無線送信機
【課題】マイクロ波を取り扱う無線送信機においても、負荷の変動、製作精度のバラツキ、温度変化などに左右されず、正確にスプリアス周波数を低減させる安価な無線送信機を提供する。
【解決手段】無線送信機をバンドパスフィルタ１と、中間周波数増幅器２と、局部発振器１１と、２つの周波数の信号を混合するミキサ３と、バンドパスフィルタ４と、マイクロ波の信号を増幅する高周波増幅器５と、特定の周波数の信号のみ減衰させるトラップ回路６と、高周波増幅器７と、バンドパスフィルタ８と、高周波電力増幅器９と、バンドリジェクトフィルタ１０と、狭帯域バンドパスフィルタ１２と、中間周波数増幅器１３と、検波回路１４と、制御回路１５とで構成する。そして、ＩＦ信号に対応して特定の周波数の信号（スプリアス信号など）をトラップ回路６で減衰させる。
【解決手段】無線送信機をバンドパスフィルタ１と、中間周波数増幅器２と、局部発振器１１と、２つの周波数の信号を混合するミキサ３と、バンドパスフィルタ４と、マイクロ波の信号を増幅する高周波増幅器５と、特定の周波数の信号のみ減衰させるトラップ回路６と、高周波増幅器７と、バンドパスフィルタ８と、高周波電力増幅器９と、バンドリジェクトフィルタ１０と、狭帯域バンドパスフィルタ１２と、中間周波数増幅器１３と、検波回路１４と、制御回路１５とで構成する。そして、ＩＦ信号に対応して特定の周波数の信号（スプリアス信号など）をトラップ回路６で減衰させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線送信機の特性改善に関するものであり、特に、実際の通信周波数とは異なる周波数の信号、例えばスプリアス信号を低減する回路構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、マイクロ波を用いる衛星通信用の送信機は、例えば、１３．７５ＧＨｚ（ギガヘルツ）〜１４．５ＧＨｚ（ギガヘルツ）の高周波信号を送信するため、９５０ＭＨｚ（メガヘルツ）〜１７００ＭＨｚ（メガヘルツ）のＩＦ信号（入力信号）と、１２．８ＧＨｚのローカル信号とをミキサで混合して周波数変換することにより、送信する周波数の送信信号を得るようになっている。
【０００３】
そして、送信機で発生する送信周波数以外の信号のうち、例えばイメージ周波数帯である１１．１ＧＨｚ〜１１．８５ＧＨｚの信号や１２．８ＧＨｚのローカル信号は、その周波数が送信する周波数とかけ離れているため、高周波増幅回路のバンドパスフィルタやバンドリジェクトフィルタなどで容易に除去することができる。
【０００４】
ところが、ミキサ内では、ローカル信号とＩＦ信号の高調波信号とによるスプリアス信号が発生する。例えば、ＩＦ周波数が０．９５ＧＨｚの信号の場合、この周波数の２倍に、前述した１２．８ＧＨｚのローカル周波数を加算した周波数の信号、つまり、１４．７ＧＨｚのスプリアス信号が発生する。この信号は送信周波数の上限である１４．５ＧＨｚより０．２ＧＨｚだけ高い周波数であり、また、送信周波数に極めて近い周波数であるため、高周波増幅回路のバンドパスフィルタだけでは抑圧することが難しい。
【０００５】
一般的にこのような高い周波数のバンドパスフィルタは、高周波用の基板などの上にマイクロストリップラインで形成されているが、負荷の変動、製作精度のバラツキ、温度による誘電率の変化に伴う周波数帯域のずれなどを考慮し、規定の周波数帯域より広い通過帯域に設計してあり、前述したスプリアス信号が通過帯域内に入って通過し、結果的に不要な信号を除去しきれない場合がある。
【０００６】
このような不具合を改善する目的で、入力する送信信号の周波数に対応して最適なバンドパスフィルタを選択して用いる技術が開示されている。以下に携帯電話（無線通信機）用の送信機を例としてバンドパスフィルタを切り換える構成を説明する。
【０００７】
図７は無線通信機の送信機側の構成を示す回路ブロック図であり、図７において、１００は無線送信機で、これは、入力信号Ｓ１を受けて、その電圧に比例した周波数の信号Ｓ１１を発生する電圧制御型発振器８７と、ローカル信号Ｓ１２を生成する局部発振器８６と、信号Ｓ１１と信号Ｓ１２とを混合して周波数変換するミキサ８５と、ミキサ８５の出力信号Ｓ１３を増幅する電力増幅器８４と、電力増幅器８４の出力信号Ｓ１４から送信すべきでない不要な周波数の信号成分を除去する不要信号除去回路１００ａと、同不要信号除去回路１００ａにより不要な周波数の信号成分が除去された信号Ｓ１７を外部に向けて送信するアンテナ８１と、不要信号除去回路１００ａとアンテナ８１との間で、送信機側と受信機側とに信号経路を切り換えるスイッチ８２とから構成されている。
【０００８】
また、不要信号除去回路部１００ａにおいて、８３ａ〜８３ｎは互いに異なる通過帯域を有する複数の帯域通過フィルタ、８８は送信用電力増幅器８４と複数の帯域通過フィルタ８３ａ〜８３ｎとの間の信号経路を切り換えるスイッチ、８９は送信用電力増幅器８４から出力された出力信号Ｓ１４から実際に通信を行う周波数を検出する周波数検出回路、９０は周波数検出回路８９の出力信号Ｓ１５によりスイッチ回路８８のスイッチングを制御する信号Ｓ１６を生成する信号生成回路である。
【０００９】
図８は上記周波数検出回路８９の構成を示す回路図であり、この周波数検出回路８９は、送信用電力増幅器８４からの出力信号Ｓ１４を受けるＮＯＴ回路９１と、送信用電力増幅器８４からの出力信号Ｓ１４とＮＯＴ回路９１の出力信号Ｓ３１が入力されるＡＮＤ回路９２と、ＡＮＤ回路９２の出力Ｓ３２と接地間に挿入されたコンデンサ９３と、コンデンサ９３に対して並列に接続された抵抗９４とから構成されている。
【００１０】
図９は図８の信号Ｓ１４，Ｓ３１，Ｓ３２の波形図であり、図９に示すように、信号Ｓ１４と信号Ｓ３１の位相のずれに対応して、信号Ｓ３２のパルス幅が決定される。ここで、信号Ｓ１４には、この通信機の実際の通信を行う周波数の信号の他に、電力増幅器８４の後段で発生した，使用周波数帯内の信号ではあるが、実際の通信を行う周波数とは異なる周波数の微弱な（振幅レベルが小さい）信号が含まれるが、この信号はＮＯＴ回路９１を通過する間に殆ど無くなり、ＡＮＤ回路９２から出力される信号Ｓ３２は実際の通信を行う周波数の信号のみで構成されることになる。なお、信号Ｓ３２は図７における信号Ｓ１５と同じ信号である。
【００１１】
図７の信号生成回路９０では、この信号Ｓ１５を入力し、入力信号Ｓ１５の電圧に対応したデジタル信号を発生させ、そして、このデジタル信号をデコードしてスイッチ回路８８のスイッチングを制御する信号Ｓ１６を生成し、この信号Ｓ１６がスイッチ回路８８の信号経路を切り換える。
【００１２】
次に、動作について説明する。入力信号Ｓ１は電圧制御型発振器８７に入力され、その電圧に比例した周波数の信号Ｓ１１となる。一方、局部発振器８６では信号Ｓ１１と合成され、信号Ｓ１１を送信すべき周波数の信号に変換するためのローカル信号Ｓ１２を発生する。そして、ミキサ８５にて信号Ｓ１１とローカル信号Ｓ１２が混合され、周波数変換が行なわれる。
【００１３】
該ミキサ８５にて合成された信号Ｓ１３は、電力増幅器８４により増幅され信号Ｓ１４となる。そして、この信号Ｓ１４はスイッチ回路８８へ送られると同時に、周波数検出回路８９に入力され、周波数検出回路８９は信号Ｓ１４から実際に通信を行う周波数を検出する。
【００１４】
周波数検出回路８９はこの検出した周波数に応じた電圧信号Ｓ１５を生成し、信号生成回路９０はこの信号Ｓ１５の電圧に応じてスイッチ回路８８のスイッチングを行う信号Ｓ１６を生成する。
【００１５】
そして、このスイッチング制御信号Ｓ１６がスイッチ回路８８に入力されると、スイッチ回路８８の一つの信号経路が選択され、信号Ｓ１４は上記検出した実際に通信を行う周波数をその通過帯域としているフィルタ（例えば、図７ではフィルタ８３ｂ）に導かれてこのフィルタ（フィルタ８３ｂ）を通過し、このフィルタ（フィルタ８３ｂ）を通過した信号Ｓ１７が、スイッチ８２を通過してアンテナ８１より送信されるように構成されている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１６】
