＦ信号をミキシングして 19.26ＧHzと 19.54
ＧHzの希望出力信号を得るアップコンバータとして使用
する場合には、19.4ＧHzの２次高調波は原理的に出力さ
れないので、フィルタを介して希望出力信号のみを容易
に取り出すことができる。すなわち、偶高調波ミキサ１
は、希望出力信号に近いために後段に接続するフィルタ
で除去することが困難な注入ＬＯ信号の２次高調波を効
果的に抑圧できる利点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、アンチパラレ
ルダイオードペアを用いた偶高調波ミキサは、出力端で
不要波となる注入ＬＯ信号の抑圧が不十分であると、通
信装置に組み込んだ場合にこのミキサが原因となって信
号誤り率が増加する問題があった。これは、漏洩した注
入ＬＯ信号が後段に接続されるフィルタやアンプで反射
し、出力端から再注入されたときに生じる。すなわち、
反射位置が注入ＬＯ信号の波長と比較して遠い場合に、
信号周波数のわずかな変化でもミキサに再注入される反
射波の位相が変化して変換損を変化させるために生じる
と考えられている。

【０００５】この変換損の変化が、１通信チャネルの信
号帯域内で無視できない状況になると、信号誤り率が増
加する。例えば、20ＧHz帯で１通信チャネル当たり20Ｍ
bps以上の高速信号を扱う場合には、１チャネル当たり
の信号帯域は20ＭHz以上となり、ミキサと後段のフィル
タの接続間隔が数ｃｍになると信号帯域内で変換損の変
化が生じ、信号誤り率を増加させる。

【０００６】従来から注入ＬＯ信号の漏洩を防ぐため
に、帯域阻止スタブなどによるフィルタをミキサの回路
に組み込む等の工夫がされている。しかし、スタブによ
る注入ＬＯ信号の抑圧は30dB程度しかない。一方、注入
ＬＯ信号の振幅は希望出力信号レベルと比較して30dB以
上高いことから、出力端では希望出力信号と同程度の出
力レベルの注入ＬＯ信号が漏洩し、信号帯域内での変換
損の変化を生じていた。したがって、さらに20dB以上の
注入ＬＯ信号漏洩の抑圧手段が必要になっていた。

【０００７】図１０の周波数変換器に、７dBｍ,9.7ＧHz
のＬＯ信号と、−５dBｍ,140ＭHzのＩＦ信号を入力した
ときの出力について、計算機シミュレーションで求めた
結果を図１２に示す。このように、従来の周波数変換器
では、注入ＬＯ周波数（ 9.7ＧHz）成分は、注入ＬＯ信
号の２次高調波とＩＦ信号との乗算周波数（ 19.26ＧH
z,19.54ＧHz）成分に近い大きな振幅で出力される。

【０００８】また、本来出力されない注入ＬＯ信号の２
次高調波（19.4ＧHz）成分も再合成されて大きな振幅で
出力されることがわかる。そのため、注入ＬＯ信号の２
次高調波と希望出力信号との分離を行うフィルタに狭帯
域性が要求されていた。本発明は、外部のフィルタ等を
用いずに注入ＬＯ信号の漏洩を抑圧することができる周
波数変換器を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の周波数変換器
（アップコンバータ）は、ＬＯ信号を分岐する第１の電
力分配手段と、ＩＦ信号を分岐する第２の電力分配手段
と、分岐されたＬＯ信号とＩＦ信号とを乗算する複数の
偶高調波ミキサと、各偶高調波ミキサの出力を合成して
ＲＦ信号を出力する電力合成手段とを備え、注入ＬＯ信
号を逆相合成して抑圧しながら、ＬＯ信号の２ｎ次高調
波とＩＦ信号をミキシングして周波数変換したＲＦ信号
を出力する。

【００１０】本発明の周波数変換器（ダウンコンバー
タ）は、ＬＯ信号を分岐する第１の電力分配手段と、Ｒ
Ｆ信号を分岐する第２の電力分配手段と、分岐されたＬ
Ｏ信号とＲＦ信号とを乗算する複数の偶高調波ミキサ
と、各偶高調波ミキサの出力を合成してＩＦ信号を出力
する電力合成手段とを備え、ＲＦ信号入力端子に漏洩す
る注入ＬＯ信号を逆相合成して抑圧しながら、ＬＯ信号
の２ｎ次高調波とＲＦ信号をミキシングして周波数変換
したＩＦ信号を出力する。

