(57)【要約】【課題】復調された信号をデジタル信号へ変換する電圧範囲を最適値とすることで、受信性能の向上を図ることができる無線受信装置を提供する。【解決手段】局部発振周波数を発生させる局部発振部５と、受信した電波を局部発振周波数と混合して中間周波数に変換するミキサ部６と、中間周波数に変換された信号を復調する復調器８と、復調された信号をデジタル信号へ変換するＡＤ変換器９と、中間周波数帯域内の２つの周波数の無変調信号を出力する分周部１１と、分周部１１またはミキサ部６の出力を切り替える切り替え部１２と、切り替え部１２により分周部１１が選択されたときに、２つの周波数の無変調信号をそれぞれ復調した出力電圧から、ＡＤ変換器９に求められる変換電圧範囲を算出し、その変換電圧範囲に対応した基準電圧をＡＤ変換器９に設定する基準電圧較正部１３とを備え、ＡＤ変換器９は、設定された変換電圧範囲で復調された信号をサンプルする。【選択図】図１
2005323152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
局部発振周波数を発生させる局部発振部と、
受信した電波を前記局部発振部からの局部発振周波数と混合して中間周波数に変換するミキサ部と、
前記中間周波数に変換された信号を復調する復調器と、
前記復調された信号をサンプルして所定のビット数のデジタル信号へ変換する信号変換部とを有する無線受信装置において、
前記中間周波数帯域内の少なくとも２つの周波数の無変調信号を出力する較正用信号発生部と、
前記較正用信号発生部の出力または前記ミキサ部の出力を切り替える切り替え部と、
前記切り替え部により前記較正用信号発生部が選択されたときに、前記少なくとも２つの周波数の無変調信号を前記復調器によりそれぞれ復調した出力電圧から、前記信号変換部に求められる変換電圧範囲を算出し、前記変換電圧範囲に対応した基準電圧を前記信号変換部に設定する基準電圧較正部とを備え、
前記信号変換部は、前記基準電圧較正部によって設定された前記変換電圧範囲で前記復調された信号をサンプルすることを特徴とする無線受信装置。
【請求項２】
前記較正用信号発生部は、前記局部発振部からの信号を分周して出力する分周回路であることを特徴とする請求項１記載の無線受信装置。
【請求項３】
前記較正用信号発生部が出力する２つの周波数の値は、前記復調器の電圧−周波数特性が直線性を保つ範囲内であって、前記ミキサ部から出力される中間周波数信号の中心周波数から上下に所定周波数だけ離れた値とする請求項１記載の無線受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル信号がＦＳＫ（Frequency Shift Keying）変調された電波を受信する無線受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線ネットワークはさまざまな規格が標準化され、さまざまな用途を持つ装置が同じ規格の無線ネットワークに接続されるようになってきている。
【０００３】
例えば、無線ネットワークの規格であるブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標））は、コンピュータのみならず、プリンタ、スキャナなどのコンピュータ周辺機器や、ファクシミリ装置、オーディオ装置、コードレス電話機などをブルートゥースの規格で接続することができる。
【０００４】
ブルートゥースは、ＩＳＭ（Industry Science Medical）バンドと呼ばれる、２．４０２ＧＨｚから２．４８０ＧＨｚまでの周波数帯域を使用しており、その変調方式は、ＦＳＫが用いられている。
【０００５】
このＩＳＭバンドである２．４ＧＨｚ帯でＦＳＫ変調された電波を受信するシングルスーパーヘテロダイン受信機を例に、従来の無線受信装置の構成を図３に基づいて説明する。図３は従来の無線受信装置の構成を説明する図である。
【０００６】
図３に示すように、従来の無線受信装置３１は、電波を受信するアンテナ３２と、バンドパスフィルタ部３３と、高周波増幅部３４と、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）制御によりダウンコンバート用の局部発振周波数を出力する局部発振部３５と、ミキサ部３６と、ＩＦ（Intermediate Frequency）部３７と、復調器３８と、ＡＤ変換器３９と、受信データ処理部４０とを備えている。
