JP5607789B1 - 複数帯域同時センシング装置、及び複数帯域同時センシング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】広い周波数帯域の信号をダウンコンバートする場合に発生する、高調波により周波数変換された信号の漏れ込みを区別する。
【解決手段】分配部１３は、広帯域低雑音増幅器１２が増幅した無線信号を分配する。局部発振信号出力部１４−１〜１４−４は、所定周波数の、または、所定周波数に所定の差分周波数の整数倍を加算した周波数の局部発振信号を供給し、周波数変換器１５−１〜１５−４は、供給された局部発振信号を無線信号に乗算して周波数変換する。周波数変換された信号は、低域通過フィルタ１６−１〜１６−４により所定の周波数帯域が抽出され、アナログ−デジタル変換部１７−１〜１７−４によりアナログからデジタルに変換される。フーリエ変換部１８−１〜１８−４は、周波数変換後の無線信号をフーリエ変換して周波数領域の信号に変換し、演算部１９は、フーリエ変換された信号に基づいて無線信号に含まれる信号の周波数を特定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、周囲の電波状況を複数帯域同時にセンシングする複数帯域同時センシング装置、及び複数帯域同時センシング方法に関する。

通常の無線通信装置では、受信した電波をまず帯域通過フィルタ回路に通すことにより、必要な周波数帯域の信号のみを抽出して処理する（例えば、非特許文献１参照）。しかし、周囲の電波状況を広帯域にセンシングしようとする場合、帯域通過フィルタ回路を用いない、あるいは、広い通過周波数帯域を持つフィルタ回路を利用することとなる。

ところで、無線センシング装置では、無線通信に利用されている電波を受信し、信号処理する必要があるが、無線通信の電波は、伝達する信号の周波数帯であるベースバンド周波数帯の信号ではなく、これを搬送波に乗せた高周波帯の信号となっている。このため、周波数変換器にて、受信した高周波帯の信号を局部発振信号と乗算し、ベースバンド周波数帯あるいは中間周波数帯の信号に変換する必要がある。

電子情報通信学会、「知識ベース ４群（モバイル・無線）−１編（無線通信基礎） １１章 受信機（Receivers）」、［平成２５年４月２１日検索］、インターネット<URL:http://www.ieice-hbkb.org/files/04/04gun_01hen_11.pdf>

帯域通過フィルタ回路を用いない、あるいは、広い通過周波数帯域を持つフィルタ回路を利用することにより、周波数帯域が局部発振信号の周波数以上である信号を周波数変換器に入力した場合、局部発振信号の整数倍の信号と乗算された信号が出力される。このため、ベースバンド周波数帯あるいは中間周波数帯に変換された信号が、局部発振信号と乗算された所望の信号か、局部発振信号の整数倍の高調波の信号と乗算された信号かの区別が出来なくなるという課題があった。

上記事情に鑑み、本発明は、広い周波数帯域の信号をダウンコンバートする場合に発生する、高調波により周波数変換された信号の漏れ込みを区別することができる複数帯域同時センシング装置、及び複数帯域同時センシング方法を提供することを目的としている。

本発明の一態様は、広帯域低雑音増幅部と、分配部と、局部発振信号出力部、周波数変換部、低域通過フィルタ、アナログデジタル変換部、及びフーリエ変換部の複数の組と、演算部とを備え、前記広帯域低雑音増幅部は、無線周波数帯の無線信号を増幅し、前記分配部は、前記広帯域低雑音増幅部が増幅した前記無線信号を分配し、前記局部発振信号出力部は、所定周波数の局部発振信号、または、前記所定周波数に所定の差分周波数の整数倍を加算した周波数の局部発振信号を出力し、前記周波数変換部は、対応する前記局部発振信号出力部から出力された前記局部発振信号を、前記分配部により分配された前記無線信号に乗算して周波数変換を行い、前記低域通過フィルタは、対応する前記周波数変換部により周波数変換された前記無線信号の所定の周波数帯域を通過させ、前記アナログデジタル変換部は、対応する前記低域通過フィルタが通過させた周波数変換後の前記無線信号をアナログからデジタルに変換し、前記フーリエ変換部は、対応する前記アナログデジタル変換部がデジタルに変換した周波数変換後の前記無線信号をフーリエ変換して周波数領域の信号に変換し、前記演算部は、複数の前記フーリエ変換部が変換した周波数領域の信号に基づいて、前記無線信号に含まれる信号の周波数を特定する、ことを特徴とする複数帯域同時センシング装置である。

本発明の一態様は、上述する複数帯域同時センシング装置であって、所望信号が含まれる無線周波数帯の前記無線信号を通過させるフィルタリング処理を行うフィルタ部をさらに備え、前記フィルタ部は、受信した前記無線信号に前記フィルタリング処理を行って前記広帯域低雑音増幅部に出力する、あるいは、前記広帯域低雑音増幅部が増幅した前記無線信号に前記フィルタリング処理を行って前記分配部に出力する、ことを特徴とする。

本発明の一態様は、上述する複数帯域同時センシング装置であって、所望信号が含まれる無線周波数帯、及び、前記局部発振信号の高調波により周波数変換される無線周波数帯の前記無線信号を通過させるフィルタリング処理を行うフィルタ部をさらに備え、前記フィルタ部は、受信した前記無線信号に前記フィルタリング処理を行って前記広帯域低雑音増幅部に出力する、あるいは、前記広帯域低雑音増幅部が増幅した前記無線信号に前記フィルタリング処理を行って前記分配部に出力する、ことを特徴とする。

