JP2008510333A

JP2008510333A - 類似の共振回路トポロジーを有し、同じ較正信号を用いてプロセス変動を補償する単一チップのｌｎａ及びｖｃｏ

Info

Publication number: JP2008510333A
Application number: JP2007525377A
Authority: JP
Inventors: ユハハリヴオリ; ミカエルグスタフソン
Original assignee: Nokia Oyj
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 2004-08-13
Filing date: 2005-08-10
Publication date: 2008-04-03
Also published as: KR20070033053A; US7343146B2; CN101027846A; EP1779535A4; US20060035619A1; CN101027846B; US8150361B2; EP1779535A1; KR100914221B1; WO2006018697A1; US20080125074A1; EP1779535B1

Abstract

一側面では、本発明は、アンテナに結合する無線周波数受信機を提供する。受信機は、ダウンコンバージョンミキサと、アンテナに結合された入力端と、受信した周波数信号をミキサに供給するため、ミキサの第１入力端に結合された出力端とを有する増幅器と、混合した周波数信号をミキサに供給するため、ミキサの第２入力端に結合された出力端を有する電圧制御発振器とを含む。好適な実施形態では、増幅器及び電圧制御発振器の構成要素は、ほぼ同じ共振回路トポロジーを呈するように配置され、同じ集積回路内に実装されている。好適な実施形態では、増幅器及び電圧制御発振器の各々は、集積回路構成要素の値変動を補償するため、較正信号に結合される較正回路を含み、電圧制御発振器に用いられる較正信号は増幅器にも用いられる
【選択図】図２

Description

概ね本発明は、無線周波数（ＲＦ）受信機に関し、特に、単一チップＲＦ受信機の設計に関する。

略語を以下に定義する。
ＢＢベースバンド
ＩＣ集積回路
ＩＦ中間周波数（Intermediate Frequency）
ＬＮＡ低雑音増幅器（Low Noise Amplifier）
ＬＯ局部発振器（Local Oscillator）
ＰＬＬ位相ロックループ（Phase Lock Loop）
ＲＦ無線周波数（Radio Frequency）
ＲＸ受信機
ＶＣＯ電圧制御発振器（Voltage Controlled Oscillator）
ＶＤＤ電源電圧

現在、ＩＣを用いて実装されたマルチバンド（多帯域）受信機は、複数のオフチップフィルタを含む受信機フロントエンドを内蔵する。これら複数のオフチップフィルタはマルチバンド送受信機のサイズ、複雑性、電力消費量及び組み立て費用を増大させ、これらの使用は一般に望ましくない。

当然のことながら、当業者はワンチップ・マルチバンドの受信機設計を希望する。このようなワンチップ・マルチバンドの受信機設計は、ＬＮＡと周波数ミキサとの間に典型的に配置された特定のフィルタ（画像除去フィルタ）を含む複数のオフチップフィルタを必要としないのが好ましい。同一出願人による米国特許出願公開第2003/0176174号（本明細書では、この米国特許出願公開明細書を全体として援用する），パウリ・セッピネン（Pauli Seppinen）、アールノ・パースシネン（Aarno Parssinen）、マイケル・グスタファソン（Mikael Gustafsson）及びミカ・マキタロ（Mika Makitalo）著，「Method and Apparatus Providing Calibration Technique for PF Performance Tuning」に説明されているように、（複数の）画像除去フィルタは、（3G CDMAシステムのような）同時送受信モードを有する全二重システムの受信機入力への送信機出力の漏洩のために典型的に必要とされる。

しかし、ＬＮＡとミキサとの間でオフチップフィルタを排除することは、その他の手段によって達成される信号フィルタリングを必要とする。信号フィルタリングが実行されない、または、誤って実行される場合、ミキサの出力信号は、所望の信号成分に加えて不所望の信号成分を含む。この不所望の信号成分は、最悪の場合、所望の（複数の）信号成分の受信を完全に破壊することがある。

更に、受信機のマルチバンド要件は、ＬＮＡとミキサとの間で固定フィルタをもはや実装できなくなるようにフロントエンドを変更するおそれがある。このことは、典型的に、関心のある周波数帯域ごとに一連の制御可能フロントエンド構成要素が用いられるために生じることがある。従って、当業者は、周波数帯域ごとにフィルタを設けることに関連する複雑性なしにマルチバンド動作を適応させるフロントエンド設計をも希望する。

