(57)【要約】【課題】送信機の部品点数を減らし、回路のＩＣ化を容易とすると共に、送受信機の回路規模を低減させて小型化や低コスト化を可能とする。【解決手段】送信機１は、互いに位相の異なる２系列の信号を発生させるＤｅｖ発生器２を備えており、一方の出力側を、第１のＤＢＭ４に接続し、他方の出力側は、切替器５の端子ａ、及びインバータ６を介して切替器５の端子ｂに接続している。そして、切替器５の端子ｃは、第２のＤＢＭ８に接続される。第１のＤＢＭ４のローカル側には、局部発振器９が増幅器１０を介して接続され、第２のＤＢＭ８のローカル側には、前記局部発振器９が９０°移相器１１、増幅器１２を介して接続される。第１のＤＢＭ４と第２のＤＢＭ８の出力側は、並列接続されて送信増幅器１３、バンドパスフィルタ１４を介して送信アンテナ１５に接続される。【選択図】図１
2008306529.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに位相の異なる２系列の信号を発生させる偏移信号発生器と、
前記偏移信号発生器が出力する前記２系列の信号の一方を入力して直交変調を行いミキシング出力信号を出力する第１のミキサーと、
前記偏移信号発生器が出力する前記２系列の信号の他方を入力すると共に、該他方の信号の位相を反転させた信号を入力する切替器であって、送信デジタル信号に基づいて前記他方の信号および前記位相を反転させた他方の信号のいずれか一方を選択信号として選択出力する切替器と、
前記切替器が出力する前記選択信号を入力して直交変調を行いミキシング出力信号を出力する第２のミキサーと、
前記第１のミキサーにローカル信号を入力する局部発振器と、
前記第２のミキサーに前記局部発振器が出力するローカル信号の位相を９０°遅らせて入力する９０°移相器と、
前記第１のミキサーの前記ミキシング出力信号と前記第２のミキサーの前記ミキシング出力信号とを加算し、所定のレベルに増幅して送信変調信号を出力する送信増幅器と、
前記送信増幅器が出力する前記送信変調信号より所望の周波数成分を抽出するバンドパスフィルタと、
前記送信変調信号を空間に放射する送信アンテナと、
を備えたことを特徴とする送信機。
【請求項２】
前記局部発振器は、弾性表面波共振子を用いた弾性表面波発振器であることを特徴とする請求項１に記載の送信機。
【請求項３】
前記局部発振器は、複数の周波数のローカル信号を出力可能であることを特徴とする請求項１に記載の送信機。
【請求項４】
前記弾性表面波共振子は、横結合型多重モード共振子、または縦結合型多重モード共振子であることを特徴とする請求項２に記載の送信機。
【請求項５】
前記第１のミキサーと前記第２のミキサーとは、ダブルバランスミキサーであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の送信機。
【請求項６】
送信デジタル信号を変調するための信号を生成する送信部と、
受信変調信号を受信デジタル信号に復調する受信部と、
前記送信部と前記受信部とで共用可能な機能ブロックを備えた共用部と、
送信時には前記送信部と前記共用部とを接続し、受信時には前記受信部と前記共用部とを接続する切替器と、
を備えた送受信機であって、
前記共用部は、ローカル信号を出力する局部発振器と、前記送信部又は前記受信部より入力する信号と前記ローカル信号とをミキシングする第１のミキサーと、前記送信部又は前記受信部より入力する信号と前記ローカル信号とをミキシングする第２のミキサーと、前記第２のミキサーに前記局部発振器が出力する前記ローカル信号の位相を９０°遅らせて入力する９０°移相器と、送信変調信号又は受信変調信号より所望の周波数成分を抽出するバンドパスフィルタと、前記送信変調信号を空間に放射し、前記受信変調信号を空間より捕捉するアンテナと、を備えており、
前記送信部は、互いに位相の異なる２系列の信号を発生させ、該２系列の信号の一方の信号を前記共用部に出力する偏移信号発生器と、前記偏移信号発生器が出力する前記２系列の信号の他方の信号を入力すると共に、該他方の信号の位相を反転させた信号を入力し、前記送信デジタル信号に基づいて、前記他方の信号および前記他方の信号の位相を反転させた前記信号のいずれか一方を選択して前記共用部に出力する切替器と、前記送信変調信号を増幅する送信増幅器と、を備えており、
前記受信部は、前記受信変調信号を増幅する受信増幅器と、前記共用部に備えた前記第１のミキサーと前記第２のミキサーに対応し、各ミキサーの出力信号を矩形波パルスに整形する一対の比較器と、前記一対の比較器の出力信号を入力して、受信デジタル信号に基づいて復調するフリップフロップと、を備えていることを特徴とする送受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は送信機、及び送受信機に関し、特に回路のＩＣ化を容易とすると共に、小型化を図った送信機、及び送受信機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、デジタル信号を通信する方法としてＦＳＫ（Frequency Shift Keying）方式による通信方法が知られている。ＦＳＫ方式とは、例えば「０」、「１」のデジタル信号に応じて搬送波の瞬時周波数を離散的に変化させる変調方式であり、振幅を一定にしながら変調をかけることが可能であることから、レベル変動や雑音の影響を受けることが少ない。また、回路構成が簡単であり、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）方式やＰＳＫ（Phase Shift Keying）方式よりも帯域幅が広くなるという特徴がある。
