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JP4385521B2 - 送受信機 - Google Patents
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JP4385521B2 - 送受信機 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主としてコードレスリモコン、ページャ、コードレス電話、携帯電話等の無線通信機器に用いられる送受信機に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の送受信機について図面を参照しながら説明する。図9は、従来の送受信機の構成を示すブロック図である。
【0003】
図9において、3は第1の局部信号源、4は第2の局部信号源、6は送信アンプ、7はアンテナ、8はアンテナスイッチ、9は受信アンプ、10は復調データ出力端子、16は高周波フィルタ、24はミキサ、51は第1のミキサ、52は第2のミキサ、53は中間周波数フィルタ、54はチャネル選択フィルタである。図8の送受信機の受信系はダブルスーパーヘテロダイン方式の構成である。
【0004】
まず受信動作について説明する。アンテナに入力した受信信号は、高周波フィルタ16に入力され不要周波数成分を除去される。ここで、第1のミキサ51で周波数変換するときのイメージ周波数成分が除去される。高周波フィルタ16の出力は、受信アンプ9で増幅される。受信アンプ9の出力と第1の局部信号源3の出力が第1のミキサ51でミキシングされ、第1の中間周波数信号に変換される。第1の中間周波数信号は、中間周波数フィルタ53で第2のミキサ52でのミキシング時のイメージ周波数成分が除去される。中間周波数フィルタ53の出力と第2の局部信号源4の出力が第2のミキサ52でミキシングされ、第2の中間周波数信号に変換される。第2の中間周波数信号は、チャネル選択フィルタ54に入力され、受信チャネル成分以外の不要な成分が除去される。ここでチャネル選択フィルタ54には、セラミックフィルタや水晶フィルタなどの受動素子や、トランジスタなどの能動素子を用いて構成したg−mcフィルタなどが用いられる。チャネル選択フィルタ54の出力が復調回路5に入力され、復調出力が復調データ出力端子10より出力される。
【0005】
次に送信動作について説明する。第1の局部信号源3に変調が加えられる。ここでは2値FSK信号が第1の第1の局部信号源3から出力され、送信アンプ6で増幅される。送信アンプ6の出力はアンテナスイッチ8を経由してアンテナ7から放射される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の送受信機では、小型化や省電力化に問題があった。すなわち、セラミックフィルタや水晶フィルタなど受動素子のフィルタでは、集積化が困難であるため小型化が難しかった。また、能動素子を用いてg―mcフィルタなどを構成した場合、急峻で減衰量の大きなフィルタ特性を実現するためには消費電流が大きくなるという問題があった。また、素子数が多くなり、半導体ICに集積化しても、チップサイズが大きくなり、コストが高くなる要因となっていた。
【0007】
また、受信時と送信時で第1の局部信号源の周波数を大きく変化させる必要があり、1つの局部発振器で受信と送信に必要な周波数を得ることが困難であった。
【0008】
本発明は、前記従来の課題を解決することで、小型で低消費電力な送受信機を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明の送受信機は、第1および第2の局部信号源と、第1および第2のイメージリジェクションミキサと、復調回路と、送信アンプを備え、受信時には前記第1の局部信号源は受信信号の希望チャンネル周波数よりチャネル周波数間隔の2分の1だけ低いまたは高い周波数に設定され、前記第1のイメージリジェクションミキサに前記受信信号と前記第1の局部信号源の出力を入力し前記受信信号成分のうち前記第1の局部信号源周波数より低いまたは高い周波数成分を抑圧し前記受信信号のうち前記第1の局部信号源周波数より高いまたは低い周波数成分を第1の中間周波数信号に変換して出力し、前記第2の局部信号源は前記チャネル周波数間隔と同じ周波数の信号を出力し、第2のイメージリジェクションミキサに前記第1の中間周波数信号と前記第2の局部信号源の出力を入力し前記第1の中間周波数信号のうち前記第2の局部信号源周波数より高い周波数成分を抑圧し前記第1の中間周波数信号のうち前記第2の局部信号源周波数より低い周波数成分を第2の中間周波数信号に変換し、前記復調回路に前記第2の中間周波数信号を入力して復調を行い、送信時には前記第1の局部信号源は送信チャネル周波数に設定され、前記第1の局部信号源の出力を前記送信アンプで増幅するものである。
【0010】
これによって、大幅に回路規模を低減することができ、消費電流が低減できる。また、半導体ICで構成した場合にチップサイズを小さくすることができるため低コスト化を実現できる。また、第1の局部信号源の周波数変化が小さいため、1つの局部信号源で容易に実現できる。
【0011】
【発明の実施の形態】
