JP5947934B2

JP5947934B2 - 無線通信装置

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Publication number: JP5947934B2
Application number: JP2015030657A
Authority: JP
Inventors: 隆士太矢
Original assignee: Lapis Semiconductor Co Ltd
Current assignee: Lapis Semiconductor Co Ltd
Priority date: 2015-02-19
Filing date: 2015-02-19
Publication date: 2016-07-06
Anticipated expiration: 2030-12-02
Also published as: JP2015119504A

Description

本発明は、周波数シンセサイザによる周波数信号を用いる無線通信装置に関する。

従来、例えばワイヤレスＬＡＮ（Local Area Network）通信などに用いられる無線通信装置について、ＰＬＬ（Phase-locked loop）によって構成される周波数シンセサイザを送信動作と受信動作とで共通に用いる構成が知られている（例えば特許文献１）。かかる構成によれば、送受信回路を集積回路として構成する場合に回路サイズを小さくできるという利点がある。

特開２００１−１１９３１７号公報

ところで、近年、通信速度の高速化や通信量の増加に伴い、周波数シンセサイザによる周波数信号を用いる無線通信装置の消費電力を低減させたいという要望が高まっている。

本発明はかかる要望に鑑みてなされたものであって、消費電力の小さい無線通信装置を提供することを目的とする。

本発明による無線通信装置は、受信モード及び送信モードのいずれかのモード指定に応じて定まる周波数信号を生成する周波数シンセサイザと、前記周波数信号を被変調信号とする送信信号を無線送信する送信部と、前記周波数信号を用いて無線信号を受信する受信部と、を含む無線通信装置であって、前記周波数シンセサイザは、制御入力電圧の変動に応じた周波数の出力周波数信号を自身のバイアス電流に基づいて生成する可変周波数発振器と、前記可変周波数発振器の前記出力周波数信号を分周して得られた信号と基準クロック信号との位相差に応じた電圧を前記制御入力電圧とするフィードバック回路と、からなり、前記可変周波数発振器は、受信モードを指定する前記モード指定に応じて前記出力周波数信号の目標周波数を低く設定し、送信モードを指定する前記モード指定に応じて前記出力周波数信号の目標周波数を高く設定し、前記目標周波数に応じて前記出力周波数信号を生成する生成部と、前記モード指定に応じて前記バイアス電流の大きさを調整するバイアス電流調整部と、を含み、前記バイアス電流調整部は、前記生成部に接続された第１の電流源と、前記モード指定に応じてオン又はオフするスイッチを介して前記生成部に接続可能に配された第２の電流源と、を含み、送信モードを指定する前記モード指定に応じて前記スイッチをオンにし、受信モードを指定する前記モード指定に応じて前記スイッチをオフにし、前記バイアス電流の大きさを送信モード指定時よりも小に調整することを特徴とする。

本発明による無線通信装置によれば、当該装置の消費電力を低減することができる。

本発明の実施例である無線通信装置の構成を示すブロック図である。周波数シンセサイザに含まれるＶＣＯの回路図である。ＶＣＯに含まれる可変容量素子の構成を示す図である。ＶＣＯに含まれる別の可変容量素子の構成を示す図である。プリスケーラを構成する一部のラッチ回路の回路図である。無線通信装置の構成を送信時における周波数と共に示すブロック図である。無線通信装置の構成を受信時における周波数と共に示すブロック図である。発振器の代わりに分周器を備えた無線通信装置の構成を受信時における周波数と共に示すブロック図である。

以下、本発明に係る実施例について添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例である無線通信装置１の構成を示すブロック図である。無線通信装置１は、例えばパーソナルコンピュータにおけるワイヤレスＬＡＮ通信などに用いられる無線通信モジュールである。

アンテナ１０は、無線信号を送受信するためのアンテナである。アンテナスイッチ２０は、モード指定信号ＳＳに応じて受信側の機能ブロック３１〜３６（以下、受信部と称する）と送信側の機能ブロック４０及び４５（以下、送信部と称する）との間で、アンテナ１０との接続を切り替えるスイッチである。モード指定信号ＳＳは、無線通信装置１内の図示せぬ例えばＣＰＵなどの制御回路から供給される。モード指定信号ＳＳが指定するモードとしては、送信モードと受信モードがある。

受信信号増幅器３１は、モード指定信号ＳＳが受信モードを指定している間にアンテナ１０に到来する無線信号をアンテナスイッチ２０を介して受信して増幅し、これを第１ミクサ３２に出力する増幅器である。

第１ミクサ３２は、受信信号増幅器３１の出力信号と、周波数シンセサイザ５０の出力周波数信号とを混合するミクサ（すなわち混合器）である。第１ミクサ３２は、受信信号増幅器３１の出力信号の周波数（例えば２５００ＭＨｚ）と、周波数シンセサイザ５０の出力周波数信号の周波数（例えば２０００ＭＨｚ）との差の周波数（例えば５００ＭＨｚ）を含む信号を出力する。

