JP6977658B2 - 信号生成器および信号生成方法 - Google Patents

Description

本発明は、広帯域の信号を生成する信号生成器および信号生成方法に関し、例えば、複数の帯域の信号から一つの広帯域の信号を生成する信号生成器および信号生成方法に関する。

近年、光ファイバを利用した光通信の大容量化に伴い、ベースバンド信号の広帯域化が求められている。例えば、光通信において利用される光送信器では、送信対象のデータ（デジタル信号）を、デジタル・アナログコンバータ（以下、「ＤＡＣ」とも表記する。）によって広帯域のベースバンド信号（アナログ信号）に変換し、そのベースバンド信号に応じた光信号を生成して送信している。

しかしながら、ベースバンド信号の生成に利用されるＤＡＣの多くは、集積化が容易なＣＭＯＳ（complementary metal oxide semiconductor）プロセスで製造されているため、広帯域化には限界がある（ＣＭＯＳプロセスのアナログ帯域は現状２５ＧＨｚ程度で頭打ちになりつつある）。このため、光通信で求められる広帯域なベースバンド信号を生成することは容易ではなかった。

このような問題を解決するための一つの手法として、送信対象のデータを含む入力信号（デジタル信号）を複数の帯域に分割し、分割した帯域毎に設けられた複数のＤＡＣによって夫々変換された複数のアナログ信号を、ミキサを用いて段階的に周波数変換して合成することにより、一つの広帯域なベースバンド信号を所望信号（アナログ信号）として生成する周波数帯域合成技術が知られている（非特許文献１参照）。

図７は、従来の周波数帯域合成技術を適用した信号生成器の構成を例示する図である。図７には、最も単純な例として、２つのＤＡＣを備えている例を示している。

この信号生成器１００（１００Ａ）は、デジタル信号処理部１０（１０Ａ）と、ＤＡＣ１１_{_}１，１１_{_}２と、ミキサ（周波数変換器）１２_{_}２と、合成器１３と、フィルタ回路１４_{_}２とを備えており、送信対象のデータを含む入力信号Ｄｉｎ（デジタル信号）から所望信号Ｄ（ｆ）（アナログ信号）を生成する。

この信号生成器１００Ａにおいて、デジタル信号処理部１０Ａは、所望信号Ｄ（ｆ）、すなわち最終的に出力したい所望の周波数帯域を有するアナログ信号Ｄ（ｆ）を、２つの周波数帯域Ｄ₁（ｆ），Ｄ₂（ｆ）に分割した場合に、分割した夫々の周波数帯域Ｄ₁（ｆ），Ｄ₂（ｆ）に対応する２組のデジタル信号Ｓ_{D_1}（ｆ），Ｓ_{D_2}（ｆ）を、入力信号Ｄｉｎの信号成分を分割して生成する。

ＤＡＣ１１_{_}１，１１_{_}２は、デジタル信号処理部１０Ａから出力される２組のデジタル信号Ｓ_{D_1}（ｆ），Ｓ_{D_2}（ｆ）に対応して設けられ、対応するデジタル信号Ｓ_{D_1}（ｆ），Ｓ_{D_2}（ｆ）をアナログ信号Ｓ₁（ｆ），Ｓ₂（ｆ）に変換する。

ミキサ１２_{_}２は、ＤＡＣ１１_{_}２からのアナログ信号Ｓ₂（ｆ）と所定の周波数ｆ２のローカル信号ＬＯとを乗算することによって、アナログ信号Ｓ₂（ｆ）をアップコンバートし、アナログ信号Ｓ_{mix_2}（ｆ）とする。

このミキサ１２_{_}２がアップコンバートするアナログ信号Ｓ_{mix_2}（ｆ）には、周波数ｆ２を中心とする上側帯波と下側帯波とがあり、この上側帯波と下側帯波のうち片側の帯波の信号は伝送する必要がない。図７には、伝送する必要のない片側帯波（この例では、下側帯波）を「＊」印で示している。

このため、ミキサ１２_{_}２の後段にフィルタ回路１４_{_}２を設け、このフィルタ回路１４_{_}２でミキサ１２_{_}２からのアナログ信号Ｓ_{mix_2}（ｆ）の片側帯波（＊）をイメージ信号として除去し、このイメージ信号を除去したアナログ信号Ｓ_{flr_2}（ｆ）を合成器１３へ送るようにしている。合成器１３は、ＤＡＣ１１_{_}１からのアナログ信号Ｓ₁（ｆ）と、フィルタ回路１４_{_}２でイメージ信号が除去されたアナログ信号Ｓ_{flr_2}（ｆ）とを合成し、所望信号Ｄ（ｆ）として出力する。

特願２０１６−２１７８３２号

Chen, Xi, et al. "All-electronic 100-GHz Bandwidth Digital-to-Analog Converter Generating PAM Signals up to 190-GBaud." OFC2016

しかしながら、図７に示した信号生成器１００Ａにおいて、フィルタ回路１４_{_}２は、カットオフ周波数において急峻に減衰する周波数特性を有していることが理想的であるが、実際には、カットオフ周波数において、ある程度の傾きをもって減衰する周波数特性となる。そのため、イメージ信号を適切に除去することができず、所望信号Ｄ（ｆ）が劣化するという問題があった。

