JP2517964B2

JP2517964B2 - 周波数安定化機能を有する移動無線機

Info

Publication number: JP2517964B2
Application number: JP62115930A
Authority: JP
Inventors: 功清水; 和昭室田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1987-05-14
Filing date: 1987-05-14
Publication date: 1996-07-24
Anticipated expiration: 2011-07-24
Also published as: JPS63281527A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、例えば、UHF帯の狭帯域移動通信のよう
に、角度変調を用い、かつ、搬送波ドリフトを極めて微
小に抑える必要のある通信方式において、自動的に搬送
波周波数を所定の値に制御する機能を有する移動無線機
に関するものである。

（従来の技術）通信方式における搬送波ドリフトは伝送品質を著しく
劣化させる。多チヤンネル切り換え機能を有する移動無
線機において搬送波周波数を安定化する従来技術として
は、〔１〕周波数弁別器のDC成分を周波数制御情報とす
るAFC、〔２〕安定な基地局送信波を受信して、この信
号をもとに、局部発振器にPLLをかける等の技術があ
る。しかしながら、これらの技術を、フエージングを伴
つた移動通信特有の移動無線伝搬路において、極めて高
い搬送波周波数安定度を要求される通信方式に適用しよ
うとすることは特願昭61−168004で述べたように非常に
困難を伴う。

そこで特願昭61−168004では、これを解決するための
手段として、高安定な基地局送信波を受信し、その周波
数を正確に測定する方法を示し、特願昭61−168005にお
いて、移動無線機の周波数安定度を飛躍的に向上させる
手段を提案した。第１図にその構成を示す。アンテナ1.
1より受信される安定な基地局送信波を受信機１−２で
周波数変換し、そのIF出力を雑音除去手段1.3を通過さ
せ、周波数カウンタ1.4で測定し、その結果が所定の値
となるように基準発振器制御部1.5は基準発振器1.6（例
えば、温度補償形水晶発振器（TCXO））を制御する。そ
の結果、TCXOを基準とする周波数シンセサイザ1.7は基
地局と同等の周波数安定度を有することとなる。また、
1.7を、変調器1.8、ミクサ1.9、電力増幅器1.10からな
る送信部で共用する移動無線機においては、移動無線機
の送信周波数安定度も安定な基地局送信波周波数精度と
同等とすることができる。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、移動通信においては、通常第２図に示
すような、局部発振器を２系列有するダブルコンバージ
ヨンタイプの受信機が用いられる。第２図は第１図の受
信機1.2を周波数関係に着目して構成を示したものであ
る。以下、この受信機の動作を周波数に着目して説明す
る。

アンテナ1.1から受信される信号は周波数シンセサイ
ザ1.7の出力を第１局発として、第１ミクサ2.1によつて
第1IF周波数に変換され、第IFフイルタ2.2を通過する。
2.2を通過した第1IF信号は第２ミクサ2.3において第２
局発2.4の出力と混合され、第2IF周波数となり、第2IF
フイルタ2.5を通過する。第2IF信号は、リミタ2.6で飽
和増幅され、IF出力2.7に出力される。ここで、この受
信機の周波数関係については、アンテナ受信信号をFa、
周波数シンセサイザ1.7の出力周波数をFl1、第1IF周波
数をFi1、第２局発周波数をFl2、第2IF周波数をFi2とす
ると、第１及び第２局発を下側周波数とすると、以下の
関係がある。

Fi1＝Fa−Fl1 （１） Fi2＝Fa−Fl1−Fl2 （２）これより、IF出力として、第2IF周波数を取り出す
と、もし、第２局発の発振周波数がずれると、第2IF周
波数は公称周波数からずれることとなる。このことは、
第１図の構成において、周波数測定の誤差となるという
欠点を有していた。

発明の目的は、搬送波ドリフトを極めて微小に抑える
必要のある、角度変調を用いた通信方式に供する移動無
線機において、自動的に搬送波周波数を所定の値に制御
する機能を有する移動無線機を提供することにある。

