JP2006229905A - 無線送信回路及び無線送信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 短パルス信号における波高値を低下させることなく送信信号に含まれる周波数成分毎の送信電力を低下させることができる無線送信回路、及びこれを用いた無線送信装置を提供する。
【解決手段】 周期的なタイミングと同期したパルスを用いた無線信号により送信データを送信する無線送信回路２において、周期的なタイミングを表すタイミング信号ＣＬＫを出力するタイミング信号発生部５と、送信データＳＤを変調して得られたパルスをタイミング信号ＣＬＫと同期して出力する送信パルス生成部６とを備えた。そして、タイミング信号発生部５は、タイミング信号ＣＬＫにジッタを生じさせるジッタ発生部を備えた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、無線送信回路に関し、特に、消費電流を低減することができる無線送信回路に関する。そして、本発明は、これを用いた無線送信装置に関する。

近年、高速無線伝送方式の一つとして、ウルトラワイドバンド（ＵＷＢ：Ultra Wide Band）通信方式が注目されている。ウルトラワイドバンド通信とは、超広帯域無線を意味し、中心周波数の２５％以上、又は１．５ＧＨｚ以上の帯域幅を占有する無線伝送方式を指し、搬送波を用いず、例えばパルス幅が１ｎｓｅｃ以下等の極めて細かい短パルス信号からなるパルス信号列を用いて通信を行うものである（例えば、特許文献１参照。）。

また、このようなウルトラワイドバンド通信方式による送信電力は、図１４に示す米連邦通信委員会（FCC:Federal Communications Commission）で規定されたスペクトラムマスクＳＰＭ以下にする必要がある。図１４に示すスペクトラムマスクＳＰＭは、横軸が送信周波数、縦軸が送信電力を示し、送信信号に含まれる周波数成分毎に送信電力が規定されているので、送信周波数成分毎に規定された電力以下の電波を用いて送信を行う必要がある。
特表２００３−５１５９７４号公報

ところで、ウルトラワイドバンド通信の送信電力は、送信する短パルス信号の波高値の増減に応じて増減するので、送信電力をスペクトラムマスクＳＰＭ以下にするために短パルス信号の波高値を低下させると、送信距離が短縮されてしまうという不都合があった。

本発明は、このような問題に鑑みて為された発明であり、短パルス信号における波高値を低下させることなく送信信号に含まれる周波数成分毎の送信電力を低下させることができる無線送信回路、及びこれを用いた無線送信装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の第１の手段に係る無線送信回路は、周期的なタイミングと同期したパルスを用いた無線信号により送信データを送信する無線送信回路において、前記周期的なタイミングを表すタイミング信号を出力するタイミング信号発生部と、前記送信データを変調して得られた前記パルスを前記タイミング信号発生部により出力されたタイミング信号と同期して出力する送信パルス生成部とを備え、前記タイミング信号発生部は、前記タイミング信号に前記無線信号の送信電力のピーク値を制御するためのジッタを生じさせるジッタ発生部を備えることを特徴としている。

また、上述の無線送信回路において、前記タイミング信号発生部は、前記タイミング信号の周期を有する正弦波状の第１の周期信号を生成する周期信号発生部と、前記周期信号発生部で生成された第１の周期信号の電圧レベルを二値化するための基準となる閾値電圧を設定する閾値電圧設定部と、前記閾値電圧設定部により設定された閾値電圧に基づき前記周期信号発生部で生成された第１の周期信号を二値化することにより得られた矩形波信号を、前記タイミング信号として出力する矩形波出力部とを備え、前記ジッタ発生部は、前記矩形波出力部で生じた回路雑音により前記閾値電圧に基づく前記第１の周期信号の二値化タイミングが変動することにより、前記矩形波信号にジッタを生じさせることを特徴としている。

そして、本発明の第２の手段に係る無線送信装置は、上述の無線送信回路において、前記タイミング信号発生部は、前記タイミング信号の周期を有する矩形波状の第２の周期信号を生成する周期信号発生部と、前記周期信号発生部から出力された第２の周期信号を遅延させて第３の周期信号を生成する遅延部とを備え、前記ジッタ発生部は、前記周期信号発生部から出力された第２の周期信号及び前記遅延部により生成された第３の周期信号のうち、いずれか一方を不規則に選択して前記タイミング信号として出力することにより前記ジッタを生じさせることを特徴としている。

