JP2012060645A - 無線送信機 - Google Patents

Abstract

【課題】受動ポールフィルタリングを用いて無線送信機コアを提供する。
【解決手段】帯域外ノイズの問題を被らない表面弾性波なしの無線送信機回路５００の能動フィルタ／増幅器装置５２０は、フィルタ／増幅器と、デジタルからアナログへの変換器５０５からの入力信号と、キャパシタンス素子５６８を用いて受動ポール装置を形成する可変受動フィルタ装置５３０への入力とを備える。当該可変受動フィルタ装置５３０は、スイッチ可能な抵抗素子を備える。当該可変受動フィルタ装置５３０から当該能動フィルタ／増幅器装置５２０までのフィードバックループが提供され、各フィードバックループはまた、スイッチ可能な抵抗素子を含む。当該アレイにおける当該抵抗素子及び関連するフィードバックループの選択的スイッチングは、帯域外ノイズと当該抵抗素子における非線形性の両方を補償する送信機を提供する。
【選択図】図５

Description

本発明は、無線送信機に関し、より特に、表面弾性波なしの（ｓａｗｌｅｓｓ）送信機アーキテクチャを利用するような送信機に関する。

無線通信は、ＦＤＤ（周波数分割二重）及びＴＤＤ（時分割二重）に分類される。ＦＤＤシステムにおいて、送信機及び受信機は、同時であるが異なる周波数で動作する一方、デュプレクサはそれらの間の分離を提供する。有限デュプレクサによる送受信機の分離のために、当該送信機に存在している帯域外ノイズは、それが受信機帯域内に漏れて受信機の感度を取り返しがつかないほどに悪化させるので、特に重大である。それらは、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）及び無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）及び／または同一のスマートフォン上のマイクロ波アクセスのための世界規模の相互運用（ＷｉＭＡＸ）のような標準と共存するとき、遠く離れた帯域外ノイズは送信装置における重要な関心事である。

Ｍ．ｌｎｇｅｌｓ， Ｖ．Ｇｉａｎｎｉｎｉ， Ｊ．Ｂｏｒｒｅｍａｎｓ， ｅｔ ａｌ．， "Ａ ５ｍｍ２ ４０ｎｍ ＬＰ ＣＭＯＳ ０．１−ｔｏ−３ＧＨｚ Ｍｕｌｔｉｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ"，ＩＳＳＣＣ Ｄｉｇ． Ｔｅｃｈ． Ｐａｐｅｒｓ， ｐｐ．４５８−４５９， Ｆｅｂ． ２０１０ Ｘｉｎ Ｈｅ ａｎｄ Ｊａｎ ｖａｎ Ｓｉｎｄｅｒｅｎ， "Ａ Ｌｏｗ−Ｐｏｗｅｒ，Ｌｏｗ−ＥＶＭ， ＳＡＷ−Ｌｅｓｓ ＷＣＤＭＡ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ Ｕｓｉｎｇ Ｄｉｒｅｃｔ Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ"，ＩＥＥＥ Ｊ． Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ， Ｖｏｌ．４４， Ｎｏ．１２，Ｄｅｃｅｍｂｅｒ ２００９ Ｍ． Ｃａｓｓｉａ ｅｔ ａｌ．， "Ａ Ｌｏｗ−Ｐｏｗｅｒ ＣＭＯＳ ＳＡＷ−Ｌｅｓｓ Ｑｕａｄ Ｂａｎｄ ＷＣＤＭＡ／ＨＳＰＡ／ＨＳＰＡ＋／１Ｘ／ＥＧＰＲＳ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ"， ＩＥＥＥ． Ｊ． Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ， ｖｏｌ．４４， ｎｏ．７， ｐｐ．１８９７−１９０６， Ｊｕｌｙ ２００９ Ｃ Ｊｏｎｅｓ ｅｔ ａｌ．， "Ｄｉｒｅｃｔ−Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ＷＣＤＭＡ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ ｗｉｔｈ １６３ｄＢｃ／Ｈｚ Ｎｏｉｓｅ ａｔ １９０ＭＨｚ Ｏｆｆｓｅｔ"， ＩＳＳＣＣ Ｄｉｇ． Ｔｅｃｈ． Ｐａｐｅｒｓ， ｐｐ．３３６−６０７， Ｆｅｂ． ２００７ Ａ． Ｍｉｒｚａｅｉ ａｎｄ Ｈ． Ｄａｒａｂｉ， "Ａ Ｌｏｗ−Ｐｏｗｅｒ ＷＣＤＭＡ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ ｗｉｔｈ ａｎ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｎｏｔｃｈ Ｆｉｌｔｅｒ"， ＩＥＥＥ． Ｊ． Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ， ｖｏｌ．４３， ｎｏ．１２， ｐｐ．２８６８−２８８１， Ｄｅｃ． ２００８ Ｘｉｎ Ｈｅ， Ｊａｎ ｖａｎ Ｓｉｎｄｅｒｅｎ ａｎｄ Ｒｏｂｅｒｔ Ｒｕｔｔｅｎ， "Ａ ４５ｎｍ ＷＣＤＭＡ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ Ｕｓｉｎｇ Ｄｉｒｅｃｔ Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ ｗｉｔｈ Ｈｉｇｈ Ｏｖｅｒｓａｍｐｌｉｎｇ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｆｒｏｎｔ−Ｅｎｄ"， ＩＳＳＣＣ Ｄｉｇ． Ｏｆ Ｔｅｃｈ． Ｐａｐｅｒｓ， ｐｐ．６２−６３， Ｆｅｂ． ２０１０ ３ＧＰＰ ＴＳ ３６．１０１、"Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ（ＬＴＥ）：Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ（ＵＥ） Ｒａｄｉｏ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ａｎｄ Ｒｅｃｅｐｔｉｏｎ"，Ｖ．８．６．０， Ｊｕｎｅ ２００９ Ｋ Ｈａｕｓｍａｎｎ ｅｔ ａｌ．，"Ａ ＳＡＷ−ｌｅｓｓ ＣＭＯＳ ＴＸ ｆｏｒ ＥＧＰＲＳ ａｎｄ ＷＣＤＭＡ"， ＩＥＥＥ Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ（ＲＦＩＣ）， ｐｐ．２５−２８， Ｍａｙ ２０１０

