(57)【要約】【課題】無線受信機において、受信対象となる受信信号の周波数と近接する周波数の妨害波信号が混入する環境下においても、適正に受信信号を受信可能にする。【解決手段】無線受信機は、アンテナと信号を復調する受信部との間でマッチングをとるマッチング部を制御部により制御し、受信された信号についてマッチング定数を変更しマッチング調整を行い、アンテナ特性を最適化する。マッチング部を通過した信号の出力レベルを測定し、ピークが測定された信号が複数あるときは（Ｓ１０３：ｎｏ）、ピークを示す信号のうち１つをターゲットにセットし（Ｓ１０６）、マッチング調整を行う（Ｓ１０７，Ｓ１０８）。この信号が信号処理部で判読可能であれば（Ｓ１０９：ｙｅｓ）、この信号が受信対象の受信信号であるとしてマッチング定数を固定する（Ｓ１０５）。判読不可能であれば（Ｓ１０９：ｎｏ）、別の信号についてマッチング調整を行う（Ｓ１１２）。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナを用いて電波を受信する無線受信機であって、
前記アンテナにより受信された信号を復調する受信部と、
外部からの電子制御により変更可能なマッチング定数に応じて前記アンテナと前記受信部との間のインピーダンス整合（マッチング）をとるマッチング部と、
前記マッチング部を通過した信号の出力レベルを測定する測定部と、
前記測定部により測定された前記出力レベルに応じて前記マッチング部を制御し、前記マッチング部を通過した信号のリターンロスが制御前よりも低くなるように前記マッチング定数を変更するマッチング調整を行い、受信対象の信号についてアンテナ特性を最適化する制御部と、
前記受信部により復調された信号を処理し、信号が判読不可能であるときには、前記制御部に不可読信号を送出する信号処理部とを備え、
前記制御部は、前記測定部により周波数が互いに異なる複数の信号について出力レベルのピークが測定されたとき、そのうち１つの信号について前記マッチング調整を行い、その後前記不可読信号を受けたとき、当該信号とは別のピークが測定された信号について前記マッチング調整を行うことを特徴とする無線受信機。
【請求項２】
前記制御部は、前記マッチング部を最適化するために送信され通常伝送時よりも伝送速度が低速であるテスト信号を受信したとき、そのテスト信号について前記マッチング調整を行うことを特徴とする請求項１記載の無線受信機。
【請求項３】
前記テスト信号を送出可能な送信部と、
前記テスト信号を空中に電波として放出する送信用アンテナとをさらに備え、
前記制御部は、前記送信用アンテナから放出され前記アンテナにより受信されたテスト信号について前記マッチング調整を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無線受信機。
【請求項４】
請求項２又は請求項３記載の無線受信機と、前記無線受信機に電波を介して信号を送信する無線送信機とを有しており、
前記無線送信機は、信号の通常伝送を行うより前に、前記テスト信号を送信するように構成されており、
前記無線受信機の制御部は、前記無線受信機が前記無線送信機により送信されたテスト信号を受信したとき、そのテスト信号についてマッチング調整を行い、
前記無線受信機が、前記マッチング調整により前記アンテナのアンテナ特性が最適化された状態で、前記無線送信機から通常伝送された電波を受信可能に構成されていることを特徴とする無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナにより電波を受信する無線受信機及びそれを用いた無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電波を効率良く受信するためには、電波を受信するアンテナと受信された信号を復調する受信部との間のインピーダンス整合（マッチング）をとってアンテナ特性を最適化し、電波の受信時のリターンロスを抑える必要がある。従来、マッチングをとる整合回路に挿入された可変リアクタンス素子のリアクタンス値を、受信部への入力レベルが最大になるように制御するように構成された無線受信機が知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に示されている無線受信機では、環境変化や経年変化があってもアンテナ特性を自動的に最適化させることができるので、常に良好に受信することができる。
【０００３】
しかしながら、上述のような無線受信機では、受信対象となる受信信号と共に、受信信号の周波数と近い周波数の妨害波信号が混入すると、アンテナ特性が妨害波信号について最適化されてしまうことがあり、受信信号を良好に受信することができなくなるということがある。
