(57)【要約】【課題】周波数が近い希望波と妨害波とを受信することを踏まえ、妨害波を減衰することができる。【解決手段】分配器７は、アンテナ２で受信した電波を不等分配し、僅かに減衰した信号を第１経路５に出力し、大きく減衰した信号を第２経路６に出力する。第２経路に入力された信号は、第１アンプ９で増幅され、位相反転器１０で位相が180°遅れた信号に変換される。位相が180°遅らされた信号は、第１経路５に入力された信号と合成器１１で合成される。希望波が小さく妨害波が大きいとき、分配器７の分岐損で希望波がノイズフロアに埋もれ、第２経路６で位相が180°遅れるのは妨害波のみであるので、合成時、妨害波のみ減衰する。合成後の信号は、第２アンプ１２で増幅され、受信回路４に入力される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナで受信した強い信号の妨害波を減衰可能な妨害波減衰回路において、
受信電波を不等分配して複数の経路に分岐させる分配器と、
分岐時に前記分配器により大きく減衰された信号の位相を変化させる位相変換器と、
分岐時に前記分配器により小さく減衰された信号と、前記位相が変化された信号とを合成する合成器と
を備えたことを特徴とする妨害波減衰回路。
【請求項２】
分岐時に前記分配器により大きく減衰された前記信号が入力される経路には、当該信号を増幅するアンプが設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の妨害波減衰回路。
【請求項３】
受信電波の受信信号強度を測定する受信信号強度測定部と、
前記受信信号強度を基に、前記アンプのオンオフを制御するアンプ制御部と
を備えたことを特徴とする請求項２に記載の妨害波減衰回路。
【請求項４】
前記アンプのオン／オフを切り替える閾値は、前記アンプをオンする際のオン閾値と、前記アンプをオフする際のオフ閾値とが異なる値に設定され、前記オン閾値が前記オフ閾値よりも高く設定されている
ことを特徴とする請求項３に記載の妨害波減衰回路。
【請求項５】
前記分配器及び前記合成器は、パッシブ回路からなり、
妨害波による受信の飽和レベルは、受信回路の飽和レベルよりも大きい
ことを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の妨害波減衰回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信した妨害波を減衰することが可能な妨害波減衰回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電波受信装置で希望波（Desired Signal）を受信するとき、受信電波から妨害波（Undesired Signal）を減衰することが可能な妨害波減衰回路が周知である（例えば、特許文献１等参照）。また、妨害波減衰回路としては、例えばSAW（Surface Acoustic Wave）フィルタ等の帯域制限によって、妨害波を低減する技術が知られている。この場合、例えば希望波と妨害波との周波数が所定量離れていれば、妨害波を低減することができ、Ｄ／Ｕ比（信号雑音比）が改善される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−７６９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、希望波と妨害波との周波数があまりに近いと、フィルタで妨害波を減衰するにも限度があり、Ｄ／Ｕ比を改善することができない問題があった。特に、希望波が微弱信号で取り扱われている場合、アマチュア無線等で送受される非常に強い信号が妨害波として混在する環境下においては、電波受信装置のアンプが妨害波によって飽和してしまう可能性があった。よって、希望波と妨害波との周波数が近く、かつ妨害波が強い場合であっても、Ｄ／Ｕ比を改善するために、妨害波を減衰したいニーズがあった。
【０００５】
本発明の目的は、周波数が近い希望波と妨害波とを受信することを踏まえ、妨害波を減衰することができる妨害波減衰回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記問題点を解決する前記妨害波減衰回路は、アンテナで受信した強い信号の妨害波を減衰可能な妨害波減衰回路において、受信電波を不等分配して複数の経路に分岐させる分配器と、分岐時に前記分配器により大きく減衰された信号の位相を変化させる位相変換器と、分岐時に前記分配器により小さく減衰された信号と、前記位相が変化された信号とを合成する合成器とを備えた。
【０００７】
