JP2006237661A - 無線送信回路及び無線送信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 短パルス信号を生成する回路における消費電流を低減す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】 送信データを変調して変調信号Ｓ１を生成する変調回路６と、変調回路６により生成された変調信号Ｓ１における駆動電流を増大させて変調信号Ｓ２として出力するドライバ部８と、ドライバ部８により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を生成するステップリカバリダイオード回路９と、ステップリカバリダイオード回路９により生成された変調信号Ｓ３から高周波の信号成分を抽出し、当該高周波の信号成分を送信データを表すパルス信号Ｓ４として出力するバンドパスフィルタ１０とを備えた。
【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。）。このような短パルスを生成する高速パルス発生回路として、ステップリカバリダイオードを用いた無線送信回路が知られている。

図１２は、背景技術に係るウルトラワイドバンド通信方式の無線送信回路の構成を示すブロック図である。図１２に示す無線送信回路１００は、送信データを変調してドライバ回路１０２へ出力する変調回路１０１と、変調回路１０１から出力された変調信号における駆動電流を増大させてステップリカバリダイオード１０３へ出力するドライバ回路１０２と、ドライバ回路１０２から出力された変調信号に高周波の信号成分を生じさせるステップリカバリダイオード１０３と、ステップリカバリダイオード１０３で生成された高周波の信号成分を抽出することにより短パルス信号を生成し、アンテナ１０５から無線信号として送信させるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０４とを備えている。
特表２００３−５１５９７４号公報

ところで、上述のように、ステップリカバリダイオード１０３の特性を利用してウルトラワイドバンド通信に用いられる短パルス信号を生成する無線送信回路では、ステップリカバリダイオード１０３にバイアス電流を流す必要があり、また、ドライバ回路１０２から出力される駆動電流が増大するため、消費電流が増大する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、短パルス信号を生成する回路における消費電流を低減す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、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、前記送信データを変調して第１の変調信号を生成する第１の変調部と、前記第１の変調部により生成された第１の変調信号における駆動電流を増大させて第２の変調信号として出力するドライバ部と、前記ドライバ部により出力された前記第２の変調信号に基づいて高周波の信号成分を生じさせた第３の変調信号を生成するステップリカバリダイオードと、前記ステップリカバリダイオードにより生成された前記第３の変調信号から前記高周波の信号成分を抽出し、当該高周波の信号成分を前記送信データを表すパルスとして出力するフィルタ部と、前記ドライバ部の動作用電源電圧を設定するドライバ電圧設定部と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、前記ドライバ電圧設定部は、前記送信データにおける予め設定されたビット数毎に、当該ビット数の送信データに応じて前記ドライバ部の動作用電源電圧を変化させることを特徴としている。

また、本発明の第２の手段に係る無線送信回路は、オンオフキーイング方式によって変調されたパルス列により送信データを無線送信する無線送信回路において、前記送信データにおける符号化されたコードの論理値を、パルス列の存在する区間及びパルス列が存在しない区間のいずれかに対応させることにより変調し、第４の変調信号として出力する第２の変調部と、前記第２の変調部により出力された第４の変調信号に基づいて高周波の信号成分を生じさせた第５の変調信号を生成するステップリカバリダイオードと、前記ステップリカバリダイオードにより生成された前記第５の変調信号から前記高周波の信号成分を抽出し、当該高周波の信号成分を前記送信データを表すパルスとして出力するフィルタ部と、前記ステップリカバリダイオードへ供給するバイアス電圧を、前記パルス列が存在する区間における電圧よりも前記パルス列が存在しない区間において低下させるバイアス電圧制御部と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、前記バイアス電圧制御部は、前記パルスがある期間よりも前記パルスがない期間において、前記バイアス電圧を低下させることを特徴としている。

また、本発明の第３の手段に係る無線送信装置は、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、第１の変調部により送信データが変調されて第１の変調信号が生成される。また、ドライバ部により第１の変調信号における駆動電流が増大されて第２の変調信号として出力される。そして、ステップリカバリダイオードにより第２の変調信号に基づいて高周波の信号成分を生じさせた第３の変調信号が生成され、フィルタ部により第３の変調信号から高周波の信号成分が抽出され、当該高周波の信号成分が送信データを表すパルスとして出力される。さらに、ドライバ電圧設定部によりドライバ部の動作用電源電圧を設定することができるので、ドライバ電圧設定部を用いてドライバ部の動作用電源電圧を低下させることにより、ドライバ部における消費電流を低減することができる。

