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Patent Searching and Data


Title:
FREQUENCY CONVERSION DEVICE AND ORTHOGONAL MODULATOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/054095
Kind Code:
A1
Abstract:
Provided is a frequency conversion device which frequency-shifts a baseband signal in accordance with a local signal for output. The frequency conversion device includes: a mixer which multiplies the baseband signal by the local signal and outputs the product; a demultiplexer which receives the baseband signal at a first port, outputs the received baseband signal from a second port for supply to the mixer, and outputs a leak component leaking from the mixer to the second port, from a third port which is different from the first port, without passing through the first port; and a baseband signal supply unit which supplies the baseband signal to the first port of the demultiplexer. The demultiplexer has: a low-pass filter which is arranged between the first port and the second port for passing a frequency component of the baseband signal and not passing a frequency component of the local signal; and a high-pass filter which is arranged between the third port and the second port for passing the frequency component of the local signal and not passing the frequency component of the baseband signal.

Inventors:
NOJIMA SHUJI (JP)
KATO TAKASHI (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/002776
Publication Date:
April 30, 2009
Filing Date:
October 02, 2008
Export Citation:
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Assignee:
ADVANTEST CORP (JP)
NOJIMA SHUJI (JP)
KATO TAKASHI (JP)
International Classes:
H04B1/04; H03D7/00; H03D7/14; H04L27/36
Foreign References:
JPH11220506A1999-08-10
JP2001333120A2001-11-30
JP2002237856A2002-08-23
Attorney, Agent or Firm:
RYUKA, Akihiro (22-1 Nishi-Shinjuku 6-chome, Shinjuku-k, Tokyo 05, JP)
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Claims:
 ベースバンド信号を、ローカル信号に応じて周波数シフトして出力する周波数変換装置であって、
 前記ベースバンド信号および前記ローカル信号を乗算して出力するミキサと、
 第1ポートに前記ベースバンド信号を受け取り、受け取った前記ベースバンド信号を第2ポートから出力して前記ミキサに供給し、前記ミキサから前記第2ポートにリークするリーク成分を、前記第1ポートに通過させずに、前記第1ポートとは異なる第3ポートから出力する分波器と
 を備える周波数変換装置。
 前記分波器は、前記リーク成分を、前記第3ポートから出力して接地電位に吸収させる
 請求項1に記載の周波数変換装置。
 前記ベースバンド信号を前記分波器の前記第1ポートに供給するベースバンド信号供給部を更に備え、
 前記分波器は、
 前記第1ポートおよび前記第2ポートの間に設けられ、前記ベースバンド信号の周波数成分を通過させ、前記ローカル信号の周波数成分を通過させないローパスフィルタと、
 前記第3ポートおよび前記第2ポートの間に設けられ、前記ローカル信号の周波数成分を通過させ、前記ベースバンド信号の周波数成分を通過させないハイパスフィルタと
 を有する請求項2に記載の周波数変換装置。
 前記ミキサは、ダブルバランスドミキサ、または、シングルバランスドミキサである
 請求項3に記載の周波数変換装置。
 前記ミキサは、
 前記ローカル信号を受け取り、前記ローカル信号、および、前記ローカル信号と位相が180度異なる反転ローカル信号を生成する180度移相部と、
 前記ローカル信号および前記反転ローカル信号と、前記ベースバンド信号とを乗算する乗算部と、
 前記乗算部が出力する信号の一方を反転して合成する合成部と
 を有する請求項4に記載の周波数変換装置。
 前記180度移相部は、
 一端に前記ローカル信号を受け取り、他端が開放状態である不平衡線路と、
 前記不平衡線路の前記一端から所定の長さに渡って、前記不平衡線路の両側に設けられ、前記ローカル信号を前記乗算部に供給する第1平衡線路と、
 前記不平衡線路の前記他端から所定の長さに渡って、前記不平衡線路の両側に設けられ、前記反転ローカル信号を前記乗算部に供給する第2平衡線路と
 を有する請求項5に記載の周波数変換装置。
 ベースバンド信号を、ローカル信号に応じて直交変調して出力する直交変調器であって、
 前記ベースバンド信号を受け取り、与えられる前記ローカル信号に応じて前記ベースバンド信号を変調するI側変調器およびQ側変調器と、
 前記I側変調器および前記Q側変調器に供給する前記ローカル信号の位相を90度異ならせる90度移相部と
 を備え、
 前記I側変調器および前記Q側変調器のそれぞれは、
 前記ベースバンド信号および前記ローカル信号を乗算して出力するミキサと、
 第1ポートに前記ベースバンド信号を受け取り、受け取った前記ベースバンド信号を第2ポートから出力して前記ミキサに供給し、前記ミキサから前記第2ポートにリークするリーク成分を、前記第1ポートに通過させずに、前記第1ポートとは異なる第3ポートから出力する分波器と
 を有する直交変調器。
Description:
周波数変換装置および直交変調

