JP4138758B2 - 無線受信装置、無線通信システムおよび電子機器 - Google Patents

Description

この発明は、無線通信装置に関し、一例として、特に、放送波をマイクロ波帯で無線送信した信号を受信するマイクロ波帯無線受信装置、マイクロ波帯無線通信システム、および電子機器に関する。

従来、マイクロ波帯無線通信システムとしては、図２１に示すように、高周波無線送信機および高周波無線受信機を備えたものがある(例えば、特開２００３−２５８６５５号公報参照)。ここでマイクロ波帯とは、ミリ波帯を含む周波数帯域をいう。

まず、図２１に示す従来の高周波無線送信機１９００について説明する。この高周波無線送信機１９００は、第１のアップコンバート(中間周波数ミキサ)部１３００と第２のアップコンバート(マイクロ波帯ミキサ)部１３５０、および送信アンテナ１１００を備える。

第１のアップコンバート部１３００は、局部発振器１２００と、周波数ミキサ１４００と、フィルタ１５００と、増幅器１６００と、電力合成器１８０１と、減衰器(レベル調整器)１８５０とを有する。

この従来の高周波無線送信機１９００では、まず、第１のアップコンバート部１３００に、第１のＩＦ信号(変調波信号)ＩＦ１が入力される。この変調波信号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。周波数ミキサ１４００は、入力された信号ＩＦ１と、局部発振器(基準信号源)１２００から出力される第１のＬＯ信号(局部発振信号)ＬＯ１(周波数ｆＬＯ１)とを乗積し、第２のＩＦ信号ＩＦ２(周波数ｆＩＦ２)を出力する。さらに、ミキサ１４００の直後に設けられたフィルタ１５００は、主に、第２のＩＦ信号ＩＦ２の成分のみを取り出す。本説明では上記フィルタ１５００は上側波帯の信号を通過選択させて所望信号としている。

また、電力分配器１８０２は局部発振器１２００が出力した第１の局部発振信号ＬＯ１の一部を減衰器１８５０に分配し、この減衰器１８５０は分配された第１の局部発振信号ＬＯ１のレベルを調整し、その後、電力合成器１８０１で、第１の局部発振信号ＬＯ１と第２のＩＦ信号ＩＦ２(周波数ｆＩＦ２)とを合流させる。

これにより、第２のＩＦ信号ＩＦ２(高周波信号ＲＦ１(周波数ｆＲＦ１))と第１の局部発振信号(基準信号)ＬＯ１との多重波信号(中間周波数多重信号)が生成される。この中間周波数多重波信号が、増幅器１６００により増幅され、増幅された中間周波数多重波信号が第２のアップコンバート部１３５０に入力される。

次に、第２のアップコンバート部１３５０について説明する。第２のアップコンバート部１３５０は、第２の局部発振器１２５０と、ミキサ１７００と、フィルタ９００と、増幅器１０００とを有する。

このミキサ１７００は、第２のＩＦ信号ＩＦ２と第１の局部発振信号ＬＯ１との多重波信号と、局部発振器１２５０から出力される第２のＬＯ信号(局部発信信号)ＬＯ２(周波数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無線信号の所望の周波数のみを通過させ、増幅器１０００は無線信号を増幅する。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信号(高周波信号ＲＦ１＋第２のＬＯ信号ＬＯ２)と、局部発振信号成分である信号(第１の局部発振信号ＬＯ１＋第２の局部発振信号ＬＯ２)との多重信号である。

送信アンテナ１１００は、無線変調信号成分の信号(周波数ｆＲＦ１＋周波数ｆＬＯ２)と、局部発振信号成分である信号(周波数ｆＬＯ１＋周波数ｆＬＯ２)とを送信する。

次に、従来の高周波無線受信機２９００について説明する。高周波無線受信機２９００は、受信アンテナ２１００と第１のダウンコンバート部２３００と、第２のダウンコンバート部２３５０とを備える。

高周波無線受信機２９００は、高周波無線送信機１９００が送信する信号を受信する。図２１に符号Ｚで示す箇所に模式的に示すように、高周波無線送信機１９００が送信する信号成分は、局部発振信号成分である無線基準信号(周波数ｆＬＯ１＋周波数ｆＬＯ２)および無線変調信号成分である信号(周波数ｆＲＦ１＋周波数ｆＬＯ２)からなる。高周波無線受信機２９００は、受信した信号を元の変調波信号(第１のＩＦ信号ＩＦ１)にダウンコンバートする。

第１のダウンコンバート部２３００は、フィルタ２５００と、増幅器２０００と、ミキサ２７００と、局部発振器２２００とを有する。受信アンテナ２１００により受信された信号である高周波無線送信機１９００送信する信号成分３０００は、局部発振信号成分である信号(周波数ｆＬＯ１＋ｆＬＯ２)および無線変調信号成分である信号(周波数ｆＲＦ１＋ｆＬＯ２)からなる。フィルタ２５００は、これらの信号(周波数ｆＬＯ１＋ｆＬＯ２)および信号(周波数ｆＲＦ１＋ｆＬＯ２)のうちの、必要な信号を通過させ、フィルタ２５００を通過した信号は増幅器２０００で増幅され、局部発振器２２００からの局部発振信号ＬＯ２(周波数ｆＬＯ２)により、周波数ミキサ２７００で、第１の周波数変換がなされる。

これにより、局部発振信号成分である信号(周波数ｆＬＯ１＋ｆＬＯ２)と無線変調信号成分である信号(周波数ｆＲＦ１＋ｆＬＯ２)は、中間周波数多重信号(つまり第２のＩＦ信号ＩＦ２と第１の局部発振信号ＬＯ１との多重波信号)にダウンコンバートされる。

そして、この多重波信号(周波数ｆＲＦ１＋ｆＬＯ１)は増幅器２６００で増幅された後、第２のダウンコンバート部２３５０に入力され、分配器２８００で分配され、高周波信号ＲＦ１(周波数ｆＲＦ１)のみが通過できるフィルタ２９５０を介して、高周波信号ＲＦ１(周波数ｆＲＦ１)が周波数ミキサ２７００に入力される。一方、第１の局部発振信号ＬＯ１は、第１の局部発振信号ＬＯ１のみが通過できるフィルタ２９３０を経由して、増幅器２６５０によって増幅された後、周波数ミキサ２４００に入力される。この周波数ミキサ２４００では、高周波信号ＲＦ１と第１の局部発振信号ＬＯ１とを乗積し、これにより、高周波信号ＲＦ１はダウンコンバートされ、第１のＩＦ信号ＩＦ１へ復調される。

ところで、上記従来の高周波無線受信機２９００は以下の問題がある。

第１の周波数コンバート部２３００で、ダウンコンバートされた信号である多重波信号は、第２のＩＦ信号ＩＦ２(高周波信号ＲＦ１)と第１の局部発振信号ＬＯ１とを含んでいる。

送信機１９００側での第１のアップコンバート段階で、この高周波信号ＲＦ１は、例えば、上側波帯(第１の局部発振信号ＬＯ１の周波数ｆＬＯ１＋第１のＩＦ信号ＩＦ１の周波数ｆＩＦ１)を用いている。したがって、受信機２９００側での第１のダウンコンバート後の出力である多重波信号が有する成分としての高周波信号ＲＦ１は、(周波数ｆＩＦ１＋周波数ｆＬＯ１)の成分を含んでいる。

しかしながら、受信側の第１のダウンコンバート部２３００の出力信号には、(周波数ｆＬＯ１−周波数ｆＩＦ１)の信号も含まれてくる。これは主に以下の理由による。

すなわち、送信機１９００側のバンドパスフィルタ１５００が不完全であるために、送信機１９００側の第１の周波数アップコンバートの時点で、高周波信号ＲＦ１には、(周波数ｆＬＯ１＋周波数ｆＩＦ１)の成分のみならず、(周波数ｆＬＯ１−周波数ＩＦ１)の成分も含まれる。この周波数(ｆＬＯ１−ｆＩＦ１)の成分は、送信器１９００での第２のアップコンバート時に、アップコンバートされて送信アンプ１０００で増強される。このため、送信機１９００側では、信号レベルは十分低いものの、周波数が[(ｆＬＯ１−ｆＩＦ１)＋ｆＬＯ２]の不要波が生じてしまう。

一方、受信機２９００側では、第１のダウンコンバート部２３００において、局部発振器２２００が出力する第２の局部発振信号ＬＯ２によって第１のダウンコンバージョンがなされ、結果的に、高周波信号ＲＦ１の成分としては、(周波数ｆＬＯ１±周波数ＩＦ１)の成分が生じてしまう。加えて、無線伝送距離が比較的短い距離の場合、本方式では、無変調信号成分である周波数(ｆＬＯ１＋ｆＬＯ２)の成分のピークレベルは、無線変調信号成分(ｆＲＦ１＋ｆＬＯ２)に比較して、約２０ｄＢ程度大きいので、とりわけ、中間周波数段の中間周波数アンプ２６００の非線形が強くなり、不要波である周波数(ｆＬＯ１−ｆＩＦ１)の成分が増強されてしまう。

以上のように、一端、受信機２９００側の第１のダウンコンバート部２３００の中間周波数増幅器２６００で不要波成分が増幅され、非線形作用でその不要波成分が増強されてしまうと、後段のフィルタ２９５０やフィルタ２９３０で所望信号波を分離しても、完全な濾波は難しい。

例えば、周波数が(ｆＬＯ１―ｆＩＦ１)の成分である不要波成分は、所望波の(ｆＬＯ１＋ｆＩＦ１)側と比較して、レベルは小さいものの残り、受信機２９００の雑音フロアよりも大きくなり、位相ひずみや雑音等が加算された信号となっている。このため、次段の第２のダウンコンバート部２３５０での周波数ダウンコンバート時に、不要波である周波数(ｆＬＯ１―ｆＩＦ１)の成分は、雑音成分として寄与する。

第２のダウンコンバート時に、所望波である周波数(ｆＬＯ１＋ｆＩＦ１)の成分は、上記不要波の周波数成分と同じ周波数帯に変換される。このため、送信機１９００側の入力信号の信号品質としてのＣＮ(キャリア対雑音比)値に対して、受信機２９００側での最終ダウンコンバート後の出力信号のＣＮ値を劣化させてしまう。

加えて、第２のダウンコンバート部２３５０においては、増幅器２６５０で増幅されたあと、分配器２８００で分配され、高周波信号ＲＦ１(周波数ｆＲＦ１)は、高周波信号ＲＦ１のみが通過できるフィルタ２９５０を介し、周波数ミキサ２４００に入力される。同時に、第１の局部発振信号ＬＯ１は、周波数ｆＬＯ１の信号のみが通過できるフィルタ２９３０を経由して、増幅器２６５０によって増幅された後、ミキサ２４００に入力される。このような構成では、周波数ｆＲＦ１と周波数ｆＬＯ１とが近接している場合、周波数ｆＲＦ１の成分のみをを通過できるようなフィルタを実現することが困難である。

加えて、周波数ｆＲＦ１の成分を通過させるフィルタ２９５０は、所望信号を通過させるために、周波数ｆＬＯ１のみを通過させるフィルタ２９３０に比べて広帯域であり、周波数範囲の広い複数の共振器等で構造される。それ故に、分配器２８００とフィルタ２９３０、増幅器２６５０、ミキサ２４００、フィルタ２９５０で構成されるループＬ１では、増幅器２６５０とフィルタ２９５０による共振器とで正帰還ループが構成されてしまう。よって、フィルタ２９５０による共振器によりループＬ１が発振器として動作してしまい、不要発振波が生じ、本構成では正常に所望信号を復調することが困難であるという課題点がある。

加えて、広帯域フィルタ２９５０は、サイズも大きくなり、ループＬ１も大きくなり、上記正帰還ループの周波数範囲も、より低周波側までカバーするようになり、不要なノイズフロア等も上昇させ不安定なるループを構成してしまう。

加えて、第２のダウンコンバート時に、局部発振信号ＬＯ１を自己的に再生するような構成の場合、第１の周波数ダウンコンバートで、帯域外の不要波成分が多くて不要波成分が広帯域に及んでくると、狭帯域型のフィルタ２９３０だけでは、完全に無変調信号成分を抽出することが難しくなる。このため、ミキサ２４００に入力される局部発振信号に不要波成分が含まれてしまい、第２の周波数ダウンコンバートが正常にできなくなってしまい、特性劣化が顕著になってしまうという問題点があった。
特開２００３−２５８６５５号公報

そこで、この発明の課題は、不要な発振やノイズの上昇を抑圧でき、高性能で安定した効率の高い周波数変換(ダウンコンバート)が可能な無線受信装置、無線通信システムおよび電子機器を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の無線受信装置は、受信した無線信号をダウンコンバートして、基準信号を含んだ中間周波数多重信号を生成する第１のダウンコンバータと、
上記中間周波数多重信号をダウンコンバートして入力信号を生成する第２のダウンコンバータとを備え、
上記第２のダウンコンバータは、
減衰器または増幅器またはアイソレータを含む第１の経路と、
バンドパスフィルタと増幅器を含む第２の経路と、
上記中間周波数多重信号を上記第１の経路と上記第２の経路とに分配する分配器と、
ミキサ部とを有し、
上記第１の経路は上記分配器からの上記中間周波数多重信号を上記ミキサ部に伝送し、
上記第２の経路は上記バンドパスフィルタで上記中間周波数多重信号から基準信号を抽出すると共に上記基準信号を上記ミキサ部に伝送し、
上記ミキサ部は、上記第２の経路からの上記基準信号を上記第１の経路からの上記中間周波数多重信号に乗積することによって、この中間周波数多重信号を周波数ダウンコンバートすることを特徴としている。

