無線送信装置
【課題】より狭い周波数偏差の要求に応えつつ、変調の周波数応答特性の平坦化を図る。
【解決手段】無線送信装置１００は、被変調信号を２系統に独立させる信号処理回路１１８と、ＰＬＬループを構成し、２系統の一方の被変調信号の電圧に応じて、ＰＬＬループによって定められる基本波を変調するＶＣＯ１２４と、ＰＬＬループを構成し、２系統の他方の被変調信号に応じて分周比を変化させることで、ＰＬＬループによって定められる基本波を変調するＰＬＬ回路１２８とを備える。
【解決手段】無線送信装置１００は、被変調信号を２系統に独立させる信号処理回路１１８と、ＰＬＬループを構成し、２系統の一方の被変調信号の電圧に応じて、ＰＬＬループによって定められる基本波を変調するＶＣＯ１２４と、ＰＬＬループを構成し、２系統の他方の被変調信号に応じて分周比を変化させることで、ＰＬＬループによって定められる基本波を変調するＰＬＬ回路１２８とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＬＬループを利用してＦＭ変調やＦＳＫ変調を行う無線送信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周波数変調（ＦＭ：Frequency Modulation、以下単にＦＭ変調という。）や周波数偏移変調（ＦＳＫ：Frequency Shift Keying、以下単にＦＳＫ変調という。）では、例えば、電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ：Voltage Controlled CRYStal Oscillator、以下単にＶＣＸＯという。）で生成される信号を基準周波数としてＰＬＬ（Phase Locked Loop）ループを構成し、ＰＬＬループを形成する電圧制御発振器（ＶＣＯ：Voltage Controlled Oscillator、以下、単にＶＣＯという。）に被変調信号を入力して変調信号を得る。
【０００３】
また、直流から数ｋＨｚまでの広帯域に変調をかけるため、上記のＶＣＯによる変調に加え、ＰＬＬループの基準周波数を生成するＶＣＸＯにおいても、被変調信号に応じ、自ら生成している基準周波数の信号に変調をかけることとし、変調経路として、ＶＣＯを主体とするＶＣＯ変調経路とＶＣＸＯを主体とするＶＣＸＯ変調経路の２系統を設ける場合がある。
【０００４】
ただし、ＶＣＯ変調経路とＶＣＸＯ変調経路とは、それぞれ異なる周波数応答特性を示すので、一方の経路、例えば、ＶＣＯ変調経路において、両経路における周波数に対する変調度のバランスを調整する技術が開示されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３４１０４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したような、ＶＣＯ変調経路とＶＣＸＯ変調経路の２系統により変調信号を生成する従来の変調回路では、ＶＣＸＯ自体に変調をかけているので、ＶＣＸＯの制御電圧に対する周波数偏移量の感度を高くする必要があり、周囲温度による出力周波数の変動も考慮しつつ、システム周波数偏差の規格に適合させるのは困難であった。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑み、変調の平坦な周波数応答特性を維持しつつ、より狭い周波数偏差の要求に応えることが可能な無線送信装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の無線送信装置は、被変調信号を２系統に独立させる信号処理回路と、ＰＬＬループを構成し、２系統の一方の被変調信号の電圧に応じて、ＰＬＬループによって定められる基本波を変調するＶＣＯと、ＰＬＬループを構成し、２系統の他方の被変調信号に応じて分周比を変化させることで、ＰＬＬループによって定められる基本波を変調するＰＬＬ回路とを備えることを特徴とする。
【０００９】
無線送信装置は、２系統のいずれか一方または両方における被変調信号の位相を調整する位相調整部をさらに備えてもよい。
【００１０】
無線送信装置は、２系統のいずれか一方または両方における被変調信号の周波数応答特性を調整する周波数応答調整部をさらに備えてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の無線送信装置は、変調の平坦な周波数応答特性を維持しつつ、より狭い周波数偏差の要求に応えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】無線送信装置におけるＦＭ変調回路の電気的な構成を示した機能ブロック図である。
【図２】ＶＣＸＯを変調する場合の無線送信装置の電気的な構成を示した機能ブロック図である。
【図３】ＦＭ変調回路の周波数応答特性を説明するための説明図である。
【図４】スイッチの他の例を示す回路図である。
【図５】位相調整の必要性を説明するための説明図である。
【図６】周波数応答調整部の動作を説明するための説明図である。
【図７】無線送信装置の他の電気的な構成を示した機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１４】
マイクで収音した音声を無線信号として送信する本実施形態の無線送信装置は、ＦＭ変調回路として、ＶＣＸＯを基準周波数としたＰＬＬループを構成し、ＰＬＬループを構成するＶＣＯにおいて、被変調信号となる音声信号に応じ、ＰＬＬループによって定められる基本波を変調（ＦＭ変調方式やＦＳＫ変調方式）している。
【００１５】
また、本実施形態では、無線送信装置に、ＶＣＯを主体とするＶＣＯ変調経路に加え、ＰＬＬ回路の分周比を変化させて基本波に変調をかけるＰＬＬ変調経路の２系統を設けることで、直流から数ｋＨｚまでの広帯域に変調をかけることが可能となる。さらに、ＰＬＬ変調経路を採用することによる信号の時間方向の歪みや、ＶＣＯ変調経路とＰＬＬ変調経路との周波数応答特性の違いによる変調度のバランスの問題も回避する。以下、本実施形態の無線送信装置１００について具体的に説明する。
【００１６】
（無線送信装置１００）
図１は、無線送信装置１００の電気的な構成を示した機能ブロック図である。図１中、実線矢印は音声信号等送信対象となる信号の流れを、破線矢印は制御信号の流れを示す。無線送信装置１００は、ＰＴＴ（Push To Talk）１１０と、制御回路１１２と、収音部１１４と、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）回路１１６と、信号処理回路１１８と、ＤＡＣ（Digital to Analog Converter）回路１２０と、ＳＭＦ（SMoothing Filter）１２２と、ＶＣＯ１２４と、ＶＣＸＯ１２６と、ＰＬＬ回路１２８と、ループフィルタ１３０と、スイッチ１３２と、送信回路１３４と、アンテナ１３６とを含んで構成され、例えば、無線受信装置１０２に変調信号を送信する。ここで、信号処理回路１１８と、ＤＡＣ回路１２０と、ＳＭＦ１２２と、ＶＣＯ１２４と、ＶＣＸＯ１２６と、ＰＬＬ回路１２８と、ループフィルタ１３０とはＦＭ変調回路として機能する。本実施形態では、各構成をＦＭ変調回路として説明するが、ＦＳＫ変調回路等、原理の等しい変調回路にも適用可能である。
