JP2003528529A - 周波数変調器及び単一局部発振器を備える通信システム - Google Patents

周波数変調器及び単一局部発振器を備える通信システム

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JP2003528529A JP2001569989A JP2001569989A JP2003528529A JP 2003528529 A JP2003528529 A JP 2003528529A JP 2001569989 A JP2001569989 A JP 2001569989A JP 2001569989 A JP2001569989 A JP 2001569989A JP 2003528529 A JP2003528529 A JP 2003528529A
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Abstract

(57)【要約】 周波数変調を行う無線波による通信システムであって、信号処理ユニット（１２０）、送信段（１１０）、該処理ユニット（１２０）と該送信段（１１０）との間に接続される変調器（１３０）、及び周波数基準信号を該送信段（１１０）及び該変調器（１３０）に供給する手段（１７０、１７３）を有する通信システムである。本発明によれば、第１及び第２の周波数基準信号を供給する前記手段が、単一局部発振器（１７４）を有する。適用例は、移動体電話である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周波数変調を行う無線波による通信システムに関する。
【０００２】 本発明によるシステムは、通信信号用の単なる送信システムか、送受信システ
ムであっても良い。
【０００３】 本発明は如何なるタイプのデータの送信に用いられ得るが、とりわけ、移動体
電話の実現に適用可能である。
【０００４】 モデムを備える他のタイプの機器に適用することも同様に可能である。
【０００５】
【従来の技術】
添付の図１は、既知のタイプの通信システムの略図である。この図は、とりわ
け、斯かるシステムの送信経路を示している。
【０００６】 上記通信システムは、本質的に、送信段１０、信号処理ユニット２０、及び該
処理ユニット２０と該送信段１０との間に接続される変調器３０を有する。これ
ら３つの構成要素を以下に簡単に述べる。
【０００７】 移動体電話の場合、信号処理ユニット２０は、音響信号を電気信号に、及びそ
の逆に変換することが可能なユニットである。信号処理ユニットは、通例、ディ
ジタル処理ユニットである。従って、信号処理ユニットは、Ｄ／Ａ変換器２２と
関連付けられる。他の応用例においては、信号処理ユニット２０は、コンピュー
タであっても良い。
【０００８】 図１に図示されている具体的な例においては、前記処理ユニットが、ベースバ
ンド信号と呼ばれる出力信号を送り出す。この出力信号は、二つの経路２４ａ及
び２４ｂを通じて伝送される。これら二つの経路は、それぞれ、同相及び直角位
相の信号を搬送する。これら信号は、一般に、信号Ｉ及びＱと称される。
【０００９】 信号Ｉ及びＱは、変調器３０に伝送される。変調器３０は、これら信号を再結
合し、同相で変調された信号を供給する。この信号は出力段に供給される。これ
以後、上記信号は、単に、“変調制御信号(modulated control signal)”と称す
る。この動作を実行するために、変調器３０は、中間周波数と称される周波数に
おける周波数基準信号(frequency reference signal)を受信しなければならない
。中間周波数信号は、上記変調器の混合器（図示せず）に供給される。中間周波
数信号は、局部発振器により供給される。以下、局部発振器の動作について更に
述べる。
【００１０】 送信段１０は、実質的に送信発振器１４、混合器１５、位相−周波数比較器１
６及びローパスフィルタ１７を有する位相同期ループ１２まわりに構築される。
【００１１】 送信発振器１４は、電圧制御発振器（ＶＣＯ）であり、送信アンテナ（図示せ
ず）に接続される端子８において送信信号を供給する。送信発振器１４により送
信される信号はまた、混合器１５にも供給される。混合器１５は、加算または減
算により、この信号と第２の周波数基準信号とを混合する。上記で参照した中間
