JP2012253401A - 受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力が小さな受信装置を提供する。
【解決手段】この受信装置は、所望の高周波信号と同じ周波数のローカル信号を生成し、そのローカル信号と高周波信号とをミキサ回路１１で混合し、ミキサ回路１１の出力信号φ１１の直流オフセット電圧Ｖｏｆが参照電圧を超えた場合に受信データの生成に関連する部分を活性化させる。したがって、所望の高周波信号が送信されて来た場合のみ受信データに関連する部分を活性化させることができ、従来よりも消費電力が小さくて済む。
【選択図】図１

Description

この発明は受信装置に関し、特に、高周波信号を受信する受信装置に関する。

従来の受信装置としては、高周波信号を検波する検波回路と、高周波信号を受信する受信回路とを備えたものがある。この受信装置では、高周波信号が送信されて来るのを待機する期間は検波回路のみを活性化させ、所望の高周波信号が送信されて来た期間だけ受信回路を活性化させることにより、消費電力の低減化を図っている（たとえば、特許文献１参照）。

また、受信回路を備えた送受信端末において、送受信端末と基地局の間の距離が短い場合は受信回路の消費電力を小さくして受信能力を低下させ、送受信端末と基地局の間の距離が長い場合は受信回路の消費電力を大きくして受信能力を高めるものもある（たとえば、特許文献２参照）。

特開２００２−３３６７３号公報 特開昭６３−２６０２２８号公報

しかし、従来の受信装置では、所望の高周波信号の周波数に近い周波数の他の高周波信号が送信されて来た場合でも、その高周波信号が検波されて受信回路が活性化されていたので、消費電力は依然として大きかった。

それゆえに、この発明の主たる目的は、消費電力が小さな受信装置を提供することである。

この発明に係る受信装置は、所望の高周波信号が送信されて来るのを低消費電力状態で待機する低電力モード時は、所望の高周波信号と同じ周波数のローカル信号を生成し、所望の高周波信号を受信する受信モード時は、所望の高周波信号をダウンコンバートするためのローカル信号を生成するローカル信号生成回路と、送信されて来た高周波信号とローカル信号生成回路で生成されたローカル信号とを混合するミキサ回路と、低電力モード時に活性化され、ミキサ回路の出力信号の直流オフセット電圧を検出し、検出した直流オフセット電圧が予め定められた参照電圧を超えた場合に直流検出信号を出力する直流検出回路と、受信モード時に活性化され、ミキサ回路の出力信号に基いて受信データを生成する受信データ生成回路と、直流検出信号に応答して受信装置を低電力モードから受信モードに切換える制御回路とを備えたものである。

この発明に係る受信装置では、所望の高周波信号と同じ周波数のローカル信号を生成し、そのローカル信号と高周波信号とをミキサ回路で混合し、ミキサ回路の出力信号の直流オフセット電圧が参照電圧を超えた場合に受信データ生成回路を活性化させる。したがって、所望の高周波信号が送信されて来た場合のみ受信データ生成回路を活性化させることができ、従来よりも消費電力が小さくて済む。

この発明の実施の形態１による通信装置の構成を示すブロック図である。 図１で示した通信装置に関連する高周波信号を説明するための図である。 図１に示した直流検出部の構成を示す回路ブロック図である。 図３に示したＬＰＦの構成を示す回路図である。 図１に示した起動信号生成部の構成を示す回路ブロック図である。 図１に示した通信装置の動作を示すフローチャートである。 図１に示した半導体チップのうちの低電力モード時に活性化される部分を示すブロック図である。 図１に示した半導体チップのうちの受信モード時に活性化される部分を示すブロック図である。 図１に示した通信装置における動作モードおよび平均電流値を示すタイムチャートである。 実施の形態１の変更例を示すタイムチャートである。 実施の形態１による通信装置の問題点を説明するための図である。 実施の形態１による通信装置の問題点を説明するための他の図である。 この発明の実施の形態２による通信装置の起動信号生成部の構成を示す回路ブロック図である。

［実施の形態１］
本発明の実施の形態１による通信装置は、図１に示すように、アンテナ１、平衡-不平衡変換器（ＢＡＬＵＮ）２、半導体チップ３、およびＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）６を備える。この通信装置は、たとえば、テレビ受信機のような家庭電化製品のリモートコントロール部に設けられる。

アンテナ１は、高周波信号（電波）を送信および受信するために用いられる。平衡-不平衡変換器２は、アンテナ１からの不平衡信号を平衡信号に変換して半導体チップ３に与えるとともに、半導体チップ３からの平衡信号を不平衡信号に変換してアンテナ１に与える。

半導体チップ３は、ＲＦＩＣ（Radio Frequency integrated Circuit）であって、アンテナ１から平衡−不平衡変換器２を介して与えられた高周波信号を受信データに復調してＣＰＵ６に供給する。また、半導体チップ３は、ＣＰＵ６から与えられた送信データを高周波信号に変換し、その高周波信号を平衡−不平衡変換器２を介してアンテナに供給する。ＣＰＵ６は、半導体チップ３とデータの授受を行なう。なお、ＣＰＵ６も半導体チップ３内に設けられてもよい。

ここで、この通信装置に関連する高周波信号について説明する。図２は、ＺｉｇＢｅｅ（ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格）のＣＨ（channel）と、ＷＬＡＮ（Wireless Local Area Network）（ＩＥＥＥ８０２．１１規格）のＣＨとの関係を示す図である。

