JPH063944B2 - 受信装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はデータ通信に用いることができる受信装置に関
するものである。

従来例の構成とその問題点 近年、ポケットベル、自動車電話等の移動通信業務が盛
んになってきている。上記の移動通信において、自局あ
るいは相手局のダイヤル番号等の識別用情報のデータ伝
送をともなった送受信装置が使われている。

以下図面を参照しながら従来の送受信装置について説明
する。第１図は従来の送受信装置のブロック図である。
第１図中、Ｉは送信装置、IIは受信装置を示す。送信装
置Ｉはテンキー等からなる入力回路１からの情報に対応
した周波数を発生するトーン発生回路２を有する。この
トーン発生回路２は例えば異なった周波数を発生する発
振器群２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，……からなっており、
入力回路１からの情報によりスイッチ２ｅを切り換え、
情報に対応した周波数の信号を出力するように構成して
いる。また上記送信装置Ｉは、ＦＭ変調回路３、送信回
路４、送信アンテナ５を有する。一方、受信装置IIは受
信アンテナ６、高周波増幅回路７、局部発振回路８、周
波数変換回路９、中間周波増幅回路１０、ＦＭ復調回路
１１、周波数分析回路１２を有する。この周波数分析回
路12はフィルター１２ａ，１２ｂ，…で構成されてい
る。また、上記受信装置IIは情報解読回路１３、ブザー
あるいは表示器等で構成される出力回路14を有する。

以上のように構成された送受信装置についてその動作を
以下に説明する。テンキー等からなる入力回路１を操作
し、情報を入力すると、その入力された情報に対応した
周波数の信号がトーン発生回路２から出力されＦＭ変調
回路３で高周波信号をトーン発生回路２からの出力信号
で周波数変調し、送信回路４で増幅して送信アンテナ５
より電磁波として送出する。トーン発生回路２の機能に
ついて第２図に基づき、さらに詳しく説明する。第２図
(a)はトーン発生回路２で発生させることのできる周波
数のスペクトラム図である。第２図(b)は、トーン発生
回路２から出力する周波数列を示す出力図である。第２
図(a)は発振器２ａ，２ｂ，……が全部でｎ個あること
を示している。各発振器２ａ，２ｂ，……の発振周波数
はｆ_１，ｆ_２，……ｆ_ｎである。これらの発振周波数の
信号は入力回路１からの情報によりスイッチ２ｅで切り
換えられ第２図(b)に示す時間割りで出力される。すな
わち、時間Ｔ毎に周波数が切り換わる。さてここで発振
周波数の数ｎを１０とすると、数字の０から９までをそ
れぞれｆ_１からｆ_１０までに対応させることができ、第
２図(b)に示すごとく４周波数を送れば、４桁の数字を
送ることができる。次に受信装置について説明する。第
１図の受信装置IIにおいて、受信アンテナ６に入力した
電磁波は高周波増幅回路７で選択増幅され、周波数変換
回路９で中間周波数に変換され、中間周波増幅回路１０
でさらに選択増幅され、ＦＭ復調回路１１で周波数変換
された信号が復調され、その出力に第２図(b)に示す周
波数列の信号が出力される。周波数分析回路１２は、周
波数ｆ_１，ｆ_２，……ｆ_ｎのｎ個の周波数を選択分離さ
せるｎ個のフィルター１２ａ，１２ｂ，……からなって
いる。フィルター１２ａからは、ｆ_１の信号のみがフィ
ルター１２ｂからはｆ_２の信号のみがとりだされる。情
報解読回路１３では周波数分析回路１２からの信号がど
のような順序でどういう周波数の信号がきたのかを判別
し、ブザーあるいは表示器等の出力回路１４を駆動させ
る。

しかしながら、上記のような構成においては、周波数変
調回路を使用しているので、受信機入力のＣ／Ｎがある
程度悪化すると、復調回路出力のＳ／Ｎが急激に悪化し
はじめるという、いわゆるスレッショルドポイントが存
在し、これ以下の入力レベルでは実用にならなかった。
さらに受信帯域幅を局部発振周波数の温度変動を考慮し
て、広くしておく必要がある。そのため、次に示す問題
点を有していた。それは、受信帯域幅が必要以上に広く
なるため、復調出力のＳ／Ｎが悪化する。従って情報の
解読できる限界レベルが悪化し、通信可能な距離にも限
界があった。

発明の目的 本発明の目的は、データ通信を行う受信装置において、
局部発振周波数の温度変動による受信性能の悪化を防ぐ
ことができ、かつ、受信帯域幅を受信信号の必要帯域幅
まで狭めることができ、これによりＳ／Ｎを改善でき、
また雑音による誤動作を著しく軽減できる受信装置を提
供することにある。

