JP2020195057A - Dual-mode high-speed radio receiver and dual-mode high-speed radio communication system - Google Patents

Dual-mode high-speed radio receiver and dual-mode high-speed radio communication system Download PDF

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Sang Yeop Lee
尚曄 李
鋭冰 董
Ruibing Dong
鋭冰 董
藤島 実
Minoru Fujishima
実 藤島
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Abstract

To provide a receiver capable of operating any of heterodyne and self-heterodyne.SOLUTION: A dual-mode high-speed radio receiver 20 includes: a balun 211 that converts a received single-ended RF signal into a differential RF signal; a reception LO driver 22 that generates a differential reception LO signal; a double balanced mixer 23 connected with the balun 211 and the reception LO driver 22; and a reception mode switch 25 that switches between a first reception mode in which both the reception LO driver 22 and the double balanced mixer 23 operate and a second reception mode in which the reception LO driver 22 stops and the double balanced mixer 23 operates.SELECTED DRAWING: Figure 2A

Description

本発明は、高周波無線通信に関し、特に、ミリ波帯以上の高周波無線信号を使用する高速無線通信に好適な受信機および無線通信システムに関する。 The present invention relates to high frequency wireless communication, and more particularly to a receiver and a wireless communication system suitable for high frequency wireless communication using a high frequency wireless signal in the millimeter wave band or higher.

最近5G通信の実用化が始まったところであるが、早くも次世代のBeyond5G時代に向けて100Gb/sを超える超高速無線データ通信の研究・開発が始まっている。例えばIEEE802.15.3d規格では300GHz帯(252−322GHz)を使用する超高速無線通信のための無線物理層が定義されている。 Recently, the practical application of 5G communication has just begun, but research and development of ultra-high-speed wireless data communication exceeding 100 Gb / s has already begun toward the next-generation Beyond 5G era. For example, the IEEE 802.15.3d standard defines a wireless physical layer for ultrafast wireless communication using the 300 GHz band (252-322 GHz).

次世代の無線通信で使用する300GHz帯はMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)のようなシリコンベースのトランジスタや一部の化合物半導体トランジスタでは増幅動作不可能な高周波数帯である。したがって、このような高周波数帯の無線信号を送受信するシステムとして、IF(Intermediate Frequency)信号の周波数を逓倍して高周波RF(Radio Frequency)信号を生成する周波数逓倍回路あるいはミキサ回路が最終段に配置された送信機と、受信した高周波RF信号を周波数逓倍したLO(Local Oscillator)信号で基本波ミキシングあるいはサブ高調波ミキシングを行うミキサ回路が初段に配置された受信機とからなるヘテロダイン無線通信システムが提案されている。 The 300 GHz band used in next-generation wireless communication is a high frequency band that cannot be amplified by silicon-based transistors such as MOSFETs (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors) and some compound semiconductor transistors. Therefore, as a system for transmitting and receiving such high frequency band radio signals, a frequency multiplication circuit or mixer circuit that multiplies the frequency of the IF (Intermediate Frequency) signal to generate a high frequency RF (Radio Frequency) signal is placed in the final stage. A heterodyne radio communication system consisting of a transmitter and a receiver in which a mixer circuit that performs fundamental wave mixing or sub-harmonic mixing with an LO (Local Oscillator) signal obtained by frequency-multiplying the received high-frequency RF signal is arranged in the first stage. Proposed.

ヘテロダイン無線通信システムでは非常に高い周波数のLO信号を生成するため消費電力が大きくなりがちであり、使用用途が限定されかねない。そこで、高速無線通信システムの消費電力、特に受信機の消費電力を低減する技術として、送信機から送信RF信号に含まれるLO高調波成分を抑制せずにRF信号を送信し、受信機はそのRF信号を受信して、内部でLO信号を生成することなく、受信RF信号に含まれるLO高調波成分を用いてダウンコンバートを行うといった自己ヘテロダインが提案されている(例えば、非特許文献1、2参照)。 Heterodyne wireless communication systems generate LO signals with very high frequencies, which tends to increase power consumption, which may limit the usage. Therefore, as a technique for reducing the power consumption of the high-speed wireless communication system, particularly the power consumption of the receiver, the transmitter transmits the RF signal without suppressing the LO harmonic component included in the transmission RF signal, and the receiver transmits the RF signal. A self-heterodyne has been proposed in which an RF signal is received and down-conversion is performed using the LO harmonic component contained in the received RF signal without internally generating an LO signal (for example, Non-Patent Document 1, Non-Patent Document 1, 2).

Y. Shoji et al., “Millimeter-Wave Remote Self-Heterodyne System for Extremely Stable and Low-Cost Broad-Band Signal Transmission,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 50, no. 6, pp. 1458-1468, June 2002.Y. Shoji et al., “Millimeter-Wave Remote Self-Heterodyne System for Extremely Stable and Low-Cost Broad-Band Signal Transmission,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., Vol. 50, no. 6, pp. 1458 -1468, June 2002. Y. Shoji and H. Ogawa, “70-GHz-Band MMIC Transceiver With Integrated Antenna Diversity System: Application of Receiver-Module-Arrayed Self-Heterodyne Technique,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 52, no. 11, pp. 2541-2549, Nov. 2004.Y. Shoji and H. Ogawa, “70-GHz-Band MMIC Transceiver With Integrated Antenna Diversity System: Application of Receiver-Module-Arrayed Self-Heterodyne Technique,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., Vol. 52, no. 11, pp. 2541-2549, Nov. 2004.

自己ヘテロダインによると、受信機側でLO信号を生成しなくてよくなるため受信機の消費電力を低減することができる以外に、送信機側でアップコンバートに使用したLO信号を用いて受信RF信号のダウンコンバートを行うため、受信機側で生成したLO信号を使用する場合に比べてS/N比がよくなる。一方で、自己ヘテロダインは、送受信機間距離が大きくなると受信RF信号に含まれるLO高調波成分のパワーが弱くなってS/N比が悪化するという問題がある。 According to the self-heterodyne, it is not necessary to generate the LO signal on the receiver side, so that the power consumption of the receiver can be reduced. In addition, the LO signal used for up-conversion on the transmitter side is used to generate the received RF signal. Since the down conversion is performed, the S / N ratio is improved as compared with the case where the LO signal generated on the receiver side is used. On the other hand, self-heterodyne has a problem that when the distance between transmitters and receivers becomes large, the power of the LO harmonic component included in the received RF signal becomes weak and the S / N ratio deteriorates.

図7は、送受信機間距離とヘテロダインおよび自己ヘテロダインのS/N比との関係を表すグラフである。送受信機間距離が比較的大きい場合には自己ヘテロダインよりもヘテロダインの方がS/N比が高いが、送受信機間距離が非常に近くなるとヘテロダインのS/N比は頭打ちとなり位相ノイズに支配されるようになる。一方、自己ヘテロダインは受信機側でLO信号を生成しないため、ヘテロダインに比べて位相ノイズの影響を受けにくく、送受信機間距離が近くなればなるほどヘテロダインよりもS/N比がよくなる。このように、ヘテロダインおよび自己ヘテロダインにはそれぞれ一長一短がある。 FIG. 7 is a graph showing the relationship between the distance between transmitters and receivers and the S / N ratio of heterodyne and self-heterodyne. When the distance between transmitters and receivers is relatively large, the S / N ratio of heterodyne is higher than that of self-heterodyne, but when the distance between transmitters and receivers becomes very close, the S / N ratio of heterodyne reaches a plateau and is dominated by phase noise. Become so. On the other hand, since self-heterodyne does not generate an LO signal on the receiver side, it is less susceptible to phase noise than heterodyne, and the closer the distance between transmitters and receivers, the better the S / N ratio than heterodyne. As described above, heterodyne and self-heterodyne each have advantages and disadvantages.

