JP2007036573A - 無線送信回路及び無線送信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 バンドパスフィルタを削除することにより、小型化、及び低コスト化を図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】 入力されたパルス信号に基づいて高周波の信号成分を生じさせた変調信号Ｓ３１，Ｓ３２をそれぞれ生成するステップリカバリダイオードＳＲＤをそれぞれ備えたステップリカバリダイオード回路９１，９２と、送信データにおける各ビットの論理値に応じてステップリカバリダイオード回路９１，９２へパルス信号を出力し、ステップリカバリダイオード回路９１，９２に変調信号Ｓ３１，Ｓ３２をそれぞれ生成させる変調回路６と、変調信号Ｓ３１，Ｓ３２の差分をとって差分信号を生成する差動出力部１０と、変調回路６から差動出力部１０に至る信号経路に設けられ、変調信号Ｓ３２を所定の遅延時間だけ遅延させる遅延部１１とを備えた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ウルトラワイドバンド通信に用いられる無線送信回路、および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１９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１９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回路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回路１０３と、ステップリカバリダイオード回路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。

また、ウルトラワイドバンド通信方式による送信電力は、図２０に示す米連邦通信委員会（FCC:Federal Communications Commission）等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２０に示すスペクトラムマスクは、横軸が送信周波数、縦軸が送信電力を示し、周波数毎に送信電力が規定されている。そして、例えば図２０に示すスペクトラムマスクにおいては、３．１ＧＨｚ〜１０．６ＧＨｚの範囲で許容電力レベルが高く、この周波数範囲を外れると許容電力レベルが低くなるので、バンドパスフィルタ１０４を用いてこの周波数範囲外の周波数成分をカットすることにより、ウルトラワイドバンド通信方式による送信電力をスペクトラムマスクＳＰＭ以下にするようにしている。
特表２００３−５１５９７４号公報

ところで、上述の無線送信回路では、バンドパスフィルタを用いて送信信号の周波数範囲を制限することにより送信電力をＦＣＣで規定されているスペクトラムマスク以下にするので、バンドパスフィルタを削除することができず、無線送信回路の小型化、低コスト化の障害となっていた。

本発明は、このような問題に鑑みて為された発明であり、バンドパスフィルタを削除することにより、小型化、及び低コスト化を図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、入力されたパルス信号に基づいて高周波の信号成分を生じさせた第１及び第２の変調信号をそれぞれ生成する第１及び第２のステップリカバリダイオードと、前記送信データにおける各ビットの論理値に応じて前記第１及び第２のステップリカバリダイオードへ前記パルス信号を出力することにより、第１及び第２のステップリカバリダイオードに前記第１及び第２の変調信号をそれぞれ生成させる変調部と、前記第１及び第２のステップリカバリダイオードにより生成された第１及び第２の変調信号の差分をとって差分信号を生成する差動出力部と、前記変調部から差動出力部に至る信号経路に設けられ、前記第２の変調信号を所定の遅延時間だけ遅延させる遅延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、前記遅延部による遅延時間は、前記無線信号のパルス幅の１／２に設定されてい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、前記遅延部は、前記遅延時間に相当する伝播遅延時間を生じる伝送線路を用いて構成され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、前記遅延部は、前記信号経路に接続された、複数のスイッチとコンデンサとの直列回路を用いて構成され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、前記変調部は、前記送信データにおける予め設定されたビット数毎に、当該ビット数のビットパターンに応じて前記ステップリカバリダイオードに供給されるバイアス電圧を変化させることにより、前記無線信号用のパルスの波高値を変化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、前記変調部と前記第１及び第２のステップリカバリダイオードとの間に介設され、前記変調部から前記第１及び第２のステップリカバリダイオードへ出力されたパルス信号における駆動電流をそれぞれ増大させる第１及び第２のドライバ部をさらに備え、前記変調部は、前記送信データにおける予め設定されたビット数毎に、当該ビット数のビットパターンに応じて前記第１及び第２のドライバ部の動作用電源電圧を変化させることにより、前記無線信号用のパルスの波高値を変化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、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無線信号用の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、変調部によって、送信データにおける各ビットの論理値に応じて第１及び第２のステップリカバリダイオードへパルス信号が出力され、当該パルス信号に基づいて高周波の信号成分を生じさせた第１及び第２の変調信号が生成される。そして、第２の変調信号は、変調部から差動出力部に至る信号経路に設けられた遅延部によって遅延される。さらに、差動出力部によって、第１及び第２の変調信号の差分が差分信号として生成される。そうすると、第２の変調信号は遅延部によって遅延されているので、まず第１の変調信号に含まれる高周波の信号が差分信号として抽出され、遅れて第２の変調信号に含まれる高周波の信号が当該第１の変調信号から生成された信号とは逆極性で抽出されて差分信号が生成される。そうすると、差分信号は、互いに逆極性のパルスが組み合わされたガウシアンパルスとなり、バンドパスフィルタを用いなくても送信電力をＦＣＣのスペクトラムマスク以下にすることが容易となるので、バンドパスフィルタを用いて送信電力をＦＣＣのスペクトラムマスク以下にする場合と比べてバンドパスフィルタを削除することにより、小型化、及び低コスト化を図ることができる。