第２ミクサ３３は、第１ミクサ３２の出力信号と、発振器３６の出力信号とを混合するミクサである。第２ミクサ３３は、第１ミクサ３２からの入力信号の周波数（例えば５００ＭＨｚ）と、発振器３６の出力信号の周波数（例えば４９８ＭＨｚ）との差の周波数（例えば２ＭＨｚ）を含む信号を出力する。

ＩＦ回路３４は、第２ミクサ３３の出力信号に対してフィルタ処理及び信号増幅処理を施す回路である。復調部３５は、ＩＦ回路３４によってフィルタ処理等を施された信号に対して復調処理を施して復調信号を生成する。

発振器３６は、一定の周波数（例えば４９８ＭＨｚ）のローカル信号（以下、オシレータ信号とも称する）を生成するオシレータである。

変調部４０は、モード指定信号ＳＳが送信モードを指定している間に周波数シンセサイザ５０の出力周波数信号を被変調信号として送信データで変調する変調部である。

電力増幅器４５は、変調部４０により変調された信号を増幅する増幅器である。増幅された信号はアンテナスイッチ２０を介してアンテナ１０から無線信号として送信される。

周波数シンセサイザ５０は、ＶＣＯ(voltage controlled oscillator：電圧制御発振器)５１と、ループフィルタ５２と、チャージポンプ５３と、位相比較器５４と、プリスケーラ５５と、分周器５６と、から構成される位相同期ループ（ＰＬＬ：Phase-locked loop）であり、送信動作及び受信動作に対応して互いに異なる周波数信号（例えば２５００ＭＨｚや２０００ＭＨｚの周波数）を生成及び出力する。

ＶＣＯ５１は、ループフィルタ５２からの入力信号の電圧に応じて、モード指定信号ＳＳに応じて定まる目標周波数に収れんする周波数の周波数信号を周波数シンセサイザ５０の出力として生成する発振器である。レジスタ切替スイッチ６３は、モード指定信号ＳＳに応じて受信用設定レジスタ６１と送信用設定レジスタ６２との間で切替り、ＶＣＯ５１によって生成される周波数信号の目標周波数は、これらのレジスタ６１及び６２に保持されている周波数変更データの選択的な入力に応じて変更される。

ＶＣＯ５１は、周波数指定入力端子５１ａ及び制御電圧入力端子５１ｂを有する。周波数指定入力端子５１ａに供給される周波数変更データが、送信モードを指定するモード信号に応じて送信用設定レジスタ６２から供給されたものである場合、高い周波数（例えば２５００ＭＨｚ）を目標として、ループフィルタ５２からの制御電圧入力の変化に応じて偏倚する周波数信号を出力端子５１ｃにおいて出力する。周波数指定入力端子５１ａに供給される周波数変更データが、受信モードを指定するモード信号に応じて受信用設定レジスタ６１から供給されたものである場合、低い周波数（例えば２０００ＭＨｚ）を目標として、ループフィルタ５２からの制御電圧入力の変化に応じて偏倚する周波数信号を出力端子５１ｃにおいて出力する。また、バイアス電流切替端子５１ｄに入力されるモード指定信号ＳＳに応じてバイアス電流が制御される。

ループフィルタ５２は、帰還ループのフィルタであり、チャージポンプ５３からの入力信号を直流化して出力するローパスフィルタである。チャージポンプ５３は、位相比較器５４からの入力電圧の電圧値を上昇させる回路である。位相比較器５４は、基準クロック入力信号と分周器５６からの入力信号との間の位相差を電圧に変換して出力する回路である。基準クロック入力信号は、図示せぬ例えば水晶などの振動子によって生成される信号である。基準クロック入力信号は、例えば１ＭＨｚである。

プリスケーラ５５は、ＶＣＯ５１の差動出力信号の周波数を分周するために分周器５６の前段に接続された前置分周器である。分周器５６は、プリスケーラ５５からの入力信号の周波数を分周して位相比較器５４に与える分周器である。以下、プリスケーラ５５と分周器５６とからなる構成を分周段と称する。分周段の分周比は、モード指定信号ＳＳに応じて切り替えられる。送信モードを指定するモード指定信号ＳＳの場合における分周比は例えば１／２５００であり、受信モードを指定するモード指定信号ＳＳの場合における分周比は例えば１／２０００である。分周段は、例えば、ＶＣＯ５１の周波数信号の周波数を１／２５００とする構成と、１／２０００とする構成とを備え、モード指定信号ＳＳに応じてこれらの構成を切り替えることによって分周比を切り替える。

