JP2001308734A - フィルタを備えた回路装置およびその作動方法 - Google Patents
フィルタを備えた回路装置およびその作動方法Info
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Abstract
た回路装置およびその作動方法において、周波数偏差Δ
Fたとえば実際の中心周波数と目標周波数FOとの偏差
を補償できるようにする。 【解決手段】 フィルタFIの入力側に第1のミキサM
I1が接続されており、さらに出力側に第2のミキサM
I2が接続されている。これらのミキサの各入力側に、
第1および第2の発振周波数LO1,LO2をもつ信号
が供給される。これらの発振周波数LO1,LO2は、
周波数発生器PLL1,PLL2における周波数偏差に
依存して、中間周波数ZFをもつ信号が公差の付随する
フィルタFIのフィルタ特性に整合されるように混合さ
れる。これにより、WCDMA移動無線での適用に対す
る高度な要求を満たすが製造に起因して過度に大きい周
波数偏差をもつフィルタFIを、たとえばヘテロダイン
受信機などにおいて使用できる。
Description
を備えた回路装置ならびにフィルタとミキサを備えた回
路装置の作動方法関する。
ける用途において、フィルタたとえばバンドパスフィル
タが中間周波数フィルタとして用いられる。この場合、
中間周波数は一般に一定の周波数であり、これは送受信
周波数とベースバンドの間あるいは送受信周波数よりも
上に位置させることができる。このようなバンドパスフ
ィルタに対しては、低い挿入損失もしくは低いバイアネ
ット損失に関して高度な要求が課される。しかも、前置
接続されている回路や後置接続されている回路に対しフ
ィルタをできるかぎり良好に整合させることができるよ
うにする目的で、低いフィルタ入出力インピーダンスが
要求される。UMTS(Universal MobileTelecommunic
ations System)もしくはWCDMA(Wide-Band Code
DivisionMultiple Access)など最近の高性能の移動無
線方式の場合、フィルタたとえばバンドパスフィルタの
バイアネット損失や入出力インピーダンスに対する要求
はきわめて高い。
されているフィルタは、挿入損失やインピーダンスに関
して良好な特性をもっている。とはいえこのようなテク
ノロジーは、製造公差がかなり大きいという欠点をもっ
ている。しかも、タンタル酸リチウムテクノロジーに基
づく回路もしくは部品は、たとえばバンドパスフィルタ
における中心周波数または3dB遮断周波数など、重要
な周波数に関してかなり大きい温度ドリフトをもってい
る。
は、中心周波数に関する製造公差が小さく、また、中心
周波数の温度ドリフトが小さい。しかし水晶フィルタに
は、挿入損失もしくはバイアネット損失が高く、しかも
入出力インピーダンスが大きいという欠点がある。その
際、付加的な増幅段または公差の小さい付加的な整合素
子を用いることで水晶フィルタの欠点を相殺できるが、
付加的な増幅段を設けることで電流消費が大きくなり、
また、実現のためには余分なコストがかかるしスペース
も余計に必要とされる。付加的な整合素子によってもや
はりコストが大きくなり、もしくは所要スペースが拡大
してしまう。移動無線技術においては電流消費や所要面
積ならびにコストの低減は、重要な開発目標である。
ルタとミキサを備えた回路ならびにフィルタとミキサを
備えた回路の作動方法において、フィルタ公差を補償で
きるようにすることである。
は、第1および第2の入力側ならびに出力側を備えた第
1のミキサと、該第1のミキサの出力側に接続されたフ
ィルタ入力側およびフィルタ出力側を備えたフィルタが
設けられており、該フィルタは特性周波数と目標周波数
との周波数偏差をもち、フィルタ出力側に接続された第
1の入力側と第2の入力側および出力側を備えた第2の