ＦＳＫ方式を用いたシステムとしては、例えば、微弱電波を利用したシステムがある。そこで、次に、特許文献１に示す微弱電波を利用したシステムを例に、送受信機の従来技術を説明する。
【０００３】
図８は、従来の送受信機のブロック図である。送受信機１００は、送信部１１０と受信部１２０とを備えており、送信部１１０は、ＦＳＫ変調回路１１１と、送信増幅器１１２と、バンドパスフィルタ１１３と、送信アンテナ１１４と、を備えている。また、ＦＳＫ変調回路１１１は、弾性表面波（Surface Acoustic Wave：以下、ＳＡＷと称す）共振子１１５と、可変容量ダイオード１１６と、伸張コイル１１７と、負荷容量と増幅器からなる発振用増幅回路１１８と、を備えている。
受信部１２０は、受信アンテナ１２１と、バンドパスフィルタ１２２と、受信増幅器１２３と、ＦＳＫ復調回路１２４と、を備えている。また、ＦＳＫ復調回路１２４は、ミキサー１２５と、局部発振器１２６と、中間周波（ＩＦ）バンドパスフィルタ１２７と、ＩＦ増幅器１２８と、周波数−電圧（Ｆ−Ｖ）変換器１２９と、比較器１３０と、を備えている。
【０００４】
次に、送信部１１０の動作について説明する。ＦＳＫ変調回路１１１は、ＳＡＷ共振子１１５を用いた電圧制御発振器を構成しており、入力する制御電圧により可変容量ダイオード１１６の容量が変化し、それに伴って発振周波数が変化する。そこで、ＦＳＫ変調回路１１１は、送信デジタル信号である「０」、「１」信号を入力すると、「０」信号に応じた周波数ｆ０の信号と「１」信号に応じた周波数ｆ１の信号を出力する。そして、ＦＳＫ変調回路１１１から出力されたＦＳＫ変調信号は、送信増幅器１１２により所望のレベルに増幅され、バンドパスフィルタ１１３を介して送信アンテナ１１４から空間に放射される。
【０００５】
次に、受信部１２０の動作について説明する。相手方となるＦＳＫ送受信機から送信されたＦＳＫ変調信号は、受信アンテナ１２１により捕捉した後、バンドパスフィルタ１２２を介して受信増幅器１２３に入力し、所定のレベルに増幅してＦＳＫ復調回路１２４に入力する。ＦＳＫ復調回路１２４においては、受信したＦＳＫ変調信号をミキサー１２５に入力し、局部発振器１２６が出力するローカル信号とミキシングしてダウンコンバートする。ダウンコンバートされた信号は、ＩＦバンドパスフィルタ１２７及びＩＦ増幅器１２８を介してＦＶ変換器１２９に入力する。ＦＶ変換器１２９は、入力したＦＳＫ変調信号の周波数変化を電圧変化に置き換えて比較器１３０に出力する。比較器１３０は、ＦＶ変換器１２９から入力した信号と基準電圧Ｖｒｅｆとを比較して、入力信号を矩形波パルスに整形し、受信デジタル信号である「０」、「１」信号を出力する。
【０００６】
また、他の回路方式によるＦＳＫ変調回路を備えた送受信機について開示したものには特許文献２がある。この特許文献２に開示されたＦＳＫ変調回路は、共振周波数の異なる複数のＳＡＷ共振子のそれぞれに接続した発振回路と、これらの発振回路のうちいずれか１つを送信デジタル信号に応じて選択する切替回路とを備えている。
【特許文献１】特願２００６−１６７２９９
【特許文献２】特許第２９２５１５８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述したような従来の送受信機においては、以下に示すような問題があった。従来の送信部に備えたＦＳＫ変調回路は、電圧制御発振器において、周波数を偏移させるための可変容量ダイオードや、周波数偏移幅を大きくするための伸張コイルが必要であり、部品点数が増加するという問題があった。また、ＦＳＫ変調回路をＩＣ化する場合、パッケージのサイズが大きくなり、不都合であると共に、伸張コイルをＩＣに内蔵する場合は、ＩＣの信頼性が低下するというリスクがあり、送受信機を小型化する際に、不利であった。
また、従来の送受信機は、送信部に、ＦＳＫ変調用の発振器を備え、受信部には、受信信号のダウンコンバートのための局部発振器を備えているため、２つの発振器が必要である。そのため、送受信機の回路規模が大きくなり、送受信機の小型化が困難であると共に、低コスト化の妨げとなっていた。
本発明は、上述したような問題を解決するためになされたものであって、送信部の部品点数を減らし、回路のＩＣ化を容易とすると共に、送信部、受信部の回路規模を低減させて小型化や低コスト化が可能となる送受信機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る送信機は、互いに位相の異なる２系列の信号を発生させる偏移信号発生器と、前記偏移信号発生器が出力する前記２系列の信号の一方を入力して直交変調を行いミキシング出力信号を出力する第１のミキサーと、前記偏移信号発生器が出力する前記２系列の信号の他方を入力すると共に、該他方の信号の位相を反転させた信号を入力する切替器であって、送信デジタル信号に基づいて前記他方の信号および前記位相を反転させた他方の信号のいずれか一方を選択信号として選択出力する切替器と、前記切替器が出力する前記選択信号を入力して直交変調を行いミキシング出力信号を出力する第２のミキサーと、前記第１のミキサーにローカル信号を入力する局部発振器と、前記第２のミキサーに前記局部発振器が出力するローカル信号の位相を９０°遅らせて入力する９０°移相器と、前記第１のミキサーの前記ミキシング出力信号と前記第２のミキサーの前記ミキシング出力信号とを加算し、所定のレベルに増幅して送信変調信号を出力する送信増幅器と、前記送信増幅器が出力する前記送信変調信号より所望の周波数成分を抽出するバンドパスフィルタと、前記送信変調信号を空間に放射する送信アンテナと、を備えたことを特徴とする。
