JP2013038561A - 送信装置制御デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】アンテナ出力特性を考慮して端子電力を制御することによって、アンテナから出力される電波の輻射電力の周波数依存特性を低減し、受信精度を向上させる送信装置制御デバイスを提供する。
【解決手段】本発明の送信装置制御デバイス１は、データ信号を増幅する増幅器２と、増幅器２の出力信号を受けて送信信号を出力するアンテナ３と、増幅器２からの出力信号の電力（以下、「端子電力」という）を、アンテナ３の出力特性に基づく所定条件によって、制御する制御部４と、を備え、所定条件は、アンテナ３からの出力される送信信号の電力（以下、「輻射電力」という）の値を、所定周波数帯域において一定の範囲に収める補正値を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、アンテナを通じて電波を出力する送信装置に用いられ、送信装置に備わるアンテナの輻射特性に対応して、広い帯域に渡って所定レベル以上の輻射出力を可能とする送信装置制御デバイスに関する。

電波を出力してデータを送信する送信装置は、様々な用途、場面で用いられている。特に、携帯電話機やスマートフォンをはじめとした携帯端末の普及で、電波を送受信する送信装置、受信装置、送受信装置が様々に用いられている。例えば、自動車で用いられるＦＭトランスミッター、無線ＬＡＮ装置、無線ハードディスクドライブ、無線電波を用いるパソコン周辺機器などが、電波の送信および受信の少なくとも一方を用いて、データを通信する。

このような電波を用いる送信装置は、搬送波が乗じられた電波を、アンテナを通じて送信する。このとき、送信装置は、データ信号に対して必要な変調を行う変調部、変調されたデータ信号を規格により定まる周波数の搬送波を乗じて電波を生成する乗算部、電波を所定レベルに引き上げる高周波アンプ（以下、「ＲＦアンプ」という）を備える。また、ＲＦアンプから出力される電波の電力を調整する調整部を更に備えることもある。

図１２は、従来技術における送信装置の一部のブロック図である。送信装置８００は、データ信号の生成や処理に関る他の要素を含んでいるが、図１２では、説明の便宜のために省略している。送信装置８００は、データ信号を変調して搬送波を乗じる変復調部８０１、ＲＦアンプ８０３の出力を調整する調整部８０２、電波の電力を所定レベルに増幅するＲＦアンプ８０３、ＲＦアンプ８０３で増幅された電波を出力するアンテナ８０４と、を備える。送信装置８００は、このアンテナ８０４を通じて、受信装置に電波を送信する。

ここで、ＲＦアンプ８０３での出力は、位置Ａにおいて測定される。この位置Ａで出力される出力信号の電力は、「端子電力」として定義される。一方、ＲＦアンプ８０３からアンテナ８０４を通じて外界に出力される電波は、位置Ｂにおいて測定される。この位置Ｂで出力される送信信号の電力は、「輻射電力」として定義される。調整部８０２およびＲＦアンプ８０３は、最終的にアンテナ８０４から出力される送信信号の電力を調整している。しかしながら、アンテナ８０４をはじめとして、送信装置に用いられるアンテナは指向特性のみならず出力特性を有している。この出力特性は、周波数帯域に依存して、電波である送信信号の出力電力を変動させてしまう。

図１３は、アンテナの出力特性を示す説明図である。図１３の曲線Ｃは、アンテナの出力特性を示す。このアンテナは、図１２のアンテナ８０４でもよいし、送信装置に用いられる一般的なアンテナであってもよい。曲線Ｃから明らかな通り、アンテナの出力特性は、ある周波数帯域に出力レベルのピークがあり、この周波数帯域以外においては、出力レベルが低下する傾向を有している。

一方、図１４は、ＲＦアンプ８０３の出力である位置Ａでの端子電力を示す説明図である。ＲＦアンプ８０３は、送受信に必要となる周波数帯域全体（この周波数帯域全体がチャネルに分割されて使用されることが多い）に渡って、略フラットになるように、端子電力を調整する。図１４から明らかなように、端子電力は、周波数帯域の異なるチャネル１からチャネル７に渡って、略フラットになるように調整されている。受信装置は、受信する電波において、チャネル１〜チャネル７のいずれかのチャネルを必要に応じて用いるので、送信装置では、図１４のようにチャネル１〜チャネル７のいずれにおいても所定の端子電力となるように調整部８０２が出力電力を調整する。

しかしながら、端子電力が図１４のように通信に用いられる周波数帯域全体に渡って（すなわちチャネル１〜チャネル７に渡って）一定以上であるにも関らず、送信装置８００が出力する最終的な電波は、図１３のアンテナ出力特性によって変動してしまう。すなわち、輻射電力（図１２における位置Ｂでの電波の出力電力）は、アンテナ出力特性に依存してしまう。

図１５は、従来技術におけるアンテナ出力特性によって変動した輻射電力を示す説明図である。位置Ｂにおける送信信号は、ＲＦアンプ８０３からの出力がアンテナ８０４を通って出力されるので、アンテナ出力特性が乗じられた電波となる。このため、アンテナ出力特性のピーク位置にあるチャネル３，４などは、高い輻射電力を示すが、両端のチャネル１、チャネル７などは、低い輻射電力を示すことになる。例えば、問題なく受信できる輻射電力（この輻射電力による電波を、受信装置は受信することになるので）の閾値が図１５の破線である場合には、受信装置は、チャネル３、チャネル４、チャネル５の電波を受信可能であるが、チャネル２およびチャネル６の電波を受信するのは難しくなり、チャネル１およびチャネル７の送信信号を受信するのは不可能に近くなる。

このように、従来技術においては送信装置のＲＦアンプでの端子電力に対して、アンテナの出力特性が乗じられることで、実際にアンテナ８０４から出力される送信信号の輻射電力は、周波数帯域（チャネル）によって、受信困難となる問題が生じていた。このような問題を解決するため、いくつかの技術提案がなされている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