この発明の無線受信装置によれば、第１のダウンコンバータからの上記中間周波数多重信号が第２のダウンコンバータに入力される。この第２のダウンコンバータでは、上記中間周波数多重信号は、分配器でもって、第１の経路と第２の経路とに分配される。上記第１の経路では、上記中間周波数多重信号がそのまま伝送される。一方、上記第２の経路では、上記第２の経路が有するフィルタによって、上記中間周波数多重信号から基準信号が抽出され、この基準信号がミキサ部に伝送される。上記ミキサ部は上記第２の経路からの基準信号と上記第１の経路からの上記中間周波数多重信号とを乗積することによって、この中間周波数多重信号を周波数ダウンコンバートする。

このように、この発明によれば、上記第２のダウンコンバータが有する上記第１の経路にはフィルタが必要無く、第２の経路に基準信号を抽出するフィルタを設けて、中間周波数多重信号と基準信号とをミキサ部でもって乗積している。したがって、上記第２の経路の上記フィルタは、上記基準信号を抽出することで、上記中間周波数多重信号と同期した局部発振信号源として動作する。

したがって、上記基準信号によって、ミキサ部において、中間周波数多重信号がダウンコンバートされた信号によれば、送信装置側で入力された入力信号と同品質な信号を再生成することができる。

さらに、この発明によれば、分配器からの分配経路である第１の経路には、フィルタ(通常共振器で構成される)が存在しなくてもよいから、第１の経路と第２の経路により構成されるループ中に、共振部を無くすることができ、寄生発振や寄生ノイズフロアの上昇を防ぐことができる。

また、一実施形態の無線受信装置は、上記第１の経路はフィルタを有していない。

この実施形態では、上記第１の経路がフィルタを有していないから、上記第１の経路と第２の経路とが構成するループにおいて、共振部を確実に無くすることができ、寄生発振や寄生ノイズフロアの上昇を防ぐことができる。

また、一実施形態の無線受信装置は、上記第１の経路と第２の経路とは、実質的に負帰還がかかるような負帰還ループをなす。

この実施形態では、上記第１の経路と第２の経路とは、実質的に負帰還がかかるような負帰還ループをなすから、上記第１の経路と第２の経路とが構成するループにおいて、共振部を確実に無くすることができ、寄生発振や寄生ノイズフロアの上昇を防ぐことができる。

また、一実施形態の無線受信装置は、上記第１の経路は減衰器を有する。

この実施形態では、上記第１の経路が有する減衰器により、第１の経路における中間周波数多重信号中の信号の電力(Ｓ)と、第２の経路における基準信号の電力(Ｔ)との電力比率Ｓ/Ｔが１以下となるように調整できる。これにより、上記中間周波数多重信号の電力よりも、上記基準信号の電力が大きくなるので、第２のダウンコンバータによるダウンコンバート時に、上記ミキサ部の動作を線形動作に近づけることができる。

より詳細には、上記基準信号は上記ミキサ部の局部発振信号となることから、上記ミキサ部の動作をより線形動作に近い動作とするためには、上記局部発振信号を、上記中間周波数多重信号よりも信号レベルが十分大きな信号でミキサ部を駆動する必要がある。そこで、上記局部発振信号となる上記基準信号は上記フィルタによって抽出され、さらに、第２の経路が増幅器を含んでいる場合には、増幅される。したがって、上記基準信号は上記中間周波数多重信号に対して十分大きな信号となっている。

ここで、さらに、上記減衰器を上記第１の経路に挿入することにより、上記局部発振信号(基準信号)と上記中間周波数多重信号とのレベル比を大きくすることが可能となり、上記ミキサ部の動作をより線形動作に近づけることができる。加えて、上記第１の経路と第２の経路により構成されるループ中に、減衰器が挿入されることになるから、このループを、負帰還ループの動作に近づけることができ、寄生発振や寄生ノイズフロアの上昇をより確実に低減させることができ、より安定した動作が可能となる。

また、一実施形態は、上記第１の経路はアイソレータを有する。

この実施形態では、上記第１の経路がアイソレータを有するので、第１の経路と第２の経路とが形成するループによる信号のフィードバックを抑圧することができる。したがって、上記ループは負帰還のループ特性に近づけて、ノイズフロアの上昇を抑制でき、不要波成分を抑制できて安定した出力特性が得られる。

また、一実施形態は、上記第１の経路の経路長と上記第２の経路の経路長とが略同じ長さである。

この実施形態では、分配器によって、上記中間周波数多重信号が、第１の経路と第２の経路とに分配され、この中間周波数多重信号の中から、基準信号を抽出する第２の経路と、上記中間周波数多重信号が、そのままダウンコンバータをなすミキサ部へ入力される第１の経路を有し、この第１経路の経路長と第２経路の経路長とが、略同等の経路長になっている。

この構成によって、第２の受信側周波数変換(第２のダウンコンバート)時に、上記ミキサ部の局部発振源となる第２の経路からの上記基準信号の成分は、第１の経路と第２の経路とにおいて、互いに同位相で合成される。これにより、上記基準信号は、レベル変動の少ない安定したミキサ部の局部発振信号となり、上記ミキサ部は安定して動作でき、周波数変換損失を小さくできる。その結果、無線距離伝送距離をより大きくできる上に、基準信号の位相ずれに伴う、寄生の雑音成分が生じることがなく周波数変換後の信号品質を高品質に保つことができる。なお、上記第１の経路と第２の経路の２つの経路長が略同じ長さであるというのは、設計上の誤差、もしくは同等の効果を有する範囲での長さの誤差による相違を含む意図である。

また、一実施形態は、上記第１の経路の経路長と上記第２の経路の経路長との和が、上記中間周波数多重信号の低域側信号の最低周波数における１波長以下である。

この実施形態では、上記第１のダウンコンバータ(第１の受信側周波数変換手段)の後段の第２のダウンコンバータでは、上記分配器が起点となり、中間周波数多重信号は同位相で２分配されている。この２分配する分配器からミキサ部に至る二つの経路として、上記第１の経路と第２の経路とが存在する。この第１の経路の経路長と第２の経路の経路長との和が、上記中間周波数多重信号の低域側信号の最低周波数における１波長以下である。これにより、上記第１の経路と第２の経路とが形成するループの総経路長が上記最低周波数における１波長以下となるので、寄生発振ループにる不要発振波は生じ難くなる。

また、一実施形態は、上記ミキサ部は、ポートアイソレーションを有した合成器と、ベース注入型ミキサを有する。

この実施形態の無線受信装置では、上記第２のダウンコンバータが有するミキサ部が、ポートアイソレーションを有した合成器とベース注入型ミキサを有する。したがって、第１の経路からの中間周波数多重信号と第２の経路からの基準信号はポートアイソレーションを有した合成器によって、同位相で合成され、上記ベース注入型ミキサに入力される。なお、上記合成器は同位相合成器であるウイルキンソン型合成器であってもよい。

ここで、上記ベース注入型ミキサは、その増幅作用と周波数変換作用でもって、低入力レベルの基準信号(局部発振信号)に対しても、周波数変換損失を極力小さくすることができ、受信感度を高めることができ、無線伝送距離を大きくすることが可能となる。なお、上記ウイルキンソン型合成器は、一例として、λ/４伝送線路と抵抗で構成してもよく、インダクタやキャパシタおよび抵抗等の集中定数線路のみで構成しても構わない。

また、一実施形態では、上記ベース注入型ミキサは、上記中間周波数多重信号または上記基準信号の少なくとも一方を短絡する短絡回路を有する。

この実施形態によれば、上記ベース注入型ミキサは、上記中間周波数多重信号または上記基準信号の少なくとも一方を短絡する短絡回路を有する。したがって、上記ミキサ部の出力側で、上記中間周波数多重信号または上記基準信号の少なくとも一方が短絡されることとなり、ミキサ部での周波数変換損失を小さくでき、無線伝送距離を拡大することができる。

すなわち、この実施形態によれば、上記ミキサの出力側に設けた短絡回路(トラップ回路)によって、このミキサの出力側に漏れた上記中間周波数多重信号を再度ミキサ側に反射帰還させ、上記ミキサの周波数ミキシング効率を高くすることができる。なお、上記中間周波数多重信号の周波数帯域幅が広いことから、一例として、上記短絡回路(トラップ回路)として、低域用と高域用の２つの短絡回路を備えることによって、上記中間周波数多重信号を広帯域にわたって短絡をさせることが可能となる。

また、一実施形態の無線受信装置では、上記ミキサ部は、カスコード型のミキサ部である。

この実施形態の無線受信装置によれば、ミキサ部がカスコード型のミキサ部であるので、周波数ミキサとしての変換損失を小さくすることができ、上記ミキサ部の各入力端子間のアイソレーション特性を改善(十分大きく)することができ、寄生ループＬ１による寄生発振等を除去できる。

加えて、この実施形態によれば、上記カスコード型のミキサ部を有することによって、上記第１の経路と第２の経路の２つの経路に対して、それぞれ、異なった入力端子と入力回路を割り当てることができる。したがって、第１の経路と第２の経路に対して、夫々最適な入力インピーダンスとしてミキサ部を駆動できるので、ミキサとしての周波数変換特性や歪み特性も改善することが可能となる。

また、一実施形態の無線受信装置では、上記ミキサ部は、エミッタ接地型トランジスタと、ベース接地型トランジスタとを有する。

この実施形態の無線受信装置によれば、エミッタ接地型トランジスタとベース接地型トランジスタとが上記カスコード型のミキサ部を構成する。したがって、(i)上記エミッタ接地型トランジスタのベース端子を基準信号(局部発振信号)の入力ポートとし、上記ベース接地型トランジスタのベース端子を中間周波数多重信号の入力ポートとし、(ii)さらに、上記ベース接地型トランジスタの入力ポートとしたベース端子へ入力される中間周波数多重信号の周波数とは十分周波数が離れた低周波数領域において、このベース接地型トランジスタのベース端子を接地することによって、このミキサ部をカスコード型増幅器としても動作させることができる。したがって、周波数変換損失をさらに低減することができ、無線伝送距離の拡大に寄与することができる。

また、一実施形態の無線受信装置では、上記ミキサ部は、上記基準信号が上記エミッタ接地型トランジスタに入力される一方、上記中間周波数多重信号が上記ベース接地型トランジスタに入力される。

この実施形態の無線受信装置によれば、カスコード型ミキサ部のエミッタ接地型トランジスタのベース端子(第１注入ポート)に第２の経路が接続され、上記ベース接地型トランジスタのベース端子(第２注入ポート)に第１の経路が接続される。上記第２の経路に上記基準信号が伝送され、上記第１の経路に上記中間周波数多重信号が伝送される。これにより、この無線受信装置を含む送受信システムで必要となる基準信号に対する感度特性を低入力レベルから高入力レベルまで広い領域で動作させることができる。したがって、基準信号成分のレベル変動に対する周波数変換損失の増大を鈍くすることができ、伝送距離を拡大できると共に、伝送距離の短いところでも歪みを低減することができ、良好な無線伝送品質を得ることが可能となる。

また、一実施形態の無線受信装置は、上記中間周波数多重信号から不要波を除去するフィルタを第１のフィルタとして有すると共に、上記中間周波多重信号から基準信号を抽出する上記フィルタを第２のフィルタとして有する。

この実施形態の無線受信装置では、上記第１のフィルタによって、第１のダウンコンバータによるダウンコンバート後に、中間周波数多重信号に発生している不要波信号を、例えば、第２のダウンコンバートの前段階で除去することができる。このため、伝送すべき信号である所望の中間周波数多重信号を得ることが可能となり、上記第２の経路が有する上記第２のフィルタでもって上記中間周波数多重信号の中から基準信号のみを抽出することができる。したがって、上記基準信号のみを忠実に増幅することが可能となり、雑音成分や不要波成分の少ない基準信号成分を再生することができる。

加えて、第１の経路中に広帯域フィルタを持たなくてもよいから、第１の経路と第２の経路で構成されるループ中に、広帯域の共振器が形成されることを回避でき、上記ループがある周波数で発振する正帰還ループとなることを無くして、安定したループを得ることができる。この結果、特性良好な第２の周波数ダウンコンバートすることが可能となり、第２のダウンコンバータによるＣＮ(キャリア対雑音比)の劣化を小さくすることができる。

また、一実施形態の無線受信装置は、上記第１の経路は、上記中間周波数多重信号を増幅する第１の増幅器を有し、
上記第２の経路に、上記フィルタにより抽出された上記基準信号を増幅する第２の増幅器を有する。

この実施形態の無線受信装置では、上記第１の経路が有する第１の増幅器は、上記中間周波数多重信号を増幅して、上記ミキサ部へ出力する増幅器となるので、第１の経路と第２の経路で構成されるループは、上記第１の増幅器のアイソレーション作用によって、負帰還ループとなり安定したループとなる。その結果、第２のダウンコンバータは良好な特性で周波数ダウンコンバートを行うことが可能となり、第２のダウンコンバータによるダウンコンバートによるＣＮ(キャリア対雑音比)の劣化を小さくすることができる。

