(57)【要約】  【課題】  周波数精度が高い信号を出力することが可能な発振回路等を提供する。  【解決手段】  この発振回路１は、水晶振動子Ｘ１と、各々の一端が水晶振動子Ｘ１に接続されたコンデンサ群２、３と、コンデンサ群２、３に含まれているコンデンサＣ４〜Ｃ７の他端と接地電位との間に接続されたスイッチＳＷ１〜ＳＷ４とを具備する。【選択図】  図１
2005286556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水晶振動子を用いた発振回路であって、
複数のコンデンサをそれぞれ含む第１群及び第２群のコンデンサと、
複数の入力信号に応じて、前記第１群及び第２群のコンデンサに含まれる前記複数のコンデンサを前記水晶振動子に直列に接続するか否かをそれぞれ切り換える複数のスイッチ回路と、
を具備する発振回路。
【請求項２】
前記第１群のコンデンサが、ＦＳＫ（Frequency Shift Keying）変復調に必要な周波数をそれぞれ有する複数の信号を得るためのものであり、前記第２群のコンデンサが、前記複数の信号の周波数を微調整するためのものであることを特徴とする請求項１記載の発振回路。
【請求項３】
前記複数のスイッチ回路が、トランジスタ又はダイオードを用いたものであることを特徴とする、請求項１又は２記載の発振回路。
【請求項４】
前記複数の入力信号に応じて前記複数のスイッチ回路をオン状態とするかオフ状態とするかをそれぞれ表す複数の情報を記録するための記録部を更に具備する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発振回路。
【請求項５】
前記記録部が書き換え可能であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発振回路。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の発振回路を具備することを特徴とする、無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶振動子を用いた発振回路及びそれを用いた無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、水晶振動子を用いた水晶発振回路が広く使用されている。このような水晶発振回路として、コルピッツ型水晶発振回路、ハートレー型水晶発振回路が挙げられる（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
図５は、従来のコルピッツ型水晶発振回路の例を示す図である。図５に示すように、この水晶発振回路５１において、水晶振動子Ｘ５１の一端は、トランジスタＴＲ５１のベースに接続されている。また、水晶振動子Ｘ５１の他端は、互いに並列接続された可変容量ダイオードＶＣ５１、キャパシタＣ５３、及び、抵抗Ｒ５４を介して低電位側の電源電位ＶＳＳ（ここでは、接地電位）に接続されている。このとき、水晶発振回路５１の出力信号の周波数は、水晶発振回路５１を構成する各素子によって定まる一定周波数の信号となる。
【０００４】
ここで、抵抗Ｒ５５を介して、外部から入力信号（電圧信号）を与えると、水晶振動子Ｘ５１と可変容量ダイオードＶＣ５１との接続点の電位が変化する。これにより、可変容量ダイオードＶＣ５１の静電容量が変化し、出力信号の周波数が変化する。すなわち、水晶発振回路５１を周波数変調回路として用いることができる。
【０００５】
この水晶発振回路５１において、可変容量ダイオードＶＣ５１の静電容量は、出力信号の周波数に大きく影響する。そのため、可変容量ダイオードＶＣ５１の特性は一定であることが望ましい。しかし、可変容量ダイオードには製造時個体変動及び温度特性変動が生じ易い。そのため、水晶発振回路５１の出力信号の周波数精度が悪くなってしまうという問題があった。
【０００６】
ところで、受信チャンネルを切り替えることができる無線通信装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、特許文献１に掲載された無線通信装置は、無線送信され、受信された信号を中間周波数帯の信号に変換するための周波数を発振するローカル発振部を備えた無線通信装置において、ローカル発振部は、単一の水晶発振子と、インダクタと、水晶発振子にインダクタを直列に接続するか否かを切り替えるスイッチとを有し、インダクタを接続するか否かによって受信チャンネルを切り替えるものである。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−８７１８０号公報
