JP2009159387A - 無線送信機 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来は、近傍スプリアスを十分減衰させようとして狭帯域のフィルタを用いると、挿入損失が増加し、また、減衰特性の優れたモノリシックフィルタを用いると、装置コストが高くなるという問題点があり、狭帯域且つ低損失なフィルタを安価に実現して、近傍スプリアスを十分減衰することができる無線送信機を提供する。
【解決手段】 フィルタ５の前後に設けられた整合回路４ａ、４ｂの間に、フィルタ５に並列に、フィルタ５のインダクタンス成分との共振点がスプリアス成分帯域となる容量値を持つ容量７を設けており、挿入損失を増加させることなくスプリアス成分を十分減衰できる無線送信機としている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車載用キーレスエントリーシステム等の遠隔制御システムや遠隔監視システムに用いられる微弱無線モジュールにおける無線送信機に関し、特に狭帯域且つ低損失でスプリアス成分を効果的に減衰させることができる無線送信機に関する。

Ｌｏｗ−ＩＦ無線送信機は、Ｌｏｗ−ＩＦ（Low-Intermediate Frequency；低い中間周波数、百数十kHz）と局部発振器のＲＦ周波数（Radio Frequency；無線周波数）とをミキシングして生成したキャリアを送信する送信機である。
このようなＬｏｗ−ＩＦ無線送信機においては、ＩＦ周波数信号を処理するベースバンド回路において高速クロックが不要なため、消費電力の低減が可能である。

しかし、その反面、ローカルリークやイメージスプリアスといったノイズが１００〜３００kHz離調という近傍に現れる。
そのため、これらのノイズを減衰させるために、狭帯域フィルタを設ける必要があった。

［従来のＬｏｗ−ＩＦ無線送信機：図６］
ここで、従来のＬｏｗ−ＩＦ無線送信機の構成について図６を用いて説明する。図６は、従来のＬｏｗ−ＩＦ無線送信機の構成ブロック図である。
図６に示すように、従来のＬｏｗ−ＩＦ無線送信機は、ベースバンド回路１と、局部発振器２と、ミキサ３と、整合回路４ａと、フィルタ５と、整合回路４ｂと、アンプ６とから構成されている。

ベースバンド回路１は、Ｌｏｗ−ＩＦのベースバンド信号の信号処理を行う。
局部発振器２は、特定の高周波を出力する。
ミキサ３は、ベースバンド回路１からのＬｏｗ−ＩＦ信号と局部発振器２からの高周波信号とを乗算してアップコンバートし、特定の周波数帯域の信号を出力する。
整合回路４ａは、ミキサ３の出力インピーダンスをフィルタ５の入力インピーダンスに変換する。
フィルタ５は、信号を所望の周波数帯域に制限する。
整合回路４ｂは、フィルタ５の出力インピーダンスをアンプ５の入力に変換する。
アンプ６は、入力された信号を所定の増幅率で増幅して出力する。

上記構成のＬｏｗ−ＩＦ無線送信機では、ベースバンド回路１で処理されたＬｏｗ−ＩＦ信号は、ミキサ３で局部発振器２からの高周波によってアップコンバートされ、整合回路４ａでインピーダンス変換されて、フィルタ５で信号成分帯域に帯域制限され、整合回路４ｂで再びインピーダンス変換されて、アンプ６で所定の増幅率で増幅されて送信信号として出力される。このようにして従来のＬｏｗ−ＩＦ無線送信機の動作が行われる。

［従来のフィルタ特性：図７］
ここで、従来のＬｏｗ−ＩＦ無線送信機のフィルタ特性について図７を用いて説明する。図７は、従来のＬｏｗ−ＩＦ無線送信機のフィルタ特性を示す説明図である。
図７に示すように、従来のＬｏｗ−ＩＦ無線送信機では、通過帯域の低周波側近傍に現れるスプリアス成分の周波数帯域に減衰量が十分ではなかった。

［先行技術文献］
尚、フィルタに関する先行技術としては、特開平０８−４６４０１号公報（特許文献１）、特開２０００−２５２７０５号公報（特許文献２）がある。

特許文献１には、積層型バンドパスフィルタにおいて、共振点の低周波数側に複数の局を有するものであり、入力端子と接地端子間、出力端子と接地端子間及び入力端子と出力端子間に共振回路が形成された構成として、共振点の低周波数側に複数の極を作ることが記載されている。

