JP2001024545A - Ａｓｋ変復調無線機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のＡＳＫ変復調無線機は、受信アンテナ
と送信アンテナの２つのアンテナを有し、送受信間のア
イソレーションを確保するために送信アンテナと受信ア
ンテナをある程度離れた配置としなければならず、アン
テナからの形状制約に伴って無線機全体の小型化が困難
であった。 【解決手段】 路側無線機との通信を１つの送受信兼用
アンテナで行う車載無線機で受信時に低雑音増幅アンプ
３の電源をオン、送信電力アンプ１１の電源をオフ、送
信時に前記低雑音増幅アンプの電源をオフ、前記送信電
力アンプの電源をオンさせる送受信制御回路を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は移動体通信をはじめ
とする通信分野あるいは自動料金収受システム（ＥＴ
Ｃ）で利用されるＡＳＫ変復調無線機に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のＡＳＫ変復調方式を用いた無線機
は、図６に示すように路側機から出力される無線送信信
号１０１を受信する受信アンテナ１と、前記受信アンテ
ナ１から受信された受信信号１０２より帯域外の不要成
分を除去する第１のフィルタ２と、第１のフィルタ出力
１０３を増幅する低雑音増幅アンプ３と、低雑音増幅ア
ンプ出力１０４に分配器４より出力される第１の局部発
振信号１０５をミキシングして中間周波数信号に変換し
てミキサ出力１０６出力するミキサ５と、ミキサ出力１
０６より通過帯域外の不要成分を除去する第２のフィル
タ６と、第２のフィルタ出力１０７を検波し復調して受
信電界強度に相当するアナログ信号あるいはディジタル
信号１０８及び受信ベースバンド信号１０９を出力する
検波復調回路７と、基準信号１１０を入力として基準信
号１１０に同期しかつ送信周波数に相当する無変調信号
の局部発振信号をシンセサイザ出力１１１として出力す
るシンセサイザ回路８と、前記シンセサイザ出力１１１
を前記第１の局部発振信号１０５と第２の局部発振信号
１１２とに分配する分配器４と、送信ベースバンド信号
１１３を入力して送信ベースバンド信号１１３の帯域制
限を行い、帯域制限された送信ベースバンド信号により
第２の局部発振信号１１２をＡＳＫ変調して被変調信号
をＡＳＫ変調出力１１４として出力するＡＳＫ変調回路
９と、ＡＳＫ変調出力１１４を入力してアンテナ出力端
での出力電力を調整するゲイン調整回路１０と、このゲ
イン調整出力１１５を電力増幅する送信電力アンプ１１
と送信電力アンプ出力１１６より信号成分以外の不要成
分を除去する第３のフィルタ１２と第３のフィルタ１２
より出力される送信信号１１７を空中に送出するための
送信アンテナ１３から構成される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図６記載のＡ
ＳＫ変復調無線機では受信アンテナと送信アンテナの２
つのアンテナを有し、送受信間のアイソレーションを確
保するために送信アンテナと受信アンテナをある程度離
れた配置としなければならないためアンテナを含めて小
型であることが要求されるＥＴＣシステム等の車載無線
機において全体の配置が非常に困難で無線機の小型化が
困難である。

【０００４】本発明は上記問題点に鑑み、送受信を１つ
のアンテナで行うことを可能とした小型のＡＳＫ変復調
無線機を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のＡＳＫ変復調無線機は、路側無線機との通
信を１つの送受信兼用アンテナで行う車載無線機で受信
時に低雑音増幅アンプの電源をオン、送信電力アンプの
電源をオフ、送信時に前記低雑音増幅アンプの電源をオ
フ、前記送信電力アンプの電源をオンさせる送受信制御
回路を有することを特徴とする。この構成によれば、送
受信を１つのアンテナで行う小型のＡＳＫ変復調無線機
を実現することが可能となる。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、路側無線機との通信を１つの送受信兼用アンテナで
行う車載無線機で受信時に低雑音増幅アンプの電源をオ
ン、送信電力アンプの電源をオフ、送信時に前記低雑音
増幅アンプの電源をオフ、前記送信電力アンプの電源を
オンさせる送受信制御回路を備え、送信波が低雑音増幅
アンプおよびミキサ回路などの受信回路を経由して送信
系に帰還する帰還ループを構成して送信系の特性劣化及
び異常発振を起こすことを抑止し、送信系が安定動作を
し良好な特性を得ることを可能とする作用を有する。ま
た、送受信を１つのアンテナで行うことを可能として２
つのアンテナ構成時に送受信のアイソレーションから必
要とされる送信アンテナと受信アンテナの配置の制約を
無くして無線機全体の小型化を実現する作用を有する。

