(57)【要約】【課題】安定したデータ送信ができる無線回路、集積回路装置及び電子機器等を提供すること。【解決手段】無線回路１００は、電圧制御発振回路を有するＰＬＬ回路１２０を有し送信信号を生成して出力する送信信号生成回路１１０と、送信信号を増幅するパワーアンプ１３０と、周波数測定回路１４０とを含む。ＰＬＬ回路１２０は、送信データ出力期間の前の期間ではクローズドループ動作に設定され、送信データ出力期間ではオープンループ動作に設定される。周波数測定回路１４０は、クローズドループ動作からオープンループ動作への切り換え時における送信信号の搬送波信号の周波数シフト量、及び送信データ出力期間における搬送波信号の周波数ドリフト量の少なくとも一方を測定する。【選択図】図１
2011109163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧制御発振回路を有するＰＬＬ回路を有し、送信信号を生成して出力する送信信号生成回路と、
前記送信信号を増幅するパワーアンプと、
周波数測定回路とを含み、
前記ＰＬＬ回路は、送信データ出力期間の前の期間ではクローズドループ動作に設定され、前記送信データ出力期間ではオープンループ動作に設定され、
前記周波数測定回路は、前記クローズドループ動作から前記オープンループ動作への切り換え時における前記送信信号の搬送波信号の周波数シフト量、及び前記送信データ出力期間における前記搬送波信号の周波数ドリフト量の少なくとも一方を測定することを特徴とする無線回路。
【請求項２】
請求項１において、
前記周波数測定回路は、前記送信信号から得られるクロック信号を用いて、前記ＰＬＬ回路に入力される基準クロックの周期を計測することで、前記周波数シフト量及び前記周波数ドリフト量の少なくとも一方を測定することを特徴とする無線回路。
【請求項３】
請求項１において、
前記周波数測定回路は、前記電圧制御発振回路の入力制御電圧を測定することで、前記周波数シフト量及び前記周波数ドリフト量の少なくとも一方を測定することを特徴とする無線回路。
【請求項４】
請求項１において、
前記ＰＬＬ回路は、フィードバックループに設けられ分周比が可変に設定される分周器を含み、
前記周波数測定回路は、前記分周器の出力クロック信号と前記ＰＬＬ回路に入力される基準クロックとの位相が一致した時の分周比に基づいて、前記周波数シフト量及び前記周波数ドリフト量の少なくとも一方を測定することを特徴とする無線回路。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記ＰＬＬ回路は、
位相比較器と、
ループフィルターと、
前記位相比較器と前記ループフィルターとの間に設けられるスイッチ素子とを含み、
前記スイッチ素子は、前記クローズドループ動作の期間ではオン状態であり、前記オープンループ動作の期間ではオフ状態であることを特徴とする無線回路。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかにおいて、
前記周波数シフト量及び前記周波数ドリフト量の少なくとも一方の情報を相手側の無線回路に送信することを特徴とする無線回路。
【請求項７】
請求項１乃至６において、
局所信号生成回路とミキサーとを有する受信回路を含み、
前記局所信号生成回路は、相手側の無線回路の周波数シフト量及び周波数ドリフト量の少なくとも一方の情報に基づいて周波数が設定される局所信号を出力することを特徴とする無線回路。
【請求項８】
請求項７において、
前記送信信号生成回路は、変調用制御電圧生成回路を含み、
前記局所信号生成回路は、第２の電圧制御発振回路を有する第２のＰＬＬ回路を含み、
前記変調用制御電圧生成回路は、
送信信号生成時には、周波数変調用の制御電圧信号を、前記送信信号生成回路が有する前記ＰＬＬ回路の前記電圧制御発振回路に出力し、
前記受信回路の受信時には、相手側の無線回路の周波数シフト量及び周波数ドリフト量の少なくとも一方の情報に基づく制御電圧信号を、前記局所信号生成回路が有する前記第２のＰＬＬ回路の前記第２の電圧制御発振回路に出力することを特徴とする無線回路。
【請求項９】
請求項７において、
前記局所信号生成回路は、第２のＰＬＬ回路を含み、
前記第２のＰＬＬ回路は、前記第２のＰＬＬ回路のフィードバックループに設けられ、分周比が可変に設定される第２の分周器を含み、
前記第２の分周器の分周比が相手側の無線回路の周波数シフト量及び周波数ドリフト量の少なくとも一方の情報に基づいて設定されることを特徴とする無線回路。
【請求項１０】
請求項１乃至７において、
前記送信信号生成回路は、前記電圧制御発振回路に出力する周波数変調用の制御電圧信号を生成する変調用制御電圧生成回路を含み、
前記変調用制御電圧生成回路は、前記送信データ出力期間の前の期間において、擬似制御電圧信号を出力することを特徴とする無線回路。
【請求項１１】
無線の受信信号を受信する受信回路を含み、
前記受信回路は、
前記受信信号を増幅する低雑音増幅器と、
局所信号を出力する局所信号生成回路と、
前記低雑音増幅器の出力信号と前記局所信号とをミキシングするミキサーとを含み、
前記局所信号生成回路は、相手側の無線回路の周波数シフト量及び周波数ドリフト量の少なくとも一方の情報に基づき周波数が設定される局所信号を出力することを特徴とする無線回路。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれかに記載の無線回路を含むことを特徴とする集積回路装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の集積回路装置を含むことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線回路、集積回路装置及び電子機器等に関する。