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（変調部）と、プリドライバ回路７１，７２と、ドライバ部８１，８２と、ステップリカバリダイオード回路９１，９２と、差動出力部１０と、遅延部１１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、例えばクロック信号ＣＬＫ１と送信データＳＤ１との論理積をとって得られたパルス信号を信号Ｓ１１としてプリドライバ回路７１と遅延部１１とへ出力する。

遅延部１１は、信号Ｓ１１を遅延させた信号Ｓ１２をプリドライバ回路７２へ出力する遅延回路で、例えばバッファ回路やコンデンサ、ディレーライン等を用いて構成されており、バッファ回路におけるゲート遅延やコンデンサの充電時間等によって、ウルトラワイドバンド方式の送信信号である短パルス信号におけるパルス幅の略１／２、例えば５０ｐｓｅｃ〜１５０ｐｓｅｃ程度、信号Ｓ１１を遅延させる。

図２は、プリドライバ回路７１，７２及びドライバ部８１，８２の構成の一例を示す回路図である。プリドライバ回路７１とプリドライバ回路７２、及びドライバ部８１とドライバ部８２は、それぞれ同じ構成であるので、図２においては共通の回路図で示している。

プリドライバ回路７１，７２は、ドライバ部８１，８２のゲート電圧を制御するべく変調回路６から出力された信号Ｓ１１，Ｓ１２を一次増幅する増幅回路で、例えば、ＰＭＯＳトランジスタＱＰ１のソースが電源に接続され、ＰＭＯＳトランジスタＱＰ１のドレインがＮＭＯＳトランジスタＱＮ１のドレインに接続され、ＮＭＯＳトランジスタＱＮ１のソースがグラウンドに接続されている。そして、変調回路６から信号Ｓ１１，Ｓ１２がＰＭＯＳトランジスタＱＰ１のゲートとＮＭＯＳトランジスタＱＮ１のゲートとへ出力され、ＰＭＯＳトランジスタＱＰ１のドレイン電圧がプリドライバ回路７１，７２の出力電圧としてドライバ部８１，８２へ出力される。

ドライバ部８１，８２は、ステップリカバリダイオード回路９１，９２へ出力するパルス信号Ｓ２１，Ｓ２２の駆動電流を増大させる増幅回路で、例えば、ＰＭＯＳトランジスタＱＰ２のソースに動作用電源電圧ＶＤＤが供給され、ＰＭＯＳトランジスタＱＰ２のドレインがＮＭＯＳトランジスタＱＮ２のドレインに接続され、ＮＭＯＳトランジスタＱＮ２のソースがグラウンドに接続されている。そして、プリドライバ回路７１，７２の出力電圧がＰＭＯＳトランジスタＱＰ２のゲートとＮＭＯＳトランジスタＱＮ２のゲートとに印加され、ＰＭＯＳトランジスタＱＰ２のドレイン電圧が信号Ｓ２１，Ｓ２２としてステップリカバリダイオード回路９１，９２へ出力される。

