JP2020188308A - Wireless device and wireless system - Google Patents

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Abstract

To provide a radio device and a radio system that can practically control the polarization of two-system electromagnetic waves used in communication that uses rotation polarization.SOLUTION: A wireless system that communicates using two-system radio waves in which polarization is rotated at a frequency independent of the frequency of a carrier wave generates two-system carrier waves with different PLL circuits, measures a synthesis result after synthesizing the two-system carrier waves, controls the phase relationship between the two-system carrier waves using a measurement result, and performs a procedure of keeping the phase of polarization rotation within an allowable value after a procedure of keeping the phase of the two-system carrier waves within an allowable value.SELECTED DRAWING: Figure 2B

Description

本発明は偏波が任意の周波数で回転する電磁波を用いて通信を行う無線機、および無線機を用いる無線システムを実現する技術に関する。 The present invention relates to a radio that communicates using electromagnetic waves whose polarization rotates at an arbitrary frequency, and a technique for realizing a radio system using the radio.

多数の機器をインターネットに結合し、機器の状態に関する信号を収集し、信号の内容に基づき機器を制御する信号をインターネットを用いて配信し、機器を構成要素とする各種システムの高効率稼動を実現するInternet of Things (IoT)というコンセプトが注目を浴びている。 A large number of devices are connected to the Internet, signals related to the state of the devices are collected, and signals that control the devices based on the contents of the signals are distributed using the Internet, realizing highly efficient operation of various systems whose components are the devices. The concept of the Internet of Things (IoT) is drawing attention.

無線通信は送信機と受信機の間に障害物が存在しない、見通し通信路と呼ばれる無線伝播路が存在する場合、良好な通信が確保できる。一方、そのような見通し通信路が存在しない場合は、一般に電磁波は送受信機を取り囲む空間に存在する障害物によって一部は反射され、その他の部分は障害物内部に侵入し、その後該障害物を透過して障害物外部を再び伝播する。 In wireless communication, good communication can be ensured when there is no obstacle between the transmitter and the receiver and there is a wireless propagation path called a line-of-sight communication path. On the other hand, when such a line-of-sight communication path does not exist, electromagnetic waves are generally partially reflected by obstacles existing in the space surrounding the transmitter / receiver, and other parts invade the inside of the obstacle, and then the obstacle is removed. It penetrates and propagates outside the obstacle again.

このような、障害物に対する反射および透過の際には、横波のベクトル波である電磁波は、電磁波が障害物に入射する際の該電磁波のベクトルと障害物上の入射点における該障害物の法線ベクトルとで決定される固有な偏波の変化を被る。電磁波はベクトル波の横波であるから、その偏波の変化を知ることができないと受信機は良好な受信波を得ることができない。なぜならば、電波を獲得するデバイスであるアンテナは、到来する電磁波のベクトル方向とアンテナ上を流れる電流の方向が一致したときに、最大の受信電力を発生するからである。 In the case of such reflection and transmission to an obstacle, the electromagnetic wave which is a vector wave of a transverse wave is a method of the vector of the electromagnetic wave when the electromagnetic wave is incident on the obstacle and the obstacle at the incident point on the obstacle. It suffers from unique polarization changes determined by the line vector. Since an electromagnetic wave is a transverse wave of a vector wave, the receiver cannot obtain a good received wave unless the change in its polarization is known. This is because the antenna, which is a device that acquires radio waves, generates the maximum received power when the vector direction of the incoming electromagnetic wave and the direction of the current flowing on the antenna match.

無線機は制御すべき機器から所望の信号を得るために適当な場所に設置されるので、その位置および方向を指定することは一般的に不可能である。また、見通し通信路が存在しない場合は、反射および透過によって変化する偏波の状態を知ることは極めて困難である。換言すれば、受信機が良好な通信を実現するために十分な強度の到来波の信号を得る必要があり、送受信機が通信に用いる電磁波の偏波を制御することによって、特に見通し通信路が確保できない送受信期間に障害物が存在する無線通信環境で、良好な通信品質を実現することが可能である。 Since the radio is installed in a suitable place to obtain the desired signal from the device to be controlled, it is generally impossible to specify its position and direction. Moreover, in the absence of a line-of-sight communication path, it is extremely difficult to know the state of polarization that changes due to reflection and transmission. In other words, it is necessary for the receiver to obtain a signal of the incoming wave of sufficient strength to realize good communication, and by controlling the polarization of the electromagnetic wave used by the transmitter / receiver for communication, the line-of-sight communication path is particularly improved. It is possible to achieve good communication quality in a wireless communication environment in which obstacles exist during the transmission / reception period that cannot be secured.

送受信機の偏波制御を実現する手段の一つに回転偏波通信技術がある。回転偏波は偏波が搬送波より低い周波数で回転するためにその回転角を商用のデジタル信号処理デバイスで制御することが可能であり、送受信機が搬送波周波数より低い時間分解能において適当なタイミングを使用することにより所望の偏波を使用することが可能となる。 Rotational polarization communication technology is one of the means for realizing polarization control of a transmitter / receiver. Rotational polarization allows the angle of rotation to be controlled by a commercial digital signal processing device because the polarization rotates at a frequency lower than the carrier frequency, and the transmitter / receiver uses appropriate timing at a time resolution lower than the carrier frequency. By doing so, it becomes possible to use the desired polarization.

回転偏波通信技術の例として、特開2017−046117号公報(特許文献1)がある。回転偏波は空間的に直交する2つのアンテナから同期の取れた搬送波でアップコンバートされる信号を伝送するために、2系統の搬送波の同期を取ることが必須となる。無線通信に使用される周波数は数百MHzから数GHzであるため、クロック周波数の上限から1GHz程度の商用の汎用デジタル信号処理デバイスでこの周波数帯の信号の波形を制御することは極めて困難である。無線機が送信する電磁波の特性を制御する為には、送信している電磁波の状態を無線機自体が監視して該状態を一定に保つ技術の導入が不可欠である。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-046117 (Patent Document 1) is an example of the rotationally polarized wave communication technology. For rotationally polarized waves, it is essential to synchronize the two carriers in order to transmit a signal that is up-converted by a synchronized carrier wave from two spatially orthogonal antennas. Since the frequency used for wireless communication ranges from several hundred MHz to several GHz, it is extremely difficult to control the waveform of signals in this frequency band with a commercial general-purpose digital signal processing device of about 1 GHz from the upper limit of the clock frequency. .. In order to control the characteristics of the electromagnetic waves transmitted by the radio, it is indispensable to introduce a technique in which the radio itself monitors the state of the transmitted electromagnetic waves and keeps the state constant.

無線機が送信信号の状態を監視して、通信品質の向上を図る送信波を制御する技術として特開2007−312257号公報(特許文献2)記載の先行技術では、無線機が折り返しループを具備し、同ループで試験信号を送受信し受信信号の品質で送信可否の判断を行うことが開示される。 In the prior art described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-312257 (Patent Document 2) as a technique for controlling a transmission wave in which a radio device monitors the state of a transmission signal to improve communication quality, the radio device includes a folding loop. Then, it is disclosed that the test signal is transmitted and received in the same loop, and the quality of the received signal is used to determine whether or not transmission is possible.

特開2017−046117号公報JP-A-2017-046117 特開2007−312257号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-312257

特許文献1の無線機では、2つのアンテナから放射される搬送波は単一の信号源で生成されているため、搬送波の位相同期は容易である。しかし、搬送波が独立な複数の信号源で生成される場合等には、2つの搬送波の位相同期は保証されない。 In the radio of Patent Document 1, since the carrier waves radiated from the two antennas are generated by a single signal source, the phase synchronization of the carrier waves is easy. However, when the carrier waves are generated by a plurality of independent signal sources, the phase synchronization of the two carrier waves is not guaranteed.

空間的に直交する2つのアンテナを用いて任意の偏波が形成できるようにする為には、搬送波周波数領域で直交する2つのアンテナから放射される電磁波の位相同期を取る必要がある。無線通信で使用される搬送波の周波数は通常300MHzから3GHzの間であり、この周波数領域では商用のデジタル信号処理デバイスで2系統の異なる搬送波位相を制御することはデジタル信号処理のクロックの速度が数GHzから数10GHzとなるために一般に困難である。このために、アナログ処理により2系統の搬送波の位相同期を取る手段が必要となる。 In order to be able to form arbitrary polarized waves using two spatially orthogonal antennas, it is necessary to synchronize the phase of the electromagnetic waves radiated from the two antennas orthogonal to each other in the carrier frequency domain. The carrier frequency used in wireless communication is typically between 300MHz and 3GHz, and controlling two different carrier phases with a commercial digital signal processing device in this frequency domain is a number of digital signal processing clock speeds. It is generally difficult because it goes from GHz to several tens of GHz. For this reason, a means for achieving phase synchronization of two carriers by analog processing is required.

送信信号の状態を監視して送信波を制御する技術である特許文献2では、無線機は折り返しループで得られる受信信号から送信信号の品質を知るのであって、送信信号の波形に関する情報を直接知ることはできず、送受信に用いる電磁波の偏波を直接制御することはできない。 In Patent Document 2, which is a technique for monitoring the state of a transmission signal and controlling a transmission wave, the radio knows the quality of the transmission signal from the reception signal obtained in the loop back, and directly obtains information on the waveform of the transmission signal. It cannot be known, and the polarization of electromagnetic waves used for transmission and reception cannot be directly controlled.

係る状況において、回転偏波を用いる通信で使用される2系統の電磁波の偏波を、実用上制御することが必要である。 In such a situation, it is necessary to practically control the polarization of two systems of electromagnetic waves used in communication using rotational polarization.

本願発明の一側面は、偏波が搬送波の周波数と独立な周波数で回転する2系統の電波を用い、2系統の搬送波の位相と偏波回転の位相の夫々の偏差が許容値内である場合に通信を行う無線システムの制御方法である。 One aspect of the present invention is the case where two radio waves whose polarization is rotated at a frequency independent of the carrier frequency are used and the deviations between the phases of the two carriers and the phases of the polarization rotation are within the permissible values. It is a control method of a wireless system that communicates with a carrier wave.

本発明の好ましい他の一側面は、2系統の搬送波の位相を許容値内に収める手順の後に、偏波回転の位相を許容値内に収める手順を行うことである。 Another preferable aspect of the present invention is to carry out a procedure for keeping the phase of the two carriers within the allowable value and then a procedure for keeping the phase of the polarization rotation within the allowable value.

本発明のさらに具体的な側面は、2系統の電波を用いるために、第1の信号経路および第2の信号経路を用い、2系統の搬送波として、第1の搬送波と第2の搬送波を用い、偏波を回転させるために、第1の回転偏波信号および第2の回転偏波信号を用いる。第1の信号経路において、第1の搬送波を第1のPLL回路により供給し、第2の信号経路において、第2の搬送波を第2のPLL回路により供給する。第1の信号経路において、第1の回転偏波信号と第1の既知の信号を選択的に供給し、第2の信号経路において、第2の回転偏波信号と第2の既知の信号を選択的に供給し、第1の信号経路および第2の信号経路に、情報信号と第3の既知の信号を選択的に供給する。そして、2系統の搬送波の位相の偏差が許容値内であるかどうかを評価する際には、第1の信号経路および第2の信号経路に、第3の既知の信号を供給し、第1の信号経路に第1の搬送波と第1の既知の信号を供給し、第2の信号経路に第2の搬送波と第2の既知の信号を供給し、第1の信号経路の信号と第2の信号経路の信号が同相かどうかを判定する。 A more specific aspect of the present invention is to use the first signal path and the second signal path in order to use two systems of radio waves, and to use the first carrier wave and the second carrier wave as the two carriers. , A first rotationally polarized signal and a second rotationally polarized signal are used to rotate the polarization. In the first signal path, the first carrier wave is supplied by the first PLL circuit, and in the second signal path, the second carrier wave is supplied by the second PLL circuit. In the first signal path, the first rotationally polarized signal and the first known signal are selectively supplied, and in the second signal path, the second rotationally polarized signal and the second known signal are supplied. It is selectively supplied, and an information signal and a third known signal are selectively supplied to the first signal path and the second signal path. Then, when evaluating whether or not the phase deviation of the two carriers is within the allowable value, a third known signal is supplied to the first signal path and the second signal path, and the first signal path is supplied. The first carrier and the first known signal are supplied to the signal path of, the second carrier and the second known signal are supplied to the second signal path, and the signal of the first signal path and the second signal are supplied. Determines if the signals in the signal path of are in phase.

本発明の他の好ましい一側面は、情報信号を生成する情報信号発生器と、情報信号を2系統に分岐する第1の信号経路および第2の信号経路と、余弦波を生成する回転偏波余弦波発生器と、正弦波を生成する回転偏波正弦波発生器と、第1の信号経路において、経路に流れる信号に前記余弦波を合成する第1の乗算器と、第2の信号経路において、経路に流れる信号に前記正弦波を合成する第2の乗算器と、第1の搬送波を生成する第1のPLL回路と、第2の搬送波を生成する第2のPLL回路と、第1の信号経路において、該経路に流れる信号に第1の搬送波を合成する第3の乗算器と、第2の信号経路において、該経路に流れる信号に第2の搬送波を合成する第4の乗算器と、第1の信号経路からの信号を電波として空間に放射する第1のアンテナと、第2の信号経路からの信号を電波として空間に放射する第2のアンテナと、所定のトレーニング期間において、第1のPLL回路と第2のPLL回路の再起動を複数回繰り返す信号処理回路と、を備える無線機である。 Another preferred aspect of the invention is an information signal generator that produces an information signal, a first and second signal path that splits the information signal into two systems, and a rotational polarization that produces a sine wave. A cosine wave generator, a rotating polarization sine wave generator that generates a sine wave, a first multiplier that synthesizes the cosine wave with a signal flowing in the path in the first signal path, and a second signal path. In, a second multiplier that synthesizes the sine wave with a signal flowing in the path, a first PLL circuit that generates a first carrier, a second PLL circuit that generates a second carrier, and a first In the signal path of, a third multiplier that synthesizes a first carrier with the signal flowing through the path, and a fourth multiplier that synthesizes a second carrier with the signal flowing through the path in the second signal path. A first antenna that radiates a signal from the first signal path into space as a radio wave, a second antenna that radiates a signal from a second signal path into space as a radio wave, and a predetermined training period. It is a radio device including a signal processing circuit that repeats restarting the first PLL circuit and the second PLL circuit a plurality of times.

回転偏波を用いる通信で使用される2系統の電磁波の偏波を、実用上制御することができる。 It is possible to practically control the polarization of two systems of electromagnetic waves used in communication using rotational polarization.