なお、図８に示す信号生成器１００（１００Ｂ）のように、ミキサ１２_{_}２でアップコンバートされるアナログ信号Ｓ_{mix_2}（ｆ）の上側帯波と下側帯波との間にガードバンドを設けることも考えられている。なお、この信号生成器１００Ｂでは、ＤＡＣ１１_{_}１の後段にもフィルタ回路１４_{_}１を設けている。また、ミキサ１２_{_}２でアップコンバートされるアナログ信号Ｓ_{mix_2}（ｆ）の上側帯波をイメージ信号としている。しかし、このような信号生成器１００Ｂにおいて、フィルタ回路１４_{_}１，１４_{_}２はシステム構成を複雑にし、ガードバンドはＤＡＣ１１_{_}２の帯域を無駄にしてしまうという問題がある。

そこで、本出願人は、デジタル信号処理部でイメージ信号をキャンセルする信号を生成することによって、フィルタ回路を不要とし、かつ劣化の少ない広帯域の信号を生成することを可能とするサイドバンドキャンセリング方式による周波数帯域合成技術を先に提案した（特許文献１参照）。

このサイドバンドキャンセリング方式による周波数帯域合成技術の概略を図９を用いて説明する。この信号生成器１００（１００Ｃ）において、デジタル信号処理部１０（１０Ｃ）は、アナログ信号Ｓ_{mix_2}（ｆ）に含まれるイメージ信号に対応するキャンセル信号成分を生成し、この生成したキャンセル信号成分を周波数帯域Ｄ₁（ｆ）に対応する入力信号Ｄｉｎの信号成分から差し引いて、ＤＡＣ１１_{_}１へのデジタル信号Ｓ_{D_1}（ｆ）とする。これにより、合成器１３によって信号を合成したときに、ミキサ１２_{_}２からのアナログ信号Ｓ_{mix_2}（ｆ）に含まれるイメージ信号がＤＡＣ１１_{_}１からのアナログ信号Ｓ₁（ｆ）によって打ち消される。

しかしながら、この信号生成器１００Ｃでは、回路部品として用いられるミキサ１２_{_}２において、図１０に示されるように、ＩＦポートからＲＦポートへの漏れ波が存在する。この漏れ波は両ポートの帯域が重なる部分でアイソレーションが大きく取れないことに起因する。すなわち、ミキサ１２_{_}２における低いアイソレーション特性のため、ミキサ１２_{_}２の入出力間で漏れ波が生じる。このミキサ１２_{_}２の入出力間で生じる漏れ波（以下、漏れ信号ともいう。）が合成器１３での合成時の劣化要因となる。

なお、ミキサの入出力間で生じる漏れ信号を打ち消すために、フィルタを用いることが容易に考えられる。しかし、漏れ波（漏れ信号）の帯域と下側帯波（イメージ信号）の帯域とが重なる部分に対してフィルタを用いることはできない。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、イメージ信号だけではなく、ミキサで漏洩した信号（漏れ信号）もキャンセルするようにして、さらに劣化の少ない広帯域の信号を生成することが可能な信号生成器および信号生成方法を提供することにある。

このような目的を達成するために本発明は、デジタル信号を入力信号（Ｄｉｎ）とし、この入力信号を複数の周波数帯域に対応する信号成分に分割し、この分割した複数の信号成分から所望の周波数帯域のアナログ信号（Ｄ（ｆ））を生成する信号生成器（２００Ａ）であって、前記入力信号を少なくとも第１の周波数帯域（Ｄ₁（ｆ））および第２の周波数帯域（Ｄ₂（ｆ））に対応する信号成分に分割し、この分割した信号成分を第１の周波数帯域および第２の周波数帯域に対応するデジタル信号（Ｓ_{D_1}（ｆ），Ｓ_{D_2}（ｆ））として出力するデジタル信号処理（２０Ａ）と、前記デジタル信号処理部からの前記第１の周波数帯域に対応するデジタル信号をアナログ信号（Ｓ₁（ｆ））に変換する第１のデジタル・アナログコンバータ（１１_１）と、前記デジタル信号処理部からの前記第２の周波数帯域に対応するデジタル信号をアナログ信号（Ｓ₂（ｆ））に変換する第２のデジタル・アナログコンバータ（１１_２）と、前記第２のデジタル・アナログコンバータによって変換されたアナログ信号と所定の周波数（ｆ２）のローカル信号（ＬＯ）とを乗算して得られるアナログ信号（Ｓ_{mix_2}（ｆ））を出力するミキサ（１２_２）と、前記第１のデジタル・アナログコンバータによって変換されたアナログ信号と前記ミキサから出力されたアナログ信号とを合成して前記所望の周波数帯域（Ｄ（ｆ））のアナログ信号として出力する合成器（１３）とを備え、前記デジタル信号処理部（２０Ａ）は、前記ミキサから出力されるアナログ信号に含まれるイメージ信号に対応するキャンセル信号成分を第１のキャンセル信号成分として生成する第１のキャンセル信号生成部（２４）と、前記ミキサから出力されるアナログ信号に含まれる前記ミキサの入出力間で生じる漏れ信号に対応するキャンセル信号成分を第２のキャンセル信号成分として生成する第２のキャンセル信号生成部（２５）と、前記入力信号から分割された前記第１の周波数帯域に対応する信号成分から、前記第１のキャンセル信号成分と前記第２のキャンセル信号成分とを差し引いて、前記第１のデジタル・アナログコンバータへの前記第１の周波数帯域に対応するデジタル信号とする減算器（２３_{_}１，２３_{_}２）とを備えることを特徴とする。

