JP3913114B2

JP3913114B2 - Frequency converter

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Publication number: JP3913114B2
Application number: JP2002164145A
Authority: JP
Inventors: 知多佳真鍋; 光容毛笠
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2002-06-05
Filing date: 2002-06-05
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2022-06-05
Also published as: JP2004015292A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，受信された無線周波数の信号を中間周波数の信号に周波数変換したり，送信する中間周波数の信号を無線周波数の信号に周波数変換する周波数変換装置に係り，詳しくは，外部より受信する高精度な標準電波或いはこれに類する高精度の電波信号を用いることによって高精度な周波数変換を実現するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年におけるデータ通信の急速な普及に伴って高速な回線網への需要はますます増加している。しかしながら，有線網によって供給される高速回線は，一般の消費者にとっては依然高価なものであり，より低価格なサービスを提供することができるローカルな無線通信網の研究開発が盛んに行われている。このローカル無線網は，小さなアンテナで十分な利得を得ることができる準ミリ波（３ＧＨｚ〜３０ＧＨｚ），或いはミリ波（３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚ）という高周波帯域を利用して，例えば電話交換局等に設けられたハブ局から所定の範囲内に存在する複数の子局に高速な双方向データ通信回線を提供したり，ローカルなテレビ電話サービスを提供する場合等に利用される。
上述した準ミリ波やミリ波といった高周波帯域の信号を利用して無線通信を行う場合，例えば数十〜数百ＭＨｚ程度の中間周波数の信号を介して，分離復号化等の受信処理，符号化合成等の送信処理，或いは信号の増幅処理等を行うことにより，これら受信，送信及び増幅処理に必要な回路構成を簡素化し，低価格化するのが一般的である。
上記無線周波数の信号を上記中間周波数の信号に周波数変換したり，上記中間周波数の信号を無線周波数の信号に周波数変換する周波数変換装置の一般的な構成及びその装置における周波数の変移を図６（ａ）に示す。
同図に示すブロック図の如く，一般的な周波数変換装置Ｄは，ミキサ１１ａと，局部発振器１２ａ（発振周波数ｆ＿１）と，周波数選択フィルタ１３ａと，ミキサ１１ｂと，局部発振器１２ｂ（発振周波数ｆ＿２）と，周波数選択フィルタ１３ｂとを具備して概略構成される。
上記周波数変換装置Ｄがダウンコンバータである場合，受信した信号の周波数は，同図に示す如く変移する。即ち，受信した入力周波数ｆ＿ｉｎは上記ミキサ１１ａにより上記局部発振器１２ａの発振周波数ｆ＿１と混合され，両者の和或いは差の周波数成分を含む信号となる。このうち，両者の差の信号である中間周波数ｆ＿ｍが上記周波数選択フィルタ１３ａにより選択される。更に，上記中間周波数ｆ＿ｍに対して，上記ミキサ１１ｂ，上記局部発振器１２ｂ，及び上記周波数フィルタ１３ｂによって上記同様な処理が施され，出力周波数ｆ＿ｏｕｔの信号として周波数変換される。
このように，従来公知の周波数変換装置では，ミキサ１１，局部発振器１２，周波数選択フィルタ１３とにより構成される混合段を必要に応じて複数設けることにより，受信した信号の周波数を所定の中間周波数を介して，所定の出力周波数へと変換し，出力することが可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ここで，入力周波数に対して混合される所定の発振周波数を発振する上記局部発振器１２ａ（１２ｂも同様である）の一般的な構成を図６（ｂ）に示す。
図６（ｂ）に示す如く，上記局部発振器１２ａは，基準発振器１８，１／Ｒ分周器１７，位相比較器１６，１／Ｎ分周器１５，ループフィルタ１９，ＶＣＯ（電圧制御発振器）１４を具備して構成される。
これにより，上記ループフィルタ１９により形成される制御ループが負帰還特性であれば，上記１／Ｒ分周器１７を介して上記位相比較器１６に入力される上記基準発振器１８の周波数（参照周波数：ｆ＿ｒｅｆ）と，上記１／Ｎ分周器１５を介して上記位相比較器１６に入力される上記ＶＣＯ１４の周波数（発振周波数：ｆ＿ｏｓｃ）との周波数偏差が無くなるところで安定する。即ち，上記局部発振器１２ａの発振周波数ｆ＿ｏｓｃは（Ｎ／Ｒ）×ｆ＿ｒｅｆとなる。
従って，上記局部発振器１２ａの発振周波数ｆ＿ｏｓｃは，分周比Ｎ／Ｒ（周波数指令設定）に応じて任意に設定可能であり，且つその周波数精度は上記基準発振器１８の周波数精度に応じたものとすることができる。例えば，上記基準発振器１８として水晶発振器を用いれば，水晶発振器と同等の周波数精度で種々の周波数帯域の信号を生成することができる。
従来の周波数変換装置における局部発振器では，このような構成を有することによって，所定の周波数帯域の発振周波数を要求される周波数精度で生成している。
ところで，上記周波数変換装置Ｄでは，混合段によって混合される周波数が異なり，例えば，上記周波数変換装置Ｄがダウンコンバータの場合には，一段目（準ミリ波帯）の混合段での上記局部発振器の周波数が最も高い。従って，同じ周波数誤差に対する相対精度は，最も周波数の高い混合段に設けられる上記局部発振器において最も厳しくなる。
例えば，上記周波数変換装置Ｄが，２６ＧＨｚ程度（ｆ＿ｉｎに該当）の入力信号を２４ＧＨｚ程度（ｆ＿１に該当）の局部発振器１２ａを用いて２ＧＨｚ程度（ｆ＿ｍに該当）の中間周波数に変換し，更にこれを１．５ＧＨｚ程度（ｆ＿２に該当）の局部発振器１２ｂを用いて５００ＭＨｚ（ｆ＿ｏｕｔに該当）程度の出力信号を得るダウンコンバータであって，その許容される周波数誤差が３０ｋＨｚ程度である場合を考える。
この場合，最も周波数の高い混合段である一段目の局部発振器１２ａに対して求められる周波数精度は，３０ｋＨｚ／２４ＧＨｚ＝１．２５×１０^-6，即ち１．２５ｐｐｍ（安全を見れば１ｐｐｍ程度が望ましい）という極めて高い周波数精度となる。
このような高精度な周波数を発生するために，従来の周波数変換装置では，上記局部発振器１２ａにおける上記基準発振器１８として，その装置が使用される全温度範囲（例えば−３０〜５０℃程度）において，高い周波数精度を達成し得る恒温槽付き水晶発振器を用いることが一般的であった。
しかしながら，上記恒温槽付き水晶発振器は，その構成上大型で且つ高価とならざるを得ず，更には消費電力も大きい。
そこで本発明は，上記課題に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，準ミリ波或いはミリ波の如く高周波数信号に対して，互いに周波数が異なる複数の局部発振周波数の信号を順次混合することによって所定の周波数に周波数変換する周波数変換装置において，周波数精度を損なうことなく，低コスト化，小型化，及び省電力化を実現可能な周波数変換装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は，第一の周波数帯の信号に対して，互いに周波数が異なる複数の局部発振周波数の信号を順次混合することにより，上記第一の周波数帯の信号を第二の周波数帯の信号に周波数変換する周波数変換装置において，周波数が既知である電波信号を外部から受信する電波受信手段と，順次混合される上記局部発振周波数の信号のうち少なくとも一つの信号における周波数を，参照周波数に基づいて制御する周波数制御手段と，前記電波受信手段により受信された前記電波信号の周波数に基づくデータを記録する記憶手段と，前記電波受信手段により新たに受信された前記電波信号の周波数に基づいて，前記記憶手段のデータ更新を行う更新手段と，前記電波信号の伝播状況を判定する伝播状況判定手段と，前記伝播状況判定手段による判定結果によって，前記電波受信手段により受信される上記電波信号に関連付けられた周波数，或いは前記記憶手段に記憶されている前記データに基づく周波数を，前記参照周波数として用いる参照周波数選択手段とを具備してなることを特徴とする周波数変換装置として構成される。
例えば，上記周波数制御手段としては，上記電波受信手段により受信される上記電波信号の周波数に基づいて所定の周波数の信号を生成する位相同期ループ回路を具備し，前記伝播状況判定手段により前記電波信号の伝播状況が正常であると判定されたとき，前記位相同期ループ回路により生成される上記所定の周波数の信号を順次混合される上記局部発振周波数の信号における前記参照周波数として用いるものが考えられる。
これにより，上記電波信号として，例えば標準電波その他の高精度な信号を用いた場合には，上記位相同期ループ回路により生成され，上記局部発振周波数の信号における参照周波数として用いられる上記所定の周波数の信号の精度を高精度な周波数精度の信号とすることができる。更には，上記電波信号が微弱となった場合にも，過去の正常な伝播状態で受信され，記憶手段に記憶された電波信号によるデータに基づいて，参照周波数を生成することができる。
その結果，従来公知の周波数変換装置では高精度の周波数を得るためには不可欠であった恒温槽付き水晶発振器を用いることなく，高精度な参照周波数を生成することが可能となり，装置の小型化，製造コストの低減，更には消費電力の低減を実現し得る装置として構成することができる。
【０００５】
また，上記周波数調整手段としては，順次混合される上記局部発振周波数の信号のうち任意の信号における周波数を上記電波受信手段により受信される上記電波信号に基づいて測定する周波数測定手段と，上記周波数測定手段により測定された周波数と所定の上記局部発振周波数との間の周波数偏差を算出する周波数偏差算出手段と，上記周波数偏差算出手段により算出された上記周波数偏差に基づいて，順次混合される上記局部発振周波数の信号のいずれかの信号における周波数を補正する第一の補正手段とを具備してなるものであっても良い。
この場合には，上記電波信号として，標準電波その他の高精度な信号を用いることによって，上記任意の信号における周波数，及び該任意の信号における周波数と所定の上記局部発振周波数との間の周波数偏差を高精度に測定することが可能となる。
従って，測定された上記周波数偏差を打ち消すように，順次混合される上記局部発振周波数の信号のいずれかの信号における周波数を補正することによって，装置の入出力における周波数精度を所定の精度とすることができる。
尚，上記第一の補正手段により周波数を補正される上記局部発振周波数の信号は，順次混合される上記局部発振周波数の信号のうち上記任意の信号と異なる信号とすることが望ましい。
この場合には，最も厳しい周波数精度を要求される混合段（ダウンコンバータの場合には準ミリ波帯である一段目）での周波数偏差を，その混合段と異なる混合段（ダウンコンバータの場合には後段）において補正することが可能となる。
