JPH10256943A - 周波数ホッピング送信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 周波数ホッピング時の波形変化に伴うスペク
トルの不要な広がりを軽減するために送信信号波形の整
形を行なう際に、波形整形データを格納したＲＯＭの読
み出し速度によって波形整形の処理時間が制限されるこ
とを解消して、波形整形を高速かつ高精度に行なえる周
波数ホッピング送信装置を提供する。 【解決手段】 カウンタ回路２０で波形整形のタイミン
グをカウントして、カウント値を演算器２１へ供給す
る。演算器２１は論理回路で構成しており、供給された
波形整形タイミングにおける波形整形データを演算して
出力する。波形整形データをＡ／Ｄ変換器２３でアナロ
グ信号へ変換し、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）２４を介
して電子制御減衰器６へ供給する。電子制御減衰器６で
波形整形を施した周波数ホッピング送信信号を電力増幅
器８で電力増幅して空中線電力として送信する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、周波数ホッピン
グスペクトル拡散通信方式で用いる周波数ホッピング送
信装置に係り、詳しくは、周波数ホッピング時の波形変
化に伴うスペクトルの広がりを軽減するための送信波形
整形動作を高速に行なえるようにした周波数ホッピング
送信装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来の周波数ホッピング送信装置
のブロック構成図である。従来の周波数ホッピング送信
装置１００は、ＰＮ（擬似ランダム雑音）コード２ａを
発生する拡散符号発生器２と、ＰＮ（擬似ランダム雑
音）コード２ａに基づいて所定のホッピング速度，帯
域，周波数，レベルの搬送波３ａを出力するＦＨ（周波
数ホッピング）用搬送波発振器３と、変調信号入力を低
周波増幅する低周波増幅器４と、低周波増幅された変調
信号４ａに基づいて搬送波を振幅変調してＡＭ変調信号
５ａを出力するＡＭ変調器５と、減衰量制御信号９ａで
指定された減衰量でＡＭ変調信号５ａを減衰させる電子
制御減衰器６と、緩衝増幅器７と、電力増幅器８と、ホ
ッピング時（搬送波周波数切り替え時）の送信波形を整
形するための減衰量制御信号９ａを生成する波形整形制
御部９とから構成されている。波形整形制御部９は、カ
ウンタ回路１０と、波形メモリ（ＲＯＭ）１１と、デー
タラッチ回路１２と、Ａ／Ｄ変換器１３と、ＬＰＦ（ロ
ーパスフィルタ）１４とから構成されている。

【０００３】入力された変調信号は、低周波増幅器４で
低周波増幅される。低周波増幅された変調信号４ａはＡ
Ｍ変調器５に供給される。ＡＭ変調器５は、変調信号４
ａに基づいてＦＨ用搬送波発振器３から供給される搬送
波に振幅変調（ＡＭ）を施す。ＡＭ変調器５は、例えば
ダイオード，トランス等のアナログ素子によるＤＢＭ
（平行変調器）を備え、アナログ信号処理によってＡＭ
変調がなされる。ＡＭ変調信号５ａは電子制御減衰器６
へ供給される。

【０００４】拡散符号発生器２で発生させたＰＮ（擬似
ランダム雑音）コード２ａはＦＨ用搬送波発振器３へ供
給される。ＦＨ用搬送波発振器３は、ＰＮ（擬似ランダ
ム雑音）コード２ａに基づいて周波数ホッピングを行な
うための符号から周波数コードへの変換（マッピング）
を行なう。ＦＨ用搬送波発振器３は、高速ホッピング方
式の場合はＤＤＳ（ダイレクト・デジタル・シンセサイ
ザ）等を用いて所定の周波数の搬送波を発生する。低速
ホッピング方式の場合はＰＬＬ（フェーズ・ロックド・
ループ）シンセサイザ等を用いて所定の周波数の搬送波
を発生する。または、ＤＤＳとＰＬＬシンセサイザとの
組み合わせ、もしくは、搬送波発振器とＤＤＳとの組み
合わせ等によって所定の搬送波を発生する。

