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技術 無線送信回路

出願人 パナソニック電工株式会社
発明者 林雅則杉野聡辻本豊彦末広善文
出願日 2004年4月23日 (16年8ヶ月経過) 出願番号 2004-128275
公開日 2005年11月4日 (15年1ヶ月経過) 公開番号 2005-311861
状態 特許登録済
技術分野 時分割方式以外の多重化通信方式 直流方式デジタル伝送 送信機
主要キーワード グラウンド側 アンテナ駆動用 周期タイミング パルス信号列 アンテナ駆動回路 インパルス状 無線送信回路 ウルトラワイドバンド
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図面 (18)

課題

パルスを用いて通信を行う無線通信において、アンテナを駆動するための消費電流を低減することができる無線送信回路を提供する。

解決手段

オンされることによりコンデンサC1を介してアンテナAN1に接続された差動出力変換素子L1に過渡電流を供給するトランジスタP1と、オンされることによりトランジスタP1差動出力変換素子L1にに供給される過渡電流をバイパスするトランジスタN1と、送信信号SDに応じてアンテナAN1から正極性のパルスを放射させるべくトランジスタP1をオンさせ、通信に用いるパルスの時間幅に応じた遅延時間だけ遅延させてトランジスタN1をオンさせる遅延回路3とを備えた。

概要

背景

近年、高速無線伝送方式の一つとして、所定の周期タイミングに同期したパルス信号からなるパルス信号列を用いて超広帯域通信を行うウルトラワイドバンド(UWB:Ultra Wide Band)通信方式が注目されている。UWB通信は、搬送波を用いず、例えばパルス幅が1nsec以下等の極めて細かい短パルス信号からなるパルス信号列を用いて通信を行うものである(例えば、特許文献1参照。)。

図16は、背景技術に係るUWB通信に用いられる無線送信回路を示す回路図である。図16に示す無線送信回路は、LCR(Large-Current Radiator)アンテナを駆動するHブリッジ方式のアンテナ駆動回路で、電源グラウンドとの間に、PMOSトランジスタP101とNMOSトランジスタN101との直列回路と、PMOSトランジスタP102とNMOSトランジスタN102との直列回路とが接続され、トランジスタP101とトランジスタN101との接続点と、トランジスタP102とトランジスタN102との接続点との間にLCRアンテナ105が接続されている。

図17は、図16に示す無線送信回路の動作の一例を説明するための説明図である。まず、トランジスタP101及びP102がオン、トランジスタN101及びN102がオフしている状態では、LCRアンテナ105にはアンテナ電流Iantは流れない。次に、トランジスタP101及びN102がオン、トランジスタP102及びN101がオフにされると、LCRアンテナ105に、アンテナ電流Iantとして正方向の電流+Iが流れ、アンテナ電流Iantの立ち上がり時にLCRアンテナ105から正極性のパルス信号が放射される。

次に、トランジスタN101及びN102がオン、トランジスタP101及びP102がオフされるとアンテナ電流Iantが電流+Iからゼロに変化し、アンテナ電流Iantの立ち下がり時にLCRアンテナ105から負極性のパルス信号が放射される。この場合、正極性のパルス信号と、その後に放射された負極性のパルス信号との組み合わせにより、送信データにおける「1」が表されている。

次に、トランジスタP102及びN101がオン、トランジスタP101及びN102がオフにされると、LCRアンテナ105に、アンテナ電流Iantとして負方向の電流−Iが流れ、アンテナ電流Iantの立ち下がり時にLCRアンテナ105から負極性のパルス信号が放射される。次に、トランジスタP101及びP102がオン、トランジスタN101及びN102がオフされるとアンテナ電流Iantが電流−Iからゼロに変化し、アンテナ電流Iantの立ち上がり時にLCRアンテナ105から正極性のパルス信号が放射される。この場合、負極性のパルス信号と、その後に放射された正極性のパルス信号との組み合わせにより、送信データにおける「0」が表されている。

このように、UWB通信では、例えば、送信データの「1」「0」に対応してパルス信号の極性反転することにより、データを表現している。このとき、パルス信号の時間幅は、300ps〜500ps程度となる。
特開2002−335188号公報

概要

パルスを用いて通信を行う無線通信において、アンテナを駆動するための消費電流を低減することができる無線送信回路を提供する。オンされることによりコンデンサC1を介してアンテナAN1に接続された差動出力変換素子L1に過渡電流を供給するトランジスタP1と、オンされることによりトランジスタP1差動出力変換素子L1にに供給される過渡電流をバイパスするトランジスタN1と、送信信号SDに応じてアンテナAN1から正極性のパルスを放射させるべくトランジスタP1をオンさせ、通信に用いるパルスの時間幅に応じた遅延時間だけ遅延させてトランジスタN1をオンさせる遅延回路3とを備えた。

目的

本発明は、このような問題に鑑みて為された発明であり、パルスを用いて通信を行う無線通信において、アンテナを駆動するための消費電流を低減することができる無線送信回路を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

