JP2006203653A - 受信回路とそれを用いた受信装置及び受信システム - Google Patents

受信回路とそれを用いた受信装置及び受信システム Download PDF

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Abstract

【課題】小型で消費電力が低い受信回路とそれを用いたダイバーシティ受信装置を提供する。
【解決手段】周波数変換器100の混合器20は、入力される高周波信号と、入力される局部発振信号とを乗算して混合して高周波信号を所定の周波数変換信号に周波数変換して出力する。スイッチ回路60は、第1の場合において、局部発振器30からの局部発振信号を混合器20に出力しかつ局部発振信号出力端子13を介して出力する一方、第2の場合において、局部発振信号入力端子12を介して入力される局部発振信号を混合器20に出力するように切り換える。制御回路40は、第1の場合において、局部発振器30への電源供給をオンしてスイッチ回路60を制御する一方、第2の場合において、局部発振器20への電源供給をオフしてスイッチ回路60を制御する。
【選択図】図1

Description

本発明は、高周波信号を受信するための受信回路と、それを用いた受信装置及び受信システムに関する。
図9は第1の従来例に係る無線受信回路の構成を示すブロック図である。図9の無線受信回路は、アンテナ71と、高周波増幅器72と、周波数変換器400と、局部発振器31と、帯域通過フィルタ73と、中間周波増幅器74と、復調器75と、出力端子76とを備えて構成される。ここで、周波数変換器400は、高周波信号入力端子10と、周波数変換信号出力端子11と、発振信号入力端子12と、混合器20とを備えて構成される。
図9において、送信装置から送信された無線周波数fRFの無線信号はアンテナ71で受信された後、高周波増幅器72で低雑音増幅され、低雑音増幅後の無線信号(以下、高周波信号という。)は高周波信号入力端子10を介して混合器20の第1の入力端子に入力される。また、局部発振器31により発生された局部発振周波数fLOの局部発振信号は、発振信号入力端子12を介して混合器20の第2の入力端子に入力される。混合器20は、第1の入力端子に入力された高周波信号と、第2の入力端子に入力された局部発振信号とを乗算することにより、当該乗算結果である周波数変換された周波数変換信号を発生して、周波数変換信号出力端子11を介して帯域通過フィルタ73に出力する。次いで、帯域通過フィルタ73は、周波数変換信号から所定の中間周波数fIFの中間周波信号を帯域通過ろ波した後、中間周波増幅器74を介して復調器75に出力する。さらに、復調器75は入力される中間周波信号を所定の復調方式を用いてベースバンド信号に復調して出力端子76を介して外部装置に出力する。
ここで、周波数変換器400は半導体集積回路で構成され、局部発振器31はトランジスタとインダクタやコンデンサ等で構成された共振回路で構成されることが多いが、トランジスタのみ上記半導体集積回路に内蔵される場合もある。ここで、中間周波信号の中間周波数fIFは、無線信号の無線周波数fRFと、局部発振信号の局部発振周波数fLOを用いて次式(1)で表される。
[数1]
IF=|fRF±fLO| (1)
周波数変換器400は、一般的には、より高い無線周波数fRFを有する無線信号を、より低い中間周波数fIFを有する中間周波信号に低域周波数変換し、より低い中間周波数fIFを有する中間周波信号に対して復調器75により復調処理が行われる。
図10は第2の従来例に係る無線受信回路の構成を示すブロック図である。図10の無線受信回路は、図9の無線受信回路に比較して、周波数変換器400に代えて、局部発振器30を内蔵した周波数変換器500を備えたことを特徴としている。図10において、局部発振器30はトランジスタと共振回路で構成されており、周波数変換器500には局部発振信号入力端子12が無い。また、周波数変換器500の局部発振器30に用いられる共振回路のインダクタとコンデンサを半導体集積回路上に構成すれば小型の周波数変換器を実現することができる。
図11は第3の従来例に係るダイバーシティ無線受信装置の構成を示すブロック図であり、図11のダイバーシティ無線受信装置は、図9の無線受信装置を2系統有し、図9の無線受信装置に比較してさらに、スイッチ77及びダイバーシティコントローラ80を備えたことを特徴としている。2系統目の無線受信装置は、アンテナ71aと、高周波増幅器72aと、周波数変換器400aと、帯域通過フィルタ73aと、中間周波増幅器74aと、復調器75aとを備えて、図9の無線受信装置と同様に構成される。ここで、アンテナ71と、アンテナ71aとは空間的に異なる場所に設けられる。また、周波数変換器400aは、高周波信号入力端子10aと、周波数変換信号出力端子11aと、発振信号入力端子12aと、混合器20aとを備えて、周波数変換器400と同様に構成される。
局部発振器31により発生される局部発振信号は局部発振信号入力端子12を介して混合器20に入力されるとともに、局部発振信号入力端子12aを介して混合器20aに入力される。また、復調器75から出力される復調後のベースバンド信号はスイッチ77の接点a側を介して出力端子76に出力され、復調器75aから出力される復調後のベースバンド信号はスイッチ77aの接点b側を介して出力端子76に出力される。ダイバーシティコントローラ80は、例えば、各復調器75,75aからそれぞれ出力される各ベースバンド信号の例えばビット誤り率である信号品質に基づいて、より高い信号品質を有するベースバンド信号を選択するようにスイッチ77を切り換えるように制御する。
図11のダイバーシティ無線受信装置において、2個の周波数変換器400,400aの各高周波信号入力端子10,10aには、同一の無線周波数fRFの高周波信号が入力される。1個の局部発振器31が同一の局部発振周波数fLOの局部発振信号を発生して2個の周波数変換器400,400aに供給しているために、上記式(1)により2個の周波数変換器400,400aの周波数変換信号出力端子11,11aには同一の周波数変換成分を有する周波数変換信号が出力される。ここで、2個の高周波信号入力端子10,10aには同一の周波数が入力されるが、空間的に異なる場所に配置された2個のアンテナ71,71aからの受信された無線信号がそれぞれ入力されるために、2個の周波数変換信号出力端子11,11aから出力された周波数変換信号は信号状態の異なる場合が多く、受信状態の良好であって信号品質が良い(例えば、周波数変換信号の信号レベルが大きい)周波数変換信号出力端子11又は11aに対応する復調器75又は75aから出力されるベースバンド信号を選択することにより、受信状態を大幅に改善できる。なお、図11のダイバーシティ無線受信装置の構成は移動受信時に有効なために、例えば特許文献1において開示されている。
図12は第4の従来例に係るダイバーシティ無線受信装置の構成を示すブロック図である。図12のダイバーシティ無線受信装置は、図11のダイバーシティ無線受信装置に比較して、以下の点が異なる。