また、上述の無線送信回路において、周期的なタイミングと同期したパルスを用いた無線信号により送信データを送信する無線送信装置において、前記送信データを生成するデータ生成部と、前記データ生成部により生成された送信データに基づいて、前記送信データを表すパルスを出力する無線送信回路と、前記無線送信回路により出力されたパルスを放射するアンテナとを備え、前記無線送信回路は、上述のいずれかに記載の無線送信回路であることを特徴としている。

このような構成の無線送信回路及び無線送信装置は、タイミング信号発生部により周期的なタイミングを表すタイミング信号が出力され、ジッタ発生部によりタイミング信号にジッタが生じさせられ、送信パルス生成部により送信データが変調されて得られたパルスがジッタを生じたタイミング信号と同期して出力されるので、パルスに含まれる周波数成分のスペクトラムが拡がる結果、送信電力のピーク値が低下され、短パルス信号における波高値を低下させることなく送信信号に含まれる周波数成分毎の送信電力を低下させることができる。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る無線送信装置及び無線送信回路の構成の一例を示すブロック図である。図１に示す無線送信装置１は、無線送信回路２と、データ生成部３と、アンテナ４とを備えている。無線送信回路２は、データ生成部３から出力された送信データＳＤを変調し、パルスを用いて無線通信を行う通信方式、例えばウルトラワイドバンド通信方式におけるパルスを用いた無線信号として送信する回路部で、タイミング信号発生部５と、送信パルス生成部６とを備えて構成されている。

図２は、タイミング信号発生部５の構成の一例を示すブロック図である。図２に示すタイミング信号発生部５は、周期的なタイミングを表すタイミング信号ＣＬＫを出力する回路部で、周期信号発生部５１と、ジッタ発生部５２とを備えている。図２に示す周期信号発生部５１は、水晶発振子ＯＳＣ１と、インバータバッファ５３と、コンデンサＣ１，Ｃ２とを備えて構成された発振回路である。そして、水晶発振子ＯＳＣ１の一端がインバータバッファ５３の入力端子に接続され、他端がインバータバッファ５３の出力端子に接続されている。また、インバータバッファ５３の入力端子は、水晶発振子ＯＳＣ１の一端がコンデンサＣ１を介してグラウンドに接続され、水晶発振子ＯＳＣ１の他端がコンデンサＣ２を介してグラウンドに接続されている。そして、インバータバッファ５３の入力端子に生じた正弦波状の周期信号ＣＫ０（第１の周期信号）が、ジッタ発生部５２へ出力される。

図３は、ジッタ発生部５２の構成の一例を示す回路図である。図３に示すジッタ発生部５２は、周期信号発生部５１で生成された周期信号ＣＫ０の電圧レベルを二値化するための基準となる閾値電圧Ｖｒｅｆを設定する閾値電圧設定部５４と、閾値電圧設定部５４により設定された閾値電圧Ｖｒｅｆに基づき周期信号ＣＫ０を二値化することにより得られた矩形波信号を、タイミング信号ＣＬＫとして出力する矩形波出力部５５と、コンデンサＣ３，Ｃ４と、抵抗Ｒａとを備え、矩形波出力部５５で生じた回路雑音により閾値電圧Ｖｒｅｆに基づく周期信号ＣＫ０の二値化タイミングが変動することにより、タイミング信号ＣＬＫにジッタを生じさせるようになっている。

閾値電圧設定部５４は、ＰＭＯＳトランジスタＱ１のソースに回路動作用電源電圧が印加され、ＰＭＯＳトランジスタＱ１のドレインがＮＭＯＳトランジスタＱ２のドレインに接続され、ＮＭＯＳトランジスタＱ２のソースがグラウンドに接続されている。そして、ＰＭＯＳトランジスタＱ１のドレインとＮＭＯＳトランジスタＱ２のドレインとが接続された接続点（Ａ点）と、ＰＭＯＳトランジスタＱ１のゲートとＮＭＯＳトランジスタＱ２のゲートとが接続されると共にその接続点（Ｄ点）がコンデンサＣ３を介してグラウンドに接続されている。この場合、ＰＭＯＳトランジスタＱ１とＮＭＯＳトランジスタＱ２とによってＣＭＯＳトランジスタが構成されている。