なお、プリスケーラ５５、分周器５６、位相比較器５４、チャージポンプ５３及びループフィルタ５２は、周波数シンセサイザ５０の出力信号としてのＶＣＯ５１の周波数信号の分周信号と基準クロック入力信号との位相差に応じたフィードバック電圧を制御電圧として制御電圧入力端子５１ｂに供給するフィードバック回路を構成している。

受信用設定レジスタ６１は、受信動作時におけるＶＣＯ５１の目標周波数を設定するための周波数変更データを保持するレジスタである。送信用設定レジスタ６２は、送信動作時におけるＶＣＯ５１の目標周波数を設定するための周波数変更データを保持するレジスタである。周波数変更データは、ＶＣＯ５１によって生成される周波数信号の目標周波数を送信時と受信時とで切り替えるためのデータである。

レジスタ切替スイッチ６３は、モード指定信号ＳＳに応じて、受信用設定レジスタ６１と送信用設定レジスタ６２との間で、ＶＣＯ５１との接続を切り替えるスイッチである。レジスタ切替スイッチ６３は、モード指定信号ＳＳが送信モードを指定している場合には送信用設定レジスタ６２の側にスイッチ接続し、受信モードを指定している場合には受信用設定レジスタ６１の側にスイッチ接続する。モード指定信号ＳＳは、無線通信装置１内の図示せぬ例えばＣＰＵなどの制御回路から供給される。

図２は、ＶＣＯ５１の回路図である。トランジスタ７１及び７２の各々は、例えばｎＭＯＳ（negative Metal-Oxide-Semiconductor）電界効果トランジスタである。トランジスタ７１のソースはコイル７３の一端に接続され、トランジスタ７２のソースはコイル７３の他端に接続されている。トランジスタ７１及び７２の各々のドレインは電流源７４Ｒに直接接続され、電流源７４Ｌに電流源用スイッチ７９を介して接続されている。トランジスタ７１のゲートはトランジスタ７２のソースに接続され、トランジスタ７２のゲートはトランジスタ７１のソースに接続されている。コイル７３は電源電位に接続されている。

コイル７３の一端（端子Ｔ１）と接地電位との間には可変容量素子７５Ｌが接続され、コイル７３の他端（端子Ｔ２）と接地電位との間には可変容量素子７５Ｒが接続されている。可変容量素子７５Ｌ及び７５Ｒの容量値は、制御電圧入力端子５１ｂに入力されるループフィルタ５２からの制御電圧に基づいて変更される。

また、コイル７３の一端（端子Ｔ３）と接地電位との間には可変容量素子７６Ｌが接続され、コイル７３の他端（端子Ｔ４）と接地電位との間には可変容量素子７６Ｒが接続されている。可変容量素子７６Ｌ及び７６Ｒの容量値は、周波数指定入力端子５１ａに入力された周波数変更データの内容に基づいて設定される。モード指定信号ＳＳに応じて受信用設定レジスタ６１及び送信用設定レジスタ６２のいずれか一方が選択され、当該選択された側のレジスタに保持されている周波数変更データが周波数指定入力端子５１ａに入力される。周波数変更データは、デコーダ７７によって例えば二進数の「０１０１」などのデータにデコードされて可変容量素子７６Ｌ及び７６Ｒの各々に供給される。

電流源用スイッチ７９は、バイアス電流切替端子５１ｄに入力されるモード指定信号ＳＳに応じてオン／オフする。送信モードを指定するモード指定信号ＳＳが入力された場合には電流源用スイッチ７９はオンし、受信モードを指定するモード指定信号ＳＳが入力された場合には電流源用スイッチ７９はオフする。

かかる構成により、ＶＣＯ５１は、周波数信号を生成してこれをコイル７３の一端に設けられた出力端子５１ｃにおいて出力する。ＶＣＯ５１は、バイアス電流が大となるほど高い周波数で動作できる可変周波数発振器である。第１ミクサ３２、電力増幅器４５及びプリスケーラ５５（図１）には、出力端子５１ｃにおける周波数信号が供給される。図５によって後述する形態のプリスケーラ５５を用いる場合、ＶＣＯ５１は、端子５１ｃ及び５１ｃｃを介して正逆位相の周波数信号をプリスケーラ５５に供給する。

また、モード指定信号ＳＳに応じて電流源用スイッチ７９がオン／オフすることにより、電流源７４Ｒ及び／又は電流源７４Ｌによって生成されるバイアス電流が制御される。

図３は、可変容量素子７５Ｌの構成を示す図である。可変容量ダイオード８１は、アノード−カソード間に加えられる電圧に応じて静電容量が変化するダイオード（いわゆるバラクタ）である。可変容量ダイオード８１のアノード端にはコンデンサ８２及び抵抗８３がそれぞれ接続されている。可変容量ダイオード８１のアノード端には抵抗８３を介してループフィルタ５２（図１）からの信号が入力される。ループフィルタ５２からの入力信号の電圧値が大きい程、可変容量ダイオード８１の容量値は小さくなる。可変容量素子７５Ｌの端子８４は、図２における端子Ｔ１に接続される。可変容量素子７５Ｒは、可変容量素子７５Ｌと同じ構成であり、端子８４は、図２における端子Ｔ２に接続される。

