JP2002158596A - 受信機フロントエンド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】信号波よりはるかに高レベルの帯域外不要波が
受信入力端に入力されても、受信特性の著しい劣化がな
い受信機フロントエンドを提供する。 【解決手段】この受信機フロントエンドは、受信入力端
１１あるいは低雑音増幅器２の入力端において一定レベ
ル以上の不要波が入力されていると判断される場合に
は，上記不要波を大きく減衰させるＢＲＦ６をＢＰＦ１
と低雑音増幅器２との間に挿入する。また、一定レベル
以上の前記不要波が入力されていないと判断される場合
には，信号波をＢＲＦ６からバイパスさせて低雑音増幅
器２に供給する。上述した信号路の切替部は、ＢＰＦ１
に接続された分岐器３，分岐器３の結合路から不要波を
供給される低雑音増幅器７，不要波を通過させるＢＰＦ
８，ＢＰＦ８を通過した不要波を検波する検波器９，及
び検波器９の出力に応じてスイッチＳＷ４及びＳＷ５の
切替を行うＳＷ制御器１０からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は高周波数信号を受信
する受信機の受信機フロントエンド（信号波の受信機入
力部の意）に関し、特に携帯電話システムの基地局用受
信機に好適な受信機フロントエンドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の携帯電話システムは与えられた周
波数を有効活用するためにセルラー方式をとることが多
い。しかし、携帯電話システムなどの移動電話システム
に与えられる周波数チャネルは過密状態にあり、別のシ
ステムの信号波が不要波（干渉波）として携帯電話シス
テムの基地局用受信機に信号波と同時に入力されること
は珍しくない。以下、従来技術による携帯電話システム
の基地局用受信機の受信機フロントエンドについて、図
４に示した従来技術による受信機フロントエンドのブロ
ック図を参照して説明する。

【０００３】基地局アンテナ（図示せず）からの受信入
力は、受信機フロントエンドの受信入力端１１に供給さ
れる。上記受信入力は、この基地局に携帯電話機から入
力される信号波に加えて、ＲＣＲ−ＳＴＤ−２８規格の
ＰＨＳ端末等が送信する予め知ることができる近傍周波
数（あるいは隣接チャネル）の不要波（帯域外不要波）
あるいは干渉波を含むことがある。そこで、この受信機
フロントエンドでは、帯域内の信号である上記信号波だ
けを損失少なく通過させ，帯域外の不要波を抑圧する
（減衰量多く通過させる）ＢＰＦ（帯域通過フィルタ）
１を受信入力端１１に続けて初段に配置している。ＢＰ
Ｆ１を通過した信号波は、低雑音（雑音指数約３ｄＢ）
の初段増幅器であり，且つ比較的広帯域の低雑音増幅器
２によって所要のレベルまで増幅される。しかし、図４
の構成では、強い帯域外不要波が入力されると、この不
要波がＢＰＦ１では十分に抑圧されず、過大な不要波が
低雑音増幅器２に入力される。この結果、一般に３次混
変調歪みに対するインターセプト点の低い（入出力特性
の１ｄＢ抑圧点に対して＋１０ｄＢ程度，１ｄＢ抑圧点
が＋２０ｄＢｍでは＋３０ｄＢｍ程度）低雑音増幅器２
は、飽和特性に起因する３次混変調波等の変調性雑音を
受信出力端１２Ａに発生し、受信特性の著しい劣化さら
には信号波の受信不能状態に陥ることになる。

【０００４】この防止対策として、図４の構成において
帯域外抑圧特性がさらに大きいＢＰＦ１を使用すると、
上記変調性雑音は緩和される。しかし、この種のＢＰＦ
は、一般に通過損失が大きいため、受信機としての雑音
指数特性が劣化するという問題が新たに生じる。なお、
特開平６−１３２８３８号公報には、不要波が存在しな
いときには上述したと同様の帯域外抑圧特性が十分に大
きいＢＰＦをバイパスさせ、不要波がある時には上記Ｂ
ＰＦを挿入する帯域外干渉波除去装置が開示されてい
る。