【０００７】
このように構成される従来の無線受信装置３１の動作を説明する。
【０００８】
まず、アンテナ３２により受信された電波は、バンドパスフィルタ部３３により２４５０ＭＨｚの希望信号を含むＩＳＭバンド２．４ＧＨｚ帯の電波の信号だけを通過させる。次に、高周波増幅部３４により受信した電波が増幅され、ミキサ部３６へ出力される。ミキサ部３６は、局部発振部３５から局部発振周波数２４４８ＭＨｚの信号を入力し、高周波増幅部３４から出力された信号を中心周波数２ＭＨｚとした中間周波数にダウンコンバートする。ミキサ部３６から出力された信号はＩＦ部３７へ入力される。ＩＦ部３７に入力された信号は希望するチャンネルの信号だけが選局され信号が増幅される。復調器３８によりＦＳＫの復調が行われベースバンド信号を出力する。復調器３８から出力されたベースバンド信号は、ＡＤ変換器３９によりデジタル信号に変換され、受信データ処理部４０により、直流成分のオフセット除去やクロック再生・２値判定処理などが行われ、送信されたデジタルデータ列が再生される。
【０００９】
ＡＤ変換器３９は、ベースバンド信号をデジタル信号に変換するために、復調器３８から出力されるアナログ信号の最小値から最大値までをカバーした変換電圧範囲とする必要がある。
【００１０】
この変換電圧範囲について、図４に基づいて詳細に説明する。図４は従来の無線受信装置３１の復調器３８から出力される電圧−周波数特性を示す図である。
【００１１】
図４に実線で示すように、ＩＦ部３７により選局されたチャンネルの中心周波数Ｆifを、復調器３８が復調した際の出力電圧を電圧Ｖ0とすると、ＩＦ部３７出力の最大偏移Ｆif−ΔＦからＦif＋ΔＦに対応する復調器３８の出力電圧は、Ｖ0−ΔＶからＶ0＋ΔＶの範囲となる。ＡＤ変換器３９は、このＶ0−ΔＶからＶ0＋ΔＶの範囲をカバーできるように、下側基準電圧Ｖref_Lowおよび上側基準電圧Ｖref_Highを設定し、その変換電圧範囲を所定のビット数でサンプルして、入力アナログ信号をデジタル信号へ変換している。
【００１２】
なお、記録媒体に記録された映像信号中のリファレンス信号を使用してＦＭ復調器の特性を較正するものに特許文献１に記載の信号処理回路がある。
【特許文献１】特開平２−２１０６６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、復調器３８が出力する信号には、復調器３８の特性のばらつきを含んでいる。この復調器３８の特性のばらつきは、復調器３８を構成する部品のばらつきや、設置環境による温度変化または部品の発熱によるものである。
【００１４】
復調器３８のばらつきの最大値を考慮した周波数−電圧特性を、図４に点線で示す。
【００１５】
これは、ＩＦ部３７出力の最大偏移Ｆif−ΔＦからＦif＋ΔＦに対応する復調器３８の出力電圧としては、最大でＶ0−ΔＶmからＶ0＋ΔＶmに達する必要があることを意味している。
【００１６】
これではＡＤ変換器３９の下側基準電圧Ｖref_Lowおよび上側基準電圧Ｖref_Highの設定を、実際の復調器出力の範囲であるＶ0−ΔＶおよびＶ0＋ΔＶではなく、ばらつきによる周波数−電圧特性の傾きの最大値を考慮したＶ0−ΔＶmおよびＶ0＋ΔＶmをカバーする設定にしなければならなくなる。ＡＤ変換器３９は、限られたビット数では変換電圧の範囲が広いほど分解能が低下する。復調器３８のばらつきの最大値を考慮しつつ、受信性能を上げるためにはビット数を増やして、かつ変換速度を維持する必要があり、コストアップが懸念される。
【００１７】
復調器の特性を較正する特許文献１に記載の信号処理回路は、映像再生機に用いる信号処理回路であり、記録媒体に記録された映像信号中のリファレンス信号を使用するものであるので、無線受信装置には適用できない。
【００１８】
そこで本発明は、復調された信号をデジタル信号へ変換する変換電圧範囲を最適値とすることで、受信性能の向上を図ることができる無線受信装置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】
【００１９】
