(57)【要約】【課題】  通信用屋外装置において、温度環境に左右されない正確な周波数の基準信号を生成する。【解決手段】  通信用屋外装置４の局部発振器４２は、標準電波１８（標準電波の変調波あるいは搬送波）を受信する標準信号用アンテナ６から標準信号を含む信号７１を入力して局部発振信号を生成して出力する。受信装置４５は、通信信号１０を受信する通信用アンテナ３から通信信号１０を受信して出力する。周波数変換装置４３は、局部発振器４２が出力した局部発振信号９と、受信装置４５が出力した通信信号１０とを入力して、局部発振信号９を用いて通信信号１０の周波数を変換して出力する。標準電波１８の変調波あるいは搬送波から局部発振信号９を生成しているので、環境に左右されない正確な周波数の局部発振信号９を生成することができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
標準電波を受信して標準信号を生成する標準信号用アンテナから標準信号を入力して局部発振信号を生成して出力する局部発振器と、
通信信号を受信する通信用アンテナから通信信号を受信して出力する受信装置と、
局部発振器が出力した局部発振信号と、受信装置が出力した通信信号とを入力して、局部発振信号を用いて通信信号の周波数を変換する周波数変換装置と
を備えたことを特徴とする通信装置。
【請求項２】
標準電波を受信して標準信号を生成する標準信号用アンテナから標準信号を入力して局部発振信号を生成して出力する局部発振器と、
局部発振器が出力した局部発振信号と、送信する通信信号とを入力して、局部発振信号を用いて通信信号の周波数を変換する周波数変換装置と、
周波数変換装置が周波数を変換した通信信号を、通信信号を送信する通信用アンテナへ出力する送信装置と
を備えたことを特徴とする通信装置。
【請求項３】
上記通信装置は、屋外に設置された屋外装置であることを特徴とする請求項１又は２記載の通信装置。
【請求項４】
標準電波を受信して標準信号を生成する標準信号用アンテナから標準電波を入力して、標準信号のノイズ除去と検波／増幅とを行い発振信号として出力する擬似発振回路と、
擬似発振回路が出力した発振信号の周波数を変えて基準信号を生成し、基準信号を出力する基準信号生成部とを備えたことを特徴とする発振器。
【請求項５】
上記擬似発振回路は、少なくとも、標準信号を検波し増幅する標準信号検波／増幅部と、標準信号を標準信号の周波数帯域でフィルタリングする標準信号用バンドパスフィルタとのいずれかを備えたことを特徴とする請求項４記載の発振器。
【請求項６】
上記基準信号生成部は、少なくとも、発振信号を分周する分周器と、発振信号を逓倍する逓倍器とのいずれかを備えたことを特徴とする請求項４記載の発振器。
【請求項７】
標準電波を受信して標準信号を生成する標準信号用アンテナから標準信号を入力して検波し増幅する標準信号検波／増幅部と、
標準信号検波／増幅部が増幅した標準信号を標準信号の周波数帯域でフィルタリングする標準信号用バンドパスフィルタと
を備え、標準信号の周波数と同じ周波数の発振信号を出力することを特徴とする擬似発振回路。
【請求項８】
標準電波を受信して標準信号を生成する標準信号用アンテナから標準信号を入力する入力工程と、
入力した標準信号を検波し増幅する検波／増幅工程と、
増幅した標準信号を標準信号の周波数帯域でフィルタリングするフィルタリング工程と、
フィルタリングした標準信号を分周してあるいは逓倍して基準信号を生成して出力する出力工程と
を備えたことを特徴とする発振方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、無線通信を行なう通信装置において、標準信号局から送られる標準信号の周波数を基準信号として用いる通信端末屋外装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
人工衛星や地上基地局などを中継機として用いる無線通信装置では周波数利用効率の観点から各信号の搬送波周波数は極力周波数間隔は小さいほうが望ましい。
ドップラー周波数を考慮して周波数変化の少ない通信方式を実現するために標準電波を用いて地上局の信号源とし周波数効率の高い通信手段を得る方法として特開平６−２５２８１７や特開平１０−３０８６８０の方法が考えられている。しかし、特開平６−２５２８１７は、衛星の移動で発生するドップラー周波数を基地局にて除去する手段であり、特開平１０−３０８６８０は２種類の標準電波を用いて固定端末内部の発振器の偏差をキャンセルする手段である。また、標準電波を用いて端末間の同期制御を行なう方法として特開平８−１３０７７４や特開平１１−８８３０５などがあるが、これらはタイミングの同期を確立する方法であり、端末周囲の温度変化による周波数偏差はこの方法では除去できない。
