(57)【要約】【課題】簡単かつ低コストで試験を行うことができる通信装置を提供することを課題とする。【解決手段】第１の周波数の送信信号を生成する第１の信号生成部（１０１）と、前記第１の信号生成部により生成された送信信号を出力する送信端子（Ｔｘ）と、受信信号を入力する受信端子（Ｒｘ）と、前記受信端子に入力された受信信号及び前記第１の信号生成部により生成された送信信号をミキシングするミキサ（１０６）と、前記第１の周波数とは異なる第２の周波数の試験信号を生成する第２の信号生成部（１０８）と、前記第２の信号生成部により生成された試験信号の線と前記受信端子に接続される線とを結合することにより、前記試験信号を前記ミキサに入力する結合回路（１１１）とを有することを特徴とする通信装置が提供される。【選択図】図１
2011130174.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の周波数の送信信号を生成する第１の信号生成部と、
前記第１の信号生成部により生成された送信信号を出力する送信端子と、
受信信号を入力する受信端子と、
前記受信端子に入力された受信信号及び前記第１の信号生成部により生成された送信信号をミキシングするミキサと、
前記第１の周波数とは異なる第２の周波数の試験信号を生成する第２の信号生成部と、
前記第２の信号生成部により生成された試験信号の線と前記受信端子に接続される線とを結合することにより、前記試験信号を前記ミキサに入力する結合回路と
を有することを特徴とする通信装置。
【請求項２】
前記第１の信号生成部は第１の発振器を有し、前記第２の信号生成部は第２の発振器を有することを特徴とする請求項１記載の通信装置。
【請求項３】
前記第１の発振器及び前記第２の発振器は、それぞれインダクタ、容量及びトランジスタを有し、相互に、前記インダクタの値、前記容量の値、前記トランジスタのサイズ、又は前記トランジスタのバイアス電流が異なることを特徴とする請求項２記載の通信装置。
【請求項４】
前記第１の信号生成部は発振器を有し、前記第２の信号生成部は位相ロックループ回路を有することを特徴とする請求項１記載の通信装置。
【請求項５】
前記第２の信号生成部は、試験モードでは前記試験信号を出力し、送信モード及び受信モードでは前記試験信号の出力を停止することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項６】
さらに、前記第１の信号生成部により生成された送信信号の周波数をカウントする第１の周波数カウンタと、
前記第２の信号生成部により生成された試験信号の周波数をカウントする第２の周波数カウンタとを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項７】
さらに、前記第１の信号生成部により生成された送信信号を分周し、前記第１の周波数カウンタに出力する第１の分周器と、
前記第２の信号生成部により生成された試験信号を分周し、前記第２の周波数カウンタに出力する第２の分周器とを有することを特徴とする請求項６記載の通信装置。
【請求項８】
さらに、前記第２の信号生成部により生成された試験信号の電力を検出する電力検出部を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項９】
さらに、前記第２の信号生成部により生成された試験信号を減衰し、前記結合回路に出力するアッテネータを有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項１０】
さらに、前記第１の信号生成部により生成された送信信号を増幅し、前記送信端子に出力する第１の増幅器と、
前記結合回路の出力信号を増幅し、前記ミキサに出力する第２の増幅器とを有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信装置や車載レーダ装置では、マイクロ波からミリ波帯の高周波信号を用いるため、その高周波信号をアンテナを通じて送受信し、低周波信号に変換するトランシーバ回路が必要となる。このトランシーバ回路の動作試験においては、ＲＦ（高周波）プローブを半導体チップに接触させて、高周波の試験信号を入出力し、試験する。一方、メモリやシステムＬＳＩ等は回路規模が大きく、処理信号速度は無線システムほど速くないことから、半導体チップ内に自己診断回路を内蔵する技術が一般的になってきている。これは試験項目や試験時間を低減することに貢献している。
