JPH0478228A - 送信機 - Google Patents

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、送信機に係わり、特に送信機に用いる周波
数混合手段に関するものである。

［従来の技術］ 第８図は例えば１９８８年７月発行のＮＥＣ技報　第４
１巻、第６号の２３ページに記載されたような従来のマ
イクロ波帯における高周波送信機の構成図である。ここ
では、通常ＶＨＦ−ＵＨＦ帯の中間周波信号（周波数ｆ
１．）を入力し、マイクロ波帯あるいはミリ波帯の高周
波信号（周波数ｆ１．）を出力する高周波送信機を例に
とり説明を行う。図において、（１）は端子、（２）は
端子（１）から入力された中間周波信号（周波数ｆ１．
）を増幅する中間周波増幅器、（３）は出力周波数がｆ
、。の局部発振器、（４）は中心周波数がｆ　ｒｆの帯
域通過フィルタ、（５）は高周波信号（周波数ｆ、、）
を増幅する高周波増幅器、（６）は端子、（７）はアン
テナ、（８）は中間周波信号（周波数ｆ、、、）と局部
発振器（３）の出力信号（周波数ｆ＃。）とを周波数混
合するミクサである。

次に動作を説明する。

中間周波信号（周波数ｆ１．）を端子（１）に加えると
、この信号は中間周波増幅器（２）で増幅されたのち、
ミクサ（８）に加わる。このミクサ（８）では、中間周
波信号（周波数ｆ１．）と局部発振器（３）の出力信号
（以下、局発信号と略す。

周波数ｆ１゜）とが周波数混合される。この周波数混合
により、次式で与えられる周波数の高周波信号（周波数
ｆ１．）と影像信号（周波数ｆ、、）とが、ミクサ（８
）で発生する。

ｒ　、、＝　ｆｚ。十ｆ　ｔｆ　　　　　　　　　Ｕ）
ｆ、＝ｒ、。−ｆ　＋ｒ　　　　　　　　　（２）さら
に、ミクサ（８）からは、これらの信号に加え、局発信
号の漏洩波（周波数ｆ１ｏ）が出力される。このように
ミクサ（８）から出力される信号の、概略の電力を第９
図に図示する。このミクサ（８）の出力信号の中から所
望の高周波信号のみ取り出すために、帯域通過フィルタ
（４）を設けている。この帯域通過フィルタ（４）の特
性としては、第１０図に示すように隣接する周波数ｆ、
。

を減衰させるように設計される。そして、帯域通過フィ
ルタ（４）から出力される周波数ｆ　ｒｆの信号を、高
周波増幅器（５）で増幅し、端子（６）に出力する。以
上のように高周波送信機は、中間周波信号（周波数ｒ＋
ｒ）を高周波信号（周波数ｆ、、）に周波数変換し増幅
する機能をもち、その出力信号をアンテナ（７）に供給
している。

以上のような従来の構成で、高周波信号周波数ｆ　ｒｆ
が準ミＩＪ波帯以上の高周波送信機を実現する場合、上
記（１）式においてｆ＋ｒ＜＜ｆ、ｒとなるから局発周
波数ｆＩ。と高周波信号周波数ｆ　ｒｌとが近接するた
め、帯域通過フィルタ（４）により急峻な減衰特性が要
求される。そのため、帯域通過フィルタ（４）をＱが低
いマイクロ波集積回路で構成することが困難になり、よ
りＱが高い導波管、あるいは誘電体共振器を利用した帯
域通過フィルタ（４）が必要になる。第１１図は誘電体
共振器を利用した帯域通過フィルタ（４）を用いた場合
の高周波送信機の一構成例を示す構成図である。

図において、（９）は誘電体共振器、（１０）は誘電体
共振器（９）をマウントする誘電体基板、（１１）は誘
電体共振器（９）の共振周波数を設定する可動短絡板で
ある。このように、高周波送信機を高周波化する場合、
通常、帯域通過フィルタ（４）を立体回路で構成するこ
とが必要になる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のように、従来の構成の高周波送信機を高周波化す
る場合、ミクサ（８）からの局発信号の漏洩波を抑える
ために、Ｑの高い立体回路の帯域通過フィルタ（４）が
必要になる。そのため、高周波送信機が大形になるとい
う問題点があった。

