(57)【要約】【課題】特定小電力設備局による無線ＬＡＮを構成するとき、受信感度を向上して通信範囲を拡大するとともに、電力消費の少ない無線機を提供する。【解決手段】無線機１０の高周波受信部１２には受信専用のアンテナ１１を、また、高周波送信部１５には送信専用のアンテナ１４をそれぞれ設ける。受信部１２の低雑音増幅部１２ｂと周波数変換部１２Ｃ間を高周波スイッチＳＷ１で接続し、無線機１０の受信タイミング時には高周波スイッチＳＷ１の常時接続端子で低雑音増幅部１２ｂと周波数変換部１２ｃと接続し、送信タイミング時には高周波スイッチＳＷ１の常時開放端子側に接続された整合インピダンスＲで低雑音増幅部１２ｂを終端する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信専用のアンテナで送信波を放射する送信回路と、受信専用のアンテナで受信した受信波の増幅回路と増幅した受信波を周波数変換する周波数変換回路と復調回路とを備えた受信回路と、制御回路と、で構成される無線機であって、
受信時には前記受信回路の増幅回路と周波数変換回路間を切換器で接続し、送信時には切換器により増幅回路と周波数変換回路間の接続を開放するとともに、整合インピダンスで増幅回路の出力端を終端する構成にしたことを特徴とする無線機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線機に関し、特に高周波受信回路の総合雑音指数の低減を図って受信感度を改善した無線機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、特定小電力無線局を用いた無線ＬＡＮによる小電力データ通信は、無線局の運用のための周波数の使用に免許が不要である、低コストで構成できる等の利点から、企業内オフィス間、空港・駅等における拠点間あるいは家庭内のネットワークに広く普及してきている。
小電力データ通信は、電波法で送信出力が低く規定されているため、通信距離を伸ばすためには受信感度特性の改善が挙げられる。又、通信距離を一定とした場合、受信感度の改善は送信出力の低減が可能となり、送信器の消費電力削減につながる。これらの理由から、近年の小電力データ通信の分野では受信感度の特性向上の要求が強くなっている。
【０００３】
図２は、上記特定小電力無線局による無線ＬＡＮシステムの無線機の一例を示す構成概要図である。同図に示すように、本無線機２０は、第１のアンテナ２１ａと、第２のアンテナ２１ｂと、アンテナ切換スイッチＳＷ２と高周波スイッチＳＷ１とからなるアンテナ切換回路２２と、バンドパスフィルタ１２ａと低雑音増幅器１２ｂと周波数変換部１２ｃとからなる高周波受信部２３と、復調部２４と、受信レベル検出部２５と、ローパスフィルタ１５ａと低雑音増幅器１５ｂと周波数変換部１５ｃとからなる高周波送信部１５と、変調部２６と、ＣＰＵ２７と、メモリ２８と、で構成される。
この構成は、電波のフェージングによる無線通信回線の品質劣化を防止するために、空間ダイバーシティ方式とした構成となっている。
【０００４】
同図において、到来した図示しない基地局からの送信電波は、第１のアンテナ２１ａあるいは第２のアンテナ２１ｂに誘起してアンテナ切換回路２２に入力する。
無線機２０の受信タイミング時においては、アンテナ切換回路２２では、ＣＰＵ２８によって先ず第１のアンテナ２１ａで受信するようアンテナ切換スイッチＳＷ２が常時接続端子側（図示の状態）接続されるように制御され、その結果、第１のアンテナ２１ａで受信した信号が高周波スイッチＳＷ１の常時接続端子を経て、高周波受信部２３のバンドパスフィルタ１２ａに出力される。
この受信波は、バンドパスフィルタ１２ａで所定の周波数帯域が選択され、低雑音増幅器１２ｂで増幅されて更に周波数変換部１２ｃにおいて中間周波信号に変換されて、受信レベル検出部２５に入力する。
受信レベル検出部２５では、第１のアンテナ２１ａにおける受信電界強度が計測され、その強度はＣＰＵ２７を介してメモリ２８に記憶される。
【０００５】
