【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するために、本発明に係る受信装置は、高周波(RF)信号を受信する受信装置であって、受信した前記高周波信号に対して、所定の周波数帯域で帯域制限を行う帯域通過フィルタと、前記帯域通過フィルタで帯域制限された信号を、サンプリング周波数fsでアンダーサンプリングを行って、周波数f
IFのデジタル中間周波数(IF)信号に変換するアナログ/デジタル変換器とを有し、前記サンプリング周波数fsは、前記高周波信号の周波数帯域幅をRFBW、前記帯域通過フィルタの周波数帯域幅をBPFBWとすると、
2f
IF+(RFBW+BPFBW)/2≦fs<2f
IF+BPFBW
(ここで、RFBW<BPFBW)
となる関係を有していることを特徴とする。
【0009】
また、本発明に係る受信装置は、高周波(RF)信号を受信する受信装置であって、受信した前記高周波信号に対して、所定の周波数帯域で帯域制限を行う帯域通過フィルタと、前記帯域通過フィルタで帯域制限された信号を、サンプリング周波数fsでアンダーサンプリングを行って、デジタルベースバンド信号に変換するアナログ/デジタル変換器とを有し、前記サンプリング周波数fsは、前記高周波信号の周波数帯域幅をRFBW、前記帯域通過フィルタの周波数帯域幅をBPFBWとすると、
(RFBW+BPFBW)/2≦fs<BPFBW
(ここで、RFBW<BPFBW)
となる関係を有していてもよい。
【0010】
本発明に係る受信装置は、アンダーサンプリングを用いた、以下に示す原理に基づいて構成されている。まず、
図1に示す受信装置を考える。この場合、アンテナで受信した信号(1のグラフ参照)に、信号の周波数を中心とする通過帯域を有する帯域通過フィルタ(BPF)をかける(2のグラフ参照)。次に、低雑音増幅器G
LNAで信号を増幅させ(3のグラフ参照)、もう一度、帯域通過フィルタ(BPF)をかける(4のグラフ参照)。このとき、アンテナでの受信時にひろったノイズN
inも信号と一緒に増幅され、G
LNAによるノイズN
LNAが上乗せされるが、ミキサXによるノイズは発生しない。次に、サンプルホールド(S/H)回路によりサンプリング周波数fsuでアンダーサンプリングを行う。このとき、信号の中心周波数fc=N×fsu(Nは整数)である。また、サンプリング前には、信号にS/H回路によるノイズN
SHが上乗せされる(5のグラフ参照)が、アンダーサンプリングにより信号が折り返されるため、サンプリング後は折り返しの個数Ku=2(N+1)に対応したノイズKu×N
SHが上乗せされる(6のグラフ参照)。サンプリングした信号をアナログ/デジタル変換し、そのデジタル信号に対して、デジタルシグナルプロセッサ(DSP)でフィルタ処理を行うことにより、受信処理信号が得られる(7のグラフ参照)。このときの受信処理信号のSN比は、
図1中の(2)式で表される。
【0011】
図1に示す受信装置では、ベースバンド信号に変換する場合、一般的に、
図2(a)に示すように、ノイズN
inおよびN
LNAが折り返されるのを防ぐよう、fsu/2が、S/H回路前段のBPFの周波数帯域幅(BPFBW)の半分以上になるよう設定される。すなわち、
fsu≧BPFBW (3)
を満たすように設定される。この場合、
図2(a)に示すように、この条件を満たすfsuでサンプリングを行った後、DSPでフィルタ処理を行うことにより、受信処理信号が得られる。
【0012】
これに対して、本発明者等は、ノイズN
inおよびN
LNAが折り返されても、それが信号帯域にまで折り返されなければよいと考え、本発明に係る受信装置に至った。すなわち、本発明に係る受信装置では、
図2(b)に示すように、ノイズが信号帯域に折り返されるのを防ぐよう、サンプリング周波数fsが設定される。すなわち、