(a)図11の周波数変換器400及び局部発振器31に代えて、図10の周波数変換器500を備えたこと。
(b)図11の周波数変換器400a及び局部発振器31に代えて、図10の周波数変換器500と同様の構成を有する周波数変換器500aを備えたこと。ここで、周波数変換器500aは、高周波信号入力端子10aと、周波数変換信号出力端子11aと、局部発振器30aと、混合器20aとを備えて構成される。
以上のように構成された図12のダイバーシティ無線受信装置は、複数個の周波数変換器500,500aを用いるため装置全体が大きくなってしまうが、周波数変換器500,500aのように局部発振器30,30aを内蔵することにより、その装置構成を小型化できる。
特開2004−147082号公報。
図10の無線受信装置では、図9の無線受信装置と比較して、局部発振器30を含む無線受信装置全体の構成を小型化できる反面、周波数変換器500の外部回路から局発振信号を入力することができず、無線受信装置を柔軟に構成することができない。
また、図12のダイバーシティ無線受信装置では、各局部発振器30,30aをそれぞれ各周波数変換器500,500aに内蔵しているため、各周波数変換器500,500aに対して1個の局部発振器30,30aが必要となり、図12の例では2個の局部発振器30,30aが動作しており、図11の構成と比較して装置を小型化できる反面、1個の局部発振器分の消費電流が増大してしまう。また、局部発振信号が他方の周波数変換器へのリークにより2個の局部発振器30,30a間で信号の干渉が発生し、これにより、受信された無線信号の信号品質の劣化を招く場合があるという問題点があった。
本発明の目的は以上の問題点を解決し、従来例に比較して構成が簡単であって、しかも消費電力を低減できる周波数変換器を含む受信回路と、それを用いた受信装置及び受信システムを提供することにある。
第1の発明に係る受信回路は、局部発振信号出力端子と、局部発振信号入力端子とを含む受信回路であって、
入力される高周波信号と、入力される局部発振信号とを乗算して混合することにより上記高周波信号を所定の周波数変換信号に周波数変換して出力する混合手段と、
所定の局部発振周波数を有する局部発振信号を発生して出力する局部発振手段と、
第1の場合において、上記局部発振手段から出力される局部発振信号を上記混合手段に出力しかつ上記局部発振信号出力端子を介して出力する一方、第2の場合において、上記局部発振信号入力端子を介して入力される局部発振信号を上記混合手段に出力するように切り換える第1のスイッチ回路と、
上記第1の場合において、上記局部発振手段への電源供給をオンするとともに、上記局部発振手段から出力される局部発振信号を上記混合手段に出力しかつ上記局部発振信号出力端子を介して出力するように上記第1のスイッチ回路を制御する一方、上記第2の場合において、上記局部発振手段への電源供給をオフするとともに、上記局部発振信号入力端子を介して入力される局部発振信号を上記混合手段に出力するように上記第1のスイッチ回路を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
上記受信回路において、局部発振信号入出力端子と、
上記第1の場合において、上記局部発振信号から出力される局部発振信号を上記局部発振信号出力端子及び上記局部発振信号入出力端子を介して出力する一方、上記第2の場合において、上記局部発振信号入出力端子を介して入力される局部発振信号を上記局部発振信号入力端子及び上記第1のスイッチ回路を介して上記混合手段に出力するように切り換える第2のスイッチ回路とをさらに備え、
上記制御手段はさらに、上記第1の場合において、上記局部発振信号から出力される局部発振信号を上記局部発振信号出力端子及び上記局部発振信号入出力端子を介して出力するように上記第2のスイッチ回路を制御する一方、上記第2の場合において、上記局部発振信号入出力端子を介して入力される局部発振信号を上記局部発振信号入力端子及び上記第1のスイッチ回路を介して上記混合手段に出力するように上記第2のスイッチ回路を制御することを特徴とする。
また、複数個の上記受信回路を備えた受信装置であって、
上記受信装置は、第1と第2の受信回路を含み、
上記第1の受信回路の上記発振信号出力端子と、上記第2の受信回路の上記発振信号入力端子とが接続され、
上記第1の受信回路の上記制御手段は、上記第1の受信回路において、上記局部発振手段への電源供給をオンするとともに、上記局部発振手段から出力される局部発振信号を上記混合手段に出力しかつ上記局部発振信号出力端子を介して上記第2の受信回路の上記混合手段に出力するように上記第1のスイッチ回路を制御し、
上記第2の受信回路の上記制御手段は、上記第2の受信回路において、上記局部発振手段への電源供給をオフするとともに、上記局部発振信号入力端子を介して入力される局部発振信号を上記混合手段に出力するように上記第1のスイッチ回路を制御することを特徴とする。
さらに、複数個の上記受信回路を備えた受信装置であって、
上記受信装置は、第1と第2の受信回路を含み、
上記第1の受信回路の上記発振信号入出力端子と、上記第2の受信回路の上記発振信号入出力端子とが接続され、
上記第1の受信回路の上記制御手段は、上記第1の受信回路において、上記局部発振手段への電源供給をオンするとともに、上記局部発振手段から出力される局部発振信号を上記混合手段に出力しかつ上記局部発振信号出力端子、上記第2のスイッチ回路及び上記局部発振信号入出力端子を介して上記第2の受信回路の上記混合手段に出力するように上記第1と第2のスイッチ回路を制御し、
上記第2の受信回路の上記制御手段は、上記第2の受信回路において、上記局部発振手段への電源供給をオフするとともに、上記第1の受信回路から上記局部発振入出力端子を介して入力される局部発振信号を上記第2のスイッチ回路、上記局部発振信号入力端子及び上記第1のスイッチ回路を介して上記混合手段に出力するように上記第1と第2のスイッチ回路を制御することを特徴とする。
上記受信装置において、
上記第1の受信回路において、上記第1のスイッチ回路と上記混合手段との間に挿入され、上記局部発振信号の移相量を調整するための第1の移相手段をさらに備え、
上記第2の受信回路において、上記第1のスイッチ回路と上記混合手段との間に挿入され、上記局部発振信号の移相量を調整するための第2の移相手段をさらに備え、
上記第1と第2の制御手段は、上記第1の受信回路の上記混合手段に入力される局部発振信号と、上記第2の受信回路の上記混合手段に入力される局部発振信号とを実質的に同相となるように、上記第1の移相手段の移相量と、上記第2の移相手段の移相量とを制御することを特徴とする。
また、上記受信装置において、
互いに実質的に同一の無線周波数を有する高周波信号が、上記第1の受信回路の上記混合手段及び上記第2の受信回路の上記混合手段に入力され、