本発明は、局部発振周波数を発生させる局部発振部と、受信した電波を前記局部発振部からの局部発振周波数と混合して中間周波数に変換するミキサ部と、前記中間周波数に変換された信号を復調する復調器と、前記復調された信号をサンプルして所定のビット数のデジタル信号へ変換する信号変換部とを有する無線受信装置において、前記中間周波数帯域内の少なくとも２つの周波数の無変調信号を出力する較正用信号発生部と、前記較正用信号発生部の出力または前記ミキサ部の出力を切り替える切り替え部と、前記切り替え部により前記較正用信号発生部が選択されたときに、前記少なくとも２つの周波数の無変調信号を前記復調器によりそれぞれ復調した出力電圧から、前記信号変換部に求められる変換電圧範囲を算出し、前記変換電圧範囲に対応した基準電圧を前記信号変換部に設定する
基準電圧較正部を備え、前記信号変換部は、前記基準電圧較正部によって設定された前記変換電圧範囲で前記復調された信号をサンプルすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の無線受信装置は、局部発振周波数を発生させる局部発振部と、受信した電波を局部発振部からの局部発振周波数と混合して中間周波数に変換するミキサ部と、中間周波数に変換された信号を復調する復調器と、復調された信号をサンプルして所定のビット数のデジタル信号へ変換する信号変換部とを有する無線受信装置において、中間周波数帯域内の少なくとも２つの周波数の無変調信号を出力する較正用信号発生部と、較正用信号発生部の出力または前記ミキサ部の出力を切り替える切り替え部と、切り替え部により較正用信号発生部が選択されたときに、少なくとも２つの周波数の無変調信号を復調器によりそれぞれ復調した出力電圧から、信号変換部に求められる変換電圧範囲を算出し、その変換電圧範囲に対応した基準電圧を信号変換部に設定する基準電圧較正部を備え、信号変換部は、基準電圧較正部によって設定された変換電圧範囲で復調された信号をサンプルする機能を備えたことにより、信号変換部の復調された信号をサンプルする変換電圧範囲を、復調器の電圧−周波数特性に応じた最適な電圧範囲とすることができ、受信性能の向上を図ることができる。
【００２１】
これにより、信号変換部は、サンプルできるビット数が多く、また高速に動作する必要がないため、消費電力の増加や、部品コストの増加や、回路規模の増大を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本願の第１の発明は、局部発振周波数を発生させる局部発振部と、受信した電波を前記局部発振部からの局部発振周波数と混合して中間周波数に変換するミキサ部と、中間周波数に変換された信号を復調する復調器と、復調された信号をサンプルして所定のビット数のデジタル信号へ変換する信号変換部とを有する無線受信装置において、中間周波数帯域内の少なくとも２つの周波数の無変調信号を出力する較正用信号発生部と、較正用信号発生部の出力またはミキサ部の出力を切り替える切り替え部と、切り替え部により較正用信号発生部が選択されたときに、少なくとも２つの周波数の無変調信号を復調器によりそれぞれ復調した出力電圧から、信号変換部に求められる変換電圧範囲を算出し、変換電圧範囲に対応した基準電圧を信号変換部に設定する基準電圧較正部とを備え、信号変換部は、基準電圧較正部によって設定された変換電圧範囲で復調された信号をサンプルすることを特徴としたものである。
【００２３】
較正用信号発生部から出力される中間周波数帯域内の少なくとも２つの周波数の無変調信号を、切り替え部を切り替えてそれぞれ復調器へ入力することで、復調器から直流成分のみの信号がそれぞれ出力される。この信号は復調器を通過しているので、復調器などのばらつきなどを含む電圧値となる。
【００２４】
この中間周波数帯域内の少なくとも２つの周波数の無変調信号を復調させてそれぞれ得られた電圧から、信号変換部に求められる変換電圧範囲を基準電圧較正部が算出することで、信号変換部がデジタル信号へ変換するに最適な変換電圧範囲を較正することが可能である。
【００２５】
本願の第２の発明は、較正用信号発生部は、局部発振部からの信号を分周して出力する分周回路であることを特徴としたものである。
【００２６】
較正用信号発生部を局部発振部からの信号を分周して出力する分周回路で構成することで、他に基準となる周波数を発振する発振器を設ける必要がないので回路規模を小さいも
のとすることができる。