図2(b)から、高周波信号の周波数帯域幅をRFBWとすると、
(RFBW+BPFBW)/2≦fs (4)
を満たすように設定される。
【0013】
ここで、fsが(3)式のfsuよりも小さい値のみをとるものとすると、
(RFBW+BPFBW)/2≦fs<BPFBW (5)
となる。
図2(b)に示すように、この条件を満たすfsでサンプリングを行った後、信号の部分を抽出するようDSPでフィルタ処理を行うことにより、
図2(a)とほぼ同じSN比を有する受信処理信号が得られる。
【0014】
また、
図1に示す受信装置では、IF信号に変換する場合、一般的に、
図3(a)に示すように、ノイズN
inおよびN
LNAが折り返されるのを防ぐよう、fsu/2が、IF信号の周波数f
IFとBPFBWの半分との和以上になるよう設定される。すなわち、
fsu≧2f
IF+BPFBW (6)
ここで、f
IF≧BPFBW/2
を満たすように設定される。この場合、
図4(a)に示すように、この条件を満たすfsuでサンプリングを行った後、DSPでフィルタ処理を行うことにより、受信処理信号が得られる。
【0015】
これに対して、本発明に係る受信装置では、ノイズN
inおよびN
LNAが折り返されても、それが信号帯域にまで折り返されなければよいため、
図3(b)に示すように、ノイズが信号帯域に折り返されるのを防ぐよう、サンプリング周波数fsが設定される。すなわち、
図3(b)から、
2f
IF+(RFBW+BPFBW)/2≦fs (7)
ここで、f
IF≧(RFBW+BPFBW)/4
を満たすように設定される。
【0016】
ここで、fsが(6)式のfsuよりも小さい値のみをとるものとすると、
2f
IF+(RFBW+BPFBW)/2≦fs<2f
IF+BPFBW (8)
ここで、f
IF≧(RFBW+BPFBW)/4
となる。
図4(b)に示すように、この条件を満たすfsでサンプリングを行った後、信号の部分を抽出するようDSPでフィルタ処理を行うことにより、
図4(a)とほぼ同じSN比を有する受信処理信号が得られる。
【0017】
このように、本発明に係る受信装置は、
図1、
図2(a)、
図3(a)および
図4(a)に示す受信装置と比べても、さらにサンプリング周波数が小さく、より低速で低消費電力である。また、衛星通信では、携帯電話と異なり、受信電力が小さく一定であるため、高い利得の低雑音増幅器(LNA)が必要であるが、
図1乃至
図4に示すように、アンダーサンプリングでは、低雑音増幅器で増幅されたノイズや低雑音増幅器で発生するノイズによる影響が比較的小さい。このため、アンダーサンプリングを用いる本発明に係る受信装置は、衛星通信に適している。
【0018】
本発明に係る受信装置は、前記高周波信号を受信して増幅し、増幅後の前記高周波信号を前記帯域通過フィルタに送る低雑音増幅器(LNA)を有し、前記アナログ/デジタル変換器は、前記帯域通過フィルタからの信号を2分配する2分配器と、前記2分配器からの一方の出力を、前記サンプリング周波数fsでアンダーサンプリングする第1サンプルホールド(S/H)回路と、前記第1サンプルホールド回路からの出力をデジタル信号に変換する第1アナログ/デジタル変換回路(ADC)と、前記2分配器からの他方の出力を、前記高周波信号の周波数で90°位相変化させる移相器と、前記移相器からの出力を、前記サンプリング周波数fsでアンダーサンプリングする第2サンプルホールド(S/H)回路と、前記第2サンプルホールド回路からの出力をデジタル信号に変換する第2アナログ/デジタル変換回路(ADC)とを有することが好ましい。この場合、受信信号を、アナログベースバンド信号やアナログIF信号に周波数変換せず、直接アンダーサンプリングすることができる。また、低速、低消費電力で、受信信号を精度良く復調させることができる。