JP2000115009A - 無線受信器 - Google Patents
無線受信器Info
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- Power Engineering (AREA)
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- Signal Processing (AREA)
- Superheterodyne Receivers (AREA)
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Abstract
必要性をなくす多重モード機能を装備し、完全にASIC化
されているヘテロダイン無線受信器を提供する。 【解決手段】 中間周波数帯域が広いヘテロダイン無線
受信器であり、ヘテロダイン無線受信器の第2ダウンコ
ンバージョンミキサ6からの出力はハイパスフィルタ1
0,11を通して不要な信号が選択され、ローパスフィル
タ14,15を通して必要な信号が選択され、不要な信号が
アップコンバージョンフィルタの中間周波数にアップコ
ンバートされ、位相遷移後、第2ダウンコンバージョン
ミキサの入力に位相を反転して加えられる。特定の動作
に必要な通過帯域を選択できる。
Description
話用の特殊な機能を有する無線受信器に関する。
ロダイン技術に基づいている。従来の技術と技術的な背
景を説明するため、1997年12月、IEEE Communications
Magazine誌上にBehzad Razavi氏により発表された論文
「Recent Advances in RF Integrated Circuits:RF集
積回路の最近の発展」を参照する。この他に、Heck氏の
米国特許US4653117号に、これに関連する従来の技術が
開示されている。
定のIF(intermediate Frequency:中間周波数)を用
いており、必要な信号だけを通過させ、多数の不要な信
号を除去する狭帯域IFフィルタを実装している。狭帯
域IFフィルタで除去されない多数の不要な信号は、後
段の受信器(復調器)の信号を圧縮あるいは飽和させ、
受信器の感度を低下させる。IFフィルタは通常SAW(Su
rface Acoustic Wave:弾性表面波)デバイスであるの
で、半導体中に実装することはできない。
語を用いる。
le Communications、以前は、GroupSpecial Mobile:移
動通信用グローバルシステム) SAW(Surface Acoustic Wave:弾性表面波) LNA(Low Noise Amplifier:低雑音増幅器) ASIC(Application Specific Integrated Circui
t:特定用途向け集積回路) IF(Intermediate Freq
uency:中間周波数) RF(Radio Frequency:無線周波数) MULTI−MODE:ここで説明するものは、異なる
多重アクセス方法ではなく、複数の異なるデータ帯域幅
を収容する機能である。しかし、受信器は特定の多重ア
クセス方法に限定されない。
トワークで動作させるために設計された受信器は、一般
にデータの帯域幅が異なるので、IFフィルタの帯域幅
を変更して、異なる帯域幅での動作に適合させなければ
ならない。既存の構成で、多重モード無線に必要なIF
フィルタの帯域幅を変更すると、複数のSAWフィルタ
が必要となる問題があった。
く、IFフィルタ実装の必要性をなくす多重モード機能
を装備し、完全にASIC化できるヘテロダイン受信器
を提供することである。
ダイン無線受信器を提供することである。
は、周波数計画の柔軟性、SAWフィルタに付随する通
過帯域群遅延リプルの低減、SAWフィルタの除去によ
るコスト低減があげられる。
中間周波数帯域が広いヘテロダイン型の無線受信器であ
って、入力された信号から前記無線受信器の出力となる
信号を生成するダウンコンバージョンミキサと、前記ダ
ウンコンバージョンミキサが生成した信号のうちの前記
ヘテロダイン無線受信器の出力として不要な信号を選択
するハイパスフィルタと、前記ダウンコンバージョンミ
キサが生成した信号のうちの前記ヘテロダイン無線受信
器の出力として必要な信号を選択するローパスフィルタ
と、前記ハイパスフィルタにより選択された前記ヘテロ
ダイン無線受信器の出力として不要な信号を中間周波数
にアップコンバートするアップコンバージョンミキサ
と、前記アップコンバージョンミキサ出力を遷移してそ
の位相を反転させる移相器と、を具備し、前記移相器出
力は、前記ダウンコンバージョンミキサの入力へ供給さ
れることを特徴とする。
コンバージョンミキサの広帯域中間周波数入力に供給さ
れることとしてもよい。
ンコンバージョンミキサの広帯域中間周波数入力に供給
する加算回路を有することとしてもよい。
バージョンミキサの局部発振器入力に供給されることと
してもよい。
と前記移相器出力を入力してこれらを加算し、前記ダウ
ンコンバージョンミキサの局部発振器入力に供給する加
算器と、を有することとしてもよい。
ンバージョンミキサの局部発振器入力に供給されること
によりアップコンバージョンミキサを通って前記加算器
に入力されることとしてもよい。
間周波数帯域が広いホモダイン型の無線受信器であっ
て、入力された信号から前記無線受信器の出力となる信
号を生成するダウンコンバージョンミキサと、前記ダウ