また、このような構成の無線送信回路及び無線送信装置は、第２の変調部によって送信データにおける各ビットの論理値が、パルス列の存在する区間及びパルス列が存在しない区間のいずれかに対応されることによりオンオフキーイング方式で変調された第４の変調信号として出力される。また、ステップリカバリダイオードによって、第４の変調信号に基づいて高周波の信号成分を生じさせた第５の変調信号が生成される。そして、フィルタ部により第５の変調信号から高周波の信号成分が抽出され、当該高周波の信号成分が送信データを表すパルスとして出力される。さらに、バイアス電圧制御部によって、ステップリカバリダイオードへ供給されるバイアス電圧が、パルス列が存在する区間における電圧よりもパルス列が存在しない区間において低下されるので、パルス列が存在しない区間においてステップリカバリダイオードへ供給されるバイアス電流が低減され、消費電流を低減することができる。

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、水晶発振子ＯＳＣ１と、発振回路２と、データ生成部３と、無線送信回路４と、アンテナ５とを備えている。無線送信回路４は、データ生成部３から出力された送信データＳＤ１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、変調回路６（第１の変調部）と、プリドライバ回路７と、ドライバ部８と、ステップリカバリダイオード回路９と、バンドパスフィルタ１０（フィルタ部）と、ドライバ電圧設定部１１と、電源電圧供給部１２とを備えている。

発振回路２は、水晶発振子ＯＳＣ１を発振させて、無線送信装置１の動作の基本となる周期信号、例えば送信信号における短パルスの出力周期にされたクロック信号ＣＬＫ１をデータ生成部３と変調回路６とへ出力する。

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、生成したデータに送信先の受信装置の通信アドレスを付加し、送信データＳＤ１として発振回路２から出力されたクロック信号ＣＬＫ１と同期して変調回路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ＳＤ１として変調回路６へ出力するものであってもよい。

変調回路６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ＳＤ１とＰＮ（Pseudorandom Noise）符号とを乗積することにより、送信データＳＤ１を変調して変調信号Ｓ１（第１の変調信号）を生成し、プリドライバ回路７へ出力する。

図２は、プリドライバ回路７及びドライバ部８の構成の一例を示す回路図である。プリドライバ回路７は、ドライバ部８のゲート電圧を上昇させるべく並列接続された複数、例えばｎ個のＰＭＯＳトランジスタＱＰ１〜ＱＰｎと、ドライバ部８のゲート電圧を下降させるべく並列接続された複数、例えばｎ個のＮＭＯＳトランジスタＱＮ１〜ＱＮｎと、ＰＭＯＳトランジスタＱＰ１〜ＱＰｎのゲート電圧を制御するｎ個のトライステートバッファＢＰ１〜ＢＰｎと、ＮＭＯＳトランジスタＱＮ１〜ＱＮｎのゲート電圧を制御するトライステートバッファＢＮ１〜ＢＮｎと、設定部７１とを備えている。

そして、変調回路６から出力された変調信号Ｓ１が、トライステートバッファＢＰ１〜ＢＰｎと、トライステートバッファＢＮ１〜ＢＮｎとの入力端子に入力されている。トライステートバッファＢＰ１〜ＢＰｎの出力端子は、ＰＭＯＳトランジスタＱＰ１〜ＱＰｎのゲートにそれぞれ接続されている。トライステートバッファＢＮ１〜ＢＮｎの出力端子は、ＮＭＯＳトランジスタＱＮ１〜ＱＮｎのゲートにそれぞれ接続されている。ＰＭＯＳトランジスタＱＰ１〜ＱＰｎのソースには回路動作用電源電圧が印加され、ＰＭＯＳトランジスタＱＰ１〜ＱＰｎのドレインはドライバ部８のゲートに接続されている。ＮＭＯＳトランジスタＱＮ１〜ＱＮｎのソースはグラウンドに接続され、ＮＭＯＳトランジスタＱＮ１〜ＱＮｎのドレインはドライバ部８のゲートに接続されている。これにより、ＰＭＯＳトランジスタＱＰ１〜ＱＰｎのドレインとＮＭＯＳトランジスタＱＮ１〜ＱＮｎのドレインとの接続点に生じた電圧が、制御信号Ｓ１１としてドライバ部８のゲートへ出力される。

図２に示すドライバ部８は、プリドライバ回路７から出力された制御信号Ｓ１１における駆動電流を増大させて変調信号Ｓ２（第２の変調信号）として出力する回路部である。ドライバ部８は、ＰＭＯＳトランジスタＱ１とＮＭＯＳトランジスタＱ２とが直列に接続され、ＰＭＯＳトランジスタＱ１のソースに電源電圧供給部１２から出力された動作用電源電圧ＶＤＤが印加され、ＮＭＯＳトランジスタＱ２のソースがグラウンドに接続されて構成されたＣＭＯＳトランジスタ回路で、ＰＭＯＳトランジスタＱ１とＮＭＯＳトランジスタＱ２とのドレイン同士の接続された接続点が、ステップリカバリダイオード回路９に接続されている。また、ＰＭＯＳトランジスタＱ１とＮＭＯＳトランジスタＱ２とのゲート同士の接続された接続点が、ドライバ部８のゲートとしてプリドライバ回路７に接続されている。