矩形波出力部５５は、ＰＭＯＳトランジスタＱ３のソースに回路動作用電源電圧が印加され、ＰＭＯＳトランジスタＱ３のドレインとＮＭＯＳトランジスタＱ４のドレインとがＢ点で接続され、ＮＭＯＳトランジスタＱ４のソースがグラウンドに接続されている。この場合、ＰＭＯＳトランジスタＱ３とＮＭＯＳトランジスタＱ４とによってＣＭＯＳトランジスタが構成されている。

そして、ＰＭＯＳトランジスタＱ３のゲートとＮＭＯＳトランジスタＱ４のゲートとが接続された接続点（Ｃ点）がコンデンサＣ４を介して周期信号発生部５１に接続されている。そして、Ｃ点とＤ点との間に抵抗Ｒａが接続されており、周期信号発生部５１からの周期信号ＣＫ０がコンデンサＣ４を介してＣ点に出力され、Ｂ点に生じた電圧がタイミング信号ＣＬＫとしてデータ生成部３及び変調回路６１へ出力される。

また、ＰＭＯＳトランジスタＱ１とＰＭＯＳトランジスタＱ３、及びＮＭＯＳトランジスタＱ２とＮＭＯＳトランジスタＱ４は、それぞれ例えば同一のシリコンウェハ上に同一のサイズで形成されることにより、特性が同等にされている。これにより、コンデンサＣ４に入力された信号に交流成分が含まれていなければ、Ｃ点の電圧は、Ｂ点の電圧をＡ点の電圧と等しくさせる電圧に設定される。抵抗Ｒａ及びコンデンサＣ３は周期信号ＣＫ０の交流成分をカットするローパスフィルタであり、抵抗Ｒａ及びコンデンサＣ４は周期信号ＣＫ０の直流成分をカットするハイパスフィルタである。

図１に戻ってデータ生成部３は、送信しようとするデータを生成する回路部で、例えば人の在不在を検出する人感センサや温度センサ等の検出装置及び、例えば照明器具や空調装置等を制御するためのリモコン装置等の、情報や指示命令等を表すデータを生成するものであり、送信データＳＤとしてタイミング信号発生部５から出力されたタイミング信号ＣＬＫと同期して送信パルス生成部６へ出力する。なお、データ生成部３は、自ら送信しようとするデータを生成するものに限られず、例えば外部に接続された機器から送信しようとするデータを受信して、送信データＳＤとして送信パルス生成部６へ出力するものであってもよい。

送信パルス生成部６は、送信データＳＤを変調して得られたパルスをタイミング信号発生部５により出力されたタイミング信号ＣＬＫと同期させたパルス信号Ｓ４を、アンテナ４へ出力し、アンテナ４から放射させる回路部で、変調回路６１と、ドライバ部６２と、ステップリカバリダイオード回路６３と、バンドパスフィルタ６４とを備えて構成されている。

変調回路６１は、ウルトラワイドバンド方式による変調を行う回路であり、例えばデータ生成部３から出力された送信データＳＤとＰＮ（Pseudorandom Noise）符号とを乗積することにより、送信データＳＤを変調して変調信号Ｓ１を生成し、ドライバ部６２へ出力する。ドライバ部６２は、変調回路６１から出力された変調信号Ｓ１における駆動電流を増大させて変調信号Ｓ２としてステップリカバリダイオード回路６３へ出力する回路部で、例えばＣＭＯＳトランジスタを用いて構成されている。

ステップリカバリダイオード回路６３は、ドライバ部６２から出力された変調信号Ｓ２に基づいて高周波の信号成分を生じさせた変調信号Ｓ３を生成する回路部である。図４は、ステップリカバリダイオード回路６３の構成の一例を示す回路図である。図４に示すステップリカバリダイオード回路６３は、ドライバ部６２から出力された変調信号Ｓ２がハイパスフィルタ６５に入力され、ハイパスフィルタ６５の出力がステップリカバリダイオードＳＲＤのアノードに接続され、ステップリカバリダイオードＳＲＤのカソードがグラウンドに接続されている。また、所定のバイアス電圧Ｖｂｉａｓが、電圧−電流変換素子６６を介してステップリカバリダイオードＳＲＤのアノードに供給されている。