次に、ＣＰＵ２７の制御によって、第２のアンテナ２１ｂに誘起した受信波が選択されるように、アンテナ切換スイッチＳＷ２が制御され、その結果、第２のアンテナ２１ｂで受信された信号が、アンテナ切換スイッチＳＷ２の常時開放端子及び高周波スイッチＳＷ１の常時接続端子を経て、高周波受信部２３のバンドパスフィルタ１２ａに出力される。
この受信波は、第１のアンテナ２１ａで受信した場合と同様にして、受信レベル検出部２５において受信電界強度が計測され、その強度はＣＰＵ２７を介してメモリ２８に記憶される。
そして、ＣＰＵ２８において、第一のアンテナ２１ａで受信した場合と第２のアンテナ２１ｂで受信した場合の電界強度が比較され、電界強度が強い方のアンテナが選択される。そして、受信中間周波信号は、復調部２４において復調され復調信号はＣＰＵ２８において信号処理されて、出力データとして取り出される。
このように動作することにより、本無線機２０は、フェージングで生じる電界強度の変動に追従して、安定した受信電界強度を得ることができるという特徴を有する。
【０００６】
なお、本無線機２０より送信データを送出する場合は、送信タイミング時に、ＣＰＵ２８を介して前記アンテナ切換回路２２の高周波スイッチＳＷ１を動作させることによって、アンテナ回路は送信部２６と接続され、送信可能の状態となる。
送信データ（入力信号）はＣＰＵ２８によって信号処理され、変調部２７において変調処理されて高周波送信部２６に入力する。高周波送信部２６の周波数変換部１５ｃにおいて所定の送信周波数に周波数変換された送信信号は、電力増幅部１５ｂで所定の電力に増幅され、ローパスフィルタ１５ａで不要帯域が除去されて高周波スイッチＳＷ１に出力される。
そして、送信出力は高周波スイッチＳＷ１の常時開放端子を経て、前述のようにして選択されたアンテナ切換スイッチＳＷ２の接続端子及びアンテナより輻射される。
【０００７】
図３は、無線ＬＡＮの無線機の他の例を示す構成概要図である。同図に示す無線機３０は、アンテナ３１と、アンテナ切換スイッチＳＷ２と、バンドパスフィルタ１２ａと低雑音増幅器１２ｂと周波数変換部１２ｃとからなる高周波受信部２３と、復調部３２と、ローパスフィルタ１５ａと電力増幅器１５ｂと周波数変換部１５ｃとからなる高周波送信部１５と、変調部３３と、ＣＰＵ３４と、で構成される。
同図において、アンテナ３１で受信された図示しない基地局からの受信波は、無線機３０の受信タイミング時に、ＣＰＵ３４によってアンテナ切換スイッチＳＷ２が常時接続端子側（図示の状態）接続されるように制御され、このアンテナ切換スイッチＳＷ２の常時接続端子を経て、高周波受信部２３のバンドパスフィルタ１２ａに出力される。
この受信波は、バンドパスフィルタ１２ａで所定の周波数帯域が選択され、低雑音増幅器１２ｂで増幅されて更に周波数変換部１２ｃにおいて中間周波信号に変換されて復調部３２に出力される。
復調部３２でシステムの変調方式に対応した復調処理が行われ、取り出された復調信号はＣＰＵ３４において信号処理されて、出力データとして取り出される。
【０００８】
本無線機３０は、送信タイミング時にＣＰＵ３４を介して前記アンテナ切換スイッチＳＷ２を制御することによって、アンテナ回路はアンテナ切換スイッチＳＷ２の常時開放端子を経て高周波送信部１５と接続され、送信可能の状態となる。
そして、送信データ（入力信号）はＣＰＵ３４によって信号処理され、変調部３３において変調処理されて高周波送信部１５に入力する。
高周波送信部１５の周波数変換部１５ｃにおいて所定の送信周波数に周波数変換された送信信号は、電力増幅部１５ｂで所定の電力に増幅され、ローパスフィルタ１５ａで不要帯域が除去されてアンテナ切換スイッチＳＷ２に出力される。そして、送信出力はアンテナ切換スイッチＳＷ２の常時開放端子を経てアンテナ３１より輻射される。この無線機３０は、前述のダイバーシティ方式の無線機２０と比して、フェージングに弱い反面、回路構成が簡単で受信感度が向上するとともに、装置全体の電力消費が少なくてすむという利点をもつ。
【特許文献１】特開平１０−２４７８９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
通常、上記構成の無線機における受信回路の受信感度は、式（１）で表される。
受信感度＝１０-３・Ｋ・Ｔ・Ｂ・ＮFt・(Ｃ/Ｎ)Ｄｅｔ               ・・・・・・・・（１）