（問題点を解決するための手段）本発明は、移動無線機の受信及び送信周波数の安定化
を実現するために、従来は補正の困難であつた周波数測
定誤差の原因となる受信機の第２局発を、移動無線機内
の基準発振器の周波数を逓倍して得ることによつて、第
2IF周波数を測定して基準発振器の発振周波数を補正す
ることで、第２局発の周波数誤差抑圧する構成をもつ
て、自動的に移動無線機の周波数安定度を向上させる技
術を提供することにある。

従来の周波数安定化のための回路構成とは、第２局発
を基準発振器の発振周波数を逓倍して得ることで、周波
数安定化回路から発振周波数を制御可能とする点が異な
る。

（実施例１）第３図は本発明の実施例を示す図であつて、3.1は、
基準発振器の出力周波数からその高調波を取り出す倍波
抽出回路であり、基準発振器の発振周波数Fsのｎ倍の周
波数を取り出し、第２ミクサに加える構成となる。その
他の部分の基本的動作は第２図及び第３図と同様であ
る。但し、3.2,3.3は第２局発が第２図に比べてｎ・Fs
という制限を受けるので、動作周波数が異なることとな
る。

以下、この実施例の動作を説明する。式（１）におい
て、第２局発周波数が、ｎ・Fs（n:整数）となるように
第2IF周波数を選定する。この時、第2IF周波数は、 Fi2＝Fi1−ｎ・Fs （３）となり、第2IFフイルタの周波数上の制約が生じる。こ
れを許容すると、第2IF周波数として一般的な455KHz
や、10.7MHzを選ぶことが出来ない可能性があるが、受
信機の周波数誤差を生じる要因であり、その較正・制御
が不可能であつた、第２局発周波数を周波数制御が可能
とすることができる。即ち式（３）は第１局発に多チヤ
ネル切り換えのシンセサイザを用いる場合、 Fi2＝Fa−（Ｋ＋Ch・Fs/M）−ｎ・Fs （４）但し、K:第１局発の最低周波数、Ch:チヤネルナンバ
ー、 M:基準発振周波数／周波数シンセサイザの位相比較周波
数となり、受信周波数の誤差は基準発振器の発振周波数の
誤差のみで決定される。ここで、第１及び第２局発のい
ずれも下側とすれば、基準発振器の発振周波数が低くず
れるとすると、第2IF周波数を低くなる。従つて、3.3は
公称第2IF周波数と測定される第2IF周波数（式（４）で
決定される）の差の値によつて基準発信周波数を上げる
ように制御する。この制御は基準発振器の周波数によつ
て定まるFi2が公称値に一致するか、或いは公称値から
所定の値の周波数誤差まで収束すると停止することにす
る。基準発振周波数が上側にずれた場合も同様にFi2は
公称値より大きくなるので、3.3は1.4でカウントされる
測定周波数と公称第2IF周波数と比較し、1.6の発振周波
数を下げるように制御する。これによつて、従来は除去
が不可能であつた第２局発周波数の周波数誤差を抑圧す
ることが可能となる。

上記の例では、第１及び第２局発周波数はいずれも下
側としたが、これはいずれも上側としても良い。但し、
第１局発が上側で第２局発が下側あるいはこの逆の周波
数関係では第３図の構成で周波数の安定化を行うことは
できない。

第2IF周波数の制限については、例えば、移動通信で
一般的な第1IF周波数を90MHzとし、基準発振器周波数を
12.8MHzとすれば、第２局発に基準発振器の７倍波をと
つて下側局発とすると、第2IF周波数は400KHzとなり、
十分実現可能なIF周波数となり実現上の問題は少ない。

（実施例２）第４図は本発明の第２の実施例を示すものであつて、
4.1は基準発振回路の出力信号を分周する分周器であ
り、この出力は周波数カウンタ4.2のタイムベース信号
として用いられる。その他の部分は第３図と同様であ
る。以下、本実施例の動作を説明する。

