JPH0879145A - 無線通信装置の自動周波数調整方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高周波数領域でＡＦＣ回路を有効に働かせる
とともに高いＳ／Ｎ比が得られるダイバーシティ方式の
無線通信装置を提供する。 【構成】 無線通信装置１０の自動周波数調整（ＡＦ
Ｃ）方式は、二組の受信系Ａ、Ｂを有するダイバーシテ
ィ方式を採用した無線通信装置にＡＦＣ回路１を挿入し
たものであって、使用する水晶発振器の周波数変動範囲
をカバーする広い周波数帯域幅の帯域フィルタ回路ＢＰ
Ｆ２Ｂ、ＢＰＦ３Ｂを有する一方の受信系Ｂの検波出力
ｆS のみを自動周波数調整回路１の入力に固定接続して
該自動周波数調整の効果を二組の受信系Ａ、Ｂ双方へフ
ィードバックするように構成するとともに、前記自動周
波数調整回路１の入力に接続されていない受信系Ａの帯
域フィルタ回路ＢＰＦ２Ａ、ＢＰＦ３Ａには前記広い周
波数帯域幅の帯域フィルタ回路ＢＰＦ２Ｂ、ＢＰＦ３Ｂ
よりも狭い通過帯で最適な音声帯域幅の帯域フィルタ回
路とした回路構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はダイバーシティ方式の無
線通信装置のための自動周波数調整回路（略称ＡＦＣ回
路）の動作方式に関し、特にギガヘルツ領域（ＵＨＦ、
マイクロ波領域）の高い周波数帯域において良好な信号
対雑音比（Ｓ／Ｎ比）とダイバーシティの効果が得られ
るようにしたＡＦＣの動作方式に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般にダイバーシティとは、互いに相関
が小さい、つまり同時に回線品質が劣化する確率が小さ
い二つ以上の系を用意して、その出力を選択または合成
することによりフェージングの影響を軽減するものであ
り、スペースダイバーシティ（ＳＤ）、周波数ダイバー
シティ、ルートダイバーシティのような種類がある。

【０００３】このうちスペースダイバーシティとは図３
の通常の受信装置であるスーパーヘテロダイン回路のブ
ロック図に示すように、二組の受信系Ａ、Ｂを内蔵し、
それぞれの受信アンテナＡＮＴＡ、ＡＮＴＢを空間的に
離すことにより二つの伝搬路を構成して伝搬の影響の相
関を小さくする方式であって、現在の移動無線通信装置
では、より安定した通話品質を得るために二組の受信系
Ａ、Ｂのうち少しでも良好な状態にある受信系の検波出
力ｆS の信号強度をダイバーシティ切換スイッチ回路Ｄ
ｉｖＳＷ（コンパレータである。）にて比較して選ぶ方
式（所謂切替式スペースダイバーシティ）が多く採用さ
れている。

【０００４】上記スペースダイバーシティ方式を採用す
る場合、ＢＰＦ２Ａ、ＢＰＦ２Ｂ及びＢＰＦ３Ａ、ＢＰ
Ｆ３Ｂはそれぞれ同じ帯域フィルタとするのが一般であ
る。

【０００５】尚、図３のブロック図を受信系Ａについて
概説すれば、アンテナ（ＡＮＴＡ）で受けた到来波ｆを
まず高周波帯域フィルタ（ＢＰＦ１Ａ）を通し高周波増
幅器（ＨＦＡ）で増幅する。これを第一局部発振器（Ｌ
ｏ１Ａ）の出力ｆ01とともにミクサといわれる第一混合
器ＭＩＸに加えて第一中間周波（ｆi1＝ｆ−ｆ01）とす
る。ｆi1は不可聴音であるから可聴音にするために第二
局部発振器Ｌｏ２Ａの出力ｆ02とともに第二混合器ＭＩ
Ｘに加えて第二中間周波（ｆi2＝ｆｉ−ｆ02）とし、こ
れを検波（ＤＥＴ）して該検波出力ｆS をダイバーシテ
ィ切換スイッチ回路（ＤｉｖＳＷ）に入力する。