【００１１】

【発明の実施の形態】

（第１の実施形態−アップコンバータ）図１は、本発明
の周波数変換器の第１の実施形態を示す。図において、
ＬＯ信号は、電力分配手段２−１により 180度位相差か
つ同振幅で２分岐され、それぞれアンチパラレルダイオ
ードペアを用いた偶高調波ミキサ１−１，１−２に入力
される。一方、ＩＦ信号は、電力分配手段２−２で同相
かつ同振幅で２分岐され、それぞれアンチパラレルダイ
オードペアを用いた偶高調波ミキサ１−１，１−２に入
力される。

【００１２】アンチパラレルダイオードペアを用いた偶
高調波ミキサ１−１，１−２は、注入ＬＯ周波数成分
と、注入ＬＯ信号の２次高調波とＩＦ信号との乗算周波
数成分（希望出力信号）を出力するが、注入ＬＯ信号の
２次高調波成分は出力しない。偶高調波ミキサ１−１，
１−２の出力は、電力合成手段３で位相差０かつ同振幅
で合成される。このとき、注入ＬＯ周波数成分は逆相で
合成されて減衰する。一方、２分岐された注入ＬＯ信号
の２次高調波は同相となるので、ＩＦ信号との乗算周波
数成分（希望出力信号）は同相で合成されて出力され
る。

【００１３】図１の周波数変換器に、７dBｍ,9.7ＧHzの
ＬＯ信号と、−５dBｍ,140ＭHzのＩＦ信号を入力したと
きの出力について、計算機シミュレーションで求めた結
果を図１１に示す。このように、本発明の周波数変換器
では、不要波である注入ＬＯ周波数（ 9.7ＧHz）成分
と、注入ＬＯ信号の２次高調波（19.4ＧHz）成分は抑圧
されてほとんど出力されない。一方、注入ＬＯ信号の２
次高調波とＩＦ信号との乗算周波数（19.26ＧHz, 19.54
ＧHz）成分は、大きな電力レベルで出力される。

【００１４】（第２の実施形態−アップコンバータ）図
２は、本発明の周波数変換器の第２の実施形態を示す。
本実施形態の特徴は、図１に示す第１の実施形態におい
て、電力合成手段３に代えて、偶高調波ミキサ１−１，
１−２の出力を直接接続するところにある。なお、偶高
調波ミキサ１−１，１−２の出力を直接接続しても、注
入ＬＯ周波数成分は逆相で合成されて減衰し、不要波の
手段を抑圧できる。したがって、漏洩した注入ＬＯ周波
数成分の回り込みによる悪影響は考慮する必要がなく、
構成を簡単にすることができる。

【００１５】（第３の実施形態−アップコンバータ）図
３は、本発明の周波数変換器の第３の実施形態を示す。
図において、ＬＯ信号は、電力分配手段２−１により位
相差αかつ同振幅で２分岐され、それぞれアンチパラレ
ルダイオードペアを用いた偶高調波ミキサ１−１，１−
２に入力される。一方、ＩＦ信号は、電力分配手段２−
２で位相差βかつ同振幅で２分岐され、それぞれアンチ
パラレルダイオードペアを用いた偶高調波ミキサ１−
１，１−２に入力される。

【００１６】アンチパラレルダイオードペアを用いた偶
高調波ミキサ１−１，１−２は、注入ＬＯ周波数成分
と、注入ＬＯ信号の２次高調波とＩＦ信号との乗算周波
数成分（希望出力信号）を出力するが、注入ＬＯ信号の
２次高調波成分は出力しない。偶高調波ミキサ１−１，
１−２の出力は、電力合成手段３で位相差γかつ同振幅
で合成される。このとき、注入ＬＯ信号に対して α＋γ＝（２ｍ−１）π （ｍは整数） の関係が成立するようにαおよびγを設定すれば、注入
ＬＯ周波数成分は逆相で合成されて減衰し、不要波の出
力を抑圧できる。

【００１７】一方、２分岐された注入ＬＯ信号の２次高
調波は同相にならないが、２分岐するＩＦ信号の位相差
βを適宜設定することにより、注入ＬＯ信号の２次高調
波とＩＦ信号との乗算周波数成分（希望出力信号）を高
いレベルで出力させることができる。なお、第１の実施
形態は、第３の実施形態におけるα＝180 、β＝０、γ
＝０の場合に相当する。

