JP2005318166A

JP2005318166A - 増幅回路及びそれを用いた無線受信回路

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Publication number: JP2005318166A
Application number: JP2004132560A
Authority: JP
Inventors: Koichi Tsuhara; 康一津原
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2004-04-28
Filing date: 2004-04-28
Publication date: 2005-11-10
Anticipated expiration: 2024-04-28
Also published as: JP4539159B2

Abstract

【課題】複数の周波数特性、利得の中から所望の周波数特性、利得を選択することが可能な増幅回路等を提供する。
【解決手段】この増幅回路４は、所定の周波数特性、利得をそれぞれ有し、入力が相互に接続された増幅器６、７と、増幅器６、７の入力にバイアスを印加するためのバイアス回路５と、外部回路から供給される制御信号に従って、増幅器６、７の中の１つの出力信号を選択して出力するためのスイッチ回路ＳＷ１とを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、増幅回路に関する。さらに、本発明は、そのような増幅回路を用いた無線受信回路に関する。

従来より、複数の周波数帯の電波を受信可能な無線受信機等が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。

特許文献１には、複数のモードに対して選択可能であり、無線周波数を中間周波数に変換する第１のダウンコンバータ段階と、第１のダウンコンバータ段階にて変換された中間周波数をベースバンド周波数に変換する第２のダウンコンバータ段階とを有し、第２のダウンコンバータ段階は、複数のモードで共通であり、かつ、再構築可能なフィルタリング手段によるベースバンド周波数におけるチャネル選択で共通であることを特徴とする無線受信機が掲載されている。
このように、特許文献１に掲載されている無線受信機は、第２のダウンコンバータ段階を複数のモードで共通とするものであり、増幅回路を複数のモードで共通とするものではない。

また、特許文献２には、ベースバンド送信信号及びベースバンド受信信号を処理するデジタル信号処理部と、送信用ローカル発振信号及び受信用ローカル発振信号を出力する周波数シンセサイザと、ベースバンド送信信号と送信用ローカル発振信号とにより高周波送信信号を出力するとともに、受信した高周波受信信号と受信用ローカル信号とによりベースバンド受信信号を出力する直交変復調器と、直交変復調器から出力された高周波送信信号を増幅して高周波送信信号出力端子へ供給するとともに、高周波受信信号入力端子から得られた高周波受信信号を増幅して直交変復調器に供給する送受共用可変利得増幅器を備える無線送受信機が掲載されている。
このように、特許文献２に掲載されている無線送受信機は、送受共用可変利得増幅器を送信と受信で共用するものであり、複数の周波数帯の電波を受信するためのものではない。

特開２０００−１０１４７０号公報特開２００３−１８０３８号公報

そこで、上記の点に鑑み、本発明は、複数の周波数特性及び／又は利得の中から所望の周波数特性及び／又は利得を選択可能な増幅回路を提供することを目的とする。また、本発明は、そのような増幅回路を具備する無線受信回路を提供することを更なる目的とする。

以上の課題を解決するため、本発明の第１の観点に係る増幅回路は、所定の周波数特性及び／又は利得をそれぞれ有し、入力が相互に接続された複数の増幅器と、外部から供給される制御信号に従って、複数の増幅器の中の１つの出力信号を選択して出力するためのスイッチ回路とを具備する。

この増幅回路において、複数の増幅器の入力にバイアスを印加するためのバイアス回路を更に具備することとしても良い。

また、本発明の第２の観点に係る増幅回路は、所定の周波数特性及び／又は利得をそれぞれ有する第１〜第Ｎ（Ｎは、２以上の整数）の増幅器と、第１〜第Ｎの増幅器の中の１つを選択することを指示するために外部から供給される制御信号に従って、外部から供給される入力信号を第１〜第Ｎの増幅器の中の１つの増幅器に供給するための１入力Ｎ出力の第１のスイッチ回路と、制御信号に従って、第１〜第Ｎの増幅器の中の１つの出力信号を選択して出力するためのＮ入力１出力の第２のスイッチ回路と、第１〜第Ｎの負荷回路と、制御信号が第１〜第Ｎの増幅器の中の第Ｊ番目（Ｊは、１〜Ｎの整数）の増幅器を選択することを指示する場合に、第１〜第Ｎの増幅器の中の第Ｊ番目の増幅器の入力に第１〜第Ｎの負荷回路の中の第Ｊ番目の負荷回路を接続するための第３群のスイッチ回路とを具備する。

