JP3564028B2 - ケーブルモデム用チューナ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ケーブルモデム用チューナに関し、より特定的には、ＱＡＭ復調回路に対して中間周波数信号を出力するのに適したケーブルモデム用チューナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ケーブルテレビ（以下、ＣＡＴＶと称する）では家庭への引込線を同軸ケーブルのままにしておき、幹線ネットワークを光ファイバ化したＨＦＣ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｆｉｂｅｒ／Ｃｏａｘ）の導入が進められている。家庭に数Ｍビット／秒の広帯域データ通信サービスを提供しようとしているためで、もはや先端技術ではない６４ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）でも帯域幅６ＭＨｚで伝送速度３０Ｍビット／秒の高速データラインを作ることができる。これにケーブルモデムが使用される。ケーブルテレビの空きチャンネルを利用して、４Ｍビット／秒〜２７Ｍビット／秒の高速データ通信を実現することができる。ケーブルモデム用チューナは、このようなケーブルテレビシステムにおけるケーブルモデムに使用され、受信したＣＡＴＶ信号を周波数変換した後、中間周波信号として取出す役割を果たしている。
【０００３】
図４は、従来のケーブルモデム用チューナ２００の構成を示すブロック図である。
【０００４】
ＣＡＴＶ信号については、局側に向けて送信される上り信号が５ＭＨｚ〜４２ＭＨｚ、局側からケーブルモデム用チューナに向けて送信される下り信号が５４ＭＨｚ〜８６０ＭＨｚにて運用され、チューナの入力端子２０２を介してケーブルの回線に接続される。ケーブルモデムより送信される上り信号は、ＣＡＴＶ局（システムオペレータ）のデータレシーバにて受信され、センターのコンピュータに入る。
【０００５】
図４を参照して、ケーブルモデム用チューナ２００は、ケーブルテレビ信号を入力するケーブルテレビ信号入力端子２０２と、ＱＰＳＫ送信機からのデータ信号を入力するデータ端子２０４と、データ端子２０４とケーブルテレビ信号入力端子２０２との間に設けられるアップストリーム回路２２０とを備える。
【０００６】
ケーブルモデム内部における上り信号は、データ端子２０４にたとえばＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）送信機からの直交位相変位変調（ＱＰＳＫ）されたデータ信号が導入される。このデータ信号は、アップストリーム回路２２０を介してＣＡＴＶ局に送信される。
【０００７】
一方、入力端子２０２より入力される下り信号は、４７０〜８６０ＭＨｚを受信するＵＨＦバンド（以下Ｂ３バンドともいう）、１７０ＭＨｚ〜４７０ＭＨｚを受信するＶＨＦ−Ｈｉｇｈバンド（以下Ｂ２バンドともいう）、および５４〜１７０ＭＨｚを受信するＶＨＦ−Ｌｏｗバンド（以下Ｂ１バンドともいう）に分割され、各バンドごとに設けられた受信回路によって処理される。ただし、上述した各バンドの範囲は、特に規定されるものではない。
【０００８】
ケーブルモデム用チューナ２００は、さらに、５〜４６ＭＨｚの減衰域および５４ＭＨｚ以上の通過域を有するハイパスフィルタ２１０と、ハイパスフィルタ２１０通過後の信号を各バンドに対応する回路群に振分けるための入力切換回路２３０および２３５とを備える。
【０００９】
下り信号は、ハイパスフィルタ２１０を通過した後、入力切換回路２３０および２３５によってバンドの切換が行なわれて、上述のバンドＢ１〜Ｂ３のいずれかに対応した回路群に供給される。
【００１０】
ケーブルモデム用チューナ２００は、さらに、Ｂ１〜Ｂ３の各バンドに対応して設けられる高周波増幅入力同調回路２４０、２４２および２４６と、ＵＨＦバンドおよびＶＨＦバンドに対応してそれぞれ設けられる高周波ＡＧＣ回路２５０および２５５と、Ｂ１〜Ｂ３バンドにそれぞれ対応して設けられる高周波増幅出力同調回路２６０、２６２および２６４と、ＵＨＦバンドに対応して設けられるミキサ回路２７０および局部発振回路２８０と、ＶＨＦバンドに対応して設けられるミキサ回路２７５および局部発振回路２８５と、ミキサ回路２７０および２７５の出力を中間周波帯域において増幅するための中間周波増幅回路２９０とを備える。
【００１１】
各バンドに対応して設けられた高周波増幅入力同調回路、高周波ＡＧＣ回路、高周波増幅出力同調回路、ミキサ回路および局部発振回路は、受信チャンネルに応じて、受信したバンドに対応する回路群が動作状態となり、他のバンドに対応する回路群は非動作状態とされる機能を有している。たとえば、ＵＨＦバンドのチャンネル受信時は、ＵＨＦバンド系統の高周波増幅入力同調回路２４０、高周波ＡＧＣ回路２５０、高周波増幅出力同調回路２６０、ミキサ回路２７０および局部発振回路２８０が動作状態となり、ＶＨＦ−ＨｉｇｈバンドおよびＶＨＦ−Ｌｏｗバンド系統の高周波増幅入力同調回路２４２，２４４、高周波ＡＧＣ回路２５５、高周波増幅出力同調回路２６２，２６４、ミキサ回路２７５および局部発振回路２８５が非動作状態となり、動作を停止する。
【００１２】
入力端子２０２に入力されたＣＡＴＶ信号は、上述したようにハイパスフィルタ２１０を通過した後、入力切換回路２３０、２３５に入りバンドの切換が行なわれる。そして、その出力は、高周波増幅入力回路２４０，２４２，２４６に導かれてチャンネルの選局が行なわれる。チャンネル選局が行なわれた信号は、ＡＧＣ端子２０８に入力されるＡＧＣ電圧に基いて高周波ＡＧＣ回路２５０，２５５によって所定レベルに増幅された後、高周波出力同調回路２６０，２６２，２６４に供給され、ここで受信信号を導出する。
【００１３】
その後、選択された受信信号は、ミキサ回路２７０，２７５および局部発振回路２８０，２８５で中間周波数（以下ＩＦとも称する）に周波数変換され、中間周波増幅回路２９０で増幅される。
【００１４】
中間周波増幅回路２９０によって増幅された中間周波信号（以下ＩＦ信号とも称する）は、出力端子２９５より出力される。
【００１５】
このように、従来のケーブルモデム用チューナ２００は、受信したＣＡＴＶ信号を受信チャンネルに応じて選局した後に、チャンネル選局が行なわれた信号を周波数変換してＩＦ信号として出力端子２９５から出力する。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなケーブルモデム用チューナ２００を用いてデジタル信号であるＱＡＭ信号を取り扱い、出力端子２９５から出力されるＩＦ信号をＱＡＭ復調用としてＱＡＭ復調回路に送出することには、以下に述べるような種々の問題点が生じる。
【００１７】
（１） ＱＡＭ復調回路として用いられるＱＡＭ復調用ＩＣの種類によって、異なる周波数域のＩＦ信号が必要である点がまず挙げられる。なお、以下においては、ＩＦ信号のうち、従来のケーブルモデム用チューナが出力するＩＦ信号の周波数域をＨｉｇｈ−ＩＦと称し、上記Ｈｉｇｈ−ＩＦよりも低く通常１０ＭＨｚ以下の周波数範囲である周波数域をＬｏｗ−ＩＦと称する。ＱＡＭ復調用ＩＣは、現状ではＬｏｗ−ＩＦのＱＡＭ信号の受信を目的とするＩＣと、Ｈｉｇｈ−ＩＦのＱＡＭ信号の受信を目的とするＩＣとに分かれている。これは、ＱＡＭ復調用ＩＣのアナログ／デジタルコンバータの性能による制限である。このため、後段に接続されるＱＡＭ復調用ＩＣが受信可能な周波数域に適合させるために、２種類のケーブルモデム用チューナまたは、ケーブルモデム用チューナとＱＡＭ復調用ＩＣとの間に配置される周波数変換回路が必要とされていた。
【００１８】
（２） ＱＡＭ復調用ＩＣの入力回路が平衡型である点が次に挙げられる。従来、ケーブルモデム用チューナの出力するＩＦ信号は、一般的には不平衡型の信号であった。しかし、ＱＡＭ復調用ＩＣは、平衡型入力が一般的であるため、ケーブルモデム用チューナとＱＡＭ復調用ＩＣとを直接接続することができなかった。
【００１９】
（３） ケーブルモデム用チューナの出力するＩＦ信号が、ＱＡＭ復調用ＩＣに要求される入力信号レベルに適合しない点がさらに挙げられる。従来のケーブルモデム用チューナは、利得が３０〜４０ｄＢの範囲であるため、ＱＡＭ復調用ＩＣの入力信号レベルとして通常必要とされる１Ｖｐ−ｐ程度（６０〜７０ｄＢ程度の利得が必要）を出力することはできなかった。これは、従来のケーブルモデム用チューナが、アナログ信号受信に適したものであり、デジタル信号受信を本来の目的としていたものではないからである。