図２において、ＺｉｇＢｅｅでは、２４０５ＭＨｚ〜２４８０ＭＨｚの周波数帯域において、５ＭＨ間隔で１６のＣＨ１１〜ＣＨ２６が設けられている。各ＣＨの周波数帯域は、２ＭＨｚであり、他のＣＨの周波数帯域と重なっていない。一方、ＷＬＡＮでは、２４１２ＭＨｚ〜２４７２ＭＨｚの周波数帯域において、５ＭＨｚ間隔で１４のＣＨ１〜ＣＨ１４が設けられている。各ＣＨの周波数帯域は、１６ＭＨｚ以上であり、他のＣＨの周波数帯域と重なっている。

ＺｉｇＢｅｅを家庭電化製品に向けた仕様であるＲＦ４ＣＥでは、ＷＬＡＮがＣＨ１，ＣＨ６，ＣＨ１１を占有していたとしても、それらとＺｉｇＢｅｅのＣＨ１５，ＣＨ２０，ＣＨ２５とが重ならないことから、混信をさけるためにＣＨ１５，ＣＨ２０，ＣＨ２５の利用を進めている。

仮にＷＬＡＮがＣＨ１，ＣＨ６，ＣＨ１１以外で使用されていた場合でも、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance）を採用しており、ＣＨ周波数での通信路内に他の電波が出ていないことを確認してから送信を始めるので、混信は回避される。

本実施の形態１の通信装置では、ＺｉｇＢｅｅのＣＨ１５（２４２５ＭＨｚ），ＣＨ２０（２４５０ＭＨｚ），ＣＨ２５（２４７５ＭＨｚ）のうちのいずれか１つの電波が使用されるものとする。また、受信側の通信装置では、ＣＨ１５，ＣＨ２０，ＣＨ２５のうちのどのＣＨの電波が送信されてくるかまでは分からないものとする。

図１に戻って、半導体チップ３は、アナログＲＦ部４とデジタルＢＢ（Baseband）部５を備える。アナログＲＦ部４は、ＬＮＡ(Low Noise Amplifier：低雑音増幅器)１０、ミキサ回路１１，１２、ＰＬＬ(Phase Locked Loop：位相同期ループ)回路１３、９０度位相器１４、ＰＧＡ（Programmable Gain Amplifier）／ＢＰＦ（Band-pass filter）部１５、ＡＤ変換機（ＡＤＣ：Analog to Digital Converter）１６、直流検出部（ＤＥＴ）１７、起動信号生成部１８、およびＲＦ送信部１９を含む。

デジタルＢＢ部５は、ＲＦ制御部２０、ＭＯＤＥＭ部２１、ＭＡＣ（Media Access Control）部２５、およびインターフェイス部（Ｉ／Ｆ）２６を含む。ＭＯＤＥＭ部２１は、ＡＧＣ（Auto Gain Control）制御部２２、復調部２３、および変調部２４を含む。

また、半導体チップ３は、所望の高周波信号が送信されて来るのを低消費電力状態で待機する低電力モードと、所望の高周波信号を受信する受信モードとを有する。

ＬＮＡ１０は、アンテナ１から平衡−不平衡変換器２を介して与えられた高周波信号を増幅してミキサ回路１１，１２に与える。ＰＬＬ回路１３は、低電力モード時は、所望の高周波信号と同じ周波数のローカル信号を生成し、受信モード時は、所望の高周波信号をダウンコンバートするためのローカル信号を生成する。

具体的にはＰＬＬ回路１３は、低電力モード時は、ＺｉｇＢｅｅのＣＨ１５（２４２５ＭＨｚ），ＣＨ２０（２４５０ＭＨｚ），ＣＨ２５（２４７５ＭＨｚ）と同じ周波数（２４２５ＭＨｚ，２４５０ＭＨｚ，２４７５ＭＨｚ）のローカル信号を一定周期で順次生成する。

また、ＰＬＬ回路１３は、受信モード時は、低電力モード時に検出されたＣＨの高周波信号をダウンコンバートするために必要な周波数のローカル信号を生成する。ＣＨ１５，ＣＨ２０，ＣＨ２５の電波をダウンコンバートするために必要なローカル信号の周波数は、それぞれ２４２３ＭＨｚ、２４４８ＭＨｚ，２４７３ＭＨｚである。ローカル信号は、ミキサ回路１１と９０度位相器１４に与えられる。９０度位相器１４は、ＰＬＬ回路１３で生成されたローカル信号の位相を９０度遅延させてミキサ回路１２に与える。

ミキサ回路１１は、ＬＮＡ１０からの高周波信号とＰＬＬ回路１３からのローカル信号を混合する。ミキサ回路１２は、ＬＮＡ１０からの高周波信号と９０度位相器１４からのローカル信号を混合する。

低電力モード時において、ローカル信号の周波数と、ＬＮＡ１０からの高周波信号の周波数とが一致した場合、ミキサ回路１１，１２の出力信号に、いわゆるＤＣ（direct-current）オフセット電圧Ｖｏｆが現れる。すなわち、高周波信号の振幅をＡとし、その周波数をｆとし、時間をｔとすると、高周波信号は数式Ａｃｏｓ（２πｆｔ）で表わされる。また、ローカル信号の振幅をＢとすると、ローカル信号は数式Ｂｃｏｓ（２πｆｔ）で表わされる。