第３図では特に、周波数カウンタのタイムベース信号
について特定しなかつたが、この理由を以下に示す。即
ち、比較的低い周波数である第2IFの周波数を測定する
ためには、例えば、400KHzで、10Hzの分解能を得るに
は、10ppmの安定度があれば十分である。従つて、この
程度の安定度でよければ、移動無線器内の他の発振器を
流用するか、あるいは周波数カウンタ内に独自にタイム
ベース溶発振器を有してもよいからである。

本実施例では、周波数カウンタのタイムベース信号
を、移動無線機内で最も安定と考えられる基準発振器1.
6を分周して得ることで、周波数カウンタの検出精度を
高精度に保つことができる。また、周波数カウンタ内に
別のタイムベース信号の発振器を有さなくとも良いとい
う利点がある。

本実施例において、基準発振器の誤差が例えば10ppm
あつたとする。この時、周波数カウンタ4.2の測定周波
数は第2IF周波数で10ppmの誤差、即ち第2IF周波数を400
KHzとすると、4Hzずつ観測される。ところが、Fl1及びF
l2は周波数が高いので、たとえば、1.7の発振周波数を7
70MHz、3.1の出力周波数を89.6MHzとすると、これによ
る第2IF周波数の誤差は、それぞれ、7.7KHz、896Hzとな
り、タイムベース信号を基準発振器を分周して得ること
による周波数測定誤差は極めて微小であり、無視し得
る。また、実施例−１に示した周波数安定化の過程にお
いて、基準発振器の周波数は公称値に較正されていくの
で、タイムベースの周波数誤差も減少し、高精度の周波
数測定が可能となる。

（実施例３）第５図は本発明の第３の実施例を示すものであつて、
5.1は基準発振器制御部5.2によつて制御される、記憶回
路を有するサンプルホールド回路である。その他の部分
は第３図と同等である。以下、本実施例の動作を説明す
る。

5.1は移動無線機の電源を切つても基準発振器制御回
路からの情報を保持できるものとする。これは電気的に
書込み／消去可能な記憶素子（EEPROM）やスタテイツク
RAMのスタンバイモード等で実現が可能である。周波数
安定化の動作を行う間は、5.2は5.1を制御し、基準発振
器の制御信号をスルーで1.6に伝える。そして、周波数
安定化の過程が終了したら、5.2は5.1を制御し、周波数
安定化後の基準発振器の制御情報を5.1に記憶させる。
ここで、移動無線機の電源が切られ、再度電源が投入さ
れても、基準発振器は安定な状態にあるので、周波数安
定化の動作を再度行う必要がなくなる。しかし、基準発
振器は、発振周波数の経年変動が存在するので、これが
無視できなくなる時期、例えば、１年に１度程度、周波
数安定化の動作を行えばよく、周波数安定化動作を間欠
的に行うことができるために、周波数安定化回路の消費
電力の低減が期待できる。

（実施例４）第６図は本発明の第４の実施例を示す図であつて、受
信機を２系列有する。ここでは、説明の都合上、２系列
としたが、これは複数でも差し支えない。6.1は受信電
界レベルを出力することのできるリミタで、6.2は２系
列の受信機の受信電界レベルを比較する比較器である。
6.3は比較器によつて駆動される第2IF信号を切り替える
スイツチで、その他の部分は受信系を２系列有する以外
は第３図と同様である。以下、本実施例の動作を説明す
る。

移動通信においては、フエージングと呼ばれる、数十
dBにも及ぶ急激な受信電界レベルの変動が存在する。従
つて、受信電界レベルの平均値が低下すると、受信波は
熱雑音レベル以下となり、周波数測定に誤差を生じる。
しかしながら、搬送波信号の波長に比べてある一定距離
以上（例えば、λ/4以上）、受信アンテナを離すと、受
信電界レベルの変動の相関が無視できるほどになる。即
ち、１系列の受信機のレベルが低下しても、他系列の受
信レベルは高い確立が高くなる。この原理を用いて、6.
1から出力される２系列の受信電界レベルの常に高い受
信系を比較器6.1で選択し、受信レベルの高い第2IF信号
をスイツチ6.2で切り替えて雑音除去手段に接続する。
このようにすることで、周波数カウンタで測定される第
2IF周波数の測定精度は、受信機を１系列用いた場合よ
り、低い受信電界レベルまで正確となる。

