JP2005117365A - 可変ノッチフィルタ付き携帯型無線機とその調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】受信機回路におけるノッチ周波数を簡易で、かつ、高精度で制御してスプリアス周波数による受信特性の劣化を防ぐ可変ノッチフィルタ付き携帯型無線機とその調整方法を提供する。
【解決手段】プリセットされた受信周波数に応じて設定された印可電圧によってノッチ周波数に設定されるように中心周波数が変化するような可変ノッチフィルタを備え、更に、外部試験機から受信部へプリセットされた受信周波数に応じた所定のスプリアス周波数信号を入力し、受信部の中間周波数のレベルを外部モニタして、外部モニタ値が最大減衰ポイントを得たときの可変ノッチフィルタへ印加される印加電圧のディジタル値を不揮発性メモリに記憶させ、受信時には、不揮発性メモリの記憶値がプリセットされた受信周波数に応じたノッチ周波数として用いられるように制御する可変ノッチフィルタに設定されることが特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、調整可能な中心周波数を持つ帯域阻止濾波器（可変ノッチフィルタ）を用いた可変ノッチフィルタ付き携帯型無線機とその調整方法に関する。

スーパーヘテロダイン受信方式を有した受信機回路では、第一局部発振周波数のｎ倍と受信周波数のｍ倍との和、差の周波数が第一中間周波数に不要波として落ち込むいわゆるスプリアス周波数により受信特性の劣化が生ずる。同様に第二局部発振周波数ｎ’倍と第一中間周波数のｍ’倍との和、差の周波数が第二中間周波数に不要波として落ち込むいわゆるスプリアス周波数により受信特性の劣化が生ずる。
スプリアス周波数が無線機の受信周波数の十分帯域外に存在する周波数であれば、通常有する受信周波数のバンドパスフィルタによって所定量の減衰が行われる。
また、スプリアス周波数が無線機の受信周波数の帯域内及びその近傍に存在する周波数であれば、スプリアス周波数に等しいノッチ周波数を有するノッチフィルタの挿入によって、不要波であるスプリアス周波数を所定量減衰させるようにできる。
スプリアス周波数が無線機の受信周波数の帯域内及びその近傍に存在する不要波として影響度の大きい周波数が一定値であれば、それが発生するときのみに固定周波数の固定ノッチフィルタを備えればよく、受信回路に固定ノッチフィルタを挿入するか、挿入しないかのＯＮ／ＯＦＦ制御程度でよいが、多チャネルの受信周波数をプリセットされ、随時受信周波数を変更するような無線機の受信機であれば、ノッチ周波数を多数回にわたり変化させる制御が行われるような可変ノッチフィルタを備えた無線機でなければならない。

従来、可変ノッチフィルタの制御方法例として、妨害波検出回路又は周波数検出回路を有し、このような回路が妨害波周波数を検出するように作動して、その検出処理結果に応じて、可変ノッチフィルタのノッチ周波数を妨害波に整合させるように制御するフィードバック系を有した方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−第３２６７１３号公報

従来例では、妨害波検出回路又は周波数検出回路を有して、基準レベル制御、ノッチ周波数をスイープさせる、フーリエ変換のための計算処理をするなど、回路規模、ソフトウエア規模が大きく、複雑となるため、開発コスト及び機器の製造コストが大きくなるという問題があった。
しかしながら、受信機回路におけるノッチ周波数を簡易で、かつ、高精度で制御する携帯型無線機に関するものの提案はなされていない。

本発明の目的は、スーパーヘテロダイン受信方式を有した受信機回路におけるノッチ周波数を簡易で、かつ、高精度で制御してスプリアス周波数による受信特性の劣化を防ぐ可変ノッチフィルタ付き携帯型無線機とその調整方法を提供することにある。