【０００５】また、近年においてはＷ−ＣＤＭＡ（広帯
域符号分割多元接続）方式の携帯電話システムが開発さ
れてきている。Ｗ−ＣＤＭＡ方式の基地局用受信機に
は、他のデジタル方式の携帯電話システムよりさらに低
レベルの信号波が入力されることになり、信号波よりは
るかに高レベルと見なされることになる上記不要波の入
力によって低雑音増幅器１が発生する３次混変調波等，
変調性雑音による受信特性の劣化はさらに深刻な問題と
なる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したとおり従来技
術による受信機フロントエンドは、信号波よりはるかに
高レベルの不要波が基地局受信機の受信入力端に入力さ
れると、低雑音増幅器の飽和に起因する３次混変調波等
の変調性雑音を発生し、受信特性の著しい劣化さらには
信号波の受信不能状態に陥るという問題があった。

【０００７】従って本発明の目的は、上述した従来技術
の欠点を解消し、信号波よりはるかに高レベルの近傍周
波数の不要波が受信入力端に入力されても変調性雑音を
軽減して良好な信号波の受信ができると共に，近傍周波
数不要波のレベルが小さい場合には雑音指数を低くする
ことができる受信機フロントエンドを提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による受信機フロ
ントエンドは、受信入力端に受けた信号のうちの所定帯
域内の信号波を損失少なく通過させると共に前記所定帯
域外の不要波を減衰量多く通過させる第１のＢＰＦと、
前記第１のＢＰＦを通過した信号を低雑音増幅する第１
の低雑音増幅器とを備える受信機フロントエンドにおい
て、前記第１の低雑音増幅器の入力端において一定レベ
ル以上の前記不要波が入力されていると判断される場合
には，前記不要波の信号を大きく減衰させるＢＲＦを前
記第１のＢＰＦと前記第１の低雑音増幅器との間に挿入
するＢＲＦ挿入手段を備えることを特徴とする。

【０００９】前記受信機フロントエンドは、一定レベル
以上の前記不要波が入力されていない判断される場合に
は，前記信号波を前記ＢＲＦからバイパスさせて前記第
１の低雑音増幅器に供給するＢＲＦバイパス手段を備え
る構成をとることができる。

【００１０】該受信機フロントエンドは、前記第１のＢ
ＰＦを通過した信号を前記第１の低雑音増幅器側に多く
供給する分岐器と、前記分岐器からの信号を前記第１の
低雑音増幅器に供給するに際して，直列接続された二つ
のスイッチを通る第１の信号路と前記ＢＲＦを前記二つ
のスイッチにはさんで通過させる第２の信号路とを選択
する信号路選択手段とを備える構成をとることができ
る。

【００１１】該受信機フロントエンドは、前記信号路選
択手段が、前記分岐回路からの信号を低雑音増幅する第
２の低雑音増幅器と、予め予想されている周波数の前記
不要波の信号を減衰量少なく通過させる第２のＢＰＦ
と、前記第２のＢＰＦを通過した信号のレベルを検出す
る検波器と、前記信号のレベルが予め定めたしきい値以
下であれば前記第１の信号路を選択し，前記しきい値よ
り大きければ前記第２の信号路を選択するスイッチ制御
器とを備える構成をとることができる。

【００１２】前記受信機フロントエンドは、前記信号波
が携帯電話システムの基地局受信機が受信すべき信号で
あり、前記不要波が、ＰＨＳ端末が送信する信号である
構成をとることができる。

【００１３】該受信機フロントエンドは、前記ＰＨＳ端
末から前記受信入力端に受信した信号のレベルが、前記
基地局受信機が受信すべき信号より９０ｄＢ以上大きい
場合に，前記信号路選択手段が前記第２の信号路を選択
する構成をとることができる。