パルスを用いて通信を行う無線通信用アンテナに、送信信号に応じたアンテナ電流を流す無線送信回路であって、オンされることにより第1のコンデンサを介して前記アンテナに過渡電流を供給する第1のスイッチング素子と、オンされることにより前記第1のコンデンサから前記アンテナに供給される過渡電流をバイパスする第2のスイッチング素子と、前記送信信号に応じて前記アンテナから正極性のパルスを放射させるべく前記第1のスイッチング素子をオンさせ、前記パルスの時間幅に応じた第1の遅延時間だけ遅延させて前記第2のスイッチング素子をオンさせる制御部とを備えたことを特徴とする無線送信回路。

請求項2

前記第2のスイッチング素子は、MOSトランジスタであり、前記MOSトランジスタのソースドレイン間電圧を上昇させる電圧印加回路をさらに備え、前記MOSトランジスタは、ソース−ドレイン間電流によって前記過渡電流をバイパスするものであることを特徴とする請求項1記載の無線送信回路。

請求項3

オンされることにより前記第1のコンデンサを放電させる第3のスイッチング素子をさらに備え、前記制御部は、前記第1のスイッチング素子をオフさせた後に前記第3のスイッチング素子をオンさせるものであることを特徴とする請求項1又は2記載の無線送信回路。

請求項4

前記第1のスイッチング素子は、所定のアンテナ駆動用電圧を供給する電源部と前記第1のコンデンサとの間に介設され、前記制御部は、前記送信信号に応じて前記アンテナ駆動用電圧を変化させるものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の無線送信回路。

請求項5

前記第2のスイッチング素子は、オンされることにより前記第1のコンデンサから前記アンテナに供給される過渡電流をバイパスすると共に前記アンテナに前記過渡電流とは逆方向の電流を供給するものであり、オンされることにより第2のコンデンサを介して前記アンテナに前記過渡電流と同一方向の過渡電流を供給する第4のスイッチング素子をさらに備え、前記制御部は、前記送信信号に応じて前記第1のスイッチング素子をオンさせ、前記第1の遅延時間だけ遅延させて前記第2のスイッチング素子をオンさせ、さらに前記パルスの時間幅に応じた第2の遅延時間だけ遅延させて前記第4のスイッチング素子をオンさせるものであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の無線送信回路。

請求項6

前記制御部は、ゲート遅延を用いて前記遅延時間を生成するものであることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の無線送信回路。

請求項7

オンされることにより第3のコンデンサを介して前記アンテナに前記過渡電流とは逆方向の過渡電流を供給する第5のスイッチング素子と、オンされることにより前記第3のコンデンサから前記アンテナに供給される過渡電流をバイパスする第6のスイッチング素子とを備え、前記制御部は、前記送信信号に応じて前記アンテナから負極性のパルスを放射させるべく前記第5のスイッチング素子をオンさせ、前記第1の遅延時間だけ遅延させて前記第6のスイッチング素子をオンさせることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の無線送信回路。

技術分野

0001

本発明は、パルスを用いて通信を行う無線送信回路に関する。

背景技術

0002

近年、高速無線伝送方式の一つとして、所定の周期タイミングに同期したパルス信号からなるパルス信号列を用いて超広帯域な通信を行うウルトラワイドバンド(UWB:Ultra Wide Band)通信方式が注目されている。UWB通信は、搬送波を用いず、例えばパルス幅が1nsec以下等の極めて細かい短パルス信号からなるパルス信号列を用いて通信を行うものである(例えば、特許文献1参照。)。

0003

図16は、背景技術に係るUWB通信に用いられる無線送信回路を示す回路図である。図16に示す無線送信回路は、LCR(Large-Current Radiator)アンテナを駆動するHブリッジ方式のアンテナ駆動回路で、電源グラウンドとの間に、PMOSトランジスタP101とNMOSトランジスタN101との直列回路と、PMOSトランジスタP102とNMOSトランジスタN102との直列回路とが接続され、トランジスタP101とトランジスタN101との接続点と、トランジスタP102とトランジスタN102との接続点との間にLCRアンテナ105が接続されている。

0004

図17は、図16に示す無線送信回路の動作の一例を説明するための説明図である。まず、トランジスタP101及びP102がオン、トランジスタN101及びN102がオフしている状態では、LCRアンテナ105にはアンテナ電流Iantは流れない。次に、トランジスタP101及びN102がオン、トランジスタP102及びN101がオフにされると、LCRアンテナ105に、アンテナ電流Iantとして正方向の電流+Iが流れ、アンテナ電流Iantの立ち上がり時にLCRアンテナ105から正極性のパルス信号が放射される。

0005

次に、トランジスタN101及びN102がオン、トランジスタP101及びP102がオフされるとアンテナ電流Iantが電流+Iからゼロに変化し、アンテナ電流Iantの立ち下がり時にLCRアンテナ105から負極性のパルス信号が放射される。この場合、正極性のパルス信号と、その後に放射された負極性のパルス信号との組み合わせにより、送信データにおける「1」が表されている。

