(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波を受信する高周波増幅器と、前記高周波増幅器の出力を第一の中間周波信号に変換する第一のミキシング手段と、前記第一の中間周波信号を第二の中間周波信号に変換する第二のミキシング手段と、前記第二の中間周波信号と直交する第三の中間周波信号に変換する第三のミキシング手段と、前記第二の中間周波信号と前記第三の中間周波信号を用いて復調する復調処理手段と、前記第一のミキシング手段に入力する固定周波数からなる第一の局部発振手段と、前記第二のミキシング手段と前記第三のミキシング手段に入力する第二の局部発振手段とを有し、前記第二の局部発振手段は発振周波数を可変できる構成とした無線装置。
【請求項２】
第二の局部発振手段は、電圧制御発振器と、前記電圧制御発振器を分周して直交する二つの局部発振信号を生成する分周手段と、局部発振周波数を決定する可変分周器と、基準発振器と、前記可変分周器の出力と前記基準発振器の出力を位相比較する位相比較器とを有し、この位相比較器から出力する位相誤差により前記電圧制御発振器の発振周波数を制御する請求項１記載の無線装置。
【請求項３】
第二の電圧制御発振器と、前記第二の電圧制御発振器の出力を増幅してアンテナより電波として放射させる送信手段と、第一の局部発振手段と、前記第二の電圧制御発振器の出力と第一の局部発振手段の出力をミキシングして差の周波数を取り出す第四のミキシング手段とを有し、前記差の周波数を可変分周器の入力とし、位相比較器から出力する位相誤差により前記第二の電圧制御発振器の発振周波数を制御する請求項１記載の無線装置。
【請求項４】
第二の電圧制御発振器と、第一の局部発振手段と、前記第二の電圧制御発振器の出力と第一の局部発振手段の出力をミキシングして和または差の周波数を取り出す第四のミキシング手段と、前記和または差の周波数を増幅してアンテナより電波として放射させる送信手段とを有し、前記第二の電圧制御発振器の出力を可変分周器の入力とし、位相比較器から出力する位相誤差により前記第二の電圧制御発振器の発振周波数を制御する請求項１記載の無線装置。
【請求項５】
第一の局部発振手段をデータにより周波数変調させる請求項４記載の無線装置。
【請求項６】
第一の局部発振手段をデータにより周波数変調させるとともに、第二の電圧制御発振器をデータにより周波数変調させる請求項３記載の無線装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイレクトコンバージョン方式を用いた無線装置に関するものであり、特にガスメータや水道メータと電話回線との間を無線で接続し、ガスや水道等の検針値をセンターに通報する自動検針システムに用いる無線装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のダイレクトコンバージョン方式を用いた無線装置は、特開平７−３８４５５号公報に記載されているものが一般的であった。従来の無線装置を図４に示し説明する。図４において、１はアンテナ、２は高周波増幅器、３は第一のミキシング手段、４は第二のミキシング手段、５は局部発振手段、６は９０度位相器、７は復調処理部である。アンテナ１にはデータで周波数変調された電波が入力し、電波は第一のミキシング手段３および第二のミキシング手段４でベースバンド信号に変換される。第一のミキシング手段３および第二のミキシング手段４の出力には直交するベースバンド信号が出力する。復調処理部７で直交する二つのベースバンド信号を用いてデータを復調し、端子１９には復調されたデータが出力する。復調処理部７の動作を説明する。第一のフィルタ８、第二のフィルタ９は隣接チャンネルの信号を取り除き希望信号だけを取り出すチャンネル選択フィルタである。第一の掛け算手段１０では、第二の局部発振手段１２からの信号と希望信号が掛け算される。第二の掛け算手段１１では、第二の局部発振手段１２の信号を９０度位相器１３により９０度位相シフトした信号と希望信号と直交する希望信号が掛け算される。加算手段１４において二つの信号が加算され、周波数変調された信号が復元される。復元された周波数変調信号は帯域フィルタ１６、中間周波増幅器１７を介して復調手段１８に入力し、端子１９に復調されたデータが生じる。局部発振手段５はＰＬＬ手段等を用いて発振周波数を可変できるように構成され、希望信号を選択できるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の無線装置では次のような課題があった。
