JPH05227066A - 微弱電波による通信方式および同通信方式に用いる送信機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 既存の受信機器を利用して通信でき、しかも
微弱電波としては十分な通信能力を有する通信方式およ
びこの方式に用いる送信機を提供すること 【構成】 送信側では、変調波により互いに近い異周波
数の二つの被変調波を変調して第１および第２の周波数
の信号を形成し、前記第１および第２の周波数の各信号
により互いに９０度偏波角度の異なる二つの微弱電波を
送出し、受信側では、前記二つの電波をともに受信して
復調する微弱電波による通信方式、および通信すべき内
容を持った変調波を発生する変調波発生器（１１〜１
４）と、第１の周波数の信号を発生する第１の発振器
と、第２の周波数の信号を発生する第２の発振器と、前
記第１の発振器の信号を前記変調波発生器による変調波
で変調する第１の変調器（１５）と、前記第２の発振器
の信号を前記変調波発生器による変調波で変調する第２
の変調器（１６）と、前記第１および第２の変調器の各
出力を互いに９０度偏波角度の異なる二つの微弱電波と
して各別に送出する第１および第２の送信機（１７、１
８）とをそなえる微弱電波送信機。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は微弱電波を用いる通信方
式およびこの通信方式に用いる送信機に関する。

【０００２】

【従来の技術】電波法上の免許を要しない点で微弱電波
が広く利用されている。とくに家庭用機器で使用される
程度の通信を目的とする場合、非常に使い勝手のよい電
波である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような注目を浴び
ている微弱電波であるが、電波の指向性に起因するも
の、電波強度が小さいため電波の反射波と直進波との位
相干渉による電界劣化、それに外部ノイズへの信号埋没
などが問題とされている。

【０００４】図８は、空間における電波伝搬の測定を行
う条件を示したもので、送信用半波長ダイポールアンテ
ナＴｘに信号発生器ＳＧを接続して信号を送信させ、送
信アンテナＴｘからＸｍ離れた点における１／４波長受
信アンテナＲｘでの受信信号をスペクトラムアナライザ
ＳＡで信号レベルを測定する。

【０００５】図９は、この測定を行う環境を示したもの
で、送信機Ｔｘの設置場所と受信機Ｒｘの設置場所の両
側にはビル壁、受信機Ｒｘから見て送信機Ｔｘの背後に
もベランダ面を間に置いて図示しないビル壁がある。し
たがって電波の反射が生じ易い状況にある。

【０００６】図１０は、実測結果をグラフとして示して
おり、ｆ１＝３００ＭＨｚ、ｆ２＝３０３ＭＨｚ、ｆ３
＝３０６ＭＨｚ、ｆ４＝３０９ＭＨｚの４つの周波数の
電波につき伝搬測定を行ったところ、測定位置が逐次変
化するに連れて受信アンテナレベルが大きく変動するこ
とが分った。

【０００７】ここで注目すべきは、同一地点でも電波の
周波数が異なると受信レベルが大幅に異なるということ
である。

【０００８】本発明は上述の点を考慮してなされたもの
で、既存の受信機器を利用して通信でき、しかも微弱電
波としては十分な通信能力を有する通信方式およびこの
方式に用いる送信機を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、本
発明では、送信側では、変調波により互いに近い異周波
数の二つの被変調波を変調して第１および第２の周波数
の信号を形成し、前記第１および第２の周波数の各信号
により互いに９０度偏波角度の異なる二つの微弱電波を
送出し、受信側では、前記二つの電波をともに受信して
復調する微弱電波による通信方式、および通信すべき内
容を持った変調波を発生する変調波発生器と、第１の周
波数の信号を発生する第１の発振器と、第２の周波数の
信号を発生する第２の発振器と、前記第１の発振器の信
号を前記変調波発生器による変調波で変調する第１の変
調器と、前記第２の発振器の信号を前記変調波発生器に
よる変調波で変調する第２の変調器と、前記第１および
第２の変調器の各出力を互いに９０度偏波角度の異なる
二つの微弱電波として各別に送出する第１および第２の
送信機、とをそなえる微弱電波送信機、を提供するもの
である。

