JP3503964B2 - 無線機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、無線通信システムで使
用される携帯無線端末及び無線基地局に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年の移動通信の発展に伴い、移動端末
及び無線基地局の小形化に対する要求が強まっている。
このような移動端末及び無線基地局では、送受信部共に
無線部の小形化が重要な課題である。

【０００３】従来、移動通信分野において、移動端末及
び無線基地局の無線部として広く用いられていた方式と
して、図１５に示すようなスーパーヘテロダイン送受信
方式がある。これは、受信部においては、アンテナ部１
５０１で受信された無線周波数（Radio Frequncy）の信
号から、同調部１５０２で所望の周波数帯域の信号成分
を選択、増幅して、第１周波数変換部１５０３で第１中
間周波数（Intermediated Frequency ）信号に周波数変
換を行なう。さらに第１中間周波数処理部１５０４で信
号をフィルタリングし、同調増幅、第２周波数変換部１
５０５で第２中間周波数信号に周波数変換して、第２中
間周波数処理部１５０６でフィルタリング、増幅した
後、信号処理部１５０７でデジタル信号処理、通信路符
号化、音声符号化等を行なうことにより、音声情報等を
復調するものである。また送信部においては、受信部と
逆の動作により、音声情報等を無線周波数信号に変換し
て情報送信をおこなうものである。

【０００４】しかし、スーパーヘテロダイン送受信方式
を用いた無線部は、図１６に示すように、例えば８００
ＭＨｚの無線周波数（ＲＦ）の信号を、第１の周波数変
換を行い例えば７０ＭＨｚ程度の第１中間周波数の信号
を得て、さらに第２の周波数変換を行い例えば４５５ｋ
Ｈｚ程度の第２中間周波数の信号を得ることにより、受
信信号を復調するものであり、中間周波数における周波
数変換に伴い所望波の他にイメージ応答成分が発生する
ため、イメージ応答除去用の急峻な減衰特性をもった高
周波フィルタが必要であり、中間周波数処理部にはチャ
ネル選択用のセラミクスフィルタ、基準信号源としての
水晶発振器等が必要であり、これらの数多くの部品は無
線部の小型化の障害となっていた。

【０００５】一方、無線機の小形化の実現方法として直
接変換送受信方式（ダイレクトコンバージョン送受信方
式）は、先に説明したヘテロダイン方式と比較して部品
点数を減らすことができるため有利であるが、無線周波
数帯域の信号を直交復調したり、基底帯域の信号を直接
無線周波数に直交変調したりするため、回路的に実現が
困難であったり、無線通信の品質が不十分となる場合が
ある。

【０００６】さらにいずれの送受信方式を採用するとし
ても、周波数変換を行なう場合に基準信号源が必要であ
るが、例えば基準信号源として周波数シンセサイザを用
いた場合には、中心周波数の５％程度までしか発振周波
数を切り替えることができないため、単一の周波数シン
セサイザでは十分な切り替え周波数範囲を確保できない
といった問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来のスーパーヘテロダイン送受信方式を用いた無線機
においては、部品点数が膨大で無線機の小型化に適して
いなかった。また直接変換送受信方式を用いても、現在
の技術水準では通信品質を確保することが困難であり、
さらに基準信号源のの切り替え周波数範囲が狭いといっ
た問題があった。そこで本発明は通信品質を損なうこと
なく、小型化に適する無線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】本発明の無線機において
は、変調された受信信号の中心周波数とほぼ等しい周波
数の局部発振信号に基づきその受信信号を周波数変換す
ることにより得られる基底帯域信号を復調して受信デー
タを出力する受信部と、基底帯域で送信データを変調し
た信号を送信信号の中心周波数とほぼ等しい周波数の局
部発振信号に基づき周波数変換することにより、周波数
変調された送信信号を出力する送信部とを備えた無線機
において、基準信号発生器は前記受信信号の周波数範囲
にある第１の局部発振信号を前記受信部に供給すると共
に、前記受信信号の周波数範囲と異なる前記送信信号の
周波数範囲にある第２の基準信号を前記送信部に供給す
ることを特徴とする。

【０００９】また望ましくは、前記基準信号発生器は、
電圧制御発振部と、この電圧制御発振部の出力信号を分
周する分周器と、参照信号を発生する基準発振器と、前
記分周器の出力信号の周波数と前記基準発振器からの参
照信号の周波数とを比較して差分信号を出力する比較器
と、前記差分信号から不要信号成分を除去するフィルタ
部とを具備し、低域通過フィルタ部の出力電圧に応じて
前記電圧制御発振部の出力信号の周波数を制御する可変
周波数発振器であって、前記電圧制御発振部は前記第
１、第２の局部発振信号に対応した複数の制御特性を有
し、前記フィルタ部は前記第１、第２の局部発振信号に
対応した複数の不要信号成分除去特性を有することによ
り、前記第１、第２の局部発振信号を交互に切り替える
ことを特徴とする。

