JP2006261793A

JP2006261793A - 送受信機

Info

Publication number: JP2006261793A
Application number: JP2005073333A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Koike; 貴章小池; Kazuya Toki; 和哉鴇
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-03-15
Filing date: 2005-03-15
Publication date: 2006-09-28

Abstract

【課題】部品点数を削減し、回路規模を縮小できる振幅変調器を有する送受信機を提供すること。
【解決手段】送信時に変調信号を中間周波数に変換して送信周波数帯へのアップコンバートを行うとともに、受信時に高周波信号を中間周波数にダウンコンバートするパッシブミキサ１０４と、送信時と受信時とでそれぞれ利得を最適化して増幅を行うベースバンド帯可変利得増幅器１１０と、送信時は変調信号を可変利得変換器１１０からミキサ１０４を経由して送信する信号経路に、受信時は高周波信号をミキサ１０４から可変利得増幅器１１０を経由して検波する信号経路に切り替えるＳＰＤＴスイッチ１０５，１０６，１０７と、ＳＰＤＴスイッチ１０５，１０６，１０７及び可変利得増幅器１１０を制御する制御部１１２を備え、送受信系でミキサ１０４、及びベースバンド帯の可変利得増幅器１１０を共用する。
【選択図】図１

Description

本発明は、振幅変調波を送受信する振幅変調器を有する送受信機に係り、時分割で送受信を行う無線通信装置を構成する送受信機に関する。

振幅変調器を有する時分割送受信機には、例えば非特許文献１に記載の装置がある。

図５は、上記時分割送受信機の回路構成を示す図である。

図５において、時分割送受信機１０は、送信動作時では、低域通過フィルタ１１、ベースバンド帯増幅器１２を経た変調信号が、局部発振器１３、及び変調器１４により中間周波数帯の信号に変換され、更に中間周波数帯増幅器１５、帯域通過フィルタ１６を経て、ＳＰＤＴ（Single Pole Double Throw：１極２投）スイッチ１９で経路を切り替えられた局部発振器１８の出力、及びミキサ１７により送信周波数にアップコンバートされ、電力増幅器２０により所定電力まで増幅され、更に帯域通過フィルタ２１で帯域制限され、ＳＰＤＴスイッチ２２を経てアンテナ２３より送信される。

また、受信動作時は、アンテナ２３により受信された高周波信号が、ＳＰＤＴスイッチ２２、帯域通過フィルタ２４、低雑音増幅器２５を経て所望電力まで増幅され、ＳＰＤＴスイッチ１９で経路を切り替えられた局部発振器１８の出力、及びミキサ２６により中間周波数にダウンコンバートされ、帯域通過フィルタ２７、中間周波数帯増幅器２８を経て検波器２９により検波され増幅器３０により増幅されて出力される。
「ＲＦマイクロエレクトロニクス」丸善株式会社黒田忠広監訳

しかしながら、このような従来の送受信機にあっては、送信時に変調信号の中間周波数への変換、送信周波数帯へのアップコンバート、及び受信時の中間周波数へのダウンコンバートがそれぞれ別系統の回路で行われ、また、ベースバンド帯増幅器も送受信系で独立していたため、部品点数が多くなる、回路規模が大きくなるという問題がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、部品点数を削減し、回路規模を縮小できる振幅変調器を有する送受信機を提供することを目的とする。

本発明の送受信機は、送信時に変調信号を送信周波数帯へ直接変調を行うとともに、受信時に高周波信号を中間周波数にダウンコンバートするミキサと、送信時と受信時とでそれぞれ増幅を行うベースバンド帯可変利得増幅器と、送信時は変調信号を前記可変利得変換器から前記ミキサを経由して送信する信号経路に、受信時は高周波信号を前記ミキサから前記可変利得増幅器を経由して検波する信号経路に切り替える切替手段と、前記可変利得増幅器の利得を制御する制御手段とを備える構成を採る。