本構成によれば、受信電波は、分配器で不等分配されることにより、受信レベルが僅かのみ減衰された信号と、受信レベルが大きく減衰された信号とに分岐される。分配器により受信レベルが大きく減衰された信号は、位相変換器で位相が変えられる。位相が変えられた信号は、合成器において、受信レベルが僅かのみ減衰された信号と合成され、例えば位相が180°反転する信号が合成されるのであれば、信号成分が相殺される。ここで、例えば希望波と妨害波の周波数が近く、希望波を弱い信号で受信し、妨害波を強い信号を受信する通信環境を想定する。強い信号の妨害波を受信したときは、分配器によって受信レベルが大きく減衰されても、ある程度のレベルの信号が残るので、合成器通過後に出力される妨害波は、受信レベルが大きく減衰される。一方、弱い信号の希望波を受信したときは、分配器によって受信レベルが大きく減衰されると、ノイズフロアに埋もれる、又は低いレベルの信号しか残らないので、合成器通過後に出力される希望波は、受信レベルがさほど減衰しない。よって、希望波と妨害波との周波数が近く、かつ妨害波が強い場合に、妨害波のみを大きく減衰することが可能となる。
【０００８】
前記妨害波減衰回路において、分岐時に前記分配器により大きく減衰された前記信号が入力される経路には、当該信号を増幅するアンプが設けられていることが好ましい。この構成によれば、位相変換器によって位相が反転された信号、つまり合成時において妨害波を相殺する信号をアンプによって増幅することが可能となるので、妨害波を大きく減衰させることが可能となる。
【０００９】
前記妨害波減衰回路において、受信電波の受信信号強度を測定する受信信号強度測定部と、前記受信信号強度を基に、前記アンプのオンオフを制御するアンプ制御部とを備えることが好ましい。この構成によれば、例えば受信した妨害波の受信信号強度が大きいときにのみ、分配器から位相変換器→合成器に続く経路が有効にされる。よって、必要なときにのみ位相反転の経路を有効にしておくことが可能となるので、常時起動に比較して、妨害波減衰回路で消費される電力を小さく抑えることが可能となる。
【００１０】
前記妨害波減衰回路において、前記アンプのオン／オフを切り替える閾値は、前記アンプをオンする際のオン閾値と、前記アンプをオフする際のオフ閾値とが異なる値に設定され、前記オン閾値が前記オフ閾値よりも高く設定されていることが好ましい。この構成によれば、アンプのオン／オフを切り替える閾値がヒステリシス設定されるので、例えば閾値付近においてアンプのオン／オフが繰り返されてしまう状況が発生しなくなる。
【００１１】
前記妨害波減衰回路において、前記分配器及び前記合成器は、パッシブ回路からなり、妨害波による受信の飽和レベルは、受信回路の飽和レベルよりも大きいことが好ましい。この構成によれば、分配器及び合成器を例えばウィルキンソン合成器のようなパッシブ回路とすれば、受信の飽和域を大きくとることが可能となるので、前述の理論の通りの動作を確保するのに有利となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、周波数が近い希望波と妨害波とを受信することを踏まえ、妨害波を減衰することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態の妨害波減衰回路の回路図。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、回路上の各点における妨害波及び希望波の強度関係を示す受信レベル比較図。
【図３】妨害波減衰回路の動作内容を示す説明図。
【図４】ヒステリシス設定されたオン閾値及びオフ閾値の大小関係図。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、回路上の各点における妨害波及び希望波の強度関係を示す受信レベル比較図。
【図６】妨害波及び希望波の強度関係を示す受信レベル比較図。
【図７】別例の分配器又は合成器の回路構成図。
【図８】パッシブ回路の入出力レベルの変化波形図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、妨害波減衰回路の一実施形態を図１〜図６に従って説明する。
図１に示すように、例えば車両のスマート携帯機等の端末には、車両の送信アンテナから送信されるＵＨＦ（Ultra High Frequency）電波を受信可能な電波受信装置１が設けられている。電波受信装置１には、ＵＨＦ電波を受信可能なアンテナ２と、アンテナ２で受信した信号に妨害波を減衰させる処理を加える受信信号処理回路３と、受信信号処理回路３を経た信号に復調等の各種処理を加える受信回路４とが設けられている。車両から送信されるＵＨＦ電波は、例えばスマート携帯機にＩＤコードの返信を要求するリクエスト信号等がある。