【００１８】（第４の実施形態−アップコンバータ）図
４は、本発明の周波数変換器の第４の実施形態を示す。
図において、ＬＯ信号は、電力分配手段４−１で４分岐
され、それぞれアンチパラレルダイオードペアを用いた
偶高調波ミキサ１−１〜１−４に入力される。このと
き、偶高調波ミキサ１−１に入力されるＬＯ信号の位相
を０度とすると、偶高調波ミキサ１−２〜１−４に入力
されるＬＯ信号が 180度、45度、225 度の位相差かつ同
振幅になるように設定される。

【００１９】一方、ＩＦ信号は、電力分配手段４−２で
４分岐され、それぞれアンチパラレルダイオードペアを
用いた偶高調波ミキサ１−１〜１−４に入力される。こ
のとき、偶高調波ミキサ１−４に入力されるＩＦ信号の
位相を０度とすると、偶高調波ミキサ１−１〜１−３に
入力されるＩＦ信号が90＋180ｍ度、90＋180ｍ度、０度
の位相差かつ同振幅になるように設定される（ｍは整
数）。

【００２０】アンチパラレルダイオードペアを用いた偶
高調波ミキサ１−１〜１−４は、注入ＬＯ周波数成分
と、注入ＬＯ信号の２次高調波とＩＦ信号との乗算周波
数成分（希望出力信号）を出力するが、注入ＬＯ信号の
２次高調波成分は出力しない。偶高調波ミキサ１−１〜
１−４の出力は、電力合成手段５で位相差０かつ同振幅
で合成される。このとき、偶高調波ミキサ１−１，１−
２の注入ＬＯ周波数成分、偶高調波ミキサ１−３，１−
４の注入ＬＯ周波数成分は、それぞれ逆相で合成されて
減衰する。また、４分岐された注入ＬＯ信号の２次高調
波とＩＦ信号との乗算周波数成分のうち、一方の乗算周
波数成分（希望出力信号）に対する他方のイメージ周波
数成分（不要波）は逆相で合成されて減衰する。

【００２１】（第５の実施形態−アップコンバータ）図
５は、本発明の周波数変換器の第５の実施形態を示す。
図４に示す周波数変換器の第４の実施形態では、注入Ｌ
Ｏ信号の２次高調波とＩＦ信号とをミキシングする例を
示したが、注入ＬＯ信号の２ｎ次高調波（ｎは自然数）
とＩＦ信号とをミキシングする場合には、電力分配手段
４は注入ＬＯ信号を０度、 180度、45／ｎ度、 180＋45
／ｎ度の位相差で４分岐すればよい。

【００２２】（第６の実施形態−アップコンバータ）図
６は、本発明の周波数変換器の第６の実施形態を示す。
本実施形態の特徴は、図４または図５に示す第４または
第５の実施形態において、電力合成手段５に代えて、偶
高調波ミキサ１−１〜１−４の出力を直接接続するとこ
ろにある。なお、偶高調波ミキサ１−１〜１−４の出力
を直接接続しても、注入ＬＯ周波数成分およびイメージ
周波数成分は逆相で合成されて減衰し、不要波の手段を
抑圧できる。したがって、漏洩した注入ＬＯ周波数成分
の回り込みによる悪影響は考慮する必要がなく、構成を
簡単にすることができる。

【００２３】（電力分配手段４の構成例）図７は、電力
分配手段４の構成例を示す。図７(1) において、ＬＯ信
号は、電力分配手段４−１により45／ｎ度位相差かつ同
振幅で２分岐され、さらに２段目の電力分配手段４−
２，４−３により 180度位相差かつ同振幅で２分岐さ
れ、０度、 180度、45／ｎ度、 180＋45／ｎ度の位相差
で４分岐される。

【００２４】図７(2) において、ＬＯ信号は、電力分配
手段４−１により 180度位相差かつ同振幅で２分岐さ
れ、さらに２段目の電力分配手段４−２，４−３により
45／ｎ度位相差かつ同振幅で２分岐され、０度、 180
度、45／ｎ度、 180＋45／ｎ度の位相差で４分岐され
る。なお、電力合成手段５についても、同様に複数段で
構成してもよい。

【００２５】（第７の実施形態−ダウンコンバータ）図
８は、本発明の周波数変換器の第７の実施形態を示す。
図において、ＬＯ信号は、電力分配手段２−１により 1
80度位相差かつ同振幅で２分岐され、それぞれアンチパ
ラレルダイオードペアを用いた偶高調波ミキサ１−１，
１−２に入力される。一方、ＲＦ信号は、電力分配手段
２−２で同相かつ同振幅で２分岐され、それぞれアンチ
パラレルダイオードペアを用いた偶高調波ミキサ１−
１，１−２に入力される。