 本発明は、周波数変換装置および直交変調 に関する。本出願は、下記の日本出願に関 し、下記の日本出願からの優先権を主張す 出願である。文献の参照による組み込みが められる指定国については、下記の出願に 載された内容を参照により本出願に組み込 、本出願の一部とする。
 特願2007-274281号 出願日 2007年10月22日

 従来、ベースバンド信号を、ローカル信 に応じて周波数シフトして出力する装置と て、乗算器(ミキサ)を用いた装置が知られ いる(例えば特許文献1または2参照)。当該装 は、ベースバンド信号の周波数およびロー ル信号の周波数を加減算した周波数の信号 生成する。

 係る乗算器は、2つの入力ポートと、1つの 力ポートとを有する。乗算器の一方の入力 ートにベースバンド信号を与え、他方の入 ポートにローカル信号を与えることで、ベ スバンド信号およびローカル信号を乗算し 信号を得ることができる。

特開2001-333120号公報

特開2002-237856号公報

 乗算器の各ポートは、内部の乗算回路に 続される。このため、各ポートには、乗算 路等を介して各信号のリーク成分が現れる 合がある。例えば、ベースバンドの入力ポ トに、ローカル信号のリーク成分が現れ、 部に出力される場合がある。

 係るリーク成分が、外部での反射等によ 乗算器の内部に戻されると、同一周波数の 号が乗算されて、直流成分が生じてしまう 例えば、ローカル信号と、そのリーク成分 が乗算された場合、周波数の減算結果が略 ロとなり、直流成分が生じてしまう。この め、乗算器が精度よく動作できない場合が った。

 また、当該装置の出力ポートには、上述 た直流成分のほかに、ベースバンド信号お びローカル信号の周波数を加算した周波数 第1信号、ベースバンド信号およびローカル 信号の周波数を減算した周波数の第2信号、 算器の内部に戻されたローカル信号のリー 成分、および、ベースバンド信号のリーク 分が現れる。そして、出力ポートの後段に ィルタを設けることで、第1信号または第2信 号のいずれかを選択的に通過させ、他の信号 およびリーク成分を除去する。

 一例として、ベースバンド信号の周波数 1MHzであり、ローカル信号の周波数が4GHzと る。この場合、出力ポートには、第1信号(4.0 01GHz)、第2信号(3.999GHz)、ローカル信号のリー 成分(4GHz)、および、ベースバンド信号のリ ク成分(1MHz)が現れる。このうち、第1信号4.0 01GHzを選択的に通過させるとする。しかし、 過させるべき第1信号(4.001GHz)の近傍の帯域 、除去すべきローカル信号のリーク成分(4GHz )が存在するので、フィルタの設計が非常に 難となってしまう。

 また、上述した問題に対して、ダブルヘ ロダインの構成等を用いて、ベースバンド 号を中間周波数の信号に変換してから、ロ カル信号で変調することも考えられる。こ により、フィルタの設計を容易化すること できるが、コスト等の面から、当該構成が ましくない場合も考えられる。