この増幅回路において、第１〜第Ｎの負荷回路の第Ｋ番目（Ｋは、１〜Ｎの整数）の負荷回路が、第１〜第Ｎの増幅器の中の第Ｋ番目の増幅器以外の（Ｎ−１）個の増幅器の入力インピーダンスの和に相当するインピーダンスをそれぞれ有することとしても良い。
また、第３群のスイッチ回路が、制御信号が第１〜第Ｎの増幅器の中の第Ｊ番目（Ｊは、１〜Ｎの整数）の増幅器を選択することを指示する場合に、第１〜第Ｎの増幅器の中の第Ｊ番目の増幅器以外の（Ｎ−１）個の増幅器の入力を、第１〜第Ｎの増幅器の中の第Ｊ番目の増幅器以外の（Ｎ−１）個の増幅器をオフ状態にさせるための所定の電位にそれぞれ接続することとしても良い。
さらに、第１のスイッチ回路の入力にバイアスを印加するためのバイアス回路を更に具備することとしても良い。

また、本発明に係る無線受信回路は、上記した増幅回路を具備する。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、説明を省略する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る増幅回路を用いた無線受信回路の概要を示すブロック図である。図１に示すように、この無線受信回路１は、電波を受信するためのアンテナ２と、整合回路３と、本発明の第１の実施形態としての増幅回路４と、バッファアンプ４１とを具備する。

整合回路３は、アンテナ２と増幅回路４との間のインピーダンス整合を行うための回路であり、コンデンサ、コイル等で構成可能である。
増幅回路４は、第１の周波数帯（例えば、９００ＭＨｚ等）の信号の増幅に適した周波数特性及び／又は利得を有する増幅器６と、第２の周波数帯（例えば、２．４ＧＨｚ等）の信号の増幅に適した周波数特性及び／又は利得を有する増幅器７と、増幅器６、７の入力にバイアスを印加するためのバイアス回路５と、２入力１出力のスイッチ回路ＳＷ１とを具備する。

バイアス回路５は、所定の直流電圧を出力するための直流電源Ｖ１と、所定の第１の抵抗値を有する抵抗Ｒ１とを具備する。直流電源Ｖ１の低電位側の端子は、低電位側の電源電位（ここでは、Ｖ_ＳＳ）に接続されており、高電位側の端子は、抵抗Ｒ１の一端に接続されている。抵抗Ｒ１の他端は、整合回路３の出力及び増幅器６、７の入力に接続されている。

増幅器６は、所定の第１の電気的特性（入力インピーダンス等を含む）を有するＮチャネルトランジスタＱＮ１と、所定の第２の抵抗値を有する抵抗Ｒ２とを具備する。トランジスタＱＮ１のソースは、低電位側の電源電位（ここでは、Ｖ_ＳＳ）に接続されており、ゲートは、整合回路３の出力、バイアス回路５、及び、増幅器７の入力に接続されている。このトランジスタＱＮ１のゲートが、増幅器６の入力端となる。
さらに、トランジスタＱＮ１のドレインは、抵抗Ｒ２の一端に接続されている。このトランジスタＱＮ１のドレインと抵抗Ｒ２の接続点が、増幅器６の出力端となる。抵抗Ｒ２の他端は、高電位側の電源電位（ここでは、Ｖ_ＤＤ）に接続されている。