【００１４】［作用］本発明による受信機フロントエン
ドは、携帯電話システムの基地局用受信機の受信機フロ
ントエンドである場合、携帯電話機からの送信信号を受
信し、近傍周波数あるいは隣接チャネルの信号である帯
域外不要波を抑圧して雑音付加を抑え、規定のレベルま
で増幅する機能を有する。高性能の受信機フロントエン
ドは、帯域外不要波の抑圧を高めると共に雑音指数を低
く抑えることを同時に満足しなければならない。上記２
種の性能は通常相反する性能である。受信機フロントエ
ンドに強い帯域外不要波が入力されると、過大な信号が
低雑音増幅器に入力され、低雑音増幅器の飽和特性に起
因する変調性雑音が発生し、受信特性が著しく劣化す
る。ＢＰＦによって帯域外抑圧特性を大きくすると，上
記変調性雑音は緩和されるが，信号波の通過損失が増加
し、受信機フロントエンドの雑音指数が劣化する。本発
明による受信機フロントエンドは、前記２種の性能を受
信入力の状況，つまり帯域外不要波のレベルの大小に応
じて、信号波の信号路を自動的に切り替え（あるいは選
択し）、常に最良の信号波受信ができることを可能にす
る構成をとることを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。

【００１６】図１は本発明による受信機フロントエンド
の実施の形態を示すブロック図である。図２は図１の受
信機フロントエンドに用いた複数のフィルタの特性例を
示す図である。また、図３は本発明に係わる受信機フロ
ントエンドの信号レベルダイアグラムの一例を示す図で
ある。

【００１７】図１を参照すると、この受信機フロントエ
ンドは例えば携帯電話システムの携帯電話機から基地局
受信機のアンテナ（図示せず）が受信した高周波数の信
号波及び帯域外不要波（以下、両者を併せて信号と記述
する）を受信入力端１１に受ける。なお、上記携帯電話
システムは、Ｗ−ＣＤＭＡ方式の使用を想定している。
上記信号は帯域外不要波を抑圧するＢＰＦ（バンドパス
フィルタ）１を通って分岐器３に供給される。分岐器３
は、結合度−２０ｄＢ程度の方向性結合器が利用でき、
信号が多く分配される主信号路からの信号波はスイッチ
（ＳＷ）４に，上記結合度で減衰された結合路からの信
号は上述した低雑音増幅器２と雑音指数がほぼ同じ低雑
音増幅器７の入力端に供給される。

【００１８】ＳＷ４に供給された信号は、ＳＷ５を通過
して低雑音増幅器２の入力端に至る第一の信号路と、Ｓ
Ｗ４からＢＲＦ（バンドリジェクションフィルタ）ｂと
ＳＷ５とを通過して低雑音増幅器２の入力端に至る第二
の信号路とのいずれかをとりうる。この信号路の選択
（切替）は、スイッチ（ＳＷ）制御器１０によって行わ
れる。ＳＷ５を通過した信号は、低雑音増幅器２によっ
て約３０ｄＢ増幅されて受信出力端１２に出力される。
この信号出力は、基地局受信機の後段回路，例えば信号
波を中間周波数信号に変換する周波数変換器に供給され
る。

【００１９】上記第一の信号路は、信号中の不要波のレ
ベルが所定レベル以下の場合（出力端における不要波レ
ベルが低雑音増幅器２の飽和レベルより相当低い場合）
に利用される。この場合には不要波のレベルが低いの
で、低雑音増幅器２における信号波と不要波との３次混
変調歪みによる雑音の発生を無視することができる。こ
の第一の信号路はＢＲＦ６を通らないので、信号波はＢ
ＲＦ６による大きな通過損失（図２参照）を避けること
ができ、この受信機フロントエンドの雑音指数の劣化は
分岐器３，ＳＷ４及びＳＷ５の追加挿入による通過損失
の１ｄＢ程度にとどまる。