【０００６】ダイバーシティ切換スイッチ回路（Ｄｉｖ
ＳＷ）は上記同様にして入力された他方の受信系Ｂの信
号と比較し、より感度の良い方を選択して出力し、低周
波増幅（ＬＦＡ）してスピーカーを鳴らす。

【０００７】一方、近年の無線通信利用者数増大に伴う
チャンネル数の増加から、より高い周波数へと使用周波
数は移行しているが、この高い周波数管理には殆どのも
のが水晶発振器を用いている。

【０００８】しかしながらそれも限界に近づき、現行の
利用周波数であるＵＨＦないしマイクロ波領域の（１Ｇ
Ｈｚ以上）においては上記水晶発振器では十分なものと
は言えない状況となってきている。

【０００９】即ち、通常の無線通信装置に使用される水
晶発振器は温度変化に起因する発振周波数変動があり、
その使用許容温度範囲での安定度は±２ＰＰＭ（１ＧＨ
ｚで±２ＫＨｚ）程度であり、それ以上の周波数のもの
は恒温漕等を用いる以外には安定に発振させることは実
現困難である。

【００１０】近年の無線通信においてはより小さく、軽
く、且つ省電力型が望まれているため、先の恒温漕の仕
様は該要求に合わないものとなっている。

【００１１】この点、使用周波数が１ＧＨｚを越える無
線通信において±２ＫＨｚ以上の周波数がずれることは
致命的な問題となる。（通信音の悪化、通信距離の減
少、最悪には通信開始不能等） これらを避けるために自動周波数調整回路（以下、略し
てＡＦＣ回路とも称する。）が既に考案され、テレビ受
信機やＦＭラジオ受信機等に採用されている。（但し、
移動無線通信装置、所謂トランシーバーには未だ採用さ
れている例は無いものと思われる。） 図３において、ＡＦＣ回路（ＡＦＣ）１はダイバーシテ
ィ切換スイッチ回路（ＤｉｖＳＷ）にて選択された受信
系ＡまたはＢの検波器ＤＥＴ出力ｆS の中心周波数のず
れを検出して受信系Ａ、Ｂ双方の第一、第二局部発振器
Ｌｏ１Ａ、Ｌｏ２Ａ、Ｌｏ１Ｂ、Ｌｏ２Ｂにフィードバ
ックしてミクサＭＩＸで合成する局部発振周波数ｆ01、
ｆ02を調整する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかながら、現行のＡ
ＦＣ回路は起こり得る周波数変動以上に帯域を広げたフ
ィルタ回路を受信系に使用しなければ効果が得られな
い。

【００１３】つまり、システムの周波数管理の基本とな
る水晶発振器の周波数がずれてしまった場合、通常の最
適な帯域フィルタを用いた受信系では相手の信号の有無
さえ検出できなくなってしまいＡＦＣ回路は正常に動作
しなくなってしまう。

【００１４】例えば、使用周波数１ＧＨｚ、使用水晶発
振器の安定度±２．５ＰＰＭの場合において、音声帯域
幅を±３．７５ＫＨｚ程度とすると、これに水晶発振器
の起こり得る変動周波数±２．５ＫＨｚを加えると±
６．２５ＫＨｚとなり、これ以上の帯域幅を有するフィ
ルタ回路が必要となる。これは本来周波数ずれがゼロの
状態では最適な帯域幅として±４ＫＨｚ程度の帯域フィ
ルタで済むものが、より広い帯域フィルタを使用する必
要があることになり、受信のＳ／Ｎ比を悪化させてしま
うのである。

【００１５】１ＧＨｚ以上になると上記ＡＦＣ回路１を
有効に働かせるためにはさらに広い帯域幅のフィルタ回
路を採用しなければならなくなる。

【００１６】水晶発振器の安定度は±２．５ＰＰＭ（１
ＧＨｚで±２．５ＫＨｚ）程度が一般であり、それ以上
の安定度（±１．５ＰＰＭ以下）のものは非常に高価で
あってコストに問題があり、且つこれも数ＧＨｚでは恒
温漕が必要になる。