【０００５】周波数ホッピング（搬送波の周波数変更）
時には、ＡＭ変調信号５ａの立ち下り，立ち上がりに伴
う波形変化によってスペクトルの不要な広がりが生ずる
ことがある。このため、電子制御減衰器６を用いて周波
数ホッピング（搬送波の周波数変更）時にＡＭ変調信号
５ａのレベルを減衰させることで、スペクトルの広がり
を軽減するようにしている。

【０００６】波形整形制御部９は、送信信号波形（ＡＭ
変調信号）を整形するための減衰量制御信号９ａを周波
数ホッピング周期に同期して生成し、生成した減衰量制
御信号９ａを電子制御減衰器６へ供給することで、送信
波形の整形を制御している。

【０００７】電子制御減衰器６で波形整形が施された変
調信号６ａは、緩衝増幅器（バッファアンプ）７を介し
て電力増幅器８へ供給され、この電力増幅器８で所定の
送信電力に増幅されて図示しないアンテナから空中線電
力（電波）として送出される。

【０００８】図５は波形整形を施した送信信号の波形図
である。ＡＭ変調器５から出力されるＡＭ変調信号５ａ
は、ホッピングの１チップ（チップ：拡散符号の単位）
に同期してＡＭ変調信号５ａを減衰させたダミーの区間
を設けることで、周波数ホッピング（搬送波の周波数変
更）時のスペクトルの広がりを軽減させている。

【０００９】図６は従来の波形整形制御部の具体例を示
す回路構成図である。従来の波形整形制御部９は、波形
整形開始信号に基づいてカウンタ回路１０のカウント値
をリセット（または特定のカウント値にプリセット）
し、クロック信号に基づいてカウント値を歩進させ、こ
のカウント値を波形メモリ（ＲＯＭ）１１のアドレス入
力端子へ供給して、波形メモリ（ＲＯＭ）１１に予め格
納してある波形整形用の減衰量データを順次読み出し、
読み出した減衰量データをデータラッチ回路１２でラッ
チし、ラッチした減衰量データをＡ／Ｄ変換器１３のデ
ータ入力端子へ供給し、Ａ／Ｄ変換器１３で減衰量デー
タに応じた電圧（または電流）信号へ変換し、電圧（ま
たは電流）信号を２次アクティブフィルタ構成のＬＰＦ
１４に供給し、ＬＰＦ１４で高周波成分を除去して減衰
量制御信号９ａを生成している。減衰量制御信号９ａ
は、図４に示す電子制御減衰器６の減衰量制御入力端子
６ｂへ供給される。なお、Ａ／Ｄ変換器１３がデータラ
ッチ機能を備えている場合は、データラッチ回路１２を
設けなくてもよい。

【００１０】図７は電子制御減衰器の制御電流−減衰量
特性を示すグラフである。電子制御減衰器６は、制御電
流に応じて減衰量を可変することができる。制御電流に
応じて減衰量が直線的に変化し、さらに、搬送波等のレ
ベル調整対象となる信号の周波数によって減衰量が変化
しないのが理想的であるが、実際に使用する電子制御減
衰器６は、図７に示すように制御電流および周波数によ
って減衰量は非直線となる。このため、電子制御減衰器
６の減衰量特性、ならびに、Ａ／Ｄ変換器１３，ＬＰＦ
１４の特性を考慮して減衰量制御信号９ａを生成してい
る。

【００１１】波形整形を行なわない時、データまたは音
声等による変調を考えないとすると、周波数スペクトル
Ｐ（ｆ）は、Ｔ＝１／（ＦＨ速度）とすると、次の式
（１）で表わされる。

【００１２】

【数１】

【００１３】波形整形（自乗余弦波形）を行なった時の
周波数スペクトルは、ｋを波形整形する割合（図２にお
ける（ダミー区間）／（ホッピング１チップ区間））と
すると、次の式（２）で表わされる。

