JP2009177392A - 受信装置及び受信装置の校正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】イメージリジェクション特性の校正機能を備えた受信装置のチップ面積を抑制すること。
【解決手段】第１のミキサ回路１Ａで高周波受信信号に対して第１の局部発振信号ＬｏＩを反転させた反転信号を乗じて希望波信号及びイメージ信号を中間周波信号に周波数変換し、第２のミキサ回路１Ｂで高周波受信信号に対してＬｏＩと９０°位相差の第２の局部発振信号ＬｏＱを乗じて希望波信号及びイメージ信号を中間周波信号に周波数変換する。ポリフェーズフィルタ３において、中間周波信号に含まれたイメージ信号については同相へ移相し、希望波信号については逆相へ移相し、移相後のイメージ信号及び希望波信号を加算してイメージ信号を取り出す。制御回路４はポリフェーズフィルタ３で取り出されたイメージ信号の信号レベルが最小になるように位相及びゲインを調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は、イメージリジェクション特性の校正機能を備えた受信装置及び受信装置の校正方法に関する。

従来、イメージリジェクション特性のチェック及び調整を行う自己診断機能を備えた受信装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。図６は特許文献１に開示されたローＩＦ方式の受信装置の回路構成図である。ＡＭ放送の受信時に、アンテナ同調回路１１Ａから希望周波数ｆRXの受信信号ＳRXが取り出され、ＦＭ放送の受信時にアンテナ同調回路１１Ｆから希望周波数ｆRXの受信信号ＳRXが取り出される。受信信号ＳRXが高周波アンプ１２Ａ、バンド切り換え用のスイッチ回路３１を介してミキサ回路１３Ａ、１３Ｂに供給される。一方、局部発振回路３２が、受信信号ＳRXの周波数ｆRXに近い周波数で、位相が互いに90°異なる２つの信号ＳLOA、ＳLOBを生成してミキサ回路１３Ａ、１３Ｂに局部発振信号として供給する。ミキサ回路１３Ａ、１３Ｂにおいて、受信信号ＳRXは、局部発振信号ＳLOA、ＳLOBにより１対の中間周波信号ＳIFA、ＳIFBに周波数変換される。このとき、中間周波信号ＳIFA、ＳIFBには、希望周波数の信号成分（希望波信号）と、イメージ周波数の信号成分（イメージ信号）とが含まれる。局部発振信号ＳLOA、ＳLOBは互いに90°の位相差を有しているので、中間周波信号ＳIFA、ＳIFB内の希望波信号は90°位相差となって直交し、イメージ信号は希望波信号とは逆の関係で90°位相差となって直交する。ミキサ回路１３Ａ、１３Ｂから出力される中間周波信号ＳIFA、ＳIFB（希望波信号およびイメージ信号）が、振幅位相補正回路１４に供給されて中間周波信号ＳIFA、ＳIFBの相対的な振幅誤差および位相誤差が補正され、この誤差補正された中間周波信号ＳIFA、ＳIFBが中間周波フィルタを構成するバンドパスフィルタ１５Ａ、１５Ｂを介して移相回路１６Ａ、１６Ｂに供給される。例えば、中間周波信号ＳIFA、ＳIFB内の希望波信号が同相となり、かつ、イメージ信号が逆相となるように移相される。

移相後の中間周波信号ＳIFA、ＳIFBが演算回路１７において加算され、逆相であるイメージ信号が相殺された中間周波信号ＳIF（希望波信号）が取り出される。この中間周波信号ＳIFが、中間周波用アンプ１８およびバンドパスフィルタ１９を介してデジタル処理回路２０に供給される。

また、バンドパスフィルタ１９から中間周波信号ＳIFの一部がＡＧＣ電圧形成回路３３に供給される。ＡＧＣ電圧形成回路３３で生成したＡＧＣ電圧ＶAGCがアンプ１８に利得制御信号として供給され、中間周波段についてＡＧＣが行われる。さらに、ＡＧＣ電圧ＶAGCが加算回路３５を介して高周波アンプ１２Ａ、１２Ｆに利得制御信号として供給され、高周波段についてＡＧＣが行われる。