上記第1の受信回路の上記混合手段から出力される第1の周波数変換信号を第1の復調信号に復調し、上記第2の受信回路の上記混合手段から出力される第2の周波数変換信号を第2の復調信号に復調し、上記第1と第2の周波数変換信号の信号品質又は上記第1と第2の復調信号の信号品質に基づいて、より高い信号品質を有する周波数変換信号を復調した復調信号を選択し、もしくはより高い信号品質を有する復調信号を選択して出力するダイバーシティ受信手段をさらに備えたことを特徴とする。
さらに、上記受信装置において、
互いに異なる無線周波数を有する高周波信号が、上記第1の受信回路の上記混合手段及び上記第2の受信回路の上記混合手段に入力され、
上記第1の受信回路の上記混合手段から出力される第1の周波数変換信号を第1の復調信号に復調して出力し、上記第2の受信回路の上記混合手段から出力される第2の周波数変換信号を第2の復調信号に復調して出力する復調手段をさらに備えたことを特徴とする。
またさらに、上記ダイバーシティ受信手段を備えた受信装置と、上記復調手段を備えた受信装置とを備えた受信システムであって、
上記ダイバーシティ受信手段を備えた受信装置の動作と、上記復調手段を備えた受信装置の動作とを選択的に切り換えて動作させる動作切り換え手段を備えたことを特徴とする。
従って、本発明に係る受信回路によれば、局部発振手段の電源供給と、局部発振信号の入出力端子を使用用途によって制御できるため、不要な局部発振手段の消費電力を削減できる。
また、本発明に係る受信装置によれば、局部発振手段を含む受信回路においても、不要な局部発振手段の消費電力を削減できるため、小型で低消費電力な受信装置を実現でき、さらに場合に応じて複数の受信信号を受信することができる。
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。
第1の実施形態.
図1は本発明の第1の実施形態に係る無線受信装置の構成を示すブロック図である。図1の無線受信装置は、図9の無線受信装置に比較して、図9の周波数変換器400及び局部発振器31に代えて、周波数変換器100を含む受信回路を備えたことを特徴としている。以下、図9の無線受信装置との相違点を中心として説明する。ここで、周波数変換器100は、高周波信号入力端子10と、周波数変換信号出力端子11と、発振信号入力端子12と、発振信号出力端子13と、混合器20と、局部発振器30と、制御回路40とを備えて構成される。
図1において、アンテナ71により受信された無線信号は高周波増幅器72を介して、高周波信号として高周波信号入力端子10を介して混合器20の第1の入力端子に入力される。局部発振器30により発生される局部発振信号は、局部発振信号出力端子13に出力されるとともに、スイッチ回路60の接点A1及び共通端子AYを介して混合器20の第2の入力端子に出力される。また、外部回路から局部発振信号入力端子12を介して入力される局部発振信号は、スイッチ回路60の接点A0及び共通端子AYを介して混合器20の第2の入力端子に出力される。制御回路40は、スイッチ回路60を接点A0又は接点A1に選択的に切り換えるようにスイッチ回路60を制御するとともに、制御信号を用いて局部発振器30の動作のオン/オフを制御し、すなわち、局部発振器30への電源供給のオン/オフを制御する。
混合器20は、第1の入力端子に入力される無線周波数fRFの高周波信号と、第2の入力端子に入力される局部発振周波数fLOの局部発振信号とを乗算することにより、当該乗算結果である周波数変換された周波数変換信号を発生して、周波数変換信号出力端子11を介して帯域通過フィルタ73に出力する。次いで、帯域通過フィルタ73は、周波数変換信号から所定の中間周波数fIFの中間周波信号を帯域通過ろ波した後、中間周波増幅器74を介して復調器75に出力する。さらに、復調器75は入力される中間周波信号を所定の復調方式を用いてベースバンド信号に復調して出力端子76を介して外部装置に出力する。
以上のように構成された無線受信装置において、周波数変換器100に内蔵した局部発振器30からの局部発振信号を選択する場合は、制御回路40は局部発振器30への電源供給をオンし、スイッチ回路60を接点A1側に切り換えるように制御する。このとき、局部発振器30からの局部発振信号はスイッチ回路60の接点A1及び共通端子AYを介して混合器20に出力される。一方、周波数変換器100に内蔵した局部発振器30の局部発振信号を利用しない場合は、外部回路からの局部発振信号を発振信号入力端子12を介して入力し、制御回路40は局部発振器30への電源供給をオフし、かつスイッチ回路60を接点A0側に切り換えるようにスイッチ回路60を制御する。このとき、外部回路からの局部発振信号は、スイッチ回路60の接点A0及び共通端子AYを介して混合器20に出力される。
また、図7は図1のスイッチ回路60の具体的な構成例を示す回路図である。なお、図7のスイッチ回路60の構成は、後述する図2乃至図6のスイッチ回路60,60a,61,61aに適用することができる。図7のスイッチ回路60は、3個の入出力端子81,82,83と、1個の制御端子84と、4個の電界効果トランジスタ(以下、FETという。)85,86,87,88と、1個のインバータ89とを備えて構成される。ここで、入出力端子81,82,83はそれぞれスイッチ回路60の共通端子AY、接点A1、接点A0に対応する。また、制御端子84は制御回路40に接続される。
図7において、入出力端子81はFET87,88の各ソース電極に接続され、入出力端子82はソース接地のFET85,87の各ドレイン電極に接続され、入出力端子83はソース接地のFET86,88の各ドレイン電極に接続される。制御端子84を介して入力される制御信号は、FET86,87の各ゲート電極に印加されるとともに、インバータ89を介してFET86,87の各ゲート電極に印加される。なお、各FET85乃至88は、そのゲート電極へのハイレベル電圧信号Vに応答してオンする一方、そのゲート電極へのローレベル電圧信号Vに応答してオフするように動作するものとする。
以上のように構成されたスイッチ回路60において、ハイレベル電圧信号Vが制御端子84に入力されたとき、FET86,87がオンする一方、FET85,88がオフし、入出力端子81と入出力端子82との間が導通し、入出力端子83は接地される。一方、ローレベル電圧信号Vが制御端子84に入力されたとき、FET85,88がオンする一方、FET86,87がオフし、入出力端子81と入出力端子83との間が導通し、入出力端子81は接地される。以上のように構成されたスイッチ回路60を図1の周波数変換器100に適用することにより、内蔵する局部発振器30からの局部発振信号と、外部回路からの局部発振信号とのいずれか1つを選択して混合器20に出力することができる。
以上説明したように、本実施形態に係る周波数変換器100である受信回路を含む無線受信装置によれば、局部発振器30への電源供給と、局部発振信号の入出力とを、使用用途によって制御できるため、不要な局部発振器30の消費電力を削減でき、従来例に比較して消費電力を低減できる受信回路を実現することができる。
第2の実施形態.
