JP2011114752A - 通信用半導体集積回路およびその動作方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】集積回路は、低雑音増幅器1と受信ミキサ3、4と受信VCO19と復調処理回路5…12と変調処理回路32…32と送信ミキサ28、28と送信VCO22と2次特性歪校正回路42と直交受信信号校正回路13とテスト信号生成器20を具備する。テスト信号生成器20はVCO22を利用して、第1テスト信号と第2テスト信号とを生成する。2次歪特性校正モードでは、第1テスト信号の受信ミキサへの供給の間に、校正回路42は受信ミキサの動作パラメータを可変して2次歪特性を最良の状態に校正する。直交受信信号校正モードでは、第2テスト信号の受信ミキサへの供給の間に、校正回路13は直交受信信号I、Qの不整合を最良の状態に校正する。
【選択図】図1
Description
ことを特徴とするものである(図1参照)。
まず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。代表的な実施の形態についての概要説明で括弧を付して参照する図面の参照符号はそれが付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。
ことを特徴とするものである(図1参照)。
次に、実施の形態について更に詳述する。尚、発明を実施するための最良の形態を説明するための全図において、前記の図と同一の機能を有する部品には同一の符号を付して、その繰り返しの説明は省略する。
《RFICの構成》
図1は、本発明の第1の実施の形態による無線周波数半導体集積回路(RFIC)の構成を示す図である。
図1に示す本発明の第1の実施の形態によるRFICは、「送受信モード」と「IIP2校正モード」と「I/Qミスマッチ校正モード」との3つの動作モードによって動作するものである。
図4は、図1に示す本発明の第1の実施の形態によるRFICの「送受信モード」での動作を説明する図である。尚、図4では、図1に示すRFICの内部の部品のなかで、送受信モード時に動作する回路だけが示されている。
まず図4を参照して、「送受信モード」における送信動作について、説明する。ベースバンドプロセッサと呼ばれるベースバンド信号処理回路からI、Qデジタルベースバンド送信信号がLVDS(Low Voltage Signaling)等の回路によって構成されたデジタルインターフェース回路37を介してRFICに供給された後に、ローパスフィルタ(LPF)35、36に供給されて、高周波雑音が除去される。デジタルインターフェース回路37は、デジタルインターフェース電圧制御発振器(VCO)23と分周器24とによって生成されるクロック信号によって動作する。
次に図4を参照して、「送受信モード」時における受信動作について、説明する。
2次歪特性の指標として、上述した2次の入力インターセプトポイント(IIP2)が使用される。図18は、受信器の2次のインターセプトポイント(IP2)と2次の入力インターセプトポイント(IIP2)とを説明する図である。冒頭で説明したように2次のインターセプトポイント(IP2)は、対数軸のx座標と対数軸のy座標との入出力特性で1次の成分の直線と2次の相互変調歪み成分(IM2歪)の直線との交点として定義される。また更に、2次の入力インターセプトポイント(IIP2)は、2次のインターセプトポイント(IIP2)のx座標の値である。図18の対数軸xと対数軸yの入出力特性で、直線50は1倍の傾きを有する基本波の1次の成分を示し、直線49は2倍の傾きを有する2次の相互変調歪成分(IM2歪)を示している。直線50と直線49との交点は2次のインターセプトポイント(IP2)となり、交点のx座標の値は2次の入力インターセプトポイント(IIP2)となる。
更に図4に示したRFICでは、可変利得増幅器(PGA)7、8にはDCオフセット校正回路71が接続されている。上述した「IIP2校正モード」の間に受信ミキサ3、4の設定情報が更新される全てのタイミングで、DCオフセット校正回路71が可変利得増幅器(PGA)7、8のDCオフセット電圧を打ち消すようにDCオフセット校正を実行する。DCオフセット校正の詳細は、後で詳述する。