ミキサ回路１１，１２の各々では、高周波信号とローカル信号とが乗算される。したがって、ミキサ回路１１，１２の各々の出力信号は、数式Ａｃｏｓ２πｆｔ×Ｂｃｏｓ２πｆｔ＝（ＡＢ／２）×｛１−ｃｏｓ（２πｆｔ）｝で表わされる。ここで、第１項目のＡＢ／２は、ＤＣオフセット電圧Ｖｏｆとなる。また、第２項目の（ＡＢ／２）ｃｏｓ（２πｆｔ）は、高周波数成分であり、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）で除去することが可能である。ＤＣオフセット電圧Ｖｏｆは、直流検出部１７で検出される。

受信モード時では、ローカル信号の周波数は、低電力モード時に検出された高周波信号の周波数よりも予め定められた周波数だけ低く設定される。この場合、ミキサ回路１１は、高周波信号の周波数をダウンコンバートし、信号Ｉ，ＩＢを生成する。また、ミキサ回路１２は、高周波信号の周波数をダウンコンバートし、信号Ｑ，ＱＢを生成する。信号Ｉ，ＩＢ，Ｑ，ＱＢの各々の周波数は、高周波信号の周波数とローカル信号の周波数の差の周波数となる。

ＰＧＡ／ＢＰＦ部１５は、ＰＧＡ信号によって制御されて信号Ｉ，Ｑを所定の信号レベルに増幅し、不要な周波数成分を除去する。ＡＤ変換器１６は、ＰＧＡ／ＢＰＦ部１５の出力信号をデジタル信号に変換する。

直流検出部１７は、低電力モード時に、ミキサ１１の出力信号φ１１（受信モード時では信号Ｉ）からＤＣオフセット電圧Ｖｏｆを抽出して増幅する。すなわち、直流検出部１７は、図３に示すように、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）３０および直流増幅器３１を含む。ＬＰＦ３０は、図４に示すように、直流入力ノードＮ３０、信号入力ノードＮ３１、出力ノードＮ３２、抵抗素子３２，３４、ダイオード３３、およびキャパシタ３５を含む。抵抗素子３２は、ノードＮ３０，Ｎ３１間に接続される。ダイオード３３のアノードはノードＮ３１に接続され、そのカソードはノードＮ３２に接続される。抵抗素子３４は、ダイオード３３のカソードと接地電圧ＶＳＳのラインとの間に接続される。キャパシタ３５は、抵抗素子３４に並列接続される。

ノードＮ３０には、直流電圧ＶＡ（たとえば０．５〜０．６Ｖ）が印加され、信号φ１１の直流成分に直流電圧ＶＡが加算される。これは、ダイオード３３のアノードを０．８Ｖ以上にしてダイオード３３をオンさせるためである。信号φ１１のうちの交流成分はＬＰＦ３０で除去され、キャパシタ３５はＤＣオフセット電圧Ｖｏｆに充電される。ＤＣオフセット電圧Ｖｏｆは、直流増幅器３１で増幅されて直流電圧Ｖ１７となる。

起動信号生成部１８は、直流検出部１７の出力電圧Ｖ１７が所定のしきい値電圧を所定時間だけ越えた場合に、起動信号φＤＥを非活性化レベルの「Ｌ」レベルから活性化レベルの「Ｈ」レベルに立ち上げられる。

すなわち、起動信号生成部１８は、図５に示すように、ＡＮＤゲート３６およびカウンタ３７を含む。ＡＮＤゲート３６は、直流検出部１７の出力電圧Ｖ１７とクロック信号ＣＬＫとを受け、直流電圧Ｖ１７が所定のしきい値電圧を超えた場合はクロック信号ＣＬＫを通過させ、直流電圧Ｖ１７が所定のしきい値電圧よりも低い場合はクロック信号ＣＬＫを遮断し、「Ｌ」レベルの信号を出力する。カウンタ３７は、ＡＮＤゲート３６を通過したクロック信号ＣＬＫのパルス数をカウントし、そのカウント値が所定値を超えた場合に起動信号φＤＥを非活性化レベルの「Ｌ」レベルから活性化レベルの「Ｈ」レベルに立ち上げる。

なお、ＺｉｇＢｅｅでは、−８５ｄＢｍまでの高周波信号を受信できることを規定しているので、アンテナ１で受信された高周波信号は、振幅が１８μＶ程度の微小な信号である。その高周波信号は、利得が２０ｄＢ〜２５ｄＢであるＬＮＡ１０で増幅されて、振幅が１７８μＶ程度の信号となる。ローカル信号の振幅を０．３Ｖとすると、ＤＣオフセット電圧ＶｏｆはＶｏｆ＝ＡＢ／２＝１７８μ×０．３／２＝２６．７μＶとなる。また、高周波信号が−６０ｄＢｍ（振幅０．３ｍＶ）であった場合には、ＬＮＡ１０によって３ｍＶに増幅され、ＤＣオフセット電圧Ｖｏｆは４５０μＶとなる。いずれにしても、ＤＣオフセット電圧Ｖｏｆは微小電圧となる。

このため、直流検出部１７には、微小なＤＣオフセット電圧Ｖｏｆを検出可能なレベルにするための増幅器３１が設けられる。増幅器３１は、ＤＣオフセット電圧Ｖｏｆを、後段の起動信号生成部１８で処理可能な数１０ｍＶ程度のレベルに引き上げる。増幅器３１は、一般に知られているオペアンプ形式のものでもよいし、コッククロフト・ウォルトン回路を用いたものでもよいし、トランス（相互インダクタ）を用いたものでもよい。また、増幅器３１は、ＰＧＡ／ＢＰＦ部１５に含まれる増幅回路を流用したものでもよい。