典型的に、ステージ間表面弾性波（ＳＡＷ）フィルタは、前置電力増幅器（ＰＰＡ）と電力増幅器（ＰＡ）との間に帯域毎に必要とされるステージ間ＳＡＷフィルタを用いてこの送信機からの漏れを抑えるために追加される。このことは、必要とされる材料のコスト及び全体の装置のフットプリント（電波到達範囲）を大幅に増加させる。

異なるＲＸ周波数オフセットでのキャリア対ノイズ（ＣＮＲ）値は、当該ＰＰＡの出力において−１６０ｄＢｃ／Ｈｚより低いとき（現在の応用に対して最悪のケース値の例。）、ステージ間ＳＡＷを取り除くことが可能である。従来の電圧サンプリングミキシング送信機が、非特許文献１において説明される。能動フィルタは、デジタルからアナログへの変換（ＤＡＣ）のエイリアスを取り除くために必要とされて要求される信号を再構成する。さらに、受動ポール（ＲＰ−ＣＰ）はいまだに、電圧サンプリングミキサが当該信号をＲＦに高域変換（アップコンバート）する前に帯域外ノイズをさらに減少させるために必要である。しかしながら、そのような受動ポールの導入により、いくつかの課題が生じるであろう。

１）受動ミキシング動作は、増加した利得損失ひいてはＲＦ周波数におけるＰ１ｄＢの減少を被るであろう。
２）もし固定された受動ポールであれば、異なるＲＸのＦＤＤ周波数オフセットを目標とすべき場合に利用可能なトレードオフは存在しない。
３）受動ポールもまたそれ自身によりノイズが導入されるので、目標チャンネルの帯域幅が異なるとき、異なるトレードオフが必要とされるかもしれない。

非特許文献２において、ダイレクト直交電圧変調を用いた送信機が説明されている。当該変調器のコアは、出力ノイズ及び線形性及び局部発振器（ＬＯ）からの漏れ及び誤差ベクトルの大きさ（ＥＶＭ）及び当該送信機における電力消費量に関して著しく改善されたパフォーマンスを提供する２５％のデューティーサイクルを有する局部発振器により駆動される受動電圧ミキサである。ここで、異なる国及び異なるオペレーションサービスプロバイダの間で標準の多様性を適合させるための必要要件は、次世代の携帯電話機が、新生の標準のロングタームエボリューション（ＬＴＥ）のみならず１０個の広帯域符号分割多元接続（ＷＣＤＭＡ）帯域（帯域Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ，ＩＶ、Ｖ、ＶＩ、ＶＩＩＩ，ＩＸ、Ｘ及びＸＩ）及び４個のモバイル通信のためのグローバルシステム（ＧＳＭ）／ＧＳＭ進化型高速データレート（ＥＤＧＥ）帯域（帯域ＧＳＭ８５０、ＥＧＭＳ９００、ＤＣＳ１８００及びＰＣＳ１９００）までサポートする必要があろうということにおいて気付かされる。

当該送信機とＰＡとの間のＳＡＷフィルタの除去に対するキーとなる課題の１つは、電力消費量を犠牲とすることなしに送信機の低いノイズフロアを実現することにある。電力消費量及びノイズフロア及び線形性及びＬＯからの漏れ及びＥＶＮに関して改善されたパフォーマンスへと導く新しい受動電圧ミキサが説明される。当該ダイレクト直交電圧変調器は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）及びミキサ及びＰＡドライバから構成される。当該ＬＰＦは、継続する中間周波数（ＩＦ）入力において帯域外に遠く離れたノイズを減衰し、当該ＤＡＣからのエイリアスもまた抑える。２５％のデューティーサイクルを用いて直交位相化されたＬＯにより４個のトランジスタをオン／オフするスイッチングにより、ろ波されたＩＦ直交入力電圧は、当該ＰＡドライバの高入力インピーダンスに出会う電圧ミキサ出力に順次サンプリングされる。カスコード構造を用いる当該ＰＡドライバの高入力インピーダンスのために、当該電圧ミキサの線形性は低下しない。

しかしながら、２５％デューティーサイクルのＬＯの波形のために、立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの傾きは無限となることができない。当該ミキサスイッチにおけるスイッチのオン時間及びスイッチのオフ時間はゼロとなることができない。これらの影響は、受動電圧ミキサの線形性を低下する１つのトランジスタをちょうどオフとして次にちょうどオンとなる間の移り変わりの間に短い重畳期間を結果としてもたらす。

帯域外ノイズの問題が、最も有名なＷＣＤＭＡ帯域（Ｉ、ＩＩ、Ｖ）に対して広く分析された。上述したように、受信機帯域のＣＮＲを−１６０ｄＢｃ／ＨｚへとダウンするＣＭＯＳ送信機はまた、それらは一般的に電力を必要とするので、高電圧ギルバートミキサ（非特許文献３及び非特許文献４に説明されるように）との置き換えを含む。非特許文献５により説明されるようなノッチング技術に基づいたフィードバックは、より広い帯域幅及び低い送信機−受信機オフセットを必要とするとき、実現可能な出力電力にインパクトを与えるかもしれない。

