JP2001203597A - 自動利得制御機能を具備した直接変換復調装置 - Google Patents

自動利得制御機能を具備した直接変換復調装置

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JP2001203597A
JP2001203597A JP2000361826A JP2000361826A JP2001203597A JP 2001203597 A JP2001203597 A JP 2001203597A JP 2000361826 A JP2000361826 A JP 2000361826A JP 2000361826 A JP2000361826 A JP 2000361826A JP 2001203597 A JP2001203597 A JP 2001203597A
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Kobai Ri
興倍 李
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G3/00Gain control in amplifiers or frequency changers
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/10Frequency-modulated carrier systems, i.e. using frequency-shift keying
    • H04L27/14Demodulator circuits; Receiver circuits
    • H04L27/144Demodulator circuits; Receiver circuits with demodulation using spectral properties of the received signal, e.g. by using frequency selective- or frequency sensitive elements
    • H04L27/152Demodulator circuits; Receiver circuits with demodulation using spectral properties of the received signal, e.g. by using frequency selective- or frequency sensitive elements using controlled oscillators, e.g. PLL arrangements
    • H04L27/1525Demodulator circuits; Receiver circuits with demodulation using spectral properties of the received signal, e.g. by using frequency selective- or frequency sensitive elements using controlled oscillators, e.g. PLL arrangements using quadrature demodulation
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03DDEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
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  • Circuits Of Receivers In General (AREA)
  • Control Of Amplification And Gain Control (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動利得制御機能を具備した直接変換復調装
置を提供する。 【解決手段】 受信されたRF信号とキャリア周波数を2
チャンネルのベースバンド信号に変換するミキサー手段
と、ベースバンド信号の高周波数成分をフィルタリング
するフィルター手段と、フィルター手段から検出された
ベースバンド信号レベルとあらかじめ設定されたレベル
とを比較してその差に該当する利得制御レベルを検出す
る検出手段と、利得制御レベルによってミキサー手段か
ら出力される二つのチャンネルそれぞれのベースバンド
信号の利得を調節する自動利得調節手段と、フィルター
手段から出力されるベースバンド信号の各々を微分する
微分手段と、微分手段から出力されるベースバンド信号
とフィルター手段から出力されるチャンネルのベースバ
ンド信号を相互交差して掛ける掛け算手段と、掛け算手
段で掛けられたベースバンド信号を加算してデータを検
出する加算手段とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は無線通信システムに