本発明の一態様は、上述する複数帯域同時センシング装置であって、前記分配部により分配された前記無線信号を増幅し、対応する前記周波数変換部に出力する複数の増幅部をさらに備える、ことを特徴とする。

本発明の一態様は、上述する複数帯域同時センシング装置であって、前記広帯域低雑音増幅部により増幅され、前記周波数変換部に入力される前の前記無線信号の利得を調整する利得調整部をさらに備える、ことを特徴とする。

本発明の一態様は、広帯域低雑音増幅部と、分配部と、局部発振信号出力部、周波数変換部、低域通過フィルタ、アナログデジタル変換部、及びフーリエ変換部の複数の組と、演算部とを備える複数帯域同時センシング装置が実行する複数帯域同時センシング方法であって、前記広帯域低雑音増幅部が、無線周波数帯の無線信号を増幅し、前記分配部が、前記広帯域低雑音増幅部が増幅した前記無線信号を分配し、前記局部発振信号出力部が、所定周波数の局部発振信号、または、前記所定周波数に所定の差分周波数の整数倍を加算した周波数の局部発振信号を出力し、前記周波数変換部が、対応する前記局部発振信号出力部から出力された前記局部発振信号を、前記分配部により分配された前記無線信号に乗算して周波数変換を行い、前記低域通過フィルタが、対応する前記周波数変換部により周波数変換された前記無線信号の所定の周波数帯域を通過させ、前記アナログデジタル変換部が、対応する前記低域通過フィルタが通過させた周波数変換後の前記無線信号をアナログからデジタルに変換し、前記フーリエ変換部が、対応する前記アナログデジタル変換部がデジタルに変換した周波数変換後の前記無線信号をフーリエ変換して周波数領域の信号に変換し、前記演算部が、複数の前記フーリエ変換部が変換した周波数領域の信号に基づいて、前記無線信号に含まれる信号の周波数を特定する、ことを特徴とする複数帯域同時センシング方法である。

本発明により、広い周波数帯域の信号をダウンコンバートする場合に発生する、高調波により周波数変換された信号の漏れ込みを区別することが可能となる。

本発明の第１の実施形態による複数帯域同時センシング装置の構成を示す機能ブロック図である。 同実施形態による周波数変換器が出力するＩＦ帯の信号を示す図である。 同実施形態によるＲＦ信号に含まれる信号と、ダウンコンバート後のＩＦ信号に含まれる信号の例を示す。 第２の実施形態による複数帯域同時センシング装置の構成を示す機能ブロック図である。 同実施形態による複数帯域同時センシング装置の他の構成を示す機能ブロック図である。 第３の実施形態による複数帯域同時センシング装置の構成を示す機能ブロック図である。 同実施形態による複数帯域同時センシング装置の他の構成を示す機能ブロック図である。 第４の実施形態による複数帯域同時センシング装置の構成を示す機能ブロック図である。 第５の実施形態による複数帯域同時センシング装置の構成を示す機能ブロック図である。 同実施形態による複数帯域同時センシング装置の他の構成を示す機能ブロック図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態における複数帯域同時センシング装置について説明する。本実施形態における複数帯域同時センシング装置は、受信した無線周波数（Radio Frequency；ＲＦ）帯域の信号（以下、「ＲＦ信号」と記載する。）を分配して複数の周波数変換器に入力する。それぞれの周波数変換器は、入力されたＲＦ信号に、異なる周波数の局部発振信号を乗算し、中間周波数（Intermediate Frequency；ＩＦ）帯、または、ベースバンド周波数帯の信号へ周波数変換する。このように、各周波数変換器それぞれが、異なる局部発振信号との乗算結果を出力するため、局部発振信号の整数倍の高調波の信号と乗算されたＲＦ信号については、各周波数変換器から出力されたときに周波数が変わる。従って、複数帯域同時センシング装置は、各周波数変換器からの出力を比較することにより、局部発振信号の整数倍の信号と乗算された信号であるか否かを区別することが可能となる。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態による複数帯域同時センシング装置１０の構成を示す機能ブロック図である。複数帯域同時センシング装置１０は、入力部１１、広帯域低雑音増幅器１２、分配部１３、局部発振信号出力部１４−１〜１４−ｎ、周波数変換器１５−１〜１５−ｎ、低域通過フィルタ（ＬＰＦ：Low Pass Filter）１６−１〜１６−ｎ、アナログ−デジタル変換部（ＡＤＣ：Analog to Digital Converter）１７−１〜１７−ｎ、フーリエ変換部（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）１８−１〜１８−ｎ、及び演算部１９を備えて構成される（ｎは２以上の整数）。同図においては、ｎ＝４の場合を示している。

入力部１１は、複数帯域同時センシング装置１０が受信したＲＦ信号の入力を受け、広帯域低雑音増幅器１２に出力する。広帯域低雑音増幅器１２は、入力部１１から入力されたＲＦ信号を増幅し、分配部１３に出力する。広帯域低雑音増幅器１２が増幅する周波帯は、センシング対象の周波数帯、すなわち、ＲＦ信号において所望信号が含まれ得る高周波帯（ＲＦ帯）全てを少なくとも含む。また、広帯域低雑音増幅器１２を複数段用いてもよい。分配部１３は、広帯域低雑音増幅器１２が増幅したＲＦ信号を分配し、周波数変換器１５−１〜１５−ｎに入力する。