このような本発明の送信機によれば、伸張コイルや、可変容量ダイオードが不要になるため、送信機のＩＣ化が容易となって、送信機の小型化が可能となる。
【０００９】
また、本発明に係る送信機は、局部発振器がＳＡＷ共振子を用いたＳＡＷ発振器であることを特徴としている。
このような本発明の送信機によれば、局部発振器をＳＡＷ共振子を用いて構成したので、高周波の発振回路を容易に構成することができると共に、送信機を１チップのＩＣとＳＡＷ共振子の２素子で構成することができ、送信機の小型化が可能となる。
【００１０】
また、本発明に係る送信機は、局部発振器が、複数の周波数のローカル信号を出力可能であることを特徴としている。
このような本発明の送信機によれば、局部発振器を制御することにより所望の周波数のローカル信号を選択して、送信機をマルチキャリア化することにより、妨害電波などが発生して受信機のＳ／Ｎが劣化した際に、キャリア周波数を変更することにより受信機でのＳ／Ｎの向上を容易に図ることができる。
【００１１】
また、本発明に係る送信機は、ＳＡＷ共振子は、横結合型多重モード共振子、または縦結合型多重モード共振子であることを特徴としている。
このような本発明の送信機によれば、１つのＳＡＷ共振子を多重モード共振子として使用することにより、複数の周波数信号を出力する局部発振器が容易に構成でき、送信機の小型化、低コスト化を図ることができる。
【００１２】
また、本発明に係る送信機は、第１のミキサーと前記第２のミキサーとが、ダブルバランスミキサーであることを特徴としている。
このような本発明の送信機によれば、高性能なダブルバランスミキサーを用いることによって容易に設計することができる。
【００１３】
また、本発明に係る送受信機は、送信デジタル信号を変調するための信号を生成する送信部と、受信変調信号を受信デジタル信号に復調する受信部と、前記送信部と前記受信部とで共用可能な機能ブロックを備えた共用部と、送信時には前記送信部と前記共用部とを接続し、受信時には前記受信部と前記共用部とを接続する切替器と、を備えた送受信機であって、前記共用部は、ローカル信号を出力する局部発振器と、送信部又は受信部より入力する信号と前記ローカル信号とをミキシングする第１のミキサーと、送信部又は受信部より入力する信号と前記ローカル信号とをミキシングする第２のミキサーと、前記第２のミキサーに、前記局部発振器が出力する前記ローカル信号の位相を９０°遅らせて入力する９０°移相器と、送信変調信号又は受信変調信号より所望の周波数成分を抽出するバンドパスフィルタと、送信変調信号を空間に放射し、受信変調信号を空間より捕捉するアンテナと、を備えており、前記送信部は、互いに位相の異なる２系列の信号を発生させ、該２系列の信号の一方の信号を共用部に出力する偏移信号発生器と、偏移信号発生器が出力する前記２系列の信号の他方の信号を入力すると共に、該他方の信号の位相を反転させた信号を入力し、前記送信デジタル信号に基づいて、前記他方の信号および前記他方の信号の位相を反転させた前記信号のいずれか一方を選択して共用部に出力する切替器と、前記送信変調信号を増幅する送信増幅器と、を備えており、前記受信部は、前記受信変調信号を増幅する受信増幅器と、共用部に備えた前記第１のミキサーと前記第２のミキサーに対応し、各ミキサーの出力信号を矩形波パルスに整形する一対の比較器と、一対の比較器の出力信号を入力して、受信デジタル信号に基づいて復調するフリップフロップと、を備えていることを特徴とする。
このような本発明の送受信機によれば、送信部と受信部において、それぞれに必要な直交変復調回路や、バンドパスフィルタ、及びアンテナを、共用部として１つ設け、切替器により切り替え接続することによりそれらを共用したので、送受信機の回路構成が簡易化された。また、受信機はダイレクト検波方式を採用しており、送受信機の小型化や、低コスト化を図ることが可能となる。
【００１４】
また、本発明に係る送受信機は、局部発振器が、複数の周波数のローカル信号を出力可能であることを特徴としている。
このような本発明の送受信機によれば、局部発振器を制御することにより所望の周波数のローカル信号を選択して、送受信機をマルチキャリア化することにより、妨害電波などが発生して受信機のＳ／Ｎが劣化した際に、キャリア周波数を変更することにより受信機でのＳ／Ｎの向上を容易に図ることができる。
【００１５】
また、本発明に係る送受信機は、ＳＡＷ共振子は、横結合型多重モード共振子、または縦結合型多重モード共振子であることを特徴としている。
このような本発明の送受信機によれば、１つのＳＡＷ共振子を多重モード共振子として使用することにより、複数の周波数信号を出力する局部発振器が容易に構成でき、送受信機を小型化、低コスト化を図ることができる。
【００１６】
また、本発明に係る送受信機は、第１のミキサーと前記第２のミキサーとが、ダブルバランスミキサーであることを特徴としている。
このような本発明の送受信機によれば、高性能なダブルバランスミキサーを用いることによって容易に設計することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図示した実施形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明に係る送信機のブロック図である。
