JP2006121665A - Receiver if circuit including image rejection mixer and active band-pass filter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、受信IF(中間周波数)回路、特に、イメージリジェクションミキサを構成するフィルタとチャネル選択機能を持つフィルタとを集積化した受信IF回路に関する。 The present invention relates to a reception IF (intermediate frequency) circuit, and more particularly to a reception IF circuit in which a filter constituting an image rejection mixer and a filter having a channel selection function are integrated.
図7は、従来例のスーパーへテロダイン方式のラジオ受信機を示す。入力されたRF信号は、フィルタ1によりイメージ信号を含む不要信号が除去され、所望の信号が取り出される。フィルタ1を通過したRF信号は、可変利得アンプ2により増幅され、周波数ミキサ3により、発振器4からの局部発振周波数の信号とミキシングされることにより、中間周波数(IF)に変換される。帯域フィルタ(BPF)6bにより、周波数ミキサ3の出力信号から不要な信号が除去され、所望のIF信号のみが取り出される。帯域フィルタ6bは、主としてセラミックフィルタなどの外部受動部品で構成される。帯域フィルタ6bの出力信号は、IFアンプ7により増幅された後、検波器8によりベースバンド信号に変換される。
FIG. 7 shows a conventional superheterodyne radio receiver. An unnecessary signal including an image signal is removed from the input RF signal by the
検波後の信号の振幅がAGC(自動利得制御回路)9により検出され、その出力は、ベースバンド信号振幅を一定とするための利得制御電圧として、可変利得アンプ2とIFアンプ7に供給される。利得制御電圧に基づいて、アンプやフィルタにとって適切なダイナミックレンジが保たれるように、可変利得アンプ2とIFアンプ7の利得が制御される。破線で囲まれた範囲が集積化ブロック10を示す。以下の説明でも同様である。RFフィルタ1と帯域フィルタ6bは、集積化ブロック10外に配置される。
The amplitude of the signal after detection is detected by an AGC (automatic gain control circuit) 9, and its output is supplied to the
次に、ヘテロダイン方式で問題となるイメージ妨害について説明する。図8に、イメージ妨害の概念図を示す。図8(a)は、ミキサ3による周波数変換部を示す。この図は、RFフィルタ1を通してミキサ3に入力されたRF信号に、希望波VRFとイメージ波VIMが含まれた場合のダウンコンバート動作を示す。(b)に示すように、希望波VRFはローカル信号の周波数fLOからIF周波数fIFだけ高い周波数(fLO+fIF)であり、イメージ波VIMはローカル周波数fLOからIF周波数fIFだけ低い周波数(fLO-fIF)である。
Next, image disturbance which is a problem in the heterodyne method will be described. FIG. 8 shows a conceptual diagram of image disturbance. FIG. 8A shows a frequency conversion unit by the
(c)に示すように、受信系では、周波数(fLO+fIF)の希望波VRF、または、周波数(fLO-fIF)のイメージ波VIMのどちらが入力されても、ミキサ回路3でダウンコンバートされ帯域フィルタ6bを通過後の信号VOUTでは、同じ中間周波数fIFに変換される。そのためイメージ信号による妨害が発生し、受信品質が劣化する。従って、従来はRFフィルタ1により、予めイメージ波を除去することが一般的であった。
As shown in (c), in the receiving system, whether the desired wave V RF of the frequency (f LO + f IF ) or the image wave V IM of the frequency (f LO -f IF ) is input, the
しかしながら、外付けのRFフィルタ1はコストの増加を招き、また実装基板密度を下げることが難しい。そのため、近年このイメージ妨害の対策として、回路技術でイメージ波を除去するイメージリジェクションミキサが取り入れられている(例えば、特許文献1〜特許文献3等を参照)。このイメージリジェクションミキサを用いることにより、外付けのRFフィルタ1からイメージ波を除去する機能を除外することが可能となる。イメージリジェクションミキサの1例を図9に示す。
However, the
図9には、RF入力として、希望波ARFcosωRFtおよびイメージ波AIMcosωIMtが入力され、局部発振信号としてミキサ3aにsinωLOt、ミキサ3bにcosωLOtが供給される場合が示される。ミキサ3aの出力信号に含まれる高周波成分は、LPF(低域フィルタ)50aを通ると除去されるため、LPF50aの出力信号は、式(1)で表される。90度移相器51を通過した信号は式(2)で表される。
9 shows, as an RF input, if the desired wave A RF cos .omega RF t and image waves A IM cosω IM t is input, sin .omega LO t to the
(ARF/2)*sin(ωLO―ωRF)t + (AIM/2)*sin(ωLO―ωIM)t ・・・(1)
(ARF/2)*cos(ωRF―ωLO )t ― (AIM/2)*cos(ωLO―ωIM )t ・・・(2)
一方、ミキサ3bの出力信号がLPF50bを通った後の信号は式(3)で表される。
(A RF / 2) * sin (ω LO −ω RF ) t + (A IM / 2) * sin (ω LO −ω IM ) t (1)
(A RF / 2) * cos (ω RF -ω LO ) t-(A IM / 2) * cos (ω LO -ω IM ) t (2)
On the other hand, the signal after the output signal of the
(ARF/2)*cos(ωRF―ωLO)t + (AIM/2)*cos(ωLO―ωIM )t ・・・(3)
したがって、加算器52の出力はARFcos(ωRF―ωLO)tとなり、イメージ信号AIMcos(ωLO―ωIM)tは除去される。
(A RF / 2) * cos (ω RF −ω LO ) t + (A IM / 2) * cos (ω LO −ω IM ) t (3)
Therefore, the output of the
90度移相器51としては、コンデンサの両端電圧と抵抗の両端電圧が90度位相が異なることを利用したCR−RC回路が用いられる。しかし、90度移相器51の帯域幅が狭く、コンデンサや抵抗の素子バラツキや、90度位相差を持つ2つの信号の振幅や位相誤差のため、イメージリジェクション特性が劣化してしまう問題があった。そのため、90度移相器51に代えて、ポリフェーズフィルタを用いられることが試みられている(例えば前述の、特許文献2、特許文献3を参照)。
As the 90-
受動ポリフェーズフィルタの構成例を、図10に示す。図10の受動ポリフェーズフィルタは、n段に接続された各々4相のポリフェーズフィルタ53−1、53−2、・・・53−nから構成される。ポリフェーズフィルタ53−1は、抵抗R11〜R14および容量C11〜C14で構成され、ポリフェーズフィルタ53−2は、抵抗R21〜R24および容量C21〜C24で構成され、ポリフェーズフィルタ53−nは、抵抗Rn1〜Rn4および容量Cn1からCn4で構成されている。 An example of the configuration of the passive polyphase filter is shown in FIG. The passive polyphase filter shown in FIG. 10 includes four-phase polyphase filters 53-1, 53-2,... 53-n connected in n stages. The polyphase filter 53-1 includes resistors R11 to R14 and capacitors C11 to C14, the polyphase filter 53-2 includes resistors R21 to R24 and capacitors C21 to C24, and the polyphase filter 53-n includes The resistors Rn1 to Rn4 and capacitors Cn1 to Cn4 are included.