設定部７１は、変調回路６から出力された変調信号Ｓ１に応じてオンするＰＭＯＳトランジスタＱＰ１〜ＱＰｎの数、及びＮＭＯＳトランジスタＱＮ１〜ＱＮｎの数を設定する。具体的には、設定部７１は、例えばトライステートバッファＢＰ１〜ＢＰｎのゲート端子にそれぞれ接続されたｎ個の図略の設定スイッチによって構成されており、各設定スイッチがオンされると、トライステートバッファＢＰ１〜ＢＰｎのうちオンされた設定スイッチに接続されたものがイネーブルとなって変調信号Ｓ１がそのトライステートバッファに接続されたＰＭＯＳトランジスタのゲートに供給される。また、設定部７１における図略の各設定スイッチがオフされると、トライステートバッファＢＰ１〜ＢＰｎのうちオフされた設定スイッチに接続されたトライステートバッファは変調信号Ｓ１をＰＭＯＳトランジスタへ出力せず、そのトライステートバッファに接続されたＰＭＯＳトランジスタは変調信号Ｓ１にかかわらずオンしないようにされている。

これにより、設定部７１は、変調回路６から出力された変調信号Ｓ１に応じてオンするＰＭＯＳトランジスタＱＰ１〜ＱＰｎの数を設定するようにされている。設定部７１は、同様の構成により、変調回路６から出力された変調信号Ｓ１に応じてオンするＮＯＳトランジスタＱＮ１〜ＱＮｎの数を設定するようにされている。

この場合、プリドライバ回路７から出力される制御信号Ｓ１１の立ち上がりにおける電圧レベルの上昇速度であるスルーレートは、ＰＭＯＳトランジスタＱＰ１〜ＱＰｎのうちオンしたトランジスタの数の増減に応じて増減する。ＰＭＯＳトランジスタＱＰ１〜ＱＰｎのうち変調信号Ｓ１に応じてオンするトランジスタは設定部７１の設定内容によって決められるので、設定部７１によって変調信号Ｓ１に応じてオンするトランジスタの数を増減することにより、制御信号Ｓ１１の立ち上がりにおけるスルーレートを増減させることができる。

同様に、変調信号Ｓ１に応じてＮＭＯＳトランジスタＱＮ１〜ＱＮｎがオンすると、ドライバ部８のゲートに印加される制御信号Ｓ１１の電圧レベルが下降し、立ち下がる。この場合、制御信号Ｓ１１の立ち下がりにおける電圧レベルの下降速度であるスルーレートは、ＮＭＯＳトランジスタＱＮ１〜ＱＮｎのうちオンしたトランジスタの数の増減に応じて増減する。ＮＭＯＳトランジスタＱＮ１〜ＱＮｎのうち変調信号Ｓ１に応じてオンするトランジスタは設定部７１の設定内容によって決められるので、設定部７１によって変調信号Ｓ１に応じてオンするトランジスタの数を増減することにより、制御信号Ｓ１１の立ち下がりにおけるスルーレートを増減させることができる。

そして、制御信号Ｓ１１の立ち上がり、立ち下がりにおけるスルーレートが増減されると、ドライバ部８から出力される変調信号Ｓ２の立ち下がり、立ち上がりにおけるスルーレートが増減される。これにより、設定部７１の設定内容に応じて、変調信号Ｓ１の信号エッジにおけるスルーレートを、ステップリカバリダイオード回路９における高周波の信号成分の生成に適したスルーレートに設定することができる。

図１に戻ってドライバ電圧設定部１１は、ドライバ部８の動作用電源電圧ＶＤＤの設定入力を受け付ける設定部で、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、あるいはボリュームスイッチ等を用いて構成され、設定された電圧値を示す設定指示信号を電源電圧供給部１２へ出力する。

なお、ドライバ電圧設定部１１は、例えばマイクロコンピュータを用いて構成され、ウルトラワイドバンド通信の受信装置の通信アドレスと、ドライバ部８の動作用電源電圧ＶＤＤの設定指示値とを関連付けた電圧設定テーブルを予め記憶した不揮発性メモリの一例であるＲＯＭ（Read Only Memory）やＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）等から構成される記憶部を備え、データ生成部３から出力される送信データＳＤ１に付加されている送信先の通信アドレスを取得し、当該通信アドレスと関連付けて上述の電圧設定テーブルに記憶されている動作用電源電圧ＶＤＤの設定指示値を読み出して、その設定指示値に応じた設定指示信号を電源電圧供給部１２へ出力する構成としてもよい。この場合、例えば、自機と受信装置との間における距離が短い場合や、受信装置の受信感度が高い場合には、動作用電源電圧ＶＤＤを低下させて無線信号の送信電力を低下させることができるので、上述の電圧設定テーブルにおいて、自機と受信装置との間における距離の増減あるいは受信装置の受信感度の減増に応じて動作用電源電圧ＶＤＤが増減するように、受信装置の通信アドレスと、動作用電源電圧ＶＤＤの設定指示値とを関連付けて記憶させる。