0006

次に、トランジスタP102及びN101がオン、トランジスタP101及びN102がオフにされると、LCRアンテナ105に、アンテナ電流Iantとして負方向の電流−Iが流れ、アンテナ電流Iantの立ち下がり時にLCRアンテナ105から負極性のパルス信号が放射される。次に、トランジスタP101及びP102がオン、トランジスタN101及びN102がオフされるとアンテナ電流Iantが電流−Iからゼロに変化し、アンテナ電流Iantの立ち上がり時にLCRアンテナ105から正極性のパルス信号が放射される。この場合、負極性のパルス信号と、その後に放射された正極性のパルス信号との組み合わせにより、送信データにおける「0」が表されている。

0007

このように、UWB通信では、例えば、送信データの「1」「0」に対応してパルス信号の極性反転することにより、データを表現している。このとき、パルス信号の時間幅は、300ps〜500ps程度となる。
特開2002−335188号公報

発明が解決しようとする課題

0008

ところで、上述のようなHブリッジ方式のアンテナ駆動回路においては、LCRアンテナ105から正極性のパルス信号を放射してから負極性のパルス信号を放射するまで、及びLCRアンテナ105から負極性のパルス信号を放射してから正極性のパルス信号を放射するまでの間、LCRアンテナ105には、それぞれ+I、及び−Iの直流電流が流れ続ける。そのため、LCRアンテナ105を駆動するための消費電流が増大するという不都合があった。特に、電池によって動作する無線送信回路においては、消費電流の増大は電池寿命の低下を招くため、影響が顕著である。

0009

本発明は、このような問題に鑑みて為された発明であり、パルスを用いて通信を行う無線通信において、アンテナを駆動するための消費電流を低減することができる無線送信回路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

0010

上述の目的を達成するために、本発明に係る無線送信回路は、パルスを用いて通信を行う無線通信用のアンテナに、送信信号に応じたアンテナ電流を流す無線送信回路であって、オンされることにより第1のコンデンサを介して前記アンテナに過渡電流を供給する第1のスイッチング素子と、オンされることにより前記第1のコンデンサから前記アンテナに供給される過渡電流をバイパスする第2のスイッチング素子と、前記送信信号に応じて前記アンテナから正極性のパルスを放射させるべく前記第1のスイッチング素子をオンさせ、前記パルスの時間幅に応じた第1の遅延時間だけ遅延させて前記第2のスイッチング素子をオンさせる制御部とを備えたことを特徴としている。

0011

また、上述の無線送信回路は、前記第2のスイッチング素子は、MOSトランジスタであり、前記MOSトランジスタのソースドレイン間電圧を上昇させる電圧印加回路をさらに備え、前記MOSトランジスタは、ソース−ドレイン間電流によって前記過渡電流をバイパスするものであることを特徴としている。

0012

そして、上述の無線送信回路は、オンされることにより前記第1のコンデンサを放電させる第3のスイッチング素子をさらに備え、前記制御部は、前記第1のスイッチング素子をオフさせた後に前記第3のスイッチング素子をオンさせるものであることを特徴としている。

0013

さらに、上述の無線送信回路は、前記第1のスイッチング素子は、所定のアンテナ駆動用電圧を供給する電源部と前記第1のコンデンサとの間に介設され、前記制御部は、前記送信信号に応じて前記アンテナ駆動用電圧を変化させるものであることを特徴としている。

0014

また、上述の無線送信回路は、前記第2のスイッチング素子は、オンされることにより前記第1のコンデンサから前記アンテナに供給される過渡電流をバイパスすると共に前記アンテナに前記過渡電流とは逆方向の電流を供給するものであり、オンされることにより第2のコンデンサを介して前記アンテナに前記過渡電流と同一方向の過渡電流を供給する第4のスイッチング素子をさらに備え、前記制御部は、前記送信信号に応じて前記第1のスイッチング素子をオンさせ、前記第1の遅延時間だけ遅延させて前記第2のスイッチング素子をオンさせ、さらに前記パルスの時間幅に応じた第2の遅延時間だけ遅延させて前記第4のスイッチング素子をオンさせるものであることを特徴としている。

0015

そして、上述の無線送信回路は、前記制御部は、ゲート遅延を用いて前記遅延時間を生成するものであることを特徴としている。

0016

さらに、上述の無線送信回路は、オンされることにより第3のコンデンサを介して前記アンテナに前記過渡電流とは逆方向の過渡電流を供給する第5のスイッチング素子と、オンされることにより前記第3のコンデンサから前記アンテナに供給される過渡電流をバイパスする第6のスイッチング素子とを備え、前記制御部は、前記送信信号に応じて前記アンテナから負極性のパルスを放射させるべく前記第5のスイッチング素子をオンさせ、前記第1の遅延時間だけ遅延させて前記第6のスイッチング素子をオンさせることを特徴としている。