しかしながら、周波数検出回路８９が、ＮＯＴ回路９１とＡＮＤ回路９２とからなる信号のエッジ検出回路、及び抵抗とコンデンサからなる時定数回路で構成されているため、温度変化による検出周波数の誤差が大きかった。特に本願のように１０ＧＨｚ以上の周波数を取り扱う場合は誤差が大きく、正確にスプリアス周波数の信号を低減させることができない場合があった。また、高周波である送信信号を用いてこのような回路を構成することは非常に困難であった。
【００１７】
【特許文献１】特開平７−２２９７１号公報（第４−５頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は以上述べた問題点を解決し、マイクロ波を取り扱う無線送信機においても、負荷の変動、製作精度のバラツキ、温度変化などに左右されず、正確にスプリアス周波数の信号を低減させる無線送信機を提供することを目的とする。また、非常に周波数が高い高周波である送信信号でなく、比較的周波数の低いＩＦ信号を用いて送信信号の周波数検出を行なうことにより、簡単な回路構成で安価な無線送信機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は上述の課題を解決するため、所定周波数のローカル信号を発生する局部発振器と、前記ローカル信号と入力されたＩＦ信号とを混合し高周波信号へ変換するミキサを備えた無線送信機において、
前記ミキサより後段に設けられ、所定周波数の不要信号を減衰させるトラップ回路と、前記ＩＦ信号の周波数を検出する周波数検出回路と、同周波数検出回路の検出結果に対応して前記トラップ回路を制御する制御回路とを備えた不要信号除去回路を設ける。
【００２０】
また、前記不要信号除去回路の周波数検出回路は、前記ＩＦ信号を基準周波数とするＰＬＬ(Phase Locked Loop )回路で構成され、前記制御回路は、前記ＰＬＬ回路内に含まれる電圧制御発振器の発振周波数を制御する誤差電圧を入力し、同誤差電圧に対応して前記トラップ回路へ制御電圧を印加する構成にする。
【００２１】
さらに、前記トラップ回路は、同トラップ回路の入力と出力とを結ぶ線路に一端を接続する一方、他端を接地し、共振周波数を入力電圧で可変できる容量可変素子を備えた直列共振回路からなり、前記容量可変素子に前記制御回路を介して前記制御電圧を印加してなる構成にする。
【発明の効果】
【００２２】
以上の手段を用いることにより、本発明による無線送信機によれば、
請求項１に係わる発明は、ミキサより後段に設けられ、所定周波数の不要信号を減衰させるトラップ回路と、ＩＦ信号の周波数を検出する周波数検出回路と、同周波数検出回路の検出結果に対応して前記トラップ回路を制御する制御回路とを備えた不要信号除去回路を設けることにより、
比較的低い周波数を取り扱う中間周波数増幅段の信号を用いて送信信号の周波数を検出し、この検出結果で比較的高い周波数を取り扱う高周波増幅段のトラップ回路を制御するため、マイクロ波などの高い周波数を取り扱う無線送信機においても、周波数の検出を比較的低い周波数で行なうことができ、高精度の周波数検出を行なう検出回路を安価に構成することができる。
【００２３】
請求項２に係わる発明は、不要信号除去回路の周波数検出回路は、ＩＦ信号を基準周波数とするＰＬＬ( Phase Locked Loop)回路で構成され、制御回路は、ＰＬＬ回路内に含まれる電圧制御発振器の発振周波数を制御する誤差電圧を入力し、同誤差電圧に対応してトラップ回路へ制御電圧を印加してなるようにすることにより、
ＩＦ信号の周波数を検出するためにＰＬＬ回路を用いているため正確な周波数検出が可能であり、結果的にスプリアス信号を正確に低減することができる。
【００２４】
請求項３に係わる発明は、トラップ回路は、同トラップ回路の入力と出力とを結ぶ線路に一端を接続する一方、他端を接地し、共振周波数を入力電圧で可変できる容量可変素子を備えた直列共振回路からなり、容量可変素子に制御回路を介して制御電圧を印加してなることにより、
制御回路を誤差電圧から容量可変素子への制御信号へ電圧変換するだけの回路で構成することができるため、制御回路を安価で簡単な回路にすることができる。また、異なるスプリアス信号に対応するため、複数のフィルタ回路を設けて切り換えなくても、ＩＦ信号の周波数に対応して、無段階に変化するスプリアス信号低減フィルタ回路を構成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいた実施例として詳細に説明する。
【実施例１】
【００２６】
図１は本発明による無線送信機の実施例を示す回路ブロック図である。この無線送信機は、マイクロ波を用いる衛星通信に使用され、１３．７５ＧＨｚ〜１４．５ＧＨｚの高周波信号を送信するため、９５０ＭＨｚ〜１７００ＭＨｚのＩＦ信号（入力信号）と、１２．８ＧＨｚのローカル信号とをミキサで混合することにより送信信号（ＲＦ信号）に変換するようになっている。
【００２７】
この無線送信機は、ＩＦ帯のバンドパスフィルタ１と、入力されたＩＦ信号を増幅する中間周波数増幅器２と、１２．８ＧＨｚのローカル信号を発振する局部発振器１１と、ＩＦ信号とローカル信号とを混合し、１３．７５ＧＨｚ〜１４．５ＧＨｚの送信用高周波信号に変換するミキサ３と、ＲＦ帯のバンドパスフィルタ４と、送信用高周波信号を増幅する高周波増幅器５と、特定の周波数の信号のみ減衰させるトラップ回路６と、高周波増幅器７と、ＲＦ帯のバンドパスフィルタ８と、高周波電力増幅器９と、バンドリジェクトフィルタ１０と、ＩＦ帯の狭帯域バンドパスフィルタ１２と、中間周波数増幅器１３と、検波回路１４と、制御回路１５とから構成されている。
【００２８】
なお、狭帯域バンドパスフィルタ１２と、中間周波数増幅器１３と、検波回路１４とで周波数検出回路１７を構成し、さらに、この周波数検出回路１７と、トラップ回路６と、制御回路１５とで不要信号除去回路１６を形成しており、入力信号に対応して特定の周波数の信号（スプリアス信号など）をトラップ回路６で減衰させるようになっている。
また、信号の流れにおいて、ミキサ３より前、つまり、ＩＦ信号を取り扱う部分を前段と呼称し、さらに、ミキサ３より後、つまり、送信用高周波信号を取り扱う部分や電力増幅された送信用高周波信号を取り扱う部分を後段と呼称する。
【００２９】
次にこの回路の動作を図１を用いて説明する。まず、入力されたＩＦ信号は入力されたＩＦ信号の中から所要のＩＦ周波数範囲（例えば０．９５ＭＨｚ〜１．７ＧＨｚ）だけ通過させるバンドパスフィルタ１で不要な信号を除去し、中間周波数増幅器２で増幅される。そして、局部発振器１１で発振された１２．８ＧＨｚのローカル信号と増幅されたＩＦ信号とがミキサ３で混合される。
【００３０】
２つの信号が混合された結果、例えばＩＦ信号が０．９５ＭＨｚとすると、１２．８ＧＨｚ±０．９５ＧＨｚの周波数の信号、つまり、１３．７５ＧＨｚと１１．８５ＧＨｚとの信号が生成される。ところが、バンドパスフィルタ４は１３．７５ＧＨｚ〜１４．５ＧＨｚの信号のみを通過させるため、この生成された信号のうち、１３．７５ＧＨｚの信号のみが高周波増幅器５で増幅される。
【００３１】
そして、増幅された信号はトラップ回路６を通過し、再度、高周波増幅器７で増幅される。そして、１３．７５ＧＨｚ〜１４．５ＧＨｚの信号のみを通過させるバンドパスフィルタ８で不要な信号を除去する。なお、このトラップ回路６の動作については、後で詳細に説明する。
【００３２】
次に、不要な信号が除去された信号は高周波電力増幅器９で所定の電力に増幅され、ＲＦ帯のバンドリジェクトフィルタ１０で、さらに送信帯域外の不要な信号を除去して出力され、図示しないアンテナで電波として送信される。
【００３３】
一方、バンドパスフィルタ１を通過したＩＦ信号の一部は、狭帯域バンドパスフィルタ１２に入力されており、特定の周波数、例えば０．９５ＧＨｚ近傍の周波数帯の信号のみをピックアップするようになっている。ここで、狭帯域バンドパスフィルタ１２は、例えば０．９５ＧＨｚ〜１．１ＧＨｚの信号のみを通過させるものとする。このピックアップされた信号は中間周波数増幅器１３で増幅され、検波回路１４で検波されて制御回路１５へ入力される。
【００３４】