これにより，最も厳しい周波数精度を要求される混合段の局部発振周波数を発振する局部発振器としては誘電体発振器その他制御ループを有しない安価な発振器を用い，そこで発生した周波数偏差を異なる混合段において補正するような装置として構成することが可能となり，製造コスト低減に寄与することができる。
【０００６】
更にまた，上記周波数調整手段としては，上記任意の信号を発振する局部発振器の温度を測定する温度測定手段と，上記周波数偏差算出手段により算出された上記周波数偏差と，上記温度測定手段により測定された上記温度とを対応させたデータテーブルを作成するテーブル作成手段と，上記テーブル作成手段により作成された上記データテーブルに基づいて，順次混合される上記局部発振周波数の信号のいずれかの信号における周波数を補正する第二の補正手段とを具備してなるものも考えられよう。
ところで，順次混合される上記局部発振周波数の信号を発振する局部発振器の周波数特性は，もっぱら該局部発振器の温度に応じて変動する。
そこで，測定された上記周波数偏差と検出された上記局部発振器の温度とを対応させたデータテーブルを作成し，検出される温度に応じてデータテーブルから読み出されるデータを用いることによって好適な補正を行うことができる。
この形態によれば，例えば上記電波信号の受信状態が悪化し，上記周波数偏差を測定できない状況に陥った場合であっても，過去の運転実績により蓄積された上記データテーブルにより好適な補正を行うことが可能である。
尚，この形態の場合にも，上記第二の補正手段により周波数を補正される上記局部発振周波数の信号は，順次混合される上記局部発振周波数の信号のうち上記任意の信号と異なる信号であることが望ましい。
その結果，上述した形態同様，最も厳しい周波数精度を要求される混合段の局部発振周波数を発振する局部発振器として誘電体発振器その他制御ループを有しない安価な発振器を用いることが可能となり，製造コスト低減に寄与し得る。
【０００７】
ここで，上記電波受信手段により受信される上記電波信号としては，標準電波，ＧＰＳ（全地球測位システム），或いはそれと同等の人工衛星測位システムの搬送波周波数，カラーテレビ放送の色搬送波信号のいずれかを用いることが考えられる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態及び実施例について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態及び実施例は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明の第一の実施形態に係る周波数変換装置の概略構成を示す図，図２は本発明の第二の実施形態に係る周波数変換装置の概略構成を示す図，図３は本発明の第三の実施形態に係る周波数変換装置の概略構成を示す図，図４はデータテーブルの作成手順を示すフロー図，図５はデータテーブルの一例を示す図，図６は従来公知の周波数変換装置の概略構成を示す図である。
【０００９】
本発明の第一の実施の形態に係る周波数変換装置Ａは，図１（ａ）として具現化される。
同図に示す如く，該周波数変換装置Ａは，ミキサ１１ａと，局部発振器１２ａ（発振周波数ｆ＿１）と，周波数選択フィルタ１３ａと，ミキサ１１ｂと，局部発振器１２ｂ（発振周波数ｆ＿２）と，周波数選択フィルタ１３ｂとを具備して概略構成される。
上記周波数変換装置Ａにおいて，受信した入力周波数ｆ＿ｉｎは，上記ミキサ１１ａにより上記局部発振器１２ａの発振周波数ｆ＿１と混合された後に上記周波数選択フィルタ１３ａによってフィルタリングされ中間周波数ｆ＿ｍとなる。更に，上記中間周波数ｆ＿ｍは，上記ミキサ１１ｂにより上記局部発振器１２ｂの発振周波数ｆ＿２と混合された後に上記周波数選択フィルタ１３ｂによってフィルタリングされ出力周波数ｆ＿ｏｕｔの信号として出力される。このように，受信した信号の周波数を所定の中間周波数を介して，所定の出力周波数へ変換し，出力するという基本的な動作については図６に示す従来公知の周波数変換装置Ｄと同様である。
ここで，上記周波数変換装置Ａは，従来公知の上記波数変換装置Ｄに対し，周波数が既知である電波信号を外部から受信する電波受信部２０（電波受信手段に該当）と，該電波受信部２０により受信される上記電波信号に基づいて所定の周波数の信号を生成する位相同期ループ回路を有する周波数制御部１２ｄとを具備すると共に，該周波数制御部１２ｄで生成される上記所定の周波数を上記局部発振器１２ａの参照周波数として用いる点で異なる。
即ち，上記周波数変換装置Ａは，従来公知の周波数変換機Ｄにおいて，上記局部発振器１２ａに対して参照周波数を供給する上記基準発振器１８（図６（ｂ）参照）を，上記電波受信部２０及び上記周波数制御部１２ｄに置き換えたものと見なすことができる。
ここで，図１（ｂ）を参照しつつ，上記周波数制御部１２ｄの構成について詳説する。
該周波数制御部１２ｄは，分周器２１と，位相比較器２２と，分周器２３と，ＶＣＸＯ（電圧制御水晶発振器）２４と，ループフィルタ２５と，Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ変換部）２６と，Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル変換部）２７と，ＣＰＵ２８と，メモリ２９とを具備して構成される。
つまり，該周波数制御部１２ｄは，上記分周器２１，上記位相比較器２２，上記分周器２３，上記ＶＣＸＯ（電圧制御水晶発振器）２４，上記ループフィルタ２５により構成される位相同期ループ回路（ＰＬＬ回路）に対し，上記Ｄ／Ａ２６，上記Ａ／Ｄ２７，上記ＣＰＵ２８，上記メモリ２９により構成される制御系を組み合わせたものと考えられる。
そこで，先ず，上記位相同期ループ回路の機能について説明する。
該位相同期ループ回路では，上記電波受信部２０により受信される上記電波信号が上記分周器２１で分周され，一方で上記ＶＣＸＯ２４の信号が上記分周器２３で分周され，両者が上記位相比較器２２で比較され，両者の差に相当する電圧が上記ループフィルタ２５により適切な周波数特性にて増幅される。そして，上記ループフィルタ２５からの電圧出力が上記ＶＣＸＯ２４の制御入力としてフィードバックされる。
従って，当該位相同期ループ回路の発振周波数は上記ループフィルタ２５からの電圧出力が無くなるところ，即ち上記電波信号の周波数に一定の比率（分周比）で関連付けられた周波数で安定し，その周波数精度は上記電波信号の周波数精度に応じた精度となる。
次に，上記制御系の機能について説明する。
該制御系は，上記ループフィルタ２５から出力される電圧データを演算サンプリング毎に更新しながら上記メモリ２９で記憶すると共に，上記電波受信部２０で受信された上記電波信号を取得し，その入力信号レベルを所定の閾値と比較することによって上記電波信号が正常に受信されているか否かを判定している。そして，例えば電波障害その他の要因により，上記電波受信部２０が上記電波信号を正常に受信していない（入力信号レベルが閾値以下である）と判定した場合には，上記ループフィルタ２５からの電圧出力に代えて，上記メモリ２９に記憶されているデータを読み出し，そのデータを現在の電圧出力として上記ＶＣＸＯ２４へフィードバックする。
従って，当該制御系は，上記電波信号の電波伝播状況が変わった場合にも，上記位相同期ループの発振周波数を所定の周波数を保つべく，上記ループフィルタ２５からの電圧出力を補完する機能を有する。更には，上記ループフィルタ２５の作用を上記ＣＰＵ２８内で処理する，或いは位相同期ループ回路の利得をソフト的に調整する等，アナログ系のみでは実現が困難であることをデジタル処理により行う機能を有する。
以上のような構成により，上記周波数制御部１２ｄは，上記電波受信部２０によって受信された上記電波信号に関連付けられた周波数の信号を上記局部発振器１２ａの参照周波数として供給することが可能であり，更には，上記電波信号が微弱となった場合にも，過去の正常な受信履歴に基づいて正常に発振周波数を安定的に発振させ得る機能を有する。
ここで，上記周波数制御部１２ｄの発振周波数の周波数精度は，上記電波信号における周波数精度相当の精度となるため，上記電波信号として，後述するような高精度な信号を用いれば，上記波数制御部１２ｄにより供給される信号の周波数精度は当然高精度な信号となる。
従って，上記電波受信部２０及び上記周波数制御部１２ｄは，あたかも高精度な発振周波数を発振する参照発振器として機能することが可能となり，そのために恒温槽付き水晶発振器を用いていた従来の装置と較べて，低コスト化，小型化，及び省電力化を実現することができる。
【００１０】
ところで，周波数が常に高精度に管理され，且つ一般の用途に供されている電波の一例として，以下のものがある。
１．標準電波
標準電波とは，長波或いは短波で送信される電波であって，周波数が高精度に管理されたものである。我が国では，長波（４０ｋＨｚ，６０ｋＨｚ）が使用され，連続波として常時送信されており，その精度は１０^-12程度と見積もられる。
２．ＧＰＳの搬送波周波数
アメリカによって運用されるＧＰＳ（全地球測位システム）の搬送波周波数を用いることも考え得る。ここで，該搬送波周波数は，常時地球上より監視され，調整されるＧＰＳ衛星搭載のセシウム原子発振器からの信号であり，その精度は２．０×１０^-12程度と見積もられる。また，ＧＰＳと同等のものとしてロシアが運用するＧＬＯＮＡＳＳの搬送波周波数を用いることも可能である。
３．カラーテレビ放送信号の色搬送波信号
更には，カラーテレビ放送信号に含まれる色搬送波信号を用いることも可能と考える。ここで，色搬送波信号はカラーサブキャリアと呼ばれ，この信号はルビジウム原子発振器を用いたものであり，その精度は，総務省通信総合研究所により測定された東京近郊局の実績値によれば，５．０×１０^-11程度と見積もられる。
このように，自由に利用可能で且つ高精度に管理され，周波数が公知である外部の電波信号を用いることにより，上記周波数制御部１２ｄの上記位相同期ループ回路により安定化されて上記ミキサ１１ａに入力される発振周波数の周波数精度を，上述した電波信号の精度相当の高精度なものとすることができる。
また，上述した電波信号を用いれば，それらの電波を受信する受信装置の部品としても民生用途の電子部品を用いることが可能となり，製造コストの低減を図ることが可能となる。
【００１１】
続いて，図２（ａ）を参照しつつ，本発明の第二の実施の形態に係る周波数変換装置Ｂについて説明する。
同図に示す如く，該周波数変換装置Ｂは，ミキサ１１ａと，局部発振器１２ａ（発振周波数ｆ＿１）と，周波数選択フィルタ１３ａと，ミキサ１１ｂと，局部発振器１２ｂ（発振周波数ｆ＿２）と，周波数選択フィルタ１３ｂとを具備して概略構成される。
上記周波数変換装置Ｂにおいて，受信した入力周波数ｆ＿ｉｎは，上記ミキサ１１ａにより上記局部発振器１２ａの発振周波数ｆ＿１と混合された後に上記周波数選択フィルタ１３ａによってフィルタリングされ中間周波数ｆ＿ｍとなる。更に，上記中間周波数ｆ＿ｍは，上記ミキサ１１ｂにより上記局部発振器１２ｂの発振周波数ｆ＿２と混合された後に上記周波数選択フィルタ１３ｂによってフィルタリングされ出力周波数ｆ＿ｏｕｔの信号として出力される。このように，受信した信号の周波数を所定の中間周波数を介して，所定の出力周波数へと変換し，出力するという基本的な動作については図６に示す従来公知の周波数変換装置Ｄと同様である。
