JP2011171934A

JP2011171934A - 受信回路

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Publication number: JP2011171934A
Application number: JP2010032804A
Authority: JP
Inventors: Joji Fujibayashi; 丈司藤林
Original assignee: Asahi Kasei Electronics Co Ltd
Current assignee: Asahi Kasei Electronics Co Ltd
Priority date: 2010-02-17
Filing date: 2010-02-17
Publication date: 2011-09-01
Anticipated expiration: 2030-02-17
Also published as: JP5129278B2

Abstract

【課題】回路規模の増大なく受信回路のノイズ性能を切り替える。
【解決手段】ローカル信号ＩＬＯが入力されるＩミキサ２１ａおよびローカル信号ＱＬＯが入力されるＱミキサ２１ｂからなるミキサ回路２０において、信号受信を行う場合、２つのＩミキサ２１ａおよびＱミキサ２１ｂを用いて直交復調を行う。一方、電界強度測定機能によって電界強度を測定する場合、一方のミキサの動作を停止させる。これにより、Ｉミキサ、Ｑミキサそれぞれに供給されていた電流信号は、停止させなかったほうのミキサのみに供給され、ＶＩ変換回路の変換利得が３ｄＢ向上した効果が得られ、ミキサ回路２０以降の受信回路のノイズ特性を改善できる。ＩＱミキサの動作・停止を切り替えることで、ローカル周波数と周波数が一致した信号が入力された場合も、その信号強度を正確に検出できる。
【選択図】図１

Description

本発明は無線通信における受信回路に関し、より詳細には、信号を受信する機能と受信周波数近傍の電界強度を測定する機能との２つの機能を実現する受信機における受信回路に関する。

一般に無線通信における受信機においては、無線信号を受信して復調を行う機能と、特定の周波数近傍の電界強度を測定する機能の２つがある場合が多い。一例として、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）というシステムを例にとって説明する。
ＲＦＩＤは、一般にタグと呼ばれる小型の子機に対し、親機となるリーダライタ装置が、ＲＦ、即ち高周波無線を使って通信を行うシステムである。特に、ＲＦ周波数に８３０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚ程度の周波数帯を用いるＲＦＩＤシステムは、ＵＨＦ帯ＲＦＩＤと呼ばれる。

図８は、ＵＨＦ帯ＲＦＩＤのリーダライタ装置の一例を示す図である。図に示すように、本例のリーダライタ装置は、送信波を出力する送信機８１と、タグからの返信信号を受信する受信機８２と、送受分離器８３と、アンテナ８４とを備えている。
リーダライタ装置は、アンテナ８４で受信した電子タグからの電波を受信機８２において復調を行う機能を有する。このとき、ＲＦＩＤで用いられる電子タグは一般的に電池などの電源を持たないパッシブタグであるため、リーダライタ装置はタグ駆動用の電波を常に出し続ける。このため、タグからの返信信号を受信する受信期間の間も、送信機８１からの送信波は、送信波リークとして、比較的高いレベルで受信機に漏れこんでくる。このため、タグからの返信信号を受信する受信機８２の受信回路には、この漏れこんでくる送信波で飽和しないようにするために高い線形性が求められる。

一方、ＲＦＩＤシステムにはＬＢＴ（Listen Before Talk）と呼ばれる電界強度測定機能がある。これは、タグとの通信を開始する前に、他のリーダライタ装置によって通信に使用されていないチャネルを検索するために、他のリーダライタ装置が出す電波を検出する機能である。ＲＦＩＤシステムでは、この電界強度測定機能を動作させた後、通常の信号受信機能を動作させ、その後に待機時間（例えば、４秒間）を経て再び電界強度測定機能を動作させる、という処理が順に行われる。

電界強度測定機能によって電波を検出している時は、リーダライタの送信機は送信波を出力しないため、上述の送信機の漏れこみもないので受信機の受信回路の特性には高い線形性が必要ない。しかし、他方このＬＢＴ機能は微弱な電波の有無そのものを検出する機能であるため、一般には通常の信号受信機能よりもよりよい受信感度、すなわち受信回路における低ノイズ特性が求められる。

