JP2008131226A - マルチチャネル無線機 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来のＳＳ方式の無線機では、耐干渉性能の向上を図ると回路規模が大規模になって装置コストが増大してしまい、また、従来のＡＳＫ方式の無線機では、高い耐干渉性能を得ることができないという問題点があり、簡易な回路構成で、装置コストを増大させることなく、耐干渉性能を向上させることができるマルチチャネル無線機を提供する。
【解決手段】 第１の振動子４２と、第２の振動子４３と、振動子４２、４３の出力を切り替えるスイッチ４４と、選択された振動子の出力に送信データを乗算して増幅する増幅器４５と、第１の振動子４２の出力を選択する選択信号をスイッチ４４に出力すると共に送信データを増幅器４５に出力し、第２の振動子４３の出力を選択する選択信号をスイッチ４４に出力すると共に当該送信データと同じ送信データを増幅器４５に出力する制御回路４１とを有する送信機を備えたマルチチャネル無線機としている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、微弱無線モジュール等に用いられる無線機に係り、特に簡易なシステムで耐干渉性能を向上させることができるマルチチャネル無線機に関する。

［先行技術の説明：図１４、図１５］
近年、車載用キーレスエントリーシステム等の遠隔制御用や遠隔監視用の無線モジュールとして、微弱無線モジュールが広く利用されている。
その技術的な特徴としては、微弱無線でありながらスペクトラム拡散（ＳＳ）方式を用いることにより、数十〜百数十ｍの通信距離を実現し、耐干渉性能及び秘匿性能を向上させ、更にまた、時分割双方向通信（アンサーバック）を実現していることなどがある。

そして、微弱無線システムに対しては、一層の長距離通信を実現して、アプリケーションの拡大を図るよう市場の要求が高まっており、例えば、エンジンスタータ、車内モニタ、セキュリティツール等への応用が期待されている。

長距離通信を安定して行うためには、干渉波によるノイズがある条件下における通信の信頼性を高めること（耐干渉性能の向上）が必要となる。
干渉波としては、広帯域ノイズと狭帯域ノイズとがあり、広帯域ノイズは、モーターノイズ、ＥＭＣ（Electro-Magnetic Compatibility；電磁適合性、電磁両立性）等があり、狭帯域ノイズは他の無線機からの干渉が考えられる。

ＳＳ方式を用いて耐干渉性を向上させることも考えられるが、ＳＳ方式を用いると、システムが複雑になり、装置コストが増大してしまうため、より簡易なシステムが望まれている。

ここで、簡易なシステム構成が可能な従来のＡＳＫ（Amplitude Shift Keying；振幅変調）方式の無線機について図１４，１５を用いて説明する。図１４は、従来のＡＳＫ方式の受信機の概略構成図であり、図１５は、従来のＡＳＫ方式の送信機の概略構成図である。
まず、受信機について説明する。
図１４に示すように、従来のＡＳＫ方式の受信機は、第１のフィルタ１１と、増幅回路１２と、ミキサ１３と、第２のフィルタ１４と、リミッタアンプ１５と、比較器１６と、振動子１７と、増幅回路１８とから構成されている。

第１のフィルタ１１は、受信信号の帯域制限を行う広帯域フィルタであり、ＬＮＡとミキサの混変調を防止するために設けられている。第１のフィルタ１１は、ＳＡＷフィルタ（Surface Acoustic Filter；表面弾性波フィルタ）で構成され、通過帯域は数ＭＨｚ〜である。

増幅回路１２は、第１のフィルタ１１の出力を増幅する。
振動子１７は、特定の周波数を発振する発振器である。
増幅回路１８は、振動子１７の出力を増幅する。振動子１７と増幅回路１８とで発振回路を構成している。

ミキサ１３は、増幅回路１２の出力と発振回路からの特定周波数とを乗算して、受信信号をＩＦ周波数（Intermediate Frequency；中間周波数帯域）にダウンコンバートする。
第２のフィルタ１４は、受信帯域を狭め、耐ノイズ性能をよくするために設けられるＩＦフィルタであり、セラフィル（登録商標）、アクティブフィルタで構成される。通過帯域は、数十から数百ｋＨｚである。

リミッタアンプ１５は、第２のフィルタの出力を増幅する。
比較器１６は、基準電圧とリミッタアンプの出力とを比較してＡＳＫ復調し、受信データを出力するものである。

上記構成の受信機では、アンテナで受信された受信信号は、第１のフィルタで数ＭＨｚ程度に帯域制限され、増幅回路１２で増幅され、ミキサ１３でＩＦ周波数にダウンコンバートされ、リミッタアンプ１５で更に増幅され、比較器１６で受信データが復調されるようになっている。

次に、送信機について説明する。
図１５に示すように、従来のＡＳＫ方式の送信機は、送信周波数を発振する振動子２１と、送信信号を増幅する増幅回路２２とを備えた発振回路で構成されている。
そして、振動子２１からの特定の周波数の信号を搬送波として、増幅回路２２が、設置機器（図示せず）から入力された送信データでＡＳＫ変調して増幅して送信する。ここで、送信データは増幅回路２２のオン／オフの切り替え制御も兼ねており、送信データ「１」の入力があると増幅回路２２がオンになる。
発振回路としては、オーバトーン発振器や、逓倍回路が用いられる。

［先行技術文献］
尚、マルチチャネル方式の無線機に関する先行技術としては、特開平１１−３４１０８６号公報（特許文献１）、特開２０００−１２４８３７号公報（特許文献２）、特開２００５−２７８１６２号公報（特許文献３）がある。

特許文献１には、マルチチャネル方式無線機において、送信チャネルデータに応じて発振周波数を切り替える構造が記載されている。
特許文献２には、スペクトラム拡散通信無線機において、送信データと２つのシンセサイザの発生波を乗積する構造が記載されている。
特許文献３には、マルチチャネル方式無線機において、送信データの変調方式の第１信号と第２信号を、電力に応じて切り替える構造が記載されている。