増幅器７は、所定の第２の電気的特性（入力インピーダンス等を含む）を有するＮチャネルトランジスタＱＮ２と、所定の第３の抵抗値を有する抵抗Ｒ３とを具備する。トランジスタＱＮ２のソースは、低電位側の電源電位（ここでは、Ｖ_ＳＳ）に接続されており、ゲートは、整合回路３の出力、バイアス回路５、及び、増幅器６の入力に接続されている。このトランジスタＱＮ２のゲートが、増幅器７の入力端となる。
さらに、トランジスタＱＮ２のドレインは、抵抗Ｒ３の一端に接続されている。このトランジスタＱＮ２のドレインと抵抗Ｒ３の接続点が、増幅器７の出力端となる。抵抗Ｒ３の他端は、高電位側の電源電位（ここでは、Ｖ_ＤＤ）に接続されている。

スイッチ回路ＳＷ１の制御入力には、外部の制御回路から制御信号が入力される。スイッチ回路ＳＷ１は、この制御信号に応じて、増幅器６又は７の出力信号を選択してバッファアンプ４１に出力する。
このように、増幅器６、７によって増幅された信号のいずれかが、バッファアンプ４１に供給される。すなわち、増幅回路４は、制御信号に応じて、第１又は第２の周波数帯の信号を増幅して出力することが可能である。

ここで、スイッチ回路ＳＷ１が増幅器６、７によって増幅された信号のいずれを選択している場合であっても、増幅器６、７の両方共に整合回路３に接続されている。すなわち、スイッチ回路ＳＷ１が増幅器６、７によって増幅された信号のいずれを選択している場合であっても、整合回路３から見た増幅回路４の入力インピーダンスは、増幅器６、７の入力インピーダンスの和であり、変わらない。従って、整合回路３を増幅器６、７の入力インピーダンスの和に応じたものとしておけば、第１の周波数帯、第２の周波数帯のいずれの周波数帯の信号も適切に増幅することができる。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図２は、本発明の第２の実施形態に係る増幅回路を用いた無線受信回路の概要を示すブロック図である。図２に示すように、この無線受信回路１１は、アンテナ２と、整合回路３と、本発明の第２の実施形態としての増幅回路１４と、バッファアンプ４１とを具備する。
増幅回路１４は、バイアス回路５と、増幅器６、７と、第３の周波数帯の信号の増幅に適した周波数特性及び／又は利得を有する増幅器８と、３入力１出力のスイッチ回路ＳＷ２とを具備する。
増幅器８は、増幅器６、７（図１参照）と同様に、Ｎチャネルトランジスタのソース〜ドレイン経路及び抵抗を低電位側の電源電位（ここでは、Ｖ_ＳＳ）と高電位側の電源電位（ここでは、Ｖ_ＤＤ）との間に直列に接続することで構成可能である。

スイッチ回路ＳＷ２の制御入力には、外部の制御回路から制御信号が入力される。なお、制御信号を多値信号としても良いし、複数ビット幅としても良い。
スイッチ回路ＳＷ２は、この制御信号に応じて、増幅器６〜８のいずれかの出力信号を選択してバッファアンプ４１に出力する。

このように、増幅器６〜８によって増幅された信号のいずれかが、バッファアンプ４１に供給される。すなわち、増幅回路１４は、制御信号に応じて、第１〜第３のいずれかの周波数帯の信号を増幅して出力することが可能である。
なお、ここでは、３つの増幅器６〜８を用いた増幅回路１４について説明したが、４つ以上の増幅器を用いることも可能である。

次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図３は、本発明の第３の実施形態に係る増幅回路を用いた無線受信回路の概要を示すブロック図である。図３に示すように、この無線受信回路２１は、アンテナ２と、整合回路３と、本発明の第３の実施形態としての増幅回路２４と、バッファアンプ４１とを具備する。
増幅回路２４は、バイアス回路５と、増幅器６、７と、スイッチ回路ＳＷ１、ＳＷ３〜５と、負荷回路２５、２６とを具備する。

負荷回路２５は、増幅器７の入力インピーダンスと同じインピーダンスを有する回路であり、負荷回路２６は、増幅器６の入力インピーダンスと同じインピーダンスを有する回路である。