ミキサと、周波数偏差を表す信号が供給され前記第1の
ミキサの第2の入力側に接続された第1の周波数発生器
と、周波数偏差を表す信号が供給され前記第2のミキサ
の第2の入力側に接続された第2の周波数発生器が設け
られていることを特徴とする回路装置により解決され
る。
号と第1の発振周波数をもつ信号を第1のミキサで混合
して中間周波信号を生成するステップと、該中間周波信
号を、特性周波数と目標周波数との周波数偏差をもつフ
ィルタでフィルタリングするステップと、フィルタリン
グされた中間周波信号を第2の発振周波数をもつ信号と
第2のミキサで混合するステップと、周波数偏差を表す
信号を、第1の発振周波数をもつ信号を生成する第1の
周波数発生器と第2の発振周波数をもつ信号を生成する
第2の周波数発生器とへ供給するステップを有すること
を特徴とするフィルタを備えた回路装置の作動方法によ
り解決される。
のミキサとの間に配置されている。このため、フィルタ
入力側は第1のミキサの出力側と接続されている。ま
た、フィルタ出力側は第2のミキサの第1の入力側と接
続されている。第1のミキサと第2のミキサにより第1
の入力側に加わる信号と第2の入力側に加わる信号とが
混合され、ここで第2の入力側に加わる信号はそれぞれ
1つの周波数発生器において生成されたものである。こ
の場合、フィルタは目標周波数からの周波数偏差をもっ
ている。この周波数偏差を第1の周波数発生器と第2の
周波数発生器へ供給することができる。第1の周波数発
生器もしくは第2の周波数発生器により生成可能な信号
の周波数は、フィルタの周波数偏差に依存する。これに
より、フィルタに供給可能であり第1のミキサの出力側
に生じる中間周波信号をフィルタの既知の周波数偏差に
整合させることができる。
既述の装置を用いて、フィルタに供給可能な信号をフィ
ルタの既知の周波数偏差へ整合させる上述のやり方によ
って、バイアネット損失や入出力インピーダンスが小さ
いが周波数偏差を生じさせる可能性のある製造公差や温
度ドリフトのあるフィルタを使用できるようになる。こ
れはたとえば、タンタル酸リチウム基板をもつフィルタ
において生じる。既述のやり方によって、小さいバイア
ネット損失と小さい入出力インピーダンスならびに製造
または温度に起因する周波数偏差の公差補償という利点
が組み合わせられる。これにより、余分な電流消費や余
分なコストそして余計なチップ面積を意味する付加的な
増幅段が不要となる。既述の装置は、WCDMAヘテロ
ダイン受信機の受信機アーキテクチャに殊に良好に適し
ている。その理由は、僅かなバイアネット損失や入出力
インピーダンスならびにシステムに基づく通過周波数要
求や遮断周波数要求の遵守が満たされるからである。こ
のようなシステムにはすでに、既述の周波数発生や2つ
のミキサが設けられている。また、このようなシステム
の周波数発生器はいずれにせよ、生成可能な出力信号の
周波数を設定可能もしくは調整可能な入力側を有してい
る。
周波数発生器により生成可能な信号の周波数は、第1の
ミキサの第1の入力側に加わる信号の受信周波数+フィ
ルタの目標周波数+フィルタの周波数偏差と等しい。
れば、第1の周波数発生器により生成可能な信号の周波
数は、第1のミキサの第1の入力側に加わる受信信号の
受信周波数−フィルタの目標周波数−フィルタの周波数
偏差と等しい。
第2の周波数発生器により生成可能な信号の周波数は、
フィルタの目標周波数+フィルタの周波数偏差と等し
い。これにより、フィルタリングすべき信号がフィルタ
特性ないしは周波数偏差ΔFをもつ公差の付随するフィ
ルタの通過周波数および遮断周波数に精確に整合される
ようになる。
ルタはバンドパスフィルタであり、周波数偏差ΔFはバ
ンドパスフィルタの実際の中心周波数とその目標中心周
波数との偏差である。
ば、たとえばSAWフィルタ(Surface Acoustic Wav
e)フィルタとすることのできるフィルタは、タンタル
酸リチウム基板または圧電特性をもつ他のセラミック基