図2は本発明の第2の実施形態に係る無線受信装置の構成を示すブロック図である。図2の無線受信装置は、図1の無線受信装置に比較して、周波数変換器100に代えて、周波数変換器200を備えたことを特徴としている。ここで、周波数変換器200は、高周波信号入力端子10と、周波数変換信号出力端子11と、発振信号入力端子12と、発振信号出力端子13と、発振信号入出力端子14と、2個のスイッチ回路60,61と、制御回路41とを備えて構成される。
図2において、局部発振器30により発生される局部発振信号は、発振信号出力端子13であるスイッチ回路61の接点B1及び共通端子BY並びに発振信号入出力端子14に出力されるとともに、スイッチ回路60の接点A1及び共通端子AYを介して混合器20の第2の入力端子に出力される。また、外部回路から発振信号入出力端子14を介して入力される局部発振信号は、スイッチ回路61の共通端子BY及び接点B0と、スイッチ回路60の接点A0及び共通端子AYを介して混合器60に出力される。なお、スイッチ回路61の接点B0は局部発振信号入力端子12であり、スイッチ回路61の接点B1は局部発振信号出力端子13である。ここで、制御回路41は、スイッチ回路60を接点A0又は接点A1に選択的に切り換えるようにスイッチ回路60を制御し、スイッチ回路61を接点B0又は接点B1に選択的に切り換えるようにスイッチ回路61を制御するとともに、制御信号を用いて局部発振器30の動作のオン/オフを制御し、すなわち、局部発振器30への電源供給のオン/オフを制御する。
以上のように構成された無線受信装置において、周波数変換器200に内蔵した局部発振器30からの局部発振信号を選択する場合は、制御回路41は局部発振器30への電源供給をオンし、スイッチ回路60を接点A1側に切り換えるように制御するとともに、スイッチ回路61を接点B1側に切り換えるように制御する。このとき、局部発振器30からの局部発振信号は、スイッチ回路60の接点A1及び共通端子AYを介して混合器20に出力されるとともに、スイッチ回路61の接点B1及び共通端子BYを介して外部回路に出力される。一方、周波数変換器200に内蔵した局部発振器30からの局部発振信号を利用しない場合は、外部回路からの局部発振信号を発振信号入力端子14を介して入力し、制御回路41は局部発振器30への電源供給をオフし、スイッチ回路60を接点A0側に切り換えるように制御するとともに、スイッチ回路61を接点B0側に切り換えるように制御する。このとき、外部回路からの局部発振信号は、スイッチ回路61の共通端子BY及び接点B0、並びにスイッチ回路60の接点A0及び共通端子AYを介して混合器20に出力される。
以上説明したように、本実施形態に係る無線受信装置の周波数変換器200によれば、図1の周波数変換器100に比較して、スイッチ回路61を追加して当該スイッチ回路61を制御回路41により制御することによって、1個の端子を削減できる。
なお、スイッチ回路60,61として図7のスイッチ回路を用いることができる。ここで、図7の入出力端子81,82,83はそれぞれスイッチ回路61の共通端子BY、接点B1及び接点B0に対応する。図7のスイッチ回路はFET85乃至88を用いて構成されているために、スイッチ回路61のように、双方向の入出力信号を取り扱う選択スイッチ手段として適している。
以上説明したように、本実施形態に係る周波数変換器200である受信回路を含む無線受信装置によれば、局部発振器30への電源供給と、局部発振信号の入出力とを、使用用途によって制御できるため、不要な局部発振器30の消費電力を削減でき、また、端子数も削減でき、しかも従来例に比較して消費電力を低減できる受信回路を実現することができる。
第3の実施形態.
