JP2008521359A - 集積化無線受信機およびその無線受信方法 - Google Patents

Abstract

無線受信機および無線受信方法が提供され、無線周波数（ＲＦ）の周波数が実質的にゼロの中間周波数（ＩＦ）信号または大幅に低いＩＦ信号の周波数にダウンコンバートされる。ダウンコンバートされた信号は低いＱ値を有する集積化フィルタによってフィルタされ、次いで特定のＩＦ信号に再びアップコンバートされ、それによって外部素子を集積化することができる。例えば、受信装置は必要な帯域でＲＦ信号を受信することができる。周波数ダウンコンバート装置は、ＲＦ信号の中心周波数がゼロになるように周波数をダウンコンバートすることができる。チャネル選択フィルタリング装置は、周波数がダウンコンバートされた信号から必要なチャネルを選択することができる。ＩＦ信号変換装置は、チャネル選択された信号の周波数を必要なＩＦにアップコンバートすることができる。ＩＦ処理装置は、変換されたＩＦ信号が入力され処理された後にベースバンド信号を抽出することができる。増幅装置は、周波数を変換する処理で必要とされる利得で信号を増幅することができる。

Description

本出願は、２００４年１１月１９日に出願した韓国特許出願第１０―２００４―００９５３７４号明細書に基づいて優先権を主張し、その開示は参照することによって本明細書に組み込まれている。

本発明の実施形態は無線受信機およびその無線受信方法に関連付けることができる。より詳細には、本発明の実施形態は、外部素子が実質的にゼロの中間周波数（ＩＦ）または大幅に低いＩＦを使用して集積化されることができる無線受信機およびその無線受信方法に関連付けることができる。これによって無線受信機をスーパー・ヘテロダイン（super-heterodyne）インターフェースと互換することができる。

図１は、１つの例示的構成による無線通信システムの構成図である。他の構成も可能である。図１に示すように、送信機１００により生成される信号は空中に放たれ、受信機２００に送信されることができる。多くの他の雑音および信号が他の人々によって空中に送出される可能性がある。

送信機１００は、受信機２００が送信信号を受信できるように適切な電力を有する信号を送信することができる。送信機１００は、送信機１００で使用される周波数以外のいかなる周波数成分も送ることができない。種々の周波数チャネルを使用するとき、送信機１００はそれらの間の干渉なしに信号を送信することができる。

受信機２００は、送信機１００から送信される弱い信号の電力を増幅し、空中における他の雑音を防止することができる。また、種々の周波数チャネルを使用するとき、受信機２００は必要なチャネルだけを選択することができる。

受信機２００は、中間周波数（ＩＦ）を使用してスーパー・ヘテロダイン方式に基づいて動作することができる。スーパー・ヘテロダイン方式は、搬送周波数が、ベースバンド（baseband）周波数に直接変換されず、その処理の中間で、ある周波数に、変換された後に、処理される方式であるとすることができる。

図２は、１つの例示的構成によるスーパー・ヘテロダイン受信機の構成図である。他の構成も可能である。図２に示すように、受信機２００は、アンテナ２１０、帯域選択フィルタ２２０、低雑音増幅器（ＬＮＡ）２３０、イメージ・リジェクト・フィルタ（image reject filter）２４０、ダウンミキサ（down-mixer）２５０、チャネル選択フィルタ２８０、およびＩＦプロセッサ２８０を含むことができる。アンテナ２８０は無線周波数（ＲＦ）信号を受信することができる。帯域選択フィルタ２２０は特定の帯域で信号をフィルタでき、低雑音増幅器２３０は、雑音の増幅を防止しながら信号を増幅することができる。イメージ・リジェクト・フィルタ２４０は、イメージ周波数がミキサ２５０に送信されることを防止することができる。ダウンミキサ２５０は低雑音増幅されたＲＦ信号をＩＦ信号に変換することができる。チャネル選択フィルタ２８０は、ＩＦに変換された信号から特定のチャネルを選択することができる。ＩＦプロセッサ２９０は選択されたチャネルでＩＦ信号を処理することができる。

ダウンミキサ２５０は、ＲＦ信号を局部発振器２６０から入力される発振周波数ｆ_LOと混合し、それによってＲＦ信号をＩＦ信号に変換することができる。発振周波数ｆ_LOはフェーズ・ロック・ループ（ＰＬＬ）２７０によって安定化することができる。

図３は、１つの例示的構成により周波数変換処理を説明するグラフを示す。他の構成も可能である。この周波数変換処理は、図２で説明される受信機で、低雑音増幅されたＲＦをＩＦに変換することを含むことができる。図３は、搬送波の中心周波数をｆ_Cとして、ｆ_Cを中心とするＲＦ信号のスペクトル（spectra）が存在することを示す。この種のＲＦ信号は局部発振器２６０から発振されるｆ_LOと混合されてダウンコンバートされる場合、ＲＦ信号は中心周波数ｆ_IFを有するＩＦ信号に変換されることになる。このＩＦは無線通信装置のタイプに依存して異なる可能性がある。例えば、ラジオは１０．７ＭＨｚのＩＦを使用し、テレビは４５ＭＨｚのＩＦを使用し、衛星装置は１６０ＭＨｚのＩＦを使用することができる。