【背景技術】
【０００２】
Bluetooth（登録商標）などに代表される近距離無線通信システムでは、通信を行う端末の一方又は双方が移動しながら行う場合があり、その際には端末に内蔵された電源（乾電池等）を使用するために、電力消費の少ない通信方式が必要になる。そのための通信方式として、回路構成が単純で低消費電力化が見込める周波数変調方式が採用されている。このような周波数変調を行う回路として、電圧制御発振回路を送信データに基づいて直接制御して変調を行う回路が知られている。しかしこの回路は、送信データ出力期間ではＰＬＬ回路がオープンループ動作を行うため、トランジスターのリーク電流等の影響で送信周波数がドリフトするなどの問題があることが判明した。
【０００３】
この課題に対して例えば特許文献１には、チャージポンプ回路のリーク電流を低減することで周波数ドリフトを抑える手法が開示されている。しかしながらこの手法では、回路構成が複雑になり、消費電力が増加するなどの課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３１２００４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の幾つかの態様によれば、安定したデータ送信ができる無線回路、集積回路装置及び電子機器等を提供できる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、電圧制御発振回路を有するＰＬＬ回路を有し、送信信号を生成して出力する送信信号生成回路と、前記送信信号を増幅するパワーアンプと、周波数測定回路とを含み、前記ＰＬＬ回路は、送信データ出力期間の前の期間ではクローズドループ動作に設定され、前記送信データ出力期間ではオープンループ動作に設定され、前記周波数測定回路は、前記クローズドループ動作から前記オープンループ動作への切り換え時における前記送信信号の搬送波信号の周波数シフト量、及び前記送信データ出力期間における前記搬送波信号の周波数ドリフト量の少なくとも一方を測定する無線回路に関係する。
【０００７】
本発明の一態様によれば、無線回路は、クローズドループ動作からオープンループ動作への切り換え時における送信信号の搬送波信号の周波数シフト量、及び送信データ出力期間における搬送波信号の周波数ドリフト量の少なくとも一方を測定することで、周波数シフト及び周波数ドリフトの少なくとも一方の情報を得ることが可能になる。これにより周波数シフト及び周波数ドリフトの少なくとも一方が発生した場合に、相手側の無線回路で受信周波数を補正することができるから、安定したデータ送信が可能になる。
【０００８】
また本発明の一態様では、前記周波数測定回路は、前記送信信号から得られるクロック信号を用いて、前記ＰＬＬ回路に入力される基準クロックの周期を計測することで、前記周波数シフト量及び前記周波数ドリフト量の少なくとも一方を測定してもよい。
【０００９】
このようにすれば、周波数測定回路により、ＰＬＬ回路に入力される基準クロックの周期を計測することで、周波数シフト量及び周波数ドリフト量の少なくとも一方の情報を得ることができる。
【００１０】
また本発明の一態様では、前記周波数測定回路は、前記電圧制御発振回路の入力制御電圧を測定することで、前記周波数シフト量及び前記周波数ドリフト量の少なくとも一方を測定してもよい。
【００１１】
このようにすれば、周波数測定回路により、電圧制御発振回路の入力制御電圧を測定することで、周波数シフト量及び周波数ドリフト量の少なくとも一方の情報を得ることができる。
【００１２】
また本発明の一態様では、前記ＰＬＬ回路は、フィードバックループに設けられ分周比が可変に設定される分周器を含み、前記周波数測定回路は、前記分周器の出力クロック信号と前記ＰＬＬ回路に入力される基準クロックとの位相が一致した時の分周比に基づいて、前記周波数シフト量及び前記周波数ドリフト量の少なくとも一方を測定してもよい。
【００１３】
このようにすれば、周波数測定回路により、分周器の出力クロック信号と基準クロックとの位相が一致した時の分周比に基づいて、周波数シフト量及び周波数ドリフト量の少なくとも一方の情報を得ることができる。
【００１４】
また本発明の一態様では、前記ＰＬＬ回路は、位相比較器と、ループフィルターと、前記位相比較器と前記ループフィルターとの間に設けられるスイッチ素子とを含み、前記スイッチ素子は、前記クローズドループ動作の期間ではオン状態であり、前記オープンループ動作の期間ではオフ状態であってもよい。
【００１５】
このようにすれば、スイッチ素子のオン・オフを制御することで、ＰＬＬ回路のクローズドループ動作とオープンループ動作とを切り換えることができる。
【００１６】
また本発明の一態様では、前記周波数シフト量及び前記周波数ドリフト量の少なくとも一方の情報を相手側の無線回路に送信してもよい。
【００１７】
このようにすれば、受信側である相手側の無線回路は、送信側の周波数シフト量及び周波数ドリフト量の少なくとも一方の情報を得ることができる。
【００１８】
また本発明の一態様では、局所信号生成回路とミキサーとを有する受信回路を含み、前記局所信号生成回路は、相手側の無線回路の周波数シフト量及び周波数ドリフト量の少なくとも一方の情報に基づいて周波数が設定される局所信号を出力してもよい。
【００１９】
このようにすれば、受信回路は、相手側の無線回路の周波数シフト量及び周波数ドリフト量の少なくとも一方の情報に基づいて局所信号の周波数を設定することができる。その結果、相手側の無線回路の周波数シフト量及び周波数ドリフト量の少なくとも一方の情報に基づいて受信周波数を設定することができる。
【００２０】
