JP2828360B2

JP2828360B2 - 双方向通信機

Info

Publication number: JP2828360B2
Application number: JP3248107A
Authority: JP
Inventors: 武種村
Original assignee: ARUPUSU DENKI KK
Current assignee: ARUPUSU DENKI KK
Priority date: 1991-09-26
Filing date: 1991-09-26
Publication date: 1998-11-25
Anticipated expiration: 2013-11-25
Also published as: JPH05136708A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は移動体通信等に用いら
れる双方向通信機に関する。

【０００２】最近、移動体通信の通信方式は、周波数の
有効利用、秘話性、デジタル機器等との接続などの点に
おいて有利であるという理由により、アナログ方式から
デジタル方式へ移行しつつある。このデジタル方式の通
信システムにおいて、送信側は、送信すべきアナログ信
号をサンプリングしてデジタル信号に変換し、このデジ
タル信号によって搬送波を変調して送信する。そして、
受信側は、受信した被変調波からデジタル信号を復調
し、さらにアナログ信号に変換する。このように、デジ
タル方式による通信システムは、送信、受信を行う信号
がデジタル信号であるため、信号の蓄積、呼び出しが簡
単になり、さらに、信号の符号化、復号化、スクランブ
ル化が容易となるという利点がある。

【０００３】さて、デジタル方式の１つとしてＴＤＤ
（時分割多重）方式がある。このＴＤＤ方式の通信シス
テムにおいて、自局は、図３（ａ）に示すように、ある
一定の期間Ｔ_Tにおいて相手局に対して信号を送信した
後、次の一定期間Ｔ_Rにおいては相手局からの信号を受
信する。これに対し、相手局は、図３（ｂ）に示すよう
に、上記の自局の動作とは逆の動作を行う。ここで、送
信時、デジタル信号は時間的に１／２以下に圧縮して送
信され、受信後は時間的に２倍に伸長される。すなわ
ち、各通信機が、時分割により送信および受信を交互に
繰り返すことにより、単一の周波数で双方向の通信が行
われる。そして、各通信機における送信動作／受信動作
の切換周期を充分に短時間にすることにより、疑似的な
同時双方向通信を実現することができる。