【特許文献１】特開平６−２５２８１７号公報
【特許文献２】特開平１０−３０８６８０号公報
【特許文献３】特開平８−１３０７７４号公報
【特許文献４】特開平１１−８８３０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の通信端末屋外装置は、端末周囲の温度変化による周波数偏差を除去できないという課題があった。
【０００４】
この発明は、端末周囲の温度変化による周波数偏差を除去する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】
【０００５】
この発明の通信装置は、
標準電波を受信して標準信号を生成する標準信号用アンテナから標準信号を入力して局部発振信号を生成して出力する局部発振器と、
通信信号を受信する通信用アンテナから通信信号を受信して出力する受信装置と、
局部発振器が出力した局部発振信号と、受信装置が出力した通信信号とを入力して、局部発振信号を用いて通信信号の周波数を変換する周波数変換装置と
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
この発明によれば、低温、高温などの環境においても安定した周波数を用いた通信が可能になり、周波数の有効利用ができると共に、安価な通信端末を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１の通信システムの全体構成図である。
通信端局１は、衛星中継局２を介して、他の通信端局１９と通信する。回線は、双方向、単方向のいずれでもよい。
【０００８】
通信端局１は、通信用アンテナ３、通信用屋外装置４、通信用屋内装置５、標準信号用アンテナ６を備えている。通信用屋外装置４は、この発明の通信装置の一例である。
【０００９】
標準信号用アンテナ６は、標準信号発振局７から放射された標準電波１８を受信して標準信号７１を生成する。
ここで、標準電波とは、例えば、大鷹鳥谷山（おおたかどややま）に設置された長波帯標準電波施設から放射される電波をいう。この標準電波は、搬送波（送信波）が４０ｋＨｚで、変調波が１Ｈｚで、出力は５０ｋＷであり、日本全域をカバーしている。変調波には、時刻を示す信号（標準時の信号）が載せられる。
この実施の形態では、搬送波（送信波）を使用してもよいし、変調波（時刻を示す信号）を使用してもよい。
【００１０】
標準電波の搬送波の周波数と変調波の時刻を示す信号は、国家標準に基づいて高精度に保たれている。国家標準を満足させるため、セシウムビーム型原子周波数標準器あるいは水素メーザ型や実用セシウムビーム型の原子時計群が用いられている。得られる精度は１×１０-13の桁に達する。電離層の影響などで精度が低下するが、電離層の影響を受けにくい長波の標準電波では、２４時間の周波数比較平均値で１×１０-11の精度を得ることができる。
前述したように、搬送波（送信波）を使用してもよいし、変調波（時刻を示す信号）を使用してもよいが、変調波（時刻を示す信号）の方が高精度であるため変調波（時刻を示す信号）を使用するほうが望ましい。
【００１１】
この実施の形態では、標準信号を含む信号７１とは、標準電波１８から得られた変調波信号あるいは搬送波信号をいう。例えば、標準電波１８の変調波を利用する場合は、標準信号として、周波数が１Ｈｚの信号が得られる。標準電波１８の搬送波を利用する場合は、標準信号として、周波数が４０ｋＨｚの信号が得られる。
【００１２】
通信用屋外装置４は、屋外に設置されているので、周囲温度などの環境の影響を受けやすい。
通信用屋外装置４は、通信信号１０を送受信する送受信装置４１を備えている。送受信装置４１は、通信信号１０を増幅する回路を有している。また、送受信装置４１は、受信装置４５と送信装置４４とを有している。
また、通信用屋外装置４は、高周波数の信号と中間周波数の信号とを一方から他方に変換する周波数変換装置４３を備えている。
【００１３】
また、通信用屋外装置４は、周波数変換装置４３の周波数変換に用いる局部発振信号を出力する局部発振器４２を備えている。局部発振器４２は、この発明の発振器の一例である。
ここで、局部発振器とは、ｌｏｃａｌ  ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒのことであり、例えば、スーパーヘテロダイン方式の受信機が内蔵する周波数変換用の発振回路のことである。局所的に使う発振器なので、局部発振器という。
