送信回路および無線伝送装置
【課題】小型で低消費電力であり、且つ、高い信号品質の実現を図る。
【解決手段】インパルスを使用してデータを送信する送信回路であって、クロックを入力とし、前記データに応じて該クロックを遅延する可変遅延回路１１と、前記クロックおよび前記可変遅延回路の出力を入力とし、該クロックおよび該可変遅延回路の出力の論理を取ってインパルスを出力する論理回路１２と、を備えるように構成する。
【解決手段】インパルスを使用してデータを送信する送信回路であって、クロックを入力とし、前記データに応じて該クロックを遅延する可変遅延回路１１と、前記クロックおよび前記可変遅延回路の出力を入力とし、該クロックおよび該可変遅延回路の出力の論理を取ってインパルスを出力する論理回路１２と、を備えるように構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信回路および無線伝送装置に関し、特に、インパルスを使用してデータの無線伝送を行う送信回路および無線伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インパルスを使用してデータの無線伝送を行う無線伝送装置（インパルス方式無線伝送装置）は、マイクロ波帯，準ミリ波帯ＵＷＢを始めとする超広帯域無線伝送システムに利用されている。
【０００３】
近年、インパルス方式無線伝送装置は、狭帯域通信方式と比較して、発振器やミキサが不要でＲＦ部の構成が簡素で低コストとなる特徴を有しており、広帯域を利用できるミリ波帯においては、１０Ｇｂｐｓを超える広帯域無線伝送の実現が期待されている。
【０００４】
ところで、従来、インパルス発生器，バンドパスフィルタおよび高出力アンプで構成された送信部と、受信アンプ（低雑音アンプ），バンドパスフィルタおよび検波器で構成された受信部と、を有するインパルス方式無線伝送装置が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
【非特許文献１】Y. Kawano et al., "An RF Chipset for Impulse Radio UWB Using 0.13 μm InP-HEMT Technology", IEEE MTT-Int. Microwave Symp. Dig., pp.316-319, June 2006.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１は本発明が適用されるインパルスを使用した無線伝送装置の全体構成を概略的に示すブロック図であり、図２は図１に示す無線伝送装置の送信回路で使用するバンドパスフィルタの機能を説明するための図である。ここで、図１および図２に示す無線伝送装置は、一般的なインパルス方式無線伝送装置の構成を示すものであり、非特許文献１に記載されているインパルス方式無線伝送装置を示している。
【０００７】
図１に示されるように、送信部（送信回路）は、インパルス発生器１０１，バンドパスフィルタ１０２および高出力アンプ１０３で構成され、受信部（受信回路）は、受信アンプ１０６，バンドパスフィルタ１０７および検波器１０８で構成されている。ここで、高出力アンプ１０３の出力は、送受切替えスイッチ１０４およびアンテナ１０５を介して出力され、また、アンテナ１０５および送受切替えスイッチ１０４を介して入力された信号は受信アンプ１０６に供給される。なお、インパルス発生器１０２から出力されるインパルスは、直流から高い周波数までのエネルギーを有している。
【０００８】
図２に示されるように、インパルス方式の送信回路では、バンドパスフィルタ１０２により利用周波数帯のエネルギー成分のみが抽出され、そして、図１に示されるように、バンドパスフィルタ１０２の出力は、通過帯域の中心周波数付近で振動する波束として変調される。このバンドパスフィルタ１０２の出力（波束）を高出力アンプ１０３で増幅し、送受切替えスイッチ１０４およびアンテナ１０５を介して空間に送出する。
【０００９】
図１に示されるように、最も単純なインパルス方式では、波束の有無を１ビットとして利用するＯＮ／ＯＦＦ変調、すなわち、例えば、所定の時間間隔で波束が存在する部分を『１』とすると共に、波束が存在しない部分を『０』として変調を行ってデータを伝送するようになっている。
【００１０】
なお、インパルス方式の受信回路では、アンテナ１０５および送受切替えスイッチ１０４を介して入力された信号を受信アンプ１０６で増幅した後、バンドパスフィルタ１０７により利用周波数帯のエネルギー成分のみが抽出され、さらに、検波器１０８によってデータの復調が行われるようになっている。
【００１１】
ところで、上述したインパルス方式無線伝送装置において、例えば、１０Ｇｂｐｓを超える大容量通信を行なうためには波束の時間幅を狭くする必要があり、それには１０ＧＨｚを超える広い周波数帯域を確保する必要がある。そして、現在の電波の割り当てでは、広い帯域を確保できる周波数は、ミリ波およびサブミリ波帯しかなく、その結果、１０ｐｓ以下（周波数換算で１００ＧＨｚ以上）という非常に細いインパルスを生成することのできるインパルス発生器が必要となっている。
【００１２】
図３は従来のインパルスを使用した無線伝送装置における送信回路（ＯＮ／ＯＦＦ変調回路）の一例を概略的に示すブロック図であり、図４は図３に示す送信回路の動作を説明するためのタイミング図である。
【００１３】
図３に示されるように、従来の送信回路は、データＤＡＴＡおよびクロックＣＬＫを受け取ってＲＺ（Return zero）信号をＮＲＺ（Non return zero）信号に変換するＮＲＺ−ＲＺ変換器１００、ＮＲＺ−ＲＺ変換器１００の出力を受け取ってインパルスを発生するインパルス発生器１０１、および、インパルス発生器１０１の出力（インパルス）を受け取って利用周波数帯のエネルギー成分のみを抽出し、波束として出力するバンドパスフィルタ１０２を備えて構成されている。なお、バンドパスフィルタ１０２の後段には、さらに、バンドパスフィルタ１０２の出力（送信信号：波束）を増幅する高出力アンプ（１０３）等が設けられるのは前述した通りである。
【００１４】
インパルス発生器１０１は、遅延回路１１１と論理積回路（ＡＮＤ回路）１１２で構成され、直前に分配した２系統のデータ信号に対して遅延回路１１１により僅かな遅延時間差を作り出してＡＮＤ回路１１２により論理積を取ることにより細いパルス（インパルス）を生成する。なお、遅延回路１１１の出力は、信号の論理を反転してＡＮＤ回路１１２へ供給されるようになっている。
【００１５】
すなわち、図３および図４に示されるように、ＡＮＤ回路１１２は、ＮＲＺ−ＲＺ変換器１００の出力信号ＩＳと、この信号ＩＳを遅延回路１１１で遅延および反転した信号ＤＩＳとの論理積を取って、出力信号（インパルス）ＩＭＰを出力する。
【００１６】
ここで、インパルス発生器１０１に入力する信号（デジタル信号）ＩＳは、図４に示されるように、１クロックサイクルで必ず低レベル（零）に戻るＲＺ信号である必要があり、これにより、例えば、論理値『１』が連続する場合でもその連続した回数に応じたインパルスＩＭＰ（波束ＴＳ）を発生するようになっている。
【００１７】
すなわち、もし、インパルス発生器１０１に入力する信号ＩＳが１クロックサイクルで低レベルに戻らないＮＲＺ信号だと、論理値『１』が連続する場合にはインパルス（ＩＭＰ）が１発しか発生しないことになる。そのため、従来の送信回路（ＯＮ／ＯＦＦ変調回路）では、インパルス発生器１０１の前段に必ずＮＲＺ−ＲＺ変換器１００を設けるようになっている。
【００１８】