【００２０】一方、上記第二の信号路は、信号中の不要
波のレベルが上記所定レベルより大きい場合（出力端に
おける不要波レベルが低雑音増幅器２の飽和レベルに相
当近い場合）に利用される。この場合には不要波のレベ
ルが高いので、低雑音増幅器２における信号波と不要波
との３次混変調歪みによる雑音の発生を阻止あるいは軽
減する必要がある。そこで、本実施の形態では、信号を
ＢＲＦ６を通して低雑音増幅器２に供給する。ＢＲＦ６
は予め予測できる不要波の周波数において大きな減衰量
を有する。図２を参照すると、ＢＲＦ６は１９００ＭＨ
ｚに存在する不要波に対して３０ｄＢの減衰量を有す
る。ＢＲＦ６を通過させることによって信号中の不要波
レベルが大きく減少し、低雑音増幅器２における信号波
と不要波との３次変調歪みによる雑音の発生を大きく減
少させることができ、変調性雑音特性の発生が無視でき
るようになる。但し、ＢＲＦ６の通過損失が５ｄＢある
ので，その分と分岐器３，ＳＷ４及びＳＷ５の通過損失
１ｄＢを合わせた６ｄＢだけ受信機フロントエンドの雑
音指数が劣化する。しかし、受信機フロントエンドの雑
音指数には余裕があり、上記雑音指数の劣化が信号波の
復調等に支障をきたす恐れは殆どない。

【００２１】上記第一の信号路と上記第二の信号路との
ルート切り替えを自動的に行うための回路が、分岐器３
の結合路から出力された信号の回路である。分岐器３の
結合路から低雑音増幅器７の入力端に供給された信号
は、低雑音増幅器７で増幅された後、予め想定された不
要波の周波数にパスバンドが設定されたＢＰＦ８によっ
て信号波を阻止し，不要波のみを比較的損失少なく通過
させる。ＢＰＦ８から出力された不要波は検波器９に供
給され、検波器９は不要波のレベルを検出する。検出さ
れた不要波のレベル信号はＳＷ制御器１０に供給され
る。

【００２２】ＳＷ制御器１０は、上記所定レベルに対応
する不要波の検出レベルをしきい値としてＳＷ４及びＳ
Ｗ５の切替判断を行う。つまり、上記検出レベルが上記
しきい値以上の場合には、ＳＷ制御器１０は分岐器３か
らの信号が上記第二の信号路を通るようにＳＷ４及びＳ
Ｗ５を切り替える。一方、上記検出レベルが上記しきい
値より小さい場合には、ＳＷ制御器１０は分岐器３から
の信号が上記第二の信号路を通るようにＳＷ４及びＳＷ
５を切り替える。ＳＷ制御器１０は常に動作しており、
不要波の出現，消滅に従って自動的に動作を続ける。

【００２３】次に図１に示した受信機フロントエンドの
具体例について説明する。

【００２４】図２を参照すると、上記信号波の周波数は
１９２２．５ＭＨｚであり、受信入力端１１への標準入
力レベルは−１１５ｄＢｍである。一方、上記不要波
は、周波数は１９００ＭＨｚであり、受信入力端１１へ
の最大入力レベルは＋１５ｄＢｍ程度である。ＢＰＦ１
は、この受信機フロントエンドにおける信号波帯域であ
る１９２０ＭＨｚ〜１９４０ＭＨｚの通過帯域を有し、
この帯域の通過損失は１ｄＢ，不要波の周波数での減衰
量は３１ｄＢである。ＢＲＦ６は、１９００ＭＨｚ±
２．５ＭＨｚにおいて３０ｄＢの減衰量を持ち、上記信
号波帯域において５ｄＢの通過損失を有する。つまり、
上記第１の信号路が選択されると，不要波の減衰量が信
号波の減衰量より３０ｄＢしか多くないのに対し、上記
第２の信号路が選択されると，不要波の減衰量が信号波
の減衰量に対して（３０−５）＝２５ｄＢ増し，合計で
不要波の減衰量が信号波の減衰量より５５ｄＢ多くなる
ことになる。上記第一の信号路と上記第二の信号路との
ルート切り替え（選択）回路に使われるＢＰＦ８は、通
過帯域が１９００ＭＨｚ±５ＭＨｚの狭帯域フィルタが
使われている。通過損失は２０ｄＢである。