請求項1記載の発明は、第1および第2の局部信号源と、第1および第2のイメージリジェクションミキサと、復調回路と、送信アンプを備え、受信時には前記第1の局部信号源は受信信号の希望チャンネル周波数よりチャネル周波数間隔の2分の1だけ低いまたは高い周波数に設定され、前記第1のイメージリジェクションミキサに前記受信信号と前記第1の局部信号源の出力を入力し前記受信信号成分のうち前記第1の局部信号源周波数より低いまたは高い周波数成分を抑圧し前記受信信号のうち前記第1の局部信号源周波数より高いまたは低い周波数成分を第1の中間周波数信号に変換して出力し、前記第2の局部信号源は前記チャネル周波数間隔と同じ周波数の信号を出力し、第2のイメージリジェクションミキサに前記第1の中間周波数信号と前記第2の局部信号源の出力を入力し前記第1の中間周波数信号のうち前記第2の局部信号源周波数より高い周波数成分を抑圧し前記第1の中間周波数信号のうち前記第2の局部信号源周波数より低い周波数成分を第2の中間周波数信号に変換し、前記復調回路に前記第2の中間周波数信号を入力して復調を行い、送信時には前記第1の局部信号源は送信チャネル周波数に設定され、前記第1の局部信号源の出力を前記送信アンプで増幅する送受信機である。そして、2段に構成したイメージリジェクションミキサでそれぞれ希望チャネル周波数の低域側と高域側の信号成分を抑圧することでチャネル選択フィルタを実現しているので、大幅に回路規模を低減することができ、消費電流が低減できる。また、半導体ICで構成した場合にチップサイズを小さくすることができるため低コスト化を実現できる。また、受信と送信で第1の局部信号源の周波数はほとんど変化しないため、局部信号源を容易に実現できる。
【0012】
また請求項2記載の発明は、第1の局部信号源は基準信号源と電圧制御発振器を備えたPLL周波数シンセサイザから成り、送信時と受信時で前記基準信号源の発振負荷容量を可変することにより前記第1の局部信号源の出力周波数をチャネル周波数間隔の概ね2分の1だけ変化させる送受信機である。そして、受信と送信でチャネル周波数間隔の2分の1の周波数変化を行う操作を簡単な回路で実現できるため、小型にかつ低コストで送受信機を構成できる。
【0013】
また請求項3記載の発明は、第1の局部信号源は基準信号源と電圧制御発振器と分周器を備えたPLL周波数シンセサイザから成り、前記分周器の分周数が分数の値をとることにより前記第1の局部信号源の出力周波数をチャネル周波数間隔の概ね2分の1だけ変化させる送受信機である。そして、分周器の分周数が分数であり、第1の局部信号源の周波数を細かく設定できるため、チャネル周波数間隔の2分の1の周波数変化を容易に実現でき、回路規模を小さくできる。
【0014】
また請求項4記載の発明は、第1および第2の局部信号源と、第1、第2および第3のイメージリジェクションミキサと、復調回路と、送信アンプを備え、受信時には前記第1の局部信号源は受信信号の希望チャンネル周波数よりチャネル周波数間隔の2分の1だけ低いまたは高い周波数に設定され、前記第1のイメージリジェクションミキサに前記受信信号と前記第1の局部信号源の出力を入力し前記受信信号成分のうち前記第1の局部信号源周波数より低いまたは高い周波数成分を抑圧し前記受信信号のうち前記第1の局部信号源周波数より高いまたは低い周波数成分を第1の中間周波数信号に変換して出力し、前記第2の局部信号源は前記チャネル周波数間隔と同じ周波数の信号を出力し、第2のイメージリジェクションミキサに前記第1の中間周波数信号と前記第2の局部信号源の出力を入力し前記第1の中間周波数信号のうち前記第2の局部信号源周波数より高い周波数成分を抑圧し前記第1の中間周波数信号のうち前記第2の局部信号源周波数より低い周波数成分を第2の中間周波数信号に変換し、前記復調回路に前記第2の中間周波数信号を入力して復調を行い、送信時には前記第1の局部信号源は送信チャンネル周波数よりチャネル周波数間隔の2分の1だけ低いまたは高い周波数に設定され、前記第2の局部信号源は前記チャネル周波数間隔の2分の1の周波数の信号を出力し、前記第3のイメージリジェクションミキサに前記第1および第2の局部信号源の出力を入力し前記第1および第2の局部信号源周波数の差の周波数成分または和の周波数成分を減衰し前記第1および第2の局部信号源周波数の和の周波数成分または差の周波数成分を出力し、前記第3のイメージリジェクションミキサの出力を前記送信アンプで増幅する送受信機である。そして、受信と送信で第1の局部周信号源の周波数を変える必要がなく、チャネル周波数間隔の2分の1の周波数変化が不要なため第1の局部信号源の構成を簡素化できる。
【0015】