特許文献２には、一端が解放端で他端が接地端となる分布定数線路型共振器を複数個並べて配置して構成した帯域通過フィルタにおいて、外側の共振器の解放端を、内側の共振器より突出させて形成し、通過帯域の両側に減衰極を作り、減衰量を改善することが記載されている。

尚、特許文献１，２には、フィルタの前後に設けられた整合回路の間に、当該フィルタに並列に、フィルタのインダクタ成分との共振点がスプリアス成分帯域となる容量値を持つ容量を接続した構成の無線送信機についての記載はない。

特開平０８−４６４０１号公報 特開２０００−２５２７０５号公報

しかしながら、従来のＬｏｗ−ＩＦ無線送信機では、近傍スプリアスを十分減衰させようとして狭帯域のフィルタを用いると、挿入損失を増加させてしまうという問題点があった。
また、減衰特性の優れたＭＣＦ（Monolithic Crystal Filter；モノリシックフィルタ）を用いると、装置コストが高くなってしまうという問題点があった。

本発明は上記実状に鑑みて為されたもので、狭帯域且つ低損失なフィルタを安価に実現して、近傍スプリアスを十分減衰することができる無線送信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、ベースバンド信号の信号処理を行うベースバンド回路と、高周波を発振する局部発振器と、ベースバンド信号と高周波とを乗算するミキサと、帯域制限を行うフィルタと、フィルタの前後に設けられインピーダンス変換を行う２つの整合回路と、フィルタを通過した信号を増幅するアンプとを備えた無線送信機であって、２つの整合回路の間でフィルタに並列に容量を接続し、容量とフィルタのインダクタンス成分とで形成される共振点をスプリアス成分帯域にしたことを特徴としている。

また、本発明は、上記無線送信機において、容量を、固定容量で構成したことを特徴としている。

また、本発明は、上記無線送信機において、容量を、トリマコンデンサ又はバリキャップダイオードで構成したことを特徴としている。

また、本発明は、上記無線送信機において、フィルタを、モノリシックフィルタで構成したことを特徴としている。

また、本発明は、上記無線送信機において、フィルタを、４以上のポール数を有するモノリシックフィルタで構成したことを特徴としている。

本発明によれば、ベースバンド信号の信号処理を行うベースバンド回路と、高周波を発振する局部発振器と、ベースバンド信号と高周波とを乗算するミキサと、帯域制限を行うフィルタと、フィルタの前後に設けられインピーダンス変換を行う２つの整合回路と、フィルタを通過した信号を増幅するアンプとを備えた無線送信機であって、２つの整合回路の間でフィルタに並列に容量を接続し、容量とフィルタのインダクタンス成分とで形成される共振点をスプリアス成分帯域にした無線送信機としているので、低コストで、挿入損失を増加させることなく、スプリアス成分を大幅に減衰させることができる効果がある。

また、本発明によれば、上記無線送信機において、容量を、トリマコンデンサ又はバリキャップダイオードで構成した無線送信機としているので、実装後であっても、スプリアス発生レベルを監視しながら容量を調整することができ、所望の特性を得ることができる効果がある。

また、本発明によれば、上記無線送信機において、フィルタを、４以上のポール数を有するモノリシックフィルタとしているので、スプリアス成分を一層大幅に減衰させることができる効果がある。

［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無線送信機は、フィルタの入出力に微小な容量結合を持たせることにより、フィルタのインダクタ成分と当該容量とでスプリアス成分の帯域に共振点を作る構成としたものであり、挿入損失を増加させることなく、スプリアスを大幅に減衰させるフィルタを備えた送信機を低コストで実現することができるものである。

また、本発明の実施の形態に係る無線送信機は、モノリシックフィルタを用いた送信機であって、モノリシックフィルタの入出力に微小な容量結合を持たせて、スプリアス成分帯域にフィルタのインダクタ成分と共振点を作るものであり、狭帯域で、スプリアスを一層大幅に減衰させる送信機を実現することができるものである。