そこで、本発明は、ヘテロダインおよび自己ヘテロダインのいずれでも動作可能な受信機およびそのような受信機を備えた通信システムを提供することを目的とする。 Therefore, it is an object of the present invention to provide a receiver capable of operating either heterodyne or self-heterodyne and a communication system including such a receiver.

本発明の一局面に従ったデュアルモード高速無線受信機は、受信したシングルエンドのRF信号を差動のRF信号に変換するバラン、差動の受信LO信号を生成する受信LOドライバと、バランと受信LOドライバとに接続されたダブルバランスドミキサと、受信LOドライバおよびダブルバランスドミキサがいずれも動作する第1受信モードと、受信LOドライバが停止し、ダブルバランスドミキサが動作する第2受信モードとを切り替える受信モードスイッチとを備えたものである。 A dual-mode high-speed radio receiver according to one aspect of the present invention includes a balun that converts a received single-ended RF signal into a differential RF signal, a receiving LO driver that generates a differential received LO signal, and a balun. The double-balanced mixer connected to the receive LO driver, the first receive mode in which both the receive LO driver and the double-balanced mixer operate, and the second reception in which the receive LO driver stops and the double-balanced mixer operates. It is equipped with a reception mode switch that switches between modes.

また、本発明の別局面に従ったデュアルモード高速無線通信システムは、送信LO信号でアップコンバートした送信RF信号を送信する送信機であって、送信RF信号に含まれる送信LO高調波成分を抑制して送信RF信号を送信する第1送信モードと、送信LO高調波成分を抑制せずに送信RF信号を送信する第2送信モードとの切り替えが可能なデュアルモード高速無線送信機と、デュアルモード高速無線送信機から送信される送信RF信号を受信する上記のデュアルモード高速無線受信機とを備え、デュアルモード高速無線受信機が、デュアルモード高速無線送信機が第1送信モードで動作するときには第1受信モードで動作し、デュアルモード高速無線送信機が第2送信モードで動作するときには第2受信モードで動作するように構成されているものである。 Further, the dual-mode high-speed wireless communication system according to another aspect of the present invention is a transmitter that transmits a transmission RF signal up-converted by a transmission LO signal, and suppresses a transmission LO harmonic component included in the transmission RF signal. A dual mode high-speed wireless transmitter capable of switching between a first transmission mode for transmitting a transmission RF signal and a second transmission mode for transmitting a transmission RF signal without suppressing the transmission LO harmonic component, and a dual mode. The dual mode high speed radio receiver comprises the above dual mode high speed radio receiver which receives the transmission RF signal transmitted from the high speed radio transmitter, and the dual mode high speed radio transmitter is the first when the dual mode high speed radio transmitter operates in the first transmission mode. It is configured to operate in one receive mode and to operate in a second receive mode when the dual mode high speed wireless transmitter operates in the second transmit mode.

本発明によると、受信機を、送受信機が離れている場合にはヘテロダイン受信機として、送受信機が近接している場合には自己ヘテロダイン受信機として動作させることができる。これにより、送受信機が離れていても近くても良好なS/N比を得ることができる。さらに、送受信機が近接している場合には受信機の受信LOドライバの動作を停止させることで、受信機の消費電力を大幅に削減することができる。 According to the present invention, the receiver can be operated as a heterodyne receiver when the transmitters and receivers are separated, and as a self-heterodyne receiver when the transmitters and receivers are close to each other. As a result, a good S / N ratio can be obtained regardless of whether the transmitter / receiver is far or near. Further, when the transmitters and receivers are close to each other, the power consumption of the receiver can be significantly reduced by stopping the operation of the receiver LO driver of the receiver.

本発明の一実施形態に係るデュアルモード高速無線通信システムの主要部のブロック図Block diagram of a main part of a dual-mode high-speed wireless communication system according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係るデュアルモード高速無線通信システムの主要部のブロック図Block diagram of a main part of a dual-mode high-speed wireless communication system according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係るデュアルモード高速無線受信機の主要部の回路図Circuit diagram of the main part of the dual mode high-speed wireless receiver according to the embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係るデュアルモード高速無線受信機の主要部の回路図Circuit diagram of the main part of the dual mode high-speed wireless receiver according to the embodiment of the present invention. 通常受信モードでのダウンコンバージョンミキサの変換利得のグラフGraph of conversion gain of down conversion mixer in normal reception mode 近距離受信モードでのダウンコンバージョンミキサの変換利得のグラフGraph of conversion gain of down conversion mixer in short-range reception mode 通常受信モードにおける16QAM受信信号のコンスタレーション図Constellation diagram of 16QAM received signal in normal reception mode 近距離受信モードにおける16QAM受信信号のコンスタレーション図Constellation diagram of 16QAM reception signal in short-distance reception mode 近距離受信モードにおける32QAM受信信号のコンスタレーション図Constellation diagram of 32QAM reception signal in short-distance reception mode 近距離通信モードにおける64QAM受信信号のコンスタレーション図Constellation diagram of 64QAM received signal in short-range communication mode 自動モード切り替えのフローチャートFlowchart for automatic mode switching 自動モード切り替えにおけるデュアルモード高速無線通信システムの一動作状態を示す図The figure which shows one operation state of the dual mode high-speed wireless communication system in automatic mode switching 送受信機間距離とヘテロダインおよび自己ヘテロダインのS/N比との関係を表すグラフGraph showing the relationship between the distance between transmitters and receivers and the S / N ratio of heterodyne and self-heterodyne

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、発明者は、当業者が本発明を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. However, more detailed explanation than necessary may be omitted. For example, detailed explanations of already well-known matters and duplicate explanations for substantially the same configuration may be omitted. This is to avoid unnecessary redundancy of the following description and to facilitate the understanding of those skilled in the art. It should be noted that the inventor provides the accompanying drawings and the following description in order for those skilled in the art to fully understand the present invention, and is not intended to limit the subject matter described in the claims by these. Absent.

