JP2005086267A - 受信回路およびそれを用いた携帯電話 - Google Patents

Abstract

【課題】 ダイレクトコンバージョン方式の受信回路において、周波数変換用ミキサの後段のゲインコントロールアンプの利得を切り替えた時に、後段のＤＣカット用コンデンサーの出力端子側で過渡的にＤＣ電圧が変動することを抑圧する。
【解決手段】 高周波信号およびローカル周波数信号が入力され、ベースバンド信号を出力するミキサ１０７と、ミキサからのベースバンド信号が入力されるゲインコントロールアンプ１０８と、ゲインコントロールアンプの出力側に直列に接続されたコンデンサー１１０およびそのコンデンサーに一端が接続され他端がＡＣ接地された抵抗１１１を含む高域フィルターと、ゲインコントロールアンプの利得を切り替える制御部１１３とを備える。高域フィルターの抵抗と並列に接続された第１スイッチ１２３を更に備え、制御回路は、ゲインコントロールアンプの利得を切り替える制御に同期して第１スイッチを一定期間ＯＮさせる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ダイレクトコンバージョン方式の無線通信受信回路、およびそれを用いた携帯電話に関するものである。

携帯電話などの無線通信受信回路に対しては、小型化と低コスト化の要求が高まっており、部品点数を削減できる方式として、ダイレクトコンバージョン方式が知られている。しかし、ダイレクトコンバージョン方式にも欠点があり、その欠点の一つとしてＤＣオフセット電圧に関する問題がある。ＤＣオフセット電圧は、ＢＥＲの劣化、Ａ／Ｄ変換器のダイナミックレンジの減少などの要因となるため、ＤＣオフセットを抑圧する方法が従来から提案されている。

その方法の一例として、特許文献１には、図６に示す回路が開示されている。図６に示すダイレクトコンバージョン方式の無線通信受信回路において、アンテナ１０１を介して受信された高周波信号は、第１ＬＮＡ（低雑音増幅器）１０３、およびＳＡＷフィルター１０４を通してＲＦＩＣの第２ＬＮＡ１０６に入力される。第２ＬＮＡ１０６の出力は、ミキサ１０７で、ローカル信号入力端子１３１から供給される局部発振周波信号を用いてベースバンド信号に周波数変換される。ミキサ１０７の出力信号は、制御回路１１３により制御されるゲインコントロールアンプ１０８で増幅された後、ベーバンドフィルター１０９に入力される。ベーバンドフィルター１０９からの出力信号は、ＤＣカット用コンデンサー１１０と抵抗１１１とにより構成された高域フィルターを通り、バッファー１１２から外部に出力される。

この受信回路においては、ＤＣカット用コンデンサー１１０と抵抗１１１とにより高域フィルターを構成し、この高域フィルターのカットオフ周波数を、ベースバンド信号に含まれている低周波成分を極力除去することのないように設定する。それにより、ＤＣカット用コンデンサー１１０によりベースバンド信号のＤＣオフセット電圧を除去でき、かつ受信信号品質の劣化をもたらさないことが可能である。
特開平１１−２２５１７９号公報

しかしながら、図６に示す回路においては、図７（２）の波形ｅに示すように、ゲインコントロールアンプ１０８の利得をGain1からGain2に切り替えた時に、ミキサ１０７やゲインコントロールアンプ１０８やベースバンドフィルター１０９でＤＣ電圧オフセットが発生する。そのＤＣ電圧オフセット量がゲインコントロールアンプ１０９により増幅され、図６におけるＤＣカット用コンデンサー１１０のＲＦＩＣ出力端子側のノードｘ及びｘ'で、図７（１）の波形ｉに示すように、過渡的にＤＣ電圧が変動する。その結果、ＲＦＩＣの出力において、過渡的にＤＣ電圧が変動するという問題が生じる。

本発明は上記問題に鑑み、周波数変換用ミキサの後段のゲインコントロールアンプの利得を切り替えた時に、後段のＤＣカット用コンデンサーの出力端子側における過渡的なＤＣ電圧の変動を抑圧することを目的とする。

本発明の受信回路は、高周波信号およびローカル周波数信号が入力され、ベースバンド信号を出力するミキサと、前記ミキサからのベースバンド信号が入力されるゲインコントロールアンプと、前記ゲインコントロールアンプの出力側に直列に接続されたコンデンサーおよび前記コンデンサーに一端が接続され他端がＡＣ接地された抵抗を含む高域フィルターと、前記ゲインコントロールアンプの利得を切り替える制御部とを備える。上記の目的を達成するため、前記高域フィルターの抵抗と並列に接続された第１スイッチを更に備え、前記制御回路は、前記ゲインコントロールアンプの利得を切り替える制御に同期して前記第１スイッチを一定期間ＯＮさせることを特徴とする。