特開２００９−２０５２３７号公報 特開２０１０−１５４４２１号公報

特許文献１は、外部アンテナに増幅して出力する電力増幅部と、電力増幅部に電源を供給する安定化電源と、送信指示信号により電力増幅部の増幅時間を指示するパルス信号を送出するモジュール制御回路と、モジュール制御回路と電力増幅部及び安定化電源を収納する送受信モジュールと、電源供給線路を介して安定化電源に出力電圧を可変して電源を供給する制御端子を有する直流可変電圧源と、直流可変電圧源の制御端子及びモジュール制御回路に同時に送信指示信号を送出する制御装置とを備え、直流可変電圧源は送信指示信号の送出期間中は直流出力電圧を昇圧するアンテナ装置を開示する。

すなわち、特許文献１は、送信パルスによって大きなパルス電流の消費がある場合の電源電圧の低下を防止して、電源により供給される電圧のばらつきを防止する技術を提案している。

しかしながら、特許文献１に開示される技術は、外部アンテナに到達する信号の電力への対応を考慮しているだけである。すなわち、電源電圧などへの考慮を有しているものの、アンテナ出力特性によって生じる、輻射電力の周波数帯域依存性への改善を考慮するものではない。このため、図１５で示すような従来技術において生じるアンテナ出力特性に起因して生じる輻射電力の問題が解決されない。

特許文献２は、アンテナ端子とトランスパータ端子の両方を備える送信装置において、送信回路部から出力される信号（図１２における端子電力を有する信号に該当する）が、アンテナ端子から出力される場合とトランスパータ端子から出力される場合とで、アンテナ端子およびトランスパータ端子のそれぞれの補正値で増幅器の調整を制御する技術を開示する。

しかしながら、特許文献２は、アンテナ端子に基づく補正値によって増幅器の調整を行う場合でも、これは部品のばらつきやトランスパータとの特性との違いなどを考慮したものであり、周波数依存性のあるアンテナ出力特性を補正することを考慮したものではない。このため、特許文献２の技術も、特許文献１の技術と同様に、アンテナ出力特性によって生じる輻射電力の周波数依存性を低減することができない問題がある。

以上のように、提案されている技術は、アンテナに到達する電波の電力（図１２で示される位置Ａでの端子電力）を調整したり制御したりする際に、アンテナの出力特性を考慮しないままであるか、ピーク出力やトータル出力を増加させることを考慮しているか、受信装置の工夫で受信精度を上げるようにしているか、のいずれかである。

すなわち、アンテナに到達する端子電力を、予めアンテナ出力特性に基づいて制御することで、実際にアンテナから出力される電波の輻射電力の周波数依存性を低減することが求められる。

本発明は上記の課題に鑑み、アンテナ出力特性を考慮して端子電力を制御することによって、アンテナから出力される電波の輻射電力の周波数依存特性を低減し、受信精度を向上させる送信装置制御デバイスを提供することを目的とする。

上記課題に鑑み、本発明の送信装置制御デバイスは、データ信号を増幅する増幅器と、増幅器の出力信号を受けて送信信号を出力するアンテナと、増幅器からの出力信号の電力（以下、「端子電力」という）を、アンテナの出力特性に基づく所定条件によって、制御する制御部と、を備え、所定条件は、アンテナからの出力される送信信号の電力（以下、「輻射電力」という）の値を、所定周波数帯域において一定の範囲に収める補正値を含む。

本発明の送信装置制御デバイスは、周波数依存性に基づくアンテナ出力特性に対応して端子電力を定めることができる。この結果、アンテナ出力特性の影響を受けて出力される電波の輻射電力の、周波数依存性を低減することができる。すなわち、アンテナから出力される電波は、周波数に依存することが少ないままに、一定の幅に収まる電力を示すようになる。

また、送信装置制御デバイスによって送信装置から出力される電波が、周波数に依存せず一定の電力を有するので、受信装置における受信精度が向上する。特に、周波数帯域を切り替えながら受信する受信装置は、その受信帯域の選択肢が広がるので、受信装置のユーザーにとって便宜が高まる。

これらの結果、無線通信による送受信装置を含む様々なアプリケーションの使用勝手が高まり、これらの普及が更に促される。

本発明の実施の形態１における送信装置制御デバイスのブロック図である。 本発明の実施の形態１における送信装置制御デバイスからの送信信号の輻射電力を示すグラフである。 本発明の実施の形態１における制御部による端子電力の制御を示すグラフである。 本発明の実施の形態１におけるアンテナの出力特性の模式図である。 本発明の実施の形態１における送信信号の輻射電力を示すグラフである。 発明の実施の形態１における送信信号の輻射電力を示すグラフである。 本発明の実施の形態２における送信装置制御デバイスのブロック図である。 本発明の実施の形態２における通信装置の通信状態を示す模式図である。 本発明の実施の形態２における受信装置で受信する送信信号の輻射電力を示すグラフである。 本発明の実施の形態２における制御後の端子電力のグラフである。 本発明の実施の形態２における無線機器のブロック図である。 従来技術における送信装置の一部のブロック図である。 アンテナの出力特性を示す説明図である。 ＲＦアンプ８０３の出力である位置Ａでの端子電力を示す説明図である。 従来技術におけるアンテナ出力特性によって変動した輻射電力を示す説明図である。

本発明の第１の発明に係る送信装置制御デバイスは、データ信号を増幅する増幅器と、増幅器の出力信号を受けて送信信号を出力するアンテナと、増幅器からの出力信号の電力（以下、「端子電力」という）を、アンテナの出力特性に基づく所定条件によって、制御する制御部と、を備え、所定条件は、アンテナからの出力される送信信号の電力（以下、「輻射電力」という）の値を、所定周波数帯域において一定の範囲に収める補正値を含む。

この構成により、送信装置制御デバイスは、アンテナの出力特性の変動を受けても、所定周波数帯域での輻射電力の周波数依存性を低減できる。

本発明の第２の発明に係る送信装置制御デバイスでは、第１の発明に加えて、制御部は、所定条件に基づいて、所定周波数帯域における輻射電力の値を、略同一に収める。

この構成により、送信装置制御デバイスは、アンテナの出力特性に関らず、出力する送信信号の輻射電力を一定にできる。結果として、受信において、受信が困難となる帯域が生じにくくなる。

