(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
送受信ユニットとアンテナとの間に接続され、所定の周波数帯において区分された複数の周波数から選択された送信周波数で送信信号を伝送し、前記複数の周波数から選択された受信周波数で受信信号を伝送するアンテナチューナであって、
前記送受信ユニットと前記アンテナとの整合を取る整合回路と、
区分された周波数毎に前記整合回路の回路定数を記憶する回路定数記憶部と、
前記送信信号の伝送時に、前記送信信号の進行波と反射波と検出して、その定在波比に基づいて回路定数を探索する回路定数探索部と、
前記送信周波数に対応する前記区分された周波数に対応させて、探索した回路定数を前記回路定数記憶部に更新記憶させる回路定数更新部と、
前記送信周波数とは異なる周波数からなる前記受信周波数の変更にかかる通知を受ける入出力部と、
変更された前記受信周波数に対応する前記区分された周波数に更新記憶されている回路定数を選択し、選択した回路定数を前記整合回路に設定する回路定数設定部と、
を備えた、アンテナチューナ。
送信データに基づく送信信号の生成や、受信信号から受信データの取出を行う送受信ユニット、アンテナ、および、前記送受信ユニットと前記アンテナとの整合を行うアンテナチューナを備えた無線通信システムであって、
前記アンテナチューナは、
前記送受信ユニットと前記アンテナとの整合を取る整合回路と、
区分された周波数毎に前記整合回路の回路定数を記憶する回路定数記憶部と、
前記送信信号の伝送時に、前記送信信号の進行波と反射波と検出して、その定在波比に基づいて回路定数を探索する回路定数探索部と、
前記送信周波数に対応する前記区分された周波数に対応させて、探索した回路定数を前記回路定数記憶部に更新記憶させる回路定数更新部と、
前記送信周波数とは異なる周波数からなる前記受信周波数の変更にかかる通知を受ける入出力部と、
変更された前記受信周波数に対応する前記区分された周波数に更新記憶されている回路定数を選択し、選択した回路定数を前記整合回路に設定する回路定数設定部と、
を備える、
無線通信システム。
送受信ユニットとアンテナとの間に接続され、所定の周波数帯において区分された複数の周波数から選択された送信周波数で送信信号を伝送し、前記複数の周波数から選択された受信周波数で受信信号を伝送するアンテナチューナの整合回路の回路定数設定方法であって、
区分された周波数毎に前記整合回路の回路定数を記憶する回路定数記憶工程と、
前記送信信号の伝送時に、前記送信信号の進行波と反射波と検出して、その定在波比に基づいて回路定数を探索する回路定数探索工程と、
前記送信周波数に対応する前記区分された周波数に対応させて、探索した回路定数を更新記憶する回路定数更新工程と、
前記送信周波数とは異なる周波数からなる前記受信周波数の変更にかかる通知を受ける工程と、
変更された前記受信周波数に対応する前記区分された周波数に更新記憶されている回路定数を選択し、選択した回路定数を前記整合回路に設定する回路定数設定工程と、
を有する、整合回路の回路定数設定方法。
送受信ユニットとアンテナとの間に接続され、所定の周波数帯において区分された複数の周波数から選択された送信周波数で送信信号を伝送し、前記複数の周波数から選択された受信周波数で受信信号を伝送するアンテナチューナの整合回路の回路定数を制御部に設定させる回路定数設定プログラムであって、
前記制御部は、
区分された周波数毎に前記整合回路の回路定数を記憶する処理と、
前記送信信号の伝送時に、前記送信信号の進行波と反射波と検出して、その定在波比に基づいて回路定数を探索する処理と、
前記送信周波数に対応する前記区分された周波数に対応させて、探索した回路定数を更新記憶する処理と、
前記送信周波数とは異なる周波数からなる前記受信周波数の変更にかかる通知を受ける処理と、
変更された前記受信周波数に対応する前記区分された周波数に更新記憶されている回路定数を選択し、選択した回路定数を前記整合回路に設定する処理と、