以下、この局部発振器４２が出力する発振信号を、基準信号ということにする。
【００１４】
通信用屋外装置４が、受信通信装置として動作するときは、通信用屋外装置４は、以下のように動作する。
局部発振器４２は、標準信号を含む信号７１を受信する標準信号用アンテナ６から標準信号を含む信号７１を入力して局部発振信号を生成して出力する。
受信装置４５は、通信信号１０を受信する通信用アンテナ３から通信信号１０を受信して出力する。
さらに、周波数変換装置４３は、局部発振器４２が出力した局部発振信号９と、受信装置４５が出力した通信信号とを入力して、局部発振信号９を用いて通信信号１０の周波数を変換して通信用屋内装置５へ出力する。
【００１５】
通信用屋外装置４が、送信通信装置として動作するときは、通信用屋外装置４は、以下のように動作する。
局部発振器４２は、標準信号を含む信号７１を受信する標準信号用アンテナ６から標準信号を含む信号７１を入力して局部発振信号を生成して出力する。
周波数変換装置４３は、局部発振器４２が出力した局部発振信号と、通信用屋内装置５が生成した通信信号とを入力して、局部発振信号を用いて通信信号の周波数を変換する。
送信装置４４は、周波数変換装置４３が周波数を変換した通信信号１０を、通信信号１０を送信する通信用アンテナ３へ出力する。
【００１６】
図２は、局部発振器４２の構成図である。
図２の矢印は、信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを示している。
信号Ａは、標準信号を含む信号７１である。
信号Ｂは、増幅された標準信号を含む信号７１である。
信号Ｃは、発振信号である。
信号Ｄは、屋内装置用基準信号８である。屋内装置用基準信号８は、この発明の基準信号の一例である。
信号Ｅは、局部発振信号９である。局部発振信号９は、この発明の基準信号の一例である。
【００１７】
標準信号用アンテナ６及び標準信号検波／増幅部４３１は、標準電波１８を受信して標準信号を含む信号７１を生成する。ここでは、標準信号用アンテナ６及び標準信号検波／増幅部４３１は、標準電波１８の搬送波または変調波のいずれかの信号を標準信号を含む信号７１として生成する。
局部発振器４２は、標準信号用アンテナ６から標準信号を含む信号７１を入力して、標準信号を含む信号７１の変調波（例えば、１Ｈｚ）のノイズ除去と増幅とを行い発振信号として出力する擬似発振回路４８と、擬似発振回路４８が出力した発振信号の周波数を変えて基準信号を生成し、基準信号を出力する基準信号生成部４９とを備えている。
擬似発振回路４８は、水晶発振器などのオッシレータを備えていないが、水晶発振器などのオッシレータと同じように、正弦波の発振信号を生成して出力することができるので、擬似発振回路ということにする。
【００１８】
上記擬似発振回路４８は、標準信号を含む信号７１を検波し増幅する標準信号検波／増幅部４３１と、増幅された標準信号を含む信号７１を標準信号を含む信号７１の周波数帯域（例えば、４０ｋＨｚを中心とする帯域）でフィルタリングする標準信号用バンドパスフィルタ４３２とを備えている。擬似発振回路４８は、標準信号を含む信号７１の周波数と同じ周波数の発振信号を出力する。
【００１９】
上記基準信号生成部４９は、発振信号を分周する分周器４３３と、分周された発振信号を逓倍する逓倍器４３４とを備えている。
【００２０】
図３は、局部発振器４２の信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの信号波形の一例である。
以下、信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの信号波形を参照しながら、局部発振器４２の動作を説明する。
【００２１】
入力工程Ｓ１
標準信号用アンテナ６は、標準電波１８を受信する。標準信号用アンテナ６からの信号を検波することで信号Ａ（標準信号を含む信号７１）が出力される。標準電波１８の伝播中に標準電波１８がノイズを受けたりゲインが減少したりすることにより、信号Ａ（標準信号を含む信号７１）の波形は崩れている場合がある。
【００２２】
増幅工程Ｓ２
標準信号検波／増幅部４３１は、検波した信号Ａ（標準信号を含む信号７１）を増幅して信号Ｂを出力する。
【００２３】
フィルタリング工程Ｓ３
標準信号用バンドパスフィルタ４３２は、増幅された信号Ｂを標準信号を含む信号７１の周波数帯域でフィルタリングして信号Ｃ（発振信号）を出力する。標準信号用バンドパスフィルタ４３２により、ノイズ除去が行われる。
このフィルタリングの結果、標準信号を含む信号７１は、きれいな正弦波となり、発振信号として出力される。