ここで，上記周波数変換装置Ｂは，従来公知の上記周波数変換装置Ｄに対し，周波数が既知である電波信号を外部から受信する電波受信部２０（電波受信手段に該当）と，該電波受信部２０により受信される上記電波信号に基づいて所定の周上記局部発振器１２ａの周波数を測定する周波数測定部１２ｅ（周波数測定手段に該当）と，上記周波数測定部１２ｅにより測定された周波数と所定の上記局部発振周波数との間の周波数偏差を算出する周波数偏差算出手段と，上記周波数偏差算出手段により算出された上記周波数偏差に基づいて，上記局部発振器１２ｂの周波数を補正する周波数補正部１２ｆ（第一の補正手段に該当）とを具備する点で異なる。
ここで，図２（ｂ）を参照しつつ，上記周波数測定部１２ｅ，上記周波数偏差算出手段，及び上記周波数補正部１２ｆの構成について詳説する。
該周波数測定部１２ｅは，分周器３０と，ゲート信号生成回路３１と，ゲート３２と，カウンタ３３と，Ａ／Ｄ３４と，ＣＰＵ３５と，メモリ３６とを具備して構成される。
上記電波受信部２０により受信される上記電波信号（ここでは，当該電波信号が４０ｋＨｚの長波である標準電波を用いる場合を考える）は上記分周器３０（ここでは，分周比を１／４０００とする）に入力され，１０Ｈｚの信号に分周される。
続いて，上記分周器３０により分周された信号は上記ゲート信号生成回路３１においてゲート信号に変換される。ここで，１０Ｈｚは周期０．１ｓｅｃの信号であるので０．１ｓｅｃのゲート信号となる。
上記ゲート３２は，上記ゲート信号生成回路３１からのゲート信号が入力され，そのゲート信号に応じて開閉制御される。
ここで，上記ゲート３２には，上記ゲート信号生成回路３１からのゲート信号と共に，不図示である波形整形回路によって信号周期に対応したパルス信号に整形された上記局部発振器１２ａの発振周波数が入力される。
そして，上記ゲート３２に入力された上記局部発振器１２ａの発振周波数に対応したパルス信号のうち，上記ゲート３２が開いている場合にのみ，そのパルス信号は上記カウンタ３３へ通過する。
上記カウンタ３３では，所定のゲート信号（本実施形態では０．１ｓｅｃ）の期間内に存在したパルス信号のパルス数が積算される。そのため，該カウンタ３３で積算されるパルス数は，測定対象である上記局部発振器１２ａの発振周波数に比例するものとなる。
従って，上記ＣＰＵ３５では，上記カウンタ３３のパルス数に基づいて容易に上記局部発振器１２ａの発振周波数を取得することができる。例えば，本実施形態の如くゲート信号が０．１ｓｅｃであれば，積算されたパルス数を１０倍すれば一秒あたりのパルス数，即ち周波数を取得することができる。
また，上記ＣＰＵ３５は，上記カウンタ３３から出力されるパルス数を演算サンプリング毎に更新しながら上記メモリ３６で記憶すると共に，上記電波受信部２０で受信された上記電波信号を取得し，その入力信号レベルを所定の閾値を比較することによって上記電波信号が正常に受信されているか否かを判定している。そして，例えば電波障害その他の要因により，上記電波受信部２０が上記電波信号を正常に受信していない（入力信号レベルが閾値以下である）と判定した場合には，上記カウンタ３３からのパルス数に代えて，上記メモリ３６に記憶されているパルス数を読み出し，現在のパルス数として上記局部発振器１２ａの発振周波数の演算に用いる。
以上のように，上記周波数測定部１２ｅは，上記電波受信部２０によって受信された上記電波信号に基づいて上記局部発振器１２ａの発振周波数を測定することが可能であり，更には，上記電波信号の電波伝播状況が変わり上記電波信号を受信できない状況に陥った場合にも，既に受信した正常なデータによる補完を行うことにより，その影響を受けることなく，上記局部発振器１２ａの発振周波数を測定することができる。
続いて，上記周波数偏差算出手段及び上記周波数補正部１２ｆについて説明する。
上記周波数偏差算出手段は，上記ＣＰＵ３５上で実行され，上述した手順に従い上記周波数測定部１２ｅにおいて測定された周波数と，上記メモリに予め記憶された上記局部発振器１２ａの発振周波数が本来発振すべき所定の発振周波数との間で比較演算を行い，周波数偏差を算出するプログラムとして実現される。
また，上記周波数補正部１２ｆも，上記周波数偏差算出手段と同様，上記ＣＰＵ３５上で実行されるプログラムであって，上記周波数偏差算出手段によって算出された周波数偏差に基づいて，上記局部発振器１２ｂの周波数を補正するための補正指令を演算するものとして実現される。
ここで，上記周波数補正部１２ｆが上記局部発振器１２ｂの周波数を補正するため際には，上記周波数測定部１２ｅにおいて算出された周波数偏差基づいて上記局部発振器１２ｂ（図６と同様の構成を有する）における上記基準発振器１８の周波数（参照周波数：ｆ＿ｒｅｆ），或いは分周比Ｎ／Ｒ（周波数指令設定）を調整すれば良い。
ここでは，上記基準発振器１８の周波数を調整する方法について説明する。
例えば，上記基準発振器１８としては，図２（ｃ）に示す如く，ＣＰＵ３８，Ｄ／Ａ３９，ＶＣＸＯ（電圧制御水晶発振器）４０によって構成され，上記ＣＰＵ３８から上記Ｄ／Ａ３９を介して入力される制御指令に応じて上記ＶＣＸＯ４０が所定の周波数を発振しているものが考えられる。
この場合には，上記ＣＰＵ３８に対して補正指令（周波数偏差）を入力し，上記局部発振器１２ａで生じた周波数偏差を当該局部発振器１２ｂによって打ち消すような制御電圧（例えば，周波数偏差がＸＸＨｚある場合には，上記局部発振器１２ｂの発振周波数ｆ＿２が（ｆ＿２−ＸＸ）Ｈｚとなるように演算された制御電圧）を上記Ｄ／Ａを介して上記ＶＣＸＯ４０に入力すれば良い。
その他には，上記基準発振器１８としては，図２（ｄ）に示す如く，ＣＰＵ４１，シンセサイザ４２，固定基準発振器４３によって構成される場合も考え得る。
この場合にも，上述と同様に，上記ＣＰＵ４１に対して補正指令（周波数偏差）を入力し，上記局部発振器１２ａで生じた周波数偏差を当該局部発振器１２ｂによって打ち消すような制御電圧を演算した後に，上記シンセサイザ４２に入力すれば良い。
このような構成によって，上記周波数制御装置Ｂでは，最も厳しい周波数精度を要求される混合段（ダウンコンバータの場合には準ミリ波帯である一段目）で発生した周波数偏差を，その混合段と異なる混合段（ダウンコンバータの場合には後段）において補正し，装置の出入口での周波数精度としては所定の精度を達成するような装置として構成することが可能となる。
即ち，最も厳しい周波数精度を要求される混合段の局部発振周波数を発振する局部発振器としては誘電体発振器その他制御ループを有しない安価な発振器を用い，そこで発生した周波数偏差を後段の混合段で補正するように構成することが可能となり，従来の装置と較べて，低コスト化，小型化，及び省電力化を実現することができる。
ここで，装置の入出力の周波数精度は，上記ゲート信号即ち上記電波信号の精度に応じて決定される。即ち，上記電波信号として，上述したような高精度な信号を用いることにより，上記局部発振器１２ａの発振周波数を厳密に測定し，その測定値（周波数偏差）に応じた高精度な補正を行うことが可能となり，装置の出入口での周波数精度を高くできる。
【００１２】
最後に，図３（ａ）を参照しつつ，本発明の第三の実施の形態に係る周波数変換装置Ｃについて説明する。
同図に示す如く，該周波数変換装置Ｃは，ミキサ１１ａと，局部発振器１２ａ（発振周波数ｆ＿１）と，周波数選択フィルタ１３ａと，ミキサ１１ｂと，局部発振器１２ｂ（発振周波数ｆ＿２）と，周波数選択フィルタ１３ｂとを具備して概略構成される。
上記周波数変換装置Ｃにおいて，受信した入力周波数ｆ＿ｉｎは，上記ミキサ１１ａにより上記局部発振器１２ａの発振周波数ｆ＿１と混合された後に上記周波数選択フィルタ１３ａによってフィルタリングされ中間周波数ｆ＿ｍとなる。更に，上記中間周波数ｆ＿ｍは，上記ミキサ１１ｂにより上記局部発振器１２ｂの発振周波数ｆ＿２と混合された後に上記周波数選択フィルタ１３ｂによってフィルタリングされ出力周波数ｆ＿ｏｕｔの信号として出力される。このように，受信した信号の周波数を所定の中間周波数を介して，所定の出力周波数へと変換し，出力するという基本的な動作については図６に示す従来公知の周波数変換装置Ｄと同様である。
ここで，本実施形態は，上記局部発振器１２ａの周波数特性が，もっぱら該局部発振器１２ａの温度に応じて変動することに着目したものである。
即ち，当該周波数変換装置Ｃは，図３（ｂ）に示す如く，上述した上記波数変換装置Ｂに対し，上記周波数測定部により発振周波数を測定される上記局部発振器１２ａの温度を測定する温度測定部１２ｈ（温度測定手段に該当）と，上記周波数偏差算出手段により算出された周波数偏差と，上記温度測定部１２ｈにより測定された温度とを対応させたデータテーブルを作成するデータテーブル作成部３７と，上記データテーブル作成部３７により作成されたデータテーブルに基づいて，上記局部発振器１２ｂの周波数を補正する周波数補正部１２ｇ（第二の補正手段に該当）とを更に具備して構成される。
ここで，上記温度測定部１２ｈとしては，上記局部発振器１２ａ内に使用される半導体部品中の未使用のＰＮ接合を使用して温度検出することが可能であるし，新たにサーミスタ等を設けても良い。
また，上記周波数測定部１２ｅで発振周波数を測定し，所定の発振周波数との間の周波数偏差を求める手法，及び上記周波数補正部１２ｇがデータテーブルから読み出されるデータ（周波数偏差）に基づいて上記局部発振器１２ｂを調整する手法については，上記周波数変換装置Ｂと同様であるため，ここでは説明を省略する。
ここでは，上記周波数変換装置Ｂに対して新たに付加された上記データテーブル作成部３７におけるデータテーブルの作成手順の流れについて図４及び図５を参照しつつ，説明する。以下，Ｓ１，Ｓ２・・は図４に示す処理手順の番号と対応する。
先ず，上記データテーブル作成部３７においては，一定時間ごとにデータテーブルの更新が行われる。
そこで，データベースを更新すべき所定の時間になった際には，上記周波数変換装置Ｂと同様の手順に従い，上記ＣＰＵ３５において算出される上記局部発振器１２ａにおける周波数偏差と，上記温度測定部１２ｈにおいて測定される上記局部発振器１２ａにおける測定温度とが，上記データテーブル作成部３７に入力される（Ｓ１）。
ここで，データテーブル作成部３７により作成されるデータテーブルの温度刻み（図４中に示す判定式にはＴｔで示す）は，その装置に対して求められる周波数精度から決定されるものであり，予め装置の代表特性例から好適な間隔に設定されているものとする。
そして，上記温度検出部１２ｈにより測定された測定温度が，その温度刻みＴｔから所定の範囲内（図４中に示す判定式にはΔｔで示す）の温度であれば，その上記局部発振器１２ａの測定温度と，その際の周波数偏差（以後単にデータという）とが，その温度刻みＴｔに相当するデータとして記憶される。（Ｓ２のＹ側，Ｓ３のＮ側，及びＳ５）
ここで，上記局部発振器１２ａの温度変化の推移によっては，既にデータを記憶している温度刻みＴｔに対して，新たなデータを記憶しようとする状況も考え得る。（Ｓ３のＹ側）
その場合，本実施形態では，前回記憶されたデータと今回記憶しようとするデータとの差が僅少である場合には更新しないものとする。（Ｓ４のＹ側）無論，前回のデータと今回のデータとの間で平均値を取る，或いは今回のデータを優先して上書き記憶するものであっても良い。