特開平１１−３４１０８６号公報 特開２０００−１２４８３７号公報 特開２００５−２７８１６２号公報

しかしながら、従来のＳＳ方式を用いた無線機では、耐干渉性能の向上を図ることはできるが、回路規模が大規模になって装置コストが増大してしまうという問題点があった。

また、従来のＡＳＫ方式を用いた無線機では、装置構成は簡易であるが、高い耐干渉性能を得ることができないという問題点があった。

本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、簡易な回路構成で、装置コストを増大させることなく、耐干渉性能を向上させることができるマルチチャネル無線機を提供することを目的とする。

上記従来例の問題点を解決するための本発明は、マルチチャネル無線機において、ＡＳＫ受信機のフィルタ帯域内で、第１の周波数を発振する第１の振動子と、第２の周波数を発振する第２の振動子と、第１の振動子の出力と第２の振動子の出力を選択するスイッチと、選択された第１の振動子の出力と選択された第２の振動子の出力に同一の送信データを乗算して増幅する増幅器と、送信データを入力し、第１の振動子の出力を選択するための選択信号をスイッチに出力すると共に入力された送信データを増幅器に出力し、第２の振動子の出力を選択するための選択信号をスイッチに出力すると共に当該送信データと同じ送信データを増幅器に出力する制御回路とを有する送信機を備えたことを特徴としている。

また、本発明は、マルチチャネル無線機において、ＡＳＫ受信機のフィルタ帯域内で、第１の周波数を発振する第１の振動子と、第２の周波数を発振する第２の振動子と、第１の振動子の出力と第２の振動子出力を選択するスイッチと、選択された第１の振動子の出力と選択された第２の振動子の出力に同一の送信データを乗算して増幅する増幅器と、送信データを入力し、同一の送信データを連続する２送信フレームでスイッチに出力すると共に、１送信フレーム周期を示す送信制御信号が入力される毎に、スイッチに、第１の振動子又は第２の振動子の出力を切り替えて選択する選択信号を出力する制御回路とを有する送信機を備えたことを特徴としている。

また、本発明は、マルチチャネル無線機において、ＡＳＫ受信機のフィルタ帯域内で、第１の周波数を発振する第１の振動子と、第２の周波数を発振する第２の振動子と、第１の振動子の出力と第２の振動子の出力を選択するスイッチと、選択された第１の振動子の出力と選択された第２の振動子の出力に同一の送信データを乗算して増幅する増幅器と、送信データを入力し、同一の送信データを連続する２送信フレームでスイッチに出力すると共に、送信データに基づいて、送信データが送信された無線フレームと次の送信データが送信される無線フレームとの間の区間を検出し、スイッチに、第１の振動子又は第２の振動子の出力を切り替えて選択する選択信号を出力する制御回路とを有する送信機を備えたことを特徴としている。

また、本発明は、上記マルチチャネル無線機において、制御回路が、送信データが全て「０」又は全て「１」である区間が特定区間続いた場合に、無線フレームの間の区間を検出したことを示すパルスを出力するリトリガワンショットマルチバイブレータと、リトリガワンショットマルチバイブレータの出力に基づいて、第１の振動子又は第２の振動子の出力を交互に選択する選択信号を出力するトグルフリップフロップとを備えたことを特徴としている。

また、本発明は、上記マルチチャネル無線機において、制御回路が、送信データとしてマンチェスター符号を入力し、送信データが全て「０」である区間が特定区間続いた場合に、無線フレームの間の区間を検出したことを示すパルスを出力するリトリガワンショットマルチバイブレータを備えたことを特徴としている。

また、本発明は、マルチチャネル無線機において、ＡＳＫ受信機のフィルタ帯域内で、第１の周波数と第２の周波数を発振する振動子と、印加される電圧に応じて、振動子が発振する周波数を調整するバリキャップダイオードと、振動子の出力に送信データを乗算して増幅する増幅器と、送信データを入力し、送信データを増幅器に出力すると共に、振動子が第１の周波数を発振するようバリキャップダイオードへの印加電圧を制御すると共に入力された送信データを増幅器に出力し、振動子が第２の周波数を発振するようバリキャップダイオードへの印加電圧を制御すると共に当該送信データと同じ送信データを増幅器に出力する制御回路とを有する送信機を備えたことを特徴としている。

また、本発明は、マルチチャネル無線機において、異なる複数の周波数で同一データを複数回受信するＡＳＫ受信機であって、受信信号を中間周波数に変換するミキサの入力前段にＭＣＦを挿入した受信機を備えたことを特徴としている。

本発明によれば、ＡＳＫ受信機のフィルタ帯域内で、第１の周波数を発振する第１の振動子と、第２の周波数を発振する第２の振動子と、第１の振動子の出力と第２の振動子の出力を選択するスイッチと、選択された第１の振動子の出力と選択された第２の振動子の出力に同一の送信データを乗算して増幅する増幅器と、送信データを入力し、第１の振動子の出力を選択するための選択信号をスイッチに出力すると共に入力された送信データを増幅器に出力し、第２の振動子の出力を選択するための選択信号をスイッチに出力すると共に当該送信データと同じ送信データを増幅器に出力する制御回路とを有する送信機を備えマルチチャネル無線機としているので、同一の送信データをＡＳＫ受信機が受信可能な第１の周波数と第２の周波数で送信することができ、一方の周波数が干渉を受けたとしても、他方の周波数で正常に受信できる可能性があり、簡易な装置構成で、コストを増大させることなく、通信の信頼性を向上させて、耐干渉性能を向上させることができる効果がある。

また、本発明によれば、制御回路が、送信データを入力し、同一の送信データを連続する２送信フレームでスイッチに出力すると共に、１送信フレーム周期を示す送信制御信号が入力される毎に、スイッチに、第１の振動子又は第２の振動子の出力を切り替えて選択する選択信号を出力する送信機を備えたマルチチャネル無線機としているので、制御回路が、送信制御信号に基づいて、送信フレーム毎に、いずれもＡＳＫ受信機で受信可能な第１の周波数と第２の周波数を切り替えて、同一送信データを送信することができ、簡易な装置構成で、コストを増大させることなく、通信の信頼性を向上させて、耐干渉性能を向上させることができる効果がある。