一方、図4に示したRFICでは、A/D変換器(ADC)9、10の出力から生成されるI、Q受信デジタルベースバンド信号は、理想的には振幅が等しく、位相が90度異なる。しかし、実際には、RFICの半導体製造プロセスによる素子ばらつきによって、受信ミキサ3、4、ローパスフィルタ(LPF)5、6、可変利得増幅器(PGA)7、8、A/D変換器(ADC)9、10に回路ばらつきが生じる。そのため、A/D変換器(ADC)9、10の出力から生成されるI、Q受信デジタルベースバンド信号には、振幅と位相とにミスマッチ(不整合)が付加される。
図2は、図1に示す本発明の第1の実施の形態によるRFICの「IIP2校正モード」での動作を説明する図である。尚、図2では、図1に示すRFICの内部の部品のなかで、IIP2校正モード時に動作する回路だけが示されている。
図24は、図1に示す本発明の第1の実施の形態によるRFICにおいて「IIP2校正モード」を実行するためのIIP2キャリブレーション回路42の構成を示す図である。
図3は、図1に示した本発明の第1の実施の形態によるRFICの「I/Qミスマッチ校正モード」での動作を説明する図である。尚、図3では、図1に示したRFICの内部の部品のなかで、I/Qミスマッチ校正モード時に動作する回路だけが示されている。
図25は、図1に示す本発明の第1の実施の形態によるRFICのI/Qミスマッチキャリブレーション回路13の構成の一例を示す図である。
振幅補正ユニット13_1は、制御ユニット13_0からの振幅補正値に従って、主としてI相信号が伝達される信号線の振幅を補正する。位相補正ユニット13_4は、制御ユニット13_0からの位相補正値に従って、主としてI相信号が伝達される信号線の位相を補正する。主としてI相信号が伝達される信号線と主としてQ相信号が伝達される信号線の信号経路には、加算器13_2、13_3、13_5、13_6が配置されている。
図5は、図1に示す本発明の第1の実施の形態によるRFICによって実行されるシングルバンド対応のキャリブレーションシーケンスの動作を示す図である。
図6は、図1に示した本発明の第1の実施の形態によるRFICによって実行されるマルチバンド対応のキャリブレーションシーケンスの動作を示す図である。
図20は、本発明の第2の実施の形態による無線周波数半導体集積回路(RFIC)の構成を示す図である。
図21は、本発明の第3の実施の形態による無線周波数半導体集積回路(RFIC)の構成を示す図である。
図22は、本発明の第4の実施の形態による無線周波数半導体集積回路(RFIC)の構成を示す図である。
図23は、本発明の第5の実施の形態による無線周波数半導体集積回路(RFIC)の構成を示す図である。
ANTT…アンテナ
1…低雑音増幅器
2…スイッチ
3、4…受信ミキサ
5、6…ローパスフィルタ
7、8…可変利得増幅器
9、10…A/D変換器
11、12…ローパスフィルタ
13…I/Qミスマッチ校正回路
13_0…制御ユニット
13_1…振幅補正ユニット
13_2、13_3…加算器
13_4…位相補正ユニット
13_5、13_6…加算器
13_7、13_8…デジタルバンドパスフィルタ
14…デジタルインターフェース
15…デュプレクサ
16…ゲインコントロール回路
17…90度位相シフタ
18…分周器
19…受信電圧制御発振器
20…テスト信号生成ミキサテスト信号生成ミキサ20
21…分周器
22 送信電圧制御発振器
23…デジタルインターフェース電圧制御発振器
24…分周器
25…RF電力増幅器
26…可変利得増幅器
27…加算器
28、29…送信ミキサ
30…90度位相シフタ
31、32…可変利得増幅器
33、34…D/A変換器
35、36…ローパスフィルタ
37…デジタルインターフェース
38…ゲインコントロール回路
39…スイッチ2、
40…分周器
41…分周器
42…IIP2キャリブレーション回路
43…可変利得増幅器
44…ローパスフィルタ
45…ローパスフィルタ
51…参照信号源
52…D/A変換器
53…デジタル正弦波信号源
54…拡散回路
55…逆拡散回路
56、57…デジタルバンドパスフィルタ
58、59…インターポーレーション回路
60、61…デジタルローパスフィルタ
62、63…ピーク検出回路
64、65…制御レジスタ
66、67…スイッチ
68…カウンタ
69…IIP2コントロール回路69
71…DCオフセット校正回路
Claims (20)