図10の受動ポリフェーズフィルタのイメージリジェクション特性を、図11に示す。所望信号入力時は破線54で示される特性を示し、イメージ信号入力時は実線55で示される特性を示す。破線54で示される特性と実線55で示される特性の差がイメージリジェクションである。ポリフェーズフィルタが多段に接続されているため帯域幅が広くなり、素子の変動があったとしても、イメージリジェクション特性の劣化は少ない。
FIG. 11 shows the image rejection characteristics of the passive polyphase filter of FIG. When a desired signal is input, a characteristic indicated by a
また、図12に、イメージリジェクション用の能動ポリフェーズフィルタの例を示す。図12において、入力I、−I、Q、−Qの信号は、それぞれ振幅が等しく、位相が0度、−180度、90度、−90度である。30−1、30−2、・・・30−nはそれぞれBPFを構成し、n段に接続されている。BPF30−1は、オペアンプ31−1、32−1、抵抗R1a、R1b、R1c、R1aで構成され、BPF30−2は、オペアンプ31−2、32−2、抵抗R2a、R2b、R2c、R2aで構成され、BPF30−nは、オペアンプ31−n、32−n、Rna、Rnb、Rnc、Cnaで構成されている。 FIG. 12 shows an example of an active polyphase filter for image rejection. In FIG. 12, the signals of inputs I, -I, Q, and -Q have the same amplitude and have phases of 0 degrees, -180 degrees, 90 degrees, and -90 degrees, respectively. 30-1, 30-2,..., 30-n constitute a BPF and are connected in n stages. The BPF 30-1 is composed of operational amplifiers 31-1, 32-1 and resistors R1a, R1b, R1c, R1a, and the BPF 30-2 is composed of operational amplifiers 31-2, 32-2, and resistors R2a, R2b, R2c, R2a. The BPF 30-n includes operational amplifiers 31-n, 32-n, Rna, Rnb, Rnc, and Cna.
ポリフェーズフィルタを用いることによって、各素子の特性の変動に対して、イメージリジェクションの特性の劣化を少なくすることができる。図13に、能動ポリフェーズフィルタのイメージ除去特性の1例を示す。図13において破線56は所望信号入力時の周波数特性を示し、実線57はイメージ信号入力時の周波数特性を示す。その差がイメージリジェクションである。また能動ポリフェーズフィルタは、帯域フィルタであり、帯域外信号を除去する作用を有しているため、チャネルフィルタの一部としても利用可能である。
By using the polyphase filter, it is possible to reduce the degradation of the image rejection characteristics with respect to fluctuations in the characteristics of the respective elements. FIG. 13 shows an example of image removal characteristics of the active polyphase filter. In FIG. 13, a
一方、コストの削減のため、受動部品を能動部品に置きかえる試みがなされている(例えば、前述の特許文献1参照)。その1例を図14に示す。図14の受信機では、図7の受信機における帯域フィルタ6bが、受動帯域フィルタから、スイッチトキャパシタフィルタ(SCF)により構成された帯域フィルタ6aに置きかえられている。基本的な動作は、図7の場合と同様である。図14において、58は折り返し防止フィルタであり、SCFを用いることに起因する折り返しを防止するために用いられる。折り返し防止フィルタ58を通した信号から、ミキサ後の不要な信号を帯域フィルタ6aにより除去して、所望の中間周波信号のみが取り出される。分周器11は、発振器4の出力信号を所望の周波数に分周して、帯域フィルタ6aを構成するSCFのクロックとして供給する。スムージングフィルタ42は、帯域フィルタ6aの出力から、クロック信号及びその高調波を除去する。
ところでラジオ受信機では、入力受信信号帯域が広く、またAM信号や、FM信号など、異なる変調方式の信号が入力される。したがってさまざまな周波数帯域に対して所望信号のみを増幅するチャネルフィルタが必要であり、またヘテロダイン方式に伴うイメージ除去のフィルタが必要である。そのため、多くの受信チャネルフィルタをそれぞれ使用せねばならず、多数の受動フィルタが必要となり、コストの削減がむずかしく、実装面積の削減も困難であった。また,特許文献1に示すように、受動部品を能動部品に置きかえる試みも可能であるが、それぞれの入力信号帯域や、信号の種類に応じて、多くの能動フィルタが必要となり、回路電流の増加、チップ面積の増加あるいはノイズの増加を招いたりしていた。
By the way, in the radio receiver, the input reception signal band is wide, and signals of different modulation methods such as AM signals and FM signals are input. Therefore, a channel filter that amplifies only a desired signal for various frequency bands is necessary, and an image removal filter associated with the heterodyne system is necessary. For this reason, many reception channel filters must be used, and a large number of passive filters are required, which makes it difficult to reduce costs and reduce the mounting area. Also, as shown in