を実行する、整合回路の回路定数設定プログラム。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、この発明の実施形態について説明する。
【0017】
図1は、この発明の実施形態である無線通信システムの構成を示す図である。この無線通信システムは、アンテナチューナ1と、送受信ユニット2と、アンテナ3と、を有している。この無線通信システムは、送信周波数と受信周波数との差が大きいクロスバンド通信においても、送信エラーや受信エラーの発生頻度を抑えるものである。
【0018】
送受信ユニット2と、アンテナ3とは、アンテナチューナ1を介して接続している。言い換えれば、アンテナチューナ1は、送受信ユニット2と、アンテナ3との間に配置している。また、送受信ユニット2には、オペレータが操作する操作部5が接続されている。
【0019】
アンテナチューナ1は、送受信ユニット2と、アンテナ3との整合をとる。送受信ユニット2は、送信データに基づく送信信号の生成や、受信信号から音声や受信データを取り出す等の処理を行う。
【0020】
送受信ユニット2は、制御部20と、送信部23と、受信部24と、送受信切替部25と、入出力部26と、を備えている。制御部20は、送受信ユニット2本体各部の動作を制御する。また、送受信ユニット2に接続されている操作部5には、送信ボタン21と、周波数設定部22と、備えている。操作部5は、送受信状態の切り替え、通話、送信データの入力、受信データの出力等を行う。
【0021】
送信ボタン21は、送受信ユニット2の状態を送信状態と受信状態との間で切り替えるときに操作(押下)するボタンである。送受信ユニット2は、例えば、送信ボタン21が操作されているときに送信状態になり、送信ボタン21が操作されていないときに受信状態になる。
【0022】
なお、送受信ユニット2は、送信ボタン21が操作されるごとに、送信状態と受信状態とを切り替える構成であってもよい。
【0023】
周波数設定部22は、オペレータが送信周波数、および受信周波数を設定する操作を行う。また、操作部5は、マイクやスピーカ等も備えている。操作部5は、ここでは、送受信ユニット2本体に接続される構成としているが、送受信ユニット2本体に一体化した構成であってもよい。
【0024】
送信部23は、周波数設定部22で設定された送信周波数の送信信号を生成する。受信部24は、周波数設定部22で設定された受信周波数の受信信号を抽出し、抽出した受信信号から受信データを取り出す。送受信切替部25は、制御部20からの指示にしたがって、送信部23、または受信部24の一方をアンテナチューナ1に接続する。具体的には、送受信切替部25は、送信時には送信部23をアンテナチューナ1に接続し、受信時には受信部24をアンテナチューナ1に接続する切替を行う。
【0025】
入出力部26は、アンテナチューナ1との間における入出力インタフェース回路である。送受信ユニット2がアンテナチューナ1に入力する信号には、例えば周波数設定部22が受信部24に設定している受信周波数を通知する受信周波数信号、送受信切替部25が送信部23、または受信部24のどちらをアンテナチューナ1に接続しているかを示す状態信号等がある。アンテナチューナ1は、この状態信号により、現時点が送信状態であるのか、受信状態であるのかを判断する。
【0026】
また、アンテナチューナ1が送受信ユニット2に入力する信号は、後述する同調完了信号である。
【0027】
アンテナチューナ1は、制御部11と、整合回路12と、記憶部13と、送信周波数検出部14と、入出力部15と、を備えている。制御部11は、アンテナチューナ1本体各部の動作を制御する。
【0028】
整合回路12は、インダクタと、コンデンサとを備えるとともに、このインダクタ、またはコンデンサの少なくとも一方について定数の変更が行える構成である。すなわち、整合回路12は、回路定数の変更が行える構成である。整合回路12には、特に図示していないが回路定数設定部と、定在波比検出部とを備えている。回路定数設定部は、インダクタ、またはコンデンサの少なくとも一方の定数を変更することにより、整合回路12の回路定数を設定する。定在波比検出部は、整合回路12の定在波比を検出する。制御部11は、回路定数設定部を制御して整合回路12の回路定数の設定を変更し、設定した回路定数毎に定在波比検出部が検出した整合回路12の定在波比に基づいて、定在波比が最適になる整合回路12の回路定数を探索する同調処理を行う。この同調処理の実行にかかる制御部11の構成が、この発明で言う回路定数探索部に相当する。