【０００４】図４はこの種のＴＤＤ方式の通信システム
に用いられる双方向通信機の構成例を示すブロック図で
ある。１はＣＰＵ（中央処理ユニット）１であり、この
双方向通信機の各部を制御すべく各種制御信号を供給す
る。ＣＰＵ１が出力する制御信号として、通信に使用す
るチャネルを指定するチャネル選択信号ＣＨ、送信動作
／受信動作を切り換えるための送受信切換信号Ｔ／Ｒ等
がある。シンセサイザ部１０は、ＶＣＯ（電圧制御発振
器）１１、プリスケーラ１２、ＰＬＬ（位相同期ルー
プ）制御回路１３、チャージポンプ１４およびＬＰＦ
（低域通過フィルタ）１５からなるＰＬＬと、周波数１
２．８ＭＨｚの基準信号を出力する発振器１６とによっ
て構成されている。ＰＬＬ制御回路１３は、ＶＣＯ１１
の出力信号をプリスケーラ１２によって分周した信号、
発振器１６の出力信号、チャネル選択信号ＣＨおよび送
受信切換信号Ｔ／Ｒが入力される。発振器１６の出力信
号は、ＰＬＬ制御回路１３内の可変分周器（図示せず）
により、チャネル選択信号ＣＨおよび送受信切換信号Ｔ
／Ｒによって決定される送信チャネルあるいは受信チャ
ネルに対応した周波数に分周される。そして、ＰＬＬ制
御回路１３は、この分周によって得られた信号とプリス
ケーラ１２からの信号とを位相比較器（図示せず）で位
相比較し、前者の位相が後者の位相より進んでいる場合
は進相信号φ_Pを出力し、遅れている場合は遅相信号φ_R
を出力する。チャージポンプ１４は、進相信号φ_Pおよ
び遅相信号φ_Rを各々積分すると共に、各積分結果を互
いに逆相で加算し、位相誤差信号として出力する。この
位相誤差信号は、ＬＰＦ１５によって高周波成分が除去
されてＶＣＯ１１に入力される。以上の信号の流れによ
り、プリスケーラ１２の出力信号とＰＬＬ制御回路１３
内の可変分周器の出力信号とが位相同期し、ＶＣＯ１１
から送信チャネルに対応した搬送波信号あるいは受信チ
ャネルに対応した局部発振信号が出力される。ＶＣＯ１
１は、送信データ入力端２１から送信データＭＯＤが入
力されると共に、ＣＰＵ１１から送受信切換信号Ｔ／Ｒ
が入力される。送信時においては、ＶＣＯ１１は変調発
振器として動作し、送信チャネルに対応した所定周波数
の搬送波信号を送信データＭＯＤによって変調した被変
調波信号を出力する。受信時においては、送信データ入
力端２１からの入力信号は無効となると共に、ＶＣＯ１
１の定数が送受信切換信号Ｔ／Ｒによって切り換えられ
る。このため、ＶＣＯ１１は、受信チャネルに対応した
所定周波数の局部発振信号を出力する。増幅器２２は、
ＶＣＯ１１の出力信号を増幅し、増幅器２３および２４
へ出力する。アンテナ切換スイッチ３は、送信側接点Ｔ
および受信側接点Ｒを有し、アンテナ３ａの接続先を、
送受信切換信号Ｔ／Ｒによって指定される側の接点に切
り換える。増幅器２４の出力信号は、通過帯域中心周波
数が８６６ＭＨｚのＢＰＦ（バンドパスフィルタ）２５
を通過した後、増幅器２６および２７によって増幅され
てアンテナ切換スイッチ３の送信側接点Ｔに入力され
る。ここで、終段の増幅器２７の出力部は、送受信切換
信号Ｔ／Ｒにより、送信時はオン状態、受信時はオフ状
態とされる。増幅器２８は、アンテナ切換スイッチ３の
受信側接点Ｒを介して入力される信号を増幅する。増幅
器２８の出力信号は、通過帯域中心周波数が８６６ＭＨ
ｚのＢＰＦを通過し、混合器３０によって増幅器２３か
らの出力信号と混合され、中間周波信号に周波数変換さ
れる。混合器３０から出力される中間周波信号は、増幅
器３１で増幅され、通過帯域中心周波数が１５０ＭＨｚ
のＢＰＦを通過した後、中間周波増幅検波部３３を介し
て復調部３４に送られ、復調部２４によって受信データ
が復調される。

【０００５】以上の構成において、ＣＰＵ１は、送受信
切換信号Ｔ／Ｒを所定周期で繰り返し反転させる。送受
信切換信号Ｔ／Ｒが送信動作に対応したレベルである場
合、アンテナ切換スイッチ３は送信側接点Ｔに切り換え
られると共に終段増幅器２７がオン状態とされる。ま
た、シンセサイザ部１０は送信チャネルに対応した搬送
周波数８６６ＭＨｚに同期する。そして、ＶＣＯ１１に
より、搬送波信号を送信データＭＯＤによって変調した
被変調波信号が出力される。この被変調波信号は、増幅
器２２および２４によって増幅された後、ＢＰＦ２５を
通過し、増幅器２６および２７によって増幅され、アン
テナ切換スイッチ３を介し、アンテナ３ａから空中に送
信される。送受信切換信号Ｔ／Ｒが受信動作に対応した
レベルに切り換えられると、アンテナ切換スイッチ３が
受信側接点Ｒに切り換えられると共に終段増幅器２７の
出力がオフ状態とされる。また、シンセサイザ部１０
は、受信チャネルに対応した局発周波数（１０１６ＭＨ
ｚ）に同期し、ＶＣＯ１１から局部発振信号が出力され
る。アンテナ３ａからの受信信号は、混合器３０まで送
られ、増幅器２２，２３で増幅された局部発振信号と混
合されて中間周波信号に周波数変換される。そして、中
間周波信号は増幅器３１、ＢＰＦ３２、中間周波増幅検
波部３３および復調部３４を順次通過し、受信データが
復調される。