つまり、通常の信号受信機能では、高線形性な受信回路が必要となる一方で、電界強度測定機能では通常の受信時よりもより低いノイズ特性が求められる。ただし、この機能によって電波を検出している時は、自機が送信波を出力せず、受信回路に送信波の漏れ込みがないため、受信回路の線形性は緩和される。
このように、これら２つの機能に対する回路設計上の要求は、受信回路にとって相反するものである。これら２つの機能を実現するには、例えば、図９に示すような構成を用いる。同図の受信回路は、これら２つの機能を実現するために、ＩＱ受信回路９１と、電界強度測定用受信回路９２とを備えている。

ＩＱ受信回路９１は、Ｉｃｈ用のローカル信号を用いるＩミキサ回路９１ａおよびＩｃｈ用のベースバンド回路９１ｃと、Ｑｃｈ用のローカル信号を用いるＱミキサ回路９１ｂおよびＱｃｈ用のベースバンド回路９１ｄとから構成され、通常の受信用としての高線形な特定を有している。一方、電界強度測定用受信回路９２は、電界強度測定用のローカル信号を用いるミキサ回路９２ａと、電界強度測定用のベースバンド回路９２ｂとから構成されている。

このように、上記２つの機能を実現するためには、通常の受信用としての高線形なＩＱ受信回路９１と、ＬＢＴ用としての低ノイズな電界強度測定用受信回路９２との２種類を備える必要がある。
また、上記２つの機能を実現するために、非特許文献１に記述の手法を用いてもよい。非特許文献１では、ミキサの前段に付加的にアンプを配し、このアンプの利得を下げることで雑音指数（Noise figure；ＮＦ）は劣化するが高線形性を実現するモードと、利得を上げて低線形性だが低ＮＦを実現するモードとの切り替え機能を持たせている。

"A Single-Chip CMOS Transceiver for UHF Mobile RFID Reader"IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS,VOL.43,NO.3,MARCH 2008

上述のように受信機において、高い線形性を必要とする信号受信復調機能と、低いノイズ特性を必要とする電界強度測定機能とを実現する場合、図８および図９を参照して説明した従来の手法では、それぞれの機能に必要とされる性能に見合ったミキサ回路を用意するか、または、それぞれの機能のための性能差を具現するために新たな回路を追加する必要があると思われる。そのため、受信回路の回路規模がいずれにおいても増大する。
本発明はこの点に鑑みてなされたものであり、その目的はＩＱミキサ回路を効率良く利用することで、回路規模の増大なく、電界強度測定機能時の受信回路のノイズ低減を行えることのできる受信回路を提供することである。

上記の課題を解決するため、本発明による受信回路は、直交変調された入力信号について直交復調を行うための第１および第２の復調手段と、電界強度測定を行う場合、前記第１および第２の復調手段について、一方を停止させ、停止させない他方に前記入力信号を入力させる動作切替手段とを含むことを特徴とする。これにより、回路規模を増大させずに、受信回路のノイズ性能を切り替えることができ、電界強度測定時の受信回路のノイズを低減させることができる。

上記受信回路において、前記第１および第２の復調手段は、互いに直交する第１および第２のローカル信号を用いて復調を行う第１および第２のミキサであり、前記動作切替手段は、電界強度測定を行う場合、前記第１のミキサへの前記第１のローカル信号の入力、および、前記第２のミキサへの前記第２のローカル信号の入力、のいずれか一方を停止させ、停止させない他方のミキサへ前記入力信号を入力させるのが好ましい。電界強度測定時には、２つのミキサの一方を停止させ、他方を動作させて測定することにより、電界強度測定時の受信回路のノイズを低減させることができる。

また、前記動作切替手段は、電界強度測定を行う場合、前記第１のミキサへの前記第１のローカル信号の入力の停止と、前記第２のミキサへの前記第２のローカル信号の入力の停止とを交互に行うのが好ましい。こうすることにより、電界強度測定機能において、例えば被検出信号の周波数がローカル信号の周波数とほぼ一致してしまう場合にも被検出信号の有無を検出することができる。

さらに、前記動作切替手段は、電界強度測定を行う場合、前記第１のミキサへの前記第１のローカル信号の入力の停止と、前記第２のミキサへの前記第２のローカル信号の入力の停止とを任意の周期で行うようにしてもよい。こうすることにより、電界強度測定機能において、例えば被検出信号の周波数がローカル信号の周波数とほぼ一致してしまう場合にも被検出信号の有無を検出することができる。
また、前記動作切替手段は、前記電界強度測定を行わない場合には、前記第１のミキサへの前記第１のローカル信号の入力、および、前記第２のミキサへの前記第２のローカル信号の入力、を行うようにしてもよい。電界強度測定を行わない場合には、通常の信号受信動作として、直交復調を行う。