【００１５】
受信信号処理回路３には、アンテナ２で受信した信号を２つの経路５，６に不等分配する分配器７と、第１経路５に入力された信号をフィルタリングするフィルタ８と、第２経路６に入力された信号を増幅する第１アンプ９と、第１アンプ９によって増幅された信号の位相を例えば180°反転させる位相反転器１０とが設けられている。分配器７は、第１経路５に入力される信号のレベルに対し、第２経路６に入力される信号のレベルが充分に小さくなうような分配比率に設定されている。受信信号処理回路３には、フィルタ８を通過した信号と、位相反転器１０によって位相が180°反転した信号とを合成する合成器１１とが設けられている。なお、位相反転器１０が位相変換器の一例である。
【００１６】
受信回路４には、合成器１１を通過した合成信号を増幅する第２アンプ１２と、受信電波の受信信号強度（RSSI：Received Signal Strength Indicator）を測定する受信信号強度測定部１３と、その受信信号強度に基づき第１アンプ９のオン／オフを制御するアンプ制御部１４とが設けられている。受信信号強度測定部１３は、アンテナ２で受信した信号において、受信信号処理回路３を経た信号の受信信号強度を測定する。アンプ制御部１４は、例えば受信電波の受信信号強度が高いとき、第１アンプ９をオンし、受信電波の受信信号強度が低いとき、第２アンプ１２をオフする。
【００１７】
次に、図２〜図６を用いて、妨害波減衰回路の動作を説明する。
［妨害波のレベルが大きいときの動作］
図２（ａ）に、妨害波のレベルが大きいときの受信信号処理回路３の「Ａ点」における妨害波及び希望波の受信レベルを示す。同図において、「Ａ点」における妨害波の受信レベルを「Ｘu1」とし、希望波の受信レベルを「Ｘd1」とする。妨害波及び希望波は、周波数が非常に近い（例えば数十〜数百kHz）ものの、受信レベルに大きな差（例えば数十dB）がある。受信レベルＸu1，Ｘd1は、ノイズフロアを基準とした受信信号の強度である。
【００１８】
図３に示すように、アンテナ２で受信された信号は、分配器７で不等分配されて、第１経路５及び第２経路６に各々出力される。分配比率が例えば「第１経路５：第２経路６＝９：１」の場合、第１経路５に入力される信号の受信レベルはほとんど減衰（例えば、0.46dB程度の減衰）せず、逆に第２経路６に入力される信号の受信レベルは大きく減衰（例えば、10dB程度の減衰）する。第１経路５に入力した信号は、フィルタ８で所定周波数のみが通され、合成器１１に出力される。
【００１９】
受信信号強度測定部１３は、電波受信時、合成器１１及び第２アンプ１２を経て入力する信号の受信信号強度を測定する。ここでは、受信レベルの大きい妨害波の受信を想定しているので、受信信号強度測定部１３は高い受信信号強度を測定する。アンプ制御部１４は、受信信号強度がオン閾値Ｋ１以上となることを確認すると、第２アンプ１２をオンする。即ち、電波受信時、受信信号強度がオン閾値Ｋ１以上となれば、第２経路６が有効に切り替えられる。
【００２０】
第２経路６に入力した信号は、第２アンプ１２によって増幅され、位相反転器１０に出力される。位相反転器１０に入力された信号は、位相反転器１０によって位相が180°反転され、合成器１１に出力される。これにより、第２経路６に入力された信号の位相が、第１経路５に入力された信号の位相に対して180°遅れる。よって、第１経路５に入力された信号と、位相反転器１０を通過した信号とは、振幅の正負が真逆の信号となる。
【００２１】
図２（ｂ）に、受信信号処理回路３の「Ｂ点」における妨害波及び希望波の受信レベルを示す。同図において、分配器７の第２経路６側の減衰量を「Ｙ」とし、減衰後に第２経路６に入力される妨害波の受信レベルを「Ｘu2」とする。第２経路６に入力された妨害波は、分配器７によってＹ［dB］減衰されることにより、Ｘu2（＝Ｘu1−Ｙ）となる。第２経路６に入力された希望波は、Ｙ＞Ｘd1の場合、分配器７によってＹ［dB］減衰されると、減衰後、ノイズフロアに埋もれる。これにより、第２経路６は、妨害波のみが通過することとなる。
【００２２】
図３に示すように、第１経路５を通過する信号と、位相反転器１０によって位相が180°反転された信号とは、合成器１１によって１つの信号に合成される。第１経路５に入力された妨害波は、位相が180°反転する第２経路６の妨害波が合成器１１において合成されるので、その分、振幅が減衰する。即ち、アンテナ２で受信した妨害波が減衰される。一方、第１経路５に入力された希望波は、合成器１１において合成される対象がないので、そのまま合成器１１を通過する。
