(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御入力を時間積分して得られたその積分値が、所定の範囲を超えたどうかを検出し、所定の範囲を超えたのを検出したとき基準信号を分周する分周比を１周期だけ変更するとともに、前記積分値を所定の初期値に再設定するとともに、前記積分値に応じて前記分周出力を所定の割合で移相することを特徴とする周波数可変方式。
【請求項２】
基準信号が入力され、その基準信号を分周制御により設定した所定の分周比で分周して出力する分周器と、
制御入力を時間積分して出力するとともに、積分制御により出力値を所定の値に設定する積分器と、
前記積分器の出力が所定の範囲を越えた場合に、前記積分器の出力が所定の範囲を越えた方向に応じて、前記分周器の分周比を次の１周期の分周動作のみ所定の分周比を変更するように分周制御するとともに、前記積分器の出力を、所定の範囲を越えた方向に応じた所定の値に設定するよう積分制御する制御手段と、
前記積分器の出力を移相制御信号とし、前記分周器の出力を移相制御信号に応じて所定量移相する移相器と
を備えたことを特徴とする電圧制御発振器。
【請求項３】
前記基準信号に基づき、前記制御手段により１周期の分周動作のみ分周比を変更するよう分周制御したときの前記分周器の出力の移相量と、前記積分器の出力が所定の範囲を越えた方向に応じて所定の値に設定するよう積分制御したときの前記積分器の出力変化による前記移相器の移相量の変化量が一致するように調整する調整手段を備えてなることを特徴とする請求項１記載の電圧制御発振器。
【請求項４】
基準信号が入力され、その基準信号を分周制御により設定した所定の分周比で分周して出力する分周器と、
制御入力を時間積分して出力するとともに、積分制御により出力値を所定の値に設定する積分器と、
前記積分器の出力が所定の範囲を越えた場合に、前記積分器の出力が所定の範囲を越えた方向に応じて、前記分周器の分周比を次の１周期の分周動作のみ所定の分周比を変更するように分周制御するとともに、前記積分器の出力を、所定の範囲を越えた方向に応じた所定の値に設定するよう積分制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記積分器の出力と基準レベルとを比較するコンパレータを備え、前記基準信号に基づき、前記制御手段により１周期の分周動作のみ分周比を変更するよう分周制御したときの前記分周器の出力の移相量と、前記積分器の出力が所定の範囲を越えた方向に応じて所定の値に設定するよう積分制御したときの前記積分器の出力変化による前記移相器の移相量の変化量が一致するように、前記基準レベルを調整する調整手段を備えてなることを特徴とする電圧制御発振器。
【請求項５】
基準信号が入力され、その基準信号を分周制御により設定した所定の分周比で分周して出力する分周器と、
制御入力を時間積分して出力するとともに、積分制御により出力値を所定の値に設定する積分器と、
前記積分器の出力が所定の範囲を越えた場合に、前記積分器の出力が所定の範囲を越えた方向に応じて、前記分周器の分周比を次の１周期の分周動作のみ所定の分周比を変更するように分周制御するとともに、前記積分器の出力を、所定の範囲を越えた方向に応じた所定の値に設定するよう積分制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記積分器の出力と基準レベルとを比較するコンパレータを備え、前記基準信号をもとにし、前記制御手段により１周期の分周動作のみ分周比を変更するよう分周制御したときの前記分周器の出力の移相量と、前記積分器の出力が所定の範囲を越えた方向に応じて所定の値に設定するよう積分制御したときの前記積分器の出力変化による移相器の移相量の変化量が一致するように、前記積分器の出力変化による前記移相器の移相量の変化量を調整する調整手段を備えてなることを特徴とする電圧制御発振器。
【請求項６】
送信側でスペクトラム拡散された信号を受信し、該受信信号を、送信側でスペクトラム拡散に使用したものと同じ拡散符号を発生させる拡散符号発生手段と、
受信機で発生させる前記拡散符号の位相と受信した信号を拡散している前記拡散符号の位相との位相差を検出する位相誤差検出手段と、