実施例1の無線機の構成ブロック図。The block diagram of the radio equipment of Example 1. 実施例1の無線システムの通信プロトコルの例を示す流れ図。The flow chart which shows the example of the communication protocol of the wireless system of Example 1. FIG. 実施例1の無線システムの同相合成閾値設定の例を示す流れ図。The flow chart which shows the example of the common mode synthesis threshold setting of the wireless system of Example 1. 実施例1の無線システムの他の通信プロトコルの例を示す流れ図。The flow chart which shows the example of another communication protocol of the wireless system of Example 1. FIG. 実施例2の無線機の構成ブロック図。The block diagram of the radio equipment of Example 2. 実施例3の無線機の構成ブロック図。The block diagram of the radio equipment of Example 3. 実施例4の無線機の構成ブロック図。The block diagram of the radio device of Example 4. 実施例5の無線機の構成ブロック図。The block diagram of the radio device of Example 5. 実施例5の無線システムの通信プロトコルの例を示す流れ図。The flow chart which shows the example of the communication protocol of the wireless system of Example 5. 実施例6の無線機の構成ブロック図。The block diagram of the radio equipment of Example 6. 実施例7の無線機の構成ブロック図。FIG. 6 is a block diagram of the configuration of the radio of the seventh embodiment. 実施例8の無線機の構成ブロック図。The block diagram of the radio equipment of Example 8. 実施例9の無線機の構成ブロック図。The block diagram of the radio device of Example 9. 実施例10の無線機の構成ブロック図。The block diagram of the radio equipment of Example 10. 実施例11の昇降機監視・制御システムの例を示す透過斜視図。A transparent perspective view showing an example of an elevator monitoring / control system according to the eleventh embodiment. 実施例12の変電所監視・制御システムの例を示す構成図。The block diagram which shows the example of the substation monitoring and control system of Example 12.

実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。本発明の思想ないし趣旨から逸脱しない範囲で、その具体的構成を変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。 The embodiment will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not construed as being limited to the description of the embodiments shown below. It is easily understood by those skilled in the art that a specific configuration thereof can be changed without departing from the idea or purpose of the present invention.

以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、重複する説明は省略することがある。 In the configuration of the invention described below, the same reference numerals may be used in common among different drawings for the same parts or parts having similar functions, and duplicate description may be omitted.

同一あるいは同様な機能を有する要素が複数ある場合には、同一の符号に異なる添字を付して説明する場合がある。ただし、複数の要素を区別する必要がない場合には、添字を省略して説明する場合がある。 When there are a plurality of elements having the same or similar functions, they may be described by adding different subscripts to the same reference numerals. However, if it is not necessary to distinguish between a plurality of elements, the subscript may be omitted for explanation.

本明細書等における「第1」、「第2」、「第3」などの表記は、構成要素を識別するために付するものであり、必ずしも、数、順序、もしくはその内容を限定するものではない。また、構成要素の識別のための番号は文脈毎に用いられ、一つの文脈で用いた番号が、他の文脈で必ずしも同一の構成を示すとは限らない。また、ある番号で識別された構成要素が、他の番号で識別された構成要素の機能を兼ねることを妨げるものではない。 Notations such as "first", "second", and "third" in the present specification and the like are attached to identify the components, and do not necessarily limit the number, order, or contents thereof. is not. In addition, numbers for identifying components are used for each context, and numbers used in one context do not always indicate the same composition in other contexts. Further, it does not prevent the component identified by a certain number from having the function of the component identified by another number.

図面等において示す各構成の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本発明は、必ずしも、図面等に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。 The position, size, shape, range, etc. of each configuration shown in the drawings and the like may not represent the actual position, size, shape, range, etc. in order to facilitate understanding of the invention. Therefore, the present invention is not necessarily limited to the position, size, shape, range, etc. disclosed in the drawings and the like.

以下で説明する実施例では、無線機が送信信号の波形を調べて波形が所望の偏波を形成するように送信波を制御する手段を説明している。 In the embodiments described below, a means for the radio to examine the waveform of the transmitted signal and control the transmitted wave so that the waveform forms a desired polarization is described.

一例を挙げるならば、送信機は、情報信号に第1の搬送波とは異なる周波数の正弦波を掛け合わせた結果に第1の搬送波を重畳する系統と、情報信号に第2の搬送波とは異なる周波数の余弦波を掛け合わせた結果に第2の搬送波を重畳する系統を具備している。第1の搬送波と第2の搬送波は同一周波数である。そして、これら2系統の出力を夫々分岐し合成する経路を具備し、合成結果を測定する機能を具備している。合成結果の測定結果を用いて2系統の搬送波発生回路を制御し、2系統の搬送波の位相を等しくして2系統の出力を空間的に直交する2つのアンテナから夫々空間に放射することができる。 For example, the transmitter is different from the system in which the first carrier wave is superimposed on the result of multiplying the information signal by a sine wave having a frequency different from that of the first carrier wave, and the information signal is different from the second carrier wave. It has a system in which a second carrier wave is superimposed on the result of multiplying the cosine wave of the frequency. The first carrier wave and the second carrier wave have the same frequency. Then, each of these two systems is provided with a route for branching and synthesizing the outputs, and has a function of measuring the synthesis result. It is possible to control the two carrier wave generation circuits by using the measurement result of the synthesis result, equalize the phases of the two carrier waves, and radiate the outputs of the two carriers into space from two spatially orthogonal antennas. ..

また、その他の一例を挙げるならば、送信機は情報信号に第1の搬送波とは異なる周波数の正弦波と定数を選択的に掛け合わせた結果に第1の搬送波を重畳する系統と、情報信号に第2の搬送波とは異なる周波数の余弦波と定数を選択的に掛け合わせた結果に第2の搬送波を重畳する系統を具備する。第1の搬送波と第2の搬送波は同一周波数である。そして、これら2系統の出力を夫々分岐し合成する経路を具備し、該合成結果を測定する機能を具備する。そして、2系統とも定数を掛け合わせた場合の測定結果を用いて、2系統の搬送波発生回路を制御する。2系統の搬送波の位相を等しくした後に、2系統夫々に正弦波および余弦波を掛け合わせた場合の2系統の出力を空間的に直交する2つのアンテナから夫々空間に放射する。 To give another example, the transmitter has a system in which the first carrier wave is superimposed on the result of selectively multiplying the information signal by a sine wave having a frequency different from that of the first carrier wave and a constant wave, and the information signal. It is provided with a system in which the second carrier wave is superimposed on the result of selectively multiplying a sine wave having a frequency different from that of the second carrier wave and a constant wave. The first carrier wave and the second carrier wave have the same frequency. Then, each of these two systems is provided with a route for branching and synthesizing the outputs, and has a function of measuring the synthesis result. Then, the carrier wave generation circuit of the two systems is controlled by using the measurement result when the constants are multiplied for both systems. After equalizing the phases of the carriers of the two systems, the outputs of the two systems when the sine wave and the cosine wave are multiplied for each of the two systems are radiated into space from two spatially orthogonal antennas.

また、その他の一例を挙げるならば、送信機は同一の周波数の搬送波を発生するPLL回路を2つ具備している。そして、情報信号にPLL回路で発生した搬送波とは異なる周波数の正弦波と定数を選択的に掛け合わせた結果に第一のPLL回路で発生した搬送波を重畳する系統と、情報信号にPLL回路で発生した搬送波とは異なる周波数の余弦波と定数を選択的に掛け合わせた結果に第二のPLL回路で発生した搬送波を重畳する系統を具備している。そして、該2系統の出力を夫々分岐し合成する経路を具備し、該合成結果を測定する機能を具備する。2系統とも定数を掛け合わせた場合の測定結果を用いて2系統の夫々のPLL回路を制御し、2系統の搬送波の位相が等しくなるまでPLL回路の停止・再起動を繰り返す。2系統の搬送波の位相を等しくした後に、2系統夫々に正弦波および余弦波を掛け合わせて該2系統の出力を空間的に直交する2つのアンテナから夫々空間に放射する。 Further, to give another example, the transmitter includes two PLL circuits that generate a carrier wave having the same frequency. Then, a system in which the carrier wave generated in the first PLL circuit is superimposed on the result of selectively multiplying the information signal by a sine wave having a frequency different from that of the carrier wave generated in the PLL circuit and a constant, and the information signal in the PLL circuit. It has a system that superimposes the carrier wave generated by the second PLL circuit on the result of selectively multiplying the cosine wave and the constant of the frequency different from the generated carrier wave. Then, it is provided with a route for branching and synthesizing the outputs of the two systems, respectively, and has a function of measuring the synthesis result. The PLL circuits of the two systems are controlled using the measurement results when the constants are multiplied for both systems, and the PLL circuits are repeatedly stopped and restarted until the phases of the carriers of the two systems are equal. After making the phases of the carriers of the two systems equal, the two systems are multiplied by a sine wave and a cosine wave, and the outputs of the two systems are radiated into space from two spatially orthogonal antennas.

また、その他の一例を挙げるならば、送信機は同一の周波数の搬送波を発生するPLL回路を2つ具備し、情報信号に第一のPLL回路で発生した搬送波とは異なる周波数の正弦波と定数を選択的に掛け合わせた結果に第一のPLL回路で発生した搬送波を重畳する系統と、情報信号に第二のPLL回路で発生した搬送波とは異なる周波数の余弦波と定数を選択的に掛け合わせた結果に第二のPLL回路で発生した搬送波を重畳する系統を具備している。そして、2系統の出力を夫々分岐し合成する経路を具備し、該合成結果を測定する機能を具備する。また、閾値を記憶する装置を具備し、2系統とも定数を掛け合わせた場合の測定結果と該閾値を比較して測定値が閾値を越えるまで2系統の夫々のPLL回路の停止・再起動を繰り返す。これにより2系統の搬送波の位相を等しくした後に、2系統夫々に正弦波および余弦波を掛け合わせて、2系統の出力を空間的に直交する2つのアンテナから夫々空間に放射する。 To give another example, the transmitter is provided with two PLL circuits that generate a carrier wave of the same frequency, and a sine wave and a constant having a frequency different from that of the carrier wave generated by the first PLL circuit in the information signal. The system that superimposes the carrier wave generated by the first PLL circuit on the result of selectively multiplying the above, and the information signal is selectively multiplied by a sine wave and a constant with a frequency different from that of the carrier wave generated by the second PLL circuit. It has a system that superimposes the carrier wave generated in the second PLL circuit on the combined result. Then, each of the outputs of the two systems is provided with a route for branching and synthesizing, and has a function of measuring the synthesis result. In addition, it is equipped with a device that stores the threshold value, and the measurement result when the constants are multiplied in both systems is compared with the threshold value, and the PLL circuits of the two systems are stopped and restarted until the measured value exceeds the threshold value. repeat. As a result, after equalizing the phases of the carriers of the two systems, the sine wave and the cosine wave are multiplied for each of the two systems, and the outputs of the two systems are radiated into space from two spatially orthogonal antennas.

また、その他の一例を挙げるならば、送信機は同一の周波数の搬送波を発生するPLL回路を2つ具備する。情報信号に第一のPLL回路で発生した搬送波とは異なる周波数の正弦波と定数を選択的に掛け合わせた結果に第一のPLL回路で発生した搬送波を重畳する系統と、情報信号に第二のPLL回路で発生した搬送波とは異なる周波数の余弦波と定数を選択的に掛け合わせた結果に第二のPLL回路で発生した搬送波を重畳する系統を具備する。そして、該2系統の出力を夫々分岐し合成する経路を具備する。さらに、該合成結果をアナログ・デジタル変換する機能を具備し、CPU内部に閾値を格納するメモリを具備する。2系統とも定数を掛け合わせた場合の合成結果をアナログ・デジタル変換しCPUにデジタル信号として転送し、CPUはデジタル信号とメモリに格納された閾値を比較して測定値が閾値を越えるまで2系統の夫々のPLL回路の停止・再起動を繰り返して2系統の搬送波の位相を等しくする。その後に、2系統夫々に正弦波および余弦波を掛け合わせ、2系統の出力を空間的に直交する2つのアンテナから夫々空間に放射する。 Further, to give another example, the transmitter includes two PLL circuits that generate a carrier wave having the same frequency. A system that superimposes the carrier wave generated by the first PLL circuit on the result of selectively multiplying the information signal by a sine wave with a frequency different from that of the carrier wave generated by the first PLL circuit and a constant, and the second on the information signal. It is provided with a system in which the carrier wave generated by the second PLL circuit is superimposed on the result of selectively multiplying the cosine wave and the constant of the frequency different from the carrier wave generated by the PLL circuit of. Then, a route for branching and synthesizing the outputs of the two systems is provided. Further, it has a function of analog-digital conversion of the synthesis result, and has a memory for storing a threshold value inside the CPU. The synthesis result when the constants are multiplied by both systems is analog-digital converted and transferred to the CPU as a digital signal, and the CPU compares the digital signal with the threshold stored in the memory and the two systems until the measured value exceeds the threshold. The phases of the two carriers are made equal by repeating stopping and restarting each of the PLL circuits. After that, a sine wave and a cosine wave are multiplied by each of the two systems, and the outputs of the two systems are radiated into space from two spatially orthogonal antennas.

また、その他の一例を挙げるならば、送信機は同一の周波数の搬送波を発生するPLL回路を2つ具備する。情報信号に第一のPLL回路で発生した搬送波とは異なる周波数の正弦波と定数を選択的に掛け合わせた結果に該搬送波を重畳する系統と、情報信号に第二のPLL回路で発生した搬送波とは異なる周波数の余弦波と定数を選択的に掛け合わせた結果に該搬送波を重畳する系統を具備する。さらに、余弦波と正弦波の位相を調節する移相器を夫々具備している。さらに、2系統の出力を夫々分岐し合成する経路を具備し、該合成結果を測定する機能を具備している。2系統とも定数を掛け合わせた場合の測定結果を用いて2系統の夫々のPLL回路を制御し、2系統の搬送波の位相が等しくなるまでPLL回路の停止・再起動を繰り返して、2系統の搬送波の位相を等しくする。その後に、2系統夫々に正弦波および余弦波を掛け合わせた場合の該2系統の出力の測定結果を用いて2系統の夫々の移相器を制御し、2系統の正弦波と余弦波の位相がπ/2となるようにして空間的に直交する2つのアンテナから夫々空間に放射する。 Further, to give another example, the transmitter includes two PLL circuits that generate a carrier wave having the same frequency. A system in which the carrier wave is superimposed on the result of selectively multiplying the information signal by a sine wave having a frequency different from that of the carrier wave generated in the first PLL circuit and a constant wave, and a carrier wave generated in the second PLL circuit in the information signal. It is provided with a system in which the carrier wave is superimposed on the result of selectively multiplying a cosine wave having a frequency different from that of the sine wave and a constant wave. Further, each of them is equipped with a phase shifter for adjusting the phase of a cosine wave and a sine wave. Further, it is provided with a route for branching and synthesizing the outputs of the two systems, respectively, and has a function of measuring the synthesis result. The PLL circuits of each of the two systems are controlled using the measurement results when the constants are multiplied for both systems, and the PLL circuits are repeatedly stopped and restarted until the phases of the carriers of the two systems are equal. Make the carriers equal in phase. After that, the phase shifters of the two systems are controlled by using the measurement results of the outputs of the two systems when the sine wave and the cosine wave are multiplied by each of the two systems, and the sine wave and the cosine wave of the two systems are controlled. It radiates into space from two spatially orthogonal antennas so that the phase is π / 2.