【特許文献１】特開昭６１‐１３５２３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、受信対象となる受信信号の周波数と近接する周波数の妨害波信号が混入する環境下においても、適正に受信信号を受信することができる無線受信機及び無線通信システム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】
【０００５】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、アンテナを用いて電波を受信する無線受信機であって、前記アンテナにより受信された信号を復調する受信部と、外部からの電子制御により変更可能なマッチング定数に応じて前記アンテナと前記受信部との間のインピーダンス整合（マッチング）をとるマッチング部と、前記マッチング部を通過した信号の出力レベルを測定する測定部と、前記測定部により測定された前記出力レベルに応じて前記マッチング部を制御し、前記マッチング部を通過した信号のリターンロスが制御前よりも低くなるように前記マッチング定数を変更するマッチング調整を行い、受信対象の信号についてアンテナ特性を最適化する制御部と、前記受信部により復調された信号を処理し、信号が判読不可能であるときには、前記制御部に不可読信号を送出する信号処理部とを備え、前記制御部は、前記測定部により周波数が互いに異なる複数の信号について出力レベルのピークが測定されたとき、そのうち１つの信号について前記マッチング調整を行い、その後前記不可読信号を受けたとき、当該信号とは別のピークが測定された信号について前記マッチング調整を行うものである。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記制御部は、前記マッチング部を最適化するために送信され通常伝送時よりも伝送速度が低速であるテスト信号を受信したとき、そのテスト信号について前記マッチング調整を行うものである。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２の発明において、前記テスト信号を送出可能な送信部と、前記テスト信号を空中に電波として放出する送信用アンテナとをさらに備え、前記制御部は、前記送信用アンテナから放出され前記アンテナにより受信されたテスト信号について前記マッチング調整を行うものである。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項２又は請求項３記載の無線受信機と、前記無線受信機に電波を介して信号を送信する無線送信機とを有しており、前記無線送信機は、信号の通常伝送を行うより前に、前記テスト信号を送信するように構成されており、前記無線受信機の制御部は、前記無線受信機が前記無線送信機により送信されたテスト信号を受信したとき、そのテスト信号についてマッチング調整を行い、前記無線受信機が、前記マッチング調整により前記アンテナのアンテナ特性が最適化された状態で、前記無線送信機から通常伝送された電波を受信可能に構成されているものである。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、制御部は、出力レベルのピークが測定された複数の信号のうち１つの信号についてマッチング調整を行い、その後不可読信号を受けたとき、すなわち、マッチング調整を行った信号についてデータが読めないとき、その信号は妨害波信号であると判断でき、当該信号とは別のピークが測定された信号についてマッチング調整を行うので、判読可能な受信対象となる受信信号についてマッチング調整が行われる。従って、妨害波信号が混入する環境化においても、受信対象となる受信信号についてアンテナ特性を最適化させることができ、適正に受信対象となる受信信号を受信することができる。
【００１０】
請求項２の発明によれば、通常伝送時よりも伝送速度が低速なテスト信号を受信したとき、制御部が、そのテスト信号についてマッチング調整を行うので、無線受信器のベースバンドフィルタの帯域を通常よりも狭くすることができ、通常伝送時よりもテスト信号の送信元から離れた位置でもマッチング調整を行うことができる。従って、マッチングがとれていれば通常伝送が可能な範囲において、マッチングが不整合で通常伝送が不可能である場合でも、マッチング調整を行い受信信号を受信可能にし、通常伝送をすることができる。
【００１１】
請求項３の発明によれば、送信部及び送信用アンテナからのテスト信号を受信しマッチング調整を行うことができるので、無線受信機のみでマッチング調整を行うことができ、マッチング調整を行うに際して無線送信機等の電力を消費することがなくなる。
【００１２】
