JP2004508760A - 移動式無線に適した受信機回路 - Google Patents

Abstract

本発明は、入力部に入力可能な高周波数信号（ＲＦ）を中間周波数信号（ＩＱ）に変換するミクサ段階（Ｍ）の下流において、制限増幅器段階（ＬＩＭ）とシグマ・デルタ・変換器（ＳＤ）とを連結している高周波数信号を復調するための受信機回路に関するものである。制限増幅器段階（ＬＩＭ）の出力部からは、値離散的かつ時間連続的な中間周波数信号が出力される。

Description

本発明は、移動式無線に適した、高周波数信号を変調するための受信機回路（Ｅｍｐｆａｅｎｇｅｒｓｃｈａｌｔｕｎｇ）に関するものである。
【０００１】
移動式無線装置やコードレス電話では、変調された高周波数信号を受信するために、通常、スーパーヘテロダイン受信構造が用いられる。このスーパーヘテロダイン受信構造は、比較的高域の中間周波数領域を使用する。しかし、スーパーヘテロダイン構造は、所要面積が大きく、集積力が比較的低いという欠点がある。
【０００２】
また、移動式無線受信機を一体式の構造（ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｓｃｈｅｎ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）に改良するために、低域の中間周波数を用いる、あるいは中間周波数を用いない無線受信機を使用する傾向がある。
【０００３】
低域の中間周波数を用いる上記のような無線受信機は、アナログ構造を備えている。しかし、集積化されたアナログ部品は、通常、公差が大きいため、受信機に必要な感度を獲得できないか、あるいは、感度の獲得にコストのかかるものである。
【０００４】
また、他の既知の受信機構造としては、受信機フロントエンドの下流の中間周波数レベル（Ｚｗｉｓｃｈｅｎｆｒｅｑｕｅｎｚｅｂｅｎｅ）にアナログ／デジタル変換器を配置することで、受信信号をデジタルで処理できるものがある。ここで、このアナログ／デジタル変換器は、高分解能および高精度とする必要があり、従って、その所要面積が大きく、電気摂取量が高くなる。そして、このような欠点は、移動式無線機器を小型化・軽量化し、電池の寿命を長くするという、移動式無線器に対して一般的に言われている要求とは矛盾する。
【０００５】
Ｉａｎ Ｇａｌｔｏｎ他の論文「１０ＭＨｚＦＭ信号の１４ｂ、５０ｋＳａｍｐｌｅ／ｓ周波数とデジタルとの変換用デルタ・シグマＰＬＬ（Ａ Ｄｅｌｔａ−Ｓｉｇｍａ ＰＬＬ ｆｏｒ １４−ｂ， ５０ ｋＳａｍｐｌｅ／ｓ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｏｆ ａ １０ ＭＨｚ ＦＭ Ｓｉｇｎａｌ」（ＩＥＥＥ　ＪＳＳＣ、３３巻、１９９８年１２月、ｐ．２０４２‐２０５３）では、中間周波数領域に、リミッタ、ΔΣ変換器およびデシメーションフィルタ（Ｄｅｃｉｍａｔｉｏｎ Ｆｉｌｔｅｒ）を下流に接続したフィルタを備えた無線受信機が開示されている。この構造では、高コストのアナログ直交下方変換（Ｑｕａｄｒａｔｕｒ−Ａｂｗａｅｒｔｓ−Ｋｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）に代えて、同相支線および直交支線にそれぞれ配されるＡＤ変換器を用いている。
【０００６】
本発明の目的は、高感度で雑音およびチップ所要面積の少ない、高周波数信号変調用の受信機回路（受信機）を提供することにある。
【０００７】
この目的は、本発明によれば、ミクサ段階と、制限増幅器段階と、シグマ・デルタ変換器と、多相フィルタとを備えた高周波数信号を変調するための受信機回路によって達成される。
ミクサ段階の第１入力部には、変調される高周波数信号が入力され、出力部からは、高周波数信号から導出された中間周波数信号が出力される。
制限増幅器段階には中間周波数信号が入力され、その出力部には、中間周波数信号から導出された、値離散的な信号（ｗｅｒｔｄｉｓｋｒｅｔｅｓ）が出力される。
シグマ・デルタ変換器は、制限増幅器段階の出力部に連結されている。多相フィルタは、チャネルを選択するためのものであり、ミクサ段階と制限増幅器との間に備えられている。
【０００８】
中間周波数レベルに位置する制限増幅器の出力部では、高周波数信号から導出された中間周波数信号が、値離散的（ｗｅｒｔｄｉｓｋｒｅｔ）で時間連続的に（ｚｅｉｔｋｏｎｔｉｎｕｉｅｒｌｉｃｈ）なっている。制限増幅器は、ロジック状態（例えば０（ロー）または１（ハイ））を信号に割り当てる。この中間周波数信号は、中間周波数信号の直交成分に分解（ｚｅｒｌｅｇｔ）できる。さらに、制限増幅器の出力部にはシグマ・デルタ変換器が連結されており、シグマ・デルタ変換器の出力部からは、デジタルで変調可能な時間離散的で値離散的な信号が出力される。
【０００９】
シグマ・デルタ変換器は、中間周波数信号から導出された、値離散的な信号のオーバーサンプリング（ｏｖｅｒ−ｓａｍｌｐｉｎｇ）を有することができる。
【００１０】
また、本受信機回路は、高感度・低雑音であり、さらに、チップ所要面積の小さいものである。
【００１１】
この基本原理に従って、ミクサ段階と制限増幅器段階との間には、チャネルを選択するためのチャネルフィルタが備えられている。チャネルフィルタは、望ましくない周波数の抑制に用いることができる。中間周波数信号が、同相成分（Ｉｎｐｈａｓｅｋｏｍｐｏｎｅｎｔｅ）および直交成分（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｋｏｍｐｏｎｅｎｔｅ）によって分解された複素信号（ｋｏｍｐｌｅｘｅｓ， ｚｅｒｌｅｇｔｅｓ Ｓｉｇｎａｌ）であるため、チャネルフィルタは、複素フィルタ、つまり多相フィルタとして形成されていることが好ましい。