また、一実施形態の無線受信装置は、受信した無線信号をダウンコンバートして、中間周波数多重信号を生成する第１のダウンコンバータと、
上記中間周波数多重信号をダウンコンバートして入力信号を生成する第２のダウンコンバータとを備え、
上記第２のダウンコンバータは、
第１〜第５の経路と、
上記中間周波数多重信号から不要波を除去する不要波除去フィルタと、
上記中間周波数多重信号を上記第１の経路と第２の経路と第３の経路とにそれぞれ分配する第１の分配器とを有し、
上記第１の経路は、第１経路フィルタと、減衰器またはアイソレータと、第１のミキサ部とを有し、
上記第２の経路は、上記中間周波数多重信号から基準信号を抽出する基準信号抽出フィルタと、上記基準信号を上記第４の経路と第５の経路とにそれぞれ分配する第２の分配器とを有し、
上記第３の経路は、第３経路フィルタと、減衰器またはアイソレータと、第２のミキサ部とを有し、
上記第４の経路は、第１の増幅器を有すると共に上記基準信号を上記第１のミキサ部に伝送し、
上記第５の経路は、第２の増幅器を有すると共に上記基準信号を上記第２のミキサ部に伝送し、
上記第１のミキサ部は、上記第４の経路からの上記基準信号を上記第１の経路からの上記中間周波数多重信号に乗積することによって、この中間周波数多重信号を周波数ダウンコンバートし、
上記第２のミキサ部は、上記第５の経路からの上記基準信号を上記第３の経路からの上記中間周波数多重信号に乗積することによって、この中間周波数多重信号を周波数ダウンコンバートする。

この実施形態の無線受信装置によれば、第１のダウンコンバータによるダウンコンバート後に、上記中間周波数多重信号に発生している不要波信号を、上記不要波除去フィルタによって、例えば第２のダウンコンバータの前段階で除去すること可能となる。したがって、伝送すべき信号である所望の中間周波数多重信号を得ることが可能となり、第２の経路が有する基準信号抽出フィルタで上記中間周波数多重信号の中から基準信号のみを抽出できる。

この第２の経路が有する第２の分配器は、上記基準信号を第４の経路と第５の経路に分配する。この第４、第５の経路では、第１、第２の増幅器で上記基準信号のみを忠実に増幅することにより、雑音成分や不要波成分の少ない基準信号を再生することができる。しかも、第２の分配器と第１、第２のミキサ部との間に第１、第２の増幅器を有することで、周波数ミキサである第１、第２のミキサ部の局部発振ポート間のアイソレーション特性を確保することができる。

また、第１、第３の経路では、第１、第３経路フィルタによって上記中間周波数多重信号を帯域分割して、第１、第３のミキサ部に入力する。これにより、第２の周波数ダウンコンバートを異なった帯域で複数同時に、かつ、狭い帯域で行うことができ、第２のダウンコンバートによるＣＮ劣化や高調歪み等の特性劣化を小さくすることができる。

また、上記第２の経路では、１つの基準信号抽出フィルタで抽出された基準信号が第２の分配器からの同等の２つの基準信号が第１、第２の増幅器に２分配されて増幅される。つまり、第２の経路の１つの基準信号抽出フィルタは２つの基準信号源の役割を果たすことが可能となる。

また、一実施形態の無線受信装置は、上記第１経路フィルタは高域通過フィルタであり、上記第３経路フィルタは低域通過フィルタである。

この実施形態の無線受信装置によれば、第１および第３経路フィルタを基本的に共振器のみで構成でき、小型化できる。

また、一実施形態の無線受信装置は、上記第１の経路および上記第３の経路に、アイソレータまたは減衰器を有する。

この実施形態の無線受信装置によれば、上記減衰器やアイソレータにより、第１,第２の経路によってできるループ、および第１,第３の経路によってできるループを負帰還ループに近づけることができる。これにより、上記基準信号による第２の周波数変換をより安定に行うことが可能となる。

また、一実施形態の無線受信装置は、上記ミキサ部は、基準信号を入力側に帰還する帰還回路を有する。

この実施形態の無線受信装置によれば、この帰還回路は、上記ミキサ部の出力側に漏れてきた基準信号をトラップして、ミキサ部に帰還する。これにより、フィードバックされた上記基準信号は上記ミキサ部の局部発振源として活用することができる。よって、上記ミキサ部の周波数変換利得を向上させて、ミキサ部の入出力特性に関し線形動作領域を拡張し周波数帯域幅を広げ、無線伝送距離を拡大することができる。

また、一実施形態の無線受信装置は、上記ミキサ部は、マイクロ波トランジスタで構成されたベース注入型またはゲート注入型ミキサである。

この実施形態の無線受信装置では、信号をマイクロ波トランジスタのベース側またはゲート側から入力する構成となるので、ミキサ部は増幅機能も有することになる。よって、ミキサ部は、変換利得が高く不要発振等の少ない安定した周波数変換が可能となる。

また、一実施形態の無線受信装置は、上記ミキサ部は、信号入力ポートおよび局部発振信号入力ポートが、ポートアイソレーションを有した電力合成器で構成された。

この実施形態の無線受信装置では、信号入力ポートと局部発振信号入力ポートをなす電力合成器のポートアイソレーションにより、ループＬ１の帰還量を少なくすることによって、ループＬ１を安定化できる。

また、一実施形態の電子機器は、上記無線受信装置を備え、上記無線受信装置が周波数ダウンコンバートして生成する入力信号について記録および出力のうちの少なくともいずれか一方を行う。なお、ここで、出力とは映像の表示、音声の出力等を含み、電子機器とは録音、録画、映像の表示、音声の出力等を行なう機器である。

この実施形態の電子機器によれば、マイクロ波乃至ミリ波領域の広帯域無線伝送に対応するに際し、無線通信システムおよび無線受信装置自体に、圧縮、伸張等のデジタル信号処理や、送受信装置または無線通信システム中の局部発振器の周波数変動に伴う周波数のズレを調整するＡＦＣ(自動周波数制御)部を必要としない。したがって、小型化と低コスト化が可能となる。

また、一実施形態の無線通信システムは、上記無線受信装置または上記電子機器と、入力信号を基準信号によりアップコンバートすることで中間周波数信号を生成し、該中間周波数信号が入力されてこの中間周波数信号の下側波帯を選択するフィルタを有し、このフィルタによって下側波帯が選択されて周波数特性が反転された周波数特性の中間周波数信号に基準信号を付加して中間周波数多重信号を生成し、この中間周波数多重信号をさらにアップコンバートしてマイクロ波帯信号を生成し、このマイクロ波帯信号を無線送信する無線送信装置とを備える。

この実施形態の無線通信システムによれば、上記無線受信装置側で受信信号を、一端、無線周波数から中間周波数にダウンコンバートし、中間周波数多重信号を生成する。この段階で、上記受信信号から基準信号を抽出し増幅して局部発振信号とし、この局部発信信号で上記中間周波数多重信号をダウコンバートする。この構成を基本構成としている。

したがって、無線送信装置側で中間周波数多重信号を生成する際に、基準信号の信号レベルと中間周波数信号の信号レベルとの比を厳密に制御した中間周波数多重信号を生成する必要がなく、かつ、無線送信装置側で上記基準信号のレベルを低下させて、無線多重信号を生成することができる。したがって、本来伝送すべき情報を表す無線信号のレベルを大きくすることができ、伝送効率を高くできる。したがって、無線伝送距離を拡大できる。加えて、無線送信装置側で厳密な基準信号のパワーコントロールを必要としないので、無線通信システムの製造コストを低減できる。
また、一実施形態の無線受信装置は、受信した無線信号をダウンコンバートして、中間周波数多重信号を生成する第１のダウンコンバータと、
上記中間周波数多重信号をダウンコンバートして、入力信号を生成する第２のダウンコンバータとを備え、
上記第２のダウンコンバータは、
第１の経路と、
第２の経路と、
上記中間周波数多重信号を上記第１の経路と上記第２の経路とに分配する分配器と、
上記第１の経路と第２の経路に接続されたミキサとを有し、
上記分配器と第１の経路と上記第２の経路とミキサとで実質的に負帰還がかかるような負帰還ループを構成しており、
上記第２の経路で上記中間周波数多重信号から基準信号を抽出し、
上記ミキサは、上記第２の経路からの上記基準信号を、上記第１の経路からの上記基準信号を含んだ上記中間周波数多重信号に乗積することによって、この中間周波数多重信号を周波数ダウンコンバートする。

この発明の無線受信装置によれば、第１のダウンコンバータからの中間周波数多重信号が第２のダウンコンバータに入力される。この第２のダウンコンバータでは、上記中間周波数多重信号は、分配器でもって、第１の経路と第２の経路とに分配される。上記第１の経路では、上記中間周波数多重信号がそのまま伝送される。一方、上記第２の経路では、上記第２の経路が有するフィルタによって、上記中間周波数多重信号から基準信号が抽出され、この基準信号がミキサ部に伝送される。上記ミキサ部は上記第２の経路からの基準信号と上記第１の経路からの上記中間周波数多重信号とを乗積することによって、この中間周波数多重信号を周波数ダウンコンバートする。

このように、この発明の無線受信装置によれば、上記第２のダウンコンバータが有する上記第１の経路にはフィルタが必要無く、第２の経路に基準信号を抽出するフィルタを設けて、中間周波数多重信号と基準信号とをミキサ部でもって乗積している。したがって、上記第２の経路の上記フィルタは、上記基準信号を抽出することで、上記中間周波数多重信号と同期した局部発振信号源として動作する。

したがって、上記基準信号によって、ミキサ部において、中間周波数多重信号がダウンコンバートされた信号によれば、送信装置側で入力された入力信号と同品質な信号を再生成することができる。

さらに、この発明の無線受信装置によれば、分配器からの分配経路である第１の経路には、フィルタ(通常共振器で構成される)が存在しなくてもよいから、第１の経路と第２の経路により構成されるループ中に、共振部を無くすることができ、寄生発振や寄生ノイズフロアの上昇を防ぐことができる。

したがって、この発明の無線受信装置によれば、受信側の周波数変換効率を高めて、無線伝送距離を拡大でき、不要波に対する防御能力をもたせつつ、無線伝送帯域幅を拡大して複数の変調波信号の通信に対応できるマイクロ波帯無線受信装置および無線通信システムが可能となる。

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。

(第１の実施の形態)
図１に、この発明の第１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。

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。

図１に示すように、この第１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。

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６(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。

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６(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。

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。

図６(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６(Ａ)〜図６(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。

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。

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７(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７(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７(Ａ)〜図７(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。

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７(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。

すなわち、上記基準信号再生/周波数変換回路１２は、図７(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７(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)として再生する。

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。

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。

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の一例である第１の周波数変換回路２ａと、基準信号源２ｃと、多重信号生成手段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の一例であるミリ波周波数変換回路３ａとを備えている。

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、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。

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。

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。

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、レベル制御器を含んでいる。

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。

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。

上記構成のミリ波帯無線送信装置９の動作を説明する。

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。

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にアッテネーターを適宜組み合わせて行ってもよい。

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。

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６(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。

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。

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とアッテネーターとの組み合わせ)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。

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。

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。

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。

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。

尚、この第１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ーを、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圧し、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。

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。

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。

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。

つまり、図６(Ａ)に示す一系列の入力信号５ｅから図６(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

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。

図６(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。

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。

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、ワイア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。

なお、図６(Ｂ)に示す第１のＩＦ多重信号７１ｄから図６(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

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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７(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６(Ｃ)に示す送信側の無線多重信号７２よりも、図７(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６(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７において、白抜きの矢印は信号の配列方向を示している。

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。

図７(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７(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

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。

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１７１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。

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。

すなわち、図７(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７(Ｃ)に示すように、周波数ｆＩＦ１ｅの出力信号７６が生成される。

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。

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７(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。

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。

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。

尚、図３(Ａ)に示すように、伝送線路１６２を経由する第１の経路Ｐ１(経路長：Ｌ２)にアッテネータ１９７を挿入してもよく、図３(Ｂ)に示すように、上記第１の経路Ｐ１に、アイソレータ１９８を挿入してもよく、アイソレータ１９８に替えて低利得の増幅器を挿入しても構わない。この低利得の増幅器とは、上記第２の経路Ｐ２(経路長Ｌ３)側の増幅器１８０の利得に比較して利得が低いことを意味する。

これらアッテネータ１９７、アイソレータ１９８や上記低利得増幅器の挿入によって、上記第１、第２の経路による総経路長Ｌ１のループによる信号のフィードバック成分を低減し抑圧する効果がある。したがって、上記第１,第２の経路によるループは負帰還のループ特性に近づく。これにより、周波数変換ミキサ部１２ａの出力特性は、ノイズフロアの上昇や、不要波成分が抑圧された安定した出力特性を示す。とりわけ、減衰率の小さい１ｄＢ〜数ｄＢ程度のアッテネータ１９７の挿入は、(上記第２のＩＦ信号７４ａの電力)/(基準信号７４ｃの電力)を、より確実に１以下にする効果を有する。したがって、周波数ミキサ部１２ａによる第２の周波数ダウンコンバートをより線形な動作に近づけることできる。これにより、無線伝送区間において、歪みやノイズの少ない安定した受信特性を得ることができる。

尚、上記第１の実施の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、上記第１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。

(第２の実施の形態)
次に、本発明の第２の実施形態のマイクロ波帯無線通信システムを説明する。この第２実施形態は、ミリ波帯無線送信装置９の構成は、前述の第１実施形態と同様であり、さらに、受信装置１０側のミリ波帯から第２のＩＦ多重信号７４を生成する第１のダウンコンバータの周波数ミキサ１１２の部分までは、前述の第１実施形態と同様である。

すなわち、この第２実施形態は、基準信号再生/周波数変換回路１２の構成が第１の実施形態と異なる。この第２実施形態は、第２のＩＦ多重信号７４から、この多重信号７４に含まれる基準信号７４ｃによる周波数ダウンコンバートで、復調信号としての出力信号７６(周波数ｆＩＦ１ｅ)を生成することで、入力信号５ｅを再生する部分が前述の第１実施形態と異なる。したがって、この第２実施形態では、この第１実施形態と異なる基準信号再生/周波数変換回路１２の部分について説明する。