【００２３】
図２（ｃ）に、受信信号処理回路３の「Ｃ点」における妨害波及び希望波の受信レベルを示す。同図からも分かるように、妨害波は、Ｃ点において、「Ｘu1−Ｘu2」の受信レベルの信号、つまり「Ｙ」の受信レベルの信号が残る。一方、希望波は、Ｃ点において、受信時に取得したままの「Ｘd1」の受信レベルの信号となる。即ち、妨害波は減衰するものの、希望波は減衰せずに受信時の値がそのまま残る。よって、希望波は減衰せず、妨害波のみ減衰するので、受信電波のＤ／Ｕ比が改善される。
【００２４】
ちなみに、分配器７の分岐損を「Ｒ１」、合成器１１の合成損を「Ｒ３」、第２アンプ１２のゲインを「Ｇ」、位相反転器１０の減衰を「Ｒ２」とすると、受信信号処理回路３の「Ｃ点」のレベル「Ｘｃ」は、次式（α）により表される。なお、受信レベルＸｃは分岐損Ｒ１よりも充分大きく、少なくとも第２経路６を通過する信号の妨害波のレベルがノイズフロアよりも大きいとする。
Ｘｃ＝−Ｒ１＋Ｇ−Ｒ２−Ｒ３  …  （α）
図４に示すように、アンプ制御部１４は、アンテナ２で電波を受信しなくなって受信信号強度がオフ閾値Ｋ２以下となると、第１アンプ９をオフに切り替える。これにより、電波受信の終了後、第２経路６の回路群の動作を停止しておけるので、受信信号処理回路３で消費される電力が小さく抑えられる。なお、第１アンプ９のオン／オフの閾値は、閾値付近で第１アンプ９が常にオン／オフを繰り返してしまわないように、ヒステリシスに設定される。即ち、オン閾値Ｋ１をオフ閾値Ｋ２よりも高く設定し、第１アンプ９のオン時、受信信号強度の微少変化によって直ぐにオフしないようにする。
【００２５】
［Ｙ＜Ｘd1のときの動作］
図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、Ｙ＜Ｘd1のときは、分配器７で第２経路６の希望波を減衰させても、これがノイズフロアに埋もれなくなる（図５（ｂ）参照）。しかし、第１経路５の信号と第２経路６の信号とを合成器１１で合成したときは、妨害波及び希望波とも受信レベルが「Ｙ」となるだけであり、受信時の希望波の受信レベルは若干低下するものの、Ｄ／Ｕ比の改善は見込める（図５（ｃ）参照）。
【００２６】
［妨害波のレベルが小さいときの動作］
図６に示すように、妨害波のレベルが小さいときは、受信信号処理回路３の「Ａ点」において、妨害波よりも希望波の受信レベルが高くなる。ここでは、受信レベルの小さい希望波を主として受信することとなるので、受信信号強度測定部１３は低い受信信号強度を測定する。アンプ制御部１４は、受信信号強度がオン閾値Ｋ１以上とはならないことを確認するので、第２アンプ１２をオフする。即ち、妨害波のレベルが小さい環境下で希望波を受信したときは、第２経路６が無効のまま維持され、第１経路５のみで電波受信が実行される。
【００２７】
アンテナ２の受信電波は、分配器７で分配されることとなるが、第１経路５のみ有効にされているので、第１経路５に入力された信号のみが後段に出力される。第１経路５に入力された信号は、フィルタ８、合成器１１及び第２アンプ１２を通過した後、受信回路４に入力される。このとき、受信回路４に入力される信号は、元々、妨害波よりも希望波のレベルが高い信号、つまりＤ／Ｕ比がよい信号として受信されているので、問題なく取得することが可能である。
【００２８】
本実施形態の構成によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
（１）電波受信装置１が強い信号の妨害波を受信したとき、第２経路６には、分配器７の不等分配によって受信レベルが大きく減衰された妨害波が入力されるが、元々高い強度の妨害波が減衰されるので、ある程度のレベルを持った妨害波が第２経路６を通過する。このため、受信レベルが僅かのみ減衰されて第１経路５を通過する妨害波と、第２経路６で位相反転器１０によって位相が180°反転された妨害波とが合成器１１で合成されると、合成器１１からは妨害波が大きく減衰されて出力される。一方、電波受信装置１が弱い信号の希望波を受信したとき、第２経路６には、分配器７の不等分配によって受信レベルが大きく減衰された希望波が入力されるが、元々低い強度の希望波が減衰されるので、希望波が例えばノイズフロアに埋もれたり受信レベルが著しく低くなったりする。このため、受信レベルが僅かのみ減衰されて第１経路５を通過する希望波と、第２経路６で位相反転器１０によって位相が180°反転された妨害波とが合成器１１で合成されたとしても、合成器１１からは希望波がほとんど減衰されずに出力される。よって、希望波と妨害波との周波数が近く、かつ妨害波が強い場合に、妨害波のみを大きく減衰することができる。従って、電波受信装置１のＤ／Ｕ比（信号雑音比）を改善することができる。