【００２７】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態に係る無線受信通信装置について、ＩＳＭバンドである２．４ＧＨｚ帯でＦＳＫ変調された電波の受信するシングルスーパーヘテロダイン受信機を例に、図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る無線受信装置の構成を示す図である。
【００２８】
図１に示すように、本発明の実施の形態に係る無線受信装置１は、電波を受信するアンテナ２と、バンドパスフィルタ部３と、高周波増幅部４と、ＰＬＬ制御によりダウンコンバート用の局部発振周波数を出力する局部発振部５と、ミキサ部６と、ＩＦ部７と、復調器８と、ＡＤ変換器９と、受信データ処理部１０とを備えている。
【００２９】
更に、無線受信装置１は、分周部１１と、切り替え部１２と、基準電圧較正部１３とを備えている。
【００３０】
バンドパスフィルタ部３は、２４５０ＭＨｚの希望信号を含むＩＳＭバンド２．４ＧＨｚ帯を受信した信号だけを通過させる。
【００３１】
高周波増幅部４は、２．４ＧＨｚ帯の受信した高周波の信号を増幅する。
【００３２】
局部発振部５は、２４５０ＭＨｚの希望信号を２ＭＨｚの中間周波数に変換するため、２４４８ＭＨｚの局部発信周波数を発生させる。
【００３３】
ミキサ部６は、２４４８ＭＨｚの局部発振周波数と混合することにより、高周波増幅部４からの出力される２４５０ＭＨｚの希望信号を２ＭＨｚの中間周波数にダウンコンバートする。
【００３４】
ＩＦ部７は、入力された信号から希望するチャンネルの信号だけが選局され、信号の増幅が行われる。
【００３５】
復調器８は、ＦＳＫの復調を行いベースバンド信号を出力する。
【００３６】
ＡＤ変換器９は、復調器８から出力された信号からデジタル信号に変換する。この変換は、入力されたアナログ信号を、下側基準電圧Ｖref_Lowおよび上側基準電圧Ｖref_Highで決まる変換電圧範囲でサンプルして、デジタル信号に変換する信号変換部である。また、ＡＤ変換器９は、基準電圧較正部１３によって基準電圧を任意に設定し、変換電圧範囲を変更することができる。
【００３７】
分周部１１は、局部発振部５から出力される２４４８ＭＨｚを１１６６分周した第１の周波数である２．０９９４ＭＨｚと、１２８８分周した第２の周波数である１．９００６ＭＨｚの２つの無変調信号を出力する較正用信号発生部である。この２つの無変調信号は、いずれもＩＦ部７の中間周波数帯域内の周波数であり、２種類の分周比設定は図示しない制御線により選択される。なお、この２つの周波数はＩＦ部７の中間周波数帯域内であって、復調器８の電圧−周波数特性が直線性を保つ範囲内、例えば中心周波数ｆ0の約±０．１ＭＨｚとする。
【００３８】
切り替え部１２は、ミキサ部６からの出力と分周部１１からの出力を切り替えるスイッチである。切り替え部１２は、図示しない制御線により、その切り替えが制御される。
【００３９】
基準電圧較正部１３は、切り替え部１２により分周部１１からの出力が選択されたときに、分周部１１から出力される２つの周波数の無変調信号を、それぞれ復調した復調器８の出力電圧から、ＡＤ変換器９に求められる変換電圧範囲を算出し、その変換電圧範囲に対応した基準電圧をＡＤ変換器９に設定する機能を有している。
【００４０】
以上のように構成される本発明の実施の形態に係る無線受信装置１の、ＡＤ変換器９の基準電圧を較正する動作を説明する。較正を行う前には、ＡＤ変換器９の基準電圧は適当な初期値に設定されており、ＡＤ変換器９はその基準電圧初期値に基づいて動作しているものとする。
【００４１】
まず、分周部１１が、局部発振部５の２４４８ＭＨｚの信号を１１６６分周して、第１の周波数である２．０９９４ＭＨｚ（Ｆdiv1）の無変調信号を出力する。そして、切り替え部１２の接続が分周部１１からの出力をＩＦ部７へ接続するように制御される。
【００４２】
そして無変調信号は、ＩＦ部７を介して増幅され復調器８へ入力される。
【００４３】
復調器８は、ＩＦ部７から出力された第１の周波数の無変調信号を復調する。この信号は、無変調であるため、直流成分のみの信号となる。このときの電圧をＡＤ変換器９がサンプルし、その設定値をＶ１として基準電圧較正部１３が記憶する。
【００４４】
次に、分周部１１が、局部発振部５の２４４８ＭＨｚの信号を入力して、１２８８分周して、第２の周波数である１．９００６ＭＨｚの無変調信号を出力する。
【００４５】
同様にして、この１．９００６ＭＨｚ（Ｆdiv2）の無変調信号は、切り替え部１２が分周部１１の出力と、ＩＦ部７の入力とを接続しているので、ＩＦ部７へ入力され、ＩＦ部７を介して増幅され復調器８へ入力される。