この発明において、デジタル信号処理部は、ミキサから出力されるアナログ信号に含まれるイメージ信号に対応するキャンセル信号成分を第１のキャンセル信号成分として生成し、ミキサから出力されるアナログ信号に含まれるミキサの入出力間で生じる漏れ信号に対応するキャンセル信号成分を第２のキャンセル信号成分として生成し、入力信号から分割された第１の周波数帯域に対応する信号成分から、第１のキャンセル信号成分と第２のキャンセル信号成分とを差し引いて、第１のデジタル・アナログコンバータへの第１の周波数帯域に対応するデジタル信号とする。これにより、合成器によって信号を合成したときに、ミキサからのアナログ信号に含まれるイメージ信号だけではなく、ミキサの入出力間で生じる漏れ信号が打ち消される。

なお、上記説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の構成要素を、括弧を付した参照符号によって示している。

以上説明したように、本発明によれば、デジタル信号処理部において、ミキサから出力されるアナログ信号に含まれるイメージ信号に対応するキャンセル信号成分を第１のキャンセル信号成分として生成し、ミキサから出力されるアナログ信号に含まれるミキサの入出力間で生じる漏れ信号に対応するキャンセル信号成分を第２のキャンセル信号成分として生成し、入力信号から分割された第１の周波数帯域に対応する信号成分から第１のキャンセル信号成分と第２のキャンセル信号成分とを差し引いて、第１のデジタル・アナログコンバータへの第１の周波数帯域に対応するデジタル信号とするようにしたので、イメージ信号だけではなく、ミキサで漏洩した信号（漏れ信号）もキャンセルするようにして、さらに劣化の少ない広帯域の信号を生成することが可能となる。

図１は、本発明の実施の形態１に係る信号生成器の構成を示す図である。 図２は、漏れ波をキャンセルする仕組みを設けない信号生成器の具体例を示す図である。 図３は、図２に示した信号生成器における出力信号の周波数スペクトルを示す図である。 図４は、漏れ波をキャンセルする仕組みを設けた信号生成器の具体例を示す図である。 図５は、図４に示した信号生成器における出力信号の周波数スペクトルを示す図である。 図６は、本発明の実施の形態２に係る信号生成器の構成を示す図である。 図７は、従来の周波数帯域合成技術を適用した信号生成器の構成を例示する図である。 図８は、上側帯波と下側帯波との間にガードバンドを設けるようにした信号生成器の構成を例示する図である。 図９は、本出願人が先に提案したサイドバンドキャンセリング方式による周波数帯域合成技術を適用した信号生成器の構成を例示する図である。 図１０は、サイドバンドキャンセリング方式による周波数帯域合成技術を適用した信号生成器のミキサにおいて生じる漏れ波を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

〔実施の形態１〕
図１は、本発明の実施の形態１に係る信号生成器の構成を示す図である。図１には、図９に示した信号生成器１００Ｃと同様、最も単純な例を示している。

本実施の形態の信号生成器２００（２００Ａ）は、デジタル信号処理部２０（２０Ａ）と、ＤＡＣ１１_{_}１，１１_{_}２，１１_{_}ＬＯと、ミキサ（周波数変換器）１２_{_}２と、合成器１３と、アンプ１５_{_}１，１５_{_}２とを備えており、送信対象のデータを含む入力信号Ｄｉｎ（デジタル信号）から所望信号Ｄ（ｆ）（アナログ信号）を生成する。

この信号生成器２００Ａは、例えば、光通信システムの光送信器において、送信対象のデータから広帯域のベースバンド信号を生成するベースバンド信号生成器として適用することができる。以下、本実施の形態に係る信号生成器２００Ａの構成について説明する。

この信号生成器２００Ａにおいて、デジタル信号処理部２０Ａは、プロセッサや記憶装置からなるハードウェアと、これらのハードウェアと協働して各種機能を実現させるプログラムとによって実現され、フィルタ２１_{_}１〜２１_{_}３と、レイズドコサインフィルタ２２_{_}１，２２_{_}２と、減算器２３_{_}１，２３_{_}２と、第１のキャンセル信号生成部２４と、第２のキャンセル信号生成部２５と、ダウンコンバータミキサ２６と、ＬＯ信号位相調整部２７とを備えている。また、ミキサ１２_{_}２と合成器１３とアンプ１５_{_}１，１５_{_}２は、回路部品として設けられている。

この信号生成器２００Ａにおいて、デジタル信号処理部２０Ａは、所望信号Ｄ（ｆ）、すなわち最終的に出力したい所望の周波数帯域を有するアナログ信号Ｄ（ｆ）を、２つの周波数帯域Ｄ₁（ｆ），Ｄ₂（ｆ）に分割した場合に、分割した夫々の周波数帯域Ｄ₁（ｆ），Ｄ₂（ｆ）に対応する２組のデジタル信号Ｓ_{D_1}（ｆ），Ｓ_{D_2}（ｆ）を、入力信号Ｄｉｎの信号成分を分割して生成する。