局部発振信号出力部１４−ｉ（ｉは１以上ｎ以下の整数）は、局部発振信号ＬＯｉを生成し、周波数変換器１５−ｉに出力する。局部発振信号ＬＯ１〜ＬＯｎはそれぞれ周波数が異なり、所定周波数、または、所定周波数に所定の差分周波数の整数倍を加算した周波数である。周波数変換器１５−ｉ（ｉは１以上ｎ以下の整数）には、局部発振信号出力部１４−ｉが出力した局部発振信号ＬＯｉと、分配部１３が分配したＲＦ信号とが入力される。周波数変換器１５−ｉは、局部発振信号出力部１４−ｉから入力された局部発振信号ＬＯｉと分配部１３から入力されたＲＦ信号とを乗算し、乗算によりＩＦ帯またはベースバンド周波数帯に周波数変換された信号を低域通過フィルタ１６−ｉに出力する。

低域通過フィルタ１６−ｉ（ｉは１以上ｎ以下の整数）は、周波数変換器１５−ｉから出力された信号に含まれるＩＦ帯またはベースバンド周波数帯の信号を通過させ、ＩＦ帯またはベースバンド周波数帯以外の信号を減衰させてアナログ−デジタル変換部１７−ｉに出力する。アナログ−デジタル変換部１７−ｉ（ｉは１以上ｎ以下の整数）は、低域通過フィルタ１６−ｉから出力された信号に対して、予め定められたサンプリング周波数でサンプリングを行い、アナログ信号の強度に応じたデジタル信号に変換して時系列データのデジタル信号を生成する。アナログ−デジタル変換部１７−ｉは、生成した時系列データのデジタル信号をフーリエ変換部１８−ｉに出力する。

フーリエ変換部１８−ｉ（ｉは１以上ｎ下の整数）は、アナログ−デジタル変換部１７−ｉから入力された信号をフーリエ変換して周波数領域の信号に変換し、演算部１９に出力する。演算部１９は、フーリエ変換部１８−１〜１８−ｎそれぞれから入力された周波数領域の信号を比較し、ＲＦ信号に含まれている信号の周波数を特定する。

続いて、図１に示す複数帯域同時センシング装置１０の動作を説明する。なお、以下では、周波数変換器１５−１〜１５−４は、ＲＦ信号をＩＦ帯の信号に変換する場合を例に説明する。
複数帯域同時センシング装置１０は、ＲＦ信号を受信すると、受信したＲＦ信号を入力部１１に入力する。入力部１１は、入力されたＲＦ信号を広帯域低雑音増幅器１２に出力し、広帯域低雑音増幅器１２は、ＲＦ信号を増幅して分配部１３に出力する。分配部１３は、広帯域低雑音増幅器１２が増幅したＲＦ信号を分配し、周波数変換器１５−１〜１５−４に入力する。

局部発振信号出力部１４−１〜１４−４はそれぞれ、局部発振信号ＬＯ１〜ＬＯ４を発生させ、対応する周波数変換器１５−１〜１５−４に出力する。周波数変換器１５−１〜１５−４は、対応する局部発振信号出力部１４−１〜１４−４が出力した局部発振信号と、分配部１３から入力されたＲＦ信号とを乗算し、乗算により周波数変換されたＩＦ帯の信号を対応する低域通過フィルタ１６−１〜１６−４に出力する。

図２は、周波数変換器１５−１〜１５−４が出力するＩＦ帯の信号を示す図である。同図に示すように、周波数変換器１５−ｉ（ｉは１以上４以下の整数）は、ＲＦ信号と局部発振信号出力部１４−ｉから出力された局部発振信号ＬＯｉとの乗算結果であるＩＦ帯の信号ＩＦｉを出力する。

低域通過フィルタ１６−ｉ（ｉは１以上４以下の整数）は、対応する周波数変換器１５−ｉから出力された信号ＩＦｉのＩＦ帯を通過させ、ＩＦ帯以外の信号成分を減衰させてアナログ−デジタル変換部１７−ｉに出力する。アナログ−デジタル変換部１７−ｉ（ｉは１以上４以下の整数）は、対応する低域通過フィルタ１６−ｉから出力された信号ＩＦｉをアナログ信号からデジタル信号に変換し、フーリエ変換部１８−ｉに出力する。

フーリエ変換部１８−ｉ（ｉは１以上４以下の整数）は、対応するアナログ−デジタル変換部１７−ｉから入力された信号ＩＦｉをフーリエ変換して周波数領域の信号に変換し、演算部１９に出力する。演算部１９は、フーリエ変換部１８−１〜１８−４それぞれから入力された信号ＩＦ１〜ＩＦ４の周波数領域の信号を比較し、各信号の高周波帯における周波数を逆算する。これにより、演算部１９は、ＲＦ信号に含まれている各信号の周波数を特定する。