図４は、可変容量素子７６Ｌの構成を示す図である。トランジスタ９１、９３、９５及び９７の各々は、例えばｎＭＯＳ電界効果トランジスタである。コンデンサ９２がトランジスタ９１のソースと端子９９との間に接続され、コンデンサ９４がトランジスタ９３のソースと端子９９との間に接続され、コンデンサ９６がトランジスタ９５のソースと端子９９との間に接続され、コンデンサ９８がトランジスタ９７のソースと端子９９との間に接続されている。トランジスタ９１、９３、９５及び９７の各々のドレインは接地電位に接続されている。トランジスタ９１、９３、９５及び９７の各々のゲートには受信用設定レジスタ６１に保持されている周波数変更データ及び送信用設定レジスタ６２に保持されている周波数変更データのいずれか一方が選択的に入力される。可変容量素子７６Ｌの端子９９は、図２における端子Ｔ３に接続される。可変容量素子７６Ｒは、可変容量素子７６Ｌと同じ構成であり、端子９９は、図２における端子Ｔ４に接続される。

図５は、プリスケーラ５５を構成する一部のラッチ回路１００の回路図である。図５の構成は、プリスケーラ５５がＶＣＯ５１の出力端子５１ｃ及び５１ｃｃから出力周波数信号の供給を受ける場合の構成である。

抵抗１０１及び１０２の各々の一端は電源電圧に接続されている。抵抗１０１の他端はトランジスタ１０３のソースに接続されている。抵抗１０２の他端はトランジスタ１０４のソースに接続されている。

トランジスタ１０３のソース側に設けられた端子Ｔ５、及びトランジスタ１０４のソース側に設けられた端子Ｔ６の各々からデータが出力される。ラッチ回路１００がプリスケーラ５５における最終段のラッチ回路である場合には、端子Ｔ５から出力されるデータがプリスケーラ５５による分周信号として分周器５６（図１）に出力される。ラッチ回路１００の後段に図示せぬラッチ回路が存在する場合には、端子Ｔ５及びＴ６の各々のデータは当該後段のラッチ回路に出力される。

トランジスタ１０３のゲートはトランジスタ１０４のソースに接続されている。トランジスタ１０４のゲートはトランジスタ１０３のソースに接続されている。トランジスタ１０５のソースはトランジスタ１０３のソースに接続されている。トランジスタ１０６のソースはトランジスタ１０４のソースに接続されている。トランジスタ１０５及び１０６の各々のゲートには図示せぬ前段のラッチからのデータ又は図示せぬ最終段のラッチからのデータが入力される。

トランジスタ１０５及び１０６の各々のドレインは、トランジスタ１０７のソースに接続されている。トランジスタ１０３及び１０４の各々のドレインは、トランジスタ１０８のソースに接続されている。トランジスタ１０７のゲートには、ＶＣＯ５１の出力端子５１ｃからの周波数信号が入力され、トランジスタ１０８のゲートには、ＶＣＯ５１の出力端子５１ｃｃからの周波数信号が入力される。トランジスタ１０７及び１０８の各々のドレインは、電流源１０９Ｒに直接接続され、且つ電流源切替スイッチ１１０を介して電流源１０９Ｌに接続されている。電流源１０９Ｒ及び１０９Ｌは、ラッチ回路１００の動作のためのバイアス電流を生成する定電流源である。

電流源用スイッチ１１０は、モード指定信号ＳＳに応じてオン／オフする。送信モードを指定するモード指定信号ＳＳが入力された場合には電流源用スイッチ１１０はオンし、受信モードを指定するモード指定信号ＳＳが入力された場合には電流源用スイッチ１１０はオフする。

ラッチ回路１００は、プリスケーラ５５の分周比に応じて複数段直列に接続される。例えば２分周とする場合にはラッチ回路１００は２段直列に接続されてＤフリップフロップ回路が構成される。この場合、前段のラッチ回路１００における端子Ｔ５及びＴ６からの出力データは、後段のラッチ回路１００におけるトランジスタ１０５及び１０６のゲートに入力される。後段のラッチ回路１００における端子Ｔ５及びＴ６からの出力データは、前段のラッチ回路１００におけるトランジスタ１０５及び１０６のゲートに折り返し入力される。かかるＤフリップフロップ回路の接続段数をモード指定信号ＳＳに応じて変更することにより、分周比を変更できる。