 そこで本発明の1つの側面においては、上 記の課題を解決することのできる周波数変換 装置および直交変調器を提供することを目的 とする。この目的は請求の範囲における独立 項に記載の特徴の組み合わせにより達成され る。また従属項は本発明の更なる有利な具体 例を規定する。

 本発明の第1の態様においては、ベースバ ンド信号を、ローカル信号に応じて周波数シ フトして出力する周波数変換装置であって、 ベースバンド信号およびローカル信号を乗算 して出力するミキサと、第1ポートにベース ンド信号を受け取り、受け取ったベースバ ド信号を第2ポートから出力してミキサに供 し、ミキサから第2ポートにリークするリー ク成分を、第1ポートに通過させずに、第1ポ トとは異なる第3ポートから出力する分波器 とを備える周波数変換装置を提供する。

 また、第2の態様においては、ベースバン ド信号を、ローカル信号に応じて直交変調し て出力する直交変調器であって、ベースバン ド信号を受け取り、与えられるローカル信号 に応じてベースバンド信号を変調するI側変 器およびQ側変調器と、I側変調器およびQ側 調器に供給するローカル信号の位相を90度異 ならせる90度移相部とを備え、I側変調器およ びQ側変調器のそれぞれは、ベースバンド信 およびローカル信号を乗算して出力するミ サと、第1ポートにベースバンド信号を受け り、受け取ったベースバンド信号を第2ポー トから出力してミキサに供給し、ミキサから 第2ポートにリークするリーク成分を、第1ポ トに通過させずに、第1ポートとは異なる第 3ポートから出力する分波器とを有する直交 調器を提供する。

 なお、上記の発明の概要は、本発明の必 な特徴の全てを列挙したものではなく、こ らの特徴群のサブコンビネーションもまた 発明となりうる。

第1の実施形態に係る、周波数変換装置 100の構成例を示す図である。 分波器20の構成例を示す図である。 ミキサ30の構成例を示す図である。 180度移相部40の構成例を示す図である 第2の実施形態に係る直交変調器200の構 成例を示す図である。

符号の説明

10・・・ローカル信号供給部、12・・・ベ スバンド信号供給部、20・・・分波器、21・ ・第1ポート、22・・・第2ポート、23・・・ 3ポート、24・・・ローパスフィルタ、25・ ・ハイパスフィルタ、30・・・ミキサ、34・ ・ベースバンド信号入力部、35・・・合成 、40・・・180度移相部、41・・・不平衡線路 42・・・第1平衡線路、43・・・第2平衡線路 51・・・第1不平衡線路、52・・・第1平衡線 、53・・・マイクロストリップライン、54・ ・・第2不平衡線路、55・・・第2平衡線路、60 ・・・乗算部、61、62、63、64・・・ダイオー 、65、66・・・コンデンサ、100・・・周波数 変換装置、200・・・直交変調器、201・・・90 移相部、202・・・I側変調器、203・・・Q側 調器、204・・・加算部

 以下、発明の実施の形態を通じて本発明 (一)側面を説明するが、以下の実施形態は 求の範囲にかかる発明を限定するものでは く、また実施形態の中で説明されている特 の組み合わせの全てが発明の解決手段に必 であるとは限らない。

 図1は、第1の実施形態に係る、周波数変 装置100の構成例を示す図である。周波数変 装置100は、ベースバンド信号を、ローカル 号に応じて周波数シフトして出力する装置 あって、ローカル信号供給部10、ベースバン ド信号供給部12、分波器20、および、ミキサ30 を備える。

 ローカル信号供給部10は、所定の周波数 ローカル信号Loを出力する。ローカル信号供 給部10は、PLL回路等を用いてローカル信号Lo 生成してよい。この場合、ローカル信号供 部10は、所定の周波数範囲で、ローカル信号 Loの周波数を設定可能であってよい。また、 ーカル信号供給部10は、外部から受け取っ ローカル信号Loを出力してもよい。