本発明の送受信機は、送受信周波数帯の第１帯域通過フィルタと、振幅変調器及びダウンコンバータを兼ねるミキサと、局部発振器と、中間周波数帯の第２帯域通過フィルタと、検波器と、ベースバンド帯可変利得増幅器と、ベースバンド帯の第３帯域通過フィルタとを備え、送信時は変調信号を、前記第３帯域通過フィルタ、前記可変利得増幅器を通過し、更に前記局部発振器、及び前記ミキサにより送信周波数帯に振幅変調され、前記第１帯域通過フィルタを経て送信する信号経路に切り替え、受信時は受信した高周波信号を、前記第１帯域通過フィルタを経て前記局部発振器、及び前記ミキサにより中間周波数帯にダウンコンバートされ、更に前記検波器で包絡線検波が行われ、前記可変利得増幅器を通過し、検波出力として出力する信号経路に切り替える切替手段と、前記可変利得増幅器の利得を制御する制御手段とを備える構成を採る。

本発明によれば、送信時における直接変調方式によるベースバンド信号の振幅変調、及び、受信時における中間周波数へのダウンコンバートを一系統の回路で実現することができる。また、ベースバンド帯域の増幅器を送受信系で共用することができるため、従来と比較して部品点数の大幅な削減と回路規模の縮小化を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る送受信機の構成を示す図である。本実施の形態の振幅変調器を有する送受信機は、時分割で送受信を行う時分割無線通信装置に適用した例である。

図１において、時分割無線通信装置１００は、アンテナ１０１と、送受信周波数帯の帯域通過フィルタ１０２と、局部発信器１０３と、振幅変調器及びダウンコンバータを兼ねるパッシブミキサ１０４と、ＳＰＤＴスイッチ１０５，１０６，１０７と、中間周波数帯の帯域通過フィルタ１０８と、検波器１０９と、ベースバンド帯可変利得増幅器１１０と、ベースバンド帯の帯域通過フィルタ１１１と、ＳＰＤＴスイッチ１０５，１０６，１０７の切り替え及び可変利得増幅器１１０の利得の制御を行う制御部１１２とを備えて構成される。

図２は、上記パッシブミキサ１０４の構成を示す図である。

図２において、パッシブミキサ１０４は、ダブルバランスドミキサなど双方向性を有するパッシブミキサにより構成される。具体的には、パッシブミキサ１０４は、局部発信器１０３出力の位相を分配する位相分配器２０１、帯域通過フィルタ１０２の送受信信号出力の位相を分配する位相分配器２０２、位相分配器２０１，２０２を入出力端を結ぶブリッジ構成のダイオード２０３、及び位相分配器２０１，２０２の分配出力を取り出す端子２０４から構成される。

本時分割無線通信装置１００で使用されるパッシブミキサ１０４は、ダブルバランスドミキサなど双方向性を有するミキサの特徴を活かして、送信時に変調信号を送信周波数帯への直接変調、及び受信時の中間周波数へのダウンコンバートについて１つのミキサでこれらを共用する。これを実現するため、以下に後述するように、図１のベースバンド帯域増幅器１１０を、送受信時にそれぞれ信号の経路を切り替え、かつ最適な増幅率を割り当てて制御することで共用する。

以下、上述のように構成された時分割無線通信装置１００の動作について説明する。

まず、時分割無線通信装置１００の全体動作について述べる。

時分割無線通信装置１００の制御部１１２は、送信時と受信時でＳＰＤＴスイッチ１０５，１０６，１０７を以下のように切り替えるとともに、ベースバンド帯可変利得増幅器１１０に対し利得の制御を行う。制御部１１２は、送信時に変調信号が、ベースバンド帯の帯域通過フィルタ１１１、ベースバンド帯可変利得増幅器１１０を通過し、更に局部発振器１０３、及びミキサ１０４で送信周波数帯に振幅変調され、送受信周波数帯の帯域通過フィルタ１０２、アンテナ１０１を経て送信するようにＳＰＤＴスイッチ１０５，１０６，１０７を切り替える。また、制御部１１２は、受信時にアンテナ１０１で受信された高周波信号が送受信周波数帯の帯域通過フィルタ１０２を経て局部発振器１０３、及びパッシブミキサ１０４で中間周波数帯にダウンコンバートされ、更に検波器１０９で包絡線検波が行われ、送信時と同一のベースバンド帯可変利得増幅器１１０を通過し、検波出力として出力するようにＳＰＤＴスイッチ１０５，１０６，１０７を切り替える。このように、制御部１１２は、ＳＰＤＴスイッチ１０５，１０６，１０７の切り替え及び可変利得増幅器１１０の利得の制御を行うことで、送受信系においてパッシブミキサ１０４、及びベースバンド帯の可変利得増幅器１１０を共用する。

