JP3772431B2 - 信号処理回路 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばセルラー電話に代表されるような、信号レベルが大きく変動するシステムにおいて、信号レベルあるいは周波数に基づいて複数の信号経路から最適な信号経路を選択する信号処理回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
セルラーなどの無線通信においては、基地局との距離の変化、あるいは伝送路中に受けるフェージングの影響等で時々刻々と信号レベルの変化が生ずる。一般に、端末では、このようなレベル変動を生ずる受信信号を、利得調整を行うことのできる増幅器あるいは減衰器等の利得調整手段によってそのレベルの変動分を吸収し、一定の信号レベルに調整してから、復調器に信号を伝達することが行われる。また、送信においては、基地局に一定の信号レベルを供給すべく、やはり利得調整手段によって信号を所望のレベルに調整した後、端末の信号出力として送信することが行われる。
【０００３】
このような要請を受けて、端末では一般に、送受信共に何らかの利得調整手段を有することが必須となっているが、その要求される利得の調整幅というのは、各システムによって異なる。もしも、システムの要求する利得の変化幅が８０ｄＢ〜９０ｄＢにも亘るのであれば、素子のアイソレーション、ダイナミックレンジなどの制限から、この信号の変化幅を一つの利得調整手段によって実現することは、実現性あるいはコストの面から考えて非常に困難となる。
【０００４】
そこで、従来から、この利得調整手段を複数に分割して実現することが一般に行われてきた。この従来例について、図９を用いて説明する。図９には、セルラーなどの無線通信における送信システムにおける従来例を示す。
【０００５】
今仮に、システムが送信信号の８０ｄＢの利得調整を要求するものとすれば、送信アンテナ２０９の入力端２０９ａにおいて、８０ｄＢの信号のレベル変化を生じなければならない。そこで、例えば、５０ｄＢをＩＦ（中間周波）段において、残りの３０ｄＢをＲＦ（高周波）段においてそれぞれ利得調整するように振り分ける。
【０００６】
具体的には、端子２０１から入力された一定レベルのＩＦ信号がＩＦ信号線２０２を介して第一の利得可変増幅器２０３に供給され、この第一の利得可変増幅器２０３によって５０ｄＢの幅において利得調整が行われる。次に、周波数混合器２０４において、局部発振周波数と混合されることによってＲＦ信号に周波数変換された後、帯域通過フィルタ２０５によってイメージ信号などの不要周波数成分が除去される。
【０００７】
この帯域通過フィルタ２０５を経たＲＦ信号は、第二の利得可変増幅器２０６によって３０ｄＢの幅において利得調整が行われ、続いて電力増幅器２０７で一定の信号増幅を受けた後、帯域通過フィルタ２０８を介して送信アンテナ２０９に所望の出力電力にて供給される。このとき、送信システムの入力端子２０１から送信アンテナ２０９の入力端２０９ａに至るまでの各デバイスの送信信号の変化のレベル差を最大５０ｄＢとなるようにすることができる。
【０００８】
このように、利得調整手段を第一の利得可変増幅器２０２と第二の利得可変増幅器２０６に分割し、送信システムの入力端子２０１から送信アンテナ２０９の入力端２０９ａに至るまでの各ノードにおける信号の最大レベルと最小レベルとの差を圧縮することで、各素子のダイナミックレンジをより低減することが可能となるのである。
【０００９】
また一方で、従来から、帯域通過フィルタの通過帯域を複数に分割した構成の送信システムも知られている。これは、図９の帯域通過フィルタ２０５，２０８を実現する際に、システムのフィルタに要求される周波数特性によっては、これを１素子で実現することを考えるときに、フィルタが物理的に非常に大きな容積を必要とし、電気的に通過帯域に大きな損失を生じてしまうなどの問題を生ずる場合があるからである。
【００１０】