本発明の第３の発明に係る送信装置制御デバイスでは、第１又は第２の発明に加えて、制御部は、増幅器の出力信号に、補正値を乗じる。

この構成により、制御部は、増幅器の出力信号の端子電力を、容易に制御できる。

本発明の第４の発明に係る送信装置制御デバイスでは、第１から第３のいずれかの発明に加えて、補正値は、アンテナの出力特性と対称となる曲線に対応する。

この構成により、送信装置制御デバイスは、アンテナから出力される送信信号の輻射電力を、一定のレベルに収めることができる。

本発明の第５の発明に係る送信装置制御デバイスでは、第４の発明に加えて、補正値は、アンテナの出力特性と逆特性となる。

この構成により、送信装置制御デバイスは、アンテナから出力される送信信号の輻射電力を、ほぼ一定のレベルに収めることができる。

本発明の第６の発明に係る送信装置制御デバイスでは、第１から第５のいずれかの発明に加えて、制御部は、増幅器へ入力する入力信号および増幅器から出力する出力信号の少なくとも一方の電力を制御する。

この構成により、制御部は、送信装置の構成に合わせて、端子電力を制御できる。

本発明の第７の発明に係る送信装置制御デバイスでは、第１から第６のいずれかの発明に加えて、補正値は、増幅器に接続されるアンテナ毎に得られる出力特性に基づいて、定められる。

この構成により、制御部は、アンテナの種類や構成に適した補正値を用いることができる。この結果、アンテナの出力特性に依存しない輻射電力が実現できる。

本発明の第８の発明に係る送信装置制御デバイスでは、第１から第７のいずれかの発明に加えて、補正値は、増幅器に接続されるアンテナの部品ばらつきに対応する調整を受けることが可能である。

この構成により、制御部はより正確な補正値を用いることができる。

本発明の第９の発明に係る送信装置制御デバイスでは、第１から第８のいずれかの発明に加えて、補正値は、アンテナからの送信信号を受信する受信装置での受信状態に基づく調整を受けることが可能である。

この構成により、制御部は、受信状態にダイナミックに対応した端子電力の制御ができる。

本発明の第１０の発明に係る送信装置制御デバイスでは、第１から第１０のいずれかの発明に加えて、補正値を記憶する記憶部を更に備える。

この構成により、補正値がプログラマブルになる。

本発明の第１１の発明に係る送信装置制御デバイスでは、第１から第１０のいずれかの発明に加えて、制御部は、マイクロプロセッサの少なくとも一部の機能によって実現される。

この構成により、送信装置制御デバイスは、送信装置が備える要素を有効活用できる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。

（実施の形態１）

（全体概要）
まず、実施の形態１における送信装置制御デバイスの全体概要を、図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態１における送信装置制御デバイスのブロック図である。送信装置制御デバイス１は、増幅器２と、アンテナ３と、制御部４とを備える。

増幅器２は、データ信号を増幅する。例えばＲＦアンプや低ノイズアンプなどが、増幅器２として使用される。アンテナ３は、増幅器２の出力信号を受けて送信信号を出力する。すなわち、アンテナ３の前段では増幅器２によって増幅された信号そのものである出力信号が存在し、アンテナ３の後段ではアンテナ３によって発信される電波となっている送信信号が存在する。

制御部４は、増幅器２からの出力信号の電力（以下、「端子電力」といい、図１における位置Ｅでの電力を示す）を、アンテナ３の出力特性に基づく所定条件によって、制御する。このとき、所定条件は、アンテナ３から出力される送信信号の電力（以下、「輻射電力」といい、図１における位置Ｆを示す）の値を、所定周波数帯域において一定の範囲に収める補正値を含んでいる。

実施の形態１における送信装置制御デバイス１は、このような構成を有することで、アンテナ３の出力特性によって生じうる送信信号の周波数に依存する輻射電力のばらつきを防止できる。

ここで、輻射電力を、所定周波数帯域において、一定の範囲に収めるとは、図２に示されるような状態である。図２は、本発明の実施の形態１における送信装置制御デバイスからの送信信号の輻射電力を示すグラフである。図２のグラフにおいて、チャネル１からチャネル７までの帯域が、所定周波数帯域である。この所定周波数帯域は、例えばある無線通信を行なうアプリケーションにおいて許可されている帯域を示す。例えば、ＦＭラジオに許されている周波数帯域や、無線ＬＡＮに許されている周波数帯域である。この所定周波数帯域を使用するアプリケーションは、送信装置および受信装置の送受信状況や送受信の仕様に応じて、チャネル１からチャネル７までのいずれのチャネルを使用するかを選択する。

例えば、アプリケーションが車載のＦＭトランスミッターの場合には、搭載している車が位置する場所において、ＦＭラジオで使用されていないチャネルを、このＦＭトランスミッターは探索する。例えば、チャネル１、２、４〜６が、ＦＭラジオに使用されている場合には、ＦＭトランスミッターは、空いている帯域であるチャネル３、７を使用する必要がある。あるいは、携帯電話機、コードレス電話機、ワイヤレスＬＡＮ、ＲＦ−ＩＤ機器といったアプリケーションも、規格で定められる所定周波数帯域に含まれるチャネルにおいて、空いているチャネル（使用されていないチャネルや優先的に使用できるチャネルなど）を使用する。

ここで、従来技術の送信装置においては、増幅器の出力における端子電力がチャネルに関らず一定となるように、増幅器が出力信号を出力する。従来技術の図１４で説明したような状態である。ここでアンテナは、周波数に依存してそのゲインが変化する出力特性を有しているので、増幅器が出力する出力信号の端子電力が一定であると、最終的にアンテナから出力される送信信号の輻射電力は、アンテナ出力特性によって強弱が生じてしまう。通常の送信装置のアンテナは、小低周波数帯域の中央周波数付近を、そのゲインのピークとするように調整されていることが多い。このため、従来技術の送信装置のアンテナから出力される送信信号は、図１５に示されるように、所定周波数帯域の両端に近いチャネルの輻射電力が小さくなってしまうことがある。場合によっては、送信装置からの送信信号を受信する受信装置は、この小さくなった輻射電力に対応するチャネルの電波を、受信できない（受信できないもしくは受信できても復調できない）ことが生じる。