また、上記のような立体回路の帯域通過フィルタ（４）
を用いると、半導体基板上にモノリシック集積化するこ
とが困難となり、あるいは、急峻な減衰特性を得るため
に立体回路の調整が必要になり、量産化に不適であると
いう問題点もあった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、小形で、モノリシック集積化しやすい、所定
周波数の信号を選択する濾波手段に必要な減衰特性が大
幅に緩和される構成の送信機を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明の送信機は、周波数混合手段と、濾波手段とを
備え、上記周波数混合手段で局部発振器の出力信号（周
波数１＋＞と入力された中間周波信号（周波数ｆ２）と
を周波数混合することにより信号を発生させ、上記濾波
手段により上記中間周波信号より高い所定周波数の高周
波信号を選択して出力する送信機において、上記の周波
数混合手段を、上記局部発振器の出力信号（周波数ｆ１
）と上記中間周波信号（周波数ｆ２）の２波を入力する
と、次式における整数ｍ、ｎをＩｍ＋ｎｌが偶数または
奇数のいづれか一方となる条件を満たす値とする ｆ３＝｜ｍｆ、±ｎｆ２ で与えられる周波数ｆ、を出力するミクサで構成したも
のである。

［作用コ 上記のように構成された送信機のミクサで局部発振器の
出力信号（周波数ｆ１）と入力された中間周波信号（周
波数ｆ２）とを周波数混合することにより発生する信号 ｆ３−｜ｍｆ１±ｎｆ２ は、整数ｍ、ｎが｜ｍ＋ｎｌが偶数または奇数のいづれ
か一方となる条件を満たす値とされているため、整数ｍ
、ｎに条件をつけない一般のミクサに比べ、発生する信
号の周波数成分は半分となり、かつ、互いに隣接する周
波数成分を出力しないので、所定周波数の高周波信号を
選択する濾波手段に必要な減衰特性を大幅に緩和する。

［実施例］ 第１図はこの発明の送信機の一実施例を説明するための
構成説明図であり、第２図はその一構成例の構成図であ
る。これらの図において、（１）〜（７）は第８図と第
１１図に示したものと同様のものであり、（１２）は周
波数混合手段を構成するこの発明に係わるミクサであっ
て、ここでは上述の整数ｍ、ｎが｜ｍ＋ｎｌが奇数とな
る条件を満たす値とされた測高調波ミクサである。なお
、測高調波ミクサ（１２）は、逆極性のダイオードを並
列接続して構成されるアンチパラレルダイオードペア、
あるいは、ダイオードリング等により構成したものが用
いられる。

次に動作を説明する。

ここでは、通常ＶＨＦ−ＵＨＦ帯の中間周波信号（周波
数ｆ１．）を入力し、マイクロ波帯あるいはミリ波帯の
高周波信号（周波数ｆ、、）を出力する従来例と同様の
高周波送信機を例にとり説明を行う。

この発明による送信機では、周波数混合に測高調波ミク
サ（１２）を用いている。この測高調波ミクサ（１２）
は、１９７５年８月発行のＩＥＥＥ　　ＴＲＡＮＳＡＣ
ＴＩＯＮ　　ＯＮ　　ＭＩＣＲＯＷＡＶＥ　　ＴＨＥＯ
ＲＹ　　ＡＮＤ　　ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ、ＶＯＬ、Ｍ
ＴＴ−２３，ＮＯ，８の６６７ページから６７３ページ
に述べられているように、局発信号ｆ１と入力信号ｆ２
の２波を入力すると、次式で与えられる周波数ｆ３を出
力するミクサである。

ｆ３＝｜ｍｆ、±ｎｆ２　ｌ　　　　　（３）ｍ±ｎ１
＝２に＋１　　　　　　　（４）ただし、（３）式、（
４）式でｍ、ｎ、には整数である。

通常、高周波信号（周波数ｆ　、、）としては、ｎ＝１
　　　　　　　　　　　　（５）の条件で、ミクサを利
用するのでｍは偶数となり、（３）式は次式に変形でき
る。

ｆ　３　＝　１２　ｉ　ｆ　＋　±ｆ２１　　　　　（
６）ただし、（６）式でｉは整数である。

この測高調波ミクサ（１２）を用いると、（６）式から
明らかなように、第８図の従来例に示した通常のミクサ
（８）の２１分の１の局発周波数で高周波送信機を動作
させることができる。以下の説明では、最も低次の動作
、すなわちｉ＝１の場合を例にとり説明を実施する。