このような手順に従って作成されたデータテーブルの一例を図５に示す。
このデータテーブルを作成する際の上記データテーブル作成部３７における初期条件（設定）は，温度刻みＴｔが０℃から５℃刻みであり，温度刻みに対する許容温度Δｔが１．５℃としている。
先ず，データテーブルの作成が開始されたＰ１点において，２０℃に相当するデータを取得している。
所定の時間が経過しデータテーブルの更新が行われ，Ｐ２点（２５℃に相当）のデータを取得，以下同様にＰ３点（１５℃に相当），Ｐ４点（１０℃に相当）・・がデータとして順次記憶されている。
しかしながら，Ｐ５点では，データを取得すべき次の温度刻み（５℃）に達していないため，データは記憶されない。（図４におけるＳ２のＮ側に該当）
そして，所定の時間が経過した後にＰ６点において，５℃に相当するデータを取得している。また，Ｐ７点においても，上記Ｐ５点と同様に，データは記憶されていない。
以上のような手順に従って，上記データテーブル作成部３７では，上記局部発振器１２ａの測定温度と，該局部発振器１２ａにおける周波数偏差とを対応付けたデータテーブルを作成することが出来る。
従って，上記周波数補正部１２ｇは，上記局部発振器１２ａの温度に応じて上記データテーブル作成部３７におけるデータテーブルからデータを読み出すだけで，上記局部発振器１２ｂの周波数に対する最適な補正量を決定することができる。
その結果，本実施形態によれば，例えば上記電波信号の受信状態が悪化し，周波数偏差を測定できない状況で，且つ上記局部発振器１２ａの温度が変動した場合であっても，過去の運転実績により蓄積されたデータテーブルの補正データを用いることにより正常に機能することが可能であり，高い信頼性を有する装置として構成することができる。
また，装置の組み立て／試験を実施する工場において，最小限の初期データさえ与えておけば，その装置の実際の使用に伴って逐次必要なデータを蓄積することが可能であり，製造コストの低減に寄与することも可能である。
或いは逆に，工場において，その装置に対して想定され得る温度サイクルを加える工程を加えた場合には，予め全温度域において略最適に調整されたデータテーブルを構築した後に，装置を出荷することも可能である。
【００１３】
【実施例】
上記実施形態においては，単一の上記電波信号に基づいた処理を行うことにより，上記周波数変換装置の周波数精度を向上させる形態について説明している。
しかしながら，複数の上記電波信号の中から，その時点で最も受信し易い（信号レベルの高い）信号を選定すると共に，選定された上記電波信号に応じて必要な制御設定値等を変更する機能を有するものも考え得る。
そのような形態とすれば，上記電波信号の電波伝播状況により上記電波信号が受信できない状況に陥る可能性を少なくすることが可能であり，装置としての信頼性，使用性を向上させることができる。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明は，第一の周波数帯の信号に対して，互いに周波数が異なる複数の局部発振周波数の信号を順次混合することにより，上記第一の周波数帯の信号を第二の周波数帯の信号に周波数変換する周波数変換装置において，周波数が既知である電波信号を外部から受信する電波受信手段と，順次混合される上記局部発振周波数の信号のうち少なくとも一つの信号における周波数を，参照周波数に基づいて制御する周波数制御手段と，前記電波受信手段により受信された前記電波信号の周波数に基づくデータを記録する記憶手段と，前記電波受信手段により新たに受信された前記電波信号の周波数に基づいて，前記記憶手段のデータ更新を行う更新手段と，前記電波信号の伝播状況を判定する伝播状況判定手段と，前記伝播状況判定手段による判定結果によって，前記電波受信手段により受信される上記電波信号に関連付けられた周波数，或いは前記記憶手段に記憶されている前記データに基づく周波数を，前記参照周波数として用いる参照周波数選択手段とを具備してなることを特徴とする周波数変換装置として構成される。
例えば，上記周波数制御手段としては，上記電波受信手段により受信される上記電波信号の周波数に基づいて所定の周波数の信号を生成する位相同期ループ回路を具備し，前記伝播状況判定手段により前記電波信号の伝播状況が正常であると判定されたとき，前記位相同期ループ回路により生成される上記所定の周波数の信号を順次混合される上記局部発振周波数の信号における前記参照周波数として用いるものが考えられる。
これにより，上記電波信号として，例えば標準電波その他の高精度な信号を用いた場合には，上記位相同期ループ回路により生成され，上記局部発振周波数の信号における参照周波数として用いられる上記所定の周波数の信号の精度を高精度な周波数精度の信号とすることができる。更には，上記電波信号が微弱となった場合にも，過去の正常な伝播状況で受信され，記憶手段に記憶された電波信号によるデータに基づいて，参照周波数を生成することができる。
その結果，従来公知の周波数変換装置では高精度の周波数を得るためには不可欠であった恒温槽付き水晶発振器を用いることなく，高精度な参照周波数を生成することが可能となり，装置の小型化，製造コストの低減，更には消費電力の低減を実現し得る装置として構成することができる。
【００１５】
また，上記周波数調整手段としては，順次混合される上記局部発振周波数の信号のうち任意の信号における周波数を上記電波受信手段により受信される上記電波信号に基づいて測定する周波数測定手段と，上記周波数測定手段により測定された周波数と所定の上記局部発振周波数との間の周波数偏差を算出する周波数偏差算出手段と，上記周波数偏差算出手段により算出された上記周波数偏差に基づいて，順次混合される上記局部発振周波数の信号のいずれかの信号における周波数を補正する第一の補正手段とを具備してなるものであっても良い。
この場合には，上記電波信号として，標準電波その他の高精度な信号を用いることによって，上記任意の信号における周波数，及び該任意の信号における周波数と所定の上記局部発振周波数との間の周波数偏差を高精度に測定することが可能となる。
従って，測定された上記周波数偏差を打ち消すように，順次混合される上記局部発振周波数の信号のいずれかの信号における周波数を補正することによって，装置の入出力における周波数精度を所定の精度とすることができる。
尚，上記第一の補正手段により周波数を補正される上記局部発振周波数の信号は，順次混合される上記局部発振周波数の信号のうち上記任意の信号と異なる信号とすることが望ましい。
この場合には，最も厳しい周波数精度を要求される混合段（ダウンコンバータの場合には準ミリ波帯である一段目）での周波数偏差を，その混合段と異なる混合段（ダウンコンバータの場合には後段）において補正することが可能となる。
これにより，最も厳しい周波数精度を要求される混合段の局部発振周波数を発振する局部発振器としては誘電体発振器その他制御ループを有しない安価な発振器を用い，そこで発生した周波数偏差を異なる混合段において補正するような装置として構成することが可能となり，製造コスト低減に寄与することができる。
【００１６】
更にまた，上記周波数調整手段としては，上記任意の信号を発振する局部発振器の温度を測定する温度測定手段と，上記周波数偏差算出手段により算出された上記周波数偏差と，上記温度測定手段により測定された上記温度とを対応させたデータテーブルを作成するテーブル作成手段と，上記テーブル作成手段により作成された上記データテーブルに基づいて，順次混合される上記局部発振周波数の信号のいずれかの信号における周波数を補正する第二の補正手段とを具備してなるものも考えられよう。
ところで，順次混合される上記局部発振周波数の信号を発振する局部発振器の周波数特性は，もっぱら該局部発振器の温度に応じて変動する。
そこで，測定された上記周波数偏差と検出された上記局部発振器の温度とを対応させたデータテーブルを作成し，検出される温度に応じてデータテーブルから読み出されるデータを用いることによって好適な補正を行うことができる。
この形態によれば，例えば上記電波信号の受信状態が悪化し，上記周波数偏差を測定できない状況に陥った場合であっても，過去の運転実績により蓄積された上記データテーブルにより好適な補正を行うことが可能である。
尚，この形態の場合にも，上記第二の補正手段により周波数を補正される上記局部発振周波数の信号は，順次混合される上記局部発振周波数の信号のうち上記任意の信号と異なる信号であることが望ましい。
その結果，上述した形態同様，最も厳しい周波数精度を要求される混合段の局部発振周波数を発振する局部発振器として誘電体発振器その他制御ループを有しない安価な発振器を用いることが可能となり，製造コスト低減に寄与し得る。
【００１７】
ここで，上記電波受信手段により受信される上記電波信号としては，標準電波，ＧＰＳ（全地球測位システム），或いはそれと同等の人工衛星測位システムの搬送波周波数，カラーテレビ放送の色搬送波信号のいずれかを用いることが考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る第一の周波数変換装置の概略構成を示す図。
【図２】本発明の実施形態に係る第二の周波数変換装置の概略構成を示す図。
【図３】本発明の実施形態に係る第三の周波数変換装置の概略構成を示す図。
【図４】データテーブルの作成手順を示すフロー図。
【図５】データテーブルの一例を示す図。
【図６】従来公知の周波数変換装置の概略構成を示す図。
【符号の説明】
１１…ミキサ
１２…局部発振器
１３…周波数選択フィルタ
１４…ＶＣＯ（電圧制御発振器）
１５…１／Ｎ分周器
１６…位相比較器
１７…１／Ｒ分周器
１８…基準発振器
１９…ループフィルタ
２０…電波受信部
２１…分周器
２２…位相比較器
２３…分周器
２４…ＶＣＸＯ（電圧制御水晶発振器）
２５…ループフィルタ
２６…Ｄ／Ａ
２７…Ａ／Ｄ
２８…ＣＰＵ
２９…メモリ
３０…分周器
３１…ゲート信号生成回路
３２…ゲート
３３…カウンタ
３４…Ａ／Ｄ
３５…ＣＰＵ
３６…メモリ
３７…データベース作成部
３８…ＣＰＵ
３９…Ｄ／Ａ
４０…ＶＣＸＯ（電圧制御水晶発振器）
４１…ＣＰＵ
４２…シンセサイザ
４３…固定基準発振器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a frequency converter that converts a received radio frequency signal to an intermediate frequency signal, or converts a transmitted intermediate frequency signal to a radio frequency signal, and more specifically, receives from the outside. The present invention relates to a device that realizes high-accuracy frequency conversion by using a high-accuracy standard radio wave or a high-accuracy radio signal similar thereto.