図3は本発明の第3の実施形態に係るダイバーシティ無線受信装置の構成を示すブロック図である。図3のダイバーシティ受信装置は、図1の2系統の無線受信装置を用いてダイバーシティ受信装置を構成したことを特徴としている。ここで、周波数変換器100,100aは、図1の周波数変換器100と同様の構成を有する。
図3において、アンテナ71から復調器75までの第1の系統の無線受信装置は、図1の無線受信装置と同様に構成される。また、アンテナ71aから復調器75aまでの第2の系統の無線受信装置は、アンテナ71aと、高周波増幅器72aと、周波数変換器100aと、帯域通過フィルタ73aと、中間周波増幅器74aと、復調器75aとを備えて、図1の無線受信装置と同様に構成される。ここで、周波数変換器100aは、高周波信号入力端子10aと、周波数変換信号出力端子11aと、発振信号入力端子12aと、発振信号出力端子13aと、混合器20aと、局部発振器30aと、制御回路40aとを備えて、周波数変換器100と同様に構成される。なお、発振信号入力端子12aはスイッチ回路61aの接点B0であり、発振信号出力端子13aはスイッチ回路61aの接点B1である。また、周波数変換器100の発振信号出力端子13は周波数変換器100aの発振信号入力端子12aに接続されている。
アンテナ71,71aは互いに空間的に異なる場所に設けられ、アンテナ71,71aには、同一の無線周波数を有する同一の無線信号が受信され、アンテナ71により受信された無線信号は高周波増幅器72を介して周波数変換器100の高周波信号入力端子10を介して混合器20に入力され、アンテナ71aにより受信された無線信号は高周波増幅器72aを介して周波数変換器100aの高周波信号入力端子10aを介して混合器20aに入力される。制御回路40は局部発振器30への電源供給をオンし、スイッチ回路60を接点A1側に切り換えるように制御する。また、制御回路40aは局部発振器30aへの電源供給をオフし、スイッチ回路60aを接点A0側に切り換えるように制御する。ここで、制御回路40,40aにより各制御処理は予め設定されてもよいし、後述するダイバーシティコントローラ70から制御回路40,40aを制御するようにしてもよい。従って、局部発振器30からの局部発振信号は、スイッチ回路60の接点A1及び共通端子AYを介して混合器20に出力されるとともに、局部発振信号出力端子13と、周波数変換器100aの局部発振信号入力端子12aと、スイッチ回路60aの接点A0及び共通端子AYとを介して混合器20に出力される。次いで、混合器20から帯域通過フィルタ73及び中間周波増幅器74を介して復調器75までの信号処理は、図1の無線受信装置と同様に実行され、また、混合器20aから帯域通過フィルタ73a及び中間周波増幅器74aを介して復調器75aまでの信号処理は、図1の無線受信装置と同様に実行される。
復調器75からの復調されたベースバンド信号はスイッチ77の接点a側を介して出力端子76に出力され、復調器75aからの復調されたベースバンド信号はスイッチ77の接点b側を介して出力端子76に出力される。ダイバーシティコントローラ70は、各復調器75,75aからのベースバンド信号の信号品質(例えば、無線信号がディジタル変調方式で変調されているときは、ビット誤り率である。)を検出し、より高い信号品質を有するベースバンド信号を選択するようにスイッチ77を切り換えることにより、ダイバーシティ受信処理を実行する。
以上のように構成されたダイバーシティ無線受信装置においては、空間的に異なる場所に配置された2個のアンテナ71,71aにより無線信号が受信され、各周波数変換器100,100aには、電波状態の異なる2個の無線信号に対応する高周波信号が入力される。周波数変換器100,100aでは、図1の周波数変換器100と同様に、局部発振器30からの局部発振信号を用いて周波数変換処理が実行されて、同一の中間周波数を有する中間周波信号が各周波数変換器100,100aから出力される。そして、ダイバーシティコントローラ70では、受信状態のより良好であるより高い信号品質を有するベースバンド信号を選択するようにスイッチ77を切り換えることにより、ダイバーシティ受信処理を実行して受信状態の改善を図ることができる。
本実施形態では、周波数変換器100aの局部発振器30aの電源供給がオフされているため、局部発振器1個分の消費電流が削減され、また、局部発振器は1個しか動作していないため、各局部発振器100,100aで発生される各局部発振信号間の干渉も発生せず、良好な受信状態を保つことが可能となる。このように1個の周波数変換器100内の局部発振器30のみを動作させて、もう一方の周波数変換器100aに局部発振信号を供給しているため、局部発振器30,30a内蔵の周波数変換器100,100aにおいても低消費電力で良好な受信状態を保てるダイバーシティ受信装置を実現することができる。
以上の実施形態においては、2系統の無線受信装置を用いた例について説明したが、本発明はこれに限らず、3系統以上の無線受信装置を用いてダイバーシティ受信装置を構成してもよく、後述する図4乃至図6の実施形態でも同様である。その場合、1個の周波数変換器100内の局部発振器30のみを動作し、電源供給されている局部発振器30を含む周波数変換器100の発振信号出力端子13と、電源供給されていない局部発振器(30aほか)を含む周波数変換器(100aほか)の局部発振信号入力端子12とが接続されて、局部発振信号が周波数変換器100から他の周波数変換器(100aほか)に供給される。
以上の実施形態においては、ダイバーシティコントローラ70は、各ベースバンド信号の信号品質に基づいて、より高い信号品質を有するベースバンド信号を選択するようにスイッチ77を切り換えるように制御しているが、これに限らず、中間周波信号又は高周波信号の例えば信号レベルなどの信号品質に基づいて、より高い信号品質を有するベースバンド信号を選択するようにスイッチ77を切り換えるように制御してもよい。これは、以下に示す実施形態においても同様である。
第4の実施形態.
図4は本発明の第4の実施形態に係るダイバーシティ無線受信装置の構成を示すブロック図である。図4のダイバーシティ無線受信装置は、図3のダイバーシティ無線受信装置に比較して以下の点が異なる。
(1)図3の周波数変換器100に代えて、図2の周波数変換器200を備える。
(2)図3の周波数変換器100aに代えて、図2の周波数変換器200と同様の周波数変換器200aを備える。ここで、周波数変換器200aは、高周波信号入力端子10aと、周波数変換信号出力端子11aと、発振信号入力端子12aと、発振信号出力端子13aと、発振信号入出力端子14aと、2個のスイッチ回路60a,61aと、制御回路41aとを備えて構成される。
(3)制御回路41は、局部発振器30への電源供給をオンし、スイッチ回路60を接点A1側に切り換えるように制御するとともに、スイッチ回路61を接点B1側に切り換えるように制御する。
(4)制御回路41aは、局部発振器30aへの電源供給をオフし、スイッチ回路60aを接点A0側に切り換えるように制御するとともに、スイッチ回路61aを接点B0側に切り換えるように制御する。
以上のように構成されたダイバーシティ無線受信装置において、周波数変換器30からの局部発振信号は、スイッチ回路60の接点A1及び共通端子AYを介して混合器20に出力されるとともに、スイッチ回路61の接点B1及び共通端子BYと、局部発振信号入出力端子14と、周波数変換器200aの局部発振信号入出力端子14aと、スイッチ回路61aの共通端子BY及び接点B0と、スイッチ回路60aの接点A0及び共通端子AYとを介して混合器20aに出力される。
本実施形態では、周波数変換器200aの局部発振器30aの電源供給がオフされているため、局部発振器1個分の消費電流が削減され、また、局部発振器は1個しか動作していないため、各局部発振器200,200aで発生される2つの局部発振信号間の干渉も発生せず、良好な受信状態を保つことが可能となる。このように1個の周波数変換器200内の局部発振器30のみを動作させて、もう一方の周波数変換器200aに局部発振信号を供給しているため、局部発振器30,30a内蔵の周波数変換器200,200aにおいても低消費電力で良好な受信状態を保てるダイバーシティ受信装置を実現することができる。
第5の実施形態.