図7、図14に示した従来例では、RFフィルタ1は、イメージリジェクションフィルタ、及びチャネルフィルタの機能を有し、また帯域フィルタ6a、6bは、ミキシング後の不要信号の除去、所望IF信号のみの選択機能を有している。図7の回路では、これらは主としてセラミックフィルタや、SAWフィルタなどで構成され、高い選択度と、イメージ除去機能をもつフィルタが必要である。そのため、能動回路で集積化しようとする場合、高精度なフィルタが要求され、素子バラツキに対して安定なフィルタを実現することが難しかった。また、図14の回路のように、帯域フィルタ6aとして、能動フィルタであるスイッチトキャパシタフィルタを用いた構成の場合、スイッチトキャパシタフィルタはクロックに同期したフィルタ特性を有するためチューニングの必要はないが、前段に折り返し防止フィルタ58が必要である。高精度のフィルタを実現するためには、折り返し防止フィルタもまた、高精度かつ大規模なものを使用せねばならず、チップコストの増大、消費電力の増加、ノイズの増加などの困難が存在し集積化は困難であった。
In the conventional examples shown in FIGS. 7 and 14, the
また、図15に、2つの異なる信号帯域のRF信号が入力される受信システムの例を示す。このシステムにおいては、RF1信号がRF1フィルタ1aを通してRF1アンプ2aに入力され、RF2信号がRF2フィルタ1bを通してRF2可変利得アンプ33に入力される。
FIG. 15 shows an example of a receiving system in which RF signals of two different signal bands are input. In this system, the RF1 signal is input to the
RF1信号に対しては、2重ダウンコンバージョンが施され、ミキサ3の出力は、IF1帯域フィルタ60を通過後、さらに第2のミキサ61により第2のローカル信号とミキシングされ、IF12に変換される。IF12は、IF12帯域フィルタ62、IF12アンプ63、IF12検波器64により処理されて、ベースバンド信号1が出力される。
The RF1 signal is subjected to double down-conversion, and the output of the
RF2可変利得アンプ33の出力は、ミキサ3c、IF2帯域フィルタ65、IF2アンプ66、IF2検波器67、およびAGC68により、図7の回路と同様に処理されて、ベースバンド信号2が出力される。
The output of the RF2
RF1、RF2信号に対して、RFフィルタ1a、1bや、IF1帯域フィルタ60、IF2帯域フィルタ65がそれぞれ必要であり、イメージリジェクションやチャネル選択フィルタの機能、及びそれぞれの周波数特性に応じて、それらのフィルタを用いなければならなかった。
For RF1 and RF2 signals, RF filters 1a and 1b,
本発明は、イメージリジェクションフィルタおよびチャネル選択フィルタを低コストで高性能に集積化して、受信機のコスト削減、および受信基板面積を削減した受信IF回路を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a reception IF circuit in which an image rejection filter and a channel selection filter are integrated at low cost and with high performance to reduce the cost of the receiver and the reception board area.
上記課題を解決するために本発明の受信IF回路は、RF入力信号を増幅する可変利得アンプと、前記増幅されたRF入力信号と局部発振信号とを混合してイメージ成分を抑圧するための中間多相信号を生成する周波数変換器と、前記中間多相信号が供給され、イメージ成分が抑圧された中間周波数信号を出力するポリフェーズフィルタと、供給される制御信号に応じて周波数応答が可変であって、前記中間周波数信号をチャネル選択するための周波数可変帯域フィルタと、前記中間周波数信号を検波するIF検波器と、前記IF検波器の出力信号のレベルを検出し、その検出レベルに応じて前記可変利得アンプの利得を制御する自動利得制御部とを備える。 In order to solve the above problems, a reception IF circuit of the present invention includes a variable gain amplifier that amplifies an RF input signal, and an intermediate for suppressing an image component by mixing the amplified RF input signal and a local oscillation signal. A frequency converter that generates a multi-phase signal, a polyphase filter that outputs the intermediate frequency signal to which the intermediate multi-phase signal is supplied and image components are suppressed, and a frequency response that is variable according to the supplied control signal A frequency variable bandpass filter for channel selection of the intermediate frequency signal, an IF detector for detecting the intermediate frequency signal, and a level of an output signal of the IF detector, and according to the detected level An automatic gain control unit for controlling the gain of the variable gain amplifier.
本発明の受信IF回路によれば、イメージリジェクション用のポリフェーズフィルタと、スイッチトキャパシタフィルタ(SCF)などで構成される周波数可変帯域フィルタを用いることにより、ポリフェーズフィルタを周波数可変帯域フィルタの折り返し防止フィルタとしても機能させることができ、低コストで高性能な集積化を図ることができる。 According to the reception IF circuit of the present invention, the polyphase filter is folded back from the frequency variable bandpass filter by using the polyphase filter for image rejection and the frequency variable bandpass filter including the switched capacitor filter (SCF). The filter can also function as a prevention filter, and high-performance integration can be achieved at low cost.