【０００３】
また、送信信号の電力を設定電力値に応じて可変する通信機器の送信電力制御装置が知られている。また、自己診断機能を有し、伝送路を介して通信を行う送受信装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２３０６８４号公報
【特許文献２】特開平９−４６２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、無線システムやレーダーシステムの高周波動作を自己診断する機能はまだ実現されておらず、トランシーバ回路の試験において、１チップ毎に高周波プローブを接触し、高周波信号を入力して検査しているのが現状である。しかしながら、この高周波プローブが高価である上、試験装置もミリ波信号を検出する高機能な装置が必要となる。このため、試験にかかるコストが大きくなるという問題が生じている。
【０００６】
本発明の目的は、簡単かつ低コストで試験を行うことができる通信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
通信装置は、第１の周波数の送信信号を生成する第１の信号生成部と、前記第１の信号生成部により生成された送信信号を出力する送信端子と、受信信号を入力する受信端子と、前記受信端子に入力された受信信号及び前記第１の信号生成部により生成された送信信号をミキシングするミキサと、前記第１の周波数とは異なる第２の周波数の試験信号を生成する第２の信号生成部と、前記第２の信号生成部により生成された試験信号の線と前記受信端子に接続される線とを結合することにより、前記試験信号を前記ミキサに入力する結合回路とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
外部から高周波プローブを接触しなくても試験を行うことができるので、簡単かつ低コストで試験を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態による通信装置の構成例を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態による通信装置の構成例を示す図である。
【図３】図３（Ａ）及び（Ｂ）は第１の信号生成部及び第２の信号生成部の構成例を示す回路図である。
【図４】第１の信号生成部（ＶＣＯ１）及び第２の信号生成部（ＶＣＯ２）の動作を説明するためのタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態による通信装置の構成例を示す図である。通信装置は、送信部、受信部及び試験部を有する半導体装置であり、例えば車載レーダ装置の通信装置である。送信部は、第１の信号生成部（第１の電圧制御発振器）１０１、電力増幅器１０２及び送信端子Ｔｘを有する。受信部は、受信端子Ｒｘ、低雑音増幅器１０５、ミキサ１０６及び増幅器１０７を有する。試験部は、第２の信号生成部（第２の電圧制御発振器）１０８、電力検出部１０９、アッテネータ１１０、結合回路１１１、抵抗１１２、分周器１０３，１１３及び周波数カウンタ１０４，１１４を有する。車載レーダ装置は、車に搭載され、前の車との間の距離及び相対速度を検出することができる。通信装置は、送信モード、受信モード及び試験モードを有する。
【００１１】
まず、送信モードについて説明する。送信モードでは、通信装置は、送信信号を無線送信する。第１の信号生成部１０１は、例えば第１の電圧制御発振器であり、制御電圧Ｖｃに応じた第１の周波数ｆ０の送信信号を生成する。第１の周波数ｆ０は、例えば６０ＧＨｚである。電力増幅器１０２は、第１の信号生成部１０１により生成された送信信号を増幅し、送信端子Ｔｘに出力する。送信端子Ｔｘは、第１の信号生成部１０１により生成された送信信号を出力する。送信端子Ｔｘの送信信号は、アンテナを介して無線送信される。
【００１２】
車載レーダ装置の場合、送信信号は、前の車に反射する。通信装置は、その反射した信号を受信し、送信信号及び受信信号の位相差を基に上記の車間距離及び相対速度を演算することができる。
【００１３】