【０００６】図５は、従来の双方向通信機の別の構成例
を示すブロック図である。この双方向通信機は、送信用
のシンセサイザ部１０Ｔと受信用のシンセサイザ部１０
Ｒとが各々設けられている。なお、発振器１６は、各シ
ンセサイザ部１０Ｒおよび１０Ｔによって共用されてい
る。また、シンセサイザ部を送信用と受信用とで分けた
ことに伴い、ＶＣＯ１１Ｔの出力信号を増幅してＢＰＦ
２５に供給する増幅器２２Ｔ、およびＶＣＯ１１Ｒの出
力信号を増幅して混合器３０に供給する増幅器２２Ｒが
設けられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した図
４に示す構成の双方向通信機は、送信時・受信時共に１
個のシンセサイザ部がＰＬＬ動作を行い、送信時と受信
時とで、ＰＬＬ動作する周波数が異なるため、送信／受
信の切換がある毎に、位相同期するための時間が必要と
なる。しかも、送信動作から受信動作に切り換わる際、
ＶＣＯ１１の出力周波数は、最小でも中間周波数（例で
は１５０ＭＨｚ）相当シフトする必要がある。ここで、
シンセサイザ部１０が位相同期するための時間は、ＶＣ
Ｏ１１の出力周波数のシフト量と比例関係にある。従っ
て、図４に示す双方向通信機は、送受信の切換周期を長
くせざるを得ず、双方向通信機としての性能が低いとい
う問題があった。また、図５に示す双方向通信機は、送
信用および受信用の各々のシンセサイザ部が位相同期し
た状態で、送信・受信の切り換えを行うので、切換時間
については問題ない。しかし、シンセサイザ部を２個必
要とするため、機器の小型化および低消費電流化の点に
おいて不利であるという問題があった。この発明は上述
した事情に鑑みてなされたものであり、送受信の高速切
換が可能であると共に小型かつ低消費電流の双方向通信
機を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明によ
る双方向通信機は、送信動作に対応した信号値あるいは
受信動作に対応した信号値に交互に切り換わる送受信切
換信号を発生する制御回路と、（ａ）前記送受信切換信
号によって共振回路定数が切り換えられると共に送信動
作時にあっては送信データによって周波数変調された被
変調波信号を出力する電圧制御発振器、（ｂ）位相比較
器とチャージポンプとの間に介挿され、前記送受信切換
信号の信号値が送信動作に対応した信号値であるときに
閉じ、受信動作に対応した信号値であるときに開くスイ
ッチ回路、および（ｃ）前記電圧制御発振器に対する入
力電圧を保持する保持手段をＰＬＬ内に有するＰＬＬシ
ンセサイザ部と、受信動作時、前記電圧制御発振器の出
力信号に基づいて受信信号を復調する復調手段と、送信
動作時、前記被変調波信号を送信する送信手段とを具備
することを特徴としている。請求項２に係る発明による
双方向通信機は、前記請求項１に係る発明において、前
記電圧制御発振器の出力信号を周波数変換して前記復調
手段に供給する周波数変換手段を具備することを特徴と
している。

【０００９】

【作用】上記請求項１に係る発明によれば、送信動作時
は、スイッチ回路が閉じることにより、閉じたＰＬＬが
形成され、該ＰＬＬはロックされる。そして、電圧制御
発振器から送信データによって周波数変調された被変調
波信号が出力され、送信手段を介して送信される。ま
た、受信動作時は、スイッチ回路が開かれ、送信動作時
に電圧制御発振器に印加されていた電圧が保持手段によ
って継続して印加される。また、電圧制御発振器の発振
周波数は送信動作時の発振周波数に対してシフトする。
この電圧制御発振器の出力信号は局部発振信号として用
いられ、復調部において受信信号の復調が行われる。ま
た、請求項２に係る発明によれば、電圧制御発振器の出
力信号が周波数変換されて局部発振信号として復調部に
供給されるので、送信動作から受信動作へと移行する際
の電圧制御発振器の周波数シフト量を少なくすることが
できる。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照し、この発明の一実施例を
説明する。図１はこの発明の一実施例による双方向通信
機の構成を示すブロック図である。なお、この図におい
て、上述した図４と対応する部分には同一の符号を付け
てその説明を省略する。この双方向通信機は、ＰＬＬ制
御回路１３内の位相比較器（図示せず）とチャージポン
プ１４との間にスイッチ回路１７が介挿されている。こ
のスイッチ回路１７は、送受信切換信号Ｔ／Ｒをインバ
ータ３５によって反転した信号により開閉制御されるも
のであり、送信動作時は閉じ、受信動作時は開く。ま
た、発振周波数が１４９ＭＨｚの水晶発振器３７、およ
びこの水晶増幅器２１の出力信号を増幅器２１の出力信
号に混合して増幅器２３へ出力する混合器３６が設けら
れている。また、ＶＣＯ１１ａとして図２に示す構成の
ものが用いられている。