ハイパスフィルタ６５は、例えばコンデンサを用いて構成されたハイパスフィルタで、ドライバ部６２から出力された変調信号Ｓ２の高周波成分を通過させる。電圧−電流変換素子６６は、バイアス電圧Ｖｂｉａｓを電流に変換する素子で、例えば抵抗やインダクタ等が用いられる。そして、ステップリカバリダイオードＳＲＤのアノードに生じた電圧が、変調信号Ｓ３としてバンドパスフィルタ６４へ出力される。

バンドパスフィルタ６４は、ステップリカバリダイオード回路６３から出力された変調信号Ｓ３から高周波の信号成分を抽出する帯域フィルタであり、抽出した高周波の信号成分をウルトラワイドバンド通信用のパルス信号Ｓ４としてアンテナ４へ出力する。アンテナ４は、パルス信号Ｓ４を無線信号として放射する。

次に、上述のように構成された無線送信装置１の動作について説明する。図５は、タイミング信号発生部５の動作を説明するための説明図である。まず、図２に示す周期信号発生部５１が発振し、正弦波状の周期信号ＣＫ０がジッタ発生部５２へ出力される。次に、図３に示すジッタ発生部５２において、周期信号ＣＫ０がコンデンサＣ４に入力されると、Ｃ点には、直流成分がＡ点の電圧すなわち閾値電圧Ｖｒｅｆと等しく、交流成分が周期信号ＣＫ０と等しい周期信号が生成される。Ｃ点の電圧はすなわちＰＭＯＳトランジスタＱ３とＮＭＯＳトランジスタＱ４とによって構成されるＣＭＯＳトランジスタのゲート電圧であるから、当該ＣＭＯＳトランジスタの出力部であるＢ点の電圧は、Ｃ点の電圧が閾値電圧Ｖｒｅｆを超えた場合にハイレベル、Ｃ点の電圧が閾値電圧Ｖｒｅｆを下回った場合にローレベルとなり、周期信号ＣＫ０と同期した矩形波状のタイミング信号ＣＬＫが生成される。

ここで、矩形波出力部５５では、熱雑音等の回路雑音が生じる。その回路雑音の入力信号に換算した入力換算雑音レベルを雑音電圧Ｖｎとすると、雑音電圧Ｖｎは等価的に閾値電圧Ｖｒｅｆに重畳されて、矩形波出力部５５における出力電圧が実際に変化する閾値電圧Ｖｔｈが、等価的に変化する。閾値電圧Ｖｔｈが変化すると、Ｂ点の電圧が変化するタイミング、すなわちタイミング信号ＣＬＫの立ち上がり、立ち下がりタイミングが変動する。従って、雑音電圧Ｖｎに応じて閾値電圧Ｖｔｈが変動し、タイミング信号ＣＬＫの立ち上がり、立ち下がりタイミングが変動するので、タイミング信号ＣＬＫにジッタが生じることとなる。

このジッタ幅の実効値ｔは、雑音電圧Ｖｎの実効値をＶｎｒｍｓ、周期信号ＣＫ０の周波数をｆ、周期信号ＣＫ０の振幅（片側ピーク値）をＶａとすると、下記の式（１）で表される。
Ｖｎｒｍｓ＝Ｖａ×ｓｉｎ（２πｆｔ） ・・（１）
また、図６に示すように、周期信号ＣＫ０の振幅が減少するとジッタが増大し、すなわち周期信号ＣＫ０の振幅の増減に応じてジッタが減増する。一方、周期信号ＣＫ０の振幅は、周期信号発生部５１におけるコンデンサＣ１，Ｃ２の静電容量の増減に応じて減増するので、コンデンサＣ１，Ｃ２の静電容量を調節することにより、タイミング信号ＣＬＫに生じさせるジッタの大きさを設定することができる。この場合、設定することができるジッタの大きさは、周期信号ＣＫ０の発振周期における１／４以下の範囲となる。

