JP2010087954A

JP2010087954A - 受信回路

Info

Publication number: JP2010087954A
Application number: JP2008256194A
Authority: JP
Inventors: Shunichi Nakajima; 俊一中島
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2008-10-01
Filing date: 2008-10-01
Publication date: 2010-04-15
Anticipated expiration: 2028-10-01
Also published as: JP5332468B2

Abstract

【課題】調整ポイント数を削減し、製造工程における調整を容易にする。
【解決手段】受信回路は、整合回路１０２と、２段階のゲインの切り替えが可能なＬＮＡ１０４と、連続的なゲインの切り替えが可能なプログラマブルゲインアンプ１１０と、アンプ１１０の出力信号が規定されたレベルになるようにアンプ１１０のゲインを設定し、受信電界強度が閾値以下のときはＬＮＡ１０４をＨｉｇｈゲインで動作させ、受信電界強度が閾値を超えるときはＬｏｗゲインで動作させるゲイン制御部１０７と、Ｌｏｗゲインで動作しているときのＬＮＡ１０４の入力インピーダンスが、Ｈｉｇｈゲインで動作しているときのＬＮＡ１０４の入力インピーダンスに一致するように、整合回路１０２の整合定数を切り替える整合回路制御部１０３とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線携帯端末などの通信装置に係り、特にインピーダンスマッチング切り替え機能を備えた受信回路に関するものである。

無線携帯端末などの通信装置の受信回路では、アンテナで受信したＲＦ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号を増幅し、後段の混合回路等へＲＦ信号を出力するが、受信電界強度が大きい場合、後段の回路が飽和してしまう可能性がある。一方、受信電界強度が小さい場合、十分なレベルのＲＦ信号が得られない可能性がある。そこで、受信回路では、ゲインが可変な増幅器を用い、受信電界強度の大小に応じて増幅器のゲインを制御するようにしている。

図８に特許文献１、特許文献２に開示された受信回路の増幅器部分の構成を示す。図８において、１０００は入力側整合部、１００１はゲインが可変な増幅器、１００２は出力側整合部、１００３は制御部である。図示しないアンテナで受信された受信信号は、入力側整合部１０００に入力される。入力側整合部１０００は、入力側インピーダンス整合を最適な値にする。ここで、入力側インピーダンス整合は、増幅器１００１より出力される出力信号の電力に応じて制御部１００３より出力される入力側整合制御信号によって制御される。

入力側の整合を施された受信信号は、制御部１００３より出力されるゲイン制御信号に応じたゲインで増幅器１００１により増幅され、出力側整合部１００２に出力される。出力側整合部１００２は、出力側インピーダンス整合を最適な値にする。ここで、出力側インピーダンス整合は、入力側インピーダンス整合と同じく、増幅器１００１より出力される出力信号の電力に応じて制御部１００３より出力される出力側整合制御信号によって制御される。

入力側整合部１０００および出力側整合部１００２は、それぞれバリキャップコンデンサや可変コイルから構成される。制御部１００３は、入力側整合部１０００に対して入力側整合制御信号を出力する。この制御信号に応じて、入力側整合部１０００のバリキャップコンデンサの容量値や可変コイルのインダクタンス値が変化し、入力側インピーダンス整合が最適となるように制御される。同様に、制御部１００３は、出力側整合部１００２に対して出力側整合制御信号を出力する。この制御信号に応じて、出力側整合部１００２のバリキャップコンデンサの容量値や可変コイルのインダクタンス値が変化し、出力側インピーダンス整合が最適となるように制御される。

増幅器１００１は、ゲイン制御信号に応じたゲインの変化に伴って入力インピーダンスが変化する。増幅器１００１の入力インピーダンスが変化すると、入力側整合部１０００の入力端子に接続されているバンドパスフィルタ（不図示）の周波数特性が入力インピーダンスの変化の影響を受けて変動してしまうが、図８の構成によれば、増幅器１００１の出力信号の電力に応じて入力インピーダンス整合を調整するため、入力側整合部１０００の入力端子から見た増幅器側の入力インピーダンスを一定にすることができるので、バンドパスフィルタの周波数特性の変動を抑制することができる。

