特開 2022-143013 広帯域受信機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022143013

(43)【公開日】2022-10-03

(54)【発明の名称】広帯域受信機

(51)【国際特許分類】

   H04L 27/06 20060101AFI20220926BHJP

   H04B 1/16 20060101ALI20220926BHJP

【ＦＩ】

H04L27/06 A

H04B1/16 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021043326

(22)【出願日】2021-03-17

(71)【出願人】

【識別番号】000001122

【氏名又は名称】株式会社日立国際電気

(74)【代理人】

【識別番号】100097113

【弁理士】

【氏名又は名称】堀 城之

(74)【代理人】

【識別番号】100162363

【弁理士】

【氏名又は名称】前島 幸彦

(72)【発明者】

【氏名】岡 晃弘

【テーマコード（参考）】

5K061

【Ｆターム（参考）】

5K061CC02

5K061CC11

5K061JJ06

5K061JJ07

(57)【要約】

【課題】不明電波を確実に観測することができる広帯域受信機を提供する。
【解決手段】ＡＤＣ１３の出力である時間軸信号を周波数軸信号に変換するＦＦＴ処理部２１と、周波数軸信号の内、予め設定された検出条件に合致する周波数を検出するレベル検知部２２と、検出条件に合致する周波数の中央をセンター周波数として決定するセンター周波数決定部２３と、検出条件に合致する周波数の帯域幅に基づいてサンプリングレートを決定するサンプリングレート決定部２４と、デジタル信号に対してセンター周波数決定部２３によって決定されたセンター周波数が０Ｈｚとなるように周波数変換処理を実施したデジタルベースバンド信号を出力するＢＢ周波数変換部１４と、デジタルベースバンド信号をサンプリングレート決定部２４によって決定されたサンプリングレートに変換するサンプリングレート変換部１５とを備えている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

受信したアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、
前記Ａ／Ｄコンバータの出力である時間軸信号を周波数軸信号に変換するＦＦＴ処理部と、
前記周波数軸信号の内、予め設定された検出条件に合致する周波数を検出するレベル検知部と、
前記検出条件に合致する周波数の中央をセンター周波数として決定するセンター周波数決定部と、
前記検出条件に合致する周波数の帯域幅に基づいてサンプリングレートを決定するサンプリングレート決定部と、
前記デジタル信号に対して前記センター周波数決定部によって決定された前記センター周波数が０Ｈｚとなるように周波数変換処理を実施したデジタルベースバンド信号を出力するベースバンド周波数変換部と、
前記デジタルベースバンド信号を前記サンプリングレート決定部によって決定された前記サンプリングレートに変換するサンプリングレート変換部と、
前記サンプリングレート変換部からの出力を記録する記録部と、を具備することを特徴とする広帯域受信機。

【請求項2】

前記レベル検知部は、前記検出条件に合致する前記周波数軸信号の検出を前記記録部に通知し、
前記記録部は、前記レベル検知部が前記検出条件に合致する前記周波数軸信号を検出した期間のみ、前記サンプリングレート変換部からの出力を記録することを特徴とする請求項１に記載の広帯域受信機。

【請求項3】

前記レベル検知部に設定された前記検出条件は、検出範囲と電力閾値であり、
前記レベル検知部は、前記検出範囲内で信号電力が前記電力閾値以上の周波数を検出し、
前記センター周波数決定部は、前記電力閾値以上の信号電力を検出した周波数を特定し、その中央となる周波数を前記センター周波数として決定し、
前記サンプリングレート決定部は、前記電力閾値以上である信号電力の帯域幅を特定し、特定した帯域幅に基づいて前記サンプリングレートとして決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の広帯域受信機。

【請求項4】

前記センター周波数決定部は、前記電力閾値よりも小さい周波数決定用閾値以上の信号電力を検出した周波数を特定し、
前記サンプリングレート決定部は、前記電力閾値よりも小さいレート決定用閾値以上である信号電力の帯域幅を特定することを特徴とする請求項３に記載の広帯域受信機。

