JPH05206890A

JPH05206890A - 双方向無線通信装置

Info

Publication number: JPH05206890A
Application number: JP4012391A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Miyoshi; 達夫三好
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 1992-01-27
Filing date: 1992-01-27
Publication date: 1993-08-13

Abstract

(57)【要約】【目的】双方向無線通信装置において、局部発振器を
送受信兼用し、大幅な小型化、低消費電力化を行う。【構成】本発明においては双方向無線通信装置におい
て、複数個の受信混合器と偶数個の同一変調特性をもっ
た局部発信器とを具備させ、前記混合器に偶数個の同一
変調特性をもった局部発信器出力を注入し、前記局部発
信器の１つを送信用局部発信器と兼用利用した。また、
送信周波数と受信周波数差を受信機第一中間周波数とし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は双方向無線通信装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】双方向無線通信装置は２つの周波数を利
用して同時に送信および受信を可能とした無線通信機で
ある。たとえば、４００ＭＨｚ帯特定小電力無線を例に
すると、送信周波数は４２９．９ＭＨｚ帯、受信周波数
は４４９．８ＭＨｚ帯という具合にである。

【０００３】送信回路を簡易に構成するためには、変調
方式は局部発振器に直接変調する直接変調方式が一般的
である。しかし、変調されている送信用局部発振器を受
信機の局部発振器として利用すると送信変調波がそのま
ま受信検波器に現れてしまい使いものにならない。その
ため、従来の双方向無線通信装置においては、送信用と
受信用と２つの局部発振器に分ける必然性があった。

【０００４】近年、周波数の有効利用が盛んに騒がれ、
周波数を無駄なく有効に利用するＭＣＡ（多チャネル自
動周波数選択）方式が一般的になってきた。４００ＭＨ
ｚ帯特定小電力無線を例にとると制御チャネルを含め、
１０ペア分の周波数が用意されている。多チャネル時代
となった現代、周波数を切り替える手段としては、水晶
発振切り替え方式やＰＬＬシンセサイザー方式などがあ
げられる。

【０００５】前者はチャネル周波数分の水晶を用意して
ダイオードスイッチングする方式であり、後者はひとつ
の発振器を基準にして、その周波数を分周等の処理をし
て複数の周波数をつくりだす方式である。現代は後者の
ＰＬＬシンセサイザー方式が経済面から有利であり一般
的に使われている。図３に従来の双方向無線通信装置ブ
ロック図の一例を示す。

【０００６】１はアンテナ、１０は送信用ＰＬＬシンセ
サイザーブロック、２０は送信ブロック、３０は受信ブ
ロック、５０は受信用ＰＬＬシンセサイザーブロックで
ある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ＰＬＬシンセ
サイザーは多くの部品を有し、また、発振周波数が高く
なると比較周波数まで分周する分周比も高くなり、その
分、フリップフロップなどによる分周回路等も増し、多
くの電力を消費することになる。従来の双方向無線通信
装置においては、送信用と受信用２つの局部発振器が必
要であり、そのため、ＭＣＡ方式においては２つのＰＬ
Ｌシンセサイザーが必要不可欠である。これらは、電子
機器の求める小型化、低消費電力化、安価等の大きな妨
げとなっていた。また、それ以外にもＰＬＬシンセサイ
ザーを制御するためのバスラインも２系統必要であり、
基板面積の増大を引き起こし、また、周波数制御プログ
ラムも２系統分必要であり、プログラムの繁雑化とプロ
グラムステップ数の増大によるメモリー容量の増大を引
き起こしていた。

【０００８】また、これら、２つのＰＬＬシンセサイザ
ーは異なった周波数で発振しているため、互いに周波数
干渉をおこすことがあった。たとえば、従来例に示すよ
うに受信の第一中間周波数が２１．７ＭＨｚで下側発振
の場合、受信周波数は４２８．１ＭＨｚとなり、送信局
発の４２９．９ＭＨｚと互いに干渉しあい、送信スプリ
アス、受信スプリアスの増大、または、Ｓ／Ｎの悪化等
を引き起こす要因ともなっていた。

【０００９】このように従来の双方向無線通信装置は数
多くの欠点を有していた。

【００１０】

【課題を解決しようとする手段】本発明においては双方
向無線通信装置において、複数個の受信部混合器と偶数
個の同一変調特性をもった局部発信器とを具備し、前記
混合器に偶数個の同一変調特性をもった局部発信器出力
を注入し、前記局部発信器の１つを送信用局部発信器と
兼用利用した。