例えば、周波数Ｆｒｆ１のＲＦ信号は、周波数Ｆｌｏ１の局部発振信号を用いてダウンコンバートすることにより、周波数Ｆｉｆ１＝Ｆｒｆ１−Ｆｌｏ１のＩＦ帯の信号に周波数変換される。
このとき、周波数Ｆｒｆ２＝２Ｆｌｏ１＋Ｆｉｆ１に別のＲＦ信号があった場合、このＲＦ信号は、周波数Ｆｌｏ１の２倍波成分の高周波によって周波数Ｆｉｆ１にダウンコンバートされる。従って、ダウンコンバート後に周波数Ｆｉｆ１のＩＦ信号が観測された場合に、周波数Ｆｒｆ１と周波数Ｆｒｆ２のどちらの周波数帯にあったＲＦ信号かの区別がつかない。
あるいは、周波数Ｆｒｆ１ｉ＝Ｆｌｏ１−Ｆｉｆ１に別のＲＦ信号があった場合、このＲＦ信号は、周波数Ｆｌｏ１の局部発振信号によって周波数Ｆｉｆ１にダウンコンバートされる。従って、ダウンコンバート後に周波数Ｆｉｆ１のＩＦ信号が観測された場合に、周波数Ｆｒｆ１と周波数Ｆｒｆ１ｉのどちらの周波数帯にあったＲＦ信号かの区別がつかない。

ここで、周波数Ｆｌｏ１に加え、周波数Ｆｌｏ２＝Ｆｌｏ１＋ａ、周波数Ｆｌｏ３＝Ｆｌｏ１＋２ａの局部発振信号それぞれを用いて、周波数ＦｒｆのＲＦ信号をダウンコンバートした場合について考える（ａは所定の差分周波数）。
周波数ＦｒｆのＲＦ信号が、上記の周波数Ｆｒｆ１に相当するＲＦ信号であった場合、周波数Ｆｌｏ１、Ｆｌｏ２、Ｆｌｏ３の局部発振信号によりそれぞれ、周波数Ｆｒｆ−Ｆｌｏ１、Ｆｒｆ−Ｆｌｏ２＝Ｆｒｆ−（Ｆｌｏ１＋ａ）、Ｆｒｆ−Ｆｌｏ３＝Ｆｒｆ−（Ｆｌｏ１＋２ａ）にダウンコンバートされる（ただし、Ｆｒｆ＞Ｆｌｏ３）。すなわち、順に周波数ａずつ低い周波数にダウンコンバートされる。ただし、局部発振信号の周波数が周波数Ｆｒｆの周波数よりも高くなったところから、順に周波数ａずつ高い周波数にダウンコンバートされる。従って、演算部１９は、ダウンコンバート後のＩＦ信号の周波数を比較することにより、元の周波数Ｆｒｆを特定することが可能である。

また、周波数ＦｒｆのＲＦ信号が、上記の周波数Ｆｒｆ２に相当するＲＦ信号であった場合、周波数Ｆｌｏ１、Ｆｌｏ２、Ｆｌｏ３の２倍成分の高周波によりそれぞれ、周波数Ｆｒｆ−２Ｆｌｏ１、Ｆｒｆ−２Ｆｌｏ２＝Ｆｒｆ−２（Ｆｌｏ１＋ａ）、Ｆｒｆ−２Ｆｌｏ３＝Ｆｒｆ−２（Ｆｌｏ１＋２ａ）にダウンコンバートされる（ただし、Ｆｒｆ＞２Ｆｌｏ３）。すなわち、順に周波数２ａずつ低い周波数にダウンコンバートされる。ただし、局部発振信号の２倍成分の周波数が周波数Ｆｒｆよりも高くなったところから、順に周波数２ａずつ高い周波数にダウンコンバートされる。従って、演算部１９は、ダウンコンバート後のＩＦ信号の周波数を比較することにより、元の周波数を特定することが可能である。

また、周波数ＦｒｆのＲＦ信号が、上記の周波数Ｆｒｆ１ｉに相当するＲＦ信号であった場合、周波数Ｆｌｏ１、Ｆｌｏ２、Ｆｌｏ３の局部発振信号によりそれぞれ、周波数Ｆｌｏ１−Ｆｒｆ、Ｆｌｏ２−Ｆｒｆ＝（Ｆｌｏ１＋ａ）−Ｆｒｆ、Ｆｌｏ３−Ｆｒｆ＝（Ｆｌｏ１＋２ａ）−Ｆｒｆにダウンコンバートされる。すなわち、順に周波数ａずつ高い周波数にダウンコンバートされる。従って、演算部１９は、ダウンコンバート後のＩＦ信号の周波数を比較することにより、元の周波数を特定することが可能である。

図３に、ＲＦ信号に含まれる信号と、ダウンコンバート後のＩＦ信号に含まれる信号の例を示す。同図に示すように、ＲＦ信号には、信号ＲＦ１〜ＲＦ６が含まれている。信号ＲＦ１〜ＲＦ６の周波数をそれぞれ、周波数Ｆｒｆ１〜Ｆｒｆ６とする。局部発振信号ＬＯ１の周波数はＦｌｏ１、局部発振信号ＬＯ２の周波数Ｆｌｏ２＝Ｆｌｏ１＋ａ、局部発振信号ＬＯ３の周波数Ｆｌｏ３＝Ｆｌｏ１＋２ａ、局部発振信号ＬＯ４の周波数Ｆｌｏ４＝Ｆｌｏ１＋３ａである。また、周波数Ｆｒｆ１＝Ｆｌｏ１＋ａ／２、周波数Ｆｒｆ２＝Ｆｆｒ１＋ａ＝Ｆｌｏ１＋３ａ／２、周波数Ｆｒｆ３＝Ｆｆｒ１＋２ａ＝Ｆｌｏ１＋５ａ／２、周波数Ｆｒｆ４＝２×Ｆｌｏ１＋（Ｆｒｆ３−Ｆｌｏ１）＝２×Ｆｌｏ１＋５ａ／２、周波数Ｆｒｆ５＝２×Ｆｌｏ２＋（Ｆｒｆ３−Ｆｌｏ２）＝２×Ｆｌｏ２＋３ａ／２、周波数Ｆｒｆ６＝２×Ｆｌｏ３＋５ａ／２である。