制御回路１５では検波された信号、例えば、０．９５ＧＨｚの周波数の信号が検出されると、特定の周波数の信号を減衰させるトラップの機能を動作させる制御信号をトラップ回路６へ出力する。なお、制御信号は所定の電圧であり、入力されたＩＦ信号の周波数が狭帯域バンドパスフィルタ１２を通過できない帯域の周波数で、検波回路１４の出力がない場合、制御信号は所定の電圧値とはならず、トラップ回路６は動作しない。逆に、入力されたＩＦ信号の周波数が狭帯域バンドパスフィルタ１２を通過できる帯域の周波数で、検波回路１４の出力がある場合、制御信号は所定の電圧値となり、トラップ回路６は動作する。
【００３５】
なお、特定の周波数の信号を減衰させるトラップの機能とは、例えば前述したスプリアス信号を減衰させることを示している。前述の通り本実施例では、入力された信号のＩＦ周波数が０．９５ＧＨｚの場合は１４．７ＧＨｚの信号がスプリアス信号として発生する。従ってトラップ回路６はこのスプリアス信号を減衰させる機能を備えている。
【００３６】
このように、比較的低い周波数を取り扱う中間周波数増幅段のＩＦ信号を用いて、送信信号の周波数を検出し、この検出結果で比較的高い周波数を取り扱う高周波増幅段のトラップ回路を制御するため、マイクロ波などの高い周波数を取り扱う無線送信機においても、周波数の検出を比較的低い周波数で行なうことができ、高精度の周波数検出を行なう検出回路を安価に構成することができる。また、入力信号の周波数に対応して、トラップ回路６を制御するため、例えば負荷の変動、製作精度のバラツキ、温度変化などでバンドパスフィルタの帯域特性がずれたとしても、トラップ回路６を用いて正確にスプリアス周波数を低減させることができる。
【００３７】
次に図５と図６とを用いてＩＦ周波数とスプリアス周波数の関係、及びトラップ回路の効果を詳細に説明する。図５は、ＩＦ周波数に対するスプリアス周波数の関係を示すグラフである。また、図６は送信信号周波数と、これに対応する送信信号レベルを表すグラフであり、図６（Ａ）はトラップ回路非動作時を、図６（Ｂ）はトラップ回路動作時をそれぞれ表している。
【００３８】
ＩＦ周波数とスプリアス周波数の関係は前述したように一定の関係があり、例えば図５に示すような比例関係になっている。しかも、最低のＩＦ周波数である０．９５ＧＨｚが入力されても、そのスプリアス周波数は１４．７ＧＨｚであり、送信周波数帯である１３．７５ＧＨｚ〜１４．５ＧＨｚの周波数帯の外である。
【００３９】
しかしながら、実際の送信信号レベル特性はバンドパスフィルタの特性で決定され、スプリアス信号の周波数が送信周波数帯に近い場合、例えば図６（Ａ）に示すように、１４．７ＧＨｚのスプリアス信号を通過帯域内に含む場合がある。この場合、トラップ回路が非動作状態であると、入力されたＩＦ周波数０．９５ＧＨｚに対応して、意図する送信周波数である１３．７５ＧＨｚは所定の送信信号レベルで送信されるが、同時にＩＦ周波数０．９５ＧＨｚに対応して発生した１４．７ＧＨｚのスプリアス信号も増幅され、スプリアス許容レベルをオーバーして送信されることになる。
【００４０】
一方、図６（Ｂ）のようにトラップ回路が動作状態であると、入力されたＩＦ周波数０．９５ＧＨｚに対応して、意図する送信周波数である１３．７５ＧＨｚは所定の送信信号レベルで送信され、同時にＩＦ周波数０．９５ＧＨｚに対応して発生した１４．７ＧＨｚのスプリアス信号はトラップ回路で減衰されて許容レベル以下に抑制される。
このとき、図６（Ｂ）のようにトラップ回路による通過特性への影響が送信信号の周波数帯域（本実施例では１３．７５ＧＨｚ〜１４．５ＧＨｚ）に現れる場合があるが、送信信号の周波数（１３．７５ＧＨｚ）とトラップ回路による減衰領域が離れるようにトラップ回路の特性を設定することにより、送信信号に影響を与えることはない。
【００４１】
次に図２の説明図を用いてトラップ回路６の動作を説明する。図２は本発明による無線送信機に使用するトラップ回路やバンドパスフィルタの切換動作を説明する説明図であり、図２（Ａ）〜図２（Ｄ）の４種類の具体的な回路を示しており、実際にはこの中の任意の１種類を用いる。
【００４２】
図２（Ａ）は２つのＳＰＤＴ（Single Pole Double Through）スイッチ３０、３１を用いて、入力から出力へスルーで抜ける経路と、入力から出力へ減衰させたい信号（例えば１４．７ＧＨｚのスプリアス）の波長λに対するλ／４長のオープンスタブ３２を介して抜ける経路とを制御信号の電圧で切り換える構成になっている。
【００４３】
λ／４長のオープンスタブ３２は１４．７ＧＨｚの信号に対してインピーダンスがゼロとなる。つまり、１４．７ＧＨｚ以外の信号に対してλ／４長のオープンスタブ３２は高インピーダンスとなるため、入力から出力へスルーで抜けるが、１４．７ＧＨｚの信号は減衰する。従って、無線送信機へ入力されたＩＦ周波数が０．９５ＧＨｚの場合は、制御信号によりλ／４長のオープンスタブ３２の経路へ切り換えられ、結果的に０．９５ＧＨｚのＩＦ周波数に対応する１３．７５ＧＨｚの送信信号は減衰なしで入力から出力へ抜け、１４．７ＧＨｚのスプリアス信号はこのλ／４長のオープンスタブ３２によって減衰されて出力される。
【００４４】
図２（Ｂ）の回路は入力から出力がスルーで接続されており、この入力／出力の間に、スタブ３５を介して接続された制御信号のライン、及びアノードが接続され、カソードにλ／４長のオープンスタブ３７が接続されたＰＩＮダイオード３６が配置されている。このＰＩＮダイオード３６のカソードはスタブ３８を介して抵抗で接地（ＧＮＤ）されており、制御信号に電圧を印加するとＰＩＮダイオード３６が導通し、λ／４長のオープンスタブ３７が入出力間に接続される構成となっている。このλ／４長のオープンスタブ３７も前述のように所定のスプリアス信号のみを減衰させる構成となっている。
【００４５】
なお、スタブ３５はマイクロストリップラインなどの高周波回路基板で用いられる分布定数線路で構成したバイアス( 本実施例では制御信号) 供給回路である。通過させたい高周波信号（波長λ）に対して、特性インピーダンスの高い（線路幅の細い）λ／４線路と先端を開放した特性インピーダンスの低い（線路幅の太い）λ／４線路を、図２（Ｂ）のように入力／出力間の線路に接続する。このような構成によると、通過させたい高周波信号に対しては、入力／出力間の線路からスタブ３５を見たときの入力インピーダンスが無限大となり、バイアス供給回路側への高周波信号の流れ出しを防ぐことができる。
【００４６】
また、スタブ３８の作用もスタブ３５と同様で、ＰＩＮダイオード３６のカソードとオープンスタブ３７の接続点からスタブ３８を見た入力インピーダンスが通過させたい高周波信号に対して無限大となるため、ＰＩＮダイオード３６の制御信号は抵抗３９を介して接地（ＧＮＤ）へと流れるが、入力／出力間の線路に流れる高周波信号が入力インピーダンスの高いスタブ３８のラインに流れ出すことはない。
【００４７】
図２（Ｃ）は２つのＳＰＤＴスイッチ４０、４１を用いて、入力と出力間で、２つのバンドパスフィルタ４２と４３とを制御信号で切り換える構成になっている。例えばバンドパスフィルタ４２を１３．７５ＧＨｚ〜１４．５ＧＨｚ通過の特性にし、バンドパスフィルタ４３を１３．７５ＧＨｚ〜１４．０ＧＨｚを通過する特性にしておく。
【００４８】
そして、無線送信機の入力周波数が０．９５ＧＨｚの場合は、制御信号によりバンドパスフィルタ４３を選択するように切り換える。つまり、正規の信号である１３．７５ＧＨｚは通過させるが、１４．７ＧＨｚのスプリアス信号はこのバンドパスフィルタ４３によって減衰される。
【００４９】
図２（Ｄ）の回路は入力から出力がスルーで接続されており、この中間にコイル４５、及びコンデンサ４６が直列に接続されている。コイル４５に接続されている側のコンデンサ４６の他端にはコイル４８を介して制御信号が入力されるようになっており、また、コンデンサ４６の他端には、入力電圧で容量を可変できる容量可変素子、例えばバラクタダイオード４７のカソードが接続され、バラクタダイオード４７のアノードは接地されている。
【００５０】
コイル４５とコンデンサ４６とバラクタダイオード４７とは直列の共振回路を構成しており、制御信号の電圧が印加されると、スプリアス信号の周波数に共振するように各素子の値が決定されている。従って制御信号の電圧が印加されると、バラクタダイオード４７の静電容量が変化してスプリアス信号の周波数に共振し、スプリアス信号にのみトラップとして動作するように構成されている。制御信号の電圧が印加されない場合は、１３．７５ＧＨｚ〜１４．５ＧＨｚ以外の周波数に共振しており、無線送信機の性能に影響がでないようにしている。
