JP3276856B2 - 無線送受信装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無線通信、物体の
測距や方位計測等に用いられる無線送受信装置に関す
る。

【０００２】

【関連する背景技術】従来、この種の無線送受信装置に
は、スペクトル拡散による符号分割双方向通信方式を用
いた通信、スペクトル拡散方式を用いて物体の測距や方
位計測を行うもの等が提案されている。スペクトル拡散
方式を用いた装置では、例えば図８に示すように、入力
された中間周波信号は、混合器１１で送信用の疑似雑音
信号（以下、「ＰＮ符号」という）によって帯域を拡散
され、周波数変換混合器１２で分配器１３からの高周波
発振器１４出力によって周波数変換され、帯域通過ろ波
器１５を通って送信空中線１６より空中に放射される。

【０００３】同じ周波数帯の受信波は、受信空中線１７
で受信され、送信信号と同期した高周波発振器１４出力
により周波数変換混合器１８で周波数変換され、中間周
波数の受信信号となる。この受信信号は、増幅器１９で
増幅された後、目的にあわせて生成された受信ＰＮ符号
と相関器２０よりで逆拡散され、検出部２１で相関が検
出される。

【０００４】このような装置をレーダ装置に使用した場
合には、送信ＰＮ符号によって帯域拡散された電波を送
信空中線１６から放射し、上記電波に基づく物体からの
反射波を受信空中線１７で受信し、送信ＰＮ符号に遅延
を与えた受信ＰＮ符号と受信信号との相関を検出して、
上記物体を検出していた。また、無線通信機に使用した
場合には、送信ＰＮ符号によって帯域拡散された情報信
号を送信空中線１６から利用者に放射し、送信信号と同
一の周波数を用いた利用者からの受信電波を受信空中線
１７で受信し、上記受信電波と、上記利用者に対応した
受信ＰＮ符号との相関を検出して通信を行っていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記装置で
は、送信側周波数変換混合器の出力の一部は、素子間の
不整合などにより反射され、破線の経路Ａのように、分
配器を通って受信側周波数変換混合器に入力され、ここ
で受信空中線からの受信信号とともに周波数変換され、
受信信号帯域に漏れだしてくる、いわゆる「回り込み」
が発生していた。この回り込みは、相関器に入力される
時には、上記受信信号と分別することができず、これに
より上記受信信号に対する装置の受信性能を劣化させる
原因になっていた。

【０００６】このため、例えばレーダ装置に用いた場合
には、遠距離からの微弱な受信信号を受信しようとした
時、上記受信信号と全く同じ帯域に回り込み信号が存在
し、受信信号に対して等価的にノイズとして作用する。
従って、常時一定レベルの不要なノイズが存在すること
となり、受信感度を制限してしまい、これによりレーダ
の検出可能距離が短くなってしまうという問題点があっ
た。

【０００７】また、無線通信機に使用した場合には、利
用者からの受信電波と同時に回り込みも受信されるの
で、受信空中線からの受信信号に対して回り込みは、等
価的に常時別の利用者が存在するかのように作用する。
このため、相互相関の問題が生じ、最終的には利用者数
が減少してしまうという問題点があった。そこで従来で
は、この回り込みを除去する方式として、送受信電波に
異なる周波数帯を用いる方式や送信と受信を時分割で行
う時分割双方向通信方式があるが、前者の方式では、送
信用及び受信用の局部発振器が各々必要になるととも
に、限られた帯域を分割して使用するために狭帯域の素
子が多数必要となり、回路規模の増大、コストアップに
つながり、さらに限られた帯域を分割して使用するため
に拡散に使用できる帯域の占有帯域幅が狭くなるという
問題点があった。また、後者の方法では、システム同期
が必要となり、個々の送受信機に共通のクロック信号を
もたせる必要が生じて、回路構成が複雑になり、システ
ム全体の複雑な制御が必要となるとともに、送信電波に
対する受信信号の遅延時間を検出するレーダ装置を実現
しにくいという問題点があった。