本発明によれば、通常の信号受信復調機能の回路を利用して回路規模の増大なく電界強度測定機能時の受信回路のノイズ低減を行えるという効果がある。

本発明による受信回路の実施例１の構成を示す図である。ミキサの一方の動作を停止させるための構成例を示す図である。受信回路の動作例を示すフローチャートである。受信回路の他の動作例を示すフローチャートである。本発明による受信回路の実施例３の構成を示す図である。ミキサの一方の動作を停止させるための他の構成例を示す図である。本発明による受信回路の実施例４の構成を示す図である。ＵＨＦ帯ＲＦＩＤシステムの一般的なリーダライタ装置の構成を示す図である。信号受信機能と電界強度測定機能とを備えた受信回路の一例を示す図である。

本発明の受信回路は、直交復調を行う回路であり、ＩミキサまたはＱミキサのいずれか一方の動作を停止させ、残ったもうひとつのミキサへ入力される電流信号を集中させるように動作切替を行うことによって信号受信機能と電界強度測定機能との両方を同一回路で実現する。以下、受信回路の実施例について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明において参照する各図では、他の図と同等部分は同一符号によって示されている。

図１は本発明による受信回路の実施例１を説明する図である。同図を参照すると、本実施例の受信回路は、ＶＩ変換部１０と、ミキサ回路２０と、ＩＶ変換回路３１ａおよび３１ｂからなるＩＶ変換部３０とで構成されている。入力された電圧信号はＶＩ変換部１０において電圧−電流変換され、電流信号としてミキサ回路２０に入力される。ミキサ回路２０は、Ｉミキサ２１ａおよびＱミキサ２１ｂを有しており、ＶＩ変換部１０によって電圧―電流変換された電流が分配されてＩミキサ２１ａ、Ｑミキサ２１ｂに入力される。

Ｉミキサ２１ａにはローカル信号ＩＬＯが入力され、Ｑミキサ２１ｂにはローカル信号ＩＬＯと９０°位相の異なるローカル信号ＱＬＯが入力される。つまり、ローカル信号ＩＬＯとローカル信号ＱＬＯとは、位相が互いに９０°異なっている。なお、これらローカル信号ＩＬＯおよびローカル信号ＱＬＯは、図示せぬ発振器から出力される。
これらＩミキサ２１ａ、Ｑミキサ２１ｂにおいて、ローカル信号ＩＬＯ、ＱＬＯの周波数とそれぞれミキシングされることで周波数変換された電流信号がＩミキサ２１ａ、Ｑミキサ２１ｂの出力にそれぞれ現れる。これら出力は、それぞれＩＶ変換回路３１ａ、３１ｂによって電圧信号に変換されて出力される。

この受信回路によって信号受信を行う場合、２つのＩミキサ２１ａおよびＱミキサ２１ｂを用いてＩＱ復調（すなわち直交復調）が行われる。一方、電界強度測定機能によって電界強度を測定する場合、信号の有無を検出するだけなので、信号の内容を正確に復調する必要がないため、Ｉミキサ２１ａ、Ｑミキサ２１ｂの２つを用いて直交復調を行う必要はない。そこで、Ｉミキサ２１ａまたはＱミキサ２１ｂの一方の動作を停止させる。例えば、Ｉミキサ２１ａまたはＱミキサ２１ｂの一方のミキサに供給されるローカル信号を停止させ、かつグラウンド電位などの一定電圧を与えることでＩミキサまたはＱミキサの動作を停止させる。これにより、従来ＶＩ変換回路からＩミキサ、Ｑミキサそれぞれに供給されていた電流信号は、停止させなかったほうのミキサのみに供給され、ＶＩ変換回路の変換利得が見かけ√２倍、すなわち３ｄＢ向上した効果が得られる。これにより、ミキサ入力の前段すなわちＶＩ変換回路において信号利得が３ｄＢ向上することとなりミキサ回路以降の受信回路のノイズ特性は改善する。これにより受信回路全体のノイズ特性が向上することになる。
以上の動作においては、ＩミキサおよびＱミキサのうちのどちらか一方の動作を停止させるのみでノイズ特性の改善を実現できるため、回路としては通常の信号受信時のＩミキサおよびＱミキサそのものを、動作モードを切り替えて用いるだけで電界強度測定機能を実現することができる。