ただし、
Ｋ＝ボルツマン定数    Ｔ＝絶対温度
Ｂ＝雑音帯域幅        ＮFt＝受信機の総合雑音指数
(Ｃ/Ｎ)Ｄｅｔ＝復調器の信号電力対雑音比
式（１）より明らかなように、受信感度の改善方法として受信機の総合雑音指数（ＮFt）を小さくする方法がある。この総合雑音指数（ＮFt）は式（２）で与えられる。
ＮFt＝ＮF1 ＋（ＮF2−１）/Ｇ1 ＋（ＮF3−１）/Ｇ1×Ｇ2 ＋・・・      ・・・（２）    
ただし、
ＮF1＝アンテナ〜低雑音増幅器間（アンテナ切換回路＋バンドパスフィルタ）の雑音指数  
ＮF2＝低雑音増幅器の雑音指数
ＮF3＝周波数合成回路の雑音指数
Ｇ1＝アンテナ〜低雑音増幅器間（アンテナ切換回路＋バンドパスフィルタ）の利得（損失）
Ｇ2＝低雑音増幅器の利得
【００１０】
式（１）、（２）に示される受信感度のパラメータである雑音指数の計算式からも明らかなように、図２の無線機２０では、受信波はアンテナ切換スイッチ２２ａと送受信回路切換スイッチ２２ｂの２個の切換器による損失のためにレベルが低下し、受信波入カレベルが低下するとと、復調器に必要なＣ／Ｎを確保することができず、正常な復調処理が行えなくなる場合があるという問題があった。
また、送信回路も同様にアンテナ切換スイッチＳＷ２と高周波スイッチＳＷ１の損失により等価等方輻射電力が低下し、そのため損失分を補うべく電力増幅部１５ｂの出力を上げる処置をとった際には消費電力の増加につながるという問題があった。
【００１１】
また、図３の無線機３０の高周波回路には、アンテナ切換器３２が挿入されているだけであるので、受信波の損失は無線機２０よりも少なく受信感度が若干向上するとはいえ、その損失の影響は大きいという問題があった。
本発明は、上記問題の解決のためになされたものであって、受信感度特性や送信出力特性の優れた無線機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、送信専用のアンテナで送信波を放射する送信回路と、受信専用のアンテナで受信した受信波の増幅回路と増幅した受信波を周波数変換する周波数変換回路と復調回路とを備えた受信回路と、制御回路と、で構成される無線機であって、
前記受信回路の増幅回路と周波数変換回路間を切換器で接続し、送信時には切換器により増幅回路と周波数変換回路の接続を開放するとともに、整合インピダンスで増幅回路の出力端を終端する構成にしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明においては、送信回路と受信回路を備えた無線機において、送信アンテナと受信アンテナをそれぞれ送信回路と受信回路に専用に設け、送信時には受信回路の高周波増幅回路出力を整合インピダンスで終端する構成とした。
そのため、従来の無線機にようにアンテナ切換器や送受信回路切換器によって送受信波の信号レベルが低下することを防止して、受信回路の受信感度を高めることができるとともに、送信出力回路の損失も低減できるので送信電力増幅部の出力低減を図ることができ、消費電力も低減することが可能となる。
したがって、本発明の高周波送受信回路によれば、優れた受信感度特性と送信出力特性を持った無線機を提供する上で著効を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明を図面に示した実施の形態に基づいて説明する。図１は、本発明に係わる特定小電力無線局による無線ＬＡＮ等の無線機の実施の一形態例を示す構成概要図である。同図に示すように、本無線機１０は、受信アンテナ１１と、バンドパスフィルタ１２ａと低雑音増幅器１２ｂと高周波スイッチＳＷ１と周波数変換部１２ｃとからなる高周波受信部１２と、復調部１３と、送信アンテナ１４と、ローパスフィルタ１５ａと電力増幅器１５ｂと周波数変換部１５ｃとからなる高周波送信部１５と、変調部１６と、ＣＰＵ１７と、で構成される。
同図において、図示しない基地局からの到来波は、アンテナ１１ａで受信されて高周波受信部１２のバンドパスフィルタ１２ａに入力する。
この受信波は、前記バンドパスフィルタ１２ａで所定の周波数帯域が選択され、低雑音増幅器１２ｂで増幅されて高周波スイッチＳＷ１に出力される。