【００１７】
ＰＴＴ１１０は、押圧式の操作キーで構成されたスイッチであり、ユーザの操作入力を受け付ける。ユーザは、ＰＴＴ１１０を押圧した状態を維持しつつ、後述する収音部１１４に音声を発することで音声信号の送信を実行する。
【００１８】
制御回路１１２は、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラム等が格納されたＲＯＭやワークエリアとしての用いられるＲＡＭ等を含む半導体集積回路で構成され、無線送信装置１００全体を管理および制御する。本実施形態において、制御回路１１２は、ＰＴＴ１１０を通じたユーザの操作入力に応じて、信号処理回路１１８やスイッチ１３２に制御指令を発する。例えば、制御回路１１２は、ＰＴＴ１１０の操作入力を受け付けると、スイッチ１３２を制御回路１１２側に倒し、ＰＬＬ回路１２８に基本波となる周波数データを設定し、その後、スイッチ１３２を信号処理回路１１８側に切り換えて、ＰＬＬ回路１２８と信号処理回路１１８とを接続する。
【００１９】
収音部１１４は、マイク、入力アンプ、ＬＰＦ（Low Pass Filter）で構成され、マイクで収音された音声を電気的な音声信号に変換し、高周波数帯域の信号成分を除去した上でＡＤＣ回路１１６に送信する。ＡＤＣ回路１１６は、収音部１１４から受信したアナログの音声信号を、例えば、９６ｋＨｚのサンプリング周波数でデジタルの音声データに変換し、信号処理回路１１８に送信する。ここでは、音声信号と音声データを区別しているが、実質的な情報は等しいので、以下の実施形態において、説明の便宜上、等しく扱う場合もある。また、本実施形態において音声信号や音声データは被変調信号と同義である。
【００２０】
信号処理回路１１８は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等で構成され、ＡＤＣ回路１１６から受信した音声データを加工し、加工した音声データを被変調信号として、ＶＣＯ変調経路１４０とＰＬＬ変調経路１４２の２系統に独立して送信する。
【００２１】
また、信号処理回路１１８は、信号処理制御部１５０と、ＰＬＬ制御部１５２と、位相調整部１５４（図１中１５４ａおよび１５４ｂで示す。）と、周波数応答調整部１５６としても機能する。位相調整部１５４ａと周波数応答調整部１５６とはＶＣＯ変調経路１４０の一部を担い、位相調整部１５４ｂとＰＬＬ制御部１５２とはＰＬＬ変調経路１４２の一部を担う。
【００２２】
信号処理制御部１５０は、ＡＤＣ回路１１６を通じて入力されたデジタルの音声データにサブトーンを重畳する。サブトーンは、ＰＴＴ１１０が押圧されている間、音声データと共に送信され、無線受信装置１０２では、当該サブトーンを受信している間、スケルチ回路を開いて、復調した音声をスピーカ等に出力する（トーンスケルチ機能）。また、サブトーンとしては、ＣＴＣＳＳ（Continuous Tone Coded Squelch System）方式による３００Ｈｚ以下の所定周波数で形成されるトーン信号や、ＤＣＳ（Digital Code Squelch）方式による拡張トーン信号、またはＮＲＺ（Non Return to Zero）符号が用いられる。
【００２３】
信号処理制御部１５０は、サブトーンが重畳されたデジタルの音声データを後段の位相調整部１５４ａ、１５４ｂに送信する。こうして、音声データは、ＶＣＯ変調経路１４０とＰＬＬ変調経路１４２との２系統に分流される。音声データは、信号処理制御部１５０が位相調整部１５４ａ、１５４ｂに音声データを送信する時点において、位相および振幅が等しいが、信号処理回路１１８から出力される時点において、ＶＣＯ変調経路１４０とＰＬＬ変調経路１４２とにより生成される最終的な変調信号が歪まないように、位相調整部１５４ａ、１５４ｂおよび周波数応答調整部１５６によって、その位相および振幅が調整される。位相調整部１５４と周波数応答調整部１５６に関しては後ほどその機能を詳述する。
【００２４】
ＰＬＬ制御部１５２は、位相調整部１５４ｂから送信された音声データを受信し、ＰＬＬ回路１２８の制御形式に従って音声データをＰＬＬ回路１２８にシリアル転送する。
【００２５】
ＤＡＣ回路１２０は、ＶＣＯ変調経路１４０の一部を構成し、信号処理回路１１８からのデジタルの音声データを、例えば９６ｋＨｚの更新速度でアナログの音声信号に変換してＳＭＦ１２２に送信する。ＳＭＦ１２２は、ＶＣＯ変調経路１４０の一部を構成し、例えば、カットオフ周波数１０ｋＨｚのＬＰＦで形成され、ＤＡＣ回路１２０の折り返し成分等を排除し、アナログの音声信号の波形を整形する。
【００２６】
ＶＣＯ１２４は、後述するＰＬＬ回路１２８とループフィルタ１３０と協働することでＰＬＬループを構成し、ＰＬＬループによって定められる周波数の基本波（搬送波）を送信回路１３４に送信する。また、本実施形態において、ＶＣＯ１２４は、ＶＣＯ変調経路１４０の一部を構成し、直流から数ｋＨｚまでの帯域中、比較的高い帯域に関し、ＶＣＯ変調経路１４０を経由したアナログの音声信号の電圧に応じて基本波を変調する。
【００２７】
ＶＣＸＯ１２６は、水晶発振器を内蔵し、入力電圧に比例した周波数信号を出力する。本実施形態においてＶＣＸＯ１２６の基準周波数は固定されるので、変調感度を下げることが可能となり、安定的に動作させることができる。したがって、ＶＣＸＯ１２６として、温度補償型のＶＣＸＯであるＴＣＸＯ（Temperature Compensated CRYStal oscillator）を用いることもできる。
【００２８】
ＰＬＬ回路１２８は、ＶＣＸＯ１２６で出力された信号の基準周波数と、ＶＣＯ１２４で出力された信号の出力周波数とを比較する位相比較器、位相比較後の信号を出力するチャージポンプ回路によって構成される。また、本実施形態のＰＬＬ回路１２８としては、フラクショナルＮ方式のＰＬＬが用いられ、制御回路１１２やＰＬＬ制御部１５２からの周波数データに応じて、例えば、９６ｋＨｚの更新速度で、分周比Ｎ（分解能、例えば２１８）を変化させ、基本波を段階的に偏移させる。
【００２９】
このような基本波の偏移は、通常、送信チャネルの中心周波数（搬送波の周波数）を偏移させるために用いられるが、本実施形態においては、直流から数ｋＨｚまでの帯域中、比較的低い帯域に関し、音声データに応じた基本波の変調にも用いる。即ち、ＰＬＬ回路１２８は、基本波を例えば数百ＭＨｚとした上で、音声データに応じて分周比Ｎを変化させることで、基本波を、例えば数百Ｈｚの範囲で変調する。
【００３０】