周波数信号とは異なるこの第２の周波数基準信号は、第２の局部発振器により供
給される。以下、この発振器について更に述べる。
【００１２】 位相−周波数比較器１６は、該比較器１６が混合器から受信した信号と、変調
器３０からくる変調制御信号とを比較し、フィルタ１７を介して該比較器１６が
接続される発振器１４を制御する。フィルタ１７は、本質的に、この発振器の制
御入力から中間周波数に対応する成分を除去する働きを行う。
【００１３】 上述したように、送信段１０及び変調器３０は、それ故、それぞれ関連する周
波数基準信号を必要とする。
【００１４】 斯かる信号は、無線周波数ループと称される第１の位相同期ループ４２により
送信段１０に供給される。無線周波数ループは、本質的に、ＶＣＯタイプの第１
の局部発振器４４、比率Ｎを持つ第１の周波数分周器４９、位相−周波数比較器
４６、及びローパスフィルタ４７を有する。図示の例において、これら構成要素
は、上述した順に上記ループ内で接続される。
【００１５】 位相−周波数比較器４６は、局部発振器４４の発信周波数と水晶装置(quartz
device)６０により供給される基準周波数とを比較することにより該局部発振器
４４を制御する。水晶装置の周波数は、比率Ｒを持つ第２の周波数分周器６２を
介して上記比較器に供給されても良い。この後者は、簡単に、上記基準周波数を
、位相−周波数比較器４６に必要とされる周波数に適合させることを可能にする
。
【００１６】 第１の周波数分周器４９は、送信周波数、即ち、送信チャネルを選択すること
を可能にする。分周比Ｎは、整数比であっても良い。これは、例えば送信帯域に
対応する整数値を持つ周波数の飛び越し(frequency jump)を可能にする。
【００１７】 比較器４６により制御される局部発振器４４は、該発振器の周波数基準信号を
、前記送信段の混合器１５に供給する。この信号は、無線周波数信号と称される
。
【００１８】 第１のループ４２とは異なる第２の位相同期ループ５２が、前記中間周波数信
号を前記変調器に供給するために設けられている。
【００１９】 前記第１のループと同様に、第２のループ５２は、当該順番で、第２の局部発
振器５４、第３の周波数分周器５９、位相−周波数比較器５６、及びフィルタ５
７を有する。位相−周波数比較器５６はまた、可能であれば第２の分周器６２の
比率Ｒと異なる比率Ｒ’を持つ第４の周波数分周器６３を介して、水晶装置６０
から基準周波数を受信する。
【００２０】 第３の周波数分周器５９、即ち、位相−周波数比較器５６に接続される分周器
は、変調器３０を制御するために要求される中間周波数にループ５２を同調させ
ることを可能にする。この周波数は、第２の局部発振器５４により前記変調器に
供給される。
【００２１】 図１による送信経路は、いくつかの問題をもたらす。とりわけ、前記送信段の
寄生応答が、二つの局部発振器４４及び５４により送り出される中間周波数信号
及び無線周波数信号の複数のあり得る結合(combination)により生じる恐れがあ
る。
【００２２】 更に、前記送信段のローパスフィルタ１７により中間周波数の成分を除去可能
にするため、非常に高い該中間周波数において前記変調器を動作させることが必
要である。これは、送信周波数が高くなるに連れより困難になる。
【００２３】 最後に、前記送信段の送信発振器１４に加えて、当該装置が、それぞれ関連す
る位相同期ループと関連付けられる二つの局部発振器４４及び５４を有すること
が挙げられる。
【００２４】 移動体電話の適用等のある種の適用に関し、発振器及び位相同期ループの数を
多くすることは、嵩を増すと共に大きな電力消費を招くことになる。
【００２５】 従来技術の更なる説明については、文献（１）〜（４）に見ることができる。
尚、これら文献の参照番号は、本明細書の最後にリストされている。これら文献
は、通信システムの種々の部材の動作及び斯かるシステムを実現する他の可能性
を示している。
【００２６】 ［図面の簡単な説明］ 本発明の目的は、上述した問題を伴わない送信タイプのまたは送受信タイプの
通信システムを提供することにある。
【００２７】 本発明の特定の目的は、嵩及び電力消費を低減させることが可能な斯かるシス
テムを提供することにある。
【００２８】 本発明の他の目的は、送信周波数と一致し、それ故送信段と干渉する恐れがあ
る無線周波数信号と中間周波数信号との間の如何なる寄生結合(parasitic combi