また、その他の一例を挙げるならば、送信機は同一の周波数の搬送波を発生するPLL回路を2つ具備する。情報信号に第一のPLL回路で発生した搬送波とは異なる周波数の正弦波と定数を選択的に掛け合わせた結果に該搬送波を重畳する系統と、情報信号に第二のPLL回路で発生した搬送波とは異なる周波数の余弦波と定数を選択的に掛け合わせた結果に該搬送波を重畳する系統を具備する。そして、余弦波と正弦波が予め異なる初期位相の余弦波の集合と正弦波の集合から選択できる機能を2系統で夫々具備している。また、2系統の出力を夫々分岐し合成する経路を具備し、該合成結果を測定する機能を具備している。2系統とも定数を掛け合わせた場合の測定結果を用いて2系統の夫々のPLL回路を制御し、2系統の搬送波の位相が等しくなるまで停止・再起動を繰り返して、2系統の搬送波の位相を等しくする。その後に、2系統夫々に異なる初期位相の余弦波および正弦波を順次選択し正弦波および余弦波を掛け合わせた場合の2系統の出力の測定結果を用いて、2系統の夫々の移相器を制御する。そして、2系統の正弦波と余弦波の位相がπ/2となるようにして空間的に直交する2つのアンテナから夫々空間に放射する。 Further, to give another example, the transmitter includes two PLL circuits that generate a carrier wave having the same frequency. A system in which the carrier wave is superimposed on the result of selectively multiplying the information signal by a sine wave having a frequency different from that of the carrier wave generated in the first PLL circuit and a constant wave, and a carrier wave generated in the second PLL circuit in the information signal. It is provided with a system in which the carrier wave is superimposed on the result of selectively multiplying a cosine wave having a frequency different from that of the sine wave and a constant wave. The two systems each have a function of selecting from a set of cosine waves and a set of sine waves having initial phases in which the cosine wave and the sine wave are different in advance. Further, it is provided with a route for branching and synthesizing the outputs of the two systems, respectively, and has a function of measuring the synthesis result. The PLL circuit of each of the two systems is controlled using the measurement result when the constants are multiplied for both systems, and the phase of the two carriers is repeatedly stopped and restarted until the phases of the two carriers are equal. To be equal. After that, using the measurement results of the output of the two systems when the cosine wave and the sine wave of different initial phases are sequentially selected for each of the two systems and the sine wave and the sine wave are multiplied, each of the two systems is a phase shifter. To control. Then, the two antennas that are spatially orthogonal to each other are radiated into space so that the phases of the two sine waves and the cosine waves are π / 2.

本実施例では、回転偏波を用いて送受信機が所望の偏波を使用できる無線機の構成、およびその動作を説明する。 In this embodiment, the configuration of a radio device that allows the transmitter / receiver to use the desired polarized wave using the rotationally polarized wave, and its operation will be described.

図1は本実施例の無線機の構成を説明するブロック図である。回転偏波無線機101は情報信号発生器1と同期測定信号発生器2を具備し、情報信号切替器3が信号処理回路9で制御され、情報信号発生器1と同期測定信号発生器2を切替える。情報信号切替器3の出力は2分岐され、一方が第一の乗算器17によって第一の波形信号切替器15の出力と掛け合わされ、他方が第二の乗算器18によって第二の波形信号切替器16の出力と掛け合わされる。 FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a radio device of this embodiment. The rotary polarization radio 101 includes an information signal generator 1 and a synchronous measurement signal generator 2. The information signal switcher 3 is controlled by a signal processing circuit 9, and the information signal generator 1 and the synchronous measurement signal generator 2 are used. Switch. The output of the information signal switch 3 is split into two, one is multiplied by the output of the first waveform signal switch 15 by the first multiplier 17, and the other is switched the second waveform signal by the second multiplier 18. It is multiplied by the output of the vessel 16.

情報信号発生器1は情報信号ωを生成し、同期測定信号発生器2はωと同じ程度の周波数で既知のトレーニング信号ωを生成する。ωはたとえばオール“1”の信号である。 The information signal generator 1 generates the information signal ω I , and the synchronous measurement signal generator 2 generates the known training signal ω T at a frequency similar to ω I. ω T is, for example, an all “1” signal.

信号処理回路9は、例えばマイクロコンピュータであり、回転偏波無線機101の動作を所定のプログラムに基づいて制御する。制御はソフトウェアで行ってもよいし、ハードウェアでもよい。 The signal processing circuit 9 is, for example, a microcomputer, and controls the operation of the rotating polarization radio 101 based on a predetermined program. The control may be performed by software or hardware.

第一の波形信号切替器15は、回転偏波余弦波発生器11と第一の重み定数発生器13の出力を切り替える。第二の波形信号切替器16は、回転偏波正弦波発生器12と第二の重み定数発生器14の出力を切り替える。回転偏波余弦波発生器11はcos(ω+θ)を生成し、回転偏波正弦波発生器12はsin(ω+θ)を生成する。これらは、位相が90度ずれたsin波を生成して偏波を回転させる。第一の重み定数発生器13と第二の重み定数発生器14は、ωと同じ程度の周波数で既知の信号(たとえばオール“1”)を生成する。 The first waveform signal switch 15 switches the outputs of the rotationally polarized cosine wave generator 11 and the first weight constant generator 13. The second waveform signal switch 16 switches the outputs of the rotationally polarized sine wave generator 12 and the second weight constant generator 14. The rotating polarization sine wave generator 11 produces cos (ω p + θ 1 ), and the rotating polarization sine wave generator 12 produces sin (ω p + θ 1 ). These generate sin waves that are 90 degrees out of phase and rotate the polarization. The first weight constant generator 13 and the second weight constant generator 14 generate a known signal (eg, all “1”) at a frequency similar to ω p .

第一の乗算器17と第二の乗算器18の各々の出力は、第三の乗算器21および第四の乗算器22によって、第一のPPL装置23および第二のPLL装置24の出力である搬送波と掛け合わされる。第一のPLL装置23および第二のPLL装置24は、信号処理回路9によって制御されている。 The respective outputs of the first multiplier 17 and the second multiplier 18 are the outputs of the first PPL device 23 and the second PLL device 24 by the third multiplier 21 and the fourth multiplier 22. Multiplies with a carrier. The first PLL device 23 and the second PLL device 24 are controlled by the signal processing circuit 9.

第三の乗算器21および第四の乗算器22の出力の一部は分岐され、合成器25の入力となる。合成器25の出力は高周波信号測定器4の入力となり、高周波信号測定器4の出力は信号処理回路9に入力される。第三の乗算器21および第四の乗算器22の出力の大部分は、夫々空間的に直交する第一のアンテナ41および第二のアンテナ42により空間に放射されて回転偏波となる。 Part of the output of the third multiplier 21 and the fourth multiplier 22 is branched to become the input of the synthesizer 25. The output of the synthesizer 25 becomes the input of the high frequency signal measuring device 4, and the output of the high frequency signal measuring device 4 is input to the signal processing circuit 9. Most of the output of the third multiplier 21 and the fourth multiplier 22 is radiated into space by the first antenna 41 and the second antenna 42, which are spatially orthogonal to each other, and become rotationally polarized.

ここで、情報信号発生器1からの信号ωは無線機から他の無線機へ送信すべき情報信号である。回転偏波余弦波発生器11と回転偏波正弦波発生器12からの信号ωは回転偏波を回転させる回転周波数である。第一のPPL装置23と第二のPLL装置24からの信号ωは搬送周波数であり、例えばω<<ω<<ωである。 Here, the signal ω I from the information signal generator 1 is an information signal to be transmitted from the radio to another radio. The signal ω p from the rotationally polarized cosine wave generator 11 and the rotationally polarized sine wave generator 12 is the rotational frequency at which the rotationally polarized waves are rotated. The signal ω c from the first PPL device 23 and the second PLL device 24 is a carrier frequency, for example, ω I << ω p << ω c .

搬送波を生成する第一のPPL装置23および第二のPLL装置24は、ゼロベースで回路を設計・製造する場合には、特許文献1に見られるように単一の装置で生成した信号を分岐して用いることができる。しかし、設計や製造のコストを低減するため、既存の回路を利用したい場合があり、この場合には、独立に動作する2つのPPL装置を使用しなければならない場合がある。PPL装置で生成される搬送波の初期位相はランダムなため、2つのPPL装置で生成される搬送周波数を用いた場合、2つのアンテナ41,42から放射される電磁波の位相の同期が保証されない。本実施例では、この課題を解決する構成を提案している。 When designing and manufacturing a circuit on a zero basis, the first PPL device 23 and the second PLL device 24 that generate a carrier wave branch a signal generated by a single device as seen in Patent Document 1. Can be used. However, in order to reduce design and manufacturing costs, it may be desirable to utilize existing circuits, in which case two independently operating PPL devices may have to be used. Since the initial phase of the carrier wave generated by the PPL device is random, the phase synchronization of the electromagnetic waves radiated from the two antennas 41 and 42 is not guaranteed when the carrier frequency generated by the two PPL devices is used. In this embodiment, a configuration that solves this problem is proposed.

現在主流である無線機はデジタル信号処理とアナログ信号処理を併用するPLLで搬送波周波数を生成する。PLLはフィードバックループにより生成周波数を決定する為に、そのループの収束時間はPLLデバイスの特性およびPLLデバイスが置かれた環境(温度、湿度、振動等)によりまちまちである。PLLデバイスが発生する信号は正弦波であり周期性を持つので、まちまちである収束時間はその周期内においてランダムに分布すると考えられる。よって、夫々の系統中の異なるPLLに対して複数の起動・停止・再起動のプロセスを繰り返せば、同プロセスの中で適当な許容可能な位相誤差の範囲内で、両PLLが発生する正弦波あるいは余弦波の位相が一致するタイミングが存在すると考えられる。 Currently the mainstream radios generate carrier frequencies with a PLL that uses both digital signal processing and analog signal processing. Since the PLL determines the generation frequency by a feedback loop, the convergence time of the loop varies depending on the characteristics of the PLL device and the environment (temperature, humidity, vibration, etc.) in which the PLL device is placed. Since the signal generated by the PLL device is a sine wave and has periodicity, it is considered that the various convergence times are randomly distributed within the period. Therefore, if multiple start / stop / restart processes are repeated for different PLLs in each system, a sine wave in which both PLLs are generated within an appropriate allowable phase error in the same process. Alternatively, it is considered that there is a timing at which the phases of the cosine waves match.

以上の動作プロセスを用いることにより独立な2系統の搬送波の位相を実用上一致させることが出来る。本実施例では、回転偏波を用いる通信で使用される偏波回転の周波数および情報信号の周波数における偏波の制御を、商用のデジタル信号処理デバイスで実現することが出来る。 By using the above operation process, the phases of two independent carriers can be practically matched. In this embodiment, it is possible to realize control of polarization at the frequency of polarization rotation and the frequency of the information signal used in communication using rotational polarization with a commercial digital signal processing device.

実装の一例として、情報信号発生器1、同期測定信号発生器2、情報信号切替器3、高周波信号測定器4、信号処理回路9、第一の乗算器17、第二の乗算器18、回転偏波余弦波発生器11、第一の重み定数発生器13、第一の波形信号切替器15、回転偏波正弦波発生器12、第二の重み定数発生器14、第二の波形信号切替器16は、デジタル回路ブロック19に含まれ一つのLSI(large scale integration)中に実現される。また、第一のPPL装置23および第二のPLL装置24は、それぞれ独立のLSI中に実現される。 As an example of implementation, information signal generator 1, synchronous measurement signal generator 2, information signal switch 3, high frequency signal measuring instrument 4, signal processing circuit 9, first multiplier 17, second multiplier 18, rotation Polarized cosine wave generator 11, first weight constant generator 13, first waveform signal switch 15, rotating polarization sine wave generator 12, second weight constant generator 14, second waveform signal switching The device 16 is included in the digital circuit block 19 and is realized in one LSI (large scale integration). Further, the first PPL device 23 and the second PLL device 24 are realized in independent LSIs.

図2Aは図1の無線機を用いる無線システムの送信時の通信プロトコルの例である。全体の制御は信号処理回路9によって行なわれるものとする。まず、アンテナスイッチがOFFされて、第一のアンテナ41および第二のアンテナ42からの送信は停止される(S201)。 FIG. 2A is an example of a communication protocol at the time of transmission of the wireless system using the radio of FIG. Overall control shall be performed by the signal processing circuit 9. First, the antenna switch is turned off, and transmission from the first antenna 41 and the second antenna 42 is stopped (S201).

次に、第一のアンテナ41および第二のアンテナ42からから放射される電磁波の位相同期を取るための処理に入る。この処理は、例えば通常の送信の前に、信号処理回路9の制御によりトレーニング期間として行なわれる。情報信号切替器3により、同期測定信号発生器2の出力が選択される(S202)。同期測定信号発生器2の出力は、情報信号発生器1の出力である情報信号に比べて低い周波数成分のみを有する同期信号(情報信号帯周波数トレーニング信号)である。 Next, the process for synchronizing the phases of the electromagnetic waves radiated from the first antenna 41 and the second antenna 42 is started. This processing is performed as a training period under the control of the signal processing circuit 9, for example, before normal transmission. The information signal switch 3 selects the output of the synchronous measurement signal generator 2 (S202). The output of the synchronous measurement signal generator 2 is a synchronous signal (information signal band frequency training signal) having only a lower frequency component than the information signal which is the output of the information signal generator 1.

