JPH0846549A - 周波数ホッピングスペクトル拡散通信方式の送受信機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】比較的簡単な構成で周波数切り換えの過渡時間
が実質的に通信時間に関係しないようにした新規な周波
数ホッピングスペクトル通信方式用の送信機を提供す
る。 【構成】本発明の送信機は、周波数を一定時間一定に保
ちながら順次変遷していき且つその周波数の変遷タイミ
ングが互いに異なる複数の周波数シンセサイザー２ａ、
２ｂ、２ｃと；前記複数の周波数シンセサイザーから出
力される周波数信号の１つを前記周波数変遷が安定した
状態において導出するように所定のタイミングで切り換
える切り換えスイッチ３と；前記切り換えスイッチ３で
導出された周波数信号を二次変調器４においてデータ信
号で変調する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスペクトル拡散通信方式
の１つである周波数ホッピングスペクトル拡散通信方式
に関するものであり、特にその送信機及び受信機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】周波数ホッピング通信方式は、横軸に時
間ｔ、縦軸に周波数ｆをとった図６に示すように一定期
間ごとにキャリア周波数をｆ１、ｆ２、ｆ３・・・と変
え、これらのキャリア周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、・・・
にデータを乗せて通信するものである。尚、キャリア周
波数が所定のｆｎまでいくと、再度ｆ１に戻り、同じ周
波数切り換えを繰り返す。

【０００３】従来周波数の生成及び切り換えは次のよう
にして行なっていた。即ち、図７に示すように１つのＰ
ＬＬ発振回路を用意し、そのＶＣＯ（電圧制御発振器）
４０の出力を分周するプログラマブル分周器４１の分周
比を所定の約束に従って順次一定期間ごとに切り換える
ことによって出力線路４５に一定期間ごとにｆ１、ｆ
２、ｆ３、・・・、ｆｎという周波数信号を出力するよ
うにしていた。

【０００４】ここで、４２は基準発振器である。４３は
分周器４１の出力と基準発振器４２の出力の位相比較を
行なう位相比較器であり、その比較出力がローパスフィ
ルタ４４を通してＶＣＯ４０の発振周波数を変える（制
御する）ようにＶＣＯ４０に印加される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに１つのＰＬＬ発振回路を用いて周波数を切り換え生
成していく場合、切り換えの際にＰＬＬの引込み時間が
かかるので、図６のような立ち上がりの急峻な理想的な
周波数切り換えとはならず、図８のようにｆ１からｆ２
までの間にＴａ、またｆ２からｆ３までにＴｂという過
渡時間が生じてしまう。このため所定のデータを送るの
に通信時間が長くかかってしまうという欠点があった。

【０００６】本発明はこのような点に鑑みなされたもの
でって、比較的簡単な構成で周波数切り換えの過渡時間
が実質的に通信時間に関係しないようにした新規な周波
数ホッピングスペクトル通信方式を提供することを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明の送信機は、周波数を一定時間一定に保ちなが
ら順次変遷していき且つその周波数の変遷タイミングが
互いに異なる複数の周波数発生器と；前記複数の周波数
発生器から出力される周波数信号の１つを前記周波数変
遷が安定した状態において導出するように所定のタイミ
ングで切り換える切り換え手段と；前記切り換え手段で
導出された周波数信号をデータ信号で変調する変調手段
とを備える。

【０００８】この場合、前記周波数発生器は、分周器を
有しその分周比を変えることによって周波数が変遷する
ＰＬＬ型の周波数シンセサイザーで構成される。尚、前
記周波数発生器の数は２以上であって且つホッピング周
波数の数より少ないことを特徴とする。

【０００９】また、本発明の受信機は、受信した周波数
ホッピングスペクトル拡散信号が与えられる第１、第
２、第３ミキサと；周波数を一定時間一定に保ちながら
順次変遷していき且つその周波数の変遷タイミングが互
いに異なる少なくとも４個の周波数発生器と；前記周波
数発生器の出力を順次切り換えて前記第１ミキサへ与え
る第１切り換えスイッチと；前記周波数発生器の出力を
前記第１切り換えスイッチとは異なるタイミングで順次
切り換えて前記第２ミキサへ与える第２切り換えスイッ
チと；前記周波数発生器の出力を前記第１、第２切り換
えスイッチとは異なるタイミングで順次切り換えて前記
第３ミキサへ与える第３切り換えスイッチと；前記第
１、第２、第３ミキサの出力側にそれぞれ接続された第
１、第２、第３のバンドパスフィルタと；前記第２バン
ドパスフィルタの出力が生じ、第１、第３バンドパスフ
ィルタの出力が生じないように前記第１、第２、第３切
り換えスイッチのタイミングを制御するタイミング回路
と；前記第２ミキサの出力を復調する復調回路とを備え
る。

