(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信信号を変調する変調器を含む送信回路と、
この送信回路に用いる単一の送信局部発振器と、
この送信局部発振器の発振周波数を送信周波数に変換する第１の分周器と、
受信信号を復調する復調器を含む受信回路と、
この受信回路に用いる単一の受信局部発振器と、
この受信局部発振器の発振周波数を受信周波数に変換する第２の分周器とを備え、
前記第１の分周器の分周比と第２の分周器の分周比とを異ならせるとともに、前記送信周波数および受信周波数とそれぞれの分周比とに基づいて前記送信局部発振器と受信局部発振器の各々の発振周波数を決定したことを特徴とする変復調装置。
【請求項２】
前記第２の分周器の分周比を前記第１の分周器の分周比より大きく設定したことを特徴とする請求項１に記載の変復調装置。
【請求項３】
前記送信回路と受信回路は共にダイレクトコンバージョン方式を採用したことを特徴とする請求項１または２に記載の変復調装置。
【請求項４】
前記受信回路にダイレクトコンバージョン方式を採用し、前記送信回路にシングルコンバージョン方式を採用したことを特徴とする請求項１または２に記載の変復調装置。
【請求項５】
前記送信回路は、前記変調器の出力を周波数変換する周波数変換器をさらに備え、前記第１の分周器は、前記送信局部発振器の発振周波数をそれぞれ前記変調器および前記周波数変換器に与える二つの周波数に変換する複数の分周器からなることを特徴とする請求項４に記載の変復調装置。
【請求項６】
送信信号を変調する変調器を含む送信回路と、
この送信回路に用いる単一の送信局部発振器と、
この送信局部発振器の発振周波数を送信周波数に変換する第１の分周器と、
受信信号を復調する復調器を含む受信回路と、
この受信回路に用いる単一の受信局部発振器と、
この受信局部発振器の発振周波数を受信周波数に変換する第２の分周器と、
ユーザに対する情報の表示を行う表示部およびユーザからの指示を入力する入力部を含むユーザインタフェース手段と、
送信すべき音声の音声信号としての入力および受信した音声信号の音声としての出力を行う音声入出力手段とを備え、
前記第１の分周器の分周比と第２の分周器の分周比とを異ならせるとともに、前記送信周波数および受信周波数とそれぞれの分周比とに基づいて前記送信局部発振器と受信局部発振器の各々の発振周波数を決定したことを特徴とする携帯無線機。
【請求項７】
前記第２の分周器の分周比を前記第１の分周器の分周比より大きく設定したことを特徴とする請求項６に記載の携帯無線機。
【請求項８】
前記送信回路と受信回路は共にダイレクトコンバージョン方式を採用したことを特徴とする請求項６または７に記載の携帯無線機。
【請求項９】
前記受信回路にダイレクトコンバージョン方式を採用し、前記送信回路にシングルコンバージョン方式を採用したことを特徴とする請求項６または７に記載の携帯無線機。
【請求項１０】
前記送信回路は、前記変調器の出力を周波数変換する周波数変換器をさらに備え、前記第１の分周器は、前記送信局部発振器の発振周波数をそれぞれ前記変調器および前記周波数変換器に与える二つの周波数に変換する複数の分周器からなることを特徴とする請求項９に記載の携帯無線機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線機に係り、特に携帯無線機の変復調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯無線機等の受信系で一つの局部発振器を用いる受信ダイレクトコンバージョン技術において、送信系でも一つの局部発振器だけを用いた場合、従来は、送信局部発振器周波数を送信周波数の２倍（変換係数Ａ／Ｂ＝１／２）、受信局部発振器周波数を受信周波数の２倍（変換係数Ｃ／Ｄ＝１／２）として用いることが多い。すなわちこの場合、送受信双方の局部発振器（局発）で同一の変換係数比（分周比）を用いることになる。この方式は、回路方式が簡易で回路規模が小さくて済むという利点がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように送信系および受信系で局部発振器を一つずつ用いる場合に、従来、二つの局部発振器を別々のモジュールに搭載したり別々のＩＣに内蔵させたりしていたために問題とならなかったが、近年、携帯電話機等の携帯無線機において装置の小型化のために両局部発振器を同一の小型モジュール内に近接して搭載したり、１チップ内に集積化したりする必要が生じてきた。このため、上記回路方式では局部発振器同士の干渉によって受信感度に致命的な悪影響を起こすおそれが顕在化した。