ンコンバージョンミキサが生成した信号のうちの前記ホ
モダイン無線受信器の出力として不要な信号を選択する
ハイパスフィルタと、前記ダウンコンバージョンミキサ
が生成した信号のうちの前記ホモダイン無線受信器の出
力として必要な信号を選択するローパスフィルタと、前
記ハイパスフィルタにより選択された前記ヘテロダイン
無線受信器の出力として不要な信号を中間周波数にアッ
プコンバートするアップコンバージョンミキサと、前記
アップコンバージョンミキサ出力を遷移してその位相を
反転させる移相器と、を具備し、前記移相器出力は、前
記ダウンコンバージョンミキサの入力へ供給されること
を特徴とする。
コンバージョンミキサの広帯域中間周波数入力に供給さ
れることとしてもよい。
バージョンミキサの局部発振器入力に供給されることと
してもよい。
ンバージョンミキサの局部発振器入力に供給されること
によりアップコンバージョンミキサを通って前記加算器
に入力されることとしてもよい。
記無線受信器のダウンコンバータから出力されたベース
バンド出力がアクティブフィルタにより除去されること
としてもよい。
Cフィルタであることとしてもよい。
ィルタの折点周波数が変更可能に構成され、特定の動作
モードの選択に必要な通過帯域を選択することとしても
よい。
ととしてもよい。
様によると、中間周波数の帯域幅が広いヘテロダイン無
線受信器が提供される。ヘテロダイン無線受信器は、第
2ダウンコンバージョンミキサからの出力をハイパスフ
ィルタを通して不要な信号を除去し、ローパスフィルタ
を通して必要な信号を通過させる。不要な信号はアップ
コンバージョンミキサで中間周波数にアップコンバート
し、位相遷移し、第2ダウンコンバージョンミキサの入
力に位相を反転して加えられる。
ン無線受信器が提供される。ホモダイン無線受信器は、
ダウンコンバージョンミキサからの出力をハイパスフィ
ルタを通して不要な信号を除去し、ローパスフィルタを
通して必要な信号を通過させる。不要な信号はアップコ
ンバージョンミキサで無線周波数にアップコンバート
し、位相遷移し、ダウンコンバージョンミキサの入力に
位相を反転して加えられる。
照して説明する。ここで、同一の構成要素は同一の符号
を付して示す。
イン無線受信器の構成を示すブロック図である。
用いた無線受信器が示されている。本実施例の無線受信
器は、前置フィルタ1、LNA2、第1ダウンコンバー
ジョンミキサ3、第1局部発振器4、加算器5、Iベー
スバンド出力8およびQベースバンド出力9を出力する
第2(最終段)ダウンコンバージョンミキサ6、第2局
部発振器7、ハイパスフィルタ10,11、アップコン
バージョンミキサ12、移相器13、ローパスフィルタ
14,15から構成される。
力として必要な全帯域、すなわち、GSMに必要な25
MHzが、入力無線周波数から中間周波数(25MH
z)にミキシングされて変換される。すべての入力レベ
ルはLNA2により増幅され、第1ダウンコンバージョ
ンミキサ3の利得は、復調器が0dBmレベルの干渉を
受けるのに適した値とされている。低電流復調器の代表
的な入力圧縮点のレベルは10dBmであるので、この
ような条件の下では飽和してしまう。
な信号成分をキャンセルすることによって復調器の復調
特性を線形化するもので、第2ダウンコンバージョンミ
キサ6と加算器5との間でフィードバックループが構成
されている。理解を容易とするために、システムの説明
を第2ダウンコンバージョンミキサ6の出力から始め
る。
ージョンミキサ6からの無線受信器の出力として必要な
信号および無線受信器の出力として不要な信号はIベー
スバンド出力8およびQベースバンド出力9の各出力線
に出力される。これらのベースバンド出力は、ハイパス
フィルタ10,11により、無線受信器の出力として不
要な信号が通過し、無線受信器の出力として所望される
信号が除去されるように、低域成分が除去される。
フィルタ10,11の高域通過折点周波数は100KH
zとすることができる。ハイパスフィルタ10,11か
らの出力は、アップコンバージョンミキサ12(直交変
調器)の入力I,Qベースバンド出力8,9に接続され
ている。
られている第2局部発振器7は、アップコンバージョン
ミキサ12の局部発振器入力ポートに接続されている。
第2局部発振器7の出力は、アップコンバージョンミキ
サ12の出力が無線受信器の出力として不要な信号成分
の中間周波数となるように、アップコンバージョンミキ
サ12に接続されている。アップコンバージョンミキサ
12の出力は移相器13に接続されており、移相器13
の位相は、フィードバックする信号の全位相遷移が18
0°になるように設定されている。
力、広帯域中間周波数に含まれる不要な信号、フィード
バックされ再構成された不要な信号は、キャンセルする
ために位相が完全に反転している。しかしながら、フィ
ードバックして正確に180°の位相変化とすることは
本発明には必要ない。移相器13の出力は、出力の絶縁
率が高い(30dB程度)加算器5に接続されている。
無線受信器の出力として不要な信号成分をキャンセルす
ることは加算器5により行われる。
要な信号成分レベルを低減すると、この第2ダウンコン
バージョンミキサ6の線形性が効果的に改善される。ダ
ウンコンバージョンミキサ6からの出力は、ローパスフ
ィルタ14,15へのI,Qベースバンド出力8,9に
通され、次に、例えば、1992年、Raymond Steele(Ed.)