以下、無線通信装置１の動作について説明する。先ず、無線通信装置１内の図示せぬ例えばＣＰＵなどの制御回路から、送信モードを指定するモード指定信号ＳＳが供給された場合について説明する。

図６は、無線通信装置１の構成を送信時における周波数と共に示すブロック図である。アンテナスイッチ２０は、送信モードを指定するモード指定信号ＳＳに応じて、スイッチ接続を送信部４０及び４５の側へ切り替える。ＶＣＯ５１の電流源用スイッチ７９（図２）は、バイアス電流切替端子５１ｄに入力されるモード指定信号ＳＳに応じてオンする。プリスケーラ５５の電流源用スイッチ１００（図５）は、モード指定信号ＳＳに応じてオンする。プリスケーラ５５及び分周器５６の分周比がモード指定信号ＳＳに応じて切り替えられる。送信時における当該分周比は例えば１／２５００である。

また、レジスタ切替スイッチ６３は、モード指定信号ＳＳに応じて、スイッチ接続を送信用設定レジスタ６２の側へ切り替える。ここで、コンデンサ９２、９４、９６及び９８の容量値は、それぞれ例えば１ｐＦ、２ｐＦ、４ｐＦ及び８ｐＦである。これらのコンデンサに直列に接続されたトランジスタ９１、９３、９５及び９７のオン／オフにより、端子９９と接地電位との間の容量値を１〜１５ｐＦの範囲で変更できる。

送信用設定レジスタ６２に保持されている周波数変更データが周波数指定入力端子５１ａに入力される。周波数変更データは、デコーダ７７によって例えば二進数の「１１１０」にデコードされ、可変容量素子７６Ｌ（図２）に供給される。可変容量素子７６Ｌのトランジスタ９１、９３、９５及び９７（図４）には、論理値「１」、「１」、「１」、「０」がそれぞれ入力される。この場合、トランジスタ９１、９３及び９５はオン、トランジスタ９７はオフする。これにより、トランジスタ９１、９３及び９５に直列に接続されているコンデンサ９２、９４及び９６の一端の電位が接地電位となる。コンデンサ９２、９４及び９６がオンした場合、端子９９と接地電位との間の容量値は７ｐＦとなる。すなわち、図２のＶＣＯ５１の端子Ｔ３に７ｐＦの容量が接続される。可変容量素子７６Ｒ（図２）も同様の構成なので、図２のＶＣＯ５１の端子Ｔ４にも７ｐＦの容量が接続される。７ｐＦという比較的小さい容量がコイル７３の両端に接続されるので、ＶＣＯ５１の出力周波数信号の目標周波数は比較的高くなる。

ループフィルタ５２からの入力信号は、図２の可変容量素子７５Ｌ及び７５Ｒにそれぞれ供給される。可変容量素子７５Ｌの回路は図３に示される。ループフィルタ５２からの入力信号は抵抗８３（図３）を介して可変容量ダイオード８１に供給される。当該入力信号の電圧が比較的大きい場合には、可変容量ダイオード８１の容量値は比較的小さくなる。逆に、当該入力信号の電圧が比較的小さい場合には、可変容量ダイオード８１の容量値は比較的大きくなる。ループフィルタ５２からの入力信号の電圧値は例えば０．５〜１．５Ｖの間で変動し、可変容量ダイオード８１の容量値は例えば１〜３ｐＦの間で変動する。かかる構成により、端子８４（図２における端子Ｔ１）と接地電位との間に接続される可変容量値が、ループフィルタ５２からの入力信号に応じて例えば１〜３ｐＦの間で微調整される。可変容量素子７５Ｒ（図２）も同様の構成なので、図２のＶＣＯ５１の端子Ｔ２と接地電位との間に接続される可変容量値が微調整される。

このように、可変容量素子７５Ｌ及び７５Ｒは、容量値を例えば１〜１５ｐＦの間で変更してＶＣＯ５１の周波数信号の目標周波数を比較的大きい幅で調整するのに対し、可変容量素子７６Ｌ及び７６Ｒは、容量値を例えば１〜３ｐＦの間で変更して周波数信号の周波数を微調整する。送信時には上記の如き設定により、周波数シンセサイザ５０の出力周波数信号の目標周波数が比較的大きい値（例えば２５００ＭＨｚ）に調整されると共に、ループフィルタ５２からの入力信号に応じて微調整される。

また、モード指定信号ＳＳに応じてＶＣＯ５１に含まれる電流源切替スイッチ７９（図２）がオンし、電流源７４Ｌが接続される。また、モード指定信号ＳＳに応じて、プリスケーラ５５を構成するラッチ回路１００に含まれる電流源切替スイッチ１１０（図５）がオンし、電流源１０９Ｌが接続される。上記の通り、可変容量素子７５Ｌ〜７６Ｒにより、送信時におけるＶＣＯ５１の発振する周波数は比較的大きくなる。周波数信号の周波数が大きい程、大きい消費電力が必要になるので、電流源７４Ｌ及び１０９Ｌを接続して送信時における供給電流を比較的大きくするのである。

