(57)【要約】【課題】  発振器からの周波数ｆoがデータ信号により変調して伝送する無線データ伝送システムにおいて、スイッチオン、オフ時の時間波形の急峻な立ち上がり、立ち下がりのために、ＢＰＦで除去しきれない大きなスプリアスがアンテナから送信されるのを防止することを目的としている。【解決手段】  発振器は周波数ｆoを発振してスイッチの入力端子へ出力している。このスイッチの制御端子には、「０」と「１」とを組み合わせたデータ信号が入力される。ここで使用するスイッチは、段階的（或いは連続的）に変化する入出力特性を有している。このような機能を有するスイッチに、発振器からの周波数ｆoと、クロック信号と、データ信号が入力される。スイッチ出力端子には、発振器からの周波数ｆoの振幅が段階的に変化する信号が出力されることになる。この信号は、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）により高調波を除去した後、アンテナからは、「１」と「０」に対応してキャリア信号をオン、オフした信号が送信される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発振器周波数をキャリア信号として入力すると共に、該キャリア信号をディジタルデータ信号に基づきオン、オフするスイッチを備え、該スイッチ出力端子から出力されたキャリア信号のオン、オフ信号をアンテナから送信する無線データ伝送方法において、
前記スイッチは、段階的或いは連続的に変化する入出力特性を有し、これによって、前記スイッチ出力端子より、発振器周波数がディジタルデータ信号により変調されると同時に、ディジタルデータの「０」から「１」或いは「１」から「０」の変化時には、段階的或いは連続的に変化する信号を出力することを特徴とする無線データ伝送方法。
【請求項２】
発振器周波数をキャリア信号として入力すると共に、該キャリア信号をディジタルデータ信号に基づきオン、オフするスイッチを備え、該スイッチ出力端子から出力されたキャリア信号のオン、オフ信号をアンテナから送信する無線データ伝送システムにおいて、
前記スイッチは、段階的或いは連続的に変化する入出力特性を有し、これによって、前記スイッチ出力端子より、発振器周波数がディジタルデータ信号により変調されると同時に、ディジタルデータの「０」から「１」或いは「１」から「０」の変化時には、段階的或いは連続的に変化する信号を出力することを特徴とする無線データ伝送システム。
【請求項３】
前記スイッチの段階的或いは連続変化は、該スイッチに入力されるクロック信号に基づき行われる請求項２に記載の無線データ伝送システム。
【請求項４】
前記スイッチは、ディジタルデータとクロック信号に基づき作成されたアドレス信号により読み出されるＲＯＭテーブルと、読み出されるＲＯＭ内容を係数として発振器出力に掛け算する乗算器を用いて構成される請求項２に記載の無線データ伝送システム。
【請求項５】
前記スイッチは、ディジタルデータとクロック信号に基づき作成されたアドレス信号によりディジタル係数信号を読み出すよう構成したメモリと、キャリア信号を印加すると共にディジタル入力端子に入力した前記ディジタル係数信号に応じてその抵抗を切り換えるラダー抵抗回路とを用いて構成される請求項２に記載の無線データ伝送システム。
【請求項６】
前記スイッチの入出力特性を、ガウシアンパルス波形に近似させた請求項２に記載の無線データ伝送システム。
【請求項７】
発振器周波数をキャリア信号として入力すると共に、該キャリア信号をディジタルデータ信号に基づきオン、オフするスイッチを備え、該スイッチ出力端子から出力されたキャリア信号のオン、オフ信号をアンテナから送信する手順をコンピュータに実行させる無線データ伝送プログラムにおいて、
前記スイッチは、段階的或いは連続的に変化する入出力特性を有し、これによって、前記スイッチ出力端子より、発振器周波数がディジタルデータ信号により変調されると同時に、ディジタルデータの「０」から「１」或いは「１」から「０」の変化時には、段階的或いは連続的に変化する信号を出力する手順を実行させることを特徴とする無線データ伝送プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャリア信号をディジタルデータ信号に基づきオン、オフしてアンテナから送信する無線データ伝送方法及びシステム、並びにプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、無線データ伝送システムの送信機（変調器）の構成法として、図９（Ａ）に例示するような構成が知られている。