【０００４】
このような悪影響を回避するため、基板間や空間での干渉を抑える工夫が必要であり、例えば部品をシールドで覆ったり両局部発振器の物理的距離を大きく取る配置にしたりする措置が考えられる。しかし、この措置は基板設計の自由度・設計コスト・シールドコスト・量産性などの面でデメリットとなる。
【０００５】
なお、送信系の信号が受信系に対して悪影響を及ぼさないようにするダイレクトコンバージョン無線機として特開２００１−２３０６９５公報に記載のものが挙げられる。この技術は、送信系と受信系の局部発振器を共用することを前提としている点で本発明と根本的に異なる。送信系と受信系の局部発振器を共用することによる問題点としては、送受同時システム（Ｗ−ＣＤＭＡやｃｄｍａＯｎｅなどのＣＤＭＡ方式や、パケット対応ＰＤＣなどのＴＤＭＡ方式）において、強電界で受信するとその受信信号が局部発振器に漏れ込み、局部発振器の信号純度を劣化させ、送信系の特性（変調精度、隣接チャネル漏洩電力、スプリアス、など）に悪影響を及ぼす。また逆に、大信号を送信する場合、その送信信号が局部発振器に漏れ込み、局部発振器の信号純度を劣化させ、受信系の特性（受信感度、隣接チャネル選択度、スプリアスレスポンス、など）に悪影響を及ぼす。これを回避するためには、局部発振器への送信および受信信号の漏れ込みを低減させる工夫が必要となる。例えばバッファ回路を付加する措置が考えられるが、これは、回路規模・コスト・待受（通話）時間などの面でデメリットとなる。
【０００６】
本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、比較的簡単な構成により二つの局部発振器の間の干渉による悪影響を防止することができる変復調装置およびこれを用いた携帯無線機を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による変復調装置は、送信信号を変調する変調器を含む送信回路と、この送信回路に用いる単一の送信局部発振器と、この送信局部発振器の発振周波数を送信周波数に変換する第１の分周器と、受信信号を復調する復調器を含む受信回路と、この受信回路に用いる単一の受信局部発振器と、この受信局部発振器の発振周波数を受信周波数に変換する第２の分周器とを備え、前記第１の分周器の分周比と第２の分周器の分周比とを異ならせるとともに、前記送信周波数および受信周波数とそれぞれの分周比とに基づいて前記送信局部発振器と受信局部発振器の各々の発振周波数を決定したことを特徴とする。
【０００８】
この変復調装置において、第１の分周器は送信局部発振器の発振周波数を送信周波数に変換し、第２の分周器は受信局部発振器の発振周波数を受信周波数に変換する。第１の分周器の分周比と第２の分周器の分周比とを互いに異ならせる。これに伴って、送信局部発振器の発振周波数は送信周波数と第１の分周比とに基づいて決定され、受信局部発振器の発振周波数は受信周波数と第２の分周比とに基づいて決定される。
【０００９】
第１の分周器の分周比と第２の分周器の分周比とを異ならせることにより、後に詳述するように、両局部発振信号間の干渉が生じても受信品質の劣化を招来するような事態が回避される。
【００１０】
好ましくは、前記第２の分周器の分周比を前記第１の分周器の分周比より大きく設定する。これにより、受信局部発振器の発振周波数がより低く設定される。
【００１１】
前記送信回路は、前記変調器の出力を周波数変換する周波数変換器をさらに備え、前記第１の分周器は、前記送信局部発振器の発振周波数をそれぞれ前記変調器および前記周波数変換器に与える二つの周波数に変換する複数の分周器からなるよう構成することも可能である。
【００１２】