【非特許文献１】伊東規之著「電子回路計算法」日本理工出版会、１９９２年４月１０日（６版発行）、ｐ．２４４−２４６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、上記の点に鑑み、本発明は、インダクタを用いず、周波数精度が高い信号を出力することができる発振回路を提供することを目的とする。さらに、本発明は、そのような発振回路を用いた無線通信装置を提供することを更なる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以上の課題を解決するため、本発明に係る発振回路は、水晶振動子を用いた発振回路であって、複数のコンデンサをそれぞれ含む第１群及び第２群のコンデンサと、複数の入力信号に応じて、第１群及び第２群のコンデンサに含まれる複数のコンデンサを水晶振動子に直列に接続するか否かをそれぞれ切り換える複数のスイッチ回路とを具備する。
【００１０】
この発振回路において、第１群のコンデンサが、ＦＳＫ（Frequency Shift Keying）変復調に必要な周波数をそれぞれ有する複数の信号を得るためのものであり、第２群のコンデンサが、複数の信号の周波数を微調整するためのものであることとしても良い。
【００１１】
また、複数のスイッチ回路が、トランジスタ又はダイオードを用いたものであることとしても良い。
また、複数の入力信号に応じて複数のスイッチ回路をオン状態とするかオフ状態とするかをそれぞれ表す複数の情報を記録するための記録部を更に具備することとしても良い。さらに、この記録部が書き換え可能であることとしても良い。
【００１２】
また、本発明に係る無線通信装置は、上記した発振回路を具備する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、説明を省略する。
図１は、本発明の一実施形態に係る発振回路を示す図である。この発振回路１は、ｎｐｎ型のトランジスタＴＲ１を具備しており、トランジスタＴＲ１のコレクタは、高電位側の電源電位ＶＤＤ及びコンデンサＣ１１の一端に接続されている。コンデンサＣ１１の他端は、低電位側の電源電位ＶＳＳ（ここでは、接地電位）に接続されている。
また、トランジスタＴＲ１のコレクタ〜ベース間には、抵抗Ｒ３が接続され、ベース〜接地電位間には、抵抗Ｒ２が接続されている。これらの抵抗Ｒ２、Ｒ３により、トランジスタＴＲ１には、バイアス電位が与えられている。
【００１４】
トランジスタＴＲ１のベース〜エミッタ間には、コンデンサＣ２が接続され、さらに、エミッタ〜接地電位間には、互いに並列接続された抵抗Ｒ１及びコンデンサＣ１が接続されている。また、トランジスタＴＲ１のエミッタにはコンデンサＣ１２の一端が接続されており、このコンデンサＣ１２の他端から出力信号が外部に出力される。
さらに、トランジスタＴＲ１のベースには、水晶振動子Ｘ１の一端が接続されている。この水晶振動子Ｘ１の他端は、コンデンサ群２及びコンデンサ群３に接続されている。
【００１５】
コンデンサ群２は、コンデンサＣ３〜Ｃ５を含んでおり、コンデンサ群３は、コンデンサＣ６、Ｃ７を含んでいる。これらのコンデンサＣ３〜Ｃ７の一端は、水晶振動子Ｘ１の他端に接続されている。また、コンデンサＣ３の他端は、接地電位に接続されている。
コンデンサＣ４〜Ｃ７の他端と接地電位との間には、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４がそれぞれ接続されている。これらのスイッチＳＷ１〜ＳＷ４の制御入力端には、入力信号Ｄ１〜Ｄ４がそれぞれ供給される。
【００１６】
スイッチＳＷ１は、入力信号Ｄ１がハイレベルのときオン状態となり、ローレベルのときオフ状態となる。スイッチＳＷ１がオン状態のとき、コンデンサＣ４の他端は接地電位に接続される。これにより、水晶振動子Ｘ１の他端と接地電位との間の静電容量は、コンデンサＣ４の静電容量だけ増加し、コンデンサＣ３の静電容量とコンデンサＣ４の静電容量を加算したものとなる。
同様に、スイッチＳＷ２は、入力信号Ｄ２がハイレベルのときオン状態となり、ローレベルのときオフ状態となり、スイッチＳＷ３は、入力信号Ｄ３がハイレベルのときオン状態となり、ローレベルのときオフ状態となり、スイッチＳＷ４は、入力信号Ｄ４がハイレベルのときオン状態となり、ローレベルのときオフ状態となる。
【００１７】