変換されたＩＦ信号はＩＦプロセッサ２９０によってベースバンド信号に変換されるので、元の搬送波で搬送されたベースバンド信号が抽出されることになる。アナログ処理が、ＩＦプロセッサ２９０の一方端から実装することができる。あるいは、デジタル処理が、アナログ信号をデジタル信号に変換することによってＩＦプロセッサ２９０の他方端から実装することができる。

上述のように無線通信受信機は、ＲＦ信号がベースバンド信号に直接変換されず、それがＩＦに変換された後にベースバンド信号にダウンコンバートされるスーパー・ヘテロダイン方式を使用することができる。

ＲＦプロセッサとベースバンド・プロセッサとの間にＩＦプロセッサを設けることにはいくつかの理由がある。例えば、ＲＦ信号内の特定帯域をフィルタするために高いＱ値を有するフィルタが要求され、この種の精巧なフィルタを設計することは困難な場合があるということである。技術的には、ＲＦ信号をＩＦ信号に変換しより低いＱ値を有するフィルタを使用することが、より高いＱ値を有するフィルタを設計しＲＦ帯域で信号を処理することよりも、より経済的であることになる。

他の例として、ＩＦプロセッサがＲＦプロセッサとベースバンド・プロセッサとの間に設けられ、それによってＲＦプロセッサの種々の周波数変動または異常がベースバンド・プロセッサに送信されることを防止することができる。他の例として、ＲＦ信号がベースバンド・プロセッサに入力される前にＩＦ信号が使用されない場合、すべての信号はＲＦ信号で増幅されることになる。しかし、この増幅処理がシステムの一部分に集中する場合、システムは不安定になる可能性がある。

さらなる追加の例として、ＩＦプロセッサを設けることによって、搬送周波数が異なっていても、ＩＦプロセッサの次ぎのシステムは共通に使用されることができ、これにより受信機の経済的設計が可能になる。

しかし、この種の利点にかかわらず、ＩＦ信号が使用される場合、イメージ周波数による干渉が生じるおそれがある。イメージ周波数（すなわち、イメージ信号）は、局部発振器の発振周波数であるｆ_LOを中心として、受信を必要とするＲＦ信号と対称的に配置される信号とすることができる。また、イメージ周波数は、ＩＦ信号を直接妨害することによって受信機に重大な結果を引き起こしうる。したがって、スーパー・ヘテロダイン受信機においてイメージ周波数を除去するために、個別のイメージ・リジェクト・フィルタ２４０がダウンミキサ２５０の前段に設けられ、ミキサ２５０に入力されるイメージ周波数を除去することができる。

無線受信機の小型化および軽量化のために、多くの素子を集積化し、それによって、外部素子の数を低減する傾向があった。素子の集積化は、プロセス技術の開発と共に増大している。

上述のスーパー・ヘテロダイン受信機で使用される表面弾性波（ＳＡＷ）フィルタまたはセラミックフィルタは、特定の信号以外のブロッキング信号（blocking signals）を減衰させるために使用可能な理想的フィルタであるが、この種の特性を有する集積化フィルタを具現化することは実際に非常に難しい可能性がある。

具体的には、集積化フィルタの性能は、表面弾性波（ＳＡＷ）フィルタと比較して、可能な限り改善されてきた。しかし、適切なチップ面積内に低いＱ値を有する低域通過フィルタ（ＬＰＦ）または帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）を実装することは容易であるが、高いＱ値を有するフィルタを設計することは難しい可能性がある。実際には、ＩＦ信号をフィルタするのに必要とされる可能性があるＢＰＦのＱ値は非常に高い可能性があり、一方、集積化フィルタに２を超えるＱ値を実装することは非常に複雑であり不経済である。したがって、新しい手法が、無線受信機の外部の要素を集積化させることができる可能性がある。

本発明の実施形態は、必要な帯域内のＲＦ信号を受信する受信手段、ＲＦ信号の中心周波数が実質的にゼロになるように周波数をダウンコンバートする周波数ダウンコンバート手段、および周波数がダウンコンバートされた信号から必要なチャネルを選択するチャネル選択フィルタリング手段を含む無線受信機を提供することができる。この無線受信機は、チャネル選択された信号の周波数を必要なＩＦにアップコンバートする中間周波数（ＩＦ）信号変換手段、変換されたＩＦ信号が入力され処理された後にベースバンド信号を抽出するＩＦ処理手段、および周波数を変換する処理で必要とされる利得で信号を増幅する増幅手段を含んでもよい。

本発明の実施形態はまた、必要な帯域内のＲＦ信号を受信する受信手段、ＲＦ信号の中心周波数がゼロ近くの大幅に低いＩＦになるように周波数をダウンコンバートする周波数ダウンコンバート手段、および周波数がダウンコンバートされた信号から必要なチャネルを選択するチャネル選択フィルタリング手段を含む無線受信機を提供することができる。この無線受信機は、チャネル選択された信号の周波数を必要なＩＦにアップコンバートするＩＦ信号変換手段、変換されたＩＦ信号が入力され処理された後にベースバンド信号を抽出するＩＦ処理手段、および周波数を変換する処理に必要な利得で信号を増幅する増幅手段を含んでもよい。