発明の効果

0017

このような構成の無線送信回路では、送信信号に応じてアンテナに過渡電流が供給され、通信に用いるパルスの時間幅に応じた遅延時間だけ遅れてアンテナに供給される過渡電流がバイパスされることによりアンテナから正極性のパルスを放射させることができるので、過渡電流によりアンテナを駆動することができ、アンテナを駆動するための消費電流を低減することができる。

発明を実施するための最良の形態

0018

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。

0019

(第1実施形態)
図1は、本発明の.第1の実施形態に係る無線送信回路の構成の一例を示す回路図である。図1に示す無線送信回路1において、第1のスイッチング素子に相当するPMOSトランジスタP1の、ソースにアンテナ駆動用電圧VDD1が供給され、ドレイン抵抗R1を介してグラウンドに接続されている。トランジスタP1のドレインと抵抗R1との接続点(A点)は、第1のコンデンサに相当するコンデンサC1と、例えばトランスからなる差動出力変換素子L1の一次側とを介してグラウンドに接続され、差動出力変換素子L1の二次側にはアンテナAN1が接続されている。アンテナAN1としては、例えばループアンテナが用いられる。また、第2のスイッチング素子に相当するNMOSトランジスタN1の、ドレインがコンデンサC1と差動出力変換素子L1との接続点(B点)に接続され、ソースがグラウンドに接続されている。

0020

さらに、アンテナAN1を用いて送信しようとする送信信号SDを反転してトランジスタP1のゲートへ出力するインバータ2と、インバータ2から出力された信号を、UWB通信に用いられるパルス信号の時間幅tw、例えば300psec〜500psecの1/2だけ遅延させてトランジスタN1のゲートへ出力する遅延回路3とを備える。遅延回路3は、例えばインバータ4,5,6を直列に接続して構成されたもので、制御部に相当し、インバータ4,5,6のゲート遅延によりトランジスタN1のゲート信号を遅延させるようにされている。

0021

なお、例えば先端を短絡した伝送線路を利用したループアンテナなどでは、差動出力変換素子L1を備えず、アンテナAN1が直接コンデンサC1とトランジスタN1との接続点(B点)と、グラウンドとの間に介設される構成であってもよい。

0022

次に、上述のように構成された無線送信回路1の動作を説明する。図2は、インバータ2及び遅延回路3の動作を示すタイミングチャートである。まず、送信信号SDがハイレベルに変化すると、インバータ2によってトランジスタP1のゲート信号G1がローレベルにされ、トランジスタP1がオンする(タイミングT1)。また、ゲート信号G1は、さらにインバータ4,5,6によって3回反転されると共に例えば1/2twにされた遅延時間dだけ遅延され、トランジスタN1のゲート信号G4としてトランジスタN1のゲートへ出力され、トランジスタN1がトランジスタP1よりも時間dだけ遅れてオンする(タイミングT2)。

0023

図3は、トランジスタP1及びN1のオン、オフタイミングと、アンテナAN1を流れる電流Iantのタイミングとを示したタイミングチャートである。まず、タイミングT1において、トランジスタP1,N1が共にオフしている状態でトランジスタP1がオンされると、トランジスタP1によりA点に向かって電流が流し込まれ、コンデンサC1の充電が開始される。そうすると、コンデンサC1の充電に伴いB点の電位が上昇し、差動出力変換素子L1の一次側へと過渡電流が供給され、差動出力変換素子L1の一次側電流+IBが流れる。この電流+IBに応じて差動出力変換素子L1の二次側からアンテナAN1にアンテナ電流Iantが供給される。

0024

次に、タイミングT2において、トランジスタN1がトランジスタP1よりも時間dだけ遅れてオンすると、コンデンサC1から差動出力変換素子L1へ供給される過渡電流がグラウンドへバイパスされ、B点の電位は下降し、差動出力変換素子L1の一次側電流+IBは流れなくなる。これに従いアンテナAN1のアンテナ電流Iantも流れなくなる。

0025

以上のように、アンテナAN1に短パルス状にアンテナ電流Iantを流すことができるので、アンテナAN1からUWB通信に用いられるパルス状の無線信号を放射させることができる。また、UWB通信に用いられるパルス信号の時間幅に応じた時間だけ、短パルス状にアンテナ電流Iantを流すことができるので、アンテナAN1を駆動するための消費電流を低減することができる。

0026

また、遅延回路3は、インバータ4,5,6のゲート遅延時間によりトランジスタN1のゲート信号を遅延させるように構成されているので、簡素な回路を用いて、トランジスタN1をUWB通信に用いられるパルス信号の時間幅に応じたタイミングでオン、オフさせることができる。

0027

次に、送信信号SDがローレベルに変化すると、トランジスタP1がオフし、コンデンサC1に充電されている電荷が抵抗R1によって放電される。これにより、新たに送信信号SDがハイレベルに変化した場合、再びトランジスタP1によってコンデンサC1が充電され、上記と同様にしてアンテナAN1に短パルス状にアンテナ電流Iantを流すことができる。