あるいは、データ生成部３は、送信データＳＤ１に動作用電源電圧ＶＤＤの設定指示値を示す情報を付加してドライバ電圧設定部１１へ送信し、ドライバ電圧設定部１１は、データ生成部３から受信した送信データＳＤ１に付加されている動作用電源電圧ＶＤＤの設定指示値を示す情報に基づいて設定指示信号を電源電圧供給部１２へ出力する構成としてもよい。

電源電圧供給部１２は、ドライバ電圧設定部１１から出力された設定指示信号に応じて動作用電源電圧ＶＤＤを生成し、ドライバ部８へ供給する。

ステップリカバリダイオード回路９は、ドライバ部８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（第３の変調信号）を生成する回路部である。図３は、ステップリカバリダイオード回路９の構成の一例を示す回路図である。図３に示すステップリカバリダイオード回路９は、ドライバ部８から出力された変調信号Ｓ２がハイパスフィルタ９１に入力され、ハイパスフィルタ９１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９２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９１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８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９２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１０へ出力される。

バンドパスフィルタ１０は、ステップリカバリダイオード回路９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５へ出力する。アンテナ５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。まず、発振回路２によって、水晶発振子ＯＳＣ１の発振周波数に基づきクロック信号ＣＬＫ１が生成されると共にデータ生成部３と変調回路６とへ出力される。次に、データ生成部３から、クロック信号ＣＬＫ１と同期して送信データＳＤ１が変調回路６とドライバ電圧設定部１１とへ出力される。そして、変調回路６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ＳＤ１とＰＮ符号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、プリドライバ回路７へ出力される。

図４は、プリドライバ回路７、ドライバ部８、ステップリカバリダイオード回路９、及びバンドパスフィルタ１０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６から出力された変調信号Ｓ１に基づいて、プリドライバ回路７によりスルーレートが調整された制御信号Ｓ１１がドライバ部８へ出力される。そして、ドライバ部８によって制御信号Ｓ１１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９へ出力される。この場合、ドライバ部８から出力される変調信号Ｓ２の波高値は、電源電圧供給部１２から出力された動作用電源電圧ＶＤＤの増減に応じて増減される。

次に、ステップリカバリダイオード回路９に変調信号Ｓ２が入力されると、図４に示すように、ステップリカバリダイオード回路９におけるステップリカバリダイオードＳＲＤ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、ステップリカバリダイオード回路９によって生成される変調信号Ｓ３の波高値は、ドライバ部８から出力される変調信号Ｓ２の波高値に応じて増減される。

次に、ステップリカバリダイオード回路９から出力された変調信号Ｓ３から、バンドパスフィルタ１０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５へ出力され、アンテナ５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の波高値の増減に応じてパルス信号Ｓ４の波高値が増減される。

そして、上述のように、変調信号Ｓ３の波高値は変調信号Ｓ２の波高値に応じて増減され、変調信号Ｓ２の波高値は電源電圧供給部１２から出力された動作用電源電圧ＶＤＤに応じて増減され、動作用電源電圧ＶＤＤはドライバ電圧設定部１１から出力された設定指示信号に応じて設定されるので、ドライバ電圧設定部１１に設定する動作用電源電圧ＶＤＤの値を増減することにより、パルス信号Ｓ４の波高値を増減することができる。

また、例えば受信装置が自機の近傍に位置する場合や、受信装置の受信感度が高い場合等、無線送信装置１の送信電力を低下させても通信可能な場合には、ユーザは、ドライバ電圧設定部１１を用いて動作用電源電圧ＶＤＤの電圧レベルを低下させ、パルス信号Ｓ４の波高値を低下させることによりドライバ部８における消費電流を低減することができる。

また、ドライバ電圧設定部１１における動作用電源電圧ＶＤＤの設定を変更することにより、パルス信号Ｓ４の波高値を微調整することができるので、無線送信装置１の送信電力を、例えば米連邦通信委員会（FCC:Federal Communications Commission）で規定されたウルトラワイドバンド通信方式のスペクトラムマスク以下に調整することが容易となる。この場合、例えばステップリカバリダイオードＳＲＤの特性バラツキや温度特性によるパルス信号Ｓ４の波高値のバラツキ、すなわち送信電力のバラツキを吸収するべく予めパルス信号Ｓ４の波高値を規格値まで十分なマージンを取って低いレベルに設定する必要がないので、パルス信号Ｓ４の波高値を過剰に低いレベルに設定することにより送信距離が短縮されてしまうことを低減することができる。