≪実施形態≫
図1Aおよび図1Bは、本発明の一実施形態に係るデュアルモード高速無線通信システムの主要部のブロック図である。本実施形態に係るデュアルモード高速無線通信システム100は、デュアルモード高速無線送信機10と、デュアルモード高速無線受信機20とから構成され、これら送受信機間で300GHz帯のRF信号による高速無線通信を行う。さらに、本実施形態に係るデュアルモード高速無線通信システム100は、送受信機が比較的離れている場合には図1Aに示した通常通信モードで動作し、送受信機が近接している場合には図1Bに示した近距離通信モードで動作する。これら2つのモードは手動あるいは自動で相互に切り替え可能である。図1Aにおいて、デュアルモード高速無線送信機10から送信されるRF信号およびデュアルモード高速無線受信機20が受信するRF信号のスペクトラムにおけるグレー表示はRF信号に含まれるLO高調波成分(LO)が十分に抑制されていることを表している。また、図1Bにおいて、グレー表示された回路要素は動作していない、すなわち、電源が遮断されて停止していることを表している。なお、以下では便宜のため、デュアルモード高速無線通信システム、デュアルモード高速無線送信機およびデュアルモード高速無線受信機を、それぞれ、単に通信システム、送信機および受信機と称することがある。
<< Embodiment >>
1A and 1B are block diagrams of a main part of a dual-mode high-speed wireless communication system according to an embodiment of the present invention. The dual-mode high-speed wireless communication system 100 according to the present embodiment is composed of a dual-mode high-speed wireless transmitter 10 and a dual-mode high-speed wireless receiver 20, and performs high-speed wireless communication using RF signals in the 300 GHz band between these transmitters and receivers. Do. Further, the dual mode high-speed wireless communication system 100 according to the present embodiment operates in the normal communication mode shown in FIG. 1A when the transmitters and receivers are relatively far apart, and when the transmitters and receivers are close to each other, FIG. It operates in the short-range communication mode shown in 1B. These two modes can be switched between each other manually or automatically. In FIG. 1A, the grayed out in the spectrum of the RF signal transmitted from the dual-mode high-speed radio transmitter 10 and the RF signal received by the dual-mode high-speed radio receiver 20 is the LO harmonic component (LO 2 ) included in the RF signal. It shows that it is sufficiently suppressed. Further, in FIG. 1B, the grayed-out circuit element is not operating, that is, the power supply is cut off and stopped. In the following, for convenience, the dual-mode high-speed wireless communication system, the dual-mode high-speed wireless transmitter, and the dual-mode high-speed wireless receiver may be simply referred to as a communication system, a transmitter, and a receiver, respectively.

送信機10は、送信アンテナ11と、送信LOドライバ12と、アップコンバージョンミキサ13と、アンプ14と、スクエアミキサ15とを備えている。送信LOドライバ12は、入力される図略の基準クロック信号の周波数を逓倍して送信LO信号(LOTX)を生成する回路要素である。より詳細には、送信LOドライバ12は、VCO(Voltage Controlled Oscillator)121と、分周器122と、PFD/CP(Phase/Frequency Detector/Charge Pump)123と、LF(Loop Filter)124とを備えたPLL(Phase Locked Loop)で構成されている。PLLの位相ロック動作によりVCO121から所望周波数のLOTXが出力される。 The transmitter 10 includes a transmitting antenna 11, a transmitting LO driver 12, an up-conversion mixer 13, an amplifier 14, and a square mixer 15. The transmission LO driver 12 is a circuit element that generates a transmission LO signal (LO TX ) by multiplying the frequency of the input reference clock signal (not shown). More specifically, the transmission LO driver 12 includes a VCO (Voltage Controlled Oscillator) 121, a frequency divider 122, a PFD / CP (Phase / Frequency Detector / Charge Pump) 123, and an LF (Loop Filter) 124. It is composed of a PLL (Phase Locked Loop). The LO TX of a desired frequency is output from the VCO 121 by the phase lock operation of the PLL.

アップコンバージョンミキサ13は、送信ベースバンド信号(IFIN)と送信LOドライバ12から出力されるLOTXを受け、それらをミキシング(基本波ミキシング)してアップコンバートしたIF信号を出力する回路要素である。一般に、アップコンバージョンミキサ13から出力されるIF信号においてLO信号成分は十分に抑制されることが好ましいが、高周波数帯ではLO信号成分を十分に抑制することが難しくなる。そのため、アップコンバージョンミキサ13から出力されるIF信号にはある程度の強度のLO信号成分が含まれる。このようなアップコンバージョンミキサ13から出力される,LO信号成分を含むIF信号を便宜上IF+LOと呼ぶことにする。 The up-conversion mixer 13 is a circuit element that receives a transmission baseband signal (IF IN ) and LO TX output from the transmission LO driver 12, mixes them (primary wave mixing), and outputs an up-converted IF signal. .. In general, it is preferable that the LO signal component is sufficiently suppressed in the IF signal output from the up-conversion mixer 13, but it is difficult to sufficiently suppress the LO signal component in the high frequency band. Therefore, the IF signal output from the up-conversion mixer 13 contains a LO signal component having a certain intensity. The IF signal including the LO signal component output from the up-conversion mixer 13 is referred to as IF + LO for convenience.

さらにアップコンバージョンミキサ13は、出力するIF信号に含まれるLO信号成分を抑制することも、逆に送信LO信号を積極的にリークさせて、出力する信号にLO信号成分を含ませることもできるように構成されている。そのようなLO信号を積極的にリークさせる技術は、例えば、特開2017−130804号公報や特開2018−125712号公報などに開示されている。 Further, the up-conversion mixer 13 can suppress the LO signal component included in the output IF signal, or conversely, positively leak the transmitted LO signal so that the output signal contains the LO signal component. It is configured in. Techniques for positively leaking such LO signals are disclosed in, for example, JP-A-2017-1330804 and JP-A-2018-125712.

アンプ14は、アップコンバージョンミキサ13から出力されるIF+LOを所定IFパワーにまで増幅する回路要素である。スクエアミキサ15は、アンプ14によって増幅されたIF+LOを二乗して送信RF信号(RFOUT)を出力する回路要素である。すなわち、スクエアミキサ15によって搬送波周波数が送信LO信号周波数の倍(LO)に高められる。スクエアミキサ15から出力されたRFOUTは送信アンテナ11を通じて空間に放出される。このようなスクエアミキサ15を送信機10の最終段に配置することにより、MOSFETで構成された回路で300GHz帯のRFOUTを生成することができる。 The amplifier 14 is a circuit element that amplifies the IF + LO output from the up-conversion mixer 13 to a predetermined IF power. The square mixer 15 is a circuit element that squares IF + LO amplified by the amplifier 14 and outputs a transmission RF signal (RF OUT ). That is, the carrier frequency is increased by the square mixer 15 to twice the transmission LO signal frequency (LO 2 ). The RF OUT output from the square mixer 15 is emitted into space through the transmitting antenna 11. By arranging such a square mixer 15 in the final stage of the transmitter 10, it is possible to generate RF OUT in the 300 GHz band in a circuit composed of MOSFETs.