発明の構成 本発明による受信装置は、情報伝送に使用する周波数帯
域の中心付近に予め設定された基準周波数情報を含む信
号を受信する受信装置であって、受信周波数を決定する
局部発振回路と、受信信号の周波数分析を行う周波数分
析手段と、前記周波数分析手段からの信号を入力とし、
信号受信開始時に受信した信号の周波数と基準周波数の
差異に基づいて前記局部発振回路を制御するとともに周
波数分析の結果得られる周波数列より伝送された情報を
解読する情報解読手段と、前記基準周波数信号の到来に
より、前記局部発振手段の局部発振周波数補正後の周波
数分析手段の出力を前記情報解読手段で解読した結果が
基準周波数と一致している事を見る比較手段を有し、何
らかの信号到来時の受信信号を前記周波数分析手段及び
情報解読手段によって検出し、この検出結果に基づき、
前記局部発振回路を制御して前記周波数分析手段の帯域
の中心付近に前記受信信号がくるようにした後、前記比
較手段により前記基準周波数相当の信号が基準周波数と
一致している事を確認することにより、後続の信号の受
信をするように構成したものである。かかる構成によれ
ば、周囲温度の変化等により、受信装置の局部発振周波
数が変動したとしても、前記基準周波数相当の信号を周
波数分析回路および情報解読回路によって検出し、この
検出結果に基づき、前記局部発振回路を制御することに
より、受信帯域の中心付近に基準周波数が来るようし、
その後、比較回路により基準周波数に一致している事を
確認する事により後続の信号の受信が開始されるように
構成しているため、受信帯域幅を温度変動を考慮して広
げる必要がなく、狭帯域化できる。そのため、Ｓ／Ｎを
改善することができ、よって通信可能距離を拡大できる
ものである。また、比較回路により、基準周波数の到来
が確認された後に受信開始しているので雑音による誤動
作を著しく軽減できる。

実施例の説明 以下本発明の実施例について図面を参照しながら説明す
る。第３図は本発明の一実施例における送受信装置のブ
ロック図を示すものである。第３図において、Ａは送信
装置、Ｂは受信装置である。送信回路Ａは、入力回路
１、トーン発生器１５、高周波発振回路１６、周波数変
換回路１７、送信回路４、送信アンテナ５を有する。一
方、受信装置Ｂは受信アンテナ６、高周波増幅回路７、
局部発振回路８、周波数変換回路９、中間周波数増幅回
路１０、局部発振回路１８、周波数変換回路１９、周波
数分析回路２０、情報解読回路２１、比較回路２２、出
力回路１４を有する。なお、第１図の従来例と同一の機
能のものについては、同一番号を付与してある。以上の
ように構成された本実施例の送受信装置について以下そ
の動作を説明する。まず送信装置から説明する。テンキ
ー等からなる入力回路１を操作し、情報を入力する。ト
ーン発生器１５の機能については第４図に基づき説明す
る。第４図(a)はトーン発生器１５で発生させることの
できる周波数スペクトラム図である。第４図(b)〜(e)
は、トーン発生器１５から出力する周波数列の例を示す
出力図である。トーン発生器１５の構成は、例えば、第
４図(a)のｆ_−ｎ／２からｆ_ｎ／２までの各周波数を発
生させる発振器15a，15b，15c，15d，……と、スイッチ
15eからなっている。トーン発生器１５の機能で従来の
トーン発生回路２の機能と根本的に異なっている点は、
情報伝送に使用する周波数帯域の中心付近に予め設定し
た基準周波数ｆ_０を有し、かつ情報を基準周波数ｆ０と
の関連のもとに定義していることである。表に情報を基
準周波数との周波数差の関係で定義した１例を示す。