前記位相誤差検出手段の出力を電圧制御発生器の制御入力とし、該電圧制御発生器の出力で前記拡散符号発生手段の拡散信号の発生速度を制御することで、前記受信機で発生させる拡散信号の位相と受信した信号を拡散している拡散信号の位相とを一致させるように制御を行う制御手段とを備え、
前記電圧制御発生器は、基準信号を入力し、該基準信号を分周制御により設定した所定の分周比で分周して出力する分周器と、前記位相誤差検出手段により検出された位相差を時間積分して出力するとともに、積分制御により出力を所定の値に設定する積分器と、前記積分器の出力が所定の範囲を越えた場合に越えた方向に応じて、前記分周器の分周比を次の１周期の分周動作のみ所定の分周比を変更するように分周制御するとともに、前記積分器の出力を所定の範囲を越えた方向に応じた値に設定するよう積分制御する手段とからなり、
前記電圧制御発生器の出力と前記拡散符号発生手段との間に移相器を設置したことを特徴とするスペクトラム拡散通信の受信機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、周波数可変方式及びその方式を用いた電圧制御発振器に係り、特にスペクトラム拡散通信の受信機における、スペクトラム逆拡散手段での拡散符号符号発生器を駆動する電圧制御発振器に適応するのに適した周波数可変方式及びその方式を用いた電圧制御発振器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０に、従来の電圧制御発振器を用いたスペクトラム拡散通信の受信機のブロックを示す。図において、１０１はアンテナ、１０２は増幅器、１０３はミキサー、１０４は増幅器、１０５は基準信号源、１０６は基準信号源１０５用の水晶振動子、１０７は逆拡散器、１０８は拡散符号発生器、１０９は拡散符号発生器１０８を駆動するクロック発生を発生させる電圧制御発振器、１１０は電圧制御発振器１０９用の水晶振動子、１１１は受信信号を拡散している拡散符号と拡散符号発生器１０８で発生させる拡散符号との位相誤差検出する位相誤差検出器、１１２は受信した信号のベースバンド処理部、１１３はベースバンド処理部で使うクロック発生用の水晶振動子、１１４は出力端子である。そして、受信信号のスペクトラム逆拡散を行う逆拡散部１２０は、逆拡散器１０７、拡散符号発生器１０８、電圧制御発振器１０９、位相誤差検出器１１１で構成している。
【０００３】
アンテナ１０１で受信された受信信号は、ミキサー１０３で受信信号より低い周波数帯に周波数変換し、逆拡散部１２０でスペクトラム逆拡散した後、ベースバンド処理部１１２で所定の処理を行い、出力端子１１４に出力する。
【０００４】
さて、図１０で示す従来の電圧制御発振器１０９を用いたスペクトラム拡散通信の受信機では、３個の水晶振動子１０６，１１０，１１３を使用している。これら水晶振動子は、回路の集積化を行っても、集積回路の外付け部品となるため、受信機の小型化や低価格化を図るためには、複数の水晶振動子を共用して必要な水晶振動子の数を減らす必要がある。
【０００５】
しかしながら、電圧制御発振器１０９を用いたスペクトラム拡散通信の受信機では、拡散符号発生器１０８の駆動クロックを発生させる電圧制御発振器１０９の発振周波数は可変できなければならず、固定周波数の基準信号が必要な、基準信号源１０５用の水晶振動子１０６やベースバンド処理部で使うクロック発生用の水晶振動子１１３とは共用できないため、それぞれ独自に設けなければならないという欠点があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来のスペクトラム拡散通信の受信機では、拡散符号発生器の駆動クロックを発生させる電圧制御発振器の発振周波数は可変が必要で、固定周波数の基準信号を必要とする基準信号源用の水晶振動子やベースバンド処理部で使うクロック発生用の水晶振動子とは共用できず独自に設ける必要があった。
【０００７】
この発明は、発振周波数が変化する電圧制御発振器を構成する水晶振動子を、固定周波数を発生させる発振器の水晶振動子と共用して、必要な水晶振動子の数を減らして、受信機を小型化、低価格化することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために、この発明では、制御入力を時間積分して得られたその積分値が、所定の範囲を超えたどうかを検出し、所定の範囲を超えたのを検出したとき基準信号を分周する分周比を１周期だけ変更するとともに、積分値を所定の初期値に再設定するとともに、積分値に応じて分周出力を所定の割合で移相している。