【０００７】本発明の請求項２に記載の発明は、アンテ
ナから受信した受信信号をシンセサイザ回路から出力さ
れる送信周波数信号の周波数に相当する無変調の局部発
振信号とミキシングして中間周波数信号に変換するミキ
サ回路を有する車載無線機で、送信時及び受信時に常に
前記ミキサ回路の電源をオン状態とすることを特徴と
し、送信時に送信系と接続されたミキサ回路の局部発振
信号入力側インピーダンスを一定に保持して送信系のイ
ンピーダンス変動を抑止し、送信系が安定動作でかつ良
好な特性を得ることを可能とする作用を有する。

【０００８】本発明の請求項３に記載の発明は、ｎ層
（ｎ≧４）構成からなる基板で、基板同一面内にアンテ
ナエレメントを実装するためのアンテナ実装部とアンテ
ナ以外の部品を実装する部品実装部とを有することを特
徴とし、部品実装部以外にアンテナ実装部を設けること
によりアンテナ実装部を部品実装部より分離することで
部品実装部からの影響を低減しアンテナの良好な指向特
性を確保する作用を有する。

【０００９】本発明の請求項４に記載の発明は、４層構
成からなる基板で、１層目のアンテナ実装部以外の部分
と４層目全面あるいは４層目のアンテナ実装部以外の部
分に部品を実装する両面実装構造であり、１層目の前記
アンテナ実装部にアンテナエレメントを実装し、アンテ
ナ給電点以外の１層目アンテナ実装部を全面グランド、
２層目を全面グランド、３層目をグランド面および電
源、信号ラインの引き回し面とすることを特徴とし、ア
ンテナ実装部を確保して良好なアンテナ特性を得ると共
に両面に部品を実装することで基板面積を縮小し、無線
機全体のさらなる小型化を実現する作用を有する。

【００１０】本発明の請求項５に記載の発明は、前記送
受信アンテナから受信された受信信号あるいは送出され
る送信信号より帯域外の不要成分を除去する機能を有す
るフィルタを２層グランド面あるいは３層グランド面を
グランド面とする１／２波長ストリップライン共振型フ
ィルタで構成し、４層目のアンテナ実装部に相当する領
域に配置することを特徴とし、積層型フィルタのような
部品実装部での部品群の中で高さを支配する部品を削除
して部品実装部の低背化を可能とすることにより無線機
全体の薄型化を実現する作用を有する。

【００１１】本発明の請求項６に記載の発明は、前記ア
ンテナエレメント給電点から部品実装部に対して垂直方
向に伸ばした軸がアンテナ実装部の対称軸となるように
前記アンテナエレメントをアンテナ実装部に実装するこ
とを特徴とし、アンテナエレメントの周辺の地板面積を
左右均等に設定することにより更に良好なアンテナ指向
特性を実現する作用を有する。

【００１２】本発明の請求項７に記載の発明は、アンテ
ナ実装面側のアンテナ実装部以外の部品実装面全体と、
アンテナ実装面を表面とした場合の裏面の部品実装面全
体をシールドすると共に、前記シンセサイザ回路と同一
面内に実装された他の回路ブロックとを遮断するシール
ド構造を有することを特徴とし、アンテナ実装面以外の
部品実装面をシールドすることによりアンテナから放射
される送信波以外の不要輻射を低減すると共に漏洩波と
の干渉によるアンテナ特性の劣化を抑止する作用を有す
る。また、シンセサイザ回路をシールドすることにより
送信波の飛び込み等によるシンセサイザ回路の特性劣化
を抑止することで良好な送信特性と受信特性を実現する
作用を有する。