ＤＡＣ１１_{_}１，１１_{_}２は、デジタル信号処理部２０Ａから出力される２組のデジタル信号Ｓ_{D_1}（ｆ），Ｓ_{D_2}（ｆ）に対応して設けられ、対応するデジタル信号Ｓ_{D_1}（ｆ），Ｓ_{D_2}（ｆ）をアナログ信号Ｓ₁（ｆ），Ｓ₂（ｆ）に変換する。また、ＤＡＣ１１_{_}ＬＯは、デジタル信号処理部２０Ａからのローカル信号ＬＯ（デジタル信号）をアナログ信号に変換する。このアナログ信号に変換されたローカル信号ＬＯはミキサ１２_{_}２へ送られる。

デジタル信号処理部２０Ａにおいて、フィルタ２１_{_}１〜２１_{_}３は、合成器１３から出力される所望信号Ｄ（ｆ）の周波数特性を補償するために設けられており、レイズドコサインフィルタ２２_{_}１側の信号経路をチャネルＣｈ１、レイズドコサインフィルタ２２_{_}２側の信号経路をチャネルＣｈ２とした場合、チャネルＣｈ１側の信号経路にフィルタ２１_{_}２が設けられ、チャネルＣｈ２側の信号経路にフィルタ２１_{_}３が設けられている。フィルタ２１_{_}１は、チャネルＣｈ１側の信号経路とチャネルＣｈ２側の信号経路とに分かれる前の信号経路に設けられている。

デジタル信号処理部２０Ａにおいて、チャネルＣｈ１側の信号経路には、レイズドコサインフィルタ２２_{_}１とフィルタ２１_{_}２との間に減算器２３_{_}１，２３_{_}２が設けられており、チャネルＣｈ２側の信号経路には、レイズドコサインフィルタ２２_{_}２とフィルタ２１_{_}３との間にダウンコンバータミキサ２６が設けられている。

デジタル信号処理部２０Ａにおいて、第１のキャンセル信号生成部２４は、チャネルＣｈ２側のレイズドコサインフィルタ２２_{_}２のダウンコンバータミキサ２６への出力ラインとチャネルＣｈ１側の減算器２３_{_}１との間に設けられ、第２のキャンセル信号生成部２５は、チャネルＣｈ２側のフィルタ２１_{_}３のＤＡＣ１１_{_}２への出力ラインとチャネルＣｈ１側の減算器２３_{_}２との間に設けられている。

デジタル信号処理部２０Ａにおいて、ＬＯ信号位相調整部２７は、チャネルＣｈ１とチャネルＣｈ２の位相オフセットを合わせるために、ＤＡＣ１１_{_}ＬＯへのローカル信号ＬＯ（デジタル信号）の位相を調整する。デジタル信号処理部２０Ａ内のローカル信号ＬＯ（デジタル信号）はダウンコンバータミキサ２６へも送られる。以下、デジタル信号処理部２０Ａにおける処理について、各部の機能を交えながら説明する。

デジタル信号処理部２０Ａにおいて、送信対象のデータを含む入力信号Ｄｉｎ（デジタル信号）は、フィルタ２１_{_}１を通過した後、チャネルＣｈ１側のレイズドコサインフィルタ２２_{_}１と、チャネルＣｈ２側のレイズドコサインフィルタ２２_{_}２に入力される。なお、フィルタ２１_{_}１は、合成器１３から出力される所望信号Ｄ（ｆ）の周波数特性を補償するために、定められた特性に従って入力信号Ｄｉｎに対して周波数特性の補正を行う。

チャネルＣｈ１側のレイズドコサインフィルタ２２_{_}１は、所望信号Ｄ（ｆ）の周波数帯域Ｄ₁（ｆ）に対応する信号成分を入力信号Ｄｉｎから分離する。この分離された入力信号Ｄｉｎの周波数帯域Ｄ₁（ｆ）に対応する信号成分は減算器２３_{_}１へ送られる。

チャネルＣｈ２側のレイズドコサインフィルタ２２_{_}２は、所望信号Ｄ（ｆ）の周波数帯域Ｄ₂（ｆ）に対応する信号成分を入力信号Ｄｉｎから分離する。この分離された入力信号Ｄｉｎの周波数帯域Ｄ₂（ｆ）に対応する信号成分はダウンコンバータミキサ２６および第１のキャンセル信号生成部２４へ送られる。

ダウンコンバータミキサ２６に送られた周波数帯域Ｄ₂（ｆ）に対応する信号成分は、ローカル信号ＬＯ（デジタル信号）によってダウンコンバートされる。例えば、周波数帯域Ｄ₂（ｆ）を２５ＧＨｚ〜４０ＧＨｚとした場合、ダウンコンバートされて０〜１５ＧＨｚに対応する信号成分とされる。このダウンコンバートされた信号成分は、フィルタ２１_{_}３を通過した後、デジタル信号Ｓ_{D_2}（ｆ）としてＤＡＣ１１_{_}２および第２のキャンセル信号生成部２５へ送られる。なお、フィルタ２１_{_}３は、合成器１３から出力される所望信号Ｄ（ｆ）の周波数特性を補償するために、定められた特性に従ってダウンコンバータミキサ２６からの信号に対して周波数特性の補正を行う。