【００２６】アンチパラレルダイオードペアを用いた偶
高調波ミキサ１−１，１−２は、注入ＬＯ周波数成分
と、注入ＬＯ信号の２次高調波とＲＦ信号との乗算周波
数成分（希望出力信号）を出力するが、注入ＬＯ信号の
２次高調波成分は出力しない。偶高調波ミキサ１−１，
１−２の出力は、電力合成手段３で位相差０かつ同振幅
で合成される。このとき、ＲＦ端子側に漏洩した注入Ｌ
Ｏ周波数成分は逆相で合成されて減衰する。したがっ
て、ＲＦ端子に接続されたフィルタや増幅器等による注
入ＬＯ信号の反射波の悪影響を避けることができる。

【００２７】（第８の実施形態）図９は、本発明の周波
数変換器の第８の実施形態を示す。図１に示す第１の実
施形態および図８に示す第７の実施形態に示すように、
アンチパラレルダイオードペアを用いた偶高調波ミキサ
１−１，１−２は双方向性をもっており、アップコンバ
ータおよびダウンコンバータのいずれにも使用すること
ができる。ここで、図９に示すように、電力分配手段２
−２および電力合成手段３を電力分配／合成手段６−
１，６−２とすることにより、ＩＦ信号を入力してＲＦ
信号を出力するアップコンバータ、またはＲＦ信号を入
力してＩＦ信号を出力するダウンコンバータのいずれに
も対応できる構成とすることができる。

【００２８】（他の実施形態）以上示した各実施形態に
おいて、アンチパラレルダイオードペアを用いた偶高調
波ミキサ１に代えて、その他の非線形素子を用いた偶高
調波ミキサを用いてもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の周波数変
換器では、電力合成手段において注入ＬＯ信号が逆相で
合成されるので出力されない。したがって、注入ＬＯ信
号が漏洩し、後段で反射して回り込むことによる信号誤
り率の悪化を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の周波数変換器の第１の実施形態を示す
ブロック図。