すなわち、これらの問題を回避するために、図９の帯域通過フィルタ２０５，２０８の通過帯域をそれぞれ２つに分割し、図１０に示すように、通過帯域の異なる２つずつの帯域通過フィルタ２０５ａ，２０５ｂと２０８ａ，２０８ｂを設けるとともに、それぞれの入出力側にＳＰＤＴ(single pole double throw)スイッチ２１０，２１１と２１２，２１３を設け、信号の周波数に応じてどちらかの経路を選択する構成を採っている。この場合、ＳＰＤＴスイッチ２１０，２１１と２１２，２１３の容積、損失を割り引いても、低容積、低損失のフィルタが実現可能となる場合があり、システム全体として省スペース、省電力化の点で有利である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図９に示した従来例のように、２つの利得可変増幅器２０３，２０６によって利得調整を行う送信システムにおいては、これら２つの利得可変増幅器２０３，２０６に常時電力を供給する必要がある。特に、電力増幅器２０７においては、一般に、低信号入力レベルにおける電力負荷効率は著しく悪化するので、たとえ利得可変増幅器２０６によって利得調整を行おうとも、消費電力のさらなる損失を生ずる。これは、セルラーなどの無線通信システムにおいて、端末の通話時間の確保という観点において大きな問題となる。
【００１２】
また、図１０に示した従来例では、帯域通過フィルタ２０５ａ，２０５ｂと２０８ａ，２０８ｂをそれぞれ切り替えるために、２個ずつのＳＰＤＴスイッチ２１０，２１１と２１２，２１３を設ける必要があるため、部品点数や実装面積の増加を招く。これは、小型化の要求が強い携帯端末にとって大きな問題となる。なお、上述した各従来例においては、送信システムに適用した場合を例にとって説明したが、受信システムに適用した場合にも、全く同様のことが言える。
【００１３】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、消費電力を大幅に低減できるとともに、実装面積の低減、部品点数の削減および低コスト化に寄与し得る信号処理回路を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明による信号処理回路は、
少なくとも１つの入力端子からなる第一の入力端子群と、この第一の入力端子群の各入力端子に一対一で対応する出力端子からなる第一の出力端子群と、少なくとも１つの入力端子からなる第二の入力端子群と、この第二の入力端子群の各入力端子に一対一で対応する出力端子からなる第二の出力端子群と、第一の入力端子群と第一の出力端子群の対応する入出力端子間を選択的に接続する第一のスイッチ群と、第一の入力端子群と第二の出力端子群の入出力端子間を選択的に接続する第二のスイッチ群と、第二の入力端子群と第一の出力端子群の入出力端子間を選択的に接続する第三のスイッチ群とを有する信号切り替え手段と、
第一，第二および第三のスイッチ群の各スイッチをオン／オフ制御する信号路制御手段と、
第二の出力端子群の各出力端子と第二の入力端子群の各入力端子との間を接続する各々利得の異なる信号路と
を備えた構成となっている。
【００１５】
上記構成の信号処理回路において、信号路制御手段は信号切り替え手段における第一，第二および第三のスイッチ群の各スイッチを適宜オン／オフ制御する。すなわち、信号切り替え手段において、第一のスイッチ群の所望のスイッチをオンさせることで、第一の入力端子群と第一の出力端子群の対応する一対の入出力端子を接続するか、または、第二および第三のスイッチ群の対応するスイッチをオンさせることで、第一の入力端子群と第二の出力端子群の選択された入出力端子間を接続するとともに、第二の入力端子群と第一の出力端子群の選択された入出力端子間を接続する。
【００１６】
すなわち、信号切り替え手段においては、信号路制御手段による制御により、利得の異なる信号路の内の１つが選択されるか、又は第一の入力端子群と第一の出力端子群の対応する一対の入出力端子間が直結される。その結果、第一の出力端子群から第一の入力端子群を眺めた利得は、第一の入力端子群と第一の出力端子群の対応する一対の入出力端子間の直結の場合０となり、第二および第三のスイッチ群の対応するスイッチをオンさせた場合には、信号路の選択に応じて変化する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、本発明による信号処理回路の一実施形態を示すブロック図である。
【００１８】
図１において、信号切り替え回路１１は、後述するように化合物半導体ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等のスイッチング素子の集合によって構成され、複数の入力端子１２-1，１２-2，１２-3，……からなる第一の入力端子群１３と、この第一の入力端子群１３の各入力端子１２-1，１２-2，１２-3，……に一対一で対応する出力端子１４-1，１４-2，１４-3，……からなる第一の出力端子群１５と、複数の入力端子１６-1，１６-2，１６-3，……からなる第二の入力端子群１７と、この第二の入力端子群１７の各入力端子１６-1，１６-2，１６-3，……に一対一で対応する出力端子１８-1，１８-2，１８-3，……からなる第二の出力端子群１９とを有している。