ループフィルタ１３０は、ＰＬＬ回路１２８から出力された信号を平滑化し、ＶＣＯ１２４に出力する。上述したＰＬＬループのカットオフ周波数は当該ループフィルタ１３０の周波数応答特性によって決定される。したがって、ＰＬＬループは、カットオフ周波数以下（直流から数ｋＨｚまでの帯域中、比較的低い帯域）においてのみ、ＰＬＬ制御部１５２からの音声データの変動に追従することとなる。ここで、ＶＣＸＯ変調経路に代えてＰＬＬ変調経路を採用した理由を説明する。
【００３１】
図２は、ＶＣＸＯを変調する場合の無線送信装置１０の電気的な構成を示した機能ブロック図である。ここでは、図１で既に述べた構成要素は実質的に機能が同一なので重複説明を省略する。図２における無線送信装置１０では、ＳＭＦ１２２で波形が整形されたアナログの音声信号に応じ、ＶＣＯ１２４を主体とするＶＣＯ変調経路およびＶＣＸＯ１２を主体とするＶＣＸＯ変調経路で変調がかかっている。
【００３２】
しかし、ＶＣＸＯ１２を変調主体とすると、ＶＣＸＯ１２の制御電圧に対する周波数偏移量の感度を高くする必要があり、ＶＣＸＯ１２の動作が不安定になる。このような変調回路を搭載する無線送信装置１０では、温度の変動も考慮しつつ、システム周波数偏差の規格に適合させるのは困難であった。
【００３３】
本実施形態においては、ＶＣＸＯ１２で直接変調する代わりに、ＶＣＸＯ１２６の基準周波数を固定し、図１に示したように、ＰＬＬ回路１２８自体の周波数偏移を利用して変調をかける。こうして、ＶＣＯ変調経路１４０とＰＬＬ変調経路１４２の２系統でＦＭ変調やＦＳＫ変調等の変調を実現することが可能となる。
【００３４】
図３は、ＦＭ変調回路の周波数応答特性を説明するための説明図である。任意の周波数において、ＶＣＯ変調経路１４０とＰＬＬ変調経路１４２とのどちらが支配的な変調度となるかは、任意の周波数とＰＬＬループのカットオフ周波数ｆｃとの周波数位置関係によって決まる。
【００３５】
ＰＬＬループでは、その特性上、カットオフ周波数ｆｃより高い周波数帯域１７０では、ＰＬＬループが応答せず、図３（ａ）のＰＬＬ変調経路１４２の周波数応答特性１７４で示すように、ＰＬＬ変調経路１４２の変調は反映されない。
【００３６】
このようにＰＬＬループが応答しないと、ループフィルタ１３０の出力電圧は変化しないということになり、ＶＣＯ１２４に対して基本波（搬送波）が固定される。したがって、ＶＣＯ１２４は、ＰＬＬループの応答に影響されることなく、図３（ａ）のＶＣＯ変調経路１４０の周波数応答特性１７６で示すように、ＶＣＯ１２４において変調がかかる。
【００３７】
逆に、カットオフ周波数ｆｃより低い周波数帯域１７２では、ＰＬＬループが応答するので、図３（ａ）のＰＬＬ変調経路１４２の周波数応答特性１７４で示すように、ＰＬＬ変調経路１４２の変調が反映され、ＰＬＬ回路１２８において変調がかかる。
【００３８】
また、この周波数帯域１７２では、ＶＣＯ１２４がＰＬＬループの一部として機能するため、ループフィルタ１３０のローパス効果によって、図３（ａ）の領域１７６のように、ＶＣＯ変調経路１４０の変調は、ＰＬＬ変調経路１４２による変調信号に反映されない。
【００３９】
仮に、ＰＬＬ変調経路１４２のみで変調を実行しようとすると、広帯域の動作を確保するためＰＬＬループのカットオフ周波数ｆｃを上げなくてはならず、図３（ｂ）に示すように、カットオフ周波数ｆｃの上昇(ｆｃ→ｆｃ’)に伴い、図３（ｂ）中、白抜き矢印で示すように、高周波数帯域におけるノイズ成分１７８が増加し、ＶＣＯ１２４のＣ／Ｎ比（Carrier to Noise ratio）が劣化して、隣接チャンネル漏洩電力等のシステム要求を満たすのが困難になる。
【００４０】
ここでは、ＶＣＯ変調経路１４０とＰＬＬ変調経路１４２とが互いに補完し合って、図３（ａ）に示すように、全体的な変調回路の周波数応答特性１８０を大凡平坦にすることができる。このようなＶＣＯ変調経路１４０とＰＬＬ変調経路１４２との構成では、図２に示したＶＣＯ変調経路とＶＣＸＯ変調経路とで構成した場合に比べ、ＶＣＸＯ１２６の直接変調を伴わないため、ＶＣＸＯ１２６の温度等による周波数変化量を抑える事ができ、結果として無線送信装置１００の周波数安定度が向上する。
【００４１】
また、図２に示すＶＣＸＯ変調経路でアナログの音声信号を変調する場合と比べ、本実施形態のＰＬＬ変調経路１４２では、デジタルデータで変調するので、精度および分解能が高く、安定性にも長けている。
【００４２】
スイッチ１３２は、制御回路１１２から制御指令を受けて、制御回路１１２またはＰＬＬ制御部１５２のいずれかをＰＬＬ回路１２８と接続する。また、スイッチ１３２は、機械式の例えばリレーに限らず、制御回路１１２とＰＬＬ制御部１５２との信号を排他的に切り換える論理回路を通じて構成してもよい。
【００４３】
図４は、スイッチ１３２の他の例を示す回路図である。例えば、制御ラインとして、データ線（DATA）、データを読ませるためのクロック（CLOCK）、および、チップセレクト（CHIPSELECT）が対象となる場合、図１におけるスイッチ１３２の構成を具体的に示すと、図４（ａ）のようになる。ここでは、機械式のリレーが制御ラインの本数分（ここでは、３本分）、準備される。このようなスイッチ１３２に論理回路を用いると、例えば、図４（ｂ）のように配置され、制御回路１１２およびＰＬＬ制御部１５２それぞれの信号をＮＯＴ回路１９０とＡＮＤ回路１９２で制限して、ＯＲ回路１９４でＰＬＬ回路１２８に送信するように構成することができる。
【００４４】
このように、スイッチ１３２を論理回路で構成することで、チャタリングを防止し、制御回路１１２からＰＬＬ制御部１５２への切換を安定かつシームレスに行うことができ、さらに、機械式のスイッチ１３２に比べ占有面積を削減することが可能となる。
【００４５】
位相調整部１５４ａ、１５４ｂは、データを遅延する機能を有し、信号処理回路１１８中のＶＣＯ変調経路１４０またはＰＬＬ変調経路１４２のいずれかまたは両方の経路において、音声データ（被変調信号）の位相を、それぞれ予め定められた時間遅延させて調整する。かかる位相の調整量（遅延量）は、製造時に予め設定されるが、事後的に変更できるとしてもよい。
【００４６】
図５は、位相調整の必要性を説明するための説明図である。ここでは、位相差の影響が大きいＦＳＫ変調に基づいて説明する。上述したように、ＶＣＯ１２４の周波数偏移の入力はアナログの信号であり、ＰＬＬ回路１２８の周波数偏移の入力はデジタルのデータであり、信号処理の過程が異なるため両者間で位相のずれが生じ得る。
【００４７】
図５（ａ）のように、一方の変調経路、ここではＶＣＯ変調経路１４０に信号処理上での遅延が生じると、両信号を変調した変調信号は、歪んだ被変調信号で変調を行われたのと同じことになる。これでは、この信号を受信する無線受信装置において正しく復調できないおそれがある。特にＦＳＫ変調では、ＦＭ変調に比べ、図５（ａ）のように、エッジに相当する波形の位相差が変調信号に顕著に影響するので、このような位相差が生じるのを可能な限り回避する必要がある。
【００４８】
ＶＣＯ変調経路１４０とＰＬＬ変調経路１４２との信号が入力された場合、図５（ｂ）のように、両信号がそれぞれ変調された結果、変調信号内の被変調信号の位相が一致することが望ましい。