周波数変換器１５−１がＲＦ信号に局部発振信号ＬＯ１を乗算することにより、信号ＲＦ１、信号ＲＦ２、信号ＲＦ３、信号ＲＦ４はそれぞれ、信号ＩＦ１に含まれる信号ＩＦ１１、信号ＩＦ１２、信号ＩＦ１３、信号ＩＦ１４にダウンコンバートされる。信号ＩＦ１１の周波数はａ／２、信号ＩＦ１２の周波数は３ａ／２である。また、信号ＩＦ１３及び信号ＩＦ１４は、高調波周波数関係にある信号であり、同じ周波数５ａ／２である。よって、信号ＩＦ１の周波数ａ／２の電力は信号ＲＦ１の電力、周波数３ａ／２の電力は信号ＲＦ２の電力、周波数５ａ／２の電力は信号ＲＦ３及び信号ＲＦ４の電力を加算した値となる。

一方、周波数変換器１５−２がＲＦ信号に局部発振信号ＬＯ２を乗算することにより、信号ＲＦ１、信号ＲＦ２、信号ＲＦ３、信号ＲＦ５はそれぞれ、信号ＩＦ２に含まれる信号ＩＦ２１、信号ＩＦ２２、信号ＩＦ２３、信号ＩＦ２５にダウンコンバートされる。信号ＩＦ２１及び信号ＩＦ２２は、イメージ周波数関係にある信号であり、同じ周波数ａ／２である。また、信号ＩＦ２３及び信号ＩＦ２５は、高調波周波数関係にある信号であり、同じ周波数３ａ／２である。なお、信号ＲＦ４も、信号ＩＦ２１及び信号ＩＦ２２と同じ周波数ａ／２のＩＦ帯の信号にダウンコンバートされる。よって、信号ＩＦ２の周波数ａ／２の電力は信号ＲＦ１、信号ＲＦ２、及び信号ＲＦ４の電力を加算した値となり、周波数３ａ／２の電力は信号ＲＦ３、及び信号ＲＦ５の電力を加算した値となる。

そして、周波数変換器１５−３がＲＦ信号に局部発振信号ＬＯ３を乗算することにより、信号ＲＦ１、信号ＲＦ２、信号ＲＦ３、信号ＲＦ６はそれぞれ、信号ＩＦ３に含まれる信号ＩＦ３１、信号ＩＦ３２、信号ＩＦ３３、信号ＩＦ３６にダウンコンバートされる。信号ＩＦ３１の周波数は３ａ／２、信号ＩＦ３６の周波数は５ａ／２である。また、信号ＩＦ３２及び信号ＩＦ３３は、イメージ周波数関係にある信号であり、同じ周波数ａ／２である。よって、周波数ａ／２の電力は信号ＲＦ２及び信号ＲＦ３の電力を加算した値となり、周波数３ａ／２の電力は信号ＲＦ１の電力、周波数５ａ／２の電力は信号ＲＦ６の電力となる。
なお、図では省略しているが、周波数変換器１５−４がＲＦ信号に局部発振信号ＬＯ４を乗算することにより、信号ＲＦ１、信号ＲＦ２、信号ＲＦ３はそれぞれ、周波数５ａ／２、３ａ／２、ａ／２にダウンコンバートされる。

演算部１９は、フーリエ変換部１８−１〜１８−４により上記のように周波数領域に変換された信号ＩＦ１〜ＩＦ４に含まれる各信号の周波数とその電力に基づいて、元のＲＦ帯における信号ＲＦ１〜ＲＦ６の周波数及び電力を逆算することができる。

［第２の実施形態］
本実施形態では、周波数変換器にＲＦ信号を入力する前段で、所望信号が含まれ得るＲＦ信号の周波数帯域を抽出する。これにより、不要な信号の漏れ込みを低減する。以下、第１の実施形態との差分を記載する。

図４は、本発明の第２の実施形態による複数帯域同時センシング装置１０ａの構成を示す機能ブロック図である。同図において、図１に示す第１の実施形態による複数帯域同時センシング装置１０と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。同図に示す複数帯域同時センシング装置１０ａが、第１の実施形態による複数帯域同時センシング装置１０と異なる点は、入力部１１と広帯域低雑音増幅器１２の間にバンドパスフィルタ（ＢＰＦ：Band Pass Filter）２１（フィルタ部）を備える点である。