また、例えば無線送信装置１が使用される温度環境により、例えばステップリカバリダイオードＳＲＤの温度特性の影響でパルス信号Ｓ４の波高値が低下して送信距離が短縮したり、パルス信号Ｓ４の波高値が増大した場合には、ドライバ電圧設定部１１における動作用電源電圧ＶＤＤの設定を変更することにより、例えば米連邦通信委員会のスペクトラムマスクを超えない範囲で送信距離を増大させるようにパルス信号Ｓ４の波高値を微調整することができる。

また、上述のように、ドライバ電圧設定部１１によって、データ生成部３から出力される送信データＳＤ１に基づいて、送信データの送信先の受信機と自機との間の距離や受信機の受信感度等に応じて動作用電源電圧ＶＤＤが設定される構成とした場合には、送信データＳＤ１毎に受信装置と通信可能な範囲で動作用電源電圧ＶＤＤを低下させることができるので、ドライバ部８における消費電流を低減することができる。

（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。図５は、本発明の第２の実施形態に係る無線送信装置１ａの構成の一例を示すブロック図である。図５に示す無線送信装置１ａは、動作用電源電圧ＶＤＤを変化させるとパルス信号Ｓ４の波高値が変化することを利用して、複数ビットの情報をパルス信号Ｓ４の波高値で表すことにより多値変調を行うものである。これにより、例えば８つの短パルス信号を用いて１ビットを送信するようにした無線送信機を、同じ８つの短パルス信号を用いて複数ビットのデータを送信可能とし、送信速度を高速化しようとするものである。

図５に示す無線送信装置１ａと図１に示す無線送信装置１とでは、下記の点で異なる。すなわち、図５に示す無線送信装置１ａは、データ生成部３とドライバ電圧設定部１１ａとの間にレジスタ１３が介設されており、データ生成部３から出力された送信データＳＤ１が多値化しようとする所定のビット数毎、例えば２ビット毎にレジスタ１３で保持され、複数ビットデータＳＤ２としてドライバ電圧設定部１１ａへ出力される。

ドライバ電圧設定部１１ａは、レジスタ１３から出力された複数ビットデータＳＤ２に基づいて動作用電源電圧ＶＤＤを変化させるべく電源電圧供給部１２へ設定指示信号を出力する。

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。以下の説明においては、２ビットを多値化する例を説
明する。図６は、無線送信回路４ａの動作を説明するための説明図である。まず、発振回路２によって、水晶発振子ＯＳＣ１の発振周波数に基づき生成されたクロック信号ＣＬＫ１が変調回路６及び生成部３へ出力される。

まず、データ生成部３から、クロック信号ＣＬＫ１と同期して送信データＳＤ１がレジスタ１３へ出力され、レジスタ１３により２ビット毎にデータが保持される。図６において、送信データＳＤ１はクロック信号ＣＬＫ１の４クロックで１ビットを表すようにされており、ローレベルで”０”、ハイレベルで”１”を表すようにされている。

一方、変調回路６により、クロック信号ＣＬＫ１と同期してパルス信号が生成され、変調信号Ｓ１としてプリドライバ回路７へ出力される。この場合、送信データＳＤ１における２ビット分のデータに対応するクロック信号ＣＬＫ１の８クロックの期間にパルスが８つ形成されたウルトラワイドバンド方式による変調信号Ｓ１がプリドライバ回路７へ出力される。

そして、変調回路６から出力された変調信号Ｓ１に基づいて、プリドライバ回路７によりスルーレートが調整された制御信号Ｓ１１がドライバ部８へ出力される。一方、レジスタ１３により保持された２ビット分のデータが送信データＳＤ２としてドライバ電圧設定部１１ａへ出力され、ドライバ電圧設定部１１ａによって、送信データＳＤ２で示される２ビットデータ”００”、”０１”、”１０”、”１１”に応じて動作用電源電圧ＶＤＤを４段階に変化させるべく電源電圧供給部１２へ設定指示信号が出力され、電源電圧供給部１２によって設定指示信号に応じた動作用電源電圧ＶＤＤがドライバ部８へ出力される。

そうすると、ドライバ部８からステップリカバリダイオード回路９へ出力される変調信号Ｓ２の波高値は、電源電圧供給部１２から出力された動作用電源電圧ＶＤＤの増減に応じて増減され、すなわち送信データＳＤ２に応じて４段階に変化される。

次に、ステップリカバリダイオード回路９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９から変調信号Ｓ２の波高値に応じた波高値で変調信号Ｓ３がバンドパスフィルタ１０へ出力され、バンドパスフィルタ１０で変調信号Ｓ３の波高値に応じたパルス信号Ｓ４が生成され、アンテナ５によって放射される。すなわち、パルス信号Ｓ４の波高値は、送信データＳＤ２で示される２ビットデータに応じて変化し、多値化される。

