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技術 無線送信回路及び無線送信装置

出願人 パナソニック電工株式会社
発明者 末広善文林雅則
出願日 2005年7月26日 (15年5ヶ月経過) 出願番号 2005-215880
公開日 2007年2月8日 (13年10ヶ月経過) 公開番号 2007-036573
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 IC化 多接点スイッチ パルス信号波形 電流変換素子 DD制御回路 ステップリカバリダイオード 動作用電源電圧 無線信号用
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図面 (20)

課題

バンドパスフィルタを削除することにより、小型化、及び低コスト化を図ることができる無線送信回路、及びこれを用いた無線送信装置を提供する。

解決手段

入力されたパルス信号に基づいて高周波の信号成分を生じさせた変調信号S31,S32をそれぞれ生成するステップリカバリダイオードSRDをそれぞれ備えたステップリカバリダイオード回路91,92と、送信データにおける各ビット論理値に応じてステップリカバリダイオード回路91,92へパルス信号を出力し、ステップリカバリダイオード回路91,92に変調信号S31,S32をそれぞれ生成させる変調回路6と、変調信号S31,S32の差分をとって差分信号を生成する差動出力部10と、変調回路6から差動出力部10に至る信号経路に設けられ、変調信号S32を所定の遅延時間だけ遅延させる遅延部11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、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。ウルトラワイドバンド通信とは、超広帯域無線を意味し、中心周波数の25%以上、又は1.5GHz以上の帯域幅占有する無線伝送方式を指し、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。)。このような短パルスを生成する高速パルス発生回路として、ステップリカバリダイオードを用いた無線送信回路が知られている。

図19は、背景技術に係るウルトラワイドバンド通信方式の無線送信回路の構成を示すブロック図である。図19に示す無線送信回路100は、送信データ変調してドライバ回路102へ出力する変調回路101と、変調回路101から出力された変調信号における駆動電流を増大させてステップリカバリダイオード回路103へ出力するドライバ回路102と、ドライバ回路102から出力された変調信号に高周波の信号成分を生じさせるステップリカバリダイオード回路103と、ステップリカバリダイオード回路103で生成された高周波の信号成分を抽出することにより短パルス信号を生成し、アンテナ105から無線信号として送信させるバンドパスフィルタ(BPF)104とを備えている。

また、ウルトラワイドバンド通信方式による送信電力は、図20に示す米連邦通信委員会FCC:Federal Communications Commission)等で規定されたスペクトラムマスクSPM以下にする必要がある。図20に示すスペクトラムマスクは、横軸送信周波数縦軸が送信電力を示し、周波数毎に送信電力が規定されている。そして、例えば図20に示すスペクトラムマスクにおいては、3.1GHz〜10.6GHzの範囲で許容電力ベルが高く、この周波数範囲外れると許容電力レベルが低くなるので、バンドパスフィルタ104を用いてこの周波数範囲外の周波数成分をカットすることにより、ウルトラワイドバンド通信方式による送信電力をスペクトラムマスクSPM以下にするようにしている。
特表2003−515974号公報

概要

バンドパスフィルタを削除することにより、小型化、及び低コスト化をることができる無線送信回路、及びこれを用いた無線送信装置を提供する。 入力されたパルス信号に基づいて高周波の信号成分を生じさせた変調信号S31,S32をそれぞれ生成するステップリカバリダイオードSRDをそれぞれ備えたステップリカバリダイオード回路91,92と、送信データにおける各ビット論理値に応じてステップリカバリダイオード回路91,92へパルス信号を出力し、ステップリカバリダイオード回路91,92に変調信号S31,S32をそれぞれ生成させる変調回路6と、変調信号S31,S32の差分をとって差分信号を生成する差動出力部10と、変調回路6から差動出力部10に至る信号経路に設けられ、変調信号S32を所定の遅延時間だけ遅延させる遅延部11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、バンドパスフィルタを削除することにより、小型化、及び低コスト化を図ることができる無線送信回路、及びこれを用いた無線送信装置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
0件
牽制数
0件

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請求項1

パルスを用いた無線信号により送信データを送信する無線送信回路において、入力されたパルス信号に基づいて高周波の信号成分を生じさせた第1及び第2の変調信号をそれぞれ生成する第1及び第2のステップリカバリダイオードと、前記送信データにおける各ビット論理値に応じて前記第1及び第2のステップリカバリダイオードへ前記パルス信号を出力することにより、第1及び第2のステップリカバリダイオードに前記第1及び第2の変調信号をそれぞれ生成させる変調部と、前記第1及び第2のステップリカバリダイオードにより生成された第1及び第2の変調信号の差分をとって差分信号を生成する差動出力部と、前記変調部から差動出力部に至る信号経路に設けられ、前記第2の変調信号を所定の遅延時間だけ遅延させる遅延部とを備えることを特徴とする無線送信回路。

請求項2

前記遅延部による遅延時間は、前記無線信号のパルス幅の1/2に設定されてい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