本発明による携帯無線機は、上記変復調装置を利用したものであり、送信信号を変調する変調器を含む送信回路と、この送信回路に用いる単一の送信局部発振器と、この送信局部発振器の発振周波数を送信周波数に変換する第１の分周器と、受信信号を復調する復調器を含む受信回路と、この受信回路に用いる単一の受信局部発振器と、この受信局部発振器の発振周波数を受信周波数に変換する第２の分周器と、ユーザに対する情報の表示を行う表示部およびユーザからの指示を入力する入力部を含むユーザインタフェース手段と、送信すべき音声の音声信号としての入力および受信した音声信号の音声としての出力を行う音声入出力手段とを備え、前記第１の分周器の分周比と第２の分周器の分周比とを異ならせるとともに、前記送信周波数および受信周波数とそれぞれの分周比とに基づいて前記送信局部発振器と受信局部発振器の各々の発振周波数を決定したことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１に、本発明による変復調装置をその付随的な要素とともに示す。この図において、変復調装置は、送信局部発振器１０４、受信局部発振器１０５、送信周波数変換回路（分周器）１０６、受信周波数変換回路（分周器）１０７、直交変調器１０８および直交復調器１０９により構成される。直交変調器１０８および直交復調器１０９は、各々、ベースバンド処理部１０１およびアンテナ共用器１０３に接続される。アンテナ共用器１０３はアンテナ１０２に接続される。
【００１５】
送信動作としては、ベースバンド処理部１０１から出力された送信ＩＱ信号と、送信局部発振器１０４で生成された局発信号が送信周波数変換回路１０６で周波数をＡ／Ｂ倍して送信周波数（Ｔｘ）と同じ周波数に変換された信号とを直交変調器１０８に入力して、この直交変調器１０８で直交変調された送信信号を生成する。この送信信号はアンテナ共用器１０３を経てアンテナ１０２へ給電され、無線通信を行う。ここで、送信ＩＱ信号を送信信号へ変換する際、送信用の局部発振器１０４を一つしか使っていない点、および、送信ＩＱ信号を直接、送信信号に変換する直交変調器を用いている点（ダイレクトコンバージョン）に留意されたい。
【００１６】
受信動作としては、アンテナ１０２で給電されてアンテナ共用器１０３を経た受信信号と、受信局部発振器１０５で生成された局発信号が受信周波数変換回路１０７で周波数をＣ／Ｄ倍して受信周波数（Ｒｘ）と同じ周波数に変換された信号とを、直交復調器１０９へ入力し、この直交復調器１０９にて受信ＩＱ信号を生成する。その受信ＩＱ信号はベースバンド処理部１０１へ入力され、無線通信を行う。ここで、受信信号を受信ＩＱ信号に変換する際、受信用の局部発振器を一つしか使っていない点、および、受信信号を直接、受信ＩＱ信号に変換する直交復調器を用いている点（ダイレクトコンバージョン）に留意されたい。
【００１７】
本実施の形態では、送信周波数変換回路１０６の分周比Ａ／Ｂと、受信周波数変換回路１０７の分周比Ｃ／Ｄとを異ならせる。利用可能な分周比としては、１／２、３／２、１／４、３／４、５／４、１／８、３／８等が挙げられる。（但し、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、本明細書において「分周」は周波数の低減のみならず増加させる周波数変換も含むものとする。）本実施の形態では、Ａ／Ｂとして３／４を用い、Ｃ／Ｄとして３／２を用いる。例えば送信周波数Ｔｘが１．９２ＧＨｚの場合、Ａ／Ｂが３／４であれば送信局部発振器１０４の発振周波数Ｆｔは、
Ｆｔ×３／４＝１．９２ＧＨｚ
と表せるから
Ｆｔ≒２．６ＧＨｚ
と決定される。
【００１８】
また、例えば受信周波数Ｒｘが２．１１ＧＨｚの場合、Ｃ／Ｄが３／２であれば受信局部発振器１０５の発振周波数Ｆｒは、
Ｆｒ×３／２＝２．１１ＧＨｚ
と表せるから
Ｆｒ≒１．４ＧＨｚ
と決定される。
【００１９】
このように本実施の形態では、受信周波数変換回路１０７の分周比Ｃ／Ｄを送信周波数変換回路１０６の分周比Ａ／Ｂより大きく設定している。これによって、受信局部発振器の発振周波数をより低く設定することができる。一般に局部発振器の発信周波数が高いほど回路の消費電力が増加する。また、後述する携帯電話機等の無線機への用途では連続待ち受け等の必要性から送信回路に比べて受信回路側の消費電力の低減がより望まれる。そこで、受信局部発振器の発振周波数が低くなるように両分周比の大小関係を設定している。
【００２０】