【００２０】
（４） ＱＡＭ復調用ＩＣの入力レベルが受信信号の変動に対して一定でなければならない点がさらに挙げられる。ＱＡＭ復調用ＩＣの入力レベルは、受信信号に対して一定でなければならないが、従来のケーブルモデム用チューナでは、図４中の高周波ＡＧＣ回路２５０，２５５によって実行されるＲＦ−ＡＧＣループを有するのみであったので、入力端子に受信されるＣＡＴＶ信号レベルの変動に対して、出力するＩＦ信号の信号レベルを制御しきれない面があった。
【００２１】
（５） デジタルノイズへの対応が必要となる点も挙げられる。ＱＡＭ復調用ＩＣが要求するの入力信号レベルが高いため、高ゲインの増幅器が必要とされる。このため、全体システムを構成した際に、設けられるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）のクロックノイズやバスノイズのレベルも大きくなる。ＱＡＭ復調用ＩＣ、ＣＰＵおよびケーブルモデム用チューナは同一ボード上に実装されることが一般的であるため、このようなノイズの影響が増大する。
【００２２】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、ＱＡＭ復調用に適した信号を出力することが可能なケーブルモデム用チューナを提供することである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のケーブルモデム用チューナは、入力信号から受信チャンネルに対応する信号を取り出して増幅し、第１の周波数域の中間周波数信号に変換するためのチューナ部と、第１の周波数域の中間周波数信号を受けて、第１の周波数域および第１の周波数域よりも低い第２の周波数域のいずれか一方の中間周波信号を選択的に出力するダウンコンバータ部とを備え、ダウンコンバータ部は、第２の周波数域の中間周波信号を出力する第１のモードにおいては、第２の周波数域に対応する発振信号を生成し、第１の周波数域の中間周波信号を出力する第２のモードにおいては、発振信号の生成を停止する局部発振回路と、ダウンコンバータ部に入力される第１の周波数域の中間周波数信号と局部発振回路の出力とを混合するためのミキサ回路と、ミキサ回路の出力信号を受けて、設定されたカットオフ周波数に応じた周波数域の信号を通過させるフィルタ回路とを含む。さらに、ミキサ回路は、第２のモード時においては、第１の周波数域の中間周波数信号を増幅する。局部発振回路は、第２の周波数域で発振する振動素子と、振動素子の出力を入力電極に受ける第１のバイポーラトランジスタと、第１のトランジスタの入力電極と第１の電圧ノードとの間に結合される第１のバイアス抵抗と、第１のバイポーラトランジスタの出力電極の一方と第１の電圧ノードとの間に結合される第２のバイアス抵抗を有する。ミキサ回路は、振動素子の出力および第１の周波数域の中間周波数信号を入力電極に受ける第２のバイポーラトランジスタと、第１および第２のバイポーラトランジスタの入力電極間に結合される第３のバイアス抵抗と、第２のバイポーラトランジスタの入力電極と第１の電圧ノードよりも高い電圧を供給する第２の電圧ノードとの間に結合される第４のバイアス抵抗とを有する。
【００２９】
請求項２記載のケーブルモデム用チューナは、請求項１記載のケーブルモデム用チューナであって、局部発振回路は、振動素子と並列に接続され、外部からオン／オフが指示されるスイッチ素子をさらに有し、第１および第２のモード時において、スイッチ素子はそれぞれオフおよびオンする。
【００３０】
請求項３記載のケーブルモデム用チューナは、請求項１記載のケーブルモデム用チューナであって、フィルタ回路および第２のバイアス抵抗は、プリント基板の一方の面に実装され、第２のバイアス抵抗を除くダウンコンバータ部は、プリント基板の他方の面に実装される。
【００３２】
請求項４記載のケーブルモデム用チューナは、入力信号から受信チャンネルに対応する信号を取り出して増幅し、第１の周波数域の中間周波数信号に変換するためのチューナ部と、第１の周波数域の中間周波数信号を受けて、第１の周波数域および第１の周波数域よりも低い第２の周波数域のいずれか一方の中間周波信号を選択的に出力するダウンコンバータ部とを備え、ダウンコンバータ部は、第２の周波数域の中間周波信号を出力する第１のモードにおいては、第２の周波数域に対応する発振信号を生成し、第１の周波数域の中間周波信号を出力する第２のモードにおいては、発振信号の生成を停止する局部発振回路と、ダウンコンバータ部に入力される第１の周波数域の中間周波数信号と局部発振回路の出力とを混合するためのミキサ回路と、ミキサ回路の出力信号を受けて、設定されたカットオフ周波数に応じた周波数域の信号を通過させるフィルタ回路とを含む。カットオフ周波数は、第１のモード時においては、第２の周波数域の信号を通過させるとともに第１の周波数域の信号を減衰するように設定され、第２のモード時においては、第１および第２の周波数域の信号を通過させるように設定される。さらに、フィルタ回路は、ミキサ回路の出力信号を通過させる誘導素子と、誘導素子と接地ノードとの間に結合される第１の容量素子と、誘導素子と並列に結合される第２の容量素子と、第２の容量素子と並列に設けられ、外部からオン／オフが指示されるスイッチ素子とを有し、第１および第２のモード時において、スイッチ素子はそれぞれオフおよびオンする。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。
【００３６】
図１は、本発明の実施の形態に従うケーブルモデム用チューナ１００の構成を示すブロック図である。
【００３７】
図１を参照して、本発明のケーブルモデム用チューナ１００は、図４に示した従来のケーブルモデム用チューナ２００と比較して、中間周波増幅回路２９０から出力されるＨｉｇｈ−ＩＦのＩＦ入力信号を受けて、選択的にＨｉｇｈ−ＩＦおよびＬｏｗ−ＩＦのいずれか一方の周波数域に設定される、ＱＡＭ復調に適したＩＦ出力信号に変換するための回路群１０〜８０を備える点で異なる。ＩＦ出力信号は、出力端子８０からＱＡＭ復調回路に与えられる。
【００３８】
ここで、ＩＦ入力信号を生成するまでのブロック、すなわち従来のケーブルモデム用チューナ２００に含まれている構成部分については、既に説明したとおりであるので説明は繰返さない。
【００３９】
ケーブルモデム用チューナ１００は、ＩＦ入力信号を受けるＳＡＷフィルタ１０と、中間周波ＡＧＣ回路２０（以下、ＩＦ−ＡＧＣ回路とも称する）と、Ｌｏｗ−ＩＦ信号およびＨｉｇｈ−ＩＦ信号を選択的に出力することが可能なダウンコンバータ部３０と、ダウンコンバータ部３０から出力された非平衡信号を平衡信号に変換するための平衡／不平衡変換回路７０とを備える。ダウンコンバータ部３０は、Ｌｏｗ−ＩＦに対応する周波数域の発振信号を生成するための局部発振回路５０と、ＩＦ−ＡＧＣ回路２０の出力信号と発振信号とを混合するためのミキサ回路４０と、Ｌｏｗ−ＩＦ信号出力時とＨｉｇｈ−ＩＦ信号出力時とでカットオフ周波数を切換可能なフィルタ回路６０とを含む。
【００４０】
チューナで選局した受信チャンネルに対応するＩＦ入力信号は、ＳＡＷフィルタ１０を経由した後、ＩＦ−ＡＧＣ回路２０によって振幅を所定レベルに調整されて、ミキサ回路４０に供給される。
【００４１】
詳しくは後程説明するが、ダウンコンバータ部３０は、外部からの切換指示に応じて、Ｈｉｇｈ−ＩＦ信号もしくはＬｏｗ−ＩＦ信号のいずれか一方を選択的に出力することができる。
【００４２】
外部からＬｏｗ−ＩＦ信号の出力が指示された場合（以下、Ｌｏｗ−ＩＦ信号出力時ともいう）においては、局部発振回路５０によってＬｏｗ−ＩＦ信号に対応する発振信号が出力される。ミキサ回路４０は、ＩＦ−ＡＧＣ回路２０からの出力と上記発振信号とを混合し、Ｌｏｗ−ＩＦ信号を出力する。フィルタ回路６０は、外部からの切換指示に応じて、Ｌｏｗ−ＩＦ帯域の信号が通過できるようにカットオフ周波数を設定する。これにより、ダウンコンバータ部３０は、ＩＦ入力信号をＬｏｗ−ＩＦ域にダウンコンバートして平衡／不平衡変換回路７０に対して出力する。
【００４３】
一方、外部からＨｉｇｈ−ＩＦ信号の出力が指示された場合（以下、Ｈｉｇｈ−ＩＦ信号出力時ともいう）においては、ダウンコンバータ部３０は、周波数変換を行なう必要がなく、ＩＦ入力信号と同一の周波数を有する信号を出力すればよい。したがって、この場合においては局部発振回路５０の発振は停止され、ミキサ回路４０は、中間周波増幅回路として動作する。この場合には、フィルタ回路６０は、外部からの指示に応じて、Ｈｉｇｈ−ＩＦ帯域の信号が通過できるようにカットオフ周波数を設定する。この結果、ダウンコンバータ部３０からはＨｉｇｈ−ＩＦ信号の出力が平衡／不平衡回路７０に対して出力される。