係り、特に自動利得制御(Automatic Gain Control:以下
AGCと称する)機能を有する直接変換復調装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に無線通信のために送信部ではデー
タをFSK(Frequency Shift Keying)に変調した後RF信号
に伝送し、受信部ではアンテナ(図示せず)から受信され
るRF信号を復調すべきである。この時直接変換方式(Dir
ect Conversion System)は受信されたRF(Radio Frequen
cy)信号にI、Qチャンネルのキャリア信号を掛けてベー
スバンド信号を提供するようにする。図1は、通常的な
FSK直接変換方式を採用した無線復調装置を示すもので
ある。
【0003】図1を参照すれば、第1、第2ダウンミキ
サー112、114は、受信されたRF信号にキャリア信
号の位相差を90°になるようにミックスして90°の
位相差があるI(inphase)、Q(quadrature)チャンネルの
ベースバンド信号に変換する。例えばIチャンネルのベ
ースバンド信号をSinWct、Qチャンネルのベースバンド
信号をCosWctとする。第1、第2増幅器122、124
は第1、第2ダウンミキサー112、114で変換され
たI、Qチャンネルのベースバンド信号を増幅する。第
1、第2低周波バンドパスフィルター132、134は
第1、第2増幅器122、124から増幅されたI、Qチ
ャンネルのベースバンド信号をフィルタリングしてノイ
ズを除去する。第1、第2微分器142、144は第
1、第2低周波バンドパスフィルター132、134で
フィルタリングされたI、Qチャンネルのベースバンド信
号を各々微分して90°先立つようにする。この時第1
微分器142はWcCosWctを出力し、第2微分器144は
−WcSinWctを出力する。第1、第2掛け算器152、1
54は、第1、第2微分器142、144で微分された
I、Qチャンネルのベースバンド信号と第1、第2低周波
バンドパスフィルター132、134でフィルタリング
された各チャンネルのベースバンド信号を相互交差して
掛ける。従って第1、第2掛け算器152、154は各
々WcCos2Wct及び−WcSin2Wctを発生させる。加算器16
2は第1、第2掛け算器152、154で掛けられた二
つのチャンネルの信号を足してデータWcだけ検出する。
【0004】図1のような無線復調装置でアンテナ(図
示せず)から受信されるRF信号のレベルは通常的に−7
0dBmから0dBm程度である。この時受信されるRF信号レ
ベルが少ない場合第1、第2ダウンミキサー112、1
14でダウンされた信号も少ないために第1、第2増幅
器122、124で増幅された信号はクリッピングされ
ない。しかし受信されるRF信号が大きい場合第1、第2
ダウンミキサー112、114でダウンされた信号も大
きいために第1、第2増幅器122、124で増幅され
た信号はクリッピングされやすい。この場合第1、第2
微分器142、144及び第1、第2掛け算器152、
154はクリッピング現象によるRF信号の歪曲により信
号検出が難しくなり、最終的に加算器162はデータ検
出でエラーを発生させる問題点がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する技術的課題は、直接変換無線受信器において入力さ
れるRF信号レベルを自動で一定に維持させるAGCループ
を構成して出力される信号を常に一定レベルにする直接
変換復調装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記の技術的課題を解決
するために、無線通信システムにおいて、受信されたRF
信号とキャリア周波数を所定の位相差で混合して二つの
チャンネルのベースバンド信号に変換するミキサー手段
と、前記ミキサー手段から出力される二つのチャンネル
のベースバンド信号の高周波数成分をフィルタリングす
るフィルター手段と、前記フィルター手段から検出され
た二つのチャンネルのベースバンド信号レベルとあらか
じめ設定されたレベルとを比較してその差に該当する利
得制御レベルを検出する検出手段と、前記検出手段から
検出された利得制御レベルによって前記ミキサー手段か
ら出力される二つのチャンネルそれぞれのベースバンド
信号の利得を調節する自動利得調節手段と、前記フィル
ター手段から出力される二つのチャンネルのベースバン
ド信号の各々を微分する微分手段と、前記微分手段から
出力される二つのチャンネルのベースバンド信号と前記
フィルター手段から出力されるチャンネルのベースバン
ド信号を相互交差して掛ける掛け算手段と、前記掛け算
手段で掛けられた二つのチャンネルのベースバンド信号
を加算してデータを検出する加算手段とを含む直接変換
復調装置である。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面を参照して本