ステップリカバリダイオード回路９１，９２は、ドライバ部８１，８２から出力された信号Ｓ２１，Ｓ２２それぞれに基づいて、高周波の信号成分を生じさせた変調信号Ｓ３１，Ｓ３２をそれぞれ生成し、差動出力部１０へ出力する。図３は、ステップリカバリダイオード回路９１，９２の構成の一例を示す回路図である。ステップリカバリダイオード回路９１とステップリカバリダイオード回路９２とは、同じ構成であるので、図３においては共通の回路図で示している。

図３に示すステップリカバリダイオード回路９１，９２は、ドライバ部８１，８２から出力された信号Ｓ２１，Ｓ２２がハイパスフィルタ９３に入力され、ハイパスフィルタ９３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、ステップリカバリダイオードＳＲＤにバイアス電流を流すためのバイアス電圧Ｖｂｉａｓが、電圧−電流変換素子９４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９３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８１，８２から出力された信号Ｓ２１，Ｓ２２の高周波成分を通過させる。電圧−電流変換素子９４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、ハイパスフィルタ９３を通過した信号により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Ｓ３１，Ｓ３２として差動出力部１０へ出力される。

差動出力部１０は、ステップリカバリダイオード回路９１，９２により生成された変調信号Ｓ３１，Ｓ３２の差分をとってウルトラワイドバンド通信用のパルス信号Ｓｏｕｔ（差分信号）としてアンテナ５へ出力する。アンテナ５は、パルス信号Ｓｏｕｔを無線信号として放射する。

図４は、差動出力部１０の構成の一例を示す回路図である。図４に示す差動出力部１０は、トランスを用いて構成されており、一次巻線の一端に変調信号Ｓ３１が入力され、他端に変調信号Ｓ３２が入力されている。そして、二次巻線の一端がアンテナ５に接続され、他端がグラウンドに接続されている。

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、無線送信装置１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へ出力される。そして、変調回路６によって、例えばクロック信号ＣＬＫ１と送信データＳＤ１との論理積をとって得られたパルス信号が信号Ｓ１１としてプリドライバ回路７１と遅延部１１とへ出力され、遅延部１１によって、信号Ｓ１１が遅延時間ｔｄだけ遅延されて信号Ｓ１２としてプリドライバ回路７２へ出力される。

そして、信号Ｓ１１，Ｓ１２は、プリドライバ回路７１，７２によってそれぞれ増幅され、さらにドライバ部８１，８２によって駆動電流が増大されて信号Ｓ２１，Ｓ２２としてステップリカバリダイオード回路９１，９２へ出力され、ステップリカバリダイオード回路９１，９２におけるステップリカバリダイオードＳＲＤによって、信号Ｓ２１，Ｓ２２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Ｓ３１，Ｓ３２が生成される。この場合、変調信号Ｓ３２は、変調信号Ｓ３１よりも遅延時間ｔｄだけ遅延している。

そして、差動出力部１０によって変調信号Ｓ３１，Ｓ３２の差分がパルス信号Ｓｏｕｔとしてアンテナ５へ出力される。この場合、パルス信号Ｓｏｕｔは、変調信号Ｓ３１が立ち下がり、変調信号Ｓ３２が立ち下がる前のタイミングにおいて逆方向のパルスとなり、さらに変調信号Ｓ３１が立ち下がりから遅延時間ｔｄだけ遅延したタイミングにおいて、変調信号Ｓ３１が立ち上がった後に変調信号Ｓ３２が立ち下がると、パルス信号Ｓｏｕｔは正方向のパルスとなる。そうすると、パルス信号Ｓｏｕｔは、逆方向のパルスと正方向のパルスとが連続したガウシアンパルスとなる。