また請求項5記載の発明は、第1、第2および第3の局部信号源と、第1、第2および第3のイメージリジェクションミキサと、復調回路と、送信アンプを備え、前記第1の局部信号源は受信信号の受信チャンネル周波数よりチャネル周波数間隔の2分の1だけ低いまたは高い周波数に設定され、受信は前記第1のイメージリジェクションミキサに前記受信信号と前記第1の局部信号源の出力を入力し前記受信信号成分のうち前記第1の局部信号源周波数より低いまたは高い周波数成分を抑圧し前記受信信号のうち前記第1の局部信号源周波数より高いまたは低い周波数成分を第1の中間周波数信号に変換して出力し、前記第2の局部信号源は前記チャネル周波数間隔と同じ周波数の信号を出力し、第2のイメージリジェクションミキサに前記第1の中間周波数信号と前記第2の局部信号源の出力を入力し前記第1の中間周波数信号のうち前記第2の局部信号源周波数より高い周波数成分を抑圧し前記第1の中間周波数信号のうち前記第2の局部信号源周波数より低い周波数成分を第2の中間周波数信号に変換し、前記復調回路に前記第2の中間周波数信号を入力して復調を行い、送信は、前記第3の局部信号源が前記受信チャネル周波数と送信チャネル周波数の差の周波数に前記チャネル周波数間隔の2分の1の周波数を加えた又は差し引いた周波数の信号を出力し、前記第3のイメージリジェクションミキサに前記第1および第3の局部信号源の出力を入力し前記第1および第3の局部信号源周波数の差の周波数成分または和の周波数成分を減衰し前記第1および第3の局部信号源周波数の和の周波数成分または差の周波数成分を出力し、前記第3のイメージリジェクションミキサの出力を前記送信アンプで増幅する送受信機である。そして、受信と送信で第1の局部信号源の周波数を変える必要がなく、送信用に第3の局部信号源を備えているため、受信動作と送信動作を同時に行うことができる。
【0016】
また請求項6記載の発明は、第1のイメージリジェクションミキサの前段に受信信号を前記受信信号周波数より低い周波数である前置周波数信号に変換する前置ミキサを備え、前記受信信号の代りに前期前置周波数信号を前記第1のイメージリジェクションミキサに入力する送受信機である。そして、受信回路の前段に設けた前置ミキサで予め受信信号を低い周波数に変換しているため、イメージリジェクションミキサの精度を出しやすく、チャネル選択フィルタとしての減衰量を大きくしやすい。また、受信電流を低減することができる。
【0017】
また請求項7記載の発明は、第1の局部信号源は水晶発振器と電圧制御発振器を備えたPLLシンセサイザから成り、前記水晶発振器の出力を分周して第2の局部信号源の周波数を得る送受信機である。そして、第1の局部信号源の構成要素である水晶発振器を分周して第2の局部信号源周波数を得ているため、回路規模が小さくなり小型化と低コスト化を図ることができる。
【0018】
また請求項8記載の発明は、第1の局部信号源は水晶発振器と電圧制御発振器を備えたPLLシンセサイザから成り、前記水晶発振器の出力を第3の局部信号源として用い、前記水晶発振器の出力を分周して第2の局部信号源の周波数を得る送受信機である。第1の局部信号源の構成要素である水晶発振器の出力で第2および第3の局部信号源周波数を得ているため、回路規模が小さくなり小型化と低コスト化を図ることができる。
【0019】
また請求項9記載の発明は、前置局部信号源は基準信号源と電圧制御発振器を備えたPLLシンセサイザから成り、前記基準信号源の出力を第1の局部信号源として用い、前記基準信号源の出力を分周して第2の局部信号源の周波数を得ると共に、前記前置局部信号源の出力と前記基準信号源の出力をミキシングして送信チャネル周波数信号を出力するミキサを備え、第1の局部信号源信号の替わりに前記ミキサの出力を送信アンプに入力する送受信機である。送信と受信で第1の局部信号源の周波数を大きく変化させる必要がなく、第1の局部信号源を簡素化できるので、小型化と低コスト化が可能となる。
【0020】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。
【0021】
(実施例1)
図1は、本発明による実施例1の送受信機の構成を示すブロック図である。また、図2は本発明の構成要素であるイメージリジェクションミキサの構成をしめすブロック図である。また、図3は、本発明の構成要素である第2のイメージリジェクションミキサの出力信号の周波数特性を示すグラフである。図1から3を用いて本実施例の送受信機について説明する。
【0022】
図1において、1は第1のイメージリジェクションミキサ、2は第2のイメージリジェクションミキサ、3は第1の局部信号源、4は第1の局部信号源、5は復調回路、6は送信アンプ、7はアンテナ、8はアンテナスイッチ、9は受信アンプ、10は復調データ出力端子である。
図2において、21は受信信号入力端子、22は中間周波数信号出力端子、23は局部信号入力端子、24はミキサ、25は+90度移相器、26は+45度移相器、27は−45度移相器、28は加算器である。
【0023】
まず、図2のイメージリジェクションミキサの動作について説明する。受信信号入力端子21に入力された受信信号は分岐されて2つのミキサ24に入力される。また、局部信号入力端子23に入力された局部信号は、分岐されて前記2つのミキサ24に入力される。ここで、局部信号入力端子23に入力される局部信号源の周波数は、前記受信信号の希望チャンネル周波数よりチャネル周波数間隔の2分の1だけ低く設定されている。チャネル周波数間隔は、使用する周波数帯により予め決められており、チャネルが配置される周波数間隔である。例えば、日本の400MHz帯の小電力無線では、チャネル周波数間隔は12.5kHzと決められている。この場合、局部信号源の周波数は、希望チャネル周波数より6.25kHz低く設定される。以下は、この小電力無線の場合を例にして説明する。
【0024】