前述の第１実施形態では、上記基準信号再生/周波数変換回路１２が有する２分配器１６１から周波数ミキサ部１２ａに至る２つの経路、つまり、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,フィルタ１７２,伝送線路１６３および増幅器１８０でもってループを構成している。このループにおいては、個々の信号分配回路１６１や周波数ミキサ部１２ａが構成する分配/合成部における各ポート間のアイソレーション特性が十分確保されていることが必要であるが、このループの経路長を限定するものではない。

これに対し、この第２実施形態における基準信号再生/周波数変換回路１２の構成においては、さらに、この受信装置１０の受信感度を高めるために、基準信号再生/周波数変換回路１２を図４(Ａ)に示す構成とした。図４(Ａ)に示すように、この第２実施形態の周波数変換回路１２では、ウイルキンソン型分配器からなる信号分配回路１６１が起点となり、この分配回路１６１で、第２のＩＦ多重信号７４が同位相で２分配されている。

この分配回路１６１から周波数ミキサ部１２ａに至る二つの経路、つまり分配回路１６１から伝送線路１６２を経由して周波数ミキサ部１２ａに至る経路長Ｌ２の第１の経路Ｐ１と、分配回路１６１から伝送線路１６３、フィルタ１７１、増幅器１８０、伝送線路１６３を経由して周波数ミキサ部１２ａに至る経路長Ｌ３の第２の経路Ｐ２とが存在する。

この第２実施形態では、上記第１の経路Ｐ１の経路長Ｌ２と上記第２の経路Ｐ２の経路長Ｌ３とを、略同等な経路長とした。第２のＩＦ多重信号７４に含まれる基準信号７４ｃは、経路長Ｌ２の第１の経路Ｐ１と経路長Ｌ３の第２の経路Ｐ２との両経路を通過して、周波数ミキサ部１２ａに入力される。上記両経路を伝送される両基準信号７４ｃは、上記入力点で同位相となる。このため、ミキサ部１２ａ中では、基準信号７４ｃの成分は同位相で合成され、位相が揃った一つの局部発振信号としてミキサ部１２ａを駆動することとなる。

通常、図４(Ａ)に示すように、経路長Ｌ３の第２の経路Ｐ２側では、基準信号７ ４ｃは、フィルタ１７１で抽出され増幅器１８０で増幅される。このため、経路長Ｌ２の第１の経路Ｐ１側における基準信号７４ｃの成分よりも経路長Ｌ３の第２の経路Ｐ２側の基準信号７４ｃの成分の方が信号レベルが大きい。したがって、経路長Ｌ２の第１の経路Ｐ１と経路長Ｌ３の第２の経路Ｐ２とで、基準信号７４ｃの位相が異なってくると寄生の位相雑音成分が生じ、信号品質を劣化させる要因となる。

これに対し、この第２実施形態では、上述のごとく、第１の経路Ｐ１の経路長Ｌ２と第２の経路Ｐ２の経路長Ｌ３とを略同等な経路長としたことで、上記両経路を伝送される両基準信号７４ｃは、上記ミキサ部１２ａへの入力点で同位相となる。したがって、上記寄生の位相雑音成分の発生を防いで、信号品質を向上できる。

次に、図４(Ｂ)に、この第２実施形態における基準信号再生/周波数変換回路１２の構成の一例をより詳細に示す。なお、ここでは、簡便ために、第１の経路Ｐ１の経路長Ｌ２と第２の経路Ｐ２の経路長Ｌ３を物理長で説明するが、前述したように正確には電気長のほうが望ましい。

上記第１の経路Ｐ１における伝送線路１６２の物理長を、上記第２の経路Ｐ２における２つの伝送線路１６３,１６３の物理長と、フィルタ１７１と増幅器１８０において信号が通過する経路長との和に等しくとする。これによって、第１の経路Ｐ１の経路長Ｌ２と第２の経路Ｐ２の経路長Ｌ３の物理長を同一とすることができる。これにより、第１の経路Ｐ１を経由する基準信号７４ｃの位相と、第２の経路Ｐ２を経由する基準信号７４ｃの位相とが略同等となる。これにより、受信側の第２のダウンコンバータとしての周波数変換回路１２におけるダウンコンバートにおいて、第１、第２の経路からミキサＭＸへ局部発振信号源となる基準信号７４ｃを入力することによって、上記２つの経路から同位相の基準信号７４ｃを、ミキサＭＸで合成でき、信号レベルもより大きくすることができる。その結果、周波数変換損失を小さくでき、無線伝送距離をより大きくすることができる上に、寄生の位相雑音成分が生じることがなく、周波数変換後の信号品質を保つことができる。

次に、ミキサ部１２ａの構成を説明する。図４(Ｂ)に示すように、このミキサ部１２ａは、ウイルキンソン型合成器１２７と入力回路１２１と出力回路１２５で構成される。このウイルキンソン型合成器１２７は、λ/４伝送線路Ｌｗ１,Ｌｗ２と抵抗Ｒｗで構成している。λ/４伝送線路Ｌｗ１は、上記第１の経路Ｐ１の伝送線路１６２と抵抗Ｒｗの一端との間に接続されている。また。もう１つの伝送線路Ｌｗ２は、上記第２の経路Ｐ２の伝送線路１６３と上記抵抗Ｒｗの他端との間に接続されている。また、この抵抗Ｒｗの両端はこのウイルキンソン型合成器１２７の出力端子に接続されている。また、このウイルキンソン型合成器１２７の出力端子は、入力回路１２１の入力側に接続され、この入力回路１２１の出力側はトランジスタ１２３のベース端子に接続されている。

この入力回路は、伝送線路ＬＩ１、ＬＩ２、ＬＩ３とキャパシタＣＩおよび抵抗ＲＩで構成されている。伝送線路ＬＩ１、ＬＩ２は入力側から出力側に順に接続され、この伝送線路ＬＩ１とＬＩ２との接続点とグランドとの間に上記伝送線路ＬＩ３と上記キャパシタＣＩとが順に直列接続されている。また、上記伝送線路ＬＩ３と上記キャパシタＣＩとの接続点に上記抵抗ＲＩの一端が接続されている。

上記トランジスタ１２３は、エミッタ端子が接地され、コレクタ端子が出力回路１２５に接続されている。この出力回路１２５は、短絡回路１２６とキャパシタ１９６と、この短絡回路１２６とキャパシタ１９６との間に接続された伝送線路Ｌｃ４を有する。この伝送線路Ｌｃ４と短絡回路１２６との接続点とグランドとの間にインダクタとキャパシタとの直列回路が接続され、このインダクタとキャパシタとの接続点にもう１つのインダクタの一端が接続されている。

また、上記短絡回路１２６は、直列接続された３つの伝送線路Ｌｃ１〜Ｌｃ３を有し、伝送線路Ｌｃ１とＬｃ２との接続点とグランドとの間に、トラップ回路１２９ａが接続され、伝送線路Ｌｃ２とＬｃ３との接続点とグランドとの間にトラップ回路１２９ｂが接続されている。上記トラップ回路１２９ａ,１２９ｂは、それぞれ、インダクタとキャパシタとが直列に接続された回路で構成されている。

ミキサ部１２ａは、経路長Ｌ２の第１の経路Ｐ１からの信号と経路長Ｌ３の第２の経路Ｐ２からの信号とが、ウイルキンソン型合成器１２７で合成されるベース注入型のトランジスタミキサ(もしくはゲート注入型のＦＥＴミキサ)であることが望ましい。また、このミキサ部１２ａを構成するトランジスタ１２３はＨＢＴ(ヘテロ接合バイポーラトランジスタ)やＨＥＭＴ(高電子移動度トランジスタ)等のマイクロ波トランジスタであることが望ましい。ここで、このウイルキンソン型合成器１２７は、同位相合成器であり、かつ、同位相で合成された基準信号７４ｃはエミッタ(ソース)接地のトランジスタ１２３へ、第２のＩＦ信号７４ａ成分とともに、入力回路１２１を経由して入力されることになる。なお、上記トランジスタ１２３は、ソース接地のＦＥＴであってもよい。

この構成の無線受信装置１０は、無線伝送距離が長くなると、受信アンテナ１４で受信され、周波数変換/受信回路１１で第１の周波数変換がなされた第２のＩＦ多重信号７４の信号レベルは小さくなる。このため、上記エミッタ(もしくはソース)接地トランジスタ１２３の増幅作用および周波数変換作用によって、低入力レベルの局部発振信号(基準信号)７４ｃに対しても周波数変換損失を小さくすることができる。したがって、受信感度を高めて、無線伝送距離を大きくすることが可能となる。尚、ウイルキンソン型合成器１２７は、λ/４伝送線路と抵抗で構成しているが、インダクタやキャパシタおよび抵抗等の集中定数線路のみで構成されても構わない。

また、このミキサ部１２ａの出力回路１２５においては、入力信号成分の第２のＩＦ多重信号７４に含まれる第１のＩＦ多重信号７４ａと基準信号７４ｃの両方を短絡する短絡回路１２６を有している。とりわけ、この第２実施形態では、広帯域信号である第２のＩＦ多重信号７４の高域側成分を短絡トラップするトラップ回路１２９ａと低域側を短絡しトラップするトラップ回路１２９ｂを有している。上記第２のＩＦ多重信号７４の帯域幅に応じて２つのトラップ回路１２９ａと１２９ｂのうちの両方を使うかどちらか一方のトラップ回路のみを使うかを決めればよい。この短絡回路１２６によって、このミキサ部１２ａの出力側に漏れた第２のＩＦ多重信号７４の成分を再度トランジスタ１２３側に矢印１２８ａ,１２８ｂで表すように反射帰還させて、トランジスタ１２３の周波数ミキシング効率を高くすることができる。なお、ここでは、トラップ回路１２９ａおよび１２９ｂを集中定数線路で構成したが分布定数線路で構成しても構わない。

尚、この第２実施形態においても、上記第１の経路Ｐ１と第２の経路Ｐ２の２つの経路における経路長Ｌ２とＬ３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。これにより、上記総経路長Ｌ１の第１,第２の経路で形成されるループは、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。

(第３の実施形態)
次に、この発明の第３実施形態のマイクロ波帯無線通信システムを説明する。この第３実施形態は、ミリ波帯無線送信装置９の構成およびミリ波帯の無線多重信号７３から第２のＩＦ多重信号７４の成分を生成するミリ波帯無線受信装置１０側の第１のダウンコンバータに相当する周波数変換/受信回路１１の部分は第１実施形態と同等である。

また、この第３実施形態は、第２のＩＦ多重信号７４から、この多重信号７４中に含まれる基準信号７４ｃによる周波数ダウンコンバートによって、復調信号(周波数ｆＩＦ１ｅ)である出力信号７６を生成する(入力信号５ｅを再生する)部分が第１実施形態と異なる。したがって、この第３実施形態では、この第２のダウンコンバータに相当する基準信号再生/周波数変換回路１２の部分について説明する。

前述の第２実施形態では、上記第１の経路Ｐ１の経路長Ｌ２および上記第２の経路Ｐ２の経路長Ｌ３を略同等な電気長とし、ミキサ部１２ａの入力側もウイルキンソン型電力合成器１２７とベース(またはゲート)注入型ミキサ部１２ａにより基準信号７４ｃについて同位相合成した。

これに対し、この第３実施形態では、図５(Ａ)に示すように、第２のダウンコンバータ(第２の周波数変換手段)を構成するミキサ部１２ａは、エミッタ(またはソース)接地型トランジスタ１２３ａとベース(またはゲート)接地型のトランジスタ１２３ｂとで構成されるカスコード型ミキサを有する。

また、このカスコード型ミキサを有するミキサ部１２ａは、上記エミッタ接地型トランジスタ１２３ａのベース端子に第１の注入回路１２１が接続され、この第１の注入回路１２１は第１の注入ポート１２１ａを有している。また、このエミッタ接地型トランジスタ１２３ａのコレクタ端子は、伝送線路１２４を介して、ベース接地型トランジスタ１２３ｂのエミッタ端子に接続される。このベース接地型のトランジスタ１２３ｂのベース端子には第２の注入回路１２２が接続され、この第２の注入回路１２２は第２の注入ポート１２２ａを有している。さらに、このベース接地型のトランジスタ１２３ｂの出力側には出力回路１２５およびＤＣ(直流成分)カット用のキャパシタ１９６が接続される。なお、上記エミッタ接地型トランジスタ１２３ａをソース接地型トランジスタとしてもよく、上記ベース接地型トランジスタ１２３ｂをゲート接地型トランジスタとしてもよい。また、上記伝送線路１２４はインダクタとしてもよい。

ここで、図５(Ｂ)に、この第２のダウンコンバータとしてのカスコード型のミキサ部１２ａの望ましい接続形態の一例を詳細に示す。図５(Ｂ)に示すように、第１の注入回路１２１は、入力信号の整合回路ＭＣ１およびトランジスタへのＤＣ供給回路ＤＣ１、バイパスコンデンサＢＣ１より構成される。一方、第２の注入回路１２２は、入力信号の整合回路ＭＣ２およびトランジスタへのＤＣ供給回路ＤＣ２、バイパス用コンデンサ回路ＢＣ１等から構成されてなる。尚、カスコードタイプのトランジスタは、デユアルベースタイプのトランジスタ(またはデユアルゲートタイプのＦＥＴ)であっても構わない。

この第３実施形態の周波数変換回路１２では、第２のＩＦ多重信号７４をウイルキンソン型分配器１６１で第１の経路Ｐ１と第２の経路Ｐ２に２分配する。この第２の経路Ｐ２では、フィルタ１７１でもって基準信号７４ｃを濾波し増幅器１８０で増幅することで抽出され選択された基準信号７４ｃを第１の注入ポート１２１ａに入力する。この第１の注入ポート１２１ａに入力された基準信号７４ｃは、第１の注入回路１２１を経由して上記エミッタ接地トランジスタ１２３ａのベース端子に入力される。一方、上記第１の経路Ｐ１に分配された上記第２のＩＦ多重信号７４は、電力分配器１６１から第２の注入ポート１２２ａに直接入力されることとなり、この第２の注入ポート１２２ａから第２の注入回路１２２を経由してベース接地トランジスタ１２３ｂのベース端子に入力される。