次に、データ生成部３から、タイミング信号ＣＬＫと同期して送信データＳＤが変調回路６１へ出力される。図７は、送信パルス生成部６の動作を説明するための信号波形図である。まず、変調回路６１によって、例えばデータ生成部３から出力された送信データＳＤとタイミング信号ＣＬＫとが乗積されてウルトラワイドバンド方式による変調が施された変調信号Ｓ１が生成され、ドライバ部６２へ出力される。この場合、タイミング信号ＣＬＫに含まれるジッタが、変調信号Ｓ１にも含まれる。

そして、ドライバ部６２によって変調信号Ｓ１における駆動電流を増大させた信号が変調信号Ｓ２としてステップリカバリダイオード回路６３へ出力される。この場合、変調信号Ｓ１に含まれるジッタが、変調信号Ｓ２にも含まれる。

次に、ステップリカバリダイオード回路６３に変調信号Ｓ２が入力されると、ステップリカバリダイオード回路６３によって、変調信号Ｓ２の信号立ち下がり部に高周波の信号成分を生じさせることにより、立ち下がりが急峻にされると共にアンダーシュートが生じた変調信号Ｓ３が生成される。この場合、変調信号Ｓ２に含まれるジッタが、変調信号Ｓ３にも含まれる。

次に、ステップリカバリダイオード回路６３から出力された変調信号Ｓ３から、バンドパスフィルタ６４によって高周波の信号成分が抽出され、抽出された高周波の信号成分がウルトラワイドバンド通信用のパルス信号Ｓ４としてアンテナ４へ出力され、アンテナ４によってパルス信号Ｓ４が無線信号として放射される。この場合、パルス信号Ｓ４の時間幅は、ウルトラワイドバンド通信に用いられる１ｎｓ程度の時間幅が得られると共に、変調信号Ｓ３に含まれるジッタが、パルス信号Ｓ４にも含まれる。

図８は、ジッタと周波数成分毎の送信電力との関係を説明するための説明図である。図８（ａ）は、パルス信号Ｓ４にジッタが含まれていない場合におけるパルス信号Ｓ４の周波数成分毎の送信電力を示している。図８（ａ）において、送信電力のピーク値は、パルス信号Ｓ４の周波数と、その整数倍の周波数において現れる。送信電力のスペクトラムには、各パルスにおける周波数成分と、各パルスが出力されるタイミングに依存する周波数成分とが含まれている。

そして、図８（ａ）におけるパルス信号Ｓ４について、波高値は同一のままジッタを生じさせると、図８（ｂ）に示すように、各パルスが出力されるタイミングに依存する周波数成分のスペクトラムが拡がる結果、送信電力のピーク値が低下する。従って、パルス信号Ｓ４の波高値を低下させることなくパルス信号Ｓ４に含まれる周波数成分毎の送信電力を低下させることができる。そして、パルス信号Ｓ４の波高値を低下させることなくパルス信号Ｓ４に含まれる周波数成分毎の送信電力を低下させることができるので、送信距離を維持しつつ周波数成分毎の送信電力を米連邦通信委員会で規定されたスペクトラムマスクＳＰＭ以下にすることが容易となる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る無線送信装置及び無線送信回路について説明する。本発明の第２の実施形態に係る無線送信装置及び無線送信回路は、図１に示す無線送信装置１及び無線送信回路２とは、タイミング信号発生部５ａの構成が異なる。

図９は、第２の実施形態に係る無線送信装置及び無線送信回路に用いられるタイミング信号発生部５ａの構成の一例を示す回路図である。図９に示すタイミング信号発生部５ａは、水晶発振子ＯＳＣ１が接続された発振回路５０１（周期信号発生部）と、セレクタ５０２（選択部）と、バッファ５０３〜５０８（遅延部）と、セレクタ信号生成部５０９とを備えている。