【００１０】

【作用】本発明の送信機の構成によると、データを乗せ
るために切り換え手段で選択された周波数発生器の出力
がデータで変調されている間、他の少なくとも１つの周
波数発生器は周波数を変遷している。そして、その変遷
が終了した安定状態において、この周波数発生器の出力
が切り換え手段によって選択される。このようにする
と、各周波数発生器の周波数変遷の過渡時間は送信信号
の形成に関係しないので、信号の送信スピードを上げる
ことができる。

【００１１】周波数発生器としてＰＬＬ型の周波数シン
セサイザーを使用すると、その分周比を変えることによ
って周波数を簡単に切り換えることができる。そして、
周波数切り換え時のＰＬＬの引き込み時間は本発明で
は、安定状態にある他の周波数発生器のＰＬＬシンセサ
イザーの出力が使用されることにより無視できる。

【００１２】周波数発生器がホッピング周波数と同数に
なると、構成が大がかりになり、本発明の特徴が活かせ
ない。本発明は比較的構成が簡素であっても（周波数発
生器が少なくても）送信スピードを上げることができ
る。

【００１３】また、本発明の受信機も受信信号との周波
数差をとるためにミキサに供給される周波数のホッピン
グが複数の周波数発生器の各安定状態のものを次々と切
り換えることによってなされるので、受信信号の処理が
早くなる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を図面に示した実施例に従って
説明する。送信機の構成を示す図１において、１は周波
数指定回路であり、例えばマイクロコンピュータで構成
される。２ａ、２ｂ、２ｃは周波数発生器としての第
１、第２、第３の周波数シンセサイザーであり、これら
の周波数シンセサイザーは上述した図７に示すようなＰ
ＬＬ発振回路でそれぞれ構成される。

【００１５】尚、周波数シンセサイザー２ａ、２ｂ、２
ｃの周波数指定は周波数指定回路１によってなされる。
３は前記周波数シンセサイザー２ａ、２ｂ、２ｃの出力
を択一選択的に切り換える切り換えスイッチであり、そ
の切り換え制御は後述するタイミング回路６によってな
される。

【００１６】５は送信すべきデータを入力する入力端子
であり、入力されたデータはタイミング回路６に送ら
れ、そのタイミング発生のトリガーとなる。入力データ
は一次変調回路７へも送られ、ここで一次変調が行なわ
れる。例えば一次変調がＦＳＫ変調の場合、データが０
のときは（ｆ_O−１）ＭＨｚ、データが１のときは（ｆ_O
＋１）ＭＨｚの正弦波信号が一次変調回路７から出力さ
れる。ただし、ｆ_Oは中心周波数である。

【００１７】この一次変調信号に基いて乗算器４で二次
変調が行なわれる。即ち、切り換えスイッチ３の出力信
号（ＩＦキャリア）に前記一次変調された信号が乗算さ
れ、それらの信号の周波数和又は差がとられる。例え
ば、ＩＦキャリアが１００ＭＨｚ、一次変調された信号
が（ｆ_O±１）ＭＨｚ，ｆ_Oが１０ＭＨｚならば、二次変
調出力は（１１０±１）ＭＨｚ又は（９０±１）ＭＨｚ
がＦＳＫ信号となり、バンドパスフィルタ８を通った
後、増幅器９で増幅され、アンテナ１０から電波として
放射される。この（ＩＦキャリア周波数±中心周波数）
をＲＦキャリアと呼ぶことにする。

【００１８】上記第１、第２、第３の周波数シンセサイ
ザー２ａ、２ｂ、２ｃは図２に示すように周波数が周波
数指定回路１の制御（周波数指定回路１からＰＬＬ回路
の分周比データが与えられる）により所定の規則で変化
している。例えば、第１の周波数シンセサイザー２ａは
ｔ１〜ｔ２の期間は周波数ｆ１となり、その後はｆ４へ
切り換えられる。ｆ１からｆ４への切り換えに（ｔ４−
ｔ２）の時間を要している。