【０００４】
（１）局部発振手段５で発生する局部発振周波数は受信したい希望と同じ周波数のため、局部発振信号がアンテナから漏洩し他の受信装置に妨害を与える。
【０００５】
（２）局部発振周波数は例えば特定小電力無線用の無線装置の場合４００ＭＨｚ帯と高い周波数のため、ＰＬＬ手段等を用いて発振周波数を可変できるように構成した場合ＰＬＬ手段の分周器の消費電流が大となる。特に無線装置をガス自動検針システムに用いた場合には、消費電流を減らし電池交換なしに１０年間動作させる必要がある。
【０００６】
（３）ダイレクトコンバージョン方式は、中間周波数に変換後は直流伝送を必要とする。しかしながら４００ＭＨｚ帯でダイレクトコンバージョンを行った場合、第一のミキシング手段３および第二のミキシング手段４において、局部発振手段５の局部発振信号が空間結合により他方の入力端子に入力し、局部発振信号同士の掛け算が行われ第一のミキシング手段３および第二のミキシング手段４の出力に直流オフセットが生じることになり復調性能を悪化させる原因となっている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、希望信号に比べ低い周波数である第一の中間周波数に希望信号を一旦周波数変換した後、ダイレクトコンバージョンを行うとともに、ダイレクトコンバージョンを行う第二の局部発振信号の周波数をＰＬＬ手段により可変させようとするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明は、電波を受信する高周波増幅器と、前記高周波増幅器の出力を第一の中間周波信号に変換する第一のミキシング手段と、前記第一の中間周波信号を第二の中間周波信号に変換する第二のミキシング手段と、前記第二の中間周波信号と直交する第三の中間周波信号に変換する第三のミキシング手段と、前記第二の中間周波信号と前記第三の中間周波信号を用いて復調する復調処理手段と、前記第一のミキシング手段に入力する固定周波数からなる第一の局部発振手段と、前記第二のミキシング手段と前記第三のミキシング手段に入力する第二の局部発振手段とを有し、前記第二の局部発振手段は発振周波数を可変できるように構成されている。そして、第一の中間周波数をダイレクトコンバージョンするため希望信号に妨害を与える局部発振信号の発生をなくすことができるとともに、第二のミキシング手段および第三のミキシング手段の出力に生じる直流オフセットを小さくできる。
【０００９】
また、第二の局部発振手段は、電圧制御発振器と、前記電圧制御発振器を分周して直交する二つの局部発振信号を生成する分周手段と、局部発振周波数を決定する可変分周器と、基準発振器と、前記可変分周器の出力と前記基準発振器の出力を位相比較する位相比較器と、位相比較器から出力する位相誤差により前記電圧制御発振器の発振周波数を制御するように構成されている。そのため、消費電流を削減できることとなる。
【００１０】
また、第二の電圧制御発振器と、前記第二の電圧制御発振器の出力を増幅してアンテナより電波として放射させる送信手段と、第一の局部発振手段と、前記第二の電圧制御発振器の出力と第一の局部発振手段の出力をミキシングして差の周波数を取り出す第四のミキシング手段とを有し、前記差の周波数を可変分周器の入力とし、位相比較器から出力する位相誤差により前記第二の電圧制御発振器の発振周波数を制御するよう構成されている。そのため、ＰＬＬ手段の消費電流を増やすことなく高周波の送信信号を作成できることとなる。