特開２００２−２１７６６０号公報特開２０００−３２３９４４号公報

しかしながら、特許文献１、特許文献２に開示された受信回路では、増幅器のゲインが連続的に変化するため、複数のゲイン状態においてそれぞれ受信回路の特性を調整しなければならず、製造工程における調整ポイント数が増えるという問題点があった。すなわち、特許文献１、特許文献２に開示された受信回路では、増幅器のゲインを変化させながら、各ゲインの状態において調整を行う必要がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、調整ポイント数を削減し、製造工程における調整を容易にすることができる受信回路を提供することを目的とする。

本発明の受信回路は、整合定数の切り替えが可能で、アンテナで受信された受信信号が入力される整合回路と、２段階のゲインの切り替えが可能で、前記整合回路の出力信号を増幅する第１の増幅手段と、この第１の増幅手段の出力信号をベースバンド周波数の信号に変換する変換手段と、連続的なゲインの切り替えが可能で、前記変換手段の出力信号を増幅する第２の増幅手段と、この第２の増幅手段の出力信号が予め規定された所望のレベルになるようにゲインを指定する設定ゲイン値を前記第２の増幅手段に出力すると共に、受信電界強度が所定の閾値以下のときは第１のゲインで動作させるゲイン切り替え信号を前記第１の増幅手段に出力し、受信電界強度が前記閾値を超えるときは前記第１のゲインよりも小さい第２のゲインで動作させるゲイン切り替え信号を前記第１の増幅手段に出力するゲイン制御手段と、前記第１の増幅手段が前記第２のゲインで動作しているときの、前記整合回路を含めた前記第１の増幅手段の入力インピーダンスが、前記第１の増幅手段が前記第１のゲインで動作しているときの、前記整合回路を含めた前記第１の増幅手段の入力インピーダンスに一致するように、前記整合回路の整合定数を切り替える整合回路制御手段とを備えることを特徴とするものである。

本発明によれば、整合回路制御手段がゲイン切り替え信号に応じて整合回路の整合定数を変化させることにより、整合回路の入力ポートから見たときの、整合回路を含む第１の増幅手段の入力インピーダンスを第１の増幅手段のゲイン状態に関係なく一定にすることができるので、整合回路の入力側に存在するバンドパスフィルタと第１の増幅手段との整合が常に最適な状態になるようにすることができ、受信回路の周波数特性が変動しないようにすることができる。本発明では、第１の増幅手段のゲインの切り替えを２段階とし、さらに第２の増幅手段では連続的なゲインの切り替えを可能にすることにより、受信回路全体として連続的なゲインの切り替えを可能にしている。そして、本発明では、第１の増幅手段のゲイン切り替えによる第１の増幅手段の入力インピーダンス変動（受信回路の周波数特性変動）を整合回路の整合定数の切り替えによって抑え、さらに第１の増幅手段のゲインの切り替えを２段階としているため、製造工程においては第１の増幅手段が第１のゲイン状態のときのみ調整を実施すればよく、受信回路の調整工程を短縮することができる。

［第１の実施の形態］
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は本発明の第１の実施の形態に係る受信回路の構成例を示すブロック図である。
図１を参照すると、本実施の形態の受信回路１００は、受信帯域外の妨害波を除去するＢＰＦ（BPF:Band pass filter）１０１と、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier）１０４と、ＬＮＡ１０４のインピーダンス整合回路１０２と、整合回路制御部１０３と、ミキサ１０５と、周波数シンセサイザ１０６と、プログラマブルゲインアンプ（PGA:Programmable Gain Amplifier）１１０と、ゲイン制御部１０７と、アンテナ１１３とからなる。ミキサ１０５と周波数シンセサイザ１０６とは、ＲＦ信号をベースバンド周波数の信号に変換する変換手段を構成している。

図１に示した構成要素は、それぞれ概略つぎのように動作する。ＢＰＦ１０１は、アンテナ１１３で受信されたＲＦ信号から受信帯域外の妨害波を除去する。
ＬＮＡ１０４は、ＢＰＦ１０１から整合回路１０２を介して入力されるＲＦ信号を増幅する。ＬＮＡ１０４は、ＨｉｇｈゲインとＬｏｗゲインの少なくとも２段階のゲインが切り替え可能な構成となっている。