上記構成の受信回路によれば、ＤＣカット用コンデンサーと抵抗で構成される高域フィルターにおいて、抵抗と並列に接続されているスイッチを一時的にＯＮ（ショート）させることで高域フィルターの時定数を小さくして、過渡的なＤＣ電圧変動の高速収束性を実現できる。

本発明の受信回路において、好ましくは、前記ゲインコントロールアンプの利得を切り替える制御に同期して、前記ミキサに対する前記高周波信号の供給を遮断する高周波信号遮断部を更に備え、前記高周波信号遮断部は、前記第１スイッチのＯＮ期間よりも長い一定の期間、前記高周波信号の供給を遮断する構成とする。

この構成によれば、高周波信号を受信している状態でも、過渡的なＤＣ電圧変動を抑圧することができる。すなわち、高周波信号が入力されている状態で高域フィルターの時定数を一時的に小さくすると、第１スイッチがＯＮの状態からＯＦＦにしてＤＣカット用コンデンサーのＲＦＩＣ出力側の端子で高周波信号が通り始める状態に切り替えた時に、ＤＣカット用コンデンサーのＲＦＩＣ出力側の端子で高周波信号の位相が０°もしくは１８０°でなければ、過渡的にＤＣ電圧変動が起こる。これに対して、第１スイッチをＯＮの状態からＯＦＦの状態に切り替えたときに、高周波信号を遮断している状態にすることで、過渡的なＤＣ電圧変動を抑圧することができる。

この構成において、前記高周波信号を受信するアンテナと、前記アンテナに入力端が接続され前記ミキサの入力側に一方の出力端が接続された選択スイッチとを更に備え、前記ゲインコントロールアンプの利得を切り替える制御に同期して、前記第１スイッチのＯＮ期間よりも長い一定の期間前記選択スイッチを他方の出力端に切替えることにより、前記選択スイッチを前記高周波信号遮断部として機能させることができる。

あるいは、前記ミキサの入力側に接続されたアンプを更に備え、前記ゲインコントロールアンプの利得を切り替える制御に同期して、前記第１スイッチのＯＮ期間よりも長い一定の期間前記アンプをＯＦＦ状態にすることにより、前記アンプを前記高周波信号遮断部として機能させることができる。

あるいは、前記ミキサの入力側に接続されたバッファーアンプと、前記バッファーアンプの入力部に接続されその一方の端子が接地された第２スイッチとを更に備え、前記ゲインコントロールアンプの利得を切り替える制御に同期して、前記第１スイッチのＯＮ期間よりも長い一定の期間前記第２スイッチをＯＮさせることにより、前記第２スイッチを前記高周波信号遮断部として機能させることができる。

本発明の携帯電話は、上記いずれかの構成の受信回路と、送信回路と、前記受信回路の入力側に一方の切換え端子部が接続され、前記送信回路の出力側に他方の切換え端子部が接続されたアンテナ共用器と、前記アンテナ共用器の固定端子部に接続されたアンテナとを備えた構成とすることができる。

以下に本発明の実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。

図１は、本発明の実施の形態における受信回路を示すブロック図である。但し、このブロック図は、実施の形態１〜４における受信回路の構成を、一括して図示したものである。従って各実施の形態の受信回路は、図１に示す要素のうちの一部を除く構成を有する。また、図２〜図４は、図１に示す受信回路の動作を説明するための波形図である。これらの図は、実施の形態１〜４における受信回路の構成に基づく動作を全て含むものであり、従って、後述する各実施の形態の動作の説明は、図２〜図４を適宜参照して説明する。

図１において、アンテナ１０１により受信された高周波信号は、アンテナ共用器１０２により切り換えられて、第１ＬＮＡ１０３に入力される。第１ＬＮＡ１０３には、スリープ／アクティブ制御部１２１が接続されている。第１ＬＮＡ１０３の出力は、ＳＡＷフィルター１０４を通り、ＲＦＩＣのシャントスイッチ１２２、およびバッファーアンプ１０５を介して第２ＬＮＡ１０６に入力される。第２ＬＮＡ１０６の出力は、ミキサ１０７で、ローカル信号入力端子１３１から供給されるローカル周波数信号を用いてベースバンド信号に周波数変換される。ミキサ１０７の出力信号は、ゲインコントロールアンプ１０８で増幅された後、ベーバンドフィルター１０９に入力される。ベーバンドフィルター１０９からの出力信号は、ＤＣカット用コンデンサー１１０と抵抗１１１とにより構成された高域フィルターを通り、バッファー１１２から外部に出力される。抵抗１１１に並列に、高域フィルターの時定数を切り替えるための時定数切り替えスイッチ１２３が接続されている。