ダイレクト直交電圧変調器が、非特許文献６において提案されている。高度にデジタル化されたマルチモード送信機が説明され、ここで、ダイレクト直交電圧変調器（ＤＱＶＭ）は、サンプリングデータレートを採用することによりマルチモード動作を可能とする高いオーバーサンプリング比を用いた高速ＤＡＣ及びデジタルフロントエンド（ＤＦＥ）を含む。当該ＤＦＥにおいて、シリアルＩ／Ｑベースバンドの入力はまず、パラレル１０ビットまたは１２ビットＩ／Ｑデータに変換され、次に当該ＤＡＣへと送り込まれる前に当該入力データレートを３２倍へとアップサンプリングされる。この高域変換（アップコンバージョン）の技術は、ＲＣポールと受動ミキサとの組み合わせを用いることによって線形性及び低い帯域外ノイズの両方を実現する。しかしながら、そのようなミキサにおける損失は、抵抗値、特に高いキャリア周波数における抵抗値に比例する。それらは、線形性の必要要件をベースバンド駆動ステージにシフトさせ、大きい線形信号のスイングが低インピーダンスノード上で提供されなければならない。

説明されたアーキテクチャにおいて、当該ＤＡＣ後のシンプルな受動ＬＰＦは、高いオーバーサンプリング比の援助でサンプリング画像を抑えるには十分である。当該ＤＡＣ後の能動ＬＰＦよりむしろ当該ＤＦＥにおいて高いオーバーサンプリング比を使用することの利点は、電力及び面積をＣＭＯＳスケーリングとともに減少させることができるということにある。当該Ｉ／Ｑマッチングもまた改善される。さらに、それは、異なるサンプリングクロック周波数及びバイパスモード設定を使用することにより、異なる標準に容易に適用することができる。

さらに、より広いチャンネル帯域幅及びより高いピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）を用いて多重ＦＤＤ帯域において、送信機を動作するのに必要とするＬＴＥ標準（非特許文献７）において、表面弾性波なしの（ＳＡＷ−ｌｅｓｓ）受信機帯域ノイズの課題は、より深刻となる。

従って、本発明の目的は、受動ポールフィルタリングを用いて無線（複数の標準）送信機コアを提供することにある。

本発明の第１の態様によれば、入力信号を受信するように接続された能動フィルタ／増幅器装置と、
前記能動フィルタ／増幅器装置の出力信号を受信するように接続された受動フィルタリング装置を備えた送信機回路において、
前記送信機回路はさらに、前記受動フィルタリング装置を前記能動フィルタ／増幅器装置の前記入力信号に接続する少なくとも１つのフィードバックループを備え、
前記各フィードバックループは、フィードバックループ抵抗素子を含み、
前記受動フィルタリング装置は、少なくとも１つのスイッチ可能な抵抗素子を備え、前記フィードバックループは、前記受動フィルタリング装置からタップされることを特徴とする送信機回路が提供される。

本発明に係る送信機回路は、前記受動フィルタリング装置により生成された信号を前記能動フィルタ／増幅器装置の入力へとフィードバックすることにより前記受動フィルタリング装置を用いて前記能動フィルタ／増幅器装置により生成されたノイズを抑えるという利点を有する。

好ましくは、前記受動フィルタリング装置における前記抵抗素子は、前記抵抗素子間に接続されたキャパシタンス素子を用いて受動ポール装置を形成する。

受動ポール装置が従来技術に関して上述される一方で、前記受動ポール装置は好ましくは、スイッチ可能な抵抗素子のアレイを備え、前記キャパシタンス素子は、前記アレイにおいてすべてのスイッチ可能な抵抗素子間と接続されて能動抵抗素子を用いて前記受動ポール装置を形成する。ここで、必要とされる値に従って前記抵抗素子はスイッチングされるので、前記受動ポール装置は可変となる。

この方法において、前記フィルタリングは、増幅器のフィードバックループまたは能動フィルタリングステージの内側でのスイッチ可能な抵抗の使用のために柔軟性がある。

さらに、各フィードバックループの抵抗素子はまた、スイッチ可能な抵抗素子を備えてもよい。各スイッチ可能な抵抗素子は、スイッチ素子及び少なくとも１つの抵抗素子を備える。

好ましくは、前記送信機回路は、送受信機の受信機回路において実質的に減少した帯域外ノイズを有する前記送受信機の一部を形成する。理想的に、前記送受信機回路は、前記送受信機の動作に必要とする他の構成要素とともに集積回路として形成される。

本発明の１つの実施態様において、低いＲＸ帯域ノイズを有するベースバンド信号を生成するように設けられた集積回路が提供され、前記回路は、入力信号（ベースバンドにおいて動作する）の第１のろ波されたベースバンド信号を生成するように設けられた能動フィルタリング／増幅器手段と、柔軟性のある抵抗及び／またはスイッチを備える少なくとも１つのフィードバックループと、前記第１のろ波されたベースバンド信号におけるノイズを抑えるように設けられた少なくとも１つの受動フィルタリング手段とを備え、前記少なくとも１つの受動フィルタリング手段は少なくとも１つの柔軟性のある抵抗を備え、ここで、前記少なくとも１つの受動フィルタリング手段は、前記能動フィルタリング／増幅器手段の入力を有する前記少なくとも１つのフィードバックループを介して接続され、それによって前記少なくとも１つの柔軟性のある抵抗の非線形性を除去する／減少させる。前記集積回路はさらに、前記ベースバンド信号を低いＲＸ帯域ノイズを有するＲＦ信号へ高域変換するために設けられたミキシング手段を備えてもよい。