0028

なお、図1に示す無線送信回路1では、トランジスタP1がオンしている間、抵抗R1を介して直流電流が流れ、消費電流が増大する。そこで、例えば図4に示す無線送信回路1aのように、抵抗R1を備えず、トランジスタP1のドレインを、第3のスイッチング素子に相当するNMOSトランジスタN3を介してグラウンドに接続し、トランジスタN3のゲートに、トランジスタP1のゲート信号を例えば直列に二つ接続されたインバータで遅延させた信号を供給してトランジスタP1とトランジスタN3とを交互にオン、オフさせることにより、トランジスタP1をオフさせた後にトランジスタN3をオンさせてコンデンサC1に充電されている電荷を放電させる構成としてもよい。

0029

これにより、トランジスタP1とトランジスタN3とが同時にオンしないようにされ、抵抗R1による電流の消費がなくなり、低消費電流化を図ることができる。

0030

なお、トランジスタN3は、トランジスタP1をオフさせた後に例えばコンデンサC1を放電させるために必要な時間だけオンすればよく、トランジスタP1とトランジスタN3とを交互にオン、オフさせる構成に限定されない。

0031

また、図4に示す無線送信回路1aのように、差動出力変換素子L1の一次側とグラウンドとの間に、電圧印加回路に相当する電源V1を介設してトランジスタN1のソース−ドレイン間電圧Vdsを上昇させてもよい。電源V1の出力電圧V1は、例えばアンテナ駆動用電圧VDD1の10%程度、例えばアンテナ駆動用電圧VDD1が3Vの場合に電圧V1は0.3Vとしてもよい。

0032

図5は、電源V1の有無による電流IBの変化を説明するための図である。図5(a)は、無線送信回路1aにおいて、トランジスタP1がオンした後、トランジスタN1をオンさせない場合における電流IBの波形を示す図である。トランジスタP1がオンすると、コンデンサC1を経由して差動出力変換素子L1の一次側に電流IBが流れ、電流IBのパルス幅はt1となる。コンデンサC1には直流電流は流れないため、電圧V1が固定電圧であれば、電流IBは電圧V1に依存しない。

0033

図5(b)は、トランジスタP1がオンした後、トランジスタN1をオンさせた場合における電流IBの波形を示す図である。まず、電圧V1=0、すなわち電源V1を設けない無線送信回路1の構成でトランジスタP1をオンさせた後トランジスタN1をオンさせると、トランジスタN1が電流IBをバイパスさせるため、図5(a)のトランジスタN1をオンさせない場合と比較して電流IBのパルス幅は短くなり、t2となる。

0034

次に、図5(b)において、電圧V1>0、すなわち電源V1を設けた無線送信回路1aの構成でトランジスタP1をオンさせた後トランジスタN1をオンさせると、電圧V1が差動出力変換素子L1を介してトランジスタN1のドレインに印加され、トランジスタN1のソース−ドレイン間電圧Vdsが上昇し、トランジスタN1が引き抜く電流Idsが増大するため、電圧V1=0の場合と比較して電流IBのパルス幅は短くなり、t3となる。従って、t1>t2>t3の関係となる。

0035

この場合、トランジスタN1は、図6(a)に示すようなMOSトランジスタであるので、図6(b)に示すように、ソース−ドレイン間電圧Vdsが上昇するとソース−ドレイン間電流Idsが増大する。従って、電源V1を設けてソース−ドレイン間電圧Vdsを上昇させることによりトランジスタN1が引き抜く電流Idsを増大させ、電流IBのパルス幅を短縮し、アンテナ電流Iantのパルス幅を短縮することにより、アンテナAN1から放射されるパルス信号幅を短縮することができる。

0036

これにより、アンテナAN1から放射されるパルス信号幅をUWB通信で用いられるパルス信号の時間幅に適合させることが容易となり、あるいはUWB通信で用いる周波数帯域としてより高周波帯域を用いることができる。

0037

(第2実施形態)
次に、本発明の第2の実施の形態に係る無線送信回路について説明する。図7は、本発明の第2の実施の形態に係る無線送信回路1bの構成の一例を示す回路図である。図7に示す無線送信回路1bと図1に示す無線送信回路1とでは、下記の点で異なる。すなわち、図7に示す無線送信回路1bは、アンテナAN1から正極性、及び負極性の短パルス信号を放射することができるようにしたもので、図1に示す無線送信回路1に加えてさらに、第5のスイッチング素子に相当するPMOSトランジスタP2の、ソースにアンテナ駆動用電圧VDD2が供給され、ドレインが抵抗R2を介してグラウンドに接続されている。

0038

トランジスタP2のドレインと抵抗R2との接続点(C点)は、第3のコンデンサに相当するコンデンサC2と、差動出力変換素子L1の一次側とを介してトランジスタN1のドレインに接続されている。また、第6のスイッチング素子に相当するNMOSトランジスタN2の、ドレインがコンデンサC2と差動出力変換素子L1との接続点(D点)に接続され、ソースがグラウンドに接続されている。