図６は、ガウシアンパルスの波形の一例を示す説明図であり、縦軸はパルス信号Ｓｏｕｔによってアンテナ５に流れる電流Ｉａｎｔを示し、横軸は時間ｔを示している。ＦＣＣのスペクトラムマスクでは、３．１ＧＨｚ〜１０．６ＧＨｚがウルトラワイドバンドの帯域となっているため、パルス信号Ｓｏｕｔのパルス幅ｔｗは、約３２０ｐｓｅｃ〜９４ｐｓｅｃの範囲とする必要がある。そうすると、遅延時間ｔｄは、パルス幅ｔｗよりも小さく、例えば１／２程度とする必要があるため、２００ｐｓｅｃ〜３０ｐｓｅｃ程度とされる。

図７は、インパルスとガウシアンパルスとの送信電力分布を示すグラフである。図７に示すように、インパルス信号の場合には、低周波数の領域でＦＣＣのスペクトラムマスクで定められたウルトラワイドバンド規格の基準値を超えてしまうため、バンドパスフィルタを用いて基準値を超える周波数帯の信号をカットする必要がある。しかし、図７に示すように、ガウシアンパルスの場合には、送信電力をバンドパスフィルタを用いることなくウルトラワイドバンド規格の基準値内に収めることができる。

これにより、図１９に示す背景技術に係る無線送信回路１００で用いられているバンドパスフィルタ１０４を削除することができるので、無線送信回路４及びこれを用いた無線送信装置１について、小型化、及び低コスト化を図ることができる。

図８（ａ）は、図１９に示す背景技術に係る無線送信回路１００においてバンドパスフィルタ１０４から出力されたパルス信号波形の一例を示す信号波形図である。また、図８（ｂ）は、図１に示す無線送信回路４から出力されたパルス信号Ｓｏｕｔの信号波形を示す信号波形図である。図８に示すように、背景技術に係る無線送信回路１００から出力されたパルス信号波形のパルス幅（パルスが出力されている時間）ｔ１と、図１に示す無線送信回路４から出力されたパルス信号Ｓｏｕｔのパルス幅ｔｗとは、ｔ１＞ｔｗの関係となる。

一方、ウルトラワイドバンド方式の受信装置においては、送信装置から送信されたパルス信号のタイミングを検出して同期をとるため、無線信号の一のパルス幅（パルスが出力されている時間）が短い方が、同期タイミングの検出精度を向上させることが容易となる。さらに、ウルトラワイドバンド方式の受信装置において、無線信号のパルス信号と同期をとった後は、パルス信号のタイミングと同期したタイミングを含む一定期間のみ受信回路を動作させ、当該期間以外の期間は受信回路の動作を停止させることにより、消費電流を低減することが考えられる。

この場合、図１に示す無線送信回路４によれば、受信装置側における同期タイミングの検出精度を向上させることが容易となり、同期タイミングの検出精度が向上すれば一のパルスについて受信回路を動作させる期間に余裕度を見込む必要性が低下し、当該動作期間を短縮することができるので、受信機側の消費電力を低減させることが容易となる。

なお、遅延部１１を変調回路６とプリドライバ回路７２との間に設ける例を示したが、変調回路６からステップリカバリダイオード回路９２を介して差動出力部１０に至る経路上のいずれかに設けられていればよく、変調回路６とプリドライバ回路７２との間に設けられる例に限定されない。

（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９は、本発明の第２の実施形態に係る無線送信回路４ａを用いた無線送信装置１ａの構成の一例を示すブロック図である。図９に示す無線送信回路４ａは、図１に示す無線送信回路４とは、遅延部１１の代わりに遅延時間ｔｄに相当する伝播遅延時間を生じる長さの配線パターン（伝送線路）を用いて構成された遅延部１１ａを備える点で異なる。