第一の波形信号切替器15と第二の波形信号切替器16によって、第一の重み定数発生器13と第二の重み定数発生器14の出力である回転偏波周波数定振幅信号(定数値)が選択される(S203)。第一の乗算器17および第二の乗算器18により、第一の重み定数発生器13の出力である第一の重み定数と第二の重み定数発生器14の出力である第二の重み定数が同期信号に掛け合わされる。次に、2つのPLLの同期を検出するための、同相合成閾値の設定を行う(S204)。 Rotational polarization frequency constant amplitude signal (constant value) that is the output of the first weight constant generator 13 and the second weight constant generator 14 by the first waveform signal switch 15 and the second waveform signal switch 16. ) Is selected (S203). The first multiplier 17 and the second multiplier 18 allow the first weight constant, which is the output of the first weight constant generator 13, and the second weight constant, which is the output of the second weight constant generator 14. Is multiplied by the sync signal. Next, the common mode synthesis threshold value is set to detect the synchronization of the two PLLs (S204).

図2Bは、同相合成閾値設定のためのシーケンスを示す図である。信号処理回路9は、第一のPPL装置23および第二のPLL装置24をリセットし(S901)、2系統のPLLの発振を開始する(S902)。第一の乗算器17および第二の乗算器18の出力は、夫々が第一のPLL装置23および第二のPLL装置24によって発生する同一周波数の搬送波と、第三の乗算器21と第四の乗算器22によって掛け合わされる。第一の乗算器17および第二の乗算器18の出力は、基本的に既知であるから、第三の乗算器21と第四の乗算器22の出力は、主に第一のPLL装置23および第二のPLL装置24の信号の状態を反映する。 FIG. 2B is a diagram showing a sequence for setting the in-phase synthesis threshold. The signal processing circuit 9 resets the first PPL device 23 and the second PLL device 24 (S901), and starts oscillating the two PLLs (S902). The outputs of the first multiplier 17 and the second multiplier 18 are the same frequency carrier generated by the first PLL device 23 and the second PLL device 24, respectively, and the third multiplier 21 and the fourth. Is multiplied by the multiplier 22 of. Since the outputs of the first multiplier 17 and the second multiplier 18 are basically known, the outputs of the third multiplier 21 and the fourth multiplier 22 are mainly the first PLL device 23. And the signal state of the second PLL device 24 is reflected.

第三の乗算器21と第四の乗算器22の出力の一部は分岐され、合成器25により同相で足し合わされ、高周波信号測定器4によりその強度(合成信号振幅)が搬送波周波数帯で測定される(S903)。その測定結果は信号処理回路9に入力されて記憶される(S904)。記録された合成信号振幅のうちの最大値が更新される(S905)。上記の一連の動作(S901〜S905)は、あらかじめ定めた所定の回数繰り返される(S906)。 Part of the output of the third multiplier 21 and the fourth multiplier 22 is branched, added in phase by the synthesizer 25, and its intensity (combined signal amplitude) is measured by the high frequency signal measuring instrument 4 in the carrier frequency band. Be done (S903). The measurement result is input to the signal processing circuit 9 and stored (S904). The maximum of the recorded composite signal amplitudes is updated (S905). The above series of operations (S901 to S905) is repeated a predetermined number of times (S906).

前述のように、異なる系統のPLLに対して起動・停止・再起動のプロセスを繰り返せば、ランダムな位相を持つ2系統の搬送周波数の位相は、所定の確率で一致するタイミングがあると考えられる。そのタイミングは、2系統の搬送周波数の加算信号が所定の値をとることで検知することができる。すなわち、2系統の搬送周波数が同相である場合、加算信号の振幅は理論的には1系統の信号の2倍となる。 As described above, if the process of starting, stopping, and restarting the PLLs of different systems is repeated, it is considered that the phases of the transport frequencies of the two systems having random phases have a predetermined probability of matching. .. The timing can be detected by the addition signal of the two transport frequencies taking a predetermined value. That is, when the transport frequencies of the two systems are in phase, the amplitude of the added signal is theoretically twice that of the signal of the one system.

同相のタイミングを検知するためには、PLLの起動・停止・再起動のプロセスを所定回数繰り返し、信号処理回路9で最大振幅を記憶しておく(S901〜S906)。起動・停止・再起動のプロセスを十分多く繰り返していれば、最大振幅を得た条件で2つのPLLの位相が同期していると推定できる。よって、検出した最大振幅を検知する同相合成閾値を設定し(S907)、この閾値を用いて次に最大振幅を検出したときのタイミングで同相と判定すればよい。この方法により信号処理回路9は高周波信号測定器4の出力に基づいて、2系統の搬送波が同相となったことを検知可能である。 In order to detect the timing of the in-phase, the process of starting / stopping / restarting the PLL is repeated a predetermined number of times, and the maximum amplitude is stored in the signal processing circuit 9 (S901 to S906). If the start / stop / restart process is repeated enough, it can be estimated that the phases of the two PLLs are synchronized under the condition that the maximum amplitude is obtained. Therefore, an in-phase composite threshold value for detecting the detected maximum amplitude may be set (S907), and the in-phase may be determined at the timing when the maximum amplitude is detected next using this threshold value. By this method, the signal processing circuit 9 can detect that the two carriers are in phase based on the output of the high frequency signal measuring instrument 4.

図2Aを参照すると、同相合成閾値の設定(S204)を行った後、信号処理回路9は、第一のPPL装置23および第二のPLL装置24をリセットし(S205)、2系統のPLLの発振を開始する(S206)。第一の乗算器17および第二の乗算器18の出力は、夫々が第一のPLL装置23および第二のPLL装置24によって発生する同一周波数の搬送波と、第三の乗算器21と第四の乗算器22によって掛け合わされる。第一の乗算器17および第二の乗算器18の出力は、基本的に既知であるから、第三の乗算器21と第四の乗算器22の出力は、主に第一のPLL装置23および第二のPLL装置24の信号の状態を反映する。 Referring to FIG. 2A, after setting the in-phase synthesis threshold (S204), the signal processing circuit 9 resets the first PPL device 23 and the second PLL device 24 (S205), and the two PLLs Start oscillation (S206). The outputs of the first multiplier 17 and the second multiplier 18 are the same frequency carrier generated by the first PLL device 23 and the second PLL device 24, respectively, and the third multiplier 21 and the fourth. Is multiplied by the multiplier 22 of. Since the outputs of the first multiplier 17 and the second multiplier 18 are basically known, the outputs of the third multiplier 21 and the fourth multiplier 22 are mainly the first PLL device 23. And the signal state of the second PLL device 24 is reflected.

第三の乗算器21と第四の乗算器22の出力の一部は分岐され、合成器25により同相で足し合わされる。高周波信号測定器4によりその強度(合成信号振幅)が搬送波周波数帯で測定される(S207)。その測定結果は同相合成閾値と比較される(S208)。同相合成閾値との比較の結果、閾値を超えていない場合、第一のPLL装置23と第二のPLL装置24をリセット(S205)、再起動(S206)して、結果を測定し(S207)し、同様の動作を繰り返す。 Part of the output of the third multiplier 21 and the fourth multiplier 22 is branched and added in phase by the synthesizer 25. Its intensity (combined signal amplitude) is measured in the carrier frequency band by the high-frequency signal measuring instrument 4 (S207). The measurement result is compared with the common mode synthesis threshold (S208). As a result of comparison with the in-phase synthesis threshold value, if the threshold value is not exceeded, the first PLL device 23 and the second PLL device 24 are reset (S205) and restarted (S206), and the result is measured (S207). Then, the same operation is repeated.

同相合成閾値との比較の結果、閾値を超えた段階で、2つのPLL装置23,24の発振を維持する。第一の波形信号切替器15および第二の波形信号切替器16により、回転偏波余弦波発生器11および回転偏波正弦波発生器12の出力を選択する(S209)。そして、アンテナスイッチをONにし(S212)、情報信号切替器3により情報信号発生器1の出力を選択する(S213)。なお、アンテナスイッチをONにする(S212)タイミングは、情報信号発生器1の出力を選択した(S213)後等でもよい。 As a result of comparison with the in-phase synthesis threshold value, the oscillation of the two PLL devices 23 and 24 is maintained when the threshold value is exceeded. The output of the rotationally polarized cosine wave generator 11 and the rotationally polarized sine wave generator 12 is selected by the first waveform signal switch 15 and the second waveform signal switch 16 (S209). Then, the antenna switch is turned on (S212), and the output of the information signal generator 1 is selected by the information signal switch 3 (S213). The timing of turning on the antenna switch (S212) may be after the output of the information signal generator 1 is selected (S213).

これにより、空間的に直交する第一のアンテナおよび第二のアンテナから同期の取れた搬送波を余弦波と正弦波で変調し、これらの変調波に同一の情報信号を重畳した回転偏波が空中に形成される。 As a result, the carrier waves synchronized from the spatially orthogonal first antenna and the second antenna are modulated by cosine waves and sine waves, and the rotational polarization in which the same information signal is superimposed on these modulated waves is in the air. Is formed in.

なお、同相合成閾値設定処理(S204)は、送信のたびに行う必要はない。回転偏波無線機101を設置したときに一度だけ行ってもよい。あるいは、後述のように、別途同相合成閾値設定処理を行って、予め閾値を定めておいてもよい。 The in-phase synthesis threshold setting process (S204) does not need to be performed each time transmission is performed. It may be performed only once when the rotationally polarized wave radio 101 is installed. Alternatively, as described later, the in-phase synthesis threshold setting process may be separately performed to set the threshold in advance.

図2Cは、他の通信プロトコルの例である。図1Aと同様の処理は、同一符号により説明を省略する。図2CのS209〜S211は、PLLの位相があった後に、回転偏波周波数のsinとcosが直交になっている(sinとcosで位相同期が取れている)ことを確かめる処理である。回転偏波余弦波発生器11と回転偏波正弦波発生器12は、同一信号源を元に信号を生成している限り位相同期が取れているはずである。しかしながら何らかの原因でこれらに位相ずれが生じた場合、回転偏波周波数ωよりも搬送波周波数ωcの方が高いので、合成信号の位相ずれを搬送波の位相調整で補正することができる。回転偏波周波数の位相ずれの原因としては、例えばデジタル回路ブロック(ベースバンド回路BB)19と第三の乗算器21および第四の乗算器22の間の結合線路の違い、第三の乗算器21および第四の乗算器22の個体差が考えられる。 FIG. 2C is an example of another communication protocol. The same processing as in FIG. 1A will be omitted with reference to the same reference numerals. S209 to S211 of FIG. 2C are processes for confirming that the rotational polarization frequencies sin and cos are orthogonal (the phase is synchronized between sin and cos) after the PLL has a phase. The rotationally polarized cosine wave generator 11 and the rotationally polarized sine wave generator 12 should be in phase synchronization as long as the signals are generated based on the same signal source. However, if a phase shift occurs in these for some reason, the carrier frequency ω c is higher than the rotational polarization frequency ω p, so that the phase shift of the composite signal can be corrected by adjusting the phase of the carrier wave. The causes of the phase shift of the rotational polarization frequency are, for example, the difference in the coupling line between the digital circuit block (baseband circuit BB) 19 and the third multiplier 21 and the fourth multiplier 22, and the third multiplier. Individual differences between 21 and the fourth multiplier 22 are possible.

実用的には位相調整の対象として、「二系のPLL信号と偏波回転信号の積の信号」を評価することが望ましい。そのための処理として、PLLの位相が合った後、第一の波形信号切替器15と第二の波形信号切替器16は、回転偏波余弦波発生器11と回転偏波正弦波発生器12からの信号を選択する(S209)。搬送波に重畳された余弦波と正弦波は合成器25で合成され、高周波信号測定器4で振幅を測定される(S210)。余弦波と正弦波の位相が同期している場合(両者がπ/2ずれたsin波である場合)、これらの合成信号の振幅は所定の条件を満たすから、この判定により、位相同期を確認することができる(S211)。なお、振幅の条件については、予めシミュレーションあるいは実測などにより求めておけばよい。例えば、正弦波と余弦波の位相同期時の最大振幅の条件を求める。あるいは、同相合成閾値設定の処理(S204)と同様の処理により、合成信号振幅の最小値を求め、当該最小値を検出する直交位相合成閾値を設定し、当該閾値を用いて位相同期を確認してもよい。 Practically, it is desirable to evaluate "the signal of the product of the two-system PLL signal and the polarization rotation signal" as the target of phase adjustment. As a process for that, after the PLLs are out of phase, the first waveform signal switch 15 and the second waveform signal switch 16 are transferred from the rotating polarization cosine wave generator 11 and the rotation polarization sine wave generator 12. Select the signal of (S209). The cosine wave and sine wave superimposed on the carrier wave are combined by the synthesizer 25, and the amplitude is measured by the high frequency signal measuring device 4 (S210). When the phases of the cosine wave and the sine wave are synchronized (when both are sin waves shifted by π / 2), the amplitudes of these combined signals satisfy the predetermined conditions. Therefore, the phase synchronization is confirmed by this determination. Can be done (S211). The amplitude condition may be obtained in advance by simulation or actual measurement. For example, the condition of the maximum amplitude at the time of phase synchronization of the sine wave and the cosine wave is obtained. Alternatively, the minimum value of the combined signal amplitude is obtained by the same processing as the in-phase synthesis threshold setting process (S204), the quadrature phase synthesis threshold for detecting the minimum value is set, and the phase synchronization is confirmed using the threshold. You may.

上記の場合厳密には、2つの系から得られる信号は正弦波・余弦波と搬送波が乗算されているため、
cos(ωp1)* cos(ωc1)とsin(ωp1)* cos(ωp2)
であり、すなわち、
cos(ωp1)* cos(ωc1) = cos(ωp1c1)+ cos(ωp1c1)
および、
sin(ωp1)* cos(ωc1) = -sin(ωp1c1)+ sin(ωp1c1)
の2つの信号を比較していることになる(正弦波・余弦波と搬送波の周波数・振幅は異なる)。
Strictly speaking, in the above case, the signals obtained from the two systems are multiplied by the sine wave / cosine wave and the carrier wave.
cos (ω p + θ 1 ) * cos (ω c + φ 1 ) and sin (ω p + θ 1 ) * cos (ω p + φ 2 )
That is,
cos (ω p + θ 1 ) * cos (ω c + φ 1 ) = cos (ω p + θ 1 + ω c + φ 1 ) + cos (ω p + θ 1c1 )
and,
sin (ω p + θ 1 ) * cos (ω c + φ 1 ) = -sin (ω p + θ 1 + ω c + φ 1 ) + sin (ω p + θ 1c1 )
This means that the two signals are compared (the frequency and amplitude of the sine wave / cosine wave and the carrier wave are different).