【００２５】図３を参照すると、図１の構成及び図２の
フィルタ諸元を基に作成した信号波レベル及び不要波レ
ベルが示されている。なお、チェックポイントにおける
２（Ｉ），３（Ｏ）の符号は、最初の数字が構成要素の
符号を示し、括弧内のＩは入力端，Ｏは出力端を示して
いる。

【００２６】まず、不要波レベルについて説明すると、
受信入力端１１に＋１５ｄＢｍの不要波が入力され、Ｓ
Ｗ４の出力端までは第１の信号路，第２の信号路とも同
レベルの−１６ｄＢｍ程度である。しかし、その後，第
１の信号路を通ると目立った通過損失はなく、利得３０
ｄＢの低雑音増幅器２の出力端での不要波レベルは＋１
４ｄＢｍとなる。このレベルは従来例である図４のレベ
ル（図中に破線で示している）と殆ど同じであり、低雑
音増幅器２の出力端において信号波の復調等に支障をき
たすほどの変調性雑音を発生する。

【００２７】一方、，第２の信号路は、ＳＷ４の出力端
からＢＲＦ６を通ることにより、低雑音増幅器２の出力
端での不要波レベルはほぼ最大で−１７ｄＢｍになる。
つまり、第２の信号路を通った不要波のレベルは、低雑
音増幅器２のインターセプト点レベル＋３０ｄＢｍより
はるかに小さく、信号波と不要波との３次混変調を主と
する変調性雑音の発生は無視できる程度である。

【００２８】不要波は上述した信号切替（選択）回路に
も通される。ＢＰＦ１を３１ｄＢの損失で通過した不要
波は分岐器３によってさらに２０ｄＢの損失を受けて低
雑音増幅器７に供給される。低雑音増幅器７は供給され
た不要波を５０ｄＢ増幅して検波器９に供給する。な
お、低雑音増幅器７は、例えば低雑音増幅器７を低雑音
増幅器２に代え，ＢＲＦ８の後段に利得２０ｄＢの増幅
器を設ける等して、分割配置しても良い。受信入力端１
１に＋１５ｄＢｍの不要波が入力された場合、検波器９
には−６ｄＢｍの不要波が供給される。いま、この受信
機に有害となる変調性雑音の発生する限界レベル（不要
波判別レベル）を受信入力端１１において−１５ｄＢｍ
（ほぼ最大入力レベルから３０ｄＢダウン）とすると、
検波器９では入力不要波レベル−３６ｄＢｍを不要波し
きい値レベルとする。なお、この例では、不要波レベル
が信号波レベルの＋１００ｄＢの場合を不要波判別レベ
ルとしているが、＋９０ｄＢ程度でも出力信号波の劣化
は少ない。

【００２９】検波器９は不要波の検波出力を適切なレベ
ルまで増幅してＳＷ制御器１０に送る。ＳＷ制御器１０
は、検波器９から供給された不要波の検波出力が不要波
しきい値レベルを越えていると，信号波がＢＲＦ６を通
るようにスイッチ４及び５を切替制御し、不要波の検波
出力が不要波しきい値レベル以下であれば，信号波が直
結されたスイッチ４及び５を通るよう切替制御する。Ｓ
Ｗ制御器１０が上述の通り第１の信号路と第２の信号路
とを切り替えることにより、図１の受信機フロントエン
ドは帯域外不要波のレベルの大小に応じて、常に最良の
信号波受信ができるという効果が生じる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明による受信機
フロントエンドは、受信信号中の帯域外不要波のレベル
に応じて、信号波の通る信号路を自動的に切り替えるの
で、常に最良の受信特性を得る構成をとることができる
という効果がある。つまり、過大な帯域外不要波が無い
場合は雑音指数特性の良い受信機フロントエンドを構成
し、受信特性が著しく劣化するような過大な帯域外不要
波が入力されると、帯域外不要波のレベルを抑圧して雑
音指数特性のみ若干劣化するに留まる受信機フロントエ
ンドを構成し、この受信機フロントエンドを含む受信機
の受信機能を継続して動作させることができるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による受信機フロントエンドの実施の形
態を示すブロック図である。