【００１９】
この信号切り替え回路１１は、信号路制御回路２０によって切り替え制御される。具体的には、第一の入力端子群１３中の１つの入力端子１２-i（ｉは任意の数）と、これと対の第一の出力端子群１５中の出力端子１４-iとを選択し、これらを直接接続するか、または、第一の入力端子群１３中の選択された入力端子１２-iと、これと対の第二の出力端子群１９中の出力端子１８-iとを接続するとともに、この出力端子１８-iと対の第二の入力端子群１７中の入力端子１６-iと、これと対の第一の出力端子群１５中の出力端子１４-iとを接続するように、信号路の切り替え制御が行われる。
【００２０】
また、第二の出力端子群１９の各出力端子１８-1，１８-2，１８-3，……と、第二の入力端子群１７の各入力端子１６-1，１６-2，１６-3，……との間の信号路２１-1，２１-2，２１-3，……には、互いに利得の異なり、かつ利得に応じて消費電力が小さく抑えられてた増幅器２２-1，２２-2，２２-3，……がそれぞれ挿入されている。したがって、上述した信号切り替え回路１１における信号路の切り替えにより、第一の入力端子群１３の入力端子１２-iと第一の出力端子群１５の出力端子１４-iとの直結の場合には、利得が０になり、さらに、異なる利得の増幅器２２-1，２２-2，２２-3，……の選択により、第一の入力端子群１３と第一の出力端子群１５の間の利得を変化させることができる。
【００２１】
なお、本実施形態では、第一，第二の入力端子群１３，１７および第一，第二の出力端子群１５，１９を複数の端子によって構成するとしたが、端子数は必ずしも複数である必要はなく、少なくとも１つあれば良い。端子数が１つの場合には、利得が０か、ある利得の増幅器を選択するかの２段階の切り替えとなる。また、上述の如く選択された第一の入力端子群１３と第二の出力端子群１９の内部接続が２経路以上ある場合において、そのうちの少なくとも１つの信号路中に、図２に示すように、抵抗等の減衰器２３を設けるようにしても良い。
【００２２】
図３は、セルラーなどの無線通信システムにおいて、利得調整手段を複数に分割した構成の送信回路に対して上記構成の信号処理回路を適用した場合の本発明の第一適用例を示すブロック図である。なお、この第一適用例では、図１の構成の信号処理回路において、増幅器が１個、入出力端子数が１の場合を例にとっている。
【００２３】
図３において、端子３１から入力された一定レベルのＩＦ信号がＩＦ信号線３２を介して利得可変増幅器３３に供給される。この利得可変増幅器３３で利得調整されたＩＦ信号は、周波数混合器３４において、局部発振周波数と混合されることによってＲＦ信号に周波数変換され、続いて帯域通過フィルタ３５によってイメージ信号などの不要周波数成分が除去される。
【００２４】
この帯域通過フィルタ３５を経たＲＦ信号は、信号切り替え回路３６を経た後帯域通過フィルタ３７を介して送信アンテナ３８に供給される。信号切り替え回路３６は、各々単一の第一の入力端子３９、第一の出力端子４０、第二の入力端子４１および第二の出力端子４２を有しており、信号路制御回路４３によって切り替え制御される。この信号切り替え回路３６の第二の出力端子４２と第二の入力端子４１との間には、所定の利得を持つ増幅器４４が接続されている。
【００２５】
また、信号切り替え回路３６の内部において、第一の入力端子３９と第一の出力端子４０との間にはスイッチＳ１１が、第一の入力端子３９と第二の出力端子４２との間にはスイッチＳ１２が、第二の入力端子４１と第一の出力端子４０との間にはスイッチＳ１３がそれぞれ接続されている。この信号切り替え回路３６内の具体的な回路構成については後述する。
【００２６】
上記構成の第一適用例に係る送信回路において、送信アンテナ３８で大きな出力が必要な場合は、信号切り替え回路３６において、スイッチＳ１１をオフ（開）状態とし、スイッチＳ１２，Ｓ１３をオン（閉）状態とすることにより、増幅器４４の信号路を選択する。一方、そうでない場合は、スイッチＳ１１をオン状態とし、スイッチＳ１２，Ｓ１３をオフ状態とすることにより、帯域通過フィルタ３５と帯域通過フィルタ３７の間を直結する。