以上実施例を４例説明したが、これらは単独でなく、
組み合わせて用いてもよいことはいうまでも無い。

（発明の効果）以上説明したように、本発明は移動無線機において、
極めて高い周波数安定度が達成できるので、インターリ
ーブチヤネルを用いた移動通信方式や搬送波周波数が1G
Hz以上を用いる移動通信方式の移動無線機が実現でき、
その結果、移動通信方式の加入者容量を大幅に拡大でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は周波数安定化機能を有する従来の移動無線機で
ある。第２図は第１図の受信機の詳細を示す図である。第３図は第２局発の周波数誤差を除去し、周波数シンセ
サイザの高安定化を達成できる本発明の実施例−１の構
成を示す図である。第４図は第２局発の周波数誤差を除去し、周波数シンセ
サイザの高安定化を達成できる本発明の実施例−２の構
成を示す図である。第５図は第２局発の周波数誤差を除去し、周波数シンセ
サイザの高安定化を達成できる本発明の実施例−３の構
成を示す図である。第６図は第２局発の周波数誤差を除去し、周波数シンセ
サイザの高安定化を達成できる本発明の実施例−４の構
成を示す図である。 1.1……アンテナ、1.2……受信機、1.3……雑音除去手
段、1.4……周波数カウンタ、1.5……TCXO制御部、1.6
……TCXO、1.7……周波数シンセサイザ、1.8……変調
器、1.9……ミクサ、1.10……電力増幅器、2.1……第１
ミクサ、2.2……第1IF……フイルタ、2.3……第２ミク
サ、2.4……第２局発、2.5……第2IFフイルタ、2.6……
リミタ、2.7……IF出力、3.1……倍波抽出回路、3.2…
…雑音除去手段、3.3……基準発振器制御回路、4.1……
分周器、4.2……周波数カウンタ、5.1……記憶回路を有
するサンプルホールド回路、5.2……基準発振器制御回
路、6.1……受信電界レベルを出力することのできるリ
ミタ、6.2……比較器、6.3スイツチ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭63−26020（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−26037（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−256010（ＪＰ，Ａ) 昭和62年電子情報通信学会創立70周年記念総合全国大会講演論文集分冊10 （昭和62−３−15）Ｐ．10−75

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】角度変調方式を用いる移動無線機におい
て、受信機はダブルコンバージヨン構成とし、第１局発
と送信機に共用する周波数シンセサイザと、前記周波数
シンセサイザの周波数基準となる基準発振器と、基準発
振器の発振周波数の倍波を抽出し第２局発信号に供する
ための倍波抽出回路と、第2IF信号の雑音を除去する雑
音除去手段と、周波数カウンタと、前記周波数カウンタ
の計測値をもとに、基準発振器周波数を所定の値に制御
する基準発振器制御回路を有し、第２局発周波数を基準
発振器制御回路から制御可能とすることで、周波数安定
度を向上させることを特徴とする周波数安定化機能を有
する移動無線機。
【請求項２】前記基準発振器制御回路が制御情報を記憶
するサンプルホールド回路を具備することを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の周波数安定化機能を有する
移動無線機。
【請求項３】角度変調方式を用いる移動無線機におい
て、受信機はダブルコンバージヨン構成とし、第１局発
と送信機に共用する周波数シンセサイザと、前記周波数
シンセサイザの周波数基準となる基準発振器と、基準発
振器の発振周波数の倍波を抽出し第２局発信号に供する
ための倍波抽出回路と、第2IF信号の雑音を除去する雑
音除去手段と、周波数カウンタと、基準発振器の出力を
分周して周波数カウンタのタイムベース信号を供給する
分周器と、前記周波数カウンタの計測値をもとに、基準
発振器周波数を所定の値に制御する基準発振器制御回路
を有し、第２局発周波数を基準発振器制御回路から制御
可能とすることで、周波数安定度を向上させることを特
徴とする周波数安定化機能を有する移動無線機。