第１のキャンセル信号生成部２４は、チャネルＣｈ２側のレイズドコサインフィルタ２２_{_}２から出力される周波数帯域Ｄ₂（ｆ）に対応する信号成分を入力とし、この周波数帯域Ｄ₂（ｆ）に対応する信号成分を反転（Flip）し、この反転した信号成分を回路部品であるミキサ１２_{_}２から出力されるアナログ信号Ｓ_{mix_2}（ｆ）に含まれるイメージ信号（下側帯波）に対応するキャンセル信号成分（第１のキャンセル信号成分）として、チャネルＣｈ１側の減算器２３_{_}１へ送る。例えば、周波数帯域Ｄ₂（ｆ）を２５ＧＨｚ〜４０ＧＨｚとした場合、２５ＧＨｚを中心とする複素共役信号を生成し、１０〜２５ＧＨｚに対応する信号成分を第１のキャンセル信号成分としてチャネルＣｈ１側の減算器２３_{_}１へ送る。

減算器２３_{_}１は、レイズドコサインフィルタ２２_{_}１からの周波数帯域Ｄ₁（ｆ）に対応する信号成分から、第１のキャンセル信号生成部２４からの第１のキャンセル信号成分を差し引く。これにより、減算器２３_{_}１から減算器２３_{_}２へ、第１のキャンセル信号成分が差し引かれた周波数帯域Ｄ₁（ｆ）に対応する信号成分が送られる。

第２のキャンセル信号生成部２５は、ＤＡＣ１１_{_}２へのデジタル信号Ｓ_{D_2}（ｆ）を入力とし、このデジタル信号Ｓ_{D_2}（ｆ）から回路部品であるミキサ１２_{_}２の入出力間で生じる漏れ信号に対応する信号成分を生成し、第２のキャンセル信号成分としてチャネルＣｈ１側の減算器２３_{_}２へ送る。

なお、この例では、ミキサ１２_{_}２の入出力間で生じる漏れ信号を事前に観測しておき、その観測した漏れ信号に対応する信号成分が第２のキャンセル信号生成部２５で生成されるようにするが、ミキサ１２_{_}２の出力を第２のキャンセル信号生成部２５にフィードバックするようにして、より精度の高い補正を実現するようにしてもよい。

減算器２３_{_}２は、減算器２３_{_}１からの第１のキャンセル信号成分（イメージ信号に対応する信号成分）が差し引かれた周波数帯域Ｄ₁（ｆ）に対応する信号成分から、第２のキャンセル信号生成部２５からの第２のキャンセル信号成分（漏れ信号に対応する信号成分）を差し引く。これにより、第１のキャンセル信号成分と第２のキャンセル信号成分とが差し引かれた周波数帯域Ｄ₁（ｆ）に対応する信号成分が減算器２３_{_}２から出力され、フィルタ２１_{_}２を通過した後、デジタル信号Ｓ_{D_1}（ｆ）としてＤＡＣ１１_{_}１へ送られる。なお、フィルタ２１_{_}２は、合成器１３から出力される所望信号Ｄ（ｆ）の周波数特性を補償するために、定められた特性に従って減算器２３_{_}２からの信号に対して周波数特性の補正を行う。

ＤＡＣ１１_{_}１は、デジタル信号処理部２０Ａからのデジタル信号Ｓ_{D_1}（ｆ）をアナログ信号Ｓ₁（ｆ）に変換する。このＤＡＣ１１_{_}１から出力されるアナログ信号Ｓ₁（ｆ）は、アンプ１５_{_}１を通して合成器１３へ送られる。ＤＡＣ１１_{_}２は、デジタル信号処理部２０Ａからのデジタル信号Ｓ_{D_2}（ｆ）をアナログ信号Ｓ₂（ｆ）に変換する。このＤＡＣ１１_{_}２から出力されるアナログ信号Ｓ₂（ｆ）は、ミキサ１２_{_}２へ送られる。

ミキサ１２_{_}２は、ＤＡＣ１１_{_}２からのアナログ信号Ｓ₂（ｆ）とデジタル信号処理部２０ＡからのＤＡＣ１１_{_}ＬＯによってアナログ信号に変換されたローカル信号ＬＯとを乗算することによって、アナログ信号Ｓ₂（ｆ）をアップコンバートし、アナログ信号Ｓ_{mix_2}（ｆ）とする。

これにより、例えば、ローカル信号ＬＯの周波数ｆ２を２５ＧＨｚとした場合、アナログ信号Ｓ_{mix_2}（ｆ）にローカル信号ＬＯの周波数ｆ２＝２５ＧＨｚを中心とする上側帯波と下側帯波（＊）とが生じる。この場合、下側帯波（＊）はイメージ信号としてアナログ信号Ｓ_{mix_2}（ｆ）に含まれる。また、このアナログ信号Ｓ_{mix_2}（ｆ）には、ミキサ１２_{_}２の入出力間で生じる漏れ波が漏れ信号として含まれている。このイメージ信号と漏れ信号とを含むアナログ信号Ｓ_{mix_2}（ｆ）はアンプ１５_{_}２を通して合成器１３へ送られる。

合成器１３は、ＤＡＣ１１_{_}１からアンプ１５_{_}１を通して送られてくるアナログ信号Ｓ₁（ｆ）と、ミキサ１２_{_}２からアンプ１５_{_}２を通して送られてくるアナログ信号Ｓ_{mix_2}（ｆ）とを合成し、所望信号Ｄ（ｆ）として出力する。この場合、合成器１３へ送られてくるアナログ信号Ｓ_{mix_2}（ｆ）には、ミキサ１２_{_}２で生じる下側帯波（＊）がイメージ信号として、またミキサ１２_{_}２の入出力間で生じる漏れ波が漏れ信号として含まれている。しかし、合成器１３へ送られてくるアナログ信号Ｓ₁（ｆ）からは、イメージ信号と漏れ信号に対応する信号成分がデジタル信号処理部２０Ａにおいて差し引かれているので、合成器１３によって信号を合成したときに打ち消されるものとなる。