本発明の受信IF回路において、基準信号を発生する基準信号発生器を備え、前記局部発振信号と、前記制御信号は、前記基準信号に基づいて作成される構成とすることが好ましい。それにより、周波数可変帯域フィルタと周波数変換器とが同期して動作することになり、精度の高い動作が得られる。 The reception IF circuit of the present invention preferably includes a reference signal generator that generates a reference signal, and the local oscillation signal and the control signal are generated based on the reference signal. As a result, the variable frequency band filter and the frequency converter operate synchronously, and a highly accurate operation is obtained.
本発明の受信IF回路は、複数のRF信号に対応した、イメージ成分を抑圧するための前記中間多相信号を得るための複数の前記周波数変換器と、前記複数の前記中間多相信号を切り替えて前記ポリフェーズフィルタに供給するスイッチとを備え、周波数帯域の異なる複数のRF信号を受信するように構成することができる。 The reception IF circuit of the present invention switches a plurality of the frequency converters for obtaining the intermediate multiphase signal for suppressing an image component corresponding to a plurality of RF signals, and the plurality of the intermediate multiphase signals. And a switch for supplying the polyphase filter to receive a plurality of RF signals having different frequency bands.
この構成において好ましくは、水晶発振器の信号を基準信号として、電圧制御発振器の周波数を制御するフェーズロックドループと、前記電圧制御発振器の出力信号を分周して、前記複数のRF信号に対応した複数の周波数変換器に局部発振信号として各々供給する複数の分周器と、前記水晶発振器の信号を分周して前記周波数可変帯域フィルタの前記制御信号として供給する可変分周器とを備えた構成とする。それにより、精度のよいクロックを用いて、複数の特性のフィルタを、1つの基本フィルタにより精度良く実現可能となり、必要なチップ面積を削減することが可能となる。 Preferably, in this configuration, a phase-locked loop that controls the frequency of the voltage-controlled oscillator, using the crystal oscillator signal as a reference signal, and the output signal of the voltage-controlled oscillator is divided to provide a plurality of signals corresponding to the plurality of RF signals. A plurality of frequency dividers each supplying a local oscillation signal to the frequency converter, and a variable frequency divider that divides the signal of the crystal oscillator and supplies it as the control signal of the frequency variable bandpass filter And As a result, a filter having a plurality of characteristics can be accurately realized by one basic filter using a clock with high accuracy, and a necessary chip area can be reduced.
また、一部の前記RF信号に対応した、イメージ成分を抑圧するための前記中間多相信号を得るための前記周波数変換器と、他の前記RF信号に対応した単相の中間周波数信号を得るための周波数変換器と、前記中間多相信号および前記単相の中間周波数信号を切り替えて前記ポリフェーズフィルタに供給するスイッチとを備え、周波数帯域の異なる複数のRF信号を受信するように構成することができる。 Further, the frequency converter for obtaining the intermediate multiphase signal for suppressing the image component corresponding to a part of the RF signals and the single-phase intermediate frequency signal corresponding to the other RF signals are obtained. And a switch for switching the intermediate multiphase signal and the single-phase intermediate frequency signal to supply to the polyphase filter, and configured to receive a plurality of RF signals having different frequency bands be able to.
この構成において好ましくは、水晶発振器の信号を基準信号として、電圧制御発振器の周波数を制御するフェーズロックドループと、前記電圧制御発振器の出力信号を分周して、前記複数のRF信号に対応した複数の周波数変換器に局部発振信号として各々供給する複数の分周器と、前記水晶発振器の信号を分周して前記周波数可変帯域フィルタの前記制御信号として供給する可変分周器とを備えた構成とする。 Preferably, in this configuration, a phase-locked loop that controls the frequency of the voltage-controlled oscillator, using the crystal oscillator signal as a reference signal, and the output signal of the voltage-controlled oscillator is divided to provide a plurality of signals corresponding to the plurality of RF signals. A plurality of frequency dividers each supplying a local oscillation signal to the frequency converter, and a variable frequency divider that divides the signal of the crystal oscillator and supplies it as the control signal of the frequency variable bandpass filter And
前記ポリフェーズフィルタは、受動ポリフェーズフィルタ、または能動ポリフェーズフィルタの組み合わせで構成することができる。 The polyphase filter may be composed of a passive polyphase filter or a combination of active polyphase filters.
前記周波数可変帯域フィルタは、スイッチトキャパシタフィルタで構成することが好ましい。その場合、前記ポリフェーズフィルタが、前記周波数可変帯域フィルタを構成する前記スイッチトキャパシタフィルタの折り返し防止フィルタとしても機能するように構成することが好ましい。 The frequency variable band-pass filter is preferably composed of a switched capacitor filter. In that case, it is preferable that the polyphase filter is configured to function also as an anti-aliasing filter of the switched capacitor filter that constitutes the variable frequency band filter.
また、前記周波数可変帯域フィルタを構成する前記スイッチトキャパシタフィルタに供給される前記制御信号のクロック周波数が、入力RF信号帯域よりも高いことが好ましい。 Further, it is preferable that a clock frequency of the control signal supplied to the switched capacitor filter constituting the frequency variable band filter is higher than an input RF signal band.
また、前記可変利得アンプを複数備えた構成とすることができる。 In addition, a plurality of variable gain amplifiers may be provided.
