JP2009218891A

JP2009218891A - 自己診断機能付無線装置

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Publication number: JP2009218891A
Application number: JP2008060958A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Ochiai; 利幸落合
Original assignee: Oki Semiconductor Co Ltd
Current assignee: Lapis Semiconductor Co Ltd
Priority date: 2008-03-11
Filing date: 2008-03-11
Publication date: 2009-09-24
Anticipated expiration: 2028-03-11
Also published as: JP4618742B2

Abstract

【課題】ローカル発生器の出力周波数が送信時と受信時で異なっても、回路規模を小さくし、ループバック方式で自己診断できる自己診断機能付無線装置を提供。
【解決手段】無線装置10は、スイッチ部14のループバックスイッチ32が受信部16の入力端38と送信部20の出力端40との間に配設され、制御回路22では自己診断において、送信でのローカル周波数（f_TX(=f_RX)）を有するローカル信号52および66を発生させ、送信時ローカル信号66（f_TX）と受信時のローカル信号52（f_RX-f_IF）の周波数差で表わされる周波数（f_IF）を有する制御信号72を生成し、生成した制御信号72をループバックスイッチ32に供給して、ループバックスイッチ32をオン状態にし、ループバックで生じていた送信周波数と受信周波数の相違をなくす。
【選択図】図１

Description

本発明は、自己診断機能付無線装置に関し、具体的には同一無線周波数で送受信し、内蔵する自己診断回路で自己診断する無線装置に関するものである。

無線装置には、送受信する同一無線周波数で故障を診断したり、調整作業したりするものがある。このような無線装置では、一般的に、外部の信号発生器の信号を受信する方法や無線装置の送信信号を測定機器で受信解析する方法のように、外部機器を接続して作業している。これに対して、故障診断や調整作業に掛かるTAT（Turn-Around Time）を短縮する方法がある。この方法は、無線装置内部にループバック手段を導入することで、外部機器を用いず、自己診断する方法が提案されている。

特許文献１は、アナログ伝送無線機であり、特許文献１にはループバック機能を用いた自己診断方法、とくに、受信系の自己診断が開示されている。この自己診断原理は、送信系および受信系全体を自己診断する場合、制御部からのコントロール信号によりループバックスイッチそれぞれをオン状態にして、試験信号発生部から試験信号を送信系ベースバンド回路に入力し、送信系ベースバンド回路から得られた復調信号と試験信号とを故障診断部で比較判定する。アナログ伝送無線機は、このように動作させて送信系および受信系全体を自己診断している。

また、特許文献２は、局内折返し試験回路付衛星通信用送受信装置であり、局内折返し系に、送信系及び受信系の各ローカル発振器の出力を利用して周波数変換するミキサを設け、送信系の送信高周波数を周波数変換して受信高周波数として受信系に出力しているので、局内折返し系におけるローカル発振器を不要とし、構成を簡略化するとともに、周波数調整を容易に行うことができ、また、局内折返し系に設けたIF（中間周波数）帯スイッチで送信系，受信系および試験用IFの入出力端の接続を切り換えることができるので、送信系のIF信号を試験用IF入出力端から出力し、逆にこのIF入出力端子から受信系にIF信号を入力させ、送信系および受信系をそれぞれ独立して試験することを開示している。
特開平05−145499号公報実公平06−14518号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている自己診断では、ローカル周波数発生器から送信部のミキサに供給される周波数と受信部のミキサに供給される周波数とが同一であることが要求される。このため、特許文献１の技術は、受信系と送信系とで同一の中間周波数を用いる無線装置にしか適用できない。

また、昨今の半導体集積回路を用いる無線装置は、送信時には中間周波数を用いず、受信時だけ中間周波数を用いる構成が多く用いられている。この場合、送信時のローカル周波数発生器の出力周波数は送信周波数と同一になるが、受信時にはロワーローカルの場合には中間周波数分だけ低い周波数に、またアッパーローカルの場合には中間周波数分だけ高い周波数の出力になっている必要がある。このように半導体集積回路を用いる無線装置の場合、この無線装置には、送信時と受信時とでローカル周波数発生器の出力周波数が異なっていることから、特許文献１の自己診断の原理が適用できないことになる。

また、特許文献２は、自己診断機能を有し、送信周波数と受信周波数が異なる場合の回路が開示されているが、自己診断機能を発揮させるため発振器やミキサの数が通常の構成よりも増え、回路規模が大きくなってしまう。