また、ＤＣオフセット電圧は、一般に、高周波信号が無くてもミキサ回路１１，１２のトランジスタのミスマッチやＬＯリークからも数ｍＶ程度発生する。したがって、高周波信号が有る状態でのＤＣオフセット電圧と高周波信号が無い状態でのＤＣオフセット電圧との差の電圧をＤＣオフセット電圧Ｖｏｆとするとよい。

また、通信装置が使用される環境においてノイズ発生の懸念がない場合には、直流電圧Ｖ１７のレベルの大小を判定するコンパレータのみで起動信号生成部１８を構成してもよい。

図１に戻って、ＲＦ送信部１９は、送信モード時に、デジタルＢＢ部５からの送信データを高周波信号に変換し、その高周波信号を平衡−不平衡変換器２を介してアンテナ１に与える。ＲＦ制御部２０は、アナログＲＦ部４と、ＭＯＤＥＭ部２１およびＭＡＣ部２５と間で信号の授受を行なう。

ＭＯＤＥＭ部２１の復調部２３は、受信モード時に、ＡＤ変換器１６からＲＦ制御部２０を介して与えられたデジタル信号を受信データに変換してＭＡＣ部２５に与える。ＡＧＣ制御部２２は、低電力モード時には、ＬＮＡ１０およびＰＧＡ／ＢＰＦ部１５の各々のゲインを最大レベルに設定する。また、ＡＧＣ制御部２２は、受信モード時は、復調部２３の信号に基いて受信電波のレベルを検出し、受信電波のレベルが所定レベルになるように、ＬＮＡ１０およびＰＧＡ／ＢＰＦ部１５の各々のゲインを制御する。変調部２４は、送信モード時に、送信データをＲＦ制御部２０を介してＲＦ送信部１９に与える。

ＭＡＣ部２５は、ＣＰＵ６からインターフェース部２６を介して与えられた通信コマンドおよびデータを、物理層（ＰＨＹ：physical layer）に対する命令およびデータに変換する。逆にＭＡＣ部２５は、物理層から与えられた命令およびデータを通信コマンドおよびデータに変換し、インターフェース部２６を介してＣＰＵ６に与える。また、ＭＡＣ部２５は、起動信号φＤＥが非活性化レベルの「Ｌ」レベルから活性化レベルの「Ｈ」レベルにされたことに応じて活性化され、半導体チップ３を低電力モードから受信モードに切換える。

インターフェース部２６は、ＭＡＣ部２５とＣＰＵ６の間で信号を授受する。インターフェース部２６では、ＳＰＩ(Serial Peripheral Interface)方式、ＳＣＩ（Serial Communication Interface）方式などが採用される。

図６は、半導体チップ３の受信時の動作を示すフローチャートである。ステップＳ１では、ＣＰＵ６によって種々の初期設定が行なわれる。ステップＳ２では、半導体チップ３は低電力モードで待機する。低電力モードでは、図７に示すように、ＬＮＡ１０、ミキサ回路１１，１２、ＰＬＬ回路１３、９０度位相器１４、直流検出部１７、起動信号生成部１８、およびＲＦ制御部２０と、ＭＡＣ部２５の一部である制御部２５ａとに電源電圧が供給され、他の部分への電源電圧の供給は停止される。

低電力モードでは、ＰＬＬ回路１３は、ＣＨ１５の周波数（２４２５ＭＨｚ）と同じ周波数のローカル信号、ＣＨ２０の周波数（２４５０ＭＨｚ）と同じ周波数のローカル信号、ＣＨ２５の周波数（２４７５ＭＨｚ）と同じ周波数のローカル信号を順次生成する。ミキサ回路１１，１２は、ローカル信号と送信されて来た高周波信号とを混合する。

ステップＳ３では、ＭＡＣ部２５の制御部２５ａは、受信すべき電波が来たか否かを判定する。すなわち、直流検出部１７は、ミキサ回路１１の出力信号からＤＣオフセット電圧Ｖｏｆを抽出し、そのＤＣオフセット電圧Ｖｏｆを増幅して直流電圧Ｖ１７を生成する。起動信号生成部１８は、直流電圧Ｖ１７が所定のしきい値電圧を所定時間超えた場合に起動信号φＤＥを非活性化レベルの「Ｌ」レベルから活性化レベルの「Ｈ」レベルに立ち上げる。起動信号φＤＥが「Ｈ」レベルに立ち上げられた場合、ＭＡＣ部２５の制御部２５ａは、受信すべき電波が来たと判定する。受信すべき電波が来ない場合はステップＳ２，３を繰り返し、受信すべき電波が来た場合はステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、受信用の回路を起動する。すなわち、制御部２５ａは、起動信号φＤＥが「Ｈ」レベルにされた場合、ＭＡＣ部２５全体の電源をオンする。電源がオンされたＭＡＣ部２５は、図８に示すように、直流検出部１７および起動信号生成部１８の電源をオフし、ＰＧＡ／ＢＰＦ部１５、ＡＤ変換器１６、ＡＧＣ制御部２２、復調部２３、およびインターフェース部２６の電源をオンする。ＲＦ送信部１９および変調部２４の電源はオフ状態に維持される。電源がオンされた部分には電源電圧が供給され、電源がオフされた部分には電源電圧の供給が停止される。電源電圧が供給された部分は活性化され、電源電圧の供給が停止された部分は非活性化される。