【００１１】
また、第二の電圧制御発振器と、第一の局部発振手段と、前記第二の電圧制御発振器の出力と第一の局部発振手段の出力をミキシングして和または差の周波数を取り出す第四のミキシング手段と、前記和または差の周波数を増幅してアンテナより電波として放射させる送信手段とを有し、前記第二の電圧制御発振器の出力を可変分周器の入力とし、位相比較器から出力する位相誤差により前記第二の電圧制御発振器の発振周波数を制御するよう構成されている。そのため、ＰＬＬ手段の消費電流を増やすことなく高周波の送信信号を作成できることとなる。
【００１２】
また、第一の局部発振手段をデータにより周波数変調させる構成、あるいは第一の局部発振手段をデータにより周波数変調させるとともに第二の電圧制御発振器をデータにより周波数変調させる構成としている。そのため、容易に周波数変調波を作成できることとなる。
【００１３】
以下本発明の実施例を図面を用いて説明する。
（実施例１）
図１は本発明の実施例１の無線装置のブロック図である。図において、１はアンテナ、２は高周波増幅器、２０は弾性表面波フィルタ（以下ＳＡＷフィルタと呼ぶ）、３は第一のミキシング手段、２１は第一の局部発振手段、２２は第二のミキシング手段、２３は第三のミキシング手段、７は復調処理部である。第二のミキシング手段２２および第三のミキシング手段２３に印加される第二の局部発振信号を供給する第二の局部発振手段４０はＰＬＬ手段で構成されている、アンテナ１に入力した特定小電力無線の４００ＭＨｚ帯の電波は高周波増幅器２で増幅された後、ＳＡＷフィルタで希望信号付近以外の妨害信号が取り除かれる。
【００１４】
例えば希望信号としてテレメータ用の周波数である４２９．２ＭＨｚ付近のチャンネルをを希望信号とする。そして４３０ＭＨ〜４４０ＭＨｚまでのアマチュアバンドの信号が妨害波として取り除かれる。ＳＡＷフィルタの帯域幅は１００ｋＨｚ程度である。第一のミキシング手段３で上記４２９．２ＭＨｚ±５０ｋＨｚの希望信号は第一の中間周波数である４５０ｋＨｚ±５０ｋＨｚに変換される。
【００１５】
ここで第一の局部発振手段２１は、水晶発振子を用いた周波数固定の発振回路より構成され、その発振周波数は（４２９．２−０．４５０）ＭＨｚである。前記第一の中間周波数は、第二のミキシング手段２２および第三のミキシング手段２３でダイレクトコンバージョンされ、第二のミキシング手段２２および第三のミキシング手段２３の出力にはベースバンド信号が出力し復調処理部７により希望信号以外の隣接チャンネルが取り除かれ希望信号が復調される。そしてチャンネル選択は、第二のミキシング手段２２および第三のミキシング手段２３に印加される第二の局部発振信号の周波数を可変することにより行われる。
【００１６】
第二の局部発振手段４０の動作について説明する。第一の電圧制御発振手段２４（電圧制御発振手段のことを以下ＶＣＯと呼ぶ）は４５０ｋＨｚの４倍の周波数付近で発振している。第一のＶＣＯの発振信号は１／２分周され、さらに直交する二つの信号に１／２分周される。前記直交する二つの信号は第二の局部発振信号として第二のミキシング手段２２および第三のミキシング手段２３に印加される。前記直交する二つの信号の一方はスイッチ手段２８を介して可変分周器２９に印加される。可変分周器２９は図示していないが、マイクロコンピュータの制御により分周値が任意に設定できる構成である。位相比較器３０では、可変分周器の出力と基準発振器３１の出力である１２．５ｋＨｚとが位相比較され、位相誤差を零にする方向に第一のＶＣＯ２４の発振周波数を制御する。可変分周器２９に入力する信号周波数は４５０ｋＨｚ付近の低い信号であるため第二の局部発振手段４０をＣＭＯＳで構成することができ、消費電流を非常に小さくできる。
【００１７】