【００４４】
図２は、ダウンコンバータ部３０の具体的な構成を説明するための回路図である。
【００４５】
図２を参照して、ＳＡＷフィルタ１０は、中間周波増幅回路２９０から受けたＩＦ入力信号を、伝送すべき帯域幅に変換するとともに不要信号を取除く作用を行なう。ＳＡＷフィルタは、圧電素子の表面上に取付けられた電極によって、表面弾性波によって起こる電圧振動を取出すフィルタであり、電極の位置構造により共振特性を変えることができるという特徴を有する。
【００４６】
ＩＦ−ＡＧＣ回路２０は、ＳＡＷフィルタ１０からの出力信号およびＡＧＣ端子７２に入力されたＡＧＣ電圧を受けるデュアルゲート型電界効果トランジスタＴ１を含む。トランジスタＴ１は、ＳＡＷフィルタ１０からの出力信号ををＡＧＣ電圧に応じて増幅するために設けられる。ＡＧＣ端子７２とデュアルゲートの一方との間には抵抗素子Ｒ３が設けられ、ＡＧＣ端子７２およびデュアルゲートの一方に対応して、接地キャパシタＣ７およびＣ２がそれぞれ設けられる。
【００４７】
また、ＳＡＷフィルタ１０とデュアルゲートの他方との間には、トランジスタＴ１への直流成分を阻止するためのキャパシタＣ１および抵抗素子Ｒ１が設けられ、デュアルゲートの他方と電源端子７４との間にはゲートバイアス抵抗Ｒ２が設けられる。インダクタＬ１は、チョークコイルに相当する。
【００４８】
ＡＧＣ電圧は、出力端子８０からＱＡＭ復調回路に与えられる出力ＩＦ信号のレベルを１Ｖｐ−ｐ確保するように、ＡＧＣ制御回路（図示せず）によって設定される。このような構成のＩＦ−ＡＧＣ回路２０によるＩＦ−ＡＧＣの利得減衰量は約５０ｄＢ得ることができるため、高周波ＡＧＣ回路２５０，２５５によって実行されるＲＦ−ＡＧＣとを組合せることによって、出力ＩＦ信号のレベルを１Ｖｐ−ｐ程度確保することが可能となる。
【００４９】
ミキサ回路４０および局部発振回路５０は、バイポーラトランジスタＴ２およびＴ３をそれぞれ含む。バイポーラトランジスタＴ２およびＴ３のベースバイアスとして設けられる抵抗素子Ｒ４、Ｒ５およびＲ８は、直列に接続される。これにより、部品点数の削減を図ることができ、コスト的に有利となる。
【００５０】
また、ミキサ回路４０中のバイポーラトランジスタＴ２のコレクタ、エミッタ間電圧ＶＣＥを２．５Ｖとし、局部発振回路５０中のバイポーラトランジスタＴ３のＶＣＥを１．５Ｖ程度に設定することにより、低消費電力化を図ることが可能となる。
【００５１】
局部発振回路５０は、さらに水晶振動子５５を含む。水晶振動子５５には、オーバートーンおよび基本波のいずれのタイプをも適用することができる。バイポーラトランジスタＴ３のエミッタとバイポーラトランジスタＴ２のベースの間に設けられるキャパシタＣ１６は、発振信号をミキサに注入するための容量素子であるが、バイポーラトランジスタＴ２およびＴ３をツインタイプとして適用することによって、モールド内の寄生容量によってこのキャパシタＣ１６を構成することも可能となる。これによって、さらに部品点数の削減が可能となる。
【００５２】
局部発振回路５０は、さらに、水晶振動子５５と並列に設けられるスイッチＳＷ１を有する。外部からの切換指示に応じてスイッチＳＷ１をオンすることにより、水晶振動子５５の出力ノードを接地ノードと強制的に接続することができ、発振を停止するのと同様の効果が得られる。
【００５３】
ミキサ回路４０および局部発振回路５０中に配置される、キャパシタＣ４，Ｃ５，Ｃ６は接地容量であり、キャパシタＣ８，Ｃ１０は帰還容量である。キャパシタＣ３，Ｃ９，Ｃ１１は、信号の直流成分を阻止するために配置される。また、抵抗素子Ｒ６，Ｒ７，Ｒ１０は、バイポーラトランジスタＴ２およびＴ３に対応して設けられるバイアス抵抗であり、抵抗素子Ｒ９は、水晶振動子５５の発振周波数を調整するために設けられるダンピング抵抗である。
【００５４】
フィルタ回路６０は、図３においては一例としてローパスフィルタで構成され、ミキサ回路４０からの出力を通過させるインダクタＬ２と、インダクタＬ２と並列に接続されるキャパシタＣ１３と、インダクタＬ２およびキャパシタＣ１３と並列に接続されるスイッチＳＷ２と、インダクタＬ２と接地ノードとの間の接続されるキャパシタＣ１２およびＣ１４とを有する。
【００５５】
フィルタ回路６０は、外部からの切換指示に応じてスイッチＳＷ２をオン／オフすることによって、そのカットオフ周波数を切換えることができる。具体的には、Ｈｉｇｈ−ＩＦ信号出力時およびＬｏｗ−ＩＦ信号出力時において、ＳＷ２はそれぞれオンおよびオフされる。
【００５６】
フィルタ回路６０は、スイッチＳＷ２のオフ時においては、Ｌｏｗ−ＩＦ信号を透過して、Ｈｉｇｈ−ＩＦ信号を減衰させる。したがって、カットオフ周波数がＨｉｇｈ−ＩＦ帯域よりも低く、かつＬｏｗ−ＩＦ帯域よりも高くなるように、キャパシタＣ１２，Ｃ１３，Ｃ１４およびインダクタＬ２の値は決定される。
【００５７】
スイッチＳＷ２のオン時においては、インダクタＬ２およびキャパシタＣ１３の両端が短絡されるため、カットオフ周波数が高くなって、フィルタ回路６０はＨｉｇｈ−ＩＦ信号も透過する。このときのカットオフ周波数が、Ｈｉｇｈ−ＩＦ帯域よりも高くなるように、キャパシタＣ１４の値は設定される。
【００５８】
このように、外部からの指示に応じて、カットオフ周波数を切換えることが可能なフィルタ回路６０を設けることによって、当該フィルタ回路を中間周波同調回路として動作させることができる。
【００５９】
また、フィルタ回路６０をミキサ回路４０の負荷として接続することによって、局部発振回路５０のリーケージを最小にするという効果も生じる。
【００６０】
フィルタ回路６０の出力は、平衡／不平衡変換回路７０に伝達される。平衡／不平衡変換回路７０は、フィルタ回路６０の出力を９０°位相の違う２出力信号に変換して、平衡型出力として出力端子８０に出力する。このように、平衡／不平衡変換回路によって、ケーブルモデム用チューナ１００の出力を平衡型信号とすることによって、ケーブルモデム用チューナ１００と後段に配置されるＱＡＭ復調用ＩＣとを直結することが可能となる。
【００６１】
なお、同様の機能を有し、Ｈｉｇｈ−ＩＦ信号出力時とＬｏｗ−ＩＦ信号出力時に対応する周波数域の信号を透過できる構成であれば、フィルタ回路６０の構成は、図３に示した例に限られない。この点は、ＩＦ−ＡＧＣ回路２０、ミキサ回路４０および局部発振回路５０の構成についても同様である。
【００６２】
次に、局部発振回路５０およびフィルタ回路６０にそれぞれ設けられたスイッチＳＷ１およびＳＷ２の双方は、Ｈｉｇｈ−ＩＦ信号時にはオンされ、Ｌｏｗ−ＩＦ信号出力時にはオフされる。スイッチＳＷ１およびＳＷ２は、外部からの指示に応じて共通に制御される。スイッチＳＷ１およびＳＷ２には、電子スイッチおよびメカスイッチのいずれを適用することも可能である。
【００６３】
スイッチＳＷ１およびＳＷ２がオンした場合には、水晶振動子５５の発振は停止され、フィルタ回路６０のカットオフ周波数は高くなる。これにより、ミキサ回路４０は、ＩＦ入力信号の周波数を変換することなく増幅するとともに、フィルタ回路６０は、Ｈｉｇｈ−ＩＦ信号を透過する。
【００６４】
一方、スイッチＳＷ１およびＳＷ２がオフ状態とされる場合には、水晶振動子５５のＬｏｗ−ＩＦ域の発振出力は、局部発振回路５０によって増幅されてミキサ回路４０に送出される。ミキサ回路４０は、局部発振回路５０から受ける発振信号とＩＦ−ＡＧＣ回路２０の出力信号とを混合して、Ｌｏｗ−ＩＦ信号域の信号を出力する。フィルタ回路６０中のキャパシタＣ１３のキャパシタンス値は、スイッチＳＷ２がオフされている場合には、Ｌｏｗ−ＩＦ信号帯域の信号が通過し、Ｈｉｇｈ−ＩＦ信号帯域の信号が減衰されるように設定される。
【００６５】
このような構成とすることにより、ミキサ回路４０、局部発振回路５０およびフィルタ回路６０を含むダウンコンバータ部３０は、スイッチＳＷ１およびＳＷ２がオンされている場合には、Ｈｉｇｈ−ＩＦ帯域の信号を出力し、ＳＷ１およびＳＷ２がオフされている場合には、Ｌｏｗ−ＩＦ帯域の信号を出力する。すなわち、単一のダウンコンバータ部３０によって、スイッチのオン／オフによって、異なる周波数帯域のＩＦ信号を選択的に出力することが可能となり、入力信号の周波数域の異なるＱＡＭ復調用ＩＣに対して共通に適用することができる。
【００６６】