【請求項5】

アナログ信号から変換されたデジタル信号を時間軸信号から周波数軸信号に変換するＦＦＴ処理部であって、
前記周波数軸信号の内、予め設定された検出条件に合致する周波数を検出するレベル検知部と、
前記検出条件に合致する周波数の中央をセンター周波数として決定するセンター周波数決定部と、
前記検出条件に合致する周波数の帯域幅に基づいてサンプリングレートを決定するサンプリングレート決定部と、
前記デジタル信号に対して前記センター周波数決定部によって決定された前記センター周波数が０Ｈｚとなるように周波数変換処理を実施したデジタルベースバンド信号を出力するベースバンド周波数変換部と、
前記デジタルベースバンド信号を前記サンプリングレート決定部によって決定された前記サンプリングレートに変換するサンプリングレート変換部と、を具備することを特徴とするデジタル信号処理回路。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、不明電波を観測対象とする広帯域受信機に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来の広帯域受信機では、観測対象の信号の周波数を復調するために手動もしくは固定値で調整していた（例えば、特許文献１参照）。図４に示す広帯域受信機１０は、アンテナ１１を介して受信したＲＦ（radio frequency）信号をＩＦ周波数変換部１２でＩＦ（intermediate frequency）信号に変換し、変換したＩＦ信号をＡＤＣ１３でデジタル信号に変換する。その後、広帯域受信機１０は、ＢＢ（ベースバンド）周波数変換部１４によってデジタル信号に対して復調対象とする信号の周波数に変換する周波数変換処理を行った後、サンプリングレート変換部１５によってダウンサンプル処理やＦＩＲフィルタ等を用いたサンプリングレート変換処理を行い、復調処理部１６によって復調処理を実施する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】ＷＯ２０１８／０９２５８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、不明電波が観測対象である場合、センター周波数及び帯域幅はその時によって異なる。従って、不明電波を観測して記録・解析する場合、ＢＢ周波数変換部１４による周波数変換処理では、センター周波数を不明電波に応じて手動調整する必要があった。

【0005】

このように、従来技術では、不明電波観測後の手動による周波数調整が必要であったため、不明電波の見逃しや周波数調整に時間がかかり、不明電波を記録、解析する機会を逃すことがあった。

【0006】

特に、対象とする不明電波の送信時間がごく短い場合は、手動でのセンター周波数やサンプリングレート調整は非常に困難であった。また、ＡＤＣ１３の出力をそのまま記録し、後から加工して解析することも可能ではあるが、サンプリングレートは非常に高速であるため、単位時間当たりに必要な情報量が大きく、実現は困難であった。