さらに、バンドパスフィルタ１９から出力される中間周波信号ＳIFの一部がピーク値検出回路３８に供給されて中間周波信号ＳIFのピーク値を示す電圧Ｖ38が取り出され、この電圧Ｖ38がＡ／Ｄコンバータ回路３９に供給されてＡ／Ｄ変換されてからマイクロコンピュータ３６に供給される。

上記受信回路は、局部発振信号ＳLOA、ＳLOBの位相差が正確に90°位相差になっていないと、移相後の中間周波信号ＳIFA、ＳIFBを演算回路１７で加算した時にイメージ信号を完全に除去することができない。すなわち、イメージリジェクション特性が低下する。

そこで、電源の投入時に、ＰＬＬで構成される信号発生器４０において不要成分が除去され純度の高いテスト信号Ｓ６３を生成してアンテナ同調回路１１Ａ、１１Ｆへ入力し、そのときの中間周波信号ＳIFの一部をマイクロコンピュータ３６に取り込んで自己診断を行い、上述のように演算回路１７において中間周波信号ＳIFA、ＳIFBに含まれるイメージ信号成分が逆相同振幅となって相殺されるように、振幅位相補正回路１４を制御する。
特開２００５−３０３６５０号公報

しかしながら、上記した従来の受信装置の場合、自己診断機能を実現するためにＰＬＬで構成される信号発生器４０を別に備える必要があり、回路規模が大きくなりチップ面積が増大する問題があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、イメージリジェクション特性の校正機能を実現するために追加される部品点数を抑制してチップ面積の小型化を図ることができると共に、イメージリジェクション量を最大化するイメージリジェクション特性の校正機能を備えた受信装置及び受信装置の校正方法を提供することを目的とする。

本発明の受信装置は、高周波受信信号に対して第１の局部発振信号を乗じて当該高周波受信信号に含まれる第１及び第２の信号を中間周波信号に周波数変換する第１のミキサ回路と、高周波受信信号に対して前記第１の局部発振信号と９０°位相差の第２の局部発振信号を乗じて前記第１及び第２の信号を中間周波信号に周波数変換する第２のミキサ回路と、前記第１及び第２のミキサ回路から中間周波信号を入力し、当該中間周波信号に含まれた第１の信号については前記第１及び第２のミキサ回路からの中間周波信号を同相へ移相し、第２の信号については前記第１及び第２のミキサ回路からの中間周波信号を逆相へ移相し、移相後の第１及び第２の信号を加算して第２の信号をキャンセルして第１の信号を取り出す中間周波フィルタと、前記第１及び第２の局部発振信号のうち一方の局部発振信号を反転させる反転回路と、通常受信動作時は反転させていない局部発振信号を第１又は第２のミキサ回路へ入力し、イメージリジェクション特性の校正時は前記反転回路で反転させた局部発振信号を対応する第１又は第２のミキサ回路へ入力するように切り替え制御されるスイッチ回路と、イメージリジェクション特性の校正時に、前記中間周波フィルタから出力される中間周波信号の信号レベルに応じて前記局部発振信号又は中間周波信号の位相及びゲインを調整する制御回路とを具備したことを特徴とする。

この構成によれば、イメージリジェクション特性の校正時に、一方の局部発振信号を通常受信時の位相から反転させてミキサ回路に入力し、その時に中間周波フィルタから取り出される中間周波信号（イメージ信号）の信号レベルに基づいて局部発振信号または中間周波信号の位相及びゲインを調整するようにしたので、反転回路とスイッチ回路を設けるだけで良く、イメージリジェクション特性の校正用に別に回路規模の大きいＰＬＬを設ける必要がなくなった。これにより、イメージリジェクション特性の校正機能を実現するための部品からＰＬＬを排除でき、チップ面積の小型化を図ることができた。