【００１２】
本発明の好ましい一形態では、シグマ・デルタ変換器の出力部にデジタル復調器が連結されている。シグマ・デルタ変換器の出力部からは、既にデジタルで時間離散的・値離散的な信号が出力されているので、直接的なデジタル復調を低コストで簡単に行える。
【００１３】
本発明の他の好ましい実施形態では、シグマ・デルタ変換器の出力部にデシメーション部が備えられている。このデシメーション部は、シグマ・デルタ変換器の出力側に導出される信号のクロック率を低減できる。これにより、信号に対する新たな処理（例えば復調）を、コストをかけずに実施できる。さらに、シグマ・デルタ変換器のオーバーサンプリングに起因する高いクロック率を低減できる。
【００１４】
本発明の他の好ましい実施形態では、シグマ・デルタ変換器は、時間連続的な帯域シグマ・デルタ変換器である。シグマ・デルタ変換器の帯域特性に基づいて、中間周波数信号のにおけるより高域の調波（ｈｏｅｈｅｒｅ Ｈａｒｍｏｎｉｓｃｈｅ）を除去（ｈｅｒａｕｓｇｅｆｉｌｔｅｒｔ）できる。
【００１５】
本発明の他の好ましい実施形態では、シグマ・デルタ変換器に多相フィルタが備えられている。したがって、複素周波数スペクトルにおける、望ましくない信号を除去できる。
【００１６】
また、上記の受信機回路を、低中間周波数（低ＩＦ）用に設計できる。例えば、中間周波数信号周波数を、２０ＭＨｚ以下とできる。
【００１７】
また、高周波数信号を入力するために、ミクサ段階の第１入力部をアンテナに連結してもよい。
【００１８】
また、ミクサ段階の第２入力部には、複素搬送信号（ｋｏｍｐｌｅｘｅｓ Ｔｒａｅｇｅｒｓｉｇｎａｌ）を入力することもできる。また、固定搬送周波数（Ｔｒａｅｇｅｒｆｒｅｑｕｅｎｚ）を有する中間周波数信号をミクサ段階の出力部から常に出力できるように、同相成分および直交成分によって分解されている上記の複素搬送信号の周波数を整合することもできる。
【００１９】
本発明の他の詳細については、従属請求項に提示する。
【００２０】
以下、本発明を、図面を参考に、一実施例に基づいて詳しく説明する。図は、受信機回路の例証的な実施形態を示す簡略化したブロック図である。
【００２１】
図は、第１入力部に変調される高周波数信号ＲＦを、第２入力部に複素搬送信号Ｓを入力できる、ミクサ段階Ｍを示す。このミクサ段階は、アナログ設計された２つのミクサを備えることができ、これらミクサの一方には、変調されない搬送信号が入力され、他方には、位相が９０°ずれた搬送信号が入力される。また、下流に低雑音のプリアンプ（Ｖｏｒｖｅｒｓｔａｅｒｋｅｒ）ＬＮＡを備えたアンテナＡＮＴが、ミクサ段階の第１入力部に連結されている。
【００２２】
ミクサ段階の出力部からは、中間周波数レベルでは、高周波数信号ＲＦから導出され、同相成分Ｉおよび直交成分Ｑを有する中間周波数信号Ｉ・Ｑが出力される。特に、望ましくない信号を除去するために、ミクサＭの下流に、多相フィルタとして形成されているチャネルフィルタＫＦが接続されている。このチャネルフィルタＫＦの出力側には、制限増幅器段階ＬＩＭが連結されている。また、この制限増幅器段階ＬＩＭに対しては、複素中間周波数信号（ｋｏｍｐｌｅｘｅ Ｚｗｉｓｃｈｅｎｆｒｅｑｕｅｎｚｓｉｇｎａｌ）Ｉ・Ｑを入力できる。また、制限増幅器段階ＬＩＭの出力部からは、中間周波数信号から導出される値離散的な信号Ｉ^＊・Ｑ^＊が出力される。値離散的な信号は、例えば、０（ロー）またはハイ（１）の状態となる。制限増幅器ＬＩＭの出力側に導出できる信号は、時間連続的な信号である。
【００２３】
制限増幅器ＬＩＭの出力部には、シグマ・デルタ変調器が連結されており、時間連続的なシグマ・デルタ帯域変換器として用いられている。シグマ・デルタ変換器ＳＤは、その入力部に入力された値離散的で時間連続的な信号（ｗｅｒｔ− ｕｎｄ ｚｅｉｔｄｉｓｋｒｅｔｅｓ Ｓｉｇｎａｌ）を、値離散的で離散時間的な信号（ｗｅｒｔｄｉｓｋｒｅｔｅ， ｚｅｉｔｋｏｎｔｉｎｕｉｅｒｌｉｃｈｅ Ｓｉｇｎａｌ）に変換する機能と、集積化帯域機能によって、値離散的な信号Ｉ^＊・Ｑ^＊中の望ましくない高域調和を取り出して除去する機能とを備えている。
【００２４】
シグマ・デルタ変換器のオーバーサンプリングによって、量子化雑音を著しく軽減できる。
【００２５】
シグマ・デルタ変換器の出力側には、デシメーション部ＤＮおよびデジタル変調器ＤＤが連結されている。また、デジタル変調器ＤＤの出力部からは、変調されたデジタル信号Ａが出力される（ｚｕｒ Ｖｅｒｆｕｅｇｕｎｇ ｓｔｅｈｔ）。
【００２６】
デシメーション部ＤＮは、シグマ・デルタ変換器の出力側に導出可能なデジタル信号のクロック率を下げることに用いられる。この信号のクロック率は、特にオーバーサンプリングのために高くなっている。
【００２７】
本受信機構造の中間周波数レベルは、低中間周波数（低ＩＦ）となるように設計されている。より簡単なデジタル処理のために、複素ミクサによって、シグマ・デルタ変換器の複素デジタル出力信号を搬送周波数０にまで混合低減（ｈｅｒｕｎｔｅｒｇｅｍｉｓｃｈｔ）できる。
【００２８】
図に示した上記の受信機回路の精度は高く、所用面積および所要電力は少ない。さらに、アナログ素子を用いた場合に通常発生する、製造に関する公差の影響をあまり受けない。
【図面の簡単な説明】
受信機回路の例証的な実施形態を示す簡略化したブロック図である。