（ミキサの動作停止）
ところで、Ｉミキサ２１ａおよびＱミキサ２１ｂの一方の動作を停止させるには、例えば、図２の構成を用いる。同図を参照すると、ローカル信号ＩＬＯに対応して３ステートバッファ４０が、ローカル信号ＱＬＯに対応して３ステートバッファ４１が設けられている。３ステートバッファ４０にはローカル信号ＩＬＯが入力され、３ステートバッファ４１にはローカル信号ＱＬＯが入力される。３ステートバッファ４０、４１の出力は、対応するＩミキサ、Ｑミキサに入力される。

３ステートバッファ４０、４１の制御端子には、制御部５０の制御出力信号が入力されている。制御部５０からの制御出力信号によって３ステートバッファ４０、４１がハイインピーダンス状態になっている場合、ローカル信号ＩＬＯ、ＱＬＯはＩミキサ、Ｑミキサへ入力されない。これに対し、３ステートバッファ４０、４１が、ハイインピーダンス状態になっていない場合、ローカル信号ＩＬＯ、ＱＬＯはＩミキサ、Ｑミキサへ入力される。本例では、電界強度を測定する場合に、３ステートバッファ４０、４１のいずれか一方のみをハイインピーダンス状態とし、他方はハイインピーダンス状態としないことにより、ローカル信号が対応するミキサへ入力される。
以上の構成を採用することにより、Ｉミキサ２１ａおよびＱミキサ２１ｂの一方の動作を停止させることができる。

（動作フロー）
図３は、本実施例による受信回路の動作例を示すフローチャートである。同図において、まずＩミキサ２１ａおよびＱミキサ２１ｂの一方の動作を停止させる（ステップＳ１０１）。この状態では、Ｉミキサ２１ａおよびＱミキサ２１ｂのうち、停止させなかった他方のみが動作している。この状態で電界強度測定機能を動作させ、電界強度の測定が行われる（ステップＳ１０２）。
次に、Ｉミキサ２１ａおよびＱミキサ２１ｂの両方を動作させる（ステップＳ１０３）。この状態で信号受信機能を動作させることにより、信号の受信電界強度の測定が行われる（ステップＳ１０４）。その後、所定の待ち時間の経過後（ステップＳ１０５）、ステップＳ１０１に戻り、上述した動作が繰り返される。

ところで、電界強度測定においては以下のことが起こる場合がある。図９のように電界強度測定機能として１つのミキサ回路を用いた周波数変換によって低周波に変換し、信号の有無の検出を行う場合、たとえば被検出信号の周波数とローカルの周波数とがたまたま一致した場合、ミキサ回路の出力Ｐ_OUTは、

となる。なお、式（１）において、Ａsin(２πｆｔ＋θ)は被検出信号、Ａは被検出信号のパワー、ｆは被検出信号およびローカル信号の周波数[Hz]、sin２πｆｔはローカル信号、である。

これは被検出信号の位相状態によってミキサ出力に現れる被検出信号のパワーが異なることを意味しており、正確なパワー検出はできなくなる。つまりミキサ回路の出力を用いた電界強度測定の方法では被検出信号の周波数とローカル信号の周波数とが一致した場合のパワー検出は困難である。
そこで、後述するごとき手法によれば、電界強度測定機能において、被検出信号の周波数と受信回路のローカル信号の周波数とが一致した場合でも被検出信号とローカル信号の位相関係に関わらず被検出信号のパワー検出ができる。

本実施例では、上述した実施例１の構成に加えて、ＩミキサおよびＱミキサのうち、動作または停止させるミキサを任意の時間間隔で切り替える。詳細には、例えば、ローカル信号ＩＬＯをＩミキサに供給し、ローカル信号ＱＬＯを停止させてＱミキサのローカル入力端子に一定電圧を供給している場合、任意の時間経過後に今度はローカル信号ＩＬＯを停止させてＩミキサのローカル入力端子に一定電圧を供給し、同時にＱミキサのローカル入力端子への一定電圧供給を止めてローカル信号ＱＬＯを供給する。Ｉミキサ、Ｑミキサへのローカル信号の供給制御については、上述した図２の構成において制御部５０からの制御信号によって行うことができる。