【００１７】一方、ダイバーシティ方式の無線通信装置
における二組の受信系Ａ、Ｂは帯域フィルタ回路の帯域
幅を含めて同等に設計されるのが当然の前提とされてい
るので、高い周波数領域で上記ＡＦＣ回路を組み入れる
際には、結果的に二組の受信系共に広い帯域フィルタを
用いることになり、Ｓ／Ｎ比は悪化してしまう。

【００１８】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、ダイバーシティを利用しつつもフィルタの帯域
幅を無意味に広げることなく十分な自動周波数調整（Ａ
ＦＣ）効果と良好なＳ／Ｎ比が得られる新しいＡＦＣ回
路方式を提供するものである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は、二組の受信系
を有するダイバーシティ方式を採用した無線通信装置の
自動周波数調整方式において、使用する水晶発振器の周
波数変動範囲をカバーする広い周波数帯域幅の帯域フィ
ルタ回路を有する一方の受信系の検波出力のみを自動周
波数調整回路の入力に固定接続して該自動周波数調整の
効果を二組の受信系双方の局部発振器へフィードバック
するように構成するとともに、前記自動周波数調整回路
の入力に接続されていない受信系の帯域フィルタ回路に
は前記広い周波数帯域幅の帯域フィルタ回路よりも狭い
通過帯で最適な音声帯域幅の帯域フィルタ回路としたこ
とを特徴とする無線通信装置の自動周波数調整方式を提
供することにより上記目的を達成するものである。

【００２０】

【作用】通常ダイバーシティ方式の無線通信装置におい
て、二つの受信系Ａ、Ｂは全く同じ性能とは限らず、信
号系の違いによりアンバランスとなっているのが現状で
ある（図３から判るように、片側には送信系ＴＸとの送
信／受信切替回路３（ＴＸ／ＲＸＳＷ）が余分に挿入さ
れていることによる）。

【００２１】逆に言えば二つの受信系Ａ、Ｂは多少アン
バランスでも、各々の受信系の内何れかが不感地帯に入
ったときに他方が補足できればダイバーシティ機能は果
たしたといえる。

【００２２】とすれば、各受信系Ａ、Ｂに挿入された帯
域フィルタは同じ帯域幅のものを使用する必要はなく、
一方の受信系（例えばＡ）の帯域フィルタは周波数ずれ
がない状態で最適な狭い帯域幅（音声帯域幅しか通さな
い）として高いＳ／Ｎ比を得るようにし、且つ他方の受
信系（例えばＢ）の帯域フィルタは広い帯域幅を確保し
て、ずれた周波数に乗った音声信号を必ず検波後に補捉
して検出するように構成し、該検波出力のみをＡＦＣ回
路に入力すれば、当該高い使用周波数にてもＡＦＣ回路
を有効に働かせることができる。

【００２３】ＡＦＣ回路による周波数調整は二組の受信
系Ａ、Ｂ双方にフィードバックされ、双方の受信系Ａ、
Ｂの周波数ずれが同時に同様にずれゼロに調整される。

【００２４】一般には、周波数ずれゼロの状態では受信
感度の良い受信系Ａがダイバーシティ切換スイッチ回路
にて選択され、受信感度が向上する。（電波伝搬状態に
よっては、受信系Ａのほうが受信状態が悪く、かえって
広い帯域フィルタを有する受信系Ｂが選択されることも
ある。） この結果、全体の受信感度を上げることが可能となり、
さらにＡＦＣも十分に働かせることができる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明に係わる無線通信装置の自動周
波数調整方式について図面に基づいて詳細に説明する。
尚、前記従来と同様な構成部分は図面上で同一符号にて
表す。

