JP2004289644A - 受信回路及び受信装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】汎用性が高く、小型化を実現した受信回路及び受信装置を提供することである。
【解決手段】受信回路１０３において、入力された信号の所定の周波数帯を増幅するＲＦアンプ１０４と、ＲＦアンプにて増幅された信号とローカル信号とを入力し、これら信号を混合して中間周波数信号に変換するミキサ１０５と、ミキサ１０５から出力される中間周波数信号の濾過を行うＩＦフィルタ１０７と、ＩＦフィルタ１０７が出力する中間周波信号を帯域増幅するＩＦアンプ１１０と、ＩＦアンプ１１０から出力された信号を入力して復調処理を行い、受信回路１０３の外部にその一部が設けられた復調回路１１４と、を有するようにしてある。
【選択図】 図１
【解決手段】受信回路１０３において、入力された信号の所定の周波数帯を増幅するＲＦアンプ１０４と、ＲＦアンプにて増幅された信号とローカル信号とを入力し、これら信号を混合して中間周波数信号に変換するミキサ１０５と、ミキサ１０５から出力される中間周波数信号の濾過を行うＩＦフィルタ１０７と、ＩＦフィルタ１０７が出力する中間周波信号を帯域増幅するＩＦアンプ１１０と、ＩＦアンプ１１０から出力された信号を入力して復調処理を行い、受信回路１０３の外部にその一部が設けられた復調回路１１４と、を有するようにしてある。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、受信回路及び受信装置に関し、特に、微弱無線器として使用可能な受信回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
キーレスエントリーシステムや簡易データ通信などといった微弱無線器に使用される受信回路は、一般的に無線周波数（以下、ＲＦとも記す）は３１５ＭＨｚ付近もしくはそれ以下であり、例えば、ＲＦが３１５ＭＨｚの場合には、中間周波数（以下、ＩＦとも記す）としては４５５ｋＨｚと１０．７ＭＨｚが使用される事が多い。中間周波数が４５５ｋＨｚや１０．７ＭＨｚと比較的高い場合、中間周波フィルタや検波回路として半導体チップに外付けでセラミックフィルタや検波コイルといった部品を使用し、この部品を変えることによって所望の特性を実現していた。
【０００３】
しかし、外付けの部品が大きい、価格が高いなどといった問題があった。ＩＦフィルタにはセラミックフィルタを使用し、ＦＭ検波回路の移相回路には検波コイルを使用する。セラミックフィルタにはＩＦ周波数４５５ｋＨｚ用の帯域幅が狭い（±５ｋＨｚ〜±１５ｋＨｚ）ものとＩＦ周波数１０．７ＭＨｚ用の帯域幅が広い（±５０ｋＨｚ〜±１５０ｋＨｚ）ものがある。価格はチップ部品と比較するとかなり高価でサイズも大きい。特にＩＦ周波数４５５ｋＨｚ用のセラミックフィルタはサイズが大きい。チップ部品の高さは１ｍｍ以下であるが、リードタイプセラミックフィルタの高さは８ｍｍ程度であり、チップタイプセラミックフィルタの高さは３ｍｍ程ある。また、検波コイルのサイズも大きく、従来回路は、低コスト、低背化には向かなかった。
【０００４】
一方、中間周波数が１００ｋＨｚなど低い場合は、ＩＦフィルタを内蔵できる場合があり、この場合には、ＩＦフィルタの出力には中間周波信号を検出し、ＩＦフィルタの出力信号が所定のレベルになるようイメージリジェクションミキサの利得を制御するＡＧＣ回路が接続される場合がある。（例えば、特許文献１参照。）。また、ＩＦフィルタの中心周波数を中間周波信号と等しく、移相回路の位相差を中間周波において９０度とする調整回路を備えるものもある（例えば、特許文献２参照。）。しかし、バンドパスフィルタ特性であるＩＦフィルタの帯域幅を変更することが困難なため、用途、性能に応じた半導体チップの設計が必要となり汎用性がないという課題もあった。
【０００５】
【特許文献１】
特開平０８−０７９１２５号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開平０８−０７０２６１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、その目的は、汎用性が高く、小型化を実現した受信回路及び受信装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本願発明の一態様によれば、入力された信号とローカル信号とを入力し、これら信号を混合して中間周波数信号に変換するミキサと、前記ミキサから出力される中間周波数信号の濾過を行うＩＦフィルタと、前記ＩＦフィルタが出力する中間周波信号を帯域増幅するＩＦアンプと、前記ＩＦアンプから出力された信号を入力して復調処理を行い、この受信回路の外部にその一部が設けられた復調回路と、を有することを特徴とする受信回路が提供される。
【０００９】