また、本発明によれば、制御回路が、送信データを入力し、同一の送信データを連続する２送信フレームでスイッチに出力すると共に、送信データに基づいて、送信データが送信された無線フレームと次の送信データが送信される無線フレームとの間の区間を検出し、スイッチに、第１の振動子又は第２の振動子の出力を切り替えて選択する選択信号を出力する送信機を備えたマルチチャネル無線機としているので、制御回路が、送信データのみに基づいて第１の周波数と第２の周波数の切り替えを行うことができ、簡易な装置構成で、コストを増大させることなく、通信の信頼性を向上させて、耐干渉性能を向上させることができる効果がある。

また、本発明によれば、ＡＳＫ受信機のフィルタ帯域内で、第１の周波数と第２の周波数を発振する振動子と、印加される電圧に応じて、振動子が発振する周波数を調整するバリキャップダイオードと、振動子の出力に送信データを乗算して増幅する増幅器と、送信データを入力し、送信データを増幅器に出力すると共に、振動子が第１の周波数を発振するようバリキャップダイオードへの印加電圧を制御すると共に入力された送信データを増幅器に出力し、振動子が第２の周波数を発振するようバリキャップダイオードへの印加電圧を制御すると共に当該送信データと同じ送信データを増幅器に出力する制御回路とを有する送信機を備えたマルチチャネル無線機としているので、一つの振動子で２つの異なる周波数を出力でき、簡易な装置構成で、コストを増大させることなく、通信の信頼性を向上させて、耐干渉性能を向上させることができる効果がある。

また、本発明は、異なる複数の周波数で同一データを複数回受信するＡＳＫ受信機であって、受信信号を中間周波数に変換するミキサの入力前段にＭＣＦを挿入した受信機を備えたマルチチャネル無線機としているので、通過帯域の狭いＭＣＦにより、広帯域ノイズに対する耐干渉性能を向上させ、またＩＦフィルタを不要として受信機の装置構成を簡略化することができる。

［発明の概要］
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
本発明の実施の形態に係るマルチチャネル通信方式は、ＡＳＫ方式の無線機であり、送信側からデータを送信する際に、同一のデータについて異なる送信周波数を用いて複数回送信し、受信側では通常のＡＳＫ方式で受信して、初めに受信したデータを有効とするものであり、初めの送信周波数が干渉を受けていたとしても他の周波数で通信可能となるため、ＡＳＫ方式の簡易な装置で、耐干渉性能を向上させ、信頼性の高い通信を実現できるものである。

［本実施の形態の概要；図１，図２］
本発明の実施の形態に係るマルチチャネル無線機で実現される通信方式について図１及び図２を用いて説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るマルチチャネル無線機で実現される通信方式（本通信方式）の模式説明図であり、図２は、本通信方式の概要を示す説明図である。
本通信方式は、ＡＳＫ方式を用いたマルチチャネル通信方式であって、図１及び図２に示すように、ＡＳＫマルチチャネル送信機から、１つのデータを周波数ｆ１と周波数ｆ２とで２回送信するものである。これにより、一方の周波数が干渉を受けていて、正常な受信ができなくても他方の周波数でより高品質の通信が可能となり、狭帯域ノイズに対する干渉性能を向上させることが可能となるものである。

送信機における送信周波数ｆ１及びｆ２は、受信機のフィルタ帯域内となるように設定している。
そして、ＡＳＫ受信機でｆ１及びｆ２で送信されるデータを受信し、ＡＳＫ復調するものである。受信機は、一般的なＡＳＫ受信機であり、ｆ１とｆ２で送信されるデータを両方とも受信可能であるため、システムを簡易に構成できるものである。

そして、受信機において、同一データを２回受信した場合には、いずれか一方のデータを有効とするものであり、例えば、最初に受信したデータを有効としたり、受信状態の良好なほうを有効とすることが考えられる。

次に、本発明の実施の形態に係るマルチチャネル無線機（本無線機）の構成について説明する。
［受信機の構成；図３］
まず、本無線機の受信機について図３を用いて説明する。図３は、本発明の実施の形態に係るマルチチャネル無線機の受信機を示す概略構成図である。
図３に示すように、本無線機の受信機（本受信機）は、図１４に示した従来の受信機とほぼ同様の構成を備えたＡＳＫ受信機であり、増幅回路３１と、ＭＣＦ（Monolithic Crystal Filter；モノリシックフィルタ）３２と、ミキサ３３と、リミッタアンプ３４と、比較器３５と、振動子３６と、増幅回路３７とから構成されている。

上記構成の内、増幅回路３１と、ミキサ３３と、リミッタアンプ３４と、比較器３５と、振動子３６と、増幅回路３７は、従来の受信機と同様の構成及び動作であるため説明は省略する。
ＭＣＦ３２は、優れた周波数特性を備えた狭帯域フィルタであり、通過周波数帯は数十ｋＨｚである。そのため、ＩＦフィルタの機能も兼ねることができ、図１４に示した従来の受信機に設けられていた第２のフィルタ１４を削除することが可能となり、部品点数を低減し、システムの簡素化を実現することができるものである。
更に、ＭＣＦ３２は狭帯域フィルタであるため、広帯域ノイズは通過できずにカットされ、広帯域ノイズに対する耐干渉性能を向上させることができるものである。

このように、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier；低雑音増幅器）と、ミキサ３３との間にＭＣＦ３２を設けることにより、ミキサ３３での混変調を抑え、且つ受信機のノイズ特性を改善することができるものである。

そして、上記構成の本受信機においては、アンテナで受信した受信信号は、増幅回路３１で増幅され、ＭＣＦ３２で数十ｋＨｚ程度に帯域制限され、ミキサ３３でＩＦ周波数にダウンコンバートされ、リミッタアンプ３４で更に増幅され、比較器３５で受信データが復調されるようになっている。

［送信機の構成；図４］
次に、本実施の形態に係るマルチチャネル無線機の送信機（本送信機）について図４を用いて説明する。図４は、本実施の形態に係るマルチチャネル無線機の送信機の概略構成図である。
図４に示すように、本送信機は、送信周波数ｆ１，ｆ２を切り替え可能なマルチチャネルＡＳＫ送信機であり、制御回路４１と、第１の振動子４２と、第２の振動子４３と、スイッチ４４と、増幅回路４５とから構成されている。