図１に示す送信機１は、互いに位相の異なる２系列の信号を発生させるＤｅｖ発生器（偏移信号発生器）２を備えており、Ｄｅｖ発生器２の一方の出力側を、直交変調を行う第１のダブルバランスミキサー（以降、第１のＤＢＭと称する）４に接続している。また、Ｄｅｖ発生器２の他方の出力側は、切替器５の端子ａに接続すると共にインバータ６を介して切替器５の端子ｂに接続している。そして、切替器５の端子ｃは、直交変調を行う第２のダブルバランスミキサー（以降、第２のＤＢＭと称する）８に接続される。第１のＤＢＭ４のローカル側にはローカル信号を出力する局部発振器９が増幅器１０を介して接続され、第２のＤＢＭ８のローカル側には局部発振器９が９０°移相器１１と増幅器１２を介して接続されている。第１のＤＢＭ４と第２のＤＢＭ８のミキシング出力側は、並列接続されて送信増幅器１３に接続され、送信増幅器１３の出力側は、バンドパスフィルタ１４を介して送信アンテナ１５に接続される。
【００１８】
以上のような構成の送信機１についてその動作を説明する。Ｄｅｖ発生器２は、後段の直交変調に必要な２系列の信号であるＩT信号とＱT信号を発生するものであり、ＩT信号とＱT信号は、９０°位相が異なっている。これらの信号は、「０」、「１」信号からなる送信デジタル信号をＦＳＫ変調する際の偏移周波数を決定する。
Ｄｅｖ発生器２の内部には、偏移周波数の２倍の周波数信号を出力する発振器を有しており、この周波数信号を所定のタイミングで分周することにより、互いに９０°位相の異なるＩT信号とＱT信号を出力する。
【００１９】
図２は、Ｄｅｖ発生器２から出力される信号のタイミングチャートである。
前述したようにＤｅｖ発生器２の内部には、偏移周波数の２倍の周波数信号２ｆDを出力する発振器を有しており、図２に示すように周波数信号２ｆDの立ち上がりエッジで１／２分周器をラッチして分周することによりＩT信号を生成し、周波数信号２ｆDの立ち下がりエッジで１／２分周器をラッチして分周することによりＱT信号を生成する。従って、ＩT信号とＱT信号は、９０°の位相差を有する周波数信号ｆDとなる。
次に、Ｄｅｖ発生器２が出力するＱT信号は、切替器５の端子ａに入力すると共に、インバータ６を介して切替器５の端子ｂに入力する。
切替器５は、「０」、「１」信号からなる送信デジタル信号をＦＳＫ変調する際に、偏移周波数を切り替える機能を有しており、詳細は後述するが、ＩT信号に対して９０°位相の進んだＱT信号と、ＩT信号に対して９０°位相の遅れた−ＱT信号とを出力する。
【００２０】
次に、ＩT信号は、第１のＤＢＭ４に入力される。一方、ＱT信号或いは−ＱT信号は、第２のＤＢＭ８に入力される。第１のＤＢＭ４のローカル側には、局部発振器９が出力するローカル信号が、増幅器１０を介して入力され、前記ＩT信号とミキシングされる。局部発振器９が出力するローカル信号は、送信変調信号のキャリア周波数を決定する。また、第２のＤＢＭ８のローカル側には、局部発振器９が出力するローカル信号が９０°移相器１１と増幅器１２を介して入力され、前記ＱT信号または−ＱT信号とミキシングされる。９０°移相器１１は、入力した局部発振器９の出力信号の位相を９０°遅らせて出力する。
９０°移相器１１の具体例としては、抵抗とコンデンサを用いたＣＲ回路によるものや、ロジック回路を用いた分周器などによるものや、ＳＡＷデバイスを遅延素子として用いたものなどが有る。
【００２１】
次に、第１のＤＢＭ４のミキシング出力と第２のＤＢＭ８のミキシング出力は加算される。第２のＤＢＭ８におけるミキシングは、局部発振器９が出力するローカル信号を９０°位相を遅らせた後に行っており、第１のＤＢＭ４と第２のＤＢＭ８にそれぞれ入力されるＩT信号と、ＱT信号または−ＱT信号は直交変調される。この直交変調された周波数信号は、ＦＳＫ変調された信号となる。ここで、ＱT信号を送信デジタル信号の「１」に対応した信号とし、−ＱT信号を送信デジタル信号の「０」に対応した信号とした時に、ＩT信号、ＱT信号、−ＱT信号を数式１、数式２、数式３のように表す。
（数１）
2008306529.tif 000003
（数２）
2008306529.tif 000004
（数３）
2008306529.tif 000005
【００２２】
また、第１のＤＢＭ４のローカル側に局部発振器９より入力するローカル信号を数式４のように、第２のＤＢＭ８のローカル側に局部発振器９より入力するローカル信号を数式５のように表す。第２のＤＢＭ８のローカル側に入力するローカル信号は、第１のＤＢＭ４のローカル側に入力するローカル信号より９０°位相が遅れた信号である。なお、定数Ａは任意の振幅値を示し、φは任意の位相を示す。
（数４）
2008306529.tif 000006
（数５）
2008306529.tif 000007
そこで、第１のＤＢＭ４においては、数式１の信号と、数式４の信号とが乗算されて、数式６の信号を出力する。
（数６）
2008306529.tif 000008
【００２３】
一方、送信デジタル信号が「１」であると、第２のＤＢＭ８においては、数式２の信号と、数式５の信号とが乗算されて、数式７の信号を出力する。
（数７）
2008306529.tif 000009
また、送信デジタル信号が「０」であると、第２のＤＢＭ８においては、数式３の信号と、数式５の信号とが乗算されて、数式８の信号を出力する。
（数８）
2008306529.tif 000010
そこで、第１のＤＢＭ４のミキシング出力と、第２のＤＢＭ８のミキシング出力を加算すると、送信デジタル信号が「１」の場合、数式６の信号と数式７の信号とが加算されるので、数式９の信号を出力する。
（数９）
2008306529.tif 000011
【００２４】
一方、同様に送信デジタル信号が「０」の場合、数式６の信号と数式８の信号とが加算され、数式１０の信号を出力する。
（数１０）
2008306529.tif 000012