【００１４】

【数２】

【００１５】通常、波形整形には図５に示したような自
乗余弦波形が適している。図５ではｋ＝０．２の場合を
示している。式（２）はｋ（波形整形する割合）を大き
くするとスペクトルの広がりが抑えられることを示して
いるが、ｋを大きくするとデータを伝送できないダミー
の区間が増え伝送効率が低下するので、スペクトルと伝
送効率との兼ね合いでｋの値を決めている。

【００１６】図８は従来の波形メモリ（ＲＯＭ）の内容
を示す説明図である。波形メモリ（ＲＯＭ）１１は、ア
ドレス入力が並列８ビット、データ出力が並列８ビット
のＲＯＭを用いて、予め設定した波形整形用の減衰量デ
ータを格納している。これにより、カウンタ回路１０の
カウント値を入力として波形整形用の減衰量データを出
力する変換テーブルを構成している。前述したように、
波形整形用の減衰量データは、電子制御減衰器６の減衰
量特性、ならびに、Ａ／Ｄ変換器１３，ＬＰＦ１４の特
性を考慮して、所望の整形波形が得られるように設定し
ている。なお、図８ではアドレス（カウンタ値），デー
タ（減衰量データ）を１６進で表記している。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４に
示した従来の周波数ホッピング送信装置１００では、送
信波形の整形を行なうための減衰量データをＲＯＭに格
納して波形メモリ１１を構成しているため、ＲＯＭの読
み出し速度によって波形整形の処理速度が制限されてし
まう。このため、高速のホッピング、例えば数１０ＫＨ
ｚ〜数１００ＫＨｚ程度のホッピング速度では、図５に
示したようにホッピングの１チップの１／５程度のダミ
ー区間を正確に自乗余弦波形で波形整形することが難し
くなる。

【００１８】この発明は、波形メモリ（ＲＯＭ）の読み
出し速度によって波形整形の処理速度が制限されてしま
うために高速のホッピングでは波形整形が困難になると
いう従来の課題を解決し、送信信号の波形整形を高速で
かつ高精度で行なうことのできる周波数ホッピング送信
装置を提供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
この発明に係る周波数ホッピング送信装置は、波形整形
のタイミングを与えるカウンタ回路のカウント出力に基
づいて波形整形用の波形整形データを演算する演算器を
備え、演算器から出力される波形整形データに基づいて
送信信号のレベルを可変させるための波形整形制御信号
を生成して出力する波形整形制御部と、波形整形制御信
号に基づいて送信信号のレベルを可変させて送信信号の
波形を整形する波形整形部とを備えて構成される。

【００２０】この発明に係る周波数ホッピング送信装置
は、情報信号の変調が振幅変調方式であり２次変調方式
がスペクトル拡散通信方式の周波数ホッピング方式であ
る周波数ホッピング送信装置において、波形整形のタイ
ミングを与えるカウンタ回路のカウント出力に基づいて
波形整形用の波形整形データを演算する演算器を備え、
演算器から出力される波形整形データに基づいて送信信
号のレベルを可変させるための波形整形制御信号を生成
して出力する波形整形制御部と、波形整形制御信号に基
づいて送信信号のレベルを可変させて送信信号の波形を
整形する波形整形部と、振幅変調を低電力段で行ない、
増幅または周波数変換を行なった後に所要の電力に増幅
する電力増幅器とを備えてなる。

【００２１】波形整形制御部は、波形整形データに対応
するアナログ信号を出力するＡ／Ｄ変換器を備え、アナ
ログ信号からなる波形整形制御信号を出力する構成とし
てもよい。

【００２２】波形整形部は、波形整形制御信号に基づい
て減衰量を可変する電子制御減衰器で構成してもよい。

【００２３】カウンタ回路は、演算器に波形整形のタイ
ミングを与える。演算器は、供給された波形整形タイミ
ングでの波形整形データを演算して出力する。波形整形
制御部は、波形整形データに基づいて波形整形制御信号
を生成して波形整形部へ供給する。波形整形部は、波形
整形制御信号に基づいて送信信号のレベルを可変させて
送信信号の波形を整形する。演算器によって波形整形デ
ータを演算して出力する構成であるから、波形整形タイ
ミングを入力した時点から波形整形データが出力される
までの遅延時間を短くすることができる。