もう１つの実施態様において、前記能動フィルタリング／増幅器手段は、互いに直列に接続された複数の能動フィルタリング／増幅器手段を備え、ここで、前記少なくとも１つの受動フィルタリング手段は、前記複数の能動フィルタリング手段の前の能動フィルタリング手段の入力を有する少なくとも１つのフィードバックループを介して接続される。

ある実施態様において、前記少なくとも１つの受動フィルタリング手段はさらに、柔軟性のある抵抗とともにノイズフィルタリング及び帯域幅制御を提供するキャパシタのアレイを備える。

ある実施態様において、前記受動フィルタリング手段は、前記第１のフィルタリング手段の出力に接続されたスイッチ可能な複数の柔軟性のある抵抗を備える。

代替の実施態様において、受信機帯域ノイズを有する増幅されたベースバンドを生成するための方法が説明され、能動フィルタリング／増幅器により入力信号の第１のろ波されたベースバンドを生成するステップと、少なくとも１つの受動フィルタリング手段により前記第１のろ波されたベースバンド信号におけるノイズを抑えるステップと、少なくとも１つの受動フィルタリング手段を前記能動フィルタリング／増幅器の入力に接続する少なくとも１つのフィードバックループを提供することにより前記少なくとも１つの柔軟性のある抵抗の非線形性を除去する／減少させるステップとを備える。

本発明をより良く理解するために、実施例だけの目的で、以下の添付図面がいま参照されるであろう。

従来の送受信機装置のブロック図を図示する。 従来の送信機のブロック図を図示する。 本発明に係る回路のブロック図を図示する。 本発明の第１の実施形態に係る送信機のブロック図を図示する。 本発明の第２の実施形態に係る送信機のブロック図を図示する。 図５に類似するが、本発明の１つの可能なスイッチング装置を図示する。 図５に類似するが、本発明のもう１つの可能なスイッチング装置を図示する。

本発明が、特定の実施形態に関して、特定の図面を参照して説明されるであろうが、当該発明はそれに限定されない。表示された図面は略図だけであり、限定するものではない。当該図面において、いくつかの構成要素の大きさは例示的な目的のために誇張されてもよく、目盛上に描かなくてもよい。

まず図１を参照すれば、そのブロック図は、上述したようにステージ間表面弾性波（ＳＡＷ）フィルタが送信機からの漏れを抑えるために追加された送受信機１００を図示する。当該送受信機１００は、送信機ステージ１１０とＳＡＷフィルタ１５０により接続されるフロントエンドモジュール１３０とを備える。当該フロントエンドモジュール１３０は、電力増幅器（ＰＡ）１３２とデュプレクサ１３４とアンテナ１３６を含む。図示されるように、当該アンテナ１３６は、当該送受信機１００の送信機機能と受信機機能とが適切な方法で交互に配置（インターリーブ）することができるように当該デュプレクサ１３４と接続される。当該デュプレクサ１３４はまた、受信機ステージ（図示せず）に対する入力を形成する低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）と接続される。

当該送信機ステージ１１０は、前置電力増幅器（ＰＰＡ）１２２において増幅される前のそれぞれのミキサ１１８、１２０において、局部発振器（ＬＯ）１１６からの信号と混合される矢印１１２、１１４により示されるベースバンドチャンネルを備える。当該ＬＯ１１６は、２５％のデューティーサイクルで動作する。当該ＰＰＡ１２２からの出力信号１２４は、当該ＳＡＷフィルタ１５０への出力を形成する。

当該送信機ステージ１１０は、単一の集積回路上の相補型金属酸化膜半導体技術（ＣＭＯＳ）を用いて実装することができる。

図１に示されるように、当該ＳＡＷフィルタ１５０は、フィルタ素子のバンクを効果的に備え、ここで、各フィルタ素子は、特定の周波数帯域に対して必要とされる。ＰＡ１３２及びデュプレクサ１３４はそれぞれに、特定の周波数帯域に対して指定される素子のバンクを備える。

図２において、従来の電圧サンプリングミキシング送信機２００が示される。そのような送信機が、上述した非特許文献１において説明される。当該送信機２００は、ＰＰＡ２５０を通過する前にミキサ２３０、２４０に送り込まれるベースバンドチャンネル２１０、２２０を備える。ＬＯ２６０は、図示されるような当該ミキサ２３０、２４０に対して、２５％のデューティーサイクルでミキシング信号を供給する。

さらに、受動ポール（ＲＰ−ＣＰ）２７０は、デジタルからアナログへの変換器（ＤＡＣＩ）２１５と当該ミキサ２３０との間のベースバンドチャンネル２１０に配置される。同様に、ベースバンドチャンネル２２０において、同一の受動ポール（ＲＰ−ＣＰ）２８０は、デジタルからアナログへの変換器（ＤＡＣＱ）２２５と当該ミキサ２４０との間に配置される。

しかしながら、上述したように、そのような受動ポールを導入することによる不利益が存在する。利得損失が増加し、異なる周波数オフセットにおけるトレードオフが存在しない。さらに、当該受動ポール自身がノイズを導入する。

本発明は、柔軟性のある受動ポールフィルタリングを使用する無線（複数の標準）送信機コアに関する。当該柔軟性が、増幅器のフィードバックループまたは能動フィルタリングステージ内におけるスイッチ可能な抵抗素子により提供される。図３を参照して動作原理を説明する。