この第３実施形態が有する出力回路１２５に関しては、前述の第２実施形態が有する出力回路と同様の構成であり、第２のＩＦ多重信号７４についての入力信号短絡回路１２６等を有している。

なお、この第３実施形態において、入力整合回路をなす第１、第２の注入回路１２１、１２２は、図５(Ｂ)に示したように、分布定数線路と集中定数線路との組み合わせて構成してもよく、集中定数線路のみで構成してもよい。また、上記第２のＩＦ多重信号７４の周波数帯が低い場合には、カスコードタイプのミキサＭＸの変換利得を十分に大きくすることができるので、増幅器１８０を省略しても構わない。また、上記エミッタ接地型トランジスタ１２３ａはソース接地型トランジスタであってもよく、上記ベース接地型トランジスタ１２３ｂはゲート接地型トランジスタであってもよい。

次に、この第３実施形態の動作を説明する。

図５(Ｂ)に示すように、第２のＩＦ多重信号７４は電力分配器１６１で２分配され、一方の端子から第２の経路Ｐ２に向かった第２のＩＦ多重信号７４に対して濾波および増幅が行われることで、抽出,選択された基準信号７４ｃは、上記カスコードタイプのミキサ部１２ａの第１の注入ポート１２１ａに入力される。この基準信号７４ｃは、入力回路をなす第１の注入回路１２１を介して、トランジスタ１２３ａのベース端子に入力される。

一方、上記電力分配器１６１から第１の経路Ｐ１に分配された第２のＩＦ多重信号７４は、直接に第２の注入ポート１２２ａに入力され、入力回路１２２を介してベース接地トランジスタ１２３ｂのベース端子に入力される。

上記２つの注入ポート１２１ａ,１２２ａから入力された基準信号７４ｃ,第２のＩＦ多重信号７４は、トランジスタ１２３ａおよび１２３ｂの両トランジスタで増幅と同時にミキシング動作が行われる。伝送線路１２４では、第２のＩＦ信号７４ａと基準信号７４ｃに関し、最適位相と最大感度(最適駆動インピーダンス)に調整される。また、この第３実施形態でも上記第２実施形態と同様に出力回路１２５中の入力信号短絡回路１２６によって、入力信号成分である第２のＩＦ多重信号７４の成分を反射帰還させてトランジスタ１２３ａ,１２３ｂの内部の非線形動作効率を高めて周波数変換の感度特性を高くすることができる。

尚、この第３実施形態では、カスコード型のミキサＭＸを備えたことで、周波数ミキサ部１２ａの変換損失を小さくすることができる上に、各入力端子１２１ａ,１２２ａ間のアイソレーション特性を改善する(十分大きくする)ことができる。この入力端子１２１ａ,１２２ａ間のアイソレーションによって、第１実施形態で述べた寄生ループをカット(開放)することができ、寄生発振等を除去できる。なお、上記電力分配器１６１としては、受動型のウイルキンソン型デバイダが一般的であるが、マイクロ波トランジスタから構成された分岐アンプで構成しても構わない、この分岐アンプは、分岐間のアイソレーションが高く、このカスコード型のミキサ部１２ａと組み合わせると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、第１、第２実施形態で述べた寄生ループを開放し、この寄生ループによる寄生発振をより効果的に防止できる。

また、前述の第２実施形態は、１個のトランジスタ１２３でミキサ機能を実現するシングルミキサのタイプであるので、入力ポートは１つであり、基準信号７４ｃおよび第２のＩＦ多重信号７４に対して、一様な入力インピーダンスでミキサ部１２ａを駆動するしかなかった。

これに対して、この第３実施形態では、上記カスコード型のミキサ部１２ａの第１の注入ポート１２１ａに、基準信号７４ｃ成分を抽出,増幅する第２の経路Ｐ２(経路長Ｌ３)が接続され、第２注入ポート１２２ａに周波数変換される第２のＩＦ多重信号７４成分を伝達する第１の経路Ｐ１(経路長Ｌ２)が接続される構成である。この第３実施形態の構成によれば、カスコード型のミキサ部１２ａを採用したことにより、別個の入力端子１２１ａ,１２２ａを有し、各注入回路１２１,１２２により、最適な入力インピーダンスでミキサ部１２ａを駆動できる。このため、ミキサ部１２ａとしての周波数変換特性や歪み特性を改善することが可能となる。

また、この第３実施形態では、ミキサ部１２ａの局部発振成分となる基準信号７４ｃを第１の注入ポート１２１ａに入力し、本来の周波数変換すべき第２のＩＦ信号多重信号７４を第２の注入ポート１２２ａに入力している。これにより、この実施形態の送受信システムで必要となる基準信号成分に対する感度特性を低入力レベルから動作させ、かつ基準信号７４ｃ成分のレベル変動を鈍くすることができる。つまり上記第１注入ポートは、ダイナミックレンジが広くかつ、基準信号７４ｃ成分に対して増幅作用も有するため、送信装置９側で、送信無線信号７２ａに対して送信基準信号７２ｃのレベルを相対的にを低くでき送信効率(本来伝送すべき信号対基準信号の比率)を改善することができる。加えて、受信無線多重信号信号７３のレベルの変動に対しても、受信側の第２の周波数変換された信号７６の変動も、より線形動作に近くなり、急激な変化を低減することができ、より安定した受信が可能となる。

(第４の実施の形態)
次に、図８に、この発明の第４実施形態としてのマイクロ波帯無線通信システムの構成を示す。このマイクロ波帯無線通信システムは、マイクロ波帯無線送信装置９とマイクロ波帯無線受信装置１０Ｎとを備える。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。

この第４実施形態が備えるマイクロ波帯無線送信装置９は、図２に示す第１実施形態のミリ波帯無線送信装置９と同じ構成であり、この第４実施形態は、無線受信装置１０Ｎの構成だけが第１実施形態の無線受信装置１０と異なる。すなわち、図８に示すように、上記無線受信装置１０Ｎが有する第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１２Ｎが、中間周波数アンプ１５９の入力側に接続された第１のフィルタとしてのフィルタ１７２を有する点と、周波数ミキサ部１２ａと増幅器１９５との間に接続されたフィルタ１７５を有する点だけが、上述の第１実施形態の無線受信装置１０と異なる。したがって、この第４実施形態では、上述の第１実施形態同様の部分については概略を説明し、上述の第１実施形態と異なる点を重点的に説明する。

この第４実施形態のマイクロ波帯無線通信システムの概略構成は、図１に示される。

図１に示すように、送信側のマイクロ波帯無線送信装置９の概略構成は、周波数配列器５と周波数変換、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。

上記ミリ波帯無線送信装置９の動作は、まず、最初の動作ステップとして、周波数配列器５において、図１１Ａ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および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５１,５２で、夫々の入力変調信号５ａ,５ｂの電力レベルが調整され、混合器５３で周波数配列され、一系列の入力変調信号５ｅ(ｆＩＦ１ｅ)が生成される。なお、図１１Ａには周波数軸上で信号の生成過程を示している。

次の動作ステップとして、上記入力変調信号５ｅは、基準信号付加/電力レベル制御回路２に入力され、図１１Ｂ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。この基準信号付加/電力レベル制御回路２では、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(周波数(ｆＬＯ１−ｆＩＦ１ｅ)が生成される。

ここでは、一例として、下側波帯を所望波として用いた場合について説明する。この場合、図８の第１の周波数変換回路２ａが有するフィルタ２０２ａの不完全性により、レベル差は大きく異なるが、図１１Ｂに破線で示すように、上側波帯の不要波成分(周波数：ｆＬＯ１＋ｆＩＦ１ｅ)も生じてくる。

次の動作ステップとして、上記第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からの局部発振信号(周波数ｆＬＯ２)を用いて、ミリ波帯に周波数変換されて増幅される。

図１１Ｃ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１１Ａ〜図１１Ｃ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。また、図１１Ｃにおいて、破線は無線多重信号７２に伴う不要波信号(周波数：ｆＬＯ１＋ｆＬＯ２＋ｆＩＦ１ｅ)を表している。

一方、図１に示すように、ミリ波帯無線受信装置１０の概略構成は、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。

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１および図１２Ａ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、図８に示す局部発振器８が供給する局部発振信号(周波数ｆＬＯ３)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１２Ｂ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１２Ａ,図１２Ｂ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。また、図１２Ａにおいて、破線は無線多重信号７３に伴う不要波信号(周波数：ｆＬＯ１＋ｆＬＯ２＋ｆＩＦ１ｅ)を表している。

次のステップとして、第２のＩＦ多重信号７４は、基準信号再生/周波数変換回路１２Ｎに入力され、図８に示す第１のフィルタ１７２によって、図１２Ｂに示すように、不要波信号が抑圧される。そして、この基準信号再生/周波数変換回路１２Ｎは、図１２Ｂに示す第２のＩＦ多重信号７４の中から第２のフィルタ１７１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を周波数ダウンコンバートする。これにより、上記基準信号再生/周波数変換回路１２は、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)として再生する。

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。

次に、図８を参照して、この第４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。前述の如く、この第４実施形態では、マイクロ波無線送信装置９は第１実施形態と同様の構成である。この第４実施形態は、マイクロ波帯無線受信装置１０Ｎが第１のフィルタとしてのフィルタ１７２とフィルタ１７５を有する点と周波数ミキサ部１２ａの構成とが上述の第１実施形態と異なる。したがって、この第４実施形態は、第１実施形態と同様の部分については概略を説明し、第１実施形態と異なる点を主に説明する。

図８は、この第４実施形態のマイクロ波帯無線通信システムの詳細な構成を示している。図８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および、中間周波数変換部の一例である第１の周波数変換回路２ａと、基準信号源２ｃと、多重信号生成手段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の一例としてのミリ波周波数変換回路３ａとを備えている。

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５１,５２で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１１Ａ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れば、両者を直接電力合成することはできないので、両者のうちのどちらか一方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。ここでは、各入力変調信号５ａ,５ｂは、互いに周波数帯が異なっているので、そのまま電力合成器５３で合成している。さらに、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。

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,調整され、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にアッテネーターを適宜組み合わせて行ってもよい。

その後、一方で適正レベルに調整された基準信号７１ｃが電力合成器２０４ａにより、第１のＩＦ信号７１ａに付加され、中間周波数多重信号(周波数配列信号)としての第１のＩＦ多重信波信号７１ｄが生成される。

ここで、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は周波数変換器２０１の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。

ここで、上記第１のＩＦ信号７１ａ信号は、フィルタ２０２ａにより濾波され、増幅器２０３(もしくは増幅器２０３とアッテネーターとの組み合わせ)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。

このように、上記第１のＩＦ信号７１ａは、増幅器２０３ｂ等からなる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により歪むことがなく、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。

さらに、第１のＩＦ多重信波信号７１ｄが含む第１のＩＦ信号７１ａの電力レベルと基準信号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。

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。

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。

尚、この第４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ーを、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圧し、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。

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。

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。

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。

つまり、図１１Ａに示す一系列の入力信号５ｅから図１１Ｂ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

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。

図１１Ｂに示す第１のＩＦ多重信号７１ｄは、次に、図８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。

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。

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、ワイア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。

ただし、ミリ波周波数変換回路３ａにおけるバンドパスフィルタ３０２の不完全性に起因して、図１１Ｃに破線で示す不要信号(周波数ｆＬＯ１＋ｆＬＯ２＋ｆＩＦ１ｅ)は完全には抑圧されずに残り、この残存した不要信号はわずかながら送信アンテナ４により放射されてしまう。

なお、図６(Ｂ)に示す第１のＩＦ多重信号７１ｄから図６(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

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１２Ｎとを備えている。上記周波数変換/受信回路１１と局部発振器８とが周波数変換部１１２を構成している。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１１９を有する。上記局部発振器８は周波数ミキサ１１９に接続されている。

また、上記基準信号再生/周波数変換回路１２Ｎは、入力側から出力側に順に接続されたフィルタ１７２、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、フィルタ１７５、増幅器１９５を有する。上記フィルタ１７２は中間周波数多重信号から不要波を除去する第１のフィルタである。

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。上記バンドパスフィルタ１７１は上記中間周波数多重信号から基準信号を抽出する第２のフィルタである。

上記周波数ミキサ部１２ａはミキサＭＸと帰還回路としてのトラップ回路１９６Ｎ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。

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。

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１１９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。

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１２Ａ,図１２Ｂ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１１Ｃに示す送信側の無線多重信号７２よりも、図１２Ｂ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１１Ｃ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１２Ａ,図１２Ｂおいて、白抜きの矢印は信号の配列方向を示している。

さらに、望ましい一実施例では、周波数ミキサ１１９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１１９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３ａと同様である。

図１２Ａ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１２Ｂ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

ところで、上記無線多重信号７３は、周波数変換/受信回路１１の低雑音アンプ１１０で増幅されるが、この低雑音アンプ１１０は、不要波信号(周波数ｆＬＯ１＋ｆＬＯ２＋ｆＩＦ１ｅ)も増幅する。そして、この低雑音アンプ１１０の後段のミリ波バンドパスフィルタ１１１は急峻度が低いため、上記不要波信号を十分に抑圧できず、第１の周波数ダウンコンバートの結果、図１２Ａに示すの不要波信号(周波数(ｆＬＯ１＋ｆＬＯ２−ｆＬＯ３)＋ｆＩＦ１ｅ)として残ってくる。さらにまた、無線伝送距離が短い場合,信号レベルの大きい無線基準信号７３ｃでもって、低雑音アンプ１１０や周波数ミキサ１１９において歪みが生じ、上記不要波信号(周波数ｆＦＬＯ１＋ｆＬＯ２＋ｆＩＦ１ｅ)は増強されてしまう。