【００１１】ここで、図２を参照し、ＶＣＯ１１ａの構
成について説明する。ＶＣＯ１１ａは、発振部１００、
共振部２００、および出力部３００から構成されてい
る。発振部１００における発振用トランジスタ１０１
は、コレクタが電源端子Ｖｃｃに接続され、エミッタは
抵抗１０４を介して接地されている。また、電源端子Ｖ
ｃｃおよび接地線間に直列に介挿された抵抗１０２およ
び１０３の接続点の電圧がベース電圧としてトランジス
タ１０１に供給される。また、発振用トランジスタ１０
１のベースおよびコレクタ間と、ベースおよびエミッタ
間には、帰還コンデンサ１０５および１０６が各々介挿
されている。１０７および１０８はバイパスコンデンサ
である。

【００１２】トランジスタ１０１のベースは、コンデン
サ２０１および共振部２００におけるマイクロストリッ
プライン２０２を介して接地されている。このマイクロ
ストリップライン２０２と接地線との間には、コンデン
サ２０３および可変容量ダイオード２０４からなる直列
回路と、コンデンサ２０５、可変容量ダイオード２０６
およびコンデンサ２０７からなる直列回路と、コンデン
サ２０８、半固定コンデンサ２０９およびダイオード２
１０からなる直列回路とが並列に介挿されている。入力
端２１１、２１２および２１３は、ＬＰＦ１５から出力
される制御信号ＣＯＮＴ、送信データＭＯＤおよび送受
信切換信号Ｔ／Ｒが各々入力される。また、これらの入
力端２１１〜２１３と接地線との間には各々コンデンサ
２１４〜２１６が介挿されている。入力端２１１は、コ
イル２１７を介し、コンデンサ２０３と可変容量ダイオ
ード２０４のカソードとの接続点に接続される。また、
入力端２１２と接地線との間には、抵抗２１８および２
１９が直列に介挿されており、これらの抵抗２１８およ
び２１９の接続点の電圧が可変容量ダイオード２０６の
アノードに印加される。一方、可変容量ダイオード２０
６のカソードは、抵抗２２２を介して一定のバイアス電
圧Ｖ_Bが印加される。入力端２１３は、抵抗２２０およ
びコイル２２１を介し、ダイオード２１０のアノードに
接続されている。また、抵抗２２０およびコイル２２１
の接続点はコンデンサ２２３を介して接地されている。
出力部３００におけるピックアップライン３０１はマイ
クロストリップライン２０２と平行に配置されている。
このピックアップライン３０１は、一端が接地され、他
端はコンデンサ３０２を介して増幅器３０３の入力端に
接続される。増幅器３０３の電源端子および接地線間に
は、バイパスコンデンサ３０４が介挿されている。ま
た、増幅器３０３の電源端子には、抵抗３０５を介し、
電源端子Ｖｃｃからの電源電圧が供給される。増幅器３
０３の出力端はコンデンサ３０６および３０７を介し出
力端３０８および３０９に接続される。これらの出力端
３０８および３０９に出力される信号ＯＵＴ１およびＯ
ＵＴ２が各々増幅器２１およびプリスケーラ１２に供給
される。