発振器は周波数ｆoを発振してスイッチの入力端子へ出力している。またこのスイッチの制御端子には、（Ｂ）に例示したような「０」と「１」とを組み合わせた任意のデータ信号から成るベースバンド信号が入力されるようになっている。そしてこのスイッチ出力端子より、発振器からの周波数ｆoがベースバンド信号により変調された信号を出力する。この信号は、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）により不要波を除去した後、アンテナからは、図９（Ｃ）に示すように、「１」と「０」に対応してキャリア信号をオン、オフした信号が送信される。このように、アンテナからの送信信号は、「０」の場合はキャリアが存在せず、「１」の場合にはキャリアが存在する信号となる。
【０００３】
しかしながら、このような構成は、スイッチオン、オフ時の時間波形の急峻な立ち上がり、立ち下がりのために、図９（Ｄ）に示すように、ＢＰＦで除去しきれない大きなスプリアスが発生する。
【０００４】
図１０は、スイッチをオンし、かつオフした際の電力スペクトラムを、計算機シミュレーションで計算した結果を示す図である。図中上側に時間波形図を、また、下側に電力スペクトラム図を示している。時間波形図は、横軸に時間単位を０〜１０００として正規化し、縦軸に振幅単位を０〜１として正規化して表している。時間単位で４７０過ぎの時に振幅単位が０から１に立ち上がり、時間単位で５６０過ぎの時に１から０に立ち下がっていることを示している。この時の電力スペクトラム図は、縦軸にｄＢを、横軸に周波数をＨｚ（ヘルツ）で表している。フィルタでカットすることのできないスプリアスレベルがかなり高くなっていることが分かる。
【非特許文献１】"http://www.miyazaki-gijutsu.jp/series2/noise211.html"
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、係る問題点を解決して、発振器からの周波数ｆoがデータ信号により変調して伝送する無線データ伝送システムにおいて、スイッチオン、オフ時の時間波形の急峻な立ち上がり、立ち下がりのために、ＢＰＦで除去しきれない大きなスプリアスがアンテナから送信されるのを防止することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の無線データ伝送方法は、発振器周波数をキャリア信号として入力すると共に、該キャリア信号をディジタルデータ信号に基づきオン、オフするスイッチを備え、該スイッチ出力端子から出力されたキャリア信号のオン、オフ信号をアンテナから送信する。このスイッチは、段階的或いは連続的に変化する入出力特性を有し、これによって、前記スイッチ出力端子より、発振器周波数がディジタルデータ信号により変調されると同時に、ディジタルデータの「０」から「１」或いは「１」から「０」の変化時には、段階的或いは連続的に変化する信号を出力する。
【０００７】
このスイッチの段階的或いは連続変化は、該スイッチに入力されるクロック信号に基づき行われる。
【０００８】
このスイッチは、ディジタルデータとクロック信号に基づき作成されたアドレス信号により読み出されるＲＯＭテーブルと、読み出されるＲＯＭ内容を係数として発振器出力に掛け算する乗算器を用いて構成することができる。
【０００９】
また、このスイッチは、ディジタルデータとクロック信号に基づき作成されたアドレス信号によりディジタル係数信号を読み出すよう構成したメモリと、キャリア信号を印加すると共にディジタル入力端子に入力した前記ディジタル係数信号に応じてその抵抗を切り換えるラダー抵抗回路とを用いて構成することができる。
【００１０】
このスイッチの入出力特性は、ガウシアンパルス波形に近似させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、スイッチ出力を段階的に変化させることにより、スイッチオン、オフ時の時間波形の立ち上がり及び立ち下がり特性が、緩慢になるため、スプリアスが低減することになり、これによって、ＢＰＦで除去しきれない大きなスプリアスがアンテナから送信されるのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、例示に基づき、本発明を説明する。図１は、本発明を具体化する送信機の基本構成を例示する図である。発振器は周波数ｆoを発振してスイッチの入力端子へ出力している。このスイッチの制御端子には、「０」と「１」とを組み合わせた任意のデータ信号から成るベースバンド信号が入力されるようになっている。また、このスイッチには、クロック信号が入力される。