前記遅延部は、前記遅延時間に相当する伝播遅延時間を生じる伝送線路を用いて構成され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

前記遅延部は、前記信号経路に接続された、複数のスイッチとコンデンサとの直列回路を用いて構成され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5

前記変調部は、前記送信データにおける予め設定されたビット数毎に、当該ビット数ビットパターンに応じて前記ステップリカバリダイオードに供給されるバイアス電圧を変化させることにより、前記無線信号用のパルスの波高値を変化させ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

前記変調部と前記第1及び第2のステップリカバリダイオードとの間に介設され、前記変調部から前記第1及び第2のステップリカバリダイオードへ出力されたパルス信号における駆動電流をそれぞれ増大させる第1及び第2のドライバ部をさらに備え、前記変調部は、前記送信データにおける予め設定されたビット数毎に、当該ビット数のビットパターンに応じて前記第1及び第2のドライバ部の動作用電源電圧を変化させることにより、前記無線信号用のパルスの波高値を変化させ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7

パルスを用いた無線信号により送信データを送信する無線送信装置において、前記送信データを生成するデータ生成部と、前記データ生成部により生成された送信データに基づいて、前記送信データを表す無線信号用のパルスを出力する無線送信回路と、前記無線送信回路により出力されたパルスを放射するアンテナとを備え、前記無線送信回路は、請求項1〜6のいずれかに記載の無線送信回路であることを特徴とする無線送信装置。

技術分野

0001

本発明は、ウルトラワイドバンド通信に用いられる無線送信回路、およびこれを用いた無線送信装置に関する。

背景技術

0002

近年、高速無線伝送方式の一つとして、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。ウルトラワイドバンド通信とは、超広帯域無線を意味し、中心周波数の25%以上、又は1.5GHz以上の帯域幅占有する無線伝送方式を指し、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。)。このような短パルスを生成する高速パルス発生回路として、ステップリカバリダイオードを用いた無線送信回路が知られている。

0003

図19は、背景技術に係るウルトラワイドバンド通信方式の無線送信回路の構成を示すブロック図である。図19に示す無線送信回路100は、送信データ変調してドライバ回路102へ出力する変調回路101と、変調回路101から出力された変調信号における駆動電流を増大させてステップリカバリダイオード回路103へ出力するドライバ回路102と、ドライバ回路102から出力された変調信号に高周波の信号成分を生じさせるステップリカバリダイオード回路103と、ステップリカバリダイオード回路103で生成された高周波の信号成分を抽出することにより短パルス信号を生成し、アンテナ105から無線信号として送信させるバンドパスフィルタ(BPF)104とを備えている。

0004

また、ウルトラワイドバンド通信方式による送信電力は、図20に示す米連邦通信委員会FCC:Federal Communications Commission)等で規定されたスペクトラムマスクSPM以下にする必要がある。図20に示すスペクトラムマスクは、横軸送信周波数縦軸が送信電力を示し、周波数毎に送信電力が規定されている。そして、例えば図20に示すスペクトラムマスクにおいては、3.1GHz〜10.6GHzの範囲で許容電力ベルが高く、この周波数範囲外れると許容電力レベルが低くなるので、バンドパスフィルタ104を用いてこの周波数範囲外の周波数成分をカットすることにより、ウルトラワイドバンド通信方式による送信電力をスペクトラムマスクSPM以下にするようにしている。
特表2003−515974号公報

発明が解決しようとする課題

0005

ところで、上述の無線送信回路では、バンドパスフィルタを用いて送信信号の周波数範囲を制限することにより送信電力をFCCで規定されているスペクトラムマスク以下にするので、バンドパスフィルタを削除することができず、無線送信回路の小型化、低コスト化障害となっていた。

0006

本発明は、このような問題に鑑みて為された発明であり、バンドパスフィルタを削除することにより、小型化、及び低コスト化を図ることができる無線送信回路、及びこれを用いた無線送信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

0007

上述の目的を達成するために、本発明の第1の手段に係る無線送信回路は、パルスを用いた無線信号により送信データを送信する無線送信回路において、入力されたパルス信号に基づいて高周波の信号成分を生じさせた第1及び第2の変調信号をそれぞれ生成する第1及び第2のステップリカバリダイオードと、前記送信データにおける各ビット論理値に応じて前記第1及び第2のステップリカバリダイオードへ前記パルス信号を出力することにより、第1及び第2のステップリカバリダイオードに前記第1及び第2の変調信号をそれぞれ生成させる変調部と、前記第1及び第2のステップリカバリダイオードにより生成された第1及び第2の変調信号の差分をとって差分信号を生成する差動出力部と、前記変調部から差動出力部に至る信号経路に設けられ、前記第2の変調信号を所定の遅延時間だけ遅延させる遅延部とを備えることを特徴としている。