nation)も回避することにある。
【００２９】 本発明の最後の目的は、中間周波数が送信段のループ内で再現される恐れを回
避することにある。
【００３０】 これら目的を達成するために、本発明は、より詳細には、周波数変調を行う無
線波による通信システムであって、 −信号処理ユニットと、 −変調制御信号に応じて及び第１の周波数基準信号に応じて送信信号を送信す
る送信段と、 −前記処理ユニットと前記送信段との間に接続される、前記処理ユニットの出
力信号に応じて及び第２の周波数基準信号に応じて前記変調制御信号を形成する
変調器と、 −前記第１の周波数基準信号を前記送信段に供給する及び前記第２の周波数基
準信号を前記変調器に供給する手段とを有する通信システムに関する。
【００３１】 本発明によれば、前記第１の周波数基準信号及び前記第２の周波数基準信号を
供給する前記手段が、単一局部発振器を有する。
【００３２】 単一局部発振器、即ち、単一位相同期ループを用いることにより、当該システ
ムの嵩及び電力消費を低減させることが可能である。
【００３３】 更に、如何なる望ましくない周波数の結合も最早送信段を妨害する恐れがない
。なぜなら、送信段及び変調器に対する周波数基準信号が同一の発振器から得ら
れるからである。
【００３４】 最後に、局部発振器に対して比較的高い値を持つ単一周波数を選択することは
、適宜のローパスフィルタによりこの周波数を送信段から除去することをより容
易にする。
【００３５】 前記局部発振器は、例えば、第１の基準周波数を選択する第１の周波数分周器
を含む位相同期ループと関連付けられても良い。
【００３６】 前記周波数分周器は、整数、又は好ましくは分数比(fractional ratio)、即ち
、整数ではない分周比を持つ分周器であっても良い。上記分数比は、送信周波数
における整数値の飛び越し(jumps of integer value)を得ることを可能にする。
これは、以下更なる文章から明らかとなるであろう。
【００３７】 前記送信段及び前記変調器に必要な第１及び第２の基準周波数は、前記単一局
部発振器を、前記位相同期ループ外に位置される１つ以上の適宜の周波数分周器
と関連付けることにより該単一局部発振器から得ても良い。
【００３８】 以下に説明される特定の実施例においては、前記局部発振器が、前記送信段に
直接接続されても良く、第２の周波数分周器を介して前記変調器に接続されても
良い。
【００３９】 本発明による通信システムは、単なる送信機であっても良く、また送受信機タ
イプのものでも良い。後者の場合、当該通信システムは、更に、受信信号を前記
処理ユニットに供給する受信段を有する。
【００４０】 上記受信段は、周波数基準信号も供給されるべきである復調器を有しても良い
。
【００４１】 この信号は、独立した局部発振器により供給されても良い。しかしながら、本
発明の特定の有利な特徴によれば、前記復調器に対する周波数基準信号もまた、
前記変調器及び前記送信段に対して用いられる前記単一局部発振器により供給さ
れても良い。
【００４２】 本発明の更なる特徴及び利点が、添付の図を参照して与えられている以下の記
載から明らかになるであろう。この記載は、純粋に例示として与えられていて、
限定的なものではない。
【００４３】
【実施例の詳細な説明】
図２の記載を簡単にするために、図１の構成要素と同一、同様又は均等である
図２の構成要素には、１００加算された同一の参照数字が与えられている。
【００４４】 図２の送信段１１０は、当該順番で、送信発振器１１４、混合器１１５、位相
−周波数比較器１１６及びローパスフィルタ１１７を有する位相同期ループ１１
２あたりに構築される。
【００４５】 電圧制御発振器（ＶＣＯ）の送信発振器１１４は、位相−周波数比較器１１６
により制御され、出力端子１０８において周波数ｆＴＸを持つ送信信号を送り出
す。この出力端子は、アンテナ（図示せず）に接続される。
【００４６】 周波数ｆＴＸを持つ信号はまた、混合器１１５にも供給される。混合器１１５
は、更に、単一局部発振器１７４からくる、例えば無線周波数タイプの第１の周
波数基準信号も受信する。以下、第１の周波数基準信号について更に述べる。周
波数ｆl０を持つ基準信号が上記送信信号と混合され、周波数ｆＴＸ−ｆl０をを
持つ混合信号が位相−周波数比較器１１６に供給される。