0039

そして、図1に示す無線送信回路1におけるインバータ2及び遅延回路3の代わりに、制御部7を備える。制御部7は、例えば論理回路を用いて構成されており、送信信号SDに応じてトランジスタP1,P2,N1,N2のゲート信号を出力し、トランジスタP1,P2,N1,N2のオン、オフ動作を制御する。

0040

その他の構成は図1に示す無線送信回路1と同様であるのでその説明を省略し、以下図7に示す無線送信回路1bの動作について説明する。図8は、無線送信回路1bの動作の一例を説明するためのタイミングチャートである。まず、送信信号SDがハイレベルに変化したことが制御部7によって受け付けられると、制御部7によって、トランジスタN2がオンされ、トランジスタP1がオンされ、さらに遅延時間dだけ遅れてトランジスタN1がオンされる。これにより、図1に示す無線送信回路1と同様にして、アンテナAN1に、正方向のアンテナ電流Iantが、パルス状に流され、アンテナAN1から正極性の短パルス信号が放射される。

0041

次に、制御部7によって、トランジスタN2,P1,N1がオフされる。そして、制御部7によって、トランジスタN1がオンされ、トランジスタP2がオンされる。そうすると、トランジスタP2によりC点に向かって電流が流し込まれ、コンデンサC2の充電が開始され、コンデンサC2の充電に伴いD点の電位が上昇する。そうすると、オンされたトランジスタN1を介してB点がグラウンドに接続されているので、コンデンサC2から差動出力変換素子L1の一次側へと過渡電流が供給され、差動出力変換素子L1の一次側電流として逆方向の電流−IBが流れる。この電流−IBに応じて差動出力変換素子L1の二次側からアンテナAN1のアンテナ電流Iantとして逆方向の電流が供給される。

0042

次に、制御部7によって、トランジスタN2がトランジスタP2よりも遅延時間dだけ遅れてオンされると、コンデンサC2から差動出力変換素子L1へ供給される逆方向の過渡電流がグラウンドへバイパスされ、D点の電位は下降し、差動出力変換素子L1の一次側電流−IBは流れなくなる。これに従いアンテナAN1のアンテナ電流Iantも流れなくなる。

0043

以上のように、差動出力変換素子L1の両側に、パルス状の過渡電流を供給するアンテナ駆動回路を設けたので、アンテナAN1に、正、負方向のアンテナ電流Iantをパルス状に流し、アンテナAN1から正極性、及び負極性の短パルス信号を放射させることができる。

0044

なお、制御部7は、図4に示す無線送信回路1aにおける遅延回路3と同様に、ゲート遅延により遅延時間dを生成してもよい。これにより、簡素な回路を用いて、トランジスタN1及びN2をUWB通信に用いられるパルス信号の時間幅に応じたタイミングでオン、オフさせることができる。

0045

また、図4に示す無線送信回路1aと同様に、抵抗R1,R2の代わりにトランジスタを用いてコンデンサC1,C2を放電させるようにしてもよい。これにより、抵抗R1,R2による電流の消費がなくなり、低消費電流化を図ることができる。

0046

(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施の形態に係る無線送信回路について説明する。図9は、本発明の第3の実施の形態に係る無線送信回路1cの構成の一例を示す回路図である。図9に示す無線送信回路1cと図7に示す無線送信回路1bとでは、下記の点で異なる。すなわち、図9に示す無線送信回路1cは、図7に示す無線送信回路1bにおいてアンテナAN1から放射されるパルス信号幅を短縮することができるようにしたもので、トランジスタN1のドレイン(B点)が、差動出力変換素子L1の一次側、スイッチSW1、及び電源V1を介してグラウンドに接続され、トランジスタN2のドレイン(D点)が、差動出力変換素子L1の一次側、スイッチSW2、及び電源V2を介してグラウンドに接続されている。

0047

これにより、スイッチSW1及びSW2がオンされると、電源V1及びV2によってそれぞれトランジスタN1及びN2のソース−ドレイン間電圧が上昇されるようにされている。電源V1,V2の電圧V1,V2は、それぞれ例えばアンテナ駆動用電圧VDD1,VDD2が3Vの場合に電圧V1,V2は0.3Vとしてもよい。

0048

その他の構成は図7に示す無線送信回路1bと同様であるのでその説明を省略し、以下図9に示す無線送信回路1cの動作について説明する。図10は、無線送信回路1cの動作の一例を説明するためのタイミングチャートである。まず、送信信号SDがハイレベルに変化したことが制御部7aによって受け付けられると、制御部7aによって、スイッチSW1がオンされ、トランジスタN1のドレイン電圧が上昇される。次に、トランジスタP1がオンされ、さらに遅延時間dだけ遅れてトランジスタN1がオンされる。これにより、図7に示す無線送信回路1bと同様にして、アンテナAN1に正方向のアンテナ電流Iantがパルス状に流され、アンテナAN1から正極性の短パルス信号が放射される。