図１２Ｂに示すように、第２のＩＦ多重信号７４は、第１のフィルタであるフィルタ１７２によって、上記不要波信号(周波数(ｆＬＯ１＋ｆＬＯ２−ｆＬＯ３)＋ｆＩＦ１ｅ)が完全に除去される。これにより、次段の基準信号再生/周波数変換回路(第２のダウンコンバータ)１２Ｎを正常に動作させて、第２の周波数変換によって、信号品質であるＣＮ(キャリア対雑音比)の劣化を低減することができ、品質の高い信号を復調できる。

以下この動作についてより詳しく説明する。上記のように、第１のフィルタであるフィルタ１７２により、所望波である中間信号多重信号である無線多重信号７３が選択され、このフィルタ１７２を通過する。その後、上記無線多重信号７３は、中間周波数アンプ(ＩＦ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。この信号分配器１６１は、各出力ポート間でアイソレーション特性を有するウイルキンソン型２分配器で分配される。

これにより、各出力ポートで不要な漏れ信号を抑圧し、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。

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１７１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に出力される。

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。

すなわち、図１３Ａ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１３Ｂに示すように、周波数ｆＩＦ１ｅの出力信号７６が生成される。

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、狭帯域フィルタ１７１によって、第２のＩＦ多重信号７４から基準信号７４ｃを抽出し、この基準信号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。

また、第１のダウンコンバートの後に、第２のダウンコンバートの前段階で発生している不要波信号を、第１のフィルタ１７２でもって除去するので、第２のＩＦ多重信号を伝送すべき信号である所望の中間周波数多重信号に限定することが可能となる。よって、第２のフィルタである狭帯域フィルタ１７１でもって、上記中間周波数多重信号の中から基準信号のみを、より確実に抽出することができる。

一方、上記第１のフィルタ１７２を有さない場合には、通常、第２のフィルタとしてのフィルタ１７１は狭帯域フィルタであるので、基準信号７３ｃの近傍では、図１２Ａに示すように、基準信号７３ｃのみを抽出,濾波できるが、基準信号７３ｃよりも周波数がオクターブバンド以上高い周波数やＤＣ近傍の帯域では、十分な抑圧度を持たない。このため、フィルタ１７１では、不要波等が選択,濾波されて、増幅器１８０で増幅される。このことは、第２の周波数コンバートにおける信号劣化の要因となる。

これに対し、この実施形態では、第１のフィルタ１７２と第２のフィルタ１７１とを組み合わせることにより、増幅器１８０で上記基準信号のみを忠実に増幅することができるので、雑音成分や不要波成分の少ない基準信号成分を再生することができる(効果１)。

また、上記第１のフィルタ１７２を有さない場合には、もう一方の経路Ｐ１をなす伝送線路１６２の側においても、上記第２のＩＦ多重信号(中間周波数多重波信号)７４の他に、上記不要波信号である周波数((ｆＬＯ１＋ｆＬＯ２−ｆＬＯ３)＋ｆＩＦ１ｅ)の成分が、周波数ミキサ部１２ａに入力されて、正常な周波数ダウンコンバートができなくなる。よって、ダウンコンバートされた出力信号のＣＮ品質を劣化させてしまう。

これに対し、この実施形態では、第１のフィルタ１７２で所望信号である第２のＩＦ多重信号(中間周波数信号)７４を選択,濾波することによって、第２の周波数コンバートを、正常にシングルサイドバンドのダウンコンバートとして動作させることができる(効果２)。

上記２つの効果の結果、特性が良好な第２の周波数ダウンコンバートを行うことが可能となり、第２のダウンコンバートによるＣＮ劣化を低減できる。

なお、図９Ａに示すように、第２の周波数ダウンコンバート部をなす基準信号再生/周波数変換回路１２Ｎにおいては、周波数ミキサ部１２ａの出力側には、基準信号を抽出するフィルタ１７７を備えたトラップ回路１９６Ｎが接続されている。このトラップ回路１９６Ｎは、基準信号を入力側に帰還する帰還回路をなし、上記周波数ミキサ部１２ａの出力側に漏れてきた基準信号７４ｃの成分をトラップして、周波数ミキサ部１２ａに帰還する。これにより、フィードバックされた上記基準信号７４ｃは上記周波数ミキサ部１２ａの局部発振源として活用することができる。よって、上記周波数ミキサ部１２ａの周波数変換利得を向上させて、周波数ミキサ部１２ａの入出力特性に関し線形動作領域を拡張し周波数帯域幅を広げ、無線伝送距離を拡大することができる。

さらに、図９Ａに示すように、基準信号再生/周波数変換回路１２Ｎにおいて、周波数ミキサ部１２ａの入力側にアイソレータ(または減衰器)１６２を挿入することにより、上記基準信号再生/周波数変換回路１２Ｎ中の再生ループ１６９の帰還量を低減することができる。これにより、上記再生ループ１６９を負帰還化でき、不要発振波を無くし、上記周波数変換回路１２Ｎを正常に動作させることができる。

また、図９Ｂに示すように上記周波数ミキサ部１２ａは、ソース接地またはエミッタ接地を用いたマイクロ波トランジスタ１２３とウイルキンソン型電力合成器１２７と入力回路１２１、および出力回路１２５Ｎを備えたゲート注入型またはベース注入型ミキサ部としてもよい。この電力合成器１２７、入力回路１２１およびマイクロ波トランジスタ１２３は前述の第２実施形態の図４(Ｂ)に示す合成器１２７、入力回路１２１およびマイクロ波トランジスタ１２３と同構成である。また、出力回路１２５Ｎは、図４(Ｂ)の出力回路１２５の短絡回路１２６に替えて、図９Ｂに示す短絡回路１２６Ｎを備えた。また、図９Ｂに示すように、電力分配器１６１は電力合成器１２７と同じ構成である。

この構成によれば、特に、上記電力分配器１６１のポートアイソレーション、信号入力ポートと局部発振信号入力ポートをなす電力合成器１２７のポートアイソレーションにより、上記再生ループ１６９の帰還量を少なくすることによって、上記再生ループ１６９を安定化できる。しかも、入力回路１２１からの信号をマイクロ波トランジスタ１２３のベース側またはゲート側から入力する構成とすることで、周波数ミキサ部１２ａは増幅機能も有することになる。よって、周波数ミキサ部１２ａは、変換利得が高く、不要発振等の少ない安定した周波数変換が可能となる。

加えて、上記周波数ミキサ部１２ａは、中間周波数信号波を少ない基準信号源パワーで周波数変換できる。このため、無線伝送距離も拡大することができ、無線伝送距離を延長できる。つまり、再生される基準信号７４ｃのパワーが小さくなっても、少ない基準信号パワーで、低損失の周波数変換が可能であり、ＣＮ(キャリア対雑音比)の高い良好な品質の周波数変換が可能となる。

加えて、上記構成の無線受信装置によれば、第１のダウンコンバート後に、発生している不要波信号を、第２のダウンコンバートの前段階において、第１のフィルタ１７２が除去できる。このため、第１のフィルタ１７２から中間周波数アンプ１５９に伝送される信号を、伝送すべき信号である所望の中間周波数多重信号に限定することが可能となる。これにより、第２のフィルタ１７１で上記中間周波数多重信号の中から基準信号のみを抽出できる。よって、増幅器１８０は上記基準信号のみを忠実に増幅することができ、雑音成分や不要波成分の少ない基準信号を再生することができる。加えて、第１の経路Ｐ１中に広帯域フィルタを持たないので、第１の経路Ｐ１と第２の経路Ｐ２で構成されるループＬ１は、広帯域の共振器が構成されず、ある周波数で発振する正帰還ループとなることも無く安定したループとすることができる。

なお、この第４実施形態では、図９Ｂに示す周波数ミキサ部１２ａは出力回路１２５Ｎに替えて、図１０に示すように短絡回路１２６Ｎを短絡回路ＬＣ１０の後段に配置した出力回路１２５Ｍを備えてもよい。

(第５の実施の形態)
次に、図１４を参照して、この発明の第５の実施の形態を説明する。この第５実施形態では、マイクロ波帯無線送信装置９の構成は前述の第４実施形態と同じ構成である。また、この第５実施形態は、前述の第４実施形態のマイクロ波帯無線受信装置１０Ｎに替えて、図１４に示すマイクロ波帯無線受信装置１０Ｕを有する。

このマイクロ波帯無線受信装置１０Ｕは、周波数変換部１１２の構成はマイクロ波帯無線受信装置１０Ｎと同様である。一方、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１２Ｕが、第４実施形態での基準信号再生/周波数変換回路１２Ｎと異なる。

図１４に示すように、この第５実施形態が備えるマイクロ波帯無線受信装置１０Ｕの基準信号再生/周波数変換回路１２Ｕは、第２の経路Ｐ２において、２つの伝送路１６３の間に、フィルタ１７１ａ、増幅器１８０ａ、フィルタ１７１ｂ、増幅器１８０ｂが順に直列接続されている点が、前述の第４実施形態の基準信号再生/周波数変換回路１２Ｎと異なる。また、この第５実施形態では、基準信号再生/周波数変換回路１２Ｕは、増幅器１５９を分配器１６１と伝送路１６２との間に挿入した点が、前述の基準信号再生/周波数変換回路１２Ｎと異なる。前述の基準信号再生/周波数変換回路１２Ｎでは、増幅器１５９をフィルタ１７２と分配器１６１との間に接続している。

この第５実施形態の基準信号再生/周波数変換回路１２Ｕでは、第１のフィルタ１７２は、周波数変換/受信回路１１の周波数ミキサ１１９からの中間周波数多重信号である第２のＩＦ多重信号７４を通過させる。この第２のＩＦ多重信号７４は、電力分配器１６１で第１の経路Ｐ１と第２の経路Ｐ２とに２分配される。第１の経路Ｐ１では増幅器１５９によって第２のＩＦ多重信号７４が増幅され、可変減衰器をなす伝送路１６２を経由してミキサ部１２ａへ入力される。一方、第２の経路Ｐ２では、第２のＩＦ多重信号７４はフィルタ１７１ａでもって基準信号が抽出され、増幅器１８０ａで増幅される。この増幅された基準信号は、次のフィルタ１７１ｂと増幅器１８０ｂによってさらに抽出されて増幅される。

つまり、この実施形態では、フィルタ１７１ａ,増幅器１８０ａとフィルタ１７１ｂ,増幅器１８０ｂの２段構成によって抽出,増幅された基準信号をミキサ部１２ａに入力している。

この第５実施形態では、前述の第４実施形態と同様に、無線多重信号７３を第１のダウンコンバートした後に、第１のフィルタ１７２により、第２のダウンコンバートの前段階で不要波成分を除去することができる。したがって、電力分配器１６１への信号を伝送すべき信号である第２のＩＦ多重信号７４に限定することが可能となる。よって、第２のフィルタをなすフィルタ１７１ａ,１７１ｂでもって上記第２のＩＦ多重信号７４の中から基準信号７４ｃのみを抽出することができる。よって、増幅器１８０ａ,１８０ｂによって上記基準信号７４ｃのみを忠実に増幅することができ、雑音成分や不要波成分の少ない基準信号を再生できる。

また、この第５実施形態では、ミキサ部１２ａへの第１の経路Ｐ１中に、増幅器１５９を有しているので、第１の経路Ｐ１と第２の経路Ｐ２とで構成されるループＬ１(１６９)は、上記増幅器１５９のアイソレーション作用によって、負帰還ループとなり安定したループを得ることができる。さらに、上記増幅器１５９の増幅度と可変減衰器をなす伝送路１６２および増幅器１８０ａ,１８０ｂの増幅度でもって、所望信号である第２のＩＦ信号７４ａと基準信号７４ｃとのバランスを調整可能である。つまり、(第２のＩＦ信号７４ａの電力)/(基準信号７４ｃの電力)を小さくすることによって、上記ミキサ部１２ａの局部発振ポートを、入力信号である所望信号つまり第２のＩＦ信号７４ａに比較して局発信号である基準信号７４ｃを大電力として駆動することができる。よって、ミキサ部１２ａを理想的なミキサの動作に近づけることができ、良好な周波数変換を実現できる。この結果、特性が良好な第２の周波数ダウンコンバートを実現することが可能となり、第２のダウンコンバートによるＣＮ(キャリア対雑音比)の劣化を小さくすることができる。

(第６の実施の形態)
次に、図１５を参照して、この発明の第６実施形態について説明する。この第６実施形態は、前述の第５実施形態のマイクロ波帯受信装置１０Ｎに替えて、図１５に示すマイクロ波帯無線受信装置１０Ｖを有する。

このマイクロ波無線受信装置１０Ｖは、周波数変換部１１２の構成はマイクロ波帯無線受信装置１０Ｎと同様である。一方、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１２Ｖが、第４実施形態での基準信号再生/周波数変換回路１２Ｎと異なる。

図１５に示すように、この第６実施形態が備えるマイクロ波帯無線受信装置１０Ｖの基準信号再生/周波数変換回路１２Ｖは、前述の第４実施形態での基準信号再生/周波数変換回路１２ＮにおけるループＬ１に替えて、ループＬ２とＬ３を有する点が、第４実施形態と異なる。

すなわち、図１５に示すように、上記基準信号再生/周波数変換回路１２Ｖは、中間周波数アンプ１５９の出力側に接続された第１の分配器１６１ａと、この第１の分配器１６１ａに接続された第１〜第３の経路Ｋ１〜Ｋ３を有する。