図5は本発明の第5の実施形態に係るダイバーシティ無線受信装置の構成を示すブロック図である。図5のダイバーシティ無線受信装置は、図3のダイバーシティ無線受信装置に比較して以下の点が異なる。
(1)局部発振器100に代わる局部発振器110において、スイッチ回路60の共通端子AYと、混合器20の第2の入力端子との間に、制御回路42により制御される移相量を有する移相器50を挿入して設けたこと。
(2)局部発振器100aに代わる局部発振器110aにおいて、スイッチ回路60aの共通端子AYと、混合器20aの第2の入力端子との間に、制御回路42aにより制御される移相量を有する移相器50aを挿入して設けたこと。
(3)制御回路42は、制御回路40の制御処理を実行するとともに、移相器50の移相量を制御する。
(4)制御回路42aは、制御回路40aの制御処理を実行するとともに、移相器50aの移相量を制御する。
(5)制御回路42,42aは、各混合器20,20aに入力される2つの局部発振信号の位相が実質的に同相となるように、移相器50,50aの移相量を制御する。
図3のダイバーシティ無線受信装置においては、周波数変換器100aにおいて周波数変換器100からの局部発振信号を用いているために、周波数変換器100aに供給される局部発振信号は、周波数変換器100,100aの内外の配線や入力端子又は出力端子の寄生抵抗や寄生容量等の影響により位相が遅れてしまう。従って、周波数変換器1000の混合器20の第2の入力端子に入力される局部発振信号と、周波数変換器100aの混合器20aの第2の入力端子に供給される発振信号との間に位相差が発生する。その結果、周波数変換器100,100aの各周波数変換信号出力端子11からの2個の変換信号にも位相差が発生してしまうという問題点がある。ここで、2個の周波数変換信号出力端子11からの2つの周波数変換信号のうち、受信状態のよいベースバンド信号に対応する周波数変換信号を選択してベースバンド信号に復調して出力するが、スイッチ77によるベースバンド信号の切り換え時において各ベースバンド信号間で位相差が発生して、位相の不連続な時間が生じてしまう。特に、各高周波信号入力端子10,10aに入力される高周波信号が位相変調方式で変調されているときは、その周波数変換信号位相が不連続となり、その時間のベースバンド信号の受信データに誤りが発生する可能性がある。よって、移相器50,50aにより、周波数変換器110の混合器20の第2の入力端子に入力される局部発振信号と、周波数変換器110aの混合器20aの第2の入力端子に入力される局部発振信号との間の位相差が実質的にゼロとなり、これら2つの局部発振信号が同相でそれぞれ混合器20,20aに供給されるように、各移相器50,50aの移相量を調整することにより、上記ベースバンド信号における位相の不連続な時間が発生せず、受信データの誤りも発生しない。
図8は図5の移相器50,50aの構成を示す回路図である。各移相器50,50aは、入力端子91と、出力端子92と、4個の制御端子93,94,95,96と、2個の抵抗51,53と、4個のFET52,54,56,58と、2個のキャパシタ55,57とを備えて構成される。入力端子91は各スイッチ回路60,60aの共通端子AYに接続され、出力端子92は各混合器20,20aの第2の入力端子に接続され、制御端子93,94,95,96は制御回路42又は42aに接続される。
図8において、入力端子91は、抵抗51並びにFET52のソース及びドレインを介して出力端子92に接続され、FET52のゲートは制御端子93に接続される。また、入力端子91は、抵抗53並びにFET54のソース及びドレインを介して出力端子92に接続され、FET54のゲートは制御端子94に接続される。さらに、出力端子92は、キャパシタ55並びにFET56のドレイン及びソースを介して接地され、FET56のゲートは制御端子95に接続される。またさらに、出力端子92は、キャパシタ57並びにFET58のドレイン及びソースを介して接地され、FET58のゲートは制御端子96に接続される。
以上のように構成された移相器50,50aにおいては、制御回路42又は42aから各制御端子93乃至96を介して入力される各制御信号によって、各FET52,54,56,58がオン又はオフされ、抵抗51,53と、キャパシタ55,57で構成される低域通過フィルタの合成抵抗値と合成容量値を変化させることができる。ここで、抵抗51,53の合成抵抗値をRとし、キャパシタ55,57の合成容量値をCとし、局部発振周波数fLOの局部発振信号を入力端子91から入力して出力端子92から出力するときの局部発振信号における入力端子91と出力端子92との間の位相差Δθは、次式(2)で表される。
[数2]
Δθ=−tan−1(2πfLOCR) (2)
上記式(2)から明らかなように、入力される局部発振信号の周波数fLOにおける合成成抵抗値Rと合成容量値Cを調整すれば、最適な位相差Δθを設定することができる。さらに、当該低域通過フィルタの利得の周波数特性により、局部発振信号の高調波成分も減衰することもでき、周波数変換信号出力端子11,11aにおける周波数変換信号の高調波も減衰でき、良好な受信周波数特性を実現できる。
なお、図8の例では、抵抗51,53と、キャパシタ55,57をそれぞれ2個用いたが、本発明はこれに限らず、それぞれ1個又は複数個で構成してもよい。また、図8の例では、抵抗51,53と、キャパシタ55,57のうち使用する素子を、FET52,54,56,58のオン又はオフにより選択的に接続することにより、合成抵抗値と合成容量値の少なくとも一方を変化するように構成したが、本発明はこれに限らず、キャパシタ55,57に代えて可変容量ダイオードを用いて、もしくは、キャパシタ55,57に可変容量ダイオードを並列に又は直列に接続し、可変容量ダイオードに印加する逆バイアス直流電圧を変化することにより合成容量値を変化させてもよい。
以上説明したように、本実施形態によれば、1個の周波数変換器110内の局部発振器30のみを動作させて、もう一方の周波数変換器110aの混合器20aに局部発振信号を供給し、さらに、2個の周波数変換信号出力端子11,11aから出力される各周波数変換信号の位相を互いに実質的に同相に設定することができるために、上述の位相差があるときの問題点を解決するとともに、低消費電力で良好な受信状態を保てるダイバーシティ受信装置を実現することができる。
なお、以上の実施形態においては、図3のダイバーシティ無線受信装置において移相器50,50aをさらに備えているが、本発明はこれに限らず、図4のダイバーシティ無線受信装置において移相器50,50aをさらに備えてもよい。
第6の実施形態.