発振回路５０１は、水晶発振子ＯＳＣ１の発振周波数に応じた周期信号ＣＫ１（第２の周期信号）を、周期信号選択部５０２と、バッファ５０３，５０４，５０６と、２ビットカウンタ５１０と、４ビットカウンタ５１１とへ出力する。バッファ５０３は、周期信号ＣＫ１を遅延させて周期信号ＣＫ２（第３の周期信号）として周期信号選択部５０２へ出力する。バッファ５０４は、バッファ５０５と直列に接続されており、周期信号ＣＫ１をバッファ５０４，５０５で遅延させて周期信号ＣＫ３として周期信号選択部５０２へ出力する。バッファ５０６は、バッファ５０７，５０８と直列に接続されており、周期信号ＣＫ１をバッファ５０６，５０７，５０８で遅延させて周期信号ＣＫ４として周期信号選択部５０２へ出力する。

セレクタ信号生成部５０９は、２ビットカウンタ５１０と、４ビットカウンタ５１１と、ビットセレクタ５１２とを備え、周期信号ＣＫ１，ＣＫ２，ＣＫ３，ＣＫ４のうちの一つを周期信号選択部５０２で選択させるための２ビットの選択信号ＳＥＬを生成すると共に周期信号ＣＫ１と同期して周期信号選択部５０２へ出力する。具体的には、２ビットカウンタ５１０と、４ビットカウンタ５１１とは、それぞれ周期信号ＣＫ１をカウントし、ビットセレクタ５１２は、２ビットカウンタ５１０のカウント値ＣＴ２に応じて４ビットカウンタ５１１の４ビットのカウント値ＣＴ１のうち２ビットを選択して選択信号ＳＥＬとして周期信号選択部５０２へ出力する。２ビットカウンタ５１０は、カウント周期が４ビットカウンタ５１１の約数となることを避けるため、００→０１→１０→００を繰り返すようにされている。

周期信号選択部５０２は、セレクタ信号生成部５０９から出力された選択信号ＳＥＬに基づいて、周期信号ＣＫ１，ＣＫ２，ＣＫ３，ＣＫ４のうちの一つを擬似的に不規則に選択し、タイミング信号ＣＬＫとしてデータ生成部３と変調回路６１とへ出力する。

その他の構成は図１に示す無線送信装置１と同様であるのでその説明を省略し、以下本実施形態の動作について説明する。まず、発振回路５０１から水晶発振子ＯＳＣ１の発振周波数に応じた周期信号ＣＫ１が、周期信号選択部５０２と、バッファ５０３，５０４，５０６と、２ビットカウンタ５１０と、４ビットカウンタ５１１とへ出力される。

図１０は、バッファ５０３〜５０８の動作を説明するための信号波形図である。まず、周期信号ＣＫ１が、バッファ５０３によって遅延されて周期信号ＣＫ２として周期信号選択部５０２へ出力される。また、周期信号ＣＫ１が、バッファ５０４，５０５によって、遅延されて周期信号ＣＫ３として周期信号選択部５０２へ出力される。そして、周期信号ＣＫ１が、バッファ５０６，５０７，５０８によって、遅延されて周期信号ＣＫ４として周期信号選択部５０２へ出力される。

次に、セレクタ信号生成部５０９によって、選択信号ＳＥＬが生成される。図１１は、セレクタ信号生成部５０９の動作の一例を示すタイミングチャートである。まず、周期信号ＣＫ１が、２ビットカウンタ５１０と４ビットカウンタ５１１とでカウントされる。次に、ビットセレクタ５１２によって、２ビットカウンタ５１０のカウント値ＣＴ２に応じて４ビットカウンタ５１１の４ビットのカウント値ＣＴ１のうち２ビットが選択され、選択信号ＳＥＬとして周期信号選択部５０２へ出力される。以下、カウント値の下位ビットから順にビットｂ０，ｂ１，ｂ２，ｂ３と称する。

具体的には、例えば、カウント値ＣＴ１が「００１１」でカウント値ＣＴ２が「００」であれば、ビットセレクタ５１２によって、「００１１」のビットｂ１，ｂ０が選択され、選択信号ＳＥＬとして「１１」が周期信号選択部５０２へ出力される。また、例えば、カウント値ＣＴ１が「０１００」でカウント値ＣＴ２が「０１」であれば、ビットセレクタ５１２によって、「０１００」のビットｂ２，ｂ１が選択され、選択信号ＳＥＬとして「１０」が周期信号選択部５０２へ出力される。また、例えば、カウント値ＣＴ１が「１０００」でカウント値ＣＴ２が「１０」であれば、ビットセレクタ５１２によって、「１０００」のビットｂ３，ｂ２が選択され、選択信号ＳＥＬとして「１０」が周期信号選択部５０２へ出力される。