本発明の実施形態は、ＲＦ信号を受信するアンテナ、受信したＲＦ信号内の必要な帯域を選択する帯域選択フィルタ、および帯域選択された信号を低雑音増幅する増幅器を含む無線受信機を提供することができる。この無線受信機は、低雑音増幅されたＲＦ信号を実質的にゼロのＩＦ信号または大幅に低いＩＦ信号に変換する周波数ダウンコンバート器、周波数がダウンコンバートされた信号から必要なチャネルを選択する集積化チャネル選択フィルタ、およびチャネル選択された信号の利得を制御する自動利得コントローラをさらに含んでもよい。この無線受信機は、チャネル選択された信号を必要なＩＦ信号にアップコンバートする周波数アップコンバート器、および必要なＩＦによってアップコンバートされる信号が入力され処理された後にベースバンド信号を抽出するＩＦプロセッサを含んでもよい。

本発明の実施形態はまた、必要な帯域内のＲＦ信号を受信すること、ＲＦ信号の中心周波数が実質的にゼロになるように周波数をダウンコンバートすること、および周波数がダウンコンバートされた信号内で必要なチャネルを選択することを含む無線受信方法を提供することができる。この無線受信方法は、チャネル選択された信号内の周波数を必要なＩＦにアップコンバートすること、変換されたＩＦ信号が入力され処理された後にベースバンド信号を抽出すること、および周波数を変換する処理に必要な利得で信号を増幅することをさらに含んでもよい。

本発明の実施形態は、必要な帯域内のＲＦ信号を受信すること、ＲＦ信号の中心周波数がゼロ近くなどの低いＩＦになるように周波数をダウンコンバートすること、および周波数がダウンコンバートされた信号から必要なチャネルを選択することを含む無線受信方法を提供することができる。この無線受信方法は、チャネル選択された信号の周波数を必要なＩＦにアップコンバートすること、変換されたＩＦ信号が入力され処理された後にベースバンド信号を抽出すること、および周波数を変換する処理に必要な利得で信号を増幅することをさらに含んでもよい。

本発明の実施形態は、ＲＦ信号を受信すること、受信したＲＦ信号内の必要な帯域を選択すること、および帯域選択された信号を低雑音増幅することを含む無線受信方法を提供する。この無線受信方法は、低雑音増幅されたＲＦ信号を実質的にゼロのＩＦ信号または大幅に低いＩＦ信号に変換すること、周波数がダウンコンバートされた信号から必要なチャネルを選択すること、およびチャネル選択された信号の利得を制御することを含んでもよい。無線受信方法は、チャネル選択された信号を必要なＩＦ信号にアップコンバートすること、および信号が必要なＩＦによってアップコンバートされ入力され処理された後にベースバンド信号を抽出することをさらに含んでもよい。

本発明の他の目的、機能、利点、および実施形態の顕著な機能は、添付図面と共になされる下記の説明からより明らかになるかも知れない。

本発明の構成および実施形態は、同様の参照番号が同様の要素を参照する下記の図面を参照して詳しく説明されることになる。

図４は、本発明の１つの例示的実施形態による無線受信機の構成図である。他の実施形態および構成も本発明の範囲内である。図４は、この集積化受信機が、アンテナ４１０、帯域選択フィルタ４２０、低雑音増幅器（ＬＮＡ）４３０、ダウンミキサ４４０ａおよび４４０ｂ、チャネル選択フィルタ４６０ａおよび４６０ｂ、自動利得コントローラ（ＡＧＣ）４６５ａおよび４６５ｂ、アップミキサ（up-mixer）４７０ａおよび４７０ｂ、加算器４８３、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）４８５、ならびにＩＦプロセッサ４９０を含むことができることを、より詳細に示している。

アンテナ４１０は、ＲＦ信号を受信することができる。帯域選択フィルタ４２０は、受信したＲＦ信号内の必要な帯域の周波数だけを選択的にフィルタすることができる。低雑音増幅器（ＬＮＡ）４３０は、必要な周波数帯域の信号を増幅することができる。ダウンミキサ４４０ａおよび４４０ｂは、周波数を実質的にゼロのＩＦまたは大幅に低いＩＦにダウンコンバートすることができる。さらに、チャネル選択フィルタ４６０ａおよび４６０ｂは必要なチャネルを選択することができる。自動利得コントロール（ＡＧＣ）４６５ａおよび４６５ｂはチャネル選択された信号の利得を制御することができる。アップミキサ４７０ａおよび４７０ｂは周波数をアップコンバートすることができ、加算器４８３は同相（Ｉ）チャネル信号と直交（Ｑ）チャネル信号とを加算することができる。低域通過フィルタ（ＬＰＦ）４８５は必要なＩＦ信号以外の信号をフィルタすることができ、ＩＦプロセッサ４９０はフィルタされたＩＦ信号を処理することができる。

受信機４００は、入力されたＲＦ信号の周波数をダウンコンバートするために、第１の局部発振器４５０および基準周波数信号ｆ₁を発振する第１のフェーズ・ロック・ループ（ＰＬＬ）４５５を含むことができる。受信機４００は、Ｉチャネル信号およびＱチャネル信号を発生させるＩ／Ｑ発生器４４５を含んでもよい。