【００１９】この（ｔ４−ｔ２）は周波数ｆ４への引き
込み時間である。第２の周波数シンセサイザー２ｂはｔ
２で周波数ｆ２となり、このｆ２をｔ２〜ｔ３の間、続
けた後、（ｔ５−ｔ３）の引き込み時間をかけてｔ５で
ｆ５になる。ｆ５はｔ５〜ｔ６の間、継続される。第３
の周波数シンセサイザー２ｃはｔ３でｆ３となり、この
ｆ３をｔ３〜ｔ４の間、継続した後、（ｔ６−ｔ４）の
引き込み時間をかけてｔ６でｆ６になり、このｆ６をｔ
６〜ｔ７の間、継続する。

【００２０】切り換えスイッチ３はｔ１〜ｔ２の間は接
点３ａへ切り換わり、ｔ２〜ｔ３は接点３ｂ、ｔ３〜ｔ
４は接点３ｃ、ｔ４〜ｔ５は接点３ａ、ｔ５〜ｔ６は接
点３ｂ、ｔ６〜ｔ７は接点３ｃという具合いに切り換え
られる。その結果、各シンセサイザー３ａ、３ｂ、３ｃ
には周波数の切り換えによる引き込み時間が存在するに
も拘らず、切り換えスイッチ３の出力としては、その引
き込み時間に何ら影響されない理想的な信号が得られ
る。

【００２１】この切り換えスイッチの出力（即ちＩＦキ
ャリア）は図３（ａ）において、実線太線で示される。
このＩＦキャリアに乗算器４で一次変調信号が乗算され
ると、図３（ｂ）において各ＲＦキャリアに対し点線で
示す周波数が乗る。換言すれば周波数がＲＦキャリアの
周波数から点線で示す周波数までシフトすることにな
る。

【００２２】この場合、先にも述べたように、データが
０か１かで一次変調出力の周波数が異なるので、乗算器
４の出力はＲＦキャリア周波数の上側の点線か下側の点
線のいずれか一方になる。例えば、ｔ１〜ｔ２の期間の
データが０の場合、その期間はＲＦキャリアｆ１の下側
の点線の周波数となり、ｔ２〜ｔ３の期間のデータが１
のときは、その期間はＲＦキャリアｆ２の上側の点線の
周波数となる。

【００２３】次に、受信機の構成を示す図４について説
明する。同図において、１１は受信アンテナ、１２はバ
ンドパスフィルタ、１３は増幅器、１４、１５、１６は
第１、第２、第３ミキサ、１７、１８、１９はバンドパ
スフィルタ、２１は受信された送信信号の周波数と受信
周波数が一致したことを検出する同期捕捉回路、２２は
その同期状態を保持するための同期保持回路、２３は同
期捕捉回路２１と同期保持回路２２の出力に基いてタイ
ミング信号を発生するタイミング回路、２４はマイクロ
コンピュータ等で構成される周波数指定回路である。前
記同期捕捉回路２１、同期保持回路２２及びタイミング
回路２３は切り換えスイッチＳ１〜Ｓ３の切り換えタイ
ミングを制御するタイミング回路を構成する。

【００２４】２５〜２８はそれぞれ図７の如きＰＬＬ回
路で構成される周波数シンセサイザーである。Ｓ１〜Ｓ
３はそれぞれ４個の接点ａ１〜ａ４、ａ５〜ａ８、ａ９
〜ａ１２を有する切り換えスイッチであり、上記タイミ
ング回路２３の出力によって制御される。

【００２５】スイッチＳ１〜Ｓ３の出力はそれぞれ局部
発振信号としてミキサ１４、１５、１６へ供給される。
２０はミキサ１５の出力側に接続された出力線路であ
り、ＦＳＫ復調回路３０へミキサ１５の出力を導く。

【００２６】図５は周波数シンセサイザー２５〜２８の
周波数変化及びそのタイミングと、スイッチＳ１〜Ｓ３
の切り換えタイミングを示している。これらのタイミン
グはいずれもタイミング回路２３の出力に依存する。同
期捕捉回路２１、同期保持回路２２は送信信号の周波数
切り換えタイミングに対応するように受信側の切り換え
タイミングを制御するために受信された送信信号とタイ
ミングがとれているか否か判定するために設けられてい
る。具体的には、バンドパスフィルタ１８から出力が出
て、バンドパスフィルタ１７、１９から出力が出ない
（タイミングが合っている状態）ように系が動作する。