 ベースバンド信号供給部12は、ローカル 号Loによって周波数をシフトすべき、所定の 周波数のベースバンド信号BBを出力する。ベ スバンド信号供給部12は、ベースバンド信 BBを生成してよく、外部から受け取ってもよ い。また、ベースバンド信号供給部12は、含 れる信号成分の周波数が、所定の範囲内と るベースバンド信号BBを出力してよい。

 ミキサ30は、ベースバンド信号BBおよびロ ーカル信号Loを、それぞれ異なるポートから け取り、ベースバンド信号BBおよびローカ 信号Loを乗算した出力信号RFを出力する。ミ サ30は、ダイオードブリッジまたはトラン スタ等により、ベースバンド信号BBおよびロ ーカル信号Loを乗算してよい。

 分波器20は、ベースバンド信号供給部12か らベースバンド信号BBを受け取り、受け取っ ベースバンド信号BBをミキサ30に供給する。 また分波器20は、ミキサ30からリークするリ ク成分Leakを受け取り、ベースバンド信号供 部12と接続される経路とは異なる経路で、 ーク成分Leakを接地電位に吸収させる。

 このような構成により、リーク成分Leakが ミキサ30の内部に戻ることを防ぐことができ 。このため、ミキサ30を精度よく動作させ ことができ、精度のよい出力信号RFを得るこ とができる。また、ベースバンド信号の周波 数が小さく、出力信号RFとローカル信号Loと 周波数差が小さい場合であっても、分波器20 でローカル信号Loのリーク成分を吸収するこ で、ミキサ30のRF出力にローカル信号Loが現 るのを防ぐことができる。このため、ミキ 30の後段に設けられるフィルタを容易に設 することができる。なお、本例ではベース ンド信号BBを用いて周波数変換装置100を説明 したが、ベースバンド信号BBに変えて、中間 波数の信号IFを用いてもよい。

 図2は、分波器20の構成例を示す図である 分波器20は、第1ポート21、第2ポート22、第3 ート23、ローパスフィルタ24、および、ハイ パスフィルタ25を有する。第1ポート21は、ベ スバンド信号供給部12に接続され、ベース ンド信号BBを受けとる。第2ポート22は、ミキ サ30に接続され、ベースバンド信号を出力す 。また、第3ポート23は、接地電位に接続さ る。

 ローパスフィルタ24は、第1ポート21およ 第2ポート22の間に設けられる。ローパスフ ルタ24における通過帯域は、ベースバンド信 号BBの周波数成分を通過させ、且つ、ローカ 信号Loの周波数成分を通過させない帯域に 定される。これにより、ベースバンド信号 給部12から受け取ったベースバンド信号BBを 第2ポート22からミキサ30に供給することが きる。また、ミキサ30からのローカル信号の リーク成分Leakが第1ポート21から出力され、 ースバンド信号供給部12の出力端等において 反射されることを防ぐことができる。

 ハイパスフィルタ25は、第3ポート23およ 第2ポート22の間に設けられる。ハイパスフ ルタ25における通過帯域は、ローカル信号Lo 周波数成分を通過させ、且つ、ベースバン 信号BBの周波数成分を通過させない帯域に 定される。これにより、リーク成分Leakを、 3ポート23から出力して接地電位に吸収させ ことができる。

 また、ローパスフィルタ24およびハイパ フィルタ25は、共通の伝送経路を介して第2 ート22に接続されてよい。以上のような構成 により、ベースバンド信号BBをミキサ30に供 しつつ、リーク成分Leakがミキサ30に戻るこ を防ぐことができる。

 なお、本例では、ベースバンド信号BBの 波数が、ローカル信号Loの周波数より低い場 合を説明したが、ベースバンド信号BBの周波 が、ローカル信号Loの周波数より高い場合 は、分波器20を、ハイパスフィルタ25および ーパスフィルタ24を入れ替えた構成として い。また、ローパスフィルタ24およびハイパ スフィルタ25の通過帯域は固定であってよい 一般に、ベースバンド信号BBおよびローカ 信号Loの周波数差は十分大きいので、ローカ ル信号Lo等の周波数を変化させた場合であっ も、固定の通過帯域でベースバンド信号BB よびローカル信号Loを精度よく分離すること ができる。なお、分波器20は、ローパスフィ タ24およびハイパスフィルタ25の通過帯域を 、ベースバンド信号BBおよびローカル信号Lo 周波数帯域に応じて変更可能であってもよ 。