制御回路４１は、本送信機の特徴部分であり、当該送信データを２回出力すると共に、１回目の送信又は２回目の送信に応じてスイッチ４４を第１の振動子又は第２の振動子に切り替える制御信号を出力するものである。
その際、本通信方式の特徴として、制御回路４１は、送信データの１回目の出力時には、スイッチ４４を周波数ｆ１側に切り替えるよう制御信号を出力し、送信データの２回目の出力時には、スイッチ４４を周波数ｆ２側に切り替えるよう、制御信号を出力するようになっている。
また、制御回路４１は、送信データの入力を受けて、増幅回路４５のオン／オフを切り替えるものであり、送信データ「１」が入力されている時には増幅回路４５をオンとする。

第１の振動子４２は、水晶振動子等で構成され、周波数ｆ１を発振して出力する発振手段である。
同様に、第２の振動子４３は、周波数ｆ２を出力する発振手段である。
そして、上述したように、ｆ１，ｆ２は、いずれも、受信機のフィルタ帯域内の周波数としている。
第１の振動子４２、第２の振動子４３、スイッチ４４、及び増幅回路４５で発振回路を構成している。

スイッチ４４は、第１の振動子４２の出力（ｆ１）又は第２の振動子４３の出力（ｆ２）のいずれかを増幅回路４５に入力するものであり、制御回路４１から入力される制御信号によって、ｆ１又はｆ２を切り替えるようになっている。スイッチ４４は、請求項に記載された「切替手段」に相当する。

増幅回路４５は、スイッチ４４を介して入力される第１又は第２の振動子４２、４３からの出力信号を搬送波として、入力された送信データで搬送波をＡＳＫ変調により増幅してアンテナに出力するものである。更に、増幅回路４５は、制御回路４１からの送信データの「１」／「０」に応じてオン／オフが切り替えられるようになっており、送信データ「１」の入力がある場合のみオンになって増幅及びＡＳＫ変調動作を行うようになっている。

そして、スイッチ４４がｆ１に切り替えられている場合に、送信データが入力されると、増幅回路４５は、送信データで送信周波数ｆ１をＡＳＫ変調して増幅して送信し、スイッチ４４がｆ２側に切り替えられている場合には、送信データでｆ２をＡＳＫ変調して送信する。

これにより、本通信方式では、異なる送信周波数ｆ１及びｆ２でデータを送信することにより、一方の周波数が干渉を受けていても他方の周波数で通信を行うことができ、耐干渉性能を向上させることができるものである。

［本通信方式の動作の概要；図３，図４］
次に、本通信方式の無線機における動作について図３及び図４を用いて説明する。
まず、送信機側において、制御回路４１から送信データの１回目が出力される。このとき、制御回路４１は、スイッチ４４に対して、ｆ１側に切り替える制御信号を出力し、スイッチ４４はｆ１側に切り替えられる。

そして、１回目のＡＳＫ送信データが増幅回路４５に入力されると、増幅回路４５は送信データが「１」の場合にオンとなり、周波数ｆ１の搬送波を送信データでＡＳＫ変調して増幅し、アンテナに出力して送信する。

次に、制御回路４１は、同一の送信データについて２回目の出力を行う。このとき、制御回路４１は、スイッチ４４を周波数ｆ２側に切り替える制御信号を出力し、スイッチ２２はｆ２側に切り替えられる。

そして、２回目の送信データが増幅回路４５に入力されると、増幅回路４５は周波数ｆ２の搬送波を送信データでＡＳＫ変調して増幅して送信する。このようにして本通信方式の送信機における動作が行われるものである。尚、ここでは同一データを２回送信するものとしたが、２回より多くてもよい。

受信機側における動作は、通常のＡＳＫ受信機における動作と同様であるが、まず、ｆ１で送信された無線信号を受信すると、受信信号は増幅回路１２に出力されて増幅され、ＭＣＦ３２で数十ｋＨｚ程度の中間周波数帯に帯域制限される。ここで広帯域干渉のノイズがカットされる。

そして、増幅され、帯域制限された受信信号は、ミキサ３３で発振回路の増幅回路３７からの出力信号と乗算されてＩＦ帯域にダウンコンバートされる。
そして、リミッタアンプ３４で増幅され、比較器３５で基準電圧と比較されてＡＳＫ復調され、復調データが出力される。

受信機は、２回目の送信データの受信時にも同様の動作で受信データをＡＳＫ復調し、前回受信時と同一データであった場合には、最初に受信したデータを採用してそれに基づいて以降の処理を行う。

最初に受信したデータを採用する構成とした場合は、受信側において特別の処理を行う必要がなく、同じデータを２度受信した場合に２度目のデータを廃棄するだけであるが、例えば、最初の送信周波数での通信状態が非常に悪く、正常に復調できなかった場合には、２度目のデータのみが受信データとして認識されて、２度目のデータを採用することができ、耐干渉性能を向上させることができるものである。

または、受信機側において、受信信号に基づいて通信状態を判断し、１回目と２回目の通信状態を比較して、良好な状態で受信した方のデータを採用するようにしてもよい。
この場合には、受信機側における処理量が増大するものの、２回の受信による受信データの内、品質の高い受信データを採用できるため、より信頼性の高い通信を行うことができ、耐干渉性能を一層向上させることができるものである。
このようにして本通信方式の受信機における動作が行われるものである。

［送信機の構成例；図５］
次に、送信機の具体的な構成例について図５を用いて説明する。図５は、本無線機の送信機の構成例を示す構成図である。
図５に示すように、本無線機の送信機の構成例では、周波数切替回路５０と、周波数ｆ１を発振する第１の振動子５５と、周波数ｆ２を発振する第２の振動子５６と、スイッチ５７と、増幅回路５８と、入力端子５９とから構成されている。
上記構成部分の内、第１の振動子５５と、第２の振動子５６と、増幅回路５８は、図４に示した第１の振動子４２と、第２の振動子４３と、スイッチ４４と、増幅回路４５と同等である。