また、本願発明の一態様によれば、外部から無線信号を受信するアンテナと、前記アンテナから受信された無線信号のイメージ除去、妨害波除去を行い、特定の周波数帯を出力するＲＦフィルタと、前記ＲＦフィルタから出力された信号の所定の周波数帯を増幅するＲＦアンプと、前記ＲＦアンプにて増幅された信号とローカル信号とを入力し、これら信号を混合して中間周波数信号に変換するミキサと、前記ミキサから出力される中間周波数信号の濾過を行うＩＦフィルタと、前記ＩＦフィルタが出力する中間周波信号を帯域増幅するＩＦアンプと、前記ＩＦアンプから出力された信号を入力して復調処理を行い、この受信回路の外部にその一部が設けられた復調回路と、を有することを特徴とする受信装置が提供される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明に係る受信回路及び受信装置の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明に係る微弱無線器の受信装置の第１の実施形態を示す図面である。この受信装置は、外部からの無線信号を受信するアンテナ１０１と、アンテナ１０１から受信された無線信号のイメージ、妨害波を除去し、特定の周波数帯の信号を出力するＲＦフィルタ１０２と、このＲＦフィルタ１０２でイメージ除去された無線信号を入力して復調処理を行う受信回路１０３と、を有する。受信回路１０３は、入力された信号の所定の周波数帯を増幅するＲＦアンプ１０４と、ＲＦアンプ１０４にて増幅された信号とローカル信号とを入力し、これら信号を混合して中間周波数信号に変換するミキサ１０５と、ミキサ１０５から出力される中間周波数信号の濾過を行うＩＦフィルタ１０７と、ＩＦフィルタ１０７が出力する中間周波信号を帯域増幅するＩＦアンプ１１０と、ＩＦアンプ１１０から出力された信号を入力して復調処理を行い、この受信回路１０３の外部にその一部が設けられた復調回路１１４と、を有する。ここで、受信回路１０３は１つの半導体チップで実現するようにしてもよい。また、上記の「外部」とは、例えば、この受信回路が１つの半導体チップで実現されている場合には、その半導体チップとは一体的に製造されるのではなく、別に製造がなされ、後に結合されることでその機能を発揮することを意味する。
【００１２】
ＲＦアンプ１０４は、ＲＦフィルタ１０２でイメージ除去、妨害波除去された無線信号を入力し、特定の周波数帯を増幅する。ミキサ１０５は、このＲＦアンプ１０４の出力する信号と、受信回路には含まれないローカル信号発生部１０６が出力するローカル信号を入力する。そして、このミキサ１０５は、これら入力信号を混合して中間周波数信号に変換する。ここで、このミキサ１０５には、所望の中間周波数のイメージ信号を消去するイメージリジェクションミキサ若しくはイメージキャンセルミキサが含まれる。また、ローカル信号発生部１０６は水晶発振器が含まれる。このローカル信号発生部１０６は、受信回路に含まれるか否かを問わない。すなわち、ローカル信号発生部１０６は、受信回路内部に設けても外部に設けても良い。同様に、ローカル信号発生部１０６は、受信回路１０３に含まれるか否かを問わない。また、ミキサ１０５としてイメージリジェクションミキサを使用することにより、イメージ妨害特性が改善され、受信感度の良好な受信回路が実現される。
【００１３】
図２は、本実施形態に係るミキサ１０５として使用したイメージリジェクションミキサのイメージ抑圧特性を示す図表である。ＩＦの移相器には１次オールパスフィルタを用いた。仮にイメージ信号抑圧比が−２０ｄＢ以上余裕をとる必要があるとした場合、中間周波数を１００ｋＨｚとするとミキサ使える周波数範囲は５０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚである。
【００１４】
次に、ＩＦフィルタ１０７について説明する。ＩＦフィルタ１０７は、ミキサ１０５が出力する中間周波数信号をさらに濾過を行い、特定の周波数帯の信号を出力する。本実施形態では、受信チャネルの信号だけが通過され、受信チャネル以外の信号は阻止される。ここで、本実施形態このＩＦフィルタ１０７は図１に示す通り、受信回路１０３内に設けられたバッファアンプ１０８と受信回路１０３の外に設けられた外付け回路１０９とを有する。しかし、これには限られず回路１０９を内部に設けても実施は可能である。
【００１５】
図３は、本実施形態のＩＦフィルタ１０７、及びＩＦアンプ１１０を示す図であり、特に、本実施形態の外付け回路１０９の回路構成を示した。図示の如く、この外付け回路１０９は、抵抗Ｒ１，Ｒ２と、キャパシタＣ１，Ｃ２，Ｃ３とを有する。本実施形態の受信装置においては、これら抵抗及びキャパシタは外付けの部品、すなわち、この受信回路１０３の外部に設けられたものである。上記の「外部」とは、例えば、この受信回路が１つの半導体チップで実現されている場合には、その半導体チップとは一体的に製造されるのではなく、別に製造がなされ、後に結合されることでその機能を発揮することを意味する。
【００１６】
本実施形態のＩＦフィルタ１０７は２次ローパスフィルタと１次ハイパスフィルタとしたバンドパスフィルタを有する。このように、例えば、周波数精度が必要な場合には、ローパスフィルタを外付けにして、この外付け回路１０９の抵抗の抵抗値及びキャパシタの容量を制御することで、フィルタを行う周波数帯の制御を行うことが出来る。言い換えれば、制御可能な部分を外付けにすることで、受信回路自体の設計を変更することなく仕様を変更することができる。これによって、用途に合わせた受信回路の設計をすることなく、汎用性の高い受信回路が実現できる。一方、外付け回路以外の部分、即ち本実施形態ではバッファアンプ１０８は制御を行う必要がない。このように制御が必要のない部品は受信回路に含めることで外付け回路の小型化を実現することができる。一方、外付け回路の機能を小さくすることで受信装置全体の小型化を実現することができる。また、従来技術のように、高価なセラミックフィルタを用いる必要がないので、低コスト化を図ることが出来る。さらに、キャパシタが半導体チップに外付けであるためキャパシタの容量値を大きく、ノイズ源である抵抗の値を小さくすることができるため、ＩＦフィルタの感度を良することができる。