【００１０】また本発明の無線機においては、変調され
た受信信号の中心周波数とほぼ等しい周波数の基準信号
を出力する基準信号発生器の出力信号に基づきその受信
信号を周波数変換することにより得られる基底帯域信号
を復調して受信データを出力する受信部と、基底帯域で
送信データを変調した信号を局部発振器からの基準信号
に基づき周波数変換することにより中間周波数の変調信
号に変換し、その中間周波数の変調信号を前記基準信号
発生器の出力信号により周波数変換することにより、周
波数変調された送信信号を出力する送信部とを備えたこ
とを特徴とする。

【００１１】また本発明の無線機においては、基底帯域
で送信データを変調した信号を送信信号の周波数とほぼ
等しい周波数の基準信号を出力する基準信号発生器の出
力信号に基づき周波数変換することにより、周波数変調
された送信信号を出力する送信部と、周波数変調された
受信信号を前記基準信号発生器の出力信号により中間周
波数の変調信号に変換し、その中間周波数の変調信号を
局部発振器からの基準信号に基づき周波数変換すること
により得られる基底帯域信号を復調して受信データを出
力する受信部とを備えたことを特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明の無線機は複数の周波数帯域の基準信号
を出力可能な基準信号発生器を用いて直接変換方式の送
受信部を構成することにより、送信周波数、受信周波数
が大きく離調している場合にも一つの基準信号発生器で
送受信可能となる。

【００１３】また送受信部を直接変換方式、ヘテロダイ
ン方式のハイブリッドで構成することによりそれぞれの
方式の欠点を補完しつつ、小型軽量化の要求を満たした
無線機を提供することができる。

【００１４】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例について
説明する。 （実施例１）図１は、本発明たる無線機の第１の構成を
示す図である。基準信号源１０６に対して図面上側が受
信装置の構成を示しており、図面下側が送信装置の構成
を示している。本実施例では、送信装置、受信装置共、
ダイレクトコンバージョン（直接変換）無線方式の構成
を示しており、以下にダイレクトコンバージョン無線方
式について説明する。

【００１５】概略的には、ダイレクトコンバージョン受
信方式は受信した高周波（Radio Frequency ）信号を、
これと略同じ周波数の基準信号によって、一回の周波数
変換操作でベースバンドに周波数変換して検波を行う無
線方式であり、送信方式、受信方式は信号の流れから見
れば逆の操作であるため、ここではまず受信方式につい
て詳しく説明する。アンテナ部１０１より受信された高
周波信号は高周波増幅器１０２ａで増幅され、高周波フ
ィルタ１０３ａを通過した後、２チャネルに分けられ、
周波数変換器１０４ａ1 、ａ2 において、基準信号源１
０６からの受信高周波信号とほぼ同じ周波数の搬送波と
ミキシングされる。基準信号源１０６は９０°移相器１
０５ａを介して、第１の周波数変換器１０４ａ1 、第２
の周波数変換器１０４ａ2 にそれぞれ接続されている。
受信された高周波信号は第１、第２の周波数変換器１０
４ａ1 、１０４ａ2 によって９０°の位相関係にある基
底周波数信号に変換され、ローパスフィルタ１０８ａ1
、１０８ａ2 を通過後、ベースバンドアンプ１０９ａ1
、１０９ａ2 によって増幅され、Ａ／Ｄ変換器１１０
ａ1 、１１０ａ2によってディジタル信号に変換された
後、ディジタル復調部１１１ａで通常の直交検波で用い
られる検波方式、例えば遅延検波等によって検波され
る。この後、通信路符号化（復号）１１２ａ、音声符号
化（復号）１１３ａ等によって音声が再生される。

【００１６】以上の構成によるダイレクトコンバージョ
ン受信方式は、受信高周波信号を直接、基底帯域信号に
変換するため、中間周波数を持たず、原理的にイメージ
応答が存在しないという利点を有する。このため従来の
ヘテロダイン方式の高周波段に通常使用されているイメ
ージ除去用の急峻で高価なフィルタが不要であり、他の
システムの干渉波のみを減衰させるための比較的広帯域
で安価な高周波フィルタ１０３ａで置き換えられるとい
う利点がある。

【００１７】また、従来のヘテロダイン方式で必要であ
った、中間周波数段の高価なチャネル選択用セラミック
フィルタや周波数変換用基準水晶等を用いる必要もな
い。さらに基底周波数のチャネル選択用のフィルタ１０
８ａ1 、１０８ａ2 は近年のＬＳＩ技術の進歩によりＬ
ＳＩ化可能となっており、ヘテロダイン方式で使用され
ていた中間周波数フィルタよりも小形化・低価格化が図
れるという利点がある。

【００１８】この様な理由により、ダイレクトコンバー
ジョン受信方式を用いた無線機は、従来のヘテロダイン
受信方式を用いた無線機と比較して、小形化・低価格化
を実現することが可能となる。

【００１９】ここで、検波方式がアナログ方式の場合に
は、ベースバンドアンプ１０９ａ1、１０９ａ2 の後段
のＡ／Ｄ変換器を省き、例えば乗算器・加算器などを用
いて検波を行なうことも可能である。また、周波数変換
器の後段のＡＣカップリング１０７ａ1 、１０７ａ2 は
周波数変換器で生じた直流成分によってアンプ１０９ａ
1 、１０９ａ2 が飽和すること防ぐためのものであり、
これを挿入することにより直流成分を有効に除去するこ
とが可能となる。