【0029】
記憶部13は、回路定数記憶部13aと、設定周波数記憶部13bとを有している。回路定数記憶部13aは、周波数帯別に、整合回路12の回路定数(インダクタ、およびコンデンサに設定する定数)を記憶する。例えば、回路定数記憶部13aは、1MHz〜30MHzの周波数を1MHz単位で区分した周波数帯Bn(nは、1〜29)について、それぞれ、整合回路12の回路定数M(Bn)(インダクタ、およびコンデンサに設定する定数)を記憶する。すなわち、回路定数記憶部13aは、1MHz単位で区分した29個の周波数帯Bnに対して、それぞれ回路定数M(Bn)を対応づけて記憶する。
【0030】
制御部11は、上述した同調処理で回路定数を探索した周波数について、回路定数記憶部13aに記憶する対応するが周波数帯の整合回路12の回路定数を、探索した回路定数に設定更新する。回路定数記憶部13aに記憶する整合回路12の回路定数を、探索した回路定数に設定更新する処理の実行にかかる制御部11の構成が、この発明で言う回路定数更新部に相当する。
【0031】
なお、回路定数M(Bn)は、整合回路12のインダクタ、またはコンデンサの一方が定数の変更が行えない構成であれば、定数の変更が行えるインダクタ、またはコンデンサの一方についての定数である。
【0032】
また、設定周波数記憶部13bは、現時点において設定されている受信周波数、および送信周波数を、それぞれ記憶する。制御部11は、受信周波数、または送信周波数を変更するとき、設定周波数記憶部13bに記憶している受信周波数、または送信周波数を、今回変更する値に更新する。特に、制御部11が、設定周波数記憶部13bに記憶している受信周波数を更新する構成が、この発明で言う設定周波数更新部に相当する。
【0033】
送信周波数検出部14は、送受信ユニット2の送信部23から出力される送信信号(整合回路12に入力される送信信号)から、送信周波数(搬送波の周波数)を検出する。
【0034】
入出力部15は、送受信ユニット2との間における入出力インタフェースである。上述したように、送受信ユニット2からは、受信周波数の通知や、状態信号等が入力される。アンテナチューナ1は、定在波比が最適になる整合回路12の回路定数を探索する同調処理が完了すると、同調完了信号を送受信ユニット2に入力する。この同調処理の詳細については、後述する。
【0035】
次に、送受信ユニット2、およびアンテナチューナ1の動作について説明する。
図2は、送受信ユニットの動作を示すフローチャートであり、
図3はアンテナチューナの動作を示すフローチャートである。
【0036】
まず、
図2を参照しながら送受信ユニット2の動作について説明する。制御部20が、送受信ユニット2本体各部を制御し、この
図2に示す動作を実行する。
【0037】
送受信ユニット2は、通常、送受信切替部25が受信部24を整合回路12(アンテナチューナ1)に接続している。送受信ユニット2は、操作部5に設けられた送信ボタン21が押下されたときに、送受信切替部25が一時的に送信部23を整合回路12に接続し、送信が完了すると、受信部24を整合回路12に接続する。送受信ユニット2は、入出力部26において、この送受信切替部25における接続の切替状態を状態信号としてアンテナチューナ1に入力する。
【0038】