周波数シンセサイザ５０の出力周波数信号は、変調部４０によって変調され、電力増幅器４５に供給される。電力増幅器４５は、変調信号を増幅し、これをアンテナスイッチ２０を介してアンテナ１０から無線送信する。

次に、無線通信装置１内の図示せぬ例えばＣＰＵなどの制御回路から、受信モードを指定するモード指定信号ＳＳが供給された場合について説明する。

図７は、無線通信装置１の構成を受信時における周波数と共に示すブロック図である。アンテナスイッチ２０は、受信モードを指定するモード指定信号ＳＳに応じて、スイッチ接続を受信部３１〜３６の側へ切り替える。ＶＣＯ５１の電流源用スイッチ７９（図２）は、バイアス電流切替端子５１ｄに入力されるモード指定信号ＳＳに応じてオフする。プリスケーラ５５の電流源用スイッチ１００（図５）は、モード指定信号ＳＳに応じてオフする。プリスケーラ５５及び分周器５６の分周比がモード指定信号ＳＳに応じて切り替えられる。受信時における当該分周比は例えば１／２０００である。また、レジスタ切替スイッチ６３は、モード指定信号ＳＳに応じて、スイッチ接続を受信用設定レジスタ６１の側へ切り替える。

受信用設定レジスタ６１に保持されている周波数変更データが周波数指定入力端子５１ａに入力される。周波数変更データは、デコーダ７７によって例えば二進数の「０１１１」にデコードされ、可変容量素子７６Ｌ（図２）に供給される。可変容量素子７６Ｌのトランジスタ９１、９３、９５及び９７（図４）には、論理値「０」、「１」、「１」、「１」がそれぞれ入力される。この場合、トランジスタ９１はオフ、トランジスタ９３、９５及び９７はオンする。これにより、トランジスタ９３、９５及び９７に直列に接続されているコンデンサ９４、９６及び９８の一端が接地電位となる。コンデンサ９４、９６及び９８の容量値がそれぞれ例えば２ｐＦ、４ｐＦ及び８ｐＦである場合、端子９９と接地電位との間の容量値は１４ｐＦとなる。すなわち、図２のＶＣＯ５１の端子Ｔ３に１４ｐＦの容量が接続される。可変容量素子７６Ｒ（図２）も同様の構成なので、図２のＶＣＯ５１の端子Ｔ４にも１４ｐＦの容量が接続される。送信時の容量（上記の例では７ｐＦ）よりも大きい例えば１４ｐＦの容量がコイル７３の両端に接続されるので、ＶＣＯ５１の出力周波数信号の目標周波数は送信時よりも小さくなる。

ループフィルタ５２からの入力信号は、図２の可変容量素子７５Ｌ及び７５Ｒにそれぞれ供給される。可変容量素子７５Ｌの回路は図３に示される。可変容量素子７５Ｌは送信時と同様に動作する。ループフィルタ５２からの入力信号の電圧値は例えば０．５〜１．５Ｖの間で変動し、可変容量ダイオード８１の容量値は例えば１〜３ｐＦの間で変動する。端子８４（図２における端子Ｔ１）と接地電位との間に接続される可変容量値が、ループフィルタ５２からの入力信号に応じて例えば１〜３ｐＦの間で微調整される。可変容量素子７５Ｒ（図２）も同様の構成なので、図２のＶＣＯ５１の端子Ｔ２と接地電位との間に接続される可変容量値が微調整される。

受信時には上記の如き設定により、周波数シンセサイザ５０の出力周波数信号の目標周波数が比較的小さい値（例えば２０００ＭＨｚ）に調整されると共に、ループフィルタ５２からの入力信号に応じて微調整される。

また、モード指定信号ＳＳに応じて、ＶＣＯ５１に含まれる電流源切替スイッチ７９（図２）がオフし、電流源７４Ｌが切り離される。また、モード指定信号ＳＳに応じて、プリスケーラ５５を構成するラッチ回路１００に含まれる電流源切替スイッチ１１０（図５）がオフし、電流源１０９Ｌが切り離される。上記の通り、可変容量素子７５Ｌ〜７６Ｒにより、受信時におけるＶＣＯ５１の周波数信号の目標周波数は比較的小さくなる。周波数信号の周波数が小さい程、消費電力も小さくすむので、電流源７４Ｌ及び１０９Ｌを切り離して受信時における消費電力を受信時よりも低減するのである。