整合回路１０２は、複数の集中定数素子からなる回路であり、集中定数素子として印加電圧によって容量あるいはインダクタンス値が変化する可変素子を含む。
整合回路制御部１０３は、可変素子１０２１の定数を変化させるため、ゲイン制御部１０７から出力されるＬＮＡゲイン切り替え信号に応じてＨ／Ｌいずれかの制御電圧を出力する。Ｈ／Ｌどちらのレベルを出力するかは、任意に設定できるようにしてもよい。

周波数シンセサイザ１０６は、ローカル信号を生成して出力する。ミキサ１０５は、ＬＮＡ１０４から出力されたＲＦ信号を、周波数シンセサイザ１０６から出力されたローカル信号と乗算してベースバンド周波数の信号に変換する。
ＰＧＡ１１０は、ミキサ１０５の出力信号を所望の振幅レベルまで増幅し、ＩＱ信号として出力する。

ゲイン制御部１０７は、ＩＱ信号のレベルが予め規定された所望のレベルになるようにＰＧＡ１１０のゲインを決定し、このゲインを指定する設定ゲイン値をＰＧＡ１１０に出力する。また、ゲイン制御部１０７は、アンテナ１１３における受信電界強度を計算する機能を備え、計算した受信電界強度に応じてＬＮＡゲイン切り替え信号を整合回路制御部１０３とＬＮＡ１０４とに出力する。ゲイン制御部１０７は、受信電界強度が所定の閾値を超える強電界のときはＬＮＡ１０４をＬｏｗゲインで動作させるように制御し、受信電界強度が閾値以下のときはＬＮＡ１０４をＨｉｇｈゲインで動作させるように制御する。

次に、図１を参照して本発明の第１の実施の形態の動作について詳細に説明する。まず、受信電界強度がある閾値以下のとき、ゲイン制御部１０７は、ＬＮＡゲイン切り替え信号によりＬＮＡ１０４をＨｉｇｈゲイン状態とする。このＬＮＡゲイン切り替え信号に応じて、整合回路制御部１０３は、Ｌレベルの制御電圧Ｖｌを出力する。これにより、整合回路１０２は、ＬＮＡ１０４のＨｉｇｈゲイン状態に対してマッチングが取れた状態になっている。このとき、ＢＰＦ１０１の出力ポートから見たインピーダンスを第１のインピーダンスと呼ぶことにする。

次に、受信電界強度がある閾値以上のとき、ゲイン制御部１０７は、ＬＮＡゲイン切り替え信号によりＬＮＡ１０４をＬｏｗゲイン状態とする。このＬＮＡゲイン切り替え信号に応じて、整合回路制御部１０３は、Ｈレベルの制御電圧Ｖｈを出力する。これにより、整合回路１０２は、ＬＮＡ１０４のＬｏｗゲイン状態に対してマッチングが取れた状態になっている。このとき、ＢＰＦ１０１の出力ポートから見たインピーダンスを第２のインピーダンスと呼ぶことにする。

第２のインピーダンスは、整合回路１０２によって第１のインピーダンスに一致するように調整されるため、ＬＮＡ１０４のゲインの切り替えにかかわらず、ＢＰＦ１０１の周波数特性は安定したものとなる。

ＬＮＡ１０４の周波数特性は、Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗいずれのゲイン状態においてもＢＰＦ１０１の周波数特性に比べて十分広い帯域を持つように通常設計される。このため、受信回路１００の周波数特性においてはＢＰＦ１０１の周波数特性が支配的となる。したがって、ＬＮＡ１０４がＨｉｇｈゲイン状態のときに受信回路１００を調整するだけで、ＬＮＡ１０４のゲイン状態に関係なく十分な周波数補正効果を得ることができる。

以上のように、本実施の形態では、整合回路制御部１０３がゲイン切り替え信号に応じて整合回路１０２の整合定数を変化させることにより、整合回路１０２の入力ポートから見たときの、整合回路１０２を含むＬＮＡ１０４の入力インピーダンスをＬＮＡ１０４のゲイン状態に関係なく一定にすることができる。本実施の形態では、ＬＮＡ１０４のゲインの切り替えを２段階とし、さらにＰＧＡ１１０では連続的なゲインの切り替えを可能にすることにより、受信回路全体として連続的なゲインの切り替えを可能にしている。