この際に、ミキサ回路４０と局部発振回路５０のバイアス抵抗Ｒ１０を除く回路をプリント基板の一方の面に配置し、フィルタ回路６０とバイアス抵抗Ｒ１０とをプリント基板の他方の面に実装する構成とすれば、当該プリント基板の他方の面に実装された回路のみによってＨｉｇｈ−ＩＦ信号の出力を実行することができる回路構成とし、さらにプリント基板の一方の面の回路構成を追加することによって、Ｌｏｗ−ＩＦおよびＨｉｇｈ−ＩＦの両方の信号を選択的に発生できる回路を実装することができる。
【００６７】
なお、スイッチＳＷ１およびＳＷ２による切換機能を有しているので、図２に示した回路を、プリント基板の同一面上に実装することももちろん可能である。
【００６８】
図３は、本発明の実施の形態に従うＱＡＭ復調システム３００の全体システムを示すブロック図である。
【００６９】
図３を参照して、ＱＡＭ復調システム３００は、ＣＡＴＶ信号を受信する入力端子３０１と、従来のケーブルモデムチューナ２００およびその後段に配置される回路群３１０と、ＱＡＭ復調用ＩＣ３２０とを備える。従来のケーブルモデムチューナ２００および回路群３１０は、図１に示した本発明のケーブルモデムチューナ１００を構成し、受信チャンネルに対応するＩＦ信号をＱＡＭ復調用ＩＣ３２０に与える。すでに説明したように、ケーブルモデムチューナ１００が出力するＩＦ信号は、Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ−ＩＦのいずれの周波数域に設定することも可能であり、平衡型の信号であり、かつ、１Ｖｐ−ｐの信号レベルを有する、ＱＡＭ復調用ＩＣ３２０の入力信号として好適なものである。
【００７０】
ケーブルモデムチューナ１００の出力およびＱＡＭ復調用ＩＣ３２０の入力をいずれも平衡型とすることによって、両者の接続部に外部からのデジタルノイズが生じ難くなるという効果も生じる。
【００７１】
ＱＡＭ復調用ＩＣ３２０への入力信号レベルに応じて設定されるＡＧＣ電圧がチューナ２００内の高周波ＡＧＣ回路およびＩＦ−ＡＧＣ回路２０に対して供給されることにより、ＲＦ−ＡＧＣおよびＩＦ−ＡＧＣループが形成される。
【００７２】
ＱＡＭ復調システム３００は、さらに、システム全体を制御するための演算処理部（ＣＰＵ）３３０と、システム内で信号を伝達するためのシステムバス３４０とを備える。ＣＰＵ３３０は、ケーブルモデム用チューナ１００の選局動作やＱＡＭ復調用ＩＣ３２０による復調処理等を、システムバス３４０を介して制御する。ダウンコンバータ部に含まれるスイッチＳＷ１およびＳＷ２が電子スイッチで構成される場合には、これらのスイッチの切換指示もＣＰＵ３３０によって実行される。
【００７３】
ＱＡＭ復調システム３００においては、従来のケーブルモデムチューナ２００および回路群３１０から構成されるケーブルモデムチューナ１００は、同一筐体ＳＣ内に内蔵され外部からシールドされる。このため、ケーブルモデムチューナ１００に対する、システムバスやＣＰＵクロック等に起因する外部からのノイズの影響を軽減することができる。
【００７４】
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。
【００７５】
【発明の効果】
本発明のケーブルモデム用チューナは、チューナ部の出力した中間周波信号の周波数域よりも低い周波数域の発振信号の生成を実行／停止切換可能な局部発振回路の出力と、チューナ部の出力した周波数域の中間周波信号とを混合するダウンコンバータ部を備えるので、同一構成の回路によって、異なる周波数域の中間周波信号を選択的に出力することができる。この結果、本発明のケーブルモデム用チューナを、入力周波数範囲の異なるＱＡＭ復調回路に対して汎用的に適用できる。また、ミキサ回路の出力負荷にフィルタ回路を接続しているので、局部発振回路のリーケージを抑制することができる。
【００７６】
また、チューナ部に含まれる高周波域のＡＧＣ部に加えて、中間周波信号に対するＡＧＣ部をさらに備えることにより、入力受信信号レベルの変動に対して出力信号の変動を抑制することができる。この結果、ＱＡＭ復調回路の入力信号として好適な信号を出力することができる。
【００７７】
また、ＡＧＣ部の総合利得を５５ｄＢ以上確保することにより、ＱＡＭ復調回路の入力信号レベルとして必要とされる１Ｖｐ−ｐを確保することができる。
【００７８】
さらに、不平衡信号を平衡信号に変換する信号変換回路をさらに備えることにより、ＱＡＭ復調回路の入力信号として好適な信号を出力することができる。
【００７９】
また、局部発振回路およびミキサ回路をバイポーラトランジスタによって構成し、それぞれのバイポーラトランジスタに対して設けられるベースバイアス抵抗同士を直列に接続することにより、低コスト化を図ることが可能となる。
【００８０】
さらに、チューナ部の出力した周波数域の中間周波信号を出力する場合に動作する回路と、当該中間周波信号よりも低い周波数域の中間周波信号を出力する場合に動作する回路とをプリント基板の異なる面に実装することにより、出力信号の周波数域の切換をより効率的に行なうことが可能である。
【００８１】
また、フィルタ回路のカットオフ周波数を切換えることにより、中間周波同調回路としての機能を併有させることが可能である。
【００８２】
さらに、中間周波信号に対するＡＧＣ部と、不平衡型の出力信号を受けて平衡型の信号に変換する信号変換回路とを備えることにより、ＱＡＭ復調回路に直接入力可能な出力信号を生成し、効率的なＱＡＭ信号復調システムを構成することが可能である。
【００８３】
また、チューナ部、中間周波ＡＧＣ部、ダウンコンバータ部、および信号変換回路を同一筐体内に内蔵することにより、外部からのノイズ影響を軽減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に従うケーブルモデム用チューナ１００の構成を示すブロック図である。
【図２】ダウンコンバータ部３０の具体的な構成を説明するための回路図である。
【図３】本発明の実施の形態に従うＱＡＭ復調システム３００の全体システムを示すブロック図である。
【図４】従来のケーブルモデム用チューナ２００の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０ ＳＡＷフィルタ、２０ 中間周波ＡＧＣ（ＩＦ−ＡＧＣ）回路、３０ ダウンコンバータ部、４０ ミキサ回路、５０ 局部発振回路、６０ フィルタ回路、７０ 平衡／不平衡変換回路、３２０ ＱＡＭ復調回路、３３０ ＣＰＵ、３４０ システムバス。
【発明の属する技術分野】
この発明は、ケーブルモデム用チューナに関し、より特定的には、ＱＡＭ復調回路に対して中間周波数信号を出力するのに適したケーブルモデム用チューナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ケーブルテレビ（以下、ＣＡＴＶと称する）では家庭への引込線を同軸ケーブルのままにしておき、幹線ネットワークを光ファイバ化したＨＦＣ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｆｉｂｅｒ／Ｃｏａｘ）の導入が進められている。家庭に数Ｍビット／秒の広帯域データ通信サービスを提供しようとしているためで、もはや先端技術ではない６４ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）でも帯域幅６ＭＨｚで伝送速度３０Ｍビット／秒の高速データラインを作ることができる。これにケーブルモデムが使用される。ケーブルテレビの空きチャンネルを利用して、４Ｍビット／秒〜２７Ｍビット／秒の高速データ通信を実現することができる。ケーブルモデム用チューナは、このようなケーブルテレビシステムにおけるケーブルモデムに使用され、受信したＣＡＴＶ信号を周波数変換した後、中間周波信号として取出す役割を果たしている。
【０００３】
図４は、従来のケーブルモデム用チューナ２００の構成を示すブロック図である。
【０００４】
ＣＡＴＶ信号については、局側に向けて送信される上り信号が５ＭＨｚ〜４２ＭＨｚ、局側からケーブルモデム用チューナに向けて送信される下り信号が５４ＭＨｚ〜８６０ＭＨｚにて運用され、チューナの入力端子２０２を介してケーブルの回線に接続される。ケーブルモデムより送信される上り信号は、ＣＡＴＶ局（システムオペレータ）のデータレシーバにて受信され、センターのコンピュータに入る。
【０００５】