［実施の形態の構成：図１］
図１は、本発明の実施の形態に係るＬｏｗ−ＩＦ無線送信機の構成ブロック図である。
本発明の実施の形態に係るＬｏｗ−ＩＦ無線送信機（本送信機）の基本的な構成は、図５に示した従来のＬｏｗ−ＩＦ無線送信機と同様であり、ベースバンド回路１と、局部発振器２と、ミキサ３と、整合回路４ａと、フィルタ５と、整合回路４ｂと、アンプ６とを備え、更に本送信機の特徴として、整合回路４ａ及び４ｂの間に、フィルタ５に並列に、容量７を設けたものである。
従来と同様の部分については構成及び動作は同一であるため説明は省略する。

本送信機の特徴部分について説明する。
容量７は、整合回路４ａ及び４ｂの間にフィルタ５と並列に設けられ、フィルタ５のインダクタ成分と共振するものであり、その共振点がスプリアス成分帯域となるよう容量値が設定されている。これによって通常のフィルタ通過帯域の近傍に現れるスプリアス成分を十分減衰させることができるものである。
尚、容量７の容量値は予め計算によって求められる。

このように、フィルタ５に並列に容量７を設けることにより、優れたスプリアス減衰特性を備え、挿入損失の小さいフィルタを低コストで実現することができ、Ｌｏｗ−ＩＦ無線送信機の性能を向上させることができるものである。

容量７としては、計算によって求めた容量値となる固定容量か、容量値を調整できるトリマコンデンサやバリキャップダイオードを用いる。
固定容量を用いる場合、容易に実現可能であるが、素子によりばらつきがあるため、Ｌｏｗ−ＩＦ無線送信機の性能にばらつきを生じ易い。
トリマコンデンサやバリキャップダイオードを用いると、実装後であっても、スプリアス発生レベルを監視しながら容量を調整することができ、所望の特性を得ることができるものである。

［フィルタ特性：図２］
次に、本送信機のフィルタ特性について図２を用いて説明する。図２は、本送信機のフィルタ特性を示す説明図である。
図２に示すように、本送信機では、容量７を備えてフィルタ５と共振点を作ることにより、スプリアス成分帯域で急峻な減衰が得られるようになった。図７に示した従来のＬｏｗ−ＩＦ無線送信機の周波数特性と比べ、スプリアス成分帯域の減衰量が大きくなっていることがわかる。

［フィルタ特性の比較：図３］
本送信機のフィルタ特性と、容量を設けていない従来のＬｏｗ−ＩＦ無線送信機のフィルタ特性とを図３を用いて比較する。図３は、本送信機のフィルタ特性と、容量を設けていない従来のＬｏｗ−ＩＦ無線送信機のフィルタ特性を比較したテーブル図である。
図３に示すように、容量を設けなかった場合と設けた場合（本送信機）とで、挿入損失及び帯域幅には大きな違いはないが、スプリアス減衰量は、容量を設けなかった場合が−２９．３dBであったのに対し、容量を設けた場合には−４４．０dBと、約１５dB改善されている。

［実施の形態の効果］
本発明の実施の形態に係るＬｏｗ−ＩＦ無線送信機によれば、Ｌｏｗ−ＩＦベースバンド信号の信号処理を行うベースバンド回路１と、高周波を発振する局部発振器２と、Ｌｏｗ−ＩＦ信号と高周波とを乗算するミキサ３と、フィルタ５の前後でインピーダンス変換を行う整合回路４ａ及び４ｂと、帯域制限を行うフィルタ５と、信号を増幅するアンプ６とを備え、整合回路４ａと４ｂとの間に、フィルタ５に並列に接続され、フィルタ５のインダクタンス成分との共振点がスプリアス成分帯域となる容量値を持つ容量７を設けたＬｏｗ−ＩＦ無線送信機としているので、挿入損失を増加させることなくスプリアス成分を十分減衰させる狭帯域のフィルタを低コストで実現することができ、Ｌｏｗ−ＩＦ無線送信機の性能を向上させることができる効果がある。

また、本送信機によれば、フィルタ部品単品で狭帯域化を図るのに比べて小型化でき、容易且つ低コストで実現できる効果がある。

［別の実施の形態：図４，５］
本発明の別の実施の形態として、フィルタにＭＣＦを用いたＬｏｗ−ＩＦ無線送信機に応用した例について説明する。
ＭＣＦのポール数を増やすと、狭帯域のままスプリアス減衰量を増加させることができるが、挿入損失は増加することが知られている。