特に、従来技術による受信機１００の一部（受信機「フロントエンド」）を図１に示す。この特定の例では、受信機１００は５つの周波数帯域（Ｂａｎｄ＿１〜Ｂａｎｄ＿５）で動作する。受信機１００は、広帯域アンテナ１０５に接続されたフィルタリング及びインピーダンス整合構成要素（簡単にするため、フィルタと称する）１１１，１１５を含む。次に、フィルタ１１１，１１５はそれぞれＬＮＡ１２１，１２５に接続されている。次に、ＬＮＡ１２１，１２５の出力端はそれぞれ画像除去フィルタ１５１，１５３，...１５５に接続され、従ってミキサ１３１，１３３...１３５に接続されている。ミキサ１３１〜１３５を用いて、信号は、更なる信号処理用のベースバンド（例えば、０ヘルツ、０に近いヘルツ、または、スーパーヘテロダインまたは等価な受信機を実装する場合には任意の適切なＩＦ）にミックスダウン（ダウンコンバート）される。ＰＬＬ及び較正回路ブロック１４１〜１４５に含まれたＶＣＯはそれぞれミキサ１３１〜１３５に接続され、適切な混合周波数信号をミキサ１３１〜１３５に供給する。図１から明らかなように、別個の較正回路（ＰＬＬ及び較正ブロック１４１〜１４５の一部）は、関心のある５つの周波数帯域を提供するのに必要とされる。従来技術の限定されないこの例では、Ｂａｎｄ＿１及びＢａｎｄ＿２は同じＰＬＬ及び較正ブロック１４１によって提供されることに留意すべきである。

従来技術の受信機設計１００の複雑性は、オフチップ画像除去フィルタ１５１〜１５５の必要性によって更に増大する。有効回路の重複、機能の重複、及び、オフチップフィルタリング処理を適合させるためのチップ相互接続の必要性は、複雑で高価な受信機の実装をもたらす。
米国特許出願公開第２００３／０１７６１７４号米国特許第６６２１３６５号米国特許第６６３９４７４号

好適な実施形態のまとめ

これらの教示につき現在好適である実施形態によれば、前述の問題及びその他の問題は克服され、その他の利点が実現される。

一側面では、本発明は、アンテナに結合する無線周波数受信機を提供する。受信機は、ダウンコンバージョンミキサと、アンテナに結合された入力端と、受信した周波数信号をミキサに供給するため、ミキサの第１入力端に結合された出力端とを有する増幅器と、混合した周波数信号をミキサに供給するため、ミキサの第２入力端に結合された出力端を有する電圧制御発振器とを含む。好適な実施形態では、増幅器及び電圧制御発振器の構成要素は、ほぼ同じ共振回路トポロジーを呈するように配置され、同じ集積回路内に実装されている。共振回路は、構成要素のプロセス変動を補償し、しかも、必要に応じて複数の周波数帯域を選択するため、切り替え可能なキャパシタ及び同調可能バラクタのような同調可能素子を含むのが好ましい。好適な実施形態では、増幅器及び電圧制御発振器の各々は、集積回路構成要素の値変動を補償するため、較正信号に結合される較正回路を含み、電圧制御発振器に用いられる較正信号は増幅器にも用いられる。

別の側面では、本発明は、無線周波数受信機を較正する方法を提供する。この方法は、ダウンコンバージョンミキサと、アンテナに結合された入力端と、受信した周波数信号をミキサに供給するため、ミキサの第１入力端に結合された出力端とを有する増幅器と、混合した周波数信号をミキサに供給するため、ミキサの第２入力端に結合された出力端を有する電圧制御発振器とを準備することを含み、ここで、同じ集積回路内にほぼ同じ共振回路トポロジーを呈するように配置されるように少なくとも増幅器及び電圧制御発振器の構成要素が設けられる。さらに、集積回路構成要素の値変動を補償するため、較正信号に結合する較正回路を含むように増幅器及び電圧制御発振器が各々を設けられる。この方法は、集積回路構成要素の値変動に対して電圧制御発振器を較正するのに用いる較正信号を獲得することと、集積回路構成要素の値変動に対して増幅器をも較正するのに、獲得した較正信号を用いることとを更に含む。

更なる側面では、本発明は、少なくとも１つのアンテナと、異なる無線周波数帯域で動作することができるマルチモード送受信機とを含む、例えば、限定はしないが携帯電話のような移動局を提供する。マルチモード送受信機は、少なくとも１つのアンテナに結合された無線周波数送信機及び無線周波数受信機を含む。受信機は、ダウンコンバージョンミキサと、アンテナに結合された入力端と、受信した周波数信号をミキサに供給するため、ミキサの第１入力端に結合された出力端とを有する増幅器と、混合した周波数信号をミキサに供給するため、ミキサの第２入力端に結合された出力端を有する同調可能な発振器とを含む。増幅器及び発振器の構成要素は、ほぼ同じ共振回路トポロジーを呈するように配置され、同じ集積回路内に実装されている。