【００１０】

【作用】本発明の方式では、送信側で二つの互いに近い
周波数の被変調波に基づいて互いに９０度偏波角度の異
なる二つの微弱電波を送出し、受信側では二つの電波を
同時受信して復調する。実際上は、二つの偏波成分のう
ち受信し易いものを主として受信し、他の成分は補助的
なものになるが、一方の成分だけの場合に比べて電界強
度の大きな信号を受信することができる。

【００１１】本発明の装置では、第１および第２の発振
器の信号は、第１および第２の変調器において変調波発
生器からの変調波により変調され、第１および第２の送
信機に各別に与えられる。これら送信機では、互いに９
０度偏波角度の異なる二つの微弱電波を送出する。受信
機は、二つの微弱電波を同時受信するがそのうち電界強
度のより大きいものを主として復調する。

【００１２】

【発明の効果】本発明は上述のように、送信電波として
周波数が引き込み現象を起こさない程度に近く互いに９
０度偏波角度が異なる二つの電波を送出し、受信側でこ
れら二つの電波を同時受信して復調するようにしたた
め、二つの偏波のうちいづれか電界強度の大きい電波に
基づく復調信号を得ることができ、従来の単一偏波の電
波のみによるものに比べて遥かに良好な通信を行うこと
ができる。

【００１３】

【実施例】図１は、本発明の一実施例を示したものであ
る。同図において、Ｔｘは送信機でありＲｘが受信機で
ある。

【００１４】送信機Ｔｘは、この場合３つの変調信号に
より二つの周波数の信号を変調して互いに９０度偏波角
度の異なる信号として送出するものである。このため、
それぞれ符号１１、１２および１３で表されるセンサ
Ａ、同Ｂおよび同Ｃからの３つの変調波がパルスコード
化回路１４に与えられてこれらセンサからの変調波に応
じたパルス信号が形成され、このパルス信号が二つの変
調回路１５および１６に与えられる。

【００１５】変調回路１５および１６は、引き込み現象
を起こさない程度に近い二つの周波数の信号源を有して
おり、これら信号源からの被変調波信号がパルスコード
化回路１４からの変調波により変調される。変調回路１
５および１６の各出力は発信回路１７および１８に与え
られ、互いに９０度偏波角度の異なる電波としてアンテ
ナから送出される。

【００１６】この電波は、電波の陰に当たる部分が生じ
難いように、相補的な働きをしている。そして、両者を
最大限の状態で受信すると３ｄＢの利得増加が得られ
る。実際には、位相障害などにより１〜２ｄＢの利得増
加となる。

【００１７】受信機Ｒｘは、送信機Ｔｘからの二つの偏
波方向の異なる電波のうち電界強度のより強い電波を中
心に受信して復調し、パルスコード処理を施して３つの
変調信号を再生する。すなわち、アンテナで受信した信
号は高周波増幅回路２１により増幅されて検波回路２２
に与えられる。検波回路２２では、検波によりパルス信
号を復調する。そしてパルス信号はパルスコード処理回
路２３に与えられ、センサＡないしＣによる３つの変調
信号と対応する信号として出力回路Ａ、同Ｂおよび同Ｃ
に与えられる。

【００１８】図２(a) 、(b) は、電波位相障害を信号の
波形として示した図である。

【００１９】まず同図(a) は、屋外での電波伝搬状況を
示しており、送信地点ａ０から送出された電波が受信地
点ａ１を通り壁ａ２で反射されたのち、受信地点ａ１に
達する場合を説明するものである。

【００２０】送信地点ａ０から第１の周波数３００ＭＨ
ｚの電波であるｆ１直接波、および第２の周波数３０６
ＭＨｚの電波であるｆ２直接波として受信地点ａ１に達
する一方、受信地点ａ１を通過して壁ａ２で反射された
電波ｆ１´およびｆ２´として受信地点ａ１に達する。
この場合、直接波と反射波とは位相がずれているのが通
例である。

【００２１】したがって、受信地点ａ１では、周波数が
同一で位相の異なる二つの信号を受信する。この結果、
受信信号としては直接波と反射波との打消し合いにより
信号レベルが低下する。同レベルで１８０度の位相差で
あると信号はゼロになる。