【００２７】
ここで、増幅器４４の利得を例えば２０ｄＢとした場合、信号切り替え回路３６での信号路の切り替えにより、直結の利得０と増幅器４４の利得の固定値（２０ｄＢ）の離散的な利得変化となる。このとき、ＩＦ段における利得可変増幅器３３は連続的に利得を調整できる増幅器であることから、ＲＦ段での離散的な利得変化を補うように利得可変増幅器３３によって連続的に利得を変化させることにより、ＩＦ段とＲＦ段の２つの利得調整手段の各利得の合計によって所望の利得を得ることができる。
【００２８】
図４は、信号切り替え回路３６内の具体的な回路構成を示す回路図であり、図中、図３と同等部分には同一符号を付して示してある。図４において、図３のスイッチＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１３を構成するスイッチング素子として、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）等の化合物半導体からなる例えばジャンクションＦＥＴＱ１１，Ｑ１２，Ｑ１３が用いられている。そして、これらジャンクションＦＥＴＱ１１，Ｑ１２，Ｑ１３の各ゲート電極には、信号路制御回路４３から各オン／オフ制御信号が抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３を介して与えられるようになっている。
【００２９】
上述した信号切り替え回路３６を構成する各素子は、単一の半導体基板（１チップ）上に、マイクロ波を扱うＭＭＩＣ(Monolithic Microwave Integrated Circuit) として形成される。なお、本例では、図３のスイッチＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１３を構成するスイッチング素子として、ジャンクションＦＥＴを用いたが、これに限定されるものではなく、ＭＥＳ(Metal Semiconductor)-ＦＥＴやピンダイオードなどを用いることも可能である。
【００３０】
このように、利得を切り替える信号切り替え回路３６を、ＭＭＩＣからなる単一のスイッチとしたことにより、実装面積を低減できるとともに、部品点数の削減、さらには低コスト化に寄与できることになる。また、ＭＭＩＣ化によって特に利得０の信号路の長さを短くできるので、利得０を選択した際にこの信号路における信号の減衰をほぼ０に抑えることができる。
【００３１】
図５は、セルラーなどの無線通信システムにおいて、帯域通過フィルタの通過帯域を複数に分割した構成の送信回路に適用した場合の本発明の第二適用例を示すブロック図である。なお、この第二適用例では、図１の構成の信号処理回路において、増幅器が１個、入出力端子数が２の場合を例にとっている。
【００３２】
図５において、端子５１から入力された一定レベルのＩＦ信号がＩＦ信号線５２を介して利得可変増幅器５３に供給される。この利得可変増幅器５３で利得調整されたＩＦ信号は、周波数混合器５４において、局部発振周波数と混合されることによってＲＦ信号に周波数変換される。その後、ＳＰＤＴスイッチ５５によって通過帯域の異なる帯域通過フィルタ５６又は帯域通過フィルタ５７に供給される。
【００３３】
帯域通過フィルタ５６又は帯域通過フィルタ５７を通過したＲＦ信号は、信号切り替え回路５８を経た後、再度通過帯域の異なる帯域通過フィルタ５９又は帯域通過フィルタ６０に供給される。帯域通過フィルタ５９又は帯域通過フィルタ６０を通過したＲＦ信号は、ＳＰＤＴスイッチ６１を経て送信アンテナ６２に供給される。
【００３４】
信号切り替え回路５８は、各々２つの第一の入力端子６３，６４および第一の出力端子６５，６６と、各々１つの第二の入力端子６７および第二の出力端子６８を有しており、信号路制御回路６９によって切り替え制御される。この信号切り替え回路５８の第二の出力端子６８と第二の入力端子６７との間には、所定の利得を持つ増幅器７０が接続されている。
【００３５】
また、信号切り替え回路５８の内部において、第一の入力端子６３，６４と第一の出力端子６５，６６との間にはスイッチＳ２１，Ｓ２２が、第一の入力端子６３，６４と第二の出力端子６８との間にはスイッチＳ２３，Ｓ２４が、第二の入力端子６７と第一の出力端子６５，６６との間にはスイッチＳ２５，Ｓ２６がそれぞれ接続されている。この信号切り替え回路５８内の具体的な回路構成については後述する。
