JP2006229427A - 受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検波ＩＣを用いて微弱無線あるいは小電力設備のＦＭ/ＦＳＫ受信装置を構成するとき、検波ＩＣにディスクリミネータを接続した際の浮遊容量によって生じる共振周波数のずれによって、受信感度が低下する。
【解決手段】ディスクリミネータ回路６ｂを圧電共振子Ｘ１と、抵抗Ｒ１と、容量Ｃ１とバラクタダイオードＶＣと、容量Ｃ２との並列回路で構成する。検波Ｉｃ７のＡＦ-ＯＵＴ端子に検波出力をモニタするレベル検出回路８を接続し、ＲＦ入力端より一定レベルの高周波信号を入力した状態で、レベル検出回路８でＡＦ-ＯＵＴ端子の検波出力をモニタしつつバラクタダイオードＶＣに印加する制御電圧を変化させて、前記検出レベルが最大となる制御電圧を前記メモリ９に記憶させる。受信装置１１０の動作開始と同時に、前記メモリ９に記憶された制御電圧を、抵抗Ｒ１を介して前記バラクタダイオードＶＣ１に印加する。
【選択図】図１

Description

本発明は、微弱無線あるいは小電力設備のＦＭ/ＦＳＫ受信装置に関し、特にディスクリミネータ回路の特性を改善することによって受信感度を改善したＦＭ/ＦＳＫ受信装置に関する。

従来より、微弱無線あるいは小電力無線設備による近距離のＦＭ音声通信、ＦＳＫデータ通信は、無線局の運用のための周波数の使用に免許が不要で、且つ低コストで通信システムを構成できる等の利点から、キーレスエントリー、ワイヤレススピーカ、ゲーム機等の広い分野で用いられている。

図４は、従来のＦＭ/ＦＳＫに対応した受信装置の一例を示す図で、同図（ａ）は構成概要図である。同図に示すように、本受信装置１０は、アンテナ１と、ＲＦバンドパスフィルタ２ａを含むＲＦ入力回路２と、ＲＦアンプ３と、ミキサ４ａと周波数逓倍部４ｂと局部発振回路４ｃとから成る周波数変換部４と、ＩＦバンドパスフィルタ５ａとＩＦリミッタアンプ５ｂとから成るＩＦ増幅部５と、検波部６ａとディスクリミネータ回路６ｅと検波用ローパスフィルタ（アクティブフィルタ）６ｃとコンパレータ６ｄから成る検波出力部６と、で構成される。

同図において、アンテナ１で受信されたＦＭ/ＦＳＫ受信電波は、ＲＦ入力回路２のＲＦバンドパスフィルタ２ａで所定の周波数帯域が選択され、ＲＦアンプ３でレベル増幅されて周波数変換部４のミキサ４ａの一方の入力端に出力される。
前記ミキサ４ａのもう一方の入力端には、周波数逓倍部４ｂで所定の周波数に逓倍された局部発振回路４ｃの発振出力が入力する。
ミキサ４ａにおいて周波数逓倍部４ｂ出力信号と周波数混合されて所定の中間周波数に変換された受信波（以下、ＩＦ受信波という）は、ＩＦ増幅部５のＩＦバンドパスフィルタ５ａに出力される。

前記バンドパスフィルタ５ａで不要波が除去されたＩＦ受信波は、ＩＦリミッタアンプ５ｂにおいて所定のレベルに増幅されて検波出力部６に出力される。
検波出力部６に入力したＩＦ受信波は、検波部６ａにおいてディスクリミネータ回路６ｅを移相回路としてＦＭ検波が行われる。
検波部６ａの検波出力は、検波用ローパスフィルタ（アクティブフィルタ）６ｃで高周波成分が除去されてコンパレータ６ｄに出力され、このコンパレータ６ｄにおいて波形成形されて図のＤＡＴＡ-ＯＵＴ端より復調信号が取り出される。また、前記検波出力信号は、前記検波部６ａの出力回路につながる図のＡＦ-ＯＵＴ端より直接取り出すことができる。

上記構成の受信装置１０は、小型化のために、例えば、図４（ａ）におけるＲＦアンプ３、ミキサ４ａ、周波数逓倍部４ｂ、ＩＦリミッタアンプ５ｂ、検波部６ａ、検波用ローパスフィルタ（アクティブフィルタ）６ｃの図示しないフィルタアンプ、コンパレータ６ｄを内蔵した、小型化の汎用のＦＭ/ＦＳＫ対応の検波ＩＣ（以下、単に検波ＩＣという）が市場に提供されている。