Claims (8)

1. 高周波数信号（ＲＦ）を変調するための受信機回路であって、
   変調される高周波数信号（ＲＦ）を第１入力部に入力でき、高周波数信号（ＲＦ）から導出された複素数中間周波数信号（Ｉ・Ｑ）を出力部から出力するミクサ段階（Ｍ）と、
   中間周波数信号を入力でき、中間周波数信号（Ｉ・Ｑ）から導出された離散的な複素数信号（Ｉ^＊・Ｑ^＊）を出力部から出力する制限増幅器段階（ＬＩＭ）と、
   この制限増幅器段階（ＬＩＭ）の出力部に連結されたシグマ・デルタ変換器（ＳＤ）と、
   上記ミクサ段階（Ｍ）と制限増幅器（ＬＩＭ）との間に位置する、チャネルを選択するための多相フィルタ（ＫＦ）とを備えた受信機回路。
2. シグマ・デルタ変換器（ＳＤ）の出力部に、デジタル変調器（ＤＤ）が連結されていることを特徴とする、請求項１に記載の受信機回路。
3. シグマ・デルタ変換器（ＳＤ）の出力側に、デシメーション部（ＤＮ）が備えられていることを特徴とする、請求項１または２に記載の受信機回路。
4. 上記シグマ・デルタ変換器（ＳＤ）は、時間連続的な帯域シグマ・デルタ変調器であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の受信機回路。
5. 上記シグマ・デルタ変換器（ＳＤ）に、複素周波数スペクトルを除去するための多相フィルタが備えられていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の受信機回路。
6. 上記の中間周波数信号（Ｉ・Ｑ）の周波数領域が、２０ＭＨｚ以下であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の受信機回路。
7. 上記ミクサ段階（Ｍ）の第１入力部がアンテナ（ＡＮＴ）に連結されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の受信機回路。
8. 上記ミクサ段階（Ｍ）の第２入力部に複素搬送信号（Ｓ）を入力できることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の受信機回路。