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態における受信IF回路を図1に示す。入力RF信号はRFフィルタ1により周波数選択され、可変利得アンプ2で増幅される。可変利得アンプ2の出力信号は、ミキサ3a、3bにそれぞれ供給され、発振器4から供給される直交する局部発振信号とミキシングされ、RF信号からイメージ成分を抑圧するための中間多相信号、すなわちI、−I、Q、−Q信号の4相信号に変換される。I、−I、Q、−Q信号は、ポリフェーズフィルタ5に供給される。破線のブロックで囲まれた範囲、すなわち、ミキサ3a、3b、発振器4、ポリフェーズフィルタ5によりイメージリジェクションミキサ12が構成される。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a reception IF circuit according to the first embodiment of the present invention. The input RF signal is frequency-selected by the
ポリフェーズフィルタ5の出力は、周波数可変帯域フィルタ6に供給され、所望のIF信号のみが選択される。周波数可変帯域フィルタ6は、発振器4の出力信号を分周器11aにより分周した制御信号に基づいて制御され、選択周波数が調整される。周波数可変帯域フィルタ6の出力はIFアンプ7により増幅され、IF検波器8によりベースバンド信号に変換される。IF検波器8の出力はAGC9に印加され、AGC9から制御電圧が可変利得アンプ2と、IFアンプ7に供給され、制御電圧に基づいて信号レベルが一定となるように利得が制御される。
The output of the
この回路においては、分周器11aの分周比を変えることによって、周波数可変帯域フィルタ6に供給する制御信号の周波数を変えて、周波数選択特性を変えることができる。 In this circuit, the frequency selection characteristic can be changed by changing the frequency of the control signal supplied to the variable frequency band filter 6 by changing the frequency dividing ratio of the frequency divider 11a.
ポリフェーズフィルタ5の一例としては、図10に示した受動ポリフェーズフィルタを用いることができる。入力には、ミキサ3a、3bの出力であるI、−I、Q、−Qの4相の信号が同一振幅で入力される。ポリフェーズフィルタ53−1、53−2、・・・53−nの中心周波数はそれぞれ、f01=1/(2πR11×C11)、f02=1/(2πR21×C21)、f0n=1/(2πRn1×Cn1)である。全体としては、図11に示したようにイメージ信号に対して実線55で示すノッチ特性を示し、所望信号に対しては破線54で示すようなほぼオールパス特性を示す周波数特性を有する。多段にポリフェーズフィルタが接続されるため、CRにバラツキがあっても、所望のイメージリジェクション特性を持つことが可能である。
As an example of the
ポリフェーズフィルタ5の他の例としては、図12に示した能動ポリフェーズフィルタを用いることができる。この能動ポリフェーズフィルタにおいても同様に、入力にはI、−I、Q、−Qの4相の信号が同一振幅で入力される。BPF30−1、30−2、・・・30−nの中心周波数f0、―3dB帯域幅BWはそれぞれ、f01=1/(2πC1a×R1c)、BW1=2/(2πC1a×R1b)、f02=1/(2πC2a×R2c)、BW2=2/(2πC2a×R2b)、f0n=1/(2πCna×Rnc)、BWn=2/(2πCna×Rnc)となる。周波数特性の1例は図13に示したとおりである。所望信号に対しては、破線56で示すようなBPF特性を有し、イメージ信号に対しては、実線57で示すような特性を有するため、イメージリジェクション特性をもつことが可能である。
As another example of the
図1の回路では、ポリフェーズフィルタ5を通過後の信号が、周波数可変帯域フィルタ6へと供給されるため、次のような効果を得ることができる。すなわち、周波数可変帯域フィルタ6をスイッチトキャパシタフィルタ(SCF)で構成した場合、通常、図14に示した従来例のように、SCFの前段には折り返し防止フィルタ58が必要である。これに対して、図12に示したような能動ポリフェーズフィルタを用いると、図13に示したように、イメージリジェクション機能を持つとともに、能動BPFとしても動作するため、折り返し防止フィルタとしても共用可能である。このように、ポリフェーズフィルタ5を折り返し防止フィルタと兼用することが可能となり、チップ面積の削減、電力の削減が可能となる。
In the circuit of FIG. 1, since the signal after passing through the
SCFのサンプリング周波数をfsとすれば、fs/2で必要な減衰量を達成するため、ポリフェーズBPFを多段に接続して必要な減衰量を獲得することができる。さらに、SCFのもう1つの大きな利点は、クロック周波数を変えることによって、周波数特性を変えることができる点である。 If the sampling frequency of the SCF is fs, the necessary attenuation can be obtained by connecting polyphase BPFs in multiple stages in order to achieve the necessary attenuation at fs / 2. Furthermore, another major advantage of SCF is that the frequency characteristics can be changed by changing the clock frequency.