【００２４】高速の周波数ホッピングでは波形整形期間
が短くなる。その短い波形整形期間内で所望（例えば自
乗余弦波形）の波形整形を行なうには、電子制御減衰器
等からなる波形整形部に対して短い周期で波形整形制御
信号を順次供給する必要がある。この発明に係る周波数
ホッピング送信装置は、演算器によって波形整形データ
を演算して出力する構成とすることで、波形整形データ
を高速に供給できるようにしたので、波形整形部に対し
て短い周期で波形整形制御信号を順次供給することがで
きる。よって、高速の周波数ホッピングでも送信信号に
対して所望（例えば自乗余弦波形）の波形整形を施し
て、良好な送信波形整形を行なうことができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて添付図面に基づいて説明する。図１はこの発明に係
る周波数ホッピング送信装置のブロック構成図である。
この発明に係る周波数ホッピング送信装置１は、拡散符
号発生器２と、ＦＨ用搬送波発振器３と、低周波増幅器
４と、ＡＭ変調器５と、波形整形制御信号（減衰量制御
信号）１９ａに基づいて送信信号のレベルを可変させて
送信信号の波形を整形する波形整形部を構成する電子制
御減衰器６と、緩衝増幅器７と、電力増幅器８と、波形
整形制御信号（減衰量制御信号）１９ａを生成して送信
信号の波形整形を制御する波形整形制御部１９とからな
る。

【００２６】拡散符号発生器２から電力増幅器８までの
送信装置本体部分の構成は、図４に示した従来の周波数
ホッピング送信装置１００と同じである。波形整形制御
部１９は、カウンタ回路２０と、演算器２１と、データ
ラッチ回路２２と、Ａ／Ｄ変換器２３と、ＬＰＦ（ロー
パスフィルタ）２４とを備える。図４に示した従来の波
形整形制御部９では波形メモリ（ＲＯＭ）１１を備えて
いるが、図１に示す波形整形制御部１９は、演算器２１
を備える。カウンタ回路２０，データラッチ回路２２，
Ａ／Ｄ変換器２３およびＬＰＦ２４の構成は、図４に示
したものと同じである。なお、Ａ／Ｄ変換器２３にラッ
チ機能を備えたものを用いる場合は、データラッチ回路
２２を設けないでよい。

【００２７】図２はこの発明に係る周波数ホッピング送
信装置の波形整形制御部の具体例を示す回路構成図であ
る。カウンタ回路２０は、カウンタ出力Ｑ０〜Ｑ７が８
ビット構成のカウンタで構成している。波形整形開始信
号は、カウンタ回路２０のリセット入力端子ＲＳへ供給
される。クロック信号は、カウンタ回路２０のカウント
入力端子ＣＫへ供給される。カウンタ出力Ｑ０〜Ｑ７
は、演算器２１の入力端子Ｉ０〜Ｉ７へ供給される。

【００２８】演算器２１は、入力端子Ｉ０〜Ｉ７に供給
されたカウント値によって指定された波形整形タイミン
グに対して波形の値を演算して、演算して得た波形の値
を出力端子Ｏ０〜Ｏ７から出力する。この出力は、デー
タラッチ回路２２のデータ入力端子Ｄ０〜Ｄ７へ供給さ
れ、クロック信号のタイミングでラッチされてデータラ
ッチ回路２２の出力端子Ｑ０〜Ｑ７から出力される。

【００２９】データラッチ回路２２の出力はＤ／Ａ変換
器２３によってデジタル信号からアナログ信号へ変換さ
れる。Ｄ／Ａ変換器２３のアナログ出力端子ＡＯから出
力されたアナログ信号は、ＬＰＦ２４によって高調波成
分が取り除かれ、波形整形制御信号（減衰量制御信号）
１９ａとして出力され、図１に示した電子制御減衰器６
の減衰量を制御する。ＬＰＦ２４は、２次のアクティブ
フィルタで構成している。