また本発明の一態様では、前記送信信号生成回路は、変調用制御電圧生成回路を含み、前記局所信号生成回路は、第２の電圧制御発振回路を有する第２のＰＬＬ回路を含み、前記変調用制御電圧生成回路は、送信信号生成時には、周波数変調用の制御電圧信号を、前記送信信号生成回路が有する前記ＰＬＬ回路の前記電圧制御発振回路に出力し、前記受信回路の受信時には、相手側の無線回路の周波数シフト量及び周波数ドリフト量の少なくとも一方の情報に基づく制御電圧信号を、前記局所信号生成回路が有する前記第２のＰＬＬ回路の前記第２の電圧制御発振回路に出力してもよい。
【００２１】
このようにすれば、送信信号生成時には変調用制御電圧生成回路が出力する制御電圧信号を用いて周波数変調を行い、受信回路の受信時には相手側の無線回路の周波数シフト量及び周波数ドリフト量の少なくとも一方の情報に基づいて出力される制御電圧信号を用いて局所信号の周波数を設定することができる。その結果、相手側の無線回路の周波数シフト量及び周波数ドリフト量の少なくとも一方の情報に基づいて受信周波数を設定することができる。
【００２２】
また本発明の一態様では、前記局所信号生成回路は、第２のＰＬＬ回路を含み、前記第２のＰＬＬ回路は、前記第２のＰＬＬ回路のフィードバックループに設けられ、分周比が可変に設定される第２の分周器を含み、前記第２の分周器の分周比が相手側の無線回路の周波数シフト量及び周波数ドリフト量の少なくとも一方の情報に基づいて設定されてもよい。
【００２３】
このようにすれば、第２のＰＬＬ回路の発振周波数が相手側の無線回路の周波数シフト量及び周波数ドリフト量の少なくとも一方の情報に基づいて設定されるから、相手側の無線回路の周波数シフト量及び周波数ドリフト量の少なくとも一方の情報に基づいて局所信号の周波数を設定することができる。その結果、相手側の無線回路の周波数シフト量及び周波数ドリフト量の少なくとも一方の情報に基づいて受信周波数を設定することができる。
【００２４】
また本発明の一態様では、前記送信信号生成回路は、前記電圧制御発振回路に出力する周波数変調用の制御電圧信号を生成する変調用制御電圧生成回路を含み、前記変調用制御電圧生成回路は、前記送信データ出力期間の前の期間において、擬似制御電圧信号を出力してもよい。
【００２５】
このようにすれば、送信データ出力期間の前の期間において、不定の制御電圧信号などによらずに、擬似制御電圧信号による周波数変調を行うことができる。
【００２６】
本発明の他の態様は、無線の受信信号を受信する受信回路を含み、前記受信回路は、前記受信信号を増幅する低雑音増幅器と、局所信号を出力する局所信号生成回路と、前記低雑音増幅器の出力信号と前記局所信号とをミキシングするミキサーとを含み、前記局所信号生成回路は、相手側の無線回路の周波数シフト量及び周波数ドリフト量の少なくとも一方の情報に基づく周波数が設定される局所信号を出力することを特徴とする無線回路に関係する。
【００２７】
このようにすれば、受信回路は、相手側の無線回路の周波数シフト量及び周波数ドリフト量の少なくとも一方の情報に基づいて局所信号の周波数を設定することができる。その結果、相手側の無線回路の周波数シフト量及び周波数ドリフト量の少なくとも一方の情報に基づいて受信周波数を設定することができる。
【００２８】
本発明の他の態様は、上記に記載の無線回路を含む集積回路装置及び電子機器に関係する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】無線回路の基本的な構成例。
【図２】ＰＬＬ回路及び変調用制御電圧生成回路の構成例。
【図３】電圧制御発振回路の詳細な構成例。
【図４】図４（Ａ）、図４（Ｂ）は制御電圧と発振周波数との関係の一例。
【図５】ループフィルターの構成例。
【図６】図６（Ａ）、図６（Ｂ）は送信周波数の時間的変化を説明する図。
【図７】周波数測定回路の第１の構成例。
【図８】周波数測定回路の第２の構成例。
【図９】周波数測定回路の第３の構成例。
【図１０】受信周波数を補正する動作の一例。
【図１１】受信周波数を補正する動作の別の例。
【図１２】集積回路装置の一例。
【図１３】電子機器の一例。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００３１】
１．無線回路
図１に本実施形態の無線回路１００の基本的な構成例を示す。本実施形態の無線回路１００は、送信信号生成回路１１０、パワーアンプ（ＰＡ）１３０、周波数測定回路１４０、受信回路２００、基準クロック生成回路１６０及び制御回路１７０を含む。なお、本実施形態の無線回路は図１の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。例えば図１の無線回路１００には受信回路２００が設けられているが、受信回路２００を設けない構成とすることもできる。
【００３２】
送信信号生成回路１１０は、ＰＬＬ（Phase-Locked Loop）回路１２０及び変調用制御電圧生成回路１５０を含み、送信信号ＶＴＸを生成してパワーアンプ１３０に出力する。変調用制御電圧生成回路１５０は、周波数変調用の制御電圧信号ＶＭを生成する。パワーアンプ１３０は、送信信号ＶＴＸを増幅してアンテナ１８０へ供給する。
【００３３】
ＰＬＬ回路１２０は、電圧制御発振回路１２３を有し、基準クロック生成回路１６０からの基準クロックＲＣＫに基づいて所望の搬送周波数の信号を生成し、さらに変調用制御電圧生成回路１５０からの変調用制御電圧信号ＶＭにより周波数変調を行う。ＰＬＬ回路１２０は、送信データ出力期間の前の期間（搬送周波数設定期間）ではクローズドループ動作に設定され、送信データ出力期間ではオープンループ動作に設定される。
【００３４】