前述したように、近年要望されている１０Ｇｂｐｓを超える高速大容量通信を実現するには、高速・低ジッタのＮＲＺ−ＲＺ変換器（１００）、並びに、１０ｐｓ以下のインパルスを作るためのインパルス発生器１０１（高速ＡＮＤ回路）が必要となる。しかしながら、これらの回路は純粋にデバイスの能力に制限されるため、ミリ波・サブミリ波帯での大容量インパルス通信の実現を妨げてきた。
【００１９】
本発明は、上述した従来技術が有する課題に鑑み、小型で低消費電力であり、且つ、高い信号品質を実現することのできる送信回路および無線伝送装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の第１の形態によれば、インパルスを使用してデータを送信する送信回路であって、クロックを入力とし、前記データに応じて該クロックを遅延する可変遅延回路と、前記クロックおよび前記可変遅延回路の出力を入力とし、該クロックおよび該可変遅延回路の出力の論理を取ってインパルスを出力する論理回路と、を備えることを特徴とする送信回路が提供される。
【００２１】
本発明の第２の形態によれば、クロックを入力とし、データに応じて該クロックを遅延する可変遅延回路と、前記クロックおよび前記可変遅延回路の出力を入力とし、該クロックおよび該可変遅延回路の出力の論理を取ってインパルスを出力する論理回路と、を備える送信回路と、受信回路と、アンテナと、該アンテナと前記送信回路および前記受信回路との接続を切り替える送受切替えスイッチと、を備え、インパルスを使用してデータの無線伝送を行うことを特徴とする無線伝送装置が提供される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、小型で低消費電力であり、且つ、高い信号品質を実現することのできる送信回路および無線伝送装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明に係る送信回路および無線伝送装置の実施例を、添付図面を参照して詳述する。
【実施例】
【００２４】
図５は本発明に係るインパルスを使用した無線伝送装置における送信回路の一実施例を概略的に示すブロック図であり、図６は図５に示す送信回路の動作を説明するためのタイミング図である。
【００２５】
まず、図５と前述した図３との比較から明らかなように、本発明（本実施例）の送信回路では、従来の送信回路で必要とされていたＮＲＺ−ＲＺ変換器（１００）を不要とするようになっている。
【００２６】
すなわち、本実施例の送信回路（ＯＮ／ＯＦＦ変調回路）は、可変遅延回路１１およびＡＮＤ回路１２を有するインパルス発生器１、並びに、バンドパスフィルタ２を備えて構成される。なお、バンドパスフィルタ２の後段には、さらに、バンドパスフィルタ２の出力（波束）を増幅する高出力アンプ（１０３）等が設けられることになる。
【００２７】
可変遅延回路１１は、データＤＡＴＡの『１』、『０』に応じて遅延時間が変わるように、例えば、データ『１』のときには遅延時間が長くなり、また、データ『０』のときには遅延時間が短くなるようになっている。
【００２８】
従って、図６に示されるように、データＤＡＴＡが『１』のときは幅の広いインパルスＩＭＰｗが発生され、また、データＤＡＴＡが『０』のときは幅の狭いインパルスＩＭＰｎが発生される。そして、以下に詳述するように、使用周波数帯に応じてインパルス幅を適切な値に決定することにより、幅の広いインパルス（ＩＭＰｗ）のときにはバンドパスフィルタから波束を生成し、且つ、幅の狭いインパルス（ＩＭＰｎ）ときには波束を生成しないようにすることで、ＯＮ／ＯＦＦ変調を行うようになっている。
【００２９】
ここで、図５に示す送信回路は、例えば、図１を参照して説明した無線伝送装置における送信回路として適用することができる。
【００３０】
図７は本発明および従来の送信回路で使用するインパルスの例を示す図であり、また、図８は本発明および従来の送信回路におけるバンドパスフィルタの動作を説明するための図である。
【００３１】
図７に示されるように、図３および図４を参照して説明した従来の送信回路で使用するインパルスは、例えば、半値幅が９ｐｓのインパルスであり、また、図５および図６を参照して説明した本実施例の送信回路で使用するインパルスは、例えば、データ『０』として半値幅が１６ｐｓのものを使用し、且つ、データ『１』として半値幅が２４ｐｓのものを使用している。
【００３２】
ところで、実際のインパルスは、有限な立ち上がり／立ち下がり特性を有するため、スペクトルも無限に高い周波数まで一様になっている訳ではない。すなわち、図８に示されるように、実際のインパルスは、周波数が高くなるに従ってエネルギー（電圧）は減少して零（０Ｖ）になり、その後、周波数が高くなるに従ってエネルギーは増加に転じてピークを迎え、再び零になるといった特性を示す。
【００３３】
このように、実際のインパルスは、基本波帯、第２高調波帯、第３高調波帯、…で構成され、これはフーリエ変換の理論で説明することができる。ここで、インパルス幅をＴとすると、基本波帯と第２高調波帯の境界となる周波数は１／Ｔとなり、第２高調波帯のピーク周波数は３／（２Ｔ）で、また、第２高調波帯と第３高調波帯の境界となる周波数は２／Ｔで与えられる。
【００３４】
従来の送信回路は基本波帯を利用するため、使用周波数帯（バンドパスフィルタの通過帯域）が高くなると、それに応じて細いインパルスを発生する必要があった。すなわち、使用周波数帯の中心周波数をｆcとすると、インパルス幅Ｔ0を１／ｆcより十分小さくしなければならなかった。具体的に、例えば、使用周波数帯が５４ＧＨｚ〜６６ＧＨｚの場合、従来の送信回路では半値幅が９ｐｓのインパルスを必要としていた。
【００３５】
これに対して、本実施例（本発明）の送信回路では、高調波帯を利用することによって、従来の送信回路で使用するインパルス（半値幅）を大きくすることを可能としている。
【００３６】
具体的に、図８に示されるように、例えば、第２高調波帯の使用を考えた場合、インパルスの第２高調波帯のピークをｆc（６０ＧＨｚ）と一致するようにインパルス幅を決定する。すなわち、インパルス幅ＴON＝３／（２ｆc）とすると、このとき、ＴON−Ｔ0>>１／ｆcのインパルス、例えば、半値幅が２４ｐｓのインパルスを使用することができる。
【００３７】
次に、インパルスの基本波帯と第２高調波帯の境界がｆcと一致するようにインパルス幅を決定した場合、使用周波数帯にはインパルスのエネルギーがほとんど存在しないため、バンドパスフィルタから出てくる波束のエネルギーは極めて小さくなる。
【００３８】
具体的に、図８に示されるように、例えば、基本波帯と第２高調波帯の境界がｆcと（６０ＧＨｚ）一致するようなインパルス幅は、ＴOFF＝１／ｆcで得られ、例えば、半値幅が１６ｐｓのインパルスを使用することができる。
【００３９】
そして、データ『０』のときインパルス幅をＴOFFとし、データ『１』のときインパルス幅をＴONとすれば、データ『０』のときは波束が出現せず、データ『１』のときは波束が出現し、ＯＮ／ＯＦＦ変調を実現することができる。すなわち、データ『１』に対しては、第２高調波帯を利用することにより半値幅が２４ｐｓのインパルスを使用することができ、さらに、データ『０』に対しては、基本波帯と第２高調波帯の境界を利用することにより半値幅が１６ｐｓのインパルスを使用することができる。
【００４０】
図９は本発明および従来の送信回路におけるバンドパスフィルタの出力の例を示す図であり、５４〜６６ＧＨｚ（使用周波数帯の中心周波数ｆcが６０ＧＨｚ）のバンドパスフィルタを使用したときのシミュレーション結果を示すものである。
【００４１】