この第１の経路Ｋ１は、順に直列接続された第１経路フィルタ１７３、可変減衰器１６２ｂ、第１のミキサ部１２ｂを有する。また、第２の経路Ｋ２は、順に直列接続された基準信号抽出フィルタ１７１、増幅器１８０ｃ、第２の分配器１６１ｂを有する。また、第３の経路Ｋ３は、順に直列接続された第３経路フィルタ１７４、可変減衰器１６２ａ、第２のミキサ部１２ａを有する。

上記第２の分配器１６１ｂと第１のミキサ部１２ｂとの間には、第４の経路Ｋ４が接続され、この第４の経路Ｋ４は第１の増幅器１８０ｂを有する。また、上記第２の分配器１６１ｂと第２のミキサ部１２ａとの間には、第５の経路Ｋ５が接続され、この第５の経路Ｋ５は第２の増幅器１８０ａを有する。なお、第１のミキサ部１２ａはミキサＭＸ１と帰還回路１９６ａを有し、第２のミキサ部１２ｂはミキサＭＸ２と帰還回路１９６ｂを有する。この帰還回路１９６ａ,１９６ｂは上述した図９Ａのトラップ回路１９６Ｎと同様の構成である。

また、上記第１、第２、第４の経路Ｋ１、Ｋ２、Ｋ４がループＬ２を構成し、上記第２、第３、第５の経路Ｋ２、Ｋ３、Ｋ５がループＬ３を構成している。

そして、上記第２のミキサ部１２ａと第２の出力端子５００ａとの間には、フィルタ１７５ａ、増幅器１９５が順に直列接続されている。また、上記第１のミキサ部１２ｂと第１の出力端子５００ｂとの間には、フィルタ１７５ｂ、増幅器１９９が順に直列接続されている。

この第６実施形態では、無線多重信号７３を周波数変換部１１２によって第１のダウンコンバートして、基準信号再生/周波数変換回路１２Ｖに入力する。この基準信号再生/周波数変換回路１２Ｖでは、まず、フィルタ１７２でもって、第２のＩＦ多重信号７４を通過させたのち中間周波数アンプ１５９で増幅する。その後、この第２のＩＦ多重信号７４は、第１の分配器(電力分配器)１６１ａによって、第１の経路Ｋ１と第２の経路Ｋ２と第３の経路Ｋ３とに３分配される。

第２の経路Ｋ２では、基準信号抽出フィルタ１７１で基準信号７４ｃを抽出する。この抽出された基準信号７４ｃは増幅器１８０ｃで増幅され、第２の分配器１６１ｂによって、第４の経路Ｋ４と第５の経路Ｋ５に分配される。上記基準信号７４ｃは、第４の経路Ｋ４の第１の増幅器１８０ｂで増幅されて、第１のミキサ部１２ｂに伝送され、第１のミキサ部１２ｂの局部発振信号となる。また、上記基準信号７４ｃは、第５の経路Ｋ５の第２の増幅器１８０ａで増幅されて、第２のミキサ部１２ａに伝送され、第２のミキサ部１２ａの局部発振信号となる。

一方、第１,第３の経路Ｋ１,Ｋ３では、第２のＩＦ多重信号７４は、第１経路フィルタ１７３と第３の経路フィルタ１７４によって、図１６Ｃに示すように、帯域分割される。これにより、第２のＩＦ信号７４ａは第２のＩＦ信号７４ａ−ａと第２のＩＦ信号７４ａ−ｂとに帯域分割される。つまり、第２のＩＦ多重信号７４は、図１６Ｃに示すように、第１経路フィルタ１７３の通過特性と第３経路フィルタ１７４の通過特性に応じて分波される。なお、図１６Ａ,図１６Ｂは図１２Ａ,１２Ｂと同じ図であり、無線多重信号７３,第２のＩＦ多重信号７４を表す周波数特性図である。

図１７Ａにフィルタ１７３で分波された第２のＩＦ信号７４ａ−ａの周波数配置を示し、図１７Ｂに第３経路フィルタ１７４で分波された第２のＩＦ信号７４ａ−ｂの周波数配置を示す。なお、図１７Ａ,図１７Ｂでは、基準信号抽出フィルタ１７１の透過特性によって基準信号７４ｃが抽出される様子も併せて示している。

図１７Ａに示すように、第１経路フィルタ１７３で分波された信号には、所望信号の一部としての第２のＩＦ信号７４ａ−ａと基準信号７４ｃを含んでいる。また、図１７Ｂに示すように、第３経路フィルタ１７４で分波された信号には、所望信号の一部としての第２のＩＦ信号７４ａ−ｂを含んでいるが、基準信号７４ｃは含んでいない。図１７Ａ,図１７Ｂに示すように、基準信号７４ｃの周波数は(ｆＬＯ１＋ｆＬＯ２)−ｆＬＯ３であり、第２のＩＦ信号７４ａ−ａの周波数は(ｆＬＯ１＋ｆＬＯ２−ｆＬＯ３)−ｆIＦ１ａであり、第２のＩＦ信号７４ａ−ｂの周波数は(ｆＬＯ１＋ｆＬＯ２−ｆＬＯ３)−ｆIＦ１ｂである。

具体例としては、図８に示す変調波信号５ａと５ｂとして、地上デジタル放送信号(周波数ｆＩＦ１ａ)と衛星放送信号(周波数ｆＩＦ１ｂ)を用いた場合、第１経路フィルタ１７３では、上記基準信号７４ｃと上記地上デジタル放送信号に対応する第２のＩＦ信号７４ａ−ａとが選択,通過される。一方、第３経路フィルタ１７４では、上記衛星放送信号に対応する第２のＩＦ信号７４ａ−ｂが選択,通過される。

そして、上記第２のＩＦ信号７４ａ−ａ,７４ａ−ｂは、減衰器１６２ａ,１６２ｂでレベル調整された後、第２,第１のミキサ部１２ａ,１２ｂの入力信号となり、第５,第４の経路Ｋ５,Ｋ４からの抽出された上記局部発振信号により第２の周波数変換がなされる。この第２の周波数変換によって、図１７Ｃに示すように、図８のミリ波帯無線送信装置９への入力信号波である地上波信号(周波数ｆＩＦ１ａ)に対応する変調波信号７６ａおよび衛星放送信号(周波数ｆＩＦ１ｂ)に対応する変調波信号７６ｂが復調される。

尚、上記減衰器１６２ａ,１６２ｂは、０.１ｄＢ〜３ｄＢ程度の弱い減衰器であるが、アイソレータでも構わない。上記減衰器やアイソレータにより、第１,第２の経路Ｋ１,Ｋ２によってできるループＬ２、および第１,第３の経路Ｋ１,Ｋ３によってできるループＬ３を負帰還ループに近づけることができる。これにより、上記基準信号７４ｃによる第２の周波数変換をより安定に行うことが可能となる。

加えて、この第６実施形態では、上記第１経路フィルタ１７３および第３経路フィルタ１７４により第２のＩＦ多重信号７４を帯域分割して、第２の周波数変換を狭帯域で行う構成であるので、周波数変換に伴う高調波歪み、とりわけ２次,３次歪みの影響を低減できる。さらに、第２のミキサ部１２ａ,第１のミキサ部１２ｂにおける出力部の帰還回路１９６ａ,１９６ｂを、インダクタ(Ｌ)とキャパシタ(Ｃ)で構成した回路とすることで帯域制限することができる。これにより、ミキサ部１２ａ,１２ｂの変換利得を大きくでき、伝送距離を大きくすることができる。

さらに、この第６実施形態では、第２のＩＦ多重信号７４を３分配する上記第１の分配器１６１ａの後段に、増幅器１８０ａ,１８０ｂ,１８０ｃを配置して、周波数ミキサ部１２ａ,１２ｂにおいて、局部発振部を共用化しており、かる、上記増幅器１８０ａ,１８０ｂを基準信号７４ｃを２分配する第２の分配器１６１ｂの後段に配置している。これにより、上記増幅器１８０ａ〜１８０ｃによるアイソレーション作用によって、各第２のＩＦ多重信号７４ａ−ａ,７４ａ−ｂが、ミキサ部１２ａ,１２ｂの局部発振端子から漏れること防止できる。

尚、上記第６実施形態では、入力変調波信号５ａ,５ｂとして、地上放送波と衛星放送波を採用して説明したが、二つの衛星放送波や、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、この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。

(第７の実施の形態)
次に、この発明の第７実施形態を説明する。この第７実施形態は前述の第６実施形態の変形例に相当する。

すなわち、この第７実施形態は、図１５に示す第１の経路Ｋ１が有する第１経路フィルタ１７３を高域通過フィルタとし、第３の経路Ｋ３が有する第３経路フィルタ１７４を低域通過フィルタとした。これにより、上記ループＬ２とＬ３のサイズを小さくし回路形状を小さくして、ループＬ２,Ｌ３の発振周波数を高くすることによって、ループＬ２,Ｌ３の動作をより安定化できる。これについて、以下に説明する。

図１８Ｃに、第２のＩＦ多重信号７４における、各フィルタ１７３,１７４による分波による信号の分離領域を示す。つまり、フィルタ１７３は点線で示す通過特性を示し、フィルタ１７４は一点鎖線で示す通過特性を示す。なお、図１８Ａは無線多重信号７３を表す周波数配置図であり、図１８Ｂは第２のＩＦ多重信号７４を表す周波数配置図である。

図１９Ａに示すように、第１の経路Ｋ１の第１経路フィルタ(高域通過フィルタ)１７３はその透過特性によって基準信号７４ｃと第２のＩＦ信号７４ａ−ａを通過させる。一方、図１９Ｂに示すように、第３の経路Ｋ３の第３経路フィルタ(低域通過フィルタ)１７４はその透過特性によって第２のＩＦ信号７４ａ−ｂのみを通過させる。なお、図１９Ａ,図１９Ｂでは、第２の経路Ｋ２のバンドパスフィルタ１７１が基準信号７４ｃを抽出する様子も合わせて示している。また、図１９Ｃは、図１７Ｃと同じ図であり、地上波信号(周波数ｆＩＦ１ａ)に対応する変調波信号７６ａおよび衛星放送信号(周波数ｆＩＦ１ｂ)に対応する変調波信号７６ｂを示している。

次に、上記ループＬ２,Ｌ３のサイズの小型化、回路形状の小型化について説明する。図２０Ａは第１経路フィルタ(高域通過フィルタ)１７３の基本等価回路(共振器１８５ａ)を示し、図２０Ｂは第３経路フィルタ(低域通過フィルタ)１７４の基本等価回路(共振器１８５ｂ)を示し、図２０Ｃは基準信号抽出フィルタ(狭帯域通過フィルタ)１７１の基本等価回路(共振器１８５ｃ,１８５ｄ)を示している。なお、各フィルタでの不要波の抑圧度については必要により段数を増やすことで調整できる。

図２０Ｃに示すように、第２の経路Ｋ２の基準信号７４ｃの抽出に用いる狭帯域通過フィルタ１７１は、共振器１８５ｃ,１８５ｄをなすキャパシタンス(Ｃ)やインダクタンス(Ｌ)により構成でき、狭帯域の単純な構成のバンドパスフィルタとすることができる。この狭帯域なバンドパスフィルタは、小型チップ部品や積層基板技術およびＩＣ技術等を用いることにより小型な構成にできる。また、図２０Ａに示すように、第１の経路Ｋ１の第１経路フィルタ(高域通過フィルタ)１７３は、基本的には共振器１８５ａのみで構成でき、小型チップ部品や積層基板技術やＩＣ技術等を用いることにより小型な構成にできる。また、図２０Ｂに示すように、第３の経路Ｋ３の第３経路フィルタ(低域通過フィルタ)１７４も、基本的には共振器１８５ｂのみで構成でき、小型チップ部品や積層基板技術やＩＣ技術等を用いることにより小型な構成にできる。

すなわち、図２０Ａ,２０Ｂに示すように、第１,第３の経路Ｋ１,Ｋ３のように広帯域特性が必要なところに、高域通過フィルタ１７３,低域通過フィルタ１７４を用いることにより、各フィルタ１７３,１７４を構成する共振器１８５ａ,１８５ｂを少なく単純化することができる。これにより、上記ループＬ２およびループＬ３のサイズを小さくし、かつ、不要共振等を抑圧できる。

ここで、バンドパスフィルタ(または低域通過フィルタ)１７２は、図１８Ｂに示すように、第２のＩＦ多重信号７４を変換する前に、不要波から第２のＩＦ多重信号７４を分離している。このため、第１,第３の経路Ｋ１,Ｋ３を高域通過フィルタ１７３,低域通過フィルタ１７４で簡素化すると共に、高域通過フィルタ１７３,低域通過フィルタ１７４で片側帯域分割する構成とした場合にも、所望の第２のＩＦ信号７４ａ−ａ,７４ａ−ｂのみを通過,分離できる。

したがって、この第７実施形態によれば、第２のＩＦ信号７４ａ−ａ,７４ａ−ｂと基準信号７４ｃを不要波信号が抑圧されていると共に雑音が少ない所望の信号とすることができ、かつ、安定化させた状態のループＬ２とＬ３とで第２の周波数変換を行うことができる。よって、良好な周波数変換特性が実現可能となる。