[0002]
[Prior art]
With the rapid spread of data communication in recent years, the demand for high-speed network is increasing more and more. However, high-speed lines supplied by wired networks are still expensive for general consumers, and research and development of local wireless communication networks that can provide lower-priced services are actively conducted. Yes. This local wireless network is provided in, for example, a telephone exchange using a quasi-millimeter wave (3 GHz to 30 GHz) or a millimeter wave (30 GHz to 300 GHz) that can obtain a sufficient gain with a small antenna. This is used when a high-speed bidirectional data communication line is provided to a plurality of slave stations existing within a predetermined range from the hub station or when a local videophone service is provided.
When wireless communication is performed using a high-frequency band signal such as the quasi-millimeter wave or millimeter wave described above, for example, reception processing such as separate decoding or encoding via an intermediate frequency signal of about several tens to several hundreds of MHz. In general, by performing transmission processing such as synthesis or signal amplification processing, the circuit configuration necessary for reception, transmission and amplification processing is simplified and the cost is reduced.
FIG. 6 shows a general configuration of a frequency converter that converts the radio frequency signal into the intermediate frequency signal, and converts the intermediate frequency signal into a radio frequency signal, and the frequency shift in the apparatus. Shown in a).
As shown in the block diagram of FIG. 1, a general frequency converter D includes a mixer 11a, a local oscillator 12a (oscillation frequency f_1), a frequency selection filter 13a, a mixer 11b, and a local oscillator 12b (oscillation frequency f_2). And a frequency selection filter 13b.
When the frequency converter D is a down converter, the frequency of the received signal changes as shown in FIG. That is, the received input frequency f_in is mixed with the oscillation frequency f_1 of the local oscillator 12a by the mixer 11a, and becomes a signal including a frequency component of the sum or difference of the two. Among these, the intermediate frequency f_m which is a signal of the difference between the two is selected by the frequency selection filter 13a. Further, the intermediate frequency f_m is subjected to the same processing by the mixer 11b, the local oscillator 12b, and the frequency filter 13b, and is frequency-converted as a signal of the output frequency f_out.
As described above, in the known frequency converter, a plurality of mixing stages including the mixer 11, the local oscillator 12, and the frequency selection filter 13 are provided as necessary, so that the frequency of the received signal is set to a predetermined intermediate frequency. It is possible to convert to a predetermined output frequency and output it.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Here, FIG. 6B shows a general configuration of the local oscillator 12a (same for 12b) that oscillates a predetermined oscillation frequency mixed with respect to the input frequency.
As shown in FIG. 6B, the local oscillator 12a includes a reference oscillator 18, a 1 / R divider 17, a phase comparator 16, a 1 / N divider 15, a loop filter 19, a VCO (voltage controlled oscillator). 14.
Thus, if the control loop formed by the loop filter 19 has a negative feedback characteristic, the frequency (reference frequency) of the reference oscillator 18 input to the phase comparator 16 via the 1 / R frequency divider 17. : F_ref) and the frequency of the VCO 14 (oscillation frequency: f_osc) input to the phase comparator 16 via the 1 / N frequency divider 15 becomes stable. That is, the oscillation frequency f_osc of the local oscillator 12a is (N / R) × f_ref.
Therefore, the oscillation frequency f_osc of the local oscillator 12a can be arbitrarily set according to the frequency division ratio N / R (frequency command setting), and the frequency accuracy thereof depends on the frequency accuracy of the reference oscillator 18. can do. For example, if a crystal oscillator is used as the reference oscillator 18, signals in various frequency bands can be generated with the same frequency accuracy as the crystal oscillator.
A local oscillator in a conventional frequency converter has such a configuration, thereby generating an oscillation frequency in a predetermined frequency band with a required frequency accuracy.
By the way, in the frequency converter D, the frequency to be mixed differs depending on the mixing stage. For example, when the frequency converter D is a down converter, the local oscillator in the first stage (quasi-millimeter wave band) mixing stage. Is the highest frequency. Therefore, the relative accuracy with respect to the same frequency error is most severe in the local oscillator provided in the mixing stage having the highest frequency.
For example, the frequency converter D converts an input signal of about 26 GHz (corresponding to f_in) into an intermediate frequency of about 2 GHz (corresponding to f_m) using a local oscillator 12a of about 24 GHz (corresponding to f_1), and further Is a down converter that obtains an output signal of about 500 MHz (corresponding to f_out) using a local oscillator 12b of approximately 1.5 GHz (corresponding to f_2), and its allowable frequency error is approximately 30 kHz.
In this case, the frequency accuracy required for the first stage local oscillator 12a, which is the mixing stage with the highest frequency, is 30 kHz / 24 GHz = 1.25 × 10 6.^-6That is, an extremely high frequency accuracy of 1.25 ppm (preferably about 1 ppm is preferable in view of safety).
In order to generate such a high-accuracy frequency, in the conventional frequency converter, the reference oscillator 18 in the local oscillator 12a is used in the entire temperature range (for example, about −30 to 50 ° C.) in which the device is used. Therefore, it is common to use a crystal oscillator with a thermostatic chamber that can achieve high frequency accuracy.
However, the above-described crystal oscillator with a thermostatic chamber is inevitably large in size and expensive, and further consumes a large amount of power.
Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and the object of the present invention is to obtain a plurality of local oscillation frequency signals having different frequencies from a high frequency signal such as a quasi-millimeter wave or a millimeter wave. An object of the present invention is to provide a frequency converter capable of realizing cost reduction, downsizing, and power saving without impairing frequency accuracy in a frequency converter that performs frequency conversion to a predetermined frequency by mixing sequentially.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, the present invention sequentially mixes a signal of the first frequency band with a signal of the first frequency band by sequentially mixing a plurality of local oscillation frequency signals having different frequencies. A frequency converter for converting a frequency into a signal of a second frequency band, a radio wave receiving means for receiving a radio signal having a known frequency from the outside, and a frequency of at least one of the local oscillation frequency signals mixed sequentially ,Reference frequencyFrequency control means for controlling based onStorage means for recording data based on the frequency of the radio signal received by the radio wave reception means, and updating of data in the storage means based on the frequency of the radio signal newly received by the radio wave reception means Update means, propagation status determination means for determining the propagation status of the radio signal, and the frequency associated with the radio signal received by the radio wave reception means according to the determination result by the propagation status determination means, or the storage means Reference frequency selection means using a frequency based on the data stored in the reference frequency as the reference frequencyIt is comprised as a frequency converter characterized by comprising.
  For example, the frequency control means includes a phase-locked loop circuit that generates a signal having a predetermined frequency based on the frequency of the radio signal received by the radio wave reception means,When the propagation state determination means determines that the propagation state of the radio signal is normal, the phase locked loop circuitIn the signal of the local oscillation frequency that is sequentially mixed with the signal of the predetermined frequency to be generatedSaidWhat is used as a reference frequency can be considered.
  As a result, when the radio wave signal is a standard radio wave or other high-accuracy signal, for example, the phase-locked loop circuit generates the predetermined frequency used as a reference frequency in the local oscillation frequency signal. The accuracy of the signal can be a high-accuracy frequency accuracy signal.Furthermore, even when the radio signal becomes weak, the reference frequency can be generated based on the data of the radio signal received in the past normal propagation state and stored in the storage means.
  As a result, it is possible to generate a high-precision reference frequency without using a crystal oscillator with a thermostatic chamber, which has been indispensable for obtaining a high-precision frequency in the known frequency converters, thereby reducing the size of the device. Thus, it can be configured as a device capable of reducing the manufacturing cost and further reducing the power consumption.
[0005]
The frequency adjusting means includes a frequency measuring means for measuring a frequency of an arbitrary signal among the signals of the local oscillation frequency that are sequentially mixed based on the radio wave signal received by the radio wave receiving means, and the frequency Frequency deviation calculating means for calculating a frequency deviation between the frequency measured by the measuring means and the predetermined local oscillation frequency, and the above-mentioned frequency deviations being sequentially mixed based on the frequency deviation calculated by the frequency deviation calculating means. A first correction unit that corrects the frequency of any one of the local oscillation frequency signals may be provided.
In this case, by using a standard radio wave or other highly accurate signal as the radio wave signal, the frequency in the arbitrary signal and the frequency deviation between the frequency in the arbitrary signal and the predetermined local oscillation frequency are used. Can be measured with high accuracy.
Therefore, the frequency accuracy at the input / output of the device is made to be a predetermined accuracy by correcting the frequency in any one of the signals of the local oscillation frequency mixed sequentially so as to cancel the measured frequency deviation. Can do.
Note that the signal of the local oscillation frequency whose frequency is corrected by the first correcting means is preferably a signal different from the arbitrary signal among the signals of the local oscillation frequency that are sequentially mixed.
In this case, the frequency deviation in the mixing stage (the first stage, which is a quasi-millimeter wave band in the case of a down converter), which requires the strictest frequency accuracy, is different from that mixing stage (in the case of a down converter). Can be corrected in the latter stage.
As a result, a local oscillator that oscillates the local oscillation frequency of the mixing stage that requires the strictest frequency accuracy is a dielectric oscillator or other inexpensive oscillator that does not have a control loop, and the generated frequency deviation is corrected in different mixing stages. It can be configured as such a device, which can contribute to a reduction in manufacturing cost.