回転偏波余弦波発生器11と回転偏波正弦波発生器12からの信号の位相同期が確認できた場合(S211でyesの場合)、アンテナスイッチをONにして(S212)、情報信号切替器3により情報信号発生器1の出力を選択し(S213)、通信が可能となる。位相同期が確認できない場合(S211でnoの場合)、第一の波形信号切替器15と第二の波形信号切替器16は、第一の重み定数発生器13と第二の重み定数発生器14からの信号を選択し、処理S205に戻りPLLの位相を再調節する。 If the phase synchronization of the signals from the rotationally polarized cosine wave generator 11 and the rotationally polarized sine wave generator 12 can be confirmed (yes in S211), turn on the antenna switch (S212) and switch the information signal. 3 selects the output of the information signal generator 1 (S213), and communication becomes possible. When the phase synchronization cannot be confirmed (no in S211), the first waveform signal switch 15 and the second waveform signal switch 16 are the first weight constant generator 13 and the second weight constant generator 14. Select the signal from and return to process S205 to readjust the phase of the PLL.

回転偏波余弦波発生器11と回転偏波正弦波発生器12は原則として常に動作しており、第一の波形信号切替器15と第二の波形信号切替器16により切り替えられている。このため、PLLの位相を再調節することにより、正弦波・余弦波と搬送波の乗算信号の位相が調節される。 In principle, the rotating polarization cosine wave generator 11 and the rotation polarization sine wave generator 12 are always in operation, and are switched by the first waveform signal switch 15 and the second waveform signal switch 16. Therefore, by readjusting the phase of the PLL, the phase of the multiplied signal of the sine wave / cosine wave and the carrier wave is adjusted.

以上の処理では搬送周波数の同期が最も重要であり、送信される電波において周波数が低い回転用位相のずれは許容するという考え方をとっている。図2Bで追加されたループ処理はいわば最終チェックで、回転偏波余弦波発生器11および回転偏波正弦波発生器12の正しい動作を確認する意義がある。 In the above processing, synchronization of the carrier frequency is the most important, and the idea is that a shift in the rotation phase having a low frequency is allowed in the transmitted radio wave. The loop processing added in FIG. 2B is, so to speak, a final check, and it is meaningful to confirm the correct operation of the rotating polarization cosine wave generator 11 and the rotation polarization sine wave generator 12.

なお、搬送波の位相を許容値内に収める処理の後に、偏波回転の位相を許容値内に収める処理を行うことにより、最終的な回転偏波の位相を調節することが容易となる。発明者の検討によると、搬送波の位相がある程度近くなっていないと、二系のPLL信号と偏波回転信号の積の信号の位相同期を取ることがアルゴリズム的に困難である。 It should be noted that the final phase of the rotationally polarized wave can be easily adjusted by performing the process of keeping the phase of the polarization rotation within the allowable value after the process of keeping the phase of the carrier wave within the allowable value. According to the inventor's examination, it is algorithmically difficult to synchronize the phase of the signal of the product of the PLL signal of the two systems and the polarization rotation signal unless the phases of the carrier waves are close to each other to some extent.

本実施例に拠れば、商用の汎用デジタル信号処理デバイスで制御可能な偏波が回転する電磁波で情報信号が転送可能となるので、送受信機が最適偏波を用いることにより、見通し通信路が存在しない無線環境において良好な通信品質を実現することが出来る。 According to this embodiment, since the information signal can be transferred by the electromagnetic wave in which the polarization that can be controlled by the commercial general-purpose digital signal processing device is rotated, the line-of-sight communication path exists by using the optimum polarization for the transmitter / receiver. Good communication quality can be achieved in a wireless environment that does not.

なお、上記では受信側の構成については言及していないが、受信については特許文献1(特開2017−046117号公報)等で記載されている回転偏波技術を適用可能である。 Although the configuration on the receiving side is not mentioned above, the rotational polarization technique described in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2017-046117) or the like can be applied to reception.

図3は回転偏波を用いて送受信機が所望の偏波を使用できる無線機の構成を説明する他の例である。回転偏波無線機102が図1の回転偏波無線機101と異なる点は、高周波信号測定器4がアナログ・デジタル変換機5とデジタル信号バス6に置き換わり、合成器25のアナログ出力がデジタル出力に変換され信号処理回路9に入力される点である。信号処理回路9は例えばマイクロコンピュータを使用することができ、デジタル信号を高い分解能で高速に処理することができる。 FIG. 3 is another example illustrating the configuration of a radio that allows the transmitter / receiver to use the desired polarization using rotationally polarized waves. The difference between the rotary polarization radio 102 and the rotary polarization radio 101 in FIG. 1 is that the high-frequency signal measuring instrument 4 is replaced by the analog / digital converter 5 and the digital signal bus 6, and the analog output of the synthesizer 25 is a digital output. It is a point that is converted to and input to the signal processing circuit 9. The signal processing circuit 9 can use, for example, a microcomputer, and can process a digital signal with high resolution and high speed.

本実施例に拠れば合成器25の出力である2系統の高周波信号の同相合成強度を図1の実施例と比べて高い分解能で検出可能となる。よって、信号処理回路9が該2系統の搬送波の位相が同一とみなせる時刻を見出す時間が短縮され、無線機を用いる無線通信システムのスループット向上に効果がある。 According to this embodiment, the in-phase composite intensity of the two high-frequency signals output from the synthesizer 25 can be detected with higher resolution than that of the embodiment of FIG. Therefore, the time for the signal processing circuit 9 to find the time when the phases of the carriers of the two systems can be regarded as the same is shortened, which is effective in improving the throughput of the wireless communication system using the radio.

図4は回転偏波を用いて送受信機が所望の偏波を使用できる無線機の構成を説明する他の例である。回転偏波無線機103が図1の回転偏波無線機101と異なる点は、新たに閾値発生回路29と比較器39が設置され、高周波信号測定器4の出力が、閾値発生回路29の出力と比較器39により比較され、その比較結果が信号処理回路9に入力される点である。 FIG. 4 is another example illustrating the configuration of a radio that allows the transmitter / receiver to use the desired polarization using rotationally polarized waves. The difference between the rotary polarization radio 103 and the rotary polarization radio 101 in FIG. 1 is that a threshold generation circuit 29 and a comparator 39 are newly installed, and the output of the high frequency signal measuring device 4 is the output of the threshold generation circuit 29. Is compared by the comparator 39, and the comparison result is input to the signal processing circuit 9.

閾値発生回路29には、予め2系統の搬送波が同相で合成された場合の合成信号強度の、高周波信号測定器4による測定値の最大値または最小値を検出する閾値が記憶されている。例えば2系統の搬送波が最大値1、最小値−1の正弦波または余弦波である場合、同相時の合成信号の最大値は2、最小値は−2である。これらの値は実験やシミュレーションで予め求めておけばよい。 The threshold value generation circuit 29 stores a threshold value for detecting the maximum value or the minimum value of the combined signal strength measured by the high-frequency signal measuring device 4 when two carriers are synthesized in phase in advance. For example, when two carriers are a sine wave or a chord wave having a maximum value of 1 and a minimum value of -1, the maximum value of the combined signal at the time of in-phase is 2 and the minimum value is -2. These values may be obtained in advance by experiments or simulations.

比較器39によって、合成器25の出力である2系統の搬送波の合成信号の所定の最大値または最小値が検知された時刻に、2系統の搬送波が同相であるとみなすことができる。よって、図1の実施例のように、閾値を装置内で設定する時間が必要でないため、信号処理回路9での処理時間が図1の実施例と比べて短縮され、無線機を用いる無線通信システムのスループット向上に効果がある。 At the time when the comparator 39 detects a predetermined maximum or minimum value of the combined signal of the two carriers that are the outputs of the comparator 25, it can be considered that the two carriers are in phase. Therefore, unlike the embodiment of FIG. 1, it is not necessary to set the threshold value in the device, so that the processing time of the signal processing circuit 9 is shortened as compared with the embodiment of FIG. 1, and wireless communication using a radio is used. It is effective in improving the throughput of the system.

図5は回転偏波を用いて送受信機が所望の偏波を使用できる無線機の構成を説明する他の例である。回転偏波無線機104が図3の回転偏波無線機102と異なる点は、新たに閾値発生回路29が設置され、一時記憶回路49が信号処理回路9内に確保されることである。 FIG. 5 is another example illustrating the configuration of a radio that allows the transmitter / receiver to use the desired polarization using rotationally polarized waves. The difference between the rotating polarization radio 104 and the rotating polarization radio 102 of FIG. 3 is that a threshold generation circuit 29 is newly installed and a temporary storage circuit 49 is secured in the signal processing circuit 9.

閾値発生回路29の出力は信号処理回路9の内部にある一時記憶回路49の内部に蓄えられ、デジタル信号バス6から入力される2系統の搬送波を合成した信号の強度が同相合成時とどれだけ乖離があるかを高速に判断可能となる。よって、2系統の搬送波の位相が同一とみなせる時刻を見出す時間が図3の実施例と比べて大幅に短縮され、無線通信システムのスループット向上に効果がある。 The output of the threshold generation circuit 29 is stored in the temporary storage circuit 49 inside the signal processing circuit 9, and the strength of the signal obtained by synthesizing the two carriers input from the digital signal bus 6 is higher than that at the time of in-phase synthesis. It becomes possible to judge at high speed whether there is a divergence. Therefore, the time for finding the time when the phases of the two carriers can be regarded as the same is significantly shortened as compared with the embodiment of FIG. 3, which is effective in improving the throughput of the wireless communication system.

本実施例では、回転偏波を用いて送受信機が所望の偏波を使用できる無線機の動作を説明する。本実施例では、回転偏波余弦波発生器11と回転偏波正弦波発生器12からの信号の位相調整を可能にしている。 In this embodiment, the operation of the radio device in which the transmitter / receiver can use the desired polarized wave by using the rotationally polarized wave will be described. In this embodiment, the phase of the signals from the rotationally polarized cosine wave generator 11 and the rotationally polarized sine wave generator 12 can be adjusted.

図6は実施例の回転偏波を用いて送受信機が所望の偏波を使用できる無線機の構成を説明する図の他の例である。図7は図6の無線機を用いる無線システムの通信プロトコルの例である。 FIG. 6 is another example of a diagram illustrating a configuration of a radio that allows the transmitter / receiver to use the desired polarization using the rotationally polarized waves of the embodiment. FIG. 7 is an example of a communication protocol of a wireless system using the radio of FIG.

図6の回転偏波無線機105が図1の回転偏波無線機101と異なる点は、新たに第一の偏波回転周波数帯移相器31および第二の偏波回転周波数帯移相器32が夫々第一の波形信号切替器15と回転偏波余弦波発生器11の間および第二の波形信号切替器16と回転偏波正弦波発生器12の間に挿入されることである。両者はデジタル回路ブロック19内に設置され、信号処理回路9で制御される。 The difference between the rotating polarization radio 105 of FIG. 6 and the rotating polarization radio 101 of FIG. 1 is that the first polarization rotation frequency band phase shifter 31 and the second polarization rotation frequency band phase shifter are newly provided. 32 are inserted between the first waveform signal switch 15 and the rotating polarized cosine wave generator 11 and between the second waveform signal switching device 16 and the rotating polarized sine wave generator 12, respectively. Both are installed in the digital circuit block 19 and controlled by the signal processing circuit 9.

本実施例では、図1の実施例と同様の動作を行い2系統の搬送波が同相であると見なせた後、原則として信号処理回路9は第一のPLL装置23および第二のPLL装置24に対する制御は行わない。第一の波形信号切替器15および第二の波形信号切替器16により、回転偏波余弦波発生器11および回転偏波正弦波発生器12の出力を選択した後、図2Cで説明した処理により、両者の位相が合っていないことを検出した場合は、必要によりこれらの位相を制御する。 In this embodiment, after performing the same operation as in the embodiment of FIG. 1 and assuming that the two carriers are in phase, the signal processing circuit 9 is, in principle, the first PLL device 23 and the second PLL device 24. Is not controlled. After selecting the outputs of the rotationally polarized cosine wave generator 11 and the rotationally polarized sine wave generator 12 by the first waveform signal switch 15 and the second waveform signal switch 16, the processing described with reference to FIG. 2C is performed. If it is detected that the phases of the two do not match, these phases are controlled as necessary.

図7では図2Cと同様の処理は同一の符号を付して説明を省略する。図7のプロトコルに示すように、搬送波の位相が整合した後(S208のyes)、信号処理回路9は、回転偏波余弦波発生器11と回転偏波正弦波発生器12からの信号を選択する(S209)。図2Cと同様に余弦波と正弦波は合成器25で合成され、高周波信号測定器4で搬送波と乗算された振幅を測定され(S210)、合成信号の位相同期を確認する(S211)。 In FIG. 7, the same processing as in FIG. 2C is designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. As shown in the protocol of FIG. 7, after the carrier phases are matched (yes in S208), the signal processing circuit 9 selects the signals from the rotating polarization cosine wave generator 11 and the rotating polarization sine wave generator 12. (S209). Similar to FIG. 2C, the cosine wave and the sine wave are combined by the synthesizer 25, the amplitude multiplied by the carrier wave is measured by the high frequency signal measuring device 4 (S210), and the phase synchronization of the combined signal is confirmed (S211).

位相同期を確認できれば(S211のyes)、アンテナスイッチをONにし(S212)、情報信号帯周波数情報信号ωIを選択し(S213)、回転偏波正弦波信号・回転偏波余弦波信号および搬送波信号と合成してアンテナ41,42からの送信が可能となる。 If phase synchronization can be confirmed (yes of S211), turn on the antenna switch (S212), select the information signal band frequency information signal ω I (S213), and select the rotationally polarized sine wave signal, rotatedly polarized cosine wave signal, and carrier wave. It can be combined with the signal and transmitted from the antennas 41 and 42.

余弦波と正弦波の位相同期が確認できない場合(S211のno)、信号処理回路9であらかじめ定めたルールに従い、第一の乗算器17および第二の乗算器18の入力となる偏波回転周波数帯の余弦波と正弦波の位相を変更する(S701)。そして、高周波信号測定器4によりその強度を搬送波周波数帯で測定する(S210)。あらかじめ定めたルールでは、例えば、第一の偏波回転周波数帯移相器31および第二の偏波回転周波数帯移相器32の位相量を所定量ずつ変更していく。 If the phase synchronization between the cosine wave and the sine wave cannot be confirmed (no in S211), the polarization rotation frequency that is the input of the first multiplier 17 and the second multiplier 18 according to the predetermined rule in the signal processing circuit 9. Change the phase of the cosine wave and sine wave of the band (S701). Then, the intensity is measured in the carrier frequency band by the high frequency signal measuring device 4 (S210). According to a predetermined rule, for example, the phase amounts of the first polarization rotation frequency band phase shifter 31 and the second polarization rotation frequency band phase shifter 32 are changed by a predetermined amount.