【００１１】また、送信周波数と受信周波数差を受信機
第一中間周波数とした。

【００１２】

【作用】これらの構成により、変調された局部発信器が
受信機混合器へと入力されるが、同一変調特性をもった
偶数個の局部発信器が混合器へ入力されるため、変調さ
れた局部発信器の変調成分は相殺され、検波器において
正常な受信が可能となる。

【００１３】

【実施例】次に、本発明の実施例を４００ＭＨｚ帯特定
小電力無線局のデータ伝送システムを例にとり説明す
る。データ伝送に割り当てられた４００ＭＨｚ帯特定小
電力無線局の周波数は４２９．９２５０ＭＨｚから４２
９．９２５０ＭＨｚと４４９．７１２５ＭＨｚから４４
９．８２５０ＭＨｚであり、周波数間隔は送受信ともに
１２．５ＫＨｚである。

【００１４】つまり、法的に割り当てられた送信受信周
波数差は１９．９ＭＨｚである。本発明においては第一
中間周波数を送受信周波数差とする必要があり、したが
って実施例においては第一中間周波数は１９．９ＭＨｚ
となる。なお、実施例においては送信に４２９ＭＨｚ
帯、受信に４４９ＭＨｚ帯を用いることとし、第２中間
周波数は一般的である４５５ＫＨｚ、第２周波数変換器
のヘテロダインは下側、つまり第２局部発振周波数は１
９．４４５ＭＨｚとする。

【００１５】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明
する。図１は本発明の双方向無線通信装置の一実施例を
示すブロック図である。１はアンテナ、１０はＰＬＬシ
ンセサイザーブロック、２０は送信ブロック、３０は受
信ブロック、４１は変調特性補正回路である。従来の双
方向無線機と大きく異なる点は、ＰＬＬシンセサイザー
ユニットが一系統しかない点と、受信の第２局部発振器
に送信部と同様な変調をかけている点である。次に順を
追ってこれらの動作を詳細に説明する。

【００１６】まずはじめにＰＬＬシンセサイザーユニッ
ト１０を説明する。１１はＶＣＯ、１２はローパスフィ
ルタ、１３はチャージポンプ、１４はプリスケーラ、１
５はプログラマブルディバイダ、１６は位相比較器、１
７は分周器、１８は基準発振器である。１１はＶＣＯで
あり、電圧制御型発振回路とも呼ばれ、周波数コントロ
ール端子に直流電圧を印加し、その電圧を変えることに
より、発振周波数が変化する。まず、ＰＬＬシンセサイ
ザーは目的の発振周波数にあわせたＰＬＬセットデータ
をマイクロコンピュータが発し、それにあわせプリスケ
ーラ１４およびプログラマブルディバイダの分周比を決
定する。

【００１７】位相比較器は、ＶＣＯ１１をプリスケーラ
１４とプログラマブルディバイダとに分周された信号
と、基準発振器を分周器１７に分周された信号とが入力
され、それらの位相差がなくなるように位相比較器出力
を制御する。実施例においては位相比較器の比較周波数
はチャネルステップである１２．５ＫＨｚである。１３
のチャージポンプは、位相比較器の出力そのままではＶ
ＣＯ１１を制御できないため、位相比較器の出力をＶＣ
Ｏが制御可能なレベルまで増幅する役目を果たす。１２
のローパスフィルタはチャージポンプでとりきれなかっ
た比較周波数成分の漏れを取り除き、ＰＬＬシンセサイ
ザーのＣ／Ｎ特性等を向上する役目を果たす。

【００１８】実施例において、ＰＬＬシンセサイザーの
ＶＣＯ１１に直接変調をかける直接変調方式を示してい
るが、良好な変調特性を確保するために基準発振器１８
に変調をかけてもかまわない。たとえば、送信を４２
９．９０００ＭＨｚ、受信を４４９．８０００ＭＨｚと
した場合、ＰＬＬシンセサイザー１０の発振周波数は４
２９．９０００ＭＨｚとなる。

【００１９】次に送信ブロック２０について説明する。
２１はバンドパスフィルタ、２２は終段増幅器、２３は
緩衝増幅器である。２１のバンドパスフィルタには、実
施例においては小型でＱの高いＳＡＷフィルタが用いら
れている。ここでは中心周波数４２９．９ＭＨｚ、通過
帯域２ＭＨｚのものが利用されている。緩衝増幅器２３
および終段増幅器２２において高周波増幅され、バンド
パスフィルタ２１を通過後約１０ｍＷの高周波電力とな
る。次に受信ブロックについて説明する。