【0007】

本発明は斯かる問題点を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、不明電波を確実に観測することができる広帯域受信機を提供する点にある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係る広帯域受信機は、上記の目的を達成するため、次のように構成される。
請求項１に記載の広帯域受信機は、受信したアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、前記Ａ／Ｄコンバータの出力である時間軸信号を周波数軸信号に変換するＦＦＴ処理部と、前記周波数軸信号の内、予め設定された検出条件に合致する周波数を検出するレベル検知部と、前記検出条件に合致する周波数の中央をセンター周波数として決定するセンター周波数決定部と、前記検出条件に合致する周波数の帯域幅に基づいてサンプリングレートを決定するサンプリングレート決定部と、前記デジタル信号に対して前記センター周波数決定部によって決定された前記センター周波数が０Ｈｚとなるように周波数変換処理を実施したデジタルベースバンド信号を出力するベースバンド周波数変換部と、前記デジタルベースバンド信号を前記サンプリングレート決定部によって決定された前記サンプリングレートに変換するサンプリングレート変換部と、前記サンプリングレート変換部からの出力を記録する記録部と、を具備する。
さらに、請求項２に記載の広帯域受信機は、前記レベル検知部は、前記検出条件に合致する前記周波数軸信号の検出を前記記録部に通知し、前記記録部は、前記レベル検知部が前記検出条件に合致する前記周波数軸信号を検出した期間のみ、前記サンプリングレート変換部からの出力を記録する。
さらに、請求項３に記載の広帯域受信機は、前記レベル検知部に設定された前記検出条件は、検出範囲と電力閾値であり、前記レベル検知部は、前記検出範囲内で信号電力が前記電力閾値以上の周波数を検出し、前記センター周波数決定部は、前記電力閾値以上の信号電力を検出した周波数を特定し、その中央となる周波数を前記センター周波数として決定し、前記サンプリングレート決定部は、前記電力閾値以上である信号電力の帯域幅を特定し、特定した帯域幅に基づいて前記サンプリングレートとして決定する。
さらに、請求項４記載の広帯域受信機は、前記センター周波数決定部は、前記電力閾値よりも小さい周波数決定用閾値以上の信号電力を検出した周波数を特定し、前記サンプリングレート決定部は、前記電力閾値よりも小さいレート決定用閾値以上である信号電力の帯域幅を特定する。
また、請求項５に記載のデジタル信号処理回路は、アナログ信号から変換されたデジタル信号を時間軸信号から周波数軸信号に変換するＦＦＴ処理部であって、前記周波数軸信号の内、予め設定された検出条件に合致する周波数を検出するレベル検知部と、前記検出条件に合致する周波数の中央をセンター周波数として決定するセンター周波数決定部と、前記検出条件に合致する周波数の帯域幅に基づいてサンプリングレートを決定するサンプリングレート決定部と、前記デジタル信号に対して前記センター周波数決定部によって決定された前記センター周波数が０Ｈｚとなるように周波数変換処理を実施したデジタルベースバンド信号を出力するベースバンド周波数変換部と、前記デジタルベースバンド信号を前記サンプリングレート決定部によって決定された前記サンプリングレートに変換するサンプリングレート変換部と、を具備する。

【発明の効果】

【0009】

本発明の広帯域受信機は、不明電波のセンター周波数及び帯域幅を検出して、記録・解析に適したデジタルベースバンド信号に自動で変換できるため、不明電波を確実に観測することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明に係る広帯域受信機の実施の形態の構成を示す図である。

【図2】図１に示すセンター周波数決定部によるセンター周波数決定処理の説明図である。

【図3】図１に示すサンプリングレート決定部によるサンプリングレート決定処理の説明図である。

【図4】従来の広帯域受信機の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

【0012】

本実施の形態の広帯域受信機２０は、図１を参照すると、ＩＦ周波数変換部１２と、ＡＤＣ（Ａ／Ｄコンバータ）１３と、ＢＢ（ベースバンド）周波数変換部１４と、サンプリングレート変換部１５と、ＦＦＴ（高速フーリエ変換：Fast Fourier Transform）処理部２１と、レベル検知部２２と、センター周波数決定部２３と、サンプリングレート決定部２４と、記録部２５とを備えている。

【0013】

ＩＦ周波数変換部１２は、アンテナ１１を介して受信したＲＦ信号をＩＦ信号に変換する。

【0014】

ＡＤＣ１３は、ＩＦ周波数変換部１２によって変換されたＩＦ信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。以下、デジタル信号に変換されたＩＦ信号をデジタルＩＦ信号と称す。

【0015】

ＦＦＴ処理部２１は、ＡＤＣ１３から出力されるデジタルＩＦ信号に対してＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理を実施し、時間軸信号から周波数軸信号（周波数毎の信号電力）に変換して出力する。

【0016】

レベル検知部２２は、検出範囲及び電力閾値が検出条件として予め設定されており、ＦＦＴ処理部２１から出力される周波数軸信号の内、検出条件に合致する周波数、すなわち検出範囲（周波数帯域）内で信号電力が電力閾値以上の周波数があるか否かを判断する。そして、レベル検知部２２は、検出条件に合致する周波数がある場合、検出条件に合致する周波数軸信号をセンター周波数決定部２３及びサンプリングレート決定部２４に出力する。