【００２６】図１は本発明に係わるダイバーシティ方式
の無線通信装置における自動周波数調整方式を示すブロ
ック図である。

【００２７】図２は本発明に係わる無線通信装置の帯域
フィルタ回路の通過帯と音声帯域幅及び水晶発振器の周
波数ずれとの関係を説明するための図である。

【００２８】図１において、無線通信装置１０の自動周
波数調整方式は、二組の受信系Ａ、Ｂを有するダイバー
シティ方式を採用した無線通信装置にＡＦＣ回路１を挿
入したものであって、使用する水晶発振器の周波数変動
範囲をカバーする広い周波数帯域幅の帯域フィルタ回路
ＢＰＦ２Ｂ、ＢＰＦ３Ｂを有する一方の受信系Ｂの検波
出力ｆS のみを自動周波数調整回路１の入力に固定接続
して該自動周波数調整の効果を二組の受信系Ａ、Ｂ双方
へフィードバックするように構成するとともに、前記自
動周波数調整回路１の入力に接続されていない受信系Ａ
の帯域フィルタ回路ＢＰＦ２Ａ、ＢＰＦ３Ａには前記広
い周波数帯域幅の帯域フィルタ回路ＢＰＦ２Ｂ、ＢＰＦ
３Ｂよりも狭い通過帯で最適な受信帯域幅の帯域フィル
タ回路としたブロック回路構成であるところに特徴を有
する。

【００２９】尚、通常は高周波域の帯域フィルタＢＰＦ
１ＡおよびＢＰＦ１Ｂの帯域幅は受信信号に対して十分
広い帯域を持っているため、ＡＦＣの動作に関して無視
でき、従来と同等である。

【００３０】上記のように本発明ではあくまでもＡＦＣ
回路１は一方の受信系Ｂの検波出力のみで動作させ、図
２の（ａ）に示される如くＡＦＣが正常に働くように中
心周波数のずれｆ0→ｆ0´が生じた場合にも帯域フィル
タＢＰＦ２Ｂ、ＢＰＦ３Ｂが各々ずれた第一中間周波ｆ
i1´、第二中間周波数ｆi2´を必ず通して検波回路ＤＥ
Ｔにて検出しＡＦＣ回路１に入力させるように比較的広
い帯域幅（通過帯ＢＰ）のフィルタとしているのであ
る。

【００３１】そしてＡＦＣ回路１による周波数ずれの調
整は受信系Ａ、Ｂ双方の局部発振器Ｌｏ１Ａ、Ｌｏ１
Ｂ、Ｌｏ２Ａ、Ｌｏ２Ｂに対して行なわれる。

【００３２】一方、ＡＦＣ動作と関係しない他方の受信
系Ａは帯域フィルタの帯域幅をＡＦＣのために必要以上
に広げる必要は無くなり、図２の（ｂ）に示される如く
周波数ずれが無い状態を前提として第一、第二中間周波
ｆi1、ｆi2を通すために最適な狭い帯域フィルタとする
ことができ、Ｓ／Ｎ比のよい受信系とすることができ
る。（通過帯ＢＰが広いとそれだけノイズも通過するこ
とになりＳ／Ｎ比は劣化することは云うまでもない。） 周波数ずれゼロの状態ではこの最適フィルタを有し受信
感度の良い受信系Ａがダイバーシティ切換スイッチ回路
ＤｉｖＳＷにて選択される。

【００３３】もっとも電波伝搬状態によっては、受信系
Ａのほうが受信状態が悪く、かえって広い帯域フィルタ
を有する受信系Ｂの方が選択されることもあろう。

【００３４】また、受信系Ａが選択状態で急に大きな周
波数ずれが生じた場合には受信系Ａは狭帯域フィルタの
ため受信不可状態となりうるが、この場合でも受信系Ｂ
は感度が悪いながらも受信は可能なのでダイバーシティ
切換スイッチ回路１は受信系Ｂを選択し、且つＡＦＣが
働いて周波数ずれを調整するのである。すると再び受信
系Ａが選択される可能性が高く受信感度は良好となる。