本発明はこのような課題に鑑み、ローカル周波数発生器の出力周波数が送信時と受信時で異なっても、これまで以上に回路規模の小さくし、かつループバック方式により自己診断できる自己診断機能付無線装置を提供することを目的とする。

本発明は上述の課題を解決するために、同一無線周波数で送受信し、故障診断や調整においてループバックにより自己診断する自己診断機能付無線装置において、この装置は、受信手段の入力端と送信手段の出力端との間にあって周波数混合機能を有する切換手段と、送信と受信それぞれに応じて第１および第２のローカル周波数を発生し、送信手段および受信手段の両方に発生したローカル周波数を有するローカル信号を供給する発振手段と、この装置の自己診断において、発振手段に第１のローカル信号を発生させ、第１のローカル信号と第２のローカル信号の周波数差で表わされる周波数を有する制御信号を生成する制御手段とを含み、この制御手段は、生成した制御信号を切換手段に供給して、この切換手段を駆動状態にすることを特徴とする。

本発明に係る自己診断機能付無線装置によれば、同一無線周波数で送受信し、切換手段を受信手段の入力端と送信手段の出力端との間に配設され、制御手段で自己診断において、送信に応じたローカル周波数を有する第１のローカル信号を発振手段に発生させ、第１のローカルと第２のローカル信号の周波数差で表わされる周波数を有する制御信号を生成し、生成した制御信号を切換手段に供給することにより切換手段を駆動状態にするとともに、周波数混合機能により周波数変換し、ループバックによってこれまで生じていた送信される周波数と受信できる周波数の食い違いをなくし、自己診断を可能にしている。

次に添付図面を参照して本発明による自己診断機能付無線装置の実施例を詳細に説明する。図１を参照すると、本発明による自己診断機能付無線装置の実施例は、同一無線周波数で送受信し、スイッチ部14のループバックスイッチ32を受信部16の入力端38と送信部20の出力端40との間に配設され、制御回路22で自己診断において、送信に応じたローカル周波数を有するローカル信号52および66（f_TX）をローカル発振器24に発生させ、ローカル信号52および66（f_TX(=f_RX)）と受信時のローカル信号52（f_RX-f_IF）の周波数差で表わされる周波数（f_IF）を有する制御信号72を生成し、生成した制御信号72をループバックスイッチ32に供給することによりループバックスイッチ32をオン状態にするとともに、周波数変換して、周波数（f_TX+f_IF）および（f_TX-f_IF）を受信部16の入力端38に供給し、IFフィルタ46で除去し、ループバックによってこれまで生じていた送信される周波数と受信できる周波数の食い違いをなくして、自己診断を可能にしている。無線装置10は、同一周波数で送受信する条件を前提にしている。

本実施例は、本発明の自己診断機能付無線装置を無線装置10に適用した場合である。本発明と直接関係のない部分について図示および説明を省略する。以下の説明で、信号はその現れる接続線の参照番号で指示する。

無線装置10は、図１に示すように、アンテナ12、スイッチ部14、受信部16、ベースバンド回路18、送信部20、制御回路22およびローカル発生器24を含む。

アンテナ12は、送受信において高周波電流を電波として空間に放射または逆に空間の電波を高周波電流へ相互に変換する機能を有する。アンテナ12は、送信におけるスイッチ部14からの高周波信号26を電波28として放射し、受信における電波28を高周波信号26に変換し、スイッチ部14に供給する。

スイッチ部14は、アンテナスイッチ30およびループバックスイッチ32を有する。アンテナスイッチ30は、受信した高周波信号26を高周波信号34として受信部16に供給する選択と送信部20からの高周波信号36を高周波信号26としてアンテナ12に供給する選択する機能を有する。アンテナスイッチ30は、端子30aがアンテナ12に接続され、端子30bが受信部16の入力側38に接続され、端子30cが送信部20の出力側40に接続されている。アンテナスイッチ30およびループバックスイッチ32は、後述する制御回路22によりそれぞれ制御される。

ループバックスイッチ32は、送信信号を受信側に供給選択する機能を有する。ループバックスイッチ32は、端子32aが送信部20の出力側40に接続され、端子30bが受信部16の入力側38に接続されている。ループバックスイッチ32は、ミキサとしての機能も有する。ミキサ機能を発揮させる上でループバックスイッチ32は、トランジスタのスイッチング機能を用いてもよい。