この測高調波ミクサ（１２）に局発信号ｆ１として周波
数ｆ、。′の局発信号（周波数ｆＩ。−ｆ、。／２）と
入力信号ｆ２として中間周波信号（周波数ｆ、、）とを
入力すると、周波数混合により、次式で与えられる周波
数の高周波信号、影像信号（周波数ｆ３．）とを発生す
る。

ｆ、−−２ｆｓ。　十ｆ　ｉ　　　　　　　　（７）ｆ
、、、−２ｆ、。　−ｆ　１ｒ　　　　　　　（８）さ
らに測高調波ミクサ（１２）からは、これらの信号に加
え、局発信号の漏洩波ｆ、。′が出力される。これらの
信号の周波数関係と電力とを第３図に示す。第３図は実
験結果の一例を示したものであり、図に示すように、周
波数ｆ、。（２ｆ、。′）の信号は通常のミクサ（８）
と比較して５０ｄＢ以上低減される。なお、周波数ｆｔ
。（２ｆ、。′）の信号出力電力は、測高調波ミクサ（
１２）の構成に用いた、逆極性のダイオードを並列接続
して構成されるアンチパラレルダイオードペアのペアの
ダイオードの特性ばらつきによるものであり、原理的に
は上記の（２ｆｔ、＋ｆ、、）および（２ｆ、。−ｒ、
、）に隣接する周波数ｆ、。

（２ｆ、。′）の信号成分はまったく出力されないもの
である。

上記のことからこの発明による高周波送信機では、帯域
通過フィルタ（４）に要求される減衰特性が、第４図に
示すように大幅に緩和される。従って、帯域通過フィル
タ（４）を、第２図に示したように両端開放形１／２波
長共振器を並列結合させたものなどの、Ｑは低いが小形
なマイクロ波集積回路で構成することができる。なお、
帯域通過フィルタ（４）を１／４波長共振器を用いたイ
ンタディジタル形で構成しても良い。

以上のように、この発明による送信機では、周波数混合
手段に整数ｍ、ｎを｜ｍ±０１が奇数となる条件を満た
す値に設定した、いわゆる測高調波ミクサを用いること
により、帯域通過フィルタ（４）に要求される減衰特性
を大幅に緩和できる効果があり、導波管や誘電体共振器
のような立体回路の帯域通過フィルタ（４）を必要とし
ないため、小形で、モノリシック集積化しやすい構成の
送信機が得られる。

以下では、この発明による送信機を実用する場合の課題
とそれを解決した実施例について説明する。

先に、上記実施例では測高調波ミクサ（１２）を用いる
ことにより、ミクサ内部での周波数２ｆｌ。′の発生が
抑えられることを示した。しかしながら、通常では用い
られている局部発振器（３）の出力信号に周波数ｆ、。

′の高調波成分、特に２ｆ、。′成分が含まれている。

そのため、この局部発振器（３）の出力信号の２ｆ、。

′成分か測高調波ミクサ（１２）の高周波信号端子側に
漏洩し、上記実施例での効果を低減させる。そのため、
第５図に示すように、局部発振器（３）と測高調波ミク
サ（１２）との間に中心周波数が２ｆ、。の帯域阻止フ
ィルタであるフィルタ（１３）を設ける必要がある。こ
のフィルタ（１３）では２Ｂ。′成分を減衰させればよ
く、遮断周波数が２ｆｔ、　　とｆｌ。　との中間にあ
る低域通過フィルタ、あるいは、中心周波数がｆ、。′
の帯域通過フィルタなどでも良い。なお、このフィルタ
（１３）には、急峻な帯域特性が要求されないので、小
形なマイクロ波集積回路で構成することができる。

次に、上記実施例では測高調波ミクサ（１２）を用いる
ことにより、高周波送信機内部での周波数２ｆｒｏ　の
発生が抑えられることを示した。しかしながら、通常で
は用いられている中間周波増幅器（２）の出力信号に周
波数ｆ　ｉｆの高調波成分、特に２ｆ１．成分が含まれ
ている。この周波数２ｆ１、の信号が測高調波ミクサ（
１２）に入力すると、（７）式、（８）式から中間周波
信号ｆ　ｒ（の場合と同様に次式で示される信号ｆ、、
およびｆ、／が測高調波ミクサ（１２）の高周波信号端
子側に出力される。

