JP2005517341A - マルチバンドレシーバ - Google Patents

Abstract

第１のバンド又は第２のバンドのいずれかのバンドにある周波数をもつ入力信号を受け取るためのマルチバンドレシーバに関する。このレシーバは、入力信号と実質的に同じ周波数をもつ増幅された信号を、ローカルオシレータによって生成された周期的な信号と組み合わせるためのミキサを有する。このミキサが中間周波信号を生成し、この中間周波信号（ＩＦ）がＩＦバンドパスフィルタに入力される。このバンドパスフィルタの中央周波数は、中間周波信号の周波数と実質的に等しい。上記レシーバは、ＩＦバンドパスフィルタの中央周波数が、増幅された信号と周期的な信号との組み合わせモードとは実質的に無関係であり、この組み合わせモードが、上側ヘテロダインモード及び下側ヘテロダインモードから選択されることを特徴とする。

Description

本発明は、請求項１のプリアンブルに記載されるマルチバンドレシーバに関する。

通信ネットワークのための周波数バンドは、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ及びＨＩＰＥＲＬＡＮのような国際規格及び国内規格に規定される。これらの周波数バンドは、ＨＩＰＥＲＬＡＮによれば[２．４〜２．５]ＧＨｚであり、ＩＥＥＥ８０２．１１ａによれば[５．２〜５．８]ＧＨｚである。ヘテロダインレシーバは、入力信号の周波数を中間周波（ＩＦ）信号の周波数に変換する。この変換は、入力信号をローカルオシレータによって生成される信号と組み合わせるミキサにおいて実現される。この組み合わせの結果がＩＦ信号である。このＩＦ信号は、いわゆる上側ヘテロダインモード(upper heterodyning mode)における入力信号の周波数とオシレータ周波数との差を表す周波数か、又はいわゆる下側ヘテロダインモード(lower heterodyning mode)におけるオシレータ周波数と入力信号の周波数との差を表す周波数のいずれかを有する。通常、種々の異なる周波数バンドにある信号を受け取るためのレシーバは異なるオシレータ、可能であれば、各バンド又はバンドの各グループにつき１つの異なるオシレータを有する。オシレータの数を減らすことは、オシレータ及び入力回路を製作するために使われる該回路の複雑さを低減し、レシーバのサイズを小さくし、コストを削減するような多数の利点を有する。

このような解決策は、米国特許第４１３２９５２号明細書から知られている。この特許出願明細書には、固定されたブロードバンド入力フィルタを備えるマルチバンドチューナが示されている。この特許文献に説明されたレシーバは、互いに間隔を空けられた２つの周波数バンドにある放送ビデオ周波信号を受け取るために用いられる。ＩＦバンドは、イメージ周波数のリジェクションが改善されるように選択される。更に、上記の発明で使われたミキサは、上側ヘテロダインモードにおけるものか、又は下側ヘテロダインモードにおけるもののいずれかであり得る。この場合、２つの選択可能なバンドパスフィルタが使用される。第１のバンドパスフィルタは、上側ヘテロダインモードが用いられる場合に生じる周波数を選択するために使われる。第２のバンドパスフィルタは、下側ヘテロダインモードが用いられる場合に生じる周波数を選択するために使われる。

この場合、オシレータは、最小周波数(f_min)及び最大周波数(f_max)をもつ可変周波オシレータでなければならないことが言及されるべきである。示された実施形態では、比率f_max/f_minが２を上回る。上記の比率は、比較的高周波レンジ、例えばＧＨｚで動作するオシレータにとって実現するのが困難であることが確認されなければならない。ローカルオシレータは、通常、電圧制御され、低電圧動作が必要とされる場合、比較的高周波システムにおいては、電圧レンジが発振周波数を制御するのに充分でない。更に、コストを削減するために、できる限り少ない数の構成部品を使用することが望ましい。

従って、本発明の目的は、比較的低いコストを有するマルチバンドレシーバを供給することにある。

本発明によれば、この目的は、ＩＦバンドパスフィルタの中央周波数が、増幅された信号と周期的な信号との組み合わせモードとは実質的に無関係であり、この組み合わせモードが、上側ヘテロダインモード及び下側ヘテロダインモードから選択されることを特徴とする請求項１のプリアンブルに記載される装置において達成される。