【００１７】
図４は、図３に示したＩＦフィルタ１０７の周波数特性例を示した図表である。中間周波数、帯域幅はＩＦフィルタの周波数精度を考慮し決定されることが好ましい。ここで、周波数精度が必要な場合には、２次ローパスフィルタは周波数精度が必要なため外付け抵抗、キャパシタを使用し、１次ハイパスフィルタは周波数精度がそれほど必要ないため半導体チップ内蔵の抵抗を使用する。ここで、通常使用する外付け抵抗、キャパシタの精度をそれぞれ±２％、±５％と仮定し、中間周波数を１００ｋＨｚとすると２次ローパスフィルタの周波数精度は±７ｋＨｚ計算できる。よって帯域幅の４分の１の周波数ずれを許容できるとすると帯域幅は±３０ｋＨｚ以上にすればよい。一方、帯域幅を狭くしたい場合は中間周波数を下げるようにすればよい。
【００１８】
次に、ＩＦアンプ１１０について説明する。このＩＦアンプ１１０は、ＩＦフィルタ１０７の出力信号を入力して特定の周波数帯の信号を増幅して出力するためのものである。本実施形態に係るＩＦアンプ１１０では図１に示す如く、ＩＦアンプ１１１と、ＩＦフィルタ１１２と、ＩＦアンプ１１３と、を有する。このように本実施形態では、複数のＩＦアンプを用いたがこれに限られるものではない。本実施形態のようにＩＦフィルタ１０７及びＩＦアンプ１１１にＩＦフィルタ１１２を内蔵することにより、妨害特性の良好な受信回路が実現できる。
【００１９】
図５は、本実施形態に係るＩＦアンプ１１０の回路図を示す図である。このＩＦアンプ１１０は、アンプ１２０，１２２，１２５，１２７，１３０，及び１３２と、ローパスフィルタ１２１，１２３，１２６，１２８，１３１，及び１３３と、ハイパスフィルタ１２４，及び１２９と、を有する。このＩＦアンプ１１０では、受信チャネルより遠い妨害波を落とすためＩＦアンプにフィルタ機能をもたせている。本実施形態ではアンプとして差動増幅器で構成し、差動増幅器の入出力に抵抗、キャパシタで構成したローパスフィルタ、ハイパスフィルタを入れバンドパスフィルタとしている。ローパスフィルタは高域の周波数成分を落とす必要から数を多くしている。一方、ハイパスフィルタはフィルタの遮断周波数が低く周波数精度が必要ないため、ローパスフィルタに比べて数は少なくても良い。換言すれば、ローパスフィルタはハイパスフィルタより多い方が好ましい。本実施形態では、差動増幅器：ローパスフィルタ：ハイパスフィルタの数は３：３：１で構成したが、これに限られるものではない。
【００２０】
図６は、図５に示したＩＦアンプ１１０の周波数特性を示す図表である。図５のようにＩＦアンプ１１０を構成することで、中間周波数を１００ｋＨｚとして略線対称特性を得ることが出来る。
【００２１】
次に、復調回路１１４について説明する。この復調回路１１４は、ＩＦアンプ１１０から出力された信号を入力して、復調を行い出力するためのものである。ここで、復調回路１１４は、入力信号の周波数の変化を電圧に変換するＦＭ検波回路、入力信号の振幅の変化を電圧に変換するＡＭ検波回路、及び入力信号の位相の変化を電圧に変換する直交検波回路が含まれる。本実施形態の復調回路１１４は、移相回路１１５と、ＦＭ検波回路１１６と、を有し、このＦＭ検波回路によって音声信号やデータ信号として復調出力がされる。ここで、本実施形態に係る移相回路１１５は受信回路１０３に含まれない構成としたが、これに限られず、受信回路１０３の内部に設けても良い。
【００２２】
図７は、本実施形態のＦＭ検波回路の移相回路１１５を示す図である。この移相回路１１５は、ＣＲ移相回路を構成し、抵抗Ｒ１３と、キャパシタＣ１１とを有する。これら抵抗Ｒ１３と、キャパシタＣ１１とは受信回路の外部に設けるようにした。本実施形態の移相回路１１５にはオールパスフィルタ（ＡＰＦ）を使用し、検波回路に接続されている２本の抵抗Ｒ１１，Ｒ１２を同じ値とすれば１次ＡＰＦの機能を持たせることが出来る。図８は、図７の等価回路を示す図である。この移相回路１１５の抵抗の抵抗値及びキャパシタの容量を制御することで、ＦＭ検波を行う周波数帯の制御を行うことが出来る。言い換えれば、制御可能な部分を外付けにすることで、受信回路自体の設計を変更することなく仕様を変更することができる。これによって、用途に合わせた受信回路の設計をすることなく、汎用性の高い受信回路が実現できる。一方、移相回路以外の部分、即ち本実施形態ではＦＭ検波回路１１６は制御を行う必要がない。このように制御が必要のない部品は受信回路に含めることで外付け回路の小型化を実現することができる。一方、外付け回路の機能を小さくすることで受信装置全体の小型化を実現することができる。
【００２３】
図９は、本実施形態に係る移相回路１１５の特性を示す図表である。本実施形態の移相回路１１５においては、中間周波数において位相が９０度になるように外付け抵抗やキャパシタの定数を変えることで調整が可能である。ＦＭ検波回路１１６の使用可能周波数範囲は、移相回路の位相特性がリニアな領域であり、概して中間周波数の０．５倍〜１．５倍である。中間周波数を１００ｋＨｚした場合、ＦＭ検波回路の使用可能な周波数範囲は５０ｋＨｚ〜１５０ｋＨｚとなる。
【００２４】