【００４９】
そこで、位相調整部１５４は、ＶＣＯ変調経路１４０またはＰＬＬ変調経路１４２のうち、遅延している経路とは異なる経路において、音声データの位相を予め定められた時間だけ遅延させる。例えば、ＤＡＣ回路１２０の変換時間等により、ＶＣＯ変調経路１４０の信号がＰＬＬ変調経路１４２の信号（データ）より遅延している場合、信号処理制御部１５０とＰＬＬ制御部１５２との間に設けられた位相調整部１５４ｂの遅延量を例えばＤＡＣ回路１２０の変換時間分調整する。
【００５０】
このように、ＶＣＯ変調経路１４０における音声信号（音声データ）またはＰＬＬ変調経路１４２における音声データのいずれか一方、もしくは、両方を遅延させることで変調信号における位相差を吸収し、変調信号の時間方向の歪みを低減できる。こうすることで、安定した変調特性を実現でき、復調時のデータ読み取りエラーを抑制可能となる。
【００５１】
また、位相調整部１５４ａまたは位相調整部１５４ｂは、搭載する無線送信装置１００が決まっている場合、必要となる一方のみをＦＭ変調回路に予め設けるとしてもよいが、汎用性を高めるべく、本実施形態のように、ＶＣＯ変調経路１４０とＰＬＬ変調経路１４２の両方を準備しておき、適宜、利用する位相調整部１５４と遅延量を設定するのが望ましい。かかる構成により、信号処理回路１１８を搭載する機種が異なったり、あるいは部品を変更したりすることで、ＶＣＯ変調経路１４０とＰＬＬ変調経路１４２との遅延関係が変化した場合においても、遅延量のみの設定で対応することができる。
【００５２】
周波数応答調整部１５６は、位相調整部１５４ａが設定されていれば、位相調整部１５４ａによって遅延処理された音声データを受信し、また、位相調整部１５４ａが設定されていなければ、信号処理制御部１５０からの音声データを受信し、音声データの周波数応答特性を調整して、最終的にＶＣＯ１２４から出力される変調信号の周波数に対する変調度を平坦（フラット）にする。
【００５３】
図６は、周波数応答調整部１５６の動作を説明するための説明図である。具体的には、まず、図６（ａ）のように、ＶＣＯ変調経路１４０とＰＬＬ変調経路１４２とを併用した場合における、ＶＣＯ変調経路１４０の周波数応答特性１７６と、ＰＬＬ変調経路１４２の周波数応答特性１７４とを重畳した全体的な周波数応答特性１８０が測定される。そして、図６（ｂ）のように、その周波数応答特性の変調度が平坦になる逆特性フィルタ１８２が求められ、周波数応答調整部１５６として設定される。周波数応答調整部１５６は、図６（ｃ）のように、周波数応答特性１８０のバランス崩れを相殺し、全体的な周波数応答特性１８４を平坦に近づける。
【００５４】
また、ここでは、周波数応答調整部１５６を一方のＶＣＯ変調経路１４０にのみ設定する構成を例示したが、一方のみの設定に限らず、ＰＬＬ変調経路１４２にも設定することで、より高周波数範囲かつ細かい波形整形を行うことが可能となり、周波数応答特性を平坦に近づけることができる。
【００５５】
このような逆特性フィルタとしては、有限インパルス応答（ＦＩＲ：Finite Impulse Response）フィルタや無限インパルス応答（ＩＩＲ：Infinite Impulse Response）フィルタ等、既存の様々なデジタルフィルタを適用して構成することができる。デジタルフィルタは、アナログフィルタに比べ、任意の特性を容易に形成することが可能であり、また、環境温度等の影響を受け難いといった利点も有する。
【００５６】
このように、周波数応答調整部１５６による逆特性フィルタによって、ピークの無い平坦な周波数応答特性を得ることが可能となる。また、従来では、図２に示すように、周波数応答特性の調整を、高価かつ制御が煩雑な電子ボリューム１４で行う場合もあったが、本実施形態では、電子ボリューム１４で行うべき変調度の調整を、信号処理回路１１８内で実行しているので、電子ボリューム１４を省くことが可能となり、コスト削減や小型化を実現できる。
【００５７】
送信回路１３４は、ＶＣＯ１２４から出力される変調信号を増幅し、アンテナ１３６を通じて無線受信装置１０２に送信する。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態の無線送信装置１００では、直流から数ｋＨｚまでの広帯域に変調をかける場合であっても、位相調整部１５４によって時間方向の位相差を吸収し、歪み（バランス崩れ）の低減を図り、より狭い周波数偏差の要求に応えると共に、周波数応答調整部１５６によって周波数応答特性を平坦化し安定した変調特性を実現することができる。こうして、無線送信装置１００に入力された音声を正確に無線受信装置１０２に伝達することが可能となる。
【００５９】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００６０】
例えば、上述した実施形態においては、信号処理制御部１５０、ＰＬＬ制御部１５２、位相調整部１５４ａ、１５４ｂ、周波数応答調整部１５６を信号処理回路１１８の一部として、デジタル処理させているが、いくつかをアナログ処理させるように構成することができる。例えば、図７のように、本実施形態の他の無線送信装置２００では、ＡＤＣ回路１１６がＰＬＬ制御部１５２の前段に配され、信号処理制御部１５０、位相調整部１５４ａ、１５４ｂ、周波数応答調整部１５６をアナログ回路で実現している。このような実施形態においても、時間方向の歪みの低減と、周波数応答特性の平坦化を図ることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、ＰＬＬループを利用してＦＭ変調やＦＳＫ変調を行う無線送信装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１０、１００、２００ …無線送信装置
１１８ …信号処理回路
１２４ …ＶＣＯ
１２８ …ＰＬＬ回路
１４０ …ＶＣＯ変調経路
１４２ …ＰＬＬ変調経路
１５４ …位相調整部
１５６ …周波数応答調整部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＬＬループを利用してＦＭ変調やＦＳＫ変調を行う無線送信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周波数変調（ＦＭ：Frequency Modulation、以下単にＦＭ変調という。）や周波数偏移変調（ＦＳＫ：Frequency Shift Keying、以下単にＦＳＫ変調という。）では、例えば、電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ：Voltage Controlled CRYStal Oscillator、以下単にＶＣＸＯという。）で生成される信号を基準周波数としてＰＬＬ（Phase Locked Loop）ループを構成し、ＰＬＬループを形成する電圧制御発振器（ＶＣＯ：Voltage Controlled Oscillator、以下、単にＶＣＯという。）に被変調信号を入力して変調信号を得る。