図４は、ＭＣＦのポール数の違いによるフィルタ特性の変化を示した説明図であり、（ａ）は２pole、（ｂ）は４poleのＭＣＦのフィルタ特性である。また、図５は、フィルタ特性の特性値を比較したテーブル図である。
図４に示すように、（ａ）と（ｂ）とを比較すると、２poleから４poleにした場合、通過帯域の幅は変わらないが、通過帯域近傍のスプリアス成分帯域に相当する部分の減衰量は大幅に増加していることがわかる。
また、図５に示すように、２poleと４poleとを比較すると、３dB帯域幅をほぼ同じとした場合、スプリアス減衰量は２１dB改善しているが、挿入損失は４dB増加している。

そこで、本発明を適用して、ポール数を増加させるのではなく、ＭＣＦの前後の２つの整合回路の間に、２poleＭＣＦに並列に、ＭＣＦとの共振点がスプリアス成分帯域となるような容量を接続する構成とすれば、帯域幅を変えずに、挿入損失を増加させることなく、大幅なスプリアス減衰量の増加が期待できるものである。

また、４poleＭＣＦに並列に所望の共振点を持つ容量を接続する構成とすれば、２poleの場合に比べて挿入損失は増加するものの、狭帯域を保ったまま、一層大幅なスプリアス減衰量が得られることが期待できるものである。

［別の実施の形態の効果］
本発明の別の実施の形態に係るＬｏｗ−ＩＦ無線送信機によれば、２poleＭＣＦに並列に、２poleＭＣＦのインダクタ成分との共振点がスプリアス成分帯域となる容量を接続したＬｏｗ−ＩＦ無線送信機としているので、狭帯域のまま、挿入損失を増加させること無く、スプリアス減衰量を大幅に増加させることができる効果がある。

また、４poleＭＣＦに並列に、ＭＣＦのインダクタ成分との共振点がスプリアス成分帯域となる容量を接続したＬｏｗ−ＩＦ無線送信機とした場合には、狭帯域で、一層大幅なスプリアス減衰量が得られる効果がある。

本発明は、狭帯域且つ低損失でスプリアス成分を効果的に減衰させることができる無線送信機に適している。

本発明の実施の形態に係るＬｏｗ−ＩＦ無線送信機の構成ブロック図である。 本送信機のフィルタ特性を示す説明図である。 本送信機のフィルタ特性と、容量を設けていない従来のＬｏｗ−ＩＦ無線送信機のフィルタ特性を比較したテーブル図である。 ＭＣＦのポール数の違いによるフィルタ特性の変化を示した説明図であり、（ａ）は２pole、（ｂ）は４poleのＭＣＦのフィルタ特性である。 フィルタ特性の特性値を比較したテーブル図である。 従来のＬｏｗ−ＩＦ無線送信機の構成ブロック図である。 従来のＬｏｗ−ＩＦ無線送信機のフィルタ特性を示す説明図である。

符号の説明

１…ベースバンド回路、 ２…局部発振器、 ３…ミキサ、 ４ａ，４ｂ…整合回路、５…フィルタ、 ６…アンプ、 ７…容量

Claims (5)

1. ベースバンド信号の信号処理を行うベースバンド回路と、高周波を発振する局部発振器と、前記ベースバンド信号と前記高周波とを乗算するミキサと、帯域制限を行うフィルタと、前記フィルタの前後に設けられインピーダンス変換を行う２つの整合回路と、前記フィルタを通過した信号を増幅するアンプとを備えた無線送信機であって、
   前記２つの整合回路の間で前記フィルタに並列に容量を接続し、前記容量と前記フィルタのインダクタンス成分とで形成される共振点をスプリアス成分帯域にしたことを特徴とする無線送信機。
2. 容量を、固定容量で構成したことを特徴とする請求項１記載の無線送信機。
3. 容量を、トリマコンデンサ又はバリキャップダイオードで構成したことを特徴とする請求項１記載の無線送信機。
4. フィルタを、モノリシックフィルタで構成したことを特徴とする請求項１記載の無線送信機。
5. フィルタを、４以上のポール数を有するモノリシックフィルタで構成したことを特徴とする請求項４記載の無線送信機。

Images