2つのミキサ24に入力される局部信号は片方の経路に+90度移相器25が挿入されているため互いに90度位相差をもっている。2つのミキサ24でそれぞれ受信信号と局部信号がミキシングされ、変換された信号が出力される。前記変換された信号の一方は+45度位相器26を経由して加算器28に入力される。他方は−45度位相器27を経由して前記加算器28に入力される。上記2信号を加算した信号が中間周波数信号出力端子22より出力される。
【0025】
上記の構成のイメージリジェクションミキサでは、互いに直交した局部信号が2つのミキサ24に入力されるため、前記2つのミキサ24の出力信号も互いに直交している。そして、+45度移相器26と−45度移相器27により相対位相をさらに90度回している。ここで、受信信号のうち局部信号源周波数より高い周波数の成分は、2つのミキサ24の出力で互いに同位相となるため加算器28で加算される。また、受信信号のうち局部信号源周波数より低い周波数の成分は、2つのミキサ24の出力で互いに逆位相となるため加算器28で打ち消し合い抑圧される。
【0026】
また、上記の説明では加算器を用いたが、減算器を用いることにより抑圧する周波数を変えることができる。すなわち、減算器を用いれば、受信信号のうち局部信号源周波数より高い周波数の成分は、2つのミキサの出力で互いに同位相となるため打ち消し合い抑圧される。また、受信信号のうち局部信号源周波数より低い周波数の成分は、2つのミキサの出力で互いに逆位相となるため加算される。このように加算器または減算器を用いることで、受信信号のうち局部信号源周波数より高い周波数の成分を抑圧するか、低い周波数の成分を抑圧するかを選ぶことができる。
【0027】
次に、図1を用いて送受信機について説明する。
【0028】
まず受信動作について説明する。アンテナ7に入力した受信信号は、アンテナスイッチ8を経由して受信アンプ9で増幅される。受信アンプ9の出力と第1の局部信号源3の出力が第1のイメージリジェクションミキサ1に入力される。ここで、第1のイメージリジェクションミキサ1の構成は、図2に示したものである。そして、第1の局部信号源3の周波数は、希望チャネル周波数よりチャネル周波数間隔の2分の1だけ低く設定されている。そのため、第1のイメージリジェクションミキサ1の出力には、受信信号のうち第1の局部信号源周波数より高い周波数成分が第1の中間周波数信号として出力され、第1の局部信号源周波数より低い周波数成分は抑圧される。この時、第1の中間周波数信号の6.25kHzを中心周波数として、希望チャンネルの信号成分がある。
【0029】
そして、第1のイメージリジェクションミキサ1の出力である第1の中間周波数信号と第2の局部信号源4の出力が第2のイメージリジェクションミキサ2に入力される。ここで、第2のイメージリジェクションミキサ2は、図2に示す構成のものであるが、加算器の代わりに減算器を用いてる。第2の局部信号源4の周波数は、チャネル周波数間隔と同じ12.5kHzに設定されている。そのため、希望チャンネルの信号成分は、再び6.25kHzを中心とした信号である第2の中間周波数信号に変換される。そして、第1の中間周波数信号のうち第2の局部信号源周波数4より低い周波数成分が減算器で減算されて出力され、第2の局部信号源周波数4より高い周波数成分が抑圧される。
【0030】
そして、第2のイメージリジェクションミキサ2の出力である第2の中間周波数信号が復調回路5に入力され、復調出力が復調データ出力端子10より出力される。
【0031】
図3に、第2のイメージリジェクションミキサ2から出力される信号振幅の周波数特性を示す。図3の横軸は周波数、縦軸は希望チャネルの出力信号振幅を基準にした各周波数の出力振幅である。図3でAで示した帯域は、希望チャネルの帯域である。また、Bの帯域は、第1のイメージリジェクションミキサ1で抑圧された成分である。また、Cの帯域は第2のイメージリジェクションミキサ2で抑圧された成分である。このように、希望チャネル成分の両側の周波数成分が抑圧され、チャネル選択フィルタの特性となっている。
【0032】
図3では、抑圧量は30dBとなっているが、抑圧量は、第1および第2のイメージリジェクションミキサの精度で決まる。
【0033】
上記の実施例では、第1の局部信号源3の周波数が希望チャネル周波数より低い場合を示したが、受信周波数より高い周波数に設定する構成をとることができる。すなわち、第1の局部信号源3の周波数が、希望チャンネル周波数より、チャネル周波数間隔の2分の1だけ高く設定される。この構成では、第1のイメージリジェクションミキサ1の加算器の代わりに減算器を用いる。これにより、受信信号のうち第1の局部信号源周波数より低い周波数成分が第1の中間周波数信号として出力され、第1の局部信号源周波数より高い周波数成分は抑圧される。
【0034】
次に送信動作について説明する。送信時は第1の局部信号源の周波数が送信チャネルの周波数に変更される。受信チャネル周波数と送信チャネル周波数が同じである無線バンドの場合について考える。受信時は第1の局部信号源3の周波数は、受信チャネル周波数より6.25kHzだけ低く設定されていた。送信時はこれから6.25kHz変化させて送信チャネル周波数に合わせる。
【0035】
ここで周波数を変化させる方法を説明する。第1の局部信号源3はPLLシンセサイザで構成されており、比較周波数が6.25kHzに設定されている。そして分周数を1変更することで周波数を6.25kHz変化させることができる。
【0036】