0008

また、上述の無線送信回路において、前記遅延部による遅延時間は、前記無線信号のパルス幅の1/2に設定されていることを特徴としている。

0009

また、上述の無線送信回路において、前記遅延部は、前記遅延時間に相当する伝播遅延時間を生じる伝送線路を用いて構成されることを特徴としている。

0010

また、上述の無線送信回路において、前記遅延部は、前記信号経路に接続された、複数のスイッチとコンデンサとの直列回路を用いて構成されることを特徴としている。

0011

また、上述の無線送信回路において、前記変調部は、前記送信データにおける予め設定されたビット数毎に、当該ビット数ビットパターンに応じて前記ステップリカバリダイオードに供給されるバイアス電圧を変化させることにより、前記無線信号用のパルスの波高値を変化させることを特徴としている。

0012

また、上述の無線送信回路において、前記変調部と前記第1及び第2のステップリカバリダイオードとの間に介設され、前記変調部から前記第1及び第2のステップリカバリダイオードへ出力されたパルス信号における駆動電流をそれぞれ増大させる第1及び第2のドライバ部をさらに備え、前記変調部は、前記送信データにおける予め設定されたビット数毎に、当該ビット数のビットパターンに応じて前記第1及び第2のドライバ部の動作用電源電圧を変化させることにより、前記無線信号用のパルスの波高値を変化させることを特徴としている。

0013

そして、本発明の第2の手段に係る無線送信装置は、パルスを用いた無線信号により送信データを送信する無線送信装置において、前記送信データを生成するデータ生成部と、前記データ生成部により生成された送信データに基づいて、前記送信データを表す無線信号用のパルスを出力する無線送信回路と、前記無線送信回路により出力されたパルスを放射するアンテナとを備え、前記無線送信回路は、上述のいずれかに記載の無線送信回路であることを特徴としている。

発明の効果

0014

このような構成の無線送信回路及び無線送信装置は、変調部によって、送信データにおける各ビットの論理値に応じて第1及び第2のステップリカバリダイオードへパルス信号が出力され、当該パルス信号に基づいて高周波の信号成分を生じさせた第1及び第2の変調信号が生成される。そして、第2の変調信号は、変調部から差動出力部に至る信号経路に設けられた遅延部によって遅延される。さらに、差動出力部によって、第1及び第2の変調信号の差分が差分信号として生成される。そうすると、第2の変調信号は遅延部によって遅延されているので、まず第1の変調信号に含まれる高周波の信号が差分信号として抽出され、遅れて第2の変調信号に含まれる高周波の信号が当該第1の変調信号から生成された信号とは逆極性で抽出されて差分信号が生成される。そうすると、差分信号は、互いに逆極性のパルスが組み合わされたガウシアンパルスとなり、バンドパスフィルタを用いなくても送信電力をFCCのスペクトラムマスク以下にすることが容易となるので、バンドパスフィルタを用いて送信電力をFCCのスペクトラムマスク以下にする場合と比べてバンドパスフィルタを削除することにより、小型化、及び低コスト化を図ることができる。

発明を実施するための最良の形態

0015

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。

0016

(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装置及び無線送信回路の構成の一例を示すブロック図である。図1に示す無線送信装置1は、水晶発振子OSC1と、発振回路2と、データ生成部3と、無線送信回路4と、アンテナ5とを備えている。無線送信回路4は、データ生成部3から出力された送信データSD1を変調し、パルスを用いて無線通信を行う通信方式、例えばウルトラワイドバンド通信方式におけるパルスを用いた無線信号として送信する回路部で、変調回路6(変調部)と、プリドライバ回路71,72と、ドライバ部81,82と、ステップリカバリダイオード回路91,92と、差動出力部10と、遅延部11とを備えている。

0017

発振回路2は、水晶発振子OSC1を発振させて、無線送信装置1の動作の基本となる周期信号、例えば送信信号における短パルスの出力周期にされたクロック信号CLK1をデータ生成部3と変調回路6とへ出力する。

0018

データ生成部3は、送信しようとするデータを生成する回路部で、例えば人の在不在を検出する人感センサ温度センサ等の検出装置及び、例えば照明器具空調装置等を制御するためのリモコン装置等の、情報や指示命令等を表すデータを生成するものであり、生成したデータに送信先受信装置通信アドレスを付加し、送信データSD1として発振回路2から出力されたクロック信号CLK1と同期して変調回路6へ出力する。なお、データ生成部3は、自ら送信しようとするデータを生成するものに限られず、例えば外部に接続された機器から送信しようとするデータを受信して、送信データSD1として変調回路6へ出力するものであってもよい。

0019

変調回路6は、ウルトラワイドバンド方式による変調を行う回路であり、例えばクロック信号CLK1と送信データSD1との論理積をとって得られたパルス信号を信号S11としてプリドライバ回路71と遅延部11とへ出力する。