【００２０】また図１では、９０°移相器１０５ａ、１
０５ｂの互いに９０°の移相差を有する出力信号を、そ
れぞれ周波数変換器１０４ａ1 、１０４ａ2 に入力して
いるが、このような構成とする代わりに、基準信号源１
０６の出力信号を一方の周波数変換器１０４ａ1 に入力
し、基準信号源１０６の出力信号に対して位相を９０°
進み、または遅らせる９０°移相器を介して、その９０
°移相器の出力を周波数変換器１０４ａ2 に入力するこ
ととしてもよい。また高周波増幅器１０２ａと高周波フ
ィルタ１０３ａの順序はシステムの仕様により配置を逆
にすることも可能である。

【００２１】次に図１を用いて、ダイレクトコンバージ
ョン送信方式について説明する。送信方式では受信方式
と逆の順序で信号処理がされており、音声符号化１１３
ｂ、通信路符号化１１２ｂされた信号は、ディジタル変
調１１１ｂされた後、Ｄ／Ａ変換器１１０ｂ1 、１１０
ｂ2 によってアナログ信号に変換される。この信号は、
アンチエリアジングフィルタ１０８ｂ1 、１０８ｂ2 を
通過後、周波数変換器１０４ｂ1 、１０４ｂ2 によっ
て、直接無線周波数に周波数変換される。ここで周波数
変換器１０４ｂ1 、１０４ｂ2 には基準信号源１０６と
９０°移相器１０５ｂによって生成された互いに９０°
の位相差のある基準搬送波信号がそれぞれ供給されてい
る。周波数変換器１０４ｂ1 、ｂ2 によって無線周波数
に周波数変換された信号は、高周波フィルタ１０３ｂに
よって高調波成分が除去された後、電力増幅器１０２ｂ
によって電力増幅された後、アンテナ部１０１によって
空中に放射される。

【００２２】このダイレクトコンバージョン送信方式に
おいても、受信方式の場合と同様に、中間周波数段のチ
ャネルフィルタや基準発振器などが不要となるため、従
来の無線機と比較して部品点数の削減が実現出来、送信
機の小形化・低価格化を図ることができる。なお高周波
増幅器１０２ｂと高周波フィルタ１０３ｂの順序は、シ
ステムの仕様によっては逆でもかまわない。

【００２３】次に本発明の無線機を用いるのに適する通
信システムの例について説明する。図２はこの通信シス
テムにおける送信、受信周波数の割当て等を説明するた
めの図である。

【００２４】図２上段には、この通信システムにおける
送信、受信周波数の割当ての例を示す。この例では移動
局から無線基地局への通信を上り周波数帯、無線基地局
から移動局への通信を下り周波数帯で行なうこととす
る。例えば移動局側からすると、図２の２０１が受信帯
域、２０２が送信帯域として割り当てられる。２０３は
送信、受信周波数間隔を示す。そして２０４は受信周波
数帯域２０１における１つの受信チャネルであり、２０
５は送信周波数帯域２０２における１つの送信チャネル
である。具体的には、受信周波数帯域２０１に８００〜
８１５ＭＨｚ、送信周波数帯域２０２に９００〜９１５
ＭＨｚ、送信、受信周波数間隔２０３に１００ＭＨｚを
割り当てるとすると、送信、受信の各周波数帯域幅は１
５ＭＨｚとなる。通常、単独の周波数シンセサイザの切
り替え可能な周波数帯域は中心周波数の５％程度である
ため、８００〜９１５ＭＨｚの帯域を一つの周波数シン
セサイザでカバーすることは不可能である。

【００２５】また本システムにおいては送信周波数帯域
が受信周波数帯域よりも低い場合について説明したが、
この例と逆に、送信周波数帯域が受信周波数帯域よりも
高い場合についても同様である。

【００２６】次に時分割多重接続（Time Division Mult
iple Access ）方式を用いて、通信を行なう場合の送
信、受信チャネルのタイムスロットの構成例を図２下段
に示す。（ａ）は受信チャネルのタイムスロットの構成
例であり、（ｂ）は送信チャネルのタイムスロットの構
成例である。受信チャネルは図２の受信周波数帯域２０
１の内の１つの受信チャネルが割り当てられており、同
様に送信チャネルは送信周波数帯域２０２の内の１つの
送信チャネルが割り当てられている。各チャネルは単位
時間毎にＲ1 〜Ｒn 、Ｔ1 〜Ｔn に分割されており、複
数の移動局にタイムスロットを割り当てることにより、
周波数の共有化を図っている。またこの例では移動局の
送信、受信のタイミングを分離して、送信チャネル、受
信チャネルのタイムスロットが交互に割り当てられる方
式を示している。

【００２７】次に図３から図６に基準信号源１０６の構
成例を示す。図３（ａ）は基準信号源の第１の構成例で
ある。第１の基準発振器３０２は周波数可変発振器であ
り、その発振信号が出力端３０６から出力されると共
に、周波数変換器３０１に入力される。周波数変換器３
０１には第１の基準発振器３０２と第２の基準発振器３
０３からの信号が注入されており、周波数変換器３０１
の出力信号はフィルタ３０４を介して３０５の出力端３
０５から出力される。