【0017】

図２は、ＦＦＴ処理部２１から出力され周波数軸信号（周波数毎の信号電力）の例である。そして、レベル検知部２２に設定された検出条件が検出範囲：５０～４５０MHz、電力閾値：－５０dBmである場合、図３に示すように、検出条件に合致する周波数を含む所定の周波数帯域の周波数軸信号がセンター周波数決定部２３及びサンプリングレート決定部２４に出力される。

【0018】

なお、レベル検知部２２において予め設定する検出条件（検出範囲、電力閾値）については、ユーザーが設定可能であり、事前の電波状況の確認によりどの範囲にどれくらいの電力の信号が発生するか、スプリアス等の不要波を検出しないか等の確認により調整することができる。

【0019】

センター周波数決定部２３は、レベル検知部２２から入力される周波数軸信号に基づいて、電力閾値以上の信号電力を検出した周波数を特定し、その中央となる周波数をセンター周波数として決定し、決定したセンター周波数をＢＢ周波数変換部１４に通知する。

【0020】

図３に示す周波数軸信号では、電力閾値：－５０dBm以上の信号電力が特定され、その中央となる周波数：１００MHzがセンター周波数として決定され、ＢＢ周波数変換部１４に通知される。

【0021】

サンプリングレート決定部２４は、電力閾値上である信号電力の帯域幅を特定し、特定した帯域幅に１よりも大きい所定の係数（例えば、４）を乗算した値をサンプリングレートとして決定し、サンプリングレート決定部２４に通知する。なお、特定した帯域幅を元にした演算であれば、所定の係数を乗算する代わりに、他の演算式を用いてサンプリングレートを決定しても良い。

【0022】

図３に示す周波数軸信号では、電力閾値：－５０dBm以上である信号電力の帯域幅：１０MHzが特定され、特定された帯域幅：１０MHzに所定の係数：４を乗算した４０MHzがサンプリングレートとして決定され、サンプリングレート決定部２４に通知される。

【0023】

ＢＢ周波数変換部１４は、ＡＤＣ１３から出力されるデジタルＩＦ信号に対してセンター周波数決定部２３から通知されたセンター周波数が０Ｈｚとなるように周波数変換処理を実施し、デジタルベースバンド信号に変換する。

【0024】

サンプリングレート変換部１５は、ＢＢ周波数変換部１４によって変換されたデジタルベースバンド信号をサンプリングレート決定部２４から通知されたサンプリングレートに変換し、記録部２５に出力する。

【0025】

記録部２５は、例えば、ハードディスクドライブ等の記憶手段であり、サンプリングレート変換部１５から出力されたデジタルベースバンド信号を記録する。記録部２５に記録されたデジタルベースバンド信号を解析することで、不明電波の解明が可能になる。なお、ＡＤＣ１３から出力されるデジタルＩＦ信号をそのまま記録して後から加工し解析することも可能ではあるが、サンプリングレートは非常に高速であるため、単位時間当たりに必要な情報量が大きい。本実施の形態により、記録部２５に記録されるデジタルベースバンド信号の情報量は、ＡＤＣ１３から出力されるデジタルＩＦ信号をそのまま記録する場合に比べて、有用な情報を確保した状態で大幅に減少（数百分の１～数千分の１程度）できる。

【0026】

なお、記録部２５は、レベル検知部２２から検出条件に合致する周波数軸信号の検出通知を受信し、レベル検知部２２が検出条件に合致する周波数軸信号を検出した期間のみ、サンプリングレート変換部１５から出力されたデジタルベースバンド信号を記録することもできる。この場合、記録部２５に記録されるデジタルベースバンド信号の情報量をより減少させることができる。

【0027】

また、センター周波数決定部２３において、レベル検知部２２の検出条件である電力閾値以上の電力を検出した周波数を特定するのではなく、電力閾値よりも小さい周波数決定用閾値を用いて、周波数決定用閾値以上の電力を検出した周波数を特定してセンター周波数を決定しても良い、この場合、記録・解析により適したセンター周波数を決定することができる。