このように、動作を停止させるミキサを固定するのではなく、任意の時間間隔で切り替える。こうすることにより、電界強度測定機能において、たとえば被検出信号の周波数がローカル信号の周波数とほぼ一致してしまう場合にも被検出信号の有無を検出することができる。
これが可能になる理由は以下である。今、被検出信号とローカルの周波数が一致した場合、Ｉミキサの出力Ｐ_OUTIとＱミキサの出力Ｐ_OUTQは、

で示される。なお、式（２）において、Ａsin(２πｆｔ＋θ)は被検出信号、Ａは被検出信号のパワー、ｆは被検出信号およびローカル信号の周波数[Hz]、sin２πｆｔはＩｃｈローカル信号、cos２πｆｔはＱｃｈローカル信号、である。

ローカル信号と被検出信号との位相関係によりその出力信号振幅が変動し、位相状態によっては被検出信号が存在していても、ミキサ出力には信号が現れなくなり、Ｉミキサ、Ｑミキサの一方のみの出力を見ているだけでは被検出信号の測定ができなくなってしまう場合がある。しかしながら、上述したように、Ｉミキサ、Ｑミキサの動作切替を行うことにより、任意の時間ごとにＩ、Ｑそれぞれのミキサ出力を測定することができる。このため、ローカル信号と被検出信号との位相関係によらずＰ_OUTI、Ｐ_OUTQを交互に検出することで信号の有無を判定することが可能となる。さらに、Ｐ_OUTIとＰ_OUTQの２乗和をとることで被検出信号の強度を正確に測定することができる。
このように、電界強度測定機能時に被検出信号の周波数がずれてローカル信号の周波数とほぼ一致した場合でも、被検出信号とローカル信号との位相関係によらず被検出信号を正確に検出することができる。

なお、Ｉミキサ、Ｑミキサの動作停止の切替は、一定の時間間隔で行ってもよいし、ランダムな時間間隔で行ってもよい。後者の場合、図４のような動作となる。すなわち、まず、Ｉミキサ、Ｑミキサのうち、ランダムに決めた一方の動作を停止させる（ステップＳ１０１ａ）。この状態では、Ｉミキサ２１ａおよびＱミキサ２１ｂのうち、停止させなかった他方のみが動作している。この状態で電界強度測定機能を動作させ、電界強度の測定が行われる（ステップＳ１０２）。その後、ランダムに決めた時間間隔でＩミキサ、Ｑミキサの動作停止を切り替えて、再び電界強度の測定が行われる。このＩミキサ、Ｑミキサの動作停止の切り替えおよび電界強度の測定を任意回数実行する。以後は、図３の場合と同様な動作となる。

（回路構成）
図５は、受信回路の実施例３を説明する図である。同図は、実施例１の回路の具体的なトランジスタレベルでの回路の例を示している。本実施例では、実施例１におけるＶＩ変換部１０として、図５中の破線で囲まれたｇｍアンプを含むＶＩ変換部１０ａを用いる。また、実施例１におけるミキサ回路２０として、図５中の破線で囲まれたＩ／Ｑスイッチミキサ回路を含むスイッチミキサ回路２０ａを用いる。さらに、実施例１におけるＩＶ変換部３０として、図５中の破線で囲まれたＩＶ変換アンプによって構成されるＩＶ変換部３０ａを用いる。

本実施例では、入力信号およびローカル信号を差動信号としている。このため、ＶＩ変換部１０ａは、差動信号を入力とする差動入力ポート１１を有している。差動入力ポート１１に印加される差動信号は、ポジティブ側（以下、適宜、「Ｐ」と呼ぶ）のＲＦ入力信号、および、ネガティブ側（以下、適宜、「Ｎ」と呼ぶ）のＲＦ入力信号からなり、カップリングキャパシタ１２ａ、１２ｂを介して、ｇｍアンプ１３に入力される。ｇｍアンプ１３を構成する各ＭＯＳトランジスタ１４ａ〜１４ｄのうち、ＭＯＳトランジスタ１４ａ、１４ｂのゲートには抵抗１５ａ、１５ｂを介して電圧バイアスが印加されている。ＭＯＳトランジスタ１４ｃ、１４ｄにも電圧バイアスが印加されている。ｇｍアンプ１３により、差動入力ポート１１に印加される差動信号が電流に変換され、スイッチミキサ回路２０ａに入力される。