このようにして、本実施の形態の信号生成器２００Ａによれば、ミキサ１２_{_}２で生じるイメージ信号だけではなく、ミキサ１２_{_}２で漏洩した信号（漏れ信号）もキャンセルされものとなり、さらに劣化の少ない広帯域の信号（所望信号Ｄ（ｆ））を生成することができるようになる。なお、アンプ１５_{_}１，１５_{_}２は、信号を増幅するだけではなく、各チャネルＣｈ１，Ｃｈ２のアイソレーションを取る役割も兼ねている。

なお、この実施の形態では、合成器１３から出力される所望信号Ｄ（ｆ）の周波数特性を補償するためにフィルタ２１_{_}１〜２１_{_}３を設けるようにしたが、各回路部品の周波数特性が十分フラットな場合は、フィルタ２１_{_}１〜２１_{_}３を設けなくてもよい。また、本実施の形態では、回路部品としてミキサ１２_{_}２と合成器１３とアンプ１５_{_}１，１５_{_}２とを設けているが、アンプ１５_{_}１，１５_{_}２がなく、ミキサ１２_{_}２と合成器１３のみから構成されていてもよい。

また、後述する図４に示す信号生成器２００（２００Ｃ）のように、１２．５ＧＨｚのＬＯシグナルを２逓倍器２８で２逓倍し、ローカル信号ＬＯ（デジタル信号）としてダウンコンバータミキサ２６へ送るようにし、ＤＡＣ１１_{_}ＬＯでアナログ信号に変換した１２．５ＧＨｚのＬＯシグナルを２逓倍器２９で２逓倍し、ローカル信号ＬＯとしてミキサ１２_{_}２へ送るようにしてもよい。

〔実験結果〕
次に、具体例を挙げて、０−４０ＧＨｚの周波数帯域を持つ強度が一定な信号を所望信号Ｄ（ｆ）として出力する際の実験結果について説明する。

先ず、具体例として、図２に、漏れ波をキャンセルする仕組みを設けない信号生成器２００（２００Ｂ）を示す。この信号生成器２００Ｂでは、ＤＡＣ１１_{_}１，１１_{_}２，１１_{_}ＬＯとして２５ＧＨｚの帯域幅のものを用いている。

また、この信号生成器２００Ｂでは、所望信号Ｄ（ｆ）の周波数帯域を０〜４０ＧＨｚとし、デジタル信号処理部２０（２０Ｂ）は、０〜２５ＧＨｚの周波数帯域をＤ₁（ｆ）とし、２５ＧＨｚ〜４０ＧＨｚの周波数帯域をＤ₂（ｆ）とし、この周波数帯域Ｄ₁（ｆ），Ｄ₂（ｆ）に対応するデジタル信号Ｓ_{D_1}（ｆ），Ｓ_{D_2}（ｆ）を生成するものとしている。

また、この信号生成器２００Ｂでは、ダウンコンバータミキサ２６およびミキサ１２_{_}２へのローカル信号ＬＯとして１２．５ＧＨｚのＬＯシグナルを２逓倍したものを用いている。このために、１２．５ＧＨｚのＬＯシグナルを２逓倍器２８で２逓倍し、ローカル信号ＬＯ（デジタル信号）としてダウンコンバータミキサ２６へ送るようにしている。また、ＤＡＣ１１_{_}ＬＯでアナログ信号に変換した１２．５ＧＨｚのＬＯシグナルを２逓倍器２９で２逓倍し、ローカル信号ＬＯとしてミキサ１２_{_}２へ送るようにしている。

図３に、実験結果として、この信号生成器２００Ｂの合成器１３から出力される所望信号Ｄ（ｆ）の周波数スペクトルを示す。１０ＧＨｚ〜１５ＧＨｚにおいて漏れ波が影響して綺麗な所望信号Ｄ（ｆ）が得られないことがわかる。なお、図４において、漏れ波（漏れ信号）は、その存在が分かり易いように、実際に生じる帯域とはずらした位置に示している。

次に、具体例として、図４に、漏れ波をキャンセルする仕組みを設けた信号生成器２００（２００Ｃ）を示す。この信号生成器２００Ｃにおいても、ＤＡＣ１１_{_}１，１１_{_}２，１１_{_}ＬＯとして２５ＧＨｚの帯域幅のものを用いており、他の条件も図２に示した信号生成器２００Ｂと同じとしている。但し、デジタル信号処理部２０（２０Ｃ）に、漏れ波を打ち消すための第２のキャンセル信号生成部２５と減算器２３_{_}２とを設けている。

図５に、実験結果として、この信号生成器２００Ｃの合成器１３から出力される所望信号Ｄ（ｆ）の周波数スペクトルを示す。１０ＧＨｚ〜１５ＧＨｚで強く現れる漏れ波が打ち消さ、綺麗な所望信号Ｄ（ｆ）が得られていることがわかる。図５においても、漏れ波（漏れ信号）は、その存在が分かり易いように、実際に生じる帯域とはずらした位置に示している。

〔実施の形態２〕
図１には、最も単純な例として、所望信号Ｄ（ｆ）の周波数帯域を２分割する例（２チャネルの構成）を示したが、３チャネル以上の構成とし、所望信号Ｄ（ｆ）の周波数帯域をさらに広げるようにしてもよい。