【００２８】ここで第１の基準発振器３０２の出力信号
の周波数と出力端３０５、３０６からの出力信号の周波
数との関係を図３（ｂ）に示す。第１の基準発振器３０
２の出力信号の周波数をＦ2 とすると、出力端３０６に
は第１の基準発振器３０２の出力信号がそのまま出力さ
れるため、出力端３０６の出力信号の周波数もＦ2 とな
る。第２の基準発振器３０３の出力信号の周波数をｆc
とすると、第１の基準発振器３０２の出力信号が周波数
変換器３０１により、 Ｆ3 ＝ Ｆ2 ＋ｆc Ｆ1 ＝ Ｆ2 −ｆc なる２つの成分に周波数変換される。フィルタ３０４で
は所望のＦ1 の周波数のみを選択し、Ｆ2 、Ｆ3 の周波
数を除去するため、出力端３０５からの出力信号の周波
数はＦ1 となる。例えば図２に示した通信システムに応
用する場合には、第１の基準発振器３０２の発振周波数
Ｆ2 の範囲を９００〜９１５ＭＨｚとし、第２の基準発
振器３０３の発振周波数ｆc を１００ＭＨｚとすればよ
い。

【００２９】このように図１の基準信号源１０６を構成
すれば、可変の基準発振器単独では（Ｆ2 −Ｆ1 ）のよ
うに広範囲の周波数を出力可変とすることができない場
合にも、広範囲に出力信号の周波数を変化させることが
可能となる。

【００３０】図４に基準信号源の第２の構成例を示す。
出力端４０５から第１の基準発振器４０２の発振信号が
出力され、出力端４０６からは、フィルタ４０４を介し
て第１、第２の基準発振器の出力信号を周波数変換した
信号が出力される点で、図３に示す基準信号源の第１の
構成例と相違する。すなわち、第１の基準発振器４０２
の出力信号の周波数をＦ1 とすると、出力端４０５から
出力される信号の周波数はＦ1 となり、第２の基準発振
器４０３の出力信号の周波数をｆc とすると、周波数変
換器４０１でＦ2 、Ｆ4 の周波数成分が合成され、フィ
ルタ４０４によりＦ1 、Ｆ4 等の周波数成分が除去さ
れ、出力端４０６から出力される信号の周波数はＦ2 ＝
Ｆ1 ＋ｆc となる。

【００３１】例えば図２に示した通信システムに応用す
る場合には、第１の基準発振器４０２の発振周波数Ｆ1
の範囲を８００〜８１５ＭＨｚとし、第２の基準発振器
４０３の発振周波数ｆc を１００ＭＨｚとすればよい。

【００３２】次に図５に基準信号源の第３の構成例を示
す。５０２、５０３はそれぞれ第１、第２の基準発振器
である。第１、第２の基準発振器の出力信号は周波数変
換器５０１により周波数変換され、変換された信号がフ
ィルタ５０４−ａ、ｂを介して出力端５０５、５０６よ
りそれぞれ出力される。

【００３３】ここで、第１、第２の基準発振器の出力信
号の周波数をそれぞれＦ5 、ｆc とすると、周波数変換
器の出力は（Ｆ5 ＋ｆc ）、（Ｆ5 −ｆc ）となる。し
たがって（Ｆ5 ＋ｆc ）、（Ｆ5 −ｆc ）がそれぞれ送
信周波数帯域、受信周波数帯域と一致するよう、第１、
第２の基準発振器の発振周波数を設定しておくことによ
り、周波数変換後の出力信号は送信周波数、受信周波数
となる。例えば図２に示した通信システムに応用する場
合には、第１の基準発振器５０１の発振周波数Ｆ5 の範
囲を８５０〜８６５ＭＨｚとし、第２の基準発振器の発
振周波数ｆc を５０ＭＨｚとすれば、これらの出力信号
を周波数変換することにより、Ｆ1 （８００〜８１５Ｍ
Ｈｚ）、Ｆ2 （９００〜９１５ＭＨｚ）の信号を合成す
ることができる。

【００３４】次に図６に基準信号源の第４の構成例を示
す。６０２、６０３は第１、第２の基準発振器であり、
６０４−ａ、ｂはフィルタ、６０７は第１、第２の基準
発振器の動作を制御する制御回路である。フィルタ６０
４−ａ、ｂはそれぞれ基準発振器６０２、６０３の出力
信号のうち、送信周波数帯域、受信周波数帯域以外の成
分を除去するためのものである。ここで第１の基準発振
器６０２の出力信号の周波数をＦ1 、第２の基準発振器
６０３の出力信号の周波数をＦ2 とすると、図２に示し
た通信システムに応用する場合には、Ｆ2 の範囲を９０
０〜９１５ＭＨｚ、Ｆ1 の範囲を８００〜８１５ＭＨｚ
とすればよい。また、制御回路６０７により、第１、第
２の基準発振器の出力信号を選択的に出力するよう制御
してもよいし、また第１、第２の基準発振器の出力信号
が同時に出力されるよう制御してもよいし、第１、第２
の基準発振器の出力信号の出力レベルを制御してもよ
い。特に第１、第２の基準発振器を選択的に動作させる
よう動作させれば、送信、受信の一方のみを行なう場合
にも、他方の基準信号発振器の動作を停止させることが
できるため、基準信号発振器の全体の消費電力を低減す
ることができる。