また、受信機４００は、周波数がダウンコンバートされた後に、チャネル選択された信号の周波数をアップコンバートするために、第２の局部発振器４７５および基準周波数信号ｆ₂を発振する第２のＰＬＬ４８０を含むことができる。この受信機４００は、Ｉチャネル信号およびＱチャネル信号を発生させるＩ／Ｑ発生器４７３をさらに含むことができる。

チャネル選択フィルタ４６０ａおよび４７０ｂならびにＬＰＦ４８５は低いＱ値を有するので、素子は集積化されることができる。

帯域選択フィルタ４２０は、アンテナ４１０から受信した信号から必要な周波数帯域信号を選択的に通過させることによって受信信号をフィルタすることができる。複数のチャネルを使用するとき、すべてのチャネルはフィルタ４２０を通過することができ、同一のアンテナ４１０で信号を送受信する場合には、帯域選択フィルタ４２０の機能と置き換えるように送受切替器（図示せず）を含めることができる。

ＬＮＡ４３０は受信したＲＦ信号を増幅し、空中の雑音が一緒に入ってくるＲＦ信号内の雑音を防止することができる。

ダウンミキサ４４０ａおよび４４０ｂは、第１の局部発振器４５０から発振される基準周波数ｆ₁に基づいて入力されたＲＦ信号の周波数をダウンコンバートすることができる。第１の局部発振器４５０から発振される周波数はＲＦ信号と同一または実質的に同一であってよい。したがって、ダウンコンバート周波数は実質的にゼロのＩＦまたは大幅に低いＩＦになることができる。さらに、Ｉ／Ｑ生成器４４５は、位相差９０°を与えることによって第１の局部発振器４５０から発振される信号をＩチャネル信号とＱチャネル信号とに分割し、次いでそれらの信号をダウンミキサ４４０ａおよび４４０ｂのそれぞれに供給することができる。

チャネル選択フィルタ４６０ａおよび４６０ｂは、周波数がダウンコンバートされた信号から必要なチャネルだけを選択的にフィルタすることができる。周波数がダウンコンバートされた信号は実質的にゼロのＩＦまたは大幅に低いＩＦであるので、これらの機能は低いＱ値を有するフィルタによって実現されることができる。言い換えれば、Ｑ値は中心周波数と通過帯域幅との比として定義することができる。ダウンミキサ４４０ａおよび４４０ｂによって周波数がダウンコンバートされた信号は、はるかにより低い中心周波数を有するので、低いＱ値を有するフィルタで必要なチャネルを十分にフィルタすることは可能であり、集積化フィルタでこの種のチャネル選択フィルタ４６０ａおよび４６０ｂを実現することができる。

本発明の実施形態は実質的にゼロのＩＦ信号または大幅に低いＩＦ信号を使用することができるので、高いＱ値が必要とされるイメージ・リジェクト・フィルタは、使用されなくてよい。

アップミキサ４７０ａおよび４７０ｂは、第２の局部発振器４７５から発振される基準周波数信号ｆ₂に基づいて、実質的にゼロのＩＦ信号または大幅に低いＩＦ信号の周波数をアップコンバートすることができる。例えば、ラジオなどの無線受信機では、ＩＦプロセッサ４９０用の入力周波数が１０．７ＭＨｚの場合、アップミキサ４７０ａおよび４７０ｂは、実質的にゼロのＩＦ信号または大幅に低いＩＦ信号を１０．７ＭＨｚの周波数を有するＩＦ信号にアップコンバートすることができる。

Ｉ／Ｑチャネルを使用するアップミキサは単側波帯ミキサとすることができる。アップミキサはアナログミキサだけでなくデジタルミキサを使用して実装することができる。デジタルミキサを使用してこの種の機能を実装するために、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）がデジタルアップミキサ４７０ａおよび４７０ｂの入力端に設けられ、デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）がデジタルアップミキサ４７０ａおよび４７０ｂの出力端に設けられることができる。このデジタルミキサはアップミキサ４７０ａおよび４７０ｂとして使用され、それによって線形性およびダイナミック・レンジ（dynamic range）の品質を向上させることができる。

一方、第２の局部発振器４７５から発振される基準周波数は、ＩＦプロセッサ４９０用の入力周波数と同一または実質的に同一とすることができる。例えば、ラジオなどの無線受信機では、ＩＦプロセッサ用の入力周波数が１０．７ＭＨｚである場合、アップミキサ４７０ａおよび４７０ｂは、実質的にゼロのＩＦ信号または大幅に低いＩＦ信号を１０．７ＭＨｚの周波数を有するＩＦ信号にアップコンバートすることができる。

さらに、Ｉ／Ｑ生成器４７３は、第２の局部発振器４７５から発振される信号をそれに位相差９０°を与えることによってＩチャネル信号とＱチャネル信号とに分割し、次いでそれらの信号をアップミキサ４７０ａおよび４７０ｂそれぞれに供給することができる。

周波数がアップミキサ４７０ａおよび４７０ｂによってアップコンバートされるＩチャネル信号およびＱチャネル信号は加算器４８３によって加算され、次いでＬＰＦ４８５に入力されることができる。

ＬＰＦ４８５は、周波数がアップコンバートされたＩＦ信号をフィルタし、それによって混合処理で生成される相互変調歪み（ＩＭＤ）を除去することができる。同様に、ＬＰＦ４８５は低いＱ値を有するフィルタによって交換されてよいので、これは集積化フィルタとして実現されることができる。ＬＰＦ４８５は、必要なＩＦ帯域により帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）に置き換えられてもよい。