ここで、ｆCは、局部発振器が出力するキャリア周波数であり、ｆDは、Ｄｅｖ発生器２が出力するＦＳＫ変調の偏移周波数である。従って、送信デジタル信号が「１」であると直交変調信号は、キャリア周波数ｆCに対して＋ｆD周波数偏移したＦＳＫ変調信号となり、送信デジタル信号が「０」であると直交変調信号は、キャリア周波数ｆCに対して−ｆD周波数偏移したＦＳＫ変調信号となる。
次に、ＦＳＫ変調された送信変調信号は、送信増幅器１３に入力される。そして、送信変調信号は、送信増幅器１３において所定のレベルに増幅されて、バンドパスフィルタ１４に入力し、フィルタリングした後、送信アンテナ１５を介して空間に放射される。
【００２５】
次に、局部発振器９について詳細に説明する。
図３は、本発明に係る送信機に備えた局部発振器９の構成を示す図である。
局部発振器９は、コルピッツ型の発振回路を形成しており、ＳＡＷ共振子２１と、負荷容量と増幅器とを備えた発振用増幅回路２２と、により構成する。
ＳＡＷ共振子２１は、圧電基板２３上にそれぞれ互いに間挿し合う複数本の電極指を有する櫛歯状電極（以下、ＩＤＴ電極と称す）２４を配置し、ＩＤＴ電極２４の両側にＳＡＷを反射する為の反射器２５ａ、２５ｂを配置した構造の１ポートのＳＡＷ共振子である。そして、ＳＡＷ共振子２１は、ＩＤＴ電極２４により励振されたＳＡＷを両反射器２５ａ、２５ｂ間に閉じこめることにより高いＱを持つ共振子を実現したものである。
発振用増幅回路２２は、帰還増幅器として機能し、発振ループにエネルギーを供給して発振を継続させる。なお、図３においては、発振回路をコルピッツ型としたが、他に、発振回路の帰還増幅器としてインバータを用いた発振回路を用いることも可能である。
以上、本発明に係る送信機について説明したが、本発明のようなＦＳＫ変調方式を採用することにより、伸張コイルや可変容量ダイオードが不要となり、ＦＳＫ変調回路のＩＣ化が容易となって送信機の小型化が可能となる。
【００２６】
次に、本発明に係る送受信機について説明する。
図４は、本発明に係る送受信機のブロック図である。
送受信機３０は、共用部３１と、送信部５１と、受信部６１と、切替器３３、３４、３７、３８と、を備えている。共用部３１は、送信部５１と受信部６１とにおいて共用可能な機能ブロックを備えており、送信時や受信時に切替器３３、３４、３７、３８を用いて切り替えることにより必要な機能ブロックを送信部５１、或いは受信部６１と接続する。
共用部３１は、直交変復調回路３２を備えており、直交変復調回路３２は、送信部５１、或いは受信部６１を切り替え接続するため、切替器３３、３４が接続される。また、共用部３１には、バンドパスフィルタ３５とアンテナ３６を備えており、切替器３７、３８を用いて送信部５１に備えた送信増幅器や受信部６１に備えた受信増幅器を切り替え接続する。
【００２７】
また、直交変復調回路３２は、第１のＤＢＭ３９と第２のＤＢＭ４０とを備えており、第１のＤＢＭ３９のローカル側には、ローカル信号を出力する局部発振器４１が増幅器４２を介して接続され、第２のＤＢＭ４０のローカル側には、局部発振器４１が９０°移相器４３と増幅器４４を介して接続されている。第１のＤＢＭ３９と第２のＤＢＭ４０の他方の側は、並列接続されて切替器３７に接続されている。なお、切替器３３、３４、３７、３８を切り替え接続するための制御線は図示していないが、外部からの制御により、送信時、及び受信時には、切替器３３、３４、３７、３８の接続を切り替える。
【００２８】
送信部５１は、互いに位相の異なる２系列の信号を発生させるＤｅｖ発生器５２を備えており、Ｄｅｖ発生器５２の一方の出力側は、切替器３３の端子ａを介して直交変調を行う第１のＤＢＭ３９に接続される。また、Ｄｅｖ発生器５２の他方の出力側は、切替器５４の端子ａに接続すると共にインバータ５５を介して切替器５４の端子ｂに接続されている。そして、切替器５４の選択出力である端子ｃは、切替器３４の端子ａを介して直交変調を行う第２のＤＢＭ４０に接続される。また、送信部５１には、送信増幅器５７を備えており、切替器３７の端子ａ、及び切替器３８の端子ａを介して、送信増幅器５７の入力側が直交変復調回路３２と、送信増幅器５７の出力側がバンドパスフィルタ３５と接続される。
【００２９】
受信部６１は、切替器３３の端子ｂを介して第１のＤＢＭ３９にローパスフィルタ６２を接続している。また、ローパスフィルタ６２の出力側には、増幅器６３を介してリミッタとなる比較器６４が接続され、一定の大きさの電圧の矩形波パルスを出力する。そして、比較器６４の出力側には、フリップフロップ６５の一方の入力端子を接続している。また、受信部６１は、切替器３４の端子ｂを介して第２のＤＢＭ４０にローパスフィルタ６６を接続している。また、ローパスフィルタ６６の出力側には、増幅器６７を介してリミッタとなる比較器６８が接続され、一定の大きさの電圧の矩形波パルスを出力する。そして、比較器６８の出力側には、フリップフロップ６５の他方の入力端子を接続している。また、受信部６１には、受信増幅器６９を備えており、切替器３７の端子ｂ、及び切替器３８の端子ｂを介して、受信増幅器６９の入力側がバンドパスフィルタ３５と、受信増幅器６９の出力側が直交変復調回路３２と接続される。
【００３０】
次に、以上のような構成の送受信機３０について、その動作を説明する。
（送信時の動作）
送信時、図示していないＣＰＵなどの制御回路は、切替器を次に示すように切り替えて、共用部３１に備えた機能ブロックを送信部５１に接続する。切替器３３は、端子ｃを端子ａに接続し、Ｄｅｖ発生器５２の一方の出力側を第１のＤＢＭ３９に接続する。そして、切替器３４は、端子ｃを端子ａに接続し、切替器５４の端子ｃを第２のＤＢＭ４０に接続する。また、切替器３７は、端子ｃを端子ａに接続し、第１のＤＢＭ３９と第２のＤＢＭ４０を送信増幅器５７の入力側に接続する。さらに、切替器３８は、端子ｃを端子ａに接続して、送信増幅器５７の出力側をバンドパスフィルタ３５に接続する。このように、各切替器の接点を切り替えることにより、送受信機３０は、送信動作状態となる。