【００３５】また図２に示した通信システムにおいて、
例えば受信周波数Ｒ1 を用いて基地局からの信号を受信
するときに、送信周波数Ｔ1 を用いて基地局への送信を
行うように、送信、受信周波数が常に予め定められた周
波数差を有するようにチャネル選択を行なうシステム構
成を採用する場合には、図３〜図６に示したいずれの基
準信号源をも利用することができるのに対し、図６に示
した基準信号源を用いる場合には、送信、受信周波数を
それぞれ独立に変化させることができるので、図２に示
した通信システムの構成に関わらず、どのような通信シ
ステムに対しても柔軟に対応できる。

【００３６】また図６に示した基準信号源では、第１、
第２の基準発振器の回路部分を１チップ内に構成するこ
とができるので、それぞれの基準発振器の回路構成要素
の特性のばらつきを抑えることができるメリットを有
し、出力端６０５、６０６での信号出力レベル比のばら
つきを小さくすることができる。

【００３７】また第１、第２の基準発振器の回路部分の
特性のばらつきを小さくできることにより、基準信号源
の出力レベルの調整が容易になる。通常、送信、受信に
用いる周波数変換器に注入される信号振幅、電力等には
制約があり、基準信号源からの信号レベルを調整するこ
とが必要であるが、第１、第２の基準発振器の回路部分
が共通の基板上の構成されていれば、個々の特性のばら
つきが小さくなるので、それぞれ別々に調整しなくても
よい。

【００３８】次に本実施例の無線機に好適な基準信号源
たる周波数シンセサイザの構成について、図７〜図１０
を用いて説明する。図７は、周波数シンセサイザの第１
の構成例を示す図である。１００１は基準信号発振器、
１００２は位相比較器、１００３は第１のスイッチ、１
００４−ａ、ｂはそれぞれ第１、第２のループフィル
タ、１００５−ａ、ｂはそれぞれ第２、第３のスイッ
チ、１００６は電圧制御発振器（ＶＣＯ）、１００７は
可変分周器、１００８は制御装置である。

【００３９】基本的な動作は以下の通りである。電圧制
御発振器１００６からの信号が可変分周器１００７を介
して位相比較器１００２に入力される。位相比較器１０
０２には基準信号発振器１００１からの信号も入力され
ており、位相比較器１００１ではこれら２つの入力信号
の位相の差分に比例した電圧を出力する。この電圧に応
じた信号がループフィルタ１００４を介して電圧制御発
振器１００６に伝達されると、電圧制御発振器１００６
の出力信号の周波数が変化する。この動作を繰り返すこ
とにより、位相比較器の出力電圧が一定となり、電圧制
御発振器の発振周波数が安定する。また発振周波数を変
えるには、可変分周器の分周数を変化させればよい。

【００４０】ここでこの周波数シンセサイザにおいて
は、電圧制御発振器１００６が図８に示すような複数の
制御特性を有することを特徴とする。そして制御装置１
００８の制御信号により、電圧制御発振器は同一の電圧
制御範囲に対して、選択的に制御パターンを切り替えら
れるものとする。例えば、図７のように、第１高周波発
振部１００６−ａ、第２高周波発振部１００６−ｂの２
つの発振モードを有する場合に、低周波発振部動作時に
は、周波数の低い領域（図８のＦ1 ）で周波数シンセサ
イザの発振周波数が制御され、逆に高周波発振部動作時
には、周波数の高い領域（図８のＦ2 ）で周波数シンセ
サイザの発振周波数が制御される。また目標とする発振
周波数に応じて、ループフィルタ１００４−ａ、ｂを選
択する制御を行なう。

【００４１】このような制御特性を有する周波数シンセ
サイザによれば、単一の特性を有する周波数シンセサイ
ザではカバーすることができなかった広範囲にわたって
出力周波数を変化させることが可能となる。また電圧制
御発振器の発振特性を選択的に設定できるため、必要な
周波数範囲のみを発振させることができ、周波数シンセ
サイザとして発振周波数領域の無駄を省くことができ
る。

【００４２】図９に、この周波数シンセサイザの動作状
態の例を示す。縦軸は周波数、横軸は時間を表わす。ま
た＃１は発振周波数の高い制御領域、＃２は発振周波数
の低い制御領域を示す。電圧制御発振器１００６は時刻
ｔ1 に低周波発振モードに切り替えられ、周波数シンセ
サイザは発振周波数ｆ1 で安定するよう動作する。そし
て発振周波数をｆ2 に切り替える場合には、時刻ｔ2 に
おいて、制御装置１００８により電圧制御発振器１００
６が高周波発振モードに切り替えられ、周波数シンセサ
イザは発振周波数ｆ2 で安定するように動作する。以
下、時刻ｔ3 、ｔ5 において、発振周波数をｆ1 に切り
替えるために、電圧制御発振器を低周波発振モードで動
作させ、時刻ｔ4 、ｔ6 において、発振周波数をｆ2 に
切り替えるために、電圧制御発振器を高周波発振モード
で動作させるよう制御を行なう。このような周波数制御
を行なうことにより、期間Ｔ1 、Ｔ3 、Ｔ５では周波数
ｆ1で通信を行い、期間Ｔ2 、Ｔ4 では周波数ｆ２で通
信を行なうことができる。