ＩＦプロセッサ４９０は、スーパー・ヘテロダイン受信機のＩＦ信号プロセッサと同様の方法で入力されるＩＦ信号を処理することができる。アナログ処理がＩＦプロセッサ４９０の他端から実現されてもよい。あるいは、デジタル処理が、アナログ信号をデジタル信号に変換することによってＩＦプロセッサ４９０の他端から実現されてもよい。

図５は、本発明の１つの例示的実施形態により、図４の集積化受信機によって受信されるＲＦ信号の処理を示すフローチャートである。他の実施形態、運用、および運用順序も本発明の範囲内である。図５に示すように、ＲＦ信号がアンテナ４１０により受信される場合、帯域選択フィルタ４２０は必要な周波数帯域だけを選択的に通過させることができる（Ｓ５１０、Ｓ５２０）。例えば、ブルートゥース（Bluetooth）受信機は搬送周波数として２．４ＧＨｚの周波数を使用するので、帯域選択フィルタ４２０は、２．４ＧＨｚの帯域近くの周波数を選択的にフィルタすることができる。

帯域通過フィルタされたＲＦ信号はＬＮＡ４３０によって低雑音増幅され、その周波数はダウンミキサ４４０ａおよび４４０ｂによってダウンコンバートすることができる（Ｓ５３０、Ｓ５４０）。周波数をダウンコンバートするための発振周波数は、変換された周波数が実質的にゼロのＩＦになるように入力されたＲＦ信号と同一（または実質的に同一）であってよい。例えば、ブルートゥース受信機は、ダウンミキサ４４０ａおよび４４０ｂによって変換される信号の中心周波数がゼロになるように２．４ＧＨｚの発振周波数を使用することができる。

図６は、本発明の１つの例示的実施形態により、ＲＦ信号を実質的にゼロのＩＦ信号にダウンコンバートする処理を説明するグラフを示す。他の実施形態も本発明の範囲内である。より具体的には図６は、ＲＦ信号の中心周波数ｆ_Cと同一である周波数ｆ_LOが、ダウンコンバートされたスペクトルの周波数が実質的にゼロ周波数に一致するように、発振されることを示す。ゼロＩＦがこのように使用される場合、それ自体の信号に対するイメージ周波数だけが考慮され、個別のイメージ・リジェクト・フィルタは不要であってよい。

さらに、ゼロＩＦが使用されるときに生じる可能性がある直流（ＤＣ）オフセットは、ダイレクト・コンバージョン（direct conversion）技術（すなわち、ＩＦ信号を使用せず、ＲＦ信号をベースバンド信号に直接変換する）により解決されることができる。言い換えれば、ＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）などのタイム・スロット（time slot）を使用する通信では直流オフセットは、通信が続けられていない時間中にＤＣ電荷を放電することによって解決されることができる。無線のローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）では、ＤＣオフセットは、信号がＤＣ周波数領域で搬送されることを防止することによって解決されることができる。

チャネル選択フィルタ４６０ａおよび４６０ｂは、周波数が実質的にゼロのＩＦにダウンコンバートされる信号に対して、低いＱ値を有する集積化フィルタを使用して、必要なチャネルだけをフィルタすることができる。上述のように、低いＱ値を有するフィルタは、低周波数帯域で必要なチャネルだけをフィルタすることができる（Ｓ５５０）。

自動利得コントローラ４６５ａおよび４６５ｂは、適切な利得でチャネル選択フィルタされた信号を増幅することができ、増幅された信号の周波数はアップミキサ４７０ａおよび４７０ｂによってアップコンバートされてよい（Ｓ５６０、Ｓ５７０）。周波数をアップコンバートするために、第２の局部発振器４７５は必要な周波数を発振し、第２のフェーズ・ロック・ループ４８０は第２の局部発振器４７５の発振周波数をしっかりと固定することができる。

第２の局部発振器４７５から発振される周波数は、ＩＦプロセッサ４９０の処理により変更されることができる。言い換えれば、１０．７ＭＨｚのＩＦがラジオの受信機用などに使用される場合、第２の局部発振器４７５はラジオ受信機の動作周波数と同様の方法で１０．７ＭＨｚの周波数を発振し、次いで実質的にゼロのＩＦ信号の周波数は、１０．７ＭＨｚの発振周波数が入力されるアップミキサ４７０ａおよび４７０ｂによって１０．７ＭＨｚの周波数にアップコンバートされてもよい。

周波数がＩＦにアップコンバートされる信号内のＩＭＤ信号はＬＰＦ４８５によって除去され、次いでＩＭＤ信号が除去された信号はＩＦプロセッサ４９０に入力されてよい（Ｓ５８０、Ｓ５９０）。ＩＦプロセッサ４９０に入力される信号の処理は、上述のスーパー・ヘテロダイン方式の処理と同一であってよいので、さらなる説明は行われない。

本発明の他の実施形態では、受信したＲＦ信号は処理のために実質的にゼロのＩＦではなく、大幅に低いＩＦに変換されてよい。具体的には、簡易型携帯電話（ＰＨＳ）、ブルートゥースなどの無線アプリケーションでは必要なチャネルに隣接した周波数チャネルにブロッキング信号（blocking signal）がない可能性があるので、イメージ周波数は、受信したＲＦ信号が大幅に低いＩＦに変換されても考慮されないままになる可能性がある。