【００１３】
図１（Ｂ）は、スイッチに入力されるクロック信号を、（Ｃ）はデータとして入力されるスイッチオン信号を、そして、（Ｄ）は、（Ｃ）に示されるスイッチオン信号が入力されたときのスイッチ入出力特性を示している。
【００１４】
本発明において使用するスイッチは、（Ｄ）に示すように、段階的（或いは連続的）に変化する入出力特性を有している。通常の意味のスイッチオフとは、理想的には、スイッチが電気抵抗無限大になったことを意味し、かつ、スイッチオンとは電気抵抗ゼロになったことを意味するが、本発明に用いるスイッチは、オフからオンになったときに、抵抗無限大から抵抗ゼロに瞬間的に変化するのではなく、抵抗無限大から抵抗ゼロまで段階的（或いは連続的）に変化する。また、逆に、オンからオフになったときも、抵抗ゼロから抵抗無限大まで段階的（或いは連続的）に変化する。
【００１５】
このような機能を有するスイッチに、発振器からの周波数ｆoと、クロック信号と、データとしてベースバンド信号が入力される。そして、（Ｃ）に示すように「０」から「１」にそして「１」から「０」に変化するデータが入力すると仮定する。この時、スイッチ入出力特性は、（Ｄ）に示すように段階的に変化するので、スイッチ出力端子には、発振器からの周波数ｆoの振幅が段階的に変化する信号が出力されることになる。即ち、スイッチ出力端子より、発振器からの周波数ｆoがベースバンド信号により変調されると同時に、データの「０」から「１」或いは「１」から「０」の変化時には、段階的に変化する信号を出力する。この信号は、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）により高調波を除去した後、アンテナからは、「１」と「０」に対応してキャリア信号をオン、オフした信号が送信される。このように、段階的に変化させることにより、図１（Ｅ）の電力スペクトラム図に示すように、スイッチオン、オフ時の時間波形の立ち上がり及び立ち下がり特性が、緩慢になるため、スプリアスが低減することになる。
【００１６】
図２は、このような変調信号を受信してベースバンド信号を再生する受信機構成を例示する図である。送信機からの送信信号をアンテナで受信した後増幅器で増幅される。この増幅された信号は、発振器からの周波数ｆoと乗算されて（同期検波）、周波数ｆoに対応した周波数帯域の信号を得る。この信号は、バンドパスフィルタにより不要波を除去した後、検波器に入力される。検波器では、検波されてほぼベースバンド信号に対応したデータ信号を出力する。判定器はオペアンプ等のコンパレータで構成されており、一方の入力端には予め設定した基準電圧が入力されている。そして判定器の他方の入力端には検波器からのデータ信号が入力されるようになっている。この判定器において、データ信号が基準電圧より高い場合には、判定器の出力がＨレベルとなり、結果として判定器からは、送信されたのと同一のベースバンド信号が出力される。この受信機構成自体は通常のものであり、また、他の構成の受信機も使用可能である。
【００１７】
図３（Ａ）は、図１に示したスイッチを、ＲＯＭテーブルと乗算器を用いて構成した例を示す図である。（Ｂ）は、スイッチに入力されるデータを例示している。このデータとクロックに基づきアドレス信号を作成し、かつ、このアドレス信号により読み出したＲＯＭ内容を乗算器の係数として読み出す。この係数と発振器出力を掛け算することにより、このスイッチ出力端子より、発振器からの周波数ｆoがベースバンド信号により変調されると同時に、データの「０」から「１」或いは「１」から「０」の変化時には、段階的に変化する信号を出力する。この信号は、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）により不要波を除去した後、アンテナからは、図３（Ｃ）に例示したように、「１」と「０」に対応してキャリア信号をオン、オフした信号が送信される。このように、段階的に変化させることにより、スイッチオン、オフ時の時間波形の立ち上がり及び立ち下がり特性が緩慢になるため、図３（Ｄ）の電力スペクトラム図に示すように、スプリアスが低減することになる。
【００１８】