【００３１】
次に、送信時の具体的な動作について説明する。Ｄｅｖ発生器５２は、後段の直交変調に必要な２系列の信号であるＩT信号とＱT信号を発生する。ＩT信号とＱT信号は、９０°位相が異なっている。これらの信号は、「０」、「１」信号からなる送信デジタル信号をＦＳＫ変調する際の偏移周波数を決定する。Ｄｅｖ発生器５２の具体的な動作は、図１に示した送信機に備えたＤｅｖ発生器２の動作と同様である。
次に、Ｄｅｖ発生器５２が出力するＱT信号は、切替器５４の端子ａに入力されると共に、インバータ５５を介して切替器５４の端子ｂに入力される。切替器５４は、「０」、「１」信号からなる送信デジタル信号をＦＳＫ変調する際に、偏移周波数を切り替える機能を有しており、ＩT信号に対して９０°位相の進んだＱT信号と、ＩT信号に対して９０°位相の遅れた−ＱT信号とを出力する。そして、ＩT信号は、第１のＤＢＭ３９に入力される。
【００３２】
一方、ＱT信号と、或いは−ＱT信号は、第２のＤＢＭ４０に入力される。第１のＤＢＭ３９のローカル側には、ＦＳＫ変調信号のキャリア周波数を決定する局部発振器４１が出力するローカル信号が増幅器４２を介して入力され、前記ＩT信号とミキシングされる。また、第２のＤＢＭ４０のローカル側には、局部発振器４１が出力するローカル信号が、９０°移相器１１と増幅器１２を介して入力され、前記ＱT信号、または−ＱT信号とミキシングされる。９０°移相器４３は、入力した局部発振器４１の出力信号の位相を９０°遅らせて出力する。そして、第１のＤＢＭ３９と第２のＤＢＭ４０のミキシング出力は加算される。第２のＤＢＭ４０におけるミキシングは、局部発振器４１が出力するローカル信号を９０°位相を遅らせた後に行っており、第１のＤＢＭ３９と第２のＤＢＭ４０にそれぞれ入力されるＩT信号と、ＱT信号或いは−ＱT信号は、直交変調される。この直交変調された信号は、図１において説明したようにＦＳＫ変調信号となる。
【００３３】
次に、ＦＳＫ変調された送信変調信号は、送信増幅器５７に入力される。そして、送信変調信号は、送信増幅器５７において所定のレベルに増幅されて、バンドパスフィルタ３５に入力し、フィルタリングした後、アンテナ３６を介して空間に放射される。
（受信時の動作）
受信時、図示していないＣＰＵなどの制御回路は、切替器を次に示すように切り替えて、共用部３１に備えた機能ブロックを受信部６１に接続する。切替器３３は、端子ｃを端子ｂに接続し、ローパスフィルタ６２の入力側を第１のＤＢＭ３９に接続する。そして、切替器３４は、端子ｃを端子ｂに接続し、ローパスフィルタ６６の入力側を第２のＤＢＭ４０に接続する。また、切替器３７は、端子ｃを端子ｂに接続し、受信増幅器６９の出力側を第１のＤＢＭ３９と第２のＤＢＭ４０に接続する。さらに、切替器３８は、端子ｃを端子ｂに接続して、バンドパスフィルタ３５の出力側を受信増幅器６９の入力側に接続する。このように、各切替器の接点を切り替えることにより、送受信機３０は、受信動作状態となる。
【００３４】
次に、受信時の具体的な動作について説明する。アンテナ３６が捕捉した受信変調信号は、バンドパスフィルタ３５を介して低雑音の受信増幅器６９に入力する。受信増幅器６９により増幅された受信変調信号は、第１のＤＢＭ３９と第２のＤＢＭ４０とに入力される。また、第１のＤＢＭ３９のローカル側には、局部発振器４１が出力するローカル信号が増幅器４２を介して入力され、受信変調信号とミキシングされる。そして、第２のＤＢＭ４０のローカル側には、局部発振器４１が出力するローカル信号が、９０°移相器４３と増幅器４４を介して入力され、受信変調信号とミキシングされる。９０°移相器４３は、入力した局部発振器４１のローカル信号の位相を９０°遅らせて出力する。
第１のＤＢＭ３９は、受信変調信号と、局部発振器４１が出力するローカル信号とを乗算し、乗算して得た結果をローパスフィルタ６２に出力する。また、第２のＤＢＭ４０は、受信変調信号と、局部発振器４１が出力するローカル信号を９０°遅らせた信号とを乗算し、その結果をローパスフィルタ６６に出力する。
【００３５】
そこで、受信変調信号において、受信デジタル信号「１」に対応する周波数（ｆC＋ｆD）の信号を数式１１のように、また局部発振器４１より入力するローカル信号を数式１２のように表す。
（数１１）
2008306529.tif 000013
（数１２）
2008306529.tif 000014
第１のＤＢＭ３９においては、数式１１の信号と数式１２の信号が乗算され、数式１３の信号を出力する。なお、定数Ａは任意の振幅値を示し、φは任意の位相を示す。
（数１３）
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一方、局部発振器４１より入力する９０°遅れたローカル信号を数式１４のように表す。
（数１４）
2008306529.tif 000016
【００３６】
第２のＤＢＭ４０においては、数式１１の信号と数式１４の信号が乗算され、数式１５の信号を出力する。
（数１５）
2008306529.tif 000017
第１のＤＢＭ３９が出力した数式１３の信号は、ローパスフィルタ６２に入力する。ローパスフィルタ６２は、数式１３の信号の低周波成分を通過させる。すなわち、ローパスフィルタ６２は、数式１６の信号を出力する。
（数１６）
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また、第２のＤＢＭ４０が出力した数式１５の信号は、ローパスフィルタ６６に入力する。ローパスフィルタ６６は、数式１５の信号の低周波成分である数式１７の信号を出力する。