アンテナ共用器１０２、スリープ／アクティブ制御部１２１、シャントスイッチ１２２、および時定数切り替えスイッチ１２３の切り替えは、制御回路１１３により行われる。またゲインコントロールアンプ１０８のゲインも、制御回路１１３により制御される。

図２は、各要素における切替えを示すタイミングチャートである。図２（１）に示す同一の波形a〜ｃは、アンテナ共用器１０２、スリープ／アクティブ制御部１２１、およびシャントスイッチ１２２の制御のタイミングを示す。図２（２）に示す波形ｄは、時定数切り替えスイッチ１２３の制御のタイミング、図２（３）に示す波形ｅは、ゲインコントロールアンプ１０８の利得制御のタイミングを示す。

図２（３）に示すように、ゲインコントロールアンプ１０８の利得がGain1からGain2に切替えられるとき、その切り替えに同期して、図２（２）に示すように、時定数切り替えスイッチ１２３が一定期間ＯＮになる。図２（１）に示すように、アンテナ共用器１０２、スリープ／アクティブ制御部１２１、およびシャントスイッチ１２２も、時定数切り替えスイッチ１２３の切り替えに同期して一定期間、それぞれＯＦＦ、ｓｌｅｅｐ、ＯＮになる。なお、その一定期間は、時定数切り替えスイッチ１２３がＯＮになる期間よりも長く設定される。

図３は、図２に示したタイミングで、高域フィルターの時定数切り替えスイッチ１２３をＯＮにする制御のみを行った場合の動作を示す。図３（３）の波形ｄ、および図３（４）の波形ｅは、図２の波形ｄおよびｅと同様である。図３（２）の波形ｆは、高周波信号の入力がない状態でのノードｘの過渡特性を示す。なお、図３（２）における点線は、時定数切り替えスイッチ１２３による制御を行わなかった場合の特性を示す。図３（１）の波形ｇは、高周波信号が入力された状態でのノードｘの過渡特性を示す。なお、図３（１）における点線は、ノードｘでのＤＣ電圧を示している。

図４は、図３に示した動作に加えて、アンテナ共用器１０２、スリープ／アクティブ制御部１２１、またはシャントスイッチ１２２の制御を、図２に示したタイミングで実施した場合の動作を示す。なお、ゲインコントロールアンプ１０８の利得制御のタイミングは図示を省略したが、図２の場合と同様である。図４（３）の波形ａ〜ｃ、および図４（４）の波形ｄは、図２の波形ａ〜ｃ、および波形ｄと同様である。また、図４（２）の波形ｇは、図３（１）の波形ｇと同様、時定数切り替えスイッチ１２３をＯＮにする制御のみを行った場合の、高周波信号が入力された状態でのノードｘの過渡特性を示す。

図４（１）の波形ｈは、時定数切り替えスイッチ１２３の制御を実施し、さらにアンテナ共用器１０２、スリープ／アクティブ制御部１２１、またはシャントスイッチ１２２の制御を実施した場合の、高周波信号が入力された状態でのノードｘの過渡特性を示している。

（実施の形態１）
実施の形態１の受信回路は、図１のブロック図において、スリープ／アクティブ制御部１２１、シャントスイッチ１２２、およびバッファーアンプ１０５を必要としない構成である。従って、図３に示したように、ゲインコントロールアンプ１０８の利得の切り替え（波形ｅ）に同期して、時定数切り替えスイッチ１２３に対する波形ｄで示される制御のみが行われる。

本実施の形態の受信回路においては、図３に示したように、ゲインコントロールアンプ１０８の利得を切り替えたとき（波形ｅ）に、時定数切り替えスイッチ１２３をＯＮにする（波形ｄ）ことで、ＤＣカット用コンデンサー１１０と抵抗１１１で構成される高域フィルターの時定数を小さくする。それにより、ノードｘでの過渡的なＤＣ電圧変動の高速収束性を実現できる。