上記受信装置において、前記制御回路は、起動時にイメージリジェクション特性の校正を行うことが望ましい。

本発明の受信装置の校正方法は、高周波受信信号に対して通常受信時に用いる第１の局部発振信号を反転させた反転信号を乗じて当該高周波受信信号に含まれる希望波信号及びイメージ信号を中間周波信号に周波数変換すると共に、高周波受信信号に対して前記第１の局部発振信号と９０°位相差の第２の局部発振信号を乗じて希望波信号及びイメージ信号を中間周波信号に周波数変換し、前記中間周波信号に含まれたイメージ信号についてはそれぞれの周波数変換で得られた中間周波信号を同相へ移相し、希望波信号についてはそれぞれの周波数変換で得られた中間周波信号を逆相へ移相し、移相後のイメージ信号及び希望波信号を加算して希望波信号をキャンセルしてイメージ信号を取り出し、取り出されたイメージ信号の信号レベルが最小になるように前記局部発振信号又は中間周波信号の位相及びゲインを調整することを特徴とする。

本発明によれば、イメージリジェクション特性の校正機能を実現するための部品からＰＬＬを排除できると共に部品点数を抑制でき、チップ面積の小型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添付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ローＩＦ方式の受信装置を示す図であり、主にイメージリジェクション特性の校正機能に関連する部分の回路構成を示している。

本実施の形態の受信装置は、前段の高周波増幅器から供給される受信信号（高周波受信信号）に対して局部発振回路２から供給される局部発振信号ＬｏＩを乗算して中間周波信号ＩＦＡに周波数変換する第１のミキサ回路１２Ａと、上記受信信号に対して局部発振回路２から供給され上記局部発振信号ＬｏＩとは９０°位相の異なる局部発振信号ＬｏＱを乗算して中間周波信号ＩＦＢに周波数変換する第２のミキサ回路１Ｂとを備える。

第１及び第２のミキサ回路１Ａ，１Ｂの出力端子にはポリフェーズフィルタ３が接続されている。ポリフェーズフィルタ３は、図６に示す中間周波フィルタ（バンドパスフィルタ１５Ａ、１５Ｂ、移相回路１６Ａ、１６Ｂ及び演算回路１７）と同じ機能を奏するように回路構成されている。本例では、ポリフェーズフィルタ３において、中間周波信号ＩＦＡ、ＩＦＢ内の希望波信号が同相となり、かつ、イメージ信号が逆相となるように移相した後に加算して、逆相のイメージ信号を相殺した中間周波信号ＩＦ（希望波信号）を取り出すようにしている。ポリフェーズフィルタ３に代えて、上記同様に作用するコンプレックスフィルタ又は図６に示す中間周波フィルタを用いることもできる。

ポリフェーズフィルタ３の後段には、中間周波信号ＩＦを増幅する中間周波用アンプ１８、中間周波信号ＩＦを通過帯域とするバンドパスフィルタ１９、バンドパスフィルタ１９を通過した中間周波信号ＩＦを取り込んで復調するデジタル処理回路２０が直列に接続されている。

制御回路４は、イメージリジェクション特性の校正時に、ポリフェーズフィルタ３の後段回路となるバンドパスフィルタ１９から出力される中間周波信号ＩＦを取り込んで信号レベル（ＲＳＳＩ値）を検出する機能と、局部発振信号又はミキサ回路出力となる中間周波信号のゲイン及び位相を調整する機能とを備える。本例では、第１及び第２のミキサ回路１Ａ，１Ｂにおいて局部発振信号の位相とミキサ回路出力となる中間周波信号の振幅を調整する。

