JP2000115009A - 無線受信器 - Google Patents

無線受信器

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JP2000115009A JP11268770A JP26877099A JP2000115009A JP 2000115009 A JP2000115009 A JP 2000115009A JP 11268770 A JP11268770 A JP 11268770A JP 26877099 A JP26877099 A JP 26877099A JP 2000115009 A JP2000115009 A JP 2000115009A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 中間周波数帯域が広く、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
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

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、多重モード移動電
話用の特殊な機能を有する無線受信器に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在の多くの無線受信器は、従来のヘテ
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。
【０００３】これらの従来のヘテロダイン受信器は、固
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。
【０００４】なお、以下において、次のような略称と用
語を用いる。
【０００５】ＧＳＭ（G局部発振器bal System for Mobi
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。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】異なる無線規格のネッ
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。
【０００７】本発明の目的は、中間周波数の帯域幅が広
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。
【０００８】本発明のさらなる目的は、多重モードホモ
ダイン無線受信器を提供することである。
【０００９】本発明から得られるさらなる利点として
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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の無線受信器は、
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。
【００１１】この場合、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
れることとしてもよい。
【００１２】また、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としてもよい。
【００１３】また、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と
してもよい。
【００１４】また、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、を有することとしてもよい。
【００１５】また、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
に入力されることとしてもよい。
【００１６】本発明の他の形態による無線受信器は、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。
【００１７】この場合、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
れることとしてもよい。
【００１８】また、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と
してもよい。
【００１９】また、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
に入力されることとしてもよい。
【００２０】上記のいずれの無線受信器においても、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
としてもよい。
【００２１】また、前記アクティブフィルタは、ＭＭＩ
Ｃフィルタであることとしてもよい。
【００２２】また、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としても
よい。
【００２３】さらに、ＡＳＩＣとして実装されているこ
ととしてもよい。
【００２４】上記のように構成される本発明の一実施態
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。
【００２５】本発明の別の実施態様によると、ホモダイ
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。
【００２６】
【発明の実施の形態】本発明の実施例について図面を参
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。
【００２７】図１は、本発明の第１の実施例のヘテロダ
イン無線受信器の構成を示すブロック図である。
【００２８】本実施例には、帯域幅が広いＩＦ受信器を
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。
【００２９】本実施例のシステムでは、無線受信器の出
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。
【００３０】本実施例は、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。
【００３１】復調器の出力において、第２ダウンコンバ
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。
【００３２】例えば、ＧＳＭ受信器において、ハイパス
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。
【００３３】第２ダウンコンバージョンミキサ６で用い
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。
【００３４】加算器５への不要な信号成分の２つの入
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。
【００３５】第２ダウンコンバージョンミキサ６への不
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。
【００３６】この受信器は、ローパスフィルタ１４，１
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。
【００３７】次に、本発明の第２の実施例を説明する。
【００３８】図２は、本発明の第２の実施例のブロック
ダイアグラムを示す図である。
【００３９】図２を参照すると、受信器のブロックダイ
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。
【００４０】ここで、不要な信号と必要な信号の両方が
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。
【００４１】移相器１３の出力は局部発振器７の出力と
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。
【００４２】続いて、本発明の第３および第４の実施例
を説明する。
【００４３】図３は、本発明の第３の実施例のホモダイ
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。
【００４４】図３および図４に示した受信器は、ホモダ
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。
【００４５】最終段（単一の）ダウンコンバージョンミ
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。
【００４６】図４に示したダウンコンバージョンミキサ
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。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば以
下のような顕著な効果を奏する。
【００４８】（１）特定の動作モードに必要な通過帯域
を選択できる。
【００４９】（２）加算器はより低い電力レベルで動作
するので、半導体プロセスでより容易に実現できる。
【００５０】（３）ハイパスフィルタからの不要なベー
スバンド信号を無線周波数で再構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例のヘテロダイン無線受信
器のブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施例のヘテロダイン無線受信
器のブロック図である。
【図３】本発明の第３の実施例のホモダイン無線受信器
のブロックダ図である。
【図４】本発明の第４の実施例のホモダイン無線受信器
のブロック図である。
【符号の説明】 １ 前置フィルタ ２ ＧＳＭ ＬＮＡ（Low Noise Filter：低雑音フィル
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）
フロントページの続き (72)発明者 ルパート ジェームス ウオルドロン イギリス国、バークシャー アールジー２ ０ティーディー、 レディング、 イン ペリアル ウェイ、 インペリウム、 レ ベル３、エヌ・イー・シー・テクノロジー ズ・ユーケー・リミテッド内

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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。
  3. 【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。
  4. 【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。
  5. 【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。
  6. 【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。
  7. 【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。
  8. 【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。
  9. 【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。
  10. 【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。
  11. 【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。
  12. 【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。
  13. 【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。
  14. 【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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