すなわち、図９に示されるように、例えば、データ『１』に対応する半値幅が９ｐｓのインパルスを使用した従来の送信回路におけるバンドパスフィルタ（１０２）の出力と、データ『１』に対応する半値幅が２４ｐｓのインパルスを使用した本実施例（本発明）の送信回路におけるバンドパスフィルタ（２）の出力とは、殆ど同じであることが分かる。また、データ『０』に対応する半値幅が１６ｐｓのインパルスを使用した本発明の送信回路におけるバンドパスフィルタ（２）の出力はほぼ零となり、データ『１』と『０』との識別が明瞭であることが分かる。
【００４２】
すなわち、図７〜図９に示されるように、本実施例の送信回路は、例えば、５５ＧＨｚ〜６５ＧＨｚ帯を利用する場合、データ『１』および『０』に対して半値幅２４ｐｓおよび１６ｐｓの２種類の太いインパルスを使用する。このとき、半値幅２４ｐｓのインパルスは第２高調波帯のピークが中心周波数（ｆc＝６０ＧＨｚ）と一致し、半値幅１６ｐｓのインパルスは基本波帯と第２高調波帯の境界が中心周波数ｆｃと一致するようになっている。
【００４３】
そして、図９を参照して述べたように、データ『１』のとき、半値幅が９ｐｓのインパルスを使用した従来の送信回路と同程度の信号出力（波束）が得られることが分かる。この波束の半値幅は１００ｐｓであるため、１０Ｇｂｐｓ以上のデータ伝送が可能である。また、データ『０』のときは、出力される信号電力はほとんど得られず、ＯＮ／ＯＦＦ比として１５ｄＢ以上が得られることが分かる。
【００４４】
なお、データ『１』に対しては、インパルスの第２高調波帯の利用に限定されるものではなく、第３或いは第４といったより高い高調波帯を利用することもでき、同様に、データ『０』に対しても、インパルスの基本波帯と第２高調波帯の境界の利用に限定されるものではなく、第２高調波帯と第３高調波帯の境界、或いは、第３高調波帯と第４高調波帯の境界といったより高い高調波帯を利用することもできる。また、データ『１』および『０』と波束の有無の対応は逆にしてもよいのはいうまでもない。
【００４５】
従って、可変遅延回路１１の遅延時間は、データが第１の値（例えば、『１』）のとき、使用周波数帯の中心周波数ｆc（例えば、６０ＧＨｚ）の逆数の整数倍Ｎ／ｆcとし、且つ、データが第２の値（例えば、『０』）のとき、使用周波数帯の中心周波数ｆcの逆数の整数倍に中心周波数の逆数の半分（１／２）を加えた値１／（２ｆc）＋Ｍ／ｆcとすることができる。なお、ＮおよびＭは独立な任意の自然数を表している。
【００４６】
なお、前述した図８に示す例では、データが『１』のとき、使用周波数帯の中心周波数ｆc（＝６０ＧＨｚ）の逆数１／ｆc（すなわち、Ｎ＝１）とした１６ｐｓのインパルスが使用され、且つ、データが『０』のとき、使用周波数帯の中心周波数ｆc（＝６０ＧＨｚ）の逆数に中心周波数の逆数の半分を加えた値１／（２ｆc）＋１／ｆc（すなわち、Ｍ＝１）とした２４ｐｓのインパルスが使用されている。
【００４７】
このように、本発明に係る送信回路は、インパルスの高調波帯を利用することにより、インパルス幅をそれ程細くしなくても波束を生成することができる。ここで、細いインパルスの生成には、高速デバイス技術を適用しなければならず費用が嵩むが、本実施例では、インパルス幅に関する要求が緩和されるため、高速デバイス技術を使用する必要がなく、その結果、ミリ波サブミリ波帯のインパルス通信装置（送信回路／無線伝送装置）の低廉化を図ることができる。
【００４８】
さらに、従来必要とされていたＮＲＺ−ＲＺ変換器を不要とすることにより、送信回路（無線伝送装置）の低廉化と共に、装置の小型化および低消費電力化にも寄与することになる。また、データを入力信号とする従来の送信回路では、ベースバンド回路等による信号劣化、特に、ジッタの増大が問題となるのに対して、本発明に係る送信回路では、クロック入力であるためジッタが小さく、信号品質を向上させることができるといった長所もある。
【００４９】
図１０は本発明の送信回路におけるインパルス発生器の他の例を示すブロック図であり、また、図１１は図１０のインパルス発生器における可変遅延回路の一例を示すブロック図であり、そして、図１２は図１０のインパルス発生器における可変遅延回路の他の例を示すブロック図である。なお、図１１および図１２において、図１０に示す可変遅延回路１１の出力に設けられた信号の論理を反転する回路構成は省略されている。
【００５０】
図１０に示されるように、本実施例のインパルス発生器１は、クロックＣＬＫがセレクタ１３を介してＡＮＤゲート１２へ供給されるようになっている。ここで、可変遅延回路１１は、図１１または図１２に示されるような回路構成とされている。また、図１０に示すセレクタ１３は、図１１におけるセレクタ１１０３、および、図１２におけるセレクタ１１０６と同じ構成として形成し、これにより、可変遅延回路１１におけるセレクタ１１０３または１１０６による遅延をセレクタ１３で相殺（補償）するようになっている。
【００５１】
そして、ＡＮＤ回路１２により、図１１における第１の遅延線路１１０１と第２の遅延線路１１０２による遅延時間差、または、図１２における偶数個のバッファ列１１４１，１１４２と奇数個のバッファ列１１５１，１１５２，１１５３による遅延時間差とクロックＣＬＫとの論理積を取るようになっている。
【００５２】
すなわち、図１１に示す可変遅延回路１１は、２本の遅延線路１１０１および１１０２をデータの『０』および『１』に応じてセレクタ１１０３により選択している。ここで、ＧａＡｓ基板上の配線を用いた場合、データ『０』用の第１の遅延線路１１０１としては、例えば、所定の幅で長さが１．６ｍｍの配線を使用し、さらに、データ『１』用の第２の遅延線路１１０２としては、例えば、所定の幅で長さが２．４ｍｍの配線を使用する。
【００５３】
また、図１２に示す可変遅延回路１１は、２つのバッファ列１１４１，１１４２および１１５１〜１１５３をデータの『０』および『１』に応じてセレクタ１１０６により選択している。ここで、使用する各バッファアンプ（バッファ）１１４１，１１４２および１１５１〜１１５３は、遅延時間が１／（２ｆc）＝８ｐｓを単位とし、データ『０』用で２個のバッファ（１１４１，１１４２）、さらに、データ『１』用で３個のバッファ（１１５１〜１１５３）を直列接続する。これにより、データ『０』用で１６ｐｓの遅延時間を得ると共に、データ『１』用で２４ｐｓの遅延時間を得るようになっている。
【００５４】
なお、バッファとしては、信号の論理を適切に設定することでインバータを使用することもできる。また、可変遅延回路１１におけるセレクタ１１０３または１０６の遅延を補償するためのセレクタ１３の他方の入力（クロックＣＬＫが入力されていない側の入力）には、高レベルまたは低レベルの固定されたレベルの信号ＦＸｉを与え、また、制御信号としては、常にクロックＣＬＫを選択して出力するための固定レベルの信号ＦＸｃが与えられることになる。
【００５５】
また、図１２に示す各バッファ（または、インバータ）に対して、例えば、遅延時間調整用端子を設け、或いは、他の異なる遅延時間を生成するための様々な変形を行うことができるのはいうまでもない。
【００５６】
図１３は図１２の可変遅延回路におけるバッファアンプ（バッファ）の一例を示す回路図であり、また、図１４は図１０のインパルス発生器におけるＡＮＤ回路の一例を示す回路図である。なお、図１３および図１４において、参照符号Ｖｂは、所定の制御バイアス電圧を示している。
【００５７】
図１３に示されるように、図１２に示す可変遅延回路１１における各バッファ１１４１，１１４２；１１５１〜１１５３（１１４０）は、例えば、差動のバッファとして構成することができる。なお、初段のバッファ１１４１，１１５１の差動の入力ＩＮ（Ｐ）およびＩＮ（Ｎ）としては差動のクロックＣＬＫおよび／ＣＬＫが与えられ、他のバッファ１１４２，１１５２，１１５３の差動の入力ＩＮ（Ｐ）およびＩＮ（Ｎ）としては前段のバッファ１１４１，１１５１，１１５２の差動の出力ＯＵＴ（Ｐ）およびＯＵＴ（Ｎ）入力され、そして、最終段のバッファ１１４２，１１５３の差動の出力ＯＵＴ（Ｐ）およびＯＵＴ（Ｎ）はセレクタ１１０６に入力される。