移動局の好適な実施形態では、増幅器及び発振器の各々は、集積回路構成要素の値変動を補償するため、較正信号に結合される較正回路を含み、発振器に用いられる較正信号は増幅器にも用いられる。

集積回路構成要素の値変動に対して電圧制御発振器を較正するのに用いられる較正信号を獲得し、集積回路構成要素の値変動に対して増幅器をも較正するのに、獲得した較正信号を用いるように動作するコンピュータプログラム製品をも開示する。

本発明の前述の側面及びその他の側面は、以下の好適な実施形態の詳細な説明を添付図面と併せて理解することによって更に明らかになる。

好適な実施形態の詳細な説明

本発明に従って構成された受信機フロンドエンド２００を、簡略化した形で図２に示す。図１に示す従来技術の受信機フロントエンド１００の複数回路とは対照的に、共通のＩＣ（単一チップ）１０には、少なくともＬＮＡ２２０及びＰＬＬ２４０／ＶＣＯ２４５回路素子が実装されている。これに加えて、多くの場合では、ＰＦ信号に対して適切な利得を保証するため、ミキサ２３０をも同じチップ１０上に配置するのが望ましい。

特に、オフチップアンテナ１０５の出力は、関心のある周波数帯域に同調することができる同調可能フィルタ２１０に結合されている。次に、フィルタ２１０はＬＮＡ２２０の入力に接続され、次に、ＬＮＡ２２０の出力は選択的ミキサ２３０の入力に接続されている。同調可能局部発振器（ＰＬＬ）２４０の較正関連出力は、フィルタ２１０及びＬＮＡ２２０に接続され、周波数信号出力（ＶＣＯＯＵＴ）はミキサ２３０に結合される。

図２を図１に対比すると、本発明の特徴は、関心のある周波数帯域ごとに同じ機能を実行する複数の重複回路を排除することであるということが図２から直ちに明らかになる。このことは、構成要素の変動を補償するために用いるのと同様に、関心のある所望の周波数帯域に同調することができる同調可能回路素子を共振回路に実装することによって達成される。同調機能は、同調可能回路素子を所望の周波数帯域に同調するのに用いられる関連の複数のリアクタンス回路素子（図２に示さず）によって達成される。

図示の受信機フロントエンドの素子２１０，２２０，２３０，２４０を単一チップに実装するのが好ましいので、これらの個々の回路素子を含む回路構成要素は、ＬＮＡ２２０及びＶＣＯ２４５を同調するのに用いられる複数のリアクタンス回路素子を含み、同じプロセス変動を受ける。このことは、ＶＣＯ２４５を較正するのに生成される較正信号を、ＬＮＡ２２０をも較正するのに用いることができるという望ましい効果がある。ＬＮＡ２２０の負荷を同調し、入力インピーダンスを整合する同調信号の可用性は、ＬＮＡ２２０に対して別個の較正回路の必要性を排除する。更に、この回路の実装は、別個の画像信号除去フィルタすなわち、図１に示すフィルタ１５１〜１５５を不必要にさせる程度までＬＮＡ２２０の選択性を増大する。

図２に示す受信機フロントエンドトポロジーの特定の実装を図３に示す。ＬＮＡ２２０及びＶＣＯ２４５はミキサ２３０に誘導的に結合されている。ＬＮＡ２２０及びＶＣＯ２４５の各々は、スイッチ２７０，２８０によって切り替えられる関連の別個のスイッチドキャパシタアレイ２５０，２６０（キャパシタＣ１〜Ｃ６及びスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３）を有する。

外部の構成要素に依存しない単一チップ回路設計は、プロセス変動の補償を要求することができる。数ＧＨｚまでの周波数では、キャパシタンス値の約±１０％の変動はＶＣＯ２４５の共振周波数に３００ＭＨｚ〜５００ＭＨｚの変動を生じさせることがある。動作周波数のこの変動を補償するため、キャパシタＣ１〜Ｃ６及びスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３を用いてプロセス変動の較正を実行するのが好ましい。ＬＮＡ２２０の選択性が増大する場合、この場合も較正を実行する必要があるという同種の問題が生じることがある。更に、マルチバンド動作は、ＶＣＯ２４５及びＬＮＡ２２０に対して、切り替え可能なキャパシタをも用いることができる帯域選択機能を必要とする。