図2に、周波数可変帯域フィルタ6として使用可能な、SCFの1例を示す。このSCFは、容量選択回路網20〜23、およびオペアンプ24から構成される。容量選択回路網20〜23は各々、容量C1ap〜Cnap、容量C2a、容量C1an〜Cnan、容量C2a、およびスイッチSWから構成される。必要な周波数選択モードにより、容量値が選択され、またスイッチSWには必要な周波数に選択されたクロックが供給される。図2のSCFでは積分器、もしくは1次の基本フィルタが構成可能であり、コンデンサ網の選択と、クロック周波数の選択により、所望の選択特性を有するフィルタを構成することができる。2次以上の高次のフィルタも、同様に構成可能である。オペアンプ24をどのフィルタに対しても共通で使用することによって、電力削減と、コスト削減が可能となる。
FIG. 2 shows an example of an SCF that can be used as the variable frequency band filter 6. The SCF is composed of
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態における受信IF回路を図3に示す。この回路では、2つの異なる周波数帯域のRF入力信号、すなわちRF1信号、RF2信号がそれぞれ入力される。RF1信号、RF2信号は、RF1フィルタ1a、RF2フィルタ1bで周波数選択され、それぞれ可変利得アンプ2、アンプ13に入力される。可変利得アンプ2で増幅された信号はミキサ3a、3bに、アンプ13で増幅された信号はミキサ3c、3dにそれぞれ供給される。
(Second Embodiment)
FIG. 3 shows a reception IF circuit according to the second embodiment of the present invention. In this circuit, RF input signals of two different frequency bands, that is, RF1 signal and RF2 signal are input. The RF1 signal and the RF2 signal are frequency-selected by the
ミキサ3a、3b、3c、3dには所定のIF周波数を得るための、発振器4の出力信号を分周器14a、14bにより分周した局部発振信号が供給される。ミキサ3a、3bには、イメージリジェクションのために互いに90度位相の異なる局部発振信号が供給される。同様にミキサ3c、3dにも、互いに90度位相の異なる局部発振信号が供給される。それにより、ミキサ3a、3bの出力には、IF1の周波数の4相のIF信号I1、−I1、Q1、−Q1が出力される。同様にミキサ3c、3dの出力にも、IF2の周波数の4相のIF信号I2、−I2、Q2、−Q2が出力される。
To the
この2つのIF信号はスイッチ15〜18により選択され、ポリフェーズフィルタ5に供給される。ミキサ3a〜3d、発振器4、分周器14a、14b、スイッチ15〜18、およびポリフェーズフィルタ5で構成されるイメージリジェクションミキサ12により、2つのRF入力信号に対するイメージリジェクション動作が行われる。
These two IF signals are selected by the
ポリフェーズフィルタ5を通過した信号は周波数可変帯域フィルタ6に供給される。周波数可変帯域フィルタ6は、分周比が可変である分周器11により供給される制御信号に基づいて動作する。それにより、異なる中間周波数IF1、IF2のそれぞれに対応するフィルタを構成することが可能である。
The signal that has passed through the
図3の構成では、IF1の側の回路における周波数可変帯域フィルタ6通過後の動作は、図1の構成と同様である。IF2の側の回路は帰還ループを持たないものとしたが、IF1の側の回路と同様にAGC動作をさせ、アンプ13を可変利得アンプとすることも可能である。
In the configuration of FIG. 3, the operation after passing through the variable frequency band filter 6 in the circuit on the IF1 side is the same as the configuration of FIG. Although the circuit on the IF2 side does not have a feedback loop, the AGC operation can be performed in the same manner as the circuit on the IF1 side, and the
本実施の形態の受信IF回路によれば、異なる周波数のRF入力信号を、1つのポリフェーズフィルタ5、及び1つの周波数可変帯域フィルタ6で処理できるため、チップコストの上昇を抑え、かつ電力削減が可能である。図3では2つの異なるRF入力信号の場合を示したが、3つ以上のRF入力信号に対しても同様に構成することが可能である。これを可能にしているのは、次の特徴である。
According to the reception IF circuit of the present embodiment, RF input signals of different frequencies can be processed by one
(a)周波数可変帯域フィルタ6に供給する制御信号を、分周器11の値で最適に選択できる。
(A) The control signal supplied to the variable frequency band filter 6 can be optimally selected by the value of the
(b)ミキサ3a〜3dに供給される局部発振周波数に同期した信号が周波数可変帯域フィルタ6に供給される。
(B) A signal synchronized with the local oscillation frequency supplied to the
(c)ポリフェーズフィルタ5により、複数のRF信号に対応したイメージリジェクションと不要信号除去が可能である。
(C) The
(第3の実施形態)
本発明の第3の実施形態における受信IF回路を図4に示す。この回路では、図3の回路と同様に2つの周波数帯域のRF入力信号、すなわちRF1信号、RF2信号が入力される。図3の回路と異なる点は、RF2信号に対するイメージリジェクションについては、外部フィルタであるRF2フィルタ1cに役割を持たせたことである。
(Third embodiment)
FIG. 4 shows a reception IF circuit according to the third embodiment of the present invention. In this circuit, RF input signals of two frequency bands, that is, an RF1 signal and an RF2 signal are input as in the circuit of FIG. The difference from the circuit of FIG. 3 is that the image rejection for the RF2 signal has a role in the
この構成においても、RF1信号に対しては図3の構成と同様に、破線のブロックで囲まれたミキサ3a、3b、発振器4、分周器14a、スイッチ25〜28、およびポリフェーズフィルタ5により、イメージリジェクションミキサ12が構成される。ポリフェーズフィルタ5は、RF2信号に対しては周波数可変帯域フィルタ6の選択フィルタの1部、もしくは周波数可変帯域フィルタ6がSCFで構成される場合は、折り返し防止フィルタの役割を担う。
Also in this configuration, for the RF1 signal, similarly to the configuration of FIG. 3, the
他の動作は図3の回路と同様である。図5に、能動ポリフェーズBPFと、能動バイカッドLPFとの共用化回路の1例を示す。この回路は、図12に示した能動ポリフェーズフィルタに、スイッチSW1、SW2、・・・SWnを設けた構成を有する。スイッチSW1、SW2、・・・SWnがオン時はポリフェーズBPFとなり、SW1、SW2、・・・SWnがオフの場合は通常のバイカッド(bi-quad)LPFとなる。ポリフェーズBPFと同様に多段に接続すれば、折り返し防止に必要とされる減衰量が実現可能となる。 Other operations are the same as those of the circuit of FIG. FIG. 5 shows an example of a shared circuit of the active polyphase BPF and the active biquad LPF. This circuit has a configuration in which switches SW1, SW2,... SWn are provided in the active polyphase filter shown in FIG. When the switches SW1, SW2,... SWn are on, the polyphase BPF is obtained, and when the switches SW1, SW2,... SWn are off, a normal bi-quad LPF is obtained. If the multiphase connection is made in the same way as the polyphase BPF, it is possible to realize the attenuation necessary for preventing the aliasing.