受信機20は、受信アンテナ21と、受信LOドライバ22と、ダウンコンバージョンミキサ23と、LNA(Low Noise Amplifier)24とを備えている。受信LOドライバ22は、入力される図略の基準クロック信号の周波数を逓倍して受信LO信号(LORX)を生成する回路要素である。より詳細には、受信LOドライバ22は、VCO221と、分周器122と、PFD/CP223と、LF224とを備えたPLLで構成されている。PLLの位相ロック動作によりVCO221から所望周波数のLORXが出力される。ダウンコンバージョンミキサ23は、受信アンテナ21が受信した受信RF信号(RFIN)と受信LOドライバ22から出力されるLORXを受け、それらをミキシング(基本波ミキシング)してダウンコンバートしたIF信号(IF)を出力する回路要素である。LNA24は、ダウンコンバージョンミキサ23から出力されるIFを、後段に接続された図略の信号処理回路で処理できるIFパワーにまで増幅する回路要素である。LNA24から出力されるIF信号(IFOUT)は図略の信号処理回路に入力されて各種信号処理が行われる。 The receiver 20 includes a receiving antenna 21, a receiving LO driver 22, a down conversion mixer 23, and an LNA (Low Noise Amplifier) 24. The reception LO driver 22 is a circuit element that generates a reception LO signal (LO RX ) by multiplying the frequency of the input reference clock signal (not shown). More specifically, the receiving LO driver 22 is composed of a PLL including a VCO 221, a frequency divider 122, a PFD / CP 223, and an LF 224. The LO RX of the desired frequency is output from the VCO 221 by the phase lock operation of the PLL. The down conversion mixer 23 receives the received RF signal (RF IN ) received by the receiving antenna 21 and the LO RX output from the receiving LO driver 22, and mixes them (primary wave mixing) to down-convert the IF signal (IF). ) Is a circuit element that outputs. The LNA 24 is a circuit element that amplifies the IF output from the down conversion mixer 23 to an IF power that can be processed by the signal processing circuit (not shown) connected to the subsequent stage. The IF signal (IF OUT ) output from the LNA 24 is input to the signal processing circuit (not shown) to perform various signal processing.

上記構成の通信システム100の動作は概ね次の通りである。図1Aに示した通常通信モードでは、送信機10の全要素が動作し、送信機10はRFOUTに含まれる送信LO高調波成分を十分に抑制してRFOUTを送信する通常送信モードで動作する。また、受信機20の全要素が動作し、受信機20は受信LOドライバ22で生成されるLORXでRFINをダウンコンバートする通常受信モードで動作する。すなわち、通常受信モードでは受信機20はヘテロダイン受信機として動作する。一方、図1Bに示した近距離通信モードでは、送信機10において送信LOドライバ12における分周器122、PFD/CP123およびLF124が動作を停止してVCO123が自走動作をしてLOTXを生成し、アップコンバージョンミキサ13がLOTXをリークさせるように動作し、送信機10は送信LO高調波成分が含まれるRFOUTを送信する近距離送信モードで動作する。受信機20において受信LOドライバ22が動作を停止し、受信機20は、受信したRFINに含まれる送信LO高調波成分を使用してRFINをダウンコンバートする近距離受信モードで動作する。すなわち、近距離受信モードでは受信機20は自己ヘテロダイン受信機として動作する。 The operation of the communication system 100 having the above configuration is as follows. In the normal communication mode shown in FIG. 1A, all the elements of the transmitter 10 is operated, the transmitter 10 operates in the normal transmission mode for transmitting the RF OUT to sufficiently suppress the transmission LO harmonic components included in the RF OUT To do. Further, all the elements of the receiver 20 operate, and the receiver 20 operates in the normal reception mode in which the RF IN is down-converted by the LO RX generated by the reception LO driver 22. That is, in the normal reception mode, the receiver 20 operates as a heterodyne receiver. On the other hand, in the short-range communication mode shown in FIG. 1B, in the transmitter 10, the frequency dividers 122, PFD / CP123 and LF124 in the transmission LO driver 12 stop operating, and the VCO 123 self-propells to generate LO TX . Then, the up-conversion mixer 13 operates so as to leak the LO TX , and the transmitter 10 operates in the short-range transmission mode in which the RF OUT including the transmission LO harmonic component is transmitted. The reception LO driver 22 stops operating in the receiver 20, and the receiver 20 operates in a short-distance reception mode in which the RF IN is down-converted using the transmission LO harmonic component included in the received RF IN . That is, in the short-range reception mode, the receiver 20 operates as a self-heterodyne receiver.

≪受信機の詳細構成≫
次に受信機20の詳細な構成例について説明する。図2Aおよび図2Bは、受信機20の主要部の回路図である。図2Aは通常受信モード時の回路状態を、図2Bは近距離受信モード時の回路状態をそれぞれ示す。また、各回路状態の右側に示した回路図はダウンコンバージョンミキサ23の拡大回路図であり、ダウンコンバージョンミキサ23の入出力信号を示す。
≪Detailed configuration of receiver≫
Next, a detailed configuration example of the receiver 20 will be described. 2A and 2B are circuit diagrams of the main part of the receiver 20. FIG. 2A shows the circuit state in the normal reception mode, and FIG. 2B shows the circuit state in the short-distance reception mode. The circuit diagram shown on the right side of each circuit state is an enlarged circuit diagram of the down conversion mixer 23, and shows the input / output signals of the down conversion mixer 23.

受信機20は、バラン211と、受信LOドライバ22と、ダウンコンバージョンミキサ23と、RFマッチング回路231と、LOマッチング回路232と、LO電源スイッチ25と、終端回路26と、LO信号スイッチ27と、バイアスティー28とを備えている。これら構成要素のうち、バラン211、受信LOドライバ22、ダウンコンバージョンミキサ23、RFマッチング回路231、LOマッチング回路232、LO電源スイッチ25、終端回路26およびLO信号スイッチ27からなる部分は半導体チップ上に配置することができる。 The receiver 20 includes a balun 211, a receiving LO driver 22, a down conversion mixer 23, an RF matching circuit 231 and an LO matching circuit 232, an LO power switch 25, a terminal circuit 26, and an LO signal switch 27. It has a bias tee 28. Of these components, the portion consisting of the balun 211, the receiving LO driver 22, the down conversion mixer 23, the RF matching circuit 231 and the LO matching circuit 232, the LO power switch 25, the termination circuit 26, and the LO signal switch 27 is on the semiconductor chip. Can be placed.

バラン211は、受信アンテナ21が受信したシングルエンドのRF信号を差動のRF信号に変換する回路要素である。受信LOドライバ22は、入力される図略の基準クロック信号の周波数を逓倍して差動の受信LO信号を生成する回路要素である。受信LOドライバ22の構成については上述した通りである。ダウンコンバージョンミキサ23は、差動信号が入力されて差動信号を出力する回路要素である。ダウンコンバージョンミキサ23にはバラン211と受信LOドライバ22とが接続されている。RFマッチング回路231は、バラン211とダウンコンバージョンミキサ23とのインピーダンスマッチングを行う回路要素である。LOマッチング回路232は、受信LOドライバ22とダウンコンバージョンミキサ23とのインピーダンスマッチングを行う回路要素である。 The balun 211 is a circuit element that converts a single-ended RF signal received by the receiving antenna 21 into a differential RF signal. The reception LO driver 22 is a circuit element that generates a differential reception LO signal by multiplying the frequency of the input reference clock signal (not shown). The configuration of the receiving LO driver 22 is as described above. The down conversion mixer 23 is a circuit element to which a differential signal is input and outputs a differential signal. The balun 211 and the receiving LO driver 22 are connected to the down conversion mixer 23. The RF matching circuit 231 is a circuit element that performs impedance matching between the balun 211 and the down conversion mixer 23. The LO matching circuit 232 is a circuit element that performs impedance matching between the receiving LO driver 22 and the down conversion mixer 23.

