JP2012010050A - Ｒｆ回路 - Google Patents

Abstract

【課題】復変調回路が復調時においても変調時においても、実質上共通の構成要素により動作する復変調回路を内蔵したＲＦ回路を提供する。
【解決手段】復変調回路１５が、少なくとも、ローノイズ増幅器Ａ１と、その後段のイメージ・リジェクション・ミキサＩＲＭと、さらにその後段の電力増幅器Ａ２とを共通の構成要素として含み、アンテナＡＮＴからの信号を復変調回路１５を介して物理層回路に送出する信号路と、物理層回路からの信号を復変調回路１５を介してアンテナＡＴに送出する信号路とを切り替えるスイッチ回路１３１，１３２，１３３，１３４とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、復変調回路が復調時においても変調時においても、実質上共通の構成要素により動作する復変調回路を内蔵したＲＦ回路に関する。

図５に示すように、ＩＴＳ，ｉＭＡＸ，無線ＬＡＮ等に使用される通信機器８では、製品組み込み時には、無線送復調回路（ＲＦ回路８１）は、物理層回路（ＰＨＹ層回路）８２およびＭＡＣ回路（メディアアクセス制御回路）８３と一体に集積化されて（すなわち、１チップとして）製造されることが想定される。

物理層回路８２が扱う周波数（アナログ周波数）は、ＩＴＳでは１０ＭＨｚ，ＷｉＭＡＸでは１０ＭＨｚ，無線ＬＡＮでは５ＭＨｚといったように、開発ごとに異なる場合が多い。このため、図５の構成の通信機器８の開発では、その都度、ＲＦ回路８１を設計し直さなければならない。よって、ＲＦ回路８１は、単独で集積化することは、費用の面から現実的ではない。

そこで、図６に示すように、通信機器の開発においては、開発過程のＲＦ回路９１は、開発過程の物理層回路９２やＭＡＣ回路９３とは別体の基板に形成される。なお、物理層回路９２およびＭＡＣ回路９３は、ＲＦ回路９１から受け取る信号の周波数に対応できるように構成されており、変更を要しない。よって、物理層回路９２およびＭＡＣ回路９３は、図６に示すように基板構成としてもよいし、集積回路化されている汎用品を用いてもよい。なお、図６ではＭＡＣ回路９３に接続した開発用のコンピュータ９４も示してある。

特開平１０−３２５１９

しかし、図５に示したＲＦ回路８１は、復調回路と変調回路とが別体に構成されているため、集積回路の占有面積ＩＣの価格が高くなる。また、図６に示したＲＦ回路９１も、復調回路と変調回路とが別体に構成されており、開発に不便さが生じることがある。たとえば、基板での開発回路を集積回路に適用するときに、スケールの違いによる電気的な誤差が生じることが多いため、集積回路への応用が容易ではなくなる。従来、このような不都合を解消することが課題となっている。なお、特許文献１に示すように、復調回路の一部と変調回路の一部を共用した回路も従来存在するが、共用率が小さく、高い効果を発揮できていない。

本発明の目的は、復調回路および変調回路を共通回路により構成することで、小型で低製造コストのＲＦ回路を提供することである。
本発明の他の目的は、半導体基板上に集積化することで、あるいは、ＲＦ回路を物理層回路やＭＡＣ回路とは独立して集積化することで、開発を容易とするＲＦ回路を提供することである。

（１）
アンテナにより受信した無線周波数帯信号を任意周波数に低下させて物理層回路に出力するとともに、前記物理層回路から入力した任意周波数の信号を無線周波数に上昇させて前記アンテナに出力する復変調回路を内蔵したＲＦ回路であって、
前記復変調回路が、少なくとも、ローノイズ増幅器と、その後段のイメージ・リジェクション・ミキサと、さらにその後段の電力増幅器とを共通の構成要素として含み、
前記アンテナからの信号を前記復変調回路を介して前記物理層回路に送出する信号路と、前記物理層回路からの信号を前記復変調回路を介して前記アンテナに送出する信号路とを切り替えるスイッチ回路群と、
を備えたことを特徴とするＲＦ回路。

（２）
さらに、前記ローノイズ増幅器と前記イメージ・リジェクション・ミキサとの間に設けられた受信レベル調整用の可変利得器と、前記イメージ・リジェクション・ミキサと前記電力増幅器との間に設けられた送信レベル調整用の可変利得器と、
を備えたことを特徴とする（１）に記載のＲＦ回路。