発明の望ましい実施形態を説明する。図2は、本発明に
係る自動利得制御機能を具備した直接変換復調装置を示
すブロック図である。図2の装置は第1、第2ミキサー
212、214、第1、第2AGC器222、224、第
1、第2低周波バンドパスフィルター132、134、
第1、第2微分器242、244、第1、第2掛け算器
252、254、第1、第2加算器260が順次に連結
され、AGC検出器270が前記第1、第2低周波バンド
パスフィルター132、134の出力と前記第1、第2
AGC器222、224の制御端子に連結される。
【0008】図2を参照すれば、第1、第2ダウンミキ
サー212、214は受信されたRF信号にキャリア信号
を90度位相差があるようにミックスして各々I及びQチ
ャンネルのベースバンド信号に変換する。例えば第1ダ
ウンミキサー212にはIチャンネル信号のSinWctを出
力し、第2ダウンミキサー214にはQチャンネル信号
のCosWctを出力する。第1、第2AGC212、214は
制御端子(図示せず)に入力されるAGC制御レベルによっ
て第1、第2ダウンミキサー212、214で変換され
たI、Qチャンネルのベースバンド信号SinWct、CosWctの
利得を自動で調節する。
【0009】第1、第2低周波バンドパスフィルター2
32、234は、第1、第2AGC222、224で利得
が調節されたI、Qチャンネルのベースバンド信号SinWc
t、CosWctの高周波数成分をフィルタリングしてノイズ
成分が除去された各チャンネルのベースバンド信号を出
力する。AGC検出器270は第1、第2低周波バンドパ
スフィルター232、234でフィルタリングされた
I、Qチャンネルのベースバンド信号SinWct、CosWctのレ
ベルとあらかじめ設定されたレベルとを比較してその差
に該当するAGC制御レベルを第1、第2AGC222、22
4の各制御端子(図示せず)に入力して自動で利得を制御
するようにする。
【0010】第1、第2微分器242、244は第1、
第2低周波バンドパスフィルター232、234でフィ
ルタリングされたI、Qチャンネルのベースバンド信号Si
nWct、CosWctを微分して90°先立つようにする。この
時第1微分器242はWcCosWct信号を出力し、第2微分
器244は−WcSinWct信号を出力する。第1、第2掛け
算器252、254は第1、第2微分器242、244
で微分された信号(WcCosWct、−WcSinWct)と第2、第1
低周波バンドパスフィルター234、232でフィルタ
リングされたI、Qチャンネルのベースバンド信号と相互
交差して掛ける。従って第1、第2掛け算器252、2
54は各々WcCos2Wct及び−WcSin2Wctを発生させる。加
算器262は、第1、第2掛け算器252、254で掛
けられた二つのチャンネルの信号WcCos2Wct、−WcSin2W
ctを足してデータWcだけ検出する。
【0011】図3は図2のAGC検出器の詳細図であり、
二つの掛け算器310、320、加算器330、レベル
比較器340で構成される。図3を参照すれば、第1、
第2掛け算器310、320はI、Qチャンネルのベース
バンド信号SinWct、CosWctを各々同一チャンネルの信号
同士で掛ける。加算器330は第1、第2掛け算器31
0、320で掛けられた信号を加算してI、Qチャンネル
それぞれの信号レベルを検出する。レベル比較器340
は加算器330から検出されるI、Qチャンネルそれぞれ
の信号レベルをあらかじめ設定された比較レベルと比較
してその差に該当するAGC制御レベルを発生させる。従
ってこのAGC制御レベルにより第1、第2AGC器222、
224の利得が制御される。
【0012】図4は図3の第1、第2掛け算器310、
320の詳細図であり、ギルバート(Gilbert)掛け算器
の構造で構成される。Iチャンネルだけを例とすれば、
差動で入力されるIチャンネルのベースバンド信号I+、
I−をトランジスタQ1、Q2を通じてレベルシフトして
クロス-カップルペア(cross-coupled pairs)Q3とQ4、
Q5とQ6に供給すると同時に差動で入力されるIチャン
ネルのベースバンド信号I+、I−をにエミッタ-カップ
ルペアQ7、Q8に供給する。従って図4の掛け算器はク
ロス-カップルペアQ3とQ4、Q5とQ6とエミッタ-カッ
プルペアQ7、Q8で差動増幅された信号を掛けて差動電
流形態で出力する。
【0013】図5は、図3の加算器330の詳細図であ
る。図5を参照すれば、図3に示したチャンネルI+と
チャンネルI−、チャンネルQ+とチャンネルQ−のベー
スバンド信号を各々掛ける第1、第2掛け算器310、
320に出力されるそれぞれの出力信号outp、outnが負
荷抵抗R1、R2で構成された加算器330に連結され
る。加算器530は第1、第2掛け算器310、320
から電流形態で出力される各出力信号outp、outnを加算
して差動出力電圧に変換する。
【0014】図6は、図3のレベル比較器340の詳細