より詳細には、ダウンコンバージョンミキサ23は、4個のトランジスタM1ないしM4をクロス接続したダブルバランスドミキサで構成されている。トランジスタM1のソースとトランジスタM4のソースとが互いに接続され、トランジスタM2のソースとトランジスタM3のソースとが互いに接続され、それらにバラン211の差動出力が接続されている。トランジスタM1のゲートとトランジスタM3のゲートとが互いに接続され、トランジスタM2のゲートとトランジスタM4のゲートとが互いに接続され、それらにLO信号スイッチ27を介して受信LOドライバ22の差動出力および終端回路26が接続されている。トランジスタM1のドレインとトランジスタM2のドレインとが互いに接続され、トランジスタM3のドレインとトランジスタM4のドレインとが互いに接続され、それらから差動のIF信号が出力される。 More specifically, the down conversion mixer 23 is composed of a double-balanced mixer in which four transistors M1 to M4 are cross-connected. The source of the transistor M1 and the source of the transistor M4 are connected to each other, the source of the transistor M2 and the source of the transistor M3 are connected to each other, and the differential output of the balun 211 is connected to them. The gate of the transistor M1 and the gate of the transistor M3 are connected to each other, the gate of the transistor M2 and the gate of the transistor M4 are connected to each other, and the differential output and the termination circuit of the receiving LO driver 22 are connected to them via the LO signal switch 27. 26 are connected. The drain of the transistor M1 and the drain of the transistor M2 are connected to each other, the drain of the transistor M3 and the drain of the transistor M4 are connected to each other, and a differential IF signal is output from them.

LO電源スイッチ25は、受信LOドライバ22への電源供給の有無を切り替える回路要素である。すなわち、LO電源スイッチ25は、実質的に受信機20の受信モードを切り替える受信モードスイッチである。終端回路26は、ダウンコンバージョンミキサ23の接続先として受信LOドライバ22の代替となる回路要素である。具体的には、終端回路26は、キャパシタやオンチップ伝送ラインなどで構成することができる。なお、終端回路26のインピーダンスはダウンコンバージョンミキサ23の利得が最大になるような値に設定することが好ましい。LO信号スイッチ27は、ダウンコンバージョンミキサ23に受信LOドライバ22および終端回路26のいずれか一方を選択的に接続する回路要素である。バイアスティー28は、ダウンコンバージョンミキサ23から出力される差動のIF信号にDCバイアスを印加する回路要素である。バイアスティー28から差動のIF信号(IFOUT/IFOUTB)が出力される。 The LO power switch 25 is a circuit element that switches whether or not to supply power to the receiving LO driver 22. That is, the LO power switch 25 is a reception mode switch that substantially switches the reception mode of the receiver 20. The terminating circuit 26 is a circuit element that substitutes for the receiving LO driver 22 as a connection destination of the down conversion mixer 23. Specifically, the terminating circuit 26 can be composed of a capacitor, an on-chip transmission line, or the like. The impedance of the terminating circuit 26 is preferably set to a value that maximizes the gain of the down conversion mixer 23. The LO signal switch 27 is a circuit element that selectively connects either the receiving LO driver 22 or the terminating circuit 26 to the down conversion mixer 23. The bias tee 28 is a circuit element that applies a DC bias to the differential IF signal output from the down conversion mixer 23. A differential IF signal (IF OUT / IF OUTB ) is output from the bias tee 28.

LO電源スイッチ25およびLO信号スイッチ27は連動動作する。具体的には、図2Aに示した通常受信モードでは、LO電源スイッチ25は受信LOドライバ22を電源VDDに接続し、LO信号スイッチ27はダウンコンバージョンミキサ23と受信LOドライバ22とを接続する。一方、図2Bに示した近距離受信モードでは、LO電源スイッチ25は受信LOドライバ22を電源VDDから切り離し、LO信号スイッチ27はダウンコンバージョンミキサ23と終端回路26とを接続する。近距離受信モードでは、受信機20は送信LO信号成分が含まれるRF信号(RF+LO)を受信しており、バラン211からはその差動信号が出力される。ダウンコンバージョンミキサ23を構成する4つのトランジスタM1ないしM4のゲートが終端回路26によって終端処理されることで、ダウンコンバージョンミキサ23は自己ヘテロダイン作用によりソースに入力されたRF+LOの差動信号をダウンコンバートしたIF信号を出力するソースポンプ回路として動作する。 The LO power switch 25 and the LO signal switch 27 operate in conjunction with each other. Specifically, in the normal reception mode shown in FIG. 2A, the LO power switch 25 connects the reception LO driver 22 to the power supply VDD , and the LO signal switch 27 connects the down conversion mixer 23 and the reception LO driver 22. .. On the other hand, in the short-distance reception mode shown in FIG. 2B, the LO power switch 25 disconnects the reception LO driver 22 from the power supply VDD , and the LO signal switch 27 connects the down conversion mixer 23 and the termination circuit 26. In the short-distance reception mode, the receiver 20 receives the RF signal (RF + LO 2 ) including the transmission LO signal component, and the differential signal is output from the balun 211. The gates of the four transistors M1 to M4 that make up the down conversion mixer 23 are terminated by the termination circuit 26, so that the down conversion mixer 23 down-converts the RF + LO 2 differential signal input to the source by self-heterodyne action. It operates as a source pump circuit that outputs the converted IF signal.

≪検証実験結果≫
次に、図2Aおよび図2Bに示した回路のポストレイアウトシミュレーション結果について説明する。なお、図2Aおよび図2B中の電圧V=0.4V、V=0.9Vとした。図3Aは、通常受信モードでのダウンコンバージョンミキサ23の変換利得のグラフである。図3Bは、近距離受信モードでのダウンコンバージョンミキサ23の変換利得のグラフである。縦軸は受信変換利得を表し、横軸はRF周波数を表し、受信LO信号の周波数fLO,RX=300.5GHz、受信RF信号のパワーPRF=−20dBmである。近距離受信モードでは300GHz付近で変換利得がピークとなっているのに対して近距離受信モードでは広い周波数帯域で良好な変換利得を維持できている。300GHz付近に着目すると、入力LOパワー(PLO,RX)が同じ、すなわち、通常受信モードにおいて受信機20内部で生成される受信LO信号のパワーと近距離受信モードにおいて受信RF信号に含まれる送信LO高調波成分のパワーとが同じであればどちらの受信モードでもほぼ同じ変換利得が得られることがわかる。なお、参考までに、V=0Vにしたとき、すなわち、ダウンコンバージョンミキサ23がパッシブ動作するときの変換利得を図3Bにおいて破線で示す。
≪Verification experiment results≫
Next, the post-layout simulation results of the circuits shown in FIGS. 2A and 2B will be described. The voltages V g = 0.4 V and V d = 0.9 V in FIGS. 2A and 2B were set. FIG. 3A is a graph of the conversion gain of the down conversion mixer 23 in the normal reception mode. FIG. 3B is a graph of the conversion gain of the down conversion mixer 23 in the short-distance reception mode. The vertical axis represents the reception conversion gain, the horizontal axis represents the RF frequency, the frequency f LO of the received LO signal , RX = 300.5 GHz, and the power P RF of the received RF signal = −20 dBm. In the short-distance reception mode, the conversion gain peaks at around 300 GHz, whereas in the short-distance reception mode, a good conversion gain can be maintained in a wide frequency band. Focusing on the vicinity of 300 GHz, the input LO power ( PLO, RX ) is the same, that is, the power of the received LO signal generated inside the receiver 20 in the normal reception mode and the transmission included in the received RF signal in the short-distance reception mode. It can be seen that if the power of the LO harmonic component is the same, almost the same conversion gain can be obtained in either reception mode. For reference, the conversion gain when V d = 0 V, that is, when the down conversion mixer 23 is passively operated, is shown by a broken line in FIG. 3B.