【００２０】３１はバンドパスフィルタ、３２は高周波
増幅器、３３は第一混合器、３４は第一中間周波フィル
タ、３５は第一中間周波増幅器、３６は第２混合器、３
７は第２中間周波増幅器、３８は第２中間周波増幅器、
３９は検波器、４０は第２局部発振器である。バンドパ
スフィルタ３１は目的の周波数のみを通過し、スプリア
スなどの受信を抑える役目をする。実施例では、中心周
波数４４９．８ＭＨｚ、通過帯域２ＭＨｚのＳＡＷフィ
ルタが利用されている。

【００２１】また、バンドパスフィルタ２１とバンドパ
スフィルタ３１は送信および受信が互いに悪影響を及ぼ
さないようなサーキュレータとしての働きもする。バン
ドパスフィルタ３２を通過した受信電波は高周波増幅器
３２において高周波増幅され、第一混合器において、Ｐ
ＬＬシンセサイザーユニットで生成された４２９．９Ｍ
Ｈｚの高周波信号とミックスされ、その差の成分である
１９．９ＭＨｚがバンドパスフィルタ３４によって取り
除かれる。ここでは、中心周波数１９．９ＭＨｚ、受信
帯域約１２ＫＨｚのモノシリッククリスタルフィルタ
（ＭＣＦ）が利用される。そして、バンドパスフィルタ
を通過した電波は第一中間周波増幅器において増幅さ
れ、第２混合器３６へ入力される。

【００２２】第２混合器においては、第２局部発振器で
発振された１９．４４５ＭＨｚと第一中間周波である１
９．９ＭＨｚが混合され、その差成分である４５５ＫＨ
ｚのみがバンドパスフィルタ３７によって取り除かれる
その後、第２中間周波増幅器において４５５ＫＨｚが増
幅され、検波器３９において検波される。なお、実施例
においてはバンドパスフィルタ３７はセラミックフィル
タを用い、中心周波数は４５５ＫＨｚ、通過帯域幅は約
１２ＫＨｚである。

【００２３】ここで、第２局部発振器４０は従来の双方
向無線機と異なり、ＰＬＬシンセサイザーユニット１０
と同様な変調特性を得ている。ＰＬＬシンセサイザーユ
ニットと第２局部発振器の変調特性は、変調周波数特
性、変調度特性、位相特性とも同様な特性のものが必要
であり、実施例においては変調特性補正器４１として位
相補正器を第２局部発振器の変調入力端子のまえに挿入
し、各位相特性の補正を行っている。本発明において、
このＰＬＬシンセサイザーの変調特性と第２局部発振器
の変調特性を同様にすることがかなり重要である。もし
も、この点がずれているとＰＬＬシンセサイザーで変調
された送信変調成分が第２混合器において相殺されず、
検波器３９出力へ送信変調成分が漏れてしまい、受信Ｓ
／Ｎの悪化を招く。しかし、コードレス電話等の音声を
直接変調するアナログ変調の場合は、この欠点を逆に利
用して、受話器で自分の音声をモニターする、いわゆる
側音を得ることができる。

【００２４】このようにして、ひとつのＰＬＬシンセサ
イザーユニットを利用して、双方向無線通信装置を実現
できる。次に、図２に図１に対応した本発明の各部の動
作を周波数スペクトラムを示し説明する。ここでは送信
波は周波数４２９．９ＭＨｚ、変調周波数１ＫＨｚ、変
調度２ＫＨｚのＦＭであり、受信波は周波数４４９．８
ＭＨｚで無変調の変調をされているものとしている。

【００２５】図２（Ｆ）は図１のＰＬＬシンセサイザー
ユニットの送信波であり中心周波数は４２９．９ＭＨｚ
であり、図２（Ｅ）は図１に示すアンテナ端においての
送信波周波数スペクトラムである。１ＫＨｚでＦＭ変調
されているため側波帯がひろがっている。図２（Ａ）は
図１のアンテナ端においての受信波の周波数スペクトラ
ムであり、受信波の中心周波数は４４９．８ＭＨｚで、
説明をわかりやすくするため無変調であり、そのためキ
ャリアに対する側波帯はない。

【００２６】図２（Ｂ）は図１の高周波増幅器３２を通
過したのちの周波数スペクトラムでありバンドパスフィ
ルタ３１により送信波（Ｅ）の混入はない。ＰＬＬシン
セサイザー１０は受信部の第一局部発振器としても利用
され、図２（Ｆ）の周波数スペクトラムが図１の第一混
合器３３へ入力される。そして、第一中間周波である１
９．９ＭＨｚバンドパスフィルタ３４を通過し、第一中
間周波増幅器により増幅され、図２（Ｃ）に示す１９．
９ＭＨｚの周波数スペクトラムとなる。