第1の局部信号源3の出力は送信アンプ6で増幅され、アンテナスイッチ8を経由してアンテナ7より放射される。
【0037】
本送受信機では以下のような特徴がある。チャネル選択フィルタを2つのイメージリジェクションミキサで構成している。ここで、従来より用いられるアクティブフィルタであるg−mcフィルタを用いて急峻な減衰特を得るためには、高次のフィルタを構成する必要があり、回路規模が非常に大きくなる。これに対して本実施例のように、イメージリジェクションミキサを2段に構成してバンドパスフィルタの特性を得ることにより、少ない素子数で構成でき、大幅に回路規模を低減することができる。そして消費電流を低減する事が出来る。そのため、半導体ICで構成した場合にチップサイズを小さくすることができるため低コスト化を実現できるというメリットがある。
【0038】
また、受信から送信に切り替えたときに第1の局部信号源の周波数の変化が小さいことが特徴である。つまり第1の局部信号源の周波数可変範囲が小さくても良く、局部信号源の構成を簡素化できると共に、PLLシンセサイザのループゲインを下げることができるため第1の局部信号源の位相ノイズ特性を改善することができる。
【0039】
尚、第2の局部信号源周波数はチャネルを変更しても一定である。そこで、第1の局部信号源を基準信号源である水晶発振器と電圧制御発振器を備えたPLLシンセサイザで構成し、前記水晶発振器の出力を分周することにより第2の局部信号源周波数を得ることができる。このような構成をとることにより、第1の局部信号源を構成する電圧制御発振器と水晶発振器だけで本発明の送受信機を構成することができる。
【0040】
すなわち信号源を増やすことなく送受信機が得られるので回路規模が小さくなり小型化と低コスト化を図ることができる。
【0041】
(実施例2)
図4は、本発明の実施例2の送受信機の構成要素である第1の局部信号源の構成要素である基準信号源の構成を示すブロック図である。図4において、31はインバータ、32は水晶振動子、33はダイオードスイッチ、34は周波数可変用コンデンサ、35はコンデンサ、36は抵抗、37は周波数制御端子、38は基準信号出力端子である。
【0042】
送受信機の全体構成は図1と同じである。本発明の特徴は、第1の局部信号源3の構成にある。すなわち、受信と送信で行う第1の局部信号源周波数の変化を周波数制御端子37で行っている。図1の第1の基準信号源3が水晶発振器から成る基準信号源と電圧制御発振器で構成されたPLL周波数シンセサイザより構成されている。ここでPLLシンセサイザの出力周波数は基準信号源の周波数で決まる。そして図4は出力周波数を変化できる基準信号源の構成を示している。
【0043】
前記実施例1と同様に受信時には第1の局部信号源3の周波数は、希望チャネル周波数より6.25kHzだけ低く設定される。ここで、図4の周波数制御端子37は高電位となるように制御され、ダイオードスイッチ33がONとなる。そして周波数可変用コンデンサ34の片方の電極が接地されるため、水晶振動子32の負荷容量はコンデンサ35に周波数可変用コンデンサ34の容量を加えたものとなる。このときに第1の局部信号源3が上記の周波数すなわち希望チャネル周波数より6.25kHzだけ低くになるように各定数が決められている。
【0044】
そして送信時には周波数制御端子37が低電位となるように制御され、ダイオードスイッチ33がOFFとなる。これにより周波数可変用コンデンサ34が切り離されるため水晶振動子32の負荷容量が小さくなり、第1の局部信号源3の周波数が6.25kHz高くすなわち希望チャネル周波数になる。
【0045】
このように水晶発振子32の負荷容量をダイオードスイッチ33により切り替えて、第1の局部信号源3の周波数を受信と送信に必要な周波数に設定する構成としているため、第1の局部信号源3の周波数変化を行う操作を簡単な回路で実現でき、小型にかつ低コストで送受信機を構成できる。
【0046】
(実施例3)
図5は、本発明による実施例3の送受信機の構成要素である第1の局部信号源を構成するPLLシンセサイザの構成を示すブロック図である。図5において、41は水晶発振器、42は電圧制御発振器、43は分数分周器、44は分周器、45は位相比較器、46はチャージポンプ、47はループフィルタ、48は電圧制御発振器出力端子である。
【0047】
送受信機の全体構成は図1と同じである。本発明の特徴は、第1の局部信号源3を構成するPLLシンセサイザにある。すなわち、図5に示すPLLシンセサイザは分数分周器43を備えている。分数分周器とは時間的に分周数を切り替えることにより、等価的に分周数が分数の値をとる分周器である。水晶発振器41の出力を分周器44で分周した信号と、電圧制御発振器42の出力を分数分周器43で分周した信号が位相比較器45に入力され、前記2つの信号の位相差に応じた信号がチャージポンプ46に出力される。そしてチャージポンプ46の出力がループフィルタ47を経由して電圧制御発振器42の周波数制御端子に入力される。そして、位相比較器45に入力される前記2つの信号の周波数または位相差が同じになるように帰還ループが構成される。
【0048】
ここで、分周器44の出力周波数が12.5kHzに設定されている。そして、分数分周器43の分周数がnの時に分周分周器43の出力周波数が12.5kHzとすると、n−(1/2)の時は第1の局部信号源3の周波数が6.25kHz低い周波数になる。ただし、n:整数である。つまり、分周数nが送信時の分周数、n−(1/2)が受信時の分周数に対応している。