例えば、上述のように、チャネル３とチャネル７しか空いていない場合には、チャネル７を選択しても、受信できない状態になってしまう。また、チャネル３の電波は受信可能であるが、ＦＭトランスミッターやワイヤレスＬＡＮといったアプリケーションは、当然ながら空いているチャネル３に集中するので、チャネル３に通信が集中する結果、通信ができなくなるアプリケーションも生じてしまう。すなわち、所定周波数帯域として許可されているチャネル１〜チャネル７の全てが、通信に活用できていないことが生じている。

これに対して、図２に示されるように、アンテナ３から出力される送信信号の輻射電力が一定の幅に収められるようになると、実際に電波として通信される送信信号は、チャネル１〜チャネル７のいずれであっても、受信可能なレベルを有している。このため、例えばチャネル３とチャネル７が空いているチャネルである場合には、受信装置は、チャネル３およびチャネル７のいずれも選択でき、受信・復調することができるようになる。この結果、所定周波数帯域を使用して通信を行なうアプリケーションは、所定周波数帯域に含まれる全てのチャネルを有効活用できることになる。これにより、例えばアンテナ３の最高出力を抑えることもしやすくなるので（従来技術では、全てのチャネルの輻射電力が、なるべく閾値を越えるようにするために、規格や規制で許される上限まで、アンテナの最高出力を上げる必要があった）、送信装置や受信装置そのものの設計融通性も高くなる。

制御部４は、アンテナ３から出力される送信信号の輻射電力が、図２のように一定の幅に収まるように、増幅器２の出力信号の端子電力を制御する。このためには、制御部４は、アンテナ３の出力特性（図２の曲線Ｇ）と対称となる特性を有する端子電力に制御する。すなわち、制御部４は、増幅器２の出力信号を、図３のように制御しておくことが好ましい。図３は、本発明の実施の形態１における制御部による端子電力の制御を示すグラフである。

図２の曲線Ｇは、アンテナ３の出力特性である。このため、制御部４は、曲線Ｇと対称となる曲線に対応した端子電力となるように、端子電力を制御する。より具体的には、制御部４は、曲線Ｈと対称となる曲線Ｈに対応する補正値を、所定条件として端子電力を制御する。図３の曲線Ｈは、上述の通り、アンテナ３の出力特性に対応する曲線Ｇと対称となる曲線である。制御部４が制御に用いる補正値は、この曲線Ｈに対応する。増幅器２の出力信号の端子電力が、図３のように制御されておくことで（すなわち、所定周波数帯域の両端にあるチャネル１とチャネル７の端子電力が大きく、中央付近のチャネル３，４の端子電力が小さくなるように制御される）、最終的にアンテナの出力特性が乗じられた後の送信信号の輻射電力は、図２に示されるように、一定の幅に収まるようになる。

制御部４によって、端子電力が予め制御されておくことで、出力される送信信号の輻射電力が、一定の幅の電力値に収まるようになる。図２に示されるような輻射電力を有する送信信号が、送信装置から出力されることで、チャネル１〜チャネル７のいずれかが、非常に低い輻射電力を有することになることにならない。こうなると、受信装置は、所定周波数帯域に含まれるチャネル１〜チャネル７のいずれを選択することも（そのチャネルが空いていれば）できるようになる。このため、送信装置を用いるアプリケーションは、周波数使用効率を高めることができ、通信トラフィックの緩和および受信性能の向上を実現できる。

次に、各部の詳細について説明する。

（変復調部）
変復調部５は、送信装置制御デバイスから出力される基礎となるデータ信号を、生成する。例えば、送信装置が画像信号を送信する場合には、画像データをデジタルデータ化したデータが、周波数変調、位相変調、振幅変調などを受けて符号化される。この符号化された信号に必要な搬送波が乗じられてデータ信号が生成される。変復調部５は、このデータ信号を生成する。

また、変復調部５は、送信装置が送信信号を出力する場合には、データを変調することでデータ信号を生成するが、受信装置に用いられて受信信号を受信する場合には、受信信号を復調して、もとのデータを得る。送信装置制御デバイス１は、送信のみを行う送信装置に用いられることもあるし、送信と受信を兼用する送受信装置に用いられることもある。また、変調に対応する復調は、同じアルゴリズムや規格を用いる。例えば、変調が、ＰＳＫ変調やＱＰＳＫ変調を用いる場合には、復調もこのＰＳＫ変調に対応するＰＳＫ復調、ＱＰＳＫ変調に対応するＱＰＳＫ復調を用いる。このため、変復調部５は、用いられる装置の必要性に応じて、変調および復調の少なくとも一方を実行する。

なお、送信装置制御デバイス１は、この変復調部５を必須要素とするわけではない。変復調部５は、送信装置制御デバイス１と別途に設けられても良く、送信装置や送受信装置に含まれる変復調部５からのデータ信号を、送信装置制御デバイス１が受け取ることができればよい。

（増幅器）
増幅器２は、変復調部５からのデータ信号を増幅する。データ信号は、ベースバンドＩＣなどの半導体集積回路などで生成されるので、半導体集積回路で使用される電力や電圧に従った電力や電圧を有している。この電力や電圧のままでは、搬送波を乗じた電波となっても、アンテナ３から出力される際には非常に微弱な電波となってしまう。このため、増幅器２が、データ信号の電力や電圧を増幅して、アンテナ３からの電波を十分な電力とする。

増幅器２は、ＲＦアンプ、オペアンプなどのアンプを用いて、データ信号を増幅すればよい。ここで用いられるＲＦアンプやオペアンプは、公知技術として知られている要素が用いられればよい。また、送信装置の規格で使用されることが要求される仕様を有する増幅要素が用いられればよい。

増幅器２は、制御部４からの制御に基づいて、データ信号を増幅する。この制御部４からの制御に基づいてデータ信号を増幅すると、例えば、図３に示されるようなチャネルごとの端子電力となる。すなわち、増幅器２は、増幅器２の定める仕様のみでなく、制御部４が定める仕様によっても、データ信号の増幅処理を行う。