[0006]
Furthermore, the frequency adjusting means includes temperature measuring means for measuring the temperature of the local oscillator that oscillates the arbitrary signal, the frequency deviation calculated by the frequency deviation calculating means, and the temperature measuring means. A table generating means for creating a data table corresponding to the temperature, and a frequency in any one of the signals of the local oscillation frequency mixed sequentially based on the data table created by the table creating means It is also conceivable to include a second correcting means for correcting the above.
By the way, the frequency characteristics of the local oscillator that oscillates the signals of the local oscillation frequencies that are sequentially mixed fluctuate exclusively according to the temperature of the local oscillator.
Therefore, a data table in which the measured frequency deviation and the detected temperature of the local oscillator are associated with each other is created, and suitable correction is performed by using data read from the data table according to the detected temperature. be able to.
According to this aspect, for example, even when the reception state of the radio signal deteriorates and the frequency deviation cannot be measured, a suitable correction is performed by the data table accumulated based on the past operation results. It is possible.
Even in this embodiment, the signal of the local oscillation frequency whose frequency is corrected by the second correction means is a signal different from the arbitrary signal among the signals of the local oscillation frequency that are sequentially mixed. It is desirable.
As a result, as with the above-described embodiment, it is possible to use a dielectric oscillator or other inexpensive oscillator that does not have a control loop as a local oscillator that oscillates the local oscillation frequency of the mixed stage that requires the strictest frequency accuracy, thereby reducing manufacturing costs. Can contribute.
[0007]
Here, the radio wave signal received by the radio wave receiving means is any one of a standard radio wave, a GPS (Global Positioning System) or a carrier frequency of an equivalent satellite positioning system, or a color carrier signal of color television broadcasting. Can be considered.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments and examples of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that the present invention can be understood. It should be noted that the following embodiments and examples are examples embodying the present invention, and do not limit the technical scope of the present invention.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of the frequency conversion device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the frequency conversion device according to the second embodiment of the present invention. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a frequency converter according to the third embodiment of the present invention, FIG. 4 is a flowchart showing a data table creation procedure, FIG. 5 is a diagram showing an example of a data table, and FIG. It is a figure which shows schematic structure of a well-known frequency converter.
[0009]
The frequency converter A according to the first embodiment of the present invention is embodied as FIG.
As shown in the figure, the frequency converter A includes a mixer 11a, a local oscillator 12a (oscillation frequency f_1), a frequency selection filter 13a, a mixer 11b, a local oscillator 12b (oscillation frequency f_2), and a frequency selection filter. 13b.
In the frequency converter A, the received input frequency f_in is mixed with the oscillation frequency f_1 of the local oscillator 12a by the mixer 11a and then filtered by the frequency selection filter 13a to become an intermediate frequency f_m. Further, the intermediate frequency f_m is mixed with the oscillation frequency f_2 of the local oscillator 12b by the mixer 11b and then filtered by the frequency selection filter 13b and output as a signal having an output frequency f_out. In this way, the basic operation of converting the frequency of the received signal to a predetermined output frequency via a predetermined intermediate frequency and outputting the same is the same as that of the conventionally known frequency converter D shown in FIG. .
Here, the frequency conversion device A includes a radio wave receiving unit 20 (corresponding to radio wave receiving means) that receives a radio signal having a known frequency from the outside with respect to the conventionally known wave number conversion device D, and the radio wave receiving unit. And a frequency control unit 12d having a phase-locked loop circuit that generates a signal of a predetermined frequency based on the radio wave signal received by the radio signal 20, and the predetermined frequency generated by the frequency control unit 12d It differs in that it is used as a reference frequency for the local oscillator 12a.
That is, the frequency converter A uses the reference oscillator 18 (see FIG. 6B) for supplying a reference frequency to the local oscillator 12a in the conventionally known frequency converter D, the radio wave receiver 20 and It can be considered that the frequency control unit 12d is replaced.
Here, the configuration of the frequency control unit 12d will be described in detail with reference to FIG.
The frequency control unit 12d includes a frequency divider 21, a phase comparator 22, a frequency divider 23, a VCXO (voltage controlled crystal oscillator) 24, a loop filter 25, and a D / A (digital / analog conversion unit). 26, an A / D (Analog / Digital Converter) 27, a CPU 28, and a memory 29.
That is, the frequency control unit 12d is a phase-locked loop circuit (comprising the frequency divider 21, the phase comparator 22, the frequency divider 23, the VCXO (voltage controlled crystal oscillator) 24, and the loop filter 25). It is considered that a control system including the D / A 26, the A / D 27, the CPU 28, and the memory 29 is combined with the PLL circuit.
First, the function of the phase locked loop circuit will be described.
In the phase-locked loop circuit, the radio wave signal received by the radio wave receiving unit 20 is frequency-divided by the frequency divider 21, while the signal of the VCXO 24 is frequency-divided by the frequency divider 23. The voltage is compared by the phase comparator 22 and a voltage corresponding to the difference between the two is amplified by the loop filter 25 with an appropriate frequency characteristic. The voltage output from the loop filter 25 is fed back as the control input of the VCXO 24.
Therefore, the oscillation frequency of the phase-locked loop circuit is stable at the frequency where the voltage output from the loop filter 25 is eliminated, that is, the frequency associated with the frequency of the radio wave signal at a certain ratio (division ratio), and the frequency accuracy thereof. Becomes the accuracy according to the frequency accuracy of the radio signal.
Next, the function of the control system will be described.
The control system stores the voltage data output from the loop filter 25 in the memory 29 while updating it every calculation sampling, acquires the radio signal received by the radio wave receiver 20, and receives the input signal. By comparing the level with a predetermined threshold value, it is determined whether or not the radio signal is normally received. When the radio wave receiving unit 20 determines that the radio wave signal is not normally received due to radio wave interference or other factors (the input signal level is equal to or lower than a threshold value), the voltage from the loop filter 25 is determined. Instead of output, the data stored in the memory 29 is read, and the data is fed back to the VCXO 24 as the current voltage output.
Accordingly, the control system has a function of complementing the voltage output from the loop filter 25 in order to keep the oscillation frequency of the phase-locked loop at a predetermined frequency even when the radio wave propagation state of the radio signal changes. . Furthermore, the function of the loop filter 25 is processed in the CPU 28, or the gain of the phase-locked loop circuit is adjusted by software, such as a function for performing digital processing that is difficult to realize with only an analog system. .
With the above configuration, the frequency control unit 12d can supply a signal having a frequency associated with the radio wave signal received by the radio wave reception unit 20 as a reference frequency of the local oscillator 12a. Further, even when the radio signal becomes weak, the oscillation frequency can be normally oscillated stably based on the normal reception history in the past.
Here, since the frequency accuracy of the oscillation frequency of the frequency control unit 12d is equivalent to the frequency accuracy of the radio wave signal, if the high-accuracy signal described later is used as the radio wave signal, the wave number control unit The frequency accuracy of the signal supplied by 12d is naturally a highly accurate signal.
Therefore, the radio wave receiving unit 20 and the frequency control unit 12d can function as a reference oscillator that oscillates a highly accurate oscillation frequency. Therefore, the radio wave receiving unit 20 and the frequency control unit 12d can be compared with a conventional device that uses a crystal oscillator with a thermostat. Thus, cost reduction, size reduction, and power saving can be realized.
[0010]
By the way, the following are examples of radio waves whose frequencies are always managed with high accuracy and are used for general purposes.
1. Standard radio wave
The standard radio wave is a radio wave transmitted with a long wave or a short wave, and the frequency is managed with high accuracy. In Japan, long waves (40 kHz, 60 kHz) are used and are always transmitted as a continuous wave.^-12Estimated with degree.
2. GPS carrier frequency
It is also conceivable to use the GPS (Global Positioning System) carrier frequency operated by the United States. Here, the carrier frequency is a signal from a cesium atomic oscillator mounted on a GPS satellite that is constantly monitored and adjusted from the earth, and the accuracy thereof is 2.0 × 10.^-12Estimated with degree. It is also possible to use a GLONASS carrier frequency operated by Russia as equivalent to GPS.
3. Color carrier signal of color TV broadcast signal
Furthermore, it is possible to use a color carrier signal included in a color television broadcast signal. Here, the color carrier signal is called a color subcarrier, and this signal uses a rubidium atomic oscillator, and its accuracy is according to the actual values of suburban stations measured by the Communications Research Laboratory, Ministry of Internal Affairs and Communications. , 5.0 × 10^-11Estimated with degree.
In this way, by using an external radio signal that can be freely used and managed with high accuracy and whose frequency is known, the phase locked loop circuit of the frequency control unit 12d stabilizes the signal to the mixer 11a. The frequency accuracy of the input oscillation frequency can be made as high as the accuracy of the radio signal described above.
In addition, if the above-described radio signals are used, it is possible to use electronic parts for consumer use as parts of a receiving device that receives these radio waves, and it is possible to reduce manufacturing costs.
[0011]
Next, the frequency conversion device B according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in the figure, the frequency converter B includes a mixer 11a, a local oscillator 12a (oscillation frequency f_1), a frequency selection filter 13a, a mixer 11b, a local oscillator 12b (oscillation frequency f_2), and a frequency selection filter. 13b.
In the frequency converter B, the received input frequency f_in is mixed with the oscillation frequency f_1 of the local oscillator 12a by the mixer 11a and then filtered by the frequency selection filter 13a to become an intermediate frequency f_m. Further, the intermediate frequency f_m is mixed with the oscillation frequency f_2 of the local oscillator 12b by the mixer 11b and then filtered by the frequency selection filter 13b and output as a signal having an output frequency f_out. In this way, the basic operation of converting the frequency of the received signal to a predetermined output frequency via a predetermined intermediate frequency and outputting the same is the same as that of the conventionally known frequency converter D shown in FIG. is there.
Here, the frequency converter B has a radio wave receiving unit 20 (corresponding to radio wave receiving means) for receiving a radio signal having a known frequency from the outside with respect to the conventionally known frequency converter D, and the radio wave receiving unit. A frequency measuring unit 12e (corresponding to a frequency measuring unit) that measures the frequency of the local oscillator 12a on a predetermined circumference based on the radio wave signal received by the frequency 20, and the frequency measured by the frequency measuring unit 12e and the predetermined frequency A frequency deviation calculating means for calculating a frequency deviation between the local oscillation frequency and a frequency correcting section 12f for correcting the frequency of the local oscillator 12b (first) based on the frequency deviation calculated by the frequency deviation calculating means; (Corresponding to the correction means).
Here, the configuration of the frequency measuring unit 12e, the frequency deviation calculating means, and the frequency correcting unit 12f will be described in detail with reference to FIG.