（３）
物理層回路を含む他の回路とは独立して集積化されていることを特徴とする（１）または（２）に記載のＲＦ回路。
復変調回路は、たとえば、復調時には受信した７００ＭＨｚ帯の無線周波数信号を、５〜２０ＭＨｚの周波数信号に変換するとともに、変調時には５〜２０ＭＨｚの周波数信号を、７００ＭＨｚ帯の無線周波数信号に変換することができる。

前記イメージ・リジェクション・ミキサは、
局部発振器の発振信号から９０°の位相差を持つ２信号を生成する位相器と、
入力信号を９０°の位相差を持つ２信号に分波する分波器と、
前記分波器により分波された２信号のうち一方と前記第１位相器により生成した２信号のうちの一方とを乗算する第１ミキサと、
前記分波器により分波された２信号のうち他方と前記第１位相器により生成した２信号のうちの他方とを乗算する第２ミキサと、
前記第１ミキサおよび第２ミキサからの各信号を入力し同相のまま加算する合成器と、
から構成できる。
また、前記イメージ・リジェクション・ミキサは、
局部発振器の発振信号から９０°の位相差を持つ２信号を生成する位相器と、
入力信号を同位相で２信号に分波する分波器と、
前記分波器により分波された２信号のうち一方と前記第１位相器により生成した２信号のうちの一方とを乗算する第１ミキサと、
前記分波器により分波された２信号のうち他方と前記第１位相器により生成した２信号のうちの他方とを乗算する第２ミキサと、
前記第１ミキサおよび第２ミキサからの各信号を入力し一方の入力信号を９０°移相して加算する合成器と、
から構成できる。

本発明のＲＦ回路は、復調回路と変調回路とを実質上同一回路構成としたので、小型化できるとともに、回路基板に形成した場合であっても、半導体基板上に集積化する場合であっても、占有面積を小さくでき、結果として製造コストを低減できる。

本発明のＲＦ回路は、半導体基板上に集積化することで、あるいは、ＲＦ回路を物理層回路やＭＡＣ回路とは独立して集積化することで、開発が容易になる。

本発明のＲＦ回路において、復調回路と変調回路とを一つの回路で共用する復変調回路を示す原理図である。 図１のＲＦ回路をより詳細に示す説明図である。 イメージ・リジェクション・ミキサを示す図である。 本発明の一実施形態を示す回路図であり、ＲＦ回路が物理層回路とＭＡＣ回路と接続された様子を示すブロック図である。 従来の通信回路を示すブロック図である。 従来の通信回路の開発用回路を示すブロック図である。

図１は、本発明のＲＦ回路、すなわち復調回路と変調回路とを一つの回路で共用する回路を示す原理図である。ＲＦ回路１は、連動するスイッチ回路１３１，１３２，１３３，１３４と、復変調回路１５とを備えている。復変調回路１５はローノイズ増幅器Ａ１と、イメージ・リジェクション・ミキサＩＲＭと、局部発振器１４と、電力増幅器Ａ２とからなる。

復調時には、スイッチ回路１３１，１３２，１３３，１３４は、切替え制御信号ＳＣによりそれぞれ実線で示す側にセットされ、アンテナ７（図４参照）により受信された周波数７００ＭＨｚ帯の信号は、アンテナ端子ＡＮＴからＲＦ回路１に入力される。すなわち、受信信号は、ＢＰＦ１６、スイッチ回路１３１、スイッチ回路１３２、ローノイズ増幅器Ａ１を介してイメージ・リジェクション・ミキサＩＲＭに入力される。イメージ・リジェクション・ミキサＩＲＭでは、入力信号を局部発振器１４からの局部発振信号ＬＯを用いて低周波数信号（５〜２５ＭＨｚ）に変換する。そして、この低周波数信号は、電力増幅器Ａ２、スイッチ回路１３３、スイッチ回路１３４を経由し、送信／受信信号入出力端子ＲＸ／ＴＸからＡ／Ｄコンバータ４１１（図４参照）を介して物理層回路２１（図４参照）に送出される。

変調時には、スイッチ回路１３１，１３２，１３３，１３４は、切替え制御信号ＳＣによりそれぞれ点線で示す側にセットされる。物理層回路２１（図４参照）から、Ｄ／Ａコンバータ４１２（図４参照）を経由した送信信号（５〜２５ＭＨｚ）は、送信／受信信号入出力端子ＲＸ／ＴＸからＲＦ回路１に入力される。すなわち、送信信号は、スイッチ回路１３４、スイッチ回路１３２、ローノイズ増幅器Ａ１を介してイメージ・リジェクション・ミキサＩＲＭに入力される。イメージ・リジェクション・ミキサＩＲＭでは、入力信号を局部発振器１４からの局部発振信号ＬＯを用いて高周波数信号（周波数７００ＭＨｚ帯の信号）に変換する。そして、この高周波数信号は、電力増幅器Ａ２、スイッチ回路１３３、スイッチ回路１３１、ＢＰＦ１６を経由して、アンテナ端子ＡＮＴからアンテナ７（図４参照）に送出される。