図３は、時分割無線通信装置１００の送信時の動作を説明する図、図４は、時分割無線通信装置１００の受信時の動作を説明する図である。図中、矢印は信号の流れを表し、波線部は回路が非選択にあることを表す。

図３に示すように、制御部１１２は、送信動作時、ＳＰＤＴスイッチ１０７，１０５，１０６にスイッチ切り替え制御信号を出力して、ＳＰＤＴスイッチ１０７がベースバンド帯の帯域通過フィルタ１１１とベースバンド帯可変利得増幅器１１０を接続するように、またＳＰＤＴスイッチ１０６及びＳＰＤＴスイッチ１０５がベースバンド帯可変利得増幅器１１０とパッシブミキサ１０４を接続するようにそれぞれ経路を切り替える。また、制御部１１２は、ベースバンド帯可変利得増幅器１１０に送信時の利得制御信号を出力し、ベースバンド帯可変利得増幅器１１０が送信時の利得、すなわち振幅変調器であるパッシブミキサ１０４を駆動するのに最適な信号レベルとなる利得に設定する制御を行う。これにより、送信動作時は、変調信号が、ベースバンド帯の帯域通過フィルタ１１１によって帯域制限され、ベースバンド帯の帯域通過フィルタ１１１とベースバンド帯可変利得増幅器１１０を接続するように経路が切り替えられたＳＰＤＴスイッチ１０７を通過し、振幅変調器であるパッシブミキサ１０４を駆動するのに最適な信号レベルとなるように利得設定されたベースバンド帯可変利得増幅器１１０で増幅される。そして、ベースバンド帯可変利得増幅器１１０で増幅された信号は、ベースバンド帯可変利得増幅器１１０とパッシブミキサ１０４を接続するように経路が切り替えられたＳＰＤＴスイッチ１０６及びＳＰＤＴスイッチ１０５を通過し、局部発振器１０３及び受信時のダウンコンバータを兼ねた振幅変調器であるパッシブミキサ１０４により、送信周波数帯の変調信号に変換され、帯域通過フィルタ１０２及びアンテナ１０１を経て送信される。

また、図４に示すように、制御部１１２は、受信動作時、ＳＰＤＴスイッチ１０５，１０７，１０６にスイッチ切り替え制御信号を出力して、ＳＰＤＴスイッチ１０５がパッシブミキサ１０４と帯域通過フィルタ１０８を接続するように、ＳＰＤＴスイッチ１０７が検波器１０９とベースバンド帯可変利得増幅器１１０を接続するように、ＳＰＤＴスイッチ１０６がベースバンド帯可変利得増幅器１１０の出力を検波信号として外部へ出力するようにそれぞれ経路を切り替える。また、制御部１１２は、ベースバンド帯可変利得増幅器１１０に受信時の利得制御信号を出力し、ベースバンド帯可変利得増幅器１１０が受信時の利得に設定する制御を行う。これにより、受信動作時は、アンテナ１０１で受信された高周波信号が帯域通過フィルタ１０２により帯域制限され、局部発振器１０３、及び送信時の振幅変調器を兼ねたダウンコンバータであるパッシブミキサ１０４により中間周波数帯に変換され、パッシブミキサ１０４と帯域通過フィルタ１０８を接続するように経路を切り替えられたＳＰＤＴスイッチ１０５を通過し、帯域通過フィルタ１０８により帯域制限される。そして、帯域通過フィルタ１０８により帯域制限された信号は、検波器１０９で包絡線検波が行われ、検波器１０９とベースバンド帯可変利得増幅器１１０を接続するように経路を切り替えられたＳＰＤＴスイッチ１０７を通過し、制御部１１２から割り当てられた利得に設定されたベースバンド帯可変利得増幅器１１０により所望の信号レベルまで増幅され、更にベースバンド帯可変利得増幅器１１０の出力を検波信号として外部へ出力するように経路を切り替えられたＳＰＤＴスイッチ１０６を通過して検波信号が出力される。