【００４３】また図１０に、周波数シンセサイザの第２
の構成例を示す。図７に示した第１の構成例と共通部分
については、共通の符号を用いる。第１の構成例とは、
ループフィルタ１００４−ａ、ｂの出力端に電圧保持回
路１００９を付与した点で異なる。電圧保持回路１００
９はループフィルタの出力電圧を保持するものであり、
これを挿入することにより、電圧制御発振器の発振モー
ドを切り替えた場合にも、高速に発振周波数を安定させ
ることができる。

【００４４】すなわち図７の構成例では、電圧制御発振
器の動作モードに合わせてループフィルタを切り替える
と、動作していない側のループフィルタの出力電圧はグ
ランドに落ちており、再びループフィルタが動作した際
に出力電圧の立ち上がり時間を要するため、発振周波数
を安定させるまでにより多くの時間がかかる。一方、図
１０の構成例では、ループフィルタが動作していない場
合にも動作時の出力電圧を保持し続けているので、再び
ループフィルタが動作した際に出力電圧の立ち上がりを
待つ必要がなく、直ちに目標とする発振周波数で安定さ
せることが可能となる。

【００４５】なおループフィルタが容量性素子を含む場
合、ループフィルタ自身に電圧保持機能をもたせること
も可能であり、その場合には新たに電圧保持回路付与す
る必要はない。 （実施例２）図１１は本発明たる無線機の第２の構成を
示す図である。基準信号源１０６に対して図面上側の受
信装置の構成において、先に説明した無線機の実施例１
に示した受信装置の構成と共通部分については共通の符
号を用い、動作説明を省略する。本実施例は基準信号源
１０６に対して図面下側の送信装置の構成が実施例１と
相違するので、以下送信装置について詳細に説明する。

【００４６】入力された音声データは音声符号化、通信
路符号化等の信号処理された後、変調部で変調信号に変
換される。この変調信号は低域通過フィルタ１１１０−
１、２、低周波増幅器１１０９−１、２を通過した後、
基準発振器１１０８と９０°移相器１１０７によって生
成された互いに９０°の位相差を有する基準信号に基づ
き、周波数変換器１１０６−１、２により、互いに直交
する中間周波数信号に変換される。これらの互いに直交
する中間周波数信号は加算され、高調波成分をフィルタ
１１０５で除去し、増幅段１１０４により増幅された
後、基準信号源１に基づき周波数変換器１１０３にて送
信搬送周波数に周波数変換される。そして高周波フィル
タ１１０２により高調波成分が除去された後、電力増幅
器１１０１により電力増幅され、高周波スイッチまたは
高周波合波器（デュプレクサ）を含むアンテナ部１０１
から空中放射される。

【００４７】このように送信装置を構成すると、周波数
変換が複数回行われるため、周波数変換により生ずるイ
メージ信号除去フィルタの帯域を、周波数変換の各段に
おいて、適宜選択することが可能となるため、それぞれ
のフィルタの負担を軽減することができ、ひいては無線
機全体として良好な特性を得ることができる。

【００４８】また送信装置、受信装置共に直接変換方式
を採用した場合と比較すると、本実施例では基準発振器
１０６は受信周波数帯域を切り替えることができれば十
分であるので、図３〜図６で説明したような複雑な基準
発振器を構成する必要がない。

【００４９】さらにダイバーシチ受信方式を採用した通
信システムに応用する場合には、無線機内に複数系統の
受信装置を備えてより品質のよい受信信号を選択するよ
う制御が行われるが、本実施例では部品点数が少なくて
すむ直接変換受信装置を用いており、送信、受信ともス
ーパーヘテロダイン方式を用いた無線機と比較して無線
機全体の小型化を図ることができる。

【００５０】なおこの実施例では送信側で基底周波数帯
で直交変調器を用いる方式について説明したが、変調信
号により電圧制御発振器を変調をかける方式を用いても
よい。 （実施例３）図１２は本発明たる無線機の第３の構成を
示す図である。基準信号源１０６に対して図面下側の送
信装置の構成において、先に説明した無線機の実施例１
に示した送信装置の構成と共通部分については共通の符
号を用い、動作説明を省略する。本実施例は基準信号源
に対して図面上側の受信装置の構成が実施例１と相違す
るので、以下受信装置について詳細に説明する。