0049

この場合、トランジスタN1のドレイン電圧が上昇されることによりソース−ドレイン間電圧Vdsが上昇されているので、上述と同様にしてトランジスタN1のソース−ドレイン間電流Idsが増大し、トランジスタN1が引き抜く電流Idsが増大し、電流+IBのパルス幅が短縮され、アンテナ電流Iantのパルス幅が短縮される結果、アンテナAN1から放射される正極性のパルス信号幅を短縮することができる。

0050

次に、制御部7aによって、スイッチSW1、トランジスタP1,N1がオフされる。そして、制御部7aによって、スイッチSW2がオンされ、トランジスタN2のドレイン電圧が上昇される。次に、トランジスタP2がオンされ、さらに遅延時間dだけ遅れてトランジスタN2がオンされる。これにより、図7に示す無線送信回路1bと同様にして、アンテナAN1に逆方向のアンテナ電流Iantがパルス状に流され、アンテナAN1から負極性の短パルス信号が放射される。

0051

この場合、トランジスタN2のドレイン電圧が上昇されることによりソース−ドレイン間電圧Vdsが上昇されているので、上述と同様にしてトランジスタN2のソース−ドレイン間電流Idsが増大し、トランジスタN2が引き抜く電流Idsが増大し、電流−IBのパルス幅が短縮され、アンテナ電流Iantのパルス幅が短縮される結果、アンテナAN1から放射される負極性のパルス信号幅を短縮することができる。これにより、アンテナAN1から放射される正極性及び負極性のパルス信号幅をUWB通信で用いられるパルス信号の時間幅に適合させることが容易となり、あるいはUWB通信で用いる周波数帯域としてより高周波の帯域を用いることができる。

0052

なお、図11に示す無線送信回路1dのように、トランジスタN2のソースの接続先をスイッチSW1によってグラウンド及び電源V1のいずれかに切替可能にし、トランジスタN1のドレインの接続先をスイッチSW2によってグラウンド及び電源V2のいずれかに切替可能にした構成としてもよい。この場合、図10に示すタイミングチャートでスイッチSW1,SW2において括弧書きで示すように、スイッチSW1,SW2をオンする代わりにそれぞれ電源V1,V2側に切り替え、スイッチSW1,SW2をオフする代わりにグラウンド側に切り替えることにより、図9に示す無線送信回路1cと同様の動作をさせることができる。

0053

(第4の実施形態)
次に、本発明の第4の実施形態に係る無線送信回路について説明する。第4の実施の形態に係る無線送信回路は、図7に示す無線送信回路1bにおいて、制御部7は、送信信号SDに応じて、アンテナ駆動用電圧VDD1,VDD2の電圧値を例えばスイッチで切り替えることにより変化させ、アンテナAN1から放射されるパルス信号を振幅変調するようにしたものである。

0054

その他の構成は図7に示す無線送信回路1bと同様であるのでその説明を省略し、以下、本実施の形態に係る無線送信回路の動作を説明する。図12(a)は、図7に示す無線送信回路1bにおいて、送信信号SDにおける論理値に応じてアンテナAN1に流されるアンテナ電流Iantの波形の一例を示す図である。図12(a)において、論理値「0」、「1」に応じてそれぞれ正、負方向のアンテナ電流IantがアンテナAN1にパルス状に流され、アンテナAN1からそれぞれ正極性、負極性のパルス信号が放射される例を示している。

0055

一方、図12(b)は、本実施の形態に係る無線送信回路において、送信信号SDにおける論理値に応じてアンテナAN1に流されるアンテナ電流Iantの波形の一例を示す図である。第4の実施形態に係る無線送信回路においては、制御部7によって、送信信号SDにおける2ビット毎のビットパターンに応じてアンテナ電流Iantが制御される。

0056

すなわち、図12(b)において、ビットパターン「00」、「01」に対しては、無線送信回路1bの場合と同様に、「00」、「01」に応じてそれぞれ正、負方向のアンテナ電流IantがアンテナAN1にパルス状に流され、アンテナAN1からそれぞれ正極性、負極性のパルス信号が放射される。さらに、ビットパターン「10」、「11」に対しては、制御部7によってアンテナ駆動用電圧VDD1,VDD2の電圧値が上昇された状態で「10」、「11」に応じてそれぞれ正、負方向のアンテナ電流IantがアンテナAN1にパルス状に流され、アンテナ電流Iantの電流値が増大される。これにより、ビットパターン「00」、「01」に対応するパルス信号の振幅よりもビットパターン「10」、「11」に対応してアンテナAN1から放射されるパルス信号の振幅が増大されるので、アンテナAN1から放射されるパルス信号を振幅変調することができる。これにより、同じパルス数で2倍の情報量を表すことができ、送信速度を向上させることができる。

0057

(第5の実施形態)
次に、本発明の第5の実施の形態に係る無線送信回路について説明する。図13は、本発明の第5の実施の形態に係る無線送信回路1eの構成の一例を示す回路図である。図13に示す無線送信回路1eと図4に示す無線送信回路1aとでは、下記の点で異なる。すなわち図13に示す無線送信回路1eは、アンテナAN1からパルス信号としてガウシアンパルスを放射させるようにしたもので、ソースにアンテナ駆動用電圧VDD1が供給された第4のスイッチング素子に相当するPMOSトランジスタP3をさらに備え、トランジスタP3のドレインが第2のコンデンサに相当するコンデンサC3を介して差動出力変換素子L1に接続されている。