板を有する。
タを備えたこの回路装置の作動方法の第1のステップに
よれば、受信周波数をもつ信号を第1の発振周波数をも
つ信号と第1のミキサにおいて混合し、中間周波信号を
形成する。そしてこの中間周波信号は、目標周波数から
の周波数偏差をもつ第1のフィルタにおいてフィルタリ
ングされる。第2のミキサにおいて、フィルタリングさ
れた中間周波信号が第2の発振周波数をもつ信号と混合
される。第2のミキサの出力側において出力信号を導出
することができる。フィルタにおける既知の周波数偏差
は、第1および第2の周波数発生器の各入力側へ供給さ
れる。この周波数偏差に依存して、周波数発生器におい
て第1または第2の発振周波数が生成される。これは各
周波数発生器に対応して設けられたミキサへ供給され
る。この方法によって、周波数特性に関して中間周波信
号をフィルタのフィルタ特性に整合させることができ
る。
波数発生器の出力信号の周波数は、第1の発振周波数=
受信周波数+フィルタの目標周波数+フィルタの周波数
偏差という式に従い形成され、あるいは第1の発振周波
数=受信周波数−フィルタの目標周波数−フィルタの周
波数偏差という式に従い形成される。また、第2の発振
周波数をもつ信号は、第2の発振周波数=フィルタの目
標周波数+フィルタの周波数偏差という式に従い形成さ
れる。
第1の周波数偏差と温度に起因する第2の周波数偏差の
合わさったものである可能性がある。この場合、フィル
タの周波数偏差は、製造もしくは温度に起因するフィル
タの周波数偏差の加算の結果として生じる。フィルタの
周波数偏差において製造に起因する成分をたとえば、フ
ィルタの阻止特性曲線もしくは通過特性曲線により求め
ることができる。これは既述の方法の有利な実施形態に
よれば、第1のミキサの第1の入力側にそれぞれ既知の
周波数をもつ信号を相前後して連続的に供給し、第2の
ミキサの出力側でそこから導出可能な信号の個々の周波
数における振幅を測定することによって行うことができ
る。また、フィルタの周波数偏差において温度に起因す
る成分をたとえば、温度センサにおいて周囲温度を測定
し、温度に対応づけられた信号を温度センサからマイク
ロプロセッサへ供給し、マイクロプロセッサにおいて実
際の周囲温度を、材料に依存する温度係数の考慮により
既知である温度に依存する周波数偏差に換算することに
よって行うことができる。ここで考慮しなければならな
いのは、製造に起因する第1の周波数偏差が既知の標準
温度において実行され、この標準温度からの温度偏差が
第2の周波数偏差に換算されることである。この場合、
補償すべき実際の周波数偏差は、製造に起因する周波数
偏差と温度に起因する周波数偏差の和に等しい。
ている。次に、図面を参照しながら実施例に基づき本発
明について詳しく説明する。
き本発明の実施例が示されている。第1のミキサMI1
において第1の入力側に、受信周波数FEをもつ信号を
供給することができる。このために、第1のミキサMI
1の第1の入力側をたとえば送受信アンテナに接続する
ことができる。第1のミキサMI1の第2の入力側に、
第1の発振周波数LO1をもつ信号を供給することがで
きる。この実施例ではダウンミキサである第1のミキサ
MI1の出力側から、中間周波数ZFをもつ信号を導出
することができる。第1のミキサMI1の出力側は、フ
ィルタFIの入力側と接続されている。この実施例の場
合、フィルタFIはバンドパスフィルタである。フィル
タFIの出力側は、第2のミキサMI2の第1の入力側
と接続されている。したがって第2のミキサMI2の第
1の入力側へ、フィルタリングされた中間周波信号を供
給することができる。第2のミキサMI2の第2の入力
側には、第2の発振周波数LO2をもつ信号を供給する
ことができる。この実施例ではやはりダウンミキサであ
る第2のミキサMI2の出力側においてベースバンド信
号が得られ、これをたとえばベースバンドコンポーネン