図４を参照して、ケーブルモデム用チューナ２００は、ケーブルテレビ信号を入力するケーブルテレビ信号入力端子２０２と、ＱＰＳＫ送信機からのデータ信号を入力するデータ端子２０４と、データ端子２０４とケーブルテレビ信号入力端子２０２との間に設けられるアップストリーム回路２２０とを備える。
【０００６】
ケーブルモデム内部における上り信号は、データ端子２０４にたとえばＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）送信機からの直交位相変位変調（ＱＰＳＫ）されたデータ信号が導入される。このデータ信号は、アップストリーム回路２２０を介してＣＡＴＶ局に送信される。
【０００７】
一方、入力端子２０２より入力される下り信号は、４７０〜８６０ＭＨｚを受信するＵＨＦバンド（以下Ｂ３バンドともいう）、１７０ＭＨｚ〜４７０ＭＨｚを受信するＶＨＦ−Ｈｉｇｈバンド（以下Ｂ２バンドともいう）、および５４〜１７０ＭＨｚを受信するＶＨＦ−Ｌｏｗバンド（以下Ｂ１バンドともいう）に分割され、各バンドごとに設けられた受信回路によって処理される。ただし、上述した各バンドの範囲は、特に規定されるものではない。
【０００８】
ケーブルモデム用チューナ２００は、さらに、５〜４６ＭＨｚの減衰域および５４ＭＨｚ以上の通過域を有するハイパスフィルタ２１０と、ハイパスフィルタ２１０通過後の信号を各バンドに対応する回路群に振分けるための入力切換回路２３０および２３５とを備える。
【０００９】
下り信号は、ハイパスフィルタ２１０を通過した後、入力切換回路２３０および２３５によってバンドの切換が行なわれて、上述のバンドＢ１〜Ｂ３のいずれかに対応した回路群に供給される。
【００１０】
ケーブルモデム用チューナ２００は、さらに、Ｂ１〜Ｂ３の各バンドに対応して設けられる高周波増幅入力同調回路２４０、２４２および２４６と、ＵＨＦバンドおよびＶＨＦバンドに対応してそれぞれ設けられる高周波ＡＧＣ回路２５０および２５５と、Ｂ１〜Ｂ３バンドにそれぞれ対応して設けられる高周波増幅出力同調回路２６０、２６２および２６４と、ＵＨＦバンドに対応して設けられるミキサ回路２７０および局部発振回路２８０と、ＶＨＦバンドに対応して設けられるミキサ回路２７５および局部発振回路２８５と、ミキサ回路２７０および２７５の出力を中間周波帯域において増幅するための中間周波増幅回路２９０とを備える。
【００１１】
各バンドに対応して設けられた高周波増幅入力同調回路、高周波ＡＧＣ回路、高周波増幅出力同調回路、ミキサ回路および局部発振回路は、受信チャンネルに応じて、受信したバンドに対応する回路群が動作状態となり、他のバンドに対応する回路群は非動作状態とされる機能を有している。たとえば、ＵＨＦバンドのチャンネル受信時は、ＵＨＦバンド系統の高周波増幅入力同調回路２４０、高周波ＡＧＣ回路２５０、高周波増幅出力同調回路２６０、ミキサ回路２７０および局部発振回路２８０が動作状態となり、ＶＨＦ−ＨｉｇｈバンドおよびＶＨＦ−Ｌｏｗバンド系統の高周波増幅入力同調回路２４２，２４４、高周波ＡＧＣ回路２５５、高周波増幅出力同調回路２６２，２６４、ミキサ回路２７５および局部発振回路２８５が非動作状態となり、動作を停止する。
【００１２】
入力端子２０２に入力されたＣＡＴＶ信号は、上述したようにハイパスフィルタ２１０を通過した後、入力切換回路２３０、２３５に入りバンドの切換が行なわれる。そして、その出力は、高周波増幅入力回路２４０，２４２，２４６に導かれてチャンネルの選局が行なわれる。チャンネル選局が行なわれた信号は、ＡＧＣ端子２０８に入力されるＡＧＣ電圧に基いて高周波ＡＧＣ回路２５０，２５５によって所定レベルに増幅された後、高周波出力同調回路２６０，２６２，２６４に供給され、ここで受信信号を導出する。
【００１３】
その後、選択された受信信号は、ミキサ回路２７０，２７５および局部発振回路２８０，２８５で中間周波数（以下ＩＦとも称する）に周波数変換され、中間周波増幅回路２９０で増幅される。
【００１４】
中間周波増幅回路２９０によって増幅された中間周波信号（以下ＩＦ信号とも称する）は、出力端子２９５より出力される。
【００１５】
このように、従来のケーブルモデム用チューナ２００は、受信したＣＡＴＶ信号を受信チャンネルに応じて選局した後に、チャンネル選局が行なわれた信号を周波数変換してＩＦ信号として出力端子２９５から出力する。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなケーブルモデム用チューナ２００を用いてデジタル信号であるＱＡＭ信号を取り扱い、出力端子２９５から出力されるＩＦ信号をＱＡＭ復調用としてＱＡＭ復調回路に送出することには、以下に述べるような種々の問題点が生じる。
【００１７】
（１） ＱＡＭ復調回路として用いられるＱＡＭ復調用ＩＣの種類によって、異なる周波数域のＩＦ信号が必要である点がまず挙げられる。なお、以下においては、ＩＦ信号のうち、従来のケーブルモデム用チューナが出力するＩＦ信号の周波数域をＨｉｇｈ−ＩＦと称し、上記Ｈｉｇｈ−ＩＦよりも低く通常１０ＭＨｚ以下の周波数範囲である周波数域をＬｏｗ−ＩＦと称する。ＱＡＭ復調用ＩＣは、現状ではＬｏｗ−ＩＦのＱＡＭ信号の受信を目的とするＩＣと、Ｈｉｇｈ−ＩＦのＱＡＭ信号の受信を目的とするＩＣとに分かれている。これは、ＱＡＭ復調用ＩＣのアナログ／デジタルコンバータの性能による制限である。このため、後段に接続されるＱＡＭ復調用ＩＣが受信可能な周波数域に適合させるために、２種類のケーブルモデム用チューナまたは、ケーブルモデム用チューナとＱＡＭ復調用ＩＣとの間に配置される周波数変換回路が必要とされていた。
【００１８】
（２） ＱＡＭ復調用ＩＣの入力回路が平衡型である点が次に挙げられる。従来、ケーブルモデム用チューナの出力するＩＦ信号は、一般的には不平衡型の信号であった。しかし、ＱＡＭ復調用ＩＣは、平衡型入力が一般的であるため、ケーブルモデム用チューナとＱＡＭ復調用ＩＣとを直接接続することができなかった。
【００１９】
（３） ケーブルモデム用チューナの出力するＩＦ信号が、ＱＡＭ復調用ＩＣに要求される入力信号レベルに適合しない点がさらに挙げられる。従来のケーブルモデム用チューナは、利得が３０〜４０ｄＢの範囲であるため、ＱＡＭ復調用ＩＣの入力信号レベルとして通常必要とされる１Ｖｐ−ｐ程度（６０〜７０ｄＢ程度の利得が必要）を出力することはできなかった。これは、従来のケーブルモデム用チューナが、アナログ信号受信に適したものであり、デジタル信号受信を本来の目的としていたものではないからである。
【００２０】
（４） ＱＡＭ復調用ＩＣの入力レベルが受信信号の変動に対して一定でなければならない点がさらに挙げられる。ＱＡＭ復調用ＩＣの入力レベルは、受信信号に対して一定でなければならないが、従来のケーブルモデム用チューナでは、図４中の高周波ＡＧＣ回路２５０，２５５によって実行されるＲＦ−ＡＧＣループを有するのみであったので、入力端子に受信されるＣＡＴＶ信号レベルの変動に対して、出力するＩＦ信号の信号レベルを制御しきれない面があった。
【００２１】
（５） デジタルノイズへの対応が必要となる点も挙げられる。ＱＡＭ復調用ＩＣが要求するの入力信号レベルが高いため、高ゲインの増幅器が必要とされる。このため、全体システムを構成した際に、設けられるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）のクロックノイズやバスノイズのレベルも大きくなる。ＱＡＭ復調用ＩＣ、ＣＰＵおよびケーブルモデム用チューナは同一ボード上に実装されることが一般的であるため、このようなノイズの影響が増大する。