【０００３】
また、直流から数ｋＨｚまでの広帯域に変調をかけるため、上記のＶＣＯによる変調に加え、ＰＬＬループの基準周波数を生成するＶＣＸＯにおいても、被変調信号に応じ、自ら生成している基準周波数の信号に変調をかけることとし、変調経路として、ＶＣＯを主体とするＶＣＯ変調経路とＶＣＸＯを主体とするＶＣＸＯ変調経路の２系統を設ける場合がある。
【０００４】
ただし、ＶＣＯ変調経路とＶＣＸＯ変調経路とは、それぞれ異なる周波数応答特性を示すので、一方の経路、例えば、ＶＣＯ変調経路において、両経路における周波数に対する変調度のバランスを調整する技術が開示されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３４１０４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したような、ＶＣＯ変調経路とＶＣＸＯ変調経路の２系統により変調信号を生成する従来の変調回路では、ＶＣＸＯ自体に変調をかけているので、ＶＣＸＯの制御電圧に対する周波数偏移量の感度を高くする必要があり、周囲温度による出力周波数の変動も考慮しつつ、システム周波数偏差の規格に適合させるのは困難であった。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑み、変調の平坦な周波数応答特性を維持しつつ、より狭い周波数偏差の要求に応えることが可能な無線送信装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の無線送信装置は、被変調信号を２系統に独立させる信号処理回路と、ＰＬＬループを構成し、２系統の一方の被変調信号の電圧に応じて、ＰＬＬループによって定められる基本波を変調するＶＣＯと、ＰＬＬループを構成し、２系統の他方の被変調信号に応じて分周比を変化させることで、ＰＬＬループによって定められる基本波を変調するＰＬＬ回路とを備えることを特徴とする。
【０００９】
無線送信装置は、２系統のいずれか一方または両方における被変調信号の位相を調整する位相調整部をさらに備えてもよい。
【００１０】
無線送信装置は、２系統のいずれか一方または両方における被変調信号の周波数応答特性を調整する周波数応答調整部をさらに備えてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の無線送信装置は、変調の平坦な周波数応答特性を維持しつつ、より狭い周波数偏差の要求に応えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】無線送信装置におけるＦＭ変調回路の電気的な構成を示した機能ブロック図である。
【図２】ＶＣＸＯを変調する場合の無線送信装置の電気的な構成を示した機能ブロック図である。
【図３】ＦＭ変調回路の周波数応答特性を説明するための説明図である。
【図４】スイッチの他の例を示す回路図である。
【図５】位相調整の必要性を説明するための説明図である。
【図６】周波数応答調整部の動作を説明するための説明図である。
【図７】無線送信装置の他の電気的な構成を示した機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１４】
マイクで収音した音声を無線信号として送信する本実施形態の無線送信装置は、ＦＭ変調回路として、ＶＣＸＯを基準周波数としたＰＬＬループを構成し、ＰＬＬループを構成するＶＣＯにおいて、被変調信号となる音声信号に応じ、ＰＬＬループによって定められる基本波を変調（ＦＭ変調方式やＦＳＫ変調方式）している。
【００１５】
また、本実施形態では、無線送信装置に、ＶＣＯを主体とするＶＣＯ変調経路に加え、ＰＬＬ回路の分周比を変化させて基本波に変調をかけるＰＬＬ変調経路の２系統を設けることで、直流から数ｋＨｚまでの広帯域に変調をかけることが可能となる。さらに、ＰＬＬ変調経路を採用することによる信号の時間方向の歪みや、ＶＣＯ変調経路とＰＬＬ変調経路との周波数応答特性の違いによる変調度のバランスの問題も回避する。以下、本実施形態の無線送信装置１００について具体的に説明する。
【００１６】
（無線送信装置１００）
図１は、無線送信装置１００の電気的な構成を示した機能ブロック図である。図１中、実線矢印は音声信号等送信対象となる信号の流れを、破線矢印は制御信号の流れを示す。無線送信装置１００は、ＰＴＴ（Push To Talk）１１０と、制御回路１１２と、収音部１１４と、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）回路１１６と、信号処理回路１１８と、ＤＡＣ（Digital to Analog Converter）回路１２０と、ＳＭＦ（SMoothing Filter）１２２と、ＶＣＯ１２４と、ＶＣＸＯ１２６と、ＰＬＬ回路１２８と、ループフィルタ１３０と、スイッチ１３２と、送信回路１３４と、アンテナ１３６とを含んで構成され、例えば、無線受信装置１０２に変調信号を送信する。ここで、信号処理回路１１８と、ＤＡＣ回路１２０と、ＳＭＦ１２２と、ＶＣＯ１２４と、ＶＣＸＯ１２６と、ＰＬＬ回路１２８と、ループフィルタ１３０とはＦＭ変調回路として機能する。本実施形態では、各構成をＦＭ変調回路として説明するが、ＦＳＫ変調回路等、原理の等しい変調回路にも適用可能である。
【００１７】
ＰＴＴ１１０は、押圧式の操作キーで構成されたスイッチであり、ユーザの操作入力を受け付ける。ユーザは、ＰＴＴ１１０を押圧した状態を維持しつつ、後述する収音部１１４に音声を発することで音声信号の送信を実行する。
【００１８】
制御回路１１２は、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラム等が格納されたＲＯＭやワークエリアとしての用いられるＲＡＭ等を含む半導体集積回路で構成され、無線送信装置１００全体を管理および制御する。本実施形態において、制御回路１１２は、ＰＴＴ１１０を通じたユーザの操作入力に応じて、信号処理回路１１８やスイッチ１３２に制御指令を発する。例えば、制御回路１１２は、ＰＴＴ１１０の操作入力を受け付けると、スイッチ１３２を制御回路１１２側に倒し、ＰＬＬ回路１２８に基本波となる周波数データを設定し、その後、スイッチ１３２を信号処理回路１１８側に切り換えて、ＰＬＬ回路１２８と信号処理回路１１８とを接続する。
【００１９】
収音部１１４は、マイク、入力アンプ、ＬＰＦ（Low Pass Filter）で構成され、マイクで収音された音声を電気的な音声信号に変換し、高周波数帯域の信号成分を除去した上でＡＤＣ回路１１６に送信する。ＡＤＣ回路１１６は、収音部１１４から受信したアナログの音声信号を、例えば、９６ｋＨｚのサンプリング周波数でデジタルの音声データに変換し、信号処理回路１１８に送信する。ここでは、音声信号と音声データを区別しているが、実質的な情報は等しいので、以下の実施形態において、説明の便宜上、等しく扱う場合もある。また、本実施形態において音声信号や音声データは被変調信号と同義である。