ステップＳ５では、ＭＡＣ部２５は変調部２４およびＲＦ送信部１９を用いて高周波信号の再送を要求する。このとき、高周波信号の周波数は、起動信号φＤＥが「Ｈ」レベルに立ち上げられたときに受信した高周波信号の周波数に設定される。ステップＳ６では送信されて来た高周波信号の受信を開始し、ステップＳ７では受信動作を終了する。ステップＳ８ではタイマをリセットしてカウント（計時）を開始し、ステップＳ９では、間欠モードで待機する。間欠モードでは、受信用の回路は間欠的に活性化される。

間欠モードを行なうのは、仮に受信モードから直ぐに低電力モードに戻った場合、回路の起動が繰り返されて通信装置の使用者が「もどかしさ」を感じるようになるので、そのような事態を回避するためである。ステップＳ１０では、電波が来たか否かを判定し、電波が来た場合はステップＳ６に戻って受信を開始し、電波が来ない場合はステップＳ１１に進む。ステップＳ１１では、一定期間が経過したか否かを判定し、経過していない場合はステップＳ９に戻って間欠モードを継続し、経過した場合はステップＳ２に戻って低電力モードで待機する。

なお、ステップＳ１１における一定期間とは、通信装置がテレビ受信機のリモートコントロール部に設けられた場合では、たとえば１５分に設定される。これは、テレビ番組では１５分毎にコマーシャルが入るので、１５分の間にテレビチャネルを変更するなどの操作が行なわれることが予想されるからである。また、テレビ番組を連続して見る時間帯では、２時間〜３時間に設定してもよい。また、低電力モードと間欠モードのどちらかを選択して使い続けることができるようにしてもよい。

図９は、半導体チップ３で消費される電流の単位時間当たりの平均電流値の時間変化を示すタイムチャートである。図９において、時刻ｔ０〜ｔ１では半導体チップ３は低電力モードに設定されて図７で示した回路部分のみが活性化され、平均電流値は比較的低い値Ｉ１に維持される。時刻ｔ１〜ｔ２では、半導体チップ３は受信モードに設定されて図８で示した回路部分が活性化され、平均電流値はＩ１よりも大きな値Ｉ２になる。

時刻ｔ２〜ｔ３では、半導体チップ３は間欠モードに設定され、図８で示した回路部分が間欠的に活性化される。間欠モードでは、図８で示した回路部分が活性化された期間では平均電流値は受信モード時の平均電流値と同じ値Ｉ２になる。また、受信用の回路が非活性化された期間では、平均電流値はＩ１よりも小さな値Ｉ０となる。この平均電流値Ｉ０は、間欠モード時における活性化／非活性化を制御するタイマの消費電流値、非活性化された回路部分におけるリーク電流などを含む。時刻ｔ３以降は、半導体チップ３は再び低電力モードに設定される。低電力モード時における平均電流値は、間欠モード時における平均電流値よりも小さい。

この実施の形態１では、受信対象の高周波信号と同じ周波数のローカル信号を生成し、そのローカル信号と送信されて来た高周波信号とをミキサ回路１１で混合し、ミキサ回路１１の出力信号φ１１の直流オフセット電圧Ｖｏｆが所定の参照電圧を越えた場合に、低電力モードから受信モードに移行する。したがって、受信対象の高周波信号が送信されて来た場合のみＤＣオフセット電圧Ｖｏｆが発生するので、２．４ＧＨｚ帯の他の高周波信号が送信されてくる度に受信回路が活性化されることを回避することができ、消費電力の低減化を図ることができる。

また、直流オフセット電圧Ｖｏｆが所定時間以上継続して発生した場合のみ低電力モードから受信モードに移行するので、受信対象の高周波信号と同じ周波数のノイズがパルス的に発生した場合でも、ノイズによって誤動作が生じることはない。

また、受信モードが終了してから所定時間は低電力モードの代わりに間欠モードを行なうので、低電力モードにおける回路起動、再送、受信処理がユーザに「もどかしさ」を感じさせるのを回避することができる。

また、ＬＮＡ１０、ミキサ回路１１，１２、ＰＬＬ回路１３などの従来の受信回路を利用し、専用のアンテナや検波回路を使用しないので、チップ面積の増大、部品の高コスト化を最小限に抑制することができる。

なお、この実施の形態１では、低電力モードを連続的に行なったが、図１０に示すように、低電力モードを間欠的に行なってもよい。この変更例では、消費電流をさらに低減化することができる。

また、低電力モード時に３つのＣＨ１５，ＣＨ２０，ＣＨ２５の周波数のローカル信号を順次生成したが、使用されるＣＨが予め定められている場合は、そのＣＨの周波数のローカル信号のみを生成してもよい。また、ＺｉｇＢｅｅの１６のＣＨ１１〜ＣＨ２６の周波数のローカル信号の全てを順次生成してもよいし、ＺｉｇＢｅｅの１６のＣＨ１１〜ＣＨ２６のうちの選択された複数（２つまたは４〜１５個のＣＨの周波数のローカル信号を順次生成してもよい。

また、ミキサ回路１１で生成された信号Ｉ，ＩＢ，Ｑ，ＱＢのうちの信号ＩのＤＣオフセット電圧Ｖｏｆを検出したが、他の信号ＩＳ，Ｑ，ＱＢのＤＣオフセット電圧を検出してもよい。また、位相が１８０度異なる信号（たとえばＩとＩＢ）の差動信号のＤＣオフセット電圧を検出してもよい。この場合は、ＤＣオフセット電圧のレベルが大きくなり、検出し易くなる。