【００５８】
図１４に示されるように、図１０のインパルス発生器１におけるＡＮＤ回路１２も、差動のＡＮＤ回路として構成することができ、なお、ＡＮＤ回路１２の第１の差動の入力ａ，／ａとしてはセレクタ１３の差動の出力が入力され、また、ＡＮＤ回路１２の第２の差動の入力ｂ，／ｂとしては可変遅延回路１１の差動の出力（例えば、セレクタ１１０３または１１０６の出力）を反転したものが入力される。そして、ＡＮＤ回路１２からは、差動の出力ｑ，／ｑが出力される。
【００５９】
なお、図１３に示すバッファアンプおよび図１４に示すＡＮＤ回路は、それぞれ単なる一例であり、信号の論理やシングルエンドの回路だけでなく、様々な回路を適用することができる。
【００６０】
このように、本発明によれば、それほど細いインパルス幅を使用することなく、換言すると、高性能・高コストなデバイスを必要とすることなく、低ジッタで信号品質の高いインパルス方式の送信回路および無線伝送装置を提供することを可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、インパルスを使用してデータの無線伝送を行う送信回路および無線伝送装置に対して幅広く適用することができ、特に、マイクロ波帯，準ミリ波帯ＵＷＢを始めとする超広帯域無線伝送システムの送信回路および無線伝送装置として好適なものである。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明が適用されるインパルスを使用した無線伝送装置の全体構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】図１に示す無線伝送装置の送信回路で使用するバンドパスフィルタの機能を説明するための図である。
【図３】従来のインパルスを使用した無線伝送装置における送信回路の一例を概略的に示すブロック図である。
【図４】図３に示す送信回路の動作を説明するためのタイミング図である。
【図５】本発明に係るインパルスを使用した無線伝送装置における送信回路の一実施例を概略的に示すブロック図である。
【図６】図５に示す送信回路の動作を説明するためのタイミング図である。
【図７】本発明および従来の送信回路で使用するインパルスの例を示す図である。
【図８】本発明および従来の送信回路におけるバンドパスフィルタの動作を説明するための図である。
【図９】本発明および従来の送信回路におけるバンドパスフィルタの出力の例を示す図である。
【図１０】本発明の送信回路におけるインパルス発生器の他の例を示すブロック図である。
【図１１】図１０のインパルス発生器における可変遅延回路の一例を示すブロック図である。
【図１２】図１０のインパルス発生器における可変遅延回路の他の例を示すブロック図である。
【図１３】図１２の可変遅延回路におけるバッファアンプの一例を示す回路図である。
【図１４】図１０のインパルス発生器におけるＡＮＤ回路の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００６３】
１，１０１ インパルス発生器
２，１０２ バンドパスフィルタ
１１ 可変遅延回路
１２，１１２ ＡＮＤ回路
１３；１１０３，１１０６ セレクタ
１００ ＮＲＺ−ＲＺ変換器
１０３ 高出力アンプ
１０４ 送受切替えスイッチ
１０５ アンテナ
１０６ 受信アンプ（低雑音アンプ）
１０７ バンドパスフィルタ
１０８ 検波器
１１１ 遅延回路
１１０１ 第１の遅延線路
１１０２ 第２の遅延線路
１１４０；１１４１，１１４２；１１５１〜１１５３ バッファアンプ（バッファ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信回路および無線伝送装置に関し、特に、インパルスを使用してデータの無線伝送を行う送信回路および無線伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インパルスを使用してデータの無線伝送を行う無線伝送装置（インパルス方式無線伝送装置）は、マイクロ波帯，準ミリ波帯ＵＷＢを始めとする超広帯域無線伝送システムに利用されている。
【０００３】
近年、インパルス方式無線伝送装置は、狭帯域通信方式と比較して、発振器やミキサが不要でＲＦ部の構成が簡素で低コストとなる特徴を有しており、広帯域を利用できるミリ波帯においては、１０Ｇｂｐｓを超える広帯域無線伝送の実現が期待されている。
【０００４】
ところで、従来、インパルス発生器，バンドパスフィルタおよび高出力アンプで構成された送信部と、受信アンプ（低雑音アンプ），バンドパスフィルタおよび検波器で構成された受信部と、を有するインパルス方式無線伝送装置が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
【非特許文献１】Y. Kawano et al., "An RF Chipset for Impulse Radio UWB Using 0.13 μm InP-HEMT Technology", IEEE MTT-Int. Microwave Symp. Dig., pp.316-319, June 2006.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１は本発明が適用されるインパルスを使用した無線伝送装置の全体構成を概略的に示すブロック図であり、図２は図１に示す無線伝送装置の送信回路で使用するバンドパスフィルタの機能を説明するための図である。ここで、図１および図２に示す無線伝送装置は、一般的なインパルス方式無線伝送装置の構成を示すものであり、非特許文献１に記載されているインパルス方式無線伝送装置を示している。
【０００７】
図１に示されるように、送信部（送信回路）は、インパルス発生器１０１，バンドパスフィルタ１０２および高出力アンプ１０３で構成され、受信部（受信回路）は、受信アンプ１０６，バンドパスフィルタ１０７および検波器１０８で構成されている。ここで、高出力アンプ１０３の出力は、送受切替えスイッチ１０４およびアンテナ１０５を介して出力され、また、アンテナ１０５および送受切替えスイッチ１０４を介して入力された信号は受信アンプ１０６に供給される。なお、インパルス発生器１０２から出力されるインパルスは、直流から高い周波数までのエネルギーを有している。
【０００８】
図２に示されるように、インパルス方式の送信回路では、バンドパスフィルタ１０２により利用周波数帯のエネルギー成分のみが抽出され、そして、図１に示されるように、バンドパスフィルタ１０２の出力は、通過帯域の中心周波数付近で振動する波束として変調される。このバンドパスフィルタ１０２の出力（波束）を高出力アンプ１０３で増幅し、送受切替えスイッチ１０４およびアンテナ１０５を介して空間に送出する。
【０００９】
図１に示されるように、最も単純なインパルス方式では、波束の有無を１ビットとして利用するＯＮ／ＯＦＦ変調、すなわち、例えば、所定の時間間隔で波束が存在する部分を『１』とすると共に、波束が存在しない部分を『０』として変調を行ってデータを伝送するようになっている。
【００１０】
なお、インパルス方式の受信回路では、アンテナ１０５および送受切替えスイッチ１０４を介して入力された信号を受信アンプ１０６で増幅した後、バンドパスフィルタ１０７により利用周波数帯のエネルギー成分のみが抽出され、さらに、検波器１０８によってデータの復調が行われるようになっている。
【００１１】