【０００８】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、簡単な回路構成で回り込みが抑圧できる無線送受信
装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、疑似雑音信号によって帯域を拡散され
た信号を、分配器を通した高周波発振器の出力で周波数
変換して送信する送信回路と、該送信信号に基づく受信
信号を取り込み、該受信信号を前記分配器を通した高周
波発振器の出力で周波数変換して前記疑似雑音信号との
相関を検出する受信回路とを有する無線送受信装置にお
いて、前記分配器と前記送信回路との間に設けられ、前
記周波数変換された送信信号が受信側に回り込むのを抑
圧するアイソレータを備えた無線送受信装置が提供され
る。

【００１０】すなわち、アイソレータによって送信回路
と受信回路のアイソレーションを増強して回り込みを抑
圧する。請求項２では、前記送信回路と受信回路にそれ
ぞれ設けられ、前記高周波発振器出力の高調波で、例え
ば直接拡散方式を用いて疑似雑音信号によって帯域を拡
散された送信信号を周波数変換し、かつ前記周波数変換
された送信信号が受信側に回り込むのを抑圧する高調波
混合器を備える。

【００１１】すなわち、２つの高調波混合器を用いるこ
とにより、高調波混合器の出力周波数帯域とローカル入
力周波数帯域に大きな周波数差を与えることによって、
回り込み信号を抑圧する。請求項３〜５では、前記送信
回路に設けられ、前記高周波発振器出力の高調波で、直
接拡散方式を用いて疑似雑音信号によって帯域を拡散さ
れた送信信号、又は位相変調された送信信号を周波数変
換し、かつ前記周波数変換された送信信号が受信側に回
り込むのを抑圧する高調波混合器と、前記受信回路に設
けられ、前記高周波発振器側から入力する信号を、前記
高調波混合器で使用する高調波の次数で逓倍する偶数逓
倍器と、前記受信信号を前記偶数逓倍器からの出力で周
波数変換する周波数変換器と、前記高調波混合器で使用
する高調波の次数分の１の周波数を出力する高周波発振
器を備える。

【００１２】すなわち、例えば直接拡散方式を用いての
送信ＰＮ符号による帯域拡散は、ＢＰＳＫ（binary pha
se-shift keying）変調の一種であり、回り込み信号
（ＢＰＳＫ変調波）は偶数逓倍器を通ると無変調波に変
換されて抑圧される。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明に係る無線送受信装置を図
１乃至図６の図面に基づいて説明する。図１は、本発明
に係る無線送受信装置の第１実施例の構成を示すブロッ
ク図である。図において、第１実施例の無線送受信装置
は、スペクトラム拡散方式を用いたもので、図８に示し
た従来例の周波数変換混合器１２と分配器１３の間にア
イソレータ２２を接続させ、送信回路１と受信回路２の
アイソレーションを増強している。

【００１４】これにより、本実施例では、周波数変換混
合器１２の出力端などで反射された送信信号は、アイソ
レータ２２を通過することにより、アイソレータ２２の
アイソレーション分の減衰を受け、結果的に回り込み信
号が抑圧される。本実施例では、使用するアイソレータ
２２のアイソレーションを変えることで、必要な抑圧を
得ることができる。

【００１５】従って、本実施例では、送受信電波に異な
る周波数帯を用いる方式や時分割双方向通信方式を用い
ることなく、アイソレータを追加するだけの簡単な回路
構成で、回り込み信号を抑圧することができる。図２
は、本発明に係る無線送受信装置の第２実施例の構成を
示すブロック図である。図において、第２実施例の無線
送受信装置は、図８に示した従来例の周波数変換混合器
１２，１８の代わりに高調波混合器２３，２４を用い
て、送信回路１からの回り込み信号と高周波発振器１４
の発振周波数とに周波数差を生じさせる。