スイッチ回路ＳＷ１、ＳＷ３〜ＳＷ５の制御入力には、外部の制御回路から制御信号が入力される。なお、ここでは、制御信号は、ハイレベル又はローレベルとなるものとする。
スイッチ回路ＳＷ１は、制御信号がハイレベルの場合に、増幅器６とバッファアンプ４１との間を接続し、制御信号がローレベルの場合に、増幅器７とバッファアンプ４１との間を接続する。

スイッチ回路ＳＷ３は、制御信号がハイレベルの場合に、整合回路３及びバイアス回路５と増幅器６との間を接続し、制御信号がローレベルの場合に、整合回路３及びバイアス回路５と増幅器７との間を接続する。
スイッチ回路ＳＷ４は、制御信号がハイレベルの場合に、増幅器６の入力と負荷回路２５との間を接続し、制御信号がローレベルの場合に、増幅器６の入力と低電位側の電源電位（ここでは、Ｖ_ＳＳ）との間を接続する。
スイッチ回路ＳＷ５は、制御信号がハイレベルの場合に、増幅器７の入力と低電位側の電源電位（ここでは、Ｖ_ＳＳ）との間を接続し、制御信号がローレベルの場合に、増幅器７の入力と負荷回路２６との間を接続する。

すなわち、制御信号がハイレベルの場合、アンテナ２〜整合回路３〜増幅器６を経由して増幅された信号がバッファアンプ４１に供給される。このとき、整合回路３から見た増幅回路２４の入力インピーダンスは、増幅器６の入力インピーダンスと負荷回路２５のインピーダンス（ここでは、増幅器７の入力インピーダンスと同じ）との和となる。
一方、制御信号がローレベルの場合、アンテナ２〜整合回路３〜増幅器７を経由して増幅された信号がバッファアンプ４１に供給される。このとき、整合回路３から見た増幅回路２４の入力インピーダンスは、増幅器７の入力インピーダンスと負荷回路２６のインピーダンス（ここでは、増幅器６の入力インピーダンスと同じ）との和となる。

このように、増幅器６、７によって増幅された信号のいずれが選択され出力されている場合であっても、整合回路３から見た増幅回路２４の入力インピーダンスは、増幅器６、７の入力インピーダンスの和であり、変わらない。従って、整合回路３を増幅器６、７の入力インピーダンスの和に応じたものとしておけば、第１の周波数帯、第２の周波数帯のいずれの周波数帯の信号も適切に増幅することができる。
なお、増幅回路２４は、先に説明した増幅回路４と同様の機能を有する。しかしながら、増幅器６の出力信号を選択している間は、増幅器７の入力が低電位側の電源電位（ここでは、Ｖ_ＳＳ）に接続され、増幅器７がオフ状態となる。一方、増幅器７の出力信号を選択している間は、増幅器６の入力が低電位側の電源電位（ここでは、Ｖ_ＳＳ）に接続され、増幅器６がオフ状態となる。これにより、増幅回路４よりも消費電力を低減することができる。

次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図４は、本発明の第４の実施形態に係る増幅回路を用いた無線受信回路の概要を示すブロック図である。図４に示すように、この無線受信回路３１は、アンテナ２と、整合回路３と、本発明の第４の実施形態としての増幅回路３４と、バッファアンプ４１とを具備する。
増幅回路３４は、バイアス回路５と、増幅器６〜８と、スイッチ回路ＳＷ２、ＳＷ４〜ＳＷ７と、負荷回路３５〜３７とを具備する。

負荷回路３５は、増幅器７の入力インピーダンスと増幅器８の入力インピーダンスとの和と同じインピーダンスを有する回路であり、負荷回路３６は、増幅器６の入力インピーダンスと増幅器８の入力インピーダンスとの和と同じインピーダンスを有する回路であり、負荷回路３７は、増幅器６の入力インピーダンスと増幅器７の入力インピーダンスとの和と同じインピーダンスを有する回路である。