請求項４の発明によれば、信号の通常伝送が行われるより前に、通常伝送時よりも伝送速度が低速なテスト信号が無線送信機から送信され、無線受信機の制御部がテスト信号についてマッチング調整を行った状態で、通常伝送された信号を受信する。従って、マッチングがとれていれば通常伝送が可能な範囲において、マッチングが不整合で通常伝送が不可能である場合でも、マッチング調整を行って、アンテナ特性が最適化された状態で電波を受信可能になり、通常伝送をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係る無線通信システムを示す。無線通信システム１０は、例えばホームネットワーク等に適用されるものであり、例えば制御サーバ等となり電波を受信する無線受信機１００と、無線送信機２００から離れた位置に配置され、電波を介して例えば内蔵センサで検知した情報等について、所定の周波数の信号として送信する機能を有する無線送信機２００とで構成されている。無線受信機１００は、電波を受信するアンテナ１と、アンテナ１により受信された信号が通過する整合回路であるマッチング部２と、マッチング部２を通過した信号を復調する受信部３と、マッチング部２を通過した信号の出力レベルを測定する測定部４と、測定部４により測定された出力レベルに応じてマッチング部２を制御する制御部５と、受信部３により復調された信号を処理する信号処理部８とを備えている。
【００１４】
無線受信機１００においては、制御部５がマッチング調整を行い、マッチング部２を制御することにより、マッチング部２により自動的にアンテナ１と受信部３との間のインピーダンス整合（マッチング）がとられ、アンテナ特性の最適化が行われるように構成されている。例えば、マッチング部２は、可変リアクタンス素子等を備えた整合回路であり、制御部５からの電子制御を受けて、アンテナ１により受信された信号のリターンロスが少なくなるようにその整合回路のリアクタンス値等（マッチング定数）が変更されることにより、アンテナ１と受信部３とのマッチングをとるように構成されている。
【００１５】
以下に、無線通信システム１０の通常伝送時における無線受信機１００の動作について説明する。まず、アンテナ１で電波を受信すると、受信された信号はマッチング部２を通過して受信部３に入力され、復調される。このとき、測定部４は、マッチング部２を通過した信号の出力レベルを測定し、その測定値を制御部５に送る。制御部５はその測定値に基づき、マッチング調整を行う。
【００１６】
図２は、制御部５の制御によるマッチング調整の流れを示す。また、図３（ａ）乃至（ｃ）は、マッチング調整によるアンテナ特性（図に黒太線で示す））の変化を示す。先ず、伝送開始時において、図３（ａ）に示すように、信号Ｓの周波数をＦｃ、アンテナ１の中心周波数をＦｒとし、信号Ｓのリターンロス（図において信号Ｓの黒太線より下側の部分）が大きく、信号Ｓのマッチング部２からの出力レベルが小さい状態であるとする。制御部５は、マッチング調整を開始すると、先ず、マッチング定数を変更し、アンテナ１の利得を調整する（Ｓ１１）。制御部５は、測定部４により測定される出力レベルが、利得調整可能な範囲で最大となるように、マッチング定数の変更を行う（Ｓ１２，Ｓ１３：ｎｏ）。このとき、図３（ｂ）に示すように、アンテナ１の中心周波数Ｆｒが略同じ状態で利得が上げられることにより、信号Ｓのリターンロスが小さくなり、信号Ｓのマッチング部２からの出力レベルが向上する。アンテナ１の利得調整により、信号Ｓのマッチング部２からの出力レベルが最大となると（Ｓ１３：ｙｅｓ）、制御部５は、マッチング定数を変更しアンテナ１の周波数特性を調整する（Ｓ１４）。制御部５は、出力レベルが最大となるように、マッチング定数の変更を行う（Ｓ１５，Ｓ１６：ｎｏ）。これにより、図３（ｃ）に示すように、アンテナ１の中心周波数Ｆｒが信号Ｓの周波数Ｆｃと略等しくなる状態となり、信号Ｓのリターンロスがさらに小さくなり、信号Ｓの出力レベルが大きくなる（Ｓ１６）。このようにマッチング調整が終了すると、制御部５によりマッチング定数が固定され、信号Ｓについて適正に受信可能となる。
【００１７】
本実施形態においては、上述のようなマッチング調整は、例えば、通常伝送時よりも伝送速度が遅いテスト信号について行われる。すなわち、無線送信機２００は、信号の通常伝送を行うより前に、送信する信号に対応する周波数のテスト信号を、無線受信機１００においてマッチング調整が行われるのに十分な時間だけ送信する。無線通信システム１０が、例えば、５ＧＨｚ帯で１６Ｍｂｐｓ程度の伝送速度で６４ＱＡＭ（64 Quadrature Amplitude Modulation）等の変調方式による通常伝送を行うとき、テスト信号として、例えば１．６Ｍｂｐｓ程度の伝送速度でＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）等の変調伝送を行う。無線受信器１００は、例えば、ベースバンドフィルタとして、通常伝送に用いるものと、それよりも狭帯域のものとを有している。テスト信号の伝送時には伝送に使用する周波数帯域が狭くなるので、ベースバンドフィルタとして通常伝送時よりも狭帯域のものを用いることができる。これにより、テスト信号の伝送時には、受信してしまうノイズの大きさが小さくなるため、無線受信機１００の受信感度が向上する。さらに、変調方式がＢＰＳＫとなることにより、信号の値の判別が容易となり、その結果、通常マッチングがずれており通信できない距離にある無線受信機１００とも、通信することが可能となる。