【００１３】本発明の請求項８に記載の発明は、４層構
成からなる基板で、１層目をアンテナエレメント実装面
でかつアンテナ給電点以外を全面グランドとして、２層
目をグランド面および電源、信号ラインの引き回し面、
３層目を全面グランド、４層目をアンテナエレメントを
除く部品実装面とすることを特徴とし、アンテナを実装
する４層目のグランドである地板面積を拡大することで
更に良好なアンテナ指向特性とアンテナ利得を実現する
ことを可能とする作用を有する。

【００１４】本発明の請求項９に記載の発明は、前記ア
ンテナエレメントが１層中心軸上に配置されることを特
徴とし、アンテナエレメント周辺の地板面積を均等に設
定することにより更に良好なアンテナ指向特性を実現す
る作用を有する。

【００１５】本発明の請求項１０に記載の発明は、４層
目の部品実装面全体をシールドすると共に、前記シンセ
サイザ回路と他の回路ブロックとを遮断するシールド構
造を有することを特徴とし、アンテナ実装面以外の部品
実装面をシールドすることによりアンテナから放射され
る送信波以外の不要輻射を低減すると共に漏洩波との干
渉によるアンテナ特性の劣化を抑止する作用を有する。
また、シンセサイザ回路をシールドすることにより送信
波の飛び込み等によるシンセサイザ回路の特性劣化を抑
止することで良好な送信特性と受信特性を実現する作用
を有する。

【００１６】（実施の形態１）図１に本発明の実施の形
態１におけるＡＳＫ変復調無線機の構成図を示す。図１
において、路側機から出力される無線送信信号１０１を
受信し、無線送信信号１１８を路側機に送信する送受信
アンテナ１４と、送受信アンテナ１４から受信された受
信信号１０２あるいはスイッチ回路１５より出力される
送信信号１１９ｂより帯域外の不要成分を除去する第１
のフィルタ１６と、送受信制御回路１７から出力される
スイッチ制御信号１２０に基づき受信時に第１のフィル
タ１６より受信された受信信号１１９ａを低雑音増幅ア
ンプ３に、送信時に送信電力アンプ１１より出力された
送信信号１２１を第１のフィルタ１６に出力するスイッ
チ回路１５と、スイッチ回路１５から出力された受信信
号１２２を増幅する低雑音増幅アンプ３と、低雑音増幅
アンプ出力１０４と第１の局部発振信号１０５をミキシ
ングして中間周波数信号１０６に変換するミキサ５と、
ミキサ出力１０６より通過帯域外の不要成分を除去する
第２のフィルタ６と、第２のフィルタ出力１０７を検波
し復調して受信電界強度に相当するアナログ信号あるい
はディジタル信号１０８及び受信ベースバンド信号１０
９を出力する検波復調回路７と、基準信号１１０を入力
として基準信号１１０に同期しかつ送信周波数に相当す
る無変調信号の局部発振信号をシンセサイザ出力１１１
として出力するシンセサイザ回路８と、シンセサイザ出
力１１１を第１の局部発振信号１０５と第２の局部発振
信号１１２とに分配する分配器４と、送信ベースバンド
信号１１３を入力して送信ベースバンド信号１１３の帯
域制限を行い、帯域制限された送信ベースバンド信号に
より第２の局部発振信号１１２をＡＳＫ変調して被変調
信号をＡＳＫ変調出力１１４として出力するＡＳＫ変調
回路９と、ＡＳＫ変調出力１１４を入力してアンテナ出
力端での出力電力を調整するゲイン調整回路１０と、ゲ
イン調整出力１１５を電力増幅する送信電力アンプ１１
と、送受信切り替え信号１２３、低雑音増幅アンプ用電
源１２４及び電力増幅アンプ用電源１２５を入力とし
て、スイッチ制御信号１２０を出力すると共に受信時に
低雑音アンプの電源出力をオン、電力増幅アンプの電源
出力をオフ、送信時に低雑音アンプの電源出力をオフ、
電力増幅アンプの電源出力をオンさせる送受信制御回路
１７から構成される。