 図3は、ミキサ30の構成例を示す図である ミキサ30は、180度移相部40、乗算部60、ベー バンド信号入力部34、および、合成部35を有 する。180度移相部40は、ローカル信号供給部1 0からローカル信号Loを受け取り、ローカル信 号Loおよび反転ローカル信号RLoを生成する。 転ローカル信号RLoは、ローカル信号Loと位 が180度異なる信号であってよい。180度移相 40は、例えばバランを用いてローカル信号Lo よび反転ローカル信号RLoを出力してよい。

 180度移相部40は、第1不平衡線路51、マイ ロストリップライン53、第2不平衡線路54、第 1平衡線路52、および、第2平衡線路55を有する 。第1不平衡線路51は、一端にローカル信号Lo 受け取り、他端がマイクロストリップライ 53に接続される。第2不平衡線路54は、一端 マイクロストリップライン53を介して第1不 衡線路51に接続され、他端が開放される。

 第1平衡線路52は、第1不平衡線路51とカッ リングラインを形成する。また、第2平衡線 路55は、第2不平衡線路54とカップリングライ を形成する。また、第1不平衡線路51および 2不平衡線路54の電気長は、ローカル信号の 長の1/4に応じて定められる。このような構 により、第1平衡線路52からローカル信号Lo 出力され、第2平衡線路55から反転ローカル 号RLoが出力される。

 乗算部60は、ローカル信号Loおよび反転ロ ーカル信号RLoを、ベースバンド信号BBとそれ れ乗算して出力する。この場合、乗算部60 出力する2つの信号の位相は、反転している 乗算部60は、縦続接続されたダイオード61お よびダイオード63と、縦続接続されたダイオ ド62およびダイオード64とを、並列に有する 。また、乗算部60は、ダイオード61およびダ オード63の間にローカル信号Loを受け取り、 イオード62およびダイオード64の間に反転ロ ーカル信号RLoを受け取る。また、乗算部60は ダイオード61とダイオード62との間、および 、ダイオード63とダイオード64との間にベー バンド信号BBをそれぞれ受け取る。

 ベースバンド信号入力部34は、ベースバ ド信号BBを分波器20から受け取り、乗算部60 おけるダイオード61とダイオード62との間、 よび、ダイオード63とダイオード64との間に ベースバンド信号BBを供給する。乗算部60は コンデンサ65を介して、ローカル信号Loおよ ベースバンド信号BBを乗算した信号を合成 35に供給する。また、乗算部60は、コンデン 66を介して、反転ローカル信号RLoおよびベ スバンド信号BBを乗算した信号を合成部35に 給する。

 合成部35は、乗算部60から受け取った信号 を合成して出力する。例えば合成部35は、コ デンサ65を介して与えられる信号と、コン ンサ66を介して与えられる信号の反転信号と を加算して出力してよい。これにより、出力 信号RFを得ることができる。

 本例の合成部35は、180度移相部40と同一の 構成を有してよい。ただし、合成部35におい は、第1平衡線路52は、乗算部60が出力する 号をコンデンサ65を介して受け取り、第2平 線路55は、乗算部60が出力する信号をコンデ サ66を介して受け取る。また、第1不平衡線 51は、外部への出力ポートに接続される。

 また、図1および図2において説明したよ に、ローカル信号Lo等がリークして、ベース バンド信号入力部34を介して外部に出力され 場合がある。反射等により、係る成分がベ スバンド信号入力部34に入力されると、合 部35から外部にリークするローカル信号の成 分が増大してしまう。これに対して、図1お び図2に関連して説明したように、分波器20 設けることで、当該リーク成分がミキサ30に 戻ることを防ぐことができる。なお、図3に いて説明した構成は、ミキサ30の一構成例を 示すものであり、ミキサ30は公知の他の構成 採用することができる。また、図3では、ダ ブルバランスドミキサの構成を用いて説明し たが、ミキサ30は、シングルバランスドミキ であってもよい。