ただし、第４図(a)において隣合う周波数の間隔をすべ
てΔｆとする。第４図(a)においてｎ＝１０の場合であ
り（以後ｎ＝１０として扱う）、情報として数字の０か
ら９を与えている。トーン発生器１５の出力の１例を第
４図(b)に示す。まず最初に基準周波数ｆ_０を、受信側
で周波数分析及び局部発振器の周波数補正等の操作、更
に確認のための周波数分析を行うために必要かつ十分な
時間だけ出力し、ついで情報を含んだ周波数列を同じく
周波数分析に必要な時間だけ出力する。第４図(b)の例
では、表より、数字の３→数字の８→数字の９（ｎ＝１
０によりｆ_ｎ／２＝ｆ_５となる）→数字の４という順序
で情報を送っていることになる。第４図(b)の信号は、
周波数変換回路１７で高周波信号に変換され、送信回路
４で増幅され、送信アンテナ５より電磁波として送出さ
れる。次に受信装置について説明する。受信アンテナ６
から中間周波数増幅回路１０までの動作は従来の場合と
同様である。周波数変換回路１９で中間周波数増幅回路
１０の出力はさらに低い周波数に変換される。この周波
数変換回路１９は、周波数分析回路２０で処理しやすい
周波数帯に信号を変換するものであり、必要に応じて変
換周波数を設定する。温度変動等により局部発振周波数
がずれた場合、周波数変換回路19の出力は第４図(a)の
スペクトラムを周波数軸上で平行に移動させたスペクト
ラムを有する出力となる。従って各スペクトラムの周波
数差に変化はない。さて、周波数分析回路２０は、周波
数変換回路１９からの信号を各スペクトラムに分離する
ためのフィルタ２０ａ，２０ｂ，……で構成されてい
る。第４図(b)の信号は、周波数変換された形で周波数
分析回路２０に入力され、まず最初に基準周波数ｆ_０に
相当する信号が到来したときにフィルタ群（２０ａ，２
０ｂ，２０ｃ，…）の内の１つのフィルタから出力が出
始める。本来の信号の場合、周波数分析に要するだけの
信号が送信されているので、検出に必要な時定数の後に
上記フィルタより信号検出として出力され、情報解読回
路２１に入力される。

ここで、本来の信号ではなく雑音の場合、所定の時定数
の時間経過後に信号検出として誤った出力を出す事もあ
る。情報解読回路21では、最初に入力された上記の信号
を基準周波数ｆ_０とし、局部発振回路８を制御し、基準
周波数相当の信号が中間周波増幅回路１０の帯域の中心
付近に来るようにする。その後、基準周波数相当の信号
が中間周波増幅回路１０の帯域内に配置したフィルタ群
の中心付近のフィルタより出力されたかどうかを比較回
路２２で検査を行う。

基準周波数ｆ_０は周波数分析及び局部発振器の発振周波
数の補正、更に確認のための周波数分析に必要かつ十分
な時間だけ送出されてくるので比較回路２２の検査によ
り基準周波数の到来の確認を行う事が出来る。また、信
号到来開始時に雑音を誤って基準周波数相当の信号の到
来として検出出力を出した場合でも、中間周波増幅回路
の局部発振周波数補正後の周波数分析に必要な時間だけ
雑音が出力されている必要があり、雑音による基準周波
数への判別誤りを著しく軽減させる事ができる。比較回
路２２により、基準周波数ｆ_０の到来が認められた後、
後続の信号を受信し、情報解読回路２１によって、基準
周波数ｆ_０との周波数差を判別し、出力回路14を駆動す
る。第５図は、周波数分析回路２０の構成の１例を示す
ブロック図であり、第６図(a)，(b)は上記周波数分析回
路２０の機能説明図である。さて第６図(b)のように、
基準周波数ｆ_０と、-Δfの差の周波数ｆ_-1が順次入力し
た場合を考える。この時、基準周波数ｆ_０がフィルタ２
０ｅの帯域内にあったとすると、次に周波数ｆ_-1が入力
された場合、フィルタ２０ｂの帯域内にｆ_-1が来るよう
にフィルタの帯域は設計されているが、温度等の変化で
フィルタ帯域幅、中心周波数等が若干変化したとすれ
ば、第６図(a)，(b)のｆ′_-1に示すようにフイルタ２０
ａの帯域内にずれることも考えられる。しかし、第５図
に示すようにフィルタ２０ｅを中心としたフィルタ群
２、フィルタ20bを中心としたフイルタ群１等のように
複数個のフィルタで構成したフィルタ群を１つの周波数
判別用に割り当てておけば、周波数差がほぼ-Δfの場合
は、フィルタ群１が選択され、信号の判別の間違いを防
ぐことができる。また、各フィルタの帯域幅を狭くする
ことができるのでＳ／Ｎを改善でき、情報の解読レベル
を下げることができる。この例では、各群は３つのフィ
ルタで１つの群を構成しているが、各フィルタの帯域幅
を狭くし、１つの群の中のフィルタの数を多くすれば、
さらにＳ／Ｎの改善、より低レベルでの情報解読が可能
となり、通信可能距離の拡大ができる。局部発振回路８
の制御は局部発振回路を可変容量ダイオードを用いた構
成にしておき、到来信号の周波数と基準周波数との周波
数差に応じた直流電圧を可変容量ダイオードに印加する
ように構成すればよい。以上のように本実施例によれ
ば、基準周波数ｆ_０との差を情報として伝送し、かつ基
準周波数ｆ_０が中間周波増幅回路１０の中心に来るよう
に局部発振回路８を制御しているため、局部発振周波数
の変動による影響で情報が受信できなくなるということ
がなく、かつ温度変動等に対しても受信帯域幅を広くす
る必要がない。これにより、受信機側での帯域幅を非常
に狭くすることができ、大幅なＳ／Ｎの改善が可能で通
信可能距離の拡大を可能にすることができる。さらに、
比較回路２２により基準周波数の監視をしているために
雑音により基準周波数への判別の誤りを著しく軽減する
ことができる。