図１０は、本実施形態で用いたＩＦフィルタ１０７の周波数特性、ＩＦフィルタ１０７及びフィルタ機能を持たせたＩＦアンプ１１０の周波数特性、及び、ＩＦフィルタ１０７の周波数特性、フィルタ機能を持たせたＩＦアンプ１１０にノッチフィルタ（以下ＢＥＦ（Ｂａｎｄ Ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎ Ｆｉｌｔｅｒ）とも記す）を加えたＩＦアンプ１１０の周波数特性を重ねた図表である。ＩＦフィルタ１０７とフィルタ機能を持たせたＩＦアンプ１１０では、高域の周波数減衰があまりとれないため、ＩＦアンプ１１０にＢＥＦを入れた回路を実際は使用した方がよい。ＢＥＦを入れたＩＦアンプの回路構成は、図１においてＩＦアンプ１１１、ＩＦアンプ１１３をフィルタ機能を持たせたＩＦアンプとし、ＩＦフィルタ１１２をＢＥＦとした回路である。ＢＥＦの挿入場所は差動増幅器１段ないし２段通った後であることがＢＥＦのノイズが見えなくなるという点で好ましいが、これに限られずに挿入することができる。図１０から分かる通りＢＥＦを入れた特性が高域の周波数減衰が良いことが分かる。
【００２５】
本実施形態の受信回路では、ＩＦフィルタとＦＭ検波回路の移相回路を外付けの抵抗、キャパシタにより構成することによって、従来必要であったセラミックフィルタや検波コイルといった大きく高価な部品が不要となるため、低コスト、低背化、小型化が可能な受信回路が実現できる。また、外付けの抵抗、キャパシタの定数を変えることにより、ＩＦフィルタ、移相回路の特性を変えることができるため、従来のように用途ごとに半導体チップを設計する必要はなく、汎用性が高い受信装置である。
【００２６】
図１１は、本発明に係る受信装置の別の実施形態を示す図である。この実施形態では、図１に示す実施形態と比較して、新たに調整回路１１８が追加されている。この調整回路１１８は、ＩＦフィルタ１１２の中心周波数を中間周波信号と等しくするものである。図１１の実施形態ではＩＦフィルタ１０７は中間周波信号から遠く離れた妨害波を除去する目的で使用され、ＩＦフィルタ１１２は帯域幅を決める目的で使用される。また復調回路にはパルスカウント検波回路を半導体チップの外付け部品としてパルス幅調整用の抵抗、キャパシタを用いた形態においても本実施形態の効果を得ることができる。このような小電力無線器と違い隣接して強い妨害波がなく急峻なＩＦフィルタ特性を必要としない微弱無線器には特に効果がある。
【００２７】
このように、本実施形態の受信回路及び受信装置では従来必要であったセラミックフィルタや検波コイルといった大きく高価な部品が不要となるため、低コスト、低背化、小型化が実現できる。また、外付けの抵抗、キャパシタの定数を変えることにより、ＩＦフィルタ、移相回路の特性の変更可能なため、従来のように用途毎に半導体チップを設計する必要がなく、汎用性の高い受信回路が実現できる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、汎用性が高く、小型化を実現した受信回路及び受信装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る微弱無線器の受信装置の第１の実施形態を示す図面である
【図２】本実施形態に係るミキサ１０５として使用したイメージリジェクションミキサのイメージ抑圧特性を示す図表である
【図３】本実施形態のＩＦフィルタ１０７を示す図である。
【図４】図３に示したＩＦフィルタ１０７の周波数特性例を示した図表である
【図５】本実施形態に係るＩＦアンプ１１０の回路図を示す図である
【図６】図５に示したＩＦアンプ１１０の周波数特性を示す図表である
【図７】本実施形態のＦＭ検波回路の移相回路１１５を示す図である
【図８】図７の等価回路を示す図である。
【図９】本実施形態に係る位相回路１１５の特性を示す図表である。
【図１０】本実施形態で用いたＩＦフィルタの周波数特性とＩＦフィルタ１０７とフィルタ機能を持たせたＩＦアンプ１１０の周波数特性とフィルタ機能を持たせたＩＦアンプ１１０にノッチフィルタを加えたＩＦアンプ１１０の周波数特性を重ねた図表である
【図１１】本発明に係る受信装置の別の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
１０１ アンテナ
１０２ ＲＦフィルタ
１０３ 受信回路
１０４ ＲＦアンプ
１０５ ミキサ
１０６ ローカル信号発生部
１０７，１１２ ＩＦフィルタ
１０８ バッファアンプ
１０９ 外付け回路
１１０，１１１，１１３ ＩＦアンプ
１１４ 復調回路
１１５ 移相回路
１１６ ＦＭ検波回路
１１８ 調整回路
１２０，１２２，１２５，１２７，１３０，１３２ アンプ
１２１，１２３，１２６，１２８，１３１，１３３ ローパスフィルタ
１２４，１２９ ハイパスフィルタ
【発明の属する技術分野】
本発明は、受信回路及び受信装置に関し、特に、微弱無線器として使用可能な受信回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
キーレスエントリーシステムや簡易データ通信などといった微弱無線器に使用される受信回路は、一般的に無線周波数（以下、ＲＦとも記す）は３１５ＭＨｚ付近もしくはそれ以下であり、例えば、ＲＦが３１５ＭＨｚの場合には、中間周波数（以下、ＩＦとも記す）としては４５５ｋＨｚと１０．７ＭＨｚが使用される事が多い。中間周波数が４５５ｋＨｚや１０．７ＭＨｚと比較的高い場合、中間周波フィルタや検波回路として半導体チップに外付けでセラミックフィルタや検波コイルといった部品を使用し、この部品を変えることによって所望の特性を実現していた。
【０００３】