【００２２】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、ＱＡＭ復調用に適した信号を出力することが可能なケーブルモデム用チューナを提供することである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のケーブルモデム用チューナは、入力信号から受信チャンネルに対応する信号を取り出して増幅し、第１の周波数域の中間周波数信号に変換するためのチューナ部と、第１の周波数域の中間周波数信号を受けて、第１の周波数域および第１の周波数域よりも低い第２の周波数域のいずれか一方の中間周波信号を選択的に出力するダウンコンバータ部とを備え、ダウンコンバータ部は、第２の周波数域の中間周波信号を出力する第１のモードにおいては、第２の周波数域に対応する発振信号を生成し、第１の周波数域の中間周波信号を出力する第２のモードにおいては、発振信号の生成を停止する局部発振回路と、ダウンコンバータ部に入力される第１の周波数域の中間周波数信号と局部発振回路の出力とを混合するためのミキサ回路と、ミキサ回路の出力信号を受けて、設定されたカットオフ周波数に応じた周波数域の信号を通過させるフィルタ回路とを含む。さらに、ミキサ回路は、第２のモード時においては、第１の周波数域の中間周波数信号を増幅する。局部発振回路は、第２の周波数域で発振する振動素子と、振動素子の出力を入力電極に受ける第１のバイポーラトランジスタと、第１のトランジスタの入力電極と第１の電圧ノードとの間に結合される第１のバイアス抵抗と、第１のバイポーラトランジスタの出力電極の一方と第１の電圧ノードとの間に結合される第２のバイアス抵抗を有する。ミキサ回路は、振動素子の出力および第１の周波数域の中間周波数信号を入力電極に受ける第２のバイポーラトランジスタと、第１および第２のバイポーラトランジスタの入力電極間に結合される第３のバイアス抵抗と、第２のバイポーラトランジスタの入力電極と第１の電圧ノードよりも高い電圧を供給する第２の電圧ノードとの間に結合される第４のバイアス抵抗とを有する。
【００２９】
請求項２記載のケーブルモデム用チューナは、請求項１記載のケーブルモデム用チューナであって、局部発振回路は、振動素子と並列に接続され、外部からオン／オフが指示されるスイッチ素子をさらに有し、第１および第２のモード時において、スイッチ素子はそれぞれオフおよびオンする。
【００３０】
請求項３記載のケーブルモデム用チューナは、請求項１記載のケーブルモデム用チューナであって、フィルタ回路および第２のバイアス抵抗は、プリント基板の一方の面に実装され、第２のバイアス抵抗を除くダウンコンバータ部は、プリント基板の他方の面に実装される。
【００３２】
請求項４記載のケーブルモデム用チューナは、入力信号から受信チャンネルに対応する信号を取り出して増幅し、第１の周波数域の中間周波数信号に変換するためのチューナ部と、第１の周波数域の中間周波数信号を受けて、第１の周波数域および第１の周波数域よりも低い第２の周波数域のいずれか一方の中間周波信号を選択的に出力するダウンコンバータ部とを備え、ダウンコンバータ部は、第２の周波数域の中間周波信号を出力する第１のモードにおいては、第２の周波数域に対応する発振信号を生成し、第１の周波数域の中間周波信号を出力する第２のモードにおいては、発振信号の生成を停止する局部発振回路と、ダウンコンバータ部に入力される第１の周波数域の中間周波数信号と局部発振回路の出力とを混合するためのミキサ回路と、ミキサ回路の出力信号を受けて、設定されたカットオフ周波数に応じた周波数域の信号を通過させるフィルタ回路とを含む。カットオフ周波数は、第１のモード時においては、第２の周波数域の信号を通過させるとともに第１の周波数域の信号を減衰するように設定され、第２のモード時においては、第１および第２の周波数域の信号を通過させるように設定される。さらに、フィルタ回路は、ミキサ回路の出力信号を通過させる誘導素子と、誘導素子と接地ノードとの間に結合される第１の容量素子と、誘導素子と並列に結合される第２の容量素子と、第２の容量素子と並列に設けられ、外部からオン／オフが指示されるスイッチ素子とを有し、第１および第２のモード時において、スイッチ素子はそれぞれオフおよびオンする。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。
【００３６】
図１は、本発明の実施の形態に従うケーブルモデム用チューナ１００の構成を示すブロック図である。
【００３７】
図１を参照して、本発明のケーブルモデム用チューナ１００は、図４に示した従来のケーブルモデム用チューナ２００と比較して、中間周波増幅回路２９０から出力されるＨｉｇｈ−ＩＦのＩＦ入力信号を受けて、選択的にＨｉｇｈ−ＩＦおよびＬｏｗ−ＩＦのいずれか一方の周波数域に設定される、ＱＡＭ復調に適したＩＦ出力信号に変換するための回路群１０〜８０を備える点で異なる。ＩＦ出力信号は、出力端子８０からＱＡＭ復調回路に与えられる。
【００３８】
ここで、ＩＦ入力信号を生成するまでのブロック、すなわち従来のケーブルモデム用チューナ２００に含まれている構成部分については、既に説明したとおりであるので説明は繰返さない。
【００３９】
ケーブルモデム用チューナ１００は、ＩＦ入力信号を受けるＳＡＷフィルタ１０と、中間周波ＡＧＣ回路２０（以下、ＩＦ−ＡＧＣ回路とも称する）と、Ｌｏｗ−ＩＦ信号およびＨｉｇｈ−ＩＦ信号を選択的に出力することが可能なダウンコンバータ部３０と、ダウンコンバータ部３０から出力された非平衡信号を平衡信号に変換するための平衡／不平衡変換回路７０とを備える。ダウンコンバータ部３０は、Ｌｏｗ−ＩＦに対応する周波数域の発振信号を生成するための局部発振回路５０と、ＩＦ−ＡＧＣ回路２０の出力信号と発振信号とを混合するためのミキサ回路４０と、Ｌｏｗ−ＩＦ信号出力時とＨｉｇｈ−ＩＦ信号出力時とでカットオフ周波数を切換可能なフィルタ回路６０とを含む。
【００４０】
チューナで選局した受信チャンネルに対応するＩＦ入力信号は、ＳＡＷフィルタ１０を経由した後、ＩＦ−ＡＧＣ回路２０によって振幅を所定レベルに調整されて、ミキサ回路４０に供給される。
【００４１】
詳しくは後程説明するが、ダウンコンバータ部３０は、外部からの切換指示に応じて、Ｈｉｇｈ−ＩＦ信号もしくはＬｏｗ−ＩＦ信号のいずれか一方を選択的に出力することができる。
【００４２】
外部からＬｏｗ−ＩＦ信号の出力が指示された場合（以下、Ｌｏｗ−ＩＦ信号出力時ともいう）においては、局部発振回路５０によってＬｏｗ−ＩＦ信号に対応する発振信号が出力される。ミキサ回路４０は、ＩＦ−ＡＧＣ回路２０からの出力と上記発振信号とを混合し、Ｌｏｗ−ＩＦ信号を出力する。フィルタ回路６０は、外部からの切換指示に応じて、Ｌｏｗ−ＩＦ帯域の信号が通過できるようにカットオフ周波数を設定する。これにより、ダウンコンバータ部３０は、ＩＦ入力信号をＬｏｗ−ＩＦ域にダウンコンバートして平衡／不平衡変換回路７０に対して出力する。
【００４３】
一方、外部からＨｉｇｈ−ＩＦ信号の出力が指示された場合（以下、Ｈｉｇｈ−ＩＦ信号出力時ともいう）においては、ダウンコンバータ部３０は、周波数変換を行なう必要がなく、ＩＦ入力信号と同一の周波数を有する信号を出力すればよい。したがって、この場合においては局部発振回路５０の発振は停止され、ミキサ回路４０は、中間周波増幅回路として動作する。この場合には、フィルタ回路６０は、外部からの指示に応じて、Ｈｉｇｈ−ＩＦ帯域の信号が通過できるようにカットオフ周波数を設定する。この結果、ダウンコンバータ部３０からはＨｉｇｈ−ＩＦ信号の出力が平衡／不平衡回路７０に対して出力される。
【００４４】
図２は、ダウンコンバータ部３０の具体的な構成を説明するための回路図である。
【００４５】
図２を参照して、ＳＡＷフィルタ１０は、中間周波増幅回路２９０から受けたＩＦ入力信号を、伝送すべき帯域幅に変換するとともに不要信号を取除く作用を行なう。ＳＡＷフィルタは、圧電素子の表面上に取付けられた電極によって、表面弾性波によって起こる電圧振動を取出すフィルタであり、電極の位置構造により共振特性を変えることができるという特徴を有する。
【００４６】
ＩＦ−ＡＧＣ回路２０は、ＳＡＷフィルタ１０からの出力信号およびＡＧＣ端子７２に入力されたＡＧＣ電圧を受けるデュアルゲート型電界効果トランジスタＴ１を含む。トランジスタＴ１は、ＳＡＷフィルタ１０からの出力信号ををＡＧＣ電圧に応じて増幅するために設けられる。ＡＧＣ端子７２とデュアルゲートの一方との間には抵抗素子Ｒ３が設けられ、ＡＧＣ端子７２およびデュアルゲートの一方に対応して、接地キャパシタＣ７およびＣ２がそれぞれ設けられる。
【００４７】
また、ＳＡＷフィルタ１０とデュアルゲートの他方との間には、トランジスタＴ１への直流成分を阻止するためのキャパシタＣ１および抵抗素子Ｒ１が設けられ、デュアルゲートの他方と電源端子７４との間にはゲートバイアス抵抗Ｒ２が設けられる。インダクタＬ１は、チョークコイルに相当する。
【００４８】
ＡＧＣ電圧は、出力端子８０からＱＡＭ復調回路に与えられる出力ＩＦ信号のレベルを１Ｖｐ−ｐ確保するように、ＡＧＣ制御回路（図示せず）によって設定される。このような構成のＩＦ−ＡＧＣ回路２０によるＩＦ−ＡＧＣの利得減衰量は約５０ｄＢ得ることができるため、高周波ＡＧＣ回路２５０，２５５によって実行されるＲＦ−ＡＧＣとを組合せることによって、出力ＩＦ信号のレベルを１Ｖｐ−ｐ程度確保することが可能となる。
【００４９】