【００１６】すなわち、本実施例において、例えば送信
電波として中心周波数６０．５GHzを用いる場合、高調
波混合器２３には、高周波発振器１４からの発振周波数
（ｆ0＝２９．７５GHz）の信号が分配器１３を介して入
力するとともに、混合器１１で中心周波数（ｆc＝１GH
z）の中間周波信号をＰＮ符号によって帯域拡散した信
号が入力する。高調波混合器２３は、周波数ｆ0の入力
信号が逓倍された高調波成分である２×ｆ0＝５９．５G
Hzと、帯域拡散された信号とを混合し、中心周波数（Fc
＝５８．５GHz，６０．５GHz）の送信信号となる。な
お、上記送信信号のうち、帯域通過ろ波器１５を通って
送信されるのは、中心周波数（Fc＝６０．５GHz）の送
信電波である。

【００１７】ここで、この送信信号の一部が、高調波混
合器２３の出力端等で反射され、分配器１３へ回り込
み、高周波発振器１４の周波数ｆ0の信号と同時に高調
波混合器２４に入力されたとする。この場合、この回り
込み信号の周波数Fは、高周波発振器１４の周波数ｆ0の
２倍（F＝５９．５GHz）以上のものになり、高周波発振
器１４の信号と回り込み信号とは、およそｆ0分の周波
数差があることから、受信回路２における回り込み信号
は、中間周波数帯にはほとんど漏れだしてこない。

【００１８】これにより、本実施例では、回り込み信号
を受信信号と区別することが可能となり、その影響を軽
減でき、原理的に回り込み信号を抑圧できる。従って、
本実施例では、２つの高調波混合器を用いて、回り込み
信号と発振周波数とに周波数差を生じさせ、この回り込
み信号を受信信号と区別することができるので、送受信
電波に異なる周波数帯を用いる方式や時分割双方向通信
方式を用いることなく、簡単な回路構成で、回り込み信
号を抑圧することができる。

【００１９】また、本実施例では、高周波発振器の発振
周波数を下げることが可能となるので、より低周波の素
子を使用することによって製作コストを低減することも
できる。なお、本実施例では、スペクトラム拡散方式を
用いた無線送受信装置について説明したが、本発明はこ
れに限らず高調波を用いているので、特定の入力信号や
変調方式に拘わらず一般の無線送受信装置にも適用でき
る。

【００２０】ところで、分配器１３へ回り込む送信電波
の一部は、例えばローカル入力信号の基本波成分によっ
て周波数変換された、中心周波数が２８．７５GHz，３
０．７５GHzからなる信号の場合も考えられる。この場
合、第２実施例では、受信信号と全く同じ帯域に回り込
み信号が存在し、受信信号に対して等価的にノイズとし
て作用してしまう恐れがある。

【００２１】そこで、第３実施例では、送信ＰＮ符号に
よる帯域の拡散はＢＰＳＫ変調の一種であり、ＢＰＳＫ
変調波（回り込み信号）は偶数逓倍器を通ると無変調波
に変換されることを利用して、回り込みの抑圧を行う無
線送受信装置を提供する。図３に示す第３実施例の無線
送受信装置では、図２に示した第２実施例の高調波混合
器２４の代わりに周波数変換混合器１８を用いるととも
に、分配器１３と周波数変換混合器１８との間に周波数
偶数逓倍器２５を接続させる。

【００２２】すなわち、本実施例では、送信側の周波数
変換混合器に高調波混合器２３を使用し、入力する信号
を高調波混合器２３で用いる高調波の次数（この場合は
「２」）で逓倍する周波数偶数逓倍器２５を、分配器１
３と受信側の周波数変換混合器１８との間に組み入れる
ことによって、回り込み信号を抑圧し、高周波発振器１
４の発振周波数を、送信電波の１／２以下にまで低下さ
せることを可能にしている。

【００２３】第３実施例の無線送受信装置において、高
調波混合器２３は、２９．７５GHzの発振信号で１GHzの
入力信号を周波数変換している。このため、送信信号の
一部が素子間の不整合などによって反射しても、第２実
施例と同様に、高周波発振器１４の周波数帯（ｆ0＝２
９．７５GHz）と回り込み信号の周波数帯（F＝５９．５
GHz）とは、大きく異なるので、この回り込み信号は分
配器１３へはほとんど漏れだしてこない。