（数１７）
2008306529.tif 000019
【００３７】
各ローパスフィルタ６２、６６が出力する信号は、それぞれ増幅器６３、６７によって増幅されたのち、増幅器６３、６７に対応して設けた比較器６４、６８に入力する。比較器６４、６８は、増幅器６３、６７の出力信号を基準電圧Ｖｒｅｆと比較し、矩形波パルスに整形して出力する。
ここで、ローパスフィルタ６２が出力した数式１６の信号の位相と、ローパスフィルタ６６が出力した数式１７の信号の位相とを比較すると、ローパスフィルタ６２が出力した数式１６の信号の位相が、ローパスフィルタ６６の出力した数式１７の信号の位相より９０°遅れている。したがって、比較器６４が出力する矩形波パルスは、図５に示したように、比較器６８の出力する矩形波パルスより位相が９０°遅れる。そこで、比較器６４が出力するパルスをフリップフロップ６５のクロック信号として入力し、クロック信号の立ち上がりのタイミングで比較器６８の出力を読み取って出力するようにすると、フリップフロップ６５は、受信デジタル信号「１」を出力する。
【００３８】
一方、受信変調信号において、受信デジタル信号「０」に対応する周波数（ｆC−ｆD）の信号を数式１８のように表す。
（数１８）
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第１のＤＢＭ３９においては、数式１８の信号と数式１２の信号が乗算され、数式１９の信号を出力する。
（数１９）
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第２のＤＢＭ４０においては、数式１８の信号と数式１４の信号が乗算され、数式２０の信号を出力する。
（数２０）
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【００３９】
第１のＤＢＭ３９が出力した数式１９の信号は、ローパスフィルタ６２に入力する。ローパスフィルタ６２は、数式１９の信号の低周波成分を通過させる。すなわち、ローパスフィルタ６２は、数式２１の信号を出力する。
（数２１）
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また、第２のＤＢＭ４０の出力した数式２０の信号は、ローパスフィルタ６６に入力する。ローパスフィルタ６６は、数式２０の信号の低周波成分を通過させて数式２２の信号を出力する。
（数２２）
2008306529.tif 000024
【００４０】
ここで、ローパスフィルタ６２が出力した数式２１の信号の位相と、ローパスフィルタ６６が出力した数式２２の信号の位相とを比較すると、ローパスフィルタ６２が出力した数式２１の信号の位相がローパスフィルタ６６の出力した数式２２の信号の位相より９０°進んでいる。したがって、比較器６４が出力する矩形波パルスは、図６に示したように、比較器６８が出力する矩形波パルスより位相が９０°進む。そこで、比較器６４が出力するパルスをフリップフロップ６５のクロック信号として入力し、クロック信号の立ち上がりのタイミングで比較器６８の出力を読み取って出力するようにすると、フリップフロップ６５は、受信デジタル信号「０」を出力する。
すなわち、受信時においては、ＦＳＫ変調された信号を復調して、偏移周波数に対応した受信デジタル信号「１」または「０」を出力する。
【００４１】
以上、本発明に係る送受信機について説明したが、送信部と受信部において、それぞれに必要な機能ブロックを、共用部として１つ設け、切替器により切り替え接続することによりそれらを共用したので、送受信機の回路構成が簡易化された。また、受信機はダイレクト検波方式を採用しており、送受信機の小型化や、低コスト化を図ることができる。
【００４２】
次に、本発明に係る送信機、及び受信機の変形例について説明する。ＦＳＫ方式を用いたシステムとして、微弱電波を利用したシステムがあるが、このようなシステムにおいては、送信電波が微弱なため、受信機でのＳ／Ｎの向上を図るための手法が要求される。そこで、送受信機が送受信するキャリア信号の周波数を複数選択可能とし、妨害電波などが発生して受信機でのＳ／Ｎが劣化した際に、キャリア周波数を変更することにより受信機でのＳ／Ｎの向上を図るという、送受信機のマルチキャリア化が有効である。そのためには、ＦＳＫ変調信号のキャリア周波数を決定する局部発振器が複数の周波数信号の生成を可能とすることが必要である。
【００４３】
そこで、次に、本発明に係る送信機、及び送受信機をマルチキャリア化した際の実施形態について説明する。送信機、及び送受信機のマルチキャリア化は、直交変復調器の構成要素である局部発振器の出力周波数を外部からの制御により可変させることにより実現する。また、送信機や送受信機の他の構成要素は、図１に示した送信機のブロック構成や、図４に示した送受信機のブロック構成と同一であるので、ここでは、局部発振器のマルチ周波数化について説明する。
本発明においては、局部発振器を構成する共振子として１つのＳＡＷ共振子を用い、このＳＡＷ共振子を多重モードＳＡＷ共振子として機能させることにより、局部発振器を複数の周波数で発振させた。
【００４４】
図７は、本発明に係るマルチキャリア化した局部発振器の構成を示す。図７は、インバータと１つのＳＡＷ共振子を用いた発振回路を示し、ＳＡＷ共振子は、横結合型３重モードＳＡＷ共振子として機能させ、３つの周波数で発振可能としたものである。局部発振器７１は、横結合型３重モードＳＡＷ共振子として機能するＳＡＷ共振子７２と、ＳＡＷ共振子に備えた一方のＩＤＴ電極と接続して、接点を切替えることにより３つのモードでＳＡＷ共振子７２を共振させる切替器７３ａ、７３ｂと、帰還増幅器として機能するインバータ７４と、を備えている。ここで、インバータ７４は、ＳＡＷ共振子７２に信号を伝達する増幅回路として機能し、エネルギーを供給することで局部発振器７１は、発振を継続する。