本発明の望ましい特徴は、ＬＮＡ２２０及びＶＣＯ２４５の回路構成及び共振回路トポロジーの類似性、及び、単一ＩＣへのＬＮＡ２２０及びＶＣＯ２４５の実装である。ＬＮＡ２２０及びＶＣＯ２４５の構造間の著しい違いは、ＶＣＯ２４５においてトランジスタＱ１，Ｑ２のゲートが正のフィードバックを構成するように交差接続されて振動状態を確立するのに対して、ＬＮＡ２２０においてはＱ１及びＱ２のゲートがＬＮＡ２２０の（差動）信号入力ノードを形成するということである。その他の側面では、ＬＮＡ２２０及びＶＣＯ２４５の回路構成はほぼ同じであって、電流バイアス（Ｉｂｉａｓ）、電圧基準（Ｖｒｅｆ）及び電圧制御（Ｖｃｏｎｔ）信号の接続、電圧調整バラクタダイオードＶＲ１，ＶＲ２及び様々な関連トランジスタＱ３〜Ｑ８を含む。構成要素の値も、（ＩＣプロセス変動の限界及び小信号利得の相違内で）ほぼ同一であるのが好ましい。

ＬＮＡ２２０の出力及びＶＣＯ２４５の出力の双方が、それぞれのコイルＴ１を介してミキサ２３０のダイオードブリッジ（Ｄ１〜Ｄ４）にミキサコイルＴ２，Ｔ３により誘導的（誘導結合係数ｋ）に結合されていることに更に留意すべきである。この結合を図４に簡略化した図で示す。一般に、ミキサ接続及び動作周波数モード選択を、同一出願人による米国特許第6621365号（本明細書では、この米国特許明細書を全体として援用する），ジュハ・ハリーブオリ（Juha Hallivuori）及びパウリ・セッピネン（Pauli Seppinen）著，「Method and Apparatus Providing a Daul Mode VCO for an Adaptive Receiver」に記載されているようにすることができる。

ＬＮＡ２２０及びＶＣＯ２４５はほぼ同じ共振回路トポロジーを有し、同じＩＣに製造されたことによって同じプロセス変動を受けるということによって、ＶＣＯ２４５に対して決定されたプロセス変動の較正信号を用いてＬＮＡ２２０をも較正することができるということが有利に見出された。この較正信号を様々な方法で決定することができる。１つの適切且つ好ましい技術は、同一出願人による米国特許第６６３９４７４号，カル・アシカイネン（Kalle Asikainen）及びパウリ・セッピネン（Pauli Seppinen）著，「Adjustable Osillator」に記載されている。本明細書では、この米国特許明細書を全体として援用する。例えば、このアプローチでは、調整可能発振器は少なくとも１つの共振回路を有し、発振器の周波数は、少なくとも１つの共振回路の共振周波数を制御信号により変更することによって調整される。制御信号に関して、最小値及び最大値は少なくとも１つのターゲット値であるように選択される。調整可能発振器の周波数は、ターゲット値にほぼ対応するように設定される。制御信号の値がターゲット値とかなり異なる場合には制御信号の値及びターゲット値は比較され、同調信号は、少なくとも１つの共振回路の共振周波数を変更することによって生成される。

好ましい（しかし、限定されない）アプローチはＲＦ入力信号を必要としないが、ＬＮＡ２２０が依然として較正されていない場合にＶＣＯ２４５を較正することができること明らかである。

一般に、較正信号は、較正及び帯域選択の双方に対してＣ１〜Ｃ６を選択するため、ＳＷ１〜ＳＷ３を制御することができる。キャパシタ及びインダクタに対する適切な構成要素の値は、実際の用途に依存する。しかし、このことに関して、良好なＱ値を仮定すれば、集積回路１０のコイル値が近似的に約０．５ｎＨ〜約６ｎＨの範囲内にあり、共振周波数（ｆ_０）が、インダクタンス（Ｌ）×キャパシタンス（Ｃ）の平方根を２π倍した値の逆数と定義されることに留意すべきである。

Ｌの値が固定される場合、周波数の変動は、Ｃの値の達成可能な変動から生じる。従って、Ｌ及びＣに対する構成要素の値をかなり制約することができる。上記に参照した同一出願人による米国特許第６６２１３６５号，ジュハ・ハリーブオリ（Juha Hallivuori）及びパウリ・セッピネン（Pauli Seppinen）著，「Method and Apparatus Providing a Daul Mode VCO for an Adaptive Receiver」の場合のように、Ｌの値が変更可能または同調可能である場合、より広い周波数範囲にわたって、より多くの周波数帯域を１つの受信機フロントエンドに提供することが可能となる。