しかし、外付けの部品が大きい、価格が高いなどといった問題があった。ＩＦフィルタにはセラミックフィルタを使用し、ＦＭ検波回路の移相回路には検波コイルを使用する。セラミックフィルタにはＩＦ周波数４５５ｋＨｚ用の帯域幅が狭い（±５ｋＨｚ〜±１５ｋＨｚ）ものとＩＦ周波数１０．７ＭＨｚ用の帯域幅が広い（±５０ｋＨｚ〜±１５０ｋＨｚ）ものがある。価格はチップ部品と比較するとかなり高価でサイズも大きい。特にＩＦ周波数４５５ｋＨｚ用のセラミックフィルタはサイズが大きい。チップ部品の高さは１ｍｍ以下であるが、リードタイプセラミックフィルタの高さは８ｍｍ程度であり、チップタイプセラミックフィルタの高さは３ｍｍ程ある。また、検波コイルのサイズも大きく、従来回路は、低コスト、低背化には向かなかった。
【０００４】
一方、中間周波数が１００ｋＨｚなど低い場合は、ＩＦフィルタを内蔵できる場合があり、この場合には、ＩＦフィルタの出力には中間周波信号を検出し、ＩＦフィルタの出力信号が所定のレベルになるようイメージリジェクションミキサの利得を制御するＡＧＣ回路が接続される場合がある。（例えば、特許文献１参照。）。また、ＩＦフィルタの中心周波数を中間周波信号と等しく、移相回路の位相差を中間周波において９０度とする調整回路を備えるものもある（例えば、特許文献２参照。）。しかし、バンドパスフィルタ特性であるＩＦフィルタの帯域幅を変更することが困難なため、用途、性能に応じた半導体チップの設計が必要となり汎用性がないという課題もあった。
【０００５】
【特許文献１】
特開平０８−０７９１２５号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開平０８−０７０２６１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、その目的は、汎用性が高く、小型化を実現した受信回路及び受信装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本願発明の一態様によれば、入力された信号とローカル信号とを入力し、これら信号を混合して中間周波数信号に変換するミキサと、前記ミキサから出力される中間周波数信号の濾過を行うＩＦフィルタと、前記ＩＦフィルタが出力する中間周波信号を帯域増幅するＩＦアンプと、前記ＩＦアンプから出力された信号を入力して復調処理を行い、この受信回路の外部にその一部が設けられた復調回路と、を有することを特徴とする受信回路が提供される。
【０００９】
また、本願発明の一態様によれば、外部から無線信号を受信するアンテナと、前記アンテナから受信された無線信号のイメージ除去、妨害波除去を行い、特定の周波数帯を出力するＲＦフィルタと、前記ＲＦフィルタから出力された信号の所定の周波数帯を増幅するＲＦアンプと、前記ＲＦアンプにて増幅された信号とローカル信号とを入力し、これら信号を混合して中間周波数信号に変換するミキサと、前記ミキサから出力される中間周波数信号の濾過を行うＩＦフィルタと、前記ＩＦフィルタが出力する中間周波信号を帯域増幅するＩＦアンプと、前記ＩＦアンプから出力された信号を入力して復調処理を行い、この受信回路の外部にその一部が設けられた復調回路と、を有することを特徴とする受信装置が提供される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明に係る受信回路及び受信装置の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明に係る微弱無線器の受信装置の第１の実施形態を示す図面である。この受信装置は、外部からの無線信号を受信するアンテナ１０１と、アンテナ１０１から受信された無線信号のイメージ、妨害波を除去し、特定の周波数帯の信号を出力するＲＦフィルタ１０２と、このＲＦフィルタ１０２でイメージ除去された無線信号を入力して復調処理を行う受信回路１０３と、を有する。受信回路１０３は、入力された信号の所定の周波数帯を増幅するＲＦアンプ１０４と、ＲＦアンプ１０４にて増幅された信号とローカル信号とを入力し、これら信号を混合して中間周波数信号に変換するミキサ１０５と、ミキサ１０５から出力される中間周波数信号の濾過を行うＩＦフィルタ１０７と、ＩＦフィルタ１０７が出力する中間周波信号を帯域増幅するＩＦアンプ１１０と、ＩＦアンプ１１０から出力された信号を入力して復調処理を行い、この受信回路１０３の外部にその一部が設けられた復調回路１１４と、を有する。ここで、受信回路１０３は１つの半導体チップで実現するようにしてもよい。また、上記の「外部」とは、例えば、この受信回路が１つの半導体チップで実現されている場合には、その半導体チップとは一体的に製造されるのではなく、別に製造がなされ、後に結合されることでその機能を発揮することを意味する。
【００１２】
ＲＦアンプ１０４は、ＲＦフィルタ１０２でイメージ除去、妨害波除去された無線信号を入力し、特定の周波数帯を増幅する。ミキサ１０５は、このＲＦアンプ１０４の出力する信号と、受信回路には含まれないローカル信号発生部１０６が出力するローカル信号を入力する。そして、このミキサ１０５は、これら入力信号を混合して中間周波数信号に変換する。ここで、このミキサ１０５には、所望の中間周波数のイメージ信号を消去するイメージリジェクションミキサ若しくはイメージキャンセルミキサが含まれる。また、ローカル信号発生部１０６は水晶発振器が含まれる。このローカル信号発生部１０６は、受信回路に含まれるか否かを問わない。すなわち、ローカル信号発生部１０６は、受信回路内部に設けても外部に設けても良い。同様に、ローカル信号発生部１０６は、受信回路１０３に含まれるか否かを問わない。また、ミキサ１０５としてイメージリジェクションミキサを使用することにより、イメージ妨害特性が改善され、受信感度の良好な受信回路が実現される。
【００１３】