のJohn Willy & Sonsにより出版された「Mobile Radio
Communications:移動無線通信」に記載されている通常
の処理段に渡される。ローパスフィルタ14,15およ
びハイパスフィルタ10,11はアクティブフィルタで
あり、MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circui
t)フィルタとして構成されている。これに関する説明
は、Manfred J.SchindlerとYusuke Tajimaにより1989年
の12月発行、第37巻、第12号の 「IEEE Transactions o
n Microwave Theory and Techniques」に記載されてい
る。
5およびハイパスフィルタ10,11の折点周波数を変
更するように設定できる。これにより、特定の動作モー
ドに必要な通過帯域を選択できる。
ダイアグラムを示す図である。
アグラムには、本発明を半導体プロセスにより簡単に実
現できる受信器の別の例が示されている。図2に示され
た受信器の動作原理は、図1に示した受信器のそれと同
じである。フィードバックによる不要な信号のキャンセ
ルは依然行うが、図2に示した受信器では、この入力時
点ではなく、第2ダウンコンバージョンミキサ6内でキ
ャンセルされる。
生成される第2ダウンコンバージョンミキサ6の出力を
考えてみると、第2ダウンコンバージョンキサ6からの
I,Qラインの出力に接続されているハイパスフィルタ
10,11は、不要な信号をアップコンバージョンミキ
サ12に入力する。第2局部発振器局部発振器7の出力
はアップコンバージョンミキサ12への入力として供給
され、局部発振器7からの出力も加算器5を通して第2
ダウンコンバージョンミキサ6に供給される。不要な信
号は、アップコンバージョンミキサ12で元の中間周波
数に再構成される。アップコンバージョンミキサ12の
これらの不要な信号は、位相遷移量が一定の移相器13
で、フィードバックした全位相遷移が180°に等しく
なるように、位相遷移される。
加算され、ダウンコンバージョンミキサ6の局部発振器
出力への入力として「局部発振器信号+不要な信号」が
生成される。不要な信号は、多大の干渉を及ぼす方法に
より復調器内でキャンセルされる。これにより、ダウン
コンバージョンキサ6の特性を効果的に線形化する。図
2に示した受信器の構成における加算器5は、図1に示
した実施例を構成するものよりも低い電力レベルで動作
するので、半導体プロセスで作製することができ、より
容易に実現される。
を説明する。
ン無線受信器のブロック図であり、図4は、本実施例の
第4の実施例のホモダイン無線受信器のブロックダイア
グラムである。
イン型の無線受信器であり、入力無線周波数は、単一の
ダウンコンバージョンミキサ6’によりベースバンドに
直接変換される。出力周波数が無線周波数となる単一の
局部発振器7’が用いられる。ホモダイン無線受信器用
のアップコンバージョンミキサ12は、ハイパスフィル
タ10からの不要なベースバンド信号を無線周波数で再
構成する。
キサ6’からの出力から、ハイパスフィルタ10、アッ
プコンバージョンミキサ12、移相器13、および加算
器5を通り、ダウンコンバージョンミキサ6’への入力
までで形成されるループは、上述したように、ヘテロダ
イン受信器用のものである。図3に示した受信器では、
アップコンバートされた不要な信号は、ダウンコンバー
ジョンミキサ6’の無線周波数入力に位相を反転して加
えられる。
では、無線周波数でアップコンバートされた不要な信号
は、ダウンコンバージョンミキサ6’の局部発振器の入
力へ位相を反転して加えられる前に、局部発振器の出力
に結合される。
下のような顕著な効果を奏する。
を選択できる。
するので、半導体プロセスでより容易に実現できる。
スバンド信号を無線周波数で再構成できる。
器のブロック図である。
器のブロック図である。
のブロックダ図である。
のブロック図である。
タ) 3 第1ダウンコンバージョンミキサ 4 第1局部発振器 5 加算器 6 第2ダウンコンバージョンミキサ 6’ ダウンコンバージョンミキサ 7 第2局部発振器 7’ 局部発振器 8,9 ベースバンド出力 10,11 HPF(High Pass Filter::ハイパスフ
ィルタ) 12 アップコンバージョンミキサ(直交変調器) 13 移相器 14,15 LPF(Low Pass Filter:ローパスフィ
ルタ)
Claims (14)
- 【請求項1】 中間周波数帯域が広いヘテロダイン型の