同図に示す構成により、複数帯域同時センシング装置１０ａにおいて、入力部１１は、入力されたＲＦ信号をバンドパスフィルタ２１に出力する。バンドパスフィルタ２１は、ＲＦ信号において所望信号が含まれ得る周波数帯（センシング対象の周波数帯）のみを抽出し、広帯域低雑音増幅器１２に出力する。広帯域低雑音増幅器１２は、バンドパスフィルタ２１が通過させたＲＦ信号を増幅し、分配部１３に出力する。以降の処理は、第１の実施形態と同様である。

図５は、同実施形態による複数帯域同時センシング装置の他の構成を示す機能ブロック図である。同図において、図１に示す第１の実施形態による複数帯域同時センシング装置１０と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。同図に示す複数帯域同時センシング装置１０ｂが、第１の実施形態による複数帯域同時センシング装置１０と異なる点は、広帯域低雑音増幅器１２と分配部１３の間にバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２（フィルタ部）を備える点である。バンドパスフィルタ２２の機能は、図４に示すバンドパスフィルタ２１の機能と同じである。

同図に示す構成により、複数帯域同時センシング装置１０ｂにおいて、広帯域低雑音増幅器１２は、入力部１１から入力されたＲＦ信号を増幅し、バンドパスフィルタ２２に出力する。バンドパスフィルタ２２は、ＲＦ信号において所望信号が含まれ得る周波数帯のみを抽出し、分配部１３に出力する。分配部１３は、バンドパスフィルタ２２が通過させたＲＦ信号を分配し、周波数変換器１５−１〜１５−４に入力する。以降の処理は、第１の実施形態と同様である。

［第３の実施形態］
本実施形態では、周波数変換器にＲＦ信号を入力する前段で、所望信号が含まれ得るＲＦ信号の無線周波数帯と、局部発振信号の高調波により周波数変換されるＲＦ信号の無線周波数帯とを抽出する。これにより、フーリエ変換後の信号に高調波により周波数変換された信号が明示的に含まれるため、演算部１９が信号を比較する際に、高調波により周波数変換された信号の周波数特定を容易にする。以下、第１の実施形態との差分を記載する。

図６は、本発明の第３の実施形態による複数帯域同時センシング装置１０ｃの構成を示す機能ブロック図である。同図において、図１に示す第１の実施形態による複数帯域同時センシング装置１０と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。同図に示す複数帯域同時センシング装置１０ｃが、第１の実施形態による複数帯域同時センシング装置１０と異なる点は、入力部１１と広帯域低雑音増幅器１２の間にマルチバンドバンドパスフィルタ（Ｍｕｌｔｉｂａｎｄ ＢＰＦ）３１（フィルタ部）を備える点である。

同図に示す構成により、複数帯域同時センシング装置１０ｃにおいて、入力部１１は、入力されたＲＦ信号をマルチバンドバンドパスフィルタ３１に出力する。マルチバンドバンドパスフィルタ３１は、入力されたＲＦ信号の所望信号が含まれ得る周波数帯と、局部発振信号ＬＯ１〜ＬＯ４の高調波（例えば、周波数が２×Ｆｌｏ１、２×Ｆｌｏ２、２×Ｆｌｏ３、２×Ｆｌｏ４の信号）により周波数変換される周波数帯域とを通過させ、広帯域低雑音増幅器１２に出力する。広帯域低雑音増幅器１２は、マルチバンドバンドパスフィルタ３１が通過させたＲＦ信号を増幅し、分配部１３に出力する。以降の処理は、第１の実施形態と同様である。

図７は、同実施形態による複数帯域同時センシング装置の他の構成を示す機能ブロック図である。同図において、図１に示す第１の実施形態による複数帯域同時センシング装置１０と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。同図に示す複数帯域同時センシング装置１０ｄが、第１の実施形態による複数帯域同時センシング装置１０と異なる点は、広帯域低雑音増幅器１２と分配部１３の間にマルチバンドバンドパスフィルタ（Ｍｕｌｔｉｂａｎｄ ＢＰＦ）３２（フィルタ部）を備える点である。マルチバンドバンドパスフィルタ３２の機能は、図６に示すマルチバンドバンドパスフィルタ３１の機能と同じである。

同図に示す構成により、複数帯域同時センシング装置１０ｄにおいて、広帯域低雑音増幅器１２は、入力部１１から入力されたＲＦ信号を増幅し、マルチバンドバンドパスフィルタ３２に出力する。マルチバンドバンドパスフィルタ３２は、入力されたＲＦ信号の所望信号が含まれ得る周波数帯と、局部発振信号ＬＯ１〜ＬＯ４の高調波により周波数変換される周波数帯域とを通過させ、分配部１３に出力する。分配部１３は、マルチバンドバンドパスフィルタ３２が通過させたＲＦ信号を分配し、周波数変換器１５−１〜１５−４に入力する。以降の処理は、第１の実施形態と同様である。

［第４の実施形態］
本実施形態では、ＲＦ信号の周波数帯域をフィルタリングした後、周波数変換器にＲＦ信号を入力する前段で、広帯域低雑音増幅器を用いて高周波帯の信号を増幅する。以下、上述した実施形態との差分を記載する。

図８は、本発明の第４の実施形態による複数帯域同時センシング装置の構成を示す機能ブロック図である。同図において、図７に示す第３の実施形態による複数帯域同時センシング装置１０ｄと同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。同図に示す複数帯域同時センシング装置１０ｅが、第３の実施形態による複数帯域同時センシング装置１０ｄと異なる点は、分配部１３と周波数変換器１５−１〜１５−４それぞれとの間に広帯域低雑音増幅器４１−１〜４１−４を備える点である。