 図4は、180度移相部40の構成例を示す図で る。180度移相部40は、不平衡線路41、第1平 線路(42-1、42-2)、および、第2平衡線路(43-1、4 3-2)を有する。不平衡線路41は、一端(始端)に ーカル信号Loを受け取り、他端(終端)が開放 状態の線路であってよい。

 第1平衡線路(42-1、42-2)は、不平衡線路41の 始端から所定の長さに渡って不平衡線路41の 側に設けられ、不平衡線路41とカップリン する。つまり、第1平衡線路42-1と、第1平衡 路42-2との間に、不平衡線路41が設けられる このような構成により、第1平衡線路42およ 不平衡線路41の結合性を高めることができる 。

 また、第1平衡線路42-1および第1平衡線路4 2-2は、互いの端部が接続されてループ上の線 路を形成する。また、第1平衡線路42-1および 1平衡線路42-2の一端は接地電位に接続され 他端からはローカル信号Loを出力する。第1 衡線路42-1および第1平衡線路42-2は、ローカ 信号Loの波長の1/4に応じた電気長を有してよ い。

 第2平衡線路(43-1、43-2)は、不平衡線路41の 終端から所定の長さに渡って、不平衡線路41 両側に設けられる。第2平衡線路43の長さは 第1平衡線路42の長さと同一であってよい。 た、第2平衡線路43-1および第2平衡線路43-2は 、互いの端部が接続されてループ上の線路を 形成する。また、第2平衡線路43-1および第2平 衡線路43-2の一端は接地電位に接続され、他 からは反転ローカル信号RLoを出力する。こ ような構成により、第2平衡線路43および不 衡線路41の結合性を高めることができる。

 図5は、第2の実施形態に係る直交変調器20 0の構成例を示す図である。直交変調器200は ベースバンド信号BBを、ローカル信号Loに応 て直交変調して出力する装置であって、90 移相部201、I側変調器202、Q側変調器203、およ び、加算部204を備える。

 90度移相部201は、ローカル信号Loを受け取 り、I側変調器202およびQ側変調器203に供給す 。このとき、90度移相部201は、例えばI側変 器202およびQ側変調器203の一方に与えるロー カル信号Loの位相を90度シフトさせて、I側変 器202およびQ側変調器203に供給するローカル 信号Loの位相を90度異ならせる。90度移相部201 は、例えばランゲカプラを用いて、これらの ローカル信号Loを生成してよい。

 I側変調器202およびQ側変調器203は、ベー バンド信号BBを受け取り、与えられるローカ ル信号Loに応じてベースバンド信号BBを変調 る。I側変調器202およびQ側変調器203のそれぞ れは、図1から図4に関連して説明した周波数 換装置100と同一の構成を有してよい。

 加算部204は、I側変調器202およびQ側変調 203が出力する出力信号を加算する。本例の 交変調器200によれば、I側変調器202およびQ側 変調器203において、それぞれ精度よく信号を 変調することができる。

 以上、本発明を実施の形態を用いて説明 たが、本発明の技術的範囲は上記実施の形 に記載の範囲には限定されない。上記実施 形態に、多様な変更または改良を加えるこ が可能であることが当業者に明らかである その様な変更または改良を加えた形態も本 明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求 範囲の記載から明らかである。

 特許請求の範囲、明細書、および図面中 おいて示した装置、システム、プログラム および方法における動作、手順、ステップ および段階等の各処理の実行順序は、特段 より前に」、「先立って」等と明示してお ず、また、前の処理の出力を後の処理で用 るのでない限り、任意の順序で実現しうる とに留意すべきである。特許請求の範囲、 細書、および図面中の動作フローに関して 便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて 明したとしても、この順で実施することが 須であることを意味するものではない。