受信部16は、高周波信号34をダウンコンバートし、復調する機能を有する。受信部16は、RF（Radio Frequency）アンプ42、ミキサ44、IF（Intermediate Frequency）フィルタ46および復調器48を含む。RFアンプ42は、入力した高周波信号または変調信号をローノイズアンプ（LNA）で広帯域に増幅して、出力信号50をミキサ44に出力する。

ミキサ44は、出力信号50とローカル発生器24が出力するローカル信号52を入力し、混合してIF周波数信号を生成し、生成したIF周波数信号54をIFフィルタ46に出力する。ミキサ44は、本実施例ではローカル信号52を減算入力する。IFフィルタ46は、IF周波数信号54に対してチャネル選択し、選択した所望の周波数帯域だけを抽出し、抽出した出力信号56を復調器48に出力する。復調器48は、供給される出力信号56を復調し、復調信号58をベースバンド回路26に出力する。

ベースバンド回路18は、復調信号をベースバンド処理して受信情報として生成し、また、入力される送信情報に対してベースバンド処理して送信信号を出力する機能を有する。ベースバンド回路18は、制御回路22の制御に応じて試験信号を出力する機能も有する。ベースバンド回路18は、復調信号58を入力する。ベースバンド回路18は、入力される送信情報に対してベースバンド処理された変調信号60を送信部20の変調器62に出力する。

送信部20は、変調器62およびパワーアンプ64を含む。変調器62は、送信時にローカル発生器24からキャリア信号として出力されるローカル信号66をベースバンド回路18から出力される変調信号60で変調して、アップコンバートした変調信号68をパワーアンプ64に出力する。パワーアンプ64は、アップコンバートした変調信号68を所望の出力電力まで増幅する。パワーアンプ64は、増幅した変調信号として高周波信号36をスイッチ部14に供給する。すなわち、パワーアンプ64は、高周波信号36をスイッチ部14の端子30cおよび端子32aに供給する。

制御回路22は、スイッチ部14の切換えおよびベースバンド回路18の出力を制御する機能を有する。制御回路22は、スイッチ部14のアンテナスイッチ30およびループバックスイッチ32それぞれを切り換える制御信号70および72を生成し、生成した制御信号70および72をアンテナスイッチ30およびループバックスイッチ32それぞれに出力する。また、制御回路22は、ベースバンド回路18を制御する制御信号74を生成し、生成した制御信号74をベースバンド回路18に出力する。ベースバンド回路18は、供給される制御信号74に応じて試験信号としての変調信号60を出力させることができる。さらに、制御回路22は、受信信号の周波数f_RXと受信時のローカル信号の周波数f_RX-f_IFとの周波数差、すなわち、周波数f_IFの制御信号72を生成する機能も有する。制御回路22は、送信、受信および自己診断に応じてローカル発生器24の発振周波数を異ならせるように、図示しないが制御信号を生成し、ローカル発生器24に生成した制御信号を供給している。

ローカル発生器24は、複数の周波数を発振する機能を有し、本実施例では図示しない制御信号に応じて送信、受信および自己診断で用いる周波数を発振させ、ローカル信号52および66を生成する機能を有する。用いる動作モード、すなわち送信、受信および自己診断それぞれのモードで生成するローカル信号52および66の周波数は異なっていてもよい。ローカル信号52および66は、同一の周波数である。ローカル発生器24は、ローカル信号52をミキサ44に供給し、ローカル信号66を変調器62に供給する。ローカル発生器24は、送信および受信において異なる周波数を発振し、自己診断においてローカル信号52および66を同じ周波数を出力している。

次に本発明に係る自己診断機能付無線装置を適用した無線装置10の動作について記述する。無線装置10は、送信時に、制御回路22から制御信号70をアナログスイッチ30に供給して端子30c側を選択させ、制御回路22からの制御信号72をループバックスイッチ32に供給してループバックスイッチ32をオフ状態にするように選択する。無線装置10は、ベースバンド回路18、ローカル発生器24および送信部20を動作させて高周波信号36を、アナログスイッチ30を介してアンテナ12から電波28を送信する。

この場合、送信時のローカル発生器24は、ローカル信号66の出力周波数を、パワーアンプ64や変調器62の出力周波数f_TXと同じ周波数にする。

また、無線装置10は、受信時にも、制御信号70をアナログスイッチ30に供給して端子30b側を選択させ、制御回路22からの制御信号72をループバックスイッチ32に供給してループバックスイッチ32をオフ状態にするように選択する。無線装置10は、アンテナ12で受信した電波28を高周波信号26に変換し、アナログスイッチ30を介して得られた高周波信号36を受信部16に供給する。無線装置10は、受信部16およびローカル発生器24を動作させてベースバンド回路18に復調信号58を供給する。