同図に示す構成により、複数帯域同時センシング装置１０ｅにおいて、分配部１３は、マルチバンドバンドパスフィルタ３２から出力されたＲＦ信号を広帯域低雑音増幅器４１−１〜４１−４に出力する。広帯域低雑音増幅器４１−ｉ（ｉは１以上４以下の整数）は、分配部１３から入力されたＲＦ信号の高周波帯を増幅し、周波数変換器１５−ｉに出力する。この高周波帯は、ＲＦ信号において所望信号が含まれ得る帯域全てを少なくとも含む。周波数変換器１５−ｉは、対応する局部発振信号出力部１４−ｉが出力した局部発振信号と、広帯域低雑音増幅器４１−ｉから入力されたＲＦ信号とを乗算し、乗算により周波数変換されたＩＦ帯の信号を対応する低域通過フィルタ１６−ｉに出力する。以降の処理は、第１の実施形態と同様である。

なお、同図では、第３の実施形態の複数帯域同時センシング装置１０ｄに広帯域低雑音増幅器４１−１〜４１−４を付加する構成について説明したが、第２の実施形態の複数帯域同時センシング装置１０ａ、１０ｂ、第３の実施形態の複数帯域同時センシング装置１０ｃの分配部１３と周波数変換器１５−１〜１５−４それぞれとの間に広帯域低雑音増幅器４１−１〜４１−４を備える構成としてもよい。

［第５の実施形態］
本実施形態では、周波数変換器にＲＦ信号を入力する前段で、可変利得増幅器や可変減衰器を用いて電力レベルを調整する。これにより、フーリエ変換後の得られる信号レベルのばらつきを軽減する。以下、上述した第１の実施形態との差分を記載する。

図９は、本発明の第５の実施形態による複数帯域同時センシング装置１０ｆの構成を示す機能ブロック図である。同図において、図１に示す第１の実施形態による複数帯域同時センシング装置１０と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。同図に示す複数帯域同時センシング装置１０ｆが、第１の実施形態による複数帯域同時センシング装置１０と異なる点は、広帯域低雑音増幅器１２と分配部１３の間に利得調整回路５１を備える点である。利得調整回路５１には、可変利得増幅器あるいは可変減衰器等を用いることができる。

同図に示す構成により、複数帯域同時センシング装置１０ｆにおいて、広帯域低雑音増幅器１２は、入力部１１から入力されたＲＦ信号を増幅し、利得調整回路５１に出力する。利得調整回路５１は、入力されたＲＦ信号の利得を増幅あるいは減衰させて電力レベルを調整し、分配部１３に出力する。分配部１３は、利得調整回路５１により電力レベルが調整されたＲＦ信号を分配し、周波数変換器１５−１〜１５−４に入力する。以降の処理は、第１の実施形態と同様である。

なお、同図では、第１の実施形態の複数帯域同時センシング装置１０に利得調整回路５１を付加する構成について説明したが、第２の実施形態の複数帯域同時センシング装置１０ａ、１０ｂ、第３の実施形態の複数帯域同時センシング装置１０ｃ、１０ｄ、第４の実施形態の複数帯域同時センシング装置１０ｅの広帯域低雑音増幅器１２と分配部１３の間に利得調整回路５１を設ける構成としてもよい。

図１０は、同実施形態による複数帯域同時センシング装置の他の構成を示す機能ブロック図である。同図において、図１に示す第１の実施形態による複数帯域同時センシング装置１０と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。同図に示す複数帯域同時センシング装置１０ｇが、第１の実施形態による複数帯域同時センシング装置１０と異なる点は、分配部１３と周波数変換器１５−１〜１５−４それぞれとの間に利得調整回路５２−１〜５２−４を備える点である。利得調整回路５２−１〜５２−４の機能は、利得調整回路５１と同様である。

同図に示す構成により、複数帯域同時センシング装置１０ｇにおいて、分配部１３は、広帯域低雑音増幅器１２が増幅したＲＦ信号を利得調整回路５２−１〜５２−４に出力する。利得調整回路５２−ｉ（ｉは１以上４以下の整数）は、分配部１３から入力されたＲＦ信号の利得を増幅あるいは減衰させて電力レベルを調整し、周波数変換器１５−ｉに出力する。周波数変換器１５−ｉは、対応する局部発振信号出力部１４−ｉが出力した局部発振信号と、利得調整回路５２−ｉが電力レベルを調整したＲＦ信号とを乗算し、乗算により周波数変換されたＩＦ帯の信号を対応する低域通過フィルタ１６−ｉに出力する。以降の処理は、第１の実施形態と同様である。

なお、同図では、第１の実施形態の複数帯域同時センシング装置１０に利得調整回路５１を付加する構成について説明したが、第２の実施形態の複数帯域同時センシング装置１０ａ、１０ｂ、第３の実施形態の複数帯域同時センシング装置１０ｃ、１０ｄ、第４の実施形態の複数帯域同時センシング装置１０ｅの分配部１３と周波数変換器１５−１〜１５−４それぞれとの間に利得調整回路５２−１〜５２−４を備える構成としてもよい。

上述した実施形態における複数帯域同時センシング装置１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ｇの一部の機能をコンピュータで実現するようにしても良い。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現しても良い。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでも良い。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