いずれかの位相量で、合成信号振幅が所定条件を満たす場合には(S211のyes)、アンテナスイッチをONにし(S212)、情報信号帯周波数情報信号ωIを選択し(S213)、アンテナ41,42からの送信が可能となる。 If the combined signal amplitude satisfies the predetermined condition for any of the phase quantities (yes of S211), the antenna switch is turned ON (S212), the information signal band frequency information signal ω I is selected (S213), and the antenna 41 , 42 can be transmitted.

すべての変更量を選択しても、位相が合わなかった場合には(S702のno)、第一の偏波回転周波数帯移相器31および第二の偏波回転周波数帯移相器32で位相を調整することはあきらめ、図2Bと同様にPLLの再起動により対応する。 If the phases do not match even after selecting all the changes (no in S702), use the first polarization rotation frequency band phase shifter 31 and the second polarization rotation frequency band phase shifter 32. We give up adjusting the phase and respond by restarting the PLL as in FIG. 2B.

全ての変更量を選択していない場合には、あらかじめ定めた位相の変更条件を全て行うまで位相量を変更する(S702のyes)。 If all the change amounts are not selected, the phase amount is changed until all the predetermined phase change conditions are satisfied (yes of S702).

以上のプロセスにより、信号処理回路9は高周波信号測定器4の出力が例えば所定の閾値を下回ったことを知り、その段階で第一の偏波回転周波数帯移相器31および第二の偏波回転周波数帯移相器32の値を固定し、情報信号切替器3により情報信号発生器1の出力を選択する(S211)。これにより、空間的に直交する第一のアンテナおよび第二のアンテナから同期の取れた搬送波を同一の偏波回転周波数の余弦波と正弦波で変調しこれらの変調波に同一の情報信号を重畳した回転偏波が空中に形成される。 Through the above process, the signal processing circuit 9 learns that the output of the high-frequency signal measuring instrument 4 has fallen below a predetermined threshold, for example, and at that stage, the first polarization rotation frequency band phase shifter 31 and the second polarization The value of the rotation frequency band phase shifter 32 is fixed, and the output of the information signal generator 1 is selected by the information signal switch 3 (S211). As a result, the carriers synchronized from the first antenna and the second antenna that are spatially orthogonal are modulated by the cosine wave and the sine wave of the same polarization rotation frequency, and the same information signal is superimposed on these modulated waves. Rotational polarization is formed in the air.

上記実施例では、搬送波と偏波回転周波数の正弦波と余弦波の積の位相が、搬送波の位相が等しく偏波回転の正弦波と余弦波が正確にπ/2ずれている状態になるべく近くすることを可能にする。 In the above embodiment, the phase of the product of the sine wave and the cosine wave of the carrier wave and the polarization rotation frequency is as close as possible to the state where the phase of the carrier wave is equal and the sine wave and the cosine wave of the polarization rotation are exactly π / 2 shifted. Allows you to.

本実施例に拠れば、図1の実施例に比べて回転偏波を形成する偏波回転周波数帯の正弦波形と余弦波形の直交度が向上するので、偏波回転の安定度を向上させることが出来、送受信機の偏波制御の精度向上に効果がある。 According to this embodiment, the degree of orthogonality between the sine waveform and the cosine waveform in the polarization rotation frequency band forming the rotationally polarized wave is improved as compared with the embodiment of FIG. 1, so that the stability of the polarization rotation is improved. This is effective in improving the accuracy of polarization control of the transmitter / receiver.

上記では、処理S211の条件を判定する閾値が信号処理回路9内に予め設定されていることを想定した。他の方式としては、処理S701および処理S702のループ処理を、全ての変更量を選択するまで行い、その測定結果を信号処理回路9に入力され記憶する。信号処理回路9は測定結果を記憶しておき、例えば最小出力を検出する閾値を設定する。 In the above, it is assumed that the threshold value for determining the condition of the processing S211 is preset in the signal processing circuit 9. As another method, the loop processing of the processing S701 and the processing S702 is performed until all the change amounts are selected, and the measurement result is input to the signal processing circuit 9 and stored. The signal processing circuit 9 stores the measurement result and sets, for example, a threshold value for detecting the minimum output.

上記処理により信号処理回路9は高周波信号測定器4の最小出力を知り、次に該最小出力が得られた条件で第一の偏波回転周波数帯移相器31および第二の偏波回転周波数帯移相器32の値を固定し、情報信号切替器3により情報信号発生器1の出力を選択する。これにより、予め閾値を設定する必要なく、空間的に直交する第一のアンテナおよび第二のアンテナから同期の取れた搬送波を同一の偏波回転周波数の余弦波と正弦波で変調しこれらの変調波に同一の情報信号を重畳した回転偏波が空中に形成される。 Through the above processing, the signal processing circuit 9 knows the minimum output of the high-frequency signal measuring instrument 4, and then the first polarization rotation frequency band phase shifter 31 and the second polarization rotation frequency are obtained under the condition that the minimum output is obtained. The value of the band shifter 32 is fixed, and the output of the information signal generator 1 is selected by the information signal switcher 3. As a result, the carrier waves synchronized from the first antenna and the second antenna, which are spatially orthogonal to each other, are modulated by a cosine wave and a sine wave having the same polarization rotation frequency without the need to set a threshold value in advance. A rotationally polarized wave in which the same information signal is superimposed on a wave is formed in the air.

図8は実施例の回転偏波を用いて送受信機が所望の偏波を使用できる無線機の構成を説明する図の他の例である。 FIG. 8 is another example of the figure illustrating the configuration of a radio that allows the transmitter / receiver to use the desired polarization using the rotationally polarized waves of the embodiment.

図8の回転偏波無線機106が図2の回転偏波無線機102と異なる点は、デジタル回路ブロック19内に、新たに回転偏波余弦波切替器33、回転偏波正弦波切替器34、回転偏波余弦波アレイ35、および回転偏波正弦波アレイ36を具備する点である。回転偏波余弦波切替器33と該回転偏波正弦波切替器34は、信号処理回路9で制御される。回転偏波余弦波切替器33と回転偏波正弦波切替器34には、夫々回転偏波余弦波アレイ35と回転偏波正弦波アレイ36が結合し一組の回転偏波余弦波と回転偏波正弦波が第一の波形信号切替器15と第二の波形信号切替器の入力に結合する。この構成により、アレイ数がnの場合、n×n通りの組合わせで正弦波と余弦波が供給されることになる(図8の場合9通り)。 The difference between the rotationally polarized wave radio 106 of FIG. 8 and the rotationally polarized wave radio 102 of FIG. 2 is that the rotationally polarized cosine wave switch 33 and the rotationally polarized sine wave switch 34 are newly installed in the digital circuit block 19. , A rotating polarized cosine wave array 35, and a rotating polarized sine wave array 36. The rotating polarization cosine wave switching device 33 and the rotating polarization sine wave switching device 34 are controlled by the signal processing circuit 9. A rotatingly polarized cosine wave array 35 and a rotatingly polarized sine wave array 36 are combined with the rotatingly polarized cosine wave switch 33 and the rotatingly polarized sine wave switch 34, respectively, to form a set of rotatingly polarized sine wave and rotational bias. A wave sine wave couples to the inputs of the first waveform signal switch 15 and the second waveform signal switch. With this configuration, when the number of arrays is n, sine waves and cosine waves are supplied in n × n combinations (9 in the case of FIG. 8).

本実施例では、図2の実施例と同様の動作を行い2系統の搬送波が同相であると見なせた後、信号処理回路9は第一のPLL装置23および第二のPLL装置24に対する制御は原則行わない。その代わりに、回転偏波余弦波切替器33および回転偏波正弦波切替器34により、回転偏波余弦波アレイ35と回転偏波正弦波アレイ36の中から一組の回転偏波余弦波と回転偏波正弦波が選択される。一般に、回転偏波余弦波アレイ35と回転偏波正弦波アレイ36に含まれる回転偏波余弦波と回転偏波正弦波は初期位相が異なるが、複数の組み合わせを出力可能とすることで、一定の確率で位相の合った(あるいは近い)組み合わせを選択することができる。 In this embodiment, after performing the same operation as in the embodiment of FIG. 2 and assuming that the two carriers are in phase, the signal processing circuit 9 controls the first PLL device 23 and the second PLL device 24. Is not done in principle. Instead, the rotating polarized cosine wave switch 33 and the rotating polarized sine wave switch 34 provide a set of rotating polarized cosine waves from the rotating polarized cosine wave array 35 and the rotating polarized sine wave array 36. A rotating polarized sine wave is selected. In general, the rotationally polarized cosine wave array 35 and the rotationally polarized sine wave array 36 include the rotationally polarized cosine wave and the rotationally polarized sine wave, which have different initial phases, but are constant by making it possible to output a plurality of combinations. It is possible to select a combination that is in phase (or close to) with the probability of.

図6の例では、正弦波と余弦波の位相を調整するために、第一の偏波回転周波数帯移相器31および第二の偏波回転周波数帯移相器32を用いたが、本実施例ではあらかじめ準備した複数の信号源を組み合わせることで、第一の乗算器17および第二の乗算器18の入力となる回転偏波余弦波と回転偏波正弦波を変化させる。 In the example of FIG. 6, in order to adjust the phases of the sine wave and the cosine wave, the first polarization rotation frequency band phase shifter 31 and the second polarization rotation frequency band phase shifter 32 were used. In the embodiment, the rotationally polarized cosine wave and the rotationally polarized sine wave that are the inputs of the first multiplier 17 and the second multiplier 18 are changed by combining a plurality of signal sources prepared in advance.

変化させた回転偏波余弦波と回転偏波正弦波は、高周波信号測定器4によりその強度を搬送波周波数帯で測定する。その測定結果は信号処理回路9に入力され記憶される。信号処理回路9は測定結果を記憶して別の組の回転偏波余弦波と回転偏波正弦波を選択し同様の動作を繰り返す。 The intensity of the changed rotationally polarized cosine wave and rotationally polarized sine wave is measured in the carrier frequency band by the high-frequency signal measuring instrument 4. The measurement result is input to the signal processing circuit 9 and stored. The signal processing circuit 9 stores the measurement results, selects another set of rotationally polarized cosine waves and rotationally polarized sine waves, and repeats the same operation.

該動作の繰り返しにより信号処理回路9は高周波信号測定器4の例えば最小出力を知り、該最小出力が得られた段階で回転偏波余弦波と回転偏波正弦波を固定し情報信号切替器3により情報信号発生器1の出力を選択する。これにより、空間的に直交する第一のアンテナおよび第二のアンテナから同期の取れた搬送波を同一の偏波回転周波数の余弦波と正弦波で変調しこれらの変調波に同一の情報信号を重畳した回転偏波が空中に形成される。 By repeating the operation, the signal processing circuit 9 knows, for example, the minimum output of the high-frequency signal measuring instrument 4, and when the minimum output is obtained, the rotationally polarized cosine wave and the rotationally polarized sine wave are fixed and the information signal switch 3 Selects the output of information signal generator 1 by. As a result, the carriers synchronized from the first antenna and the second antenna that are spatially orthogonal are modulated by the cosine wave and the sine wave of the same polarization rotation frequency, and the same information signal is superimposed on these modulated waves. Rotational polarization is formed in the air.

本実施例に拠れば、図2の実施例に比べて回転偏波を形成する偏波回転周波数帯の正弦波形と余弦波形の直交度が向上するので、偏波回転の安定度を向上させることが出来、送受信機の偏波制御の精度向上に効果がある。 According to this embodiment, the degree of orthogonality between the sine waveform and the cosine waveform in the polarization rotation frequency band that forms the rotational polarization is improved as compared with the embodiment of FIG. 2, so that the stability of the polarization rotation is improved. This is effective in improving the accuracy of polarization control of the transmitter / receiver.

図9は本実施例の回転偏波を用いて送受信機が所望の偏波を使用できる無線機の構成を説明する図の他の例である。 FIG. 9 is another example of the figure for explaining the configuration of a radio that allows the transmitter / receiver to use the desired polarization using the rotationally polarized waves of this embodiment.

回転偏波無線機107が図6の回転偏波無線機105と異なる点は、新たに同期信号発生回路8と信号処理回路9で制御される第二の情報信号切替器7がデジタル回路ブロック19内に設置され、情報信号発生器1の出力ωIと同期信号発生回路8の出力ωSが第二の情報信号切替器7により選択され情報信号切替器3の入力になることである。 The difference between the rotary polarization radio 107 and the rotary polarization radio 105 in FIG. 6 is that the second information signal switch 7 newly controlled by the synchronization signal generation circuit 8 and the signal processing circuit 9 is a digital circuit block 19 The output ω I of the information signal generator 1 and the output ω S of the synchronization signal generator 8 are selected by the second information signal switch 7 and become the input of the information signal switch 3.

実施例5の図7で2系統の搬送波の同期が取れ、アンテナスイッチをON(S212)にした後は、同期信号発生回路8を用いて通信相手の他の無線機との同期をとり、情報信号発生器1の出力データを該他の無線機に転送する。 In FIG. 7 of Example 5, the two carriers are synchronized, and after the antenna switch is turned ON (S212), the synchronization signal generation circuit 8 is used to synchronize with other radios of the communication partner, and information The output data of the signal generator 1 is transferred to the other radio.

無線システムの用途によっては、通信を行う無線機同士での時刻同期を取る必要がある。これは特に、センサネット等の1対N通信を行う場合に通常必要である。この場合は、情報信号を伝送する前に同期信号ωSを伝送することにより、1つの親無線機とN個の子無線機が時刻同期をとることができる。本実施例に拠れば回転偏波を用いる無線通信システムを示現することが出来る。 Depending on the application of the wireless system, it is necessary to synchronize the time between the radios that communicate with each other. This is usually necessary especially when performing 1-to-N communication such as a sensor net. In this case, by transmitting the synchronization signal ω S before transmitting the information signal, one parent radio and N child radios can synchronize the time. According to this embodiment, a wireless communication system using rotationally polarized waves can be represented.

図10は本実施例の回転偏波を用いて送受信機が所望の偏波を使用できる無線機の構成を説明する図の他の例である。 FIG. 10 is another example of the figure for explaining the configuration of a radio that allows the transmitter / receiver to use the desired polarization using the rotationally polarized waves of this embodiment.