図３において、本発明に係る１つのベースバンドチャンネルに対する簡単化された送信機回路３００が示される。当該回路３００は、受動フィルタ装置３２０と接続される能動フィルタ／増幅器３１０を備える。当該受動フィルタ装置３２０は、ＰＰＡ３３０と接続され、２つのフィードバックループ３４０、３５０により能動フィルタ／増幅器３１０と接続される。当該ＰＰＡ３３０からの出力信号３３５は、送信のためのフロントエンド（図示せず）を通過する。

負ライン３６２及び正ライン３６４のように示されるＤＡＣ（図示せず）からの入力信号３６０は、能動フィルタ／増幅器３１０の正端子及び負端子へと入力される。負ライン３１７及び正ライン３１９のように示される能動フィルタ／増幅器３１０からの出力信号３１５は、図示されるような受動フィルタ装置３２０へと入力される。負ライン３２７及び正ライン３２９のように図示される受動フィルタ装置３２０からの出力信号３２５は、示されるようなＰＰＡ３３０を通過する。

図３に示された送信機回路は差動回路である一方で、本発明はまたシングルエンド回路とともに用いることができることがすぐに認識されるであろう。このケースにおいて、受動フィルタ装置の１つの出力から能動フィルタ／増幅器の１つの入力までの１つのフィードバックループが提供されるであろう。

当該受動フィルタ装置３２０は、２つの抵抗素子３２２、３２４及び図示されるような２つの抵抗素子３２２、３２４間に接続されたキャパシタンス素子３２６を備える。能動フィルタ／増幅器３１０により提供された出力信号３１５の各ライン３１７、３１９は、当該抵抗素子３２２、３２４のそれぞれ１つに接続される。

フィードバックループ３４０は、入力信号３６０の負ライン３６２へとフィードバックされる抵抗素子３２２からのタップを備える。フィードバックループ３４０はまた、抵抗素子３４５を含む。同様に、フィードバックループ３５０は、入力信号３６０の正ライン３６４へとフィードバックされる抵抗素子３２４からのタップを備え、抵抗素子３５５を含む。ここで、各抵抗素子３２２、３２４は、スイッチ素子及び抵抗素子を効果的に備え、当該タップは当該スイッチ素子と当該抵抗素子との間に設けられる（図５により明確に示される。）。

抵抗素子として説明したが、素子３２２、３２４、３４５及び３５５は、受動ポール装置及びフィードバックループの機能を提供するために任意の適切な形成を取ってもよく、少なくとも１つのスイッチ素子（図示せず）を含んでもよい。

当該受動フィルタ装置３２０は、ベースバンド信号３６０におけるノイズを抑えるように設けられ、ここで、当該フィードバックループ３４０、３５０は、可変抵抗素子３２２、３２４の非線形性を取り除くかまたは減少させる。

図３は、１つのベースバンド信号に言及することにより説明を容易にするために簡単化されていることが認識されるであろう。しかしながら、もしＩ−Ｑ配置を実施するならば、同一の構成を各ベースバンド信号に対して提供することができることがすぐに認識されるであろう。さらに、複数の標準の送信機は、複数のモード及び複数の帯域送信機であり、ここで、信号パスを異なるモード及び帯域に対して再使用することができる。本発明によれば、ある（複数の標準）送信機のアーキテクチャを、パフォーマンスの低下なしに提供することができ、それは、帯域外ノイズに対するミキサの利得損失と必要に応じてトレードオフする能力を有する。

図４は、本発明に係る送信機４００のブロック図を図示する。ここで、フィードバックループにおける抵抗素子は、スイッチ可能であって当該アーキテクチャをより柔軟にする。理想的に、当該スイッチは、前の能動フィルタリングステージの当該フィードバックループの中にある。

各ベースバンドチャンネルに対して、当該送信機４００は、ＤＡＣＩ４１０及びＤＡＣＱ４１５と、デジタル的に制御された発振器（ＤＣＯ）４２０、４２５と、能動フィルタ／増幅器４３０、４３５と、受動フィルタ装置４４０、４４５と、ＰＰＡ４５０と、それらのスイッチ可能な抵抗素子４７０、４７５、４９０、４９５を有するフィードバックループ４６０、４６５、４８０、４８５とを備える。ベースバンドチャンネルに関して説明したが、それは、上記の複数の成分を通過する当該Ｉ−Ｑ状態における信号または信号成分とできることが認識されるであろう。

図４において説明された送信機において、１５個の帯域及び６個の帯域幅を有するロングタームエボリューション（ＬＴＥ）送信機に対する周波数分割二重（ＦＤＤ）におけるキャリア対ノイズ（ＣＮＲ）の問題を解決することが可能となる。

この装置は、以下の利点を備える。
１）ＲＰスイッチの抵抗における非線形性はいま、能動フィルタに基づいたフィードバックのオープンループ利得で除算されて出力歪みに対するそれらの寄与を無視できるようにする。
２）理想的に、大きいＲＰ値を必要とするであろうトレードオフを可能にする任意のＲＰ値を選択することができる。すなわち、たとえば３０ＭＨｚと４８ＭＨｚなど非常に近接した受信機オフセットを必要とするとき、受信機オフセットは、当該ＲＰができる限り小さくなるように設定され、すなわち、広いチャンネル帯域幅及び高い無線周波数（ＲＦ）となるように設定される。実際、当該ＲＰ値は、当該システムの複雑度を最小化するために、予め決定された組み合わせの数に制限される。
３）帯域外ノイズを、効果的かつ効率的に各帯域／帯域幅設定においてろ波することができるので、電力消費量のみならず能動フィルタの演算増幅器のノイズに関する仕様もまた緩和することができる。