(第4の実施形態)
本発明の第4の実施形態における受信IF回路を図6に示す。この回路では、図3の回路と同様に、2つ周波数帯域のRF入力信号、すなわちRF1信号、RF2信号がそれぞれ、RF1フィルタ1a、RF2フィルタ1bを介して可変利得アンプ2、33に入力される。増幅後の信号から、ミキサ3a、3bで構成される第1の直交ミキサと、ミキサ3c、3dで構成される第2の直交ミキサにより、それぞれ2つの異なる周波数の4相の中間周波信号IF1、IF2が作成される。
(Fourth embodiment)
FIG. 6 shows a reception IF circuit according to the fourth embodiment of the present invention. In this circuit, as in the circuit of FIG. 3, two frequency band RF input signals, that is, RF1 signal and RF2 signal are input to the
ミキサ3a、3bへは、分周器14aからの局部発振信号が、ミキサ3c、3dへは、分周器14bからの局部発振信号が供給される。分周器14a、14bには、水晶発振器37の出力信号を基準としたフェーズロックドループの出力信号が供給され、必要な局部発振周波数に変換される。フェーズロックドループは、電圧制御発振器34、位相比較器35、LPF36、および水晶発振器37により構成される。
The local oscillation signal from the
4相の中間周波信号IF1、IF2は、スイッチ38〜41により切り換えられて、ポリフェーズフィルタ5に供給される。ポリフェーズフィルタ5の出力は、SCFで構成されたSCFチャネルフィルタ6aに供給される。SCFチャネルフィルタ6aには、水晶発振器37からの基準信号を分周器11により分周した所定周波数の制御信号が与えられる。制御信号の周波数は、スイッチ38〜41により切り換えられる選択周波数に応じて、分周器11により切り換えられる。
The four-phase intermediate frequency signals IF1 and IF2 are switched by the
この回路において、ポリフェーズフィルタ5としては、図10、図12で構成されるようなポリフェーズフィルタを用い、SCFチャネルフィルタ6aの折り返し防止フィルタの役目も兼用させることも可能である。すなわちポリフェーズフィルタ5は、SCFチャネルフィルタ6aのクロックの半分の周波数までは、SCFチャネルフィルタ6aへの入力信号を十分に減衰させるように構成される。それにより折り返しは防止され、さらにスムージングフィルタ42a、42bを通過した信号は、歪のない選択されたIF信号になる。
In this circuit, as the
スムージングフィルタ42a、42bを通過した信号はそれぞれ、IF1アンプ7a、IF2アンプ7b、IF1検波器8a、IF2検波器8bにより処理されて、ベースバンド信号1、2が出力される。IF1検波器8a、IF2検波器8bの出力はまた、AGC9a、9bにそれぞれ供給されて、可変利得アンプ2、33、IF1アンプ7a、IF2アンプ7bの利得が制御される。
The signals that have passed through the smoothing filters 42a and 42b are processed by the IF1 amplifier 7a,
本実施の形態では、2つの異なるRF入力信号に必要とされるイメージリジェクション機能を、共通のイメージリジェクションミキサ12(破線のブロックで示される)で実現し、異なる2つの周波数に対する選択フィルタを共通のSCFチャネルフィルタ6aで同一チップ内に集積化することによって、外部フィルタの削減を、低コスト、低電力で実現できる。
In the present embodiment, an image rejection function required for two different RF input signals is realized by a common image rejection mixer 12 (shown by a broken line block), and selection filters for two different frequencies are provided. By integrating the common
なお、スイッチトキャパシタフィルタは時間離散システムであり、クロック周波数の高調波成分を多く含むため、RF回路と同一チップ上に集積する場合、微小なRF入力回路にとってクロックの高調波成分はノイズとして作用し、またミキサに対しても不要な成分となる。RF入力信号の周波数よりもクロック周波数が高ければ、クロックの高調波成分は、回路通過時に減衰し、同時に入力信号帯域へのノイズとしての影響は小さくなる。従って、SCFのクロックをRF入力信号の周波数より高くすることによって、SCFにより処理された信号の成分がRF回路の妨害波となることを抑制する。 Note that a switched capacitor filter is a time-discrete system and contains many harmonic components of the clock frequency. Therefore, when integrated on the same chip as the RF circuit, the harmonic component of the clock acts as noise for a small RF input circuit. Also, it becomes an unnecessary component for the mixer. If the clock frequency is higher than the frequency of the RF input signal, the harmonic components of the clock are attenuated when passing through the circuit, and at the same time, the influence of noise on the input signal band is reduced. Therefore, by making the SCF clock higher than the frequency of the RF input signal, the component of the signal processed by the SCF is prevented from becoming an interference wave of the RF circuit.
本発明の受信IF回路によれば、外部フィルタを使用することなくイメージリジェクションが可能であり、またさまざまな入力信号帯域、信号の周波数特性に対して、高密度、低消費電力、低コストかつ高精度のフィルタ特性の実現が可能であり、低コスト、高性能な受信システムを提供することが可能となる。また、他の受信システムにも応用可能である。 According to the reception IF circuit of the present invention, image rejection is possible without using an external filter, and high density, low power consumption, low cost and various input signal bands and signal frequency characteristics are achieved. A highly accurate filter characteristic can be realized, and a low-cost and high-performance receiving system can be provided. It can also be applied to other receiving systems.