回転偏波無線機108が図3の回転偏波無線機102と異なる点は、新たに第二のアナログ・デジタル変換機51と第三のアナログ・デジタル変換機53がデジタル回路ブロック19内に設置される点である。其其の入力は第三の乗算器21の分岐出力と第四の乗算器22の分岐出力であり、各々の出力は第二のデジタル信号バス52と第三のデジタル信号バス54により信号処理回路9に入力する。 The difference between the rotary polarization radio 108 and the rotary polarization radio 102 in FIG. 3 is that the second analog-digital converter 51 and the third analog-digital converter 53 are newly installed in the digital circuit block 19. It is a point to be done. Its inputs are the branch output of the third multiplier 21 and the branch output of the fourth multiplier 22, and each output is a signal processing circuit by the second digital signal bus 52 and the third digital signal bus 54. Enter in 9.

本実施例に拠れば、実施例2と同様の動作において信号処理回路9は2系統の出力信号強度の差を知る事が出来るで、2系統の搬送波が同相となる条件を該2系統の出力信号強度の差で補正することが可能となり、該2系統の搬送波が同相となるタイミングを得るまでの時間を短縮できるので、無線通信システムのスループット向上に効果がある。 According to this embodiment, in the same operation as in the second embodiment, the signal processing circuit 9 can know the difference in the output signal strength of the two systems, and the condition that the carrier waves of the two systems are in phase is the output of the two systems. It is possible to correct by the difference in signal strength, and it is possible to shorten the time until the timing at which the two carriers are in phase is obtained, which is effective in improving the throughput of the wireless communication system.

図11は本実施例の回転偏波を用いて送受信機が所望の偏波を使用できる無線機の構成を説明する図の他の例である。 FIG. 11 is another example of the figure for explaining the configuration of a radio that allows the transmitter / receiver to use the desired polarized wave using the rotationally polarized wave of this embodiment.

回転偏波無線機109が図6の回転偏波無線機105と異なる点は、新たに信号処理回路9で制御される第一の送信出力スイッチ27と第二の送信出力スイッチ28を具備することである。 The difference between the rotating polarization radio 109 and the rotating polarization radio 105 of FIG. 6 is that it is newly provided with a first transmission output switch 27 and a second transmission output switch 28 controlled by the signal processing circuit 9. Is.

本実施例では、図1の実施例あるいは図9の実施例と同様の動作を行う際に、2系統の搬送波が同相と見なせるまでは空間に電力が放射されることを抑制する。本実施例によれば、他の無線機にデータを無線伝送する際に、該他の無線機に与える無線干渉を低減できるので、無線通信システムの通信品質向上に効果がある。 In this embodiment, when the same operation as that of the embodiment of FIG. 1 or FIG. 9 is performed, power is suppressed from being radiated into the space until the two carriers can be regarded as in-phase. According to this embodiment, when data is wirelessly transmitted to another wireless device, the wireless interference given to the other wireless device can be reduced, which is effective in improving the communication quality of the wireless communication system.

図12は本実施例の回転偏波を用いて送受信機が所望の偏波を使用できる無線機の構成を説明する図の他の例である。 FIG. 12 is another example of the figure for explaining the configuration of a radio that allows the transmitter / receiver to use the desired polarization using the rotationally polarized waves of this embodiment.

回転偏波無線機110が図8の回転偏波無線機106と異なる点は、デジタル回路ブロック19内に新たに第一の重み定数切替器55と第二の重み定数切替器56と第一の重み定数アレイ57と第二の重み定数アレイ58を具備し、第一の重み定数切替器55と第二の重み定数切替器56が信号処理回路9で制御されることである。 The difference between the rotating polarization radio 110 and the rotating polarization radio 106 in FIG. 8 is that the first weight constant switch 55, the second weight constant switch 56, and the first weight constant switch 56 are newly installed in the digital circuit block 19. The weight constant array 57 and the second weight constant array 58 are provided, and the first weight constant switch 55 and the second weight constant switch 56 are controlled by the signal processing circuit 9.

第一の重み定数切替器55と第二の重み定数切替器56には夫々第一の重み定数アレイ57と第二の重み定数アレイ58が結合し、一組の同一の重み定数が第一の波形信号切替器15と第二の波形信号切替器の入力に結合する。 The first weight constant switch 55 and the second weight constant switch 56 are connected to the first weight constant array 57 and the second weight constant array 58, respectively, and a set of the same weight constants is the first. It is coupled to the input of the waveform signal switch 15 and the second waveform signal switch.

本実施例では、図8と同様な動作をする際に、事前に特定の重み定数を第一の重み定数アレイ57と第二の重み定数アレイ58から選択しておく。第一の重み定数アレイ57と第二の重み定数アレイ58に格納されている重み定数は、直流成分や周期性など無線伝播特性に対して異なる性質を示すものを用意する。 In this embodiment, when the same operation as in FIG. 8 is performed, a specific weight constant is selected in advance from the first weight constant array 57 and the second weight constant array 58. The weight constants stored in the first weight constant array 57 and the second weight constant array 58 are prepared to show different properties with respect to radio propagation characteristics such as DC component and periodicity.

図8の実施例と同様な動作を行い搬送波の同期を取りデータを伝送した結果が満足でない場合、重み定数を変更して図8と同様な動作を行うことにより、データ伝播特性が改善する可能性がある。本実施例に拠れば、回転偏波無線通信システムが運用を行う無線環境に適応してデータ伝送品質を向上させることが可能となる。 When the same operation as in the embodiment of FIG. 8 is performed to synchronize the carrier waves and the result of transmitting the data is not satisfactory, the data propagation characteristics can be improved by changing the weight constant and performing the same operation as in FIG. There is sex. According to this embodiment, it is possible to improve the data transmission quality by adapting to the wireless environment operated by the rotatingly polarized radio communication system.

図13は、回転偏波を用いて特定の伝播路の影響を低減し通信品質を向上させる無線システムを適用した昇降機監視・制御システムの構成図の例である。 FIG. 13 is an example of a configuration diagram of an elevator monitoring / control system to which a wireless system that reduces the influence of a specific propagation path and improves communication quality by using rotationally polarized waves is applied.

本実施例の昇降機監視・制御システム1100は、昇降機が設置される建物1101の内部を複数の昇降カゴ1111が昇降する。建物1101の内部の床部および天井部には回転偏波機能を有する基地局回転偏波無線機1103と基地局2直交偏波一体アンテナ1102が結合し設置される。昇降カゴ1111の外部天井と外部床面には其々端末局2直交偏波一体アンテナ1112が設置され、高周波ケーブル1114を用いて無線端末機1113に結合している。 In the elevator monitoring / control system 1100 of this embodiment, a plurality of elevator baskets 1111 move up and down inside the building 1101 where the elevator is installed. A base station rotating polarization radio 1103 having a rotational polarization function and a base station 2 orthogonal polarization integrated antenna 1102 are coupled and installed on the floor and ceiling inside the building 1101. Terminal station 2 orthogonally polarized integrated antennas 1112 are installed on the external ceiling and external floor of the elevating basket 1111, respectively, and are connected to the wireless terminal 1113 using a high-frequency cable 1114.

基地局回転偏波無線機1103と無線端末機1113は、建物1101の内部を無線伝送媒体とするので、建物1101の内壁および昇降機の外壁により電磁波は多重反射を受け、複数の無線端末機1113が送信する電磁波が基地局回転偏波無線機1103に到達する際の偏波は同一ではない。また、昇降カゴはその相対位置を変えるので、エレベータが停止する際に基地局回転偏波無線機1103と無線端末機1113が無線通信を行う場合に、そのつど複数の無線端末機1113から基地局回転偏波無線機1103に到達する電磁波の偏波は一般に変化する。 Since the base station rotating polarization radio 1103 and the wireless terminal 1113 use the inside of the building 1101 as a wireless transmission medium, electromagnetic waves are repeatedly reflected by the inner wall of the building 1101 and the outer wall of the elevator, and the plurality of wireless terminals 1113 The polarization of the transmitted electromagnetic waves when they reach the base station rotating polarization radio 1103 is not the same. In addition, since the elevating basket changes its relative position, when the base station rotating polarized wave radio 1103 and the wireless terminal 1113 perform wireless communication when the elevator is stopped, the base station is transmitted from a plurality of wireless terminals 1113 each time. The polarization of electromagnetic waves reaching the rotationally polarized radio 1103 generally varies.

本実施例によれば、基地局回転偏波無線機1103と無線端末機1113が相対的位置を固定する時間内に、無線チャネル測定モードとデータ伝送モードの処理を行うことで、相対固定位置の予測が困難である昇降機システムにおいて、昇降機と固定設置の回転偏波無線機との間で信頼性高い無線通信を行うことができる。よって、昇降カゴ1111の制御・監視を建物1101より有線接続手段を用いずに遠隔で実施できる。この結果、ケーブル等の有線接続手段を削除可能で、同一の輸送能力をより小さい建物体積で実現でき、あるいは同一の建物体積で昇降機寸法を増大させることによる輸送能力向上を実現できる。 According to this embodiment, the wireless channel measurement mode and the data transmission mode are processed within the time when the base station rotating polarization radio 1103 and the wireless terminal 1113 fix the relative positions, so that the relative fixed positions are determined. In an elevator system that is difficult to predict, highly reliable wireless communication can be performed between the elevator and a fixedly installed rotating polarization radio. Therefore, the lifting basket 1111 can be controlled and monitored remotely from the building 1101 without using a wired connection means. As a result, the wired connection means such as a cable can be deleted, the same transport capacity can be realized with a smaller building volume, or the transport capacity can be improved by increasing the elevator size with the same building volume.

図14は、回転偏波を用いて特定の伝播路の影響を低減し通信品質を向上させる無線システムを適用した変電設備監視・制御システムの構成図の例である。 FIG. 14 is an example of a configuration diagram of a substation equipment monitoring / control system to which a wireless system that uses rotationally polarized waves to reduce the influence of a specific propagation path and improve communication quality is applied.

本実施例の変電設備監視・制御システム1200は、複数の変電機1201を具備し、変電機1201には無線端末機1203と無線端末機2直交偏波一体アンテナ1202が結合し設置される。複数の変電機1201の近傍に無線基地局1211が設営され、無線基地局1211はすでに説明した実施例の回転偏波送受信を行う回転偏波無線機1213と回転偏波無線機2直交偏波一体アンテナ1212が結合し設置される。 The substation equipment monitoring / control system 1200 of this embodiment includes a plurality of substations 1201, and the substation 1201 is installed by combining the wireless terminal 1203 and the wireless terminal 2 orthogonally polarized light integrated antenna 1202. A radio base station 1211 is set up in the vicinity of a plurality of transformers 1201, and the radio base station 1211 integrates a rotationally polarized wave radio 1213 and a rotationally polarized wave radio 2 orthogonally polarized light that transmit and receive the rotationally polarized light of the embodiment described above. Antenna 1212 is combined and installed.

変電機の寸法は数mのオーダーであり無線機が使用する電磁波の周波数である数百MHzから数GHzに対応する波長に比べ圧倒的に大きい。このため、複数の変電機1201により電磁波は多重反射を受け、多重波干渉環境が形成され、各変電機1201に固定設置される無線端末機1203からの送信波は、異なる偏波で無線基地局1211に設置される回転偏波無線機1213に到達する。 The dimensions of the transformer are on the order of several meters, which is overwhelmingly larger than the wavelengths corresponding to several hundred MHz to several GHz, which are the frequencies of electromagnetic waves used by radios. For this reason, electromagnetic waves are subjected to multiple reflections by the plurality of transformers 1201, a multiple wave interference environment is formed, and the transmitted waves from the wireless terminal 1203 fixedly installed in each transformer 1201 have different polarizations and are radio base stations. It reaches the rotating polarization radio 1213 installed in 1211.

本実施例によれば、回転偏波無線機1213と複数の無線端末機1203との間で信頼性の高い無線通信を行うことができる。よって、無線機を用いた無線接続手段を用いて、変電機1201の制御・監視を複数の無線基地局1211により有線接続手段を用いずに遠隔で実施可能となる。この結果、ケーブル等の有線接続手段を用いる場合に問題となる高圧誘導電力の問題を解決でき、ケーブルの敷設コストを削除できるので、変電機1201の制御・監視システムの安全性向上およびコスト削減に効果がある。 According to this embodiment, highly reliable wireless communication can be performed between the rotating polarization radio 1213 and the plurality of wireless terminals 1203. Therefore, it is possible to remotely control and monitor the transformer 1201 by a plurality of wireless base stations 1211 without using a wired connection means by using a wireless connection means using a radio. As a result, the problem of high-voltage induced power, which is a problem when using a wired connection means such as a cable, can be solved, and the cable laying cost can be eliminated. Therefore, the safety improvement and cost reduction of the control / monitoring system of the transformer 1201 can be achieved. effective.

以上で説明した実施例の効果について纏める。現在主流である無線機はデジタル信号処理とアナログ信号処理を併用するPLLで搬送波周波数を生成する。PLLはフィードバックループにより生成周波数を決定する為に、そのループの収束時間はPLLデバイスの特性およびPLLデバイスが置かれた環境(温度、湿度、振動等)によりまちまちである。PLLデバイスが発生する信号は正弦波であり周期性を持つので、まちまちである該収束時間は該周期内においてランダムに分布すると考えられるから、夫々の系統中の異なるPLLに対して複数の起動・停止・再起動のプロセスを繰り返せば、同プロセスの中で適当な許容可能な位相誤差の範囲内で、両PLLが発生する正弦波あるいは余弦波の位相は一致すると考えられる。以上の動作プロセスを用いることにより2系統の搬送波の位相を実用上一致させることが出来、回転偏波を用いる通信で使用される他の周波数帯である偏波回転の周波数および情報信号の周波数における偏波の制御を商用のデジタル信号処理デバイスで実現することが出来る。 The effects of the examples described above will be summarized. Currently the mainstream radios generate carrier frequencies with a PLL that uses both digital signal processing and analog signal processing. Since the PLL determines the generation frequency by a feedback loop, the convergence time of the loop varies depending on the characteristics of the PLL device and the environment (temperature, humidity, vibration, etc.) in which the PLL device is placed. Since the signal generated by the PLL device is a sine wave and has periodicity, it is considered that the convergence times, which are different, are randomly distributed within the period. Therefore, multiple activations for different PLLs in each system are performed. If the process of stopping and restarting is repeated, it is considered that the phases of the sine wave or the cosine wave generated by both PLLs match within the range of the appropriate allowable phase error in the process. By using the above operation process, the phases of the two carriers can be practically matched, and in the frequency of polarization rotation and the frequency of the information signal, which are other frequency bands used in communication using rotational polarization. Polarization control can be realized with a commercial digital signal processing device.