図４（ｂ）は、上記検波ＩＣを用いて前記受信装置１０を構成したＦＭ/ＦＳＫ対応の受信装置の構成概要図である。
同図に示されるように、本ＦＭ/ＦＳＫ受信装置１０ａは、アンテナ１と、ＲＦバンドパスフィルタ２ａを含むＲＦ入力回路２と、局部発振器４ｃと、ＩＦバンドパスフィルタ５ａと、ディスクリミネータ回路６ｅと、検波用ローパスフィルタ（アクティブフィルタ）６ｃのＣＲ定数回路６ｃ１と、検波ＩＣ７と、で構成される。
そして、前記検波ＩＣ７を除く他の構成部位は、検波ＩＣ７の所定の接続端子に接続されて受信装置１０ａが構成される。なお、検波ＩＣ７が内蔵する前記各構成部位は簡略のため省略している。
上記構成の受信装置１０ａは、同図（ａ）の受信装置１０と全く同一の機能動作を有する受信装置である。
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微弱無線あるいは小電力無線局は、周波数の使用に免許が不要で、容易にシステム構成が可能であるが、一方、電波法で送信出力が低く規定されているため、通信距離を伸ばして使用者の利便性を高めるためには受信感度特性の改善が強く望まれている。
しかしながら、前記検波ＩＣに外付けされる共振回路等で構成される外付け部品、例えば、移相回路としての前記ディスクリミネータ回路６ｅは、検波ＩＣに接続した際の浮遊容量等によって共振周波数が所定の値よりずれることがあり、このため受信装置の受信感度が低下するという問題があった。
また、近傍の周波数の他の無線局の送信電波によって妨害を受けて、受信感度が劣化するという問題もあった。
本発明は、上記問題の解決のためになされたものであって、受信感度特性の優れたＦＭ／ＦＳＫ対応の受信装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１においては、アンテナと、高周波増幅回路と、周波数変換部と、中間周波増幅回路と、ディスクリミネータ回路を含む検波回路と、検波用ローパスフィルタと、コンパレータと、で構成されるＦＭ/ＦＳＫ対応の受信装置であって、
前記ディスクリミネータ回路が直列共振回路を形成する圧電共振子と抵抗と可変容量素子との並列回路で構成され、該ディスクリミネータ回路の周波数対振幅特性が前記抵抗と可変容量素子の値によって変化するものであって、
前記ＦＭ/ＦＳＫ対応の受信装置に一定レベルの高周波入力信号を加えて前記可変容量素子に制御電圧を印加し、前記検波回路の出力レベルが最大となるときの前記可変容量素子に印加される制御電圧を記憶したメモリを備えたことを特徴とする。

また、請求項２においては、請求項１に記載のＦＭ／ＦＳＫ対応の受信装置であって、
前記ＦＭ／ＦＳＫ対応の受信装置の動作開始時に、前記メモリに記憶された制御電圧を前記可変容量素子に印加するよう構成したことを特徴とする。

請求項３においては、請求項２に記載のＦＭ／ＦＳＫ対応の受信装置であって、受信時の前記検波回路の出力レベルが飽和レベルに達したとき、前記可変容量素子に制御電圧を印加して、検波回路出力レベルが予め設定されたレベルになるように構成したことを特徴とする。

請求項４においては、アンテナと、高周波増幅回路と、周波数変換部と、中間周波バンドパスフィルタを含む中間周波増幅回路と、ディスクリミネータ回路を含む検波回路と、検波用ローパスフィルタと、コンパレータと、で構成されるＦＭ／ＦＳＫ対応の受信装置であって、
前記ディスクリミネータ回路が直列共振回路を形成する圧電共振子と抵抗と可変容量素子との並列回路で構成され、前記ディスクリミネータ回路の圧電共振子に並列接続された抵抗の値を調整して、前記ディスクリミネータ回路の周波数対振幅特性の直線領域が前記中間周波バンドパスフィルタの３ｄＢ通過帯域幅と同じ幅となるようにしたことを特徴とする。