以上述べた送受信動作を、繰り返し時分割で送受信を行うことで、パッシブミキサ１０４、及びベースバンド帯可変利得増幅器１１０を送受信系で共用することができ、回路規模の縮小を図ることができる。

以上のように、本実施の形態によれば、送受信系でミキサ１０４、及びベースバンド帯の可変利得増幅器１１０を共用するので、送信時における直接変調方式によるベースバンド信号の振幅変調、及び、受信時における中間周波数へのダウンコンバートを一系統の回路で実現することができる。また、ベースバンド帯域の増幅器を送受信系で共用することができるため、図５の従来例と図１の本実施の形態とを比較すれば明らかなように、部品点数の大幅な削減と、回路規模の縮小化を図ることができる。したがって、より小型なマイクロ波、ミリ波帯の無線通信機として用いて好適である。

以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはない。

さらに、本発明は例えば無線端末として組み込むことが可能であり、本送受信機を具備した移動体通信システムとして実現することも可能である。

また、上記実施の形態では、送受信機及び時分割無線通信装置という名称を用いたが、これは説明の便宜上であり、受信機、送信機、送受信方法等でもよいことは勿論である。

また、上記送受信機を構成する各回路部の種類、数及び接続方法などは前述した実施の形態に限られない。例えば、双方向性を有するミキサであればどのようなミキサでもよく、パッシブミキサには限定されない。また、信号経路を切り替える手段として、ＳＰＤＴスイッチを用いているが他のスイッチを用いてもよい。但し、ＧａＡｓＭＯＳＦＥＴを用いたＳＰＤＴスイッチを使用すると低損失・低消費電力の点で有利である。

本発明に係る送受信機は、小型なマイクロ波、ミリ波帯の無線通信機として用いることができ、従来と比較して回路規模を縮小した時分割無線通信装置などの送受信機として有用である。

本発明の一実施の形態に係る送受信機の構成を示す図上記実施の形態に係る送受信機のパッシブミキサの構成を示す図上記実施の形態に係る送受信機の送信時の動作説明図上記実施の形態に係る送受信機の受信時の動作説明図従来の送受信機の構成を示す図

符号の説明

１００時分割無線通信装置
１０１アンテナ
１０２帯域通過フィルタ
１０３局部発信器
１０４パッシブミキサ
１０５，１０６，１０７ＳＰＤＴスイッチ
１０８帯域通過フィルタ
１０９検波器
１１０ベースバンド帯可変利得増幅器
１１１ベースバンド帯の帯域通過フィルタ
１１２制御部

Claims

送信時に変調信号を送信周波数帯へ直接変調を行うとともに、受信時に高周波信号を中間周波数にダウンコンバートするミキサと、
送信時と受信時とでそれぞれ増幅を行うベースバンド帯可変利得増幅器と、
送信時は変調信号を前記可変利得変換器から前記ミキサを経由して送信する信号経路に、受信時は高周波信号を前記ミキサから前記可変利得増幅器を経由して検波する信号経路に切り替える切替手段と、
前記可変利得増幅器の利得を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする送受信機。
送受信周波数帯の第１帯域通過フィルタと、振幅変調器及びダウンコンバータを兼ねるミキサと、局部発振器と、中間周波数帯の第２帯域通過フィルタと、検波器と、ベースバンド帯可変利得増幅器と、ベースバンド帯の第３帯域通過フィルタとを備え、
送信時は変調信号を、前記第３帯域通過フィルタ、前記可変利得増幅器を通過し、更に前記局部発振器、及び前記ミキサにより送信周波数帯に振幅変調され、前記第１帯域通過フィルタを経て送信する信号経路に切り替え、
受信時は受信した高周波信号を、前記第１帯域通過フィルタを経て前記局部発振器、及び前記ミキサにより中間周波数帯にダウンコンバートされ、更に前記検波器で包絡線検波が行われ、前記可変利得増幅器を通過し、検波出力として出力する信号経路に切り替える切替手段と、
前記可変利得増幅器の利得を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする送受信機。
前記切替手段は、前記制御手段からの制御信号により経路を切り替えるスイッチであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の送受信機。