（実施の形態２）
実施の形態２の受信回路は、図１のブロック図において、アンテナ共用器１０２の機能による制御を用い、スリープ／アクティブ制御部１２１、シャントスイッチ１２２、およびバッファーアンプ１０５を必要としない構成である。この構成では、図２に示したように、ゲインコントロールアンプ１０８の利得の切り替え（波形ｅ）に同期して、時定数切り替えスイッチ１２３に対する波形ｄで示される制御が行われるとともに、アンテナ共用器１０２に対して、図２（１）の波形ａで示される制御が行われる。つまり、アンテナ共用器１０２の制御を行い高周波信号を遮断した状態で、高域フィルターの時定数切り替えスイッチ１２３の制御が行われる。

上述のとおり、ゲインコントロールアンプ１０８の利得を切り替えたとき（波形ｅ）に、時定数切り替えスイッチ１２３をＯＮにする（波形ｄ）ことで、ノードｘでの過渡的なＤＣ電圧変動を抑圧可能である。但し、この時高周波信号が入力された状態では、図３（１）に示すように、ノードｘでの過渡特性は波形ｇのようになる。波形ｇは、時定数切り替えスイッチ１２３がＯＮの状態からＯＦＦになり、ＤＣカット用コンデンサー１１０のＲＦＩＣ出力側の端子で高周波信号が通り始める状態に切り替えられた時に、ノードｘで高周波信号の位相が０°もしくは１８０°でなければ、過渡的にＤＣ電圧変動が起こることを示している。

本実施の形態の受信回路は、上述のような不具合を解消するように動作する。すなわち、図３に示した時定数切り替えスイッチ１２３の制御を、図４に示すように、アンテナ共用器１０２を制御（波形ａ）して高周波信号を遮断した状態で行う。それにより、波形ｈで示されるように、ノードｘでは過渡的なＤＣ電圧変動が抑圧される。

以上の通り、アンテナ共用器１０２の制御と、時定数切り替えスイッチ１２３の制御を併せて行うことにより、高周波信号を入力した状態でゲインコントロールアンプ１０８の利得を切り替えたときの、過渡的なＤＣ電圧変動を抑圧することができる。

（実施の形態３）
実施の形態３の受信回路は、図１のブロック図において、スリープ／アクティブ制御部１２１の機能による制御を用い、シャントスイッチ１２２、およびバッファーアンプ１０５を必要としない構成である。この構成においては、図２に示したように、ゲインコントロールアンプ１０８の利得の切り替え（波形ｅ）に同期して、時定数切り替えスイッチ１２３に対する波形ｄで示される制御が行われるとともに、スリープ／アクティブ制御部１２１に対して、図２（１）の波形ｂで示される制御が行われる。

つまり、図４に示すように、スリープ／アクティブ制御部１２１の制御（波形ｂ）を行い高周波信号を遮断した状態で、高域フィルターの時定数切り替えスイッチ１２３の制御（波形ｄ）が行われる。それにより、ノードｘでは、波形ｈに示すように過渡的なＤＣ電圧変動が抑圧される。

以上の通り、スリープ／アクティブ制御部１２１の制御と、時定数切り替えスイッチ１２３の制御を併せて行うことにより、高周波信号を入力した状態でゲインコントロールアンプ１０８の利得を切り替えたときの、過渡的なＤＣ電圧変動を抑圧することができる。

（実施の形態４）
実施の形態４の受信回路は、図１のブロック図において、シャントスイッチ１２２の機能による制御を行い、スリープ／アクティブ制御部１２１を必要としない構成である。この構成においては、図２に示したように、ゲインコントロールアンプ１０８の利得の切り替え（波形ｅ）に同期して、時定数切り替えスイッチ１２３に対する波形ｄで示される制御が行われるとともに、シャントスイッチ１２２に対して、図２（１）の波形ｃで示される制御が行われる。

つまり、図４に示すように、シャントスイッチ１２２の制御（波形ｃ）を行い高周波信号を遮断した状態で、高域フィルターの時定数切り替えスイッチ１２３の制御（波形ｄ）が行われる。それにより、ノードｘでは、波形ｈに示すように過渡的なＤＣ電圧変動が抑圧される。

以上の通り、シャントスイッチ１２２の制御と、時定数切り替えスイッチ１２３の制御を併せて行うことにより、高周波信号を入力した状態でゲインコントロールアンプ１０８の利得を切り替えたときの、過渡的なＤＣ電圧変動を抑圧することができる。

（実施の形態５）
図５は、実施の形態５における携帯電話のブロック図である。本実施の形態は、携帯電話を構成する受信回路２０１に、上述のいずれかの実施の形態の構成を適用した例である。２０２はアンテナ、２０３はアンテナ共用器である。アンテナ共用器２０３の一方の端子には受信回路２０１が接続され、他方の端子には、送信増幅器２０４、送信フィルター２０５、ゲインコントロールアンプ２０６、ミキサ２０７、ローカル部２０８、ベースバンド処理部２０９等からなる送信回路が接続されている。