図５は、本発明に係るもう１つの送信機装置を図示する。ここで、１つのベースバンドチャンネル５００が明確に示されるが、動作可能な送信機において、これらの複数のチャンネル５００のうちの２つであってもよいし、Ｉチャンネルに対して１つ及びＱチャンネルに対して１つであってもよいことが認識されるであろう。上述したように、これらのチャンネルは、信号または信号成分であってもよい。

図４を参照して説明された送信機と同様の方法において、当該ベースバンドチャンネル５００は、ＤＡＣ５０５と、ＤＣＯ５１０と、フィルタリング及び／または増幅素子を含む点で囲まれたブロックのように示された能動フィルタ／増幅器５２０と、受動フィルタ装置５３０と、フィードバックループ５７０、５７５、５８０、５８５、５９０とから構成される。

ここで、当該受動フィルタ装置５３０は、スイッチ素子により能動フィルタ／増幅器５２０からの出力を受信するように構成可能である複数の抵抗素子を備える。複数の抵抗素子のうちの３つの列とそれらの関連するスイッチ素子だけが、各ラインに対して図示されて当該能動フィルタ／増幅器５２０の出力を形成するのだけれど、複数の抵抗素子のうちの任意の数の列とそれらの関連するスイッチ素子を、特定の応用に従って提供することができることが認識されるであろう。ここで、複数の抵抗素子のうちの１つの列とそれらの関連するスイッチ素子は、１つの周波数帯域に対応する。

示されるように、当該能動フィルタ／増幅器５２０からの負ライン出力に対して、スイッチ素子５３４と関連する抵抗素子５３２と、スイッチ素子５４０と関連する直列に接続された２つの抵抗素子５３６、５３８と、スイッチ素子５４８と関連する直列に接続された３つの抵抗素子５４２、５４４、５４６が存在する。同様に、能動フィルタ／増幅器５２０からの正ライン出力に対して、スイッチ素子５５２と関連する抵抗素子５５０と、スイッチ素子５５８と関連する直列に接続された２つの抵抗素子５５４、５５６と、スイッチ素子５６６と関連する直列に接続された３つの抵抗素子５６０、５６２、５６４が存在する。これまでのように、キャパシタンス素子５６８は、示されるような複数の抵抗素子間に接続され、それによってスイッチが閉じられ、関連した抵抗素子を用いて可変受動ポール装置を形成する。

各スイッチ及び関連する１つの抵抗素子または複数の抵抗素子は、１つの抵抗ポールと考えることができ、同時に、各スイッチ及び関連する１つの抵抗素子または複数の抵抗素子は、１つの抵抗ポールアレイの一部を形成すると考えることができる。

いま、当該フィードバックループの説明に戻ると、各フィードバックループ５７０、５７５、５８０，５８５、５９０、５９５は、スイッチ可能な抵抗素子５７１、５７６、５８１、５８６、５９１、５９６を含む。図示されるように、各スイッチ可能な抵抗素子５７１、５７６、５８１、５８６、５９１、５９６は、それぞれに抵抗素子５７２、５７７、５８２、５８７、５９２、５９７及びスイッチ素子５７４、５７９、５８４、５８９、５９４、５９９を備える。

動作において、当該受動フィルタ装置５３０におけるスイッチ素子５３４、５４０、５４８、５５２、５５８、５６６は、それらの関連する抵抗素子を動作させるために閉じられる。同様に、当該フィードバックループ５７０、５７５、５８０，５８５、５９０、５９５におけるスイッチ可能な抵抗素子５７１、５７６、５８１、５８６、５９１、５９６におけるスイッチ素子５７４、５７９、５８４、５８９、５９４、５９９はまた、それらの関連する抵抗素子５７２、５７７、５８２、５８７、５９２、５９７を動作させるために閉じられる。

示された装置において、当該受動フィルタ装置５３０における複数のペアのスイッチ素子は、当該複数のフィードバックループにおける複数のペアのスイッチ素子とともに動作する。たとえば、当該受動フィルタ装置５３０におけるスイッチ素子５３４及び５５２は、それぞれのフィードバックループ５７０及び５７５におけるスイッチ素子５７４及び５７９とともに動作する。同様に、スイッチ素子５４０及び５５８は、スイッチ素子５８４及び５８９とともに動作し、スイッチ素子５４８及び５６６は、スイッチ素子５９４及び５９９とともに動作する。このことが、図６及び図７を参照して、以下により詳細に説明される。

図６及び図７は、抵抗素子の選択を図示する。上記に図５を参照して説明された構成要素は、同じ参照数字を有する。

図６において、それぞれに１つの抵抗素子を有する１対の抵抗ポールが、当該受動フィルタ装置５３０において選択されている。それぞれの抵抗ポールに関連するスイッチ素子５３４及び５５２は、抵抗素子５３２を含む能動回路を生成して１つの抵抗ポール及び抵抗素子５５０を形成して他の抵抗ポールを形成するために閉じられる。キャパシタンス素子５６８は、能動的かつ受動的なフィルタリング回路を完成させる。関連するフィードバックループ５７０、５７５はまた、スイッチ素子５７４及び５７９を閉じることにより動作する。

同様に、図７において、それぞれに３つの抵抗素子を有する２つの抵抗ポールが、当該受動フィルタ装置５３０において選択されている。スイッチ素子５４８及び５６８は、抵抗素子５４２、５４４、５４６を含む能動回路を生成して１つの抵抗ポール及び抵抗素子５６０、５６２、５６４を形成して他の抵抗ポールを形成するために閉じられる。キャパシタンス素子５６８は、能動的かつ受動的なフィルタリング回路を完成させる。関連するフィードバックループ５９０、５９５はまた、スイッチ素子５９４及び５９９を閉じることにより動作する。