次に、受信モードについて説明する。受信モードでは、通信装置は、受信信号を無線受信する。受信端子Ｒｘは、アンテナを介して無線受信された受信信号を入力する。低雑音増幅器１０５は、受信端子Ｒｘに入力された受信信号を増幅し、ミキサ１０６に出力する。ミキサ１０６は、低雑音増幅器１０５により増幅された受信信号ＲＦ及び第１の信号生成部１０１により生成された送信信号（ローカル信号）ＬＯをミキシングし、中間周波数信号ＩＦを出力する。中間周波数信号ＩＦは、受信信号ＲＦの周波数及び送信信号ＬＯの周波数の差分の周波数を有する。増幅器１０７は、中間周波数信号ＩＦを増幅し、信号ＩＦ０を出力する。車間距離が長い場合には、受信信号ＲＦと送信信号ＬＯとの間の位相差が大きくなり、信号ＩＦ０の周波数が高くなる。逆に、車間距離が短い場合には、受信信号ＲＦと送信信号ＬＯとの間の位相差が小さくなり、信号ＩＦ０の周波数が低くなる。通信装置は、信号ＩＦ０を基に前の車に対する車間距離及び相対速度を演算することができる。
【００１４】
次に、試験モードについて説明する。試験モードでは、受信端子Ｒｘに高周波プローブを接触させることなく、受信部の動作を試験し、自己診断することができる。第１の信号生成部１０１は、送信モードと同様に、制御電圧Ｖｃに応じた第１の周波数ｆ０の送信信号を生成する。第２の信号生成部１０８は、例えば第２の電圧制御発振器であり、制御電圧Ｖｃに応じた第２の周波数ｆ０＋αの試験信号を生成する。第２の周波数ｆ０＋αは、第１の周波数ｆ０とは異なり、周波数αずれている。電力検出部１０９は、第２の信号生成部１０８により生成された試験信号の電力を検出する。アッテネータ１１０は、第２の信号生成部１０８により生成された試験信号を減衰し、結合回路１１１に出力する。結合回路１１１は、アッテネータ１１０により減衰された試験信号の線と受信端子Ｒｘに接続される線とを結合することにより、試験信号を低雑音増幅器１０５に入力する。例えば、結合回路１１１は、試験信号の線と受信端子Ｒｘに接続される線との間に誘電体を設け、２本の線を容量結合する。これにより、試験信号は、受信端子Ｒｘの線に伝達される。なお、結合回路１１１は、磁気結合回路により、試験信号を伝達するようにしてもよい。アッテネータ１１０の出力線は、結合回路１１１及び抵抗１１２を介して、基準電位（グランド電位）ノードに接続される。
【００１５】
低雑音増幅器１０５は、結合回路１１１を介して入力した試験信号を増幅し、信号ＲＦを出力する。試験モードは受信部の動作を試験するためのものであるため、試験モードの試験信号は、受信モードの受信信号に対して、周波数及び振幅がほぼ同じであることが好ましい。無線通信により、受信モードで受信した受信信号は、送信モードで送信した送信信号に対して減衰している。アッテネータ１１０は、受信信号とほぼ同じ振幅になるように、試験信号を減衰する。この際、電力検出部１０９により検出された試験信号の電力を基に、アッテネータ１１０の値を調節することができる。ミキサ１０６は、低雑音増幅器１０５により増幅された試験信号ＲＦ及び第１の信号生成部１０１により生成された送信信号（ローカル信号）ＬＯをミキシングし、中間周波数信号ＩＦを出力する。中間周波数信号ＩＦは、試験信号ＲＦの第２の周波数ｆ０＋α及び送信信号ＬＯの第１の周波数ｆ０の差分の周波数αを有する。増幅器１０７は、中間周波数信号ＩＦを増幅し、信号ＩＦ０を出力する。信号ＩＦ０を検査することにより、受信部の動作を診断することができる。
【００１６】
第１の分周器１０３は、第１の信号生成部１０１により生成された送信信号をＮ分周し、第１の周波数カウンタ１０４に出力する。すなわち、第１の分周器１０３は、第１の周波数ｆ０の送信信号を入力し、周波数ｆ０／Ｎの送信信号を出力する。第１の周波数カウンタ１０４は、第１の分周器１０３により出力された送信信号の周波数をカウントし、カウント値ＣＮ１を出力する。なお、第１の分周器１０３は、省略してもよい。
【００１７】
第２の分周器１１３は、第２の信号生成部１０８により生成された試験信号をＮ分周し、第２の周波数カウンタ１１４に出力する。すなわち、第２の分周器１１３は、第２の周波数ｆ０＋αの試験信号を入力し、周波数（ｆ０＋α）／Ｎの試験信号を出力する。第２の周波数カウンタ１１４は、第２の分周器１１３により出力された試験信号の周波数をカウントし、カウント値ＣＮ２を出力する。なお、第２の分周器１１３は、省略してもよい。
【００１８】
中間周波数信号Ｉｆ０の周波数が、送信信号ＬＯの第１の周波数ｆ０と試験信号ＲＦの第２の周波数ｆ０＋αの差分の周波数になっていれば、受信部の動作の試験が合格になる。通信装置は、カウント値ＣＮ１及びＣＮ２を参照し、中間周波数信号ＩＦ０の周波数を検査することにより、上記の試験の合格の判断を行うことができる。
【００１９】