【００１７】本発明の実施の形態１におけるＡＳＫ変復
調無線機では、送受信制御回路１７にて受信時と送信時
にアンテナとの接続経路を切り替えることで時分割多重
の送受信を可能とすると共に、送信時に受信系の低雑音
増幅アンプ３の電源をオフとすることでスイッチ回路１
５、低雑音増幅アンプ３、ミキサ５及び分配器４を経由
する送信波の帰還量を低減することで送信系の異常発振
を抑止し安定動作を確保する作用を有する。また、受信
時に送受信切り替え信号１２３を用いてスイッチ回路の
接続経路を受信側に接続しさらに、電力増幅アンプ１１
の電源をオフとすることで送信系と受信系のアイソレー
ションを確保して、送信系からの送信波と受信帯域雑音
の回り込みを抑止して良好な受信特性を実現することを
可能とする。さらに、送信時及び受信時に常にミキサ５
の電源をオンさせることで分配器４の入出力インピーダ
ンスの変動を抑止し、送信系の特性劣化を防止すること
が可能である。

【００１８】なお、本実施の形態１のスイッチ回路１５
はピンダイオード及びＧａＡｓＦＥＴより構成すること
が可能である。また、低雑音増幅アンプ３及び電力増幅
アンプ１１の電源のオンオフにはＰＮＰ型抵抗内蔵スイ
ッチを用いることにより高速の立ち上がり及び立ち下が
り特性を得ることが可能となる。

【００１９】図２と図４、図３と図５に本発明の実施の
形態１におけるＡＳＫ変復調無線機の基板構成図と基板
断面図を示す。

【００２０】図２において４層構成からなる基板で、基
板同一面内にアンテナエレメントを実装するためのアン
テナ実装部とアンテナ以外の部品を実装する部品実装部
とを有し、１層目のアンテナ実装部以外の部分と４層目
全面あるいは４層目のアンテナ実装部以外の部分に部品
を実装する両面実装構造である。１層目のアンテナ実装
部にアンテナエレメントを実装し、アンテナ給電点以外
の１層目アンテナ実装部を全面グランド、２層目を全面
グランド、３層目をグランド面および電源、信号ライン
の引き回し面とする。

【００２１】本実施の形態１では、部品実装部以外にア
ンテナ実装部を設けることによりアンテナ実装部を部品
実装部より分離することで部品実装部からの影響を低減
しアンテナの良好な指向特性を確保する作用を有する。
さらに、両面に部品を実装することで基板面積を縮小
し、無線機全体のさらなる小型化を実現する作用をも有
する。

【００２２】また、第１のフィルタ１６を２層グランド
面あるいは３層グランド面をグランド面とする１／２波
長ストリップライン共振型フィルタとし、４層目のアン
テナ実装部に相当する領域に配置することで、積層型フ
ィルタのような部品実装部での部品群の中で高さを支配
する部品を削除して部品実装部の低背化を可能とするこ
とにより無線機全体の薄型化を実現する作用を有する。

【００２３】さらに、アンテナエレメント給電点から部
品実装部に対して垂直方向に伸ばした軸がアンテナ実装
部の対称軸となるようにアンテナエレメントをアンテナ
実装部に実装し、アンテナエレメントの周辺の地板面積
を均等に設定することにより更に良好なアンテナ指向特
性を実現する作用を有する。