【００２４】また、例えば高調波混合器２３のローカル
入力信号の基本波成分で混合器１１からの入力信号が周
波数変換された信号（中心周波数２８．７５GHz，３
０．７５GHzの信号）が、出力端で反射して分配器１３
へ回り込んだとしても、上述したごとく、ＢＰＳＫ変調
波（回り込み信号）は、偶数逓倍器２５を通って周波数
が逓倍されると無変調波に変換されるから、５７．５GH
zと６１．５GHzの線スペクトルになり、帯域拡散された
電波である受信信号とは異なる信号となる。

【００２５】この偶数逓倍器２５を通った回り込み信号
成分は、高周波発振器１４の出力信号成分に比べて、非
常に小さくすることが可能であり、これらを周波数変換
混合器１８のローカル入力信号として、受信信号をダウ
ンコンバートすると、希望する１GHzの信号が出力され
る。また、これらのローカル信号どうしが周波数変換混
合器１８で混合されたとしても、出力される成分は、２
GHz帯及び４GHz帯の回り込み信号であり、例えば増幅器
１９内に１GHz帯を通過させるバンドパスフィルタを設
けておけば、容易に排除することができる。

【００２６】従って、本実施例では、周波数偶数逓倍器
の逓倍の次数を、高調波混合器の混合高調波次数とあわ
せるように構成することで、回り込みを抑圧して回り込
み信号が希望受信信号の帯域に漏れだしてこないように
できるとともに、高周波発振器の発振周波数を上記混合
高調波次数分の１（本実施例では１／２）に下げること
が可能となり、簡単な回路構成で、より高性能なスペク
トラム拡散装置を実現できる。

【００２７】図４は、第３実施例の具体的な回路構成を
示す回路図である。図において、中間周波信号には、中
心周波数ｆcが１GHzの信号を用い、混合器１１には、Ｂ
ＰＳＫ変調に一般的に用いられる二重平衡変調器（Doub
le Balanced Mixer:DBM）を用いて、送信ＰＮ符号によ
って帯域を拡散した信号を生成する。高周波発振器１４
には、２９．７５GHzの発振周波数を持つ素子を使用
し、送信側高調波混合器２３には、サブハーモニックミ
キサを用いることにより、中心周波数Fcが６０．５GHz
の送信電波を送信空中線１６より放射する。

【００２８】この送信電波に基づいて受信された受信電
波は、ファンダメンタルミキサで構成される周波数変換
混合器１８において、高周波発振器１４の出力を周波数
２逓倍器２５で２逓倍して生成した周波数５９．５GHz
の高周波によって、周波数変換されて中間周波数信号と
なる。この受信信号は、送信側の混合器で用いた二重平
衡変調器と同じ相関器２０において、受信ＰＮ符号によ
って逆拡散され、検出部２１にて相関が検出される。

【００２９】従って、図８に示した従来例では、回路素
子の整合及び回路素子の持つアイソレーション特性で回
り込みのレベルが決まり、そのレベルによって受信回路
の受信感度性能が制約されていたが、本発明の回路構成
を用いることにより、原理的に回り込みを抑圧すること
が可能になり、受信回路の感度を改善することができ
た。

【００３０】また、例えば送信電波の中心周波数を６
０．５GHzとした場合、従来例では、６０GHz帯の高周波
発振器及び分配器が必要であったが、本実施例では、３
０GHz帯の高周波発振器及び分配器で回路を構成するこ
とが可能となった。このため、本実施例では、より低コ
ストの低周波素子を使用することによって、大幅なコス
トダウンが実現可能となった。

【００３１】図５は、図４の回路を用いてレーダ装置を
構成した例である。図において、中間周波信号には、発
振周波数１GHzの高安定発振器２６の出力を用いて、分
配器２７を介して入力するものとし、ＰＮ符号は、ＰＮ
符号発生器２８からの出力を用いる。受信空中線は、方
位検出のため、複数のビームを受信する受信空中線１７
ａ〜１７ｃとし、これらはビーム切替スイッチ２９で切
り替えるものとする。受信ＰＮ符号には、信号処理部３
０によって制御される遅延回路３１で遅延されたＰＮ符
号発生器２８からの出力が用いられる。