【００２７】これはあたかも受信波（Ａ）が送信変調信
号により、変調されたものと同等になり、このままの周
波数スペクトラムを検波すると検波出力へは送信変調信
号が出てきてしまい、受信波と混信をおこして実用にな
らない。そこで、第２局部発振器４０において、中心周
波数１９．４４５ＭＨｚと異なるがこの変調された１
９．９ＭＨｚの周波数スペクトラム（Ｃ）と同等な信号
を第２混合器３６に注入し、第２中間周波数４５５ＫＨ
ｚへ周波数変換する。このとき、バンドパスフィルタ３
７により差成分のみ取り出されるため、変調波は相殺さ
れる。その出力を図２（Ｄ）に示す。これは、図２
（Ａ）に示す受信周波数スペクトラムと同一であり、検
波器３９において送信変調波の影響を受けずに、受信波
が正常に受信可能なことを意味する。

【００２８】

【発明の効果】本発明を利用することにより、次のよう
な効果を生むことができる。送信および受信の局部発振
回路が兼用できる。このため、局部発振回路を一系統削
除可能であり、低消費電力化、小型化、安価をはかるこ
とが可能である。特に、周波数の有効利用が騒がれてい
る現代、局部発振回路はＰＬＬシンセサイザーによるも
のが多く、それらの部品点数は多大であり、多くの消費
電流を消費している。また、発振周波数が高くなるほど
分周比は多くなり、その分、フリップフロップなどによ
る分周回路も増し、消費電力は顕著に増していた。

【００２９】従来の４００ＭＨｚ特定小電力双方向無線
通信装置の消費電流は３Ｖで約８０ｍＡであり、このう
ちひとつのＰＬＬシンセサイザーユニットのみだけで消
費電流は約２０ｍＡ消費していた。よって、本発明を採
用することによりＰＬＬシンセサイザーユニット一つ分
の約２０ｍＡもの低消費電力化を実現でき、これは回路
全体の２５％もの省電力化である。

【００３０】また、それ以外にもＰＬＬシンセサイザー
を制御するためのバスラインも１系統ですむため、基板
面積を減らすことができ、小型化をはかることができ
る。また、周波数制御プログラムも１系統分ですむた
め、プログラムの簡略化とプログラムステップ数の減少
によるメモリー容量のダウンが可能である。また、本発
明においてはＰＬＬシンセサイザーは一つですむため、
従来の双方向無線通信機のように２つのＰＬＬシンセサ
イザーユニットが互いに周波数干渉をおこし、送信スプ
リアス、受信スプリアスの増大、または、Ｓ／Ｎの悪化
を引き起こすことは皆無となる。

【００３１】このように本発明を採用することに小型で
低消費電力の双方向無線通信機を実現できその効果はい
たって大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の双方向無線通信装置の一実施例を示す
ブロック図である。

【図２】本発明の各部の動作を示す周波数スペクトラム
である。

【図３】従来の双方向無線通信装置のブロック図の一例
である。

【符号の説明】

１アンテナ１０ＰＬＬシンセサイザーブロック１１ＶＣＯ１２ローパスフィルタ１３チャージポンプ１４プリスケーラ１５プログラマブルディバイダ１６位相比較器１７分周器１８基準発振器２０送信ブロック２１バンドパスフィルタ２２終段増幅器２３緩衝増幅器３０受信ブロック３１バンドパスフィルタ３２高周波増幅器３３第一混合器３４第一中間周波フィルタ３５第一中間周波増幅器３６第２混合器３７第２中間周波増幅器３８第２中間周波増幅器３９検波器４０第２局部発振器４１位相補正回路５０受信用ＰＬＬシンセサイザーブロック５１ＶＣＯ５２ローパスフィルタ５３チャージポンプ５４プリスケーラ５５プログラマブルディバイダ５６位相比較器５７分周器５８基準発振器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数個の受信混合器と偶数個の同一変調
特性をもった局部発信器とを具備し、前記混合器に偶数
個の同一変調特性をもった局部発信器出力を送出し、前
記局部発信器の１つを送信用局部発信器と兼用すること
を特徴とした双方向無線通信装置。
【請求項２】送信周波数と受信周波数の差を受信機第
一中間周波数とした請求項１に記載の双方向無線通信装
置。