図７は、本発明の１つの例示的実施形態により、ＲＦ信号を低いＩＦ信号に変換する処理を説明するグラフを示す。本発明の他の実施形態は、図５の流れ図を参照して説明される。他の実施形態および構成も本発明の範囲内である。

ＲＦ信号がアンテナ４１０により受信される場合、帯域選択フィルタ４２０は必要な周波数帯域だけを選択的に通過させることができる（Ｓ５１０、Ｓ５２０）。例えば、ＰＨＳ端末は搬送周波数として１．９ＧＨｚの周波数を使用することができるので、帯域選択フィルタ４２０は１．９ＧＨｚの帯域近くの周波数だけをフィルタすることができる。

帯域通過フィルタされたＲＦ信号はＬＮＡ４３０によって低雑音増幅され、次いでダウンミキサ４４０ａおよび４４０ｂによってダウンコンバートされてもよい（Ｓ５３０、Ｓ５４０）。ダウンコンバート用の発振周波数は、ダウンコンバートされた周波数が大幅に低いＩＦになるように受信したＲＦ信号の中心周波数に近くてよい。図７で示すように、ダウンコンバートされた周波数は、受信したＲＦ信号の中心周波数ｆ_Cより帯域幅／２（＝ＢＷ／２）だけ小さい発振周波数ｆ_LOを使用することによって大幅に低いＩＦになりうる。

チャネル選択フィルタ４６０ａおよび４６０ｂは、低いＱ値を有する集積化フィルタを用いて周波数が大幅に低いＩＦにダウンコンバートされる信号をフィルタすることによって必要なチャネルを得ることができる。さらに、自動利得コントローラ４６５ａおよび４６５ｂは、適切な利得でチャネル選択フィルタによってフィルタされた信号を増幅することができる（Ｓ５５０、Ｓ５６０）。

図６を参照した上述の実施形態と同様に、増幅された信号の周波数はアップミキサ４７０ａおよび４７０ｂによって再びアップコンバートされ、アップコンバートするときに第２の局部発振器４７５から発振される周波数は、ＩＦプロセッサ４９０によって必要とされる入力周波数に依存してよい（Ｓ５７０）。

周波数をアップコンバートするときに生成されるＩＭＤはＬＰＦ４８５によって除去され、周波数がアップコンバートされるＩＦ信号はＩＦプロセッサに入力され、次いで処理されてよい（Ｓ５８０、Ｓ５９０）。

本発明の実施形態により、受信したＲＦ信号は実質的にゼロのＩＦまたは低いＩＦに変換され、次いでフィルタされ、それによって低いＱ値を有するフィルタであるにも関わらず必要とされる受信機の性能を満足することができる。

また、低いＱ値を有するフィルタは集積化フィルタとして実現されることができ、それによって受信機が極めてより小さくなり軽くなり、その生産コストを低減することができる。集積化フィルタは、その要求仕様および性能に基づいて容易に変更されることができる。実質的にゼロのＩＦまたは大幅に低いＩＦが使用され、それによって個別のイメージ・リジェクト・フィルタは、イメージ周波数を除去するために不要とされることができる利点を有することができる。

また、ＲＦ信号は実質的にゼロのＩＦ信号または大幅に低いＩＦ信号にダウンコンバートされ、次いで必要なＩＦ信号に再びアップコンバートされることができる。したがって、入出力はスーパー・ヘテロダイン・システムと同一であり、それによって無線受信機をスーパー・ヘテロダイン・インターフェースと互換性のあるものにすることができる。

前述の実施形態および利点は、単に例示であり、本発明を限定するように解釈されるべきではない。本教示は他のタイプの装置に容易に適用されることができる。本発明の実施形態の説明は例示的なものであって、特許請求の範囲を限定するものではない。多くの代替形態、修正形態、および変形形態が当業者には明らかであろう。特許請求の範囲では手段プラス機能の節は、列挙された機能を実行するように本明細書で説明された構造および構造的均等物だけでなく等価的構造を包含するものである。

例示的構成による無線トランシーバの構成図である。 例示的構成によるスーパー・ヘテロダイン受信機の構成図である。 例示的構成による周波数変換処理を示すグラフである。 本発明の例示的実施形態による無線受信機の構成図である。 本発明の例示的実施形態による図４の集積化受信機によって受信されるＲＦ信号を処理することを示すフローチャートである。 本発明の例示的実施形態によるＲＦ信号を実質的にゼロの中間周波数（ＩＦ）信号にダウンコンバートする処理を示すグラフである。 本発明の例示的実施形態によるＲＦ信号を低いＩＦ信号に変換した後にフィルタする処理を示すグラフである。

Claims (32)