【００３５】結果として、無線通信装置全体の受信感度
を上げることが可能となり、さらにＡＦＣも十分に働か
せることができる。

【００３６】以上のようにダイバーシティ方式の無線通
信装置においてギガヘルツ領域の高周波数を使用する場
合にはＡＦＣを用いる必要があるが、本方式では一方の
受信系のみをＡＦＣ動作用に用い相手側との周波数ずれ
をゼロに合わせ、且つ他方の受信系は最適な音声帯域幅
の帯域フィルタを持った受信系とすることにより、１Ｇ
Ｈｚ以上の高い周波数の移動通信でも水晶発振器等の周
波数ずれによる不具合を解消しつつ良好なＳ／Ｎ比とダ
イバーシティの効果を得ることができ、特に小型化が要
求される移動無線装置において本方式は今後の高周波領
域への使用周波数のシフトに対応できるものである。

【００３７】尚、ここでのＡＦＣ機能は常時動作してい
る必要はなく、通信の開始時もしくは開始後一定時間毎
の動作でも問題はない。

【００３８】また、本発明においては二組の受信系Ａ、
Ｂのどちら側でＡＦＣを行っても構わないし、ＡＦＣの
出力をどのように使うかを規定するものでもなく、狭い
帯域フィルタを持った一方の受信系で受信感度を向上さ
せるとともにＡＦＣ機能を正常に動作させる方法に限定
する。

【００３９】

【発明の効果】本発明に係わるダイバーシティ方式を採
用した無線通信装置の自動周波数調整方式では、水晶発
振器の周波数ずれが問題となるギガヘルツ領域で自動周
波数調整回路を有効に働かせるとともに従来のダイバー
シティ方式よりも高いＳ／Ｎ比が得られ全体としての受
信感度が向上するという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる無線通信装置の自動周波数調整
方式を説明するための受信回路ブロック図である。

【図２】本発明に係わる無線通信装置の帯域フィルタ回
路の通過帯と音声帯域幅及び水晶発振器の周波数ずれと
の関係を説明するための図である。

【図３】従来のダイバーシティ方式の受信回路（スーパ
ーヘテロダイン回路）のブロック図である。

【符号の説明】

１ 自動周波数調整（ＡＦＣ）回路 ３ 送信／受信切替回路（ＴＸ／ＲＸＳＷ） １０ 無線通信装置 Ａ、Ｂ ダイバーシティ受信系（ＲＸ） ＡＮＴＡ、ＡＮＴＢ アンテナ ＢＰＦ１Ａ、ＢＰＦ１Ｂ 第一帯域フィルタ ＢＰＦ２Ａ、ＢＰＦ２Ｂ 第二帯域フィルタ ＢＰＦ３Ａ、ＢＰＦ３Ｂ 第三帯域フィルタ Ｌｏ１Ａ、Ｌｏ１Ｂ 第一局部発振回路 Ｌｏ２Ａ、Ｌｏ２Ｂ 第二局部発振回路 ＭＩＸ 混合器（ミクサ） ＤＥＴ 検波器 ＤｉｖＳＷ ダイバーシティ切換スイッチ回路 ＨＦＡ 高周波増幅器 ＬＦＡ 低周波増幅器 ＴＸ 送信系 ｆ 到来波 ｆi1 第一中間周波 ｆi2 第二中間周波 ｆ01 第一局部発振周波数 ｆ02 第二局部発振周波数 ｆS 検波出力 ｆ0 中心周波数 ｆ0´ ずれ周波数 ＢＰ 通過帯

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 二組の受信系を有するダイバーシティ方
   式を採用した無線通信装置の自動周波数調整方式におい
   て、使用する水晶発振器の周波数変動範囲をカバーする
   広い周波数帯域幅の帯域フィルタ回路を有する一方の受
   信系の検波出力のみを自動周波数調整回路の入力に固定
   接続して該自動周波数調整の効果を二組の受信系双方の
   局部発振器へフィードバックするように構成するととも
   に、前記自動周波数調整回路の入力に接続されていない
   受信系の帯域フィルタ回路には前記広い周波数帯域幅の
   帯域フィルタ回路よりも狭い通過帯で最適な音声帯域幅
   の帯域フィルタ回路としたことを特徴とする無線通信装
   置の自動周波数調整方式。