【0028】

さらに、サンプリングレート決定部２４においても、レベル検知部２２の検出条件である電力閾値以上の電力を検出した周波数を特定するのではなく、電力閾値よりも小さいレート決定用閾値を用いて、レート決定用閾値以上の電力を検出した周波数を特定してサンプリングレートを決定しても良い、この場合、記録・解析により適したサンプリングレートを決定することができる。

【0029】

本実施の形態では、アンテナ１１から受信したＲＦ信号を一度ＩＦ信号に変換するスーパーヘテロダイン方式の例を示しているが、ダイレクトコンバージョン方式やダイレクトＲＦ方式においても本発明の適用が可能である。

【0030】

以上説明したように、本実施形態は、受信したアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤＣ（Ａ／Ｄコンバータ）１３と、ＡＤＣ１３の出力である時間軸信号を周波数軸信号に変換するＦＦＴ処理部２１と、周波数軸信号の内、予め設定された検出条件に合致する周波数を検出するレベル検知部２２と、検出条件に合致する周波数の中央をセンター周波数として決定するセンター周波数決定部２３と、検出条件に合致する周波数の帯域幅に基づいてサンプリングレートを決定するサンプリングレート決定部２４と、デジタル信号に対してセンター周波数決定部２３によって決定されたセンター周波数が０Ｈｚとなるように周波数変換処理を実施したデジタルベースバンド信号を出力するＢＢ（ベースバンド）周波数変換部１４と、デジタルベースバンド信号をサンプリングレート決定部２４によって決定されたサンプリングレートに変換するサンプリングレート変換部１５と、サンプリングレート変換部１５からの出力を記録する記録部２５とを備えている。
この構成により、不明電波のセンター周波数及び帯域幅を検出して、記録・解析に適したデジタルベースバンド信号に自動で変換できるため、不明電波を確実に観測することができる。

【0031】

さらに、本実施形態において、レベル検知部２２は、検出条件に合致する前記周波数軸信号の検出を記録部２５に通知し、記録部２５は、レベル検知部２２が前記検出条件に合致する周波数軸信号を検出した期間のみ、サンプリングレート変換部１５からの出力を記録する。
この構成により、記録部２５に記録されるデジタルベースバンド信号の情報量をより減少させることができる。

【0032】

さらに、本実施形態において、レベル検知部２２に設定された検出条件は、検出範囲と電力閾値であり、レベル検知部２２は、検出範囲内で信号電力が電力閾値以上の周波数を検出し、センター周波数決定部２３は、電力閾値以上の信号電力を検出した周波数を特定し、その中央となる周波数をセンター周波数として決定し、サンプリングレート決定部２４は、電力閾値以上である信号電力の帯域幅を特定し、特定した帯域幅に基づいてサンプリングレートとして決定する。
この構成により、事前の電波状況の確認によりどの範囲にどれくらいの電力の信号が発生するか、スプリアス等の不要波を検出しないか等の確認により調整することができる。

【0033】

さらに、本実施形態において、センター周波数決定部２３は、電力閾値よりも小さい周波数決定用閾値以上の信号電力を検出した周波数を特定し、サンプリングレート決定部２４は、電力閾値よりも小さいレート決定用閾値以上である信号電力の帯域幅を特定する。
この構成により、記録・解析により適したセンター周波数を決定することができると共に、記録・解析により適したサンプリングレートを決定することができる。

【0034】

なお、本発明が上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。なお、各図において、同一構成要素には同一符号を付している。

【0035】

１０、２０ 広帯域受信機
１１ アンテナ
１２ ＩＦ周波数変換部
１３ ＡＤＣ（Ａ／Ｄコンバータ）
１４ ＢＢ（ベースバンド）周波数変換部
１５ サンプリングレート変換部
１６ 復調処理部
２１ ＦＦＴ処理部
２２ レベル検知部
２３ センター周波数決定部
２４ サンプリングレート決定部
２５ 記録部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】