【００５１】
なお、図２に示す４つのトラップ回路は、ミキサ３以降のＲＦ（高周波増幅）段で使用する例を説明してきたが、ミキサ３以前のＩＦ（中間周波数増幅）段で使用してもよい。例えば、無線送信機に入力された０．９５ＧＨｚのＩＦ信号は、前述のようにスプリアス信号のもとになる２倍のＩＦ周波数、つまり、１．９ＧＨｚの信号が弱いながらも存在している。
【００５２】
従って、この１．９ＧＨｚの信号を予めＩＦ段で減衰させておくことにより、ＲＦ段のスプリアス信号である１４．７ＧＨｚの信号を低減させることができる。このように、高周波電力増幅器９の前段でＩＦ信号の高調波を抑圧することで、高周波電力増幅器９によるスプリアスの発生（増幅）を低減させることができる。
【００５３】
具体的には、ＩＦ段の中間周波数増幅器２とミキサ３との間に４つのフィルタ回路の内、任意のトラップ回路を挿入する構成になる。なお、この場合、制御信号入力は常に電圧を印加した状態、つまりフィルタを動作するようにしておく。なお、異なる複数のスプリアス信号に対応させるには、不要信号除去回路１６を複数設けてもよい。また、この場合、トラップ回路６の挿入場所は一カ所に限定しなくてもよい。
また、図２のコイル、コンデンサ、スタブは周波数や部品の特性に合わせて分布定数でも集中定数でも構成することができる。
【実施例２】
【００５４】
図３は無線送信機の他の実施例を示す回路ブロック図である。なお、図１の回路と異なる部分は、無線送信機に入力されたＩＦ信号の検出方法とトラップ回路６への制御信号の生成方法であるため、同じ回路については同じ番号を付与し、詳細な説明を省略する。従って、ここでは図１の不要信号除去回路１６と対応する不要信号除去回路２７について説明する。
【００５５】
図３の不要信号除去回路２７は、無線送信機のＩＦ信号の一部を取り出し、このＩＦ信号の変調成分を除去する変調成分除去回路２０と、１／Ｎ分周器２１と、位相比較器２２と、ループフィルタ２３と、電圧制御発振器２４と、１／Ｍ分周器２５とからなる周波数検出回路２８と、制御回路２６と、トラップ回路６とで構成されている。
【００５６】
なお、位相比較器２２と、ループフィルタ２３と、電圧制御発振器２４と、１／Ｍ分周器２５とでＰＬＬ回路の一種である周波数シンセサイザを構成している。また、トラップ回路６は前述した図２の回路の中で任意の回路を用いる。
【００５７】
なお、分周回路の具体的な値として、１／Ｎ分周器２１と１／Ｍ分周器２５との分周比Ｎ，Ｍをそれぞれ９５としている。つまり、無線送信機のＩＦ信号が９５０ＭＨｚの場合に、１０ＭＨｚの周波数で位相の同期処理が行なわれることになる。なお、本願では電圧制御発振器２４の発振周波数は問題ではないため、分周回路の値はこれに限るものでなく、無線送信機のＩＦ信号よりも十分に低い周波数で、高調波の影響が少ない周波数に分周できる値であればよい。
【００５８】
次に、図３の不要信号除去回路２７の動作について説明する。バンドパスフィルタ１を通過する入力信号の一部は、変調成分除去回路２０に入力されており、ここで変調成分を除去して純粋なキャリア周波数の信号のみを抽出する。次に、このキャリア周波数の信号を１／Ｎ分周器２１で９５分周し、この分周された信号を基準周波数の信号として位相比較器２２に出力する。
【００５９】
位相比較器２２には１／Ｍ分周器２５から出力される比較周波数の信号が入力されており、この比較周波数の信号と基準周波数の信号との位相差信号が位相比較器２２からループフィルタ２３へ出力される。ループフィルタ２３では、入力した位相差信号の交流成分が除去され、位相の進み／遅れに対応した誤差電圧が出力される。
【００６０】
この誤差電圧は電圧制御発振器２４に入力されているため誤差電圧に対応して、自走発振している電圧制御発振器２４の発振周波数が変化する。この電圧制御発振器２４の発振周波数の信号は１／Ｍ分周器２５で９５分周され、位相比較器２２に入力される。つまり、常に基準周波数と同じ周波数になるように電圧制御発振器２４の発振周波数がフィードバックされており、無線送信機のＩＦ信号の周波数に対応する誤差電圧がループフィルタ２３から出力されることになる。
【００６１】
このＩＦ信号の周波数とループフィルタ２３からの誤差電圧との関係を示したものが図４のグラフである。入力信号の入力周波数に対してリニアに誤差電圧が変化していることが読み取れる。従ってこの誤差電圧を図３の制御回路２６へ出力し、制御回路２６ではこの誤差電圧によりＩＦ信号の周波数が識別できるため、この周波数に対応するスプリアス信号を低減させるトラップ回路を制御する制御信号をトラップ回路６へ出力する。
【００６２】
また、図３の回路において、トラップ回路６を図２（Ｄ）の回路で構成すると、制御回路２６を誤差電圧からバラクタダイオード４７への制御信号へ電圧変換するだけの回路で構成することができるため、制御回路２６を安価で簡単な回路にすることができる。また、異なるスプリアス信号に対応するため、複数のフィルタ回路を設けて切り換えなくても、ＩＦ信号の周波数に対応して、無段階に変化するスプリアス信号低減フィルタ回路を構成できる。また、このようにＩＦ信号の周波数を検出するためにＰＬＬ回路を用いているため正確な周波数検出が可能であり、結果的にスプリアス信号を正確に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明による無線送信機の実施例を示す回路ブロック図である。
【図２】本発明による無線送信機に使用するトラップ回路やバンドパスフィルタの切換動作を説明する説明図である。
【図３】本発明による無線送信機の他の実施例を示す回路ブロック図である。
【図４】本発明によるＰＬＬ回路の出力電圧特性を示すグラフである。
【図５】ＩＦ周波数に対するスプリアス周波数の関係を示すグラフである。
【図６】送信信号周波数と、これに対応する送信信号レベルを表すグラフであり、（Ａ）はトラップ回路非動作時を、（Ｂ）はトラップ回路動作時をそれぞれ表している。
【図７】従来の無線送信機を示す回路ブロック図である。
【図８】従来の無線送信機に使用する周波数検出回路を示す回路図である。
【図９】従来の無線送信機に使用する周波数検出回路の回路動作を説明するタイムチャートである。
【符号の説明】
【００６４】
１ バンドパスフィルタ
２ 中間周波数増幅器
３ ミキサ
４ バンドパスフィルタ
５ 高周波増幅器
６ トラップ回路
７ 高周波増幅器
８ バンドパスフィルタ
９ 高周波電力増幅器
１０ バンドリジェクトフィルタ
１１ 局部発振器
１２ 狭帯域バンドパスフィルタ
１３ 中間周波数増幅器
１４ 検波回路
１５ 制御回路
１６ 不要信号除去回路
１７ 周波数検出回路
２０ 変調成分除去回路
２１ １／Ｎ分周器
２２ 位相比較器
２３ ループフィルタ
２４ 電圧制御発振器
２５ １／Ｍ分周器
２６ 制御回路
２７ 不要信号除去回路
２８ 周波数検出回路
３０、３１ ＳＰＤＴスイッチ
３２ λ／４長オープンスタブ
３５ スタブ
３６ ＰＩＮダイオード
３７ λ／４長オープンスタブ
３８ スタブ
３９ 抵抗
４０、４１ ＳＰＤＴスイッチ
４２ バンドパスフィルタ
４３ バンドパスフィルタ
４５ コイル
４６ コンデンサ
４７ バラクタダイオード（容量可変素子）
４８ コイル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線送信機の特性改善に関するものであり、特に、実際の通信周波数とは異なる周波数の信号、例えばスプリアス信号を低減する回路構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、マイクロ波を用いる衛星通信用の送信機は、例えば、１３．７５ＧＨｚ（ギガヘルツ）〜１４．５ＧＨｚ（ギガヘルツ）の高周波信号を送信するため、９５０ＭＨｚ（メガヘルツ）〜１７００ＭＨｚ（メガヘルツ）のＩＦ信号（入力信号）と、１２．８ＧＨｚのローカル信号とをミキサで混合して周波数変換することにより、送信する周波数の送信信号を得るようになっている。
【０００３】
そして、送信機で発生する送信周波数以外の信号のうち、例えばイメージ周波数帯である１１．１ＧＨｚ〜１１．８５ＧＨｚの信号や１２．８ＧＨｚのローカル信号は、その周波数が送信する周波数とかけ離れているため、高周波増幅回路のバンドパスフィルタやバンドリジェクトフィルタなどで容易に除去することができる。