図６に３チャネル以上の構成とした例を示す。この例では、分割する周波数帯域に対応して、ｎ（ｎ≧３）個のＤＡＣ１１_{_}１〜１１_{_}ｎを設け、またＤＡＣ１１_{_}２〜１１_{_}ｎに対応してｎ−１個のミキサ１２_{_}２〜１２_{_}ｎを設け、ＤＡＣ１１_{_}１によって変換されたアナログ信号Ｓ₁（ｆ）とミキサ１２_{_}２〜１２_{_}ｎから出力されたアナログ信号Ｓ₂（ｆ）〜Ｓ_n（ｆ）とを合成器１３で合成して、所望の周波数帯域のアナログ信号（所望信号Ｄ（ｆ））として出力するようにしている。

この信号生成器２００（２００Ｄ）において、デジタル信号処理部２０（２０Ｄ）は、ミキサ１２_{_}２〜１２_{_}ｎから出力されるアナログ信号Ｓ₂（ｆ）〜Ｓ_n（ｆ）に含まれるイメージ信号に対応するキャンセル信号成分およびミキサ１２_{_}２〜１２_{_}ｎの入出力間で生じる漏れ信号に対応するキャンセル信号成分を生成し、この生成したキャンセル信号成分を入力信号Ｄｉｎから分割された周波数帯域Ｄ₁（ｆ）〜Ｄ_n-1（ｆ）に対応する信号成分から差し引いて、ＤＡＣ１１_{_}１〜１１_{_}ｎ_-1への周波数帯域Ｄ₁（ｆ）〜Ｄ_n-1（ｆ）に対応するデジタル信号Ｓ_{D_1}（ｆ）〜Ｓ_{D_n-1}（ｆ）とする信号処理部３０を備えている。

〔実施の形態の拡張〕
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

１１_{_}１〜１１_{_}ｎ…ＤＡＣ、１２_{_}２〜１２_{_}ｎ…ミキサ、１３…合成器、１５_{_}１，１５_{_}２…アンプ、２０（２０Ａ，２０Ｄ）…デジタル信号処理部、２１_{_}１〜２１_{_}３…フィルタ、２２_{_}１，２２_{_}２…レイズドコサインフィルタ、２３_{_}１，２３_{_}２…減算器、２４…第１のキャンセル信号生成部、２５…第２のキャンセル信号生成部、２６…ダウンコンバータミキサ、２７…ＬＯ信号位相調整部、２８，２９…２逓倍器、３０…信号処理部、２００（２００Ａ，２００Ｄ）…信号生成器。

Claims (8)