局部発振回路２は、第１のミキサ回路１Ａへ入力する局部発振信号ＬｏＩを発生させる第１の発振部２Ａと、第２のミキサ回路１Ｂへ入力する局部発振信号ＬｏＱを発生させる第２の発振部２Ｂとを有する。なお、局部発振回路２は、互いに９０°位相の異なる局部発振信号ＬｏＩ、ＬｏＱを生成するために２つの発振器を備えているが、本発明はこのような構成に限定されるものでは無く、例えば一つの発振器と９０°位相器とを組み合わせた構成としても良い。

本実施の形態は、互いに９０°位相の異なる局部発振信号ＬｏＩ、ＬｏＱのうち一方（図１ではＩ成分）を、反転回路５及びスイッチ回路６を介して第１のミキサ回路１Ａに接続する第１経路と、反転回路５を介さずにスイッチ回路６を介して第１のミキサ回路１Ａに接続する第２経路とを形成している。スイッチ回路６は、反転回路５の出力端子と第１のミキサ回路１Ａとの間をオン／オフする第１のスイッチ６ａと、第１の発振部２Ａと第１のミキサ回路１Ａとの間をオン／オフする第２のスイッチ６ｂとを有する。反転回路５及びスイッチ回路６の動作は制御回路４によって制御される。また、第２の発振部２Ｂと第２のミキサ回路１Ｂとの間は信号反転要素を介在することなく接続されている。本実施の形態では、校正時に反転させる信号として局部発振信号ＬｏＩを選択しているが、他方の局部発振信号ＬｏＱを校正時に反転できるようにしても良い。

図２（ａ）（ｂ）は反転回路５の回路構成図であり、同図（ａ）は非反転動作時の切り替え状態を示し、同図（ｂ）は反転動作時の切り替え状態を示している。局部発振回路２と第１のミキサ回路１Ａとの間の信号伝送系が差動信号の場合、図２（ａ）（ｂ）に示すように容易に反転信号を生成することができる。差動回路５ａの出力端にスイッチ回路群５ｂを設け、スイッチ回路群５ｂを同図（ａ）から同図（ｂ）の状態に切り替えるだけで局部発振信号ＬｏＩの位相を１８０°変化（反転）させることができる。

次に、以上のように構成された本実施の形態の動作について説明する。
図３（ａ）に示す回路がイメージ減衰量評価時の設定であり、図３（ｂ）に示す回路が通常受信時の設定である。今、高周波受信信号の周波数をＲＦ、局部発振信号の周波数をＬｏとする。局部発振信号ＬｏＩとＬｏＱの位相差が＋９０°の場合、ポリフェーズフィルタ３で取り出される同相成分の（ＲＦ＋Ｌ）を希望波信号とし、ポリフェーズフィルタ３でキャンセルされる逆相成分の（ＲＦ−Ｌ）をイメージ信号であるとする。

図３（ｂ）に示す通常受信設定の場合、互いの位相差が＋９０°の局部発振信号ＬｏＩとＬｏＱが第１及び第２のミキサ回路１Ａ，１Ｂに入力し、ポリフェーズフィルタ３で取り出された希望波信号（ＲＦ＋Ｌ）のＲＳＳＩ値が制御回路４で検出される。

一方、図３（ａ）に示すイメージ減衰量評価設定の場合、局部発振信号ＬｏＩの位相だけが１８０°変化することで、互いの位相差が−９０°の局部発振信号ＬｏＩとＬｏＱが第１及び第２のミキサ回路１Ａ，１Ｂに入力する。この結果、イメージ信号がポリフェーズフィルタ３で取り出される同相成分（ＲＦ＋Ｌ）となり、希望波信号がポリフェーズフィルタ３でキャンセルされる逆相成分（ＲＦ−Ｌ）となる。すなわち、希望波信号とイメージ信号の位相関係が反転する。本実施の形態では、ポリフェーズフィルタ３で取り出されることとなるイメージ信号（ＲＦ＋Ｌ）の信号レベルを評価して、イメージ信号の振幅レベルが最小レベル（最大減衰量）となるように、第１及び第２のミキサ回路１Ａ、１Ｂにおける位相及び振幅を調整する。第１及び第２のミキサ回路１Ａ、１Ｂには、制御回路４からの制御信号により局部発振信号ＬｏＩ、ＬｏＱの位相を調整可能な位相調整回路（不図示）、及び制御信号により中間周波信号ＩＦＡ、ＩＦＢのゲインを調整可能な振幅調整回路（不図示）が設けられている。なお、第１及び第２のミキサ回路１Ａ、１Ｂに位相調整回路を設けるのではなく、第１及び第２の発振部２Ａ、２Ｂにおいて位相調整するように構成することも可能である。