これにより、パルス信号Ｓ４を多値化して、一つのパルス信号Ｓ４で複数ビット分の情報を送信することができるので、通信速度を高速化することができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３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。図７は、本発明の第３の実施形態に係る無線送信装置１ｂの構成の一例を示すブロック図である。図７に示す無線送信装置１ｂと図１に示す無線送信装置１とでは、下記の点で異なる。すなわち、図７に示す無線送信装置１ｂは、ステップリカバリダイオード回路９へ供給するバイアス電圧Ｖｂｉａｓを、パルス列が存在する区間における電圧よりもパルス列が存在しない区間において低下させるバイアス電圧制御部１４を備え、バイアス電圧制御部１４によって、送信データＳＤ１に応じてバイアス電圧Ｖｂｉａｓを増減させるべく電源電圧供給部１２へ設定指示信号が出力され、電源電圧供給部１２によって設定指示信号に応じたバイアス電圧Ｖｂｉａｓがステップリカバリダイオード回路９へ出力される。

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。図８は、図７に示す無線送信装置１ｂの動作を説明するための信号波形図である。まず、発振回路２によって、水晶発振子ＯＳＣ１の発振周波数に基づきクロック信号ＣＬＫ１が生成されると共にデータ生成部３と変調回路６ａ（第２の変調部）とへ出力される。次に、データ生成部３から、クロック信号ＣＬＫ１と同期して送信データＳＤ１が変調回路６ａとバイアス電圧制御部１４とへ出力される。そして、変調回路６ａ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ＳＤ１がオンオフキーイング方式によるウルトラワイドバンド通信用の変調が施された変調信号Ｓ１（第４の変調信号）が生成され、プリドライバ回路７へ出力される。

この場合、変調回路６ａは、例えば図８に示すように、クロック信号ＣＬＫ１と送信データＳＤ１との論理積をとって、送信データＳＤ１がハイレベルの区間（論理値”１”）で変調信号Ｓ１にパルス列を生じさせ、送信データＳＤ１がローレベルの区間（論理値”０”）で変調信号Ｓ１をローレベルに固定してパルス列を生じさせない。すなわち変調回路６ａは、送信データＳＤ１における１ビット毎、あるいは符号化されたコード毎の論理値を、パルス列の存在する区間及びパルス列の存在しない区間のいずれかに対応させることによりオンオフキーイング方式による変調を行い、変調信号Ｓ１を生成する。なお、変調回路６ａは、送信データＳＤ１における符号化されたコードの論理値”０”をパルス列の存在する区間に対応させ、送信データＳＤ１における符号化されたコードの論理値”１”をパルス列の存在しない区間に対応させる構成としてもよい。

一方、バイアス電圧制御部１４によって、送信データＳＤ１がパルス列の存在する区間に対応する電圧レベル、例えばハイレベルになると、電源電圧供給部１２から出力されるバイアス電圧Ｖｂｉａｓを予め設定された所定の電圧Ｖ１にするべく設定指示信号が出力され、電源電圧供給部１２によって、ステップリカバリダイオード回路９へ電圧Ｖ１のバイアス電圧Ｖｂｉａｓが出力される。また、送信データＳＤ１がパルス列の存在しない区間に対応する電圧レベル、例えばローレベルになると、電源電圧供給部１２から出力されるバイアス電圧Ｖｂｉａｓを電圧Ｖ１より低い電圧レベル、例えば０Ｖにするべく設定指示信号が出力され、電源電圧供給部１２によって、ステップリカバリダイオード回路９へ出力されるバイアス電圧Ｖｂｉａｓが低下され、例えば０Ｖにされる。

そして、変調回路６ａから出力された変調信号Ｓ１に基づいて、プリドライバ回路７によりスルーレートが調整された制御信号Ｓ１１がドライバ部８へ出力され、ドライバ部８によって制御信号Ｓ１１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９へ出力される。

次に、ステップリカバリダイオード回路９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９におけるステップリカバリダイオードＳＲＤ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（第５の変調信号）が生成される。

図３に示すステップリカバリダイオード回路９は、バイアス電圧Ｖｂｉａｓが印加されると、入力される変調信号Ｓ２に関わらず電圧−電流変換素子９２を介してステップリカバリダイオードＳＲＤへバイアス電流が流れる。しかし、無線送信装置１ｂでは、バイアス電圧制御部１４によって、送信データＳＤ１がパルス列の存在しない区間に対応する電圧レベルになった場合にはバイアス電圧Ｖｂｉａｓが低下され、例えば０Ｖにされるので、パルス列の存在しない区間におけるバイアス電流が低減され、ステップリカバリダイオード回路９における消費電流を低減することができる。