本実施の形態では、ＬＮＡ１０４のゲイン切り替えによるＬＮＡ１０４の入力インピーダンス変動（受信回路の周波数特性変動）を整合回路１０２の整合定数の切り替えによって抑え、さらにＬＮＡ１０４のゲインの切り替えを２段階としているため、製造工程においてはＬＮＡ１０４がＨｉｇｈゲイン状態のときのみ調整を実施すればよく、受信回路の調整工程を短縮することができる。

［第２の実施の形態］
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２は本発明の第２の実施の形態に係る受信回路の構成例を示すブロック図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態は、第１の実施の形態をより具体的に説明するものである。

図２を参照すると、本実施の形態の受信回路１００ａは、ＢＰＦ１０１と、ＬＮＡ１０４と、整合回路１０２と、整合回路制御部１０３と、ミキサ１０５と、周波数シンセサイザ１０６と、ローパスフィルタ（LPF:Low pass filter）１０９と、ＰＧＡ１１０と、ゲイン制御部１０７と、ゲイン補正部１１１と、レジスタ１１２と、補正テーブル１１４と、加算部１０８と、アンテナ１１３とからなる。

図２に示した構成要素は、それぞれ概略つぎのように動作する。第１の実施の形態と同様に、ＬＮＡ１０４は、ＨｉｇｈゲインとＬｏｗゲインの少なくとも２段階のゲインが切り替え可能な構成となっている。
図３はＬＮＡ１０４の構成の概略を示すブロック図である。ＬＮＡ１０４は、ＲＦ信号を増幅するアンプ１０４０と、ＬＮＡゲイン切り替え信号に応じてアンプ１０４０への動作電流供給を制御する電流制御部１０４１と、ＬＮＡゲイン切り替え信号に応じて信号経路を切り替える信号経路切替手段となるスイッチ１０４２とを備えている。アンプ１０４０の電流制御は、例えばアンプ１０４０に電流を供給する電流源トランジスタを制御することによって実現することができる。スイッチ１０４２は、例えばトランジスタなどによって実現することができる。

電流制御部１０４１は、ゲイン制御部１０７から入力されるＬＮＡゲイン切り替え信号がＬｏｗゲイン状態を指定しているときは、アンプ１０４０を流れる電流をオフにし、アンプ１０４０の動作を停止させる。スイッチ１０４２は、ＬＮＡゲイン切り替え信号がＨｉｇｈゲイン状態を指定しているときは、アンプ１０４０の出力を選択するが、ＬＮＡゲイン切り替え信号がＬｏｗゲイン状態を指定しているときは、整合回路１０２の出力を選択する。

これにより、Ｌｏｗゲイン状態ではＢＰＦ１０１から整合回路１０２を介して入力される信号がアンプ１０４０をバイパスしてミキサ１０５に出力される。このように、信号経路を切り替えるため、ゲイン状態によってＬＮＡ１０４の入力インピーダンスは変動する。本実施の形態では、ＬＮＡ１０４がＬｏｗゲイン状態のときはアンプ１０４０を流れる電流をオフにするので、消費電流を削減することができる。

整合回路１０２は、複数の集中定数素子からなる回路であり、集中定数素子として、印加電圧によって容量あるいはインダクタンス値が変化する可変素子を含む。可変素子としては、例えばＭＥＭＳ（Micro Electro-Mechanical System ）デバイスの利用が考えられる。

図４に整合回路１０２の構成例を示す。ここでは、固定素子１０２２，１０２３としてインダクタを１個ずつ用い、可変素子１０２１として容量可変素子を１個用いた構成を示している。容量可変素子としては可変容量ダイオードが使用できる。図４に示す回路構成は動作を説明するための１例であり、整合回路１０２は実際に適用するＬＮＡ１０４の入力インピーダンスに応じて適宜自由に構成可能である。