この場合、セレクタ信号生成部５０９は、２ビットカウンタ５１０と４ビットカウンタ５１１とを組み合わせて選択信号ＳＥＬを生成することにより、選択信号ＳＥＬにおける周期性を低減するようにされている。

次に、周期信号選択部５０２によって、セレクタ信号生成部５０９から出力された選択信号ＳＥＬに基づいて、周期信号ＣＫ１，ＣＫ２，ＣＫ３，ＣＫ４のうちの一つが選択され、タイミング信号ＣＬＫとしてデータ生成部３と変調回路６１とへ出力される。そうすると、互いにタイミングがずれた周期信号ＣＫ１，ＣＫ２，ＣＫ３，ＣＫ４のうちの一つが選択信号ＳＥＬに基づき擬似的に不規則に切り替えられてタイミング信号ＣＬＫが生成されるので、タイミング信号ＣＬＫはジッタを含んだ信号となる。

以降、図１に示す無線送信装置１の場合と同様に、ジッタを含んだタイミング信号ＣＬＫに基づきパルス信号Ｓ４にジッタが生じるので、パルス信号Ｓ４の波高値を低下させることなくパルス信号Ｓ４に含まれる周波数成分毎の送信電力を低下させることができる。そして、パルス信号Ｓ４の波高値を低下させることなくパルス信号Ｓ４に含まれる周波数成分毎の送信電力を低下させることができるので、送信距離を維持しつつ周波数成分毎の送信電力を米連邦通信委員会で規定されたスペクトラムマスクＳＰＭ以下にすることが容易となる。

なお、セレクタ信号生成部５０９は、例えば図１２に示すように、乱数発生回路、例えばＰＮ符号発生回路を用いて選択信号ＳＥＬを生成する構成としてもよい。図１２に示すセレクタ信号生成部５０９ａは、ビットセレクタ５１２と、ＰＮ符号発生回路５１３と、２ビットカウンタ５１４と、ビット設定部５１５とを備えている。

ＰＮ符号発生回路５１３は、乱数発生回路で、例えばウルトラワイドバンド通信に用いられる疑似乱数であるＰＮ符号の発生回路をＰＮ符号発生回路５１３として用いることができる。２ビットカウンタ５１４は、発振回路５０１から出力された周期信号ＣＫ１をカウントし、４カウント毎にＰＮ符号発生回路５１３により新たなＰＮ符号を発生させる。ビット設定部５１５は、ＰＮ符号発生回路５１３により生成されたＰＮ符号のうち選択信号ＳＥＬとして用いるビットを設定するための設定部で、例えば１又は複数のディップスイッチや多接点スイッチの一例であるロータリスイッチ等が用いられる。ビットセレクタ５１２は、ＰＮ符号発生回路５１３により生成されたＰＮ符号から、ビット設定部５１５により設定された２ビットを選択して選択信号ＳＥＬとして周期信号選択部５０２へ出力する。

以上、セレクタ信号生成部５０９ａによれば、図１３に示すように、乱数に基づいて選択信号ＳＥＬを生成することができるので、周期信号選択部５０２によって、ランダムに周期信号ＣＫ１，ＣＫ２，ＣＫ３，ＣＫ４のうちの一つが選択され、タイミング信号ＣＬＫとしてデータ生成部３と変調回路６１とへ出力される。そうすると、互いにタイミングがずれた周期信号ＣＫ１，ＣＫ２，ＣＫ３，ＣＫ４のうちの一つがランダムに切り替えられてタイミング信号ＣＬＫが生成されるので、タイミング信号ＣＬＫに含まれるジッタの周期性を低減することができる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る無線送信装置及び無線送信回路の構成の一例を示すブロック図である。 図１に示すタイミング信号発生部の構成の一例を示すブロック図である。 図２に示すジッタ発生部の構成の一例を示す回路図である。 図１に示すステップリカバリダイオード回路の構成の一例を示す回路図である。 図２に示すタイミング信号発生部の動作を説明するための説明図である。 図２に示すタイミング信号発生部の動作を説明するための説明図である。 図１に示す無線送信装置の動作を説明するための信号波形図である。 ジッタと周波数成分毎の送信電力との関係を説明するための説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る無線送信装置及び無線送信回路に用いられるタイミング信号発生部の構成の一例を示すブロック図である。 図９において遅延部として用いられているバッファの動作を説明するための信号波形図である。 図９に示すセレクタ信号生成部の動作の一例を示すタイミングチャートである。 図９に示すセレクタ信号生成部の他の一例を示すブロック図である。 図１２に示すセレクタ信号生成部の動作の一例を示すタイミングチャートである。 米連邦通信委員会で規定されたスペクトラムマスクを示す図である。