【００２７】図５において、スイッチＳ１〜Ｓ３はｔ
１、ｔ２、ｔ３、・・・ごとに切り換わる。その切り換
え順序はスイッチＳ１が接点ａ１のとき、スイッチＳ２
は接点ａ６、スイッチＳ３は接点ａ１１であり、次の切
り換えのとき、Ｓ１は接点ａ２に、Ｓ２は接点ａ７に、
Ｓ３は接点ａ１２になるように切り換わる。

【００２８】このような構成の受信機においても、周波
数シンセサイザーの周波数変化時における引っ込み時間
が実質的に影響しない形で受信信号が処理できるので、
比較的簡単な構成で高速処理ができる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明した通り本発明によれば、例え
ばＰＬＬ型周波数シンセサイザーで構成される周波数発
生器を複数設け、それらの周波数変化タイミングをずら
すことによって、それらの出力信号を順次択一的に選択
していったとき、変化に要する引っ込み時間が実質的に
影響しないので、高速の処理ができる。従って、比較的
少ない数の周波数発生器を用いても送信スピードが早く
なる。本発明の受信機についても同様に受信処理が早く
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施した周波数ホッピングスペクトル
拡散通信方式用の送信機のブロック図。

【図２】その周波数発生器の周波数変遷動作を示す図。

【図３】その送信機の周波数ホッピングを示す図。

【図４】本発明を実施した周波数ホッピングスペクトル
拡散通信方式用の受信機のブロック図。

【図５】その受信機における周波数発生器の周波数変遷
動作を示す図。

【図６】理想的なな周波数ホッピングを説明するための
図。

【図７】周波数ホッピングスペクトル拡散通信方式用の
周波数シンセサイザーを説明するための図。

【図８】その周波数ホッピング特性を示す図。

【符号の説明】

１ 周波数指定回路 ２ａ〜２ｃ 周波数シンセサイザー ３ 切り換えスイッチ ４ 二次変調器 ５ データ入力端子 ６ タイミング回路 ７ 一次変調器 １４、１５、１６ ミキサ ２１ 同期捕捉回路 ２２ 同期保持回路 ２３ タイミング回路 ２４ 周波数指定回路 ２５〜２８ 周波数発生器 Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３ 切り換えスイッチ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】周波数を一定時間一定に保ちながら順次変
   遷していき且つその周波数の変遷タイミングが互いに異
   なる複数の周波数発生器と、 前記複数の周波数発生器から出力される周波数信号の１
   つを前記周波数変遷が安定した状態において導出するよ
   うに所定のタイミングで切り換える切り換え手段と、 前記切り換え手段で導出された周波数信号をデータ信号
   で変調する変調手段と、 を備える周波数ホッピングスペクトル拡散通信における
   送信機。
2. 【請求項２】前記周波数発生器は、分周器を有しその分
   周比を変えることによって周波数が変遷するＰＬＬ型の
   周波数シンセサイザーから成ることを特徴とする請求項
   １に記載の送信機。
3. 【請求項３】前記周波数発生器の数は２以上であって且
   つホッピング周波数の数より少ないことを特徴とする請
   求項１又は請求項２に記載の送信機。
4. 【請求項４】受信した周波数ホッピングスペクトル拡散
   信号が与えられる第１、第２、第３ミキサと、 周波数を一定時間一定に保ちながら順次変遷していき且
   つその周波数の変遷タイミングが互いに異なる少なくと
   も４個の周波数発生器と、 前記周波数発生器の出力を順次切り換えて前記第１ミキ
   サへ与える第１切り換えスイッチと、 前記周波数発生器の出力を前記第１切り換えスイッチと
   は異なるタイミングで順次切り換えて前記第２ミキサへ
   与える第２切り換えスイッチと、 前記周波数発生器の出力を前記第１、第２切り換えスイ
   ッチとは異なるタイミングで順次切り換えて前記第３ミ
   キサへ与える第３切り換えスイッチと、 前記第１、第２、第３ミキサの出力側にそれぞれ接続さ
   れた第１、第２、第３のバンドパスフィルタと、 前記第２バンドパスフィルタの出力が生じ、第１、第３
   バンドパスフィルタの出力が生じないように前記第１、
   第２、第３切り換えスイッチのタイミングを制御するタ
   イミング制御回路と、 前記第２ミキサの出力を復調する復調回路と、 を備える周波数ホッピングスペクトル拡散通信における
   受信機。