図５に本実施の形態における可変定数１０２１の特性例を示す。可変定数１０２１は、ＬＮＡ１０４がＨｉｇｈゲインのときは容量値がＢ［ｐＦ］となり、Ｌｏｗゲインのときは容量値がＡ［ｐＦ］となる。すなわち、可変定数１０２１は、整合回路制御部１０３からＬレベルの制御電圧Ｖｌが入力されるときに容量値Ｂ［ｐＦ］となり、Ｈレベルの制御電圧Ｖｈが入力されるときに容量値Ａ［ｐＦ］となる。容量値Ｂ［ｐＦ］は、受信回路１００ａの受信感度が最適になるように選択される。

一方、容量値Ａ［ｐＦ］は、ＢＰＦ１０１の出力ポートから見たインピーダンスがＨｉｇｈゲイン動作時のＬＮＡ１０４の入力インピーダンスに近くなるように調整される。これにより、可変定数１０２１は、ＬＮＡ１０４のゲイン状態による入力インピーダンスの変動を極小にする。

整合回路制御部１０３は、可変素子１０２１の定数を変化させるため、ゲイン制御部１０７から出力されるＬＮＡゲイン切り替え信号に応じてＨ／Ｌいずれかの制御電圧を出力する。Ｈ／Ｌどちらのレベルを出力するかは、任意に設定できるようにしてもよい。本実施の形態では、整合回路制御部１０３は、ＬＮＡ１０４がＨｉｇｈゲインで動作するときはＬレベルの制御電圧Ｖｌを出力し、Ｌｏｗゲインで動作するときはＨレベルの制御電圧Ｖｈを出力するものとする。なお、整合回路１０２に可変素子を複数個用いた場合は、制御電圧も複数出力できる構成であってもよい。

周波数シンセサイザ１０６は、外部から入力される周波数設定値に応じてローカル信号を生成して出力する。ミキサ１０５は、ＬＮＡ１０４から出力されたＲＦ信号を、周波数シンセサイザ１０６から出力されたローカル信号と乗算してベースバンド周波数の信号に変換する。

ＬＰＦ１０９は、ミキサ１０５の出力信号からベースバンド帯域外の妨害波を除去する。ＰＧＡ１１０は、ＬＰＦ１０９の出力信号を所望の振幅レベルまで増幅し、ＩＱ信号として出力する。

ゲイン制御部１０７は、ＩＱ信号のレベルが予め規定された所望のレベルになるようにＰＧＡ１１０のゲインを決定し、このゲインを指定する設定ゲイン値を加算部１０８を介してＰＧＡ１１０に出力する。この設定ゲイン値は、複数の信号周波数ポイントにおいて共通の値を有するものとして出力される。

また、ゲイン制御部１０７は、アンテナ１１３における受信電界強度を計算する機能を備え、計算した受信電界強度に応じてＬＮＡゲイン切り替え信号を整合回路制御部１０３とＬＮＡ１０４とに出力する。ゲイン制御部１０７は、受信電界強度が所定の閾値を超える強電界のときはＬＮＡ１０４をＬｏｗゲインで動作させるように制御し、受信電界強度が閾値以下のときはＬＮＡ１０４をＨｉｇｈゲインで動作させるように制御する。受信電界強度は、例えばＩＱ信号レベルと受信回路１００ａ全体のゲインとから計算することができる。

レジスタ１１２には、受信回路１００ａの個別のばらつきを吸収するために、アンテナ１１３からＰＧＡ１１０の入力までの受信回路１００ａのゲインの校正値が格納されている。ゲイン制御部１０７は、このレジスタ１１２に格納されたゲインの校正値とＰＧＡ１１０に設定したゲインとＩＱ信号レベルとを用いて、受信電界強度を計算することができる。ゲインの校正値は、受信回路１００ａの製造工程において個別に求められ、レジスタ１１２に格納されるものである。この校正値は、ある基準周囲温度、基準受信周波数において、ＬＮＡ１０４のゲインがＨｉｇｈゲイン／Ｌｏｗゲインの各場合について用意する必要がある。

ゲイン制御部１０７は、ＬＮＡ１０４がＨｉｇｈゲイン状態であれば、Ｈｉｇｈゲインのときのゲイン校正値とＰＧＡ１１０に設定したゲインとＩＱ信号レベルとを用いて受信電界強度を計算し、ＬＮＡ１０４がＬｏｗゲイン状態であれば、Ｌｏｗゲインのときのゲイン校正値とＰＧＡ１１０に設定したゲインとＩＱ信号レベルとを用いて受信電界強度を計算する。