【図２】図１の受信機フロントエンドに用いた複数のフ
ィルタの特性例を示す図である。

【図３】本発明に係わる受信機フロントエンドの信号レ
ベルダイアグラムの一例を示す図である。

【図４】従来技術による受信機フロントエンドのブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１，８ ＢＰＦ ２，７ 低雑音増幅器 ３ 分岐器 ４，５ スイッチ（ＳＷ） ６ バンドリジェクションフィルタ（ＢＲＦ） ９ 検波器 １０ ＳＷ制御器 １１ 受信入力端 １２，１２Ａ 受信出力端

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 受信入力端に受けた信号のうちの所定帯
   域内の信号波を損失少なく通過させると共に前記所定帯
   域外の不要波を減衰量多く通過させる第１のＢＰＦと、
   前記第１のＢＰＦを通過した信号を低雑音増幅する第１
   の低雑音増幅器とを備える受信機フロントエンドにおい
   て、 前記第１の低雑音増幅器の入力端において一定レベル以
   上の前記不要波が入力されていると判断される場合に
   は，前記不要波を大きく減衰させるＢＲＦを前記第１の
   ＢＰＦと前記第１の低雑音増幅器との間に挿入するＢＲ
   Ｆ挿入手段を備えることを特徴とする受信機フロントエ
   ンド。
2. 【請求項２】 一定レベル以上の前記不要波が入力され
   ていないと判断される場合には，前記信号波を前記ＢＲ
   Ｆからバイパスさせて前記第１の低雑音増幅器に供給す
   るＢＲＦバイパス手段を備えることを特徴とする請求項
   １記載の受信機フロントエンド。
3. 【請求項３】 前記第１のＢＰＦを通過した信号を前記
   第１の低雑音増幅器側に多く供給する分岐器と、前記分
   岐器からの信号を前記第１の低雑音増幅器に供給するに
   際して，直列接続された二つのスイッチを通る第１の信
   号路と前記ＢＲＦを前記二つのスイッチにはさんで通過
   させる第２の信号路とを選択する信号路選択手段とを備
   えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の受信
   機フロントエンド。
4. 【請求項４】 前記信号路選択手段が、前記分岐回路か
   らの信号を低雑音増幅する第２の低雑音増幅器と、予め
   予想されている周波数の前記不要波の信号を減衰量少な
   く通過させる第２のＢＰＦと、前記第２のＢＰＦを通過
   した信号のレベルを検出する検波器と、前記信号のレベ
   ルが予め定めたしきい値以下であれば前記第１の信号路
   を選択し，前記しきい値より大きければ前記第２の信号
   路を選択するスイッチ制御器とを備えることを特徴とす
   る請求項３記載の受信機フロントエンド。
5. 【請求項５】 前記信号波が、携帯電話システムの基地
   局受信機が受信すべき信号であり、 前記不要波が、ＰＨＳ端末が送信する信号であることを
   特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の受信機フロ
   ントエンド。
6. 【請求項６】 前記ＰＨＳ端末から前記受信入力端に受
   信した信号のレベルが、前記基地局受信機が受信すべき
   信号より９０ｄＢ以上大きい場合に，前記信号路選択手
   段が前記第２の信号路を選択することを特徴とする請求
   項５記載の受信機フロントエンド。