【０００９】
これを、スペクトラム拡散通信の受信機の電圧制御発振器として用いた場合、拡散符号発生器の駆動クロック発生を発生させる電圧制御発振器用の水晶振動子と、固定周波数の基準信号となる基準信号源の水晶振動子やベースバンド処理部で使うクロック発生用の水晶振動子とを共用することができるため、必要な水晶振動子の数を減らすことができ、受信機の小型化、低価格化が可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、この発明の電圧制御発振器の第１の実施の形態について説明するためのブロック図である。図１において、１１は分周器、１２は積分器、１３は分周器１１の分周比や積分器１２の初期値を設定する制御部、２１は基準信号を供給する入力端子子、２２は制御信号を供給する制御端子、２３は出力端子である。
図２は、制御部１３の動作について説明するためのフローチャートである。すなわち、制御部１３では、３２における積分器１２の出力の判定で示すように、積分器１２の出力を、ある２つのレベルＨおよびＬを比較する。その出力がＨレベル以上、ＨとＬレベルの間、Ｌレベル以下の３つの場合に応じ、Ｈレベル以上の場合は、３３に示すように分周器１１の分周比を１回の分周動作のみ５分周になるように設定するとともに、３４のように積分器１２の出力をＬレベルになるようにセットする。ＨとＬレベルの間の場合は、３５で示すように分周器１１の分周比は６分周のままの設定を保持し、Ｌレベルの以下の場合は、３６で示すように分周器１１の分周比を１回の分周動作のみ７分周となるように設定するとともに、３７のように積分器１２の出力をＨレベルになるようにセットするように動作する。
【００１１】
次に図３〜図５の信号波形図を用いて、図１に示すこの発明の第１の実施の形態による実施例について説明する。なお、図３〜図５は、それぞれ分周器１１の分周比が通常６分周、制御部１３による制御により、ある１周期だけ５分周または７分周になるよう設定した場合の、図１の各部分の信号波形図である。
【００１２】
まず、図３を用いて、図１に示すこの発明による電圧制御発振器の第１の実施例について説明する。図１の制御端子２２に供給される制御信号が、図３（ａ）のように０の場合を考えると、積分器１２の出力は、図３（ｂ）のように、ある値に固定されたままである。この場合は、制御部１３は、分周器１１の分周比を通常の６分周のままで固定するため、図３（ｄ）のように分周器１１の出力は、基準信号を単純に６分周したものになる。
【００１３】
さて、制御入力が、図４（ａ）のように正の値になった場合を考えると、積分器１２の出力は、図４（ｂ）のように、時間とともに上昇することになる。この積分器１２の出力が、図４（ｂ）のＨで示す所定のレベルに達するのを制御部１３で検出して、分周器１１の分周比を１次の分周１回だけ５分周になるように制御するともに、積分器１２の出力を図４（ｂ）でＬで示す値に設定する。
【００１４】
このように動作することで、積分器１２の出力は、図４（ｂ）のＬとＨの間を時間とともに鋸歯状に変化し、分周器１１は、通常６分周のところ、積分器１２の出力がＨからＬに移るたびに分周器１１が１回の分周だけ５分周となり、基準信号の１周期分だけ出力端子２３からの出力の位相が進んでいく。これは、基準信号を固定的に６分周した信号を基準にすると、出力端子２３からの出力の周波数が高いということである。このように制御入力が正の値の場合、出力の周波数が高くなる。
【００１５】
また、制御入力が、図５（ａ）のように負の値になった場合を考えると、積分器１２の出力は、図５（ｂ）のように、時間とともに下降することになる。この積分器１２の出力が、図５の（ｂ）のＬで示す所定のレベルに達するのを制御部１３で検出して、分周器１１の分周比を１次の分周１回だけ７分周になるように制御するともに、積分器１２の出力を図５（ｂ）でＨで示す値に設定する。
【００１６】