1…情報信号発生器
2…同期測定信号発生器
3…情報信号切替器
4…高周波信号測定器
5…アナログ・デジタル変換機
6…デジタル信号バス
7…第二の情報信号切替器
8…同期信号発生回路
9…信号処理回路
11…回転偏波余弦波発生器
12…回転偏波正弦波発生器
13…第一の重み定数発生器
14…第二の重み定数発生器
15…第一の波形信号切替器
16…第二の波形信号切替器
17…第一の乗算器
18…第二の乗算器
19…デジタル回路ブロック
21…第三の乗算器
22…第四の乗算器
101、102、103、104、105、106、107、108、109、110…回転偏波無線機
1… Information signal generator
2… Synchronous measurement signal generator
3… Information signal switch
4… High frequency signal measuring instrument
5 ... Analog-to-digital converter
6 ... Digital signal bus
7… Second information signal switch
8 ... Synchronous signal generation circuit
9 ... Signal processing circuit
11… Rotating polarized cosine wave generator
12… Rotating polarization sine wave generator
13… First weight constant generator
14… Second weight constant generator
15 ... First waveform signal switcher
16 ... Second waveform signal switch
17… First multiplier
18 ... Second multiplier
19 ... Digital circuit block
21 ... Third multiplier
22 ... Fourth multiplier
101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109, 110 ... Rotating polarized radio

Claims (15)

偏波が搬送波の周波数と独立な周波数で回転する2系統の電波を用い、2系統の搬送波の位相と偏波回転の位相の夫々の偏差が許容値内である場合に通信を行う無線システムの制御方法。 A radio system that uses two radio waves whose polarization rotates at a frequency independent of the carrier frequency and communicates when the deviations between the two carrier phases and the polarization rotation phases are within the permissible values. Control method. 請求項1記載の無線システムの制御方法であって、
2系統の搬送波の位相を許容値内に収める手順の後に、偏波回転の位相を許容値内に収める手順を行うことを特徴とする無線システムの制御方法。
The method for controlling a wireless system according to claim 1.
A control method for a wireless system, characterized in that a procedure for keeping the phase of polarization rotation within a permissible value is performed after a procedure for keeping the phase of two carriers within a permissible value.
請求項2記載の無線システムの制御方法であって、
前記搬送波の位相を同相とする手順の後に、偏波回転の位相を直交とする手順を行うことを特徴とする無線システムの制御方法。
The method for controlling a wireless system according to claim 2.
A method for controlling a wireless system, which comprises performing a procedure for making the phases of polarization rotation orthogonal after the procedure for making the phases of the carrier waves in-phase.
請求項1記載の無線システムの制御方法であって、
2系統の搬送波を合成後、合成結果を測定し、測定結果を用いて、2系統の搬送波の位相関係を制御することを特徴とする無線システムの制御方法。
The method for controlling a wireless system according to claim 1.
A control method for a wireless system, characterized in that after synthesizing two carriers, the synthesis result is measured, and the phase relationship between the two carriers is controlled using the measurement result.
請求項1記載の無線システムの制御方法であって、
2系統の搬送波が異なるPLL回路で生成されることを特徴とする無線システムの制御方法。
The method for controlling a wireless system according to claim 1.
A control method for a wireless system, characterized in that two carriers are generated by different PLL circuits.
請求項5記載の無線システムの制御方法であって、
2系統の搬送波を合成後、合成結果を測定し、測定結果が所定条件を満たすまで、2系統のPLLの再起動を繰り返すことを特徴とする無線システムの制御方法。
The method for controlling a wireless system according to claim 5.
A control method for a wireless system, characterized in that after synthesizing two carriers, the synthesis result is measured, and the two PLLs are repeatedly restarted until the measurement result satisfies a predetermined condition.
請求項2記載の無線システムの制御方法であって、
前記偏波回転を制御する正弦波と余弦波の初期位相が可変であり、
2系統の搬送波の出力を合成した結果が所定値より大きくなった後、該正弦波と該余弦波の初期位相を変化させ、2系統の搬送波重畳後の出力を合成した結果が所定値より小さくなるような手順を行うことを特徴とする無線システムの制御方法。
The method for controlling a wireless system according to claim 2.
The initial phases of the sine wave and cosine wave that control the polarization rotation are variable,
After the result of combining the outputs of the two carriers is larger than the predetermined value, the initial phases of the sine wave and the cosine wave are changed, and the result of combining the outputs of the two carriers after superimposition is smaller than the predetermined value. A method of controlling a wireless system, which comprises performing such a procedure.
請求項1記載の無線システムの制御方法であって、
前記2系統の電波を用いるために、第1の信号経路および第2の信号経路を用い、
前記2系統の搬送波として、第1の搬送波と第2の搬送波を用い、
前記偏波を回転させるために、第1の回転偏波信号および第2の回転偏波信号を用い、
前記第1の信号経路において、前記第1の搬送波を第1のPLL回路により供給し、
前記第2の信号経路において、前記第2の搬送波を第2のPLL回路により供給し、
前記第1の信号経路において、前記第1の回転偏波信号と第1の既知の信号を選択的に供給し、
前記第2の信号経路において、前記第2の回転偏波信号と第2の既知の信号を選択的に供給し、
前記第1の信号経路および前記第2の信号経路に、情報信号と第3の既知の信号を選択的に供給し、
2系統の搬送波の位相の偏差が許容値内であるかどうかを評価する際には、
前記第1の信号経路および前記第2の信号経路に、前記第3の既知の信号を供給し、
前記第1の信号経路に前記第1の搬送波と前記第1の既知の信号を供給し、
前記第2の信号経路に前記第2の搬送波と前記第2の既知の信号を供給し、
前記第1の信号経路の信号と前記第2の信号経路の信号が同相かどうかを判定することを特徴とする無線システムの制御方法。
The method for controlling a wireless system according to claim 1.
In order to use the two radio waves, the first signal path and the second signal path are used.
A first carrier wave and a second carrier wave are used as the two carrier waves.
In order to rotate the polarization, a first rotationally polarized signal and a second rotationally polarized signal are used.
In the first signal path, the first carrier wave is supplied by the first PLL circuit, and the first carrier wave is supplied by the first PLL circuit.
In the second signal path, the second carrier wave is supplied by the second PLL circuit, and the second carrier wave is supplied by the second PLL circuit.
In the first signal path, the first rotationally polarized signal and the first known signal are selectively supplied.
In the second signal path, the second rotationally polarized signal and the second known signal are selectively supplied.
An information signal and a third known signal are selectively supplied to the first signal path and the second signal path.
When evaluating whether the phase deviation of the two carriers is within the allowable value,
The third known signal is supplied to the first signal path and the second signal path.
The first carrier wave and the first known signal are supplied to the first signal path.
The second carrier wave and the second known signal are supplied to the second signal path.
A method for controlling a wireless system, which determines whether or not a signal of the first signal path and a signal of the second signal path are in phase.
請求項8記載の無線システムの制御方法であって、
前記第1の信号経路の信号と前記第2の信号経路の信号を合成した信号の波形に基づいて、前記第1の信号経路の信号と前記第2の信号経路の信号が同相かどうかを判定することを特徴とする無線システムの制御方法。
The method for controlling a wireless system according to claim 8.
Based on the waveform of the signal obtained by combining the signal of the first signal path and the signal of the second signal path, it is determined whether the signal of the first signal path and the signal of the second signal path are in phase. A method of controlling a wireless system, characterized in that it does.
請求項9記載の無線システムの制御方法であって、
2系統の搬送波の位相の偏差が許容値内であった場合、さらに、
前記第1の信号経路および前記第2の信号経路に、前記第3の既知の信号を供給し、
前記第1の信号経路に前記第1の搬送波と前記第1の回転偏波信号を供給し、
前記第2の信号経路に前記第2の搬送波と前記第2の回転偏波信号を供給し、
前記第1の信号経路の信号と前記第2の信号経路の信号を合成した信号の波形に基づいて、前記第1の信号経路の信号と前記第2の信号経路の信号が直交かどうかを判定することを特徴とする無線システムの制御方法。
The method for controlling a wireless system according to claim 9.
If the phase deviation of the two carriers is within the permissible value, then
The third known signal is supplied to the first signal path and the second signal path.
The first carrier wave and the first rotationally polarized signal are supplied to the first signal path.
The second carrier wave and the second rotationally polarized signal are supplied to the second signal path.
Based on the waveform of the signal obtained by synthesizing the signal of the first signal path and the signal of the second signal path, it is determined whether the signal of the first signal path and the signal of the second signal path are orthogonal to each other. A method of controlling a wireless system, characterized in that it does.
請求項10記載の無線システムの制御方法であって、
前記第1の信号経路の信号と前記第2の信号経路の信号が同相かどうかを判定する際には、前記第1のPLL回路および前記第2のPLL回路の再起動を複数回行うことを特徴とする無線システムの制御方法。
The method for controlling a wireless system according to claim 10.
When determining whether the signal of the first signal path and the signal of the second signal path are in phase, the first PLL circuit and the second PLL circuit are restarted a plurality of times. A characteristic wireless system control method.
情報信号を生成する情報信号発生器と、
前記情報信号を2系統に分岐する第1の信号経路および第2の信号経路と、
余弦波を生成する回転偏波余弦波発生器と、
正弦波を生成する回転偏波正弦波発生器と、
前記第1の信号経路において、該第1の信号経路に流れる信号に前記余弦波を合成する第1の乗算器と、
前記第2の信号経路において、該第2の信号経路に流れる信号に前記正弦波を合成する第2の乗算器と、
第1の搬送波を生成する第1のPLL回路と、
第2の搬送波を生成する第2のPLL回路と、
前記第1の信号経路において、該第1の信号経路に流れる信号に前記第1の搬送波を合成する第3の乗算器と、
前記第2の信号経路において、該第2の信号経路に流れる信号に前記第2の搬送波を合成する第4の乗算器と、
前記第1の信号経路からの信号を電波として空間に放射する第1のアンテナと、
前記第2の信号経路からの信号を電波として空間に放射する第2のアンテナと、
所定のトレーニング期間において、前記第1のPLL回路と前記第2のPLL回路の再起動を複数回繰り返す信号処理回路と、
を備える無線機。
An information signal generator that generates an information signal and
A first signal path and a second signal path that branch the information signal into two systems,
A rotating polarized sine wave generator that generates a sine wave,
A rotating polarized sine wave generator that produces a sine wave,
In the first signal path, a first multiplier that synthesizes the cosine wave with a signal flowing through the first signal path, and
In the second signal path, a second multiplier that synthesizes the sine wave with the signal flowing through the second signal path, and
A first PLL circuit that generates a first carrier and
A second PLL circuit that generates a second carrier and
In the first signal path, a third multiplier that synthesizes the first carrier wave with a signal flowing through the first signal path, and
In the second signal path, a fourth multiplier that synthesizes the second carrier wave with the signal flowing through the second signal path, and
A first antenna that radiates a signal from the first signal path into space as a radio wave, and
A second antenna that radiates a signal from the second signal path into space as a radio wave, and
A signal processing circuit that repeatedly restarts the first PLL circuit and the second PLL circuit a plurality of times during a predetermined training period.
Radio equipped with.
請求項12記載の無線機であって、
トレーニング信号を生成する同期測定信号発生器と、
前記同期測定信号発生器の出力と前記情報信号発生器の出力を切り替える、情報信号切替器と、
第1の重み定数を生成する第一の重み定数発生器と、
題2の重み定数を生成する第二の重み定数発生器と
前記回転偏波余弦波発生器の出力と前記第一の重み定数発生器の出力を切り替える、第一の波形信号切替器と、
前記回転偏波正弦波発生器の出力と前記第二の重み定数発生器の出力を切り替える、第二の波形信号切替器と、を備え、
前記信号処理回路は、前記トレーニング期間においては、
前記情報信号切替器で前記トレーニング信号を選択し、
前記第一の波形信号切替器で前記第一の重み定数を選択し、
前記第二の波形信号切替器で前記第二の重み定数を選択し、
前記第1の搬送波と前記第2の搬送波の位相が、所定の条件を満たすまで、前記第1のPLL回路と前記第2のPLL回路の再起動を繰り返し、
前記第1の信号経路の出力と前記第2の信号経路の出力を合成した信号の振幅が所定の閾値を超えたことにより、前記所定の条件を満たしたと判定することを特徴とする無線機。
The radio according to claim 12,
Synchronous measurement signal generator to generate training signal and
An information signal switch that switches between the output of the synchronous measurement signal generator and the output of the information signal generator.
The first weight constant generator that generates the first weight constant, and
The second weight constant generator that generates the weight constant of subject 2, the first waveform signal switch that switches the output of the rotationally polarized cosine wave generator and the output of the first weight constant generator,
A second waveform signal switch that switches between the output of the rotationally polarized sine wave generator and the output of the second weight constant generator.
The signal processing circuit is used during the training period.
Select the training signal with the information signal switch and select
The first weight constant is selected by the first waveform signal switch, and the first weight constant is selected.
Select the second weight constant with the second waveform signal switch,
The restart of the first PLL circuit and the second PLL circuit is repeated until the phases of the first carrier wave and the second carrier wave satisfy a predetermined condition.
The radio is characterized in that it is determined that the predetermined condition is satisfied because the amplitude of the signal obtained by combining the output of the first signal path and the output of the second signal path exceeds a predetermined threshold value.
請求項13記載の無線機であって、
前記信号処理回路は、
前記第1の搬送波と前記第2の搬送波の位相が、所定の条件を満たした後、
前記情報信号切替器で前記トレーニング信号を選択し、
前記第一の波形信号切替器で前記余弦波を選択し、
前記第二の波形信号切替器で前記正弦波を選択し、
前記第1の搬送波と前記余弦波を合成した信号および前記第2の搬送波と前記正弦波を合成した信号を合成した信号の振幅が、所定の閾値を下回ったかどうかを判定することを特徴とする無線機。
The radio according to claim 13.
The signal processing circuit
After the phases of the first carrier wave and the second carrier wave satisfy a predetermined condition,
Select the training signal with the information signal switch and select
Select the cosine wave with the first waveform signal switch,
Select the sine wave with the second waveform signal switch and select
It is characterized in that it is determined whether or not the amplitude of the signal obtained by combining the first carrier wave and the cosine wave and the signal obtained by combining the second carrier wave and the sine wave is below a predetermined threshold value. wireless device.
請求項12記載の無線機を用いた無線システムであって、
偏波が搬送波の周波数と独立な周波数で回転する2系統の電波による通信を行う無線システム。
A wireless system using the wireless device according to claim 12.
A wireless system that communicates using two radio waves whose polarization rotates at a frequency independent of the carrier frequency.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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武井 健、他1名: "回転偏波を用いるM2M向け高信頼無線通信システム", 電気学会論文誌C VOL.138 NO.10 IEEJ, vol. 第138巻, JPN6022053397, 1 October 2018 (2018-10-01), JP, ISSN: 0004947194 *

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