【００２０】
信号処理回路１１８は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等で構成され、ＡＤＣ回路１１６から受信した音声データを加工し、加工した音声データを被変調信号として、ＶＣＯ変調経路１４０とＰＬＬ変調経路１４２の２系統に独立して送信する。
【００２１】
また、信号処理回路１１８は、信号処理制御部１５０と、ＰＬＬ制御部１５２と、位相調整部１５４（図１中１５４ａおよび１５４ｂで示す。）と、周波数応答調整部１５６としても機能する。位相調整部１５４ａと周波数応答調整部１５６とはＶＣＯ変調経路１４０の一部を担い、位相調整部１５４ｂとＰＬＬ制御部１５２とはＰＬＬ変調経路１４２の一部を担う。
【００２２】
信号処理制御部１５０は、ＡＤＣ回路１１６を通じて入力されたデジタルの音声データにサブトーンを重畳する。サブトーンは、ＰＴＴ１１０が押圧されている間、音声データと共に送信され、無線受信装置１０２では、当該サブトーンを受信している間、スケルチ回路を開いて、復調した音声をスピーカ等に出力する（トーンスケルチ機能）。また、サブトーンとしては、ＣＴＣＳＳ（Continuous Tone Coded Squelch System）方式による３００Ｈｚ以下の所定周波数で形成されるトーン信号や、ＤＣＳ（Digital Code Squelch）方式による拡張トーン信号、またはＮＲＺ（Non Return to Zero）符号が用いられる。
【００２３】
信号処理制御部１５０は、サブトーンが重畳されたデジタルの音声データを後段の位相調整部１５４ａ、１５４ｂに送信する。こうして、音声データは、ＶＣＯ変調経路１４０とＰＬＬ変調経路１４２との２系統に分流される。音声データは、信号処理制御部１５０が位相調整部１５４ａ、１５４ｂに音声データを送信する時点において、位相および振幅が等しいが、信号処理回路１１８から出力される時点において、ＶＣＯ変調経路１４０とＰＬＬ変調経路１４２とにより生成される最終的な変調信号が歪まないように、位相調整部１５４ａ、１５４ｂおよび周波数応答調整部１５６によって、その位相および振幅が調整される。位相調整部１５４と周波数応答調整部１５６に関しては後ほどその機能を詳述する。
【００２４】
ＰＬＬ制御部１５２は、位相調整部１５４ｂから送信された音声データを受信し、ＰＬＬ回路１２８の制御形式に従って音声データをＰＬＬ回路１２８にシリアル転送する。
【００２５】
ＤＡＣ回路１２０は、ＶＣＯ変調経路１４０の一部を構成し、信号処理回路１１８からのデジタルの音声データを、例えば９６ｋＨｚの更新速度でアナログの音声信号に変換してＳＭＦ１２２に送信する。ＳＭＦ１２２は、ＶＣＯ変調経路１４０の一部を構成し、例えば、カットオフ周波数１０ｋＨｚのＬＰＦで形成され、ＤＡＣ回路１２０の折り返し成分等を排除し、アナログの音声信号の波形を整形する。
【００２６】
ＶＣＯ１２４は、後述するＰＬＬ回路１２８とループフィルタ１３０と協働することでＰＬＬループを構成し、ＰＬＬループによって定められる周波数の基本波（搬送波）を送信回路１３４に送信する。また、本実施形態において、ＶＣＯ１２４は、ＶＣＯ変調経路１４０の一部を構成し、直流から数ｋＨｚまでの帯域中、比較的高い帯域に関し、ＶＣＯ変調経路１４０を経由したアナログの音声信号の電圧に応じて基本波を変調する。
【００２７】
ＶＣＸＯ１２６は、水晶発振器を内蔵し、入力電圧に比例した周波数信号を出力する。本実施形態においてＶＣＸＯ１２６の基準周波数は固定されるので、変調感度を下げることが可能となり、安定的に動作させることができる。したがって、ＶＣＸＯ１２６として、温度補償型のＶＣＸＯであるＴＣＸＯ（Temperature Compensated CRYStal oscillator）を用いることもできる。
【００２８】
ＰＬＬ回路１２８は、ＶＣＸＯ１２６で出力された信号の基準周波数と、ＶＣＯ１２４で出力された信号の出力周波数とを比較する位相比較器、位相比較後の信号を出力するチャージポンプ回路によって構成される。また、本実施形態のＰＬＬ回路１２８としては、フラクショナルＮ方式のＰＬＬが用いられ、制御回路１１２やＰＬＬ制御部１５２からの周波数データに応じて、例えば、９６ｋＨｚの更新速度で、分周比Ｎ（分解能、例えば２１８）を変化させ、基本波を段階的に偏移させる。
【００２９】
このような基本波の偏移は、通常、送信チャネルの中心周波数（搬送波の周波数）を偏移させるために用いられるが、本実施形態においては、直流から数ｋＨｚまでの帯域中、比較的低い帯域に関し、音声データに応じた基本波の変調にも用いる。即ち、ＰＬＬ回路１２８は、基本波を例えば数百ＭＨｚとした上で、音声データに応じて分周比Ｎを変化させることで、基本波を、例えば数百Ｈｚの範囲で変調する。
【００３０】
ループフィルタ１３０は、ＰＬＬ回路１２８から出力された信号を平滑化し、ＶＣＯ１２４に出力する。上述したＰＬＬループのカットオフ周波数は当該ループフィルタ１３０の周波数応答特性によって決定される。したがって、ＰＬＬループは、カットオフ周波数以下（直流から数ｋＨｚまでの帯域中、比較的低い帯域）においてのみ、ＰＬＬ制御部１５２からの音声データの変動に追従することとなる。ここで、ＶＣＸＯ変調経路に代えてＰＬＬ変調経路を採用した理由を説明する。
【００３１】
図２は、ＶＣＸＯを変調する場合の無線送信装置１０の電気的な構成を示した機能ブロック図である。ここでは、図１で既に述べた構成要素は実質的に機能が同一なので重複説明を省略する。図２における無線送信装置１０では、ＳＭＦ１２２で波形が整形されたアナログの音声信号に応じ、ＶＣＯ１２４を主体とするＶＣＯ変調経路およびＶＣＸＯ１２を主体とするＶＣＸＯ変調経路で変調がかかっている。
【００３２】
しかし、ＶＣＸＯ１２を変調主体とすると、ＶＣＸＯ１２の制御電圧に対する周波数偏移量の感度を高くする必要があり、ＶＣＸＯ１２の動作が不安定になる。このような変調回路を搭載する無線送信装置１０では、温度の変動も考慮しつつ、システム周波数偏差の規格に適合させるのは困難であった。
【００３３】
本実施形態においては、ＶＣＸＯ１２で直接変調する代わりに、ＶＣＸＯ１２６の基準周波数を固定し、図１に示したように、ＰＬＬ回路１２８自体の周波数偏移を利用して変調をかける。こうして、ＶＣＯ変調経路１４０とＰＬＬ変調経路１４２の２系統でＦＭ変調やＦＳＫ変調等の変調を実現することが可能となる。
【００３４】
図３は、ＦＭ変調回路の周波数応答特性を説明するための説明図である。任意の周波数において、ＶＣＯ変調経路１４０とＰＬＬ変調経路１４２とのどちらが支配的な変調度となるかは、任意の周波数とＰＬＬループのカットオフ周波数ｆｃとの周波数位置関係によって決まる。
【００３５】
ＰＬＬループでは、その特性上、カットオフ周波数ｆｃより高い周波数帯域１７０では、ＰＬＬループが応答せず、図３（ａ）のＰＬＬ変調経路１４２の周波数応答特性１７４で示すように、ＰＬＬ変調経路１４２の変調は反映されない。