次に、送信機10および受信機20の試作品を作成し、それを用いたQAM(Quadrature Amplitude Modulation)通信の実験結果について説明する。図4Aは、通常受信モードにおける16QAM受信信号のコンスタレーション図である。V=0.4V、V=0.9Vとし、送受信機間距離は40cmである。最大データレートは7.56Gb/s、EVM(Error Vector Magnitude)は11.7%、受信機20のCMOS回路の消費電力は645mWである。図4Bは、近距離受信モードにおける16QAM受信信号のコンスタレーション図である。V=0.4V、V=0.9Vとし、送受信機間距離は1cmである。最大データレートは25.92Gb/s、EVMは13.4%である。図4Cは、近距離受信モードにおける32QAM受信信号のコンスタレーション図である。最大データレートは24.3Gb/s、EVMは8.64%である。図4Dは、近距離受信モードにおける64QAM受信信号のコンスタレーション図である。最大データレートは17.64Gb/s、EVMは6.24%である。なお、近距離受信モードで動作する受信機20のCMOS回路の消費電力は通常受信モード時の100分の1のわずか6mWである。 Next, prototypes of the transmitter 10 and the receiver 20 will be created, and the experimental results of QAM (Quadrature Amplitude Modulation) communication using them will be described. FIG. 4A is a constellation diagram of the 16QAM received signal in the normal receiving mode. V g = 0.4V, V d = 0.9V, and the distance between transmitters and receivers is 40 cm. The maximum data rate is 7.56 Gb / s, the EVM (Error Vector Magnitude) is 11.7%, and the power consumption of the CMOS circuit of the receiver 20 is 645 mW. FIG. 4B is a constellation diagram of the 16QAM reception signal in the short-distance reception mode. V g = 0.4V, V d = 0.9V, and the distance between transmitters and receivers is 1 cm. The maximum data rate is 25.92 Gb / s and the EVM is 13.4%. FIG. 4C is a constellation diagram of the 32QAM reception signal in the short-distance reception mode. The maximum data rate is 24.3 Gb / s and the EVM is 8.64%. FIG. 4D is a constellation diagram of the 64QAM reception signal in the short-distance reception mode. The maximum data rate is 17.64 Gb / s and the EVM is 6.24%. The power consumption of the CMOS circuit of the receiver 20 operating in the short-distance reception mode is only 6 mW, which is 1/100 of that in the normal reception mode.

≪自動モード切り替え≫
本実施形態に係るデュアルモード高速無線通信システム100で正しく通信を行うには、送信機10および受信機20が互いに対応するモードで動作する必要がある。すなわち、送信機10が通常送信モードで動作する場合には受信機20は通常受信モードで動作する必要があり、送信機20が近距離送信モードで動作する場合には受信機20は近距離受信モードで動作する必要がある。送信機10および/または受信機20のモード切り替えはユーザーが手動で行うことができるが、それでは煩わしいため次のようにして自動でモード切り替えを行うこともできる。
≪Automatic mode switching≫
In order for the dual-mode high-speed wireless communication system 100 according to the present embodiment to communicate correctly, the transmitter 10 and the receiver 20 need to operate in modes corresponding to each other. That is, when the transmitter 10 operates in the normal transmission mode, the receiver 20 needs to operate in the normal reception mode, and when the transmitter 20 operates in the short-distance transmission mode, the receiver 20 receives the short-distance reception. Must work in mode. The mode switching of the transmitter 10 and / or the receiver 20 can be manually performed by the user, but since this is troublesome, the mode switching can be automatically performed as follows.

図5は、自動モード切り替えのフローチャートである。図6は、自動モード切り替えにおけるデュアルモード高速無線通信システム100の一動作状態を示す図である。なお、自動モード切り替えに対応するために、送信機10は、図1Aおよび図1Bに示した構成に加えて、送信アンテナ11に接続可能にされ、受信機20から送信されるパルスのパワーを検知するパルスパワー検知器16と、検知されたパルスパワーに応じて送受信機間距離を算出するプロセッサ17とを備えている。また、受信機20は、受信LOドライバ22が受信アンテナ21に接続可能に構成されている。 FIG. 5 is a flowchart of automatic mode switching. FIG. 6 is a diagram showing one operating state of the dual mode high-speed wireless communication system 100 in automatic mode switching. In addition to the configurations shown in FIGS. 1A and 1B, the transmitter 10 is made connectable to the transmitting antenna 11 and detects the power of the pulse transmitted from the receiver 20 in order to support the automatic mode switching. The pulse power detector 16 is provided, and the processor 17 is provided to calculate the distance between transmitters and receivers according to the detected pulse power. Further, the receiver 20 is configured so that the receiving LO driver 22 can be connected to the receiving antenna 21.

通信開始前において、受信機10においてはパルスパワー検知器16が送信アンテナ11に接続され、パルスパワー検知器16およびプロセッサ17が動作可能状態にされる。受信機20においては受信LOドライバ22が受信アンテナ21に接続され、VCO221が動作可能状態にされる。受信機20においてVCO211から発生するパルス200が受信アンテナ22から送出される(S21)。送信機10において送信アンテナ11がパルス200を受信してパルスパワー検知器16がパルスパワーを検出する(S11)。送信機10においてプロセッサ17が検知されたパルスパワーから送受信機間距離を算出する(S12)。例えば、この距離算出は、パルスパワーと送受信機間距離とを紐付けたルックアップテーブルを参照して行うことができる。 Before the start of communication, the pulse power detector 16 is connected to the transmitting antenna 11 in the receiver 10, and the pulse power detector 16 and the processor 17 are put into an operable state. In the receiver 20, the receiving LO driver 22 is connected to the receiving antenna 21, and the VCO 221 is put into an operable state. The pulse 200 generated from the VCO 211 in the receiver 20 is transmitted from the receiving antenna 22 (S21). In the transmitter 10, the transmitting antenna 11 receives the pulse 200, and the pulse power detector 16 detects the pulse power (S11). The distance between transmitters and receivers is calculated from the pulse power detected by the processor 17 in the transmitter 10 (S12). For example, this distance calculation can be performed by referring to a look-up table in which the pulse power and the distance between transmitters and receivers are linked.