次に送信の場合について動作を説明する。第二のＶＣＯ３４は、第二の局部発振手段４０を構成するＰＬＬ制御により希望信号周波数で発振している。そして送信手段３５で増幅されアンテナ１より電波として放射される。第四のミキシング手段３２では、第一の局部発振手段２１の発振信号と第二のＶＣＯ３４の発振信号がミキシングされ、第四のミキシング手段３２の出力には第一の局部発振手段２１の発振信号と第二のＶＣＯ３４の発振信号の差の周波数を有する信号が生じる。前記差の周波数を有する信号はローパスフィルタ３３、スイッチ２８を介して可変分周器２９に入力する。スイッチ２８は、送信と受信で選択する入力信号を切り替える。また送信時には第一のＶＣＯ２４の電源はＯＦＦされる。以下受信時と同様に可変分周器２９の分周値を適当に設定することにより第二の分周値を希望周波数に設定することができる。そして可変分周器２９に入力する信号の周波数は、第一の中間周波数と同じであり受信時と同じ程度の周波数である。そして図示していないが、周波数変調を行うために、第一の局部発振手段２１と第二のＶＣＯ３４の両方に送りたいデータを印加し周波数変調を施す。周波数変調は例えば可変容量素子を用いてデータにより発振周波数を決める容量を変化させる。
【００１８】
（実施例２）
図２は本発明の実施例２の無線装置のブロック図である。実施例１と異なる点は、ＳＡＷフィルタ２０を高周波増幅手段１の前段に配置したことと、送信部の構成である。以下送信部の構成について説明する。第四のミキシング手段３２では、第一の局部発振手段２１の発振信号と第二のＶＣＯ３４の発振信号がミキシングされ、第四のミキシング手段３２の出力には第一の局部発振手段２１の発振信号と第二のＶＣＯ３４の発振信号の和の周波数を有する信号が生じる。前記和の周波数を有する信号は送信手段３５で増幅され、ＳＡＷフィルタ２０で不要な周波数成分が除去された後、アンテナ１より電波として放射される。実施例１と同様に、第二のＶＣＯ３４の発振周波数を制御することにより第四のミキシング手段３２の出力に希望信号を得ることができる。そして実施例１に対して実施例２の利点は、ＰＬＬ制御ループの外に第一の局部発振手段２１が存在するため、アンテナ１から放射される周波数変調された電波を得るために、第一の局部発振手段２１の発振信号に周波数変調を施すだけでよいという点である。
【００１９】
また、第二のＶＣＯ３４の発振信号の代わりに第一のＶＣＯ２４の発振信号を１／４分周した信号を用いることもできる。上記構成にすれば、第二のＶＣＯ３４と第一のＶＣＯ２４とを共用でき、回路構成の簡素化をはかることができる。
【００２０】
（実施例３）
図３は本発明の無線装置を用いたガス自動検針システムのブロック図である。図において１０５はアンテナ、１０３は図１に示す無線装置、１０２は電話回線、１０１はセンター、１０６はアンテナ、１０７は図１に示す無線装置、１０８はガスメータである。
【００２１】
次に動作、作用について説明する。センター１０１より電話回線１０２を介して無線装置１０３を起動する。無線装置１０３はアンテナ１０５を介してポーリング信号で変調された電波を放射する。アンテナ１０６でこの電波を受信し、無線装置１０７を介してガスメータ１０８にポーリング信号を伝送する。ガスメータ１０８はポーリング信号を受信すると、検針値データを無線装置１０７、アンテナ１０６を介して電波として放射する。この電波はアンテナ１０５、無線装置１０３、電話回線１０２を介してセンター１０１に伝送される。ガスメータ１０８は電池交換なしに１０年間動作し続け、１０年毎に交換される。従って、無線装置１０３および無線装置１０７も電池交換なしに１０年間動作し続けることが要求され、本発明の無線装置を用いることで電池交換なしに１０年間動作し続けることが実現される。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、電波を受信する高周波増幅器と、前記高周波増幅器の出力を第一の中間周波信号に変換する第一のミキシング手段と、前記第一の中間周波信号を第二の中間周波信号に変換する第二のミキシング手段と、前記第二の中間周波信号と直交する第三の中間周波信号に変換する第三のミキシング手段と、前記第二の中間周波信号と前記第三の中間周波信号を用いて復調する復調処理手段と、前記第一のミキシング手段に入力する固定周波数からなる第一の局部発振手段と、前記第二のミキシング手段と前記第三のミキシング手段に入力する第二の局部発振手段とを有し、前記第二の局部発振手段は発振周波数を可変できる構成としているため、受信周波数と同一の局部発振周波数は存在しない。