1. デジタル信号を入力信号とし、この入力信号を複数の周波数帯域に対応する信号成分に分割し、この分割した複数の信号成分から所望の周波数帯域のアナログ信号を生成する信号生成器であって、
   前記入力信号を少なくとも第１の周波数帯域および第２の周波数帯域に対応する信号成分に分割し、この分割した信号成分を第１の周波数帯域および第２の周波数帯域に対応するデジタル信号として出力するデジタル信号処理部と、
   前記デジタル信号処理部からの前記第１の周波数帯域に対応するデジタル信号をアナログ信号に変換する第１のデジタル・アナログコンバータと、
   前記デジタル信号処理部からの前記第２の周波数帯域に対応するデジタル信号をアナログ信号に変換する第２のデジタル・アナログコンバータと、
   前記第２のデジタル・アナログコンバータによって変換されたアナログ信号と所定の周波数のローカル信号とを乗算して得られるアナログ信号を出力するミキサと、
   前記第１のデジタル・アナログコンバータによって変換されたアナログ信号と前記ミキサから出力されたアナログ信号とを合成して前記所望の周波数帯域のアナログ信号として出力する合成器とを備え、
   前記デジタル信号処理部は、
   前記ミキサから出力されるアナログ信号に含まれるイメージ信号に対応するキャンセル信号成分を第１のキャンセル信号成分として生成する第１のキャンセル信号生成部と、
   前記ミキサから出力されるアナログ信号に含まれる前記ミキサの入出力間で生じる漏れ信号に対応するキャンセル信号成分を第２のキャンセル信号成分として生成する第２のキャンセル信号生成部と、
   前記入力信号から分割された前記第１の周波数帯域に対応する信号成分から、前記第１のキャンセル信号成分と前記第２のキャンセル信号成分とを差し引いて、前記第１のデジタル・アナログコンバータへの前記第１の周波数帯域に対応するデジタル信号とする減算器と
   を備えることを特徴とする信号生成器。
2. 請求項１に記載された信号生成器において、
   前記デジタル信号処理部は、
   前記入力信号から前記第１の周波数帯域に対応する信号成分を分離する第１のレイズドコサインフィルタと、
   前記入力信号から前記第２の周波数帯域に対応する信号成分を分離する第２のレイズドコサインフィルタと、
   前記第２のレイズドコサインフィルタによって分離された前記第２の周波数帯域に対応する信号成分をダウンコンバートとするダウンコンバータミキサとを備え、
   前記減算器は、
   前記第１のレイズドコサインフィルタによって分離された前記第１の周波数帯域に対応する信号成分から前記第１のキャンセル信号成分を差し引く第１の減算器と、
   前記第１の減算器によって前記第１のキャンセル信号成分が差し引かれた前記第１の周波数帯域に対応する信号成分から前記第２のキャンセル信号成分を差し引く第２の減算器と
   を備えることを特徴とする信号生成器。
3. 請求項２に記載された信号生成器において、
   前記第１のレイズドコサインフィルタ側の信号経路と前記第２のレイズドコサインフィルタ側の信号経路とに分かれる前の信号経路に設けられた第１のフィルタと、
   前記第１のレイズドコサインフィルタ側の信号経路に設けられた第２のフィルタと、
   前記第２のレイズドコサインフィルタ側の信号経路に設けられた第３のフィルタとを備え、
   前記第１のフィルタ、前記第２のフィルタおよび前記第３のフィルタは、
   前記合成器から出力される前記所望の周波数帯域のアナログ信号の周波数特性を補償する
   ことを特徴とする信号生成器。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載された信号生成器において、
   前記デジタル信号処理部から送られてくるローカル信号をアナログ信号に変換し、このアナログ信号に変換されたローカル信号を前記ミキサへ送るローカル信号用デジタル・アナログコンバータ
   を備えることを特徴とする信号生成器。
5. 請求項４に記載された信号生成器において、
   前記ローカル信号用デジタル・アナログコンバータへの前記ローカル信号の位相を調整するＬＯ信号位相調整部
   を備えることを特徴とする信号生成器。
6. 請求項１〜５の何れか１項に記載された信号生成器において、
   前記第１のデジタル・アナログコンバータからの前記合成器へのアナログ信号を増幅する第１のアンプと、
   前記ミキサからの前記合成器へのアナログ信号を増幅する第２のアンプと
   を備えることを特徴とする信号生成器。
7. デジタル信号を入力信号とし、この入力信号を複数の周波数帯域に対応する信号成分に分割し、この分割した複数の信号成分から所望の周波数帯域のアナログ信号を生成する信号生成器であって、
   前記入力信号を第１乃至第ｎ（ｎ≧３）の周波数帯域に対応する信号成分に分割し、この分割した信号成分を第１乃至第ｎの周波数帯域に対応するデジタル信号として出力するデジタル信号処理部と、
   前記デジタル信号処理部からの前記第１乃至第ｎの周波数帯域に対応するデジタル信号をアナログ信号に変換する第１乃至第ｎのデジタル・アナログコンバータと、
   前記第２乃至第ｎのデジタル・アナログコンバータによって変換されたアナログ信号と所定の周波数のローカル信号とを乗算して得られるアナログ信号を出力する第２乃至第ｎのミキサと、
   前記第１のデジタル・アナログコンバータによって変換されたアナログ信号と前記第２乃至第ｎのミキサから出力されたアナログ信号とを合成して前記所望の周波数帯域のアナログ信号として出力する合成器とを備え、
   前記デジタル信号処理部は、
   前記第２乃至第ｎのミキサから出力されるアナログ信号に含まれるイメージ信号に対応するキャンセル信号成分および前記第２乃至第ｎのミキサの入出力間で生じる漏れ信号に対応するキャンセル信号成分を生成し、この生成したキャンセル信号成分を前記入力信号から分割された前記第１乃至第ｎ−１の周波数帯域に対応する信号成分から差し引いて、前記第１〜第ｎ−１へのデジタル・アナログコンバータへの前記第１乃至第ｎ−１の周波数帯域に対応するデジタル信号とする信号処理部
   を備えることを特徴とする信号生成器。
8. デジタル信号を入力信号とし、この入力信号を複数の周波数帯域に対応する信号成分に分割し、この分割した複数の信号成分から所望の周波数帯域のアナログ信号を生成する信号生成方法であって、
   前記入力信号を少なくとも第１の周波数帯域および第２の周波数帯域に対応する信号成分に分割し、この分割した信号成分を第１の周波数帯域および第２の周波数帯域に対応するデジタル信号として出力する第１ステップと、
   前記第１の周波数帯域に対応するデジタル信号を第１のデジタル・アナログコンバータによってアナログ信号に変換する第２ステップと、
   前記第２の周波数帯域に対応する信号成分を第２のデジタル・アナログコンバータによってアナログ信号に変換する第３ステップと、
   前記第２のデジタル・アナログコンバータによって変換されたアナログ信号と所定の周波数のローカル信号とをミキサで乗算し、この乗算して得られるアナログ信号を前記ミキサから出力する第４ステップと、
   前記第１のデジタル・アナログコンバータによって変換されたアナログ信号と前記ミキサから出力されたアナログ信号とを合成して前記所望の周波数帯域のアナログ信号として出力する第５ステップとを備え、
   前記第１ステップは、
   前記ミキサから出力されるアナログ信号に含まれるイメージ信号に対応するキャンセル信号成分を第１のキャンセル信号成分として生成する第１のキャンセル信号生成ステップと、
   前記ミキサから出力されるアナログ信号に含まれる前記ミキサの入出力間で生じる漏れ信号に対応するキャンセル信号成分を第２のキャンセル信号成分として生成する第２のキャンセル信号生成ステップと、
   前記入力信号から分割された前記第１の周波数帯域に対応する信号成分から、前記第１のキャンセル信号成分と前記第２のキャンセル信号成分とを差し引いて、前記第１のデジタル・アナログコンバータへの前記第１の周波数帯域に対応するデジタル信号とする減算ステップと
   を備えることを特徴とする信号生成方法。

Images