ところで、上述したインパルス方式無線伝送装置において、例えば、１０Ｇｂｐｓを超える大容量通信を行なうためには波束の時間幅を狭くする必要があり、それには１０ＧＨｚを超える広い周波数帯域を確保する必要がある。そして、現在の電波の割り当てでは、広い帯域を確保できる周波数は、ミリ波およびサブミリ波帯しかなく、その結果、１０ｐｓ以下（周波数換算で１００ＧＨｚ以上）という非常に細いインパルスを生成することのできるインパルス発生器が必要となっている。
【００１２】
図３は従来のインパルスを使用した無線伝送装置における送信回路（ＯＮ／ＯＦＦ変調回路）の一例を概略的に示すブロック図であり、図４は図３に示す送信回路の動作を説明するためのタイミング図である。
【００１３】
図３に示されるように、従来の送信回路は、データＤＡＴＡおよびクロックＣＬＫを受け取ってＲＺ（Return zero）信号をＮＲＺ（Non return zero）信号に変換するＮＲＺ−ＲＺ変換器１００、ＮＲＺ−ＲＺ変換器１００の出力を受け取ってインパルスを発生するインパルス発生器１０１、および、インパルス発生器１０１の出力（インパルス）を受け取って利用周波数帯のエネルギー成分のみを抽出し、波束として出力するバンドパスフィルタ１０２を備えて構成されている。なお、バンドパスフィルタ１０２の後段には、さらに、バンドパスフィルタ１０２の出力（送信信号：波束）を増幅する高出力アンプ（１０３）等が設けられるのは前述した通りである。
【００１４】
インパルス発生器１０１は、遅延回路１１１と論理積回路（ＡＮＤ回路）１１２で構成され、直前に分配した２系統のデータ信号に対して遅延回路１１１により僅かな遅延時間差を作り出してＡＮＤ回路１１２により論理積を取ることにより細いパルス（インパルス）を生成する。なお、遅延回路１１１の出力は、信号の論理を反転してＡＮＤ回路１１２へ供給されるようになっている。
【００１５】
すなわち、図３および図４に示されるように、ＡＮＤ回路１１２は、ＮＲＺ−ＲＺ変換器１００の出力信号ＩＳと、この信号ＩＳを遅延回路１１１で遅延および反転した信号ＤＩＳとの論理積を取って、出力信号（インパルス）ＩＭＰを出力する。
【００１６】
ここで、インパルス発生器１０１に入力する信号（デジタル信号）ＩＳは、図４に示されるように、１クロックサイクルで必ず低レベル（零）に戻るＲＺ信号である必要があり、これにより、例えば、論理値『１』が連続する場合でもその連続した回数に応じたインパルスＩＭＰ（波束ＴＳ）を発生するようになっている。
【００１７】
すなわち、もし、インパルス発生器１０１に入力する信号ＩＳが１クロックサイクルで低レベルに戻らないＮＲＺ信号だと、論理値『１』が連続する場合にはインパルス（ＩＭＰ）が１発しか発生しないことになる。そのため、従来の送信回路（ＯＮ／ＯＦＦ変調回路）では、インパルス発生器１０１の前段に必ずＮＲＺ−ＲＺ変換器１００を設けるようになっている。
【００１８】
前述したように、近年要望されている１０Ｇｂｐｓを超える高速大容量通信を実現するには、高速・低ジッタのＮＲＺ−ＲＺ変換器（１００）、並びに、１０ｐｓ以下のインパルスを作るためのインパルス発生器１０１（高速ＡＮＤ回路）が必要となる。しかしながら、これらの回路は純粋にデバイスの能力に制限されるため、ミリ波・サブミリ波帯での大容量インパルス通信の実現を妨げてきた。
【００１９】
本発明は、上述した従来技術が有する課題に鑑み、小型で低消費電力であり、且つ、高い信号品質を実現することのできる送信回路および無線伝送装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の第１の形態によれば、インパルスを使用してデータを送信する送信回路であって、クロックを入力とし、前記データに応じて該クロックを遅延する可変遅延回路と、前記クロックおよび前記可変遅延回路の出力を入力とし、該クロックおよび該可変遅延回路の出力の論理を取ってインパルスを出力する論理回路と、を備えることを特徴とする送信回路が提供される。
【００２１】
本発明の第２の形態によれば、クロックを入力とし、データに応じて該クロックを遅延する可変遅延回路と、前記クロックおよび前記可変遅延回路の出力を入力とし、該クロックおよび該可変遅延回路の出力の論理を取ってインパルスを出力する論理回路と、を備える送信回路と、受信回路と、アンテナと、該アンテナと前記送信回路および前記受信回路との接続を切り替える送受切替えスイッチと、を備え、インパルスを使用してデータの無線伝送を行うことを特徴とする無線伝送装置が提供される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、小型で低消費電力であり、且つ、高い信号品質を実現することのできる送信回路および無線伝送装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明に係る送信回路および無線伝送装置の実施例を、添付図面を参照して詳述する。
【実施例】
【００２４】
図５は本発明に係るインパルスを使用した無線伝送装置における送信回路の一実施例を概略的に示すブロック図であり、図６は図５に示す送信回路の動作を説明するためのタイミング図である。
【００２５】
まず、図５と前述した図３との比較から明らかなように、本発明（本実施例）の送信回路では、従来の送信回路で必要とされていたＮＲＺ−ＲＺ変換器（１００）を不要とするようになっている。
【００２６】
すなわち、本実施例の送信回路（ＯＮ／ＯＦＦ変調回路）は、可変遅延回路１１およびＡＮＤ回路１２を有するインパルス発生器１、並びに、バンドパスフィルタ２を備えて構成される。なお、バンドパスフィルタ２の後段には、さらに、バンドパスフィルタ２の出力（波束）を増幅する高出力アンプ（１０３）等が設けられることになる。
【００２７】
可変遅延回路１１は、データＤＡＴＡの『１』、『０』に応じて遅延時間が変わるように、例えば、データ『１』のときには遅延時間が長くなり、また、データ『０』のときには遅延時間が短くなるようになっている。
【００２８】
従って、図６に示されるように、データＤＡＴＡが『１』のときは幅の広いインパルスＩＭＰｗが発生され、また、データＤＡＴＡが『０』のときは幅の狭いインパルスＩＭＰｎが発生される。そして、以下に詳述するように、使用周波数帯に応じてインパルス幅を適切な値に決定することにより、幅の広いインパルス（ＩＭＰｗ）のときにはバンドパスフィルタから波束を生成し、且つ、幅の狭いインパルス（ＩＭＰｎ）ときには波束を生成しないようにすることで、ＯＮ／ＯＦＦ変調を行うようになっている。
【００２９】
ここで、図５に示す送信回路は、例えば、図１を参照して説明した無線伝送装置における送信回路として適用することができる。
【００３０】
図７は本発明および従来の送信回路で使用するインパルスの例を示す図であり、また、図８は本発明および従来の送信回路におけるバンドパスフィルタの動作を説明するための図である。
【００３１】
図７に示されるように、図３および図４を参照して説明した従来の送信回路で使用するインパルスは、例えば、半値幅が９ｐｓのインパルスであり、また、図５および図６を参照して説明した本実施例の送信回路で使用するインパルスは、例えば、データ『０』として半値幅が１６ｐｓのものを使用し、且つ、データ『１』として半値幅が２４ｐｓのものを使用している。
【００３２】
ところで、実際のインパルスは、有限な立ち上がり／立ち下がり特性を有するため、スペクトルも無限に高い周波数まで一様になっている訳ではない。すなわち、図８に示されるように、実際のインパルスは、周波数が高くなるに従ってエネルギー（電圧）は減少して零（０Ｖ）になり、その後、周波数が高くなるに従ってエネルギーは増加に転じてピークを迎え、再び零になるといった特性を示す。
【００３３】
このように、実際のインパルスは、基本波帯、第２高調波帯、第３高調波帯、…で構成され、これはフーリエ変換の理論で説明することができる。ここで、インパルス幅をＴとすると、基本波帯と第２高調波帯の境界となる周波数は１／Ｔとなり、第２高調波帯のピーク周波数は３／（２Ｔ）で、また、第２高調波帯と第３高調波帯の境界となる周波数は２／Ｔで与えられる。