0058

また、トランジスタN3のドレイン電圧、すなわちトランジスタP1のドレイン電圧(A点の電圧)が、例えば差動増幅器を用いて構成される帰還回路8によってトランジスタN3のゲート電圧フィードバックされ、トランジスタP1のドレイン電圧(A点の電圧)が電圧VDD1よりも低い電圧V3、例えば電圧電圧VDD1の1/2である1.5Vで一定にされる。そして、インバータ2及び遅延回路3の代わりに、トランジスタP1,P3,N1のオン、オフを制御する制御部7cが設けられている。

0059

その他の構成は図4に示す無線送信回路1aと同様であるのでその説明を省略し、以下、図13に示す無線送信回路1eの動作を説明する。図14(a)は、無線送信回路1eの動作を説明するための図である。まず、制御部7cによって、トランジスタP1がオンされ(タイミングT1)、コンデンサC1への充電が開始されると共に差動出力変換素子L1に電流+IBが流れ、アンテナAN1にアンテナ電流Iantが流れる。

0060

次に、制御部7cによって、例えばアンテナAN1から放射しようとするガウシアンパルスのパルス幅がtwである場合にタイミングT1から例えば1/4twだけ遅延してトランジスタN1がオンされ、電流+IBがバイパスされ、アンテナ電流Iantが減少すると共にB点の電圧が低下する(タイミングT2)。そして、B点の電圧が電圧V1を下回ると、電源V1から差動出力変換素子L1に逆方向の電流が流れ、アンテナAN1に負のアンテナ電流Iantが流れる。

0061

次に、制御部7cによって、タイミングT2から例えば1/4twだけ遅延してトランジスタP3がオンされ(タイミングT3)、コンデンサC3への充電が開始されると共に差動出力変換素子L1に流れる逆方向電流が減少し、アンテナAN1に流れるアンテナ電流Iantがゼロに戻る。このようにして図14(a)に示すガウシアンパルスをアンテナから放射することができる。

0062

図14(b)は、図4に示す無線送信回路1aにおいてアンテナAN1から放射されるインパルス状信号パルスの特性と、図14(a)に示すガウシアンパルスの特性と、UWB規格によって規定されているパルス信号の特性とを示すグラフである。図14(b)に示すように、インパルス状の信号パルスよりもガウシアンパルスの方がUWB規格によって規定されているパルス信号の特性に近似し、良好な信号パルスを得ることができる。

0063

なお、図15に示すように、図9に示す無線送信回路1cに、図13に示す無線送信回路1eと同様のトランジスタP3,P4と、コンデンサC3,C4と、帰還回路8,9とを備える構成としてもよい。これにより、アンテナAN1から正負の極性のガウシアンパルスを放射させることができる。

0064

また、本発明に係る無線送信回路をUWB通信に用いる例を示したが、UWB通信に限らず、パルスを用いて通信を行う無線通信方式であれば、本発明に係る無線送信回路を適用することができる。

図面の簡単な説明

0065

本発明の.第1の実施形態に係る無線送信回路の構成の一例を示す回路図である。
図1に示すインバータ及び遅延回路の動作を示すタイミングチャートである。
図1に示す無線送信回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。
本発明の.第1の実施形態に係る無線送信回路の構成の他の一例を示す回路図である。
図4に示す無線送信回路の動作を説明するための説明図である。
図4に示す無線送信回路の動作を説明するための説明図である。
本発明の第2の実施の形態に係る無線送信回路の構成の一例を示す回路図である。
図7に示す無線送信回路の動作の一例を説明するためのタイミングチャートである。
本発明の第3の実施の形態に係る無線送信回路の構成の一例を示す回路図である。
図9に示す無線送信回路の動作の一例を説明するためのタイミングチャートである。
本発明の第3の実施の形態に係る無線送信回路の構成の他の一例を示す回路図である。
本発明の第4の実施形態に係る無線送信回路の動作を説明するための図である。
本発明の第5の実施の形態に係る無線送信回路の構成の一例を示す回路図である。
図13に示す無線送信回路の動作を説明するための図である。
本発明の第5の実施の形態に係る無線送信回路の構成の他の一例を示す回路図である。
背景技術に係るUWB通信に用いられる無線送信回路を示す回路図である。
図16に示す無線送信回路の動作の一例を説明するための説明図である。

符号の説明

0066

1,1a,1b,1c,1d,1e無線送信回路
2インバータ
3遅延回路
4,5,6 インバータ
7,7a,7b,7c 制御部
8,9帰還回路
AN1アンテナ
C1,C2,C3,C4コンデンサ
P1,P2,P3,P4トランジスタ
N1,N2,N3 トランジスタ
R1,R2抵抗
SD送信信号
SW1,SW2 スイッチ
V1,V2 電源

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