補正テーブル１１４には、周囲温度の変化による各デバイスのゲイン変動を補正するための補正データ、およびＢＰＦ１０１の周波数特性によるゲイン変動を補正するための補正データが格納されている。

ゲイン補正部１１１は、外部から入力される温度測定値が示す現在の周囲温度と、外部から入力される周波数設定値が示す受信周波数情報（ＲＦ周波数情報）と、補正テーブル１１４の補正データとを用いて、基準周囲温度および基準受信周波数の設定ゲイン値に対するゲイン補正値を複数の受信周波数ポイント毎に計算する。加算部１０８は、ゲイン制御部１０７から出力された設定ゲイン値とゲイン補正部１１１から出力されたゲイン補正値とを周波数ポイント毎に加算して、補正後の設定ゲイン値をＰＧＡ１１０に出力する。

周囲温度の変化による各デバイスのゲイン変動を補正するための補正データは、あらかじめ実験などで求められた値であり、基準周囲温度における望ましいゲイン値に対するデバイスのゲインの相対的なゲイン差分量を示している。この補正データは、周囲温度毎に補正テーブル１１４に格納されている。

ＢＰＦ１０１の周波数特性によるゲイン変動を補正するための補正データは、受信回路１００ａの製造工程において個別に調整されて求められた値であり、ＬＮＡ１０４をＨｉｇｈゲインにした状態での基準受信周波数における望ましいゲイン値に対するＢＰＦ１０１のゲインの相対的なゲイン差分量を周波数ポイント毎に示している。この補正データは、受信周波数ポイント毎に補正テーブル１１４に格納されている。

ゲイン補正部１１１は、これらの補正データを用いて、基準周囲温度および基準受信周波数の設定ゲイン値に対するゲイン補正値を複数の受信周波数ポイント毎に計算する。
設定ゲイン値とゲイン補正値とを加算部１０８で周波数ポイント毎に加算することにより、設定ゲイン値は動作中の受信周波数において望ましい値に補正される。

次に、図２、図３、図４、図５を参照して本発明の第２の実施の形態の動作について詳細に説明する。
第１の実施の形態と同様に、受信電界強度がある閾値以下のとき、ゲイン制御部１０７は、ＬＮＡゲイン切り替え信号によりＬＮＡ１０４をＨｉｇｈゲイン状態とする。このＬＮＡゲイン切り替え信号に応じて、整合回路制御部１０３は、Ｌレベルの制御電圧Ｖｌを出力する。これにより、整合回路１０２は、ＬＮＡ１０４のＨｉｇｈゲイン状態に対してマッチングが取れた状態になっている。このとき、ＢＰＦ１０１の出力ポートから見たインピーダンスを第１のインピーダンスと呼ぶことにする。

ＢＰＦ１０１の損失の周波数特性はゲイン補正部１１１によって補正されるため、アンテナ１１３での受信信号レベルが同じであれば、受信周波数にかかわらずゲイン制御部１０７は一定の設定ゲイン値を出力する。

第２のインピーダンスは、整合回路１０２によって第１のインピーダンスに一致するように調整されるため、ＬＮＡ１０４のゲインの切り替えにかかわらずＢＰＦ１０１の周波数特性は安定したものとなる。
第１の実施の形態で説明したとおり、受信回路１００ａの周波数特性においてはＢＰＦ１０１の周波数特性が支配的となる。したがって、ＬＮＡ１０４がＨｉｇｈゲイン状態のときに調整された補正テーブル１１４のデータをそのまま用いて、ゲイン補正部１１１がＢＰＦ１０１の周波数特性によるゲイン変動補正のためのゲイン補正値を算出しても、ＬＮＡ１０４のゲイン状態に関係なく十分な周波数補正効果を得ることができる。こうして、本実施の形態では、第１の実施の形態で説明した効果を得ることができる。

［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。図６は本発明の第３の実施の形態に係る受信回路の構成例を示すブロック図であり、図２と同一の構成には同一の符号を付してある。
本実施の形態の受信回路３００は、第２の実施の形態と比べると、整合回路制御部１０３ａに温度補正テーブル３１５が付加され、整合回路制御部１０３ａと整合回路１０２ａとの間にＤ／Ａコンバータ３１６が付加され、さらに整合回路制御部１０３ａに温度測定値が入力されることが異なる。その他の構成の機能は、第２の実施の形態と同様であるので、説明は省略する。