上側ヘテロダインモードにおいて、中間周波（ＩＦ）信号は、増幅された信号の周波数と周期的な信号の周波数との間の差を表す周波数をもつ。増幅された信号が種々の異なるバンドに含まれる場合、ＩＦ信号は、上側ヘテロダインモードではｆ_ＩＦ＝ｆ_ＲＦ−ｆ_ＯＳＣであり、下側ヘテロダインモードではｆ_ＩＦ＝ｆ_ＯＳＣ−ｆ_ＲＦであるように慎重に選択される。前述の関係式において、ｆ_ＩＦはＩＦ信号の周波数であり、ｆ_ＯＳＣはオシレータによって生成された周期的な信号の周波数であり、ｆ_ＲＦは入力信号の周波数である。このようにして、種々の異なるバンドにある信号を受け取るためのレシーバは、１つのオシレータのみを使用する。更に、ＩＦ信号の周波数は、信号がミキサにおいてどのように組み合わされるかには依存しないので、ＩＦ信号の周波数と実質的に等しい中央周波数をもつ１つのバンドパスフィルタのみが必要とされる。このバンドパスフィルタは、上側ヘテロダインモード又は下側ヘテロダインモードのいずれかのモードに現れるイメージ周波数をリジェクトするための複数のイメージリジェクションフィルタを有することができる。イメージリジェクションフィルタの同調された周波数は、上側ヘテロダインモードが実施されるか、又は下側ヘテロダインモードが実施されるかを示すための外側信号を用いて制御可能である。ＩＦ信号のための１つのバンドパスフィルタのみ及び１つのローカルオシレータのみを用いると、マルチバンドレシーバは比較的安価であり簡単に製作される。