この目的を達成するために、本発明による可変ノッチフィルタ付き携帯型無線機とその調整方法は、
受信部に可変ノッチフィルタと、周波数変換回路と、制御部にＤ／Ａコンバータと、マイクロプロセッサと、不揮発性メモリとを備えた可変ノッチフィルタ付き携帯型無線機であって、
前記受信部には複数のチャネル番号に対応して受信周波数がプリセットされ、該プリセットされた受信周波数に応じて中間周波数に落ち込むような所定のスプリアス周波数をノッチ周波数とし、該プリセットされた受信周波数に応じて設定された印可電圧によって前記ノッチ周波数に設定されるように中心周波数が変化するような前記可変ノッチフィルタを備えたこと、
更に、外部試験機から受信部へプリセットされた受信周波数に応じた所定のスプリアス周波数信号を入力し、前記受信部の中間周波数のレベルを外部モニタして、該外部モニタ値が最大減衰ポイントを得たときの可変ノッチフィルタへ印加される印加電圧のディジタル値を不揮発性メモリに記憶させ、受信時には、該不揮発性メモリの記憶値がプリセットされた受信周波数に応じたノッチ周波数として用いられるように制御する可変ノッチフィルタに設定されることが特徴とする。

本発明の可変ノッチフィルタを用いれば、簡易な回路とソフトウエア並びに調整方法を備えることで、受信周波数帯域内及びその近傍に入ったスプリアス周波数のレベルを減衰させることができる。
また、可変ノッチフィルタのノッチ周波数を変える印加電圧は、回路素子の定数値に最適に調整された値に相当するデジタル値として不揮発性メモリに記憶させておくことにより、受信機回路におけるノッチ周波数を簡易で、かつ、高精度で可変動作させることが可能である。
したがって、受信特性の優れた無線機を提供できるのみならず、機器の開発コスト及び製造コストが従来に比べ少なくて済む。

図１は、本発明の実施例を示すブロック図である。ここで、１はアンテナ、２は送信高周波出力信号／受信高周波入力信号を切替えるアンテナＳＷ、３は受信周波数帯域信号のみを通過させるバンドパスフィルタ、４は所定のスプリアス周波数を減衰させる可変ノッチフィルタ、５は受信トップの低雑音増幅器であるＬＮＡ、６はスーパーヘテロダイン受信方式としての第一中間周波数変換器である１ｓｔＩＦミキサ、７は第一局部発振器である１ｓｔローカル、８は１ｓｔＩＦフィルタ、９は第二中間周波数変換器である２ｎｄＩＦミキサ、１０は第二局部発振器である２ｎｄローカル、１１は２ｎｄＩＦフィルタ、１２は変調波を復調する復調−ＩＣ、３０は２〜１２が備えられた受信部、
１３は送信電力増幅器であるＰＡ、１４は周波数発生と周波数変換のＶＣＯ、１５は変調ＩＣであり、３１は１３〜１５が備えられた送信部、
１６は印加電圧のレベル変換を行なうオペアンプ、１７はディジタル符号をアナログ値に変換するＤ／Ａコンバータ、１８は演算処理装置マイクロプロセッサであるＭＰＵ、１９は印加電圧値に相当するディジタル値を記憶する不揮発性メモリ、２０送信データ符号化及び受信データ符号の再生、同期処理などディジタル信号処理を行なうＤＳＰ、３２は１６〜２０が備えられた制御部、
２１は送信音声の符号化、受信符号のアナログ化であるＰＣＭコーデックＩＣ、２２はマイク、２３はオーディオＡＭＰ、２４はスピーカ、
以上によって可変ノッチフィルタ付き携帯型無線機が構成されている。

動作概要について説明する。なお送信動作は省略する。
本発明の携帯型無線機の受信は、スーパーヘテロダイン受信方式により、アンテナ１から入力された受信高周波信号はアンテナＳＷ２で受信部３０へ導かれ、バンドパスフィルタ３で所定の受信周波数帯域幅の信号を通過させ、次に受信チャネル周波数に応じてスプリアス周波数が無線機の受信周波数の帯域内及びその近傍に存在し、このようなスプリアス周波数を可変ノッチフィルタ４で減衰させ、本来の信号に影響を及ぼすような不要波を減衰させた所定の受信周波数帯域幅を通過した受信チャネル信号がＬＮＡ５で所定レベルまで増幅し、増幅された受信信号の受信周波数を１ｓｔローカル７で発生された第一局発周波数と１ｓｔミキサ６で混合することにより周波数変換され、更に１ｓｔＩＦフィルタを通過して所定の第一中間周波数が得られ、次に２ｎｄローカル１０で発生された第二局発周波数と２ｎｄミキサ９で混合することにより、周波数変換され、２ｎｄＩＦフィルタを通過して所定の第二中間周波数が得られ、変調波を復調する復調−ＩＣ１２、受信データ符号の再生、同期処理などディジタル信号処理を行なうＤＳＰ２０、受信符号のアナログ化であるＰＣＭコーデックＩＣ２１、オーディオＡＭＰ２３を経由してスピーカ２４から音声が出力される。