請求項１、２の発明においては、ＦＭ／ＦＳＫ対応の受信装置において、一定レベルの高周波入力信号を加えてディスクリミネータ回路の可変容量素子に制御電圧を印加し、検波回路の出力レベルが最大となるときの前記可変容量素子に印加される制御電圧を前記メモリで記憶して、受信装置の動作開始時に、前記メモリに記憶された制御電圧を前記可変容量素子に印加するよう構成した。
これによって、ディスクリミネータ回路を検波ＩＣの検波部に接続した際の浮遊容量等によるディスクリミネータ回路の共振周波数のずれが補正され、その結果、受信装置の受信感度が改善される。

また、請求項３の発明においては、請求項１、２の発明の受信装置において、強電界の妨害波によって検波回路の出力レベルが飽和レベルに達したとき、ディスクリミネータ回路の可変容量素子に制御電圧を印加してディスクリミネータ回路の中心周波数をずらし、妨害波の受信感度を下げ、受信希望波の妨害波からの感度抑圧を低減するように構成したことによって、実質的に受信装置の希望波の受信感度を向上させることができる。
さらに、請求項４の発明においては、ディスクリミネータ回路の圧電共振子に並列接続されたダンパ抵抗の値を調整して、ディスクリミネータ回路の周波数対振幅特性の直線領域が中間周波増幅部のバンドパスフィルタの３ｄＢ通過帯域幅と同じ幅と成るようにすることによって、ディスクリミネータ回路のＳ／Ｎが改善され、受信装置の受信感度がおよそ１ｄＢ改善されることが確認された。
したがって、本発明によれば、優れた受信感度特性を持ったＦＭ／ＦＳＫ対応の受信装置を提供する上で著効を奏する。

本発明を図面に示した実施の形態に基づいて説明する。図１は、本発明に係わる微弱無線あるいは小電力無線設備によるＦＭ／ＦＳＫ対応の受信装置の実施の一形態例を示す構成概要図である。
同図に示すように、本受信装置１００は、アンテナ１と、ＲＦバンドパスフィルタ２ａを含む高周波入力回路２と、局部発振器４ｃと、ＩＦバンドパスフィルタ５ａと、ディスクリミネータ回路６ｂと、図示しない検波用ローパスフィルタ（アクティブフィルタ）のＣＲ定数回路６ｃ１と、ＦＭ/ＦＳＫ対応の検波ＩＣ（以下、単に検波ＩＣという）７と、レベル検出回路８と、メモリ９と、で構成される。
そして、前記検波ＩＣ７は、図４（ｂ）の受信装置１０ａの検波ＩＣ７と同一の検波ＩＣである。

本受信装置１００は、図４（ｂ）に示す従来の受信装置１０ａにおけるディスクリミネータ回路６ｅに代えて図１に示すディスクリミネータ回路６ｂを採用し、さらに前記検波ＩＣ７のＡＦ-ＯＵＴ端子と前記ディスクリミネータ回路６ｂ間に前記レベル検出回路８とメモリ９とを接続した回路構成を有するものである。
本受信装置１００の復調動作は、前記ディスクリミネータ回路６ｂとレベル検出回路８とメモリの動作を除いて、図４（ｂ）の受信装置１０ａの受信動作と同一であるので、共通部分の動作の説明は省略する。

図１に示されるように、本受信装置１００のディスクリミネータ回路６ｂは、圧電共振子Ｘ１と、ダンパ抵抗Ｒ１と、容量Ｃ１とバラクタダイオード（可変容量素子）ＶＣと容量Ｃ２の直列回路と、が並列接続された回路構成を有する。なお、容量Ｃ３は、電源（Ｖｃｃ）回路の高周波成分除去用のコンデンサである。
前記バラクタダイオードＶＣには、容量Ｃ１とバラクタダイオードＶＣとの接続中点に接続された抵抗Ｒ２を介して、前記メモリ９より制御電圧が供給される。なお、抵抗Ｒ３は前記制御電圧のリターン回路用抵抗である。
前記レベル検出回路８は、前記検波ＩＣ７のＡＦ-ＯＵＴ端に接続されて受信装置１００の検波出力レベルを検出する。