0020

遅延部11は、信号S11を遅延させた信号S12をプリドライバ回路72へ出力する遅延回路で、例えばバッファ回路やコンデンサ、ディレーライン等を用いて構成されており、バッファ回路におけるゲート遅延やコンデンサの充電時間等によって、ウルトラワイドバンド方式の送信信号である短パルス信号におけるパルス幅の略1/2、例えば50psec〜150psec程度、信号S11を遅延させる。

0021

図2は、プリドライバ回路71,72及びドライバ部81,82の構成の一例を示す回路図である。プリドライバ回路71とプリドライバ回路72、及びドライバ部81とドライバ部82は、それぞれ同じ構成であるので、図2においては共通の回路図で示している。

0022

プリドライバ回路71,72は、ドライバ部81,82のゲート電圧を制御するべく変調回路6から出力された信号S11,S12を一次増幅する増幅回路で、例えば、PMOSトランジスタQP1のソース電源に接続され、PMOSトランジスタQP1のドレインNMOSトランジスタQN1のドレインに接続され、NMOSトランジスタQN1のソースがグラウンドに接続されている。そして、変調回路6から信号S11,S12がPMOSトランジスタQP1のゲートとNMOSトランジスタQN1のゲートとへ出力され、PMOSトランジスタQP1のドレイン電圧がプリドライバ回路71,72の出力電圧としてドライバ部81,82へ出力される。

0023

ドライバ部81,82は、ステップリカバリダイオード回路91,92へ出力するパルス信号S21,S22の駆動電流を増大させる増幅回路で、例えば、PMOSトランジスタQP2のソースに動作用電源電圧VDDが供給され、PMOSトランジスタQP2のドレインがNMOSトランジスタQN2のドレインに接続され、NMOSトランジスタQN2のソースがグラウンドに接続されている。そして、プリドライバ回路71,72の出力電圧がPMOSトランジスタQP2のゲートとNMOSトランジスタQN2のゲートとに印加され、PMOSトランジスタQP2のドレイン電圧が信号S21,S22としてステップリカバリダイオード回路91,92へ出力される。

0024

ステップリカバリダイオード回路91,92は、ドライバ部81,82から出力された信号S21,S22それぞれに基づいて、高周波の信号成分を生じさせた変調信号S31,S32をそれぞれ生成し、差動出力部10へ出力する。図3は、ステップリカバリダイオード回路91,92の構成の一例を示す回路図である。ステップリカバリダイオード回路91とステップリカバリダイオード回路92とは、同じ構成であるので、図3においては共通の回路図で示している。

0025

図3に示すステップリカバリダイオード回路91,92は、ドライバ部81,82から出力された信号S21,S22がハイパスフィルタ93に入力され、ハイパスフィルタ93の出力がステップリカバリダイオードSRDのアノードに接続され、ステップリカバリダイオードSRDのカソードがグラウンドに接続されている。また、ステップリカバリダイオードSRDにバイアス電流を流すためのバイアス電圧Vbiasが、電圧電流変換素子94を介してステップリカバリダイオードSRDのアノードに供給されている。

0026

ハイパスフィルタ93は、例えばコンデンサを用いて構成されたハイパスフィルタで、ドライバ部81,82から出力された信号S21,S22の高周波成分を通過させる。電圧−電流変換素子94は、バイアス電圧Vbiasを電流に変換する素子で、例えば抵抗インダクタ等が用いられる。そして、ハイパスフィルタ93を通過した信号によりステップリカバリダイオードSRDのアノードに生じた電圧が、変調信号S31,S32として差動出力部10へ出力される。

0027

差動出力部10は、ステップリカバリダイオード回路91,92により生成された変調信号S31,S32の差分をとってウルトラワイドバンド通信用のパルス信号Sout(差分信号)としてアンテナ5へ出力する。アンテナ5は、パルス信号Soutを無線信号として放射する。

0028

図4は、差動出力部10の構成の一例を示す回路図である。図4に示す差動出力部10は、トランスを用いて構成されており、一次巻線の一端に変調信号S31が入力され、他端に変調信号S32が入力されている。そして、二次巻線の一端がアンテナ5に接続され、他端がグラウンドに接続されている。

0029

次に、上述のように構成された無線送信装置1の動作について説明する。図5は、無線送信装置1の動作を説明するための信号波形図である。まず、発振回路2によって、水晶発振子OSC1の発振周波数に基づきクロック信号CLK1が生成されると共にデータ生成部3と変調回路6とへ出力される。次に、データ生成部3から、クロック信号CLK1と同期して送信データSD1が変調回路6へ出力される。そして、変調回路6によって、例えばクロック信号CLK1と送信データSD1との論理積をとって得られたパルス信号が信号S11としてプリドライバ回路71と遅延部11とへ出力され、遅延部11によって、信号S11が遅延時間tdだけ遅延されて信号S12としてプリドライバ回路72へ出力される。