次に本発明の他の実施例について図面を参照しながら説
明する。第７図は本発明の他の実施例における送受信装
置のブロック図を示す。第７図において、Ａは送信装
置、Ｂは受信装置である。第３図の実施例と同一の機能
のブロックについては、同一番号を付与している。送信
装置Ａは、入力回路１、トーン発生器３５を有する。ト
ーン発生器３５は、Ｄ／Ａ変換器２３、高周波発振回路
２５、可変容量ダイオード２４から構成されている。上
記送信装置Ａは、送信回路４、送信アンテナ５を有す
る。一方、受信装置Ｂは受信アンテナ６、高周波増幅回
路７、局部発振回路８、周波数変換回路９、中間周波増
幅回路１０、局部発振回路１８、周波数変換回路１９、
Ａ／Ｄ変換器２６、周波数分析機能を有する分析部２
８、情報解読機能を有する情報解読部２９、比較機能を
有する比較部３０を有する。

ここで周波数分析部２８、情報解読部２９および比較部
３０は、マイクロコンピュータ２７で構成されている。
また上記受信装置Ｂは、出力回路１４を有する。次に動
作について説明する。入力回路１からのデイタル情報
は、トーン発生器３５を構成するＤ／Ａ変換器２３に入
力し、アナログ量に変換される。前記アナログ量により
可変容量ダイオード２４の容量値が制御され、高周波発
振回路２５の高周波発振周波数が制御される。テンキー
・スイッチ等が操作されると、入力回路１からまず、基
準周波数ｆ_０のデジタル信号が出力され、次いで入力情
報に対応したデイタル信号が出力される。そのデジタル
信号はＤ／Ａ変換器２３でアナログ量に変換され、高周
波発振回路２５の高周波発振周波数を情報に対応して変
化させる。Ｄ／Ａ変換器２３の出力であるアナログ量は
情報に対応して階段状に変化するので、高周波発振回路
２５の高周波発振周波数のスペクトラムおよび出力は第
４図(a)および(b)のようになる。第４図(b)の信号を送
信回路４で増幅し、送信アンテナ５より電磁波として送
出する。次に受信装置Ｂについてその動作を説明する。
周波数変換回路１９の出力は、Ａ／Ｄ変換器２６で入力
のアナログ信号に応じたデジタル信号に変換され、マイ
クロコンピュータ２７に含まれる周波数分析部２８でフ
ーリエ変換手法等の方法で周波数分析され、その分析結
果が情報解読部２９に送られる。情報解読部２９ではま
ず基準周波数ｆ_０に相当する信号が得られれば局部発振
回路８の発振周波数を制御する信号を出力し、周波数分
析部２８の分析可能周波数帯の中心へと制御する。つい
で基準周波数相当の信号が実際に基準周波数ｆ_０の位置
に到来して来るかどうかを、比較部３０で検査を行う。
ここで、基準周波数ｆ_０であることが認められれば、後
続の信号を受信し、情報解読回路２１で情報をとりだ
す。比較部３０で基準周波数ｆ_０との一致が確認されな
い場合は、雑音による誤動作と認識し、受信装置の動作
をリセットするために再び局部発振回路８を戻して、基
準周波数ｆ_０の到来を待つ。基準周波数の到来後は、第
４図(b)に示すようにその後順次送られてくる周波数ｆ
_−２→ｆ_４→ｆ_ｎ／２→ｆ_−１を周波数分析し、情報解
読部２９で基準周波数ｆ_０との差を判別し、出力回路１
４を駆動する。このように局部発振回路８の発振周波数
を制御するように構成することにより、温度変化等によ
る周波数変動に強い受信装置とすることができ、かつ基
準周波数の到来を比較部３０で検査しているので、雑音
による誤動作を著しく軽減できる。なお、上記の実施例
では、トーン発生器３５の出力として、第４図(b)の形
態について説明したが、例えば、第４図(c)から(e)の信
号形態であってもかまわない。第４図(c)は情報の周波
数と周波数の間に基準周波数ｆ_０を挿入して伝送する形
態であり、第４図(d)は、−ｎΔｆだけ基準周波数ｆ_０
からずれた周波数ｆ_−ｎを送った後、符号の反転した距
離ｎΔｆだけずれたｆ_ｎの信号を送る形態である。第４
図(e)は、基準周波数としてｆ_１とｆ_−１の２種類を使
うものである。基準周波数ｆ_１，ｆ_−１の以降にくる信
号形態については第４図(c)と同じである。さらに信号
形態としては第４図の(b)から(e)に限定されるものでは