【００３０】演算器２１は、入力端子Ｉ０〜Ｉ７に入力
されたカウンタ回路２０からの波形整形すべき波形に対
応する時刻により、例えば本実施の形態では自乗余弦波
形の値を論理回路により演算する。この演算器２１の値
は、例えば図８に示した入力（アドレス＝カウント値）
と出力（減衰量データ）との関係を満足させる論理回路
で構成される。

【００３１】なお、演算器２１は、特別な演算回路を設
けずに、多数のアンドゲート，オアゲートならびにイン
バータを備え、入力データに対応して予め設定した出力
を発生させるいわゆるデコーダ回路で構成してもよい。
これにより、入力−出力間の遅延時間を短くして高速の
デコーダが可能になる。また、演算器２１は、加算（減
算）を行なう論理回路とカウント値に応じて波形の高さ
（または減衰量）の変化量を出力する論理回路（デコー
ド回路）とを備え、カウンタの歩進に応じてカウント値
毎に求められて変化量を先の値に加算（変化量が負の値
の場合は減算）して、波形の高さ（または減衰量）をカ
ウンタの歩進に同期して順次出力する構成としてもよ
い。

【００３２】図３は演算器の入力と出力との関係を示す
説明図（真理値表）である。図３に示す真理値表は、自
乗余弦波形での波形整形を行なう際の入力Ｉ０〜Ｉ７
（カウンタ回路２０のカウント値）と出力Ｏ０〜Ｏ７と
を最初の１６ステップ分だけ示したものである。図８に
示した波形メモリ（ＲＯＭ）の内容も図３に示した真理
値表も共に自乗余弦波形での波形整形を行なうものであ
るため、入力データと出力データとの関係は同じになっ
ている。

【００３３】このように演算器２１を論理回路で構成す
ることによりホッピングの高速動作を可能とすることが
できる。従来の波形メモリ（ＲＯＭ）から波形データを
読み出す構成では、波形メモリ（ＲＯＭ）に波形整形の
タイミングとしてアドレスデータが入力されてから波形
整形データが読み出されるまでに最低３０ナノ秒（ｎ
ｓ）程度の時間を要していたが、論理回路で構成した演
算器２１では入力データが演算器２１に入力されてから
波形整形データを出力するまでの時間が最悪値で約１４
ナノ秒（ｎｓ）程度と約１／２以下に短縮される。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明に係る周波
数ホッピング送信装置は、演算器によって波形整形デー
タを演算して出力する構成としたので、波形整形データ
を高速で出力することができる。これにより、ＲＯＭ等
からなる波形メモリから波形整形データを読み出す従来
の構成に対して、周波数ホッピングの速度を約２倍程度
に高速化しても、送信信号波形の整形を円滑に行なうこ
とができる。

【００３５】特に、高速の周波数ホッピングでは波形整
形期間が短くなり、その短い波形整形期間内で所望（例
えば自乗余弦波形）の波形整形を行なうには、電子制御
減衰器等からなる波形整形部に対して短い周期で波形整
形制御信号を順次供給する必要がある。この発明に係る
周波数ホッピング送信装置は、論理回路による論理演算
によって波形整形データを出力する構成としたので、波
形整形部に対して短い周期で波形整形制御信号を順次供
給することができる。よって、高速の周波数ホッピング
でも送信信号に対して所望（例えば自乗余弦波形）の波
形整形を施して、良好な送信波形整形を行なうことがで
きる。これにより、波形整形を施すダミー期間を増加さ
せることなく、すなわち、伝送効率を低下させることな
く、周波数ホッピングに伴って生ずるスペクトルの不要
な広がりを有効に軽減させることができる。