【０００４】
ところが、ミキサ内では、ローカル信号とＩＦ信号の高調波信号とによるスプリアス信号が発生する。例えば、ＩＦ周波数が０．９５ＧＨｚの信号の場合、この周波数の２倍に、前述した１２．８ＧＨｚのローカル周波数を加算した周波数の信号、つまり、１４．７ＧＨｚのスプリアス信号が発生する。この信号は送信周波数の上限である１４．５ＧＨｚより０．２ＧＨｚだけ高い周波数であり、また、送信周波数に極めて近い周波数であるため、高周波増幅回路のバンドパスフィルタだけでは抑圧することが難しい。
【０００５】
一般的にこのような高い周波数のバンドパスフィルタは、高周波用の基板などの上にマイクロストリップラインで形成されているが、負荷の変動、製作精度のバラツキ、温度による誘電率の変化に伴う周波数帯域のずれなどを考慮し、規定の周波数帯域より広い通過帯域に設計してあり、前述したスプリアス信号が通過帯域内に入って通過し、結果的に不要な信号を除去しきれない場合がある。
【０００６】
このような不具合を改善する目的で、入力する送信信号の周波数に対応して最適なバンドパスフィルタを選択して用いる技術が開示されている。以下に携帯電話（無線通信機）用の送信機を例としてバンドパスフィルタを切り換える構成を説明する。
【０００７】
図７は無線通信機の送信機側の構成を示す回路ブロック図であり、図７において、１００は無線送信機で、これは、入力信号Ｓ１を受けて、その電圧に比例した周波数の信号Ｓ１１を発生する電圧制御型発振器８７と、ローカル信号Ｓ１２を生成する局部発振器８６と、信号Ｓ１１と信号Ｓ１２とを混合して周波数変換するミキサ８５と、ミキサ８５の出力信号Ｓ１３を増幅する電力増幅器８４と、電力増幅器８４の出力信号Ｓ１４から送信すべきでない不要な周波数の信号成分を除去する不要信号除去回路１００ａと、同不要信号除去回路１００ａにより不要な周波数の信号成分が除去された信号Ｓ１７を外部に向けて送信するアンテナ８１と、不要信号除去回路１００ａとアンテナ８１との間で、送信機側と受信機側とに信号経路を切り換えるスイッチ８２とから構成されている。
【０００８】
また、不要信号除去回路部１００ａにおいて、８３ａ〜８３ｎは互いに異なる通過帯域を有する複数の帯域通過フィルタ、８８は送信用電力増幅器８４と複数の帯域通過フィルタ８３ａ〜８３ｎとの間の信号経路を切り換えるスイッチ、８９は送信用電力増幅器８４から出力された出力信号Ｓ１４から実際に通信を行う周波数を検出する周波数検出回路、９０は周波数検出回路８９の出力信号Ｓ１５によりスイッチ回路８８のスイッチングを制御する信号Ｓ１６を生成する信号生成回路である。
【０００９】
図８は上記周波数検出回路８９の構成を示す回路図であり、この周波数検出回路８９は、送信用電力増幅器８４からの出力信号Ｓ１４を受けるＮＯＴ回路９１と、送信用電力増幅器８４からの出力信号Ｓ１４とＮＯＴ回路９１の出力信号Ｓ３１が入力されるＡＮＤ回路９２と、ＡＮＤ回路９２の出力Ｓ３２と接地間に挿入されたコンデンサ９３と、コンデンサ９３に対して並列に接続された抵抗９４とから構成されている。
【００１０】
図９は図８の信号Ｓ１４，Ｓ３１，Ｓ３２の波形図であり、図９に示すように、信号Ｓ１４と信号Ｓ３１の位相のずれに対応して、信号Ｓ３２のパルス幅が決定される。ここで、信号Ｓ１４には、この通信機の実際の通信を行う周波数の信号の他に、電力増幅器８４の後段で発生した，使用周波数帯内の信号ではあるが、実際の通信を行う周波数とは異なる周波数の微弱な（振幅レベルが小さい）信号が含まれるが、この信号はＮＯＴ回路９１を通過する間に殆ど無くなり、ＡＮＤ回路９２から出力される信号Ｓ３２は実際の通信を行う周波数の信号のみで構成されることになる。なお、信号Ｓ３２は図７における信号Ｓ１５と同じ信号である。
【００１１】
図７の信号生成回路９０では、この信号Ｓ１５を入力し、入力信号Ｓ１５の電圧に対応したデジタル信号を発生させ、そして、このデジタル信号をデコードしてスイッチ回路８８のスイッチングを制御する信号Ｓ１６を生成し、この信号Ｓ１６がスイッチ回路８８の信号経路を切り換える。
【００１２】
次に、動作について説明する。入力信号Ｓ１は電圧制御型発振器８７に入力され、その電圧に比例した周波数の信号Ｓ１１となる。一方、局部発振器８６では信号Ｓ１１と合成され、信号Ｓ１１を送信すべき周波数の信号に変換するためのローカル信号Ｓ１２を発生する。そして、ミキサ８５にて信号Ｓ１１とローカル信号Ｓ１２が混合され、周波数変換が行なわれる。
【００１３】
該ミキサ８５にて合成された信号Ｓ１３は、電力増幅器８４により増幅され信号Ｓ１４となる。そして、この信号Ｓ１４はスイッチ回路８８へ送られると同時に、周波数検出回路８９に入力され、周波数検出回路８９は信号Ｓ１４から実際に通信を行う周波数を検出する。
【００１４】
周波数検出回路８９はこの検出した周波数に応じた電圧信号Ｓ１５を生成し、信号生成回路９０はこの信号Ｓ１５の電圧に応じてスイッチ回路８８のスイッチングを行う信号Ｓ１６を生成する。
【００１５】
そして、このスイッチング制御信号Ｓ１６がスイッチ回路８８に入力されると、スイッチ回路８８の一つの信号経路が選択され、信号Ｓ１４は上記検出した実際に通信を行う周波数をその通過帯域としているフィルタ（例えば、図７ではフィルタ８３ｂ）に導かれてこのフィルタ（フィルタ８３ｂ）を通過し、このフィルタ（フィルタ８３ｂ）を通過した信号Ｓ１７が、スイッチ８２を通過してアンテナ８１より送信されるように構成されている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１６】
しかしながら、周波数検出回路８９が、ＮＯＴ回路９１とＡＮＤ回路９２とからなる信号のエッジ検出回路、及び抵抗とコンデンサからなる時定数回路で構成されているため、温度変化による検出周波数の誤差が大きかった。特に本願のように１０ＧＨｚ以上の周波数を取り扱う場合は誤差が大きく、正確にスプリアス周波数の信号を低減させることができない場合があった。また、高周波である送信信号を用いてこのような回路を構成することは非常に困難であった。
【００１７】
【特許文献１】特開平７−２２９７１号公報（第４−５頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は以上述べた問題点を解決し、マイクロ波を取り扱う無線送信機においても、負荷の変動、製作精度のバラツキ、温度変化などに左右されず、正確にスプリアス周波数の信号を低減させる無線送信機を提供することを目的とする。また、非常に周波数が高い高周波である送信信号でなく、比較的周波数の低いＩＦ信号を用いて送信信号の周波数検出を行なうことにより、簡単な回路構成で安価な無線送信機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は上述の課題を解決するため、所定周波数のローカル信号を発生する局部発振器と、前記ローカル信号と入力されたＩＦ信号とを混合し高周波信号へ変換するミキサを備えた無線送信機において、
前記ミキサより後段に設けられ、所定周波数の不要信号を減衰させるトラップ回路と、前記ＩＦ信号の周波数を検出する周波数検出回路と、同周波数検出回路の検出結果に対応して前記トラップ回路を制御する制御回路とを備えた不要信号除去回路を設ける。
【００２０】
また、前記不要信号除去回路の周波数検出回路は、前記ＩＦ信号を基準周波数とするＰＬＬ(Phase Locked Loop )回路で構成され、前記制御回路は、前記ＰＬＬ回路内に含まれる電圧制御発振器の発振周波数を制御する誤差電圧を入力し、同誤差電圧に対応して前記トラップ回路へ制御電圧を印加する構成にする。
【００２１】
さらに、前記トラップ回路は、同トラップ回路の入力と出力とを結ぶ線路に一端を接続する一方、他端を接地し、共振周波数を入力電圧で可変できる容量可変素子を備えた直列共振回路からなり、前記容量可変素子に前記制御回路を介して前記制御電圧を印加してなる構成にする。
【発明の効果】
【００２２】
以上の手段を用いることにより、本発明による無線送信機によれば、