上記の構成の受信装置１００の使用に先立って、図のアンテナ入力端より一定レベルの高周波信号を入力した状態で、ＡＦ−ＯＵＴ端に接続されたレベル検出回路８で検波部６ａの検波出力レベルをモニタしつつバラクタダイオードＶＣに制御電圧を印加し、前記検波出力レベルが最大となる制御電圧を前記メモリ９に記憶させる。
そして、本受信装置１００の動作開始と同時に、前記メモリ９に記憶された制御電圧を抵抗Ｒ２を介して前記バラクタダイオードＶＣに印加する。
このように構成することによって、ディスクリミネータ回路６ｂを検波ＩＣ７に接続したときの浮遊容量等によって生じる圧電共振子Ｘ１の共振周波数の感度最良点からのずれを補正することができ、本受信装置１００の受信感度を改善することができる。

図２は、近傍の妨害波による所望のＲＦ受信波の受信感度の低下を防止する微弱無線あるいは小電力無線局によるＦＭ／ＦＳＫ対応の受信装置の構成概要図である。
同図に示されるように、本受信装置１００ａは、アンテナ１と、ＲＦバンドパスフィルタ２ａを含む高周波入力回路２と、局部発振器４ｃと、ＩＦバンドパスフィルタ５ａと、ディスクリミネータ回路６ｂと、図示しない検波用ローパスフィルタ（アクティブフィルタ）のＣＲ定数回路６ｃ１と、ＦＭ/ＦＳＫ対応の検波ＩＣ（以下、単に検波ＩＣという）７と、レベル検出回路８ａと、メモリ９ａと、で構成される。
そして、本受信装置１００ａは、図１に示す受信装置１００におけるレベル検出回路８とメモリ９とを、それぞれレベル検出回路８ａとメモリ９ａに置き換えた回路構成を有するものであって、本受信装置１００ａの受信動作は、前記ディスクリミネータ回路６ｂとレベル検出回路８ａとメモリ９ａの動作を除いて、図１の受信装置１００の受信動作と同一であるので、共通部分の動作の説明は省略する。

ここで、本受信装置１００ａのレベル検出回路８ａとメモリ９ａは、動作開始時に、図１の受信装置１００の場合と同様の手順で記憶した受信装置１００ａの受信感度を最良とする制御電圧を、ディスクリミネータ回路６ｂのバラクタダイオードＶＣに印加するとともに次のように動作する。
本受信装置１００ａの動作中、通常レベルで受信する希望受信波においては、レベル検出回路８ａでモニタされるＡＦ-ＯＵＴ端における検波部６ａの出力レベルは、受信入力対検波出力特性の直線領域にあるが、強電界の妨害波が受信されると、前記レベル検出回路８ａでモニタされる検波部６ａの出力レベルは飽和状態となる。

この飽和状態を検知したレベル検出回路８ａからの制御によって前記メモリ９ａから、レベル検出回路８ａにおける検波部６ａ出力の検出レベルが直線領域の所定のレベルに成るような制御電圧が、抵抗Ｒ２を介してディスクリミネータ回路６ｂのバラクタダイオードＶＣに印加される。
この印加された制御電圧によって、圧電共振子Ｘ１に並列接続されたバラクタダイオードＶＣの容量値が変化し、ディスクリミネータ回路６ｂの共振点を感度最良点よりずらし、妨害波による感度抑圧効果を低減させる。
上記のように構成したことによって、実質的に受信装置１００ａの希望波の受信感度を向上させることができる。

図１の構成のＦＭ／ＦＳＫ対応の受信装置において、受信感度を改善するの他の手段は次のとおりである。
図１のＦＭ／ＦＳＫ受信装置において、局部発振器４ｃが正確に所定の周波数と成るようにを設定し、さらに、ディスクリミネータ回路６ｂの中心周波数が受信装置の感度最良点となるように設定した後、ディスクリミネータ回路６ｂの周波数対振幅特性の直線領域が図示しないＩＦバンドパスフィルタ５ａの３ｄＢ通過帯域幅と一致するように、ディスクリミネータ回路６ｂの圧電共振子Ｘ１に並列接続された抵抗Ｒ１を調整する。
図３は、ディスクリミネータ回路６ｂの周波数対振幅特性の一例を示す特性図で、（ａ）は前述の調整後、抵抗Ｒ１＝４７ｋΩとしたときの特性を示し、同図（ｂ）は調整前のＲ１＝３．９ｋΩのときの特性を示す。同図に示されるように、上記調整によって、特性の帯域幅が減少するとともに、出力信号レベルが大となるため、回路のＳ／Ｎが向上して、感度が１.１ｄＢ改善されることが確認された。