なく、要は、最初に基準周波数を伝送し、その後情報を
含む信号を伝送する形態であればよい。例えば、数種の
周波数の信号を時間的に並列に伝送してもよいし、通信
終了の意味で一番最後に再び基準周波数を送る形態であ
ってもよい。制御される局部発振回路は、回路８でも回
路１８でもどちらでもかまわない。なお、周波数分析部
２８は、マイクロコンピユータ２７のプログラムによる
フーリエ変換でもよいし、外部に接続するアナログまた
はディジタルによるフィルタ群を利用したものであって
もかまわない。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明は、最初に基準
周波数を伝送し、その後情報を含む信号を伝送し、受信
装置において最初の基準周波数を周波数分析回路により
検出し、局部発振回路を制御し、中間周波増幅回路の帯
域の中心付近に基準周波数が来るようにしているため、
局部発振周波数の温度変動等による影響をなくすことが
でき、中間周波増幅回路の帯域幅を必要最小限にするこ
とができ、Ｓ／Ｎを改善し、かつ雑音による誤動作を防
ぎ、また電界強度の弱い場所でも情報解読を可能とする
という優れた効果が得られる。その効果により、通信可
能距離を飛躍的に伸すことができる。さらに、比較回路
により基準周波数の監視をしているために、雑音により
基準周波数への判別の誤りを著しく軽減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の送受信装置のブロック図、第２図は同装
置のトーン発生回路の機能説明図、第３図は本発明の一
実施例における送受信装置のブロック図、第４図は本発
明の一実施例における送受信装置のトーン発生回路の機
能説明図、第５図は本発明の一実施例における送受信装
置の周波数分析回路の構成図、第６図は本発明の一実施
例における送受信装置の周波数分析回路の機能説明図、
第７図は本発明の他の実施例における送受信装置のブロ
ック図である。 １……入力回路、２……トーン発生回路、３……ＦＭ変
調回路、４……送信回路、５……送信アンテナ、６……
受信アンテナ、７……高周波増幅回路、８……局部発振
回路、９……周波数変換回路、１０……中間周波増幅回
路、１１……ＦＭ復調回路、１２……周波数分析回路、
１３……情報解読回路、１４……出力回路、１５……ト
ーン発生器、１６……高周波発振回路、１７……周波数
変換回路、１８……局部発振回路、１９……周波数変換
回路、２０……周波数分析回路、２１……情報解読回
路、２２……比較回路、２３……Ｄ／Ａ変換器、２４…
…可変容量ダイオード、２５……高周波発振回路、２６
……Ａ／Ｄ変換回路、２７……マイクロコンピュータ、
２８……周波数分析部、２９……情報解読部、３０……
比較部、３５……トーン発生器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】情報伝送に使用する周波数帯域の中心付近
   に予め設定された基準周波数情報を含む信号を受信する
   受信装置であって、 受信周波数を決定する局部発振回路と、 受信信号の周波数分析を行う周波数分析手段と、 前記周波数分析手段からの信号を入力とし、信号受信開
   始時に受信した信号の周波数と基準周波数の差異に基づ
   いて前記局部発振回路を制御するとともに周波数分析の
   結果得られる周波数列より伝送された情報を解読する情
   報解読手段と、 前記基準周波数信号の到来により、前記局部発振手段の
   局部発振周波数補正後の周波数分析手段の出力を前記情
   報解読手段で解読した結果が基準周波数と一致している
   事を見る比較手段を有し、何らかの信号到来時の受信信
   号を前記周波数分析手段及び情報解読手段によって検出
   し、この検出結果に基づき、前記局部発振回路を制御し
   て前記周波数分析手段の帯域の中心付近に前記受信信号
   がくるようにした後、前記比較手段により前記基準周波
   数相当の信号が基準周波数と一致している事を確認する
   ことにより、後続の信号の受信をするように構成したこ
   とを特徴とする受信装置。