次に図２および図３により、受信周波数変換回路１０７の分周比Ｃ／Ｄを送信周波数変換回路１０６の分周比Ａ／Ｂと異ならせることの意義について説明する。
【００２１】
図２は、受信局部発振器１０５の発振出力が送信側に干渉する場合についての説明図である。ここでは、受信局部発振器１０５の発振周波数をＲｘＬｏと表し、送信局部発振器の発振周波数をＴｘＬｏと表す。受信局部発振器１０７の発振信号が送信局部発振器１０４の発振信号に漏れ込んで送信周波数変換回路１０６を通過すると、周波数Ａ／Ｂ＊ＲｘＬｏの信号が送信信号に混在し、この信号の一部は受信側に漏洩して直交復調器１０９に入力される。一方、受信局部発振器１０５の発振周波数ＲｘＬｏは受信局部発振器１０７の作用により、受信周波数Ｒｘに等しい周波数Ｃ／Ｄ＊ＴｘＬｏに変換される。もし、両分周比が等しい（Ａ／Ｂ＝Ｃ／Ｄ）ならば、受信局部発振周波数ＲｘＬｏが送信回路側から回り込んで受信された周波数Ａ／Ｂ＊ＲｘＬｏの信号が直交復調器１０９で復調されて出力されてしまうことになる。したがって、両分周比が等しい（Ａ／Ｂ＝Ｃ／Ｄ）とき、前述したような送受同時システムにおいて、受信特性が劣化することとなる。逆に両分周比が異なれば（Ａ／Ｂ≠Ｃ／Ｄ）、周波数Ａ／Ｂ＊ＲｘＬｏの信号は直交復調器１０９で復調出力されることはない。すなわち、送信局発信号に受信局発信号が漏れ込んだとしても、受信信号へ漏れ込んでしまう送信信号の周波数成分の中に、受信周波数帯域に当たる不要信号を発生させないような送受信局発信号の分周比を採用するので、受信品質の劣化を防ぐことができる。
【００２２】
図３は、送信局部発振器１０４の発振出力が受信側に干渉する場合についての説明図である。送信局部発振器１０４の発振信号が受信局部発振器１０５の発振信号に漏れ込んで受信局部発振器１０７を通過すると、周波数Ｃ／Ｄ＊ＴｘＬｏの信号が分周出力信号に混在する。一方、送信周波数Ｔｘ（＝Ａ／Ｂ＊ＲｘＬｏ）の送信信号が受信側に漏洩すると、両分周比が等しい（Ａ／Ｂ＝Ｃ／Ｄ）ならば、直交復調器１０９において、受信局部発振器１０７の出力に混在したＣ／Ｄ＊ＴｘＬｏと送信周波数Ｔｘ（＝Ａ／Ｂ＊ＲｘＬｏ）とが作用して、復調された受信信号に送信信号が混在してしまうことになる。しかし、受信局発信号に送信局発信号が漏れ込んだとしても、受信局発信号の周波数成分の中に、受信信号へ漏れ込んでしまう送信信号に当たる不要信号を発生させないような送受信局発信号の分周比を採用するので、受信品質の劣化を防ぐ効果がある。
【００２３】
このように本実施の形態では、両分周比を異ならせる（Ａ／Ｂ≠Ｃ／Ｄ）ので、上記のような局部発振信号の干渉が生じても受信品質の劣化を防止することができる。
【００２４】
図４は、送信回路をダイレクトコンバージョン方式からシングルコンバージョン方式に変更した場合の送信回路の構成例を示すものである。シングルコンバージョン方式では、送信ＩＱ信号を直交変調器１０８で直接的に送信周波数Ｔｘの送信信号に変換するのではなく、一旦中間周波数の信号に変換した後、周波数変換器１１３で再度周波数を送信周波数Ｔｘに変換するようにしたものである。この例においても、単一の送信局部発振器１０４を直交変調器１０８と周波数変換器１１３とに共用する。そのために、具体的には、送信局部発振器１０４の発振信号をまず分周比Ｉ／Ｊの送信周波数変換回路１１２に入力し、周波数をＩ／Ｊ倍に変換する。ついで、この周波数の信号を分周比Ｅ／Ｆの送信周波数変換回路１１０を介して周波数変換器１１３に供給する。一方、送信周波数変換回路１１２の同じ出力を分周比Ｇ／Ｈの送信周波数変換回路１１１を介して直交変調器１０８へ供給する。
【００２５】
直交変調器１０８に入力される信号は、送信局部発振器１０４の局発信号から見れば、その周波数を（Ｉ／Ｊ＊Ｇ／Ｈ）倍に変換した信号となる。一方、周波数変換器１１３に入力される信号は、送信局部発振器１０４の局発信号の周波数を（Ｉ／Ｊ＊Ｅ／Ｆ）倍に変換した信号となる。周波数変換器１１３では、二つの入力の和または差を取ることができる。すなわち、次式（１）（２）（３）のいずれかの関係式が成り立つように、Ｉ／Ｆ，Ｅ／ＦおよびＧ／Ｈを決定すれば、図４の左右の送信回路の送信信号生成過程は等価となる。
Ａ／Ｂ＝｜（Ｉ／Ｊ＊Ｅ／Ｆ）＋（Ｉ／Ｊ＊Ｇ／Ｈ）｜        …（１）
Ａ／Ｂ＝｜（Ｉ／Ｊ＊Ｅ／Ｆ）−（Ｉ／Ｊ＊Ｇ／Ｈ）｜        …（２）