上記のように、入力信号Ｄ１〜Ｄ４のレベルに応じて、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４がそれぞれオン状態又はオフ状態となり、水晶振動子Ｘ１の他端と接地電位との間の静電容量が変化することとなる。このように水晶振動子Ｘ１の他端と接地電位との間の静電容量が変化すると、発振回路１の出力信号の周波数が変化する。すなわち、発振回路１は、入力信号Ｄ１〜Ｄ４のレベルに応じた周波数の出力信号を出力することとなる。なお、水晶振動子Ｘ１の他端と接地電位との間の静電容量が大きい程、出力信号の周波数は低くなり、水晶振動子Ｘ１の他端と接地電位との間の静電容量が小さい程、出力信号の周波数は高くなる。
ここで、発振回路１は、先に説明した水晶発振回路５１（図５参照）の可変容量ダイオードＶＣ５１をコンデンサＣ３〜Ｃ７で置き換えたものに相当し、コルピッツ型水晶発振回路に分類されるものである。
【００１８】
図２は、本発明の一実施形態に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。図２に示すように、この無線通信装置１０は、ＦＳＫ（Frequency Shift Keying）変調を用いたものであり、送受切替入力信号及び変調データに応じた周波数の信号を出力するための発振部１１を具備する。発振部１１は、水晶発振回路１と、ＡＮＤゲート回路３１と、記憶部３２とを含む。
【００１９】
図３は、発振部１１の内部構成を示す図である。図３においては、図１におけるスイッチ回路ＳＷ１、ＳＷ２として、スイッチ回路ＤＴＲ１を、スイッチ回路ＳＷ３、ＳＷ４として、スイッチ回路ＤＴＲ２をそれぞれ用いている。スイッチ回路ＤＴＲ１、ＤＴＲ２の各々は、ｎｐｎ型のトランジスタと、このトランジスタのベース〜エミッタ間を接続する第１の抵抗と、ベースに接続された第２の抵抗を２組含んだものであり、現在、市販されているものである。スイッチ回路ＤＴＲ１、ＤＴＲ２内の計４個のトランジスタのコレクタは、プルアップ抵抗Ｒ４〜Ｒ７を介して高電位側の電源電位ＶＤＤにそれぞれ接続されている。
記憶部３２は、６個（２行３列）のメモリセル４１と、インバータ（ＮＯＴゲート回路）４２、４３と、ＡＮＤゲート回路４４、４５とを含んでいる。インバータ４２及びＡＮＤゲート回路４４、４５の出力は、メモリセルの列を選択するアドレス線としての役割を果たすものである。
【００２０】
送受切替入力信号がローレベル（本実施形態においては、受信を表すものとする）の場合、インバータ４２の出力信号がハイレベルとなり、メモリセル４１の第１列目が選択されて読み出し線４８から読み出され、信号Ｄ３はローレベルとなり、信号Ｄ４はハイレベルとなる。一方、このとき、信号Ｄ１、Ｄ２はそれぞれローレベルとなる。従って、送受切替入力信号がローレベルの場合（受信する場合）、水晶振動子Ｘ１の他端と接地電位との間の静電容量は、コンデンサＣ３の静電容量とコンデンサＣ７の静電容量の和となる。
【００２１】
送受切替入力信号がハイレベル（本実施形態においては、送信を表すものとする）且つ変調データがローレベル（本実施形態においては、スペース信号を表すものとする）の場合、ＡＮＤゲート回路４４の出力信号がハイレベルとなり、メモリセル４１の第２列目が選択され、信号Ｄ３はハイレベルとなり、信号Ｄ４はローレベルとなる。一方、このとき、信号Ｄ１はハイレベルとなり、信号Ｄ２はローレベルとなる。従って、送受切替入力信号がハイレベル且つ変調データがローレベルの場合（スペース信号を送信する場合）、水晶振動子Ｘ１の他端と接地電位との間の静電容量は、コンデンサＣ３の静電容量とコンデンサＣ４の静電容量とコンデンサＣ６の静電容量の和となる。
【００２２】
送受切替入力信号がハイレベル且つ変調データがハイレベル（本実施形態においては、マーク信号を表すものとする）の場合、ＡＮＤゲート回路４５の出力信号がハイレベルとなり、メモリセル４１の第３列目が選択され、信号Ｄ３、Ｄ４はそれぞれハイレベルとなる。一方、このとき、信号Ｄ１、Ｄ２はそれぞれハイレベルとなる。従って、送受切替入力信号がハイレベル且つ変調データがハイレベルの場合（マーク信号を送信する場合）、水晶振動子Ｘ１の他端と接地電位との間の静電容量は、コンデンサＣ３〜Ｃ７の静電容量の和となる。
【００２３】
図４は、発振回路１の出力信号のスペクトラムレベルと周波数を表すグラフである。ここでは、発振回路１の出力信号は、図４中の実線で表される。なお、メモリセル４１（図３参照）の内容を書き換えることにより、図４中の点線で表されるスペクトラムレベル及び周波数を有する信号を発振回路１に出力させることも可能である。メモリセル４１の内容の書き換えは、アドレス線４７にメモリセルの列を選択するための信号を入力するとともに書き込み線４６に所望のデータ値を印加することにより、可能である。メモリセル４１の内容の書き換えは、無線通信装置１０の調整時（例えば、工場出荷時）に行うこととし、エンドユーザが無線通信装置１０を使用する時には書き換えなくても良いこととすることができる。