増幅器２は、制御部４からの制御を受けるので、一般的な増幅器２と制御部４とが別個に設けられてもよい。あるいは、増幅器２と制御部４とが一つの要素として設計・製造されて、送信装置制御デバイス１に組み込まれても良い。また、増幅器２そのものには、増幅レベルの調整を行うための調整装置が設けられていることもある。この場合には、制御部４は、この調整装置を制御するための制御信号を出力するような機能を有していても良い。あるいは、制御部４は、増幅器２に含まれる調整装置に含まれても良い。例えば、調整装置は、プログラマブルであるのであれば、このプログラムを設定することで、増幅器２は、図３のような端子電力に対応するように、データ信号を増幅できる。

なお、後述するように、増幅器２は、増幅器２の出力を制御する場合と、増幅器２に入力する信号を制御する場合とがありえる。このため、増幅器２は、制御部４の制御を受けるだけでなく、制御された後のデータ信号をただ増幅するだけの場合と、を有している。このため、制御部４が増幅器２を制御する場合においては、増幅器２は、制御部４の制御を受けつつ、データ信号を増幅する。制御部４が増幅器２に入力する信号を制御する場合においては、増幅器２は、データ信号を増幅する。

以上のように、制御部４の制御にも関連しつつ、増幅器２は、データ信号を増幅して出力する。

（アンテナ）
アンテナ３は、増幅器２の出力信号を送信信号にして電波として出力する。増幅器２は、データ信号を増幅して出力信号をアンテナ３に出力する。アンテナ３は、この出力信号をアンテナ３の素材と構造を基に、電波として送信信号を出力する。アンテナ３は、送信信号の波長に基づいて定まる長さや形状を、有している。例えば、波長の２分の１である半波長や４分の１である１／４波長などの長さを有していることが好ましい。

また、アンテナ３は、いわゆる金属製の棒状部材によって形成されるアンテナ部材を有してもよいし、電子部品であるチップアンテナやコイルアンテナを備えても良いし、電子基板に印刷されたパターンによるパターンアンテナを備えても良い。一般的な送信装置や無線機器で用いられるアンテナ部材が、アンテナ３として使用されれば良い。

アンテナ３は、そのインピーダンスや周波数によって、出力特性を有する。この出力特性は、ピークとなる輻射電力と周波数帯域に依存する輻射電力の変化を有している。アンテナ３そのものが有するインピーダンス特性、アンテナ３とグランド面との電位関係、アンテナ３に接続される電子部品のインピーダンス特性などに基づいて、アンテナ３は、このような周波数依存性のある出力特性を有する。

図４は、本発明の実施の形態１におけるアンテナの出力特性の模式図である。図２に示したアンテナ３の出力特性と同様のものである。曲線Ｇは、アンテナ３の出力特性を示している。アンテナ３は、インピーダンス特性によって、ピーク値を示すピーク周波数が決定される。図４では、位置Ｉがピーク周波数である。このピーク周波数に応じて、曲線Ｇのように、周波数帯域において、輻射電力が段々と変化する出力特性を有することになる。すなわち、アンテナ３は、どのようなアンテナを用いても、周波数に依存しないフラットな輻射電力となる出力特性を有することはできない。

曲線Ｇのような出力特性を有することになるので、アンテナ３によって出力される送信信号の輻射電力は、この曲線Ｇが乗じられた状態とならざるを得ない。実施の形態１の送信装置制御デバイス１は、制御部４によって予めアンテナ３に入力する出力信号をこの曲線Ｇを考慮した状態に制御しているので、最終的に出力される送信信号は、図２のように制御されている。但し、アンテナ３は、曲線Ｇのような出力特性を有さざるを得ない。制御部４は、この曲線Ｇに表される出力特性を逆に活用して、送信信号の輻射電力の周波数依存性を低減させている。

アンテナ３は、送信装置と一体で設けられても良いし別体で設けられても良い。また、アンテナ３は、図１においては、増幅器２などと別体として示されている。アンテナ３は、独立した部材であるのでこのように別体であることが多い。しかし、例えば増幅器２を備えるアンテナ３のように、アンテナ３と増幅器２とが一体であってもよい。あるいは、アンテナ３を制御する要素が、増幅器２や制御部４の機能の少なくとも一部を備えていても良く、この場合には、アンテナ３と他の要素の一部（もしくは全部）が、一体となった要素として把握されることもありえる。図１に示される実施の形態１における送信装置制御デバイス１は、図１に示される通りの要素に分離して把握されなければならないものではない。これは、増幅器２、制御部４、変復調部５のすべてにおいて同様である。

（制御部）
制御部４は、増幅器２の出力信号の電力である端子電力を制御する。このとき、図２に示すように、アンテナ３から出力される送信信号の輻射電力が一定の範囲に収まる補正値を有する所定条件によって、端子電力を制御する。すなわち、制御部４は、最終的にアンテナ３から出力される送信信号の輻射電力の値が、所定周波数帯域においては、一定の幅に収まるように、端子電力を制御する。すなわち、アンテナ３の出力特性に応じた補正値を、制御部４は予め有しておき、この補正値を用いて、端子電力を制御する。

制御部４は、アンテナ３に入力する増幅器２の出力信号を、アンテナ３の出力特性に合わせて制御する。これは、図３に示されるとおりである。すなわち、制御部４は、増幅器２の出力信号の端子電力を、所定周波数帯域において図３に示されるように制御する。アンテナ３の出力特性は、曲線Ｇに示されるような曲線を有している。この曲線Ｇと対称となる曲線Ｈのような補正値を用いて制御部４は、出力信号の端子電力を制御する。すなわち、出力信号に対して、曲線Ｈによる補正値を乗算することで、図３のチャネル１〜チャネル７に示されるような端子電力に制御する。図３に示されるような端子電力の状態になった後で、この出力信号に、アンテナ３の出力特性である曲線Ｇ（図４）が乗算される。この結果、アンテナ３は、図５に示されるような輻射電力を有する送信信号を出力するようになる。図５は、本発明の実施の形態１における送信信号の輻射電力を示すグラフである。