【００４７】 位相−周波数比較器１１６は、更に、変調器１３０からくる変調制御信号を受
信する。この変調器の信号は、該変調器に供給される周波数基準信号により固定
される周波数を持つ。そして、この周波数基準信号は、単一局部発振器１７４か
らくるものであり、分周比Ｚを持つ周波数分周器１７３を介して送られてくる。
この基準信号の周波数、斯くして位相−周波数比較器１１６に供給される変調信
号の周波数は、それ故、ｆl０／Ｚである。例えばギガヘルツのオーダーである
周波数ｆl０は、前記送信信号を除去することなく成分ｆl０／Ｚをローパスフィ
ルタ１１７において濾波することができるような比率Ｚの選択を可能にするため
に十分に高いものである。
【００４８】 周波数分周器１７３を通った後、周波数基準信号が変調器１３０の二つの混合
器１３２ａ、１３２ｂに供給されることが図２から明らかである。１３４で参照
される９０°移相装置が、前記周波数基準信号を、それぞれ同相及び直角位相で
二つの混合器に供給することを可能にする。混合器１３２ａ、１３２ｂは、信号
処理ユニット１２０の二つの出力経路１２４ａ、１２４ｂを通じて伝送される信
号Ｉ及びＱの再結合を可能にする。
【００４９】 参照数字１２２は、上記出力経路に直列に接続されるＤ／Ａ変換回路及び信号
整形回路を概略的に示している。
【００５０】 前記局部発振器の動作は詳細には考察しない。
【００５１】 局部発振器１７４は位相同期ループ１７０内に接続されている。位相同期ルー
プ１７０は、この局部発振器の他に、可変の比率Ｎを持つ周波数分周器１７９、
位相−周波数比較器１７６及びローパスフィルタ１７７を有する。これら構成要
素は、上述の順に当該ループ内で接続されている。
【００５２】 ＶＣＯタイプの局部発振器１７４は、位相−周波数比較器１７６により制御さ
れる。位相−周波数比較器１７６は、局部発振器１７４の周波数と、水晶発振器
１６０により与えられる基準周波数とを比較する。
【００５３】 上記水晶発振器により供給される周波数基準は、（ループ１７０の周波数分周
器１７９とは異なる）周波数分周器１６２を介して位相−周波数比較器１７６に
供給されても良い。
【００５４】 位相−同期ループ１７０の周波数分周器１７９は、周波数セレクタ１７１によ
り調整可能な分周比Ｎを持つ。分周比Ｎを変更することにより、位相−周波数比
較器１７６の入力部に供給される周波数を変更する、即ち、前記局部発振器の発
振周波数ｆl０を変更することが可能である。ここで、前記局部発振器の信号は
前記送信段に供給されるため、周波数ｆl０の変更はまた、送信チャネルを変え
ることも可能にする。
【００５５】 比率Ｎの変更は、インクリメント又はデクリメント、例えばＮからＮ＋１又は
Ｎ−１へ変えることにより行われても良く、これは、結局のところ、Δｆl０で
参照される局部発振器１７４の周波数を変更することになる。
【００５６】 この変更は、結局のところ、ΔｆＴＸで参照される前記送信周波数を変更する
ことになる。
【００５７】 Δｆl０及びΔｆＴＸの周波数の変更は、以下の相互関係を持つ。 Δｆl０＝ΔｆＴＸ・（Ｚ±１）／Ｚ ここで、Ｚは、局部発振器１７４と変調器１３０との間に接続される周波数分周
器１７３の分周比である。（この表現において、記号“＋”は、ループ１７０の
下方演算(infradyne operation)の場合であり、記号“−”は、上方演算（supra
dyne operation)の場合であると解されたい。）
【００５８】 Δｆl０及びΔｆＴＸの間の関係を鑑みて、ΔｆＴＸの値の変化を整数で得る
ために分周比Ｎ及び／又はＺの少なくとも一方に関して分数、即ち、整数ではな
い値を選択することが可能である。
【００５９】 局部発振器１７４が周波数基準を受信段に供給するためにも用いられる、以下
に述べる特定の実施例においては、好ましくは、分数比Ｎが、位相同期ループ１
７０の分周器に対して選択される。その場合、変調器１３０に対する直交周波数
基準信号の形成を容易にするために、比率Ｚが、整数、好ましくは、２に等しい
か、４の倍数に選択されても良い。
【００６０】 図２の例においては、受信段１９０は、本質的に、アンテナ信号を受信するた
めの端子１０８と信号処理ユニット１２０との間に接続される、直接変換を行う
復調器１９２を有する。参照数字１２６は、上記復調器により伝送され、処理ユ
ニット１２０に向けられている信号の信号整形及びＡ／Ｄ変換のための回路を示