【００５１】高周波スイッチ、または送受信の分波器
（デュプレクサ）を含むアンテナ部１０１は送受信共用
であり、アンテナ部１０１により受信された信号は高周
波増幅器１２０１により増幅され、イメージ信号の抑圧
のための高周波フィルタ１２０２を透過後、 基準信号
源１０６から供給される基準搬送波信号に基づき周波数
変換器１２０３にて第１中間周波数信号に変換される。
第１中間周波数信号の周波数は基準発振器１０６の基準
信号の周波数と受信信号周波数との差に対応するため、
基準発振器１０６の基準信号の周波数を適宜選択するこ
とにより、所望の周波数の中間周波数信号に変換するこ
とができる。例えば受信信号の周波数が８００ＭＨｚの
ときには、周波数７０ＭＨｚ程度の中間周波数信号を得
るため、基準発振器の周波数を（８００−７０）ＭＨｚ
に設定する。

【００５２】第１中間周波数に変換された受信信号は増
幅段１２０４により増幅され、イメージ応答抑圧のため
の中間周波数フィルタ１２０５を通過後、基準発振器１
２０８と９０°移相器１２０７によって生成される互い
に直交する基準信号に基づき、周波数変換器１２０６−
１、２により基底帯域信号に変換される。ここで基準発
振器１２０８の発振周波数は固定であり、基準発振器１
２０８の発振周波数は、先の例では７０ＭＨｚとなる。
そして基底帯域信号は低周波フィルタ１２０９−１、２
により不要波を除去し、低域通過増幅器１２１０−１、
２により信号を増幅した後、検波器１２１１により情報
信号が検波される。そしてデジタル復調部（信号処理
部）、通信路復号化、音声復号化等の処理１２１２が行
なわれて、音声信号が得られる。ここで検波器１２１１
はアナログ検波方式でもデジタル検波方式でも可能であ
り、デジタル復調の場合にはアナログ・デジタル変換し
た後、デジタル復調を行なうことも可能である。

【００５３】このように受信装置を構成すれば、増幅
段、周波数変換器等の増幅作用を備えた部分を複数設け
ることができるため、各構成要素に要求される利得仕様
の制限が緩やかになり、受信装置の設計の自由度を高め
ることができる。特に受信装置では如何なるレベルの信
号が受信されるか事前に知ることができないため、ダイ
ナミックレンジの余裕を大きくすることができるのは、
無線機にとって大きな利点となる。

【００５４】また、直接変換受信部を用いる場合と比較
して、中間周波数フィルタ１２０５を受動素子で構成す
ることが可能であるため、能動フィルタだけによってチ
ャネル選択を行なう直接変換受信装置よりも比較的ダイ
ナミックレンジの広い受信部を構成することも可能であ
るとの利点も有する。

【００５５】次にここで説明した第３実施例の別の構成
例を図１３に示す。図１２を用いて説明した構成例と共
通する部分については共通する符号を用いる。ここでは
図１２における周波数変換器１２０３及び増幅段１２０
４をイメージ応答抑圧機能を有する周波数変換器１３０
１で置き換えた点に特徴を有する。

【００５６】イメージ応答抑圧機能を有する周波数変換
器とは、例えば図１４（ａ）、（ｂ）に示す構成のもの
である。図１４（ａ）において、周波数変換部１４０１
−１、２に入力した信号は、９０度移相器１４０２、基
準信号源１４０３を介して互いに直交する基準信号に基
づいて、直交する信号成分に周波数変換される。この互
いに直交する信号成分の一方は容量１４０１−２、帯域
通過フィルタ１４０５−２を介して加算器１４０７に入
力され、他方は帯域通過フィルタ１４０５−１及び９０
度移相器１４０６を介して加算器１４０７に入力され
る。このような処理を行うと、加算器において入力信号
のイメージ応答の直交成分が互いに打ち消し合い、イメ
ージ応答を抑圧した周波数変換を行なうことができる。

【００５７】なお図１４（ａ）の構成において、９０度
移相器１４０６を除去して、帯域通過フィルタ１４０５
−２の後段に９０度移相器を挿入してもよい。図１４
（ｂ）には、第２のイメージ応答抑圧機能を有する周波
数変換器の構成を示す。第１の周波数変換部１４１１−
１、２に入力した信号は９０度移相器１４１２、基準信
号源１４１３を介して互いに直交する基準信号に基づい
て、直交する信号成分に周波数変換される。この互いに
直交する信号成分はそれぞれ帯域通過フィルタ１４１４
−１、２を通過後、９０度移相器１４１６、基準信号源
１４１７を介して互いに直交する基準信号に基づいて第
２の周波数変換部１４１５−１、２により周波数変換さ
れ、加算器１４１８により加算処理がなされる。このよ
うな処理によっても、図１４（ａ）に示したものと同様
に、イメージ応答を抑圧した周波数変換を行なうことが
可能である。

【００５８】このようなイメージ応答抑圧機能を有する
周波数変換器においては、周波数変換に伴うイメージ応
答の影響を原理的に除去することができるため、周波数
変換器に前置される高周波フィルタに要求される性能を
軽減することができる。すなわち、従来用いられていた
周波数変換器においては、周波数変換後の出力信号から
所望信号とは別の周波数のイメージ応答の影響を除去す
ることは原理的に不可能であったが、これらの周波数変
換器であれば周波数変換に伴うイメージ応答が発生しな
いため、その周波数変換器の前段において必要となるイ
メージ抑圧用のフィルタよりも、特性の比較的緩やかな
フィルタですむといった製造上の利点がある。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、基準信号発生器、送受信方式を改善することによ
り、無線機の小型化、軽量化を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の無線機の第１の実施例の構成を示す
図。