当該受動フィルタ装置５３０における複数の抵抗素子は、１つの抵抗であるとして図示される一方で、任意の要望された抵抗値を提供するために接続された複数の抵抗を備えてもよいことが認識されるであろう。

本発明の実施例において、全１７個のＬＴＥ帯域及びそれを超える帯域を包含する完全な送信機のチェーン回路を提供することができ、非常に効率的かつ柔軟性のある送信機を得ることができる。そのような送信機は、外付けのステージ間弾性体フィルタの支援なしに、帯域ＸＩ（１．４ＧＨｚ キャリア／４８ＭＨｚ 送受信機間距離）及び帯域ＸＩＩ（０．７ＧＨｚ／３０ＭＨｚ）及び帯域ＶＩＩ（２．５ＧＨｚ／１２０ＭＨｚ）を含んだほとんどのＬＴＥ／ＦＤＤ帯域において２０ＭＨｚまでのチャンネル帯域幅に対して−１６２ｄＢｃ／ＨｚまでＣＮＲの減少を実現するかもしれない。さらに、同一の送信機が、レガシーＷＣＤＭＡのＦＤＤシナリオにおいて使用されてもよく、たとえば５．５ＧＨｚキャリア周波数までの標準に基づいたガウス最小シフトキーイング（ＧＭＳＫ）及び直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）などの他の帯域／変調方式とともに使用することができる。

当該送信機は、ＤＡＣのエイリアス及び帯域外量子化ノイズを除去するために柔軟性のある３次のトランスインピーダンスローパスフィルタを用いてもよい。このケースにおいて、ベースバンド電圧を前置電力増幅器（ＰＰＡ）の入力キャパシタに高域変換（アップコンバート）する受動ミキサを当該ＴＩＬＰＦの後段に設けても良い。異なる電力増幅器と接続することを容易とするために、１ＧＨｚ及び２ＧＨｚを中心周波数とする２個のオンチップバランを当該送信機内に集積化してもよく、広帯域差動出力は、当該送信周波数範囲を拡張させる。

当該ＴＩＬＰＦが、トランスインピーダンス利得及び帯域幅の独立したプログラミングを提供する柔軟性のあるトウ・トーマス（Ｔｏｗ−Ｔｈｏｍａｓ）トポロジーに基づいてもよい一方で、直交電圧サンプリングミキサは、低ノイズの２５％デューティーサイクルのＬＯドライバを用いて高域周波数変換を受動的に実行する。

フィルタリング及びミキシングステージは、すべての必要とされるＲＦ範囲において電力消費量を最小に維持する間、ＣＮＲへの影響を制限するように設計してもよい。ベースバンドにおいて、制限された電力消費量を用いて−１８０ｄＢＶ／Ｈｚより低い帯域外ノイズを実現するために、追加的な受動フィルタリングステージを、当該ＴＩＬＰＦの後段に追加してもよい。

上記の実施例において、異なる帯域にわたって良好なＣＮＲ及び十分な出力電力が、上述したように周波数調節可能な受動ポール装置を用いて実現することができる。しかしながら、受動ミキサの損失ひいては送信機最大周波数の範囲を最終的に決定する正しい抵抗ポール（ＲＰ）値を選択する場合において、特別な注意を必要とする。選択された帯域が、より低いＲＦ周波数において４８ＭＨｚよりも低い送受信周波数オフセットを予測するとき、低いカットオフ及び大きいＲＰ値はオプションとなる。一方、広いチャンネル帯域幅及び高いＲＦ周波数を必要とするとき、ＲＰはできる限り小さくする必要がある。

図６及び図７を参照して上述したように、当該ＲＰアレイのスイッチは、前のフィルタリングステージから生成された複数のフィードバックループの内側で閉じられる。ある抵抗素子を動作させるために、受動フィルタ装置におけるスイッチであって受動スイッチがオン状態にあるとき、対応するフィードバックループは、フィードバックスイッチにより選択される。従って、能動的かつ受動的なスイッチの非線形抵抗は、当該ＴＩＬＰＦのオープンループ利得で除算されてその歪みに対するそれらの寄与を無視できるようにする。全体的な受動ポールの帯域幅は、線形性を犠牲とすることなしに約７ＭＨｚから５０ＭＨｚまで変化させることができる。４０Ωと低い抵抗素子値を効率的に駆動するために、電力消費量を線形性と交換することができるＡＢ級の低電圧オペアンプのトポロジーが、必要に応じて実施される。

ＰＰＡは、プログラム可能な中心周波数を有する２個のオンチップバランが搭載されたカスコード接続された共通ソース差動増幅器により構成されてもよい。差動広帯域出力が、周波数範囲を拡張させるように提供されてもよい。当該増幅器トランジスタは、薄い酸化物のカスコードトランジスタによりオンまたはオフすることができる２進数のスケール単位で分割してもよい。低価格のものでは、追加的な利得ステップが、正しい出力または電力供給のいずれかに対してカスコード出力電流をダンピングすることにより得られる。全体としては、当該ＰＰＡの利得範囲は、１１個の６ｄＢの粗いステップにおいて実現される６０ｄＢである。１ｄＢより小さい利得制御を実現するためには、精細なチューニングがまた利用可能である。