この発明のマイクロ波帯無線通信システムの概略構成図である。 この第１実施形態のマイクロ波帯無線通信システムの構成図である。 図３(Ａ)は上記第１の実施形態の受信側の周波数変換回路１２の変形例を示す構成図であり、図３(Ｂ)は上記周波数変換回路１２のもう１つの変形例を示す構成図である。 図４(Ａ)はこの発明の第２実施形態である無線通信システムの受信側の周波数変換回路１２の構成図であり、図４(Ｂ)は上記周波数変換回路１２の詳細構成図である。 図５(Ａ)はこの発明の第３実施形態の受信側の周波数変換回路１２の構成図であり、図５(Ｂ)は上記周波数変換回路１２の詳細構成図である。 図６(Ａ)はこの発明の上記第１〜第３実施形態の送信装置９への入力信号５ｅを示す周波数配置図であり、図６(Ｂ)は上記第１〜第３実施形態の送信装置９における第１のＩＦ多重信号７１ｄの周波数配置図であり、図６(Ｃ)は上記第１〜第３実施形態の送信装置９における無線多重信号７２の周波数配置図である。 図７(Ａ)はこの発明の第１〜第３実施形態の受信装置１０における無線多重信号７３の周波数配置図であり、図７(Ｂ)は上記受信装置１０における第２のＩＦ多重信号７４の周波数多重信号７４の周波数配置図であり、図７(Ｃ)は上記受信装置における出力信号７６の周波数配置図である。 この発明の第４実施形態としてのマイクロ波無線通信システムの構成を示す図である。 上記第４実施形態の基準信号再生/周波数変換回路１２Ｎの周波数ミキサ部１２ａの構成を示す図である。 上記第４実施形態の周波数ミキサ部１２ａの変形例の構成を示す図である。 上記第４実施形態の周波数ミキサ部１２ａのもう一つの変形例の構成を示す図である。 上記第４実施形態のミリ波帯無線送信装置９の最初の動作ステップで生成した入力変調信号５ｅを示す周波数配置図である。 ミリ波帯無線送信装置９の次の動作ステップで生成した第１のＩＦ多重信号７１ｄを示す周波数配置図である。 ミリ波帯無線送信装置９のさらに次の動作ステップで生成した無線多重信号７２を示す周波数配置図である。 上記第４実施形態のミリ波帯無線受信装置１０Ｎの最初の動作ステップで受信した無線多重信号７３を示す周波数配置図である。 上記第４実施形態のミリ波帯無線受信装置１０Ｎの次の動作ステップで受信した第２のＩＦ多重信号７４を示す周波数配置図である。 上記第４実施形態のミリ波帯無線受信装置１０Ｎの基準信号再生/周波数変換回路１２Ｎに入力される第２のＩＦ多重信号７４の周波数配置図である。 上記基準信号再生/周波数変換回路１２Ｎで生成する出力信号７６の周波数配置図である。 この発明の第５実施形態のマイクロ波無線通信システムが備えるマイクロ波帯無線受信装置１０Ｕの構成を示す図である。 この発明の第６実施形態のマイクロ波無線通信システムが備えるマイクロ波帯無線受信装置１０Ｖの構成を示す図である。 上記第６実施形態のマイクロ波帯無線受信装置１０Ｖが受信する無線多重信号７３の周波数配置図である。 上記第６実施形態の基準信号再生/周波数変換回路１２Ｖに入力される第２のＩＦ多重信号７４の周波数配置図である。 上記第２の第２のＩＦ多重信号７４が帯域分割される様子を示す周波数配置図である。 基準信号再生/周波数変換回路１２Ｖの第１経路フィルタ１７３で分波された第２のＩＦ信号７４ａ−ａの周波数配置図である。 基準信号再生/周波数変換回路１２Ｖの第３経路フィルタ１７４で分波された第２のＩＦ信号７４ａ−ｂの周波数配置図である。 基準信号再生/周波数変換回路１２Ｖが出力する変調波信号７６ａおよび変調波信号７６ｂの周波数配置図である。 無線多重信号７３を表す周波数配置図である。 第２のＩＦ多重信号７４を表す周波数配置図である。 第２のＩＦ多重信号７４における、各フィルタ１７３,１７４による分波による信号の分離領域を示す周波数配置図である。。 上記第６実施形態の基準信号再生/周波数変換回路１２Ｖの第１経路フィルタ１７３がその透過特性によって基準信号７４ｃと第２のＩＦ信号７４ａ−ａを通過させる様子を示す周波数配置図である。 上記基準信号再生/周波数変換回路１２Ｖの第３の経路Ｋ３の第３経路フィルタ１７４がその透過特性によって第２のＩＦ信号７４ａ−ｂのみを通過させる様子を示す周波数配置図である。。 基準信号再生/周波数変換回路１２Ｖが出力する変調波信号７６ａ(周波数ｆＩＦ１ａ)および変調波信号７６ｂ(周波数ｆＩＦ１ｂ)の周波数配置図である。 第１経路フィルタ(高域通過フィルタ)１７３の基本等価回路(共振器１８５ａ)を示す図である。 第３経路フィルタ(低域通過フィルタ)１７４の基本等価回路(共振器１８５ｂ)を示す図である。 第２の経路Ｋ２の基準信号７４ｃの抽出に用いる狭帯域通過フィルタ１７１を示す図である。 従来のマイクロ波帯無線通信システムの構成図である。

符号の説明

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(マイクロ波帯)無線送信装置
１０ ミリ波帯無線受信装置
１０Ｎ マイクロ波帯無線受信装置
１１ 周波数変換/受信回路
１２,１２Ｎ,１２Ｕ,１２Ｖ 基準信号再生/周波数変換回路
１２ａ 周波数ミキサ部(第２のミキサ部)
１２ｂ 第１のミキサ部
１４ 受信アンテナ
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
１２３ マイクロ波トランジスタ
１２６ 入力信号短絡回路
１２７ ウイルキンソン型電力合成器
１５９ (受信側)中間周波数アンプ
１６１ 電力分配器
１６１ａ 第１の分配器
１６１ｂ 第２の分配器
１６２ａ,１６２ｂ 可変減衰器
１７１ バンドパスフィルタ(基準信号抽出フィルタ)
１７２ 第１のフィルタ
１７３ 第１経路フィルタ
１７４ 第３経路フィルタ
１７５ フィルタ
１８０ａ 第２の増幅器
１８０ｂ 第１の増幅器
１９６Ｎ トラップ回路
１９６ａ,１９６ｂ 帰還回路
１９７ アッテネータ(減衰器)
１９８ アイソレータ
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
５００ 出力端子

Claims (22)

1. 受信した無線信号をダウンコンバートして、基準信号を含んだ中間周波数多重信号を生成する第１のダウンコンバータと、
   上記中間周波数多重信号をダウンコンバートして入力信号を生成する第２のダウンコンバータとを備え、
   上記第２のダウンコンバータは、
   減衰器または増幅器またはアイソレータを含む第１の経路と、
   バンドパスフィルタと増幅器を含む第２の経路と、
   上記中間周波数多重信号を上記第１の経路と上記第２の経路とに分配する分配器と、
   ミキサ部とを有し、
   上記第１の経路は上記分配器からの上記中間周波数多重信号を上記ミキサ部に伝送し、
   上記第２の経路は上記バンドパスフィルタで上記中間周波数多重信号から基準信号を抽出すると共に上記基準信号を上記ミキサ部に伝送し、
   上記ミキサ部は、上記第２の経路からの上記基準信号を上記第１の経路からの上記中間周波数多重信号に乗積することによって、この中間周波数多重信号を周波数ダウンコンバートすることを特徴とする無線受信装置。
2. 請求項１に記載の無線受信装置において、
   上記第１の経路はフィルタを有していないことを特徴とする無線受信装置。
3. 請求項１に記載の無線受信装置において、
   上記第１の経路と第２の経路とは、実質的に負帰還がかかるような負帰還ループをなすことを特徴とする無線受信装置。
4. 請求項１に記載の無線受信装置において、
   上記第１の経路は減衰器を有することを特徴とする無線受信装置。
5. 請求項１に記載の無線受信装置において、
   上記第１の経路はアイソレータを有することを特徴とする無線受信装置。
6. 請求項１に記載の無線受信装置において、
   上記第１の経路の経路長と上記第２の経路の経路長とが略同じ長さであることを特徴とする無線受信装置。
7. 請求項１に記載の無線受信装置において、
   上記第１の経路の経路長と上記第２の経路の経路長との和が、上記中間周波数多重信号の低域側信号の最低周波数における１波長以下であることを特徴とする無線受信装置。
8. 請求項１に記載の無線受信装置において、
   上記ミキサ部は、ポートアイソレーションを有した合成器と、ベース注入型ミキサを有することを特徴とする無線受信装置。
9. 請求項８に記載の無線受信装置において、
   上記ベース注入型ミキサは、上記中間周波数多重信号または上記基準信号の少なくとも一方を短絡する短絡回路を有することを特徴とする無線受信装置。
10. 請求項１に記載の無線受信装置において、
    上記ミキサ部は、カスコード型のミキサ部であることを特徴とする無線受信装置。
11. 請求項１０に記載の無線受信装置において、
    上記ミキサ部は、エミッタ接地型トランジスタと、ベース接地型トランジスタとを有することを特徴とする無線受信装置。
12. 請求項１１に記載の無線受信装置において、
    上記ミキサ部は、
    上記基準信号が上記エミッタ接地型トランジスタに入力される一方、上記中間周波数多重信号が上記ベース接地型トランジスタに入力されることを特徴とする無線受信装置。
13. 請求項１に記載の無線受信装置において、
    上記中間周波数多重信号から不要波を除去するフィルタを第１のフィルタとして有すると共に、
    上記中間周波多重信号から基準信号を抽出する上記フィルタを第２のフィルタとして有することを特徴とする無線受信装置。
14. 請求項１に記載の無線受信装置において、
    上記第１の経路は、上記中間周波数多重信号を増幅する第１の増幅器を有し、
    上記第２の経路に、上記フィルタにより抽出された上記基準信号を増幅する第２の増幅器を有することを特徴とする無線受信装置。
15. 受信した無線信号をダウンコンバートして、中間周波数多重信号を生成する第１のダウンコンバータと、
    上記中間周波数多重信号をダウンコンバートして入力信号を生成する第２のダウンコンバータとを備え、
    上記第２のダウンコンバータは、
    第１〜第５の経路と、
    上記中間周波数多重信号から不要波を除去する不要波除去フィルタと、
    上記中間周波数多重信号を上記第１の経路と第２の経路と第３の経路とにそれぞれ分配する第１の分配器とを有し、
    上記第１の経路は、第１経路フィルタと、減衰器またはアイソレータと、第１のミキサ部とを有し、
    上記第２の経路は、上記中間周波数多重信号から基準信号を抽出する基準信号抽出フィルタと、上記基準信号を上記第４の経路と第５の経路とにそれぞれ分配する第２の分配器とを有し、
    上記第３の経路は、第３経路フィルタと、減衰器またはアイソレータと、第２のミキサ部とを有し、
    上記第４の経路は、第１の増幅器を有すると共に上記基準信号を上記第１のミキサ部に伝送し、
    上記第５の経路は、第２の増幅器を有すると共に上記基準信号を上記第２のミキサ部に伝送し、
    上記第１のミキサ部は、上記第４の経路からの上記基準信号を上記第１の経路からの上記中間周波数多重信号に乗積することによって、この中間周波数多重信号を周波数ダウンコンバートし、
    上記第２のミキサ部は、上記第５の経路からの上記基準信号を上記第３の経路からの上記中間周波数多重信号に乗積することによって、この中間周波数多重信号を周波数ダウンコンバートすることを特徴とする無線受信装置。
16. 請求項１５に記載の無線受信装置において、
    上記第１経路フィルタは高域通過フィルタであり、
    上記第３経路フィルタは低域通過フィルタであることを特徴とする無線受信装置。
17. 請求項１または１３に記載の無線受信装置において、
    上記ミキサ部は、基準信号を入力側に帰還する帰還回路を有することを特徴とする無線受信装置。
18. 請求項１７に記載の無線受信装置において、
    上記ミキサ部は、マイクロ波トランジスタで構成されたベース注入型またはゲート注入型ミキサであることを特徴とする無線受信装置。
19. 請求項１８に記載の無線受信装置において、
    上記ミキサ部は、信号入力ポートおよび局部発振信号入力ポートが、ポートアイソレーションを有した電力合成器で構成されたことを特徴とする無線受信装置。
20. 請求項１乃至１９のいずれか１つに記載の無線受信装置を備え、
    上記無線受信装置が周波数ダウンコンバートして生成する入力信号について記録および出力のうちの少なくともいずれか一方を行うことを特徴とする電子機器。
21. 請求項１乃至１９のいずれか１つに記載の無線受信装置または請求項２０に記載の電子機器と、
    入力信号を基準信号によりアップコンバートすることで中間周波数信号を生成し、該中間周波数信号が入力されてこの中間周波数信号の下側波帯を選択するフィルタを有し、このフィルタによって下側波帯が選択されて周波数特性が反転された周波数特性の中間周波数信号に基準信号を付加して中間周波数多重信号を生成し、この中間周波数多重信号をさらにアップコンバートしてマイクロ波帯信号を生成し、このマイクロ波帯信号を無線送信する無線送信装置とを備えることを特徴とする無線通信システム。
22. 受信した無線信号をダウンコンバートして、中間周波数多重信号を生成する第１のダウンコンバータと、
    上記中間周波数多重信号をダウンコンバートして、入力信号を生成する第２のダウンコンバータとを備え、
    上記第２のダウンコンバータは、
    第１の経路と、
    第２の経路と、
    上記中間周波数多重信号を上記第１の経路と上記第２の経路とに分配する分配器と、
    上記第１の経路と第２の経路に接続されたミキサとを有し、
    上記分配器と第１の経路と上記第２の経路とミキサとで実質的に負帰還がかかるような負帰還ループを構成しており、
    上記第２の経路で上記中間周波数多重信号から基準信号を抽出し、
    上記ミキサは、上記第２の経路からの上記基準信号を、上記第１の経路からの上記基準信号を含んだ上記中間周波数多重信号に乗積することによって、この中間周波数多重信号を周波数ダウンコンバートすることを特徴とする無線受信装置。

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