また、図１に示したスイッチを、ラダー抵抗回路を用いて構成することができる。図４は、それ自体公知のラダー抵抗形 D/A 変換器を例示する図である（ 非特許文献１参照）。ラダー抵抗形 D/A 変換器は、基本的には、基準電圧VREFを抵抗で分圧する回路である。このように、一定値である基準電圧が印加されているとき、その抵抗をディジタル信号で切り換えることにより、ディジタル信号に対応した所定のアナログ値を出力するのが、公知のラダー抵抗形D/A 変換器である。
【００１９】
このようなラダー抵抗形D/A 変換器を構成するラダー抵抗回路に、基準電圧に代えてキャリア信号を印加すると共に、ディジタル入力端子に入力したディジタル信号に応じてその抵抗を切り換えることにより、キャリア信号を段階的に変化させることが可能となる。
【００２０】
図５は、図１に示したスイッチを、ラダー抵抗回路を用いて構成した例を示す図である。図５（Ｂ）に示すようなクロック、及びデータが入力されるとする。そして、スイッチがオフからオンになるとき、或いはオンからオフになるとき、それぞれ３段階に切り換えられるとする。このとき、図示の２ビット情報生成回路では、データのオフからオンに対応して、００，０１，１０，１１に変化する２ビット情報をクロックに応じて出力する。データがオンからオフに変化する場合は、逆に１１，１０，０１，００に変化する２ビット情報を出力する。図示のメモリは、この２ビット情報をアドレスとして、メモリに記憶されている内容をディジタル情報ｂ０，ｂ１，・・・ｂＮとして読み出し、ラダー抵抗回路にディジタル信号として入力する。ここで、b0,b1,…,bNは、図５（Ｃ）に示すように一定割合で立ち上がりかつ立ち下がる波形例だけでなく、任意の波形を近似することができるが、望ましくは、以下に説明するガウシアンパルス波形を近似するようなビットの組み合わせとすることができる。
【００２１】
図６は、スイッチの入出力特性を、ガウシアンパルス波形に近似させた例を示す図である。図示の例は、スイッチオン、オフ時の時間波形の立ち上がり及び立ち下がりに対してそれぞれ２段階に切り換えた例を示している。切換段数は多いほど、スプリアスを低減できることが期待できるが、一方、構成は複雑となる。少なくとも、立ち上がり及び立ち下がりそれぞれに対して２段階に切り換えることにより、スプリアスを低減することが可能となる。
【００２２】
図７は、ガウシアン波形を１６段階で量子化した際の電力スペクトラムを、計算機シミュレーションで計算した結果を示す図である。図１０に示した従来型スイッチを用いた場合と対比すれば、スプリアスレベルがかなり低減していることが分かる。
【００２３】
図８は、図７と同様な図であるが、ガウシアン波形に従って理想的な連続的切換をした場合の電力スペクトラムを示している。図７に対比してさらにスプリアスレベルが低減していることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明を具体化する送信機の基本構成を例示する図である。
【図２】送信機より送信された変調信号を受信してベースバンド信号を再生する受信機構成を例示する図である。
【図３】図１に示したスイッチを、ＲＯＭテーブルと乗算器を用いて構成した例を示す図である。
【図４】公知のラダー抵抗形 D/A 変換器を例示する図である。
【図５】図１に示したスイッチを、ラダー抵抗回路を用いて構成した例を示す図である。
【図６】スイッチの入出力特性を、ガウシアンパルス波形に近似させた例を示す図である。
【図７】ガウシアン波形を１６段階で量子化した際の電力スペクトラムを、計算機シミュレーションで計算した結果を示す図である。
【図８】ガウシアン波形に従って理想的な連続的切換をした場合の電力スペクトラムを示す図である。
【図９】従来技術の無線データ伝送システムの送信機（変調器）を例示する図である。
【図１０】従来技術に従いスイッチをオンし、かつオフした際の電力スペクトラムを、計算機シミュレーションで計算した結果を示す図である。
【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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【図９】
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【図１０】
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