送受信機間距離が算出されると、送信機10が、受信機20にその距離に応じた受信モードを要求し(S13)、自身はその距離に応じた送信モードに遷移し(S14)、遷移した送信モードで送信動作を開始する(S15)。一方、受信機20は、送信機10から要求を受信すると、その要求された受信モードに遷移し(S22)、遷移した受信モードで受信動作を開始する(S23)。例えば、送受信機間距離が10cmよりも大きければ、送信機10は受信機20に対して通常受信モードで動作するように要求するとともに自身は通常送信モードでの動作を開始し、受信機20は送信機10から要求を受けて通常受信モードでの動作を開始する。これにより、送信機10および受信機20が互いに対応するモードで動作して送受信機間で正しく通信を行うことができる。 When the distance between the transmitters and receivers is calculated, the transmitter 10 requests the receiver 20 to receive a reception mode according to the distance (S13), and itself transitions to the transmission mode according to the distance (S14). The transmission operation is started in the transmitted transmission mode (S15). On the other hand, when the receiver 20 receives the request from the transmitter 10, it transitions to the requested reception mode (S22), and starts the reception operation in the transitioned reception mode (S23). For example, if the distance between the transmitters and receivers is greater than 10 cm, the transmitter 10 requests the receiver 20 to operate in the normal receive mode, and itself starts the operation in the normal transmit mode, and the receiver 20 starts the operation. Upon receiving a request from the transmitter 10, the operation in the normal reception mode is started. As a result, the transmitter 10 and the receiver 20 can operate in modes corresponding to each other to correctly communicate with each other.

通信中に(S16でNO、S24でNO)、受信機20は、受信したRF信号のパワーを測定し(S25)、そのパワーから送受信機間距離を算出する(S26)。例えば、この距離算出は、受信RF信号パワーと送受信機間距離とを紐付けたルックアップテーブルを参照して行うことができる。そして、受信機20は、送受信機間距離と現在動作中の受信モードとの対応が取れているか否かを確認し、対応が取れていない場合には(S27でYES)、送信機10に送信モードの切り替えを要求し(S28)、自身は受信モードを切り替え(S29)、受信動作を継続する(S23)。送信機10は、受信機20から送信モード切り替えの要求を受けると(S17でYES)、その要求された送信モードに切り替え(S18)、送信動作を継続する(S15)。例えば、送信機10および受信機20が初めは通常送信モードおよび通常受信モードで動作していたが、受信機20を持ったユーザーが送信機10に近づくなどして送受信機間距離が縮まった場合には、受信機20は送信機10に対して近距離送信モードで動作するように要求するとともに自身は近距離受信モードでの動作を開始し、送信機10は受信機20から要求を受けて近距離送信モードでの動作を開始する。これにより、送信機10および受信機20が対応するモードで動作して送受信機間で正しく通信を行うことができる。 During communication (NO in S16, NO in S24), the receiver 20 measures the power of the received RF signal (S25) and calculates the distance between the transmitter and receiver from the power (S26). For example, this distance calculation can be performed by referring to a look-up table in which the received RF signal power and the distance between transmitters and receivers are linked. Then, the receiver 20 confirms whether or not the distance between the transmitters and receivers and the currently operating reception mode are compatible, and if they are not compatible (YES in S27), the receiver 20 transmits to the transmitter 10. The mode switching is requested (S28), the receiving mode is switched by itself (S29), and the receiving operation is continued (S23). When the transmitter 10 receives a request for switching the transmission mode from the receiver 20 (YES in S17), the transmitter 10 switches to the requested transmission mode (S18), and continues the transmission operation (S15). For example, when the transmitter 10 and the receiver 20 are initially operating in the normal transmission mode and the normal reception mode, but the user who has the receiver 20 approaches the transmitter 10 and the distance between the transmitters and receivers is shortened. The receiver 20 requests the transmitter 10 to operate in the short-range transmission mode, and the receiver 20 starts the operation in the short-range reception mode, and the transmitter 10 receives the request from the receiver 20. Start operation in short-range transmission mode. As a result, the transmitter 10 and the receiver 20 can operate in the corresponding modes to correctly communicate with each other.

≪効果≫
本実施形態によると、受信機20を、送受信機が離れている場合にはヘテロダイン受信機として、送受信機が近接している場合には自己ヘテロダイン受信機として動作させることができる。これにより、図7のグラフからわかるように、送受信機が離れていても近くても良好なS/N比を得ることができる。さらに、送受信機が近接している場合には受信機20の受信LOドライバ22の動作を停止させることで、受信機20の消費電力を大幅に削減することができる。このような特徴を有する受信機20は、近接する送信機10から高精細画像データなどの大容量データを受信する用途、例えば、携帯情報端末や無線ストレージデバイスなどに有用である。
≪Effect≫
According to the present embodiment, the receiver 20 can be operated as a heterodyne receiver when the transmitters and receivers are separated, and as a self-heterodyne receiver when the transmitters and receivers are close to each other. As a result, as can be seen from the graph of FIG. 7, a good S / N ratio can be obtained regardless of whether the transmitter / receiver is far away or near. Further, when the receivers are close to each other, the power consumption of the receiver 20 can be significantly reduced by stopping the operation of the reception LO driver 22 of the receiver 20. The receiver 20 having such characteristics is useful for applications such as receiving a large amount of data such as high-definition image data from a nearby transmitter 10, for example, a personal digital assistant or a wireless storage device.

≪変形例≫
受信機20の終端回路26およびLO信号スイッチ27を省略して、近距離受信モードにおいて単に受信LOドライバ22をオフにするだけでもよい。
≪Modification example≫
The terminal circuit 26 and the LO signal switch 27 of the receiver 20 may be omitted, and the reception LO driver 22 may be simply turned off in the short-range reception mode.

受信機20のダウンコンバージョンミキサ23において、4個のトランジスタM1ないしM4のゲートにバラン211の差動出力を接続し、ソースにLO信号スイッチ27を介して受信LOドライバ22の差動出力および終端回路26を接続してもよい。この場合、受信機20は、近距離受信モードにおいてゲートポンプミキサとして動作する。 In the down conversion mixer 23 of the receiver 20, the differential output of the balun 211 is connected to the gates of the four transistors M1 to M4, and the differential output and the termination circuit of the receiving LO driver 22 are connected to the source via the LO signal switch 27. 26 may be connected. In this case, the receiver 20 operates as a gate pump mixer in the short-range reception mode.

送信機10および/または受信機20に、GPS(Global Positioning System)やIPS(Indoor Positioning System)を組み込んで自機の位置が把握できるようにして送受信機間距離を検出するようにしてもよい。 GPS (Global Positioning System) or IPS (Indoor Positioning System) may be incorporated into the transmitter 10 and / or the receiver 20 so that the position of the own unit can be grasped and the distance between transmitters and receivers can be detected.

以上のように、本発明における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。また、上述の実施の形態は、本発明における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。 As described above, an embodiment has been described as an example of the technique in the present invention. To that end, the accompanying drawings and detailed description are provided. Therefore, among the components described in the attached drawings and the detailed description, not only the components essential for solving the problem but also the components not essential for solving the problem in order to exemplify the above technology. Can also be included. Therefore, the fact that these non-essential components are described in the accompanying drawings or detailed description should not immediately determine that those non-essential components are essential. Further, since the above-described embodiment is for exemplifying the technique of the present invention, various changes, replacements, additions, omissions, etc. can be made within the scope of claims or the equivalent scope thereof.

