JPH0282703A

JPH0282703A - 周波数変換器

Info

Publication number: JPH0282703A
Application number: JP1206604A
Authority: JP
Inventors: George I Tsuda; ジョージ・アイ・ツダ; Kernel S Tsuhako; カーネル・エス・ツハコ
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1988-08-10
Filing date: 1989-08-09
Publication date: 1990-03-23
Also published as: EP0354707A2; EP0354707A3; US4926500A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は周波数変換に関し、特に高帯域に渡る周波数
変換を単一ステップで達成することに適した周波数変換
器に関する。

（従来の技術）信号送信器において、高帯域ＶＨＦ信号（３０〜８０　
Ｍ　Ｈｚ　）を、中出力から大出力のＥＨＦ帯域（３０
〜１００ＧＨｚ）の高い周波数に変換することがしばし
ば必要とされる。同様に、受信器においては、この周波
数帯域を逆方向に変換することが望ましい。

この様な変換を達成する上での問題点は、周波数変換の
過程において、ヘテロゲイン出力は、ベースバンドに非
常に近い側帯波信号を有するので、この出力は１別、即
ちフィルターで濾波することができない。例えば、５０
ＭＨｚ信号を３０ＧＨｚに周波数上昇変換（ｕｐ−ｃｏ
ｎｖｅｒｔ）することが望まれる場合、２９．９５ＧＨ
ｚ局部発振器が用いられ、その結果、付加される周波数
（３０ＧＨｚ）ばかりではなく、異なる周波数（２９，
９０ＧＨｚ）の信号が発生する。更に、周波数が５０Ｍ
Ｈｚ前後の数多くの小振幅な側帯波が夫々生じる。所望
の周波数を選択するフィルタを、妥当なコストで人手す
ることはできない。

その結果従来は、入力周波数を多くの小さいステップに
おいて変形し、周波数上昇変換の各ステップにおいて所
望の変調出力を濾波することによつて、このよな周波数
変換を達成し、このステップは何度も繰り返された。

（発明が解決しようとする課題）しかし、このようなシステムにおいても、多段フィルタ
リング（ｍｕｌｔｉｐｌｅｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）は、不
要な近接する側帯波を通過させた。従って、最終的に周
波数上昇変換された信号が得られた時、数多くの不要な
信号が含まれていた。出力発振器を同期させるために、
この信号を用いる必要がある場合、出力発振器が所望の
周波数にロックするのは不可能ではないが、極めて困難
であった。

従って、この発明の目的は、ＶＨＦからミリ波への変換
（及びその逆も同様）を単一段で達成する装置を提供す
ることである。

更にこの発明の目的は、出力信号周波数が正確に＃御さ
れた、高帯域周波数変換器を提供することである。

（課題を解決するための手段と作用）自由振動ガン（Ｇｕｎｎ）又はインバット（Ｉｍｐａｔ
ｔ）発振器は、自身の自由振動発信周波数近辺のあらゆ
る信号にロックすることが知られている。事実、注入さ
れた信号が十分大きい場合、この信号は発振器の自由振
動信号を制御することができ、注入された信号に５％の
変位がある場合でも、周波数をロックできる（発振器の
Ｑに依存する）。自由振動発振器周波数の近辺に高調波
が存在する場合この発振器は、それら全ての信号が同−
又は類似したレベルであれば、最も近い信号にロックし
、又は十分大きな振幅の近い信号にロックする。

この発明は、入力周波数を広く分離された出力周波数に
変換する周波数変換器より構成される。

このシステムは、出力周波数に注入ロックされる（ｉｎ
ｊｅｃｔｉｏｎ　　１ｏｃｋｅｄ）ことに適した、自由
振動出力発振器を包含する。出力周波数に近い周波数の
局部発振器信号は、局部発振器周波数の上側及び下側の
両側帯波を含む信号を得るために、入力周波数によって
変調される。側帯波周波数を分離し、注入ロック信号と
して一つの側帯波を自由振動発信器に供給する手段が提
供される。好適実施例において、自由振動出力発振器の
帯域は、側帯波の周波数が局部発振器の周波数よりも低
い場合、最も高い側帯波の周波数に集中する；又は、側
帯波の周波数が局部発振器の周波数よりも高い場合、最
も低い側帯波周波数に集中する。