本発明を適切な技術的な状況に置くため、図５を参照する。図５には、本発明を実施する少なくとも１つの移動端末または移動局（ＭＳ）１００を含む無線通信システムの一実施形態の簡略化したブロック図を示す。例えば、パケットデータネットワークつまりＰＤＮのようなデータ通信ネットワークに接続するネットワークノード３０と、少なくとも１つの基地局コントローラ（ＢＳＣ）４０と、所定の無線インターフェース規格に従ってフォワードまたはダウンリンク方向に物理チャネル及び論理チャネルの双方を移動局１００へ送信する複数の基地受信機局（ＢＴＳ）５０とを有する例示的なネットワークオペレータも示す。各ＢＴＳ５０はセルをサポートすると仮定される。モバイル発信アクセスリクエスト及びトラフィックを搬送するリバースまたはアップリンク通信パスも移動局１００からネットワークオペレータに存在する。無線インターフェース規格を任意の適切な規格またはプロトコルに従わせることができ、データトラフィック使用可能インターネット７０のアクセス及びウェブページダウンロードのような音声トラフィック及びデータトラフィックの双方を使用可能にすることができる。無線インターフェースの１つの適切なタイプはＴＤＭＡに基づき、ＧＳＭまたは高度なＧＳＭプロトコルをサポートすることができる。しかし、本発明は、ＴＤＭＡまたは、ＧＳＭまたはＧＳＭ関連の無線通信システムに限定されるものではない。実際には、ＷＣＤＭＡのような別の無線システム及び無線インターフェースは、図５に示す無線通信システムによって作用される地理的領域の少なくとも一部に作用することができ、この場合、好適な実施形態では、ＭＳ１００は、ＧＳＭネットワークまたはＷＣＤＭＡネットワークのどちらかで動作することができるマルチバンド端末である。あるいはまた、ＭＳ１００を、ＷＣＤＭＡシステムのみで動作するシングルバンド（単一帯域）端末とすることができる。移動局１００は、表示装置１４０の入力に結合された出力と、キーボードまたはキーパッド１６０の出力に結合された入力とを有するマイクロコントロールユニット（ＭＣＵ）１２０を代表的に含む。移動局１００を、携帯電話またはパーソナルコミュニケータのようなハンドヘルド無線電話とすることができる。移動局１００を、使用中、別の装置に接続されたカードまたはモジュール内に含めることもできる。例えば、移動局１０を、ラップトップまたはノート型コンピュータ、または、ユーザによって装着できるコンピュータのような携帯用データプロセッサ内に使用中導入されるＰＣＭＣＩＡまたは類似のタイプのカードまたはモジュール内に含めることができる。ＭＳ１００は、限定されない例としてＰＤＡ、またはゲーム装置、または、無線通信機能を有するインターネット機器を統合することもできる。ＭＣＵ１２０は、動作プログラムを格納する読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）と、必要とされるデータ、スクラッチパッドメモリ、受信したデータ、送信するデータなどを一時的に格納するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）とを含む何らかのタイプのメモリ１３０を含む、または、これに結合されていると仮定される。別個の取り外し可能なＳＩＭ（図示せず）をも設けることができ、ＳＩＭは、例えば、好適な公衆移動網（ＰＬＭＮ）リスト及びその他の加入者関連情報を格納する。ＲＯＭは、本発明の目的のため、無線通信システムにおいて動作するのに必要とされるソフトウェアルーチン、層及びプロトコルを実行し、表示装置１４０及びキーパッド１６０を介して適切なユーザインターフェース（ＵＩ）をユーザに提供するため、ＭＣＵ１２０を使用可能にするプログラムを格納すると仮定される。格納されたプログラムは、ＬＮＡ２２０及びＶＣＯ２４５に対して適切な共同の較正手続きを実行するように動作することができる。図示されていないが、ユーザが従来通りに音声呼び出しを行うことができるマイクロホン及びスピーカをも設けることができる。移動局１００は、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）１８０または等価な高速プロセッサまたは、論理あるいは制御ユニットと、送信機（Ｔｘ）１９０及び（ＬＮＡ２２０を含む）受信機（Ｒｘ）１９５を含む無線送受信機とを含む無線セクションをも含む。送信機（Ｔｘ）１９０及び受信機（Ｒｘ）１９５の双方は、ＢＴＳ５０を介してネットワークオペレータと通信するため、アンテナ１０５に結合されている。少なくとも１つの局部発振器（ＬＯ）は、ＶＣＯ２４５を有するＰＬＬ２４０を含み、送受信機を同調するために設けられている。デジタル化音声及びパケットデータのようなデータはアンテナ１０５を介して送信及び受信される。本発明を１．９ＧＨｚ及び２．１ＧＨｚＷＣＤＭＡ、並びに９００／１８００ＭＨｚＧＳＭ帯域で用いることができるが、本発明の教示は、任意の特定の周波数帯域で用いることに限定されない。本発明は、任意の特定タイプの無線構造で用いることにも限定されない。例えば、直接変換受信機及びスーパーヘテロダイン受信機を特徴とする構造で本発明を用いることができる。