広帯域の無線信号を受信する装置に利用できる。

１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ｇ 複数帯域同時センシング装置
１１ 入力部
１２ 広帯域低雑音増幅器（広帯域低雑音増幅部）
１３ 分配部
１４−１、１４−２、１４−３、１４−４ 局部発振信号出力部
１５−１、１５−２、１５−３、１５−４ 周波数変換器（周波数変換部）
１６−１、１６−２、１６−３、１６−４ 低域通過フィルタ
１７−１、１７−２、１７−３、１７−４ アナログ−デジタル変換部（アナログデジタル変換部）
１８−１、１８−２、１８−３、１８−４ フーリエ変換部
１９ 演算部
２１、２２ バンドパスフィルタ（フィルタ部）
３１、３２ マルチバンドバンドパスフィルタ（フィルタ部）
４１−１、４１−２、４１−３、４１−４ 広帯域低雑音増幅器（増幅部）
５１、５２−１、５２−２、５２−３、５２−４ 利得調整回路（利得調整部）

Claims (6)

1. 広帯域低雑音増幅部と、分配部と、局部発振信号出力部、周波数変換部、低域通過フィルタ、アナログデジタル変換部、及びフーリエ変換部の複数の組と、演算部とを備え、
   前記広帯域低雑音増幅部は、無線周波数帯の無線信号を増幅し、
   前記分配部は、前記広帯域低雑音増幅部が増幅した前記無線信号を分配し、
   前記局部発振信号出力部は、所定周波数の局部発振信号、または、前記所定周波数に所定の差分周波数の整数倍を加算した周波数の局部発振信号を出力し、
   前記周波数変換部は、対応する前記局部発振信号出力部から出力された前記局部発振信号を、前記分配部により分配された前記無線信号に乗算して周波数変換を行い、
   前記低域通過フィルタは、対応する前記周波数変換部により周波数変換された前記無線信号の所定の周波数帯域を通過させ、
   前記アナログデジタル変換部は、対応する前記低域通過フィルタが通過させた周波数変換後の前記無線信号をアナログからデジタルに変換し、
   前記フーリエ変換部は、対応する前記アナログデジタル変換部がデジタルに変換した周波数変換後の前記無線信号をフーリエ変換して周波数領域の信号に変換し、
   前記演算部は、複数の前記フーリエ変換部が変換した周波数領域の信号に基づいて、前記無線信号に含まれる信号の周波数を特定する、
   ことを特徴とする複数帯域同時センシング装置。
2. 所望信号が含まれる無線周波数帯の前記無線信号を通過させるフィルタリング処理を行うフィルタ部をさらに備え、
   前記フィルタ部は、受信した前記無線信号に前記フィルタリング処理を行って前記広帯域低雑音増幅部に出力する、あるいは、前記広帯域低雑音増幅部が増幅した前記無線信号に前記フィルタリング処理を行って前記分配部に出力する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の複数帯域同時センシング装置。
3. 所望信号が含まれる無線周波数帯、及び、前記局部発振信号の高調波により周波数変換される無線周波数帯の前記無線信号を通過させるフィルタリング処理を行うフィルタ部をさらに備え、
   前記フィルタ部は、受信した前記無線信号に前記フィルタリング処理を行って前記広帯域低雑音増幅部に出力する、あるいは、前記広帯域低雑音増幅部が増幅した前記無線信号に前記フィルタリング処理を行って前記分配部に出力する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の複数帯域同時センシング装置。
4. 前記分配部により分配された前記無線信号を増幅し、対応する前記周波数変換部に出力する複数の増幅部をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の複数帯域同時センシング装置。
5. 前記広帯域低雑音増幅部により増幅され、前記周波数変換部に入力される前の前記無線信号の利得を調整する利得調整部をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の複数帯域同時センシング装置。
6. 広帯域低雑音増幅部と、分配部と、局部発振信号出力部、周波数変換部、低域通過フィルタ、アナログデジタル変換部、及びフーリエ変換部の複数の組と、演算部とを備える複数帯域同時センシング装置が実行する複数帯域同時センシング方法であって、
   前記広帯域低雑音増幅部が、無線周波数帯の無線信号を増幅し、
   前記分配部が、前記広帯域低雑音増幅部が増幅した前記無線信号を分配し、
   前記局部発振信号出力部が、所定周波数の局部発振信号、または、前記所定周波数に所定の差分周波数の整数倍を加算した周波数の局部発振信号を出力し、
   前記周波数変換部が、対応する前記局部発振信号出力部から出力された前記局部発振信号を、前記分配部により分配された前記無線信号に乗算して周波数変換を行い、
   前記低域通過フィルタが、対応する前記周波数変換部により周波数変換された前記無線信号の所定の周波数帯域を通過させ、
   前記アナログデジタル変換部が、対応する前記低域通過フィルタが通過させた周波数変換後の前記無線信号をアナログからデジタルに変換し、
   前記フーリエ変換部が、対応する前記アナログデジタル変換部がデジタルに変換した周波数変換後の前記無線信号をフーリエ変換して周波数領域の信号に変換し、
   前記演算部が、複数の前記フーリエ変換部が変換した周波数領域の信号に基づいて、前記無線信号に含まれる信号の周波数を特定する、
   ことを特徴とする複数帯域同時センシング方法。

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