請求項１に係わる発明は、ミキサより後段に設けられ、所定周波数の不要信号を減衰させるトラップ回路と、ＩＦ信号の周波数を検出する周波数検出回路と、同周波数検出回路の検出結果に対応して前記トラップ回路を制御する制御回路とを備えた不要信号除去回路を設けることにより、
比較的低い周波数を取り扱う中間周波数増幅段の信号を用いて送信信号の周波数を検出し、この検出結果で比較的高い周波数を取り扱う高周波増幅段のトラップ回路を制御するため、マイクロ波などの高い周波数を取り扱う無線送信機においても、周波数の検出を比較的低い周波数で行なうことができ、高精度の周波数検出を行なう検出回路を安価に構成することができる。
【００２３】
請求項２に係わる発明は、不要信号除去回路の周波数検出回路は、ＩＦ信号を基準周波数とするＰＬＬ( Phase Locked Loop)回路で構成され、制御回路は、ＰＬＬ回路内に含まれる電圧制御発振器の発振周波数を制御する誤差電圧を入力し、同誤差電圧に対応してトラップ回路へ制御電圧を印加してなるようにすることにより、
ＩＦ信号の周波数を検出するためにＰＬＬ回路を用いているため正確な周波数検出が可能であり、結果的にスプリアス信号を正確に低減することができる。
【００２４】
請求項３に係わる発明は、トラップ回路は、同トラップ回路の入力と出力とを結ぶ線路に一端を接続する一方、他端を接地し、共振周波数を入力電圧で可変できる容量可変素子を備えた直列共振回路からなり、容量可変素子に制御回路を介して制御電圧を印加してなることにより、
制御回路を誤差電圧から容量可変素子への制御信号へ電圧変換するだけの回路で構成することができるため、制御回路を安価で簡単な回路にすることができる。また、異なるスプリアス信号に対応するため、複数のフィルタ回路を設けて切り換えなくても、ＩＦ信号の周波数に対応して、無段階に変化するスプリアス信号低減フィルタ回路を構成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいた実施例として詳細に説明する。
【実施例１】
【００２６】
図１は本発明による無線送信機の実施例を示す回路ブロック図である。この無線送信機は、マイクロ波を用いる衛星通信に使用され、１３．７５ＧＨｚ〜１４．５ＧＨｚの高周波信号を送信するため、９５０ＭＨｚ〜１７００ＭＨｚのＩＦ信号（入力信号）と、１２．８ＧＨｚのローカル信号とをミキサで混合することにより送信信号（ＲＦ信号）に変換するようになっている。
【００２７】
この無線送信機は、ＩＦ帯のバンドパスフィルタ１と、入力されたＩＦ信号を増幅する中間周波数増幅器２と、１２．８ＧＨｚのローカル信号を発振する局部発振器１１と、ＩＦ信号とローカル信号とを混合し、１３．７５ＧＨｚ〜１４．５ＧＨｚの送信用高周波信号に変換するミキサ３と、ＲＦ帯のバンドパスフィルタ４と、送信用高周波信号を増幅する高周波増幅器５と、特定の周波数の信号のみ減衰させるトラップ回路６と、高周波増幅器７と、ＲＦ帯のバンドパスフィルタ８と、高周波電力増幅器９と、バンドリジェクトフィルタ１０と、ＩＦ帯の狭帯域バンドパスフィルタ１２と、中間周波数増幅器１３と、検波回路１４と、制御回路１５とから構成されている。
【００２８】
なお、狭帯域バンドパスフィルタ１２と、中間周波数増幅器１３と、検波回路１４とで周波数検出回路１７を構成し、さらに、この周波数検出回路１７と、トラップ回路６と、制御回路１５とで不要信号除去回路１６を形成しており、入力信号に対応して特定の周波数の信号（スプリアス信号など）をトラップ回路６で減衰させるようになっている。
また、信号の流れにおいて、ミキサ３より前、つまり、ＩＦ信号を取り扱う部分を前段と呼称し、さらに、ミキサ３より後、つまり、送信用高周波信号を取り扱う部分や電力増幅された送信用高周波信号を取り扱う部分を後段と呼称する。
【００２９】
次にこの回路の動作を図１を用いて説明する。まず、入力されたＩＦ信号は入力されたＩＦ信号の中から所要のＩＦ周波数範囲（例えば０．９５ＭＨｚ〜１．７ＧＨｚ）だけ通過させるバンドパスフィルタ１で不要な信号を除去し、中間周波数増幅器２で増幅される。そして、局部発振器１１で発振された１２．８ＧＨｚのローカル信号と増幅されたＩＦ信号とがミキサ３で混合される。
【００３０】
２つの信号が混合された結果、例えばＩＦ信号が０．９５ＭＨｚとすると、１２．８ＧＨｚ±０．９５ＧＨｚの周波数の信号、つまり、１３．７５ＧＨｚと１１．８５ＧＨｚとの信号が生成される。ところが、バンドパスフィルタ４は１３．７５ＧＨｚ〜１４．５ＧＨｚの信号のみを通過させるため、この生成された信号のうち、１３．７５ＧＨｚの信号のみが高周波増幅器５で増幅される。
【００３１】
そして、増幅された信号はトラップ回路６を通過し、再度、高周波増幅器７で増幅される。そして、１３．７５ＧＨｚ〜１４．５ＧＨｚの信号のみを通過させるバンドパスフィルタ８で不要な信号を除去する。なお、このトラップ回路６の動作については、後で詳細に説明する。
【００３２】
次に、不要な信号が除去された信号は高周波電力増幅器９で所定の電力に増幅され、ＲＦ帯のバンドリジェクトフィルタ１０で、さらに送信帯域外の不要な信号を除去して出力され、図示しないアンテナで電波として送信される。
【００３３】
一方、バンドパスフィルタ１を通過したＩＦ信号の一部は、狭帯域バンドパスフィルタ１２に入力されており、特定の周波数、例えば０．９５ＧＨｚ近傍の周波数帯の信号のみをピックアップするようになっている。ここで、狭帯域バンドパスフィルタ１２は、例えば０．９５ＧＨｚ〜１．１ＧＨｚの信号のみを通過させるものとする。このピックアップされた信号は中間周波数増幅器１３で増幅され、検波回路１４で検波されて制御回路１５へ入力される。
【００３４】
制御回路１５では検波された信号、例えば、０．９５ＧＨｚの周波数の信号が検出されると、特定の周波数の信号を減衰させるトラップの機能を動作させる制御信号をトラップ回路６へ出力する。なお、制御信号は所定の電圧であり、入力されたＩＦ信号の周波数が狭帯域バンドパスフィルタ１２を通過できない帯域の周波数で、検波回路１４の出力がない場合、制御信号は所定の電圧値とはならず、トラップ回路６は動作しない。逆に、入力されたＩＦ信号の周波数が狭帯域バンドパスフィルタ１２を通過できる帯域の周波数で、検波回路１４の出力がある場合、制御信号は所定の電圧値となり、トラップ回路６は動作する。
【００３５】
なお、特定の周波数の信号を減衰させるトラップの機能とは、例えば前述したスプリアス信号を減衰させることを示している。前述の通り本実施例では、入力された信号のＩＦ周波数が０．９５ＧＨｚの場合は１４．７ＧＨｚの信号がスプリアス信号として発生する。従ってトラップ回路６はこのスプリアス信号を減衰させる機能を備えている。
【００３６】
このように、比較的低い周波数を取り扱う中間周波数増幅段のＩＦ信号を用いて、送信信号の周波数を検出し、この検出結果で比較的高い周波数を取り扱う高周波増幅段のトラップ回路を制御するため、マイクロ波などの高い周波数を取り扱う無線送信機においても、周波数の検出を比較的低い周波数で行なうことができ、高精度の周波数検出を行なう検出回路を安価に構成することができる。また、入力信号の周波数に対応して、トラップ回路６を制御するため、例えば負荷の変動、製作精度のバラツキ、温度変化などでバンドパスフィルタの帯域特性がずれたとしても、トラップ回路６を用いて正確にスプリアス周波数を低減させることができる。
【００３７】
次に図５と図６とを用いてＩＦ周波数とスプリアス周波数の関係、及びトラップ回路の効果を詳細に説明する。図５は、ＩＦ周波数に対するスプリアス周波数の関係を示すグラフである。また、図６は送信信号周波数と、これに対応する送信信号レベルを表すグラフであり、図６（Ａ）はトラップ回路非動作時を、図６（Ｂ）はトラップ回路動作時をそれぞれ表している。
【００３８】
ＩＦ周波数とスプリアス周波数の関係は前述したように一定の関係があり、例えば図５に示すような比例関係になっている。しかも、最低のＩＦ周波数である０．９５ＧＨｚが入力されても、そのスプリアス周波数は１４．７ＧＨｚであり、送信周波数帯である１３．７５ＧＨｚ〜１４．５ＧＨｚの周波数帯の外である。
【００３９】