図９に示す無線送信回路４ａにおいて、ドライバ部８１から出力された信号Ｓ２１ａは配線パターンＡによって遅延した後、信号Ｓ２１ｂとしてステップリカバリダイオード回路９１で受信される。また、ドライバ部８２から出力された信号Ｓ２２ａは、遅延部１１ａの分だけ配線パターンＡより長くされた配線パターンＢによって遅延した後、信号Ｓ２２ｂとしてステップリカバリダイオード回路９２で受信される。

その他の構成及び動作は、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、以下本実施形態の特徴的な構成について説明する。図１０は、配線パターンＡ，Ｂの一例を示す説明図である。また、図１１は、配線パターンＡ，Ｂの断面の一例を示す断面図である。図１１に示す配線パターンＡ，Ｂは、例えばマイクロストリップ線路によって構成された伝送線路であり、例えば厚さｈの誘電体基板１２の上面に形成された、幅Ｗ、厚さｔの配線パターンにより構成されている。誘電体基板１２の下面には、誘電体基板１２の下面を広く覆うように導体パターンが形成されている。

そうすると、配線パターンＡ，Ｂにおける信号の伝播速度Ｖ_ｐ（ｍ／ｓｅｃ）は、下記の式（１）で得られる。

ここで、Ｗ＝０．１５ｍｍ、ｔ＝０．０３５ｍｍ、ｈ＝０．２ｍｍ、誘電体基板１２の比誘電率εｒ＝４．７とすると、Ｖ_ｐ＝１．６５×１０⁸（ｍ／ｓｅｃ）＝１６５ｍｍ／ｎｓｅｃとなる。

そうすると、例えば、図１０に示すように、配線パターンＡの長さを１００ｍｍとし、配線パターンＢの長さを遅延部１１ａによって配線パターンＡより２０ｍｍ長い１２０ｍｍとすれば、図１２に示すように、信号Ｓ２１ｂは配線パターンＡによって信号Ｓ２１ａより６０６ｐｓｅｃ遅延し、信号Ｓ２２ｂは配線パターンＢによって信号Ｓ２２ａより７２７ｐｓｅｃ遅延する結果、信号Ｓ２２ｂは信号Ｓ２１ｂより１２１ｐｓｅｃ遅延する。

他の構成及び動作は図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する。これにより、遅延部１１ａによって、遅延部１１と同様に変調回路６から差動出力部１０に至る信号経路の信号を遅延させることができるので、パルス信号Ｓｏｕｔをガウシアンパルスとすることにより、図１に示す無線送信装置１と同様の効果が得られると共に、遅延部１１ａを配線パターンによって構成することができるので、遅延部１１を用いた場合よりもさらに、無線送信回路４ａ及びこれを用いた無線送信装置１ａについて、小型化、及び低コスト化を図ることができる。

なお、遅延部１１ａは、変調回路６からステップリカバリダイオード回路９２を介して差動出力部１０に至る経路上のいずれかに設けられていればよく、ドライバ部８２とステップリカバリダイオード回路９２との間に設けられる例に限定されないが、発振回路２、データ生成部３、変調回路６、プリドライバ回路７１，７２、及びドライバ部８１，８２を一つの集積回路としてＩＣ（Integrated Circuit）化することは比較的容易であるので、これら発振回路２等をＩＣ化した場合には、遅延部１１ａは、ドライバ部８２とステップリカバリダイオード回路９２との間、又はステップリカバリダイオード回路９２と差動出力部１０との間に設けることとすれば、遅延部１１ａを配線パターンによって構成することが容易である。

また、遅延部１１ａは、プリント配線基板上の配線パターンに限られず、伝送線路であればよく、例えばケーブルやＩＣ内の信号経路の長さを長くすることにより構成されていてもよい。

（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１３は、本発明の第３の実施形態に係る無線送信回路４ｂを用いた無線送信装置１ｂの構成の一例を示すブロック図である。図１３に示す無線送信回路４ｂは、図１に示す無線送信回路４とは、遅延部１１の代わりに遅延時間ｔｄが可変にされた遅延部１１ｂと、遅延部１１ｂの遅延時間ｔｄの設定を受け付ける設定スイッチ１３とを備える点で異なる。