【００３６】
上記構成の第二適用例に係る送信回路においては、送信周波数に伴う２系統の帯域通過フィルタ５６，５９と帯域通過フィルタ５７，６０の選択と増幅、又は帯域通過フィルタ５６と帯域通過フィルタ５９、帯域通過フィルタ５７と帯域通過フィルタ６０の直結の選択をＳＰＤＴスイッチ５５，６１と信号切り替え回路５８によって行う。
【００３７】
例えば、送信アンテナ６２で大きな出力が必要な場合は、ＳＰＤＴスイッチ５５によって周波数混合器５４と帯域通過フィルタ５６を接続し、ＳＰＤＴスイッチ６１によって帯域通過フィルタ５９と送信アンテナ６２を接続する。さらに、信号切り替え回路５８の内部の各スイッチＳ２１〜Ｓ２６によって増幅器７０を帯域通過フィルタ５６と帯域通過フィルタ５９の間に接続する。
【００３８】
他の状態の場合にも、ＳＰＤＴスイッチ５５，６１および信号切り替え回路５８の内部の各スイッチＳ２１〜Ｓ２６によって同様に信号路の切り替えが行われる。この信号切り替え回路５８による利得切り替えの場合にも、第一適用例の場合と同様に、直結の利得０と増幅器７０の利得の固定値の離散的な利得変化となる。したがって、このＲＦ段での離散的な利得変化を補うようにＩＦ段における利得可変増幅器５３によって連続的に利得を変化させることにより、所望の出力電力を得ることができる。
【００３９】
図６は、信号切り替え回路５８内の具体的な回路構成を示す回路図であり、図中、図５と同等部分には同一符号を付して示してある。図６において、図５のスイッチＳ２１〜Ｓ２６を構成するスイッチング素子として、ＧａＡｓ等の化合物半導体からなる例えばジャンクションＦＥＴＱ２１〜Ｑ２６が用いられている。そして、これらジャンクションＦＥＴＱ２１〜Ｑ２６の各ゲート電極には、信号路制御回路６９から各オン／オフ制御信号が抵抗Ｒ２１〜Ｒ２６を介して与えられるようになっている。
【００４０】
上述した信号切り替え回路５８を構成する各素子は、第一適用例の場合と同様に、１チップ上にＭＭＩＣとして形成される。なお、本例では、図５のスイッチＳ２１〜Ｓ２６を構成するスイッチング素子として、ジャンクションＦＥＴを用いたが、これに限定されるものではなく、ＭＥＳ‐ＦＥＴやピンダイオードなどを用いることも可能である。
【００４１】
図７は、セルラーなどの無線通信システムにおいて、利得調整手段を複数に分割した構成の受信回路に適用した場合の本発明の第三適用例を示すブロック図である。なお、この第三適用例では、図１の構成の信号処理回路において、増幅器が１個、入出力端子数が１の場合を例にとっている。
【００４２】
図７において、受信アンテナ７１から入力されたＲＦ信号は、帯域通過フィルタ７２を通過した後、信号切り替え回路７３を経て帯域通過フィルタ７４に供給される。この帯域通過フィルタ７４を通過したＲＦ信号は、周波数混合器７５で局部発振周波数と混合されることによってＩＦ信号に周波数変換された後、帯域通過フィルタ７６によってイメージ信号などの不要周波数成分が除去され、さらに利得可変増幅器７７において利得調整が行われる。そして、出力端子７８から復調器（図示せず）へ出力される。
【００４３】
信号切り替え回路７３は、各々単一の第一の入力端子８０、第一の出力端子８１、第二の入力端子８２および第二の出力端子８３を有しており、信号路制御回路４４によって切り替え制御される。この信号切り替え回路７３の第二の出力端子８３と第二の入力端子８２との間には、所定の利得を持つ増幅器８５が接続されている。
【００４４】
また、信号切り替え回路７３の内部において、第一の入力端子８０と第一の出力端子８１との間にはスイッチＳ３１が、第一の入力端子８０と第二の出力端子８３との間にはスイッチＳ３２が、第二の入力端子８２と第一の出力端子８１との間にはスイッチＳ３３がそれぞれ接続されている。この信号切り替え回路７３としては、図４に示す回路構成のものをそのまま用いることができる。
【００４５】
上記構成の第三適用例に係る受信回路において、受信帯域内で大きな妨害波が受信アンテナ７１に入力された場合には、信号切り替え回路７３において、スイッチＳ３１をオン状態とし、スイッチＳ３２，Ｓ３３をオフ状態とすることにより、帯域通過フィルタ７２と帯域通過フィルタ７４の間を直結する。一方、受信信号レベルが小さい場合は、スイッチＳ３１をオフ状態とし、スイッチＳ３２，Ｓ３３をオン状態とすることにより、増幅器８５の信号路を選択する。
【００４６】