本発明の上記の及び他の特徴及び利点は、添付図面を参照して本発明の例示的な実施形態に関する以下の詳しい記載から明らかであろう。

図１は、本発明によるマルチバンドレシーバのブロック図を示す。このレシーバは、第１の周波数バンド、例えば[２．４〜２．５]ＧＨｚ（ギガヘルツ）か、又は第２の周波数バンド、例えば[５．２〜５．８]ＧＨｚのいずれかのバンドにある周波数ｆ_ＲＦをもつ比較的高周波の入力信号ＲＦ_ｉｎを受け取るための入力部Ｉを有している。この入力信号は、アンテナを介して又は光−電気トランスデューサのようなトランスデューサ（transducer，変換器）を介して受け取られることが可能である。この入力信号は、第１のバンドパスフィルタＢＰＦ１へ入力され、また、第２のバンドパスフィルタＢＰＦ２に入力される。ＢＰＦ１の第１の中央周波数は第１の周波数バンドにあり、ＢＰＦ２の第２の中央周波数は第２の周波数バンドにある。双方のフィルタは線形フィルタである。すなわち、該フィルタの出力部における信号が入力信号の周波数ｆ_ＲＦをもつ。ＢＰＦ１及びＢＰＦ２の出力信号は、マルチプレクサ（ＭＵＸ）３０に入力される。マルチプレクサ３０は、制御信号ＢＳによって制御される。制御信号ＢＳは、マルチプレクサ３０からの出力信号のうちどちらが、更にレシーバ１に送信されるか、すなわち、ＢＰＦ１の出力信号か又はＢＰＦ２の出力信号のどちらが、更にレシーバ１に送信されるかを決定する。マルチプレクサ３０が、レシーバ１の周波数バンドを選択することが確認される。マルチプレクサ３０の出力部において、周波数ｆ_ＲＦをもつ信号が得られる。一般に、入力信号ＲＦ_ｉｎの振幅は比較的小さく、この信号の増幅が必要である。マルチプレクサの出力部において得られる信号は、低雑音増幅器（ＬＮＡ）４０において線形に増幅される。ＬＮＡ４０の出力部において得られる出力信号は、入力周波数と同じ周波数、すなわちｆ_ＲＦと、入力信号に比例する振幅とを有し、一層高い振幅をもつ。ＬＮＡ４０の出力部において得られる増幅された信号は、ミキサ５０の第１の入力部に入力され、このミキサがＬＮＡ４０に結合されている。ローカルオシレータ（ＯＳＣ）７０は、ミキサ５０の第２の入力部に結合されている。ローカルオシレータ７０は、周波数ｆ_ＯＳＣをもつ周期的な信号を生成する。この周期的な信号は、ＬＮＡ４０によって生成される信号と組み合わされる。ミキサ５０は、信号ＩＦを生成する。この信号ＩＦの周波数、すなわちｆ_ＩＦは、上側ヘテロダインモードにおけるｆ_ＩＦ＝ｆ_ＲＦ−ｆ_ＯＳＣか、又は下側ヘテロダインモードにおけるｆ_ＩＦ＝ｆ_ＯＳＣ−ｆ_ＲＦのいずれかである。中間周波信号の他に、イメージ信号と呼ばれる寄生的な信号も生成される。ミキサ５０は、中間周波数ｆ_ＩＦと実質的に等しい中央周波数をもつＩＦバンドパスフィルタ６０に結合されている。ＩＦバンドパスフィルタ６０は、更に、イメージ信号の振幅を減衰させるイメージリジェクションフィルタを有している。このイメージリジェクションフィルタはイメージ周波数に同調され、このイメージ周波数は、入力信号の周波数ｆ_ＲＦ及びＩＦ信号の周波数ｆ_ＩＦに依存する。イメージリジェクションフィルタは、通常、楕円フィルタ、ノッチフィルタ又はバンドリジェクトフィルタであり、好ましくは受動部品を用いて実現される。ＩＦバンドパスフィルタ６０は、更に、フィルタリングプロセス中に得られた固有の損失を補償するために、中間周波信号ＩＦを増幅する。ＩＦバンドパスフィルタ６０の出力部において、比較的安定した振幅と、ｆ_ＩＦに実質的に等しい周波数とを有する信号が得られるように、制御信号ＢＳは、ＩＦバンドパスフィルタ６０を制御する。ＩＦバンドパスフィルタ６０の出力信号のこうした振幅及び周波数は、上記のモード、すなわち、上側ヘテロダインモード及び下側ヘテロダインモードとは実質的に無関係である。入力信号ＲＦ_ｉｎが、バンド[２．４〜２．５]ＧＨｚ又はバンド[５．２〜５．８]ＧＨｚのいずれかにある場合、適切な中間周波数は、ｆ_ＩＦ＝１．５ＧＨｚであり得る。[５．２〜５．４]ＧＨｚバンドにある周期的な信号の周波数ｆ_ＯＳＣを生成するローカルオシレータ７０が選択される。この周波数ｆ_ＯＳＣが、ミキサ５０において信号ｆ_ＲＦと組み合わされるために用いられ、そのため、ＩＦ信号の周波数は、入力信号ＲＦ_ｉｎのバンドに対して無関係である。入力信号の周波数が[２．４〜２．５]ＧＨｚバンドにある場合、上側ヘテロダインモードが使用される。入力信号の周波数が[３．７〜４．３]ＧＨｚバンドにある場合、下側ヘテロダインモードが使用される。ローカルオシレータの同調比(tuning ratio)、すなわち、最大発振周波数と最小発振周波数との間の比率は、比較的小さく、例えば１．１６であることが確認される。この同調比は、比較的高周波が使われるときでさえ、かなり容易に実現される。更に、レシーバ１は、１つのローカルオシレータのみ及び１つのＩＦバンドパスフィルタのみを有し、その結果、より安価なレシーバをもたらす。現代の通信ネットワークは、直角位相信号を用いるので、従って、直角位相ローカルオシレータが使われることも可能である。

入力信号ＲＦ_ｉｎは、ワイヤレス通信システムのアンテナによって生成され得るか、光ネットワークの光検出器のようなトランスデューサによって生成される信号であり得るか、又は磁気結合若しくは電荷結合のような相互結合を用いて得られることが確認される。

更に、入力信号ＲＦ_ｉｎが、規格ＩＥＥＥ８０２．１１ａ、例えばｆ_ＲＦ＝５．２ＧＨｚに対応する場合、レシーバ１はそのような状態で使用され得ることが確認される。従って、レシーバ１は、３つの規格、すなわち、ＨＩＰＥＲＬＡＮ、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ及びＩＥＥＥ８０２．１１ｂに対応する信号を受け取るために使用され得るという結果がもたらされる。