【００１３】次に図１および図２を参照して本実施例の
動作を説明する。送信時においては、ＣＰＵ１によって
送受信切換信号Ｔ／Ｒがハイレベルにされる。この結
果、スイッチ回路１７が閉じ、ＰＬＬ制御回路１３とチ
ャージポンプ１４とが接続され、ＰＬＬが形成される。
また、終段増幅器２７の出力がオン状態にされると共に
アンテナスイッチ３が接点Ｔ側に切り換えられる。さら
にＶＣＯ１１ａにおけるダイオード２１０が導通状態と
なる。そして、ＬＰＦ１５からの制御信号ＣＯＮＴが可
変容量ダイオード２０４のカソードに印加されることに
よって共振部２００の共振周波数が調整され、ＰＬＬが
ロックされる。このＰＬＬがロックされた状態におい
て、ＶＣＯ１１ａの無変調時の発振周波数は、送信チャ
ネルの搬送周波数（この場合、８６６ＭＨｚ）と一致し
た周波数となる。そして、ＶＣＯ１１ａから送信データ
ＭＯＤによって周波数変調された出力信号ＯＵＴ１およ
びＯＵＴ２が出力され、このうち、出力信号ＯＵＴ１は
増幅器２１および２４によって増幅された後、ＢＰＦ２
５を通過し、さらに増幅器２６および２７を介してアン
テナ３ａから放射される。次に、受信時においては、Ｃ
ＰＵ１によって送受信切換信号Ｔ／Ｒがローレベルにさ
れる。この結果、スイッチ回路１７が開き、ＰＬＬが開
かれる。また、終段増幅器２７の出力がオフ状態にされ
ると共にアンテナスイッチ３が接点Ｒ側に切り換えられ
る。さらにＶＣＯ１１ａにおけるダイオード２１０が非
導通状態となり、共振部２００の共振周波数が高域側に
シフトする。そして、ＰＬＬが開かれたことにより、送
信動作時にＬＰＦ１５の平滑コンデンサに保持された電
圧が、制御信号ＣＯＮＴとしてＶＣＯ１１ａに印加され
る。この結果、ＶＣＯ１１ａから送信チャネルに対応し
た搬送波周波数（この場合、８６６ＭＨｚ）よりも僅か
に高い周波数（この場合、８６７ＭＨｚ）を有する出力
信号ＯＵＴ１およびＯＵＴ２が出力される。そして、出
力信号ＯＵＴ１は、増幅器２１によって増幅されて混合
器３６に入力され、水晶発振器３７から出力される周波
数が１４９ＭＨｚの信号と混合される。この結果、混合
器３６から周波数が１０１６ＭＨｚの信号が出力され、
増幅器２３によって増幅され、混合器３０に供給され
る。そして、上述の図４に示す双方向通信機の場合と同
様な動作が行われ、受信データが復調される。この様な
送信および受信動作が一定時間（例えば１ｍｓ）毎に繰
り返して行われ、双方向通信が行われる。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、以下の効果が得られる。受信時はＰＬＬループを閉じず、また、シンセサイザ
部の送信時に対する周波数シフト量が少ないため、送受
信切換に要する時間を短縮できる。このため、送受信動
作の高速切換が可能なＴＤＤ方式の双方向通信機が得ら
れる。シンセサイザ部が送信動作および受信動作で兼用で
き、１個で済むため、機器の小型化及び低消費電流化に
有利となる。シンセサイザ部が１個であるため、スプリアス妨害、
信号のまわり込み等による他回路への影響が少ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による双方向通信機の構
成を示すブロック図である。

【図２】同実施例におけるＶＣＯの構成例を示す回路
図である。

【図３】一般的なＴＤＤ方式の通信機の動作を説明す
るタイムチャートである。

【図４】従来の双方向通信機の構成例を示すブロック
図である。

【図５】従来の双方向通信機の別の構成例を示すブロ
ック図である。

【符号の説明】

１……制御回路、３……アンテナ切換スイッチ、１１ａ
……ＶＣＯ、１７……スイッチ回路、１３……ＰＬＬ制
御回路、１５……ＬＰＦ（保持手段）、３０，３６……
混合器、３７……水晶発振器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H04B 1/38 - 1/58 H03L 7/16 - 7/22

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】送信動作に対応した信号値あるいは受信
動作に対応した信号値に交互に切り換わる送受信切換信
号を発生する制御回路と、（ａ）前記送受信切換信号によって共振回路定数が切り
換えられると共に送信動作時にあっては送信データによ
って周波数変調された被変調波信号を出力する電圧制御
発振器、（ｂ）位相比較器とチャージポンプとの間に介挿され、
前記送受信切換信号の信号値が送信動作に対応した信号
値であるときに閉じ、受信動作に対応した信号値である
ときに開くスイッチ回路、および（ｃ）前記電圧制御発振器に対する入力電圧を保持する
保持手段をＰＬＬ内に有するＰＬＬシンセサイザ部と、受信動作時、前記電圧制御発振器の出力信号に基づいて
受信信号を復調する復調手段と、送信動作時、前記被変調波信号を送信する送信手段とを
具備することを特徴とする双方向通信機。
【請求項２】前記電圧制御発振器の出力信号を周波数
変換して前記復調手段に供給する周波数変換手段を具備
することを特徴とする請求項１記載の双方向通信機。