1. 無線周波数（ＲＦ）信号を受信するための受信装置、
   前記ＲＦ信号の実質的な中心周波数が実質的にゼロになるように、前記受信されたＲＦ信号の周波数をダウンコンバートする周波数ダウンコンバート装置、
   前記ダウンコンバートされた周波数信号からチャネルを選択し、チャネル選択された信号を供給するチャネル選択フィルタリング装置、
   前記チャネル選択された信号の周波数を特定のＩＦにアップコンバートする中間周波数（ＩＦ）信号変換装置、
   前記ＩＦ信号変換装置が前記周波数を前記特定のＩＦにアップコンバートした後、ベースバンド信号を抽出するＩＦ処理装置、および
   前記周波数の変換中に利得を有して信号を増幅する増幅装置
   を備えることを特徴とする無線受信機。
2. 前記チャネル選択フィルタリング装置は集積化フィルタを備えることを特徴とする請求項１に記載の無線受信機。
3. 前記ＩＦ信号変換装置は、
   前記特定ＩＦと実質的に同一の周波数を有する信号を供給する局部発振器、
   前記局部発振器の発振周波数をロックするフェーズ・ロック・ループ、および
   前記チャネル選択された信号を前記局部発振器により供給される前記信号と混合することによって周波数をアップコンバートするミキサ
   を備えることを特徴とする請求項２に記載の無線受信機。
4. 前記ＩＦ信号変換装置は、前記ミキサによりもたらされる相互変調歪み（ＩＭＤ）を除去する集積化フィルタをさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の無線受信機。
5. 無線周波数（ＲＦ）信号を受信する受信装置、
   前記ＲＦ信号の実質的な中心周波数がゼロに近い大幅に低い中間周波数（ＩＦ）になるように、前記受信されたＲＦ信号の周波数をダウンコンバートする周波数ダウンコンバート装置、
   前記ダウンコンバート周波数から特定のチャネルを選択し、チャネル選択された信号を供給するチャネル選択フィルタリング装置、
   前記チャネル選択された信号の周波数を特定のＩＦにアップコンバートするＩＦ信号変換装置、
   前記ＩＦ信号変換装置が前記周波数を前記特定ＩＦにアップコンバートした後、ベースバンド信号を抽出するＩＦ処理装置、および
   前記周波数の変換中に利得を有して信号を増幅する増幅装置
   を備えることを特徴とする無線受信機。
6. 前記チャネル選択フィルタリング装置は集積化フィルタとして構成されることを特徴とする請求項５に記載の無線受信機。
7. 前記ＩＦ信号変換装置は、
   前記特定ＩＦと実質的に類似の周波数を有する信号を供給する局部発振器、
   前記局部発振器の発振周波数をロックするフェーズ・ロック・ループ、および
   前記チャネル選択された信号を前記局部発振器により供給される前記信号と混合することによって周波数をアップコンバートするミキサ
   を備えることを特徴とする請求項６に記載の無線受信機。
8. 前記ＩＦ信号変換装置は、前記ミキサによりもたらされる相互変調歪み（ＩＭＤ）を除去する集積化フィルタをさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の無線受信機。
9. 前記局部発振器により供給される前記周波数は、前記特定のＩＦから前記低いＩＦを減算することによってもたらされる値と実質的に同一であることを特徴とする請求項７に記載の無線受信機。
10. 前記受信機は、簡易型携帯電話（ＰＨＳ）またはブルートゥース・システム内で提供されることを特徴とする請求項５に記載の無線受信機。
11. 無線周波数（ＲＦ）信号を受信するアンテナ、
    前記受信されたＲＦ信号内の特定の帯域を選択する帯域選択フィルタ、
    前記帯域選択された信号を増幅する増幅器、
    前記増幅されたＲＦ信号を、実質的にゼロの中間周波数（ＩＦ）信号または大幅に低いＩＦ信号に変換する周波数ダウンコンバータ、
    前記ダウンコンバート周波数信号から特定のチャネルを選択し、チャネル選択された信号を供給する集積化チャネル選択フィルタ、
    前記チャネル選択された信号の利得を制御する自動利得コントローラ、
    前記チャネル選択された信号の周波数を特定のＩＦ信号にアップコンバートする周波数アップコンバータ、および
    前記周波数アップコンバータが前記信号を前記特定ＩＦにアップコンバートした後にベースバンド信号を抽出するＩＦプロセッサ
    を備えることを特徴とする無線受信機。
12. 前記周波数アップコンバート器は、
    前記実質的にゼロＩＦ信号または前記大幅に低いＩＦ信号を前記特定ＩＦ信号にアップコンバートする周波数を有する信号を供給するための局部発振器、
    前記局部発振器の発振周波数をロックするフェーズ・ロック・ループ、および
    前記チャネル選択された信号を前記局部発振器により供給される前記信号と混合することによって周波数をアップコンバートするミキサ
    を備えることを特徴とする請求項１１に記載の無線受信機。
13. 前記周波数アップコンバータは、前記ミキサによりもたらされる相互変調歪み（ＩＭＤ）を除去するための集積化フィルタを備えることを特徴とする請求項１２に記載の無線受信機。
14. 前記局部発振器の発振周波数は、前記特定ＩＦの前記周波数と実質的に同一であることを特徴とする請求項１２に記載の無線受信機。
15. 前記局部発振器の発振周波数は、前記特定ＩＦから前記低ＩＦを減算することによってもたらされる値であることを特徴とする請求項１２に記載の無線受信機。
16. 前記受信機は、簡易型携帯電話（ＰＨＳ）またはブルートゥース・システム内で提供されることを特徴とする請求項１１に記載の無線受信機。