［実施の形態２］
ＷＬＡＮでは、ＦＨ（Frequency-Hopping；周波数ホッピング）方式、またはＤＳ（Direct Sequence：直接シーケンス）方式が採用されており、各ＣＨは１６ＭＨｚ以上の周波数帯域を有する。したがって、低電力モードでは、ローカル信号とＺｉｇＢｅｅの高周波信号との乗算によってＤＣオフセット電圧が発生するだけでなく、ローカル信号とＷＬＡＮの高周波信号との乗算によってもＤＣオフセット電圧が発生し、ＤＣオフセット電圧が発生する度に受信モードに切換えられ、消費電力が高くなる懸念がある。この実施の形態２では、この問題の解決が図られる。

図１１は、ＺｉｇＢｅｅのＣＨとＷＬＡＮのＣＨとの関係を示す図である。図２でも説明したが、ＺｉｇＢｅｅでは、２４０５ＭＨｚ〜２４８０ＭＨｚの周波数帯域において、５ＭＨ間隔で１６のＣＨ１１〜ＣＨ２６が設けられている。各ＣＨの周波数帯域は２ＭＨｚである。各ＣＨの周波数帯域は、他のＣＨの周波数帯域と重なっていない。一方、ＷＬＡＮでは、２４１２ＭＨｚ〜２４７２ＭＨｚの周波数帯域において、５ＭＨｚ間隔で１４のＣＨ１〜ＣＨ１４が設けれている。各ＣＨの周波数帯域は１６ＭＨｚ以上である。各ＣＨの周波数帯域は、他のＣＨの周波数帯域と重なっている。

ＷＬＡＮの各ＣＨは、ＺｉｇＢｅｅの４つのＣＨと重なる。たとえば、ＷＬＡＮのＣＨ１（２４０４〜２４２０ＭＨｚ）は、ＺｉｇＢｅｅのＣＨ１１（２４０５ＭＨｚ）、ＣＨ１２（２４１０ＭＨｚ）、ＣＨ１３（２４１５ＭＨｚ）、およびＣＨ１４（２４０５ＭＨｚ）と重なる。

また図１２は、ＷＬＡＮの各ＣＨの最低周波数Ｆminおよび最高周波数ＦmaxとＺｉｇＢｅｅの各ＣＨの中心周波数Ｆ０との大小関係を例示する図である。ＺｉｇＢｅｅのＣＨ数はＣＨ１１〜ＣＨ２６までの１６ＣＨであり、ＷＬＡＮのＣＨ数は１３ＣＨまたは１４ＣＨあるが、図１２では、ＺｉｇＢｅｅのＣＨ１１〜ＣＨ１８と、ＷＬＡＮのＣＨ１〜ＣＨ４を例示した。図１２において、ＺｉｇＢｅｅのＣＨとＷＬＡＮのＣＨのＦminとの交差部には、ＷＬＡＮのＣＨのＦminとＺｉｇＢｅｅのＣＨのＦ０との差の周波数Ｆmin−Ｆ０を記載している。

また、ＺｉｇＢｅｅのＣＨとＷＬＡＮのＣＨのＦmaxとの交差部には、ＷＬＡＮのＣＨのＦmaxとＺｉｇＢｅｅのＣＨのＦ０との差の周波数Ｆmax−Ｆ０を記載している。Ｆmin−Ｆ０の周波数とＦmax−Ｆ０の周波数の間に０ＭＨｚを含む場合、ＺｉｇＢｅｅのＣＨとＷＬＡＮのＣＨとが重なり、ローカル信号とＺｉｇＢｅｅの高周波信号との乗算によってＤＣオフセット電圧が発生するだけでなく、ローカル信号とＷＬＡＮの高周波信号との乗算によってもＤＣオフセット電圧が発生する。図１２において点線で囲まれている範囲で、ＺｉｇＢｅｅのＣＨとＷＬＡＮのＣＨとが重なる。

たとえば、ＺｉｇＢｅｅのＣＨ１１とＷＬＡＮのＣＨ１のＦmin（２４０４ＭＨｚ）との交差部には、ＣＨ１のＦmin（２４０４ＭＨｚ）とＣＨ１１のＦ０（２４０５ＭＨｚ）との差Ｆmin−Ｆ０＝−１ＭＨｚが記載されている。また、ＣＨ１１とＣＨ１のＦmax（２４２０ＭＨｚ）との交差部には、ＣＨ１のＦmax（２４２０ＭＨｚ）とＣＨ１１のＦ０（２４０５ＭＨｚ）との差Ｆmax−Ｆ０＝＋１５ＭＨｚが記載されている。Ｆmin−Ｆ０が−１であり、Ｆmax−Ｆ０が＋１５であり、それらの間に０ＭＨｚを含む（−１＜０＜＋１５）ので、ＺｉｇＢｅｅのＣＨ１１とＷＬＡＮのＣＨ１は重なる。

ＺｉｇＢｅｅのＣＨ１５とＷＬＡＮのＣＨ１のＦmin（２４０４ＭＨｚ）との交差部には、ＣＨ１のＦmin（２４０４ＭＨｚ）とＣＨ１５のＦ０（２４２５ＭＨｚ）との差Ｆmin−Ｆ０＝−２１ＭＨｚが記載されている。また、ＣＨ１５とＷＬＡＮのＣＨ１のＦmax（２４２０ＭＨｚ）との交差部には、ＣＨ１のＦmax（２４２０ＭＨｚ）とＣＨ１５のＦ０（２４２５ＭＨｚ）との差Ｆmax−Ｆ０＝−５ＭＨｚが記載されている。Ｆmin−Ｆ０が−２１であり、Ｆmax−Ｆ０が−５であり、それらの間（−２１〜−５）に０ＭＨｚを含まないので、ＺｉｇＢｅｅのＣＨ１５とＷＬＡＮのＣＨ１は重ならない。以下、同様である。