【００２２】この点、二つの周波数の電波を用いると、
一方の周波数の信号ｆ１が反射波と逆位相になって打消
し合い受信不能な関係であっても、他方の周波数の信号
ｆ２は位相のずれ具合が異なるから直接波、反射波のい
づれかが強くなって受信は可能である。

【００２３】また同図(b) は、屋内での電波伝搬状況を
示しており、送信地点ｂ０から受信地点ｂ１に至る間の
直線上に建物の壁とか家具などの障害物ｂ３が存在する
場合の直接波と反射波との関係を示している。

【００２４】図示のように、障害物ｂ３を通過するとき
電波は大幅に減衰して受信地点ｂ１に到達する。他方、
障害物ｂ３を通らずに電波の壁ｂ２で反射してきた電波
ｆ１´、ｆ２´も受信地点ｂ１の到達する。この場合は
直接波より反射波の方が強くなり、とくに周波数が高い
ほどその傾向が強い。このような状況で単一波通信を行
うと通信障害が生じるのが通例である。

【００２５】この対策としても本発明は有効であり、周
波数が異なる上に偏波方向も異なる二つの電波を用いて
電波の谷間を補い合って、かつ直接波と反射波との干渉
においても通信障害を回避しようとするものである。

【００２６】さらに同図(b')では、二つの周波数の電波
のうち一方の周波数のものでは合成波ｆ１''が非常に小
さなレベルになっているが、他方のものは周波数が異な
る結果位相ずれの度合いが異なり合成波ｆ２''のレベル
がかなり大きなものとなっていて通信障害を生じ難くな
っている。

【００２７】図３は、図１の回路における送信機Ｔｘの
要部構成を示したものである。すなわち図示しない３つ
のセンサからの信号に応じてパルスコード化回路１４
は、パルス信号を形成して変調回路１５および１６に変
調信号として与える。変調回路１５および１６の各変調
出力は、それぞれ発信回路１７および１８に与えられ、
送信信号ｆ１、ｆ２として送出される。

【００２８】これらの信号の周波数は、引き込み現象を
生じないものという条件の外に、二つの周波数を一方の
周波数に対し他方の周波数を１／８波長を限度としてず
らすように選ぶことが望ましい。したがって、二つの周
波数は適当に近く、また適当に離れていることが必要で
ある。

【００２９】また引き込み現象を避けるには、二つの発
信回路１７、１８の位置を遠去けてもよい。例えば同一
基板の上下または左右という風にしてもよい。両周波数
の信号相互の干渉を防ぐためのシールドはなくともよ
い。

【００３０】発信回路１７、１８の各出力は、調整用可
変抵抗ＶＲ１、ＶＲ２により調整される。なお、電源Ｂ
は、インダクタを介して相互干渉しないように、各変調
回路１５、１６および発信回路１７、１８に給電する。

【００３１】図４(a) 、(b) は、同図(a) が二つの周波
数の干渉防止を図った回路配置を模擬的に示した図であ
り、同図(b) が本発明の装置による発信波の指向特性を
示す図である。

【００３２】同図(a) に示すように、回路要素はできる
だけ干渉を防ぐ配置とし、二つのダイポールアンテナＡ
ＮＴ１、ＡＮＴ２から互いに９０度偏波角度の異なる二
つの周波数の電波を送出する。

【００３３】同図(b) は、これら二つのアンテナＡＮＴ
１、ＡＮＴ２の放射指向特性を示しており、アンテナＡ
ＮＴ１はそのダイポール１１を中心にしたドーナツ状
に、またアンテナＡＮＴ２はそのダイポール２２を中心
にしたドーナツ状になっている。したがってダイポール
に直角の方向が最も電界強度が大となり、ダイポールの
延長方向が最も電界強度が弱くなる。

【００３４】図５は、送信機から送出される電波の周波
数スペクトラムと受信機の受信周波数特性とを示したも
のである。すなわち受信機の受信電波ｆ１、ｆ２の強さ
には一般に差があり、図の場合周波数ｆ１のピーク値Ｐ
ｏに対して周波数ｆ２のピーク値はＰだけ小さい。

【００３５】このようにレベルが二つの周波数ｆ１、ｆ
２をピークとする双峰性特性の電波を、図示の双峰性特
性の受信機で受信すると、受信特性は二つの周波数ｆ
１、ｆ２の間の周波数で受信レベルが低下する総合特性
となる。