スイッチ回路ＳＷ２、ＳＷ４〜ＳＷ７の制御入力には、外部の制御回路から制御信号が入力される。なお、ここでは、制御信号は、第１〜第３のレベルとなるものとする。
スイッチ回路ＳＷ７は、制御信号が第１のレベルの場合に、整合回路３及びバイアス回路５と増幅器６との間を接続し、制御信号が第２のレベルの場合に、整合回路３及びバイアス回路５と増幅器７との間を接続し、制御信号が第３のレベルの場合に、整合回路３及びバイアス回路５と増幅器８との間を接続する。

スイッチ回路ＳＷ２は、制御信号が第１のレベルの場合に、増幅器６とバッファアンプ４１との間を接続し、制御信号が第２のレベルの場合に、増幅器７とバッファアンプ４１との間を接続し、制御信号が第３のレベルの場合に、増幅器８とバッファアンプ４１との間を接続する。

スイッチ回路ＳＷ４は、制御信号が第１のレベルの場合に、増幅器６の入力と負荷回路３５との間を接続し、制御信号が第２又は第３のレベルの場合に、増幅器６の入力と低電位側の電源電位（ここでは、Ｖ_ＳＳ）との間を接続する。
スイッチ回路ＳＷ５は、制御信号が第１又は第３のレベルの場合に、増幅器７の入力と低電位側の電源電位（ここでは、Ｖ_ＳＳ）との間を接続し、制御信号が第２のレベルの場合に、増幅器７の入力と負荷回路３６との間を接続する。
スイッチ回路ＳＷ６は、制御信号が第１又は第２のレベルの場合に、増幅器８の入力と低電位側の電源電位（ここでは、Ｖ_ＳＳ）との間を接続し、制御信号が第３のレベルの場合に、増幅器８の入力と負荷回路３７との間を接続する。

すなわち、制御信号が第１のレベルの場合、アンテナ２〜整合回路３〜増幅器６を経由して増幅された信号がバッファアンプ４１に供給される。このとき、整合回路３から見た増幅回路３４の入力インピーダンスは、増幅器６の入力インピーダンスと負荷回路３５のインピーダンス（ここでは、増幅器７の入力インピーダンスと増幅器８の入力インピーダンスとの和と同じ）との和となる。
また、制御信号が第２のレベルの場合、アンテナ２〜整合回路３〜増幅器７を経由して増幅された信号がバッファアンプ４１に供給される。このとき、整合回路３から見た増幅回路３４の入力インピーダンスは、増幅器７の入力インピーダンスと負荷回路３６のインピーダンス（ここでは、増幅器６の入力インピーダンスと増幅器８の入力インピーダンスの和と同じ）との和となる。

また、制御信号が第３のレベルの場合、アンテナ２〜整合回路３〜増幅器８を経由して増幅された信号がバッファアンプ４１に供給される。このとき、整合回路３から見た増幅回路３４の入力インピーダンスは、増幅器８の入力インピーダンスと負荷回路３７のインピーダンス（ここでは、増幅器６の入力インピーダンスと増幅器７の入力インピーダンスの和と同じ）との和となる。

このように、増幅器６〜８によって増幅された信号のいずれが選択され出力されている場合であっても、整合回路３から見た増幅回路３４の入力インピーダンスは、増幅器６〜８の入力インピーダンスの和であり、変わらない。従って、整合回路３を増幅器６〜８の入力インピーダンスの和に応じたものとしておけば、第１〜第３の周波数帯のいずれの周波数帯の信号も適切に増幅することができる。
なお、増幅回路３４は、先に説明した増幅回路１４と同様の機能を有する。しかしながら、増幅器６の出力信号を選択している間は、増幅器７、８の入力が低電位側の電源電位（ここでは、Ｖ_ＳＳ）に接続され、増幅器７、８がオフ状態となる。また、増幅器７の出力信号を選択している間は、増幅器６、８の入力が低電位側の電源電位（ここでは、Ｖ_ＳＳ）に接続され、増幅器６、８がオフ状態となる。また、増幅器８の出力信号を選択している間は、増幅器６、７の入力が低電位側の電源電位（ここでは、Ｖ_ＳＳ）に接続され、増幅器６、７がオフ状態となる。これにより、増幅回路１４よりも消費電力を低減することができる。