スイッチミキサ回路２０ａは、ＭＯＳトランジスタＴｒ１ａの出力側とＭＯＳトランジスタＴｒ３ａの出力側とが、ＭＯＳトランジスタＴｒ２ａの出力側とＭＯＳトランジスタＴｒ４ａの出力側とが、それぞれ接続された構成になっている。そして、ＭＯＳトランジスタＴｒ１ａおよびＴｒ４ａのゲートにはローカル信号ＩＬＯ＿Ｐが、ＭＯＳトランジスタＴｒ２ａおよびＴｒ３ａのゲートにはローカル信号ＩＬＯ＿Ｎが、それぞれ印加される。このような構成により、４つのＭＯＳトランジスタＴｒ１ａ〜Ｔｒ４ａはＩミキサ２１ａとして機能する。

同様に、ＭＯＳトランジスタＴｒ１ｂの出力側とＭＯＳトランジスタＴｒ３ｂの出力側とが、ＭＯＳトランジスタＴｒ２ｂの出力側とＭＯＳトランジスタＴｒ４ｂの出力側とが、それぞれ接続された構成になっている。そして、ＭＯＳトランジスタＴｒ１ｂおよびＴｒ４ｂのゲートにはローカル信号ＩＬＯ＿Ｐが、ＭＯＳトランジスタＴｒ２ｂおよびＴｒ３ｂのゲートにはローカル信号ＩＬＯ＿Ｎが、それぞれ印加される。このような構成により、４つのＭＯＳトランジスタＴｒ１ｂ〜Ｔｒ４ｂはＱミキサ２１ｂとして機能する。

これらＩミキサ２１ａ、Ｑミキサ２１ｂの出力は、ＩＶ変換部３０ａに入力される。
ＩＶ変換部３０ａは、Ｉミキサ２１ａの出力について電流−電圧変換を行うための電流−電圧変換回路３１ａと、Ｑミキサ２１ｂの出力について電流−電圧変換を行うための電流−電圧変換回路３１ｂとから構成されている。電流−電圧変換回路３１ａは、オペアンプＯＰ１と帰還抵抗３２ａ、３３ａとから構成され、周知の電流−電圧変換回路として機能する。電流−電圧変換回路３１ｂは、オペアンプＯＰ２と帰還抵抗３２ｂ、３３ｂとから構成され、周知の電流−電圧変換回路として機能する。なお、各キャパシタは、回路の動作を安定させるために設けられている。

実施例３では電界強度を測定する場合には、スイッチミキサ回路２０ａに入力されるローカル信号ＩＬＯ＿ＰおよびＩＬＯ＿Ｎ、または、ローカル信号ＱＬＯ＿ＰおよびＱＬＯ＿Ｎを停止させ、スイッチミキサ回路２０のＭＯＳのゲートに閾値以下の一定電圧（例えば、グラウンド電位）を与えることでＩミキサまたはＱミキサの動作を停止させる。このとき、停止させた側のスイッチミキサのトランジスタはオフになり、そのトランジスタのソース−ドレイン間の抵抗値はきわめて大きくなるため、ｇｍアンプ１３から出力された電流信号は停止したミキサに入力されずに動作しているミキサに集中する。つまり、第１の復調手段であるＩミキサまたは第２の復調手段であるＱミキサのいずれか一方の動作を停止して、残ったもうひとつのミキサへ入力される電流信号を集中させている。

（ミキサの動作停止）
本実施例において、Ｉミキサ２１ａおよびＱミキサ２１ｂの一方の動作を停止させるには、例えば、図６の回路構成を用いる。同図を参照すると、ローカル信号ＩＬＯ＿Ｐに対応して３ステートバッファ４０ａが、ローカル信号ＩＬＯ＿Ｎに対応して３ステートバッファ４０ｂが、ローカル信号ＱＬＯ＿Ｐに対応して３ステートバッファ４１ａが、ローカル信号ＱＬＯ＿Ｎに対応して３ステートバッファ４１ｂが、それぞれ設けられている。

３ステートバッファ４０ａおよび４０ｂの出力は対応するＩミキサ２１ａに入力され、３ステートバッファ４１ａおよび４１ｂの出力は対応するＱミキサ２１ｂに入力される。
３ステートバッファ４０ａおよび４０ｂ、４１ａおよび４１ｂの制御端子には、制御部５０の制御出力信号が入力されている。制御部５０からの制御出力信号によって３ステートバッファ４０ａおよび４０ｂがハイインピーダンス状態になっている場合、ローカル信号ＩＬＯはＩミキサ２１ａに入力されない。一方、３ステートバッファ４０ａおよび４０ｂが、ハイインピーダンス状態になっていない場合、ローカル信号ＩＬＯはＩミキサ２１ａへ入力される。