【００２４】そして、図３に示すように１層目のアンテ
ナ実装面側のアンテナ実装部以外の部品実装面全体と、
４層目の部品実装面全体をシールドケースによりシール
ドすることにより、アンテナから放射される送信波以外
の不要輻射を低減すると共に漏洩波との干渉によるアン
テナ特性の劣化を抑止する作用を有する。また、シンセ
サイザ回路８と同一面内に実装された他の回路ブロック
とを遮断するシールド構造をシールドケースに設けるこ
とにより、送信波の飛び込み等によるシンセサイザ回路
８の特性劣化を抑止することで良好な送信特性及び受信
特性を実現する作用を有する。

【００２５】次に、図４のように４層構成からなる基板
で、１層目をアンテナエレメント実装面でかつアンテナ
給電点以外を全面グランドとして、２層目をグランド面
および電源、信号ラインの引き回し面、３層目を全面グ
ランド、４層目をアンテナエレメントを除く部品実装面
とする層構成とすることにより、アンテナを実装する４
層目のグランドである地板面積を拡大し更に良好なアン
テナ指向特性とアンテナ利得を実現することが可能であ
る。

【００２６】そして、アンテナエレメントを１層中心軸
上に配置しアンテナエレメント周辺の地板面積を均等に
設定することにより更に良好なアンテナ指向特性が実現
できる。

【００２７】その上、図５に示すように図３に示した両
面実装構造の場合と同様に、４層目の部品実装面全体を
シールドすることにより、アンテナ実装面以外の部品実
装面をシールドすることによりアンテナから放射される
送信波以外の不要輻射を低減すると共に漏洩波との干渉
によるアンテナ特性の劣化を抑止することが可能であ
り、シンセサイザ回路８と他の回路ブロックとを遮断す
るシールド構造を有することで、送信波の飛び込み等に
よるシンセサイザ回路８の特性劣化を抑止し良好な送信
特性及び受信特性を実現することが可能となる。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、低雑音増
幅アンプと送信電力アンプの電源制御回路を付属させる
ことにより最小限の付属回路で、路側無線機との通信を
１つの送受信兼用アンテナで行う車載無線機を実現する
ことを可能とし、さらに、アンテナ実装部を同一基板内
にシールド構造を有する部品実装部と分離した形で構成
することでアンテナ特性の劣化を抑止し良好なアンテナ
指向性を有する小型の車載無線機を実現することを可能
とする有利な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１のＡＳＫ変復調無線機の
構成を示す回路図

【図２】同実施の形態のＡＳＫ変復調無線機の基板層の
構成を示す分解斜視図

【図３】同実施の形態のＡＳＫ変復調無線機の基板層の
構成断面図

【図４】同実施の形態の他のＡＳＫ変復調無線機の基板
層の構成を示す分解斜視図

【図５】同実施の形態の他のＡＳＫ変復調無線機の基板
層の構成断面図

【図６】従来のＡＳＫ変復調無線機の構成を示す回路図

【符号の説明】

１ 受信アンテナ ２，１６ 第１のフィルタ ３ 低雑音増幅アンプ ４ 分配器 ５ ミキサ ６ 第２のフィルタ ７ 検波復調回路 ８ シンセサイザ回路 ９ ＡＳＫ変調回路 １０ ゲイン調整回路 １１ 送信電力アンプ １２ 第３のフィルタ １３ 送信アンテナ １４ 送受信アンテナ １５ スイッチ回路 １７ 送受信制御回路 １０１ 無線送信信号 １０２ 受信信号 １０３，１１９ 第１のフィルタ出力 １０４ 低雑音増幅アンプ出力 １０５ 第１の局部発振信号 １０６ ミキサ出力（中間周波数信号） １０７ 第２のフィルタ出力 １０８ 受信電界強度に相当するアナログ信号もしくは
ディジタル信号 １０９ 受信ベースバンド信号 １１０ 基準信号 １１１ シンセサイザ出力 １１２ 第２の局部発振信号 １１３ 送信ベースバンド信号 １１４ ＡＳＫ変調出力（被変調信号） １１５ ゲイン調整出力 １１６ 送信電力アンプ出力 １１７ 送信信号 １１８ 無線送信信号 １１９ａ 受信信号 １１９ｂ 送信信号 １２０ スイッチ制御信号 １２１ 電力増幅アンプ出力 １２２ 受信信号スイッチ出力 １２３ 送受信切り替え信号 １２４ 低雑音増幅アンプ用電源 １２５ 電力増幅アンプ用電源