図２は、本実施形態に係るミキサ１０５として使用したイメージリジェクションミキサのイメージ抑圧特性を示す図表である。ＩＦの移相器には１次オールパスフィルタを用いた。仮にイメージ信号抑圧比が−２０ｄＢ以上余裕をとる必要があるとした場合、中間周波数を１００ｋＨｚとするとミキサ使える周波数範囲は５０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚである。
【００１４】
次に、ＩＦフィルタ１０７について説明する。ＩＦフィルタ１０７は、ミキサ１０５が出力する中間周波数信号をさらに濾過を行い、特定の周波数帯の信号を出力する。本実施形態では、受信チャネルの信号だけが通過され、受信チャネル以外の信号は阻止される。ここで、本実施形態このＩＦフィルタ１０７は図１に示す通り、受信回路１０３内に設けられたバッファアンプ１０８と受信回路１０３の外に設けられた外付け回路１０９とを有する。しかし、これには限られず回路１０９を内部に設けても実施は可能である。
【００１５】
図３は、本実施形態のＩＦフィルタ１０７、及びＩＦアンプ１１０を示す図であり、特に、本実施形態の外付け回路１０９の回路構成を示した。図示の如く、この外付け回路１０９は、抵抗Ｒ１，Ｒ２と、キャパシタＣ１，Ｃ２，Ｃ３とを有する。本実施形態の受信装置においては、これら抵抗及びキャパシタは外付けの部品、すなわち、この受信回路１０３の外部に設けられたものである。上記の「外部」とは、例えば、この受信回路が１つの半導体チップで実現されている場合には、その半導体チップとは一体的に製造されるのではなく、別に製造がなされ、後に結合されることでその機能を発揮することを意味する。
【００１６】
本実施形態のＩＦフィルタ１０７は２次ローパスフィルタと１次ハイパスフィルタとしたバンドパスフィルタを有する。このように、例えば、周波数精度が必要な場合には、ローパスフィルタを外付けにして、この外付け回路１０９の抵抗の抵抗値及びキャパシタの容量を制御することで、フィルタを行う周波数帯の制御を行うことが出来る。言い換えれば、制御可能な部分を外付けにすることで、受信回路自体の設計を変更することなく仕様を変更することができる。これによって、用途に合わせた受信回路の設計をすることなく、汎用性の高い受信回路が実現できる。一方、外付け回路以外の部分、即ち本実施形態ではバッファアンプ１０８は制御を行う必要がない。このように制御が必要のない部品は受信回路に含めることで外付け回路の小型化を実現することができる。一方、外付け回路の機能を小さくすることで受信装置全体の小型化を実現することができる。また、従来技術のように、高価なセラミックフィルタを用いる必要がないので、低コスト化を図ることが出来る。さらに、キャパシタが半導体チップに外付けであるためキャパシタの容量値を大きく、ノイズ源である抵抗の値を小さくすることができるため、ＩＦフィルタの感度を良することができる。
【００１７】
図４は、図３に示したＩＦフィルタ１０７の周波数特性例を示した図表である。中間周波数、帯域幅はＩＦフィルタの周波数精度を考慮し決定されることが好ましい。ここで、周波数精度が必要な場合には、２次ローパスフィルタは周波数精度が必要なため外付け抵抗、キャパシタを使用し、１次ハイパスフィルタは周波数精度がそれほど必要ないため半導体チップ内蔵の抵抗を使用する。ここで、通常使用する外付け抵抗、キャパシタの精度をそれぞれ±２％、±５％と仮定し、中間周波数を１００ｋＨｚとすると２次ローパスフィルタの周波数精度は±７ｋＨｚ計算できる。よって帯域幅の４分の１の周波数ずれを許容できるとすると帯域幅は±３０ｋＨｚ以上にすればよい。一方、帯域幅を狭くしたい場合は中間周波数を下げるようにすればよい。
【００１８】
次に、ＩＦアンプ１１０について説明する。このＩＦアンプ１１０は、ＩＦフィルタ１０７の出力信号を入力して特定の周波数帯の信号を増幅して出力するためのものである。本実施形態に係るＩＦアンプ１１０では図１に示す如く、ＩＦアンプ１１１と、ＩＦフィルタ１１２と、ＩＦアンプ１１３と、を有する。このように本実施形態では、複数のＩＦアンプを用いたがこれに限られるものではない。本実施形態のようにＩＦフィルタ１０７及びＩＦアンプ１１１にＩＦフィルタ１１２を内蔵することにより、妨害特性の良好な受信回路が実現できる。
【００１９】
図５は、本実施形態に係るＩＦアンプ１１０の回路図を示す図である。このＩＦアンプ１１０は、アンプ１２０，１２２，１２５，１２７，１３０，及び１３２と、ローパスフィルタ１２１，１２３，１２６，１２８，１３１，及び１３３と、ハイパスフィルタ１２４，及び１２９と、を有する。このＩＦアンプ１１０では、受信チャネルより遠い妨害波を落とすためＩＦアンプにフィルタ機能をもたせている。本実施形態ではアンプとして差動増幅器で構成し、差動増幅器の入出力に抵抗、キャパシタで構成したローパスフィルタ、ハイパスフィルタを入れバンドパスフィルタとしている。ローパスフィルタは高域の周波数成分を落とす必要から数を多くしている。一方、ハイパスフィルタはフィルタの遮断周波数が低く周波数精度が必要ないため、ローパスフィルタに比べて数は少なくても良い。換言すれば、ローパスフィルタはハイパスフィルタより多い方が好ましい。本実施形態では、差動増幅器：ローパスフィルタ：ハイパスフィルタの数は３：３：１で構成したが、これに限られるものではない。
【００２０】
図６は、図５に示したＩＦアンプ１１０の周波数特性を示す図表である。図５のようにＩＦアンプ１１０を構成することで、中間周波数を１００ｋＨｚとして略線対称特性を得ることが出来る。
【００２１】