【００３４】
従来の送信回路は基本波帯を利用するため、使用周波数帯（バンドパスフィルタの通過帯域）が高くなると、それに応じて細いインパルスを発生する必要があった。すなわち、使用周波数帯の中心周波数をｆcとすると、インパルス幅Ｔ0を１／ｆcより十分小さくしなければならなかった。具体的に、例えば、使用周波数帯が５４ＧＨｚ〜６６ＧＨｚの場合、従来の送信回路では半値幅が９ｐｓのインパルスを必要としていた。
【００３５】
これに対して、本実施例（本発明）の送信回路では、高調波帯を利用することによって、従来の送信回路で使用するインパルス（半値幅）を大きくすることを可能としている。
【００３６】
具体的に、図８に示されるように、例えば、第２高調波帯の使用を考えた場合、インパルスの第２高調波帯のピークをｆc（６０ＧＨｚ）と一致するようにインパルス幅を決定する。すなわち、インパルス幅ＴON＝３／（２ｆc）とすると、このとき、ＴON−Ｔ0>>１／ｆcのインパルス、例えば、半値幅が２４ｐｓのインパルスを使用することができる。
【００３７】
次に、インパルスの基本波帯と第２高調波帯の境界がｆcと一致するようにインパルス幅を決定した場合、使用周波数帯にはインパルスのエネルギーがほとんど存在しないため、バンドパスフィルタから出てくる波束のエネルギーは極めて小さくなる。
【００３８】
具体的に、図８に示されるように、例えば、基本波帯と第２高調波帯の境界がｆcと（６０ＧＨｚ）一致するようなインパルス幅は、ＴOFF＝１／ｆcで得られ、例えば、半値幅が１６ｐｓのインパルスを使用することができる。
【００３９】
そして、データ『０』のときインパルス幅をＴOFFとし、データ『１』のときインパルス幅をＴONとすれば、データ『０』のときは波束が出現せず、データ『１』のときは波束が出現し、ＯＮ／ＯＦＦ変調を実現することができる。すなわち、データ『１』に対しては、第２高調波帯を利用することにより半値幅が２４ｐｓのインパルスを使用することができ、さらに、データ『０』に対しては、基本波帯と第２高調波帯の境界を利用することにより半値幅が１６ｐｓのインパルスを使用することができる。
【００４０】
図９は本発明および従来の送信回路におけるバンドパスフィルタの出力の例を示す図であり、５４〜６６ＧＨｚ（使用周波数帯の中心周波数ｆcが６０ＧＨｚ）のバンドパスフィルタを使用したときのシミュレーション結果を示すものである。
【００４１】
すなわち、図９に示されるように、例えば、データ『１』に対応する半値幅が９ｐｓのインパルスを使用した従来の送信回路におけるバンドパスフィルタ（１０２）の出力と、データ『１』に対応する半値幅が２４ｐｓのインパルスを使用した本実施例（本発明）の送信回路におけるバンドパスフィルタ（２）の出力とは、殆ど同じであることが分かる。また、データ『０』に対応する半値幅が１６ｐｓのインパルスを使用した本発明の送信回路におけるバンドパスフィルタ（２）の出力はほぼ零となり、データ『１』と『０』との識別が明瞭であることが分かる。
【００４２】
すなわち、図７〜図９に示されるように、本実施例の送信回路は、例えば、５５ＧＨｚ〜６５ＧＨｚ帯を利用する場合、データ『１』および『０』に対して半値幅２４ｐｓおよび１６ｐｓの２種類の太いインパルスを使用する。このとき、半値幅２４ｐｓのインパルスは第２高調波帯のピークが中心周波数（ｆc＝６０ＧＨｚ）と一致し、半値幅１６ｐｓのインパルスは基本波帯と第２高調波帯の境界が中心周波数ｆｃと一致するようになっている。
【００４３】
そして、図９を参照して述べたように、データ『１』のとき、半値幅が９ｐｓのインパルスを使用した従来の送信回路と同程度の信号出力（波束）が得られることが分かる。この波束の半値幅は１００ｐｓであるため、１０Ｇｂｐｓ以上のデータ伝送が可能である。また、データ『０』のときは、出力される信号電力はほとんど得られず、ＯＮ／ＯＦＦ比として１５ｄＢ以上が得られることが分かる。
【００４４】
なお、データ『１』に対しては、インパルスの第２高調波帯の利用に限定されるものではなく、第３或いは第４といったより高い高調波帯を利用することもでき、同様に、データ『０』に対しても、インパルスの基本波帯と第２高調波帯の境界の利用に限定されるものではなく、第２高調波帯と第３高調波帯の境界、或いは、第３高調波帯と第４高調波帯の境界といったより高い高調波帯を利用することもできる。また、データ『１』および『０』と波束の有無の対応は逆にしてもよいのはいうまでもない。
【００４５】
従って、可変遅延回路１１の遅延時間は、データが第１の値（例えば、『１』）のとき、使用周波数帯の中心周波数ｆc（例えば、６０ＧＨｚ）の逆数の整数倍Ｎ／ｆcとし、且つ、データが第２の値（例えば、『０』）のとき、使用周波数帯の中心周波数ｆcの逆数の整数倍に中心周波数の逆数の半分（１／２）を加えた値１／（２ｆc）＋Ｍ／ｆcとすることができる。なお、ＮおよびＭは独立な任意の自然数を表している。
【００４６】
なお、前述した図８に示す例では、データが『１』のとき、使用周波数帯の中心周波数ｆc（＝６０ＧＨｚ）の逆数１／ｆc（すなわち、Ｎ＝１）とした１６ｐｓのインパルスが使用され、且つ、データが『０』のとき、使用周波数帯の中心周波数ｆc（＝６０ＧＨｚ）の逆数に中心周波数の逆数の半分を加えた値１／（２ｆc）＋１／ｆc（すなわち、Ｍ＝１）とした２４ｐｓのインパルスが使用されている。
【００４７】
このように、本発明に係る送信回路は、インパルスの高調波帯を利用することにより、インパルス幅をそれ程細くしなくても波束を生成することができる。ここで、細いインパルスの生成には、高速デバイス技術を適用しなければならず費用が嵩むが、本実施例では、インパルス幅に関する要求が緩和されるため、高速デバイス技術を使用する必要がなく、その結果、ミリ波サブミリ波帯のインパルス通信装置（送信回路／無線伝送装置）の低廉化を図ることができる。
【００４８】
さらに、従来必要とされていたＮＲＺ−ＲＺ変換器を不要とすることにより、送信回路（無線伝送装置）の低廉化と共に、装置の小型化および低消費電力化にも寄与することになる。また、データを入力信号とする従来の送信回路では、ベースバンド回路等による信号劣化、特に、ジッタの増大が問題となるのに対して、本発明に係る送信回路では、クロック入力であるためジッタが小さく、信号品質を向上させることができるといった長所もある。
【００４９】
図１０は本発明の送信回路におけるインパルス発生器の他の例を示すブロック図であり、また、図１１は図１０のインパルス発生器における可変遅延回路の一例を示すブロック図であり、そして、図１２は図１０のインパルス発生器における可変遅延回路の他の例を示すブロック図である。なお、図１１および図１２において、図１０に示す可変遅延回路１１の出力に設けられた信号の論理を反転する回路構成は省略されている。
【００５０】
図１０に示されるように、本実施例のインパルス発生器１は、クロックＣＬＫがセレクタ１３を介してＡＮＤゲート１２へ供給されるようになっている。ここで、可変遅延回路１１は、図１１または図１２に示されるような回路構成とされている。また、図１０に示すセレクタ１３は、図１１におけるセレクタ１１０３、および、図１２におけるセレクタ１１０６と同じ構成として形成し、これにより、可変遅延回路１１におけるセレクタ１１０３または１１０６による遅延をセレクタ１３で相殺（補償）するようになっている。
【００５１】
そして、ＡＮＤ回路１２により、図１１における第１の遅延線路１１０１と第２の遅延線路１１０２による遅延時間差、または、図１２における偶数個のバッファ列１１４１，１１４２と奇数個のバッファ列１１５１，１１５２，１１５３による遅延時間差とクロックＣＬＫとの論理積を取るようになっている。