フロントページの続き (72)発明者 藤橋 芳邦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5K011 AA00 AA06 BA01 BA06 DA03 DA06 DA15 DA22 DA27 JA01 KA02 KA13

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 路側無線機との通信を１つの送受信兼用
   アンテナで行う車載無線機で受信時に低雑音増幅アンプ
   の電源をオン、送信電力アンプの電源をオフ、送信時に
   前記低雑音増幅アンプの電源をオフ、前記送信電力アン
   プの電源をオンさせる送受信制御回路を有するＡＳＫ変
   復調無線機。
2. 【請求項２】 アンテナから受信した受信信号をシンセ
   サイザ回路から出力される送信周波数信号の周波数に相
   当する無変調の局部発振信号とミキシングして中間周波
   数信号に変換するミキサ回路を有する車載無線機で、送
   信時及び受信時に常に前記ミキサ回路の電源をオン状態
   とする請求項１記載のＡＳＫ変復調無線機。
3. 【請求項３】 ｎ層（ｎ≧４）構成からなる基板で、基
   板同一面内にアンテナエレメントを実装するためのアン
   テナ実装部とアンテナ以外の部品を実装する部品実装部
   とを有する請求項１記載のＡＳＫ変復調無線機。
4. 【請求項４】 ４層構成からなる基板で、１層目のアン
   テナ実装部以外の部分と４層目全面あるいは４層目のア
   ンテナ実装部以外の部分に部品を実装する両面実装構造
   であり、１層目の前記アンテナ実装部にアンテナエレメ
   ントを実装し、アンテナ給電点以外の１層目アンテナ実
   装部を全面グランド、２層目を全面グランド、３層目を
   グランド面および電源、信号ラインの引き回し面とする
   請求項１記載のＡＳＫ変復調無線機。
5. 【請求項５】 前記送受信アンテナから受信された受信
   信号あるいは送出される送信信号より帯域外の不要成分
   を除去する機能を有するフィルタを２層グランド面ある
   いは３層グランド面をグランド面とする１／２波長スト
   リップライン共振型フィルタで構成し、４層目のアンテ
   ナ実装部に相当する領域に配置することを特徴とする請
   求項１記載のＡＳＫ変復調無線機。
6. 【請求項６】 前記アンテナエレメント給電点から部品
   実装部に対して垂直方向に伸ばした軸がアンテナ実装部
   の対称軸となるように前記アンテナエレメントをアンテ
   ナ実装部に実装することを特徴とする請求項１記載のＡ
   ＳＫ変復調無線機。
7. 【請求項７】 アンテナ実装面側のアンテナ実装部以外
   の部品実装面全体と、アンテナ実装面を表面とした場合
   の裏面の部品実装面全体をシールドすると共に、前記シ
   ンセサイザ回路と同一面内に実装された他の回路ブロッ
   クとを遮断するシールド構造を有する請求項１記載のＡ
   ＳＫ変復調無線機。
8. 【請求項８】 ４層構成からなる基板で、１層目をアン
   テナエレメント実装面でかつアンテナ給電点以外を全面
   グランドとして、２層目をグランド面および電源、信号
   ラインの引き回し面、３層目を全面グランド、４層目を
   アンテナエレメントを除く部品実装面とする請求項１記
   載のＡＳＫ変復調無線機。
9. 【請求項９】 前記アンテナエレメントが１層中心軸上
   に配置されることを特徴とする請求項８記載のＡＳＫ変
   復調無線機。
10. 【請求項１０】 ４層目の部品実装面全体をシールドす
    ると共に、前記シンセサイザ回路と他の回路ブロックと
    を遮断するシールド構造を有する請求項８記載のＡＳＫ
    変復調無線機。