次に、可変ノッチフィルタ４は、入力される印加電圧によりノッチ周波数を変化させることができ、この印加電圧は、所定のノッチ周波数を選択されるように予め調整された印加電圧値に相当するディジタル値を記憶する不揮発性メモリ１９に記憶されている。不揮発性メモリ１９に記憶されている印加電圧値に相当するディジタル値はＭＰＵ１８の指令により必要な格納メモリエリアから読み出され、さらにディジタル符号はＤ／Ａコンバータ１７でアナログ値に変換され、このアナログ値はＤＣ電圧であり、ＤＣ電圧はオペアンプ１６でレベル変換され所定の印加電圧として可変ノッチフィルタの制御端子に入力される。

図２は本発明のバンドパスフィルタ及び可変ノッチフィルタの特性概念図である。
バンドパスフィルタの特性は、受信周波数帯域幅を通過させる固定の周波数帯域特性を有する。可変ノッチフィルタの特性は急峻なＶ字形の減衰特性を持つ受信周波数帯域内及びその近傍のスポット周波数を減衰させるための特性を有し、更に、その中心周波数は所定の周波数に移動することができる特性を有している。
図３は本発明の可変ノッチフィルタの特性例図である。可変ノッチフィルタの制御端子に入力される印加電圧の変化に対応して設定されるノッチ周波数の値をグラフに示した特性例図である。受信周波数３７８ＭＨｚ〜４３０ＭＨｚの受信周波数帯域内及びその近傍に混入する影響度の大きい不要波としてのスプリアス周波数は、受信周波数同様に３７８ＭＨｚ〜４３０ＭＨｚのうち希望受信チャネル周波数以外の後述する論理算出された４００ＭＨｚ〜５２０ＭＨｚのうち印加電圧で指定された１波をノッチ周波数として減衰させれば受信特性全体を満足させることができる。

上記の表１に示すように、多数のスプリアス周波数（ｆ_ＳＰＵＳ）が受信チャネル周波数）に混入して、局部発振周波数（ｆ_{ＬＯＣＡＬ}）の混合によって中間周波数に落ち込むのであるが、中間周波数（ｆ_ＩＦ）となる関係は（ｍ×ｆ_ＳＰＵＳ+ｎ×ｆ_{ＬＯＣＡＬ}＝ｆ_ＩＦ）であり、ｍ及びｎの次数により、多数の周波数が存在することになる。
受信周波数３７８ＭＨｚ〜４３０ＭＨｚの受信周波数帯域内及びその近傍に混入する影響度の大きい不要波としてのスプリアス周波数は、次数の低い４０９．０５ＭＨｚである。
なお受信周波数帯域外となるスプリアス周波数はバンドパスフィルタにより減衰され、受信周波数帯域内であるようなスプリアス周波数であっつても、ｎ、ｍの次数が高いと元々そのレベルは低いのです受信信号としての影響度は無視できる程度である。
例として、受信周波数３７８ＭＨｚ、第一局部発振周波数ｆ_{ＬＯＣＡＬ}＝２６２．３ＭＨｚ、第一中間周波数ｆ_ＩＦ＝１１５．６ＭＨｚ、である場合のスプリアス周波数は、ｍ、ｎ、ｆ_ＳＰＵＳの対応表として表１で表わされる。従ってノッチ周波数として減衰対象とするのは最上段のｍ＝−１、ｎ＝２、ｆ_ＳＰＵＳ＝４０９．０５ＭＨｚとなる。