【００３２】このレーダ装置では、回り込みが抑圧され
て受信感度を改善することができるので、検出部２１で
相関が検出されると、信号処理部３０の処理動作によっ
て、物体までの距離、物体との相対速度、物体の方位を
正確に検出できる。図６は、図４の回路を用いて無線通
信機を構成した例である。図において、変調信号発生器
３２は、発振器と混合器を主な構成要素としており、中
心周波数１GHzの変調信号を生成し、混合器１１に出力
している。利用者からの受信電波は、その利用者に対応
する受信ＰＮ符号と相関検出され、復調部３３で復調さ
れる。なお、信号処理部３４は、無線通信の制御を行っ
ている。

【００３３】この無線通信機では、回り込みが抑圧され
て受信感度を改善することができるとともに、より低周
波の素子を使用することができるので、利用者数を減少
させることなく、安価で高性能の無線通信を実現でき
る。このように、本発明では、受信信号と全く同じ帯域
に回り込み信号が存在することがなくなるので、例えば
スペクトラム拡散方式によるレーダ装置として用いた場
合には、従来例と比較して、より遠くの検出可能距離を
持つレーダ装置を実現することができる。また、本発明
をスペクトラム拡散方式による無線通信機として用いた
場合には、利用者数を減少させることなく、マルチメデ
ィアに対応した通信が可能になる。

【００３４】なお、本発明は、直接拡散方式を用いるス
ペクトラム拡散に限らず、位相変調、例えば図７に示す
ように、ＢＰＳＫ変調を用いて通信を行う無線送受信装
置にも適用できる。図７に示す第４実施例の無線送受信
装置において、ＢＰＳＫ信号発生器３５は、発振器と混
合器を有するとともに、高調波混合器２３と接続され、
１GHzのＢＰＳＫ信号を生成して高調波混合器２３に出
力している。また、受信電波は、周波数変換混合器１８
で周波数変換されて１GHzの受信信号となり、復調部３
３で復調される。

【００３５】従って、本実施例では、このような回路構
成を採用することにより、送信回路からの回り込みを抑
圧することが可能となり、より低周波の素子を使用する
ことができるので、安価で高性能の無線送受信装置を実
現できる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、疑似
雑音信号によって帯域を拡散された信号を、分配器を通
した高周波発振器の出力で周波数変換して送信する送信
回路と、該送信信号に基づく受信信号を取り込み、該受
信信号を前記分配器を通した前記高周波発振器の出力で
周波数変換して前記疑似雑音信号との相関を検出する受
信回路とを有する無線送受信装置において、前記分配器
と前記送信回路との間に設けられ、前記周波数変換され
た送信信号が受信側に回り込むのを抑圧するアイソレー
タを備えたので、アイソレータを追加した簡単な回路構
成で回り込みが抑圧できる。

【００３７】請求項２では、送信回路と受信回路にそれ
ぞれ設けられ、前記高周波発振器出力の高調波で、直接
拡散方式を用いて疑似雑音信号によって帯域を拡散され
た送信信号、又は位相変調された送信信号を周波数変換
し、かつ前記周波数変換された送信信号が受信側に回り
込むのを抑圧する高調波混合器を備えたので、２つの高
調波混合器を用いた簡単な回路構成で回り込みが抑圧で
きる。

【００３８】請求項３〜５では、前記送信回路に設けら
れ、前記高周波発振器出力の高調波で、直接拡散方式を
用いて疑似雑音信号によって帯域を拡散された送信信
号、又は位相変調された送信信号を周波数変換し、かつ
前記周波数変換された送信信号が受信側に回り込むのを
抑圧する高調波混合器と、前記受信回路に設けられ、前
記高周波発振器側から入力する信号を、前記高調波混合
器で使用する高調波の次数で逓倍する偶数逓倍器と、前
記受信信号を前記偶数逓倍器からの出力で周波数変換す
る周波数変換器と、前記高調波混合器で使用する高調波
の次数分の１の周波数を出力する高周波発振器を備えた
ので、回り込みが抑圧できるとともに、高周波発振器の
発振周波数を下げることが可能となり、より高性能の無
線送受信装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る無線送受信装置の第１実施例の構
成を示すブロック図である。