送受信ユニット2は、操作部5の周波数設定部22において、設定する受信周波数の入力操作を受け付けると(s1)、今回入力された受信周波数を受信部24に設定する(s2)。送受信ユニット2は、s2にかかる受信周波数の設定が完了すると、今回受信部24に設定した受信周波数をアンテナチューナ1に通知し(s3)、s1に戻る。送受信ユニット2は、入出力部26において、受信部24に今回設定した受信周波数をアンテナチューナ1に通知する。s1〜s3では、送受信切替部25は、受信部24をアンテナチューナ1に接続している状態を保持する。アンテナチューナ1は、送受信ユニット2のs1〜s3にかかる処理により、その時点で設定されている受信周波数を得る。
【0039】
また、送受信ユニット2は、操作部5の周波数設定部22において、設定する送信周波数の入力操作を受け付けると(s4)、送信ボタン21が操作されたかどうかを判定する(s5)。送受信ユニット2は、s5で送信ボタン21が操作されていないと判定すると、後述するs18以降の処理を実行する。送受信ユニット2は、s5で送信ボタン21が操作されたと判定すると、周波数設定部22が今回入力された送信周波数を送信部23に設定する(s6)。送受信ユニット2は、s6にかかる送信周波数の設定が完了すると、送信周波数を変更したことをアンテナチューナ1に通知する(s7)。このs7では、今回設定した送信周波数をアンテナチューナ1に通知しない(送信周波数を変更した旨を通知するだけである。)。
【0040】
また、送受信ユニット2は、送受信切替部25において、送信部23をアンテナチューナ1に接続する切替を行う(s8)。また、送信部23から、同調用送信波の出力を開始する(s9)。この同調用送信波は、今回設定した送信周波数の信号である。
【0041】
アンテナチューナ1は、送受信ユニット2からの送信周波数を、変更通知をトリガにして、後述する、定在波比が最適になる整合回路12の回路定数の探索にかかる処理(同調処理)を行い、この同調処理が完了すると、送受信ユニット2に同調処理の完了通知を行う。
【0042】
送受信ユニット2は、入出力部26において、アンテナチューナ1から同調処理の完了通知を受けると、s8で開始した同調用送信波の出力を停止する(s10、s11)。送受信ユニット2は、送信部23において今回送信する送信信号を生成し、この生成した送信信号を送信する送信処理を行う(s12)。送受信ユニット2は、s12にかかる送信処理が完了すると、送受信切替部25において、受信部24をアンテナチューナ1に接続する切替を行い(s13)、s1に戻る。
【0043】
このs6〜s11は、今回設定した送信周波数について、定在波比が最適になる整合回路12の回路定数をアンテナチューナ1に探索させるための処理である。
【0044】
送受信ユニット2は、s4で設定する送信周波数の入力操作を受け付けることなく、操作部5に設けられた送信ボタン21が操作されると、送受信切替部25において、送信部23をアンテナチューナ1に接続する切替を行う(s14、s15)。送受信ユニット2は、送信部23において今回送信する送信信号を生成し、この生成した送信信号を送信する送信処理を行う(s15)。s15は、s12と同様の処理である。送受信ユニット2は、今回の送信処理が完了すると、送受信切替部25において、受信部24をアンテナチューナ1に接続する切替を行い(s17)、s1に戻る。
【0045】
また、送受信ユニット2は、受信部24に受信信号が入力されると(s18)、受信データを取り出し、出力する受信処理を行い(s19)、s1に戻る。
【0046】
次に、
図3を参照しながら、アンテナチューナ1の動作について説明する。制御部11が、アンテナチューナ1本体各部を制御し、この
図3に示す動作を実行する。
【0047】
アンテナチューナ1は、送受信ユニット2から受信周波数の変更にかかる通知を受けると(s21)、設定周波数記憶部13bに記憶している受信周波数を、今回通知された受信周波数に更新する(s22)。このs22にかかる処理が、この発明で言う設定周波数更新部に相当する。アンテナチューナ1は、回路定数記憶部13aから、今回通知された受信周波数(この時点で、設定周波数記憶部13bに記憶している受信周波数)に対応する周波数帯について記憶している整合回路12の回路定数を読み出す(s23)。アンテナチューナ1は、整合回路12の回路定数を、今回回路定数記憶部13aから読み出した回路定数に設定し(s24)、s21に戻る。