本発明の好適な実施形態による移動局１００では、受信機１９５は同調可能であって、関心のある複数の周波数帯域にわたって動作する。関心のある周波数帯域は、ＣＤＭＡ周波数帯域またはＴＤＭＡ周波数帯域を含むことができる。より一般的には、関心のある周波数帯域は、ＧＳＭ、ＷＣＤＭＡ、ＵＷＢ（例えば、３．１ＧＨｚ及び４．８ＧＨｚ）、ＷＬＡＮ（例えば、２．４ＧＨｚ及び５ＧＨｚ）、ブルートゥース（登録商標）（２．４ＧＨｚ）、ＤＶＢ‐Ｈ（例えば、ＵＨＦ，４７０〜８３８ＭＨｚ）、ＧＰＳ、ＦＭ及びＲＦ‐ＩＤ（例えば、８６８ＭＨｚ）周波数帯域を含むがこれらに限定されない任意の好適な周波数帯域を含むことができる。

前述に基づいて、本発明の実施形態は、単一チップ上に実装され、受信機アンテナに結合された同調可能な広帯域フィルタを含むことができる受信機設計に関すること明らかである。次に、同調可能な広帯域フィルタはＬＮＡ２２０に結合され、ＬＮＡ２２０の出力は周波数選択的ミキサ２３０に結合されている。周波数選択性は、ＬＮＡ２２０及びＶＣＯ２４５の負荷を変更し、従って、ミキサ２３０の入力共振を変更することによって達成される。ＰＬＬ２４０は、ミキサ２３０に結合されたマルチバンド電圧制御発振器２４５を含む。ＶＣＯ２４５及びＬＮＡ２２０は、単一チップに実装された関連の共振回路を有するので、それらは同じプロセス変動を受ける。本発明の好適な実施形態では、ＬＮＡ２２０及びＶＣＯ２４５の構成要素は、ほぼ同じ共振回路トポロジーを呈するように配置され、結果として、ＶＣＯ２４５を較正するのに用いられる同じ集積回路較正信号を較正目的でＬＮＡ２２０にも結合することができる。この好適な設計の１つの有利な結果は、ＬＮＡ２２０の選択性をかなり増大させて、従来技術の別個のオフチップ画像除去フィルタ１５１の必要性を排除することができるということである。

本発明は、複数のオフチップフィルタ特に、不所望の画像信号を除去するオフチップ画像除去フィルタの必要性を排除するワンチップ受信機設計を提供することによって従来技術の制限を克服する。好適な実施形態では、ＬＮＡ２２０及びＶＣＯ２４５は共通の半導体基板上の単一チップ内に製造され、ＬＮＡ２２０及びＶＣＯ２４５は、同じチップ製造プロセス変動を受けるほぼ同じ共振回路を有する。ＬＮＡ２２０を較正目的でＶＣＯ２４５に結合することができるので、別個のＬＮＡ較正回路の必要性を回避することができる。

本発明の好適な実施形態では、ＬＮＡ２２０及びＶＣＯ２４５の各々は、マルチバンド受信機フロントエンドにおいて帯域選択を実行する帯域選択信号に結合される較正／帯域選択回路を含み、好ましくは、ＶＣＯ２４５及びＬＮＡ２２０に対して同じ帯域選択信号を用いる。本発明の好適な実施形態では、関心のある帯域に従って選択することができる特定の周波数に対して較正が実行されるので、較正信号及び帯域選択信号は同じ信号である。このように、プロセス変動に対して実行される較正と、帯域選択とを同時に達成することができる。較正／帯域選択回路は同調可能インダクタを含むことができる。

前述では、本発明を実行するため、発明者によって意図された最善の方法及び装置の充分且つ有益な説明を、例示的、且つ限定されない例によって行った。しかし、添付図面及び請求項と併せて理解する前述の説明を考慮して様々な変更及び修正形態が当業者に明らかになる。特定の回路構造は、図３に示す回路構造から逸脱することができるので、幾つかの例として、その他の類似または等価なワンチップフロントエンド受信機設計の使用を当業者によって試みることができる。しかし、本発明の教示のこのような変更及び類似の変更のすべては、依然として本発明の範囲内にある。

更に、本発明の特徴の幾つかを用いて、その他の特徴を対応して用いることなしに利益を与えることができる。従って、前述の説明は、本発明の原理のみを例示したものであって、本発明を限定するものではないと考えられるべきである。