0030

そして、信号S11,S12は、プリドライバ回路71,72によってそれぞれ増幅され、さらにドライバ部81,82によって駆動電流が増大されて信号S21,S22としてステップリカバリダイオード回路91,92へ出力され、ステップリカバリダイオード回路91,92におけるステップリカバリダイオードSRDによって、信号S21,S22の信号立ち下がり部に高周波の信号成分を生じさせることにより立ち下がりが急峻にされると共にアンダーシュートが生じた変調信号S31,S32が生成される。この場合、変調信号S32は、変調信号S31よりも遅延時間tdだけ遅延している。

0031

そして、差動出力部10によって変調信号S31,S32の差分がパルス信号Soutとしてアンテナ5へ出力される。この場合、パルス信号Soutは、変調信号S31が立ち下がり、変調信号S32が立ち下がる前のタイミングにおいて逆方向のパルスとなり、さらに変調信号S31が立ち下がりから遅延時間tdだけ遅延したタイミングにおいて、変調信号S31が立ち上がった後に変調信号S32が立ち下がると、パルス信号Soutは正方向のパルスとなる。そうすると、パルス信号Soutは、逆方向のパルスと正方向のパルスとが連続したガウシアンパルスとなる。

0032

図6は、ガウシアンパルスの波形の一例を示す説明図であり、縦軸はパルス信号Soutによってアンテナ5に流れる電流Iantを示し、横軸は時間tを示している。FCCのスペクトラムマスクでは、3.1GHz〜10.6GHzがウルトラワイドバンドの帯域となっているため、パルス信号Soutのパルス幅twは、約320psec〜94psecの範囲とする必要がある。そうすると、遅延時間tdは、パルス幅twよりも小さく、例えば1/2程度とする必要があるため、200psec〜30psec程度とされる。

0033

図7は、インパルスとガウシアンパルスとの送信電力分布を示すグラフである。図7に示すように、インパルス信号の場合には、低周波数の領域でFCCのスペクトラムマスクで定められたウルトラワイドバンド規格基準値を超えてしまうため、バンドパスフィルタを用いて基準値を超える周波数帯の信号をカットする必要がある。しかし、図7に示すように、ガウシアンパルスの場合には、送信電力をバンドパスフィルタを用いることなくウルトラワイドバンド規格の基準値内に収めることができる。

0034

これにより、図19に示す背景技術に係る無線送信回路100で用いられているバンドパスフィルタ104を削除することができるので、無線送信回路4及びこれを用いた無線送信装置1について、小型化、及び低コスト化を図ることができる。

0035

図8(a)は、図19に示す背景技術に係る無線送信回路100においてバンドパスフィルタ104から出力されたパルス信号波形の一例を示す信号波形図である。また、図8(b)は、図1に示す無線送信回路4から出力されたパルス信号Soutの信号波形を示す信号波形図である。図8に示すように、背景技術に係る無線送信回路100から出力されたパルス信号波形のパルス幅(パルスが出力されている時間)t1と、図1に示す無線送信回路4から出力されたパルス信号Soutのパルス幅twとは、t1>twの関係となる。

0036

一方、ウルトラワイドバンド方式の受信装置においては、送信装置から送信されたパルス信号のタイミングを検出して同期をとるため、無線信号の一のパルス幅(パルスが出力されている時間)が短い方が、同期タイミング検出精度を向上させることが容易となる。さらに、ウルトラワイドバンド方式の受信装置において、無線信号のパルス信号と同期をとった後は、パルス信号のタイミングと同期したタイミングを含む一定期間のみ受信回路を動作させ、当該期間以外の期間は受信回路の動作を停止させることにより、消費電流を低減することが考えられる。

0037

この場合、図1に示す無線送信回路4によれば、受信装置側における同期タイミングの検出精度を向上させることが容易となり、同期タイミングの検出精度が向上すれば一のパルスについて受信回路を動作させる期間に余裕度を見込む必要性が低下し、当該動作期間を短縮することができるので、受信機側の消費電力を低減させることが容易となる。

0038

なお、遅延部11を変調回路6とプリドライバ回路72との間に設ける例を示したが、変調回路6からステップリカバリダイオード回路92を介して差動出力部10に至る経路上のいずれかに設けられていればよく、変調回路6とプリドライバ回路72との間に設けられる例に限定されない。

0039

(第2実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態に係る無線送信装置及び無線送信回路について説明する。図9は、本発明の第2の実施形態に係る無線送信回路4aを用いた無線送信装置1aの構成の一例を示すブロック図である。図9に示す無線送信回路4aは、図1に示す無線送信回路4とは、遅延部11の代わりに遅延時間tdに相当する伝播遅延時間を生じる長さの配線パターン(伝送線路)を用いて構成された遅延部11aを備える点で異なる。

0040

図9に示す無線送信回路4aにおいて、ドライバ部81から出力された信号S21aは配線パターンAによって遅延した後、信号S21bとしてステップリカバリダイオード回路91で受信される。また、ドライバ部82から出力された信号S22aは、遅延部11aの分だけ配線パターンAより長くされた配線パターンBによって遅延した後、信号S22bとしてステップリカバリダイオード回路92で受信される。