設定スイッチ１３は、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の操作スイッチを用いて構成されており、ユーザの設定に応じて遅延部１１ｂの遅延時間ｔｄを設定するための制御信号ＳＥＬ０，ＳＥＬ１，ＳＥＬ２，ＳＥＬ３を遅延部１１ｂへ出力する。

図１４は、遅延部１１ｂの構成の一例を示す回路図である。図１４に示す遅延部１１ｂは、変調回路６とプリドライバ回路７２との間の信号経路に一端が接続された、スイッチＳＷ１とコンデンサＣ１との直列回路と、スイッチＳＷ２とコンデンサＣ２との直列回路と、スイッチＳＷ３とコンデンサＣ３との直列回路と、スイッチＳＷ４とコンデンサＣ４との直列回路とを備えている。これら各直列回路の他端は、それぞれグラウンドに接続されている。

スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４は、例えばトランジスタを用いて構成されており、設定スイッチ１３から出力された制御信号ＳＥＬ０，ＳＥＬ１，ＳＥＬ２，ＳＥＬ３に応じてオンオフする。

コンデンサＣ１の静電容量はＣ、コンデンサＣ２の静電容量はコンデンサＣ１の２倍の２Ｃ、コンデンサＣ３の静電容量はコンデンサＣ１の４倍の４Ｃ、コンデンサＣ４の静電容量はコンデンサＣ１の８倍の８Ｃにされており、設定スイッチ１３から出力された制御信号ＳＥＬ０，ＳＥＬ１，ＳＥＬ２，ＳＥＬ３に応じてスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４がオンオフすることにより変調回路６とプリドライバ回路７２との間の信号経路に接続される静電容量が変化するので、設定スイッチ１３による設定内容に応じて遅延時間ｔｄを変化させることができる。

これにより、アンテナ５から送信しようとする短パルス信号のパルス幅ｔｗ（送信しようとする信号の周波数）に応じて、遅延時間ｔｄを例えばパルス幅ｔｗの１／２になるように設定スイッチ１３を設定することにより、遅延時間ｔｄを調整してパルス信号Ｓｏｕｔをガウシアンパルスの信号波形にすることができ、良好なガウシアンパルスの信号波形を得ることができる。

なお、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４をディップスイッチやロータリスイッチ等の操作スイッチを用いて構成し、遅延部１１ｂの遅延時間ｔｄを、直接スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４を操作することによって設定するようにしてもよい。この場合、別途設定スイッチ１３を備える必要がない。

（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１５は、本発明の第４の実施形態に係る無線送信回路４ｃを用いた無線送信装置１ｃの構成の一例を示すブロック図である。図１５に示す無線送信装置１ｃ及び無線送信回路４ｃは、図３に示すステップリカバリダイオード回路９１，９２において、バイアス電圧Ｖｂｉａｓを変化させると変調信号Ｓ３１，Ｓ３２の波高値が変化し、パルス信号Ｓｏｕｔの振幅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Ｓｏｕｔ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１５に示す無線送信回路４ｃと図１に示す無線送信回路４とでは、下記の点で異なる。すなわち、図１５に示す無線送信回路４ｃは、ステップリカバリダイオード回路９１，９２のバイアス電圧Ｖｂｉａｓをそれぞれ変化させるバイアス制御回路６１，６２をさらに備えている。また、変調回路６ａは、データ生成部３から出力された送信データＳＤ１を複数ビットずつ、例えば２ビットずつ一時的に記憶するレジスタ６３を備えている。

変調回路６ａは、レジスタ６３によって一時記憶された複数ビットのデータに基づいてバイアス電圧Ｖｂｉａｓを変化させるべくバイアス制御回路６１，６２へ制御信号を出力する。バイアス制御回路６１，６２は、変調回路６ａからの制御信号に応じてステップリカバリダイオード回路９１，９２へ供給するバイアス電圧Ｖｂｉａｓを変化させる電源回路である。