従来技術に従って構成された無線受信機設計の一側面を示す簡略化したブロック図である。本発明の好適な実施形態に従って構成された無線受信機設計の一側面を示す簡略化したブロック図である。図２に示すＬＮＡ、ＶＣＯ及びミキサの構成を詳細に示し、ＬＮＡ及びＶＣＯの類似の共振回路トポロジーを強調する回路図である。図２及び図３のミキサ、ＬＮＡ及びＶＣＯの誘導結合を示す簡略化した図である。本発明に従って構成され動作されるＲＦフロントエンドを有する移動局を含む無線通信システムのブロック図である。

Claims

アンテナに結合する無線周波数受信機であって、該受信機は、
ダウンコンバージョンミキサと、
該アンテナに結合された入力端と、受信した周波数信号を該ミキサに供給するため、該ミキサの第１入力端に結合された出力端とを有する増幅器と、
混合した周波数信号を該ミキサに供給するため、該ミキサの第２入力端に結合された出力端を有する電圧制御発振器とを含み、該増幅器及び該電圧制御発振器の構成要素は、ほぼ同じ共振回路トポロジーを呈するように配置され、該受信機のフロントエンドの他の構成要素と共に同じ集積回路内に実装されている受信機。
前記増幅器及び前記電圧制御発振器の各々は、集積回路構成要素の値変動を補償するため、入力信号に結合される較正及び帯域選択回路を含み、前記電圧制御発振器に用いられる該入力信号は前記増幅器にも用いられる、請求項１に記載の受信機。
前記増幅器及び前記電圧制御発振器の各々は、マルチバンド受信機フロントエンドにおいて帯域選択を実行するため、帯域選択信号に結合される較正及び帯域選択回路を含み、前記増幅器及び前記電圧制御発振器の双方に対して同じ帯域選択信号が用いられる、請求項１に記載の受信機。
前記増幅器及び前記電圧制御発振器の各々は、周波数帯域選択を実行し、しかも、集積回路構成要素の値変動の補償を実行するため、共通の入力信号に結合される較正及び帯域選択回路を含み、前記電圧制御発振器によって用いられる該共通の入力信号は前記増幅器にも用いられ、較正は、関心のある周波数帯域に従って選択した特定の周波数に対して実行される、請求項１に記載の受信機。
前記較正及び帯域選択回路はスイッチドキャパシタのアレイを含む、請求項２に記載の受信機。
前記較正及び帯域選択回路は同調可能インダクタンスを含む、請求項２に記載の受信機。
前記増幅器の周波数選択性は、前記受信した周波数信号から不所望の画像周波数をフィルタリングするように確立される、請求項１に記載の受信機。
前記受信機は同調可能であって、関心のある複数の周波数帯域にわたって帯域選択信号の制御下で動作し、ここで該帯域制御信号は、関心のある選択した周波数帯域で動作中に、集積回路構成要素の値変動に対して前記受信機を同時に補償するため、補償回路によっても用いられる、請求項１に記載の受信機。
無線周波数受信機を較正する方法であって、
ダウンコンバージョンミキサと、アンテナに結合された入力端と、受信した周波数信号を該ミキサに供給するため、該ミキサの第１入力端に結合された出力端とを有する増幅器と、混合した周波数信号を該ミキサに供給するため、該ミキサの第２入力端に結合された出力端を有する電圧制御発振器とを準備することであって、ここで、同じ集積回路内にほぼ同じ共振回路トポロジーを呈するように配される少なくとも該増幅器及び該電圧制御発振器の構成要素が設けられ、さらに、集積回路構成要素の値変動を補償するため、較正信号に結合せしめられる較正回路を含むように該増幅器及び該電圧制御発振器が各々設けられることと、
集積回路構成要素の値変動に対して該電圧制御発振器を較正するために用いる較正信号を獲得することと、
集積回路構成要素の値変動に対して該増幅器をも較正するために、該獲得した較正信号を用いることと
を含む方法。
前記増幅器の前記出力端と前記ミキサの前記第１入力端との間に配置された別個の画像除去フィルタを設けずに、前記受信した周波数信号から不所望の画像周波数を、前記増幅器を用いてフィルタリングすることを更に含む、請求項９に記載の方法。
関心のある複数の周波数帯域にわたって動作するように前記較正信号を用いることによって、使用中に前記受信機を同調することを更に含む、請求項９に記載の方法。
少なくとも１つのアンテナと、