【００１８】
無線送信機２００がテスト信号を送信すると、無線受信機１００は、受信したテスト信号についてマッチング調整を行いアンテナ特性を最適化する。そして、無線送信機２００と無線受信機１００との間で、通常の伝送速度で通常伝送が開始される。なお、マッチング調整は、最初のテスト信号のときのみに限らず、通常の伝送時等に、例えば所定の時間間隔毎や測定部４が測定された信号の出力レベルの値に応じて適宜行われるように構成されていてもよい。
【００１９】
ここで、制御部５は、受信対象の受信信号の周波数に近接した周波数の妨害信号が混入する環境下にあるとき等、測定部４により互いに周波数が異なる複数の信号について出力レベルのピークが測定されたとき、そのうち受信対象の受信信号についてマッチング調整が行われるように構成されている。図４は、このときの制御部５及び信号処理部８の動作の流れを示す。また、図５（ａ）、（ｂ）は、このときのマッチング調整によるアンテナ特性の変化を示す。先ず、アンテナ１により信号を受信すると、測定部４がマッチング部２の出力レベルを測定し、その結果を受けて制御部５がマッチング定数を変化させることによりアンテナ１の周波数特性を変化させる（Ｓ１０１）。そして、マッチング部２の出力レベルを測定部４が測定し（Ｓ１０２）、制御部５に伝える。このとき、制御部５は、図３（ａ）に示すように、受信した信号の出力レベルのピークが１つであれば（Ｓ１０３：ｙｅｓ）上述のようにマッチング調整を行ってマッチング定数を固定する（Ｓ１０４，Ｓ１０５）。しかし、図５（ａ）に示すように、互いに周波数の異なるピークが測定された信号が複数個ある場合には（Ｓ１０３：ｎｏ）、制御部５は、受信対象の受信信号に妨害信号が混入していると判断する。そして、ピークを示す信号Ｓ１（周波数Ｆｉ），Ｓ２（周波数Ｆｃ），…のうち１つの信号（例えば信号Ｓ１）を選択し、ターゲットとしてセットし（Ｓ１０６）、そのターゲットとしてセットした信号Ｓ１についてマッチング調整を行う（Ｓ１０７）。複数の信号のうち１つを選択する順番は、例えば周波数の低い順であったり、出力レベルが大きい順であったりすればよく、また、これらの反対でもよい。
【００２０】
制御部５は、ターゲットとしてセットされた信号Ｓ１について、図５（ｂ）に示すようにアンテナ１の中心周波数Ｆｒが信号Ｓ１の周波数Ｆｉと略等しくなるように、マッチング調整を終了しアンテナ特性を最適化すると、マッチング定数を一旦固定する（Ｓ１０８）。制御部５は、ターゲットとしてセットされた信号Ｓ１についてアンテナ特性を最適化すると、信号処理部８からの信号の入力待機状態となる。信号処理部８は、このとき受信部３により復号された信号Ｓ１が判読可能であるかどうかを判断する（Ｓ１０９）。そして、判読可能であれば（Ｓ１０９：ｙｅｓ）、そのことを示す判読可能信号を制御部５に送信する。制御部５は、信号処理部８からの判読可能信号を受け、ターゲットとしてセットしている信号Ｓ１受信対象の受信信号であると判断し、マッチング定数を固定する（Ｓ１０５）。
【００２１】
他方、信号処理部８が信号を判読不可能である場合には（Ｓ１０９：ｎｏ）、信号処理部８は、そのことを示す不可読信号を制御部５に送信する（Ｓ１１０）。制御部５は、不可読信号を受けると、出力レベルのピークが測定された複数の信号Ｓ１，Ｓ２，…ついて全てマッチング調整を行って信号判読可否を確認したかどうか判断する（Ｓ１１１）。全て確認した場合には（Ｓ１１１：ｙｅｓ）、アンテナ１により受信された信号Ｓ１，Ｓ２，…の中に受信対象の受信信号が含まれていないと判断し、再度マッチング定数を調整してアンテナ１の周波数特性を変化させ、受信信号を受信可能になるようにする（Ｓ１０１）。不可読信号を受けたとき、複数の信号Ｓ１，Ｓ２，…のうち信号判読可否を未確認の信号（例えば信号Ｓ２）がある場合には（Ｓ１１１：ｎｏ）、未確認の信号のうち１つの信号を選択してターゲットとしてセットし（Ｓ１１２）、その信号Ｓ２について、再度、マッチング調整（Ｓ１０７、Ｓ１０８）を行って信号判読可否を確認する（Ｓ１０９）。
【００２２】