同様に、３ステートバッファ４１ａおよび４１ｂがハイインピーダンス状態になっている場合、ローカル信号ＱＬＯはＱミキサ２１ｂに入力されない。一方、３ステートバッファ４１ａおよび４１ｂが、ハイインピーダンス状態になっていない場合、ローカル信号ＱＬＯはＱミキサ２１ｂへ入力される。
本例では、電界強度を測定する場合に、３ステートバッファ４０ａおよび４０ｂ、４１ａおよび４１ｂのいずれか一方のみをハイインピーダンス状態とし、他方はハイインピーダンス状態としないことにより、ローカル信号が対応するミキサへ入力される。

以上の構成を採用することにより、Ｉミキサ２１ａおよびＱミキサ２１ｂの一方の動作を停止させることができる。
なお、本実施例においては、入力信号およびローカル信号に差動信号を用いた差動回路の例として示しているが、必ずしも差動回路を用いる必要はない。また、本実施例においても、Ｉミキサ、Ｑミキサの動作、停止を任意の時間間隔で切り替える動作を行うことにより、実施例２への適用が可能である。

図７は、受信回路の実施例４の構成を説明する図であり、実施例１の具体的なトランジスタレベルでの回路の例を示している。本実施例では、実施例１におけるＶＩ変換部１０として、図７中の破線で囲まれたトランジスタからなるＶＩ変換部１０ｂを用いる。また、実施例１におけるミキサ回路２０として、図７中の破線で囲まれたトランジスタを含むスイッチミキサ回路２０ｂを用いる。スイッチミキサ回路２０ｂは、Ｉミキサ２１ａおよびＱミキサ２１ｂによって構成されている。スイッチミキサ回路２０ｂの出力には図７中の破線で囲まれた抵抗部６０がカスコード接続されている。

本実施例においても、入力信号およびローカル信号を差動信号としている。ポジティブおよび一対のＲＦ入力信号は、差動入力ポート１１からＶＩ変換部１０ｂに入力され、それぞれ対応するＭＯＳトランジスタ１４ａ、１４ｂに入力される。例えば、ポジティブ側のＲＦ入力信号はＭＯＳトランジスタ１４ａに入力され、ネガティブ側のＲＦ入力信号はＭＯＳトランジスタ１４ｂに入力される。

ＭＯＳトランジスタ１４ａおよび１４ｂの一端は電圧バイアスがゲートに印加されて定電流源として機能するＭＯＳトランジスタ１６に接続され、他端は対応するＩミキサ２１ａ、Ｑミキサ２１ｂに接続されている。
スイッチミキサ回路２０ｂにおいて、ＭＯＳトランジスタＴｒ１ａの出力側とＭＯＳトランジスタＴｒ３ａの出力側とが、ＭＯＳトランジスタＴｒ２ａの出力側とＭＯＳトランジスタＴｒ４ａの出力側とが、それぞれ接続された構成になっている。そして、ＭＯＳトランジスタＴｒ１ａおよびＴｒ４ａのゲートにはローカル信号ＩＬＯ＿Ｐが、ＭＯＳトランジスタＴｒ２ａおよびＴｒ３ａのゲートにはローカル信号ＩＬＯ＿Ｎが、それぞれ印加される。このような構成により、４つのＭＯＳトランジスタＴｒ１ａ〜Ｔｒ４ａはＩミキサ２１ａとして機能する。

本実施例において、電界強度を測定する場合には、スイッチミキサ回路２０ｂに入力されるローカル信号ＩＬＯ＿ＰおよびＩＬＯ＿Ｎ、または、ローカル信号ＱＬＯ＿ＰおよびＱＬＯ＿Ｎの入力を停止させ、Ｉミキサ２１ａを構成するＭＯＳトランジスタＴｒ１ａ〜Ｔｒ４ａ、または、Ｑミキサ２１ｂを構成するＭＯＳトランジスタＴｒ１ｂ〜Ｔｒ４ｂのゲートに閾値以下の一定電圧（例えば、グラウンド電位）を与えることでＩミキサ２１ａまたはＱミキサ２１ｂの動作を停止させる。このとき、停止させた側のミキサのトランジスタはオフになり、そのトランジスタのソース−ドレイン間の抵抗値はきわめて大きくなる。このため、ＶＩ変換部１０ｂから出力された電流信号は停止しているミキサに入力されず、動作しているミキサに集中する。これにより、実施例１の場合と同様な動作が可能となり、Ｉｃｈ出力（Ｐ）およびＩｃｈ出力（Ｎ）、またはＱｃｈ出力（Ｐ）およびＱｃｈ出力（Ｎ）から電界強度の測定結果が得られる。