無線受信器であって、 入力された信号から前記無線受
信器の出力となる信号を生成するダウンコンバージョン
ミキサと、 前記ダウンコンバージョンミキサが生成した信号のうち
の前記ヘテロダイン無線受信器の出力として不要な信号
を選択するハイパスフィルタと、 前記ダウンコンバージョンミキサが生成した信号のうち
の前記ヘテロダイン無線受信器の出力として必要な信号
を選択するローパスフィルタと、 前記ハイパスフィルタにより選択された前記ヘテロダイ
ン無線受信器の出力として不要な信号を中間周波数にア
ップコンバートするアップコンバージョンミキサと、 前記アップコンバージョンミキサ出力を遷移してその位
相を反転させる移相器と、を具備し、 前記移相器出力は、前記ダウンコンバージョンミキサの
入力へ供給されることを特徴とする無線受信器。 - 【請求項2】 請求項1記載の無線受信器において、 前記移相器出力は、前記ダウンコンバージョンミキサの
広帯域中間周波数入力に供給されることを特徴とする無
線受信器。 - 【請求項3】 請求項2記載の無線受信器において、 前記移相器出力を入力し、前記ダウンコンバージョンミ
キサの広帯域中間周波数入力に供給する加算回路を有す
ることを特徴とする無線受信器。 - 【請求項4】 請求項1記載の無線受信器において、 前記移相器出力は、前記ダウンコンバージョンミキサの
局部発振器入力に供給されることを特徴とする無線受信
器。 - 【請求項5】 請求項4記載の無線受信器において、 局部発振器と、 前記局部発振器出力と前記移相器出力を入力してこれら
を加算し、前記ダウンコンバージョンミキサの局部発振
器入力に供給する加算器と、を有することを特徴とする
請求項4記載の無線受信器。 - 【請求項6】 請求項5項記載の無線受信器において、 前記局部発振器の出力は、アップコンバージョンミキサ
の局部発振器入力に供給されることによりアップコンバ
ージョンミキサを通って前記加算器に入力されることを
特徴とする無線受信器。 - 【請求項7】 中間周波数帯域が広いホモダイン型の無
線受信器であって、 入力された信号から前記無線受信器の出力となる信号を
生成するダウンコンバージョンミキサと、 前記ダウンコンバージョンミキサが生成した信号のうち
の前記ホモダイン無線受信器の出力として不要な信号を
選択するハイパスフィルタと、 前記ダウンコンバージョンミキサが生成した信号のうち
の前記ホモダイン無線受信器の出力として必要な信号を
選択するローパスフィルタと、 前記ハイパスフィルタにより選択された前記ヘテロダイ
ン無線受信器の出力として不要な信号を中間周波数にア
ップコンバートするアップコンバージョンミキサと、 前記アップコンバージョンミキサ出力を遷移してその位
相を反転させる移相器と、を具備し、 前記移相器出力は、前記ダウンコンバージョンミキサの
入力へ供給されることを特徴とする無線受信器。 - 【請求項8】 請求項7記載の無線受信器において、 前記移相器出力は、前記ダウンコンバージョンミキサの
広帯域中間周波数入力に供給されることを特徴とする無
線受信器。 - 【請求項9】 請求項7記載の無線受信器において、 前記移相器出力は、前記ダウンコンバージョンミキサの
局部発振器入力に供給されることを特徴とする無線受信
器。 - 【請求項10】 請求項9項記載の無線受信器におい
て、 前記局部発振器の出力は、アップコンバージョンミキサ
の局部発振器入力に供給されることによりアップコンバ
ージョンミキサを通って前記加算器に入力されることを
特徴とする無線受信器。 - 【請求項11】 請求項1ないし請求項10のいずれか
1項に記載の無線受信器において、 前記無線受信器のダウンコンバータから出力されたベー
スバンド出力がアクティブフィルタにより除去されるこ
とを特徴とする無線受信器。 - 【請求項12】 請求項1ないし請求項11のいずれか
1項に記載の無線受信器において、 前記アクティブフィルタは、MMICフィルタであるこ
とを特徴とする無線受信器。 - 【請求項13】 請求項1ないし請求項12のいずれか
1項に記載の無線受信器において、 前記ローパスフィルタとハイパスフィルタの折点周波数
が変更可能に構成され、特定の動作モードの選択に必要
な通過帯域を選択することを特徴とする無線受信器。 - 【請求項14】 請求項1から13のいずれか1項に記
載の前記無線受信器において、 ASICとして実装されていることを特徴とする無線受
信器。
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