その他の構成及び動作は、以下の動作を除き図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、以下本実施形態の特徴的な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１６は、無線送信回路４ｃ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生成されたクロック信号ＣＬＫ１が変調回路６ａ及びデータ生成部３へ出力される。

そして、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６３へ出力され、レジスタ６３により２ビット毎にデータが保持される。図１６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。

そして、変調回路６ａにより、レジスタ６３により保持された２ビット毎に、当該ビット数のビットパターン「００」、「０１」、「１０」、「１１」に応じてバイアス電圧Ｖｂｉａｓを４段階に変化させるべくバイアス制御回路６１，６２へ制御信号が出力されてパルス信号Ｓｏｕｔの波高値が変化される。

これにより、パルス信号Ｓｏｕｔを多値化して、一つのパルス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。なお、バイアス電圧Ｖｂｉａｓを４段階に変化させることによりパルス信号Ｓｏｕｔの波高値を４段階に変化させ、２ビット分の情報を多値化する例を示したが、バイアス電圧Ｖｂｉａｓの電圧変化の段階数を増加させることにより、３ビット以上の情報を多値化するようにしてもよい。また、遅延部１１の代わりに、遅延部１１ａ、あるいは遅延部１１ｂ及び設定スイッチ１３を用いてもよい。

（第５実施形態）
次に、本発明の第５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１７は、本発明の第５の実施形態に係る無線送信装置１ｄの構成の一例を示すブロック図である。図１７に示す無線送信装置１ｄ及び無線送信回路４ｄは、図２に示すドライバ部８１，８２において、動作用電源電圧ＶＤＤを変化させると信号Ｓ２１，Ｓ２２の波高値が変化し、パルス信号Ｓｏｕｔの振幅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Ｓｏｕｔ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１７に示す無線送信回路４ｄと図１５に示す無線送信回路４ｃとでは、下記の点で異なる。すなわち、図１７に示す無線送信回路４ｄは、バイアス制御回路６１，６２の代わりにＶＤＤ制御回路６４，６５を備える点で異なる。変調回路６ｂは、レジスタ６３によって一時記憶された複数ビットのデータに基づいて動作用電源電圧ＶＤＤを変化させるべくＶＤＤ制御回路６４，６５へ制御信号を出力する。ＶＤＤ制御回路６４，６５は、変調回路６ｂからの制御信号に応じてドライバ部８１，８２へ供給する動作用電源電圧ＶＤＤを変化させる電源回路である。

その他の構成及び動作は、以下の動作を除き図１５に示す無線送信装置１ｃと同様であるのでその説明を省略し、以下本実施形態の特徴的な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１８は、無線送信回路４ｄ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生成されたクロック信号ＣＬＫ１が変調回路６ｂ及びデータ生成部３へ出力される。

そして、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６３へ出力され、レジスタ６３により２ビット毎にデータが保持される。図１８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。

そして、変調回路６ｂにより、レジスタ６３により保持された２ビット毎に、当該ビット数のビットパターン「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ＶＤＤ制御回路６４，６５へ制御信号が出力されてパルス信号Ｓｏｕｔの波高値が変化される。

これにより、パルス信号Ｓｏｕｔを多値化して、一つのパルス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。なお、動作用電源電圧ＶＤＤを４段階に変化させることによりパルス信号Ｓｏｕｔの波高値を４段階に変化させ、２ビット分の情報を多値化する例を示したが、動作用電源電圧ＶＤＤの電圧変化の段階数を増加させることにより、３ビット以上の情報を多値化するようにしてもよい。

また、バイアス制御回路６１，６２をさらに備え、動作用電源電圧ＶＤＤとバイアス電圧Ｖｂｉａｓとの電圧変化の組合せにより、パルス信号Ｓｏｕｔの波高値を変化させ、多値化する構成としてもよい。また、遅延部１１の代わりに、遅延部１１ａ、あるいは遅延部１１ｂ及び設定スイッチ１３を用いてもよい。