（実施例）第１図は、この発明による周波数アップコンバータ（ｕ
ｐ−ｃｏｎｖｅ　ｒ　ｔ　ｅ　ｒ）の単一段を示すブッ
ク図である。入力信号は端子１０を介して、３ｄＢ　　
９０”クワドラチュア混成結合器１１に供給される。ク
ワドラチュア混成結合器１１は、二つの出力端、子１２
．１４、及び１３（周波数降下の目的に用いられる）を
有する。出力端子１２が、原信号を供給する一方、出力
端子１４に発生する信号は９０＠位相が遅れている。こ
の二つの信号は、各々ミキサ（即ち１６及び１８）に供
給される。局部発振器２０は出力を同期出力ディバイダ
を介して、ミキサ１６及び１８に供給する。

局部発振器２０の周波数は周波数変換器の所望の出力周
波数に近い値に選択される。

ミキサ１６及び１８からのミキサ出力は、導線２２及び
２４によって、第２の３ｄＢ　　９０”クワドラチェア
混成結合器２６に供給され、混合器２６の一方の出力端
子（即ち２８又は２９）は、自由振動出力発振器３０を
周波数ロックする注入信号入力・とじて用いられる。

以下ｌ；示す説明に於いて明らかなように、前述した回
路は実質的な周波数変換を１段で達成する；局部発振器
信号を抑制して一つの側帯波を選択抽出し、分離された
側帯波は出力発振器を注入ロックする目的に用いられる
。

自由発振器３０の左側に位置する回路は、イメージ拒絶
ミキサとして一般に知られており、当業者には構造的に
知られている。この回路の動作は、ミキサ１６及び１８
の変調出力を分離し、上側及び下側両方の側帯波が、混
成結合器２６から別々に利用できる。

出力発振器３０の帯域幅は、この発明に於いて、自由振
動周波数が一般に上側帯波周波数帯域より下の帯域又は
、下側帯波周波数帯域より上の帯域に選択されるが、そ
れは注入ロックに用いられる側帯波に依存する。これに
よって、ある側帯波とその高調波が出力発振器３０に注
入されるとき、発振器３０が最も近い周波数（一般に最
も大振幅の周波数）に必ずロックする。

この特徴は第２図に示される。この図に於いて、出力発
振器３０は下側帯波周波数５０に注入ロックされるもの
と想定される。出力発振器３０の周波数は点線５２に示
される特性をとるように調整される。従って、この自由
振動モードでは、局部発振器２０の周波数は、予想され
るあらゆる下側帯波周波数よりも一般に高く、注入ロッ
クが起きたとき、発振器３０は自動的に周波数５０にロ
ックし、更に下の側帯、波にはロックしない。

第３図に示される様に、出力発振器３０が上側帯波信号
にロックすることが望まれる場合は、発振器３０の選択
された帯域特性５４は左にシフトされ、考えられる自由
振動周波数は、上側帯波の主要周波数成分５６より低い
周波数となる。