【図２】同じく第２実施例の構成を示すブロック図であ
る。

【図３】同じく第３実施例の構成を示すブロック図であ
る。

【図４】図３に示した第３実施例の具体的な回路構成を
示す回路図である。

【図５】図４の回路を用いてレーダ装置を構成した一例
の回路図である。

【図６】同じく図４の回路を用いて無線通信機を構成し
た一例の回路図である。

【図７】本発明に係る無線送受信装置の第４実施例の構
成を示す回路図である。

【図８】従来の無線送受信装置の構成を示すブロック図
である。

【符号の説明】

１ 送信回路 ２ 受信回路 １１ 混合器 １２ 周波数変換混合器 １３ 分配器 １４ 高周波発振器 １５ 帯域通過ろ波器 １６ 送信空中線 １７ 受信空中線 １８ 周波数変換混合器 １９ 増幅器 ２０ 相関器 ２１ 検出部 ２２ アイソレータ ２３，２４ 高調波混合器 ２５ 周波数偶数逓倍器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石津 晴彦 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古河電気工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−227054（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−297750（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−80141（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04B 1/38 - 1/58

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 疑似雑音信号によって帯域を拡散された
   信号を、分配器を通した高周波発振器の出力で周波数変
   換して送信する送信回路と、該送信信号に基づく受信信
   号を取り込み、該受信信号を前記分配器を通した前記高
   周波発振器の出力で周波数変換して前記疑似雑音信号と
   の相関を検出する受信回路とを有する無線送受信装置に
   おいて、 前記分配器と前記送信回路との間に設けられ、前記周波
   数変換された送信信号が受信側に回り込むのを抑圧する
   アイソレータを備えたことを特徴とする無線送受信装
   置。
2. 【請求項２】 送信信号を、高周波発振器の出力で周波
   数変換して送信する送信回路と、該送信信号に基づく受
   信信号を取り込み、該受信信号を前記高周波発振器の出
   力で周波数変換する受信回路とを有する無線送受信装置
   において、 前記送信回路と受信回路にそれぞれ設けられ、前記高周
   波発振器出力に基づく高調波で前記送信信号を周波数変
   換し、かつ前記周波数変換された送信信号が受信側に回
   り込むのを抑圧する高調波混合器を備えたことを特徴と
   する無線送受信装置。
3. 【請求項３】 送信信号を、高周波発振器の出力で周波
   数変換して送信する送信回路と、該送信信号に基づく受
   信信号を取り込み、該受信信号を前記高周波発振器の出
   力で周波数変換する受信回路とを有する無線送受信装置
   において、 前記送信回路に設けられ、前記高周波発振器出力に基づ
   く高調波で前記帯域拡散された信号を周波数変換し、か
   つ該周波数変換された送信信号が受信側に回り込むのを
   抑圧する高調波混合器と、 前記受信回路に設けられ、前記高周波発振器側から入力
   する信号を、前記高調波混合器で使用する高調波の次数
   で逓倍する偶数逓倍器と、 前記受信信号を前記偶数逓倍器からの出力で周波数変換
   する周波数変換器とを備えたことを特徴とする無線送受
   信装置。
4. 【請求項４】 前記送信信号は、直接拡散方式を用いて
   疑似雑音信号によって帯域を拡散された信号、又は位相
   変調された信号からなることを特徴とする請求項３に記
   載の無線送受信装置。
5. 【請求項５】 前記高周波発振器は、前記高調波混合器
   で使用する高調波の次数分の１の周波数を出力すること
   を特徴とする請求項２又は３に記載の無線送受信装置。