しかしながら、実際の送信信号レベル特性はバンドパスフィルタの特性で決定され、スプリアス信号の周波数が送信周波数帯に近い場合、例えば図６（Ａ）に示すように、１４．７ＧＨｚのスプリアス信号を通過帯域内に含む場合がある。この場合、トラップ回路が非動作状態であると、入力されたＩＦ周波数０．９５ＧＨｚに対応して、意図する送信周波数である１３．７５ＧＨｚは所定の送信信号レベルで送信されるが、同時にＩＦ周波数０．９５ＧＨｚに対応して発生した１４．７ＧＨｚのスプリアス信号も増幅され、スプリアス許容レベルをオーバーして送信されることになる。
【００４０】
一方、図６（Ｂ）のようにトラップ回路が動作状態であると、入力されたＩＦ周波数０．９５ＧＨｚに対応して、意図する送信周波数である１３．７５ＧＨｚは所定の送信信号レベルで送信され、同時にＩＦ周波数０．９５ＧＨｚに対応して発生した１４．７ＧＨｚのスプリアス信号はトラップ回路で減衰されて許容レベル以下に抑制される。
このとき、図６（Ｂ）のようにトラップ回路による通過特性への影響が送信信号の周波数帯域（本実施例では１３．７５ＧＨｚ〜１４．５ＧＨｚ）に現れる場合があるが、送信信号の周波数（１３．７５ＧＨｚ）とトラップ回路による減衰領域が離れるようにトラップ回路の特性を設定することにより、送信信号に影響を与えることはない。
【００４１】
次に図２の説明図を用いてトラップ回路６の動作を説明する。図２は本発明による無線送信機に使用するトラップ回路やバンドパスフィルタの切換動作を説明する説明図であり、図２（Ａ）〜図２（Ｄ）の４種類の具体的な回路を示しており、実際にはこの中の任意の１種類を用いる。
【００４２】
図２（Ａ）は２つのＳＰＤＴ（Single Pole Double Through）スイッチ３０、３１を用いて、入力から出力へスルーで抜ける経路と、入力から出力へ減衰させたい信号（例えば１４．７ＧＨｚのスプリアス）の波長λに対するλ／４長のオープンスタブ３２を介して抜ける経路とを制御信号の電圧で切り換える構成になっている。
【００４３】
λ／４長のオープンスタブ３２は１４．７ＧＨｚの信号に対してインピーダンスがゼロとなる。つまり、１４．７ＧＨｚ以外の信号に対してλ／４長のオープンスタブ３２は高インピーダンスとなるため、入力から出力へスルーで抜けるが、１４．７ＧＨｚの信号は減衰する。従って、無線送信機へ入力されたＩＦ周波数が０．９５ＧＨｚの場合は、制御信号によりλ／４長のオープンスタブ３２の経路へ切り換えられ、結果的に０．９５ＧＨｚのＩＦ周波数に対応する１３．７５ＧＨｚの送信信号は減衰なしで入力から出力へ抜け、１４．７ＧＨｚのスプリアス信号はこのλ／４長のオープンスタブ３２によって減衰されて出力される。
【００４４】
図２（Ｂ）の回路は入力から出力がスルーで接続されており、この入力／出力の間に、スタブ３５を介して接続された制御信号のライン、及びアノードが接続され、カソードにλ／４長のオープンスタブ３７が接続されたＰＩＮダイオード３６が配置されている。このＰＩＮダイオード３６のカソードはスタブ３８を介して抵抗で接地（ＧＮＤ）されており、制御信号に電圧を印加するとＰＩＮダイオード３６が導通し、λ／４長のオープンスタブ３７が入出力間に接続される構成となっている。このλ／４長のオープンスタブ３７も前述のように所定のスプリアス信号のみを減衰させる構成となっている。
【００４５】
なお、スタブ３５はマイクロストリップラインなどの高周波回路基板で用いられる分布定数線路で構成したバイアス( 本実施例では制御信号) 供給回路である。通過させたい高周波信号（波長λ）に対して、特性インピーダンスの高い（線路幅の細い）λ／４線路と先端を開放した特性インピーダンスの低い（線路幅の太い）λ／４線路を、図２（Ｂ）のように入力／出力間の線路に接続する。このような構成によると、通過させたい高周波信号に対しては、入力／出力間の線路からスタブ３５を見たときの入力インピーダンスが無限大となり、バイアス供給回路側への高周波信号の流れ出しを防ぐことができる。
【００４６】
また、スタブ３８の作用もスタブ３５と同様で、ＰＩＮダイオード３６のカソードとオープンスタブ３７の接続点からスタブ３８を見た入力インピーダンスが通過させたい高周波信号に対して無限大となるため、ＰＩＮダイオード３６の制御信号は抵抗３９を介して接地（ＧＮＤ）へと流れるが、入力／出力間の線路に流れる高周波信号が入力インピーダンスの高いスタブ３８のラインに流れ出すことはない。
【００４７】
図２（Ｃ）は２つのＳＰＤＴスイッチ４０、４１を用いて、入力と出力間で、２つのバンドパスフィルタ４２と４３とを制御信号で切り換える構成になっている。例えばバンドパスフィルタ４２を１３．７５ＧＨｚ〜１４．５ＧＨｚ通過の特性にし、バンドパスフィルタ４３を１３．７５ＧＨｚ〜１４．０ＧＨｚを通過する特性にしておく。
【００４８】
そして、無線送信機の入力周波数が０．９５ＧＨｚの場合は、制御信号によりバンドパスフィルタ４３を選択するように切り換える。つまり、正規の信号である１３．７５ＧＨｚは通過させるが、１４．７ＧＨｚのスプリアス信号はこのバンドパスフィルタ４３によって減衰される。
【００４９】
図２（Ｄ）の回路は入力から出力がスルーで接続されており、この中間にコイル４５、及びコンデンサ４６が直列に接続されている。コイル４５に接続されている側のコンデンサ４６の他端にはコイル４８を介して制御信号が入力されるようになっており、また、コンデンサ４６の他端には、入力電圧で容量を可変できる容量可変素子、例えばバラクタダイオード４７のカソードが接続され、バラクタダイオード４７のアノードは接地されている。
【００５０】
コイル４５とコンデンサ４６とバラクタダイオード４７とは直列の共振回路を構成しており、制御信号の電圧が印加されると、スプリアス信号の周波数に共振するように各素子の値が決定されている。従って制御信号の電圧が印加されると、バラクタダイオード４７の静電容量が変化してスプリアス信号の周波数に共振し、スプリアス信号にのみトラップとして動作するように構成されている。制御信号の電圧が印加されない場合は、１３．７５ＧＨｚ〜１４．５ＧＨｚ以外の周波数に共振しており、無線送信機の性能に影響がでないようにしている。
【００５１】
なお、図２に示す４つのトラップ回路は、ミキサ３以降のＲＦ（高周波増幅）段で使用する例を説明してきたが、ミキサ３以前のＩＦ（中間周波数増幅）段で使用してもよい。例えば、無線送信機に入力された０．９５ＧＨｚのＩＦ信号は、前述のようにスプリアス信号のもとになる２倍のＩＦ周波数、つまり、１．９ＧＨｚの信号が弱いながらも存在している。
【００５２】
従って、この１．９ＧＨｚの信号を予めＩＦ段で減衰させておくことにより、ＲＦ段のスプリアス信号である１４．７ＧＨｚの信号を低減させることができる。このように、高周波電力増幅器９の前段でＩＦ信号の高調波を抑圧することで、高周波電力増幅器９によるスプリアスの発生（増幅）を低減させることができる。
【００５３】
具体的には、ＩＦ段の中間周波数増幅器２とミキサ３との間に４つのフィルタ回路の内、任意のトラップ回路を挿入する構成になる。なお、この場合、制御信号入力は常に電圧を印加した状態、つまりフィルタを動作するようにしておく。なお、異なる複数のスプリアス信号に対応させるには、不要信号除去回路１６を複数設けてもよい。また、この場合、トラップ回路６の挿入場所は一カ所に限定しなくてもよい。
また、図２のコイル、コンデンサ、スタブは周波数や部品の特性に合わせて分布定数でも集中定数でも構成することができる。
【実施例２】
【００５４】
図３は無線送信機の他の実施例を示す回路ブロック図である。なお、図１の回路と異なる部分は、無線送信機に入力されたＩＦ信号の検出方法とトラップ回路６への制御信号の生成方法であるため、同じ回路については同じ番号を付与し、詳細な説明を省略する。従って、ここでは図１の不要信号除去回路１６と対応する不要信号除去回路２７について説明する。
【００５５】
図３の不要信号除去回路２７は、無線送信機のＩＦ信号の一部を取り出し、このＩＦ信号の変調成分を除去する変調成分除去回路２０と、１／Ｎ分周器２１と、位相比較器２２と、ループフィルタ２３と、電圧制御発振器２４と、１／Ｍ分周器２５とからなる周波数検出回路２８と、制御回路２６と、トラップ回路６とで構成されている。
【００５６】
なお、位相比較器２２と、ループフィルタ２３と、電圧制御発振器２４と、１／Ｍ分周器２５とでＰＬＬ回路の一種である周波数シンセサイザを構成している。また、トラップ回路６は前述した図２の回路の中で任意の回路を用いる。