トへ供給することができる。フィルタFIは、目標周波
数FOから周波数偏差ΔFを有している。この場合、バ
ンドパスフィルタが扱われているので、この目標周波数
FOをバンドパスフィルタの目標中心周波数とすること
ができる。したがって周波数偏差ΔFは、フィルタFI
の実際の中心周波数とフィルタFIの目標中心周波数と
の周波数偏差ΔFであり、つまりそれらの周波数の差で
ある。フィルタFIの周波数偏差ΔFを、第1および第
2の周波数発生器PLL1,PLL2の入力側へ供給す
ることができる。周波数発生器をたとえばPLL(Phas
e Locked Loop)シンセサイザとすることができる。第
1の周波数発生器PLL1の出力側はミキサMI1の第
2の入力側と接続されており、第2の周波数発生器の出
力側は第2のミキサMI2の第2の入力側と接続されて
いる。これら両方の周波数発生器PLL1,PLL2は
ともに、第1の発振周波数LO1および第2の発振周波
数LO2をもつそれぞれ1つの信号を発生させるために
用いられる。
MHzの受信周波数FEをもつ信号を約2400MHz
である第1の発振周波数LO1と混合する。ダウンミキ
サゆえにこれらの信号周波数の差が形成され、これによ
り第1のミキサMI1の出力信号は約300MHzの中
間周波数ZFを有するようになる。したがって、バンド
パスフィルタであるフィルタFIの目標中心周波数FO
は300MHzとなる。バンドパスフィルタFIは、フ
ィルタリングによりこの中間周波信号ZFから有効信号
を取り出す。フィルタリングされた中間周波信号は第2
のミキサMI2の第1の入力側へ供給され、そこにおい
てこの信号は第2の発振周波数LO2をもつ信号と混合
される。この第2の発振周波数LO2はたとえば300
MHzであり、したがって第2のミキサMI2の出力側
においてベースバンド信号の搬送波周波数は0MHzと
なる。
に起因して、実際の中心周波数について目標周波数FO
からたとえば0.2MHzであるような周波数偏差ΔF
をもっている場合、周波数発生器PLL1,PLL2に
おいて発振周波数LO1,LO2をもつ信号が適合調整
されて、中間周波信号の周波数特性がフィルタFIの実
際の中心周波数に整合される。このためにたとえば、フ
ィルタFIの実際の中心周波数と目標中心周波数FOと
の差ΔFにより得られる0.2MHzの周波数偏差が、
第1のおよび第2の周波数発生器PLL1,PLL2へ
供給される。第1の周波数発生器PLL1において第1
の発振周波数LO1は、受信周波数FE+目標中心周波
数FO+周波数偏差ΔFにより計算される。その結果、
第1の発振周波数LO1は、2100MHz+300M
Hz+0.2MHzとなり、2400.2MHzとな
る。第1のミキサにおいて、2400.2MHzの第1
の発振周波数LO1をもつ信号が2100MHzの受信
周波数をもつ信号と混合され、その結果、中間周波信号
の周波数は第1のミキサの出力側において300.2M
zとなる。このようにして中間周波信号は、実際に30
0.2MHzであるフィルタFIの中心周波数に整合さ
れる。
フトをさらに補償しなければならない。この目的で第2
の周波数発生器PLL2において、フィルタFIの目標
周波数FO+周波数偏差ΔFと等しい第2の発振周波数
LO2をもつ信号が形成される。実例としてLO2はF
O+ΔFと等しく、300MHz+0.2MHzであ
る。第2のミキサMI2の両方の入力側には300.2
MHzの周波数をもつ信号が加わるので、出力信号の搬
送波周波数は0MHzであり、つまりベースバンドコン
ポーネントにおいて後続処理に適している。ミキサは入
力信号周波数の差を形成するので、択一的に第1の発振
周波数LO1はLO1=FE−FO−ΔFに従い求める
ことができ、実例としてはLO1=2100MHz−3
00MHz−0.2MHzが成り立ち、1799.8M
Hzとなる。第1の発振周波数LO1と2100MHz
である受信周波数FEとの混合により、やはり300.