【図２】 本発明の無線機に適する通信システムの周波
数割当ての例。

【図３】 本発明の無線機に適する基準信号源の第１の
構成例を示す図。

【図４】 本発明の無線機に適する基準信号源の第２の
構成例を示す図。

【図５】 本発明の無線機に適する基準信号源の第３の
構成例を示す図。

【図６】 本発明の無線機に適する基準信号源の第４の
構成例を示す図。

【図７】 本発明の無線機に適する周波数シンセサイザ
の構成例を示す図。

【図８】 本発明の無線機に適する周波数シンセサイザ
の原理を説明するための図。

【図９】 本発明の無線機に適する周波数シンセサイザ
の動作を説明するための図。

【図１０】 本発明の無線機に適する周波数シンセサイ
ザの別の構成例を示す図。

【図１１】 本発明の無線機の第２の実施例の構成を示
す図。

【図１２】 本発明の無線機の第３の実施例の構成を示
す図。

【図１３】 本発明の無線機の第３の実施例の別の構成
を示す図。

【図１４】 イメージ応答抑圧機能を有する周波数変換
器の構成を示す図。

【図１５】 従来の無線機の構成例を示す図。

【図１６】 従来の無線機の各段の周波数スペクトルを
示す図。

【符号の説明】

１０１…アンテナ部、１０２−ａ、ｂ…高周波増幅器 １０３ａ、ｂ…高周波フィルタ、１０４ａ1 、ａ2 、ｂ
1 、ｂ2 …周波数変換器 １０５ａ、ｂ…９０°移相器、１０６…基準信号源 １０７ａ、ｂ…ＡＣカップリング、１０８ａ1 、ａ2 、
ｂ1 、ｂ2 …低域通過フィルタ １０９ａ1 、ａ2 、ｂ1 、ｂ2 …ベースバンドアンプ １１０ａ1 、ａ2 …Ａ／Ｄ変換器、１１０ｂ1 、ｂ2 …
Ｄ／Ａ変換器 １１１ａ、ｂ…ディジタル復調器（変調器） １１２ａ、ｂ…通信路符号化器（復号化器） １１３ａ、ｂ…音声符号化器（復号化器）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−59162（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−22980（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−15371（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−284037（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−227054（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−206891（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−29247（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04B 1/40 H04B 1/30 H04L 27/12 H04L 27/14

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 受信信号の中心周波数とほぼ等しい周波
   数の局部発振信号に基づきその受信信号を周波数変換す
   ることにより得られる基底帯域信号を復調して受信デー
   タを出力する受信部と、 基底帯域で送信データを変調した信号を送信信号の中心
   周波数とほぼ等しい周波数の局部発振信号に基づき周波
   数変換することにより、送信信号を出力する送信部とを
   備えた無線機において、 基準信号発生器は前記受信信号の周波数範囲にある第１
   の基準信号を前記受信部に供給すると共に、前記受信信
   号の周波数範囲と異なる前記送信信号の周波数範囲にあ
   る第２の基準信号を前記送信部に供給し、 さらに前記基準信号発生器は、電圧制御発振部と、 この電圧制御発振部の出力信号を分周する分周器と、 参照信号を発生する基準発振器と、 前記分周器の出力信号の周波数と前記基準発振器からの
   参照信号の周波数とを比較して差分信号を出力する比較
   器と、 前記差分信号から不要信号成分を除去するフィルタ部と
   を具備し、 低域通過フィルタ部の出力電圧に応じて前記電圧制御発
   振部の出力信号の周波数を制御する可変周波数発振器で
   あって、前記電圧制御発振部は前記第１、第２の基準信
   号に対応した複数の制御特性を有し、前記フィルタ部は
   前記第１、第２の基準信号に対応した複数の不要信号成
   分除去特性を有することにより、前記第１、第２の局部
   発振信号を出力することができるものであることを特徴
   とする無線機。
2. 【請求項２】 変調された受信信号の中心周波数とほぼ
   等しい周波数の基準信号を出力する基準信号発生器の出
   力信号に基づきその受信信号を周波数変換することによ
   り得られる基底帯域信号を復調して受信データを出力す
   る受信部と、基底帯域で送信データを変調した信号を局
   部発振器からの基準信号に基づき周波数変換することに
   より中間周波数の変調信号に変換し、その中間周波数の
   変調信号を前記基準信号発生器の出力信号により周波数
   変換することにより、変調された送信信号を出力する送
   信部とを備えたことを特徴とする無線機。
3. 【請求項３】 基底帯域で送信データを変調した信号を
   送信信号の周波数とほぼ等しい周波数の基準信号を出力
   する基準信号発生器の出力信号に基づき周波数変換する
   ことにより、変調された送信信号を出力する送信部と、 変調された受信信号を前記基準信号発生器の出力信号に
   より中間周波数の変調信号に変換し、その中間周波数の
   変調信号を局部発振器からの基準信号に基づき周波数変
   換することにより得られる基底帯域信号を復調して受信
   データを出力する受信部とを備えたことを特徴とする無
   線機。