【００３６】図６は、図４(b) の二つの送信アンテナＡ
ＮＴ１、ＡＮＴ２の指向特性をアンテナＡＮＴ１につい
ては水平面で、またもう一つのアンテナＡＮＴ２につい
ては垂直面で切断したときの状態を示したものである。
アンテナＡＮＴ１についてはダイポール１１の両端１１
ａ、１１ｂを結ぶ方向に直交する方向１ａＬで最大レベ
ルとなり、アンテナＡＮＴ２についてはダイポール２２
の両端２２ａ，２２ｂを結ぶ方向に直交する方向２ａＲ
で最大レベルとなる。

【００３７】図７は、送信アンテナＡＮＴ１，ＡＮＴ２
の電波送出特性を電測計で実測した結果を示しており、
送信機をアンテナＡＮＴ２のダイポール２２を軸にして
３６０度回転させたとき（これを横転と呼ぶ）、および
アンテナＡＮＴ１のダイポール１１を軸にして３６０度
回転させたとき（これを縦転と呼ぶ）における同一受信
位置での受信感度を２０度置きにプロットしたものであ
る。

【００３８】この図７における２０度付近および１８０
度付近では縦転３０６ＭＨｚでの谷間が、１１０度付近
および２９０度付近では横転３００ＭＨｚでの谷間がそ
れぞれ現れている。そして縦転３００ＭＨｚおよび横転
３０６ＭＨｚでは顕著な谷間が現れていない。これが二
つの周波数の電波を、それぞれの偏波方向を９０度ずら
して送出した効果である。

【００３９】上記実施例では、二つの周波数の信号を同
時にパルス変調するとしているが、各周波数を各別に変
調して交互送信とすることもできる。ただし、両周波数
が相加わって最大で３ｄＢ増しとなる効果はなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示したブロック線図。

【図２】同図(a) 、(b) は、電波位相障害を信号の波形
として示した図。

【図３】図１の回路における送信機Ｔｘの要部の詳細構
成を示した図。

【図４】同図(a) が二つの周波数の干渉防止を図った回
路配置を模擬的に示した図。

【図５】送信機から送出される電波の周波数スペクトラ
ムと受信機の受信周波数特性とを示した図。

【図６】図４(b) の二つの送信アンテナＡＮＴ１、ＡＮ
Ｔ２の指向特性をアンテナＡＮＴ１については水平面
で、またもう一つのアンテナＡＮＴ２については垂直面
で切断したときの状態を示した図。

【図７】送信アンテナＡＮＴ１，ＡＮＴ２の電波送出特
性を電測計で実測した結果を示した図。

【図８】空間における電波伝搬の測定方式を示した図。

【図９】図８の測定を行う環境を示した図。

【図１０】図８による実測結果をグラフとして示した
図。

【符号の説明】

Ｔｘ 送信機 Ｒｘ 受信機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹 内 勝 義 東京都大田区東馬込１丁目22番12号

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】送信側では、変調波により互いに近い異周
   波数の二つの被変調波を変調して第１および第２の周波
   数の信号を形成し、前記第１および第２の周波数の各信
   号により互いに９０度偏波角度の異なる二つの微弱電波
   を送出し、 受信側では、前記二つの電波をともに受信して復調する
   微弱電波による通信方式。
2. 【請求項２】請求項１記載の通信方式において、 前記第１および第２の周波数は、互いに引き込みを起こ
   さない程度の差を有するものである微弱電波による通信
   方式。
3. 【請求項３】通信すべき内容を持った変調波を発生する
   変調波発生器と、 第１の周波数の信号を発生する第１の発振器と、 第２の周波数の信号を発生する第２の発振器と、 前記第１の発振器の信号を前記変調波発生器による変調
   波で変調する第１の変調器と、 前記第２の発振器の信号を前記変調波発生器による変調
   波で変調する第２の変調器と、 前記第１および第２の変調器の各出力を互いに９０度偏
   波角度の異なる微弱電波として送出する送信機、 とをそなえる微弱電波送信機。
4. 【請求項４】請求項３記載の送信機において、 前記第１および第２の周波数は、引き込みを起こさない
   程度の差を有するものである送信機。