アンテナ１０によって受信された無線受信信号は、アンテナスイッチ２０を介して受信信号増幅器３１に供給される。無線受信信号の周波数は例えば２５００ＭＨｚである。受信信号増幅器３１によって増幅された無線受信信号（以下、増幅受信信号と称する）は第１ミクサ３２に供給される。第１ミクサ３２には、周波数シンセサイザ５０の出力周波数信号も供給される。当該出力周波数信号の周波数は例えば２０００ＭＨｚである。

第１ミクサ３２は、受信信号増幅器３１からの増幅受信信号と、周波数シンセサイザ５０の出力周波数信号とを混合し、これらの信号の周波数の差である周波数５００ＭＨｚを含む信号を出力する。

第２ミクサ３３には、第１ミクサ３２の出力信号が供給される。また、第２ミクサ３３には、発振器３６の出力信号も供給される。当該出力信号の周波数は例えば４９８ＭＨｚである。第２ミクサ３３は、第１ミクサ３２の出力信号と、発振器３６の出力信号とを混合し、これらの信号の周波数の差である周波数２ＭＨｚを含む信号を出力する。

ＩＦ回路３４は、第２ミクサ３３の出力信号に対してフィルタ処理及び信号増幅処理を施す。復調部３５は、ＩＦ回路３４によってフィルタ処理等を施された信号に対して復調処理を施して復調信号を出力する。

このように、本実施例による無線通信装置１は、２つのミクサ（すなわち第１ミクサ３２及び第２ミクサ３３）を備え、アンテナ１０によって受信された無線信号の周波数（例えば２５００ＭＨｚ）を段階的に減じて所望の周波数（例えば２ＭＨｚ）の復調信号を生成する。発振器３６の信号に基づいて周波数を減ずる後段のミクサ（すなわち第２ミクサ３３）を備えたことにより、受信動作時における前段のミクサ（すなわち第１ミクサ３２）への周波数シンセサイザ５０の出力信号の周波数を格段に小さくすることができる（例えば２０００ＭＨｚ）。

仮に、本実施例とは異なり第１ミクサ３２のみを備える構成の場合に、無線信号の周波数２５００ＭＨｚを所望の周波数２ＭＨｚの信号を生成するには、受信動作時における周波数シンセサイザ５０の出力周波数信号の周波数を２４９８ＭＨｚにしなければならず、出力周波数信号の周波数を小さくできない。周波数シンセサイザの消費電力はその周波数が高いほど大きくなると考えられ、送信時と受信時ともにほぼ同じ周波数を用いる従来の無線通信装置の場合には、消費電力も送信時と受信時とでほぼ同じとなる。これに対して、本実施例による無線通信装置１は、２つのミクサを備えることにより、受信動作時における周波数シンセサイザ５０の出力信号の周波数を格段に小さくすることができる。

また、本実施例による無線通信装置１は、ＶＣＯ５１に可変容量素子７５Ｌ〜７６Ｒを備え、受信用設定レジスタ６１及び送信用設定レジスタ６２の各々が保持する周波数変更データの選択的な入力により、受信時におけるＶＣＯ５１の周波数信号の目標周波数を送信時における目標周波数よりも小さくするとともに、受信モードを指定するモード指定信号ＳＳに応じて受信時に電流源７４Ｌを切り離すことによって周波数シンセサイザ５０の消費電力を低減する。更に、プリスケーラ５５を構成するラッチ回路１００の電流源１０９Ｌについても、受信時に電流源７４Ｌを切り離すことによって周波数シンセサイザ５０の消費電力を低減する。このように、受信時における周波数シンセサイザ５０の出力周波数信号の目標周波数を小さくし、それに伴って周波数シンセサイザ５０の消費電力を小さくすることができる。

また、一般に無線通信装置においては受信動作時間が送信動作時間よりも長いが、本実施例による無線通信装置１は受信動作時における周波数シンセサイザ５０の消費電力を送信時よりも低減できるので、周波数シンセサイザ５０の全体の消費電力を効率的に低減させることができる。

また、一般に例えばボタン電池などで動作する近距離用の無線通信装置の場合、送信時の消費電力に対して、受信時に用いられる例えば復調部などの消費電力は比較的大きい。本実施例による無線通信装置１は、受信動作時における周波数シンセサイザ５０の消費電力を低減させるので受信動作時における電圧降下量も低減すると考えられる。それ故、無線通信装置に用いられる電池を小型化しても、電圧降下量による誤動作を引き起こさないという効果も奏する。

＜変形例＞
図８は、発振器３６の代わりに４分周器３７を備えた無線通信装置１の構成を受信時における周波数と共に示すブロック図である。

当該構成においては、プリスケーラ５５及び分周器５６の分周比や、受信用設定レジスタ６１の周波数変更データ及び可変容量素子７６Ｌ（図２）のコンデンサ９２、９４、９６及び９８（図４）の容量値を調整して、周波数シンセサイザ５０の出力信号の周波数を例えば１９９８．４ＭＨｚとする。