図6は本発明の第6の実施形態に係るダイバーシティ無線受信装置の構成を示すブロック図である。図6のダイバーシティ無線受信装置は、図5のダイバーシティ無線受信装置に比較して、アンテナ71を含む第1の系統の無線受信装置と、アンテナ71aを含む第2の系統の無線受信装置とにより同一の無線周波数fRFを有する無線信号を受信する場合(以下、第1のケースという。)と、アンテナ71を含む第1の系統の無線受信装置と、アンテナ71aを含む第2の系統の無線受信装置とにより互いに異なる無線周波数fRF1,fRF2を有する2つの無線信号を受信する場合(以下、第2のケースという。)とに応じて、周波数変換器100,100a内の局部発振器30,30aの電源供給、並びにスイッチ回路60,60aの切り換え制御を変更することを特徴としている。具体的には、以下の通りである。
第1のケースにおいて、制御回路40は、局部発振器30への電源供給をオンするとともに、スイッチ回路60を接点A1側に切り換えるようにスイッチ回路60を制御する。また、制御回路40aは、局部発振器30aへの電源供給をオフするとともに、スイッチ回路60aを接点A0側に切り換えるようにスイッチ回路60aを制御する。このとき、周波数変換器100内の混合器30からの局部発振信号は混合器20に出力されるとともに、周波数変換器100a内の混合器20aにも出力され、図6のダイバーシティ無線受信装置は、図5のダイバーシティ無線受信装置と同様に、ダイバーシティ無線受信処理を実行するように動作する。
次いで、第2のケースにおいて、制御回路40は、局部発振器30への電源供給をオンするとともに、スイッチ回路60を接点A1側に切り換えるようにスイッチ回路60を制御する。また、制御回路40aは、局部発振器30aへの電源供給をオンするとともに、スイッチ回路60aを接点A1側に切り換えるようにスイッチ回路60aを制御する。ここで、局部発振器30により発生される局部発振信号の局部発振周波数fLO1と、局部発振器30により発生される局部発振信号の局部発振周波数fLO2とは、受信される無線信号の無線周波数fRF1,fRF2の周波数差に対応し、中間周波信号の中間周波数が実質的に同一となって、互いに異なるように設定される。すなわち、2個の周波数変換信号出力端子11,11aから実質的に同一の中間周波数fIFを有する中間周波信号を出力させるために、周波数変換器100内の局部発振器30は、局部発振周波数fRF1±fIFの局部発振信号を発生し、周波数変換器100a内の局部発振器30aは、局部発振周波数fRF2±fIFの局部発振信号を発生させればよい。
なお、図6の回路に限定せずに、各復調器75,75aからそれぞれベースバンド信号を出力させる構成(以下、第6の実施形態の変形例という。)の場合(又は動作)と、図6の回路のように、より高い信号品質を有するベースバンド信号を選択するダイバーシティ無線受信する場合(又は動作)とを切り換える受信システムを構成すれば、場合に応じてダイバーシティ受信処理を実行したり、2個の無線周波数の異なる無線信号を受信する無線受信装置とすることができる。例えば、ダイバーシティ無線受信を行わない場合は、一方の無線受信装置をベースバンド信号の受信データの記憶装置に接続したり、チャンネルサーチに利用したり、もしくは、2個の放送波信号又は2個の通信波信号を同時に画面表示する使い方を実現できる。
以上説明したように、各周波数変換器100,100a内の局部発振器30,30aへの電源供給や、各種スイッチ回路60,60aの接続先を場合に応じて切り換えることにより、場合に応じて2個の無線信号を受信することができるダイバーシティ受信装置を実現することができる。
なお、以上の実施形態においては、図3のダイバーシティ無線受信装置を用いた例について説明したが、本発明はこれに限らず、図4又は図5のダイバーシティ無線受信装置を用いてもよい。
変形例.
以上の実施形態においては、無線受信装置又はダイバーシティ無線受信装置について説明しているが、本発明はこれに限らず、同軸ケーブルなどの有線伝送路を介して伝送される高周波信号を受信する有線受信装置などのチューナ装置又は受信装置に広く適用することができる。
以上説明したように、本発明に係る周波数変換器100,100aを含む受信回路によれば、不要な局部発振器の消費電力を削減できる。また、本発明に係る受信装置によれば、従来例に比較して、装置を小型かつ低消費電力にでき、さらに場合に応じて複数の受信信号を受信することができるため、携帯性や長時間受信と高機能性を要求されるチューナなどの受信装置に有用である。
本発明の第1の実施形態に係る無線受信装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第2の実施形態に係る無線受信装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第3の実施形態に係るダイバーシティ無線受信装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第4の実施形態に係るダイバーシティ無線受信装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第5の実施形態に係るダイバーシティ無線受信装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第6の実施形態に係るダイバーシティ無線受信装置の構成を示すブロック図である。 図1乃至図6のスイッチ回路60,60a,61,61aの具体的な構成例を示す回路図である。 図5の移相器50,50aの具体的な構成例を示す回路図である。 第1の従来例に係る無線受信回路の構成を示すブロック図である。 第2の従来例に係る無線受信回路の構成を示すブロック図である。 第3の従来例に係るダイバーシティ無線受信装置の構成を示すブロック図である。 第4の従来例に係るダイバーシティ無線受信装置の構成を示すブロック図である。
符号の説明
10,10a…高周波信号入力端子、
11,11a…周波数変換信号出力端子、
12,12a…発振信号入力端子、
13,13a…発振信号出力端子、
14,14a…発振信号入出力端子、
20,20a…混合器、
30,30a…局部発振器、
40,40a…制御回路、
50,50a…移相器、
60,60a,61,61a…スイッチ回路、
70…ダイバーシティコントローラ、
71…アンテナ、
72…高周波増幅器、
73…帯域通過フィルタ、
74…中間周波増幅器、
75…復調器、
76…出力端子、
77…スイッチ、
100,100a,110,110a,200,200a…周波数変換器。

Claims (8)

  1. 局部発振信号出力端子と、局部発振信号入力端子とを含む受信回路であって、