【0049】
このように分数分周器を用いることにより、周波数を変化させる回路を追加する必要がなくなるため、回路の小型化と低コストかを実現できる。
【0050】
尚、分数分周器を用いれば比較周波数を高く設定することが可能となる。例えば10倍の125kHzとする事ができる。これによりPLLシンセサイザの周波数収束時間を短縮することができる。
【0051】
(実施例4)
図6は、本発明による実施例4の送受信機の構成を示すブロック図である。図6において、11は第3のイメージリジェクションミキサである。また、図1と同じ構成要素に同一の番号を付けて示した。
【0052】
本実施例と実施例1との違いは、第3のイメージリジェクションミキサ11を設けているために、受信と送信で第1の局部信号源の周波数を変化させる必要がないことである。
【0053】
受信時の動作は、前記実施例1と同様である。送信時の動作が異なっている。送信時には第2の局部信号源4がチャネル周波数間隔の周波数すなわち12.5kHzに設定される。そして第1および第2の局部信号源3、4の出力が第3のイメージリジェクションミキサ11に入力される。第3のイメージリジェクションミキサ4は第1の局部信号源周波数と第2の局部信号源周波数の和の周波数成分または差の周波数成分を出力し、前記差の成分または和の成分を抑圧する。これにより、受信チャネル周波数と送信チャネル周波数を同一にすることができる。
【0054】
尚、第3のイメージリジェクションミキサ11は、上記差または和の周波数成分を抑圧するのに加え、第1および第2の局部信号源周波数の信号も抑圧することによりキャリアリークを除去している。
【0055】
このように受信と送信で第1の局部信号源3の周波数を変える必要がないため、チャネル周波数間隔の2分の1の周波数変化を行う機構が不要となり第1の局部信号源3の構成を簡素化できる。また、第1の局部信号源3の周波数を変える必要がないため、送信動作と受信動作を短時間で切り替えて通信を行うシステムにも適用でき、瞬時に動作を切り替えることができる。
【0056】
尚、本実施例では第2の局部信号源4の周波数を切り替えて送信と受信を行ったが、送信時に周波数12.5kHzを出力する第3の局部信号源を用いて構成しても良い。この場合には第2の局部信号源4は送受信で周波数を切り替える必要がない。
【0057】
(実施例5)
図7は、本発明による実施例5の送受信機の構成を示すブロック図である。図7において、12は第3の局部信号源、13は共用器である。また、図1および図6と同じ構成要素に同一の番号を付けて示した。
【0058】
本実施例と実施例4との違いは、受信動作と送信動作を同時に行えることである。
【0059】
送信チャネルが受信チャネルに対して20MHz低い周波数に設定されている無線バンドの場合を考える。
【0060】
受信系の動作は、前記実施例1および6と同様である。第1の局部信号源3は受信チャネル周波数より6.25kHz低い周波数に設定されている。
【0061】
送信系の動作について説明する。第3の局部信号源12が上記の送受信チャネル間周波数である20MHzからチャネル周波数間隔の2分の1すなわち6.25kHzを差し引いた周波数である19.99375MHzに設定されている。そして第1および第3の局部信号源3、12の出力が第3のイメージリジェクションミキサ11に入力される。第3のイメージリジェクションミキサ11は第1の局部信号源周波数と第3の局部信号源周波数の和の周波数成分または差の周波数成分を出力し、前記差の成分または和の成分を抑圧する。これにより、第3のイメージリジェクションミキサ11の出力周波数を送信チャネル周波数とすることができる。
【0062】
尚、第3のイメージリジェクションミキサは、上記差または和の周波数成分を抑圧するのに加え、第1および第3の局部信号源周波数の信号も抑圧することによりキャリアリークを除去している。
【0063】
そして、受信チャネル信号と送信チャネル信号を共用器で分離することにより受信と同時に送信を行うことができる。
【0064】
尚、第2および第3の局部信号源周波数はチャネルを変更しても一定であるため、第1の局部信号源を基準信号源である水晶発振器と電圧制御発振器を備えたPLLシンセサイザで構成し、前記水晶発振器の出力を分周することにより第2の局部信号源周波数を得ることができる。更に前記水晶発振器の出力を第3の局部信号源として用いることができる。このよう構成をとることにより、電圧制御発振器と水晶発振器という2つの信号源だけで本発明の送受信機を構成することができる。
【0065】
すなわち信号源を増やすことなく受信と送信を同時に行う送受信機が得られる。これにより送受信機の回路規模が小さくなり小型化と低コスト化を図ることができる。
【0066】
(実施例6)
図8は、本発明による実施例6の送受信機の構成を示すブロック図である。図8において、14は前置ミキサ、15は前置局部信号源、16は高周波フィルタである。
【0067】
また、図1と同じ構成要素に同一の番号を付けて示した。
【0068】