The frequency measuring unit 12e includes a frequency divider 30, a gate signal generation circuit 31, a gate 32, a counter 33, an A / D 34, a CPU 35, and a memory 36.
The radio wave signal received by the radio wave receiver 20 (here, a case where a standard radio wave having a long wave of 40 kHz is used) is divided by the frequency divider 30 (here, the division ratio is 1/4000). And divided into a 10 Hz signal.
Subsequently, the signal divided by the frequency divider 30 is converted into a gate signal in the gate signal generation circuit 31. Here, since 10 Hz is a signal having a period of 0.1 sec, it becomes a gate signal of 0.1 sec.
The gate 32 receives the gate signal from the gate signal generation circuit 31 and is controlled to open and close according to the gate signal.
Here, together with the gate signal from the gate signal generation circuit 31, the oscillation frequency of the local oscillator 12a shaped into a pulse signal corresponding to the signal period by a waveform shaping circuit (not shown) is input to the gate 32. The
Of the pulse signals corresponding to the oscillation frequency of the local oscillator 12a input to the gate 32, the pulse signal passes to the counter 33 only when the gate 32 is open.
In the counter 33, the number of pulses of the pulse signal existing within a predetermined gate signal (0.1 sec in the present embodiment) is integrated. Therefore, the number of pulses integrated by the counter 33 is proportional to the oscillation frequency of the local oscillator 12a to be measured.
Therefore, the CPU 35 can easily acquire the oscillation frequency of the local oscillator 12a based on the number of pulses of the counter 33. For example, if the gate signal is 0.1 sec as in this embodiment, the number of pulses per second, that is, the frequency can be obtained by multiplying the accumulated number of pulses by 10.
Further, the CPU 35 stores the number of pulses output from the counter 33 in the memory 36 while updating it every calculation sampling, obtains the radio signal received by the radio wave receiver 20, and receives the input signal. By comparing the level with a predetermined threshold value, it is determined whether or not the radio signal is normally received. If the radio wave receiving unit 20 determines that the radio wave signal is not normally received due to radio interference or other factors (the input signal level is equal to or lower than a threshold value), the number of pulses from the counter 33 is determined. Instead, the number of pulses stored in the memory 36 is read and used as the current number of pulses for the calculation of the oscillation frequency of the local oscillator 12a.
As described above, the frequency measuring unit 12e can measure the oscillation frequency of the local oscillator 12a based on the radio signal received by the radio wave receiving unit 20, and further, Even when the radio wave propagation situation changes and the radio wave signal cannot be received, the oscillation frequency of the local oscillator 12a is measured without being affected by complementing with the already received normal data. Can do.
Next, the frequency deviation calculation means and the frequency correction unit 12f will be described.
The frequency deviation calculating means is executed on the CPU 35, and the frequency measured by the frequency measuring unit 12e according to the above-described procedure and the oscillation frequency of the local oscillator 12a stored in advance in the memory are to be oscillated. This is realized as a program for calculating a frequency deviation by performing a comparison operation with the oscillation frequency.
Similarly to the frequency deviation calculating means, the frequency correction unit 12f is a program executed on the CPU 35, and the frequency of the local oscillator 12b is calculated based on the frequency deviation calculated by the frequency deviation calculating means. This is realized by calculating a correction command for correcting.
Here, when the frequency correction unit 12f corrects the frequency of the local oscillator 12b, the local oscillator 12b (having the same configuration as FIG. 6) is based on the frequency deviation calculated by the frequency measurement unit 12e. The frequency of the reference oscillator 18 (reference frequency: f_ref) or the frequency division ratio N / R (frequency command setting) may be adjusted.
Here, a method for adjusting the frequency of the reference oscillator 18 will be described.
For example, the reference oscillator 18 includes a CPU 38, a D / A 39, and a VCXO (voltage controlled crystal oscillator) 40 as shown in FIG. 2C, and a control input from the CPU 38 via the D / A 39. It can be considered that the VCXO 40 oscillates at a predetermined frequency in response to a command.
In this case, a correction command (frequency deviation) is input to the CPU 38, and a control voltage (for example, when the frequency deviation is XX Hz) that cancels out the frequency deviation generated by the local oscillator 12a by the local oscillator 12b. The control voltage calculated so that the oscillation frequency f_2 of the local oscillator 12b becomes (f_2-XX) Hz may be input to the VCXO 40 via the D / A.
In addition, the reference oscillator 18 may be configured by a CPU 41, a synthesizer 42, and a fixed reference oscillator 43 as shown in FIG.
Also in this case, as described above, a correction command (frequency deviation) is input to the CPU 41, and after calculating a control voltage that cancels out the frequency deviation caused by the local oscillator 12a by the local oscillator 12b, What is necessary is just to input into the said synthesizer 42.
With such a configuration, in the frequency control device B, the frequency deviation generated in the mixing stage (the first stage which is a quasi-millimeter wave band in the case of a down converter) is required as the mixing stage. Correction can be made in different mixing stages (the latter stage in the case of a downconverter), and it can be configured as a device that achieves a predetermined accuracy as the frequency accuracy at the entrance and exit of the device.
In other words, as a local oscillator that oscillates the local oscillation frequency of the mixing stage that requires the strictest frequency accuracy, a dielectric oscillator or other inexpensive oscillator that does not have a control loop is used, and the generated frequency deviation is corrected in the subsequent mixing stage. Thus, it is possible to realize cost reduction, size reduction, and power saving as compared with the conventional apparatus.
Here, the input / output frequency accuracy of the apparatus is determined according to the accuracy of the gate signal, that is, the radio signal. That is, by using the high-accuracy signal as described above as the radio wave signal, the oscillation frequency of the local oscillator 12a is strictly measured, and high-accuracy correction according to the measured value (frequency deviation) is performed. The frequency accuracy at the entrance and exit of the device can be increased.
[0012]
Finally, the frequency conversion device C according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in the figure, the frequency converter C includes a mixer 11a, a local oscillator 12a (oscillation frequency f_1), a frequency selection filter 13a, a mixer 11b, a local oscillator 12b (oscillation frequency f_2), and a frequency selection filter. 13b.
In the frequency converter C, the received input frequency f_in is mixed with the oscillation frequency f_1 of the local oscillator 12a by the mixer 11a and then filtered by the frequency selection filter 13a to become an intermediate frequency f_m. Further, the intermediate frequency f_m is mixed with the oscillation frequency f_2 of the local oscillator 12b by the mixer 11b and then filtered by the frequency selection filter 13b and output as a signal having an output frequency f_out. In this way, the basic operation of converting the frequency of the received signal to a predetermined output frequency via a predetermined intermediate frequency and outputting the same is the same as that of the conventionally known frequency converter D shown in FIG. is there.
Here, the present embodiment pays attention to the fact that the frequency characteristics of the local oscillator 12a fluctuate depending on the temperature of the local oscillator 12a.
That is, as shown in FIG. 3B, the frequency converter C measures the temperature of the local oscillator 12a whose oscillation frequency is measured by the frequency measuring unit with respect to the wave number converter B described above. Unit 12h (corresponding to temperature measurement means), a data table creation unit 37 for creating a data table in which the frequency deviation calculated by the frequency deviation calculation unit and the temperature measured by the temperature measurement unit 12h are associated with each other And a frequency correction unit 12g (corresponding to the second correction means) for correcting the frequency of the local oscillator 12b based on the data table created by the data table creation unit 37.
Here, as the temperature measuring unit 12h, it is possible to detect the temperature by using an unused PN junction in the semiconductor component used in the local oscillator 12a, and a new thermistor or the like is provided. Also good.
Further, the local frequency is measured based on a method of measuring the oscillation frequency by the frequency measuring unit 12e and obtaining a frequency deviation from a predetermined oscillation frequency, and data (frequency deviation) read from the data table by the frequency correction unit 12g. Since the method for adjusting the oscillator 12b is the same as that of the frequency converter B, description thereof is omitted here.
Here, the flow of a data table creation procedure in the data table creation unit 37 newly added to the frequency converter B will be described with reference to FIGS. Hereinafter, S1, S2,... Correspond to the processing procedure numbers shown in FIG.
First, the data table creation unit 37 updates the data table at regular intervals.
Therefore, when it is time to update the database, the frequency deviation in the local oscillator 12a calculated by the CPU 35 and the temperature measurement unit 12h are measured according to the same procedure as the frequency converter B. The measured temperature in the local oscillator 12a is input to the data table creation unit 37 (S1).
Here, the temperature increment of the data table created by the data table creation unit 37 (indicated by Tt in the determination formula shown in FIG. 4) is determined from the frequency accuracy required for the device, It is assumed that a suitable interval is set in advance from the representative characteristic example of the apparatus.
If the measured temperature measured by the temperature detector 12h is a temperature within a predetermined range from the temperature increment Tt (indicated by Δt in the determination formula shown in FIG. 4), the local oscillator 12a The measured temperature and the frequency deviation at that time (hereinafter simply referred to as data) are stored as data corresponding to the temperature increment Tt. (Y side of S2, N side of S3, and S5)
Here, depending on the transition of the temperature change of the local oscillator 12a, there may be a situation where new data is stored for the temperature increment Tt in which data is already stored. (Y side of S3)
In this case, in this embodiment, the update is not performed when the difference between the data stored last time and the data to be stored this time is small. (Y side of S4) Of course, an average value may be taken between the previous data and the current data, or the current data may be preferentially overwritten and stored.
An example of a data table created according to such a procedure is shown in FIG.
The initial condition (setting) in the data table creation unit 37 when creating this data table is that the temperature increment Tt is from 0 ° C. to 5 ° C., and the allowable temperature Δt for the temperature increment is 1.5 ° C.
First, data corresponding to 20 ° C. is acquired at the point P1 where the creation of the data table is started.
After a predetermined time has elapsed, the data table is updated, and data at point P2 (corresponding to 25 ° C.) is acquired. Similarly, point P3 (corresponding to 15 ° C.), point P4 (corresponding to 10 ° C.) It is stored sequentially as data.
However, at point P5, since the next temperature increment (5 ° C.) at which data is to be acquired has not been reached, no data is stored. (Applicable to the N side of S2 in FIG. 4)
And after predetermined time passes, the data equivalent to 5 degreeC is acquired in P6 point. Also at the point P7, data is not stored as in the point P5.
According to the above procedure, the data table creation unit 37 can create a data table in which the measured temperature of the local oscillator 12a is associated with the frequency deviation in the local oscillator 12a.
Therefore, the frequency correction unit 12g can determine the optimum correction amount for the frequency of the local oscillator 12b only by reading data from the data table in the data table creation unit 37 according to the temperature of the local oscillator 12a. it can.