周波数切替回路５０は、図４に示した制御回路４１の一部であり、リトリガワンショットマルチバイブレータ５１と、スイッチ５２と、ワンショット回路５３と、トグルＦ／Ｆ（Flip Flop）５３とを備えている。
そして、送信データの１フレーム毎にスイッチ５７を第１の振動子５５又は第２の振動子５６のいずれかに切り替えるよう動作するものである。

そして、図５に示した周波数切替回路５０は、３通りの周波数切替制御方法に対応可能な構成となっている。
第１の周波数切替制御方法は、制御回路４１から出力される送信オン／オフ制御信号に基づいて周波数切替制御を行う方法であり、第２の周波数切替制御方法は、送信データのみに基づいて周波数切替制御を行う方法であり、第３の周波数切替方法は、外部の制御装置又は制御回路４１から直接制御信号を入力する方法である。これらの制御方法の中から選択されたいずれかの方法により、周波数切替制御が行われるようになっている。

周波数切替回路５０の各部について具体的に説明する。
リトリガワンショットマルチバイブレータ５１は、無線フレームと無線フレームの間の区間を検出して、パルスを出力するものである。具体的には、リトリガワンショットマルチバイブレータ５１は、「０」が連続する区間を特定時間（τ１）以上検出すると、一定時間幅のパルスを出力するマルチバイブレータである。尚、ここで、「無線フレーム」とは、１フレーム時間中のデータ送信区間を示している。

スイッチ５２は、リトリガワンショットマルチバイブレータ５１の出力又は制御回路４１からの送信オン／オフ制御信号のいずれかをワンショット回路５３に出力するよう切り替えるスイッチである。スイッチ５２は、外部又は制御回路４１からの「ＴＸ制御可」信号に基づいて、送信オン／オフ制御信号側、又はリトリガワンショットマルチバイブレータ５１側に切り替えられる。

ワンショット回路は５３は、スイッチ５２からの出力をトリガとし、誤検出トリガを防止するための回路であり、トリガを検出するとＨレベルからＬレベルになって、時定数τ２後に再びＨレベルに立ち上がる信号を出力する。

トグルＦ／Ｆ５４は、ワンショット回路５３からの出力をトリガとし、トリガが入力される毎にＨレベルとＬレベルとを交互に出力するものである。

そして、スイッチ５７は、トグルＦ／Ｆ５４からの出力に応じて、第１の振動子５５側又は第２の振動子５６側に切り替えて増幅回路５８に出力するものであり、搬送波周波数をｆ１又はｆ２に切り替えるものである。

また、入力端子５９は、外部から直接スイッチ５７に対して、第１の振動子５５側又は第２の振動子５６側に切り替える制御信号を入力する端子である。

［周波数切替制御（１）；図５，図６］
上記構成の送信機における送信周波数の切替制御について説明する。
まず、第１の方法として、制御回路４１から出力される送信オン／オフ制御信号に基づいて周波数切替制御を行う場合について、図５，図６を用いて説明する。図６は、送信オン／オフ制御信号に基づいて周波数切替制御を行う場合のタイミング説明図である。
送信オン／オフ制御信号による制御を行う場合、制御回路４１から、図５に示した「ＴＸ制御可」信号がスイッチ５２に与えられて、スイッチ５２は送信オン／オフ制御信号側に切り替えられている。

そして、図６に示すように、送信データ（TX_DATA）は、制御回路４１から一定間隔で無線フレームとして出力される。本方式では、同一データを異なる周波数で２回（又はそれ以上）送信するため、同一データが連続する２フレーム（又はそれ以上）で出力されるようになっている。

送信オン／オフ制御信号（TX（１））は、制御回路４１から出力される送信オン／オフ制御信号であり、１フレーム周期毎にＨレベルとなり、無線フレームの送信終了タイミングでＬレベルに立ち下がる信号である。
この送信オン／オフ制御信号は、スイッチ５２を介して、図５に示す信号（１）として出力され、ワンショット回路５３に入力される。

ワンショット回路５３の出力信号は、図５及び図６の信号（２）で示され、信号（１）の送信オン／オフ制御信号が入力されるとＨレベルからＬレベルに立ち下がり、一定時間τ２後にＬレベルからＨレベルに立ち上がる。

トグルＦ／Ｆ５４からの出力は、図５及び図６の信号（３）で示され、ワンショット回路５３の出力がＬレベルからＨレベルに切り替わる毎にＨレベル→Ｌレベル→Ｈレベル→…と切り替わる信号を出力する。

そして、トグルＦ／Ｆ５４からの出力がスイッチ５７に与えられ、スイッチ５７は、Ｈレベルの時には第１の振動子５５側に切り替えられて周波数ｆ１を出力し、Ｌレベルの時には第２の振動子５６側に切り替えられて周波数ｆ２を出力するようになっている。

これにより、無線フレームの１フレーム毎に送信周波数ｆ１とｆ２が切り替えられて、連続する２つのフレームで送信される同一データについてｆ１とｆ２の２つの周波数での送信を行うことができるものである。

［周波数切替制御（２）；図５，図７］
次に、第２の方法として、制御回路４１から出力される送信データのみに基づいて周波数切替制御を行う場合について、図５，図７を用いて説明する。図７は、送信データに基づいて周波数切替制御を行う場合のタイミング説明図である。
送信データに基づいて周波数切替制御を行う場合、制御回路４１から、図５に示した「ＴＸ制御可」信号に基づいて、スイッチ５２はリトリガワンショットマルチバイブレータ５１側に切り替えられている。
尚、本実施の形態では、制御回路４１からの送信オン／オフ制御信号（図７の「TX」信号）は、常時周波数切替回路５０に入力されているが、第２の方法では周波数切替制御には用いられない。

そして、図７に示すように、送信データ（TX_DATA）が、制御回路４１から一定間隔で無線フレームとして出力され、第１の制御方法の場合と同様に、同一データが連続する２フレームで出力される。