【００５７】
なお、分周回路の具体的な値として、１／Ｎ分周器２１と１／Ｍ分周器２５との分周比Ｎ，Ｍをそれぞれ９５としている。つまり、無線送信機のＩＦ信号が９５０ＭＨｚの場合に、１０ＭＨｚの周波数で位相の同期処理が行なわれることになる。なお、本願では電圧制御発振器２４の発振周波数は問題ではないため、分周回路の値はこれに限るものでなく、無線送信機のＩＦ信号よりも十分に低い周波数で、高調波の影響が少ない周波数に分周できる値であればよい。
【００５８】
次に、図３の不要信号除去回路２７の動作について説明する。バンドパスフィルタ１を通過する入力信号の一部は、変調成分除去回路２０に入力されており、ここで変調成分を除去して純粋なキャリア周波数の信号のみを抽出する。次に、このキャリア周波数の信号を１／Ｎ分周器２１で９５分周し、この分周された信号を基準周波数の信号として位相比較器２２に出力する。
【００５９】
位相比較器２２には１／Ｍ分周器２５から出力される比較周波数の信号が入力されており、この比較周波数の信号と基準周波数の信号との位相差信号が位相比較器２２からループフィルタ２３へ出力される。ループフィルタ２３では、入力した位相差信号の交流成分が除去され、位相の進み／遅れに対応した誤差電圧が出力される。
【００６０】
この誤差電圧は電圧制御発振器２４に入力されているため誤差電圧に対応して、自走発振している電圧制御発振器２４の発振周波数が変化する。この電圧制御発振器２４の発振周波数の信号は１／Ｍ分周器２５で９５分周され、位相比較器２２に入力される。つまり、常に基準周波数と同じ周波数になるように電圧制御発振器２４の発振周波数がフィードバックされており、無線送信機のＩＦ信号の周波数に対応する誤差電圧がループフィルタ２３から出力されることになる。
【００６１】
このＩＦ信号の周波数とループフィルタ２３からの誤差電圧との関係を示したものが図４のグラフである。入力信号の入力周波数に対してリニアに誤差電圧が変化していることが読み取れる。従ってこの誤差電圧を図３の制御回路２６へ出力し、制御回路２６ではこの誤差電圧によりＩＦ信号の周波数が識別できるため、この周波数に対応するスプリアス信号を低減させるトラップ回路を制御する制御信号をトラップ回路６へ出力する。
【００６２】
また、図３の回路において、トラップ回路６を図２（Ｄ）の回路で構成すると、制御回路２６を誤差電圧からバラクタダイオード４７への制御信号へ電圧変換するだけの回路で構成することができるため、制御回路２６を安価で簡単な回路にすることができる。また、異なるスプリアス信号に対応するため、複数のフィルタ回路を設けて切り換えなくても、ＩＦ信号の周波数に対応して、無段階に変化するスプリアス信号低減フィルタ回路を構成できる。また、このようにＩＦ信号の周波数を検出するためにＰＬＬ回路を用いているため正確な周波数検出が可能であり、結果的にスプリアス信号を正確に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明による無線送信機の実施例を示す回路ブロック図である。
【図２】本発明による無線送信機に使用するトラップ回路やバンドパスフィルタの切換動作を説明する説明図である。
【図３】本発明による無線送信機の他の実施例を示す回路ブロック図である。
【図４】本発明によるＰＬＬ回路の出力電圧特性を示すグラフである。
【図５】ＩＦ周波数に対するスプリアス周波数の関係を示すグラフである。
【図６】送信信号周波数と、これに対応する送信信号レベルを表すグラフであり、（Ａ）はトラップ回路非動作時を、（Ｂ）はトラップ回路動作時をそれぞれ表している。
【図７】従来の無線送信機を示す回路ブロック図である。
【図８】従来の無線送信機に使用する周波数検出回路を示す回路図である。
【図９】従来の無線送信機に使用する周波数検出回路の回路動作を説明するタイムチャートである。
【符号の説明】
【００６４】
１ バンドパスフィルタ
２ 中間周波数増幅器
３ ミキサ
４ バンドパスフィルタ
５ 高周波増幅器
６ トラップ回路
７ 高周波増幅器
８ バンドパスフィルタ
９ 高周波電力増幅器
１０ バンドリジェクトフィルタ
１１ 局部発振器
１２ 狭帯域バンドパスフィルタ
１３ 中間周波数増幅器
１４ 検波回路
１５ 制御回路
１６ 不要信号除去回路
１７ 周波数検出回路
２０ 変調成分除去回路
２１ １／Ｎ分周器
２２ 位相比較器
２３ ループフィルタ
２４ 電圧制御発振器
２５ １／Ｍ分周器
２６ 制御回路
２７ 不要信号除去回路
２８ 周波数検出回路
３０、３１ ＳＰＤＴスイッチ
３２ λ／４長オープンスタブ
３５ スタブ
３６ ＰＩＮダイオード
３７ λ／４長オープンスタブ
３８ スタブ
３９ 抵抗
４０、４１ ＳＰＤＴスイッチ
４２ バンドパスフィルタ
４３ バンドパスフィルタ
４５ コイル
４６ コンデンサ
４７ バラクタダイオード（容量可変素子）
４８ コイル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定周波数のローカル信号を発生する局部発振器と、前記ローカル信号と入力されたＩＦ信号とを混合し高周波信号へ変換するミキサを備えた無線送信機において、
前記ミキサより後段に設けられ、所定周波数の不要信号を減衰させるトラップ回路と、前記ＩＦ信号の周波数を検出する周波数検出回路と、同周波数検出回路の検出結果に対応して前記トラップ回路を制御する制御回路とを備えた不要信号除去回路を設けてなることを特徴とする無線送信機。
【請求項２】
前記不要信号除去回路の周波数検出回路は、前記ＩＦ信号を基準周波数とするＰＬＬ(Phase Locked Loop )回路で構成され、前記制御回路は、前記ＰＬＬ回路内に含まれる電圧制御発振器の発振周波数を制御する誤差電圧を入力し、同誤差電圧に対応して前記トラップ回路へ制御電圧を印加してなることを特徴とする請求項１記載の無線送信機。
【請求項３】
前記トラップ回路は、同トラップ回路の入力と出力とを結ぶ線路に一端を接続する一方、他端を接地し、共振周波数を入力電圧で可変できる容量可変素子を備えた直列共振回路からなり、前記容量可変素子に前記制御回路を介して前記制御電圧を印加してなることを特徴とする請求項２記載の無線送信機。
【請求項１】
所定周波数のローカル信号を発生する局部発振器と、前記ローカル信号と入力されたＩＦ信号とを混合し高周波信号へ変換するミキサを備えた無線送信機において、
前記ミキサより後段に設けられ、所定周波数の不要信号を減衰させるトラップ回路と、前記ＩＦ信号の周波数を検出する周波数検出回路と、同周波数検出回路の検出結果に対応して前記トラップ回路を制御する制御回路とを備えた不要信号除去回路を設けてなることを特徴とする無線送信機。
【請求項２】
前記不要信号除去回路の周波数検出回路は、前記ＩＦ信号を基準周波数とするＰＬＬ(Phase Locked Loop )回路で構成され、前記制御回路は、前記ＰＬＬ回路内に含まれる電圧制御発振器の発振周波数を制御する誤差電圧を入力し、同誤差電圧に対応して前記トラップ回路へ制御電圧を印加してなることを特徴とする請求項１記載の無線送信機。
【請求項３】
前記トラップ回路は、同トラップ回路の入力と出力とを結ぶ線路に一端を接続する一方、他端を接地し、共振周波数を入力電圧で可変できる容量可変素子を備えた直列共振回路からなり、前記容量可変素子に前記制御回路を介して前記制御電圧を印加してなることを特徴とする請求項２記載の無線送信機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−４３４５５（Ｐ２００７−４３４５５Ａ）
【公開日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２２５０１７（Ｐ２００５−２２５０１７）
【出願日】平成１７年８月３日（２００５．８．３）
【出願人】（０００００６６１１）株式会社富士通ゼネラル (1,266)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月３日（２００５．８．３）
【出願人】（０００００６６１１）株式会社富士通ゼネラル (1,266)
【Ｆターム（参考）】
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