ミキサ回路４０および局部発振回路５０は、バイポーラトランジスタＴ２およびＴ３をそれぞれ含む。バイポーラトランジスタＴ２およびＴ３のベースバイアスとして設けられる抵抗素子Ｒ４、Ｒ５およびＲ８は、直列に接続される。これにより、部品点数の削減を図ることができ、コスト的に有利となる。
【００５０】
また、ミキサ回路４０中のバイポーラトランジスタＴ２のコレクタ、エミッタ間電圧ＶＣＥを２．５Ｖとし、局部発振回路５０中のバイポーラトランジスタＴ３のＶＣＥを１．５Ｖ程度に設定することにより、低消費電力化を図ることが可能となる。
【００５１】
局部発振回路５０は、さらに水晶振動子５５を含む。水晶振動子５５には、オーバートーンおよび基本波のいずれのタイプをも適用することができる。バイポーラトランジスタＴ３のエミッタとバイポーラトランジスタＴ２のベースの間に設けられるキャパシタＣ１６は、発振信号をミキサに注入するための容量素子であるが、バイポーラトランジスタＴ２およびＴ３をツインタイプとして適用することによって、モールド内の寄生容量によってこのキャパシタＣ１６を構成することも可能となる。これによって、さらに部品点数の削減が可能となる。
【００５２】
局部発振回路５０は、さらに、水晶振動子５５と並列に設けられるスイッチＳＷ１を有する。外部からの切換指示に応じてスイッチＳＷ１をオンすることにより、水晶振動子５５の出力ノードを接地ノードと強制的に接続することができ、発振を停止するのと同様の効果が得られる。
【００５３】
ミキサ回路４０および局部発振回路５０中に配置される、キャパシタＣ４，Ｃ５，Ｃ６は接地容量であり、キャパシタＣ８，Ｃ１０は帰還容量である。キャパシタＣ３，Ｃ９，Ｃ１１は、信号の直流成分を阻止するために配置される。また、抵抗素子Ｒ６，Ｒ７，Ｒ１０は、バイポーラトランジスタＴ２およびＴ３に対応して設けられるバイアス抵抗であり、抵抗素子Ｒ９は、水晶振動子５５の発振周波数を調整するために設けられるダンピング抵抗である。
【００５４】
フィルタ回路６０は、図３においては一例としてローパスフィルタで構成され、ミキサ回路４０からの出力を通過させるインダクタＬ２と、インダクタＬ２と並列に接続されるキャパシタＣ１３と、インダクタＬ２およびキャパシタＣ１３と並列に接続されるスイッチＳＷ２と、インダクタＬ２と接地ノードとの間の接続されるキャパシタＣ１２およびＣ１４とを有する。
【００５５】
フィルタ回路６０は、外部からの切換指示に応じてスイッチＳＷ２をオン／オフすることによって、そのカットオフ周波数を切換えることができる。具体的には、Ｈｉｇｈ−ＩＦ信号出力時およびＬｏｗ−ＩＦ信号出力時において、ＳＷ２はそれぞれオンおよびオフされる。
【００５６】
フィルタ回路６０は、スイッチＳＷ２のオフ時においては、Ｌｏｗ−ＩＦ信号を透過して、Ｈｉｇｈ−ＩＦ信号を減衰させる。したがって、カットオフ周波数がＨｉｇｈ−ＩＦ帯域よりも低く、かつＬｏｗ−ＩＦ帯域よりも高くなるように、キャパシタＣ１２，Ｃ１３，Ｃ１４およびインダクタＬ２の値は決定される。
【００５７】
スイッチＳＷ２のオン時においては、インダクタＬ２およびキャパシタＣ１３の両端が短絡されるため、カットオフ周波数が高くなって、フィルタ回路６０はＨｉｇｈ−ＩＦ信号も透過する。このときのカットオフ周波数が、Ｈｉｇｈ−ＩＦ帯域よりも高くなるように、キャパシタＣ１４の値は設定される。
【００５８】
このように、外部からの指示に応じて、カットオフ周波数を切換えることが可能なフィルタ回路６０を設けることによって、当該フィルタ回路を中間周波同調回路として動作させることができる。
【００５９】
また、フィルタ回路６０をミキサ回路４０の負荷として接続することによって、局部発振回路５０のリーケージを最小にするという効果も生じる。
【００６０】
フィルタ回路６０の出力は、平衡／不平衡変換回路７０に伝達される。平衡／不平衡変換回路７０は、フィルタ回路６０の出力を９０°位相の違う２出力信号に変換して、平衡型出力として出力端子８０に出力する。このように、平衡／不平衡変換回路によって、ケーブルモデム用チューナ１００の出力を平衡型信号とすることによって、ケーブルモデム用チューナ１００と後段に配置されるＱＡＭ復調用ＩＣとを直結することが可能となる。
【００６１】
なお、同様の機能を有し、Ｈｉｇｈ−ＩＦ信号出力時とＬｏｗ−ＩＦ信号出力時に対応する周波数域の信号を透過できる構成であれば、フィルタ回路６０の構成は、図３に示した例に限られない。この点は、ＩＦ−ＡＧＣ回路２０、ミキサ回路４０および局部発振回路５０の構成についても同様である。
【００６２】
次に、局部発振回路５０およびフィルタ回路６０にそれぞれ設けられたスイッチＳＷ１およびＳＷ２の双方は、Ｈｉｇｈ−ＩＦ信号時にはオンされ、Ｌｏｗ−ＩＦ信号出力時にはオフされる。スイッチＳＷ１およびＳＷ２は、外部からの指示に応じて共通に制御される。スイッチＳＷ１およびＳＷ２には、電子スイッチおよびメカスイッチのいずれを適用することも可能である。
【００６３】
スイッチＳＷ１およびＳＷ２がオンした場合には、水晶振動子５５の発振は停止され、フィルタ回路６０のカットオフ周波数は高くなる。これにより、ミキサ回路４０は、ＩＦ入力信号の周波数を変換することなく増幅するとともに、フィルタ回路６０は、Ｈｉｇｈ−ＩＦ信号を透過する。
【００６４】
一方、スイッチＳＷ１およびＳＷ２がオフ状態とされる場合には、水晶振動子５５のＬｏｗ−ＩＦ域の発振出力は、局部発振回路５０によって増幅されてミキサ回路４０に送出される。ミキサ回路４０は、局部発振回路５０から受ける発振信号とＩＦ−ＡＧＣ回路２０の出力信号とを混合して、Ｌｏｗ−ＩＦ信号域の信号を出力する。フィルタ回路６０中のキャパシタＣ１３のキャパシタンス値は、スイッチＳＷ２がオフされている場合には、Ｌｏｗ−ＩＦ信号帯域の信号が通過し、Ｈｉｇｈ−ＩＦ信号帯域の信号が減衰されるように設定される。
【００６５】
このような構成とすることにより、ミキサ回路４０、局部発振回路５０およびフィルタ回路６０を含むダウンコンバータ部３０は、スイッチＳＷ１およびＳＷ２がオンされている場合には、Ｈｉｇｈ−ＩＦ帯域の信号を出力し、ＳＷ１およびＳＷ２がオフされている場合には、Ｌｏｗ−ＩＦ帯域の信号を出力する。すなわち、単一のダウンコンバータ部３０によって、スイッチのオン／オフによって、異なる周波数帯域のＩＦ信号を選択的に出力することが可能となり、入力信号の周波数域の異なるＱＡＭ復調用ＩＣに対して共通に適用することができる。
【００６６】
この際に、ミキサ回路４０と局部発振回路５０のバイアス抵抗Ｒ１０を除く回路をプリント基板の一方の面に配置し、フィルタ回路６０とバイアス抵抗Ｒ１０とをプリント基板の他方の面に実装する構成とすれば、当該プリント基板の他方の面に実装された回路のみによってＨｉｇｈ−ＩＦ信号の出力を実行することができる回路構成とし、さらにプリント基板の一方の面の回路構成を追加することによって、Ｌｏｗ−ＩＦおよびＨｉｇｈ−ＩＦの両方の信号を選択的に発生できる回路を実装することができる。
【００６７】
なお、スイッチＳＷ１およびＳＷ２による切換機能を有しているので、図２に示した回路を、プリント基板の同一面上に実装することももちろん可能である。
【００６８】
図３は、本発明の実施の形態に従うＱＡＭ復調システム３００の全体システムを示すブロック図である。
【００６９】
図３を参照して、ＱＡＭ復調システム３００は、ＣＡＴＶ信号を受信する入力端子３０１と、従来のケーブルモデムチューナ２００およびその後段に配置される回路群３１０と、ＱＡＭ復調用ＩＣ３２０とを備える。従来のケーブルモデムチューナ２００および回路群３１０は、図１に示した本発明のケーブルモデムチューナ１００を構成し、受信チャンネルに対応するＩＦ信号をＱＡＭ復調用ＩＣ３２０に与える。すでに説明したように、ケーブルモデムチューナ１００が出力するＩＦ信号は、Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ−ＩＦのいずれの周波数域に設定することも可能であり、平衡型の信号であり、かつ、１Ｖｐ−ｐの信号レベルを有する、ＱＡＭ復調用ＩＣ３２０の入力信号として好適なものである。
【００７０】
ケーブルモデムチューナ１００の出力およびＱＡＭ復調用ＩＣ３２０の入力をいずれも平衡型とすることによって、両者の接続部に外部からのデジタルノイズが生じ難くなるという効果も生じる。
【００７１】
ＱＡＭ復調用ＩＣ３２０への入力信号レベルに応じて設定されるＡＧＣ電圧がチューナ２００内の高周波ＡＧＣ回路およびＩＦ−ＡＧＣ回路２０に対して供給されることにより、ＲＦ−ＡＧＣおよびＩＦ−ＡＧＣループが形成される。
【００７２】