次にこの発明の動作を、第２図に関して説明する。

ＶＨＦ信号５ｓｓｉｎ　　ｗｅｔ　　　　　（ａ）（例
えば、５０　Ｍ　Ｈｚ±変調周波数）局部発振器２０ｍ
５　ｉ　ｎ　　Ｗ２　ｔ　　（ｂ）（例えば、３０ＧＨ
ｚ）ライン１２及び１４に現れる信号は各々、ライン１２−
ｓｉｎ　　Ｗｌ　　ｔ　　　　（ｃ）ライン１４＝ｃｏ
ｓ　　ｗｅｔ　　　　　（ｄ）ライン２２及び２４のミ
キサ１６及び１８からの出力は各々、ライン２２−ｓｉｎ　Ｗｌ　　ｔｓｌｎ　Ｗ２　ｔ・−
”Ｃｏ５（Ｗ２−Ｗｌ　）　−ｃｏｓ（ｗｌ　＋Ｗ２　
）　ｔ　（ｅ　）ライン２４＝ｓｌｎ　Ｗｌ　　ｔｃｏ
ｓ　Ｗ２　　ｔ・呻ｓｌｎ（ｗｌ　　−Ｗ２　　）　　
＋５ｌｎ（Ｗ２　　＋Ｗ１　　）　　ｔ　（ｆ　　）式
ｅ及び式ｆによって示されるミキサ出力は、９０″クワ
ドラチュア混成器２６に供給される。

その結果、ライン２２からの入力は、ライン２４からの
入力の位相が９０°遅れた後、このライン２４からの入
力を加算する。同様に、ライン２４からの入力は、−９
０’の位相シフトが生じた後、ライン２２からの入力を
加算する。その結果、出力２８には下側帯波が現れ、及
び出力２９には上側帯波が現れる。この両方の場合に於
いて、局部発振器信号は抑制される。これは次式によっ
て示される。

ライン２８−ｃｏｓ（ｗ２−ｗｌ）　　ｔ−ｃｏｓ（ｗ
ｌ　＋Ｗ２　）　ｔ＋ｃｏｓ（ｗｌ＋ｗ２　）　ｔ＋ｃｏｓ（ｗ２−ｗｌ）　ｔ ≧ｃｏｓ（ｗ２−ｗｌ　）　ｔ（下側帯波）（ｇ）ライ
ン２９＝ｓｉｎ（ｗｔ　−Ｗ２　）　ｔ＋ｓｉｎ（ｗ２
　＋ｗ１　）　ｔ −ｓｉｎ（ｗ２　＋Ｗ１　）　ｔ＋ｓｉｎ（ｗｔ　　Ｗ２　）　ｔｚｓｌｎ（ｗｌ＋Ｗ２　）　ｔ　　（上側帯波）（ｈ）
出力発振器３０に下側帯波信号　Ｃｏｇ（Ｗ２−ｗｌ）
を通用することによって、発振器３０は第１下側帯波周
波数５０にロックする（第２図参照）。前述したように
、発振器３０の自由振動周波数は、（この発振器の選択
された帯域幅によって）一般に注入された第１側帯波信
号よりも高い。

前記したことから、出力発振器３０の周波数は、入力周
波数と一緒に、これら周波数は非常に分離されているに
もかかわらず、直接混合されることが判る。例えば、こ
のシステムは局部発振器ＥＨＦ信号（３０−１００ＧＨ
ｚ）とＶＨＦ信号（３０−８０Ｍ　Ｈｚ　）を混合する
ために用いることができる。勿論、ＶＨＦ信号が変調さ
れる場合、この変調はＥＨＦ信号に対して繰り返される
。

受信、すなわち周波数下降変換（ｄｏｗｎｃｏｎｖｅｒ
ｓ　１ｏｎ）モードに於いては、出力発振器３０を、端
子２８ではなく、端子１３に接続し、人力が端子２９に
接続されることによって修正される。このシステムが送
信及び受信の両方に使用される場合、出力発振器３０は
端子２８に接続された状態であるが、受信の間、動作を
不可能とするシャント回路が供給される。追加的な出力
発振器は端子１３に接続され、これも又、送信の間、動
作を不可能とするシャント回路が供給される。

受信モードでのこの発明による回路の動作を考える場合
、入力信号　ｓｉｎ　　ｗ３ｔ（ＥＨＦ）は９０″混成
器２６の端子２９に接続される。この結果、Ｃ０８Ｗ３
を及びｓｉｎｗ３を信号が各々ライン２２及び２４に発
生する。これら信号は、局部発振器出力　ｓｉｎｗ２ｔ
　　と伴に混合され、その結果、下側帯波　ｃｏｓ（ｗ
２Ｗ３）ｔが、９０°混成器１１の端子１３に発生する
。中心周波数がこの信号の下側帯波の周波数以上である
、ＶＨＦ周波数帯を有する自由振動発振器に、この出力
が接続された場合、下側帯波へのロックは即、達成され
る。