図３（Ａ）は、第１の信号生成部１０１の構成例を示す回路図である。第１の信号生成部１０１は、ＬＣ共振型電圧制御発振器である。インダクタＬ１は、電源電圧ノードＶＤＤ及びバラクタダイオードＤ１のアノード間に接続される。インダクタＬ２は、電源電圧ノードＶＤＤ及びバラクタダイオードＤ２のアノード間に接続される。制御電圧Ｖｃは、バラクタダイオードＤ１及びＤ２のカソードに印加される。バラクタダイオードＤ１及びＤ２は、制御電圧Ｖｃにより容量値が変化する可変容量である。ｎチャネル電界効果トランジスタＴＲ１は、ドレインがバラクタダイオードＤ１のアノードに接続され、ゲートが容量を介してバラクタダイオードＤ２のアノードに接続され、ソースが基準電位（グランド電位）ノードに接続される。ｎチャネル電界効果トランジスタＴＲ２は、ドレインがバラクタダイオードＤ２のアノードに接続され、ゲートが容量を介してバラクタダイオードＤ１のアノードに接続され、ソースが基準電位ノードに接続される。トランジスタＴＲ１のゲートは、抵抗を介してゲートバイアス電圧Ｖｇ１のノードに接続される。トランジスタＴＲ２のゲートは、抵抗を介してゲートバイアス電圧Ｖｇ１のノードに接続される。トランジスタＴＲ１のバイアス電流Ｉ１及びトランジスタＴＲ２のバイアス電流Ｉ２は、ゲートバイアス電圧Ｖｇ１により制御される。出力端子Ｑ１は、容量を介してバラクタダイオードＤ１のアノードに接続される。出力端子Ｑ２は、容量を介してバラクタダイオードＤ２のアノードに接続される。出力端子Ｑ１は、第１の周波数ｆ０の送信信号を出力する（図４参照）。
【００２０】
図３（Ｂ）は、第２の信号生成部１０８の構成例を示す回路図である。第２の信号生成部１０８は、ＬＣ共振型電圧制御発振器であり、図３（Ａ）の第１の信号生成部１０１と同じ構成を有する。ただし、各回路素子の値が異なる。インダクタＬ３及びＬ４は、図３（Ａ）のインダクタＬ１及びＬ２に対応する。バラクタダイオードＤ３及びＤ４は、図３（Ａ）のバラクタダイオードＤ１及びＤ２に対応する。トランジスタＴＲ３及びＴＲ４は、図３（Ａ）のトランジスタＴＲ１及びＴＲ２に対応する。ゲートバイアス電圧Ｖｇ３は、図３（Ａ）のゲートバイアス電圧Ｖｇ１に対応する。バイアス電流Ｉ３及びＩ４は、図３（Ａ）のバイアス電流Ｉ１及びＩ２に対応する。出力端子Ｑ３及びＱ４は、図３（Ａ）の出力端子Ｑ１及びＱ２に対応する。出力端子Ｑ３は、第２の周波数ｆ０＋αの試験信号を出力する（図４参照）。
【００２１】
以上のように、第１の信号生成部１０１及び第２の信号生成部１０８は、それぞれインダクタ、容量（バラクタダイオードを含む）及びトランジスタを有し、相互に、インダクタの値、容量の値、トランジスタのサイズ、又はトランジスタのバイアス電流が異なる。これにより、第１の信号生成部１０１は第１の周波数ｆ０の信号を発振し、第２の信号生成部１０８は第１の周波数ｆ０とは異なる第２の周波数ｆ０＋αの信号を発振することができる。
【００２２】
図４は、第１の信号生成部（ＶＣＯ１）１０１及び第２の信号生成部（ＶＣＯ２）１０８の動作を説明するためのタイムチャートである。
【００２３】
試験モードの期間Ｔ１では、図３（Ａ）の第１の信号生成部１０１のゲートバイアス電圧Ｖｇ１を０Ｖより高い正電圧にし、図３（Ｂ）の第２の信号生成部１０８のゲートバイアス電圧Ｖｇ３も０Ｖより高い正電圧にする。第１の信号生成部１０１は、第１の周波数ｆ０の信号を出力端子Ｑ１から出力する。第２の信号生成部１０８は、第２の周波数ｆ０＋αの信号を出力端子Ｑ３から出力する。
【００２４】
送信モード又は受信モードの期間Ｔ２では、図３（Ａ）の第１の信号生成部１０１のゲートバイアス電圧Ｖｇ１を０Ｖより高い正電圧にし、図３（Ｂ）の第２の信号生成部１０８のゲートバイアス電圧Ｖｇ３を０Ｖにする。第１の信号生成部１０１は、第１の周波数ｆ０の信号を出力端子Ｑ１から出力する。第２の信号生成部１０８は、出力端子Ｑ３の発振信号の出力を停止する。
【００２５】
以上のように、第１の信号生成部１０１は、送信モード、受信モード及び試験モードでは出力端子Ｑ１から第１の周波数ｆ０の送信信号を出力する。第２の信号生成部１０８は、試験モードでは第２の周波数ｆ０＋αの試験信号を出力端子Ｑ３から出力し、送信モード及び受信モードでは出力端子Ｑ３の試験信号の出力を停止する。
【００２６】
送信モード及び受信モードでは、第２の信号生成部１０８は試験信号を出力しないので、通信装置は、試験信号の影響を受けない。受信モードでは、低雑音増幅器１０５は、結合回路１１１を介して受信端子Ｒｘから受信信号のみを入力することができる。