次に、復調回路１１４について説明する。この復調回路１１４は、ＩＦアンプ１１０から出力された信号を入力して、復調を行い出力するためのものである。ここで、復調回路１１４は、入力信号の周波数の変化を電圧に変換するＦＭ検波回路、入力信号の振幅の変化を電圧に変換するＡＭ検波回路、及び入力信号の位相の変化を電圧に変換する直交検波回路が含まれる。本実施形態の復調回路１１４は、移相回路１１５と、ＦＭ検波回路１１６と、を有し、このＦＭ検波回路によって音声信号やデータ信号として復調出力がされる。ここで、本実施形態に係る移相回路１１５は受信回路１０３に含まれない構成としたが、これに限られず、受信回路１０３の内部に設けても良い。
【００２２】
図７は、本実施形態のＦＭ検波回路の移相回路１１５を示す図である。この移相回路１１５は、ＣＲ移相回路を構成し、抵抗Ｒ１３と、キャパシタＣ１１とを有する。これら抵抗Ｒ１３と、キャパシタＣ１１とは受信回路の外部に設けるようにした。本実施形態の移相回路１１５にはオールパスフィルタ（ＡＰＦ）を使用し、検波回路に接続されている２本の抵抗Ｒ１１，Ｒ１２を同じ値とすれば１次ＡＰＦの機能を持たせることが出来る。図８は、図７の等価回路を示す図である。この移相回路１１５の抵抗の抵抗値及びキャパシタの容量を制御することで、ＦＭ検波を行う周波数帯の制御を行うことが出来る。言い換えれば、制御可能な部分を外付けにすることで、受信回路自体の設計を変更することなく仕様を変更することができる。これによって、用途に合わせた受信回路の設計をすることなく、汎用性の高い受信回路が実現できる。一方、移相回路以外の部分、即ち本実施形態ではＦＭ検波回路１１６は制御を行う必要がない。このように制御が必要のない部品は受信回路に含めることで外付け回路の小型化を実現することができる。一方、外付け回路の機能を小さくすることで受信装置全体の小型化を実現することができる。
【００２３】
図９は、本実施形態に係る移相回路１１５の特性を示す図表である。本実施形態の移相回路１１５においては、中間周波数において位相が９０度になるように外付け抵抗やキャパシタの定数を変えることで調整が可能である。ＦＭ検波回路１１６の使用可能周波数範囲は、移相回路の位相特性がリニアな領域であり、概して中間周波数の０．５倍〜１．５倍である。中間周波数を１００ｋＨｚした場合、ＦＭ検波回路の使用可能な周波数範囲は５０ｋＨｚ〜１５０ｋＨｚとなる。
【００２４】
図１０は、本実施形態で用いたＩＦフィルタ１０７の周波数特性、ＩＦフィルタ１０７及びフィルタ機能を持たせたＩＦアンプ１１０の周波数特性、及び、ＩＦフィルタ１０７の周波数特性、フィルタ機能を持たせたＩＦアンプ１１０にノッチフィルタ（以下ＢＥＦ（Ｂａｎｄ Ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎ Ｆｉｌｔｅｒ）とも記す）を加えたＩＦアンプ１１０の周波数特性を重ねた図表である。ＩＦフィルタ１０７とフィルタ機能を持たせたＩＦアンプ１１０では、高域の周波数減衰があまりとれないため、ＩＦアンプ１１０にＢＥＦを入れた回路を実際は使用した方がよい。ＢＥＦを入れたＩＦアンプの回路構成は、図１においてＩＦアンプ１１１、ＩＦアンプ１１３をフィルタ機能を持たせたＩＦアンプとし、ＩＦフィルタ１１２をＢＥＦとした回路である。ＢＥＦの挿入場所は差動増幅器１段ないし２段通った後であることがＢＥＦのノイズが見えなくなるという点で好ましいが、これに限られずに挿入することができる。図１０から分かる通りＢＥＦを入れた特性が高域の周波数減衰が良いことが分かる。
【００２５】
本実施形態の受信回路では、ＩＦフィルタとＦＭ検波回路の移相回路を外付けの抵抗、キャパシタにより構成することによって、従来必要であったセラミックフィルタや検波コイルといった大きく高価な部品が不要となるため、低コスト、低背化、小型化が可能な受信回路が実現できる。また、外付けの抵抗、キャパシタの定数を変えることにより、ＩＦフィルタ、移相回路の特性を変えることができるため、従来のように用途ごとに半導体チップを設計する必要はなく、汎用性が高い受信装置である。
【００２６】
図１１は、本発明に係る受信装置の別の実施形態を示す図である。この実施形態では、図１に示す実施形態と比較して、新たに調整回路１１８が追加されている。この調整回路１１８は、ＩＦフィルタ１１２の中心周波数を中間周波信号と等しくするものである。図１１の実施形態ではＩＦフィルタ１０７は中間周波信号から遠く離れた妨害波を除去する目的で使用され、ＩＦフィルタ１１２は帯域幅を決める目的で使用される。また復調回路にはパルスカウント検波回路を半導体チップの外付け部品としてパルス幅調整用の抵抗、キャパシタを用いた形態においても本実施形態の効果を得ることができる。このような小電力無線器と違い隣接して強い妨害波がなく急峻なＩＦフィルタ特性を必要としない微弱無線器には特に効果がある。
【００２７】
このように、本実施形態の受信回路及び受信装置では従来必要であったセラミックフィルタや検波コイルといった大きく高価な部品が不要となるため、低コスト、低背化、小型化が実現できる。また、外付けの抵抗、キャパシタの定数を変えることにより、ＩＦフィルタ、移相回路の特性の変更可能なため、従来のように用途毎に半導体チップを設計する必要がなく、汎用性の高い受信回路が実現できる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、汎用性が高く、小型化を実現した受信回路及び受信装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る微弱無線器の受信装置の第１の実施形態を示す図面である