図２は、図１のＲＦ回路１をより詳細に示す説明図である。図２において、復変調回路１５は、ローノイズ増幅器１５１と、分波器１５２と、スイッチ回路１５３と、信号強度検出器１５４と、可変利得器１５５と、イメージ・リジェクション・ミキサ１５６と、可変利得器１５７と、電力増幅器１５８と、分波器１５９と、局部発振器１４とからなる。

図２の復変調回路１５では、復調時には、スイッチ回路１３１，１３２，１３３，１３４およびスイッチ回路１５３が、切替え制御信号ＳＣによりそれぞれ実線で示す側にセットされ、アンテナ７（図４参照）により受信された周波数７００ＭＨｚ帯の信号は、アンテナ端子ＡＮＴからＲＦ回路１に入力される。すなわち、受信信号は、ＢＰＦ１６、スイッチ回路１３１、スイッチ回路１３２、ローノイズ増幅器１５１、分波器１５２、可変利得器１５５に入力される。分波器１５２により分波された信号はスイッチ回路１５３を介して信号強度検出器１５４に入力され、信号強度検出器１５４からの信号は、受信／送信信号強度信号出力端子ＲＳＳＩ／ＴＳＳＩから、図示しない制御装置に送出される。この制御装置では、受信レベル調整信号を生成する。この受信レベル調整信号は、受信レベル調整信号端子ＲＬＡから、可変利得器１５５の制御端子に入力され、可変利得器１５５の利得が調整される。

イメージ・リジェクション・ミキサ１５６では、可変利得器１５５からの信号を局部発振器１４からの局部発振信号ＬＯを用いて低周波数信号（５〜２５ＭＨｚ）に変換する。そして、この低周波数信号は、可変利得器１５７、電力増幅器１５８、分波器１５９、スイッチ回路１３３、スイッチ回路１３４を経由し、送信／受信信号入出力端子ＲＸ／ＴＸからＡ／Ｄコンバータ４１１（図４参照）を介して物理層回路２１（図４参照）に送出される。なお、本実施形態では、復調時には、可変利得器１５７の制御端子には、ゲイン０ｄｂの指示信号が入力される。

図２の復変調回路１５では、変調時には、スイッチ回路１３１，１３２，１３３，１３４およびスイッチ回路１５３が、切替え制御信号ＳＣによりそれぞれ点線で示す側にセットされ、物理層回路２１（図４参照）からＤ／Ａコンバータ４１２（図４参照）を経由した送信信号（５〜２５ＭＨｚ）は、送信／受信信号入出力端子ＲＸ／ＴＸからＲＦ回路１に入力される。すなわち、受信信号は、スイッチ回路１３４、スイッチ回路１３２、ローノイズ増幅器１５１、分波器１５２、可変利得器１５５を介してイメージ・リジェクション・ミキサ１５６に入力される。なお、本実施形態では、変調時には、可変利得器１５５の制御端子には、ゲイン０ｄｂの指示信号が入力される。イメージ・リジェクション・ミキサ１５６では、入力信号を局部発振器１４からの局部発振信号ＬＯを用いて高周波数信号（周波数７００ＭＨｚ帯の信号）に変換する。そして、この高周波数信号は、可変利得器１５７、電力増幅器１５８、分波器１５９、スイッチ回路１３３に送出される。上記の分波器１５９により分波された信号はスイッチ回路１５３を介して信号強度検出器１５４に入力され、信号強度検出器１５４からの信号は、受信／送信信号強度信号出力端子ＲＳＳＩ／ＴＳＳＩから、図示しない制御装置に送出される。この制御装置では、送信レベル調整信号を生成する。この送信レベル調整信号は、送信レベル調整信号端子ＴＬＡから、可変利得器１５７の制御端子に入力され、可変利得器１５７の利得が調整される。そして、スイッチ回路１３３からの送信信号は、スイッチ回路１３１、ＢＰＦ１６を介してアンテナ端子ＡＮＴからアンテナ１７（図４参照）に送出される。