符号の説明

１ 無線送信装置
２ 無線送信回路
３ データ生成部
４ アンテナ
５，５ａ タイミング信号発生部
６ 送信パルス生成部
５１ 周期信号発生部
５２ ジッタ発生部
５３ インバータバッファ
５４ 閾値電圧設定部
５５ 矩形波出力部
６１ 変調回路
６２ ドライバ部
６３ ステップリカバリダイオード回路
６４ バンドパスフィルタ
５０１ 発振回路
５０２ セレクタ
５０２ 周期信号選択部
５０３〜５０８ バッファ
５０９，５０９ａ セレクタ信号生成部
５１０，５１１，５１４ ビットカウンタ
５１２ ビットセレクタ
５１３ ＰＮ符号発生回路
５１５ ビット設定部
Ｃ１〜Ｃ４ コンデンサ
ＯＳＣ１ 水晶発振子
Ｑ１〜Ｑ４ トランジスタ
Ｒａ 抵抗
ＳＲＤ ステップリカバリダイオード

Claims (4)

1. 周期的なタイミングと同期したパルスを用いた無線信号により送信データを送信する無線送信回路において、
   前記周期的なタイミングを表すタイミング信号を出力するタイミング信号発生部と、
   前記送信データを変調して得られた前記パルスを前記タイミング信号発生部により出力されたタイミング信号と同期して出力する送信パルス生成部と
   を備え、
   前記タイミング信号発生部は、前記タイミング信号に前記無線信号の送信電力のピーク値を制御するためのジッタを生じさせるジッタ発生部を備えること
   を特徴とする無線送信回路。
2. 前記タイミング信号発生部は、
   前記タイミング信号の周期を有する正弦波状の第１の周期信号を生成する周期信号発生部と、
   前記周期信号発生部で生成された第１の周期信号の電圧レベルを二値化するための基準となる閾値電圧を設定する閾値電圧設定部と、
   前記閾値電圧設定部により設定された閾値電圧に基づき前記周期信号発生部で生成された第１の周期信号を二値化することにより得られた矩形波信号を、前記タイミング信号として出力する矩形波出力部と
   を備え、
   前記ジッタ発生部は、前記矩形波出力部で生じた回路雑音により前記閾値電圧に基づく前記第１の周期信号の二値化タイミングが変動することにより、前記矩形波信号にジッタを生じさせること
   を特徴とする請求項１記載の無線送信回路。
3. 前記タイミング信号発生部は、
   前記タイミング信号の周期を有する矩形波状の第２の周期信号を生成する周期信号発生部と、
   前記周期信号発生部から出力された第２の周期信号を遅延させて第３の周期信号を生成する遅延部とを備え、
   前記ジッタ発生部は、前記周期信号発生部から出力された第２の周期信号及び前記遅延部により生成された第３の周期信号のうち、いずれか一方を不規則に選択して前記タイミング信号として出力することにより前記ジッタを生じさせること
   を特徴とする請求項１記載の無線送信回路。
4. 周期的なタイミングと同期したパルスを用いた無線信号により送信データを送信する無線送信装置において、
   前記送信データを生成するデータ生成部と、
   前記データ生成部により生成された送信データに基づいて、前記送信データを表すパルスを出力する無線送信回路と、
   前記無線送信回路により出力されたパルスを放射するアンテナと
   を備え、
   前記無線送信回路は、請求項１〜３のいずれかに記載の無線送信回路であることを特徴とする無線送信装置。

Images