【００２９】
（２）第２経路６には、位相反転器１０の前段において第１アンプ９を設けた。よって、妨害波を受信したとき、合成器１１での信号合成時において第１経路５から入力する妨害波を相殺するための信号を、第１アンプ９によって増幅することが可能となるので、妨害波を大きく減衰させるのに有利である。
【００３０】
（３）受信電波の受信信号強度を測定し、受信信号強度に基づき第１アンプ９のオン／オフを制御する。このため、妨害波の受信レベルが大きいとき、第１アンプ９がオンされて第２経路６が有効となり、妨害波や希望波の受信レベルが小さいとき、第１アンプ９がオフされて第２経路６が無効となる。よって、第１アンプ９を常時起動しておく必要がないので、電波受信装置１（受信信号処理回路３）にかかる消費電力を小さく抑えることができる。
【００３１】
（４）第１アンプ９のオン／オフの閾値は、オン閾値Ｋ１をオフ閾値Ｋ２よりも高く設定することにより、ヒステリシス設定されている。よって、第１アンプ９が閾値付近で常にオン／オフを繰り返してしまうことがない。
【００３２】
（５）第１アンプ９のオン閾値Ｋ１は、受信を想定する希望波よりも受信レベルの高い値に設定されている。よって、強い信号の妨害波を受信しているときのみ第１アンプ９をオンに切り替えることが可能となるので、妨害波を減衰したい真のタイミングにおいて第１アンプ９をオンに切り替えることができる。
【００３３】
なお、実施形態はこれまでに述べた構成に限らず、以下の態様に変更してもよい。
・図７に示すように、分配器７又は合成器１１は、図示したウィルキンソン合成器からなるパッシブ回路から構築されていてもよい。なお、パッシブ回路は、ウィルキンソン合成器に限定されず、例えば１つの抵抗を、直列接続した２つの抵抗の中点に接続した回路など、種々の構成に変更可能である。
【００３４】
図８に、パッシブ回路とアクティブ回路の入出力レベルの波形変化を図示する。なお、アクティブ回路は、図７に示す回路がトランジスタの構成に置き換わった回路である。図８に示すように、パッシブ回路の飽和レベルＰ１は、アクティブ回路の飽和レベル（Ｐ１dBm）、図８ではＰ２の点よりも高くなる（Ｐ１＞Ｐ２が成立する）ことが分かる。即ち、妨害波による受信の飽和レベルは、受信回路４の飽和レベルよりも大きい。よって、分配器７や合成器１１をパッシブ回路で構成すれば、飽和域を大きくとること、つまり飽和し難くなるので、実施形態で述べた本例の理論に基づく動作を確保するのに有利となる。ちなみに、アクティブ回路は、一方の出力端からの反射波が入力端へ、又は他の出力端へ反射するのを防げる利点があるが、図８に示すように、飽和レベルが低くなるデメリットがある。
【００３５】
・第１アンプ９及び位相反転器１０が一体となった回路（素子）を使用してもよい。
・不等分配の比率は、９：１に限らず、種々の組み合わせに変更可能である。
・分配器７から分岐される経路数は、２つに限らず、例えば３つ以上としてもよい。
【００３６】
・位相反転器１０の位相量は、180°以外の値に変更してもよい。
・第１アンプ９のオン／オフの閾値は、１値でもよい。
・フィルタ８は、ローパスフィルタやバンドパスフィルタ等、種々のフィルタが使用可能である。
【００３７】
・電波受信装置１で受信する電波の周波数は、ＵＨＦ以外の他の周波数に変更可能である。
・受信信号処理回路３は、受信回路４に一体に組み込まれていてもよい。
【００３８】
・電波受信装置１は、車両用に限らず、他の機器や装置に適用可能である。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
【００３９】
（イ）前記妨害波減衰回路において、前記アンプをオフからオンに切り替える際のオン閾値は、受信を想定する希望波よりも受信レベルの高い値に設定されている。この構成によれば、高いレベルの妨害波を受信しているときのみ妨害波減衰回路を作動することが可能となるので、妨害波減衰回路で消費される電力を小さく抑えるのに有利である。
【符号の説明】
【００４０】
２…アンテナ、４…受信回路、５…第１経路、６…第２経路、７…分配器、９…第１アンプ、１０…位相変換器としての位相反転器、１１…合成器、１３…受信信号強度測定部、１４…アンプ制御部、Ｋ１…オン閾値、Ｋ２…オフ閾値、Ｐ１，Ｐ２…飽和レベル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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