ｆｒｆ−２ｆ、。＋２ｆ＋ｒ　　　　（９）ｆ　１”　
２　ｆ　ｔ。−２ｆ　、　　　　　（１０）これらの信
号の周波数関係と電力とを第６図に示す。図に示すよう
に、中間周波増幅器（２）の出力信号に周波数２ｆ、、
の信号成分が含まれていると、高周波信号ｆｒｒに隣接
する周波数ｆ　ｒｆ′成分が出力され、上記実施例での
効果を低減させる。

そのため、第７図に示すように、中間周波増幅器（２）
と測高調波ミクサ（１２）との間に中心周波数が２ｆｔ
ｒの帯域阻止フィルタであるフィルタ（１４）を設ける
必要がある。このフィルタ（１４）では２ｆ１．成分を
減衰させればよく、遮断周波数が２ｆ１．とｆｌ（との
中間にある低域通過フィルタ、あるいは、中心周波数が
ｆｉｒの帯域通過フィルタなどでも良い。なお、このフ
ィルタ（１４）には、急峻な帯域特性が要求されないの
で、小形なマイクロ波集積回路で構成することができる
。

以上のこの発明の送信機の実施例においては、前述の整
数ｍ、　　ｎを｜ｍ＋ｎｌが奇数となる条件を満たす値
とした、いわゆる測高調波ミクサを用いた場合について
この発明の技術的思想の説明を行ったが、この発明の送
信機においては、前述の整数ｍ、ｎを｜ｍ±ｎ１が偶数
となる条件を満たす値とした、いわゆる金高調波ミクサ
を用いた場合についても上記同様に技術的思想を適用で
き、測高調波ミクサを用いた場合と同様の効果が得られ
ることは言うまでもない。なお、現状では金高調波ミク
サの構成を測高調波ミクサ同様の非線形素子単独で行う
ことば困難であると考えられ、金高調波ミクサに要求さ
れる可変コンダクタンス特性を実現するには、非線形素
子と回路との組合せによる構成を用いる。

［発明の効果］ 以」二のようにこの発明による送信機では、周波数混合
手段に次式で与えられるミクサの出力周波数ｆ３ ｆ３　＝　｜ｍｆ、　　±ｎｆ２ における整数ｍ、ｎを｜ｍ±ｎ１が奇数または偶数のい
づれか一方となる条件を満たす値としたミクサを用いた
ので、ミクサからは原理的に所定周波数の高周波信号に
隣接する局部発振器の出力信号周波数（周波数ｆ１）な
いしはその高調波が出力されないため、所定周波数の信
号を選択する濾波手段に必要な減衰特性が大幅に緩和さ
れる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の送信機の一実施例を説明するための
構成説明図、第２図はこの発明の送信機の一実施例の構
成図、第３図は信号の周波数関係と電力とを示す図、第
４図は帯域通過フィルタに要求される減衰特性を示す図
、第５図はこの発明の送信機の他の実施例を説明するた
めの構成説明図、第６図は信号の周波数関係と電力とを
示す図、第７図はこの発明の送信機のまた他の実施例を
説明するための構成説明図、第８図は従来の高周波送信
機の構成図、第９図は信号の周波数関係と電力とを示す
図、第１０図は帯域通過フィルタに要求される減衰特性
を示す図、第１１図は誘電体共振器を用いた従来の高周
波送信機の構成図である。 図において、（１）は端子、（２）は中間周波増幅器、
（３）は局部発振器、（４）は帯域通過フィルタ、（５
）は高周波増幅器、（６）は端子、（７）はアンテナ、
（８）はミクサ、（９）は誘電体共振器、（１０）は誘
電体基板、（１１）は可動短絡板、（１２）はミクサ、
（１３）（１，４）はフィルタである。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　周波数混合手段と、濾波手段とを備え、上記周波数混
   合手段で局部発振器の出力信号（周波数ｆ＿１）と入力
   された中間周波信号（周波数ｆ＿２）とを周波数混合す
   ることにより信号を発生させ、上記濾波手段により上記
   中間周波信号より高い所定周波数の高周波信号を選択し
   て出力する送信機において、上記の周波数混合手段が上
   記局部発振器の出力信号（周波数ｆ＿１）と上記中間周
   波信号（周波数ｆ＿２）の２波を入力すると、次式にお
   ける整数ｍ、ｎを｜ｍ±ｎ｜が偶数または奇数のいづれ
   か一方となる条件を満たす値とする ｆ＿３＝｜ｍｆ＿１±ｎｆ＿２｜ で与えられる周波数ｆ＿３を出力するミクサで構成され
   たことを特徴とする送信機。