Ｉミキサ２１ａまたはＱミキサ２１ｂの動作を停止させるには、実施例３の場合と同様に、図６の回路構成を用いればよい。
本実施例においても、実施例２の場合と同様に、ＩミキサまたはＱミキサの動作、停止を任意の時間間隔で切り替える動作を行うことができるのは勿論である。
なお、本実施例においては、入力信号およびローカル信号に差動信号を用いた差動回路を例として示しているが、必ずしも差動回路を用いる必要はない。また、本実施例においては、ＶＩ変換部１０ｂおよびミキサ回路２０ｂを構成するトランジスタとしてＭＯＳトランジスタを用いているが、それらはバイポーラトランジスタに置換可能である。バイポーラトランジスタを用いる場合、そのベースに閾値以下の一定電圧を印加してミキサの動作を停止すればよい。いずれのトランジスタを用いる場合も、飽和領域で動作させる。

（まとめ）
多くの通信システムにおいて、信号受信機能のためにＩＱミキサ回路による直交復調を行うということに着眼し、本発明では、電界強度測定機能時にＩＱミキサ回路を効率良く利用することで、回路規模の増大なく、この２つの機能モードを動作切替だけで実現することができる。

１０、１０ａ、１０ｂＶＩ変換部
１１差動入力ポート
１２ａ、１２ｂカップリングキャパシタ
１３ｇｍアンプ
１４ａ〜１４ｄ、１６、Ｔｒ１ａ〜Ｔｒ４ａ、Ｔｒ１ｂ〜Ｔｒ４ｂＭＯＳトランジスタ
１５ａ、１５ｂ抵抗
２０、２０ａ、２０ｂスイッチミキサ回路
２０ｂミキサ回路
２１ａＩミキサ
２１ｂＱミキサ
３０、３０ａＩＶ変換部
３１ａ、３１ｂＶＩ変換回路
３１ａ、３１ｂ電圧変換回路
３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂ帰還抵抗
４０、４０ａ、４０ｂ、４１、４１ａ、４１ｂ３ステートバッファ
５０制御部
６０抵抗部
８１送信機
８２受信機
８３送受分離器
８４アンテナ
９１受信回路
９１ａ、９１ｂミキサ回路
９１ｃ、９１ｄ、９２ｂベースバンド回路
９２電界強度測定用受信回路
９２ａミキサ回路
ＩＬＯ＿Ｐ、ＩＬＯ＿Ｎ、ＱＬＯ＿Ｐ、ＱＬＯ＿Ｎローカル信号
ＯＰ１、ＯＰ２オペアンプ

Claims

直交変調された入力信号について直交復調を行うための第１および第２の復調手段と、電界強度測定を行う場合、前記第１および第２の復調手段について、一方を停止させ、停止させない他方に前記入力信号を入力させる動作切替手段とを含むことを特徴とする受信回路。
前記第１および第２の復調手段は、互いに直交する第１および第２のローカル信号を用いて復調を行う第１および第２のミキサであり、
前記動作切替手段は、電界強度測定を行う場合、前記第１のミキサへの前記第１のローカル信号の入力、および、前記第２のミキサへの前記第２のローカル信号の入力、のいずれか一方を停止させ、停止させない他方のミキサへ前記入力信号を入力させることを特徴とする請求項１に記載の受信回路。
前記動作切替手段は、電界強度測定を行う場合、前記第１のミキサへの前記第１のローカル信号の入力の停止と、前記第２のミキサへの前記第２のローカル信号の入力の停止とを交互に行うことを特徴とする請求項２に記載の受信回路。
前記動作切替手段は、電界強度測定を行う場合、前記第１のミキサへの前記第１のローカル信号の入力の停止と、前記第２のミキサへの前記第２のローカル信号の入力の停止とを任意の周期で行うことを特徴とする請求項２に記載の受信回路。
前記動作切替手段は、前記電界強度測定を行わない場合には、前記第１のミキサへの前記第１のローカル信号の入力、および、前記第２のミキサへの前記第２のローカル信号の入力、を行うことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の受信回路。