【００３６】
このようにＰＬＬループが応答しないと、ループフィルタ１３０の出力電圧は変化しないということになり、ＶＣＯ１２４に対して基本波（搬送波）が固定される。したがって、ＶＣＯ１２４は、ＰＬＬループの応答に影響されることなく、図３（ａ）のＶＣＯ変調経路１４０の周波数応答特性１７６で示すように、ＶＣＯ１２４において変調がかかる。
【００３７】
逆に、カットオフ周波数ｆｃより低い周波数帯域１７２では、ＰＬＬループが応答するので、図３（ａ）のＰＬＬ変調経路１４２の周波数応答特性１７４で示すように、ＰＬＬ変調経路１４２の変調が反映され、ＰＬＬ回路１２８において変調がかかる。
【００３８】
また、この周波数帯域１７２では、ＶＣＯ１２４がＰＬＬループの一部として機能するため、ループフィルタ１３０のローパス効果によって、図３（ａ）の領域１７６のように、ＶＣＯ変調経路１４０の変調は、ＰＬＬ変調経路１４２による変調信号に反映されない。
【００３９】
仮に、ＰＬＬ変調経路１４２のみで変調を実行しようとすると、広帯域の動作を確保するためＰＬＬループのカットオフ周波数ｆｃを上げなくてはならず、図３（ｂ）に示すように、カットオフ周波数ｆｃの上昇(ｆｃ→ｆｃ’)に伴い、図３（ｂ）中、白抜き矢印で示すように、高周波数帯域におけるノイズ成分１７８が増加し、ＶＣＯ１２４のＣ／Ｎ比（Carrier to Noise ratio）が劣化して、隣接チャンネル漏洩電力等のシステム要求を満たすのが困難になる。
【００４０】
ここでは、ＶＣＯ変調経路１４０とＰＬＬ変調経路１４２とが互いに補完し合って、図３（ａ）に示すように、全体的な変調回路の周波数応答特性１８０を大凡平坦にすることができる。このようなＶＣＯ変調経路１４０とＰＬＬ変調経路１４２との構成では、図２に示したＶＣＯ変調経路とＶＣＸＯ変調経路とで構成した場合に比べ、ＶＣＸＯ１２６の直接変調を伴わないため、ＶＣＸＯ１２６の温度等による周波数変化量を抑える事ができ、結果として無線送信装置１００の周波数安定度が向上する。
【００４１】
また、図２に示すＶＣＸＯ変調経路でアナログの音声信号を変調する場合と比べ、本実施形態のＰＬＬ変調経路１４２では、デジタルデータで変調するので、精度および分解能が高く、安定性にも長けている。
【００４２】
スイッチ１３２は、制御回路１１２から制御指令を受けて、制御回路１１２またはＰＬＬ制御部１５２のいずれかをＰＬＬ回路１２８と接続する。また、スイッチ１３２は、機械式の例えばリレーに限らず、制御回路１１２とＰＬＬ制御部１５２との信号を排他的に切り換える論理回路を通じて構成してもよい。
【００４３】
図４は、スイッチ１３２の他の例を示す回路図である。例えば、制御ラインとして、データ線（DATA）、データを読ませるためのクロック（CLOCK）、および、チップセレクト（CHIPSELECT）が対象となる場合、図１におけるスイッチ１３２の構成を具体的に示すと、図４（ａ）のようになる。ここでは、機械式のリレーが制御ラインの本数分（ここでは、３本分）、準備される。このようなスイッチ１３２に論理回路を用いると、例えば、図４（ｂ）のように配置され、制御回路１１２およびＰＬＬ制御部１５２それぞれの信号をＮＯＴ回路１９０とＡＮＤ回路１９２で制限して、ＯＲ回路１９４でＰＬＬ回路１２８に送信するように構成することができる。
【００４４】
このように、スイッチ１３２を論理回路で構成することで、チャタリングを防止し、制御回路１１２からＰＬＬ制御部１５２への切換を安定かつシームレスに行うことができ、さらに、機械式のスイッチ１３２に比べ占有面積を削減することが可能となる。
【００４５】
位相調整部１５４ａ、１５４ｂは、データを遅延する機能を有し、信号処理回路１１８中のＶＣＯ変調経路１４０またはＰＬＬ変調経路１４２のいずれかまたは両方の経路において、音声データ（被変調信号）の位相を、それぞれ予め定められた時間遅延させて調整する。かかる位相の調整量（遅延量）は、製造時に予め設定されるが、事後的に変更できるとしてもよい。
【００４６】
図５は、位相調整の必要性を説明するための説明図である。ここでは、位相差の影響が大きいＦＳＫ変調に基づいて説明する。上述したように、ＶＣＯ１２４の周波数偏移の入力はアナログの信号であり、ＰＬＬ回路１２８の周波数偏移の入力はデジタルのデータであり、信号処理の過程が異なるため両者間で位相のずれが生じ得る。
【００４７】
図５（ａ）のように、一方の変調経路、ここではＶＣＯ変調経路１４０に信号処理上での遅延が生じると、両信号を変調した変調信号は、歪んだ被変調信号で変調を行われたのと同じことになる。これでは、この信号を受信する無線受信装置において正しく復調できないおそれがある。特にＦＳＫ変調では、ＦＭ変調に比べ、図５（ａ）のように、エッジに相当する波形の位相差が変調信号に顕著に影響するので、このような位相差が生じるのを可能な限り回避する必要がある。
【００４８】
ＶＣＯ変調経路１４０とＰＬＬ変調経路１４２との信号が入力された場合、図５（ｂ）のように、両信号がそれぞれ変調された結果、変調信号内の被変調信号の位相が一致することが望ましい。
【００４９】
そこで、位相調整部１５４は、ＶＣＯ変調経路１４０またはＰＬＬ変調経路１４２のうち、遅延している経路とは異なる経路において、音声データの位相を予め定められた時間だけ遅延させる。例えば、ＤＡＣ回路１２０の変換時間等により、ＶＣＯ変調経路１４０の信号がＰＬＬ変調経路１４２の信号（データ）より遅延している場合、信号処理制御部１５０とＰＬＬ制御部１５２との間に設けられた位相調整部１５４ｂの遅延量を例えばＤＡＣ回路１２０の変換時間分調整する。
【００５０】
このように、ＶＣＯ変調経路１４０における音声信号（音声データ）またはＰＬＬ変調経路１４２における音声データのいずれか一方、もしくは、両方を遅延させることで変調信号における位相差を吸収し、変調信号の時間方向の歪みを低減できる。こうすることで、安定した変調特性を実現でき、復調時のデータ読み取りエラーを抑制可能となる。
【００５１】
また、位相調整部１５４ａまたは位相調整部１５４ｂは、搭載する無線送信装置１００が決まっている場合、必要となる一方のみをＦＭ変調回路に予め設けるとしてもよいが、汎用性を高めるべく、本実施形態のように、ＶＣＯ変調経路１４０とＰＬＬ変調経路１４２の両方を準備しておき、適宜、利用する位相調整部１５４と遅延量を設定するのが望ましい。かかる構成により、信号処理回路１１８を搭載する機種が異なったり、あるいは部品を変更したりすることで、ＶＣＯ変調経路１４０とＰＬＬ変調経路１４２との遅延関係が変化した場合においても、遅延量のみの設定で対応することができる。
【００５２】
周波数応答調整部１５６は、位相調整部１５４ａが設定されていれば、位相調整部１５４ａによって遅延処理された音声データを受信し、また、位相調整部１５４ａが設定されていなければ、信号処理制御部１５０からの音声データを受信し、音声データの周波数応答特性を調整して、最終的にＶＣＯ１２４から出力される変調信号の周波数に対する変調度を平坦（フラット）にする。