- 低雑音増幅器と受信ミキサと受信電圧制御発振器と復調信号処理回路と変調信号処理回路と送信ミキサと送信電圧制御発振器とを具備して、無線通信端末に搭載されて、基地局と無線周波数通信を行う機能を有する通信用半導体集積回路であって、
前記低雑音増幅器は、前記無線通信端末のアンテナにより受信されるRF受信信号を増幅して、
前記受信ミキサの一方の入力端子には前記低雑音増幅器のRF増幅信号が供給され、前記受信ミキサの他方の入力端子には前記受信電圧制御発振器の発振出力信号に応答したRF受信ローカル信号が供給され、
前記復調信号処理回路は、前記受信ミキサの出力端子の直交復調受信信号を処理することによって、直交受信信号を生成可能とされ、
前記集積回路の受信モードで、前記受信ミキサと前記復調信号処理回路とよって前記RF受信信号の処理が可能とされ、
前記変調信号処理回路は、直交送信信号を処理して、
前記送信ミキサの一方の入力端子には前記変調信号処理回路の直交送信出力信号が供給され、前記送信ミキサの他方の入力端子には前記送信電圧制御発振器の発振出力信号に応答したRF送信ローカル信号が供給され、
前記集積回路の送信モードで、前記送信電圧制御発振器の発振出力信号に応答して前記送信ミキサの出力からRF送信信号の生成が可能とされ、
前記集積回路は、2次歪特性校正回路と直交受信信号校正回路とテスト信号生成器とを更に具備することによって、前記受信モードと前記送信モードとを可能とする送受信モード以外に、2次歪特性校正モードと直交受信信号校正モードとを有するものであり、
前記テスト信号生成器は、前記送信電圧制御発振器の前記発振出力信号を利用して前記2次歪特性校正モードで使用される第1テスト信号と前記直交受信信号校正モードで使用される第2テスト信号とを生成可能とされたものであり、
前記2次歪特性校正モードでは、前記テスト信号生成器の前記第1テスト信号が前記受信ミキサに供給される間に、前記2次歪特性校正回路は前記受信ミキサの動作パラメータを可変することによって2次歪特性を最良の状態に校正可能とされ、
前記直交受信信号校正モードでは、前記テスト信号生成器の前記第2テスト信号が前記受信ミキサに供給される間に、前記直交受信信号校正回路は前記復調信号処理回路から生成される前記直交受信信号の同相成分と直交成分との位相と振幅とに関する不整合を最良の状態に校正可能とされた、
ことを特徴とする通信用半導体集積回路。 - 請求項1において、
前記低雑音増幅器と前記受信ミキサと前記受信電圧制御発振器と前記復調信号処理回路とは、ダイレクトダウンコンバージョン受信器と低IF受信器とのいずれか一方の受信器を構成するものであり、
前記一方の受信器の前記低雑音増幅器の入力端子と出力端子のいずれかへの表面弾性波フィルタの接続が省略された、
ことを特徴とする通信用半導体集積回路。 - 請求項2において、
前記復調信号処理回路に接続されたDCオフセット校正回路を更に具備して、
前記DCオフセット校正回路は、前記復調信号処理回路から生成される前記直交受信信号の前記同相成分と前記直交成分とのDCオフセットを校正するDCオフセット校正動作を実行可能とされ、
前記2次歪特性校正モードで前記2次歪特性校正回路が前記受信ミキサの前記動作パラメータを可変する各タイミングで、前記DCオフセット校正回路は前記DCオフセット校正動作を実行する、
ことを特徴とする通信用半導体集積回路。 - 請求項3において、
前記通信用半導体集積回路の電源投入時に、前記2次歪特性校正モードと前記直交受信信号校正モードと前記送受信モードの順序で前記通信用半導体集積回路の動作モードが順次に遷移され、
前記直交受信信号校正モードは、前記2次歪特性校正モードによる前記受信ミキサでの前記2次歪特性の前記最良の状態への校正の後に実行可能とされ、
前記送受信モードは、前記2次歪特性校正モードによる前記受信ミキサでの前記2次歪特性の前記最良の状態への校正の後と前記直交受信信号校正モードによる前記直交受信信号の前記最良の状態への校正の後とに実行可能とされる、
ことを特徴とする通信用半導体集積回路。 - 請求項4において、
基地局とマルチバンドの無線周波数通信を行う機能を有して、
前記マルチバンドの各バンドでは、前記2次歪特性校正モードと前記直交受信信号校正モードの順序で、前記通信用半導体集積回路の前記動作モードが順次に遷移される、
ことを特徴とする通信用半導体集積回路。 - 請求項5において、
他の発振器を更に具備して、