17. 実質的にゼロの中間周波数（ＩＦ）を使用する無線受信方法であって、
    無線周波数（ＲＦ）信号を受信すること、
    前記受信されたＲＦ信号の実質的な中心周波数が実質的にゼロになるように周波数をダウンコンバートすること、
    前記ダウンコンバート周波数信号から特定のチャネルを選択し、変換されて選択された信号を供給すること、
    前記チャネル選択された信号の周波数を特定のＩＦにアップコンバートすること、
    前記アップコンバートされた周波数信号からベースバンド信号を抽出すること、および
    前記周波数の変換中に利得を有して信号を増幅すること
    を備えることを特徴とする実質的にゼロの中間周波数（ＩＦ）を使用する無線受信方法。
18. 前記特定チャネルを選択することは集積化フィルタによって実装されることを特徴とする請求項１７に記載の無線受信方法。
19. 前記アップコンバートすることは、
    前記特定ＩＦと実質的に同一の周波数を有する信号を発振すること、
    フェーズ・ロック・ループを使用して前記発振周波数をロックすること、および
    前記チャネル選択された信号を前記発振された信号と混合すること
    を備えることを特徴とする請求項１８に記載の無線受信方法。
20. 前記アップコンバートすることは、前記混合することでもたらされる相互変調歪み（ＩＭＤ）を、集積化フィルタを使用してフィルタし、除去することをさらに備えることを特徴とする請求項１９に記載の無線受信方法。
21. 大幅に低い中間周波数（ＩＦ）を使用する無線受信方法であって、
    無線周波数（ＲＦ）信号を受信すること、
    前記ＲＦ信号の実質的な中心周波数が大幅に低いＩＦになるように、周波数をダウンコンバートすること、
    周波数がダウンコンバートされた前記信号から特定のチャネルを選択し、チャネル選択された信号を供給すること、
    前記チャネル選択された信号の周波数を特定のＩＦにアップコンバートすること、
    前記アップコンバート周波数信号からベースバンド信号を抽出すること、および
    前記周波数の変換中に利得を有して信号を増幅すること
    を備えることを特徴とする大幅に低い中間周波数（ＩＦ）を使用する無線受信方法。
22. 前記アップコンバートすることは集積化フィルタにより実装されることを特徴とする請求項２１に記載の無線受信方法。
23. 前記アップコンバートすることは、
    前記特定ＩＦと、実質的に同一の周波数を有する信号を発振すること、
    フェーズ・ロック・ループを使用して前記発振周波数をロックすること、および
    前記チャネル選択された信号を前記発振された信号と混合すること
    を備えることを特徴とする請求項２２に記載の無線受信方法。
24. 前記アップコンバートすることは、前記混合することの間にもたらされる相互変調歪み（ＩＭＤ）を、集積化フィルタを使用してフィルタし、除去することをさらに備えることを特徴とする請求項２３に記載の無線受信方法。
25. 前記発振することによって発振された周波数は、前記特定のＩＦから前記低いＩＦを減算することの値としてもたらされることを特徴とする請求項２３に記載の無線受信方法。
26. 前記受信方法は、簡易型携帯電話（ＰＨＳ）またはブルートゥース・システム内で提供されることを特徴とする請求項２１に記載の無線受信方法。
27. 無線周波数（ＲＦ）信号を受信すること、
    前記受信されたＲＦ信号内の特定の帯域を選択すること、
    前記帯域選択された信号を低雑音増幅すること、
    前記低雑音増幅されたＲＦ信号を実質的にゼロの中間周波数（ＩＦ）信号または大幅に低いＩＦ信号にダウンコンバートすること、
    周波数がダウンコンバートされた前記信号から特定のチャネルを選択し、チャネル選択された信号を供給すること、
    前記チャネル選択された信号の利得を制御すること、
    前記チャネル選択された信号を特定のＩＦ信号にアップコンバートすること、および
    前記チャネル選択された信号を前記特定ＩＦ信号にアップコンバートした後にベースバンド信号を抽出すること
    を備えることを特徴とする無線受信方法。
28. 前記アップコンバートすることは、
    前記実質的にゼロのＩＦ信号または前記大幅に低いＩＦ信号を前記特定ＩＦ信号にアップコンバートするための周波数を有する信号を発振すること、
    フェーズ・ロック・ループを使用して前記発振周波数をロックすること、および
    前記チャネル選択された信号を、前記周波数を発振する期間に発振される前記信号と混合すること
    を備えることを特徴とする請求項２７に記載の無線受信方法。
29. 前記アップコンバートすることは、前記混合することでもたらされる相互変調歪み（ＩＭＤ）を、集積化フィルタを使用してフィルタし、除去することをさらに備えることを特徴とする請求項２８に記載の無線受信方法。
30. 発振する周波数は前記特定ＩＦと実質的に同一の周波数として規定されることを特徴とする請求項２８に記載の無線受信方法。
31. 発振する周波数は、前記特定ＩＦから前記大幅に低いＩＦを減算した結果と実質的に同一の値として規定されることを特徴とする請求項２８に記載の無線受信方法。
32. 前記受信方法は、簡易型携帯電話（ＰＨＳ）またはブルートゥース・システムに適用されることを特徴とする請求項２７に記載の無線受信方法。

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