次に、ステップリカバリダイオード回路９から出力された変調信号Ｓ３から、バンドパスフィルタ１０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５へ出力され、アンテナ５によってパルス信号Ｓ４が無線信号として放射される。

以上のように、バイアス電圧制御部１４によって、送信データＳＤ１がパルス列の存在しない区間に対応する電圧レベルになった場合にはバイアス電圧Ｖｂｉａｓが低下され、例えば０Ｖにされるので、パルス列の存在しない区間におけるバイアス電圧Ｖｂｉａｓが低下され、例えば０Ｖにされるので、当該区間におけるバイアス電流が低減され、ステップリカバリダイオード回路９における消費電流を低減することができる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４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。図９は、本発明の第４の実施形態に係る無線送信装置１ｃの構成の一例を示すブロック図である。図９に示す無線送信装置１ｃと図７に示す無線送信装置１ｂとでは、下記の点で異なる。すなわち、図９に示す無線送信装置１ｃは、変調回路６ａとプリドライバ回路７との間にタイミング調整部１５が介設されている。

タイミング調整部１５は、ステップリカバリダイオード回路９でパルスが生成されるタイミングと、ステップリカバリダイオード回路９に供給されるバイアス電圧Ｖｂｉａｓを増減（オンオフ）させるタイミングを調整する回路部である。図１０は、タイミング調整部１５の構成の一例を示す回路図である。図１０に示すタイミング調整部１５は、ＮＯＲゲート５１，５２と、インバータゲート５３〜６０とを備えている。

そして、変調回路６ａから出力された変調信号Ｓ１が、ＮＯＲゲート５１の入力端子の一方に入力され、ＮＯＲゲート５１の出力信号がインバータゲート５３，５４，５９で遅延、反転されてバイアス電圧Ｖｂｉａｓの供給タイミングを示す制御信号Ｓ２２としてバイアス電圧制御部１４へ出力される。また、変調回路６ａから出力された変調信号Ｓ１は、インバータゲート５５を介してＮＯＲゲート５２の入力端子の一方に入力され、ＮＯＲゲート５２によりインバータゲート５４から出力された信号Ｓ５４とＮＯＲ演算が施された後、インバータゲート５６，５７で遅延されて出力信号Ｓ５７としてＮＯＲゲート５１の他方の入力端子へ出力されると共にインバータゲート５８，６０で遅延されてパルス信号Ｓ４のタイミングを示す制御信号Ｓ２１としてプリドライバ回路７へ出力される。

その他の構成は図７に示す無線送信装置１ｂ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。図１１は、図９に示す無線送信装置１ｃの動作を説明するための信号波形図である。

まず、図７に示す無線送信装置１ｂと同様にして変調回路６ａからタイミング調整部１５へ変調信号Ｓ１が出力され、タイミング調整部１５からプリドライバ回路７へ制御信号Ｓ２１が出力され、タイミング調整部１５からバイアス電圧制御部１４へ制御信号Ｓ２２が出力される。制御信号Ｓ２１，Ｓ２２は、タイミング調整部１５によって、変調信号Ｓ１のパルスと同期してまず制御信号Ｓ２２が立ち上がった後に制御信号Ｓ２１が立ち上がり、制御信号Ｓ２１が立ち下がった後に制御信号Ｓ２２が立ち下がるようにされている。

次に、制御信号Ｓ２２が立ち上がると、バイアス電圧制御部１４によって、電源電圧供給部１２から出力されるバイアス電圧Ｖｂｉａｓを予め設定された所定の電圧Ｖ１にするべく設定指示信号が出力され、電源電圧供給部１２によって、ステップリカバリダイオード回路９へ電圧Ｖ１のバイアス電圧Ｖｂｉａｓが出力され、ステップリカバリダイオード回路９が動作可能な状態にされる。

次に、制御信号Ｓ２１が立ち上がると、制御信号Ｓ２１に基づいて、プリドライバ回路７によりスルーレートが調整された制御信号Ｓ１１がドライバ部８へ出力され、ドライバ部８によって制御信号Ｓ１１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９へ出力される。この場合、ステップリカバリダイオード回路９には、電圧Ｖ１のバイアス電圧Ｖｂｉａｓが供給されているので、ステップリカバリダイオード回路９により変調信号Ｓ３が立ち上げられる。

次に、制御信号Ｓ２１が立ち下がると、制御信号Ｓ２１に基づいて、プリドライバ回路７によりスルーレートが調整された制御信号Ｓ１１がドライバ部８へ出力され、ドライバ部８によって制御信号Ｓ１１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９へ出力される。この場合、ステップリカバリダイオード回路９には、電圧Ｖ１のバイアス電圧Ｖｂｉａｓが供給されているので、ステップリカバリダイオード回路９におけるステップリカバリダイオードＳＲＤ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。