図である。図6を参照すれば、抵抗R4、R5とトランジ
スタQ3、Q4で第1差動増幅器を構成して加算器330
から出力される信号レベルを入力し抵抗R2、R3とトラ
ンジスタQ5、Q6で第2差動増幅器を構成してあらかじ
め設定されたAGC比較レベルを入力する。第1、第2差
動増幅器は入力される信号レベルとAGC比較レベルを相
互比較してその差に該当する電流△Iを発生させる。こ
の電流△Iは抵抗及びキャパシタンスR1、Cを経てAGC制
御レベルに変換される。例えばAGC比較レベルを500m
Vと設定した場合、入力されるRF信号のレベルが500m
Vより大きければ電流I1が電流I3より増加し、電流ミ
ラーに該当するトランジスタQ1及びQ2により電流I2
が増加する。電流I2の増加によって△Iが増加すればAG
C制御レベルが増加する。反対に入力されるRF信号レベ
ルが500mVより小さければ電流I1が電流I3より減少
し、それにより△Iが減少するのでAGC制御レベルが減少
する。
【0015】結局入力されるRF信号レベルが大きい場合
にはAGC制御レベルが増加する。そして増加したAGC制御
レベルは第1、第2AGC器222、224の利得を下げ
てその出力される信号レベルを常に一定に維持させる。
本発明は前述した実施形態に限定されず、本発明の思想
内で当業者による変形ができる。即ち、2.4GHz帯域の
ISM(Industry、Science、Medical)バンドを使用する無
線通信システムに適用でき、FSK変復調システムを使用
する無線LAN、ホームネットワークに帯域周波数によら
ずに適用できる。
【0016】
【発明の効果】前述したように本発明によれば、AGCル
ープを構成して出力される信号を自動で一定レベルに維
持し、入力されるRF信号レベルが大きい場合そのレベル
を検出してAGCアンプの利得を下げることによって復調
信号の歪曲を防止し安定したデータ検出を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図1】 通常の直接変換方式の無線受信装置を示すも
のである。
【図2】 本発明に係る自動利得制御機能を具備した直
接変換復調装置を示すブロック図である。
【図3】 図2のAGC検出器の詳細図である。
【図4】 図3の第1、第2掛け算器310、320の
詳細図である。
【図5】 図3の加算器330の詳細図である。
【図6】 図3のレベル比較器340の詳細図である。
【符号の説明】
212、214…第1、第2ミキサー 222、224…第1、第2AGC器 232、234…第1、第2低周波バンドパスフィルタ
ー 242、244…第1、第2微分器 252、254…第1、第2掛け算器 262…加算器 270…AGC検出器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 無線通信システムにおいて、 受信されたRF信号とキャリア周波数を所定の位相差で混
    合して二つのチャンネルのベースバンド信号に変換する
    ミキサー手段と、 前記ミキサー手段から出力される二つのチャンネルのベ
    ースバンド信号の高周波数成分をフィルタリングするフ
    ィルター手段と、 前記フィルター手段から検出された二つのチャンネルの
    ベースバンド信号レベルとあらかじめ設定されたレベル
    とを比較してその差に該当する利得制御レベルを検出す
    る検出手段と、 前記検出手段から検出された利得制御レベルによって前
    記ミキサー手段から出力される二つのチャンネルそれぞ
    れのベースバンド信号の利得を調節する自動利得調節手
    段と、 前記フィルター手段から出力される二つのチャンネルの
    ベースバンド信号の各々を微分する微分手段と、 前記微分手段から出力される二つのチャンネルのベース
    バンド信号と前記フィルター手段から出力されるチャン
    ネルのベースバンド信号を相互交差して掛ける掛け算手
    段と、 前記掛け算手段で掛けられた二つのチャンネルのベース
    バンド信号を加算してデータを検出する加算手段とを含
    む直接変換復調装置。
  2. 【請求項2】 前記検出手段は、前記入力される二つの
    チャンネルのベースバンド信号の各々を同一チャンネル
    の信号同士で掛ける掛け算部と、 前記掛け算部で掛けられた二つのチャンネルのベースバ
    ンド信号を加算して信号レベルを検出する加算部と、 前記加算部から検出される信号レベルをあらかじめ設定
    されたレベルと比較してその差に該当する利得制御レベ
    ルを発生させるレベル比較部とを含むことを特徴とする
    請求項1に記載の直接変換復調装置。
JP2000361826A 1999-12-18 2000-11-28 自動利得制御機能を具備した直接変換復調装置 Pending JP2001203597A (ja)

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