図５に示したリトリガワンショットマルチバイブレータ５１は、図７に示すように送信データを監視しており、送信データとして「０」又は「１」が一定時間（τ１）以上連続した場合に、一定時間幅のパルスを出力する。

本実施の形態の周波数制御回路では、リトリガワンショットマルチバイブレータ５１は、「０」の区間を検出しており、つまり、無線フレームの立ち下がりを検出して、パルスを出力するものである。このとき、リトリガワンショットマルチバイブレータ５１が出力するパルスは、１フレーム時間からτ１を差し引いた時間未満となっている。リトリガワンショットマルチバイブレータ５１は、「１」の区間を検出する構成としてもよいし、「０」又は「１」のいずれの区間を検出するか選択可能としても構わない。
リトリガワンショットマルチバイブレータ５１の出力は、スイッチ５２を介して、図５及び図７の信号（１）として出力され、ワンショット回路５３に入力される。

ワンショット回路５３から先の動作は上述した第１の周波数制御方法と同様であり、ワンショット回路５３が、信号（１）のパルスが入力されるとＨレベルからＬレベルに立ち下がり、一定時間τ２後にＬレベルからＨレベルに立ち上がる動作を行って、図５及び図７に示す信号（２）を出力する。

トグルＦ／Ｆ５４は、信号（２）の入力を受けて、図５及び図７に示す信号（３）を出力する。
そして、スイッチ５７は、トグルＦ／Ｆ５４からの信号（３）に応じて、第１の振動子５５と第２の振動子５６とを交互に切り替えることにより、周波数ｆ１と周波数ｆ２と１フレーム毎に出力する。これにより、同一データを異なる周波数ｆ１，ｆ２で送信可能とするものである。

尚、送信データのみに基づいて周波数切替制御を行う場合には、上述したように、無線フレームと無線フレームとの間の区間を「０」又は「１」が連続する区間として検出するので、送信データ自体が「０」又は「１」が一定区間上連続する場合には適用できない。マンチェスタ符号等のデータの場合に適用可能なものである。

［周波数制御（３）；図５］
次に、第３の方法として、外部の装置又は制御回路４１からの制御信号により周波数切替制御を行う場合について、図５を用いて説明する。
図５に示すように、入力端子５９を介して、外部の制御装置から直接スイッチ５７を切り替える制御信号を入力する。制御信号は、図６及び図７に示した信号（３）のようになる。この場合、周波数切替回路５０とスイッチ５７とは切り離された状態となり、入力端子５９とスイッチ５７とが接続された状態となっている。そして、この制御信号に基づいて１フレーム毎にスイッチ５７を切り替えるものである。
この場合、図５に示した制御回路４１からの送信オン／オフ制御信号（TX）や、ＴＸ制御可信号は出力されない構成としても構わない。

［対狭帯域ノイズ干渉性能；図８，図９，図１０］
次に、本通信方式の耐干渉性能について従来の方式と比較して説明する。
まず、現行の（従来の）ＡＳＫ受信機の対狭帯域ノイズの干渉特性について図８を用いて説明する。図８は、従来のＡＳＭ受信機の対狭帯域ノイズの干渉特性を示すグラフ図である。
図８に示すように、受信周波数をｆ0とした場合に、受信波からΔｆ離調したＣＷ妨害波を加え、3dB_SINADで干渉特性Ｕ／Ｄ（Undesire/Desire）比を測定した。Δｆの範囲はｆ0±３５ｋＨｚである。
図８のグラフでは、下側に近づくほど対干渉性能は低くなることを表しており、ｆ0付近では狭帯域ノイズを受けて−４ｄＢ程度となっている。

これに対し、本方式のマルチチャネル受信機における対狭帯域ノイズの干渉特性について図９、図１０を用いて説明する。図９は、本マルチチャネル受信機で用いられる異なる周波数における狭帯域干渉特性を示すグラフ図であり、図１０は、本マルチチャネル受信機の対狭帯域ノイズの干渉特性を示すグラフ図である。
図９に示すように、周波数ｆ１をｆ0−１６ｋＨｚ、周波数ｆ２をｆ0＋１６ｋＨｚとすると、それぞれ独立に送受信した場合には、図９に示すような干渉特性を持つ。図９で丸印でプロットされているのがｆ１であり、三角印でプロットされているのがｆ２である。

しかし、マルチチャネル化して、同一データをｆ１とｆ２の２つの異なる周波数で送信するようにした場合、図１０に示すように、破線で示した干渉特性を持つ周波数ｆ１と、一点破線で示した干渉特性を持つｆ２の双方のよいところを合成し、実線で示した特性を備えているのと同じことになる。これは、マルチチャネルの一方が狭帯域妨害波による干渉を受けても、もう一方の周波数で受信可能となるためである。図８と図１０とを比較すると、ｆ0付近での周波数特性は約８ｄＢ改善され、狭帯域ノイズに対する耐干渉性能が向上することがわかる。

［対広帯域ノイズ干渉性能；図１１，図１２］
次に、対広帯域ノイズに対する耐干渉性能について図１１，図１２を用いて説明する。図１１は、一般的なＩＦセラミックフィルタのフィルタ特性を示すグラフ図であり、図１２は、ＭＣＦのフィルタ特性を示すグラフ図である。
図１１に示すように、一般的なＩＦセラミックフィルタの通過帯域は、中心周波数ｆ0＝１０．７ＭＨｚ、帯域幅が２７０ｋＨｚである。
これに対して、図１２に示すように、ＭＣＦの通過帯域は、中心周波数ｆ0＝３１２．１５ＭＨｚ、帯域幅が６０ｋＨｚである。

すなわち、フィルタとしてＭＣＦを用いることにより、通過帯域幅が２７０ｋＨｚから６０ｋＨｚに狭まり、広帯域ノイズに対して、１０Ｌｏｇ（６０ｋ／２７０ｋ）＝−６．５ｄＢのノイズ抑圧が期待できるものである。
更にまた、ＭＣＦを用いることにより、ＩＦフィルタを設けなくてすむため、装置の小型化及び低コスト化を図ることができるものである。