【００４６】
復調器８は、ＩＦ部７から出力された無変調信号を復調して出力する。このときの電圧をＡＤ変換器９がサンプルし、その設定値をＶ２として基準電圧較正部１３が記憶する。
【００４７】
ここで、基準電圧較正部１３が記憶した第１の周波数（Ｆdiv1）と第２の周波数（Ｆdiv2）に対する電圧Ｖ１およびＶ２に基づいて電圧範囲を算出する方法を図２に基づいて説明する。図２は本発明の実施の形態に係る無線受信装置１の復調器８から出力される電圧−周波数特性を示す図である。
【００４８】
第１の周波数（Ｆdiv1）をＩＦ部７へ入力した場合の電圧Ｖ１であるポイントＰ１と、第２の周波数（Ｆdiv2）をＩＦ部７へ入力した場合の電圧Ｖ２であるポイントＰ２の２点を通過する仮想直線（実線）は、ＩＦ部７および復調器８のばらつきを含む電圧−周波数特性（点線）の直線部分と重なる。
【００４９】
つまり、この２点を結ぶ仮想直線において、中心周波数Ｆoを中心としてＦmaxからＦminまでのＩＦ部７出力の最大偏移に対応する電圧範囲ＶmaxからＶminとが、復調器８により復調された信号の振幅幅となる。
【００５０】
図２に示されるポイントＰ１とポイントＰ２から電圧範囲ＶmaxからＶminを算出する方法としては、Ｐ１（Ｆdiv1,Ｖ１）、Ｐ２（Ｆdiv2,Ｖ２）を通過する直線となることから容易に一次関数を求めることができる。この一次関数から帯域幅であるＦmaxおよびＦminとなるときのそれぞれの電圧ＶmaxおよびＶminを求める。
【００５１】
この電圧ＶmaxからＶminが、ＡＤ変換器９に求められる変換電圧範囲であるので、これ
に対応するように、上側基準電圧Ｖref_Highおよび下側基準電圧Ｖref_Lowを、基準電圧較正部１３がＡＤ変換器９へ設定する。
【００５２】
このようにして、ＡＤ変換器９のサンプルする変換電圧範囲を、復調器８のばらつきの最大値を考慮した値とする必要がなく、最適値に較正できる。
【００５３】
この図２に示される変換電圧範囲にＡＤ変換器９を較正する動作は、電源投入時の一回だけでも良いし、周囲温度に追従できる程度の長い周期ごとに行っても良い。つまり、通信によるシステムの負荷が軽いときに実行すればよく、ＡＤ変換器９は通常動作における受信データのサンプリングに必要な速度で十分であり、また基準電圧較正部１３を高速に動作させる必要もないので、ＡＤ変換器９や基準電圧較正部１３を構成する部品を高価なものとする必要がない。またＡＤ変換器９の基準電圧較正動作は通信中以外の期間で行うものであるので、中間周波数帯域内の調整用信号を発生させる際の局部発振周波数は、通信には使用しない設定であってもかまわない。分周器との組み合わせで、中間周波数帯域内の少なくとも２つの周波数を生成できる設計にしなければならないが、通信中の設定とは別にできるという点で自由度がある。
【００５４】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、分周器１１が出力する周波数を２つとしたが、３つの周波数以上としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、復調された信号をデジタル信号へ正確に変換する変換電圧範囲を最適値とすることができるので、デジタル信号がＦＳＫ変調された電波を受信する無線受信装置に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施の形態に係る無線受信装置の構成を示す図
【図２】本発明の実施の形態に係る無線受信装置の復調器から出力される電圧−周波数特性を示す図
【図３】従来の無線受信装置の構成を説明する図
【図４】従来の無線受信装置の復調器から出力される電圧−周波数特性を示す図
【符号の説明】
【００５７】
１  無線受信装置
２  アンテナ
３  バンドパスフィルタ部
４  高周波増幅部
５  局部発振部
６  ミキサ部
７  ＩＦ部
８  復調器
９  ＡＤ変換器
１０  受信データ処理部
１１  分周部
１２  切り替え部
１３  基準電圧較正部
【図１】
2005323152.tif 000003
【図２】
2005323152.tif 000004
【図３】
2005323152.tif 000005
【図４】
2005323152.tif 000006