上記の表２に示すように、チャネル番号Ｆ１〜Ｆ１５と、受信周波数３７８ＭＨｚ〜４３０ＭＨｚと、不要波としてのスプリアス周波数４０９．０５ＭＨｚ〜５１３．０５ＭＨｚと、Ｄ／Ａ値との対応例を示す。
希望受信チャネル周波数としてチャネル番号Ｆ１〜Ｆ１５に割り付けられてプリセットされた受信周波数Ｆ１＝３７８ＭＨｚ、Ｆ２＝３７８．５ＭＨｚ・・・Ｆ１４＝４１６ＭＨｚ、Ｆ１５＝４３０ＭＨｚと、受信周波数帯域内及びその近傍でＦ１〜Ｆ１５のチャネル毎に混入する不要波としてノッチしたいスプリアス周波数は、論理算出された多数のスプリアス周波数のうち影響度の大きなｎ、ｍの次数の低い１波としてＦ１チャネル（次のチャネルＦ２までのプリセットされた場合の数チャネル分を含む、以下同様）⇒４０９．０５ＭＨｚ、Ｆ２チャネル⇒４３０５ＭＨｚ・・・Ｆ１４チャネル⇒４８５．０５ＭＨｚ、Ｆ１５チャネル⇒５１３．０５ＭＨｚと、この周波数をノッチ周波数として減衰させるために、Ｆ１〜Ｆ１５に対応するチャネル毎に、可変ノッチフィルタの制御端子に入力する調整された印加電圧値であるＤ／Ａ値（ＨＥＸ；１６進数、例えばＦ１チャネル⇒デジタル値＝３８_Ｈ、ＤＣアナログ値＝２．２Ｖ）とが示されている。

本発明は、Ｆ１〜Ｆ１５チャネルそれぞれでの影響度の大きい不要波としてのスプリアス周波数が最小になるようにの印加電圧端子に入力する印加電圧を機器の製造過程において試験装置を介して調整するように所定のモニタ端子を有している。
図４はノツチ周波数調整試験の試験系接続図である。１００は試験用のスプリアス周波数を出力するＳＧ、１１０はＳＧ１００に接続された供試機である携帯型無線機、１２０は供試機である携帯型無線機１１０のＩＦ信号モニタ端子に接続され、中間周波数であるＩＦ信号レベルをモニタするスペクトラムアナライザであるスペアナ、１３０は一方を供試機である携帯型無線機１１０のシリアルＩ／Ｆ端子に接続され、他方をパソコン１４０と接続し、携帯型無線機１１０とパソコン（ＲＳ２３２Ｃ）の間に有するインターフェイスレベル変換器、１４０は携帯型無線機をチャネル設定などのコマンドを発生し無線機調整試験制御を行なうパソコンである。
上記の調整は、可変ノッチフィルタが急峻なＶ字帯域特性なのでノッチフィルタ内の各構成素子の定数精度内での定数バラツキにより周波数特性の最ディップ点がセット毎、チャネル毎、１件１件異なってしまうので、例えば何Ｖで４０９．０５ＭＨｚとなるかを得るために行う必要がある。

次に、ノツチ周波数調整試験の調整方法について説明する。
図５は本発明の調整試験系の調整動作例を示すフローチャートである。
先ずパソコン１４０から携帯型無線機に対して調整モードコマンドを出力して、携帯型無線機が通常動作のノーマルモードから調整試験が行える調整モードに移行させるステップがある（Ｓ１，Ｓ２）。次に携帯型無線機を受信チャネル周波数Ｆ１＝３７８ＭＨｚにチャネル設定するためにパソコン１４０から周波数設定コマンドを出力して、携帯型無線機をＦ１周波数設定モードに移行させるステップである（Ｓ３、Ｓ４）。さらに可変ノッチフィルタに印加電圧を印加させるためのＤ／Ａ値設定コマンド及び印加電圧データとしてのＤ／Ａ値（００ｈｅｘ〜ＦＦｈｅｘの初期値として任意の１つの値）がパソコン１４０から出力し供試器である携帯型無線機１１０に入れられるステップがある（Ｓ５，Ｓ６）。
以上のコマンド及びデータがインターフェイスレベル変換器１３０を介して携帯型無線機１１０に入力されると、図１に示されるようにシリアルＩ／Ｆ端子を経由してＭＰＵ１８からは、Ｄ／Ａコンバータ１７に任意の印加電圧に値する制御信号が渡され、これによってＤ／Ａコンバータ１７からは、ＤＣ電圧（０Ｖ〜５Ｖの任意の一つのＤＣ値）が出力され、これを入力としたオペアンプ１６はＤＣ電圧シフトをして印加電圧（２Ｖ〜９ＶのＤＣ電圧）が可変ノッチフィルタ４の印加電圧端子へ入力され、この印加電圧で制御されたノッチ周波数に変更されるステップがある（Ｓ７）。
次にノッチ周波数を確定するために、ＩＦ信号モニタ端子に接続されたスペアナ１２０で中間周波数レベルをモニタして最小値であるかの判定ステップ（Ｓ８）を行い、最小値でなければＤ／Ａ値設定コマンド及びＤ／Ａ値をインクリメントするステップ（Ｓ１０）に進み、Ｄ／Ａ値出力を得るステップ（Ｓ６）へ戻され、新たなＤ／Ａ値出力を得るループとして動作が進む。ステップＳ８で最小値である判定がなされたときには、ノッチ周波数確定ステップ（Ｓ９）へ進み、確定されたＤ／Ａ値を不揮発性メモリ１９に蓄積するＤ／Ａ値メモリ書き込みステップ（Ｓ１１）へ進む。以上で一つ分のチャネル周波数Ｆ１について終了し、更に次のチャネル周波数Ｆ２へ移行して同様のステップでＤ／Ａ値を求めるステップ（Ｓ１２、Ｓ１３）へ進む。
このような動作ステップで１５番目のチャネル周波数Ｆ１５まで行うステップ（Ｓ４−Ｓ１２、Ｓ１３）を進み、全１５チャネル周波数分のノッチ周波数を制御する所定のＤ／Ａ値を不揮発性メモリに書き込まれれば、パソコン１４０は携帯型無線機をノーマルモードに戻して調整完了とする可変ノッチフィルタ付き携帯型無線機の調整方法である。