【００２７】
（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態による通信装置の構成例を示す図である。本実施形態（図２）は、第１の実施形態（図１）に対して、第２の信号生成部１０８の代わりに第２の信号生成部２００を設けたものである。以下、本実施形態が第１の実施形態と異なる点を説明する。
【００２８】
第２の信号生成部２００は、位相ロックループ（ＰＬＬ）回路であり、位相周波数検出部２０１、ローパスフィルタ２０２、電圧制御発振器２０３及び分周器２０４を有する。位相周波数検出部２０１は、リファレンスクロック信号ＣＫ及び分周器２０４の出力信号の位相周波数を比較し、比較結果に応じた信号を出力する。ローパスフィルタ２０２は、位相周波数検出部２０１の出力信号の低周波数成分のみを出力する。電圧制御発振器２０３は、ローパスフィルタ２０２の出力信号の電圧に応じた周波数の信号を発振する。分周器２０４は、電圧制御発振器２０３の発振信号をＮ分周し、１／Ｎの周波数の信号を位相周波数検出部２０１に出力する。このフィードバック制御により、リファレンスクロック信号ＣＫと分周器２０４の出力信号との位相周波数が同じなるように制御される。電圧制御発振器２０３は、リファレンスクロック信号ＣＫの周波数のＮ倍の周波数の信号を出力する。これにより、第２の信号生成部２００内の電圧制御発振器２０３は、第２の周波数ｆ０＋αの試験信号を出力する。
【００２９】
本実施形態は、位相ロックループ回路２００を有し、そのリファレンスクロック信号ＣＫを変えることにより、送信信号ＬＯの第１の周波数ｆ０とわずかに異なる第２の周波数ｆ０＋αの試験信号を発生させることができる。
【００３０】
以上のように、第１及び第２の実施形態では、受信部に入力する試験信号を内蔵の第２の信号生成部１０８又は２００を用いて生成し、その試験信号の一部を結合回路１１１を介して受信部に入力することにより、受信部が動作しているか否かを自己診断することができる。
【００３１】
車載用レーダ装置では、送信信号がターゲットで反射され変調された信号を受信し、その受信信号ＲＦと送信信号ＬＯをミキサ１０６にて比較し、変調された信号ＩＦを抽出する。このため、受信部の動作試験においては、変調された信号を試験信号として受信部の受信端子Ｒｘに入力する必要がある。この試験信号を発生するために、送信部とは独立した第２の信号生成部１０８又は２００を内蔵し、その試験信号は送信信号ＬＯの第１の周波数ｆ０よりわずかに異なる第２の周波数ｆ０＋αの擬似的に変調された信号形式を有する。また、試験信号を受信端子Ｒｘに入力するために、試験信号の一部が受信端子Ｒｘに結合回路１１１を通じて入力できる構造を有することにより、試験が可能となる。試験信号は送信信号とわずかに周波数が異なるため、ミキサ１０６を通してこの差信号ＩＦが抽出される。この一連の動作が行えた場合に、受信部が正常動作していると判定できる。
【００３２】
通信装置が正常動作しているかどうか試験するためには、高周波信号を入出力可能な高価な高周波プローブでコンタクトし、高価な信号発生器やモニタ機器で計測する方法がある。第１及び第２の実施形態は、試験信号を生成する第２の信号生成部１０８又は２００を内蔵し、その試験信号の一部を結合回路１１１を通じて受信部に入力することにより、自己診断することが可能となり、試験コストを大幅に低減することができる。
【００３３】
第１及び第２の通信装置は、外部から高周波プローブを接触しなくても試験を行うことができるので、簡単かつ低コストで試験を行うことができ、無線通信システムや車載レーダ装置等に適用することができる。
【００３４】
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１０１  第１の信号生成部
１０２  電力増幅器
１０３  第１の分周器
１０４  第１の周波数カウンタ
１０５  低雑音増幅器
１０６  ミキサ
１０７  増幅器
１０８  第２の信号生成部
１０９  電力検出部
１１０  アッテネータ
１１１  結合回路
１１２  抵抗
１１３  第２の分周器
１１４  第２の周波数カウンタ
【図１】
2011130174.tif 000003
【図２】
2011130174.tif 000004
【図３】
2011130174.tif 000005
【図４】
2011130174.tif 000006