2MHzの中間周波数をもつ中間周波信号が得られる。
する成分をもつ可能性のある周波数偏差ΔFを得るた
め、図2にブロック回路図が示されている。製造に起因
する第1の周波数偏差ΔF1は、加算器ノードにおいて
温度に起因する第2の周波数偏差と加算され、これによ
り実際の周波数偏差ΔFを和として形成することができ
る。製造に起因する周波数偏差ΔF1を、周波数特性曲
線の選定ならびにフィルタFIの阻止および通過特性曲
線によって求めることができる。このため、第1のミキ
サMI1の入力側に可変の周波数の信号を供給すること
ができ、第2のミキサの出力側において、供給されたこ
の信号の振幅スペクトルを分析することができる。上方
および下方の3dB遮断周波数を求めることで、フィル
タFIの実際の中心周波数を計算することができる。簡
単なやり方としては、たとえば200KHzの段階で調
整可能な第1の周波数発生器PLL1において測定周波
数の形成を行うことができる。定められた温度たとえば
標準温度において製造に起因するフィルタFIの周波数
偏差ΔF1の測定を行うかぎり、フィルタFIの温度に
起因する周波数偏差ΔF2を簡単に求めることができ
る。なぜならばフィルタの中心周波数の温度依存性は、
先験的に既知だからである。
の周囲温度を捕捉するために温度センサTSが設けられ
ており、これは周囲温度に温度信号Tを対応づけ、それ
がマイクロプロセッサMPへ供給される。マイクロプロ
セッサMPにはフィルタFIの中心周波数と温度の関係
が格納されており、このマイクロプロセッサMPにより
実際の周囲温度と標準温度との差が考慮されて温度信号
Tに第2の周波数偏差ΔF2が対応づけられる。そして
これが加算器ノードにおいて製造に起因する周波数偏差
ΔF1と加算されて、周波数偏差ΔFが形成される。
の受信経路にはいずれにせよ、可調整の出力信号周波数
LO1,LO2をもつ周波数発生器が設けられている。
このため、周波数偏差ΔFに依存する発振周波数の生成
を容易に実現することができる。
公差のあるフィルタの存在する送信経路中にも適用する
ことができる。
る。
ロック回路図である。
Claims (14)
- 【請求項1】 フィルタ(FI)を備えた回路装置にお
いて、 第1および第2の入力側ならびに出力側を備えた第1の
ミキサ(MI1)と、 該第1のミキサ(MI1)の出力側に接続されたフィル
タ入力側およびフィルタ出力側を備えたフィルタ(F
I)が設けられており、該フィルタは特性周波数と目標
周波数(FO)との周波数偏差(ΔF)をもち、 フィルタ出力側に接続された第1の入力側と第2の入力
側および出力側を備えた第2のミキサ(MI2)と、 周波数偏差(ΔF)を表す信号が供給され前記第1のミ
キサ(MI1)の第2の入力側に接続された第1の周波
数発生器(PLL1)と、 周波数偏差(ΔF)を表す信号が供給され前記第2のミ
キサ(MI2)の第2の入力側に接続された第2の周波
数発生器(PLL2)が設けられていることを特徴とす
る、 フィルタを備えた回路装置。 - 【請求項2】 前記第1の周波数発生器(PLL1)に
より生成される信号の第1の発振周波数(LO1)は、
前記第1のミキサ(MI1)の第1の入力側に供給され
る受信信号の受信周波数(FE)と目標周波数(FO)
と前記フィルタ(FI)の周波数偏差(ΔF)の和に等
しい、請求項1記載の回路装置。 - 【請求項3】 前記第1の周波数発生器(PLL1)に
より生成される信号の発振周波数(LO1)は、前記第
1のミキサ(MI1)の第1の入力側に供給される受信
信号の受信周波数(FE)から目標周波数(FO)を減
算しさらに前記フィルタ(FI)の周波数偏差(ΔF)
を減算したものに等しい、請求項1記載の回路装置。 - 【請求項4】 第2の周波数発生器(PLL2)により
生成される信号の第2の発振周波数(LO2)は、目標
周波数(FO)と周波数偏差(ΔF)の和に等しい、請
求項2または3記載の回路装置。 - 【請求項5】 前記フィルタ(FI)はバンドパスフィ
ルタであり、前記周波数偏差(ΔF)は該バンドバスフ
ィルタ(FI)の実際の中心周波数と該バンドパスフィ