【００３６】また、この発明に係る周波数ホッピング送
信装置は、振幅変調（ＡＭ変調）を低電力段で行ない、
波形整形部を構成する電子制御減衰器でＡＭ変調信号に
波形整形を施した後に、電力増幅器で所要の電力へ増幅
して送信する構成としたので、ＡＭ変調を少ない消費電
力で効率良く施すことができるとともに、送信信号の波
形整形を少ない消費電力で効果的に行なうことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る周波数ホッピング送信装置のブ
ロック構成図である。

【図２】この発明に係る周波数ホッピング送信装置の波
形整形制御部の具体例を示す回路構成図である。

【図３】この発明に係る周波数ホッピング送信装置の演
算器の入力と出力との関係を示す説明図（真理値表）で
ある。

【図４】従来の周波数ホッピング送信装置のブロック構
成図である。

【図５】波形整形を施した送信信号の波形図である。

【図６】従来の波形整形制御部の具体例を示す回路構成
図である。

【図７】電子制御減衰器の制御電流−減衰量特性を示す
グラフである。

【図８】従来の波形メモリ（ＲＯＭ）の内容を示す説明
図である。

【符号の説明】

１ 周波数ホッピング送信装置 ２ 拡散符号発生器 ３ ＦＨ（周波数ホッピング）用搬送波発振器 ４ 低周波増幅器 ５ ＡＭ（振幅）変調器 ６ 波形整形部を構成する電子制御減衰器 ７ 緩衝増幅器 ８ 電力増幅器 １９ 波形整形制御部 ２０ カウンタ回路 ２１ 演算器 ２２ データラッチ回路 ２３ Ａ／Ｄ変換器 ２４ ＬＰＦ（ローパスフィルタ）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 波形整形のタイミングを与えるカウンタ
   回路と、このカウンタ回路のカウント出力に基づいて波
   形整形用の波形整形データを演算する演算器とを備え、
   前記演算器から出力される波形整形データに基づいて送
   信信号のレベルを可変させるための波形整形制御信号を
   生成して出力する波形整形制御部と、 前記波形整形制御信号に基づいて送信信号のレベルを可
   変させて送信信号の波形を整形する波形整形部とを備え
   たことを特徴とする周波数ホッピング送信装置。
2. 【請求項２】 前記波形整形制御部は、前記演算器から
   出力される波形整形データに対応するアナログ信号を出
   力するＡ／Ｄ変換器を備え、アナログ信号からなる波形
   整形制御信号を出力することを特徴とする請求項１記載
   の周波数ホッピング送信装置。
3. 【請求項３】 前記波形整形部は、前記波形整形制御信
   号に基づいて減衰量を可変する電子制御減衰器で構成し
   たことを特徴とする請求項１記載の周波数ホッピング送
   信装置。
4. 【請求項４】 情報信号の変調が振幅変調方式であり２
   次変調方式がスペクトル拡散通信方式の周波数ホッピン
   グ方式である周波数ホッピング送信装置において、 波形整形のタイミングを与えるカウンタ回路と、このカ
   ウンタ回路のカウント出力に基づいて波形整形用の波形
   整形データを演算する演算器とを備え、前記演算器から
   出力される波形整形データに基づいて送信信号のレベル
   を可変させるための波形整形制御信号を生成して出力す
   る波形整形制御部と、 前記波形整形制御信号に基づいて送信信号のレベルを可
   変させて送信信号の波形を整形する波形整形部と、 振幅変調を低電力段で行ない、増幅または周波数変換を
   行なった後に所要の電力に増幅する電力増幅器とを備え
   たことを特徴とする周波数ホッピング送信装置。
5. 【請求項５】 前記波形整形制御部は、前記演算器から
   出力される波形整形データに対応するアナログ信号を出
   力するＡ／Ｄ変換器を備え、アナログ信号からなる波形
   整形制御信号を出力することを特徴とする請求項４記載
   の周波数ホッピング送信装置。
6. 【請求項６】 前記波形整形部は、前記波形整形制御信
   号に基づいて減衰量を可変する電子制御減衰器で構成し
   たことを特徴とする請求項４記載の周波数ホッピング送
   信装置。