ＱＡＭ復調システム３００は、さらに、システム全体を制御するための演算処理部（ＣＰＵ）３３０と、システム内で信号を伝達するためのシステムバス３４０とを備える。ＣＰＵ３３０は、ケーブルモデム用チューナ１００の選局動作やＱＡＭ復調用ＩＣ３２０による復調処理等を、システムバス３４０を介して制御する。ダウンコンバータ部に含まれるスイッチＳＷ１およびＳＷ２が電子スイッチで構成される場合には、これらのスイッチの切換指示もＣＰＵ３３０によって実行される。
【００７３】
ＱＡＭ復調システム３００においては、従来のケーブルモデムチューナ２００および回路群３１０から構成されるケーブルモデムチューナ１００は、同一筐体ＳＣ内に内蔵され外部からシールドされる。このため、ケーブルモデムチューナ１００に対する、システムバスやＣＰＵクロック等に起因する外部からのノイズの影響を軽減することができる。
【００７４】
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。
【００７５】
【発明の効果】
本発明のケーブルモデム用チューナは、チューナ部の出力した中間周波信号の周波数域よりも低い周波数域の発振信号の生成を実行／停止切換可能な局部発振回路の出力と、チューナ部の出力した周波数域の中間周波信号とを混合するダウンコンバータ部を備えるので、同一構成の回路によって、異なる周波数域の中間周波信号を選択的に出力することができる。この結果、本発明のケーブルモデム用チューナを、入力周波数範囲の異なるＱＡＭ復調回路に対して汎用的に適用できる。また、ミキサ回路の出力負荷にフィルタ回路を接続しているので、局部発振回路のリーケージを抑制することができる。
【００７６】
また、チューナ部に含まれる高周波域のＡＧＣ部に加えて、中間周波信号に対するＡＧＣ部をさらに備えることにより、入力受信信号レベルの変動に対して出力信号の変動を抑制することができる。この結果、ＱＡＭ復調回路の入力信号として好適な信号を出力することができる。
【００７７】
また、ＡＧＣ部の総合利得を５５ｄＢ以上確保することにより、ＱＡＭ復調回路の入力信号レベルとして必要とされる１Ｖｐ−ｐを確保することができる。
【００７８】
さらに、不平衡信号を平衡信号に変換する信号変換回路をさらに備えることにより、ＱＡＭ復調回路の入力信号として好適な信号を出力することができる。
【００７９】
また、局部発振回路およびミキサ回路をバイポーラトランジスタによって構成し、それぞれのバイポーラトランジスタに対して設けられるベースバイアス抵抗同士を直列に接続することにより、低コスト化を図ることが可能となる。
【００８０】
さらに、チューナ部の出力した周波数域の中間周波信号を出力する場合に動作する回路と、当該中間周波信号よりも低い周波数域の中間周波信号を出力する場合に動作する回路とをプリント基板の異なる面に実装することにより、出力信号の周波数域の切換をより効率的に行なうことが可能である。
【００８１】
また、フィルタ回路のカットオフ周波数を切換えることにより、中間周波同調回路としての機能を併有させることが可能である。
【００８２】
さらに、中間周波信号に対するＡＧＣ部と、不平衡型の出力信号を受けて平衡型の信号に変換する信号変換回路とを備えることにより、ＱＡＭ復調回路に直接入力可能な出力信号を生成し、効率的なＱＡＭ信号復調システムを構成することが可能である。
【００８３】
また、チューナ部、中間周波ＡＧＣ部、ダウンコンバータ部、および信号変換回路を同一筐体内に内蔵することにより、外部からのノイズ影響を軽減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に従うケーブルモデム用チューナ１００の構成を示すブロック図である。
【図２】ダウンコンバータ部３０の具体的な構成を説明するための回路図である。
【図３】本発明の実施の形態に従うＱＡＭ復調システム３００の全体システムを示すブロック図である。
【図４】従来のケーブルモデム用チューナ２００の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０ ＳＡＷフィルタ、２０ 中間周波ＡＧＣ（ＩＦ−ＡＧＣ）回路、３０ ダウンコンバータ部、４０ ミキサ回路、５０ 局部発振回路、６０ フィルタ回路、７０ 平衡／不平衡変換回路、３２０ ＱＡＭ復調回路、３３０ ＣＰＵ、３４０ システムバス。
Claims (4)
- 入力信号から受信チャンネルに対応する信号を取り出して増幅し、第１の周波数域の中間周波数信号に変換するためのチューナ部と、
前記第１の周波数域の中間周波数信号を受けて、前記第１の周波数域および前記第１の周波数域よりも低い第２の周波数域のいずれか一方の中間周波信号を選択的に出力するダウンコンバータ部とを備え、
前記ダウンコンバータ部は、
前記第２の周波数域の中間周波信号を出力する第１のモードにおいては、前記第２の周波数域に対応する発振信号を生成し、前記第１の周波数域の中間周波信号を出力する第２のモードにおいては、前記発振信号の生成を停止する局部発振回路と、
前記ダウンコンバータ部に入力される前記第１の周波数域の中間周波数信号と前記局部発振回路の出力とを混合するためのミキサ回路と、
前記ミキサ回路の出力信号を受けて、設定されたカットオフ周波数に応じた周波数域の信号を通過させるフィルタ回路とを含み、
前記ミキサ回路は、前記第２のモード時においては前記第１の周波数域の中間周波数信号を増幅し、
前記局部発振回路は、
前記第２の周波数域で発振する振動素子と、
前記振動素子の出力を入力電極に受ける第１のバイポーラトランジスタと、
前記第１のトランジスタの入力電極と第１の電圧ノードとの間に結合される第１のバイアス抵抗と、
前記第１のバイポーラトランジスタの出力電極の一方と前記第１の電圧ノードとの間に結合される第２のバイアス抵抗を有し、
前記ミキサ回路は、
前記振動素子の出力および前記第１の周波数域の中間周波数信号を入力電極に受ける第２のバイポーラトランジスタと、
前記第１および第２のバイポーラトランジスタの入力電極間に結合される第３のバイアス抵抗と、
前記第２のバイポーラトランジスタの入力電極と前記第１の電圧ノードよりも高い電圧を供給する第２の電圧ノードとの間に結合される第４のバイアス抵抗とを有する、ケーブルモデム用チューナ。 - 前記局部発振回路は、前記振動素子と並列に接続され、外部からオン／オフが指示されるスイッチ素子をさらに有し、
前記第１および第２のモード時において、前記スイッチ素子はそれぞれオフおよびオンする、請求項１記載のケーブルモデム用チューナ。 - 前記フィルタ回路および前記第２のバイアス抵抗は、プリント基板の一方の面に実装され、
前記第２のバイアス抵抗を除く前記ダウンコンバータ部は、プリント基板の他方の面に実装される、請求項１記載のケーブルモデム用チューナ。 - 入力信号から受信チャンネルに対応する信号を取り出して増幅し、第１の周波数域の中間周波数信号に変換するためのチューナ部と、
前記第１の周波数域の中間周波数信号を受けて、前記第１の周波数域および前記第１の周波数域よりも低い第２の周波数域のいずれか一方の中間周波信号を選択的に出力するダウンコンバータ部とを備え、
前記ダウンコンバータ部は、
前記第２の周波数域の中間周波信号を出力する第１のモードにおいては、前記第２の周波数域に対応する発振信号を生成し、前記第１の周波数域の中間周波信号を出力する第２のモードにおいては、前記発振信号の生成を停止する局部発振回路と、
前記ダウンコンバータ部に入力される前記第１の周波数域の中間周波数信号と前記局部発振回路の出力とを混合するためのミキサ回路と、
前記ミキサ回路の出力信号を受けて、設定されたカットオフ周波数に応じた周波数域の信号を通過させるフィルタ回路とを含み、
前記カットオフ周波数は、前記第１のモード時においては、前記第２の周波数域の信号を通過させるとともに前記第１の周波数域の信号を減衰するように設定され、前記第２のモード時においては、前記第１および第２の周波数域の信号を通過させるように設定され、
前記フィルタ回路は、
前記ミキサ回路の出力信号を通過させる誘導素子と、
前記誘導素子と接地ノードとの間に結合される第１の容量素子と、
前記誘導素子と並列に結合される第２の容量素子と、
前記第２の容量素子と並列に設けられ、外部からオン／オフが指示されるスイッチ素子とを有し、
前記第１および第２のモード時において、前記スイッチ素子はそれぞれオフおよびオンする、ケーブルモデム用チューナ。
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