以上の説明は、この発明を理解する目的のみのために述
べられたものである。様々な修正や変更がこの発明の範
囲を越えることなく、当業者によって実施できるのは明
らかである。従って、この発明のこれら全ての修正、変
更及び多様性は、添付した特許請求の範囲に含まれる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を実施する回路のブロック図、第２図
及び第３図は第１図に示される回路の動作を理解する上
で有用な周波数線図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）入力周波数を出力周波数に変換する周波数変換器
であり、前記周波数は、広く分離され、局部発振器（２
０）及び、前記局部発振器の出力と前記入力周波数を混
合し、前記局部発振器出力に対する上側及び下側の両側
帯波周波数を得るためのミキサ（１６、１８）を含み、
前記周波数変換器は：前記出力周波数に近い周波数を有する前記局部発振器（
２０）と；前記出力周波数に注入ロックするように調整された自由
振動出力発振器を更に含む周波数変換器；及び側帯波周波数を含む前記信号を、側帯波周波数の１セッ
トのみを含む信号（２８）を得るために結合し、得られ
た前記信号を注入ロック信号として前記自由振動出力発
振器へ供給する変調手段とを具備することを特徴とする
前記周波数変換器。
（２）前記自由振動出力発振器（３０）の中心周波数帯
域は、供給される側帯波信号が前記局部発振器（２０）
出力より低い周波数の場合、前記供給される最も高い側
帯波周波数より上の帯域にあることを更に特徴とする請
求項１記載の周波数変換器。
（３）前記自由振動出力発振器（３０）の中心帯域は、
供給される側帯波信号が前記局部発振器（２０）出力よ
り高い周波数の場合、前記供給される最も低い側帯波周
波数より下の帯域にあることを更に特徴とする請求項１
記載の周波数変換器。
（４）前記変調手段は、前記注入ロック信号（２８）を
得るために、９０°クワドラチュア混成結合器（２６）
を含むことを更に特徴とした請求項１乃至３の内、１つ
に記載の周波数変換器。
（５）前記変調手段は、前記入力周波数が供給される平
衡ミキサの対（１６、１８）を含み、前記平衡ミキサ対
の１つ（１８）は、９０°位相シフトが通用された前記
入力周波数を有することを更に特徴とした請求項１乃至
４の内、１つに記載の周波数変換器。
（６）前記変調手段は：第１（１１）及び第２（２６）クワドラチュア混成器で
あり、前記混成器は各々複数の端子が具備され、入力周
波数信号を受信し、自身の端子の内２つの端子に、前記
入力周波数信号（１２）及び９０°遅延された前記入力
周波数（１４）より成る出力信号を各々供給する前記混
成器と；前記入力周波数信号を受信する前記クワドラチ
ュア混成器の各々１つの端子間に接続される第１ミキサ
（１６）と；前記９０°遅延された入力周波数信号を受信する前記ク
ワドラチュア混成器の各々１つの端子間に接続される第
２ミキサ（１８）と；前記局部発振器信号を前記ミキサ（１６、１８）に同期させて供給する分割手段であり、前記ミキ
サが混合信号出力を各々接続される前記第２クワドラチ
ュア混成器（２６）の各端子に供給可能にする平衡のと
れた手段を具備し、前記混合信号出力は、中心周波数が
前記局部発振器（２０）の周波数に対して上側及び下側
の銅帯波周波数のセットを含み；及び前記第２クワドラチュア混成器（２６）は、上側帯波周
波数を含む第１側帯波信号と、下側帯波周波数を含む第
２側帯波信号を、分離端子に出力として供給し、この端
子の中の１つは、注入ロック信号として前記自由振動出
力発振器（３０）へ接続されることを更に特徴とする請
求項１乃至５の内１つに記載の周波数変換器。