周波数測定回路１４０は、クローズドループ動作からオープンループ動作への切り換え時の送信信号ＶＴＸの搬送波信号の周波数シフト量及び送信データ出力期間における搬送波信号の周波数ドリフト量の少なくとも一方を測定する。測定された周波数シフト量及び周波数ドリフト量の少なくとも一方の情報は、制御回路１７０の送信処理により相手側の無線回路に送信される。そして相手側の無線回路は、その情報に基づいて受信周波数を補正する。このようにすることで、送信側の無線回路において搬送波信号の周波数シフト又は周波数ドリフトが生じた場合に、受信側の無線回路において受信周波数を搬送周波数の変化に追随するよう補正することが可能になる。
【００３５】
受信回路２００は、低雑音増幅器（ＬＮＡ）２１０、ミキサー２２０、局所信号生成回路２３０、フィルター２４０、検出回路２５０、復調回路２６０を含む。低雑音増幅器（ＬＮＡ）２１０は、アンテナ１８０から入力される受信信号を増幅する。ミキサー２２０は、増幅された受信信号と局所信号生成回路２３０からの局所信号とのミキシング処理を行って、受信周波数から中間周波数への周波数変換を行う。局所信号生成回路２３０は、相手側の無線回路から受信した周波数シフト量又は周波数ドリフト量の情報に基づいて、局所信号の周波数を可変に設定する。フィルター２４０は、不要な周波数成分を除去して所望の信号を出力する。検出回路２５０は、フィルター２４０の出力信号を受けて所望波の信号強度を検出する。検出された信号強度に基づいて、低雑音増幅器（ＬＮＡ）２１０の利得（ゲイン）が制御される。復調回路２６０は、所望波の信号を復調して必要なデータを取り出す。
【００３６】
制御回路１７０は、基本的な送受信処理の制御などの他、周波数測定回路１４０により測定された周波数シフト量又は周波数ドリフト量を取得して相手側の無線回路へ送信する処理や、相手側の無線回路から受信した周波数シフト量又は周波数ドリフト量に基づいて受信周波数を補正する処理などの制御を行う。
【００３７】
図２に、本実施形態のＰＬＬ回路１２０及び変調用制御電圧生成回路１５０の構成例を示す。ＰＬＬ回路１２０は、位相比較器１２１、ループフィルター１２２、電圧制御発振回路１２３、分周器１２４、スイッチ素子ＳＷＡを含む。スイッチ素子ＳＷＡは、位相比較器１２１とループフィルター１２２との間に設けられ、クローズドループの期間ではオン状態であり、オープンループの期間ではオフ状態である。
【００３８】
変調用制御電圧生成回路１５０は、Ｄ／Ａ変換器１５１及びフィルター部１５２を含み、送信データＤＴＸに基づいて、電圧制御発振回路１２３の変調用制御電圧信号入力ノードＮＢに対して、変調用制御電圧信号ＶＭを出力する。また変調用制御電圧生成回路１５０は、送信データ出力期間の前の期間において、擬似制御電圧信号を出力する。
【００３９】
Ｄ／Ａ変換器１５１は、送信データＤＴＸをデジタル値からアナログ値に変換し、フィルター部１５２はＤ／Ａ変換器１５１の出力に対してフィルター処理を行う。
【００４０】
図３に、本実施形態の電圧制御発振回路１２３の詳細な構成例を示す。本構成例の電圧制御発振回路１２３は、搬送周波数制御用のバラクター及び周波数変調用のバラクターを含むＬＣタンク型電圧制御発振回路（ＬＣ−ＶＣＯ：Voltage Controlled Oscillator）である。具体的には、２つのＮ型トランジスターＴ１、Ｔ２と、２つのＰ型トランジスターＴ３、Ｔ４と、２つのインダクター（コイル）Ｌ１、Ｌ２と、搬送周波数制御用バラクターＣ１、Ｃ２と、周波数変調用バラクターＣ３、Ｃ４と、電流源ＩＳとを含む。
【００４１】
インダクターＬ１、Ｌ２及び搬送周波数制御用バラクターＣ１、Ｃ２は、ＬＣ共振回路ＸＲＣを構成し、バラクターＣ１、Ｃ２に印加される電圧を変化させることでＣ１、Ｃ２の容量値を変化させ、発振周波数（搬送波の周波数）を制御する。搬送周波数制御電圧信号入力ノードＮＡには、ループフィルター１２２から搬送周波数を制御するための搬送周波数制御電圧信号ＶＦが入力され、この電圧がバラクターＣ１、Ｃ２に印加される。
【００４２】
周波数変調用バラクターＣ３、Ｃ４は、搬送周波数制御用バラクターＣ１、Ｃ２より小さい容量値を持ち、変調回路ＸＭＣを構成する。バラクターＣ３、Ｃ４に印加される電圧を変化させることでＣ３、Ｃ４の容量値を変化させ、その結果発振周波数が変化することで周波数変調を行う。変調用制御電圧信号入力ノードＮＢには、変調用制御電圧生成回路１５０から変調用制御電圧信号ＶＭが入力され、この電圧がバラクターＣ３、Ｃ４に印加される。出力ノードＮＱからは、出力信号が分周器１２４及びパワーアンプ１３０に出力される。
【００４３】
なお、本実施形態の電圧制御発振回路１２３は図３の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。例えばＮ型トランジスターＴ１、Ｔ２を省略したり、逆にＰ型トランジスターＴ３、Ｔ４を省略したり、或いは電流源ＩＳを高電位側電源ノードＶＤＤとＴ３、Ｔ４のソースとの間に設けてもよい。
【００４４】
図４（Ａ）、図４（Ｂ）に電圧制御発振回路１２３の制御電圧と発振周波数との関係の一例を示す。図４（Ａ）は、搬送周波数制御電圧ＶＦと発振周波数との関係を示したものであって、例えば制御電圧が０．８Ｖの場合に発振周波数は２４３０ＭＨｚになる（図４（Ａ）のＡ１）から、所望の搬送周波数が２４３０ＭＨｚである場合には、搬送周波数制御電圧を０．８Ｖに設定すればよい。
【００４５】
図４（Ｂ）は、変調用制御電圧ＶＭと発振周波数との関係を示したものである。例えば変調用制御電圧ＶＭが０．６８Ｖの場合に発振周波数は２４２９．５ＭＨｚであり（図４（Ｂ）のＡ２）、また変調用制御電圧ＶＭが０．９６Ｖの場合に発振周波数は２４３０．５ＭＨｚである（図４（Ｂ）のＡ３）。したがって、変調用制御電圧ＶＭを０．６８Ｖから０．９６Ｖまでの間で変化させることで、搬送周波数である２４３０ＭＨｚを中心周波数として上側に５００ｋＨｚ、下側に５００ｋＨｚだけシフトする周波数変調（ＦＳＫ変調）が実現される。すなわち搬送周波数２４３０ＭＨｚに対して変調周波数偏差ｆｍを１ＭＨｚとする周波数変調が行われる。