図４は制御回路４における校正動作を示すフロー図である。
校正動作は、全バンドを検索して最も入力レベルの高い受信チャンネルを決定するステップＳ１と、決定した受信チャンネルにおいて振幅及び位相を調整するステップＳ２とからなる。ステップＳ１においては、反転回路５を図２（ａ）に示す状態に設定すると共にスイッチ回路６を図３（ａ）に示す状態に設定して、通常の受信動作を行う。最低域側チャンネル受信用の発振周波数Ｌｏ（１）の局部発振信号を発生させて、Ｌｏ（１）での中間周波信号ＩＦの信号レベルＡを検出する（ステップＳ１１）。局部発振信号の発振周波数を１１４ＭＨｚ幅で順次上げていき、信号レベルＡが＋５０ｄＢより大きくなったところで調整を開始する（ステップＳ１２）。調整ステップＳ２においては、ステップＳ１で決定した受信チャンネルに合わせて局部発振信号の発振周波数Ｌｏ１を設定し、ＩＱ位相差を逆転させるように反転回路５及びスイッチ回路６の接続を切り替える（ステップＳ２１）。すなわち、反転回路５を図２（ｂ）に示す状態に設定すると共にスイッチ回路６を図３（ｂ）に示す状態に設定する。これにより、局部発振信号ＬｏＩの位相が通常受信動作に比べて１８０°位相変化したことになる。この結果、イメージ信号が同相成分（ＲＦ＋Ｌ）となりポリフェーズフィルタ３で取り出され、制御回路４において信号レベルが検出される。制御回路４では、振幅調整用の調整ビットを変化させて最少振幅レベルとなる調整ビットを選択する（ステップＳ２２）。また、位相調整用の調整ビットを変化させて最少振幅レベルとなる調整ビットを選択する（ステップＳ２３）。ステップＳ２２，２３で選択した調整ビットにて第１及び第２のミキサ回路１Ａ、１Ｂにおける位相調整、ゲイン調整を行った後、反転回路５を図２（ａ）に示す状態に戻すと共にスイッチ回路６を図３（ａ）に示す状態に戻す（ステップＳ２４）。以上の処理で、第１及び第２のミキサ回路１Ａ、１Ｂにおける位相調整、ゲイン調整を終了する。

以上のように、本実施の形態によれば、イメージリジェクション特性の校正時に、一方の局部発振信号を通常受信時の位相から反転させてミキサ回路に入力し、その時にポリフェーズフィルタ３から取り出されるイメージ信号の信号レベルが最小になるようにミキサ回路での位相及びゲインを調整するようにしたので、反転回路５とスイッチ回路６を設けるだけで良く、イメージリジェクション特性の校正用に回路規模の大きいＰＬＬを設ける必要がない。したがって、イメージリジェクション特性の校正機能を実現するための部品からＰＬＬを排除してチップ面積の小型化を図ることができる。

なお、以上の説明では第１のミキサ回路１Ａにおいて位相及びゲイン調整を行っているが、図５に示すように第１及び第２のミキサ回路１Ａ、１Ｂの後段に振幅位相補正回路７を設け、振幅位相補正回路７おいて制御回路４からの制御下で位相及びゲイン調整を行うようにしても良い。また、反転回路５として差動信号を容易に反転可能な差動回路を用いたが、差動回路以外を用いて反転回路を構成しても良い。