受信回路２０１に上述の実施の形態の構成を用いることで、受信信号品質の劣化を軽減することができる。

本発明によれば、ゲインコントロールアンプの利得を切り替えた時に、その後段のＤＣカット用コンデンサーの出力端子側で過渡的にＤＣ電圧が変動することを抑圧できるので、携帯電話などの無線通信受信回路に有用である。

本発明の実施の形態１〜４における受信回路の構成を示すブロック図 同受信回路の動作を説明するタイミングチャート 同受信回路の動作を説明する波形図 同受信回路の動作を説明する波形図 本発明の実施の形態５における携帯電話の構成を示すブロック図 従来例の受信回路の構成を示すブロック図 同受信回路の動作を説明する波形図

符号の説明

１０１ アンテナ
１０２ アンテナ共用器
１０３ 第１ＬＮＡ
１０４ ＳＡＷフィルター
１０５ バッファー
１０６ 第２ＬＮＡ
１０７ ミキサ
１０８ ゲインコントロールアンプ
１０９ ベーバンドフィルター
１１０ ＤＣカット用コンデンサー
１１１ 抵抗
１１２ バッファー
１１３ 制御回路
１２１ スリープ／アクティブ制御部
１２２ シャントスイッチ
１２３ 時定数切り替えスイッチ
１３１ ローカル信号入力端子
２０１ 受信回路
２０２ アンテナ
２０３ アンテナ共用器
２０４ 送信増幅器
２０５ 送信フィルター
２０６ ゲインコントロールアンプ
２０７ ミキサ
２０８ ローカル部
２０９ ベースバンド処理部

Claims (6)

1. 高周波信号およびローカル周波数信号が入力され、ベースバンド信号を出力するミキサと、
   前記ミキサからのベースバンド信号が入力されるゲインコントロールアンプと、
   前記ゲインコントロールアンプの出力側に直列に接続されたコンデンサーおよび前記コンデンサーに一端が接続され他端がＡＣ接地された抵抗を含む高域フィルターと、
   前記ゲインコントロールアンプの利得を切り替える制御部とを備えた受信回路において、
   前記高域フィルターの抵抗と並列に接続された第１スイッチを更に備え、前記制御回路は、前記ゲインコントロールアンプの利得を切り替える制御に同期して前記第１スイッチを一定期間ＯＮさせることを特徴とする受信回路。
2. 前記ゲインコントロールアンプの利得を切り替える制御に同期して、前記ミキサに対する前記高周波信号の供給を遮断する高周波信号遮断部を更に備え、前記高周波信号遮断部は、前記第１スイッチのＯＮ期間よりも長い一定の期間、前記高周波信号の供給を遮断する請求項１に記載の受信回路。
3. 前記高周波信号を受信するアンテナと、前記アンテナに入力端が接続され前記ミキサの入力側に一方の出力端が接続された選択スイッチとを更に備え、
   前記ゲインコントロールアンプの利得を切り替える制御に同期して、前記第１スイッチのＯＮ期間よりも長い一定の期間前記選択スイッチを他方の出力端に切替えることにより、前記選択スイッチを前記高周波信号遮断部として機能させる請求項２に記載の受信回路。
4. 前記ミキサの入力側に接続されたアンプを更に備え、
   前記ゲインコントロールアンプの利得を切り替える制御に同期して、前記第１スイッチのＯＮ期間よりも長い一定の期間前記アンプをＯＦＦ状態にすることにより、前記アンプを前記高周波信号遮断部として機能させる請求項２に記載の受信回路。
5. 前記ミキサの入力側に接続されたバッファーアンプと、前記バッファーアンプの入力部に接続されその一方の端子が接地された第２スイッチとを更に備え、
   前記ゲインコントロールアンプの利得を切り替える制御に同期して、前記第１スイッチのＯＮ期間よりも長い一定の期間前記第２スイッチをＯＮさせることにより、前記第２スイッチを前記高周波信号遮断部として機能させる請求項２に記載の受信回路。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の受信回路と、送信回路と、前記受信回路の入力側に一方の切換え端子部が接続され、前記送信回路の出力側に他方の切換え端子部が接続されたアンテナ共用器と、前記アンテナ共用器の固定端子部に接続されたアンテナとを備えた携帯電話。

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