ここで、ＺｉｇＢｅｅのＣＨ１１のＦ０とＷＬＡＮのＣＨ１とは最大で１５ＭＨｚ離れており、ＺＩｇＢｅｅのＣＨ１２のＦ０とＷＬＡＮのＣＨ１とは最大で１０ＭＨｚ離れており、ＺｉｇＢｅｅのＣＨ１３のＦ０とＷＬＡＮのＣＨ１とは最大で１１ＭＨｚ離れており、ＺｉｇＢｅｅのＣＨ１４のＦ０とＷＬＡＮのＣＨ１とは最大で１６ＭＨｚ離れている。

また、ＺｉｇＢｅｅのＣＨ１２のＦ０とＷＬＡＮのＣＨ２とは最大で１５ＭＨｚ離れており、ＺｉｇＢｅｅのＣＨ１３のＦ０とＷＬＡＮのＣＨ２とは最大で１０ＭＨｚ離れており、ＺｉｇＢｅｅのＣＨ１４のＦ０とＷＬＡＮのＣＨ２とは最大で１１ＭＨｚ離れており、ＺｉｇＢｅｅのＣＨ１５のＦ０とＷＬＡＮのＣＨ２とは最大で１６ＭＨｚ離れている。以下、同様である。

このように、重なっている２つのＣＨにおいて、ＺｉｇＢｅｅのＣＨのＦ０とＷＬＡＮのＦminまたはＦmaxとは最大で、１５ＭＨｚ、１０ＭＨｚ、１１ＭＨｚ、または１６ＭＨｚ離れている。そこで、本実施の形態２では、それらの周波数のうちの最小値である１０ＭＨｚの信号がミキサ回路１１の出力信号φ１１に含まれているから否かを低電力モード時に判定し、１０ＭＨｚの信号が含まれている場合はＷＬＡＮの信号も受信していると判定し、低電力モードから受信モードへの切換を行なわない。

図１３は、本実施の形態２の通信装置の起動信号生成部４０の構成を示す回路ブロック図である。本実施の形態２では、図１の直流検出部１７および起動信号生成部１８が起動信号生成部４０で置換される。図１３において、起動信号生成部４０は、交流検出部４１、直流検出部４２、およびゲート回路４３を含む。

交流検出部４１は、低電力モード時に活性化され、ミキサ回路１１の出力信号φ１１から１０ＭＨｚの交流成分を抽出し、抽出した交流成分のレベルが所定レベルを超えている場合は交流検出信号φ４１を非活性化レベルの「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに立ち上げる。

直流検出部４２は、低電流モード時に活性化され、ミキサ回路１１の出力信号φ１１からＤＣオフセット電圧Ｖｏｆを抽出し、抽出したＤＣオフセット電圧Ｖｏｆが所定の参照電圧を越えた場合は直流検出信号φ４２を非活性化レベルの「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに立ち上げえる。

ゲート回路４３は、交流検出信号φ４１が非活性化レベルの「Ｌ」レベルであり、かつ直流検出信号φ４２が活性化レベルの「Ｈ」レベルである場合だけ、起動信号φＤＥを非活性化レベルの「Ｌ」レベルから活性化レベルの「Ｈ」レベルに立ち上げる。

たとえば、低電力モード時にＷＬＡＮのＣＨ４の信号とＺｉｇＢｅｅのＣＨ１５の信号との両方が送信されて来た場合は、交流検出信号φ４１と直流検出信号φ４２がともに「Ｈ」レベルになり、起動信号φＤＥは「Ｌ」レベルに維持される。一方、低電力モード時にＷＬＡＮのいずれのＣＨの信号も送信されて来ずにＺｉｇＢｅｅのＣＨ１５の信号のみが送信されて来た場合は、交流検出信号φ４１が「Ｌ」レベルになり、直流検出信号φ４２が「Ｈ」レベルになり、起動信号φＤＥは「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに立ち上げられえる。

この実施の形態２では、ＺｉｇＢｅｅの信号と周波数帯域が重なるＷＬＡＮの信号が送信されて来た場合は起動信号φＤＥを「Ｌ」レベルに維持するので、ＷＬＡＮの信号が送信されて来る度に受信回路が起動されるのを防止することができ、消費電力の低減化を図ることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ アンテナ、２ 平衡−不平衡変換器、３ 半導体チップ、４ アナログＲＦ部、５ デジタルＢＢ部、６ ＣＰＵ、１０ ＬＮＡ、１１，１２ ミキサ回路、１３ ＰＬＬ回路、１４ ９０度位相器、１５ ＰＧＡ／ＢＰＦ部、１６ ＡＤ変換器、１７，４２ 直流検出部、１８，４０ 起動信号生成部、１９ ＲＦ送信部、２０ ＲＦ制御部、２１ ＭＯＤＥＭ部、２２ ＡＧＣ制御部、２３ 復調部、２４ 変調部、２５ ＭＡＣ部、２６ インターフェイス部、３０ ＬＰＦ、３１ 直流増幅器、３２，３４ 抵抗素子、３３ ダイオード、３５ キャパシタ３５、３６ ＡＮＤゲート、３７ カウンタ、４１ 交流検出部、４３ ゲート回路。

Claims (12)