このように動作することで、積分器１２の出力は、図５（ｂ）のＬとＨの間を時間とともに図４の場合とは逆の鋸歯状に変化し、分周器１１は、通常６分周のところ、積分器１２の出力がＬからＨに移るたびに分周器１１が１回の分周だけ７分周となり、基準信号の１周期分だけ出力端子２３からの出力の位相が遅れていく。これは、基準信号を固定的に６分周した信号を基準にすると、出力端子２３からの出力の周波数が低いということである。このように制御入力が負の値の場合、出力の周波数が低くなる。
【００１７】
このように、図１で示すこの発明による電圧制御発振器では、基準入力をある固定の分周比で分周した周波数を中心周波数とし、制御入力により出力周波数が変化する電圧制御発振器が実現されている。この基準信号は、固定周波数でよいので、他の固定周波数発振器の信号を共用することができるため、この中心周波数の精度に水晶振動子の精度が求められる場合でも、この電圧制御発振器専用の水晶振動子を設ける必要がない。
【００１８】
図６は、この発明の第２の実施の形態について説明するためのブロック図である。図１と同一機能の部分には同一の符号を付して説明する。この実施の形態では、図１の電圧制御発振器の出力に移相器を設けて、位相の変化を連続的に行うようにしたものである。すなわち、図１の電圧制御発振器の出力である、分周器１１の出力を移相器１４に供給し、この移相器１４の出力を出力端子２３に導出する。さらに積分器１２の出力に基づいて移相器１４を制御する。
【００１９】
図７は、図６の分周器１１の分周比が通常６分周、制御部１３による制御により、ある１周期だけ５分周または７分周になるよう設定した場合の、各部分の信号波形図である。
【００２０】
図６の（ｄ）部が、電圧制御発振器の出力になるのは、図１で示すこの発明の実施の形態の場合と同じある。電圧制御発振器の出力を移相器１４を通し、その移相量を積分器１２の出力で制御することにより、積分器１２の出力に対する、出力の位相変化を連続的に行なわせることができる。
【００２１】
いま、制御入力が、図７（ａ）のように正の値になった場合について考える。このとき積分器１２の出力は、図７（ｂ）のように時間とともに上昇することになる。この積分器１２の出力が、図７（ｂ）のＨで示す所定のレベルに達するのを制御部１３で検出して、分周器１１の分周比を１次の分周１回だけ５分周になるように制御するともに、積分器１２の出力を図７（ｂ）でＬで示す値に設定する。
【００２２】
このように動作することで、積分器１２の出力は、図７（ｂ）のＬとＨの間を時間とともに鋸歯状に変化する。分周器１１は、通常６分周のところ、積分器１２の出力がＨからＬに移るたびに分周器１１が１回の分周だけ５分周となり、図７（ｄ）に示すように基準信号の１周期分だけ出力端子２３からの出力の位相が進んでいく。
【００２３】
このとき、積分器１２の出力のＨからＬの変化で移相器１４の移相量の変化が、図７（ｅ）のようにちょうど基準信号１クロック分になるよう移相器１４の移相制御感度を設定すれば、分周器１１の分周比が１回の分周動作だけ５分周になったときの、基準信号１クロック分の瞬間的な位相変化を、移相器１４の基準信号１クロック分の位相量の変化でほぼ吸収させ、図７（ｆ）のような出力を得ることができる。
【００２４】
なお、図７で示すのは、周波数が高くなる場合での説明であるが、周波数が低くなる場合も、同様の動作で基準信号１クロック分の瞬間的な位相変化を、移相器１４の基準信号の１クロック分の位相量の変化で、ほぼ吸収できるのは当然のことである。
【００２５】
この実施の形態では、基準入力をある固定の分周比で分周した周波数を中心周波数とし、制御入力により出力周波数が変化するのはもちろん位相の連続的に変化する電圧制御発振器が実現できる。この基準信号は、固定周波数でよく、他の固定周波数発振器の信号を共用できるため、この中心周波数の精度に水晶振動子の精度が求められる場合でも、この電圧制御発振器の専用の水晶振動子を設ける必要がない。
【００２６】
図８は、この発明の第３の実施の形態について説明するためのブロック図である。この実施の形態は基準信号に基づき、制御部１３や移相器１４を制御し、これらの設定を行う調整器１５を設けた構成部分が図６と異なる。
【００２７】