0041

その他の構成及び動作は、図1に示す無線送信装置1と同様であるのでその説明を省略し、以下本実施形態の特徴的な構成について説明する。図10は、配線パターンA,Bの一例を示す説明図である。また、図11は、配線パターンA,Bの断面の一例を示す断面図である。図11に示す配線パターンA,Bは、例えばマイクロストリップ線路によって構成された伝送線路であり、例えば厚さhの誘電体基板12の上面に形成された、幅W、厚さtの配線パターンにより構成されている。誘電体基板12の下面には、誘電体基板12の下面を広く覆うように導体パターンが形成されている。

0042

そうすると、配線パターンA,Bにおける信号の伝播速度Vp(m/sec)は、下記の式(1)で得られる。

0043

0044

ここで、W=0.15mm、t=0.035mm、h=0.2mm、誘電体基板12の比誘電率εr=4.7とすると、Vp=1.65×108(m/sec)=165mm/nsecとなる。

0045

そうすると、例えば、図10に示すように、配線パターンAの長さを100mmとし、配線パターンBの長さを遅延部11aによって配線パターンAより20mm長い120mmとすれば、図12に示すように、信号S21bは配線パターンAによって信号S21aより606psec遅延し、信号S22bは配線パターンBによって信号S22aより727psec遅延する結果、信号S22bは信号S21bより121psec遅延する。

0046

他の構成及び動作は図1に示す無線送信装置1と同様であるのでその説明を省略する。これにより、遅延部11aによって、遅延部11と同様に変調回路6から差動出力部10に至る信号経路の信号を遅延させることができるので、パルス信号Soutをガウシアンパルスとすることにより、図1に示す無線送信装置1と同様の効果が得られると共に、遅延部11aを配線パターンによって構成することができるので、遅延部11を用いた場合よりもさらに、無線送信回路4a及びこれを用いた無線送信装置1aについて、小型化、及び低コスト化を図ることができる。

0047

なお、遅延部11aは、変調回路6からステップリカバリダイオード回路92を介して差動出力部10に至る経路上のいずれかに設けられていればよく、ドライバ部82とステップリカバリダイオード回路92との間に設けられる例に限定されないが、発振回路2、データ生成部3、変調回路6、プリドライバ回路71,72、及びドライバ部81,82を一つの集積回路としてIC(IntegratedCircuit)化することは比較的容易であるので、これら発振回路2等をIC化した場合には、遅延部11aは、ドライバ部82とステップリカバリダイオード回路92との間、又はステップリカバリダイオード回路92と差動出力部10との間に設けることとすれば、遅延部11aを配線パターンによって構成することが容易である。

0048

また、遅延部11aは、プリント配線基板上の配線パターンに限られず、伝送線路であればよく、例えばケーブルIC内の信号経路の長さを長くすることにより構成されていてもよい。

0049

(第3実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態に係る無線送信装置及び無線送信回路について説明する。図13は、本発明の第3の実施形態に係る無線送信回路4bを用いた無線送信装置1bの構成の一例を示すブロック図である。図13に示す無線送信回路4bは、図1に示す無線送信回路4とは、遅延部11の代わりに遅延時間tdが可変にされた遅延部11bと、遅延部11bの遅延時間tdの設定を受け付ける設定スイッチ13とを備える点で異なる。

0050

設定スイッチ13は、例えば、1又は複数のディップスイッチ多接点スイッチの一例であるロータリスイッチ等の操作スイッチを用いて構成されており、ユーザの設定に応じて遅延部11bの遅延時間tdを設定するための制御信号SEL0,SEL1,SEL2,SEL3を遅延部11bへ出力する。

0051

図14は、遅延部11bの構成の一例を示す回路図である。図14に示す遅延部11bは、変調回路6とプリドライバ回路72との間の信号経路に一端が接続された、スイッチSW1とコンデンサC1との直列回路と、スイッチSW2とコンデンサC2との直列回路と、スイッチSW3とコンデンサC3との直列回路と、スイッチSW4とコンデンサC4との直列回路とを備えている。これら各直列回路の他端は、それぞれグラウンドに接続されている。

0052

スイッチSW1,SW2,SW3,SW4は、例えばトランジスタを用いて構成されており、設定スイッチ13から出力された制御信号SEL0,SEL1,SEL2,SEL3に応じてオンオフする。

0053

コンデンサC1の静電容量はC、コンデンサC2の静電容量はコンデンサC1の2倍の2C、コンデンサC3の静電容量はコンデンサC1の4倍の4C、コンデンサC4の静電容量はコンデンサC1の8倍の8Cにされており、設定スイッチ13から出力された制御信号SEL0,SEL1,SEL2,SEL3に応じてスイッチSW1,SW2,SW3,SW4がオンオフすることにより変調回路6とプリドライバ回路72との間の信号経路に接続される静電容量が変化するので、設定スイッチ13による設定内容に応じて遅延時間tdを変化させることができる。