図７に整合回路１０２ａの構成例を示す。整合回路１０２ａは、Ｄ／Ａコンバータ３１６から出力される電圧に応じて定数（ここでは容量）が変化するチューナブル可変素子３０２１と、整合回路制御部１０３ａから出力されるＨ／Ｌいずれかの制御電圧に応じてインダクタンス値が変化する可変素子３０２２と、固定素子３０２３とから構成される。可変素子３０２２としては可変インダクタを用い、固定素子３０２３としてはインダクタを用いる。図７に示す回路構成は動作を説明するための１例であり、整合回路１０２ａは実際に適用するＬＮＡ１０４に応じて適宜自由に構成可能である。

整合回路制御部１０３ａは、第２の実施の形態と同様に、ゲイン制御部１０７から出力されるＬＮＡゲイン切り替え信号に応じてＨ／Ｌいずれかの制御電圧を出力する。これにより、可変素子３０２２の定数（ここではインダクタンス値）を変化させることができる。また、整合回路制御部１０３ａは、ＬＮＡゲイン切り替え信号に応じて、Ｈｉｇｈゲイン状態に対応する制御電圧のデジタル値とＬｏｗゲイン状態に対応する制御電圧のデジタル値のいずれかをＤ／Ａコンバータ３１６に出力する。このデジタル値に応じて、Ｄ／Ａコンバータ３１６は、チューナブル可変素子３０２１に電圧を印加する。これにより、チューナブル可変素子３０２１の定数（ここでは容量）を変化させることができる。

本実施の形態では、整合回路制御部１０３ａから２値の制御電圧の他に、Ｄ／Ａコンバータ３１６を介して任意の電圧を出力できるようになっている。こうして、本実施の形態では、第２のインピーダンスを第１のインピーダンスに一致させるような設計が容易になるという効果がある。

さらに、温度補正テーブル３１５には、チューナブル可変素子３０２１の温度特性データが格納されている。整合回路制御部１０３ａは、外部から入力される温度測定値が示す現在の周囲温度と温度補正テーブル３１５に格納された温度特性データに基づいて、整合回路１０２ａの整合定数が所望の値になるようにＤ／Ａコンバータ３１６への出力電圧を補正する。これにより、本実施の形態では、チューナブル可変素子３０２１の定数の周囲温度による変化を補正することができ、周囲温度の変化に対してもＬＮＡ３０４の入力インピーダンスを安定に保つことができるという効果を有する。

本発明は、受信信号を増幅する増幅器がゲイン切り替え機能を有する無線携帯端末などの通信装置に適用することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る受信回路の構成例を示すブロック図である。本発明の第２の実施の形態に係る受信回路の構成例を示すブロック図である。本発明の第２の実施の形態に係るＬＮＡの構成の概略を示すブロック図である。本発明の第２の実施の形態に係る整合回路の構成例を示す回路図である。本発明の第２の実施の形態に係る整合回路の可変定数の特性例を示す図である。本発明の第３の実施の形態に係る受信回路の構成例を示すブロック図である。本発明の第３の実施の形態に係る整合回路の構成例を示す回路図である。関連する受信回路の増幅器部分の構成例を示すブロック図である。

符号の説明

１００，１００ａ，３００…受信回路、１０１…バンドパスフィルタ、１０２，１０２ａ…整合回路、１０３，１０３ａ…整合回路制御部、１０４…ＬＮＡ、１０５…ミキサ、１０６…周波数シンセサイザ、１０７…ゲイン制御部、１０８…加算部、１０９…ローパスフィルタ、１１０…プログラマブルゲインアンプ、１１１…ゲイン補正部、１１２…レジスタ、１１３…アンテナ、１１４…補正テーブル、３１５…温度補正テーブル、３１６…Ｄ／Ａコンバータ、１０２１，３０２２…可変素子、１０２２，１０２３，３０２３…固定素子、３０２１…チューナブル可変素子。