【0048】
上述したように、送受信ユニット2は、受信周波数の設定変更が行われると、その旨を略リアルタイムにアンテナチューナ1に通知する。したがって、アンテナチューナ1は、整合回路12の回路定数を、略リアルタイムに設定変更された受信周波数に応じたものに設定できる。
【0049】
また、アンテナチューナ1は、送受信ユニット2から送信周波数変更の通知を受けると(s25)、送受信ユニット2から送信要求の通知があるかどうかを判定する(s26)。s26では、アンテナチューナ1は、整合回路12への接続が受信部24から送信部23に切り替わったことを状態信号によって検出し、これを送信要求とみなす。
【0050】
なお、送受信ユニット2が、送信ボタン21が操作されたときに、アンテナチューナ1に対して送信要求を通知する構成としてもよい。
【0051】
アンテナチューナ1は、s26で送信要求の通知がないと判定すると、s21に戻る。アンテナチューナ1は、s26で送信要求の通知があると判定すると、送信周波数検出部14において、送受信ユニット2の送信部23から入力されている同調用送信波の周波数を検出する(s27)。アンテナチューナ1は、設定周波数記憶部13bに記憶している送信周波数を、s27で検出した周波数に更新する(s28)。また、アンテナチューナ1は、回路定数記憶部13aから、s27で検出した同調用送信波の周波数(この時点で、設定周波数記憶部13bに記憶している送信周波数)に対応する周波数帯について記憶している整合回路12の回路定数を読み出す(s29)。
【0052】
なお、s27にかかる処理は、送受信ユニット2から入力されている状態信号により、整合回路12への接続が受信部24から送信部23に切り替わったことを検出した後に開始する。
【0053】
アンテナチューナ1は、今回回路定数記憶部13aから読み出した回路定数を初期値として設定し(s30)、定在波比が最適になる整合回路12の回路定数を探索する同調処理を行う(s31)。s31は、整合回路12の回路定数を変化させながら定在波比を検出し、この定在波比が最適になる回路定数を探索する処理である。アンテナチューナ1は、定在波比が最適になる整合回路12の回路定数の探索が完了すると、該当する周波数帯(この時点で、設定周波数記憶部13bに記憶している送信周波数)について回路定数記憶部13aに記憶している整合回路12の回路定数を、今回の同調処理で探索した回路定数に更新する(s32)。アンテナチューナ1の制御部11が、このs32にかかる処理を実行する構成が、この発明で言う回路定数更新部に相当する。
【0054】
アンテナチューナ1は、送受信ユニット2に対して、同調処理の完了を通知する(s33)。送受信ユニット2は、この通知に応じて、上述したs11以降の処理を実行する。アンテナチューナ1は、送受信ユニット2との接続が送信部23から、受信部24に切り換えられたことを状態信号から検出すると(s34)、回路定数記憶部13aから、設定周波数記憶部13bに記憶している受信周波数に対応する周波数帯について記憶している整合回路12の回路定数を読み出す(s35)。アンテナチューナ1は、整合回路12の回路定数を、今回回路定数記憶部13aから読み出した回路定数に設定し(s36)、s21に戻る。s35、およびs36にかかる処理は、上述したs23、およびs24にかかる処理と、同じである。
【0055】
なお、s35にかかる処理は、送受信ユニット2から入力されている状態信号により、整合回路12への接続が送信部23から受信部24に切り替わったことを検出した後に、実行すればよい。
【0056】
アンテナチューナ1は、上述のs31、およびs32にかかる処理を行うことで、回路定数記憶部13aが周波数帯別に記憶している整合回路12の回路定数を適正に保つことができる。
【0057】