【００２４】
出力工程（その１）Ｓ４
分周器４３３は、フィルタリングされた信号Ｃ（発振信号）を分周して、信号Ｄ（屋内装置用基準信号８）として出力する。通信用屋内装置５は、信号Ｄ（屋内装置用基準信号８）を局部発振信号あるいは他の信号として用いることができる。
【００２５】
出力工程（その２）Ｓ５
逓倍器４３４は、信号Ｄ（屋内装置用基準信号８）を逓倍して信号Ｅとして出力する。周波数変換装置４３は、信号Ｅを局部発振信号９として用いる。
【００２６】
上記通信用屋外装置４は、屋外に設置された屋外装置であるが、地上や建物に設置された固定装置でもよいし、移動可能な装置でもよい。
また、通信用屋外装置４と通信用屋内装置５は、分かれていなくてもよく、一体型で屋内又は屋外のいずれかに設置されていてもよい。また、一体型であって、携帯電話やモバイルターミナルのような移動体装置でもかまわない。
【００２７】
なお、上記擬似発振回路４８は、標準信号検波／増幅部４３１と、標準信号用バンドパスフィルタ４３２とを備えていたが、いずれか一方を備えていてもよい。
また、標準信号検波／増幅部４３１を複数備えていてもよい。また、標準信号用バンドパスフィルタ４３２を複数備えていてもよい。
また、標準信号検波／増幅部４３１と、標準信号用バンドパスフィルタ４３２の順番が逆でもよい。
また、標準信号の波形がそのまま基準信号として用いることができるほどきれいな正弦波の場合には、上記擬似発振回路４８は、なくてもよい。
【００２８】
また、上記基準信号生成部４９は、分周器４３３と、逓倍器４３４とを備えていたが、いずれか一方を備えていてもよい。
また、分周器４３３を複数備えていてもよい。また、逓倍器４３４を複数備えていてもよい。
また、分周器４３３と、逓倍器４３４との順番が逆でもよい。
また、標準信号の周波数と基準信号の周波数とが一致する場合は、上記基準信号生成部４９は、なくてもよい。
【００２９】
以上のように、この実施の形態は、標準電波１８の変調波あるいは搬送波から基準信号を生成している点が特徴である。標準電波１８は、変調波に載せられた時刻を示す信号を用いるために受信するのであるが、この実施の形態は、時刻を示す信号を無視し、標準電波１８の変調波あるいは搬送波の周波数成分のみを用いる点が特徴である。すなわち、変調波あるいは搬送波の正確な周波数を持った波形信号のみを用いる点が特徴である。
この実施の形態によれば、標準電波１８の変調波あるいは搬送波から基準信号を生成しているので、環境に左右されない正確な周波数の基準信号を生成することができる。
【００３０】
従来の装置では通信端末屋外装置は周囲の温度などの環境変化により局部発振信号が大きく変化してしまうことから、温度安定度の優れた高価で大型の発振器を用いる必要があった。しかしながら本実施の形態では、局部発振器４２の基準信号を標準電波から生成しおり、標準電波は原子発振器などを用いて構成されていることから非常に安定している。このことにより各通信端局がどのような周囲環境に置かれても周波数変化が大きくすることがないため、通信信号の周波数間隔を小さくすることができ、周波数利用効率の優れた通信システムを安価に実現できる。
【００３１】
実施の形態２．
図４は、実施の形態１と同一の方式を地上無線システムに適用した例である。衛星システムと同様周波数変動の少ない通信システムを安価に構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施の形態１の通信システムの全体構成図である。
【図２】局部発振器４２の構成図である。
【図３】局部発振器４２の信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの信号波形の一例である。
【図４】実施の形態１と同一の方式を地上無線システムに適用した例である。
【符号の説明】
【００３３】
１  通信端局、２  衛星中継局、３  通信用アンテナ、４  通信用屋外装置、５  通信用屋内装置、６  標準信号用アンテナ、７  標準信号発振局、８  屋内装置用基準信号、９  局部発振信号、１８  標準電波、１９  通信端局、４１  送受信装置、４２  局部発振器、４３  周波数変換装置、４４  送信装置、４５  受信装置、４８  擬似発振回路、４９  基準信号生成部、４３１  標準信号検波／増幅部、４３２  標準信号用バンドパスフィルタ、４３３  分周器、４３４  逓倍器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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