【００５２】
すなわち、図１１に示す可変遅延回路１１は、２本の遅延線路１１０１および１１０２をデータの『０』および『１』に応じてセレクタ１１０３により選択している。ここで、ＧａＡｓ基板上の配線を用いた場合、データ『０』用の第１の遅延線路１１０１としては、例えば、所定の幅で長さが１．６ｍｍの配線を使用し、さらに、データ『１』用の第２の遅延線路１１０２としては、例えば、所定の幅で長さが２．４ｍｍの配線を使用する。
【００５３】
また、図１２に示す可変遅延回路１１は、２つのバッファ列１１４１，１１４２および１１５１〜１１５３をデータの『０』および『１』に応じてセレクタ１１０６により選択している。ここで、使用する各バッファアンプ（バッファ）１１４１，１１４２および１１５１〜１１５３は、遅延時間が１／（２ｆc）＝８ｐｓを単位とし、データ『０』用で２個のバッファ（１１４１，１１４２）、さらに、データ『１』用で３個のバッファ（１１５１〜１１５３）を直列接続する。これにより、データ『０』用で１６ｐｓの遅延時間を得ると共に、データ『１』用で２４ｐｓの遅延時間を得るようになっている。
【００５４】
なお、バッファとしては、信号の論理を適切に設定することでインバータを使用することもできる。また、可変遅延回路１１におけるセレクタ１１０３または１０６の遅延を補償するためのセレクタ１３の他方の入力（クロックＣＬＫが入力されていない側の入力）には、高レベルまたは低レベルの固定されたレベルの信号ＦＸｉを与え、また、制御信号としては、常にクロックＣＬＫを選択して出力するための固定レベルの信号ＦＸｃが与えられることになる。
【００５５】
また、図１２に示す各バッファ（または、インバータ）に対して、例えば、遅延時間調整用端子を設け、或いは、他の異なる遅延時間を生成するための様々な変形を行うことができるのはいうまでもない。
【００５６】
図１３は図１２の可変遅延回路におけるバッファアンプ（バッファ）の一例を示す回路図であり、また、図１４は図１０のインパルス発生器におけるＡＮＤ回路の一例を示す回路図である。なお、図１３および図１４において、参照符号Ｖｂは、所定の制御バイアス電圧を示している。
【００５７】
図１３に示されるように、図１２に示す可変遅延回路１１における各バッファ１１４１，１１４２；１１５１〜１１５３（１１４０）は、例えば、差動のバッファとして構成することができる。なお、初段のバッファ１１４１，１１５１の差動の入力ＩＮ（Ｐ）およびＩＮ（Ｎ）としては差動のクロックＣＬＫおよび／ＣＬＫが与えられ、他のバッファ１１４２，１１５２，１１５３の差動の入力ＩＮ（Ｐ）およびＩＮ（Ｎ）としては前段のバッファ１１４１，１１５１，１１５２の差動の出力ＯＵＴ（Ｐ）およびＯＵＴ（Ｎ）入力され、そして、最終段のバッファ１１４２，１１５３の差動の出力ＯＵＴ（Ｐ）およびＯＵＴ（Ｎ）はセレクタ１１０６に入力される。
【００５８】
図１４に示されるように、図１０のインパルス発生器１におけるＡＮＤ回路１２も、差動のＡＮＤ回路として構成することができ、なお、ＡＮＤ回路１２の第１の差動の入力ａ，／ａとしてはセレクタ１３の差動の出力が入力され、また、ＡＮＤ回路１２の第２の差動の入力ｂ，／ｂとしては可変遅延回路１１の差動の出力（例えば、セレクタ１１０３または１１０６の出力）を反転したものが入力される。そして、ＡＮＤ回路１２からは、差動の出力ｑ，／ｑが出力される。
【００５９】
なお、図１３に示すバッファアンプおよび図１４に示すＡＮＤ回路は、それぞれ単なる一例であり、信号の論理やシングルエンドの回路だけでなく、様々な回路を適用することができる。
【００６０】
このように、本発明によれば、それほど細いインパルス幅を使用することなく、換言すると、高性能・高コストなデバイスを必要とすることなく、低ジッタで信号品質の高いインパルス方式の送信回路および無線伝送装置を提供することを可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、インパルスを使用してデータの無線伝送を行う送信回路および無線伝送装置に対して幅広く適用することができ、特に、マイクロ波帯，準ミリ波帯ＵＷＢを始めとする超広帯域無線伝送システムの送信回路および無線伝送装置として好適なものである。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明が適用されるインパルスを使用した無線伝送装置の全体構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】図１に示す無線伝送装置の送信回路で使用するバンドパスフィルタの機能を説明するための図である。
【図３】従来のインパルスを使用した無線伝送装置における送信回路の一例を概略的に示すブロック図である。
【図４】図３に示す送信回路の動作を説明するためのタイミング図である。
【図５】本発明に係るインパルスを使用した無線伝送装置における送信回路の一実施例を概略的に示すブロック図である。
【図６】図５に示す送信回路の動作を説明するためのタイミング図である。
【図７】本発明および従来の送信回路で使用するインパルスの例を示す図である。
【図８】本発明および従来の送信回路におけるバンドパスフィルタの動作を説明するための図である。
【図９】本発明および従来の送信回路におけるバンドパスフィルタの出力の例を示す図である。
【図１０】本発明の送信回路におけるインパルス発生器の他の例を示すブロック図である。
【図１１】図１０のインパルス発生器における可変遅延回路の一例を示すブロック図である。
【図１２】図１０のインパルス発生器における可変遅延回路の他の例を示すブロック図である。
【図１３】図１２の可変遅延回路におけるバッファアンプの一例を示す回路図である。
【図１４】図１０のインパルス発生器におけるＡＮＤ回路の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００６３】
１，１０１ インパルス発生器
２，１０２ バンドパスフィルタ
１１ 可変遅延回路
１２，１１２ ＡＮＤ回路
１３；１１０３，１１０６ セレクタ
１００ ＮＲＺ−ＲＺ変換器
１０３ 高出力アンプ
１０４ 送受切替えスイッチ
１０５ アンテナ
１０６ 受信アンプ（低雑音アンプ）
１０７ バンドパスフィルタ
１０８ 検波器
１１１ 遅延回路
１１０１ 第１の遅延線路
１１０２ 第２の遅延線路
１１４０；１１４１，１１４２；１１５１〜１１５３ バッファアンプ（バッファ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インパルスを使用してデータを送信する送信回路であって、
クロックを入力とし、前記データに応じて該クロックを遅延する可変遅延回路と、
前記クロックおよび前記可変遅延回路の出力を入力とし、該クロックおよび該可変遅延回路の出力の論理を取ってインパルスを出力する論理回路と、を備えることを特徴とする送信回路。
【請求項２】
請求項１に記載の送信回路において、前記可変遅延回路および前記論理回路はインパルス発生器を構成し、
前記送信回路は、さらに、
前記インパルス発生器から出力されたインパルスの所定の帯域を通過させるバンドパスフィルタと、
該バンドパスフィルタから出力される波束を増幅する出力アンプと、を備えることを特徴とする送信回路。
【請求項３】
請求項１に記載の送信回路において、前記論理回路は、論理積回路であることを特徴とする送信回路。
【請求項４】
請求項１に記載の送信回路において、前記可変遅延回路の遅延時間を前記データの第１の値および第２の値に応じて決定し、該データが第１の値のときは信号を出力せず、且つ、該データが第２の値のときは信号を出力することを特徴とする送信回路。