している。それ自体は既知である直接変換のための復調器は、“ゼロＩＦ(zero
IF)”又は“ローＩＦ(low IF)”（“ゼロの中間周波数における復調”又は“低
い中間周波数における復調”）と呼ばれる。これは、例えば、引用文献（２）及
び（４）に説明されている。
【００６１】 復調器１９２は、局部発振器１７４から周波数基準信号ｆl０を直接受信する
。斯くして、結局のところ、周波数分周器１７９の分周比の変更は、送信周波数
を変更するだけではなく、受信周波数を変更することにもなる。先に述べたよう
に、分数分周比は、送信周波数及び受信周波数における整数値の飛び越しを得る
ことを可能にする。
【００６２】 引用文献 （１）国際特許出願公開第WO-A-99 27 689号 （２）国際特許出願公開第WO-A-96 38 924号 （３）米国特許第US-A-5 065 408号 （４）特開平10-164164号
【図面の簡単な説明】
【図１】既知のタイプの通信システムの送信経路を概略的に示す。
【図２】本発明による通信システムの特定の実施例を概略的に示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5K011 BA09 DA03 DA08 GA05 GA06 JA01 KA01 KA03 5K060 CC04 CC12 DD04 FF06 HH02 HH14 HH22 HH23 HH26 HH27

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】周波数変調を行う無線波による通信システムであって、 −信号処理ユニットと、 −変調制御信号に応じて及び第１の周波数基準信号に応じて送信信号を送信す
    る送信段と、 −前記処理ユニットと前記送信段との間に接続される、前記処理ユニットの出
    力信号に応じて及び第２の周波数基準信号に応じて前記変調制御信号を形成する
    変調器と、 −前記第１の周波数基準信号を前記送信段に供給する及び前記第２の周波数基
    準信号を前記変調器に供給する手段とを有する通信システムにおいて、 前記第１の周波数基準信号及び前記第２の周波数基準信号を供給する前記手段
    が、単一局部発振器を有することを特徴とする通信システム。
  2. 【請求項２】前記局部発振器が、第１の基準周波数を選択する第１の周波数
    分周器を有する位相同期ループと関連付けられることを特徴とする請求項１に記
    載の通信システム。
  3. 【請求項３】前記第１の周波数分周器が、分数分周比を持つことを特徴とす
    る請求項２に記載の通信システム。
  4. 【請求項４】前記局部発振器が、前記送信段に直接接続されることを特徴と
    する請求項１に記載の通信システム。
  5. 【請求項５】前記局部発振器が、第２の周波数分周器を介して前記変調器に
    接続されることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
  6. 【請求項６】前記送信段が、ローパスフィルタを持つ位相同期ループを有し
    、前記第２の周波数分周器が、前記第２の周波数基準信号の周波数が上記フィル
    タにおいて除去されるような分周比を持つことを特徴とする請求項５に記載の通
    信システム。
  7. 【請求項７】更に、受信信号を前記処理ユニットに供給する受信段を有する
    ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
  8. 【請求項８】アンテナ信号に応じて及び第３の周波数基準信号に応じて前記
    受信信号を供給する、直接変換を行う復調器を有することを特徴とする請求項７
    に記載の通信システム。
  9. 【請求項９】更に、前記局部発振器が、前記第３の周波数基準信号を復調器
    に供給するために該復調器に接続されることを特徴とする請求項８に記載の通信
    システム。
  10. 【請求項１０】請求項１〜９の何れか一項に記載の通信システムを利用する
    移動体電話。
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Cited By (1)

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