0054

これにより、アンテナ5から送信しようとする短パルス信号のパルス幅tw(送信しようとする信号の周波数)に応じて、遅延時間tdを例えばパルス幅twの1/2になるように設定スイッチ13を設定することにより、遅延時間tdを調整してパルス信号Soutをガウシアンパルスの信号波形にすることができ、良好なガウシアンパルスの信号波形を得ることができる。

0055

なお、スイッチSW1,SW2,SW3,SW4をディップスイッチやロータリスイッチ等の操作スイッチを用いて構成し、遅延部11bの遅延時間tdを、直接スイッチSW1,SW2,SW3,SW4を操作することによって設定するようにしてもよい。この場合、別途設定スイッチ13を備える必要がない。

0056

(第4実施形態)
次に、本発明の第4の実施形態に係る無線送信装置及び無線送信回路について説明する。図15は、本発明の第4の実施形態に係る無線送信回路4cを用いた無線送信装置1cの構成の一例を示すブロック図である。図15に示す無線送信装置1c及び無線送信回路4cは、図3に示すステップリカバリダイオード回路91,92において、バイアス電圧Vbiasを変化させると変調信号S31,S32の波高値が変化し、パルス信号Soutの振幅が変化することを利用して、複数ビットの情報をパルス信号Soutの波高値で表すことにより多値変調を行うものである。これにより、例えば8つの短パルス信号を用いて1ビットを送信するようにした無線送信機を、同じ8つの短パルス信号を用いて複数ビットのデータを送信可能とし、送信速度高速化しようとするものである。

0057

図15に示す無線送信回路4cと図1に示す無線送信回路4とでは、下記の点で異なる。すなわち、図15に示す無線送信回路4cは、ステップリカバリダイオード回路91,92のバイアス電圧Vbiasをそれぞれ変化させるバイアス制御回路61,62をさらに備えている。また、変調回路6aは、データ生成部3から出力された送信データSD1を複数ビットずつ、例えば2ビットずつ一時的に記憶するレジスタ63を備えている。

0058

変調回路6aは、レジスタ63によって一時記憶された複数ビットのデータに基づいてバイアス電圧Vbiasを変化させるべくバイアス制御回路61,62へ制御信号を出力する。バイアス制御回路61,62は、変調回路6aからの制御信号に応じてステップリカバリダイオード回路91,92へ供給するバイアス電圧Vbiasを変化させる電源回路である。

0059

その他の構成及び動作は、以下の動作を除き図1に示す無線送信装置1と同様であるのでその説明を省略し、以下本実施形態の特徴的な動作について説明する。以下の説明においては、2ビットを多値化する例を説明する。図16は、無線送信回路4cの動作を説明するための信号波形図である。まず、発振回路2によって、水晶発振子OSC1の発振周波数に基づき生成されたクロック信号CLK1が変調回路6a及びデータ生成部3へ出力される。

0060

そして、データ生成部3から、クロック信号CLK1と同期して送信データSD1がレジスタ63へ出力され、レジスタ63により2ビット毎にデータが保持される。図16において、送信データSD1はクロック信号CLK1の4クロックで1ビットを表すようにされており、ローレベルで「0」、ハイレベルで「1」を表すようにされている。

0061

そして、変調回路6aにより、レジスタ63により保持された2ビット毎に、当該ビット数のビットパターン「00」、「01」、「10」、「11」に応じてバイアス電圧Vbiasを4段階に変化させるべくバイアス制御回路61,62へ制御信号が出力されてパルス信号Soutの波高値が変化される。

0062

これにより、パルス信号Soutを多値化して、一つのパルスで複数ビット分の情報を送信することができるので、通信速度を高速化することができる。なお、バイアス電圧Vbiasを4段階に変化させることによりパルス信号Soutの波高値を4段階に変化させ、2ビット分の情報を多値化する例を示したが、バイアス電圧Vbiasの電圧変化段階数を増加させることにより、3ビット以上の情報を多値化するようにしてもよい。また、遅延部11の代わりに、遅延部11a、あるいは遅延部11b及び設定スイッチ13を用いてもよい。

0063

(第5実施形態)
次に、本発明の第5の実施形態に係る無線送信装置及び無線送信回路について説明する。図17は、本発明の第5の実施形態に係る無線送信装置1dの構成の一例を示すブロック図である。図17に示す無線送信装置1d及び無線送信回路4dは、図2に示すドライバ部81,82において、動作用電源電圧VDDを変化させると信号S21,S22の波高値が変化し、パルス信号Soutの振幅が変化することを利用して、複数ビットの情報をパルス信号Soutの波高値で表すことにより多値変調を行うものである。これにより、例えば8つの短パルス信号を用いて1ビットを送信するようにした無線送信機を、同じ8つの短パルス信号を用いて複数ビットのデータを送信可能とし、送信速度を高速化しようとするものである。