【００４６】
なお、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示した制御電圧と発振周波数との関係は一例であって、バラクターＣ１〜Ｃ４の特性、インダクターＬ１、Ｌ２のインダクタンス値などに依存する。
【００４７】
図５にループフィルター１２２の構成例を示す。ループフィルター１２２は、キャパシターＣＡ、ＣＢ、抵抗素子ＲＢ、スイッチ素子ＳＷＢ及びオペアンプＯＰＡを含む。スイッチ素子ＳＷＢは、スイッチ素子ＳＷＡと同様の動作をする。すなわちクローズドループ動作の期間ではオン状態であり、オープンループ動作の期間ではオフ状態である。クローズドループ動作の期間では、ループフィルター１２２はキャパシターＣＡ、ＣＢ及び抵抗素子ＲＢから成るローパスフィルターとして動作し、オープンループ動作の期間では、キャパシターＣＡにより搬送周波数制御電圧信号ＶＦの電圧が保持される。オペアンプＯＰＡはボルテージフォロワーとして動作し、入力電圧と等しい電圧を出力する。
【００４８】
２．無線回路の動作
以下では、始めに送信信号生成回路１１０の基本的な動作を説明し、次に周波数シフト及び周波数ドリフトについて説明し、その後に周波数測定回路１４０について説明する。
【００４９】
本実施形態の送信信号生成回路１１０は、２つの動作（モード）を有する。第１の動作（第１のモード）はクローズドループ動作（モード）であって、搬送周波数設定期間（広義には送信データ出力期間の前の期間）ではこの動作が行われる。この動作の期間に、電圧制御発振回路１２３の発振周波数が、所望の搬送周波数（例えば２４３０ＭＨｚ）に設定される。第２の動作（第２のモード）はオープンループ動作（モード）であって、送信データ出力期間ではこの動作が行われる。この動作の期間に、変調用制御電圧生成回路１５０が出力する変調用制御電圧ＶＭに基づいて周波数変調が行われる。
【００５０】
まず、第１の動作について図２を用いて説明する。この動作の期間では、スイッチ素子ＳＷＡはオン状態である。第１の動作の始めに、電圧制御発振回路１２３の搬送周波数制御電圧信号入力ノードＮＡに初期電圧値が設定され、電圧制御発振回路１２３はこの初期電圧値により定まる発振周波数で発振を開始する。電圧制御発振回路１２３の出力信号ＶＴＸは分周器１２４で分周され、分周された信号ＶＤは位相比較器１２１に入力される。
【００５１】
位相比較器１２１では、基準クロック生成回路１６０から入力される基準クロック信号ＲＣＫと分周された信号ＶＤとの位相が比較される。具体的には、ＶＤの周波数がＲＣＫの周波数よりも高い場合には、ＶＤの位相はＲＣＫの位相より速くなり、位相比較器１２１は出力信号ＶＰとして初期電圧値よりも低い電圧を出力する。ループフィルター１２２は、位相比較器１２１の出力信号ＶＰに含まれる高周波成分を除去して低周波成分のみを搬送周波数制御電圧信号ＶＦとして電圧制御発振回路１２３に供給する。ＶＦが始めに設定された初期電圧値からより低い電圧値に変化したことにより、電圧制御発振回路１２３の発振周波数は始めに設定された発振周波数よりも低い周波数に変化する。
【００５２】
一方、ＶＤの周波数がＲＣＫの周波数よりも低い場合には、ＶＤの位相はＲＣＫの位相より遅くなり、位相比較器１２１は出力信号ＶＰとして初期電圧値よりも高い電圧を出力する。その結果、ループフィルター１２２を通過して電圧制御発振回路１２３に供給される搬送周波数制御電圧信号ＶＦは、始めに設定された初期電圧値からより高い電圧値に変化し、発振周波数は始めに設定された発振周波数よりも高い周波数に変化する。
【００５３】
以上の動作を繰り返すことにより、最終的に発振周波数は基準クロックＲＣＫの周波数のＮ倍（Ｎは分周器１２４の分周比）の周波数に設定される。この最終的に設定された周波数が所望の搬送周波数となる。温度や電源電圧の変動により発振周波数が所望の搬送周波数からシフトした場合には、位相比較器１２１がそのシフトに応じた電圧を出力することで、再び所望の搬送周波数に設定される。
【００５４】
以上説明したように、搬送周波数設定期間（広義には送信データ出力期間の前の期間）では、送信信号生成回路１１０の第１の動作（クローズドループ動作）によって電圧制御発振回路１２３の発振周波数（送信信号ＶＴＸの周波数）が所望の搬送周波数に設定される。
【００５５】
次に第２の動作について図２を用いて説明する。第２の動作はオープンループ動作であって、この動作の期間では、スイッチ素子ＳＷＡはオフ状態である。第１の動作で設定された搬送周波数制御電圧信号ＶＦの電圧（搬送周波数に対応する制御電圧）は、ループフィルター１２２により保持されて、電圧制御発振回路１２３に入力される。したがって第２の動作の期間においても、変調を行わない場合には、すなわち変調用制御電圧信号ＶＭの電圧が一定である場合には、送信信号ＶＴＸの周波数は設定された搬送周波数を保持する。
【００５６】
変調用制御電圧生成回路１５０は、制御回路１７０からの送信データＤＴＸに基づいて、電圧制御発振回路１２３の変調用制御電圧信号入力ノードＮＢに対して、変調用制御電圧信号ＶＭを出力する。具体的には、例えば送信データＤＴＸは３ｂｉｔのデジタル値であって、このデジタル値をＤ／Ａ変換器１５１により８レベルのアナログ値（電圧値）に変換し、さらにフィルター部１５２で不要な高周波成分を除去して、変調用制御電圧信号ＶＭとして出力する。
【００５７】
電圧制御発振回路１２３の発振周波数は、変調用制御電圧信号ＶＭの電圧変化に応じて変化する。したがって、例えばＶＭの電圧変化の下限値を図４（Ｂ）のＡ２に示すように設定し、またＶＭの電圧変化の上限値を図４（Ｂ）のＡ３に示すように設定することで、所望の変調周波数偏差ｆｍで周波数変調を行うことができる。なお、この第２の動作はオープンループ動作であって搬送周波数制御電圧信号ＶＦの電圧は変化しないから、ＰＬＬ回路１２０は上記の変調動作に影響を与えない。