そのため局部発振周波数の放射により、同じシステムの他の受信機に妨害を与えることがない。さらに第二のミキシング手段および第三のミキシング手段は４５０ｋＨｚ程度の低い信号をあつかうため、第二の局部発振信号同士の掛け算による直流オフセットの発生を容易に防ぐことができる。
【００２３】
また、第二の局部発振手段は、電圧制御発振器と、前記電圧制御発振器を分周して直交する二つの局部発振信号を生成する分周手段と、局部発振周波数を決定する可変分周器と、基準発振器と、前記可変分周器の出力と前記基準発振器の出力を位相比較する位相比較器と、位相比較器から出力する位相誤差により前記電圧制御発振器の発振周波数を制御する構成としているため、チャンネルの選択を電子的に行うことができる。そして第二の局部発振周波数は４５０ｋＨｚ付近と低い周波数であるため可変分周器をＣＭＯＳで構成することができ、消費電流を削減できる。
【００２４】
また、第二の電圧制御発振器と、前記第二の電圧制御発振器の出力を増幅してアンテナより電波として放射させる送信手段と、第一の局部発振手段と、前記第二の電圧制御発振器の出力と第一の局部発振手段の出力をミキシングして差の周波数を取り出す第四のミキシング手段とを有し、前記差の周波数を可変分周器の入力とし、位相比較器から出力する位相誤差により前記第二の電圧制御発振器の発振周波数を制御するように構成しているため、送信と受信で同一の可変分周器を用いることができる。そして送信も受信も周波数の安定度は第一の局部発振手段に用いる水晶振動子の安定度だけで決めることができる、さらに第一の局部発振手段をデータにより周波数変調させるとともに、第二の電圧制御発振器をデータにより周波数変調させる構成としているため、直流成分を有するＮＲＺのデータ信号による周波数変調も可能にできる。
【００２５】
また、第二の電圧制御発振器と、第一の局部発振手段と、前記第二の電圧制御発振器の出力と第一の局部発振手段の出力をミキシングして和または差の周波数を取り出す第四のミキシング手段と、前記和または差の周波数を増幅してアンテナより電波として放射させる送信手段とを有し、前記第二の電圧制御発振器の出力を可変分周器の入力とし、位相比較器から出力する位相誤差により前記第二の電圧制御発振器の発振周波数を制御するように構成しているため、送信と受信で同一の可変分周器を用いることができる。そして送信も受信も周波数の安定度は第一の局部発振手段に用いる水晶振動子の安定度だけで決めることができる。
【００２６】
そしてまた、第一の局部発振手段をデータにより周波数変調させる構成とすることにより、直流成分を有するＮＲＺのデータ信号による周波数変調も可能にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の無線装置のブロック図
【図２】本発明の実施例２の無線装置のブロック図
【図３】本発明の実施例３の無線装置を用いたガス自動検針システムのブロック図
【図４】従来の無線装置のブロック図
【符号の説明】
１  アンテナ
２  高周波増幅器
３  第一のミキシング手段
７  復調処理部
２１  第一の局部発振手段
２２  第二のミキシング手段
２３  第三のミキシング手段
２４  第一のＶＣＯ
２８  スイッチ
２９  可変分周器
３０  位相比較器
３１  基準発振器
３２  第四のミキシング手段
３３  ローパスフィルタ
３４  第二のＶＣＯ
３５  送信手段
４０  第二の局部発振手段
【図１】
0003708234.tif 000002
【図２】
0003708234.tif 000003
【図３】
0003708234.tif 000004
【図４】
0003708234.tif 000005