本実施例と実施例1から5との違いは、前置ミキサ14を設けたことにある。受信アンプ9と第1のイメージリジェクションミキサ1の間に前置ミキサ14を設けて、受信信号を、例えば受信信号の周波数が400MHz帯の場合には、20MHzといった比較的周波数の低い前置周波数に変換している。ここで、前置ミキサ14でのイメージ周波数成分を除去するために高周波フィルタ16が受信アンプ9の前段に設けられている。
【0069】
このように予め比較的低い周波数に変換してから第1のイメージリジェクションミキサ1へ入力しているのは、周波数が低い方が信号の位相および振幅の精度を上げやすいからである。そのためチャネル選択フィルタとしての減衰量を大きくしやすいという利点がある。また、高周波で動作するイメージリジェクションミキサを構成した場合、消費電流が大きくなる傾向にあるが、単純な構成の前置ミキサ14を用いることにより、消費電流を抑えることができる。
【0070】
また、前置局部信号源を基準信号源である水晶発振器と電圧制御発振器を備えたPLLシンセサイザで構成し、前記基準信号源の出力を第1の局部信号源として用い、前記基準信号源の出力を分周して第2の局部信号源の周波数を得る構成とすることができる。更に送信時には、前記前置局部信号源の出力と前記水晶発振器の出力をミキシングして送信チャネル信号を得るためのミキサを設ける構成とすることができる。そして、第1の局部信号源信号の替わりに前記ミキサの出力を送信アンプに入力する構成とすることができる。これにより、第1の局部信号源の周波数を受信と送信で大きく変化させる必要が無くなり、第1の局部信号源の構成を簡素化できる。そして、小型化と低コスト化を実現することができる。尚、上記の構成では、送信と受信で前置局部信号源の周波数をチャネル周波数間隔の2分の1だけ変化させる必要がある。変化させる方法は、前記実施例1から5において第1の局部信号源の周波数変化の方法すなわち分周数変更、水晶発振子の負荷変更、分数分周などの方法を用いることができる。
【0071】
なお、実施例では400MHz帯の小電力無線で説明したが、本発明はこの周波数に限るものではないことは言うまでもない。
【0072】
【発明の効果】
以上のように本発明の送受信機によれば、イメージリジェクションミキサを2段に構成してバンドパスフィルタの特性を得るため、少ない素子数で構成でき、大幅に回路規模を低減することができると共に、消費電流を低減できるという効果がある。そのため、半導体ICで構成した場合にチップサイズを小さくすることができるため低コスト化を実現できるというメリットがある。また、第1の局部信号源の周波数可変範囲が小さくても良いため、第1の局部信号源の位相ノイズ特性を改善できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1における送受信機のブロック図
【図2】本発明の実施例1におけるイメージリジェクションミキサのブロック図
【図3】本発明の実施例1における第2のイメージリジェクションミキサの出力振幅の周波数特性を示す図
【図4】本発明の実施例2における送受信機の構成要素である水晶発振器の回路図
【図5】本発明の実施例3における送受信機の構成要素であるPLLシンセサイザのブロック図
【図6】本発明の実施例4における送受信機のブロック図
【図7】本発明の実施例5における送受信機のブロック図
【図8】本発明の実施例6における送受信機のブロック図
【図9】従来の送受信機のブロック図
【符号の説明】
1 第1のイメージリジェクションミキサ
2 第2のイメージリジェクションミキサ
3 第1の局部信号源
4 第2の局部信号源
5 復調回路
6 送信アンプ
7 アンテナ
8 アンテナスイッチ
9 受信アンテナ
11 第3のイメージリジェクションミキサ
12 第3の局部信号源
14 前置ミキサ
24 ミキサ
25 +90度移相器
26 +45度移相器
27 −45度移相器
28 加算器
31 インバータ
32 水晶振動子
33 ダイオードスイッチ
34 周波数可変用コンデンサ
37 周波数制御端子
41 水晶発振器(基準信号源)
42 電圧制御発振器
43 分数分周器

Claims (9)

  1. 第1および第2の局部信号源と、第1および第2のイメージリジェクションミキサと、復調回路と、送信アンプを備え、受信時には前記第1の局部信号源は受信信号の希望チャンネル周波数よりチャネル周波数間隔の2分の1だけ低いまたは高い周波数に設定され、前記第1のイメージリジェクションミキサに前記受信信号と前記第1の局部信号源の出力を入力し前記受信信号成分のうち前記第1の局部信号源周波数より低いまたは高い周波数成分を抑圧し前記受信信号のうち前記第1の局部信号源周波数より高いまたは低い周波数成分を第1の中間周波数信号に変換して出力し、前記第2の局部信号源は前記チャネル周波数間隔と同じ周波数の信号を出力し、第2のイメージリジェクションミキサに前記第1の中間周波数信号と前記第2の局部信号源の出力を入力し前記第1の中間周波数信号のうち前記第2の局部信号源周波数より高い周波数成分を抑圧し前記第1の中間周波数信号のうち前記第2の局部信号源周波数より低い周波数成分を第2の中間周波数信号に変換し、前記復調回路に前記第2の中間周波数信号を入力して復調を行い、送信時には前記第1の局部信号源は送信チャネル周波数に設定され、前記第1の局部信号源の出力を前記送信アンプで増幅する送受信機。