【００５８】
以上説明したように、送信データ出力期間では、送信信号生成回路１１０の第２の動作（オープンループ動作）により、変調用制御電圧信号ＶＭに基づいて周波数変調が行われる。
【００５９】
図６（Ａ）、図６（Ｂ）は、上述した搬送周波数設定期間ＴＳＦ及び送信データ出力期間ＴＤＸにおける送信周波数の時間的変化を説明する図である。送信の開始の際には図６（Ａ）に示すように、搬送周波数設定期間ＴＳＦにおいて、送信周波数は所望の搬送周波数ｆ０に設定される。そして搬送周波数設定期間ＴＳＦの後に続く送信データ出力期間ＴＤＸにおいて、変調周波数偏差ｆｍで周波数変調された送信信号が出力される。
【００６０】
図６（Ａ）に、送信データ出力期間ＴＤＸの開始時における搬送波信号の周波数シフトｆｓの一例を示す。周波数シフトｆｓは、搬送周波数設定期間ＴＳＦにおけるクローズドループ動作から送信データ出力期間ＴＤＸにおけるオープンループ動作への切り換え時に生じる搬送周波数の変化である。この周波数シフトが生じる原因は、送信データ出力期間ＴＤＸの開始時、すなわちクローズドループ動作からオープンループ動作へ切り換えて変調用制御電圧ＶＭによる制御が開始された時に、電圧制御発振回路１２３の発振周波数が変化するためである。
【００６１】
図６（Ｂ）に、送信データ出力期間ＴＤＸにおける搬送波信号の周波数ドリフトの一例を示す。周波数ドリフトは、送信データ出力期間ＴＤＸ開始後に生じる搬送周波数の時間的変化である。例えば図６（Ｂ）では、送信データ出力期間ＴＤＸ開始時には搬送周波数は所望の周波数ｆ０であるが、その後の時刻ｔ１には搬送周波数はｆ１に変化し、さらに時刻ｔ２には搬送周波数はｆ２に変化している。この周波数ドリフトが生じる原因は、トランジスターのリーク電流などにより、ループフィルター１２２のキャパシターＣＡに保持された搬送周波数制御電圧ＶＦが時間の経過と共に低下するためである。また、電圧制御発振回路１２３のバラクターの特性が温度により変化することも原因になる。
【００６２】
このような周波数シフト及び周波数ドリフトが発生した場合には、所望の搬送周波数でデータが送信されないため、受信機がデータを復調することができなくなるおそれがある。また、周波数シフトが大きくなった場合には、他の周波数チャンネルまで影響を及ぼし、そのチャンネルを使用して通信を行っている機器も正常な通信ができなくなるおそれがある。
【００６３】
送信データ出力期間ＴＤＸの開始時における搬送波信号の周波数シフトを低減する手段として、本実施形態の無線回路１００では、送信データ出力期間ＴＤＸの前の期間、すなわち搬送周波数設定期間ＴＳＦにおいて、擬似信号出力期間をさらに設けることができる。具体的には、変調用制御電圧生成回路１５０が、送信データ出力期間ＴＤＸの前の期間において擬似制御電圧信号を出力する。この擬似制御電圧信号は、制御回路１７０が擬似信号出力期間において出力する擬似データに基づいて、変調用制御電圧生成回路１５０が生成する。この擬似データは、論理レベルを連続的にトグルしたデータである。また、フィルター部１５２のゲインは、擬似信号出力期間におけるゲインが送信データ出力期間ＴＤＸにおけるゲインよりも小さく設定される。なお、フィルター部１５２のゲインの設定動作は、制御回路１７０により行うことができる。
【００６４】
擬似信号出力期間では、電圧値が高レベルと低レベルとの間を交互に遷移し、すなわち論理レベルが連続的にトグルし、且つ送信データ出力期間ＴＤＸよりも小さい振幅を有する変調用制御電圧ＶＭにより変調動作が行われる。つまり擬似信号出力期間では、送信データ出力期間ＴＤＸよりも小さい周波数偏差で、上側周波数と下側周波数との間を交互に遷移する周波数変調が行われる。変調周波数偏差が十分小さい場合には、ＰＬＬ回路１２０のクローズループ動作に与える影響は無視できるから、最終的に送信周波数は所望の搬送周波数ｆ０に設定される。そして送信データ出力期間ＴＤＸの開始時には、擬似信号出力期間で設定された搬送周波数を中心として周波数変調が開始されるから、搬送波信号の周波数シフトは低減される。
【００６５】
上述した擬似データによる周波数変調を行うのではなく、Ｄ／Ａ変換器１５１から中心電圧信号を出力し、これを擬似制御電圧信号として用いることもできる。すなわちＤ／Ａ変換器１５１は、擬似信号出力期間において、送信データ出力期間ＴＤＸには出力されない擬似信号出力用の中心電圧信号を出力する。変調用制御電圧生成回路１５０は、擬似信号出力期間において、中心電圧信号を擬似制御電圧信号として出力する。このようにすることで、擬似信号出力期間において設定された搬送周波数を中心周波数として周波数変調が行われるから、送信データ出力期間ＴＤＸの開始時の周波数シフトを低減することができる。
【００６６】
以上説明したように、擬似信号出力期間を設けることで搬送波信号の周波数シフトをある程度防止することが可能になるが、完全に防止することは困難である。また、上述した手段では送信データ出力期間における周波数ドリフトを防止することはできない。周波数ドリフトの原因であるトランジスター等のリーク電流やバラクターの特性の温度依存性などの影響を補償するための特別の回路を設ける方法もあるが、回路構成が複雑になり、機器のサイズやコストの増大、また消費電力の増加という問題がある。
【００６７】
本実施形態の無線回路１００では、周波数測定回路１４０が周波数シフト量及び周波数ドリフト量の少なくとも一方を測定して、その情報を相手側の無線回路に送信することで、相手側の無線回路がその情報に基づいて受信周波数を補正することができる。以下では、本実施形態の周波数測定回路１４０の３つの構成例について説明する。
【００６８】