    入力される高周波信号と、入力される局部発振信号とを乗算して混合することにより上記高周波信号を所定の周波数変換信号に周波数変換して出力する混合手段と、
    所定の局部発振周波数を有する局部発振信号を発生して出力する局部発振手段と、
    第1の場合において、上記局部発振手段から出力される局部発振信号を上記混合手段に出力しかつ上記局部発振信号出力端子を介して出力する一方、第2の場合において、上記局部発振信号入力端子を介して入力される局部発振信号を上記混合手段に出力するように切り換える第1のスイッチ回路と、
    上記第1の場合において、上記局部発振手段への電源供給をオンするとともに、上記局部発振手段から出力される局部発振信号を上記混合手段に出力しかつ上記局部発振信号出力端子を介して出力するように上記第1のスイッチ回路を制御する一方、上記第2の場合において、上記局部発振手段への電源供給をオフするとともに、上記局部発振信号入力端子を介して入力される局部発振信号を上記混合手段に出力するように上記第1のスイッチ回路を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする受信回路。
  2. 請求項1記載の受信回路において、
    局部発振信号入出力端子と、
    上記第1の場合において、上記局部発振信号から出力される局部発振信号を上記局部発振信号出力端子及び上記局部発振信号入出力端子を介して出力する一方、上記第2の場合において、上記局部発振信号入出力端子を介して入力される局部発振信号を上記局部発振信号入力端子及び上記第1のスイッチ回路を介して上記混合手段に出力するように切り換える第2のスイッチ回路とをさらに備え、
    上記制御手段はさらに、上記第1の場合において、上記局部発振信号から出力される局部発振信号を上記局部発振信号出力端子及び上記局部発振信号入出力端子を介して出力するように上記第2のスイッチ回路を制御する一方、上記第2の場合において、上記局部発振信号入出力端子を介して入力される局部発振信号を上記局部発振信号入力端子及び上記第1のスイッチ回路を介して上記混合手段に出力するように上記第2のスイッチ回路を制御することを特徴とする受信回路。
  3. 請求項1記載の複数個の受信回路を備えた受信装置であって、
    上記受信装置は、請求項1記載の第1と第2の受信回路を含み、
    上記第1の受信回路の上記発振信号出力端子と、上記第2の受信回路の上記発振信号入力端子とが接続され、
    上記第1の受信回路の上記制御手段は、上記第1の受信回路において、上記局部発振手段への電源供給をオンするとともに、上記局部発振手段から出力される局部発振信号を上記混合手段に出力しかつ上記局部発振信号出力端子を介して上記第2の受信回路の上記混合手段に出力するように上記第1のスイッチ回路を制御し、
    上記第2の受信回路の上記制御手段は、上記第2の受信回路において、上記局部発振手段への電源供給をオフするとともに、上記局部発振信号入力端子を介して入力される局部発振信号を上記混合手段に出力するように上記第1のスイッチ回路を制御することを特徴とする受信装置。
  4. 請求項2記載の複数個の受信回路を備えた受信装置であって、
    上記受信装置は、請求項2記載の第1と第2の受信回路を含み、
    上記第1の受信回路の上記発振信号入出力端子と、上記第2の受信回路の上記発振信号入出力端子とが接続され、
    上記第1の受信回路の上記制御手段は、上記第1の受信回路において、上記局部発振手段への電源供給をオンするとともに、上記局部発振手段から出力される局部発振信号を上記混合手段に出力しかつ上記局部発振信号出力端子、上記第2のスイッチ回路及び上記局部発振信号入出力端子を介して上記第2の受信回路の上記混合手段に出力するように上記第1と第2のスイッチ回路を制御し、
    上記第2の受信回路の上記制御手段は、上記第2の受信回路において、上記局部発振手段への電源供給をオフするとともに、上記第1の受信回路から上記局部発振入出力端子を介して入力される局部発振信号を上記第2のスイッチ回路、上記局部発振信号入力端子及び上記第1のスイッチ回路を介して上記混合手段に出力するように上記第1と第2のスイッチ回路を制御することを特徴とする受信装置。
  5. 請求項3又は4記載の受信装置において、
    上記第1の受信回路において、上記第1のスイッチ回路と上記混合手段との間に挿入され、上記局部発振信号の移相量を調整するための第1の移相手段をさらに備え、
    上記第2の受信回路において、上記第1のスイッチ回路と上記混合手段との間に挿入され、上記局部発振信号の移相量を調整するための第2の移相手段をさらに備え、
    上記第1と第2の制御手段は、上記第1の受信回路の上記混合手段に入力される局部発振信号と、上記第2の受信回路の上記混合手段に入力される局部発振信号とを実質的に同相となるように、上記第1の移相手段の移相量と、上記第2の移相手段の移相量とを制御することを特徴とする受信装置。
  6. 請求項3乃至5のうちのいずれか1つに記載の受信装置において、
    互いに実質的に同一の無線周波数を有する高周波信号が、上記第1の受信回路の上記混合手段及び上記第2の受信回路の上記混合手段に入力され、
    上記第1の受信回路の上記混合手段から出力される第1の周波数変換信号を第1の復調信号に復調し、上記第2の受信回路の上記混合手段から出力される第2の周波数変換信号を第2の復調信号に復調し、上記第1と第2の周波数変換信号の信号品質又は上記第1と第2の復調信号の信号品質に基づいて、より高い信号品質を有する周波数変換信号を復調した復調信号を選択し、もしくはより高い信号品質を有する復調信号を選択して出力するダイバーシティ受信手段をさらに備えたことを特徴とする受信装置。
  7. 請求項3乃至5のうちのいずれか1つに記載の受信装置において、
    互いに異なる無線周波数を有する高周波信号が、上記第1の受信回路の上記混合手段及び上記第2の受信回路の上記混合手段に入力され、
    上記第1の受信回路の上記混合手段から出力される第1の周波数変換信号を第1の復調信号に復調して出力し、上記第2の受信回路の上記混合手段から出力される第2の周波数変換信号を第2の復調信号に復調して出力する復調手段をさらに備えたことを特徴とする受信装置。
  8. 請求項6記載の受信装置と、
    請求項7記載の受信装置とを備えた受信システムであって、
    請求項6記載の受信装置の動作と、請求項7記載の受信装置の動作とを選択的に切り換えて動作させる動作切り換え手段を備えたことを特徴とする受信システム。
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