ルタ(FI)の目標中心周波数(FO)の差である、請
求項1から4のいずれか1項記載の回路装置。 - 【請求項6】 前記フィルタ(FI)はハイパスフィル
タまたはローパスフィルタであり、前記周波数偏差(Δ
F)は該フィルタの実際の3dB遮断周波数と目標3d
B遮断周波数との偏差である、請求項1から4のいずれ
か1項記載の回路装置。 - 【請求項7】 前記フィルタ(FI)は帯域消去フィル
タであり、前記周波数偏差(ΔF)は該フィルタの実際
の共振周波数と目標共振周波数との偏差である、請求項
1から4のいずれか1項記載の回路装置。 - 【請求項8】 前記周波数偏差(ΔF)は、製造に起因
する周波数偏差(ΔF1)と温度に依存する周波数偏差
(ΔF2)の和である、請求項1から7のいずれか1項
記載の回路装置。 - 【請求項9】 前記フィルタ(FI)はセラミック基板
である、請求項1から8のいずれか1項記載の回路装
置。 - 【請求項10】 前記フィルタ(FI)はタンタル酸リ
チウム基板である、請求項1から8のいずれか1項記載
の回路装置。 - 【請求項11】 フィルタを備えた回路装置の作動方法
において、 受信周波数(FE)をもつ信号と第1の発振周波数(L
O1)をもつ信号を第1のミキサ(MI1)で混合して
中間周波信号(ZF)を生成するステップと、 該中間周波信号(ZF)を、特性周波数と目標周波数
(FO)との周波数偏差(ΔF)をもつフィルタ(F
I)でフィルタリングするステップと、 フィルタリングされた中間周波信号(ZF)を第2の発
振周波数(LO2)をもつ信号と第2のミキサ(MI
2)で混合するステップと、 周波数偏差(ΔF)を表す信号を、第1の発振周波数を
もつ信号を生成する第1の周波数発生器(PLL1)と
第2の発振周波数をもつ信号を生成する第2の周波数発
生器(PLL2)とへ供給するステップを有することを
特徴とする、 フィルタを備えた回路装置の作動方法。 - 【請求項12】 前記第1の発振周波数(LO1)をも
つ信号を式LO1=FE+FO+ΔFまたは式LO1=
FE−FO−ΔFに従い生成し、前記第2の発振周波数
(LO2)を式LO2=FO+ΔFに従い生成し、ここ
でLO1は第1の発振周波数(LO1)、LO2は第2
の発振周波数(LO2)、FEは受信周波数(FE)、
FOは目標周波数(FO)、ΔFは周波数偏差(ΔF)
である、請求項11記載の方法。 - 【請求項13】 前記周波数偏差(ΔF)において製造
に起因する成分(ΔF1)を標準温度において、前記第
1のミキサの第1の入力側に種々の周波数の信号を連続
的に印加し前記第2のミキサの出力側で振幅スペクトル
を測定することにより測定する、請求項12記載の方
法。 - 【請求項14】 前記周波数偏差(ΔF2)において温
度に依存する成分を、温度センサ(TS)において周囲
温度を検知し、温度センサ(TS)において該周囲温度
に対応づけられた温度信号(T)を形成し、該温度信号
(T)をマイクロプロセッサ(MP)に供給し、該マイ
クロプロセッサ(MP)において前記温度信号に対応づ
けられた周波数偏差(ΔF2)を形成することにより求
め、 前記の製造に起因する周波数偏差(ΔF1)と温度に起
因する周波数偏差(ΔF2)の加算により周波数偏差
(ΔF)を計算する、 請求項13記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
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EP00106267.8 | 2000-03-22 | ||
EP00106267A EP1137178A1 (de) | 2000-03-22 | 2000-03-22 | Schaltungsanordnung mit einem Filter und Verfahren zum Betrieb einer Schaltungsanordnung mit einem Filter |
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