100…デュアルモード高速無線通信システム、10…デュアルモード高速無線送信機、12…送信LOドライバ(PLL)、16…パルスパワー検知器(測距部の一部)、17…プロセッサ(測距部の一部)、20…デュアルモード高速無線受信機、211…バラン、22…受信LOドライバ、23…ダブルバランスドミキサ、25…LO電源スイッチ(受信モードスイッチ)、26…終端回路、27…LO信号スイッチ 100 ... dual-mode high-speed wireless communication system, 10 ... dual-mode high-speed wireless transmitter, 12 ... transmission LO driver (PLL), 16 ... pulse power detector (part of distance measuring unit), 17 ... processor (range measuring unit) Part), 20 ... dual mode high-speed wireless receiver, 211 ... balun, 22 ... reception LO driver, 23 ... double balanced mixer, 25 ... LO power switch (reception mode switch), 26 ... termination circuit, 27 ... LO signal switch

Claims (7)

受信したシングルエンドのRF信号を差動のRF信号に変換するバランと、
差動の受信LO信号を生成する受信LOドライバと、
前記バランと前記受信LOドライバとに接続されたダブルバランスドミキサと、
前記受信LOドライバおよび前記ダブルバランスドミキサがいずれも動作する第1受信モードと、前記受信LOドライバが停止し、前記ダブルバランスドミキサが動作する第2受信モードとを切り替える受信モードスイッチとを備えたデュアルモード高速無線受信機。
A balun that converts the received single-ended RF signal into a differential RF signal,
A receive LO driver that generates a differential receive LO signal,
A double-balanced mixer connected to the balun and the receiving LO driver,
A reception mode switch for switching between a first reception mode in which both the reception LO driver and the double-balanced mixer operate and a second reception mode in which the reception LO driver stops and the double-balanced mixer operates is provided. Dual mode high speed wireless receiver.
終端回路と、
前記受信モードスイッチと連動して動作するスイッチであって、前記ダブルバランスドミキサに前記受信LOドライバおよび前記終端回路のいずれか一方を選択的に接続するLO信号スイッチと備え、
前記LO信号スイッチが、前記受信モードスイッチが前記第1受信モードを選択するときには前記ダブルバランスドミキサと前記受信LOドライバとを接続し、前記受信モードスイッチが前記第2受信モードを選択するときには前記ダブルバランスドミキサと前記終端回路とを接続するように構成されている、請求項1に記載のデュアルモード高速無線受信機。
Termination circuit and
A switch that operates in conjunction with the reception mode switch, the double-balanced mixer is provided with an LO signal switch that selectively connects either the reception LO driver or the termination circuit.
The LO signal switch connects the double-balanced mixer and the receiving LO driver when the receiving mode switch selects the first receiving mode, and said when the receiving mode switch selects the second receiving mode. The dual-mode high-speed radio receiver according to claim 1, which is configured to connect the double-balanced mixer and the termination circuit.
前記受信モードスイッチが、前記受信LOドライバへの電源供給の有無を切り替えるスイッチである、請求項1または請求項2に記載のデュアルモード高速無線受信機。 The dual-mode high-speed wireless receiver according to claim 1 or 2, wherein the reception mode switch is a switch for switching whether or not power is supplied to the reception LO driver. 送信LO信号でアップコンバートした送信RF信号を送信する送信機であって、前記送信RF信号に含まれる送信LO高調波成分を抑制して前記送信RF信号を送信する第1送信モードと、前記送信LO高調波成分を抑制せずに前記送信RF信号を送信する第2送信モードとの切り替えが可能なデュアルモード高速無線送信機と、
前記デュアルモード高速無線送信機から送信される前記送信RF信号を受信する請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のデュアルモード高速無線受信機とを備え、
前記デュアルモード高速無線受信機が、前記デュアルモード高速無線送信機が前記第1送信モードで動作するときには前記第1受信モードで動作し、前記デュアルモード高速無線送信機が前記第2送信モードで動作するときには前記第2受信モードで動作するように構成されている、デュアルモード高速無線通信システム。
A transmitter that transmits a transmission RF signal up-converted by a transmission LO signal, the first transmission mode in which the transmission LO harmonic component included in the transmission RF signal is suppressed and the transmission RF signal is transmitted, and the transmission. A dual mode high-speed wireless transmitter capable of switching to a second transmission mode that transmits the transmission RF signal without suppressing the LO harmonic component, and
The dual-mode high-speed radio receiver according to any one of claims 1 to 3, which receives the transmission RF signal transmitted from the dual-mode high-speed radio transmitter.
The dual-mode high-speed wireless receiver operates in the first reception mode when the dual-mode high-speed wireless transmitter operates in the first transmission mode, and the dual-mode high-speed wireless transmitter operates in the second transmission mode. A dual-mode high-speed wireless communication system that is configured to operate in the second reception mode.
前記デュアルモード高速無線送信機が、前記送信LO信号を生成するPLLを有しており、
前記PLLが、前記デュアルモード高速無線送信機が前記第1送信モードで動作するときには位相ロック動作をし、前記デュアルモード高速無線送信機が前記第2送信モードで動作するときには自走動作をするように構成されている、請求項4に記載のデュアルモード高速無線通信システム。
The dual-mode high-speed wireless transmitter has a PLL that generates the transmission LO signal.
The PLL performs a phase lock operation when the dual-mode high-speed wireless transmitter operates in the first transmission mode, and performs a self-propelled operation when the dual-mode high-speed wireless transmitter operates in the second transmission mode. The dual-mode high-speed wireless communication system according to claim 4, which is configured in the above.
前記デュアルモード高速無線送信機と前記デュアルモード高速無線受信機との距離を測る測距部を備え、
前記距離が所定値よりも大きいとき、前記デュアルモード高速無線送信機が前記第1送信モードで動作するとともに前記デュアルモード高速無線受信機が前記第1受信モードで動作し、前記距離が前記所定値よりも小さいとき、前記デュアルモード高速無線送信機が前記第2送信モードで動作するとともに前記デュアルモード高速無線受信機が前記第2受信モードで動作する、請求項4または請求項5に記載のデュアルモード高速無線通信システム。
A distance measuring unit for measuring the distance between the dual-mode high-speed wireless transmitter and the dual-mode high-speed wireless receiver is provided.
When the distance is larger than a predetermined value, the dual-mode high-speed radio transmitter operates in the first transmission mode and the dual-mode high-speed radio receiver operates in the first reception mode, and the distance is the predetermined value. 4. The dual according to claim 4 or 5, wherein the dual-mode high-speed radio transmitter operates in the second transmission mode and the dual-mode high-speed radio receiver operates in the second reception mode. Mode high-speed wireless communication system.
前記デュアルモード高速無線送信機が、前記測距部として、前記デュアルモード高速無線受信機から送信されるパルスのパワーを検知するパルスパワー検知器と、検知されたパルスパワーに応じて送受信機間距離を算出するプロセッサとを備えている、請求項4ないし請求項6のいずれかに記載のデュアルモード高速無線通信システム。 The dual-mode high-speed wireless transmitter acts as a distance measuring unit between a pulse power detector that detects the power of a pulse transmitted from the dual-mode high-speed wireless receiver and a transmitter / receiver according to the detected pulse power. The dual-mode high-speed wireless communication system according to any one of claims 4 to 6, further comprising a processor for calculating.
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