次に、制御信号Ｓ２２が立ち下がると、バイアス電圧制御部１４によって、電源電圧供給部１２から出力されるバイアス電圧Ｖｂｉａｓを低下させ、例えば０Ｖにするべく設定指示信号が出力され、電源電圧供給部１２によって、ステップリカバリダイオード回路９へ供給されるバイアス電圧Ｖｂｉａｓが低下される。バイアス電圧Ｖｂｉａｓが低下されると、電圧−電流変換素子９２を介してステップリカバリダイオードＳＲＤへ流れるバイアス電流が低減されるので、ステップリカバリダイオード回路９における消費電流を低減することができる。

以上のように、タイミング調整部１５及びバイアス電圧制御部１４によって、ステップリカバリダイオード回路９にパルスを生成させる必要のある期間では、バイアス電圧Ｖｂｉａｓを、パルスの立ち上げタイミングより前に動作用の電圧Ｖ１に上昇させパルスの立ち下げタイミングより後に低下させるので、ステップリカバリダイオード回路９にパルス信号Ｓ４を生成させることができる。一方、ステップリカバリダイオード回路９にパルスを生成させる必要のない期間では、バイアス電圧Ｖｂｉａｓを低下させ、ステップリカバリダイオードＳＲＤへ流れるバイアス電流を低減するので、ステップリカバリダイオード回路９における消費電流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に示すプリドライバ回路及びドライバ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１に示すプリドライバ回路、ドライバ部、ステップリカバリダイオード回路、及びバンドパスフィルタの動作を説明するための信号波形図である。 本発明の第２の実施形態に係る無線送信装置の構成の一例を示すブロック図である。 図５に示す無線送信回路の動作を説明するための説明図である。 本発明の第３の実施形態に係る無線送信装置の構成の一例を示すブロック図である。 図７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。 本発明の第４の実施形態に係る無線送信装置の構成の一例を示すブロック図である。 図９に示すタイミング調整部の構成の一例を示す回路図である。 図９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。 背景技術に係るウルトラワイドバンド通信方式の無線送信回路の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ，１ｃ 無線送信装置
２ 発振回路
３ データ生成部
４，４ａ，４ｂ，４ｃ 無線送信回路
５ アンテナ
６，６ａ 変調回路
７ プリドライバ回路
８ ドライバ部
９ ステップリカバリダイオード回路
１０ バンドパスフィルタ
１１，１１ａ ドライバ電圧設定部
１２ 電源電圧供給部
１３ レジスタ
１４ バイアス電圧制御部
１５ タイミング調整部
ＳＲＤ ステップリカバリダイオード

Claims (5)

1. 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、
   前記送信データを変調して第１の変調信号を生成する第１の変調部と、
   前記第１の変調部により生成された第１の変調信号における駆動電流を増大させて第２の変調信号として出力するドライバ部と、
   前記ドライバ部により出力された前記第２の変調信号に基づいて高周波の信号成分を生じさせた第３の変調信号を生成するステップリカバリダイオードと、
   前記ステップリカバリダイオードにより生成された前記第３の変調信号から前記高周波の信号成分を抽出し、当該高周波の信号成分を前記送信データを表すパルスとして出力するフィルタ部と、
   前記ドライバ部の動作用電源電圧を設定するドライバ電圧設定部と
   を備えることを特徴とする無線送信回路。
2. 前記ドライバ電圧設定部は、前記送信データにおける予め設定されたビット数毎に、当該ビット数の送信データに応じて前記ドライバ部の動作用電源電圧を変化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. オンオフキーイング方式によって変調されたパルス列により送信データを無線送信する無線送信回路において、
   前記送信データにおける符号化されたコードの論理値を、パルス列の存在する区間及びパルス列が存在しない区間のいずれかに対応させることにより変調し、第４の変調信号として出力する第２の変調部と、
   前記第２の変調部により出力された第４の変調信号に基づいて高周波の信号成分を生じさせた第５の変調信号を生成するステップリカバリダイオードと、
   前記ステップリカバリダイオードにより生成された前記第５の変調信号から前記高周波の信号成分を抽出し、当該高周波の信号成分を前記送信データを表すパルスとして出力するフィルタ部と、
   前記ステップリカバリダイオードへ供給するバイアス電圧を、前記パルス列が存在する区間における電圧よりも前記パルス列が存在しない区間において低下させるバイアス電圧制御部と
   を備えることを特徴とする無線送信回路。
4. 前記バイアス電圧制御部は、前記パルスがある期間よりも前記パルスがない期間において、前記バイアス電圧を低下させること
   を特徴とする請求項３記載の無線送信回路。
5. 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１〜４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。

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