  2. 第1の局部信号源は基準信号源と電圧制御発振器を備えたPLL周波数シンセサイザから成り、送信時と受信時で前記基準信号源の発振負荷容量を可変することにより前記第1の局部信号源の出力周波数をチャネル周波数間隔の概ね2分の1だけ変化させる前記請求項1記載の送受信機。
  3. 第1の局部信号源は基準信号源と電圧制御発振器と分周器を備えたPLL周波数シンセサイザから成り、前記分周器の分周数が分数の値をとることにより前記第1の局部信号源の出力周波数をチャネル周波数間隔の概ね2分の1だけ変化させる前記請求項1記載の送受信機。
  4. 第1および第2の局部信号源と、第1、第2および第3のイメージリジェクションミキサと、復調回路と、送信アンプを備え、受信時には前記第1の局部信号源は受信信号の希望チャンネル周波数よりチャネル周波数間隔の2分の1だけ低いまたは高い周波数に設定され、前記第1のイメージリジェクションミキサに前記受信信号と前記第1の局部信号源の出力を入力し前記受信信号成分のうち前記第1の局部信号源周波数より低いまたは高い周波数成分を抑圧し前記受信信号のうち前記第1の局部信号源周波数より高いまたは低い周波数成分を第1の中間周波数信号に変換して出力し、前記第2の局部信号源は前記チャネル周波数間隔と同じ周波数の信号を出力し、第2のイメージリジェクションミキサに前記第1の中間周波数信号と前記第2の局部信号源の出力を入力し前記第1の中間周波数信号のうち前記第2の局部信号源周波数より高い周波数成分を抑圧し前記第1の中間周波数信号のうち前記第2の局部信号源周波数より低い周波数成分を第2の中間周波数信号に変換し、前記復調回路に前記第2の中間周波数信号を入力して復調を行い、送信時には前記第1の局部信号源は送信チャンネル周波数よりチャネル周波数間隔の2分の1だけ低いまたは高い周波数に設定され、前記第2の局部信号源は前記チャネル周波数間隔の2分の1の周波数の信号を出力し、前記第3のイメージリジェクションミキサに前記第1および第2の局部信号源の出力を入力し前記第1および第2の局部信号源周波数の差の周波数成分または和の周波数成分を減衰し前記第1および第2の局部信号源周波数の和の周波数成分または差の周波数成分を出力し、前記第3のイメージリジェクションミキサの出力を前記送信アンプで増幅する送受信機。
  5. 第1、第2および第3の局部信号源と、第1、第2および第3のイメージリジェクションミキサと、復調回路と、送信アンプを備え、前記第1の局部信号源は受信信号の受信チャンネル周波数よりチャネル周波数間隔の2分の1だけ低いまたは高い周波数に設定され、受信時には前記第1のイメージリジェクションミキサに前記受信信号と前記第1の局部信号源の出力を入力し前記受信信号成分のうち前記第1の局部信号源周波数より低いまたは高い周波数成分を抑圧し前記受信信号のうち前記第1の局部信号源周波数より高いまたは低い周波数成分を第1の中間周波数信号に変換して出力し、前記第2の局部信号源は前記チャネル周波数間隔と同じ周波数の信号を出力し、第2のイメージリジェクションミキサに前記第1の中間周波数信号と前記第2の局部信号源の出力を入力し前記第1の中間周波数信号のうち前記第2の局部信号源周波数より高い周波数成分を抑圧し前記第1の中間周波数信号のうち前記第2の局部信号源周波数より低い周波数成分を第2の中間周波数信号に変換し、前記復調回路に前記第2の中間周波数信号を入力して復調を行い、送信時には、前記第3の局部信号源が前記受信チャネル周波数と送信チャネル周波数の差の周波数に前記チャネル周波数間隔の2分の1の周波数を加えた又は差し引いた周波数の信号を出力し、前記第3のイメージリジェクションミキサに前記第1および第3の局部信号源の出力を入力し前記第1および第3の局部信号源周波数の差の周波数成分または和の周波数成分を減衰し前記第1および第3の局部信号源周波数の和の周波数成分または差の周波数成分を出力し、前記第3のイメージリジェクションミキサの出力を前記送信アンプで増幅する送受信機。
  6. 第1のイメージリジェクションミキサの前段に受信信号を前記受信信号周波数より低い周波数である前置周波数信号に変換する前置ミキサを備え、前記受信信号の代りに前期前置周波数信号を前記第1のイメージリジェクションミキサに入力する前記請求項1から5のいずれか一項に記載の送受信機。
  7. 第1の局部信号源は基準信号源と電圧制御発振器を備えたPLLシンセサイザから成り、前記基準信号源の出力を分周して第2の局部信号源の周波数を得る前記前記請求項1から6のいずれか一項に記載の送受信機。
  8. 第1の局部信号源は基準信号源と電圧制御発振器を備えたPLLシンセサイザから成り、前記基準信号源の出力を第3の局部信号源として用い、前記基準信号源の出力を分周して第2の局部信号源の周波数を得る前記前記請求項5または6に記載の送受信機。
  9. 前置局部信号源は基準信号源と電圧制御発振器を備えたPLLシンセサイザから成り、前記基準信号源の出力を第1の局部信号源として用い、前記基準信号源の出力を分周して第2の局部信号源の周波数を得ると共に、前記前置局部信号源の出力と前記基準信号源の出力をミキシングして送信チャネル周波数信号を出力するミキサを備え、第1の局部信号源信号の替わりに前記ミキサの出力を送信アンプに入力する前記請求項6に記載の送受信機。
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