1. 受信装置であって、
   所望の高周波信号が送信されて来るのを低消費電力状態で待機する低電力モード時は、前記所望の高周波信号と同じ周波数のローカル信号を生成し、前記所望の高周波信号を受信する受信モード時は、前記所望の高周波信号をダウンコンバートするためのローカル信号を生成するローカル信号生成回路と、
   送信されて来た高周波信号と前記ローカル信号生成回路で生成されたローカル信号とを混合するミキサ回路と、
   前記低電力モード時に活性化され、前記ミキサ回路の出力信号の直流オフセット電圧を検出し、検出した直流オフセット電圧が予め定められた参照電圧を超えた場合に直流検出信号を出力する直流検出回路と、
   前記受信モード時に活性化され、前記ミキサ回路の出力信号に基いて受信データを生成する受信データ生成回路と、
   前記直流検出信号に応答して前記受信装置を前記低電力モードから前記受信モードに切換える制御回路とを備える、受信装置。
2. 前記所望の高周波信号は、互いに異なる周波数の複数の高周波信号のうちのいずれかの高周波信号であり、
   前記ローカル信号生成回路は、前記低電力モード時に、それぞれ前記複数の高周波信号と同じ周波数の複数のローカル信号を順次生成し、
   前記制御回路は、前記直流検出信号に応答して前記複数の高周波信号のうちのいずれかの高周波信号を選択し、
   前記ローカル信号生成回路は、前記受信モード時に、前記制御回路によって選択された高周波信号をダウンコンバートするためのローカル信号を生成する、請求項１に記載の受信装置。
3. 前記直流検出回路は、
   前記ミキサ回路の出力信号から前記直流オフセット電圧を抽出する低域フィルタと、
   前記低域フィルタによって抽出された直流オフセット電圧を増幅する増幅回路と、
   前記増幅回路の出力電圧が予め定められたしきい値電圧を超えた場合に前記直流検出信号を出力する信号発生回路とを含む、請求項１または請求項２に記載の受信装置。
4. 前記信号発生回路は、前記増幅回路の出力電圧が前記予め定められたしきい値電圧を予め定められた時間だけ越えた場合に前記直流検出信号を出力する、請求項３に記載の受信装置。
5. 前記信号発生回路は、
   前記直流オフセット電圧が前記予め定められた参照電圧を越えた場合にクロック信号を通過させるゲート回路と、
   前記ゲート回路を通過した前記クロック信号のパルス数をカウントし、そのカウント値が予め定められた値に到達した場合に前記直流検出信号を出力するカウンタとを含む、請求項４に記載の受信装置。
6. 前記所望の高周波信号の周波数を含む周波数帯域を有する他の高周波信号が使用される可能性がある環境下に前記受信装置が配置され、
   前記他の高周波信号は、前記所望の高周波信号の周波数と予め定められた周波数だけ異なる周波数の交流成分を含み、
   前記受信装置は、さらに、前記低電力モード時に前記ミキサ回路の出力信号に基いて、送信されてきた高周波信号に前記交流成分が含まれているか否かを判別し、前記交流成分が含まれている場合に交流検出信号を出力する交流検出回路を備え、
   前記制御回路は、前記交流検出回路から前記交流検出信号が出力されている場合は、前記直流検出回路から前記直流検出信号が出力されている場合でも前記受信装置を前記低電力モードに維持し、前記交流検出回路から前記交流検出信号が出力されていない場合は、前記直流検出信号に応答して前記受信装置を前記低電力モードから前記受信モードに切換える、請求項１から請求項５までのいずれかに記載の受信装置。
7. 前記受信データ生成回路は、
   前記ミキサ回路の出力信号を増幅する増幅器と、
   前記増幅回路から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、
   前記Ａ／Ｄコンバータの出力信号を前記受信データに復調する復調部とを含む、請求項１から請求項６までのいずれかに記載の受信装置。
8. さらに、前記受信モードを間欠的に行なう間欠モードを有し、
   前記制御回路は、前記低電力モードから前記受信モードに切換えて前記所望の高周波信号を受信した後、前記受信モードから前記間欠モードに切換える、請求項１から請求項７までのいずれかに記載の受信装置。
9. 前記制御回路は、前記受信モードを前記間欠モードに切換えてから予め定められた期間が経過しても前記所望の高周波信号が送信されて来ない場合は、前記間欠モードを前記低電力モードに切換える、請求項８に記載の受信装置。
10. 前記低電力モードは間欠的に行なわれる、請求項１から請求項９までのいずれかに記載の受信装置。
11. 受信装置であって、
    所望の高周波信号が送信されて来るのを低消費電力状態で待機する低電力モード時に活性化され、前記所望の高周波信号を検出する検出回路と、
    前記所望の高周波信号を受信する受信モード時は常時活性化され、間欠モード時は間欠的に活性化され、前記所望の高周波信号を受信する受信回路と、
    前記受信装置を制御する制御回路とを備え、
    前記低電力モード時における平均消費電流値は、前記間欠モード時における平均消費電流値よりも小さく、
    前記制御回路は、
    前記検出回路によって前記所望の高周波信号が検出されたことに応じて、前記受信装置を前記低電力モードから前記受信モードに切換え、
    前記受信モード時において前記所望の高周波信号を受信した後に前記受信装置を前記受信モードから前記間欠モードに切換え、
    前記間欠モードに切換えてから予め定められた時間内に前記所望の高周波信号が送信されて来なかった場合は前記受信装置を前記間欠モードから前記低電力モードに切換える、受信装置。
12. 前記低電力モード時において前記検出回路は間欠的に活性化される、請求項１１に記載の受信装置。

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