図５に示されるように、送信信号の輻射電力は、チャネル１〜チャネル７において、一定の幅に収まるようになっている。チャネル１〜チャネル７の全てが、一定の幅に収まることで、この電波を受信する受信装置は、チャネル１〜チャネル７のいずれをも受信できるようになり、所定周波数帯域が、有効に活用できる。

ここで、制御部４は、増幅器２へ入力する入力信号および増幅器２から出力する出力信号の少なくとも一方の電力を制御する。制御部４は、増幅器２から出力される出力信号が、図３のような端子電力を有するように制御する。すなわち、最終的にアンテナ３に入力する出力信号が、図３に示される端子電力を有していればよい。このため、制御部４は、増幅器２に入力する信号を、図３のような端子電力（絶対値ではなく、チャネル１〜７のそれぞれの端子電力の相違が、図３のような傾向を示せばよい）に制御してもよい。増幅器２に入力する信号が、チャネル１〜チャネル７において、図３のような傾向を有していれば、増幅器２で増幅されたチャネル１〜チャネル７のそれぞれの信号は、この傾向を維持したまま増幅される。結果として、増幅器２は、アンテナ３の出力特性に対応した端子電力を有する出力信号を、アンテナ３に出力できる。

一方、制御部４は、増幅器２に対して制御を行い、増幅器２から出力される出力信号が、図３のような端子電力を有するように制御してもよい。この場合にも、増幅器２は、アンテナ３の出力特性に対応する端子電力を有する出力信号を出力できるようになる。

制御部４は、アンテナ３の出力特性に基づく補正値を用いて増幅器２の出力信号の端子電力を制御する。このとき、図６に示されるようにアンテナ３から出力される送信信号の輻射電力の値が、略同一に収まるように制御することも好適である。図６は、本発明の実施の形態１における送信信号の輻射電力を示すグラフである。略同一といっても、完全な同一を要求しているのではなく、大体同じ値に収まる程度を示している。輻射電力が略同一となるためには、アンテナ３の出力特性と略完全な対称性を有する補正値を、制御部４が増幅器２の出力信号に乗じればよい。このとき、アンテナ３の出力特性はアンテナ３の測定により得られるので、制御部４は、この得られたアンテナ３の出力特性から算出される補正値を有しておけばよい。

また、略完全な対称性は、アンテナ３の出力特性の逆特性によって把握されても良い。アンテナ３の出力特性の逆特性から得られる補正値を制御部４は有しておき、制御部４は、この逆特性に対応する補正値を、増幅器２の出力信号に乗じることで、図６に示されるようなチャネル１〜チャネル７までの輻射電力が略同一の値に収まる送信信号を得る。

あるいは、制御部４は、ある特定のチャネルの輻射電力が他のチャネルの輻射電力よりも大きくなるように、増幅器２の出力信号を制御してもよい。例えば、所定周波数帯域に、チャネル１〜チャネル７までが含まれている場合に、あるチャネルのみが頻繁に使用されることがある。例えば、送信装置制御デバイス１が、ＦＭトランスミッターに使用される場合には、ＦＭトランスミッターは、ＦＭラジオで使用されていないチャネルを利用する。ＦＭラジオは、送受信精度を上げるために、特定のチャネルに偏ることが多く、ＦＭトランスミッターを使用する場合に特定のチャネルが空きチャネルとなることがある。例えば、図６などに示されるチャネル１やチャネル７など、所定周波数帯域の端部におけるチャネルが空きやすくなることも多い。

このような場合には、制御部４は、アンテナ３からの送信信号の輻射電力において、チャネル１とチャネル７の輻射電力が、他のチャネルの輻射電力よりも大きくなるように、制御部４が制御することも好適である。すなわち、制御部４は、チャネル１とチャネル７の端子電力を、非常に大きくなるように制御しておく。この結果、送信装置制御デバイス１を用いる送信装置は、空きやすいチャネルでの送受信が容易となる。もちろん、チャネル１、チャネル７の制御は、一例である。

（補正値）
補正値は、アンテナ３の出力特性から得られる。送信装置制御デバイス１に用いられるアンテナ３の出力特性が予め測定されておくことで、補正値が得られる。このとき、アンテナ３は、種類（構造、機能等による種類や品番による種類など）毎に出力特性が測定されても良い。この場合には、補正値は、アンテナ３の種類に応じる。すなわち、同じ種類のアンテナ３であれば、補正値は同一である。

あるいは、送信装置制御デバイス１に用いられるアンテナ３ごとに、出力特性が測定されても良い。この場合には、補正値は、アンテナ３のそれぞれに応じて、制御部４において記憶されることになる。後者の場合には、送信装置の特性や製造ばらつきにも対応できるメリットがあるが、開発コストが増加する。この場合には、前者のようにアンテナ３の種類ごとに補正値を定めても良い。

また、後者のように、使用されるアンテナ３ごとに出力特性が測定された上で補正値が算出されなくとも、アンテナ３の部品ばらつきに対応する調整を、補正値が受けることでもよい。例えば、制御部４は、アンテナ３の種類に対応する補正値を有している。補正値は、アンテナ３の種類に対応する補正値を有しているが、アンテナ３の部品ばらつきを考慮した調整を受けて、補正値を調整しても良い。例えば、アンテナ３の経験的な部品ばらつきを考慮したり、送受信における送受信精度に基づいて調整したりといった作業を、制御部４が行っても良い。

送信装置制御デバイス１が使用される送信装置や受信装置は、送受信における精度を検出できる。制御部４は、この送受信精度を受け取って、送受信精度に基づく調整レベルを決定できる。決定された調整レベルによって、制御部４は、補正値を制御する。

なお、制御部４は、送信装置制御デバイス１や送信装置が備えるマイクロプロセッサの機能の少なくとも一部によって実現されても良い。送信装置や送受信装置は、マイクロプロセッサを備えていることが通常である。マイクロプロセッサは、メモリに記憶されているプログラムを読み出すことで、様々な機能を実行できる。このとき、制御部４の機能がプログラムとしてメモリに記憶されておけば、マイクロプロセッサは、制御部４の機能を実現できる。すなわち、制御部４は、マイクロプロセッサとマイクロプロセッサが実行するプログラムによって、その機能が実現される。