Claims

整合定数の切り替えが可能で、アンテナで受信された受信信号が入力される整合回路と、
２段階のゲインの切り替えが可能で、前記整合回路の出力信号を増幅する第１の増幅手段と、
この第１の増幅手段の出力信号をベースバンド周波数の信号に変換する変換手段と、
連続的なゲインの切り替えが可能で、前記変換手段の出力信号を増幅する第２の増幅手段と、
この第２の増幅手段の出力信号が予め規定された所望のレベルになるようにゲインを指定する設定ゲイン値を前記第２の増幅手段に出力すると共に、受信電界強度が所定の閾値以下のときは第１のゲインで動作させるゲイン切り替え信号を前記第１の増幅手段に出力し、受信電界強度が前記閾値を超えるときは前記第１のゲインよりも小さい第２のゲインで動作させるゲイン切り替え信号を前記第１の増幅手段に出力するゲイン制御手段と、
前記第１の増幅手段が前記第２のゲインで動作しているときの、前記整合回路を含めた前記第１の増幅手段の入力インピーダンスが、前記第１の増幅手段が前記第１のゲインで動作しているときの、前記整合回路を含めた前記第１の増幅手段の入力インピーダンスに一致するように、前記整合回路の整合定数を切り替える整合回路制御手段とを備えることを特徴とする受信回路。
請求項１記載の受信回路において、
前記第１の増幅手段は、
前記整合回路の出力信号が入力される増幅器と、
前記ゲイン切り替え信号が前記第２のゲインを指定しているときに、前記増幅器を流れる電流をオフにする電流制御手段と、
前記ゲイン切り替え信号が前記第２のゲインを指定しているときに、前記整合回路から入力された信号を前記増幅器を通過しない信号経路で出力する信号経路切替手段とから構成されることを特徴とする受信回路。
請求項１または２記載の受信回路において、
前記整合回路は、前記整合定数の切り替えが可能な手段として、容量可変素子を備えることを特徴とする受信回路。
請求項３記載の受信回路において、
前記容量可変素子は、可変容量ダイオードであることを特徴とする受信回路。
請求項３記載の受信回路において、
前記整合回路制御手段は、前記ゲイン切り替え信号に応じて、前記第１のゲインに対応する制御電圧と前記第２のゲインに対応する制御電圧のいずれかにより、前記容量可変素子の容量を変化させることを特徴とする受信回路。
請求項３記載の受信回路において、
さらに、前記整合回路制御手段と前記整合回路との間に、前記整合回路制御手段から出力されるデジタル値を制御電圧に変換して前記整合回路に出力するＤ／Ａコンバータを備えることを特徴とする受信回路。
請求項６記載の受信回路において、
前記整合回路制御手段は、前記ゲイン切り替え信号に応じて、前記第１のゲインに対応する制御電圧のデジタル値と前記第２のゲインに対応する制御電圧のデジタル値のいずれかを前記Ｄ／Ａコンバータに出力すると共に、外部から入力される温度測定値が示す周囲温度に基づいて、前記整合回路の整合定数が所望の値になるように前記制御電圧のデジタル値を補正することを特徴とする受信回路。
請求項１または２記載の受信回路において、
前記整合回路は、前記整合定数の切り替えが可能な手段として、可変インダクタンス素子を備えることを特徴とする受信回路。
請求項８記載の受信回路において、
前記整合回路制御手段は、前記ゲイン切り替え信号に応じて、前記第１のゲインに対応する制御電圧と前記第２のゲインに対応する制御電圧のいずれかにより、前記可変インダクタンス素子のインダクタンスを変化させることを特徴とする受信回路。
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の受信回路において、
さらに、前記整合回路の入力側に設けられたバンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタの周波数特性によるゲイン変動を補正する第１の補正データが格納された補正テーブルと、
前記第１の補正データに基づいて、受信回路の周波数特性が所望の特性になるように前記設定ゲイン値を補正するゲイン補正手段とを備えることを特徴とする受信回路。
請求項１０記載の受信回路において、
前記補正テーブルは、周囲温度の変化による受信回路のゲイン変動を補正する第２の補正データを記憶し、
前記ゲイン補正手段は、外部から入力される温度測定値が示す周囲温度と前記第２の補正データに基づいて、前記設定ゲイン値を補正することを特徴とする受信回路。