第１ミクサ３２は、受信信号増幅器３１の出力信号と、周波数シンセサイザ５０の出力周波数信号とを混合して、これらの信号の周波数の差である周波数５０１．６ＭＨｚの信号を出力する。

４分周器３７は、周波数シンセサイザ５０の出力信号の周波数１９９８．４ＭＨｚの１／４の周波数４９９．６ＭＨｚの分周信号を出力する。

第２ミクサ３３は、第１ミクサ３２からの出力信号と、発振器３６の出力分周信号とを混合して、これらの信号の周波数の差である周波数周波数２ＭＨｚの信号を出力する。

ＩＦ回路３４は第２ミクサ３３の出力信号に対してフィルタ処理等を施し、復調部３５は当該フィルタ処理等を施された信号に対して復調処理を施して復調信号を出力する。

このように、４分周器３７によって第２ミクサ３３への信号を生成するので、発振器３６を備えることなく、所望の例えば周波数２ＭＨｚの復調信号を生成できる。

１無線通信装置
１０アンテナ
２０アンテナスイッチ
３１受信信号増幅器（増幅段）
３２第１ミクサ
３３第２ミクサ
３４ＩＦ回路
３５復調部（復調段）
３６発振器
３７４分周器
４０変調部
４５電力増幅器
５０周波数シンセサイザ
５１ＶＣＯ
５２ループフィルタ
５３チャージポンプ
５４位相比較器
５５プリスケーラ
５６分周器
６１受信用設定レジスタ（設定データ保持部）
６２送信用設定レジスタ（設定データ保持部）
６３レジスタ切替スイッチ
７１、７２トランジスタ
７３コイル
７４Ｒ、７４Ｌ電流源
７５Ｌ、７５Ｒ、７６Ｌ、７６Ｒ可変容量素子
７７デコーダ
７９電流源用スイッチ
８１可変容量ダイオード
８２コンデンサ
８３抵抗
９２、９４、９６、９８コンデンサ
９１、９３、９５、９７トランジスタ
１００ラッチ回路
１０１、１０２抵抗
１０３〜１０８トランジスタ
１０９Ｒ、１０９Ｌ電流源
１１０電流源用スイッチ

Claims

受信モード及び送信モードのいずれかのモード指定に応じて定まる周波数信号を生成する周波数シンセサイザと、前記周波数信号を被変調信号とする送信信号を無線送信する送信部と、前記周波数信号を用いて無線信号を受信する受信部と、を含む無線通信装置であって、
前記周波数シンセサイザは、
制御入力電圧の変動に応じた周波数の出力周波数信号を自身のバイアス電流に基づいて生成する可変周波数発振器と、
前記可変周波数発振器の前記出力周波数信号を分周して得られた信号と基準クロック信号との位相差に応じた電圧を前記制御入力電圧とするフィードバック回路と、からなり、
前記可変周波数発振器は、受信モードを指定する前記モード指定に応じて前記出力周波数信号の目標周波数を低く設定し、送信モードを指定する前記モード指定に応じて前記出力周波数信号の目標周波数を高く設定し、
前記目標周波数に応じて前記出力周波数信号を生成する生成部と、前記モード指定に応じて前記バイアス電流の大きさを調整するバイアス電流調整部と、を含み、
前記バイアス電流調整部は、前記生成部に接続された第１の電流源と、前記モード指定に応じてオン又はオフするスイッチを介して前記生成部に接続可能に配された第２の電流源と、を含み、
送信モードを指定する前記モード指定に応じて前記スイッチをオンにし、
受信モードを指定する前記モード指定に応じて前記スイッチをオフにし、前記バイアス電流の大きさを送信モード指定時よりも小に調整することを特徴とする無線通信装置。
前記フィードバック回路は、前記モード指定に応じて分周比が変化する分周段を含み、
前記分周段は、前記モード指定によって定まる分周比にて分周動作をなすプリスケーラと、前記プリスケーラの分周出力を前記モード指定によって定まる分周比にて分周する分周器とからなり、
前記可変周波数発振器は、前記出力周波数信号を前記プリスケーラに供給することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
受信モード指定時における前記周波数信号の目標周波数を設定するための周波数変更データを保持する受信用設定レジスタと、
送信モード指定時における前記周波数信号の目標周波数を設定するための周波数変更データを保持する送信用設定レジスタと、
を含み、
前記可変周波数発振器は、前記モード指定に応じて、前記受信用設定レジスタ又は前記送信用設定レジスタに保持された前記周波数変更データに基づいて前記目標周波数を設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信装置。
前記可変周波数発振器と前記受信用設定レジスタおよび前記送信用設定レジスタのうちのいずれか一方とを接続し、前記モード指定に応じて前記接続を切り替えるレジスタ切替スイッチを含むことを特徴とする請求項３に記載の無線通信装置。