イメージ・リジェクション・ミキサ１１６は、図３に示すように分波器１１６１と、移相器１１６２と、ミキサ１１６３と，１１６４と、合成器１１６５とからなる。分波器１１６１は、入力した信号を同相の二信号に分波してミキサ１１６３，１１６４に送出する。局部発振器１４からの信号は移相器１１６２に入力され、移相器１１６２は移相が９０°異なる二信号をミキサ１１６３，１１６４に出力する。ここでは、ミキサ１１６３は、分波器１１６１からの信号と、移相器１１６２からの９０°移相の信号とをミキシングして合成器１１６５に送る。ミキサ１１６４は、分波器１１６１からの信号と、移相器１１６２からの０°移相の信号とをミキシングして合成器１１６５に送る。合成器１１６５では、ミキサ１１６４からの信号を９０°移相させた信号と、ミキサ１１６４からの信号とを合成し、電力増幅器１１７に出力する。

図４は本発明のＲＦ回路の他の実施形態を示す説明図である。図４において、ＲＦ回路１は、復調回路１１と、変調回路１２と、スイッチ回路１３とを備えている。ＲＦ回路１は、物理層回路２１とＭＡＣ回路２２からなる回路２に接続され、回路２はコンピュータ３に接続されている。

復調回路１１は、アンテナ７により受信した無線周波数帯信号（ここでは、７１５Ｍ〜７２５ＭＨｚの信号）を任意周波数（５ＭＨｚから２０ＭＨｚ）に低下させて物理層回路２１に出力する。変調回路１２は、物理層回路２１から入力した任意周波数（５ＭＨｚから２０ＭＨｚ）の信号を無線周波数（７１５Ｍ〜７２５ＭＨｚの信号）に上昇させてアンテナ７に出力する。

物理層回路２１は、典型的にはインタフェース回路である。本実施形態では、Ａ／Ｄコンバータ４１１，Ｄ／Ａコンバータ４１２が、物理層回路２１とＲＦ回路１との間に設けられているが、物理層回路２１に設けることができるし、ＲＦ回路１に設けることができる。物理層回路２１は、ＭＡＣ回路２２に接続されており、復調回路１１からの信号はＭＡＣ回路２２に渡され、ＭＡＣ回路２２からの信号は変調回路１２に渡される。アンテナ７は、スイッチ回路１３を介して、復調回路１１と変調回路１２とに接続される。スイッチ回路１３は、外部からの切替え信号ＳＣにより、アンテナ７を復調回路１１と変調回路１２の何れかに切り替えることができる。

１ ＲＦ回路
２ 物理層回路およびＭＡＣ回路からなる回路
３ コンピュータ
７，１７ アンテナ
８ 通信機器
１１ 復調回路
１２ 変調回路
１３，１３１，１３２，１３３，１３４，１５３ スイッチ回路
１４ 局部発振器
１５ 復変調回路
１６ ＢＰＦ
２１ 物理層回路
２２ＭＡＣ回路
１１６，１５６，ＩＲＭ イメージ・リジェクション・ミキサ
１１７，１５８，Ａ２ 電力増幅器
１５１，Ａ１ ローノイズ増幅器
１５２，１５９，１１６１ 分波器
１５４ 信号強度検出器
１５５，１５７ 可変利得器
４１２ Ｄ／Ａコンバータ
４１１ Ａ／Ｄコンバータ
１１６２ 移相器
１１６３，１１６４ ミキサ
１１６５ 合成器
ＡＮＴ アンテナ端子
ＩＣ 占有面積
ＬＡＮ 無線
ＬＯ 局部発振信号
ＲＬＡ 受信レベル調整信号端子
ＳＣ 切替え制御信号
ＴＬＡ 送信レベル調整信号端子

Claims (3)

1. アンテナにより受信した無線周波数帯信号を任意周波数に低下させて物理層回路に出力するとともに、前記物理層回路から入力した任意周波数の信号を無線周波数に上昇させて前記アンテナに出力する復変調回路を内蔵したＲＦ回路であって、
   前記復変調回路が、少なくとも、ローノイズ増幅器と、その後段のイメージ・リジェクション・ミキサと、さらにその後段の電力増幅器とを共通の構成要素として含み、
   前記アンテナからの信号を前記復変調回路を介して前記物理層回路に送出する信号路と、前記物理層回路からの信号を前記復変調回路を介して前記アンテナに送出する信号路とを切り替えるスイッチ回路群と、
   を備えたことを特徴とするＲＦ回路。
2. さらに、前記ローノイズ増幅器と前記イメージ・リジェクション・ミキサとの間に設けられた受信レベル調整用の可変利得器と、前記イメージ・リジェクション・ミキサと前記電力増幅器との間に設けられた送信レベル調整用の可変利得器と、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載のＲＦ回路。
3. 物理層回路を含む他の回路とは独立して集積化されていることを特徴とする請求項１または２に記載のＲＦ回路。

Images