As a result, according to the present embodiment, for example, even when the reception state of the radio wave signal is deteriorated and the frequency deviation cannot be measured and the temperature of the local oscillator 12a fluctuates, By using the correction data of the stored data table, it can function normally and can be configured as a highly reliable device.
In addition, at the factory where the equipment is assembled / tested, it is possible to accumulate necessary data as the equipment is actually used as long as the minimum initial data is given. It is also possible to contribute to.
Or, conversely, when a process for adding a temperature cycle that can be assumed to the equipment is added at the factory, the equipment is shipped after a data table that has been adjusted almost optimally in all temperature ranges in advance. Is also possible.
[0013]
【Example】
In the embodiment described above, a mode is described in which the frequency accuracy of the frequency converter is improved by performing processing based on a single radio signal.
However, there is a function of selecting a signal that is most easily received (at a high signal level) from among the plurality of radio signals and changing a necessary control setting value according to the selected radio signal. You can think of what you have.
With such a configuration, it is possible to reduce the possibility that the radio signal cannot be received due to the radio wave propagation status of the radio signal, and the reliability and usability of the device can be improved. .
[0014]
【The invention's effect】
  As described above, according to the present invention, the signal of the first frequency band is mixed with the signal of the first frequency band by sequentially mixing a plurality of local oscillation frequency signals having different frequencies. In the frequency conversion device for frequency conversion to a signal in the frequency band of the above, a radio wave receiving means for receiving a radio signal having a known frequency from the outside, and a frequency in at least one of the signals of the local oscillation frequency mixed sequentially ,Reference frequencyFrequency control means for controlling based onStorage means for recording data based on the frequency of the radio signal received by the radio wave reception means, and updating of data in the storage means based on the frequency of the radio signal newly received by the radio wave reception means Update means, propagation status determination means for determining the propagation status of the radio signal, and the frequency associated with the radio signal received by the radio wave reception means according to the determination result by the propagation status determination means, or the storage means Reference frequency selection means using a frequency based on the data stored in the reference frequency as the reference frequencyIt is comprised as a frequency converter characterized by comprising.
  For example, the frequency control means includes a phase-locked loop circuit that generates a signal having a predetermined frequency based on the frequency of the radio signal received by the radio wave reception means,When the propagation state determination means determines that the propagation state of the radio signal is normal, the phase locked loop circuitIn the signal of the local oscillation frequency that is sequentially mixed with the signal of the predetermined frequency to be generatedSaidWhat is used as a reference frequency can be considered.
  As a result, when the radio wave signal is a standard radio wave or other high-accuracy signal, for example, the phase-locked loop circuit generates the predetermined frequency used as a reference frequency in the local oscillation frequency signal. The accuracy of the signal can be a high-accuracy frequency accuracy signal.Furthermore, even when the radio signal becomes weak, the reference frequency can be generated based on the data based on the radio signal received in the past normal propagation state and stored in the storage means.
  As a result, it is possible to generate a high-precision reference frequency without using a crystal oscillator with a thermostatic chamber, which has been indispensable for obtaining a high-precision frequency in the known frequency converters, thereby reducing the size of the device. Thus, it can be configured as a device capable of reducing the manufacturing cost and further reducing the power consumption.
[0015]
The frequency adjusting means includes a frequency measuring means for measuring a frequency of an arbitrary signal among the signals of the local oscillation frequency that are sequentially mixed based on the radio wave signal received by the radio wave receiving means, and the frequency Frequency deviation calculating means for calculating a frequency deviation between the frequency measured by the measuring means and the predetermined local oscillation frequency, and the above-mentioned frequency deviations being sequentially mixed based on the frequency deviation calculated by the frequency deviation calculating means. A first correction unit that corrects the frequency of any one of the local oscillation frequency signals may be provided.
In this case, by using a standard radio wave or other highly accurate signal as the radio wave signal, the frequency in the arbitrary signal and the frequency deviation between the frequency in the arbitrary signal and the predetermined local oscillation frequency are used. Can be measured with high accuracy.
Therefore, the frequency accuracy at the input / output of the device is made to be a predetermined accuracy by correcting the frequency in any one of the signals of the local oscillation frequency mixed sequentially so as to cancel the measured frequency deviation. Can do.
Note that the signal of the local oscillation frequency whose frequency is corrected by the first correcting means is preferably a signal different from the arbitrary signal among the signals of the local oscillation frequency that are sequentially mixed.
In this case, the frequency deviation in the mixing stage (the first stage, which is a quasi-millimeter wave band in the case of a down converter), which requires the strictest frequency accuracy, is different from that mixing stage (in the case of a down converter). Can be corrected in the latter stage.
As a result, a local oscillator that oscillates the local oscillation frequency of the mixing stage that requires the strictest frequency accuracy is a dielectric oscillator or other inexpensive oscillator that does not have a control loop, and the generated frequency deviation is corrected in different mixing stages. It can be configured as such a device, which can contribute to a reduction in manufacturing cost.
[0016]
Furthermore, the frequency adjusting means includes temperature measuring means for measuring the temperature of the local oscillator that oscillates the arbitrary signal, the frequency deviation calculated by the frequency deviation calculating means, and the temperature measuring means. A table generating means for creating a data table corresponding to the temperature, and a frequency in any one of the signals of the local oscillation frequency mixed sequentially based on the data table created by the table creating means It is also conceivable to include a second correcting means for correcting the above.
By the way, the frequency characteristics of the local oscillator that oscillates the signals of the local oscillation frequencies that are sequentially mixed fluctuate exclusively according to the temperature of the local oscillator.
Therefore, a data table in which the measured frequency deviation and the detected temperature of the local oscillator are associated with each other is created, and suitable correction is performed by using data read from the data table according to the detected temperature. be able to.
According to this aspect, for example, even when the reception state of the radio signal deteriorates and the frequency deviation cannot be measured, a suitable correction is performed by the data table accumulated based on the past operation results. It is possible.
Even in this embodiment, the signal of the local oscillation frequency whose frequency is corrected by the second correction means is a signal different from the arbitrary signal among the signals of the local oscillation frequency that are sequentially mixed. It is desirable.
As a result, as with the above-described embodiment, it is possible to use a dielectric oscillator or other inexpensive oscillator that does not have a control loop as a local oscillator that oscillates the local oscillation frequency of the mixed stage that requires the strictest frequency accuracy, thereby reducing manufacturing costs. Can contribute.
[0017]
Here, the radio wave signal received by the radio wave receiving means is any one of a standard radio wave, a GPS (Global Positioning System) or a carrier frequency of an equivalent satellite positioning system, or a color carrier signal of color television broadcasting. Can be considered.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a first frequency conversion device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a second frequency conversion device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a third frequency conversion device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart showing a procedure for creating a data table.
FIG. 5 is a diagram showing an example of a data table.
FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a conventionally known frequency conversion device.
[Explanation of symbols]
11 ... Mixer
12 ... Local oscillator
13. Frequency selection filter
14 ... VCO (Voltage Controlled Oscillator)
15 ... 1 / N divider
16: Phase comparator
17 ... 1 / R divider
18 ... Reference oscillator
19 ... Loop filter
20 ... Radio wave receiver
21 ... frequency divider
22 ... Phase comparator
23. Divider
24 ... VCXO (voltage controlled crystal oscillator)
25 ... Loop filter
26 ... D / A
27 ... A / D
28 ... CPU
29 ... Memory
30 ... frequency divider
31 ... Gate signal generation circuit
32 ... Gate
33 ... Counter
34 ... A / D
35 ... CPU
36 ... Memory
37 ... Database creation part
38 ... CPU
39 ... D / A
40 ... VCXO (voltage controlled crystal oscillator)
41 ... CPU
42 ... Synthesizer
43 ... Fixed reference oscillator

Claims

A frequency at which the signal of the first frequency band is frequency-converted to the signal of the second frequency band by sequentially mixing a signal of the first frequency band with a plurality of local oscillation frequencies having different frequencies. In the converter, a radio wave receiving means for receiving a radio signal having a known frequency from the outside;
Frequency control means for controlling the frequency of at least one of the local oscillation frequency signals to be sequentially mixed based on a reference frequency ;
Storage means for recording data based on the frequency of the radio signal received by the radio wave reception means;
Updating means for updating data in the storage means based on the frequency of the radio signal newly received by the radio wave receiving means;
Propagation status determination means for determining the propagation status of the radio signal;
A reference frequency that uses, as the reference frequency, a frequency associated with the radio wave signal received by the radio wave reception unit or a frequency based on the data stored in the storage unit according to a determination result by the propagation state determination unit. A selection means;
A frequency conversion device comprising:

The frequency control means includes a phase-locked loop circuit that generates a signal of a predetermined frequency based on the frequency of the radio signal received by the radio wave reception means, and the propagation status of the radio signal is determined by the propagation status determination means. when it is determined to be normal, according to claim 1 is intended to be used as the reference frequency in the predetermined the local oscillation frequency of the signal sequentially mixing a signal of a frequency generated by the phase locked loop circuit Frequency converter.

The frequency control means measures the frequency of an arbitrary signal among the signals of the local oscillation frequency that are sequentially mixed based on the radio wave signal received by the radio wave reception means;
Frequency deviation calculating means for calculating a frequency deviation between the frequency measured by the frequency measuring means and the predetermined local oscillation frequency;
First correction means for correcting the frequency in any one of the signals of the local oscillation frequencies that are sequentially mixed based on the frequency deviation calculated by the frequency deviation calculation means;
The frequency conversion device according to claim 1, comprising:

4. The frequency converter according to claim 3, wherein the local oscillation frequency signal whose frequency is corrected by the first correction unit is a signal different from the arbitrary signal among the local oscillation frequency signals sequentially mixed. .

Temperature measuring means for measuring the temperature of a local oscillator that oscillates the arbitrary signal;
Table creating means for creating a data table in which the frequency deviation calculated by the frequency deviation calculating means and the temperature measured by the temperature measuring means are associated with each other;
Second correction means for correcting the frequency in any one of the signals of the local oscillation frequency mixed sequentially based on the data table created by the table creation means;
The frequency conversion device according to claim 3, comprising:

6. The frequency conversion device according to claim 5, wherein the signal of the local oscillation frequency whose frequency is corrected by the second correction unit is a signal different from the arbitrary signal among the signals of the local oscillation frequency that are sequentially mixed. .

The frequency converter according to any one of claims 1 to 6, wherein the radio signal having a known frequency is a national standard radio wave.

The frequency converter according to any one of claims 1 to 6, wherein the radio wave signal having a known frequency is a carrier frequency of GPS (Global Positioning System) or an equivalent satellite positioning system.

The frequency converter according to claim 1, wherein the radio wave signal having a known frequency is a color carrier signal for color television broadcasting.