この場合、受信しようとしている周波数をf_RXに設定する。ミキサ44が生成したIF周波数信号54の周波数f_IFが出力されることから、受信時のローカル発生器24は、ローカル信号52の出力周波数f_RX-f_IFを出力する。本実施例では、受信信号の周波数f_TXより低い周波数のローカル信号を出力する、いわゆるローワー（Lower）ローカルでの受信動作を想定している。

さらに、無線装置10は、自己診断のループバック動作時において、まずローカル発生器24から送信時の周波数、すなわち周波数f_TXを出力させる。無線装置10は、この状態で送信部20および受信部16を同時に動作させる。無線装置10は、アナログスイッチ30を送信側に選択し、この場合のローカル信号66の送信周波数f_TXに一致する周波数を出力する。

制御回路22は、周波数f_IFの制御信号72をループバックスイッチ32に出力させ、ループバックスイッチ32をオン状態にスイッチングさせる。ルーブバックスイッチ32はミキサとして動作する。この結果、受信部16の入力端38での受信信号は、２種類の周波数f_TX+f_IFおよびf_TX-f_IFの信号が同時に入力される。

また、ローカル発生器24は、自己診断のループバック動作時において周波数f_TXのローカル信号52をミキサ44に出力する。

したがって、ミキサ44には、周波数f_TX+f_IFおよびf_TX-f_IF、ならびに周波数f_TXが入力される。ここで、前者の周波数は本来の受信周波数に相当し、後者の周波数はイメージ周波数となる。イメージ周波数は、受信周波数であるf_TX+f_IFに対して2×f_IF分、離れた周波数になる。ミキサ44は、周波数f_IFおよび-f_IFを出力する。IFフィルタ46は供給される周波数からイメージ周波数が除去され、復調器48には出力されず、周波数f_TX+f_IF側から得られる周波数f_IFの成分だけが受信される。これにより、正常なループバック動作が可能となる。

このように動作させることにより送信時と受信時とでローカル発生器24の出力周波数が異なる無線装置であっても、従来の構成に比べて簡単な構成でループバックスイッチを受信時のIF周波数相当の制御信号で動作させることによって周波数を変換し、この結果、無線装置はベースバンド回路18から試験信号を変調信号60として送り、復調された復調信号58と試験信号とを比較することでループバック動作による自己診断が可能となる。

次に本発明に係る自己診断機能付無線装置を適用した無線装置10の他の実施例を図２に示す。本実施例は、スイッチ部14の構成だけが先の実施例の構成と異なっている。

スイッチ部14は、一般的に利用されている半導体スイッチ76および78を有する。スイッチ76および78は、先の実施例におけるアンテナスイッチ30とループバックスイッチ32の機能を発揮するように一体的に形成されている。すなわち、スイッチ76および78の共通端子80には、アンテナ12が接続されている。スイッチ76における端子82は受信部16の入力端子38に接続されている。また、スイッチ78における端子84は送信部20の出力端子40に接続されている。これらスイッチ76および78は、アンテナスイッチの機能とループバックスイッチの機能とを兼ねている。

スイッチ部14には、受信時において制御回路22からオフ状態にする制御信号70およびオン状態にする制御信号72がそれぞれ供給される。これによりスイッチ部14はスイッチ76だけがオン状態になる。このとき、制御回路22は、周波数成分を含まない制御信号72を生成している。

また、スイッチ部14には、送信時において制御回路22からオン状態にする制御信号70およびオフ状態にする制御信号72がそれぞれ供給される。これによりスイッチ部14はスイッチ78だけがオン状態になる。このときも、制御回路22は、周波数成分を含まない制御信号70を生成している。受信時と送信時におけるスイッチ76および78は、逆相で制御され、動作することがわかる。

自己診断において、スイッチ部14は、スイッチ76および78が制御回路22により同相制御される。すなわち、制御回路22は、自己診断する場合、スイッチ76および78の両方が同時にオン状態になるように制御信号72および70を生成する。とくに、制御回路22は、周波数f_IF相当の周波数成分を含む制御信号72を生成する。