【００５３】
図６は、周波数応答調整部１５６の動作を説明するための説明図である。具体的には、まず、図６（ａ）のように、ＶＣＯ変調経路１４０とＰＬＬ変調経路１４２とを併用した場合における、ＶＣＯ変調経路１４０の周波数応答特性１７６と、ＰＬＬ変調経路１４２の周波数応答特性１７４とを重畳した全体的な周波数応答特性１８０が測定される。そして、図６（ｂ）のように、その周波数応答特性の変調度が平坦になる逆特性フィルタ１８２が求められ、周波数応答調整部１５６として設定される。周波数応答調整部１５６は、図６（ｃ）のように、周波数応答特性１８０のバランス崩れを相殺し、全体的な周波数応答特性１８４を平坦に近づける。
【００５４】
また、ここでは、周波数応答調整部１５６を一方のＶＣＯ変調経路１４０にのみ設定する構成を例示したが、一方のみの設定に限らず、ＰＬＬ変調経路１４２にも設定することで、より高周波数範囲かつ細かい波形整形を行うことが可能となり、周波数応答特性を平坦に近づけることができる。
【００５５】
このような逆特性フィルタとしては、有限インパルス応答（ＦＩＲ：Finite Impulse Response）フィルタや無限インパルス応答（ＩＩＲ：Infinite Impulse Response）フィルタ等、既存の様々なデジタルフィルタを適用して構成することができる。デジタルフィルタは、アナログフィルタに比べ、任意の特性を容易に形成することが可能であり、また、環境温度等の影響を受け難いといった利点も有する。
【００５６】
このように、周波数応答調整部１５６による逆特性フィルタによって、ピークの無い平坦な周波数応答特性を得ることが可能となる。また、従来では、図２に示すように、周波数応答特性の調整を、高価かつ制御が煩雑な電子ボリューム１４で行う場合もあったが、本実施形態では、電子ボリューム１４で行うべき変調度の調整を、信号処理回路１１８内で実行しているので、電子ボリューム１４を省くことが可能となり、コスト削減や小型化を実現できる。
【００５７】
送信回路１３４は、ＶＣＯ１２４から出力される変調信号を増幅し、アンテナ１３６を通じて無線受信装置１０２に送信する。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態の無線送信装置１００では、直流から数ｋＨｚまでの広帯域に変調をかける場合であっても、位相調整部１５４によって時間方向の位相差を吸収し、歪み（バランス崩れ）の低減を図り、より狭い周波数偏差の要求に応えると共に、周波数応答調整部１５６によって周波数応答特性を平坦化し安定した変調特性を実現することができる。こうして、無線送信装置１００に入力された音声を正確に無線受信装置１０２に伝達することが可能となる。
【００５９】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００６０】
例えば、上述した実施形態においては、信号処理制御部１５０、ＰＬＬ制御部１５２、位相調整部１５４ａ、１５４ｂ、周波数応答調整部１５６を信号処理回路１１８の一部として、デジタル処理させているが、いくつかをアナログ処理させるように構成することができる。例えば、図７のように、本実施形態の他の無線送信装置２００では、ＡＤＣ回路１１６がＰＬＬ制御部１５２の前段に配され、信号処理制御部１５０、位相調整部１５４ａ、１５４ｂ、周波数応答調整部１５６をアナログ回路で実現している。このような実施形態においても、時間方向の歪みの低減と、周波数応答特性の平坦化を図ることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、ＰＬＬループを利用してＦＭ変調やＦＳＫ変調を行う無線送信装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１０、１００、２００ …無線送信装置
１１８ …信号処理回路
１２４ …ＶＣＯ
１２８ …ＰＬＬ回路
１４０ …ＶＣＯ変調経路
１４２ …ＰＬＬ変調経路
１５４ …位相調整部
１５６ …周波数応答調整部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被変調信号を２系統に独立させる信号処理回路と、
ＰＬＬループを構成し、前記２系統の一方の被変調信号の電圧に応じて、前記ＰＬＬループによって定められる基本波を変調するＶＣＯと、
前記ＰＬＬループを構成し、前記２系統の他方の被変調信号に応じて分周比を変化させることで、前記ＰＬＬループによって定められる基本波を変調するＰＬＬ回路と、
を備えることを特徴とする無線送信装置。
【請求項２】
前記２系統のいずれか一方または両方における前記被変調信号の位相を調整する位相調整部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の無線送信装置。
【請求項３】
前記２系統のいずれか一方または両方における前記被変調信号の周波数応答特性を調整する周波数応答調整部をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の無線送信装置。
【請求項１】
被変調信号を２系統に独立させる信号処理回路と、
ＰＬＬループを構成し、前記２系統の一方の被変調信号の電圧に応じて、前記ＰＬＬループによって定められる基本波を変調するＶＣＯと、
前記ＰＬＬループを構成し、前記２系統の他方の被変調信号に応じて分周比を変化させることで、前記ＰＬＬループによって定められる基本波を変調するＰＬＬ回路と、
を備えることを特徴とする無線送信装置。
【請求項２】
前記２系統のいずれか一方または両方における前記被変調信号の位相を調整する位相調整部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の無線送信装置。
【請求項３】
前記２系統のいずれか一方または両方における前記被変調信号の周波数応答特性を調整する周波数応答調整部をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の無線送信装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−６５１５３（Ｐ２０１２−６５１５３Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０７８２３（Ｐ２０１０−２０７８２３）
【出願日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【出願人】（３０８０３６４０２）株式会社ＪＶＣケンウッド (1,152)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【出願人】（３０８０３６４０２）株式会社ＪＶＣケンウッド (1,152)
【Ｆターム（参考）】
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