このように、本実施形態においては、制御部５が、出力レベルのピークが測定された複数の信号Ｓ１，Ｓ２，…のうち判読可能な受信対象の受信信号についてマッチング調整を行うので、受信対象の受信信号の他に妨害波信号が混入する環境化においても、受信対象の受信信号についてアンテナ特性を最適化させ、受信信号を適正に受信することができる。また、マッチング調整が、無線信号の通常伝送が行われるより前に、通常伝送時よりも伝送速度が低速なテスト信号について行われるので、マッチングがとれていれば通常伝送が可能な範囲において、マッチングが不整合で通常伝送が不可能である場合でも、マッチング調整を行って、アンテナ特性が最適化された状態で電波を受信可能になり、通常伝送をすることができる。
【００２３】
図６は、上記実施形態の一変形例に係る無線受信機を示す。無線受信機１１０は、テスト信号を自ら送出してマッチング調整を行うことができるように構成されているものであり、上述の無線受信機１１０の構成に加え、テスト信号を送出可能な送信部１８と、送信部１８により送出されたテスト信号を空中に電波として放出する送信用アンテナ１９とを有しているものである。無線受信機１１０は、上述のように外部の無線送信機２００から送信されたテスト信号のほかに、送信部１８、送信用アンテナ１９により放出されアンテナ１で受信したテスト信号についてマッチング調整を行うことができるように構成されている。すなわち、無線受信機１１０は、受信対象の受信信号の周波数に応じたテスト信号を送信部１８から送出し、受信したテスト信号についてマッチング調整を行うことにより、受信信号を適正に受信可能になる。テスト信号の送信及びマッチング調整は、例えば、通常伝送の受信を行う前に行われる。なお、例えば無線受信機１１０が置かれている環境の変化を検知する温度・振動センサ等を備え、その所定の変化があったときにマッチング調整等を行い、マッチング調整実行時の電力消費を抑えることができるように構成されていてもよい。
【００２４】
このように、無線受信機１１０がテスト信号を送出可能に構成されていることにより、無線受信機１１０のみでもマッチング調整を行って適正に受信信号を受信することができる。従って、マッチング調整を行うに際して無線送信機２００等の電力を消費することがなくなるので、例えば無線送信機２００を電池駆動する場合に、電池交換が必要となる間隔が長くなり、無線送信機２００の稼働率を向上させることができる。
【００２５】
なお、本発明は上記実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を変更しない範囲で適宜に種々の変形が可能である。例えば、本発明の無線通信システムは、無線受信機が無線送信機能を有しており、無線送信機が無線受信機を有しており、相互に無線送受信可能に構成されているようなトランシーバシステムであったり、例えば無線送受信可能な携帯通信端末等を利用した移動通信システム等にも適用可能である。また、このように相互に無線送受信可能な場合に、無線受信機においてテスト信号についてマッチング調整が終了したとき、無線受信機から無線送信機に調整終了を示す信号を送信し、無線送信機では、この信号の受信を以ってテスト信号の送信を終了して通常伝送を開始するように構成されていてもよい。これにより、テスト信号についてマッチング調整が終了してからすぐに、より早く通常伝送を開始することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係る無線通信システムの構成の一例を示すブロック図。
【図２】上記無線通信システムの無線受信機が行うマッチング調整の流れを示すフローチャート。
【図３】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、上記無線受信機のマッチング調整時のアンテナ特性の変化の一例を示す図。
【図４】上記無線受信機の動作の流れを示すフローチャート。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、上記無線受信機が複数の信号を受信したときに行われるマッチング調整時のアンテナ特性の変化の一例を示す図。
【図６】上記無線受信機の一変形例に係る無線受信機の構成の一例を示すブロック図。
【符号の説明】
【００２７】
１  アンテナ
２  マッチング部
３  受信部
４  測定部
５  制御部
８  信号処理部
１０  無線通信システム
１８  送信部
１９  送信用アンテナ
１００，１１０  無線受信機
２００  無線送信機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2008211282.tif 000006
【図５】
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【図６】
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