【図２】本発明の周波数変換器の第２の実施形態を示す
ブロック図。

【図３】本発明の周波数変換器の第３の実施形態を示す
ブロック図。

【図４】本発明の周波数変換器の第４の実施形態を示す
ブロック図。

【図５】本発明の周波数変換器の第５の実施形態を示す
ブロック図。

【図６】本発明の周波数変換器の第６の実施形態を示す
ブロック図。

【図７】電力分配手段４の構成例を示すブロック図。

【図８】本発明の周波数変換器の第７の実施形態を示す
ブロック図。

【図９】本発明の周波数変換器の第８の実施形態を示す
ブロック図。

【図１０】アンチパラレルダイオードペアを用いた偶高
調波ミキサによる従来の周波数変換器の構成を示すブロ
ック図。

【図１１】図１の周波数変換器の出力例を示す図。

【図１２】図１０の周波数変換器の出力例を示す図。

【符号の説明】

１ 偶高調波ミキサ ２，４ 電力分配手段 ３，５ 電力合成手段 ６ 電力分配／合成手段

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ローカル信号（以下「ＬＯ信号」とい
   う）を 180度位相差かつ同振幅で２分岐する第１の電力
   分配手段と、 中間周波数信号（以下「ＩＦ信号」という）を同相かつ
   同振幅で２分岐する第２の電力分配手段と、 前記第１の電力分配手段から出力される一方のＬＯ信号
   と、前記第２の電力分配手段から出力される一方のＩＦ
   信号とを乗算して出力する第１の偶高調波ミキサと、 前記第１の電力分配手段から出力される他方のＬＯ信号
   と、前記第２の電力分配手段から出力される他方のＩＦ
   信号とを乗算して出力する第２の偶高調波ミキサと、 前記第１および前記第２の偶高調波ミキサの出力を同相
   かつ同振幅で合成し、高周波信号（以下「ＲＦ信号」と
   いう）を出力する電力合成手段とを備えたことを特徴と
   する周波数変換器。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の周波数変換器におい
   て、 第１および第２の偶高調波ミキサの出力を直接接続する
   構成であることを特徴とする周波数変換器。
3. 【請求項３】 ＬＯ信号を位相差αかつ同振幅で２分岐
   する第１の電力分配手段と、 ＩＦ信号を同振幅で２分岐する第２の電力分配手段と、 前記第１の電力分配手段から出力される一方のＬＯ信号
   と、前記第２の電力分配手段から出力される一方のＩＦ
   信号とを乗算して出力する第１の偶高調波ミキサと、 前記第１の電力分配手段から出力される他方のＬＯ信号
   と、前記第２の電力分配手段から出力される他方のＩＦ
   信号とを乗算して出力する第２の偶高調波ミキサと、 前記第１および前記第２の偶高調波ミキサの出力を位相
   差γかつ同振幅で合成し、ＲＦ信号を出力する電力合成
   手段とを備え、 前記ＬＯ信号に対してα＋γ＝（２ｍ−１）πの関係が
   成立するように前記αおよびγを設定する（ｍは整数） ことを特徴とする周波数変換器。
4. 【請求項４】 ＬＯ信号を同振幅で４分岐する第１の電
   力分配手段と、 ＩＦ信号を同振幅で４分岐する第２の電力分配手段と、 前記第１の電力分配手段から出力される各ＬＯ信号の２
   次高調波と、前記第２の電力分配手段から出力される各
   ＩＦ信号とをそれぞれ乗算して出力する第１、第２、第
   ３、第４の偶高調波ミキサと、 前記第１、第２、第３、第４の偶高調波ミキサの出力を
   同相かつ同振幅で合成し、ＲＦ信号を出力する電力合成
   手段とを備え、 前記第１の電力分配手段は、前記第１の偶高調波ミキサ
   に入力されるＬＯ信号の位相に対して、前記第２、第
   ３、第４の偶高調波ミキサに入力されるＬＯ信号の位相
   を 180度、45度、 225度に設定し、 前記第２の電力分配手段は、前記第４の偶高調波ミキサ
   に入力されるＩＦ信号の位相に対して、前記第１、第
   ２、第３の偶高調波ミキサに入力されるＩＦ信号の位相
   を90＋180ｍ度、90＋180ｍ度、０度に設定する（ｍは整
   数） ことを特徴とする周波数変換器。
5. 【請求項５】 ＬＯ信号を同振幅で４分岐する第１の電
   力分配手段と、 ＩＦ信号を同振幅で４分岐する第２の電力分配手段と、 前記第１の電力分配手段から出力される各ＬＯ信号の２
   ｎ次高調波（ｎは自然数）と、前記第２の電力分配手段
   から出力される各ＩＦ信号とをそれぞれ乗算して出力す
   る第１、第２、第３、第４の偶高調波ミキサと、 前記第１、第２、第３、第４の偶高調波ミキサの出力を
   同相かつ同振幅で合成し、ＲＦ信号を出力する電力合成
   手段とを備え、 前記第１の電力分配手段は、前記第１の偶高調波ミキサ
   に入力されるＬＯ信号の位相に対して、前記第２、第
   ３、第４の偶高調波ミキサに入力されるＬＯ信号の位相
   を 180度、45／ｎ度、 180＋45／ｎ度に設定し、 前記第２の電力分配手段は、前記第４の偶高調波ミキサ
   に入力されるＩＦ信号の位相に対して、前記第１、第
   ２、第３の偶高調波ミキサに入力されるＩＦ信号の位相
   を90＋180ｍ度、90＋180ｍ度、０度に設定する（ｍは整
   数） ことを特徴とする周波数変換器。
6. 【請求項６】 請求項４または請求項５に記載の周波数
   変換器において、 第１、第２、第３、第４の偶高調波ミキサの出力を直接
   接続する構成であることを特徴とする周波数変換器。
7. 【請求項７】 請求項４から請求項６のいずれかに記載
   の周波数変換器において、 電力分配手段は、複数段の電力分配手段を用いた構成で
   あることを特徴とする周波数変換器。
8. 【請求項８】 請求項１から請求項７のいずれかに記載
   の周波数変換器において、 ＲＦ信号を出力する電力合成手段をＲＦ信号を入力する
   電力分配手段に代え、 ＩＦ信号を入力する第２の電力分配手段をＩＦ信号を出
   力する電力合成手段に代えた構成であることを特徴とす
   る周波数変換器。
9. 【請求項９】 請求項１から請求項７のいずれかに記載
   の周波数変換器において、 ＩＦ信号を入力する第２の電力分配手段をＩＦ信号を入
   力または出力する電力合成／分配手段に代え、 ＲＦ信号を出力する電力合成手段をＲＦ信号を出力また
   は入力する電力分配／合成手段に代えた構成であること
   を特徴とする周波数変換器。
10. 【請求項１０】 請求項１から請求項９のいずれかに記
    載の周波数変換器において、 偶高調波ミキサは、アンチパラレルダイオードペアを用
    いた偶高調波ミキサ、またはアンチパラレルダイオード
    ペア以外の非線形素子を用いた偶高調波ミキサであるこ
    とを特徴とする周波数変換器。