【００１５】
前記高周波スイッチＳＷ１は、無線機１０の受信タイミング時には、ＣＰＵ１７の制御に基づいて、常時接続端子側に接続されており、この常時接続端子を経て受信波は周波数変換部１２ｃに出力される。受信波は前記周波数変換部１２ｃにおいて所定の周波数の中間周波信号に変換されて復調部１３に出力される。
前記復調部１２ｃでシステムの変調方式に対応した復調処理が行われ、取り出された復調信号はＣＰＵ１７において信号処理されて、出力データとして取り出される。
【００１６】
無線機１０の送信タイミング時には、高周波スイッチＳＷ１は、ＣＰＵ１７の制御に基づいて、低雑音増幅器１２ｂの出力インピダンスに整合した値の抵抗Ｒが接続された常時開放端子側に切替えられ、送受信回路間の影響が遮断される。
この状態で、送信データ（入力信号）は、ＣＰＵ１７で信号処理され、変調部１６において変調処理されて高周波送信部１５に入力する。高周波送信部１５の周波数変換部１５ｃにおいて所定の送信周波数に周波数変換された送信信号は、電力増幅部１５ｂで所定の電力に増幅され、ローパスフィルタ１５ａで不要帯域が除去され、アンテナ１４より輻射される。
【００１７】
上記構造の無線機１０と、図２、３の従来の無線機２０、３０の受信感度の比較のために、式（１）、（２）で表される総合雑音指数ＮＦｔを、アンテナ給電点から周波数変換部までの回路について計算すると下記のようになる。
ただし、各構成部位の雑音指数と利得は次のように仮定した。
アンテナ切換スイッチ（図の符号：SW2）  雑音指数(NF)：１dB、      利得(G)：-１dB
高周波スイッチ（図の符号：SW1）        雑音指数    ：１dB、      利得(G)：-１dB
バンドパスフィルタ（図の符号：12a）    雑音指数(NF)：１.５dB、   利得(G)：-１.５dB
低雑音増幅器（図の符号：12b）          雑音指数(NF)：１.６dB、   利得(G)：１８dB
周波数変換部（図の符号：12c）          雑音指数(NF)：６dB、      利得(G)：４dB
計算の結果、
従来の無線機２０の総合雑音指数ＮＦｔ：５.２４ｄＢ、
従来の無線機３０の総合雑音指数ＮＦｔ：４.２４ｄＢ、
発明の無線機１０の総合雑音指数ＮＦｔ：３.２９ｄＢ、
が得られた。
【００１８】
上記ＮＦｔの差がそのまま受信感度の差となって現れる。したがって、本発明の回路構成の無線機は、従来に比べて受信感度が１ｄＢ以上改善されると共に、高周波送信出力の回路の損失をも低減できるので、送信出力の向上を図ることができ、且つ無線機の消費電力の低減を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係わる特定小電力無線局による無線ＬＡＮ等の無線機の実施の一形態例を示す構成概要図。
【図２】無線ＬＡＮシステムの無線機の一例を示す構成概要図。
【図３】無線ＬＡＮシステムの無線機の他の例を示す構成概要図
【符号の説明】
【００２０】
１０・・無線機、      １１・・受信アンテナ、      １２・・高周波受信部、  
１２ａ・・バンドパスフィルタ、  １２ｂ・・低雑音増幅器、１２ｃ・・周波数変換部、  
１３・・復調部、      １４・・送信アンテナ、      １５・・高周波送信部、
１５ａ・・ローパスフィルタ、  １５ｂ・・電力増幅器、  １５ｃ・・周波数変換部、
１６・・変調部、      １７・・ＣＰＵ、
２０・・無線機、  ２１ａ・・第１のアンテナ、  ２１ｂ・・第２のアンテナ、
２２・・アンテナ切換回路、    ２３・・高周波受信部、    ２４・・復調部、
２５・・受信レベル検出部、    ２６・・変調部、    ２７・・ＣＰＵ、    ２８・・メモリ、
３０・・無線機、３１・・アンテナ、３２・・復調部、３３・・変調部、３４・・ＣＰＵ、
Ｒ・・整合抵抗、  ＳＷ１・・高周波スイッチ、  ＳＷ２・・アンテナ切換スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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