［別の送信機の構成］
次に、本無線機を実現する別の送信機の構成について図１３を用いて説明する。図１３は、本無線機の別の送信機の構成を示す構成図である。
図４に示した送信機では、２つの周波数ｆ１，ｆ２をそれぞれ異なる振動子で発生させ、それを制御回路４１からの制御信号に基づいてスイッチを介して切り替えて出力する構成としていたが、別の送信機では、振動子は１つとし、バリキャップダイオードを用いて発振周波数を調整して異なる周波数を出力させるものである。

図１３に示すように、別の送信機は、制御回路４１と、振動子４２と、増幅回路４４と、バリキャップダイオード４６を備えている。バリキャップダイオード４６は、逆電圧を印加することにより容量が変化する特性を備えたダイオードであり、制御回路４１から電圧を制御することにより、容量が変化し、振動子４２からの発振周波数を調整することができるものである。

図１３では、振動子４２は通常は第１の送信周波数ｆ１を出力するが、バリキャップダイオード４６を制御して、振動子４２から第２の送信周波数ｆ２を出力させる。周波数の切替制御は、１送信フレーム毎に行うようになっている。
これにより、別の送信機では、振動子４２が一つであっても複数の送信周波数で同一データを送信することができ、本方式の送信機を安価に実現することができるものである。

しかし、別の構成では、バリキャップダイオード４６の特性バラツキにより、周波数精度が悪くなることや、バリキャップダイオード４６の温度特性による周波数温度依存性が劣化するといった問題点が考えられ、それを防ぐために受信機のフィルタ帯域幅を広くすると広帯域ノイズ干渉特性の向上を図るという目的に反するため、図４に示したような振動子を２つ備えた構成のほうが好ましい。

［実施の形態の効果］
本発明の実施の形態に係るマルチチャネル無線機によれば、ＡＳＫ方式の送信機に、周波数ｆ１を発振する第１の振動子４２と、周波数ｆ２を発振する第２の振動子４３と、第１の振動子４２、第２の振動子４３の出力を切り替えて増幅回路４５に出力するスイッチ４４とを備え、送信データを増幅回路４５に出力する制御回路４１が、送信データの１回目の出力時には、スイッチ４４を振動子４２に切り替える制御信号を出力し、当該送信データの２回目の出力時には、スイッチ４４を振動子４３に切り替える制御信号を出力し、増幅回路４５が、同一データについて１回目は周波数ｆ１でＡＳＫ変調して送信し、２回目はｆ２でＡＳＫ変調して送信し、受信機が、受信信号をＡＳＫ復調して、同一のデータを２回受信した場合には、１回目に受信したデータを受信データとして採用するマルチチャネル無線機としているので、初めの送信周波数ｆ１が干渉を受けて正常に受信されなかった場合でも、２度目の送信周波数ｆ２により正常に受信できる可能性があり、簡易な装置構成且つ低コストで、無線通信の耐干渉性能を向上させることができる効果がある。

また、本無線機によれば、送信機が送信する周波数ｆ１，ｆ２は、受信機がＡＳＫ受信可能なフィルタ帯域内の周波数としているので、受信機側には特別な構成を備える必要はなく、簡易な構成で耐干渉性能を向上させる無線システムを実現できる効果がある。

本無線機によれば、送信機の制御回路４１が、同一データを連続する２フレームに出力し、周波数切替回路５０が、１フレーム周期毎にＬレベルからＨレベルに立ち上がる送信オン／オフ制御信号に基づいて、スイッチ５７を振動子５６又は振動子５７に交互に切り替える信号を出力するようにしているので、同一データについて周波数ｆ１とｆ２とを切り替えて送信することができ、無線通信の耐干渉性能を向上させることができる効果がある。

本無線機によれば、送信機の制御回路４１が、同一データを連続する２フレームに出力し、周波数切替回路５０が、送信データに基づいて無線フレームと無線フレームとの間の区間を検出して、当該タイミングでスイッチ５７を振動子５６又は振動子５７に交互に切り替える信号を出力するようにしているので、同一データについて周波数ｆ１とｆ２とを切り替えて送信することができ、無線通信の耐干渉性能を向上させることができる効果がある。

また、送信機の周波数切替回路５０にリトリガワンショットバイブレータを備え、リトリガワンショットバイブレータが、送信信号中に「０」が一定区間以上連続した場合にフレームの間を検出したことを示すパルスを出力する構成としており、簡易且つ確実にフレーム間を検出することができる効果がある。

更に、本無線機の送信機では、入力端子５９から、直接、スイッチ５７を切り替える制御信号を入力することも可能であり、ユーザの運用方法に適した周波数切替方法を選択することができる効果がある。

また、本無線機によれば、受信機において、アンテナのＬＮＡとミキサ３３との間にＢＰＦとして通過帯域が数十ｋＨｚで且つ狭帯域のモノリシックフィルタを設けているので、広帯域干渉ノイズをカットすることができ、広帯域干渉に対する耐干渉性能を向上させることができると共に、ＩＦフィルタを不要とし、装置構成を簡易にすることができる効果がある。

更に、受信機において、データ受信時に受信状態を判断し、同一のデータを２回受信した場合に、受信状態の良好なデータを受信データとして採用するようにしてもよく、このようにすれば、常に品質の高いほうのデータを採用することができ、通信の信頼性を向上させて無線通信の耐干渉性能を一層向上させることができる効果がある。

また、本無線機によれば、送信機において、周波数ｆ１を発振する振動子４２とバリキャップダイオード４６を備え、制御回路４１からの制御信号でバリキャップダイオードに印加する電圧を制御して容量を変化させ、振動子４２の発振周波数をｆ２に調整可能とし、制御回路４１が、１フレームタイミング毎に、振動子４２からｆ１又はｆ２を出力するよう制御する構成としているので、少ない振動子を用いて、低コストでマルチチャネル送信機を実現することができる効果がある。