本発明は、イメージリジェクション特性の校正機能を備えた受信装置に適用可能である。

本発明の一実施の形態に係るローＩＦ方式の受信装置におけるイメージリジェクションに関連する部分の構成図 （ａ）上記一実施の形態の受信装置に備えた反転回路の非反転動作時の切り替え状態を示す図、（ｂ）上記反転回路の反転動作時の切り替え状態を示す図 （ａ）上記一実施の形態におけるイメージ減衰量評価時の状態図、（ｂ）上記一実施の形態における通常受信時の状態図 上記一実施の形態の受信装置に備えた制御回路における校正動作を示すフロー図 上記一実施の形態の変形例に係る受信装置の構成図 特許文献１に開示されたローＩＦ方式の受信装置の回路構成図

符号の説明

１Ａ…第１のミキサ回路
１Ｂ…第２のミキサ回路
２…局部発振回路
２Ａ…第１の発振部
２Ｂ…第２の発振部
３…ポリフェーズフィルタ
４…制御回路
５…反転回路
６…スイッチ回路
６ａ…第１のスイッチ
６ｂ…第２のスイッチ
７…振幅位相補正回路
１８…中間周波用アンプ
１９…バンドパスフィルタ
２０…デジタル処理回路
３３…ＡＧＣ回路

Claims (3)

1. 高周波受信信号に対して第１の局部発振信号を乗じて当該高周波受信信号に含まれる第１及び第２の信号を中間周波信号に周波数変換する第１のミキサ回路と、
   高周波受信信号に対して前記第１の局部発振信号と９０°位相差の第２の局部発振信号を乗じて前記第１及び第２の信号を中間周波信号に周波数変換する第２のミキサ回路と、
   前記第１及び第２のミキサ回路から中間周波信号を入力し、当該中間周波信号に含まれた第１の信号については前記第１及び第２のミキサ回路からの中間周波信号を同相へ移相し、第２の信号については前記第１及び第２のミキサ回路からの中間周波信号を逆相へ移相し、移相後の第１及び第２の信号を加算して第２の信号をキャンセルして第１の信号を取り出す中間周波フィルタと、
   前記第１及び第２の局部発振信号のうち一方の局部発振信号を反転させる反転回路と、
   通常受信動作時は反転させていない局部発振信号を第１又は第２のミキサ回路へ入力し、イメージリジェクション特性の校正時は前記反転回路で反転させた局部発振信号を対応する第１又は第２のミキサ回路へ入力するように切り替え制御されるスイッチ回路と、
   イメージリジェクション特性の校正時に、前記中間周波フィルタから出力される中間周波信号の信号レベルに応じて前記局部発振信号又は中間周波信号の位相及びゲインを調整する制御回路と、
   を具備したことを特徴とする受信装置。
2. 前記制御回路は、起動時にイメージリジェクション特性の校正を行うことを特徴とする請求項１記載の受信装置。
3. 高周波受信信号に対して通常受信時に用いる第１の局部発振信号を反転させた反転信号を乗じて当該高周波受信信号に含まれる希望波信号及びイメージ信号を中間周波信号に周波数変換すると共に、高周波受信信号に対して前記第１の局部発振信号と９０°位相差の第２の局部発振信号を乗じて希望波信号及びイメージ信号を中間周波信号に周波数変換し、
   前記中間周波信号に含まれたイメージ信号についてはそれぞれの周波数変換で得られた中間周波信号を同相へ移相し、希望波信号についてはそれぞれの周波数変換で得られた中間周波信号を逆相へ移相し、移相後のイメージ信号及び希望波信号を加算して希望波信号をキャンセルしてイメージ信号を取り出し、
   取り出されたイメージ信号の信号レベルが最小になるように前記局部発振信号又は中間周波信号の位相及びゲインを調整することを特徴とする受信装置の校正方法。

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