図７に、周波数測定回路１４０の第１の構成例を示す。本構成例の周波数測定回路１４０は、周波数測定用分周器１４１及び周波数カウンター１４２を含む。周波数測定用分周器１４１は送信信号ＶＴＸを分周して適当な周波数に変換し、周波数カウンター１４２は分周された信号の周波数を基準クロックＲＣＫにより計測する。具体的には、周波数測定回路１４０は、送信信号ＶＴＸから得られるクロック信号を用いて、ＰＬＬ回路１２０に入力される基準クロックＲＣＫの周期を計測することで、周波数シフト量及び周波数ドリフト量の少なくとも一方を測定することができる。なお、周波数測定回路１４０は、周波数測定用分周器１４１を含まない構成とすることもできる。
【００６９】
測定された周波数シフト量及び周波数ドリフト量の少なくとも一方の情報は、制御回路１７０の送信処理により、相手側の無線回路に送信される。例えば送信データ出力期間ＴＤＸにおいて、所定の時間間隔で上記の情報が相手側に送信される。
【００７０】
図８に、周波数測定回路１４０の第２の構成例を示す。第２の構成例の周波数測定回路１４０は、Ａ／Ｄ変換器１４３を含み、電圧制御発振回路１２３の入力制御電圧（搬送周波数制御電圧）ＶＦを測定する。図４（Ａ）に示したように、電圧制御発振回路１２３の発振周波数は入力制御電圧ＶＦに依存するから、ＶＦを測定することで周波数シフト量及び周波数ドリフト量の少なくとも一方を測定することができる。Ａ／Ｄ変換器１４３は、アナログ量である入力制御電圧ＶＦをデジタルデータに変換して制御回路１７０に出力する。
【００７１】
図９に、周波数測定回路１４０の第３の構成例を示す。第３の構成例の周波数測定回路１４０は、分周器１２４の出力クロック信号ＶＤとＰＬＬ回路１２０に入力される基準クロックＲＣＫとの位相が一致した時の分周比に基づいて、周波数シフト量及び周波数ドリフト量の少なくとも一方を測定する。具体的には、分周器１２４はＰＬＬ回路１２０のフィードバックループに設けられ、分周比が可変に設定される。周波数測定回路１４０は、位相比較器１２１の出力信号ＶＰをモニターしながら分周器１２４の分周比を変化させる。そして出力クロック信号ＶＤと基準クロックＲＣＫとの位相が一致することを検出した時に、その時の分周比に基づいて周波数シフト量及び周波数ドリフト量の少なくとも一方を測定することができる。
【００７２】
上記の周波数シフト量及び周波数ドリフト量の少なくとも一方の情報は、制御回路１７０の送信処理により、相手側（受信側）の無線回路に送信される。例えば送信データ出力期間ＴＤＸにおいて、所定の時間間隔で上記の情報が相手側の無線回路に送信される。相手側の無線回路は、その情報に基づいて受信周波数を補正することができる。
【００７３】
なお、本実施形態の周波数測定回路１４０は図７〜図９の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
【００７４】
図１０に、相手側の受信回路２００が、周波数シフト量及び周波数ドリフト量の少なくとも一方の情報に基づいて、受信周波数を補正する動作の一例を示す。受信回路２００の局所信号生成回路２３０は、第２のＰＬＬ回路２７０を含む。第２のＰＬＬ回路２７０は、第２の位相比較器２７１、第２のループフィルター２７２、第２の電圧制御発振回路２７３及び第２の分周器２７４を含む。
【００７５】
局所信号生成回路２３０は、相手側（送信側）の無線回路の周波数シフト量及び周波数ドリフト量の少なくとも一方の情報に基づいて周波数が設定される局所信号を出力する。具体的には、変調用制御電圧生成回路１５０は、受信回路の受信時には、第２の電圧制御発振回路２７３に対して、相手側の無線回路の周波数シフト量及び周波数ドリフト量の少なくとも一方の情報に基づいて制御電圧信号ＶＣＮを出力する。この制御電圧信号ＶＣＮにより第２の電圧制御発振回路２７３の発振周波数が変化することで、局所信号の周波数が変化し、その結果受信周波数が相手側の無線回路の周波数シフト又は周波数ドリフトに追随するように補正される。制御電圧信号ＶＣＮは、制御回路１７０が出力する局所信号制御データＤＣＮに基づいて生成される。
【００７６】
上述した受信周波数を補正する動作時においては、第２のＰＬＬ回路２７０のクローズドループ動作によって上記の補正動作が抑えられないようにする必要がある。そのために第２のループフィルター２７２の帯域を狭める、すなわち第２のループフィルター２７２のカットオフ周波数を下げる。こうすることで、第２の位相比較器２７１の出力信号が第２の電圧制御発振回路２７３に入力することを防止できる。或いは第２の位相比較器２７１と第２のループフィルター２７２との間にスイッチ素子を設けて、上記の補正動作時にはスイッチ素子をオフ状態としてもよい。こうすることで、第２の位相比較器２７１の出力信号が第２の電圧制御発振回路２７３に入力することを防止できる。
【００７７】
このように変調用制御電圧生成回路１５０を受信周波数の補正にも使用することで、受信周波数を補正するための回路の素子数を低減し、消費電力を抑えることが可能になる。
【００７８】
図１１に、相手側の受信回路２００が、周波数シフト量及び周波数ドリフト量の少なくとも一方の情報に基づいて、受信周波数を補正する動作の別の例を示す。第２の分周器２７４は、第２のＰＬＬ回路２７０のフィードバックループに設けられ、分周比が可変に設定される。第２の分周器２７４の分周比は、相手側（送信側）の無線回路の周波数シフト量及び周波数ドリフト量の少なくとも一方の情報に基づいて設定される。具体的には、制御回路１７０が、相手側（送信側）の無線回路の周波数シフト量及び周波数ドリフト量の少なくとも一方の情報に基づいて分周比制御信号ＤＩＶを出力する。第２の分周器２７４の分周比が分周比制御信号ＤＩＶにより可変に設定されることで、局所信号の周波数が変化し、その結果受信周波数が相手側の無線回路の周波数シフト又は周波数ドリフトに追随するように補正される。