なお、ここでは、３つの増幅器６〜８を用いた増幅回路３４について説明したが、４つ以上の増幅器を用いることも可能である。
また、ここでは、制御信号が多値（３値）信号としたが、複数ビット幅の信号としても良い。

本発明は、複数の周波数特性及び／又は利得の中から所望の周波数特性及び／又は利得を選択可能な増幅回路において利用可能である。また、本発明は、そのような増幅回路を用いた無線受信装置において利用可能である。特に、複数の周波数帯の信号を切り換えて受信するための無線受信装置において利用可能である。

本発明の第１の実施形態に係る増幅回路を用いた無線受信回路を示す図。本発明の第２の実施形態に係る増幅回路を用いた無線受信回路を示す図。本発明の第３の実施形態に係る増幅回路を用いた無線受信回路を示す図。本発明の第４の実施形態に係る増幅回路を用いた無線受信回路を示す図。

符号の説明

１、１１、２１、３１無線受信回路、２アンテナ、３整合回路、４、１４、２４、３４増幅回路、５バイアス回路、６〜８増幅器、２５、２６、３５〜３７負荷回路、４１バッファアンプ、ＱＮ１、ＱＮ２Ｎチャネルトランジスタ、Ｒ１〜Ｒ３抵抗、ＳＷ１〜ＳＷ７スイッチ回路、Ｖ１直流電源

Claims

所定の周波数特性及び／又は利得をそれぞれ有し、入力が相互に接続された複数の増幅器と、
外部から供給される制御信号に従って、前記複数の増幅器の中の１つの出力信号を選択して出力するためのスイッチ回路と、
を具備する増幅回路。
前記複数の増幅器の入力にバイアスを印加するためのバイアス回路を更に具備する、請求項１記載の増幅回路。
所定の周波数特性及び／又は利得をそれぞれ有する第１〜第Ｎ（Ｎは、２以上の整数）の増幅器と、
前記第１〜第Ｎの増幅器の中の１つを選択することを指示するために外部から供給される制御信号に従って、外部から供給される入力信号を前記第１〜第Ｎの増幅器の中の１つの増幅器に供給するための１入力Ｎ出力の第１のスイッチ回路と、
前記制御信号に従って、前記第１〜第Ｎの増幅器の中の１つの出力信号を選択して出力するためのＮ入力１出力の第２のスイッチ回路と、
第１〜第Ｎの負荷回路と、
前記制御信号が前記第１〜第Ｎの増幅器の中の第Ｊ番目（Ｊは、１〜Ｎの整数）の増幅器を選択することを指示する場合に、前記第１〜第Ｎの増幅器の中の第Ｊ番目の増幅器の入力に前記第１〜第Ｎの負荷回路の中の第Ｊ番目の負荷回路を接続するための第３群のスイッチ回路と、
を具備する増幅回路
前記第１〜第Ｎの負荷回路の第Ｋ番目（Ｋは、１〜Ｎの整数）の負荷回路が、前記第１〜第Ｎの増幅器の中の第Ｋ番目の増幅器以外の（Ｎ−１）個の増幅器の入力インピーダンスの和に相当するインピーダンスをそれぞれ有する、請求項３記載の増幅回路。
前記第３群のスイッチ回路が、前記制御信号が前記第１〜第Ｎの増幅器の中の第Ｊ番目（Ｊは、１〜Ｎの整数）の増幅器を選択することを指示する場合に、前記第１〜第Ｎの増幅器の中の第Ｊ番目の増幅器以外の（Ｎ−１）個の増幅器の入力を、前記第１〜第Ｎの増幅器の中の第Ｊ番目の増幅器以外の（Ｎ−１）個の増幅器をオフ状態にさせるための所定の電位にそれぞれ接続する、請求項３又は４記載の増幅回路。
前記第１のスイッチ回路の入力にバイアスを印加するためのバイアス回路を更に具備する、請求項３〜５のいずれか１項に記載の増幅回路。
請求項１〜６のいずれか１項に記載の増幅回路を具備する無線受信回路。