なお、このマイクロプロセッサは、制御部４以外の要素の機能（例えば変復調部５の機能）を実現しても良く、送信装置等において必要となる汎用のマイクロプロセッサが、制御部４の機能を実現すればよい。

以上のように、制御部４は、補正値を用いて出力信号を制御する。この制御によってアンテナ３の出力特性によって輻射電力が閾値以下に低減するチャネルが発生することを防止できる。

実施の形態１の送信装置制御デバイス１は、アンテナの出力特性に関らず輻射電力の弱くなるチャネルを生じさせない。結果として、割り当てられている所定周波数帯域を有効活用した通信を実現できる。

（実施の形態２）

次に実施の形態２について説明する。実施の形態２では、送信装置制御デバイス１における他の工夫等について説明する。

（記憶部）
送信装置制御デバイス１は、補正値を記憶する記憶部を更に備えても良い。図７は、本発明の実施の形態２における送信装置制御デバイスのブロック図である。送信装置制御デバイス１は、記憶部８を備えている。記憶部８は、制御部４が使用する補正値を記憶している。補正値は、離散値であったり数式で示されたりするが、記憶部８は、この離散値や数式を補正値として記憶する。

記憶部８は、記憶する補正値を制御部４に出力可能である。あるいは、制御部４は、記憶部８の記憶する補正値を読み出すことができる。記憶部８が制御部４と別個に備わり、補正値を記憶することで、補正値がプログラマブルになる。記憶部８は、外部からその内容を書き換え可能である。例えば、送信装置の他の要素から書き換えを受けることも可能であるし、送信装置の外部から書き換えを受けることも可能である。

記憶部８が、その記憶値を書き換え可能であることで、送信装置制御デバイス１にとって最適な補正値を常にアップデートできるメリットがある。例えば、ある送信装置制御デバイス１には、ある補正値が用いられている。これは、送信装置制御デバイス１の設計時に最適と判断された補正値である。しかしながら、送信装置制御デバイス１を使用する送信装置の規格の変更や、使用地域の変更などによって、所定周波数帯域に含まれるチャネルの内、使用頻度の高いチャネルが変動することもある。この場合には、補正値が書き換えられることで、使用頻度の高いチャネルの輻射電力が高くなるように制御されることが好ましい。

例えば、変復調部５が、送信精度や受信精度を検出し、この送信精度や受信精度から、いずれのチャネルの輻射電力を高くすることが必要であるかを検出する。この検出に応じて、補正値の変更が必要になることがある。変復調部５は、補正値の変更を記憶部８に対して命令し、記憶部８に記憶される補正値が書き換えられる。制御部４は、書き換えられた補正値を用いて、増幅器２の出力信号の端子電力を制御できるようになる。この結果、送受信状態の変化に合わせた送信信号を、送信装置制御デバイス１は、出力できるようになる。

記憶部８が外部から書き換えられる場合には、送信装置を使用するユーザーが、スイッチ等の操作やプログラムの操作を通じて、記憶部８の補正値を書き換える。

以上のように、記憶部８が備わって、補正値がアップデートできることも、送信装置制御デバイス１が様々な場面で使用されることにとって好適である。

（ダイナミックな制御）
制御部４は、送信装置に使用される送信装置制御デバイス１に備わる。制御部４は、送信装置制御デバイス１のアンテナ３の出力特性に基づいて得られる補正値によって、増幅器２の出力信号の端子電力を制御する。すなわち、送信装置のみに着目した静的な制御である。

実施の形態１で説明した通り、制御部４の制御によって、アンテナ３から出力される送信信号は、周波数による輻射電力の差異が少ない。しかしながら、この制御は、送信装置およびアンテナ３の特性に基づいて行われている。実際の送受信状態の時間的変動を考慮したものではない。

例えば、送受信の状態変化によっては、所定周波数帯域のある帯域の受信状態が極めて悪くなったり、良くなったりなどの変動が、時間的に生じることがある。受信環境によって、あるチャネルの受信状態が極めて劣化することなどがある。この場合には、図２のように、一定の幅に収まる輻射電力を有する送信信号が出力されていたとしても、極めて劣化したチャネルの送信信号を、受信装置は受信することが困難となる。

送信装置と受信装置とは、通信を通じて、お互いの情報をやり取りする。図８は、本発明の実施の形態２における通信装置の通信状態を示す模式図である。送信装置１０と受信装置２０とが、無線信号を用いて通信を行なっている。なお、送信装置１０および受信装置２０のそれぞれは、送信および受信の両方の機能を持っていても良い。

送信装置１０は、送信装置制御デバイス１を備え、アンテナ３から出力される送信信号の輻射電力を、所定周波数帯域において一定の幅に収まるように制御している。すなわち、所定周波数帯域に含まれる複数のチャネルのそれぞれは、アンテナ３から出力される際には、他のチャネルの輻射電力との相違が大きくなく、受信環境を考慮しない場合には、全てのチャネルが、受信可能な閾値を超える輻射電力を有している。受信装置２０は、アンテナ２３で、送信装置１０から送信される送信信号を受信する。受信部２１は、アンテナ２３で受信した信号を受信処理する。復調部２２は、受信した信号を復調して、必要なデータを取り出す。

このとき、受信部２１や復調部２２は、受信状態を判断できる。受信環境の変化や他の通信状態の変化によって受信状態は変動することがあり、受信部２１や復調部２２は、この受信状態の変化を検出できる。例えば、あるチャネルを用いて通信している際に、受信環境の変化によって、このチャネルの受信状態が極めて劣化することも生じる。この場合には、送信装置１０および受信装置２０は、他のチャネルに通信を切り替えることが好適である。しかしながら、他のチャネルが空いていない場合には、チャネルの切り替えができない。

図９は、本発明の実施の形態２における受信装置で受信する送信信号の輻射電力を示すグラフである。例えば、送信装置１０と受信装置２０は、チャネル３を用いて通信を行なっている。このとき、受信環境の変化によってチャネル３の輻射電力が低下することがある。図９は、チャネル３の輻射電力が低下した状態を示している。チャネル３の輻射電力は、受信可能な閾値を下回っている。