Ａ／Ｂ＝｜−（Ｉ／Ｊ＊Ｅ／Ｆ）＋（Ｉ／Ｊ＊Ｇ／Ｈ）｜      …（３）
【００２６】
Ａ／Ｂ＝３／４に対応する分周比Ｉ／Ｊ、Ｇ／Ｈ、Ｅ／Ｆの組み合わせとしては、例えば、
Ｉ／Ｊ＝１／２
Ｇ／Ｈ＝１／２
Ｅ／Ｆ＝１
が挙げられる。この場合、上記式（１）が成立する。
【００２７】
この方式はいわゆるシングルコンバージョンであるが、送信用局部発振器を一つしか使わないという本発明の前提は崩れていない。受信系では元々ダイレクトコンバージョン方式を前提にしているため、図４のような等価変換は想定していない。
【００２８】
一般に直交変調器の構成は周波数変換器に比べて複雑であり、図４の右側に示したように両者を段階的に組み合わせることにより、直交変調器１０８をより低い周波数で作り込むことが可能となる。これは、消費電流低減の観点で有利である。また、不要な周波数成分を除去するフィルタを挿入する機会が直交変調器１０８の後段および周波数変換器１１３の後段の２段階で与えられるので、より適切なフィルタリングが行えるという利点もある。
【００２９】
図５は、図１の変復調装置を用いた携帯電話機のような携帯無線機１２０に応用した場合の装置の構成を示している。ベースバンド処理部１０１はユーザインターフェース処理部１２１を介して、ユーザに対する情報の表示を行う表示部１２３（例えば液晶表示装置等）およびユーザからの指示を入力する入力部１２５（例えばキー入力装置等）に接続される。これらの要素１２１，１２３，１２５は、本発明におけるユーザインタフェース手段を構成している。また、ベースバンド処理部１０１は、音声処理部１３１を介してマイクロフォン（マイク）１３３およびスピーカ１３５に接続され、音声の通話をサポートしている。これらの要素１３１，１３３，１３５は本発明における音声入出力手段を構成している。図示しないが、さらにデータ通信のための機能部等が追加されてもよい。
【００３０】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、種々の変形、変更が可能である。例えば、上記の説明で挙げた分周比や周波数の具体的な数値はあくまで例示であり、本発明はそれらに限定されるものではない。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、単一の送信局部発振器と単一の受信局部発振器の間で一方から他方へ局部発振信号が漏れ込んだとしても、送受信局発信号の変換係数比を採用することにより、受信感度等の受信品質の劣化を防止することができる。これにより、二つの局部発振器の配置の制約も軽減されるので、変復調装置の小型化に有利であり、ひいては携帯無線機のコンパクト化に寄与することが可能となる。また、比較的簡単な構成で、設計の自由度も向上するので、装置コストおよび設計コストの低減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による変復調装置をその付随的な要素とともに示すブロック図である。
【図２】受信局部発振器の発振出力が送信側に干渉する場合についての説明図である。
【図３】送信局部発振器の発振出力が受信側に干渉する場合についての説明図である。
【図４】本発明の実施の形態において、送信回路をダイレクトコンバージョン方式からシングルコンバージョン方式に変更した場合の送信回路の構成例を示す図である。
【図５】図１の変復調装置を用いた携帯電話機のような携帯無線機に応用した場合の装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０１…ベースバンド処理部、１０２…アンテナ、１０３…アンテナ共用器、１０４…送信局部発振器、１０５…受信局部発振器、１０６…送信周波数変換回路（分周器）、１０７…受信周波数変換回路（分周器）、１０８…直交変調器、１０９…直交復調器、１１０，１１１…送信周波数変換回路、１１３…周波数変換器、１２０…携帯無線機、１２１…ユーザインターフェース処理部、１２３…表示部、１２５…入力部、１３１…音声処理部、１３３…マイクロフォン、１３５…スピーカ
【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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