【請求項５】
請求項４に記載の送信回路において、前記可変遅延回路の遅延時間を、前記データが前記第１の値のとき、使用周波数帯の中心周波数［ｆc］の逆数の整数倍［Ｎ／ｆc］とし、且つ、前記データが前記第２の値のとき、使用周波数帯の中心周波数［ｆc］の逆数の整数倍に中心周波数の逆数の半分を加えた値［１／（２ｆc）＋Ｍ／ｆc］とすることを特徴とする送信回路。［ここで、ＮおよびＭは独立な任意の自然数である。］
【請求項６】
請求項１に記載の送信回路において、前記可変遅延回路は、使用周波数帯の中心周波数の逆数の半分の遅延時間［１／（２ｆc）］の伝送線路を単位線路として、前記データが第１の値のときのための偶数個の単位線路が縦続接続された第１の遅延線路と、前記データが第２の値のときのための奇数個の単位線路が縦続接続された第２の遅延線路と、該第１および第２の遅延線路の出力を選択するセレクタと、を備えることを特徴とする送信回路。
【請求項７】
請求項１に記載の送信回路において、前記可変遅延回路は、使用周波数帯の中心周波数の逆数の半分の遅延時間［１／（２ｆc）］のバッファを単位として、前記データが第１の値のときのための偶数個のバッファが直列接続された第１のバッファ列と、前記データが第２の値のときのための奇数個のバッファが直列接続された第２のバッファ列と、該第１および第２のバッファ列の出力を選択するセレクタと、を備えることを特徴とする送信回路。
【請求項８】
請求項１に記載の送信回路において、前記可変遅延回路は、使用周波数帯の中心周波数の逆数の半分の遅延時間［１／（２ｆc）］のインバータを単位として、前記データが第１の値のときのための偶数個のインバータが直列接続された第１のインバータ列と、前記データが第２の値のときのための奇数個のインバータが直列接続された第２のインバータ列と、該第１および第２のインバータ列の出力を選択するセレクタと、を備えることを特徴とする送信回路。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の送信回路と、受信回路と、アンテナと、該アンテナと前記送信回路および前記受信回路との接続を切り替える送受切替えスイッチと、を備え、インパルスを使用してデータの無線伝送を行うことを特徴とする無線伝送装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の無線伝送装置において、前記受信回路は、前記送受切替えスイッチを介して前記アンテナからの信号を受け取る受信アンプと、該受信アンプの出力から所定帯域の信号を取り出すバンドパスフィルタと、該バンドパスフィルタの出力を検波してデータを生成する検波器と、を備えることを特徴とする無線伝送装置。
【請求項１】
インパルスを使用してデータを送信する送信回路であって、
クロックを入力とし、前記データに応じて該クロックを遅延する可変遅延回路と、
前記クロックおよび前記可変遅延回路の出力を入力とし、該クロックおよび該可変遅延回路の出力の論理を取ってインパルスを出力する論理回路と、を備えることを特徴とする送信回路。
【請求項２】
請求項１に記載の送信回路において、前記可変遅延回路および前記論理回路はインパルス発生器を構成し、
前記送信回路は、さらに、
前記インパルス発生器から出力されたインパルスの所定の帯域を通過させるバンドパスフィルタと、
該バンドパスフィルタから出力される波束を増幅する出力アンプと、を備えることを特徴とする送信回路。
【請求項３】
請求項１に記載の送信回路において、前記論理回路は、論理積回路であることを特徴とする送信回路。
【請求項４】
請求項１に記載の送信回路において、前記可変遅延回路の遅延時間を前記データの第１の値および第２の値に応じて決定し、該データが第１の値のときは信号を出力せず、且つ、該データが第２の値のときは信号を出力することを特徴とする送信回路。
【請求項５】
請求項４に記載の送信回路において、前記可変遅延回路の遅延時間を、前記データが前記第１の値のとき、使用周波数帯の中心周波数［ｆc］の逆数の整数倍［Ｎ／ｆc］とし、且つ、前記データが前記第２の値のとき、使用周波数帯の中心周波数［ｆc］の逆数の整数倍に中心周波数の逆数の半分を加えた値［１／（２ｆc）＋Ｍ／ｆc］とすることを特徴とする送信回路。［ここで、ＮおよびＭは独立な任意の自然数である。］
【請求項６】
請求項１に記載の送信回路において、前記可変遅延回路は、使用周波数帯の中心周波数の逆数の半分の遅延時間［１／（２ｆc）］の伝送線路を単位線路として、前記データが第１の値のときのための偶数個の単位線路が縦続接続された第１の遅延線路と、前記データが第２の値のときのための奇数個の単位線路が縦続接続された第２の遅延線路と、該第１および第２の遅延線路の出力を選択するセレクタと、を備えることを特徴とする送信回路。
【請求項７】
請求項１に記載の送信回路において、前記可変遅延回路は、使用周波数帯の中心周波数の逆数の半分の遅延時間［１／（２ｆc）］のバッファを単位として、前記データが第１の値のときのための偶数個のバッファが直列接続された第１のバッファ列と、前記データが第２の値のときのための奇数個のバッファが直列接続された第２のバッファ列と、該第１および第２のバッファ列の出力を選択するセレクタと、を備えることを特徴とする送信回路。
【請求項８】
請求項１に記載の送信回路において、前記可変遅延回路は、使用周波数帯の中心周波数の逆数の半分の遅延時間［１／（２ｆc）］のインバータを単位として、前記データが第１の値のときのための偶数個のインバータが直列接続された第１のインバータ列と、前記データが第２の値のときのための奇数個のインバータが直列接続された第２のインバータ列と、該第１および第２のインバータ列の出力を選択するセレクタと、を備えることを特徴とする送信回路。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の送信回路と、受信回路と、アンテナと、該アンテナと前記送信回路および前記受信回路との接続を切り替える送受切替えスイッチと、を備え、インパルスを使用してデータの無線伝送を行うことを特徴とする無線伝送装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の無線伝送装置において、前記受信回路は、前記送受切替えスイッチを介して前記アンテナからの信号を受け取る受信アンプと、該受信アンプの出力から所定帯域の信号を取り出すバンドパスフィルタと、該バンドパスフィルタの出力を検波してデータを生成する検波器と、を備えることを特徴とする無線伝送装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００８−２０５７３３（Ｐ２００８−２０５７３３Ａ）
【公開日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３８３９０（Ｐ２００７−３８３９０）
【出願日】平成１９年２月１９日（２００７．２．１９）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１８年度、総務省、「電波資源拡大のための研究開発」委託研究、産業再生法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月１９日（２００７．２．１９）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１８年度、総務省、「電波資源拡大のための研究開発」委託研究、産業再生法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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