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に示す差動出力部の構成の一例を示す回路図である。 図１に示す無線送信装置１の動作を説明するための信号波形図である。 ガウシアンパルスの波形の一例を示す説明図である。 ガウシアンパルスのエネルギー分布を示す説明図である。 （ａ）は、図１９に示す背景技術に係る無線送信回路においてバンドパスフィルタから出力されたパルス信号波形の一例を示す信号波形図である。（ｂ）は、図１に示す無線送信回路から出力されたパルス信号Ｓｏｕｔの信号波形を示す信号波形図である。 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９に示す配線パターンＡ，Ｂの一例を示す説明図である。 図９に示す配線パターンＡ，Ｂの断面の一例を示す断面図である。 図９に示す配線パターンＡ，Ｂによる信号遅延を示すタイミングチャートである。 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の構成の一例を示すブロック図である。 図１３に示す遅延部の構成の一例を示す回路図である。 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の構成の一例を示すブロック図である。 図１５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５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１７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。 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。 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グラフである。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ 無線送信装置
２ 発振回路
３ データ生成部
４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ 無線送信回路
５ アンテナ
６，６ａ，６ｂ 変調回路
１０ 差動出力部
１１，１１ａ，１１ｂ 遅延部
１３ 設定スイッチ
６１，６２ バイアス制御回路
６３ レジスタ
６４，６５ ＶＤＤ制御回路
７１，７２ プリドライバ回路
８１，８２ ドライバ部
９１，９２ ステップリカバリダイオード回路
９３ ハイパスフィルタ
９４ 電圧−電流変換素子
Ａ，Ｂ 配線パターン
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４ コンデンサ
ＱＮ１，ＱＰ１，ＱＮ２，ＱＰ２ トランジスタ
ＳＲＤ ステップリカバリダイオード
ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４ スイッチ

Claims (7)

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、
   入力されたパルス信号に基づいて高周波の信号成分を生じさせた第１及び第２の変調信号をそれぞれ生成する第１及び第２のステップリカバリダイオードと、
   前記送信データにおける各ビットの論理値に応じて前記第１及び第２のステップリカバリダイオードへ前記パルス信号を出力することにより、第１及び第２のステップリカバリダイオードに前記第１及び第２の変調信号をそれぞれ生成させる変調部と、
   前記第１及び第２のステップリカバリダイオードにより生成された第１及び第２の変調信号の差分をとって差分信号を生成する差動出力部と、
   前記変調部から差動出力部に至る信号経路に設けられ、前記第２の変調信号を所定の遅延時間だけ遅延させる遅延部と
   を備えることを特徴とする無線送信回路。
2. 前記遅延部による遅延時間は、前記無線信号のパルス幅の１／２に設定されていること
   を特徴とする請求項１記載の無線送信回路。
3. 前記遅延部は、前記遅延時間に相当する伝播遅延時間を生じる伝送線路を用いて構成されること
   を特徴とする請求項１又は２記載の無線送信回路。
4. 前記遅延部は、前記信号経路に接続された、複数のスイッチとコンデンサとの直列回路を用いて構成されること
   を特徴とする請求項１又は２記載の無線送信回路。
5. 前記変調部は、前記送信データにおける予め設定されたビット数毎に、当該ビット数のビットパターンに応じて前記ステップリカバリダイオードに供給されるバイアス電圧を変化させることにより、前記無線信号用のパルスの波高値を変化させること
   を特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の無線送信回路。
6. 前記変調部と前記第１及び第２のステップリカバリダイオードとの間に介設され、前記変調部から前記第１及び第２のステップリカバリダイオードへ出力されたパルス信号における駆動電流をそれぞれ増大させる第１及び第２のドライバ部をさらに備え、
   前記変調部は、前記送信データにおける予め設定されたビット数毎に、当該ビット数のビットパターンに応じて前記第１及び第２のドライバ部の動作用電源電圧を変化させることにより、前記無線信号用のパルスの波高値を変化させること
   を特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の無線送信回路。
7. 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無線信号用の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１〜６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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