前記テスト信号生成器は、前記他の発振器の他の発振出力信号と前記送信電圧制御発振器の前記発振出力信号とを利用して前記2次歪特性校正モードで使用される第1テスト信号と前記直交受信信号校正モードで使用される第2テスト信号とを生成可能とされた、
ことを特徴とする通信用半導体集積回路。 - 請求項6において、
前記他の発振出力信号を生成する前記他の発振器は、デジタルインターフェースに使用される電圧制御発振器と、参照信号源と、デジタル正弦波信号源とのいずれかである、
ことを特徴とする通信用半導体集積回路。 - 請求項7において、
前記他の発振出力信号を生成する前記他の発振器は、前記デジタル正弦波信号源であり、
拡散回路と逆拡散回路とを、更に具備して、
前記拡散回路は、前記テスト信号生成器の入力端子と前記デジタル正弦波信号源の出力端子との間に接続され、
前記逆拡散回路は、前記復調信号処理回路の出力端子と前記2次歪特性校正回路の入力端子との間に接続されている、
ことを特徴とする通信用半導体集積回路。 - 請求項7において、
テスト信号スイッチとテスト信号可変利得増幅器とを、更に具備して、
前記テスト信号可変利得増幅器の入力端子には、前記テスト信号生成器の出力端子から生成される前記第1テスト信号と前記第2テスト信号とが供給可能とされ、
前記テスト信号可変利得増幅器の出力端子から生成される第1テスト増幅信号と第2テスト増幅信号とは、前記テスト信号スイッチを介して前記受信ミキサに供給可能とされた、
ことを特徴と通信用半導体集積回路。 - 請求項7において、
前記テスト信号生成器の出力端子と前記低雑音増幅器の入力端子との間に接続されたテスト信号スイッチを更に、具備して、
前記低雑音増幅器の前記入力端子には、前記テスト信号スイッチを介して前記テスト信号生成器の前記出力端子から生成される前記第1テスト信号と前記第2テスト信号とが供給可能とされた、
ことを特徴とする通信用半導体集積回路。 - 低雑音増幅器と受信ミキサと受信電圧制御発振器と復調信号処理回路と変調信号処理回路と送信ミキサと送信電圧制御発振器とを具備して、無線通信端末に搭載されて、基地局と無線周波数通信を行う機能を有する通信用半導体集積回路の動作方法であって、
前記低雑音増幅器は、前記無線通信端末のアンテナにより受信されるRF受信信号を増幅して、
前記受信ミキサの一方の入力端子には前記低雑音増幅器のRF増幅信号が供給され、前記受信ミキサの他方の入力端子には前記受信電圧制御発振器の発振出力信号に応答したRF受信ローカル信号が供給され、
前記復調信号処理回路は、前記受信ミキサの出力端子の直交復調受信信号を処理することによって、直交受信信号を生成可能とされ、
前記集積回路の受信モードで、前記受信ミキサと前記復調信号処理回路とよって前記RF受信信号の処理が可能とされ、
前記変調信号処理回路は、直交送信信号を処理して、
前記送信ミキサの一方の入力端子には前記変調信号処理回路の直交送信出力信号が供給され、前記送信ミキサの他方の入力端子には前記送信電圧制御発振器の発振出力信号に応答したRF送信ローカル信号が供給され、
前記集積回路の送信モードで、前記送信電圧制御発振器の発振出力信号に応答して前記送信ミキサの出力からRF送信信号の生成が可能とされ、
前記集積回路は、2次歪特性校正回路と直交受信信号校正回路とテスト信号生成器とを更に具備することによって、前記受信モードと前記送信モードとを可能とする送受信モード以外に、2次歪特性校正モードと直交受信信号校正モードとを有するものであり、
前記テスト信号生成器は、前記送信電圧制御発振器の前記発振出力信号を利用して前記2次歪特性校正モードで使用される第1テスト信号と前記直交受信信号校正モードで使用される第2テスト信号とを生成可能とされたものであり、
前記動作方法は、
前記2次歪特性校正モードで、前記テスト信号生成器の前記第1テスト信号が前記受信ミキサに供給される間に、前記2次歪特性校正回路は前記受信ミキサの動作パラメータを可変することによって2次歪特性を最良の状態に校正するステップと、
前記直交受信信号校正モードで、前記テスト信号生成器の前記第2テスト信号が前記受信ミキサに供給される間に、前記直交受信信号校正回路は前記復調信号処理回路から生成される前記直交受信信号の同相成分と直交成分との位相と振幅とに関する不整合を最良の状態に校正するステップとを含む、
ことを特徴とする通信用半導体集積回路の動作方法。 - 請求項11において、