【００２４】
図４に示すように、受信時の周波数は、コンデンサ群２の中のコンデンサＣ３の静電容量によって概ね定まり、コンデンサ群３に含まれるコンデンサＣ６、Ｃ７によって微調整することができる。同様に、スペース信号送信時の周波数は、コンデンサ群２の中のコンデンサＣ３、Ｃ４の静電容量によって概ね定まり、コンデンサ群３に含まれるコンデンサＣ６、Ｃ７によって微調整することができる。また、マーク信号送信時の周波数は、コンデンサ群２の中のコンデンサＣ３〜Ｃ５の静電容量によって概ね定まり、コンデンサ群３に含まれるコンデンサＣ６、Ｃ７によって微調整することができる。
【００２５】
再び図２を参照すると、発振部１１の出力信号は、周波数逓倍回路１２において所定の倍率（例えば、８倍等）で逓倍され、パワーアンプ１３及びミキサ１９に入力される。
送受切替信号がハイレベル（送信）の場合、パワーアンプ１３の出力信号は、送受切替スイッチ１４を介してＲＦ（無線周波数帯）ローパスフィルタ１５に入力され、アンテナ１６を介して電波として発信される。
【００２６】
一方、送受切替信号がローレベル（受信）の場合、送受切替スイッチ１４は、ＲＦローパスフィルタ１５とＲＦバンドパスフィルタ１７との間を接続する。この場合、アンテナ１６を介して受信された受信信号は、ＲＦローパスフィルタ１５〜送受切替スイッチ１４〜ＲＦバンドパスフィルタ１７〜ローノイズアンプ１８を経由して増幅及び濾波され、ミキサ１９に入力される。ミキサ１９には、周波数逓倍回路１２の出力信号も入力されており、周波数逓倍回路１２の出力信号とローノイズアンプ１８の出力信号とがミキシングされ、ＩＦ（中間周波数帯）の信号となる。
ミキサ１９の出力信号は、ＩＦバンドパスフィルタ２０及びＩＦアンプ２１で濾波及び増幅され、復調器２２にて復調される。復調器２２の出力信号は、ベースバンドローパスフィルタ２３で濾波され、Ａ／Ｄコンバータ２４でディジタル信号に変換され、復調データとして出力される。
【００２７】
このように、発振回路１は、送受信切替入力信号及び／又は変調データに応じて、ＦＳＫ変調又は復調に必要な受信用、スペース信号送信用、又は、マーク信号送信用の３種類の周波数の信号を出力することができ、無線通信装置１０は、これらの信号を用いて、通信を行うことができる。発振回路１においては、製造時個体変動及び温度特性変動の少ない固定値コンデンサＣ３〜Ｃ７をスイッチ回路で選択切替接続しているため、従来の発振回路５１（図５参照）と比較して、温度特性変動の少ない安定した精度の良い周波数の信号を得ることができる。
また、メモリセル４１の内容を書き換えることにより、上記３種類の周波数を微調整することが可能である。
【００２８】
なお、受信用、スペース信号送信用、及び、マーク信号送信用の３種類の周波数の信号を出力するためにＰＬＬシンセサイザを用いた場合と比べると、素子数が少ないため、安価にすることができる。
また、図２及び図３において、記憶部３２及びＡＮＤゲート回路３１をマイクロコンピュータで構成することとすれば、発振回路を単純な構成にすることができる。
また、図３においては、トランジスタを利用したスイッチ回路ＤＴＲ１、ＤＴＲ２を用いているが、他の素子（例えば、ダイオード等）を利用したスイッチ回路を用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、水晶振動子を用いた発振回路において利用可能である。さらに、本発明は、そのような発振回路を用いた無線通信装置において利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態に係る発振回路の構成を示す図。
【図２】本発明の一実施形態に係る無線通信装置の構成を示す図。
【図３】図２の発振部１１の内部構成を示す図。
【図４】図３の発振部１１の出力信号の周波数等を示すグラフ。
【図５】従来の発振回路の構成を示す図。
【符号の説明】
【００３１】
１  発振回路、１０  無線通信装置、１１  発振部、１２  周波数逓倍回路、１３  パワーアンプ、１４  送受切替スイッチ、１５  ＲＦローパスフィルタ、１６  アンテナ、１７  ＲＦバンドパスフィルタ、１８  ローノイズアンプ、１９  ミキサ、２０  ＩＦバンドパスフィルタ、２１  ＩＦアンプ、２２  復調器、２３  ベースバンドローパスフィルタ、２４  Ａ／Ｄコンバータ
【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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