【００７９】
このように第２の分周器２７４の分周比を可変に設定することで、受信周波数を補正するための回路の素子数を低減し、消費電力を抑えることが可能になる。
【００８０】
以上説明したように、本実施形態の無線回路１００によれば、送信側の無線回路で生じる搬送波信号の周波数シフト及び周波数ドリフトの少なくとも一方の情報を相手側（受信側）の無線回路に送信することができる。そして受信側の無線回路では、その情報に基づいて受信周波数を補正することができるから、受信周波数を搬送周波数の変化に追随させることができる。その結果、安定したデータ通信が可能になるから、送受信全体に要する時間を短縮することができ、また消費電力も低減することができる。さらに通信効率の向上により電波の有効活用に寄与することができる。
【００８１】
３．集積回路装置
図１２に、本実施形態の無線回路１００を含む集積回路装置３００（無線通信用ＬＳＩ）の一例を示す。集積回路装置３００は、送信信号生成回路１１０、パワーアンプ（ＰＡ）１３０、周波数測定回路１４０、受信回路２００、基準クロック生成回路１６０、制御回路１７０、ホストインターフェース３１０及び電源部３２０を含む。
【００８２】
ホストインターフェース３１０は、集積回路装置３００の外部に設けられるホストとのインターフェース処理を行う。電源部３２０は、外部電源からの電源供給を受けて、集積回路装置３００に含まれる各回路に適応する電圧レベルを供給する。
【００８３】
本実施形態の無線回路１００によれば、送信側の無線回路で生じる搬送波信号の周波数シフト及び周波数ドリフトの少なくとも一方の情報を相手側（受信側）の無線回路に送信することができる。そして受信側の無線回路では、その情報に基づいて受信周波数を補正することができるから、受信周波数を搬送周波数の変化に追随させることができる。その結果、本実施形態の無線回路１００を含む集積回路装置３００によれば、安定したデータ通信が可能になるから、送受信全体に要する時間を短縮することができ、また消費電力も低減することができる。さらに通信効率の向上により電波の有効活用に寄与することができる。
【００８４】
４．電子機器
図１３に、本実施形態の集積回路装置３００を含む電子機器４００の一例を示す。本実施形態の電子機器４００は、集積回路装置３００、センサー部４１０、Ａ／Ｄ変換器４２０、記憶部４３０、ホスト４４０、操作部４５０を含む。
【００８５】
電子機器４００は、例えば温度・湿度計、脈拍計、歩数計等であって、検出したデータを無線により送信することができる。センサー部４１０は、温度センサー、湿度センサー、ジャイロセンサー、加速度センサー、フォトセンサー、圧力センサー等を含み、電子機器４００の用途に応じたセンサーが用いられる。センサー部４１０は、センサーの出力信号（センサー信号）を増幅し、フィルターによりノイズを除去する。Ａ／Ｄ変換器４２０は、増幅された信号をデジタル信号に変換して集積回路装置３００へ出力する。ホスト４４０は、例えばマイクロコンピューター等で構成され、デジタル信号処理を行ったり、記憶部４３０に記憶された設定情報や操作部４５０からの信号に基づいて電子機器４００の制御処理を行う。記憶部４３０は、例えばフラッシュメモリーなどで構成され、設定情報や検出したデータ等を記憶する。操作部４５０は、例えばキーパッド等で構成され、使用者が電子機器４００を操作するために用いられる。
【００８６】
本実施形態の無線回路１００を含む電子機器４００によれば、送信側の無線回路で搬送波信号の周波数シフト及び周波数ドリフトが生じた場合でも、安定したデータ通信が可能になるから、送受信全体に要する時間を短縮することが可能になる。これにより消費電力を低減することができるから、電池駆動の電子機器を長時間動作させることが可能になる。
【００８７】
なお、以上のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また無線回路、集積回路装置及び電子機器の構成、動作も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。
【符号の説明】
【００８８】
１００  無線回路、１１０  送信信号生成回路、１２０  ＰＬＬ回路、
１２１  位相比較器、１２２  ループフィルター、１２３  電圧制御発振回路、
１２４  分周器、１３０  パワーアンプ、１４０  周波数測定回路、
１４１  周波数測定用分周器、１４２  周波数カウンター、１４３  Ａ／Ｄ変換器、
１５０  変調用制御電圧生成回路、１５１  Ｄ／Ａ変換器、１５２  フィルター部、
１６０  基準クロック生成回路、１７０  制御回路、１８０  アンテナ、
２００  受信回路、２１０  低雑音増幅器、２２０  ミキサー、
２３０  局所信号生成回路、２４０  フィルター、２５０  検出回路、
２６０  復調回路、２７０  第２のＰＬＬ回路、２７１  第２の位相比較器、
２７２  第２のループフィルター、２７３  第２の電圧制御発振回路、
２７４  第２の分周器、３００  集積回路装置、３１０  ホストインターフェース、
３２０  電源部、４００  電子機器、４１０  センサー部、４２０  Ａ／Ｄ変換器、
４３０  記憶部、４４０  ホスト、４５０  操作部、
ＤＴＸ  送信データ、ＲＣＫ  基準クロック、ＶＭ  変調用制御電圧信号、
ＶＴＸ  送信信号
【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】
2011109163.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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