【００４５】
次に、ＳＡＷ共振子７２について説明する。図７に示したＳＡＷ共振子７２は、圧電基板７５と、当該圧電基板７５の一主面に配置された一対の反射器７６（７６ａ、７６ｂ）と前記一対の反射器７６の間に設けられた一対のＩＤＴ電極７７（７７ａ、７７ｂ）とを形成する導電性パターンとから構成される。また、ＳＡＷ共振子７２は、一対のＩＤＴ７７をＳＡＷの伝搬方向に対して平行に配置した横結合型３重モードＳＡＷ共振子である。ＩＤＴ電極７７は、信号の入力側となる電極指と信号の出力側となる電極指の２つを噛合わせることで、１つのＩＤＴ電極を構成する。
【００４６】
次に、局部発振器７１の動作について説明する。ＳＡＷ共振子７２に備えた前記ＩＤＴ電極７７ａは、インバータ７４に並列に固定的に接続しており、ＳＡＷ共振子７２の端子ａは、インバータ７４の出力側に接続し、ＳＡＷ共振子７２の端子ｂは、インバータ７４の入力側に接続している。一方、前記ＩＤＴ電極７７ｂは、インバータ７４との接続を反転、または開放できるよう切替器７３ａ、７３ｂを介して接続する。切替器７３ａ、７３ｂは、３回路構成を有しており、３つの形態の接続方法が可能である。そこで、切替器７３ａのＳ０端子をインバータ７４の出力側に接続し、切替器７３ａのＳ１端子は、ＳＡＷ共振子７２の端子ｃに接続すると共に、切替器７３ｂのＳ２端子に接続する。そして、切替器７３ｂのＳ０端子は、インバータ７４の入力側に接続し、切替器７３ｂのＳ１端子は、ＳＡＷ共振子７２のｄ端子に接続すると共に、切替器７３ａのＳ２端子に接続する。また、切替器７３ａ、７３ｂのＳ３端子は開放されている。従って、切替器７３ａ、７３ｂを同時に同じ接点方向に動作させることにより、ＩＤＴ電極７７ｂに備えた一対の電極指と、インバータ７４との接続を反転させたり、ＩＤＴ電極７７ｂに備えた一対の電極指を開放させたりすることができる。そこで、切替器７３ａ、７３ｂの接点をＳ１端子側に接続すると、ＩＤＴ電極７７ａとＩＤＴ電極７７ｂは、同相のモードで共振し、局部発振器７１は、Ｓ０モードで発振する。一方、切替器７３ａ、７３ｂの接点をＳ２端子側に接続すると、ＩＤＴ電極７７ａとＩＤＴ電極７７ｂは、逆相のモードで共振し、局部発振器７１は、Ａ０モードで発振する。また、切替器７３ａ、７３ｂの接点をＳ３側に接続すると、ＩＤＴ７７ｂに備えた一対の電極指は、開放されて入力インピーダンスが高くなり、前述のＳ０モードとＡ０モードと足し合わせたモードである（Ｓ０＋Ａ０）モードで局部発振器７１は発振する。この（Ｓ０＋Ａ０）モードでの発振周波数は、Ｓ０モードによる発振周波数と、Ａ０モードによる発振周波数の中間に位置する周波数となる。このような構成の局部発振器７１は、１つのＳＡＷ共振子７２によって３つの周波数帯域の振動を奏することが可能となる。従って、キャリア周波数切替信号を切替器７３ａ、７３ｂに入力し、切替器７３ａ、７３ｂの接点を制御することにより、所望の発振周波数信号が得られ、キャリア周波数のマルチ化が可能となる。
【００４７】
以上、３つの異なるキャリア周波数を出力する局部発振器について説明したが、ＳＡＷ共振子を横結合型２重モードＳＡＷ共振子として機能させ、２つの形態の接続方法を有する切替器を用いてインバータとＩＤＴ電極の接続を設定することにより、２つの異なるキャリア周波数を出力する局部発振器を得ることができることは明らかである。
また、ＳＡＷ共振子として横結合型多重モードＳＡＷ共振子を例に説明したが、縦結合型多重モードＳＡＷ共振子を用いてマルチキャリア化した局部発振器を得ることができる。
また、図７においては、発振回路をインバータを用いて構成したが、図３に示したようなコルピッツ型の発振回路を用いてマルチキャリア化した局部発振器を構成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る送信機のブロック図である。
【図２】本発明に係る送信機に備えたＤｅｖ発生器２の動作を示すタイミングチャートである。
【図３】本発明に係る送信機に備えた局部発振器９の構成を示す図である。
【図４】本発明に係る送受信機のブロック図である。
【図５】受信デジタル信号「１」に相当する周波数の信号を受信したときの、フリップフロップ６５に入力する信号の説明図である。
【図６】受信デジタル信号「０」に相当する周波数の信号を受信したときの、フリップフロップ６５に入力する信号の説明図である。
【図７】本発明に係るマルチキャリア化した局部発振器の構成を示す図である。
【図８】従来の送受信機のブロック図である。
【符号の説明】
【００４９】
１…送信機、２、５２…Ｄｅｖ発生器、４、３９…第１のＤＢＭ、５、３３、３４、３７、３８、５４…切替器、６、５５…インバータ、８、４０…第２のＤＢＭ、９、４１…局部発振器、１０、１２、４２、４４、６３、６７…増幅器、１１、４３…９０°位相器、１３、５７…送信増幅器、１４、３５…バンドパスフィルタ、１５…送信アンテナ、２１…ＳＡＷ共振子、２２…発振用増幅回路、３０…送受信機、３１…共用部、３２…直交変復調回路、３６…アンテナ、５１…送信部、６１…受信部、６２、６６…ローパスフィルタ、６４、６８…比較器、６５…フリップフロップ、６９…受信増幅器
【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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