本発明は、移動通信事業及び携帯型無線機の製造等に適用することができる。

本発明の実施例を示すブロック図である。 本発明のバンドパスフィルタ及び可変ノッチフィルタの特性概念図である。 本発明の可変ノッチフィルタの特性例図である。 本発明の試験系接続図である。 本発明の調整試験系の調整動作例を示すフローチャートである。

符号の説明

１ アンテナ
２ アンテナＳＷ
３ バンドパスフィルタ
４ 可変ノッチフィルタ
５ ＬＮＡ
６ １ｓｔＩＦミキサ
７ １ｓｔローカル
８ １ｓｔＩＦフィルタ
９ ２ｎｄＩＦミキサ
１０ ２ｎｄローカル
１１ ２ｎｄＩＦフィルタ
１２ 復調―ＩＣ
１３ ＰＡ
１４ ＶＣＯ
１５ 変調ＩＣ
１６ オペアンプ
１７ Ｄ／Ａコンバータ
１８ ＭＰＵ
１９ 不揮発性メモリ
２０ ＤＳＰ
２１ ＰＣＭコーデックＩＣ
２２ マイク
２３ オーディオＡＭＰ
２４ スピーカ
３０ 受信部
３１ 送信部
３２ 制御部
１００ ＳＧ
１１０ 携帯型無線機（供試機）
１２０ スペアナ
１３０ インターフェイスレベル変換器
１４０ パソコン

Claims (2)

1. 受信部に可変ノッチフィルタと、周波数変換回路と、制御部にＤ／Ａコンバータと、マイクロプロセッサと、不揮発性メモリとを備えた可変ノッチフィルタ付き携帯型無線機であって、
   前記受信部には複数のチャネル番号に対応して受信周波数がプリセットされ、該プリセットされた受信周波数に応じて中間周波数に落ち込むような所定のスプリアス周波数をノッチ周波数とし、該プリセットされた受信周波数に応じて設定された印可電圧によって前記ノッチ周波数に設定されるように中心周波数が変化するような前記可変ノッチフィルタを備えたことを特徴とする可変ノッチフィルタ付き携帯型無線機。
2. 外部試験機から受信部へプリセットされた受信周波数に応じた所定のスプリアス周波数信号を入力し、前記受信部の中間周波数のレベルを外部モニタして、該外部モニタ値が最大減衰ポイントを得たときの可変ノッチフィルタへ印加される印加電圧のディジタル値を不揮発性メモリに記憶させ、受信時には、該不揮発性メモリの記憶値がプリセットされた受信周波数に応じたノッチ周波数として用いられるように制御する可変ノッチフィルタに設定されることが特徴とする請求項１の可変ノッチフィルタ付き携帯型無線機とその調整方法。
   

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