本発明は、簡易なシステムで耐干渉性能を向上させることができるマルチチャネル通信方式に適している。

本発明の実施の形態に係るマルチチャネル無線機で実現される通信方式（本通信方式）の模式説明図である。 本通信方式の概要を示す説明図である。 本発明の実施の形態に係るマルチチャネル無線機の受信機を示す概略構成図である。 本実施の形態に係るマルチチャネル無線機の送信機の概略構成図である。 本無線機の送信機の構成例を示す構成図である。 送信オン／オフ制御信号に基づいて周波数切替制御を行う場合のタイミング説明図である。 送信データに基づいて周波数切替制御を行う場合のタイミング説明図である。 従来のＡＳＭ受信機の対狭帯域ノイズの干渉特性を示すグラフ図である。 本無線機で用いられる異なる周波数における狭帯域干渉特性を示すグラフ図である。 本マルチチャネル受信機の対狭帯域ノイズの干渉特性を示すグラフ図である。 一般的なＩＦセラミックフィルタのフィルタ特性を示すグラフ図である。 ＭＣＦのフィルタ特性を示すグラフ図である。 本無線機の別の送信機の構成を示す構成図である。 従来のＡＳＫ方式の受信機の概略構成図である。 従来のＡＳＫ方式の送信機の概略構成図である。

符号の説明

１１…第１のフィルタ、 １２…増幅回路、 １３…ミキサ、 １４…第２のフィルタ、 １５…リミッタアンプ、 １６…比較器、 １７…振動子、 １８…増幅回路、 ２１…振動子、 ２２…増幅回路、 ３１…増幅回路、 ３２…ＭＣＦ（モノリシックフィルタ）、 ３３…ミキサ、 ３４…リミッタアンプ、 ３５…比較器、 ３６…振動子、 ３７…増幅回路、 ４１…制御回路、 ４２…振動子、 ４４…増幅回路、 ４６…バリキャップダイオード、 ５０…周波数切替回路、 ５１…リトリガワンショットマルチバイブレータ、 ５２…スイッチ、 ５３…ワンショット回路、 ５４…トグルＦ／Ｆ、 ５５…第１の振動子、 ５６…第２の振動子、 ５７スイッチ、 ５８…増幅回路、５９入力端子

Claims (7)

1. ＡＳＫ受信機のフィルタ帯域内で、第１の周波数を発振する第１の振動子と、第２の周波数を発振する第２の振動子と、
   前記第１の振動子の出力と前記第２の振動子の出力を選択するスイッチと、
   前記選択された第１の振動子の出力と前記選択された第２の振動子の出力に同一の送信データを乗算して増幅する増幅器と、
   送信データを入力し、前記第１の振動子の出力を選択するための選択信号を前記スイッチに出力すると共に入力された送信データを前記増幅器に出力し、前記第２の振動子の出力を選択するための選択信号を前記スイッチに出力すると共に前記送信データと同じ送信データを前記増幅器に出力する制御回路とを有する送信機を備えたことを特徴とするマルチチャネル無線機。
2. ＡＳＫ受信機のフィルタ帯域内で、第１の周波数を発振する第１の振動子と、第２の周波数を発振する第２の振動子と、
   前記第１の振動子の出力と前記第２の振動子の出力を選択するスイッチと、
   前記選択された第１の振動子の出力と前記選択された第２の振動子の出力に同一の送信データを乗算して増幅する増幅器と、
   送信データを入力し、同一の送信データを連続する２送信フレームで前記スイッチに出力すると共に、
   １送信フレーム周期を示す送信制御信号が入力される毎に、前記スイッチに、前記第１の振動子又は前記第２の振動子の出力を切り替えて選択する選択信号を出力する制御回路とを有する送信機を備えたことを特徴とするマルチチャネル無線機。
3. ＡＳＫ受信機のフィルタ帯域内で、第１の周波数を発振する第１の振動子と、第２の周波数を発振する第２の振動子と、
   前記第１の振動子の出力と前記第２の振動子の出力を選択するスイッチと、
   前記選択された第１の振動子の出力と前記選択された第２の振動子の出力に同一の送信データを乗算して増幅する増幅器と、
   送信データを入力し、同一の送信データを連続する２送信フレームで前記スイッチに出力すると共に、
   送信データに基づいて、送信データが送信された無線フレームと次の送信データが送信される無線フレームとの間の区間を検出し、前記スイッチに、前記第１の振動子又は前記第２の振動子の出力を切り替えて選択する選択信号を出力する制御回路とを有する送信機を備えたことを特徴とするマルチチャネル無線機。
4. 制御回路が、送信データが全て「０」又は全て「１」である区間が特定区間続いた場合に、無線フレームの間の区間を検出したことを示すパルスを出力するリトリガワンショットマルチバイブレータと、
   前記リトリガワンショットマルチバイブレータの出力に基づいて、前記第１の振動子又は前記第２の振動子の出力を交互に選択する選択信号を出力するトグルフリップフロップとを備えたことを特徴とする請求項３記載のマルチチャネル無線機。
5. 制御回路が、送信データとしてマンチェスター符号を入力し、送信データが全て「０」である区間が特定区間続いた場合に、無線フレームの間の区間を検出したことを示すパルスを出力するリトリガワンショットマルチバイブレータを備えたことを特徴とする請求項４記載のマルチチャネル無線機。
6. ＡＳＫ受信機のフィルタ帯域内で、第１の周波数と第２の周波数を発振する振動子と、
   印加される電圧に応じて、前記振動子が発振する周波数を調整するバリキャップダイオードと、
   前記振動子の出力に送信データを乗算して増幅する増幅器と、
   送信データを入力し、前記送信データを前記増幅器に出力すると共に、
   前記振動子が前記第１の周波数を発振するよう前記バリキャップダイオードへの印加電圧を制御すると共に前記入力された送信データを前記増幅器に出力し、前記振動子が前記第２の周波数を発振するよう前記バリキャップダイオードへの印加電圧を制御すると共に前記送信データと同じ送信データを前記増幅器に出力する制御回路とを有する送信機を備えたことを特徴とするマルチチャネル無線機。
7. 異なる複数の周波数で同一データを複数回受信するＡＳＫ受信機であって、受信信号を中間周波数に変換するミキサの入力前段にＭＣＦを挿入した受信機を備えたことを特徴とするマルチチャネル無線機。

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