前記低雑音増幅器と前記受信ミキサと前記受信電圧制御発振器と前記復調信号処理回路とは、ダイレクトダウンコンバージョン受信器と低IF受信器とのいずれか一方の受信器を構成するものであり、
前記一方の受信器の前記低雑音増幅器の入力端子と出力端子のいずれかへの表面弾性波フィルタの接続が省略された、
ことを特徴とする通信用半導体集積回路の動作方法。 - 請求項12において、
前記通信用半導体集積回路は、前記復調信号処理回路に接続されたDCオフセット校正回路を更に具備して、
前記DCオフセット校正回路は、前記復調信号処理回路から生成される前記直交受信信号の前記同相成分と前記直交成分とのDCオフセットを校正するDCオフセット校正動作を実行可能とされ、
前記2次歪特性校正モードで前記2次歪特性校正回路が前記受信ミキサの前記動作パラメータを可変する各タイミングで、前記DCオフセット校正回路は前記DCオフセット校正動作を実行する、
ことを特徴とする通信用半導体集積回路の動作方法。 - 請求項13において、
前記通信用半導体集積回路の電源投入時に、前記2次歪特性校正モードと前記直交受信信号校正モードと前記送受信モードの順序で前記通信用半導体集積回路の動作モードが順次に遷移され、
前記直交受信信号校正モードは、前記2次歪特性校正モードによる前記受信ミキサでの前記2次歪特性の前記最良の状態への校正の後に実行可能とされ、
前記送受信モードは、前記2次歪特性校正モードによる前記受信ミキサでの前記2次歪特性の前記最良の状態への校正の後と前記直交受信信号校正モードによる前記直交受信信号の前記最良の状態への校正の後とに実行可能とされる、
ことを特徴とする通信用半導体集積回路の動作方法。 - 請求項14において、
前記通信用半導体集積回路は、基地局とマルチバンドの無線周波数通信を行う機能を有して、
前記マルチバンドの各バンドでは、前記2次歪特性校正モードと前記直交受信信号校正モードの順序で、前記通信用半導体集積回路の前記動作モードが順次に遷移される、
ことを特徴とする通信用半導体集積回路の動作方法。 - 請求項15において、
前記通信用半導体集積回路は、他の発振器を更に具備して、
前記テスト信号生成器は、前記他の発振器の他の発振出力信号と前記送信電圧制御発振器の前記発振出力信号とを利用して前記2次歪特性校正モードで使用される第1テスト信号と前記直交受信信号校正モードで使用される第2テスト信号とを生成可能とされた、
ことを特徴とする通信用半導体集積回路の動作方法。 - 請求項16において、
前記他の発振出力信号を生成する前記他の発振器は、デジタルインターフェースに使用される電圧制御発振器と、参照信号源と、デジタル正弦波信号源とのいずれかである、
ことを特徴とする通信用半導体集積回路の動作方法。 - 請求項17において、
前記他の発振出力信号を生成する前記他の発振器は、前記デジタル正弦波信号源であり、
前記通信用半導体集積回路は、拡散回路と逆拡散回路とを、更に具備して、
前記拡散回路は、前記テスト信号生成器の入力端子と前記デジタル正弦波信号源の出力端子との間に接続され、
前記逆拡散回路は、前記復調信号処理回路の出力端子と前記2次歪特性校正回路の入力端子との間に接続されている、
ことを特徴とする通信用半導体集積回路の動作方法。 - 請求項17において、
前記通信用半導体集積回路は、テスト信号スイッチとテスト信号可変利得増幅器とを、更に具備して、
前記テスト信号可変利得増幅器の入力端子には、前記テスト信号生成器の出力端子から生成される前記第1テスト信号と前記第2テスト信号とが供給可能とされ、
前記テスト信号可変利得増幅器の出力端子から生成される第1テスト増幅信号と第2テスト増幅信号とは、前記テスト信号スイッチを介して前記受信ミキサに供給可能とされた、
ことを特徴と通信用半導体集積回路の動作方法。 - 請求項17において、
前記通信用半導体集積回路は、前記テスト信号生成器の出力端子と前記低雑音増幅器の入力端子との間に接続されたテスト信号スイッチを更に、具備して、
前記低雑音増幅器の前記入力端子には、前記テスト信号スイッチを介して前記テスト信号生成器の前記出力端子から生成される前記第1テスト信号と前記第2テスト信号とが供給可能とされたことを特徴とする通信用半導体集積回路の動作方法。
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