0064

図17に示す無線送信回路4dと図15に示す無線送信回路4cとでは、下記の点で異なる。すなわち、図17に示す無線送信回路4dは、バイアス制御回路61,62の代わりにVDD制御回路64,65を備える点で異なる。変調回路6bは、レジスタ63によって一時記憶された複数ビットのデータに基づいて動作用電源電圧VDDを変化させるべくVDD制御回路64,65へ制御信号を出力する。VDD制御回路64,65は、変調回路6bからの制御信号に応じてドライバ部81,82へ供給する動作用電源電圧VDDを変化させる電源回路である。

0065

その他の構成及び動作は、以下の動作を除き図15に示す無線送信装置1cと同様であるのでその説明を省略し、以下本実施形態の特徴的な動作について説明する。以下の説明においては、2ビットを多値化する例を説明する。図18は、無線送信回路4dの動作を説明するための信号波形図である。まず、発振回路2によって、水晶発振子OSC1の発振周波数に基づき生成されたクロック信号CLK1が変調回路6b及びデータ生成部3へ出力される。

0066

そして、データ生成部3から、クロック信号CLK1と同期して送信データSD1がレジスタ63へ出力され、レジスタ63により2ビット毎にデータが保持される。図18において、送信データSD1はクロック信号CLK1の4クロックで1ビットを表すようにされており、ローレベルで「0」、ハイレベルで「1」を表すようにされている。

0067

そして、変調回路6bにより、レジスタ63により保持された2ビット毎に、当該ビット数のビットパターン「00」、「01」、「10」、「11」に応じて動作用電源電圧VDDを4段階に変化させるべくVDD制御回路64,65へ制御信号が出力されてパルス信号Soutの波高値が変化される。

0068

これにより、パルス信号Soutを多値化して、一つのパルスで複数ビット分の情報を送信することができるので、通信速度を高速化することができる。なお、動作用電源電圧VDDを4段階に変化させることによりパルス信号Soutの波高値を4段階に変化させ、2ビット分の情報を多値化する例を示したが、動作用電源電圧VDDの電圧変化の段階数を増加させることにより、3ビット以上の情報を多値化するようにしてもよい。

0069

また、バイアス制御回路61,62をさらに備え、動作用電源電圧VDDとバイアス電圧Vbiasとの電圧変化の組合せにより、パルス信号Soutの波高値を変化させ、多値化する構成としてもよい。また、遅延部11の代わりに、遅延部11a、あるいは遅延部11b及び設定スイッチ13を用いてもよい。

図面の簡単な説明

0070

本発明の第1の実施形態に係る無線送信装置及び無線送信回路の構成の一例を示すブロック図である。
図1に示すプリドライバ回路及びドライバ部の構成の一例を示す回路図である。
図1に示すステップリカバリダイオード回路の構成の一例を示す回路図である。
図1に示す差動出力部の構成の一例を示す回路図である。
図1に示す無線送信装置1の動作を説明するための信号波形図である。
ガウシアンパルスの波形の一例を示す説明図である。
ガウシアンパルスのエネルギー分布を示す説明図である。
(a)は、図19に示す背景技術に係る無線送信回路においてバンドパスフィルタから出力されたパルス信号波形の一例を示す信号波形図である。(b)は、図1に示す無線送信回路から出力されたパルス信号Soutの信号波形を示す信号波形図である。
本発明の第2の実施形態に係る無線送信装置及び無線送信回路の構成の一例を示すブロック図である。
図9に示す配線パターンA,Bの一例を示す説明図である。
図9に示す配線パターンA,Bの断面の一例を示す断面図である。
図9に示す配線パターンA,Bによる信号遅延を示すタイミングチャートである。
本発明の第3の実施形態に係る無線送信装置及び無線送信回路の構成の一例を示すブロック図である。
図13に示す遅延部の構成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装置及び無線送信回路の構成の一例を示すブロック図である。
図15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5の実施形態に係る無線送信装置及び無線送信回路の構成の一例を示すブロック図である。
図17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。
背景技術に係るウルトラワイドバンド通信方式の無線送信回路の構成を示すブロック図である。
米連邦通信委員会で規定されたスペクトラムマスクを示すグラフである。

符号の説明

0071

1,1a,1b,1c,1d無線送信装置
2発振回路
3データ生成部
4,4a,4b,4c,4d無線送信回路
5アンテナ
6,6a,6b変調回路
10差動出力部
11,11a,11b遅延部
13 設定スイッチ
61,62バイアス制御回路
63レジスタ
64,65 VDD制御回路
71,72プリドライバ回路
81,82ドライバ部
91,92ステップリカバリダイオード回路
93ハイパスフィルタ
94電圧−電流変換素子
A,B配線パターン
C1,C2,C3,C4コンデンサ
QN1,QP1,QN2,QP2トランジスタ
SRDステップリカバリダイオード
SW1,SW2,SW3,SW4 スイッチ

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