最先端の表面弾性波なし（ＳＡＷ−ｌｅｓｓ）のセルラー送信機との比較が、ＷＣＤＭＡの帯域１に対して以下の表１に示される。本発明に係る送信機は、非常に柔軟性があるが、専用の送信機と比較すると、パフォーマンスは劣っていないということを、この表が実証している。

表１において、‘Ｆ’は、本発明に係る送信機装置を示す。他のものは、上述したような従来技術文献において説明された装置を示す。

‘Ａ’は、非特許文献３を示す。

‘Ｂ’は、非特許文献４を示す。

‘Ｃ’は、非特許文献５を示す。

‘Ｄ’は、非特許文献６を示す。

‘Ｅ’は、非特許文献８を示し、ここで、ステージ間ＳＡＷフィルタなしの動作のためにアーキテキチャが形成された９０ｎｍＣＭＯＳのＴＸパスが説明され、ここで、当該ＳＡＷの除去戦略が純粋に低ノイズ設計手法であるが、当該アーキテクチャがいまだにバッテリからの５０ｍＡのＴＸ電流ドレインを重み付けしたＤＧ．０９を実現する。受動的な交互配置（インターリーブ）されたスイッチングミキサにデジタル制御を加えることの組み合わせは、２ｄＢｍでの２％のＥＶＭ及び−７８ｄＢｍでの４．２％のＥＶＭを可能にする。

Claims (6)

1. 入力信号（３６０，３６２，３６４）を受信するように接続された能動フィルタ／増幅器装置（３１０；４１０，４１５；５２０）と、
   前記能動フィルタ／増幅器装置（３１０；４１０，４１５；５２０）の出力信号を受信するように接続された受動フィルタリング装置（３２０；４３０，４３５；５３０）と、
   前記受動フィルタリング装置（３２０；４３０，４３５；５３０）を前記能動フィルタ／増幅器装置（３１０；４１０，４１５；５２０）の前記入力信号（３６０，３６２，３６４）に接続する少なくとも１つのフィードバックループ（３４０，３５０；４６０，４６５，４８０，４８５；５７０，５７５，５８０，５８５，５９０，５９５）とを備えた送信機回路（３００；４００；５００）において、
   前記各フィードバックループ（３４０，３５０；４６０，４６５，４８０，４８５；５７０，５７５，５８０，５８５，５９０，５９５）は、フィードバックループ抵抗素子（３４５，３５５；４７０，４７５，４９０，４９５；５７１，５７６，５８１，５８６，５９１，５９６）を含み、
   前記受動フィルタリング装置（３２０；４３０，４３５；５３０）は、少なくとも１つのスイッチ可能な抵抗素子（３２２，３２４；５３２，５３４，５３６，５３８，５４０，５４２，５４４，５４６，５４８，５５０，５５２，５５４，５５６，５５８，５６０，５６２，５６４，５６６）を備え、前記フィードバックループ（３４０，３５０；４６０，４６５，４８０，４８５；５７０，５７５，５８０，５８５，５９０，５９５）は、前記受動フィルタリング装置（３２０；４３０，４３５；５３０）からタップされており、
   前記受動フィルタリング装置（３２０；４３０，４３５；５３０）における前記抵抗素子（３２２，３２４；５３２，５３４，５３６，５３８，５４０，５４２，５４４，５４６，５４８，５５０，５５２，５５４，５５６，５５８，５６０，５６２，５６４，５６６）は、前記抵抗素子（３２２，３２４；５３２，５３４，５３６，５３８，５４０，５４２，５４４，５４６，５４８，５５０，５５２，５５４，５５６，５５８，５６０，５６２，５６４，５６６）間に接続されたキャパシタンス素子（３２６；５６８）を用いて受動ポール装置を形成することを特徴とする送信機回路（３００；４００；５００）。
2. 前記受動フィルタリング装置（５３０）は、スイッチ可能な抵抗素子（５３２，５３４，５３６，５３８，５４０，５４２，５４４，５４６，５４８，５５０，５５２，５５４，５５６，５５８，５６０，５６２，５６４，５６６）のアレイを備え、前記キャパシタンス素子（５６８）は、前記アレイにおけるすべてのスイッチ可能な抵抗素子（５３２，５３４，５３６，５３８，５４０，５４２，５４４，５４６，５４８，５５０，５５２，５５４，５５６，５５８，５６０，５６２，５６４，５６６）と接続されて、能動抵抗素子を用いて前記受動ポール装置を形成することを特徴とする請求項１記載の送信機回路。
3. 前記各フィードバックループ抵抗素子（３４５，３５５；４７０，４７５，４９０，４９５；５７１，５７６，５８１，５８６，５９１，５９６）は、スイッチ可能な抵抗素子を備えることを特徴とする請求項１または２記載の送信機回路。
4. 前記各スイッチ可能な抵抗素子（３４５，３５５；４７０，４７５，４９０，４９５；５３２，５３４，５３６，５３８，５４０，５４２，５４４，５４６，５４８，５５０，５５２，５５４，５５６，５５８，５６０，５６２，５６４，５６６，５７１，５７６，５８１，５８６，５９１，５９６）は、スイッチ素子（５３４，５４０，５４８，５５２，５５８，５６６，５７４，５７９，５８４，５８９，５９４，５９９）及び少なくとも１つの抵抗素子（５３２，５３６，５３８，５４２，５４４，５４６，５５０，５５４，５５６，５６０，５６２，５６４，５７４，５７９，５８４，５８９，５９４，５９９）を備えることを特徴とする請求項２または３記載の送信機回路。
5. 前記送信機回路は、送受信機回路の一部を形成することを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか１つ記載の送信機回路。
6. 集積回路は、請求項５記載の送受信機を含むことを特徴とする集積回路。

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