この場合には、受信装置２０は、このチャネル３の輻射電力が不十分であることを判断し、その旨を送信装置１０に通知する。送信装置１０は、使用しているチャネル３の輻射電力が低下している（受信装置２０において）ことに基づき、チャネル３の輻射電力を増加させる。このとき、送信装置制御デバイス１は、増幅器２の出力信号の電力である端子電力を制御する。例えば、送信装置制御デバイス１は、図１０に示されるように、端子電力において、チャネル３の値を、大きくする。図１０は、本発明の実施の形態２における制御後の端子電力のグラフである。本来は、アンテナ３の出力特性に合わせてチャネル３の端子電力を小さくしておくことが適当であるが、チャネル３の輻射電力が不足していることに基づき、端子電力の際にその値を大きくする。この結果、アンテナ３から出力される送信信号におけるチャネル３の輻射電力は十分な値となり、受信装置２０は、チャネル３の信号を確実に受信できるようになる。

このとき、制御部４は、増幅器２の出力を補正する補正値を、受信装置２０での受信状態に基づく調整を受けることで、図１０のような端子電力の制御を行える。

以上のように、送信装置制御デバイス１は、受信装置２０での受信状態の変化に対して、ダイナミックに端子電力を制御することができる。

（送信装置制御デバイスの適用）
実施の形態１、２で説明した送信装置制御デバイス１は、様々な機器や装置に適用される。図１１は、本発明の実施の形態２における無線機器のブロック図である。

無線機器３０は、実施の形態１，２で説明した送信装置制御デバイス１と、送信装置制御デバイス１にデータ信号を出力する送信回路３１と、送信装置制御デバイス１および送信回路３１の少なくとも一方を制御する制御回路３２を備える。送信回路３１から出力されるデータ信号を、送信装置制御デバイス１は、アンテナ３から送信信号として出力する。このとき、実施の形態１，２で説明したように、アンテナ３の出力特性に基づいて、端子電力が制御される。この結果、無線機器３０は、所定周波数帯域において、送信信号の輻射電力の周波数依存性を低減できる。

このように、送信装置制御デバイス１を備える無線機器３０は、アンテナ３の出力特性に関らず、所定周波数帯域における送信信号の輻射電力の差異を低減できる。この結果、無線機器３０は、使用が許可されている所定周波数帯域を有効活用して通信を行なうことができる。

ここで、無線機器３０は、ラジオマイク、トランシーバー、コードレス電話機、コンピュータペリフェラル機器、ワイヤレススピーカ、ワイヤレスマイク、無線医療機器、ＦＭトランスミッター、ＲＦ−ＩＤ機器およびワイヤレス給電機器の少なくとも一つであることも好適である。これらの機器は、所定周波数帯域を用いて無線通信を行なう。この場合も、これらの無線機器３０は、送信装置制御デバイス１を備えているので、所定周波数帯域を有効活用できる。

このように、送信装置制御デバイス１は様々な無線機器や通信装置に適用が可能であり、適用された無線機器や通信機器は、所定周波数帯域を有効活用して、最適な無線通信を実行できる。

なお、実施の形態１〜２で説明された送信装置制御デバイスは、本発明の趣旨を説明する一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での変形や改造を含む。

１ 送信装置制御デバイス
２ 増幅器
３ アンテナ
４ 制御部
５ 変復調部
８ 記憶部
１０ 送信装置
２０ 受信装置
２１ 受信部
２２ 復調部
３０ 無線機器
３１ 送信回路
３２ 制御回路

Claims (13)

1. データ信号を増幅する増幅器と、
   前記増幅器の出力信号を受けて送信信号を出力するアンテナと、
   前記増幅器からの出力信号の電力（以下、「端子電力」という）を、前記アンテナの出力特性に基づく所定条件によって、制御する制御部と、を備え、
   前記所定条件は、前記アンテナからの出力される送信信号の電力（以下、「輻射電力」という）の値を、所定周波数帯域において一定の範囲に収める補正値を含む、送信装置制御デバイス。
2. 前記制御部は、前記所定条件に基づいて、前記所定周波数帯域における前記輻射電力の値を、略同一に収める、請求項１記載の送信装置制御デバイス。
3. 前記制御部は、前記増幅器の出力信号に、前記補正値を乗じる、請求項１又は２記載の送信装置制御デバイス。
4. 前記補正値は、前記アンテナの出力特性と対称となる曲線に対応する、請求項１から３のいずれか記載の送信装置制御デバイス。
5. 前記補正値は、前記アンテナの出力特性と逆特性となる、請求項４記載の送信装置制御デバイス。
6. 前記制御部は、前記増幅器へ入力する入力信号および前記増幅器から出力する出力信号の少なくとも一方の電力を制御する、請求項１から５のいずれか記載の送信装置制御デバイス。
7. 前記補正値は、前記増幅器に接続されるアンテナ毎に得られる出力特性に基づいて、定められる、請求項１から６のいずれか記載の送信装置制御デバイス。
8. 前記補正値は、前記増幅器に接続されるアンテナの部品ばらつきに対応する調整を受けることが可能である、請求項１から７のいずれか記載の送信装置制御デバイス。
9. 前記補正値は、前記アンテナからの送信信号を受信する受信装置での受信状態に基づく調整を受けることが可能である、請求項１から８のいずれか記載の送信装置制御デバイス。
10. 前記補正値を記憶する記憶部を更に備える、請求項１から９のいずれか記載の送信装置制御デバイス。
11. 前記制御部は、マイクロプロセッサの少なくとも一部の機能によって実現される、請求項１から１０のいずれか記載の送信装置制御デバイス。
12. 請求項１から１１のいずれか記載の送信装置制御デバイスと、
    前記送信装置制御デバイスにデータ信号を出力する、送信回路と、
    前記送信装置制御デバイスおよび前記送信回路の少なくとも一方を制御する制御回路と、を備える無線機器。
13. 前記無線機器は、ラジオマイク、トランシーバー、コードレス電話機、コンピュータペリフェラル機器、ワイヤレススピーカ、ワイヤレスマイク、無線医療機器、ＦＭトランスミッター、ＲＦ−ＩＤ機器およびワイヤレス給電機器の少なくとも一つである、請求項１２記載の無線機器。

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