【図２】本実施形態に係るミキサ１０５として使用したイメージリジェクションミキサのイメージ抑圧特性を示す図表である
【図３】本実施形態のＩＦフィルタ１０７を示す図である。
【図４】図３に示したＩＦフィルタ１０７の周波数特性例を示した図表である
【図５】本実施形態に係るＩＦアンプ１１０の回路図を示す図である
【図６】図５に示したＩＦアンプ１１０の周波数特性を示す図表である
【図７】本実施形態のＦＭ検波回路の移相回路１１５を示す図である
【図８】図７の等価回路を示す図である。
【図９】本実施形態に係る位相回路１１５の特性を示す図表である。
【図１０】本実施形態で用いたＩＦフィルタの周波数特性とＩＦフィルタ１０７とフィルタ機能を持たせたＩＦアンプ１１０の周波数特性とフィルタ機能を持たせたＩＦアンプ１１０にノッチフィルタを加えたＩＦアンプ１１０の周波数特性を重ねた図表である
【図１１】本発明に係る受信装置の別の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
１０１ アンテナ
１０２ ＲＦフィルタ
１０３ 受信回路
１０４ ＲＦアンプ
１０５ ミキサ
１０６ ローカル信号発生部
１０７，１１２ ＩＦフィルタ
１０８ バッファアンプ
１０９ 外付け回路
１１０，１１１，１１３ ＩＦアンプ
１１４ 復調回路
１１５ 移相回路
１１６ ＦＭ検波回路
１１８ 調整回路
１２０，１２２，１２５，１２７，１３０，１３２ アンプ
１２１，１２３，１２６，１２８，１３１，１３３ ローパスフィルタ
１２４，１２９ ハイパスフィルタ
Claims (16)
- 入力された信号とローカル信号とを入力し、これら信号を混合して中間周波数信号に変換するミキサと、
前記ミキサから出力される中間周波数信号の濾過を行うＩＦフィルタと、
前記ＩＦフィルタが出力する中間周波信号を帯域増幅するＩＦアンプと、
前記ＩＦアンプから出力された信号を入力して復調処理を行い、この受信回路の外部にその一部が設けられた復調回路と、
を有することを特徴とする受信回路。 - 前記受信回路は入力された信号の所定の周波数帯を増幅して前記ミキサに信号を出力するＲＦアンプを有することを特徴とする請求項１記載の受信回路。
- 前記受信回路は一つの半導体チップで実現されることを特徴とする請求項１記載の受信回路。
- 前記復調回路は、
この受信回路の外部にその一部が設けられたＦＭ検波回路を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の受信回路。 - 前記ＦＭ検波回路は、
この受信回路の外部にその一部が設けられた移相回路を有することを特徴とする請求項４記載の受信回路。 - 前記移相回路は、オールパスフィルタであることを特徴とする請求項５記載の受信回路。
- 前記移相回路は、
この受信回路の外部に設けられた抵抗と、
この受信回路の外部に設けられたキャパシタと、
を有することを特徴とする請求項６記載の受信回路。 - 前記ＩＦフィルタは、この受信回路の外部にその一部が設けられたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の受信回路。
- 前記ＩＦフィルタは、
この受信回路の内部に設けられたバッファアンプと、
この受信回路の外部に設けられた抵抗と、
この受信回路の外部に設けられたキャパシタと、
を有することを特徴とする請求項８記載の受信回路。 - 前記ＩＦフィルタは、
低周波数領域のフィルタリングを行うハイパスフィルタと、
高周波数領域のフィルタリングを行うローパスフィルタと、
を有することを特徴とする請求項８記載の受信回路。 - 前記ＩＦフィルタは、
１次のハイパスフィルタと、２次のローパスフィルタと、
を有することを特徴とする請求項１０記載の受信回路。 - 前記ＩＦアンプは、
低周波数領域のフィルタリングを行うハイパスフィルタと、
高周波数領域のフィルタリングを行うローパスフィルタと、
前記ＩＦフィルタが出力する中間周波信号を帯域増幅するアンプと、
を有することを特徴とする請求項１乃至１１項のいずれか一項に記載の受信回路。 - 前記ＩＦアンプは、少なくとも１つのハイパスフィルタとローパスフィルタとを有し、前記ローパスフィルタは前記ハイパスフィルタよりも数が多いことを特徴とする請求項１２記載の受信回路。
- 前記ＩＦアンプは、更に、ノッチフィルタを有することを特徴とする請求項１３記載の受信回路。
- 前記ミキサは、イメージリジェクションミキサであることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の受信回路。
- 外部から無線信号を受信するアンテナと、
前記アンテナから受信された無線信号のイメージ除去、妨害波除去を行い、特定の周波数帯を出力するＲＦフィルタと、
前記ＲＦフィルタから出力された信号の所定の周波数帯を増幅するＲＦアンプと、
前記ＲＦアンプにて増幅された信号とローカル信号とを入力し、これら信号を混合して中間周波数信号に変換するミキサと、
前記ミキサから出力される中間周波数信号の濾過を行うＩＦフィルタと、
前記ＩＦフィルタが出力する中間周波信号を帯域増幅するＩＦアンプと、
前記ＩＦアンプから出力された信号を入力して復調処理を行い、この受信回路の外部にその一部が設けられた復調回路と、
を有することを特徴とする受信装置。
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