図２は、本発明によるマルチバンドレシーバ１を用いるトランシーバ１００のブロック図を示す。トランシーバ１００は、制御可能なスイッチ３を経てトランスミッタ２に結合されるマルチバンドレシーバ１を有している。制御信号ＭＯＤＥは、トランシーバ１００が受信モードにおいて用いられるか、又は送信モードにおいて用いられるかを決定する。通常、制御信号ＭＯＤＥはバイナリ信号である。受信モードにおいて、制御信号ＭＯＤＥは、レシーバの入力端子Ｉに入力されるべき入力／出力端子であるＩ／Ｏ端子において受け取られる入力信号を決定する。すなわち、スイッチ３が、Ｉ／Ｏ端子を該スイッチの端子Ｒに結合させる。送信モードにおいて、制御信号ＭＯＤＥは、Ｉ／Ｏ端子に入力されるべきトランスミッタ２によって送信される出力信号Ｏを決定する。すなわち、スイッチ３が、Ｉ／Ｏ端子を該スイッチの端子Ｔに結合させる。制御信号ＭＯＤＥは、電圧、電流、電荷のような電気的な信号か、又は光の強さ、温度、圧力のような非電気的な信号であり得る。

トランシーバ１００は、上述された規格に対応する信号を送信するのに適し、比較的安価であり、かなり容易に実際に実現される。

本発明の保護の範囲は、本願明細書において説明された実施形態に制限されるものではないことに留意されたい。同様に、本発明の保護の範囲は、請求項における参照符号によって制限されるものでもない。動詞「有する(comprising)」は、請求項に記載されたもの以外の他の構成部分を除外するものではない。構成要素に先行する冠詞「a(n)」は、これらの構成要素が複数あることを除外するものではない。本発明の一部を形成する手段は、専用のハードウェアの形態において又はプログラムされた目的プロセッサの形態において双方とも実現され得る。本発明は、それぞれの新たな特徴又はこれら特徴の組み合わせに帰するものである。

本発明によるマルチバンドレシーバのブロック図を示す図である。 本発明によるマルチバンドレシーバを用いるトランシーバのブロック図を示す図である。

Claims (6)

1. 第１のバンド又は第２のバンドのいずれかのバンドにある周波数をもつ入力信号を受け取るためのマルチバンドレシーバであって、前記レシーバは、前記入力信号と実質的に同じ周波数をもつ増幅された信号を、ローカルオシレータによって生成された周期的な信号と組み合わせるためのミキサを有し、前記ミキサが、中間周波信号を生成し、前記中間周波信号が、前記中間周波信号の周波数と実質的に等しい中央周波数をもつＩＦバンドパスフィルタに入力される、レシーバであって、
   前記ＩＦバンドパスフィルタの前記中央周波数が、前記増幅された信号と前記周期的な信号との組み合わせモードとは実質的に無関係であり、前記組み合わせモードが、上側ヘテロダインモード及び下側ヘテロダインモードから選択されることを特徴とするレシーバ。
2. 前記ローカルオシレータによって生成された前記周期的な信号が、前記組み合わせモードとは実質的に無関係である第３のバンドにある、請求項１に記載のレシーバ。
3. 前記第３のバンドが、前記第１のバンドと前記第２のバンドとの間にある、請求項１に記載のレシーバ。
4. 前記ＩＦバンドパスフィルタが、前記ミキサから生じるイメージ周波信号を減衰させるための複数のイメージリジェクションフィルタを有すると共に、制御信号によって制御される、請求項１に記載のレシーバ。
5. 前記ローカルオシレータが、直角位相オシレータである、請求項１に記載のレシーバ。
6. 請求項１に記載のレシーバを有するトランシーバであって、前記トランシーバは、更に、前記レシーバの入力部及びトランスミッタの出力部に結合されるスイッチング手段を有し、前記スイッチング手段が、前記トランシーバの通信モードを制御し、前記通信モードが、受信モード及び送信モードから選択される、トランシーバ。
   

Images