また、アンテナチューナ1は、送信周波数の変更通知なく送受信ユニット2から送信要求の通知があると(s37)、この時点で、設定周波数記憶部13bに記憶している送信周波数に対応する周波数帯について、回路定数記憶部13aが記憶している整合回路12の回路定数を読み出す(s38)。アンテナチューナ1は、整合回路12の回路定数を、今回回路定数記憶部13aから読み出した回路定数に設定する(s39)。アンテナチューナ1は、送受信ユニット2との接続が送信部23から、受信部24に切り換えられたことを状態信号から検出すると(s40)、回路定数記憶部13aから、この時点で、設定周波数記憶部13bに記憶している受信周波数に対応する周波数帯について記憶している整合回路12の回路定数を読み出す(s41)。アンテナチューナ1は、今回回路定数記憶部13aから読み出した回路定数に基づいて、整合回路12の回路定数を設定し(s42)、s21に戻る。
【0058】
このように、このアンテナチューナ1は、整合回路12の回路定数を、受信時には受信周波数に応じたものに設定し、送信時には送信周波数に応じたものに設定する。これにより、送信時、受信時に関係なく、送受信ユニット2と、アンテナ3との整合をとることができる。したがって、送信周波数と受信周波数との差が大きいクロスバンド通信においても、送受信ユニット2とアンテナ3との整合をとった送信、および受信が行える。
【0059】
また、アンテナチューナ1は、送信周波数が変更されたときに、その送信周波数について、定在波比が最適になる整合回路12の回路定数を探索し、探索結果に基づいて、回路定数記憶部13aに記憶している該当する周波数帯にかかる整合回路12の回路定数を更新する。したがって、回路定数記憶部13aが周波数帯別に記憶している整合回路12の回路定数を、環境変化や、経時変化等に対して適正に保つことができる。
【0060】
上述したs27〜s33にかかる処理については、送信周波数の変更後における、最初の送信時に行えばよい。通常、送信周波数の変更は、送信時に行われるので、s26で、送信要求の通知が無いと判定される可能性は極めて低い。このため、
図3に示した処理で特に問題はない。s26で、送信要求の通知が無いと判定した場合をも考慮するのであれば、送信周波数の変更通知後、一定時間経過しても送信要求の通知が無ければ、s27〜s33にかかる処理を実行する構成にすればよい。
【0061】
さらに、操作部5に同調ボタンを設け、この同調ボタンが操作されたときに、送受信ユニット2がs6〜s11にかかる処理を実行し、アンテナチューナ1がs27〜s33にかかる処理を実行する構成としてもよい。
【0062】
また、上記の実施形態では、アンテナチューナ1が、送信周波数を検出する送信周波数検出部14を備えるとしたが、送受信ユニット2が、受信周波数と同様に、送信周波数についても、アンテナチューナ1に通知する構成としてもよい。この通知は、入出力部15、26間で行えばよい。
【0063】
この場合には、
図4に示すように、アンテナチューナ1の送信周波数検出部14を不要にでき、コストダウンが図れる。また、上述したs27にかかる処理を不要にし、s28では送受信ユニット2から通知された送信周波数を設定周波数記憶部13bに記憶すればよい。
【0064】
さらに、
図5に示すように、アンテナチューナ1は、整合回路12として、送信用整合回路12a、受信用整合回路12bを備える構成としてもよい。この場合には、送信用整合回路12aは送信周波数に応じた回路定数に設定し、受信用整合回路12bは受信周波数に応じた回路定数に設定する。
【0065】
また、送信部23と、送信用整合回路12aとを接続し、受信部24と、受信用整合回路12bとを接続する。したがって、送受信ユニット2は、送受信切替部25が不要になる。一方、アンテナチューナ1は、アンテナ3を、送信用整合回路12a、または受信用整合回路12bのどちらに接続するかを切り替えるスイッチ回路18を追加する必要がある。アンテナチューナ1は、送受信ユニット2から入力されている状態信号に基づいて、スイッチ回路18を切り替える。
【0066】
これにより、アンテナチューナ1は、送信、受信の切り替え時に必要であった、整合回路12に対する回路定数の設定変更にかかる処理を不要にできる。したがって、アンテナチューナ1本体の処理負荷を低減することができる。