本発明に係わる微弱無線あるいは小電力無線局によるＦＭ／ＦＳＫ対応の受信装置の実施の一形態例を示す構成概要図。 本発明に係わる近傍の妨害波による所望のＲＦ受信波の受信感度の低下を防止する微弱無線あるいは小電力無線局によるＦＭ／ＦＳＫ対応の受信装置の構成概要図。 ディスクリミネータ回路の周波数対振幅特性の一例を示す特性図で、（ａ）はディスクリミネータ回路の並列抵抗値の調整後の特性図、（ｂ）は調整前の特性図。 従来の微弱無線あるいは小電力無線局によるＦＭ／ＦＳＫ対応の受信装置の一例を示す図で、（ａ）は、構成概要図、（ｂ）は、（ａ）の回路構成を汎用のＦＭ/ＦＳＫ対応の検波ＩＣを用いて構成した構成概要図。

符号の説明

１・・アンテナ、２・・ＲＦ入力回路、２ａ・・ＲＦバンドパスフィルタ、３・・ＲＦアンプ３、
４・・周波数変換部、４ａ・・ミキサ、４ｂ・・周波数逓倍部４ｃ・・局部発振器、
５・・ＩＦ増幅部、５ａ・・ＩＦバンドパスフィルタ、５ｂ・・ＩＦリミッタアンプ、
６・・検波出力部、６ａ・・検波部、６ｂ・・ディスクリミネータ回路、
６ｃ・・検波用ローパスフィルタ（アクティブフィルタ）、
６ｃ１・・検波用ローパスフィルタのＣＲ定数回路、 ６ｄ・・コンパレータ、
６ｅ・・ディスクリミネータ回路、７・・ＦＭ/ＦＳＫ対応の検波ＩＣ、
８、８ａ・・レベル検出回路、９、９ａ・・メモリ、 １０・・ＦＭ/ＦＳＫ受信装置、
１０ａ・・検波ＩＣを用いて構成したＦＭ/ＦＳＫ受信装置、１００・・ＦＭ/ＦＳＫ受信装置、
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３・・容量、 Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３・・抵抗、
ＶＣ・・バラクタダイオード（可変容量素子）、 Ｘ１・・圧電共振子

Claims (4)

1. アンテナと、高周波増幅回路と、周波数変換部と、中間周波増幅回路と、ディスクリミネータ回路を含む検波回路と、検波用ローパスフィルタと、コンパレータと、で構成されるＦＭ／ＦＳＫ対応の受信装置であって、
   前記ディスクリミネータ回路が直列共振回路を形成する圧電共振子と抵抗と可変容量素子との並列回路で構成され、該ディスクリミネータ回路の周波数対振幅特性が前記抵抗と可変容量素子の値によって変化するものであって、
   前記ＦＭ／ＦＳＫ対応の受信装置に一定レベルの高周波入力信号を加えて前記可変容量素子に制御電圧を印加し、前記検波回路の出力レベルが最大となるときの前記可変容量素子に印加される制御電圧を記憶したメモリを備えたことを特徴とするＦＭ／ＦＳＫ対応の受信装置。
2. 前記ＦＭ／ＦＳＫ対応の受信装置の動作開始時に、前記メモリに記憶された制御電圧を前記可変容量素子に印加するよう構成したことを特徴とする請求項１に記載のＦＭ／ＦＳＫ対応の受信装置。
3. 受信時の前記検波回路の出力レベルが飽和レベルに達したとき、前記可変容量素子に制御電圧を印加して、検波回路出力レベルが予め設定されたレベルになるように構成したことを特徴とする請求項２に記載のＦＭ／ＦＳＫ対応の受信装置。
4. アンテナと、高周波増幅回路と、周波数変換部と、中間周波バンドパスフィルタを含む中間周波増幅回路と、ディスクリミネータ回路を含む検波回路と、検波用ローパスフィルタと、コンパレータと、で構成されるＦＭ／ＦＳＫ対応の受信装置であって、
   前記ディスクリミネータ回路が直列共振回路を形成する圧電共振子と抵抗と可変容量素子との並列回路で構成され、前記ディスクリミネータ回路の圧電共振子に並列接続された抵抗の値を調整して、前記ディスクリミネータ回路の周波数対振幅特性の直線領域が前記中間周波バンドパスフィルタの３ｄＢ通過帯域幅と同じ幅となるようにしたことを特徴とする。ＦＭ／ＦＳＫ対応の受信装置。
   

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