1 RFフィルタ
1a RF1フィルタ
1b、1c RF2フィルタ
2、33 可変利得アンプ
3、3a、3b、3c、3d ミキサ
4 発振器
5 ポリフェーズフィルタ
6 周波数可変帯域フィルタ
6a SCFチャネルフィルタ
6b 帯域フィルタ
7 IFアンプ
7a IF1アンプ
7b IF2アンプ
8 IF検波器
8a IF1検波器
8b IF2検波器
9、9a、9b AGC(自動利得制御回路)
10 集積化ブロック
11a、14a、14b 分周器
12 イメージリジェクションミキサ
13 アンプ
15〜18、25〜28、38〜41 スイッチ
20〜23 容量選択回路網
24 オペアンプ
30−1、30−2、30−n BPF
31−1、32−1、31−2、32−2、31−n、32−n オペアンプ
34 電圧制御発振器
35 位相比較器
36 LPF
37 水晶発振器
42a、42b スムージングフィルタ
50a LPF(低域フィルタ)
51 90度移相器
52 ミキサ
53−1、53−2、53−n ポリフェーズフィルタ
58 折り返し防止フィルタ
60 IF1帯域フィルタ
61 第2のミキサ
62 IF12帯域フィルタ
63 IF12アンプ
64 IF12検波器
65 IF2帯域フィルタ
66 IF2アンプ
67 IF2検波器
68 AGC
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
31-1, 32-1, 31-2, 32-2, 31-n, 32-n
37 Crystal oscillator 42a,
51 90-
Claims (11)
前記増幅されたRF入力信号と局部発振信号とを混合してイメージ成分を抑圧するための中間多相信号を生成する周波数変換器と、
前記中間多相信号が供給され、イメージ成分が抑圧された中間周波数信号を出力するポリフェーズフィルタと、
供給される制御信号に応じて周波数応答が可変であって、前記中間周波数信号をチャネル選択するための周波数可変帯域フィルタと、
前記中間周波数信号を検波するIF検波器と、
前記IF検波器の出力信号のレベルを検出し、その検出レベルに応じて前記可変利得アンプの利得を制御する自動利得制御部とを備えた受信IF回路。 A variable gain amplifier for amplifying an RF input signal;
A frequency converter that mixes the amplified RF input signal and the local oscillation signal to generate an intermediate multiphase signal for suppressing image components;
A polyphase filter that is supplied with the intermediate polyphase signal and outputs an intermediate frequency signal in which an image component is suppressed;
A frequency response variable according to a supplied control signal, and a frequency variable bandpass filter for channel-selecting the intermediate frequency signal;
An IF detector for detecting the intermediate frequency signal;
A reception IF circuit comprising: an automatic gain control unit that detects a level of an output signal of the IF detector and controls a gain of the variable gain amplifier according to the detected level.
前記複数の前記中間多相信号を切り替えて前記ポリフェーズフィルタに供給するスイッチとを備え、
周波数帯域の異なる複数のRF信号を受信するように構成された請求項1に記載の受信IF回路。 A plurality of frequency converters for obtaining the intermediate polyphase signal for suppressing image components corresponding to a plurality of RF signals;
A switch for switching the plurality of intermediate polyphase signals to supply to the polyphase filter;
The reception IF circuit according to claim 1, configured to receive a plurality of RF signals having different frequency bands.
前記電圧制御発振器の出力信号を分周して、前記複数のRF信号に対応した複数の周波数変換器に局部発振信号として各々供給する複数の分周器と、
前記水晶発振器の信号を分周して前記周波数可変帯域フィルタの前記制御信号として供給する可変分周器とを備えた請求項3に記載の受信IF回路。 Using a crystal oscillator signal as a reference signal, a phase-locked loop for controlling the frequency of the voltage controlled oscillator,
A plurality of frequency dividers that divide the output signal of the voltage controlled oscillator and supply each of them as a local oscillation signal to a plurality of frequency converters corresponding to the plurality of RF signals;
The receiving IF circuit according to claim 3, further comprising: a variable frequency divider that divides a signal of the crystal oscillator and supplies the divided signal as the control signal of the frequency variable bandpass filter.
他の前記RF信号に対応した単相の中間周波数信号を得るための周波数変換器と、
前記中間多相信号および前記単相の中間周波数信号を切り替えて前記ポリフェーズフィルタに供給するスイッチとを備え、
周波数帯域の異なる複数のRF信号を受信するように構成された請求項1に記載の受信IF回路。 The frequency converter for obtaining the intermediate polyphase signal for suppressing image components corresponding to some of the RF signals;
A frequency converter for obtaining a single-phase intermediate frequency signal corresponding to the other RF signal;
A switch for switching the intermediate multiphase signal and the single-phase intermediate frequency signal to supply to the polyphase filter,
The reception IF circuit according to claim 1, configured to receive a plurality of RF signals having different frequency bands.
前記電圧制御発振器の出力信号を分周して、前記複数のRF信号に対応した複数の周波数変換器に局部発振信号として各々供給する複数の分周器と、
前記水晶発振器の信号を分周して前記周波数可変帯域フィルタの前記制御信号として供給する可変分周器とを備えた請求項5に記載の受信IF回路。 Using a crystal oscillator signal as a reference signal, a phase-locked loop for controlling the frequency of the voltage controlled oscillator,
A plurality of frequency dividers that divide the output signal of the voltage controlled oscillator and supply each of them as a local oscillation signal to a plurality of frequency converters corresponding to the plurality of RF signals;
The receiving IF circuit according to claim 5, further comprising: a variable frequency divider that divides a signal of the crystal oscillator and supplies the divided signal as the control signal of the frequency variable bandpass filter.
The reception IF circuit according to claim 1, comprising a plurality of the variable gain amplifiers.
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