この実施の形態では、調整器１５を設けることにより、基準信号の周波数自体が変化する場合や、移相器１４の移相感度がばらついたときでも、正しく移相器１４での制御入力の変化を、基準入力をある固定の分周比で分周した周波数を中心周波数とし、制御入力により出力周波数を変化させる電圧制御発振器が実現できる。
【００２８】
図９は、この発明の電圧制御発振器を用いてスペクトラム拡散通信の受信機を構成した、この発明の第４の実施の形態について説明するためのブロック図である。なお、図１０の従来のスペクトラム拡散通信の受信機について説明した場合と、同一機能のものには、同一の符号を付して説明する。
【００２９】
図９において、１０１はアンテナ、１０２は増幅器、１０３はミキサー、１０４は増幅器、１０５は基準信号源、１０６は基準信号源１０５用の水晶振動子、１０７は逆拡散器、１０８は拡散符号発生器、１１１は受信信号を拡散している拡散符号と拡散符号発生器で発生させる拡散符号との位相誤差検出する位相誤差検出器、１１２は受信した信号のベースバンド処理部、１１４は出力端子である。そして、受信信号のスペクトラム逆拡散を行う逆拡散部１２０は、逆拡散器１０７、拡散符号発生器１０８、位相誤差検出器１１１と、この発明のよる電圧制御発振器１２１で構成されている。
【００３０】
アンテナ１０１で受信された受信信号は、ミキサー１０３で受信信号より低い周波数帯に周波数変換し、逆拡散部１２０でスペクトラム逆拡散した後、ベースバンド処理部１１２で所定の処理を行い、出力端子１１４より出力する。逆拡散部１２０の中の電圧制御発振器として、この発明のよる電圧制御発振器１２１を用いることにより、１つの水晶発振器１０８を、逆拡散部１２０の電圧制御発振器１２１やベースバンド処理部のクロック発生器と共用することができる。
【００３１】
このように、この発明の電圧制御発振器を用いたスペクトラム拡散通信の受信機では、拡散符号発生器の駆動クロック発生を発生させる電圧制御発振器用の水晶振動子と、固定周波数の基準信号となる基準信号源の水晶振動子やベースバンド処理部で使うクロック発生用の水晶振動子を共用でき、必要な水晶振動子の数を減らして受信機の小型化や低価格化に寄与する。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明では、基準入力をある固定の分周比で分周した周波数を中心周波数とし、制御入力により出力周波数が変化させることのできる電圧制御発振器が実現できる。この電圧制御発振器を用いてスペクトラム拡散通信の受信機を構成すれば、拡散符号発生器の駆動クロック発生を発生させる電圧制御発振器用の水晶振動子を、固定周波数の基準信号となる基準信号源の水晶振動子やベースバンド処理部で使うクロック発生用の水晶振動子とを共用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態について説明するためのブロック図。
【図２】図１の動作について説明するためのフローチャート。
【図３】図１の動作について説明するための信号波形図。
【図４】図１の動作について説明するための信号波形図。
【図５】図１の動作について説明するための信号波形図。
【図６】この発明の第２の実施の形態について説明するためのブロック図。
【図７】図６の動作について説明するための信号波形図。
【図８】この発明の第２の実施の形態について説明するためのブロック図。
【図９】スペクトラム拡散通信の受信機に、この発明を用いた場合の実施の形態について説明するためのブロック図。
【図１０】電圧制御発振器を用いた、従来のスペクトラム拡散通信の受信機について説明するためのブロック図。
【符号の説明】
１１…分周器、１２…積分器、１３…制御部、１４…移相器、１５…調整器、１０７…逆拡散器、１０８…拡散符号発生器、１１１…位相誤差検出器、１２０…逆拡散部、１２１…電圧制御発振器。
【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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【図９】
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【図１０】
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