異なる無線周波数帯域で動作することができ、該少なくとも１つのアンテナに結合された無線周波数送信機及び無線周波数受信機から成るマルチモード送受信機とを含む移動局であって、該受信機は、ダウンコンバージョンミキサと、該アンテナに結合された入力端と、受信した周波数信号を該ミキサに供給するため、該ミキサの第１入力端に結合された出力端とを有する増幅器と、混合した周波数信号を該ミキサに供給するため、該ミキサの第２入力端に結合された出力端を有する同調可能な発振器とを含み、該増幅器及び該発振器の構成要素は、ほぼ同じ共振回路トポロジーを呈するように配置され、該受信機のフロントエンドの他の構成要素と共に同じ集積回路内に実装されている、移動局。
前記増幅器及び前記電圧制御発振器の各々は、集積回路構成要素の値変動を補償するため、入力信号に結合される較正及び帯域選択回路を含み、前記電圧制御発振器に用いられる該入力信号は前記増幅器にも用いられる、請求項１２に記載の移動局。
前記増幅器及び前記電圧制御発振器の各々は、マルチバンド受信機フロントエンドにおいて帯域選択を実行するため、帯域選択信号に結合される較正／帯域選択回路を含み、前記増幅器及び前記電圧制御発振器の双方に対して同じ帯域選択信号が用いられる、請求項１２に記載の移動局。
前記増幅器及び前記電圧制御発振器の各々は、周波数帯域選択を実行し、しかも、集積回路構成要素の値変動の補償を実行するため、共通の入力信号に結合される較正及び帯域選択回路を含み、前記電圧制御発振器によって用いられる該共通の入力信号は前記増幅器にも用いられ、較正は、関心のある周波数帯域に従って選択した特定の周波数に対して実行される、請求項１２に記載の移動局。
前記較正及び帯域選択回路はスイッチドキャパシタのアレイを含む、請求項１３に記載の移動局。
前記較正及び帯域選択回路は同調可能インダクタンスを含む、請求項１３に記載の移動局。
前記増幅器の周波数選択性は、前記増幅器の前記出力端と前記ミキサの前記第１入力端との間で前記集積回路の外部に配置されることになっている画像除去フィルタの使用を必要としないで、前記受信した周波数信号から不所望の画像周波数をフィルタリングするように確立される、請求項１２に記載の移動局。
前記受信機は同調可能であって、関心のある複数の周波数帯域にわたって帯域選択信号の制御下で動作し、ここで該帯域制御信号は、関心のある選択した周波数帯域で動作中に、集積回路構成要素の値変動に対して前記受信機を同時に補償するため、補償回路によっても用いられる、請求項１２に記載の移動局。
関心のある周波数帯域はＣＤＭＡ周波数帯域を含む、請求項１９に記載の移動局。
関心のある周波数帯域はＴＤＭＡ周波数帯域を含む、請求項１９に記載の移動局。
関心のある周波数帯域はＧＳＭ、ＷＣＤＭＡ、ＵＷＢ、ＷＬＡＮ、ブルートゥース（登録商標）、ＤＶＢ‐Ｈ、ＧＰＳ、ＦＭ及びＲＦ‐ＩＤ周波数帯域の少なくとも１つを含む、請求項１９に記載の移動局。
コンピュータ可読プログラムを含むコンピュータ可読媒体を含むコンピュータプログラム製品であって、該コンピュータ可読プログラムは該コンピュータ上で実行されると、
ダウンコンバージョンミキサと、アンテナに結合された入力端と、受信した周波数信号を該ミキサに供給するため、該ミキサの第１入力端に結合された出力端とを有する増幅器と、混合した周波数信号を該ミキサに供給するため、該ミキサの第２入力端に結合された出力端を有する電圧制御発振器とが設けられた無線周波数受信機であって、同じ集積回路内にほぼ同じ共振回路トポロジーを呈するように配置される少なくとも該増幅器及び該電圧制御発振器の構成要素が設けられ、さらに、集積回路構成要素の値変動を補償するため、較正信号に結合する較正回路を含むように該増幅器及び該電圧制御発振器の各々が設けられる、無線周波数受信機において、
集積回路構成要素の値変動に対して該電圧制御発振器を較正するのに用いる較正信号を獲得することと、
集積回路構成要素の値変動に対して該増幅器をも較正するのに、該獲得した較正信号を用いることと
を含む動作を実行することによって該コンピュータ可読プログラムは該コンピュータに該無線周波数受信機を較正させるコンピュータプログラム製品。
前記増幅器は、前記増幅器の前記出力端と前記ミキサの前記第１入力端との間に配置された別個の画像除去フィルタを設けずに、前記受信した周波数信号から不所望の画像周波数をフィルタリングするのに用いられる、請求項２３に記載のコンピュータプログラム製品。
関心のある複数の周波数帯域にわたって動作するように前記較正信号を用いることによって使用中に前記受信機を同調することを更に含む、請求項２３に記載のコンピュータプログラム製品。