スイッチ部14は、送信、受信および自己診断において制御回路22から供給される制御信号70および72に応じて動作させる。とくに、自己診断において制御回路22は、周波数f_IF相当の周波数成分を含む制御信号72を生成し、スイッチ76に供給する。この供給によりスイッチ76では、ローカル発生器24から供給される周波数f_TXと周波数f_IFを混合される。この混合により受信部16には、周波数f_TX+f_IFおよびf_TX-f_IFが供給される。受信部16は、先の実施例における自己診断時の動作と同じ動作によって、正常なループバック動作を可能にする。本実施例における無線装置10は、ベースバンド回路18から試験信号を変調信号60として送信部20に送り、復調された復調信号58と試験信号とを比較することで自己診断を可能にする。

なお、本実施例におけるループバック動作時に、制御信号70および72を同時に同相駆動させてスイッチングさせているが、一方のスイッチを常にオン状態に固定し、他方のスイッチだけスイッチング動作させても同様に自己診断を可能にする。

このように構成し、動作させると、新たなスイッチを追加せず、アンテナスイッチ内の各スイッチ76および78の制御を分けるだけで送信、受信および自己診断を実現することが可能になる。

なお、本実施例の無線装置10は、受信部16にローワーローカルタイプのミキサを一つ用いたシングルコンバージョン方式を用い、送信部20に中間周波数を利用せず、ローカル発生器24での送信周波数相当の周波数を出力する方式を記述したが、この方式だけに限定されものでなく、受信部にアッパー（Upper）ローカルタイプのミキサを用いた場合でもそのまま適用可能である。

また、送信部20にミキサを用いた場合でも、送信時と受信時でローカル発生器24が出力する周波数が異なる場合に適用可能であることは言うまでもない。

本発明に係る自己診断機能付無線装置を適用した無線装置における実施例の概略的な構成を示すブロック図である。図１の無線装置における他の実施例の概略的な要部構成を示すブロック図である。

符号の説明

10 無線装置
12 アンテナ
14 スイッチ部
16 受信部
18 ベースバンド回路
20 送信部
22 制御回路
24 ローカル発生器
30 アンテナスイッチ
32 ループバックスイッチ

Claims

同一無線周波数で送受信し、故障診断や調整においてループバックにより自己診断する自己診断機能付無線装置において、該装置は、
受信手段の入力端と送信手段の出力端との間にあって周波数混合機能を有する切換手段と、
送信と受信それぞれに応じて第１および第２のローカル周波数を発生し、前記送信手段および前記受信手段の両方に発生したローカル周波数を有するローカル信号を供給する発振手段と、
該装置の自己診断において、前記発振手段に第１のローカル信号を発生させ、第１のローカル信号と第２のローカル信号の周波数差で表わされる周波数を有する制御信号を生成する制御手段とを含み、
該制御手段は、生成した制御信号を前記切換手段に供給して、該切換手段を駆動状態にすることを特徴とする自己診断機能付無線装置。
請求項１に記載の装置において、前記切換手段は、アンテナに接続される共通端子を有し、前記受信に応じて前記アンテナから前記受信手段に受信信号を供給する第１のスイッチと、
前記送信に応じて前記送信手段から前記アンテナに送信信号を供給する第２のスイッチとを含み、
前記制御手段は、前記受信および前記送信のいずれかでは第１および第２のスイッチを逆相に動作させ、前記自己診断では第１および第２のスイッチを、同相に動作させる制御信号を生成し、第１および第２のスイッチのいずれかに、第１のローカル信号と第２のローカル信号の周波数差で表わされる周波数を有する制御信号を生成し、生成した制御信号を供給することを特徴とする自己診断機能付無線装置。
請求項１に記載の装置において、前記切換手段は、アンテナに接続される共通端子を有し、前記受信に応じて前記アンテナから前記受信手段に受信信号を供給する第１のスイッチと、
前記送信に応じて前記送信手段から前記アンテナに送信信号を供給する第２のスイッチとを含み、
前記制御手段は、前記受信および前記送信のいずれかでは第１および第２のスイッチを逆相に動作させる制御信号を生成し、
前記自己診断で第１および第２のスイッチの一方に第１のローカル信号と第２のローカル信号の周波数差で表わされる周波数を有する第１制御信号と、第１および第２のスイッチの他方をオン状態に固定して動作させる第２制御信号とを生成し、生成した第１および第２制御信号を第１および第２のスイッチに供給することを特徴とする自己診断機能付無線装置。