この信号切り替え回路７３での信号路の切り替えにより、直結の利得０と増幅器８５の利得の固定値の離散的な利得変化となる。このとき、ＩＦ段における利得可変増幅器７８は連続的に利得を調整できる増幅器であることから、ＲＦ段での離散的な利得変化を補うように利得可変増幅器７７によって連続的に利得を変化させることにより、ＩＦ段とＲＦ段の２つの利得調整手段の各利得の合計によって所望の利得を得ることができる。
【００４７】
図８は、セルラーなどの無線通信システムにおいて、帯域通過フィルタの通過帯域を複数に分割した構成の受信回路に適用した場合の本発明の第四適用例を示すブロック図である。なお、この第四適用例では、図１の構成の信号処理回路において、増幅器が１個、入出力端子数が２の場合を例にとっている。
【００４８】
図８において、受信アンテナ９１から入力されたＲＦ信号は、ＳＰＤＴスイッチ９２によって通過帯域の異なる帯域通過フィルタ９３又は帯域通過フィルタ９４に供給される。帯域通過フィルタ９３又は帯域通過フィルタ９４を通過したＲＦ信号は、信号切り替え回路９５を経た後、再度通過帯域の異なる帯域通過フィルタ９６又は帯域通過フィルタ９７に供給される。
【００４９】
帯域通過フィルタ９６又は帯域通過フィルタ９７を通過したＲＦ信号は、ＳＰＤＴスイッチ９８を経て周波数混合器９９に供給され、この周波数混合器９９において局部発振周波数と混合されることによってＩＦ信号に周波数変換される。このＩＦ信号は、帯域通過フィルタ１００によってイメージ信号などの不要周波数成分が除去され、さらに利得可変増幅器１０１において利得調整が行われる。そして、出力端子１０２から復調器（図示せず）へ出力される。
【００５０】
信号切り替え回路９５は、各々２つの第一の入力端子１０３，１０４および第一の出力端子１０５，１０６と、各々１つの第二の入力端子１０７および第二の出力端子１０８を有しており、信号路制御回路１０９によって切り替え制御される。この信号切り替え回路９５の第二の出力端子１０８と第二の入力端子１０７との間には、所定の利得を持つ増幅器１１０が接続されている。
【００５１】
また、信号切り替え回路９５の内部において、第一の入力端子１０３，１０４と第一の出力端子１０５，１０６との間にはスイッチＳ４１，Ｓ４２が、第一の入力端子１０３，１０４と第二の出力端子１０８との間にはスイッチＳ４３，Ｓ４４が、第二の入力端子１０７と第一の出力端子１０５，１０６との間にはスイッチＳ４５，Ｓ４６がそれぞれ接続されている。この信号切り替え回路９５としては、図６に示す回路構成のものをそのまま用いることができる。
【００５２】
上記構成の第四適用例に係る受信回路においては、受信周波数に伴う２系統の帯域通過フィルタ９３，９６と帯域通過フィルタ９４，９７の選択と増幅、又は帯域通過フィルタ９３と帯域通過フィルタ９６、帯域通過フィルタ９４と帯域通過フィルタ９７の直結の選択をＳＰＤＴスイッチ９２，９８と信号切り替え回路９５によって行う。
【００５３】
例えば、受信帯域で強い妨害波が発生した場合には、ＳＰＤＴスイッチ９２によって受信アンテナ９１と帯域通過フィルタ９３を接続するとともに、ＳＰＤＴスイッチ９８によって帯域通過フィルタ９６と周波数混合器９９を接続する。さらに、信号切り替え回路９５の内部の各スイッチＳ４１〜Ｓ４６によって帯域通過フィルタ９３と帯域通過フィルタ９６を直接に接続する。
【００５４】
他の状態の場合にも、ＳＰＤＴスイッチ９２，９８および信号切り替え回路９５の内部の各スイッチＳ４１〜Ｓ４６によって同様に信号路の切り替えが行われる。この信号切り替え回路９５による利得切り替えの場合にも、第三適用例の場合と同様に、直結の利得０と増幅器１１０の利得の固定値の離散的な利得変化となる。したがって、このＲＦ段での離散的な利得変化を補うようにＩＦ段における利得可変増幅器１０１によって連続的に利得を変化させることにより、所望の利得を得ることができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、利得０又は利得が小さい信号路を選択したときにはそれ以外の信号路を遮断するようにしたので、信号路内の素子のダイナミックレンジの低減の効果を損なうことなく、システム全体の消費電力を大幅に低減できることになる。また、その利得の切り替えを行う手段を単一のスイッチ手段として構成できるので、実装面積の低減、部品点数の削減および低コスト化に起用できることにもなる。
【００５６】
また、フィルタを複数に分割するなどの低損失な回路構成を実現する場合においても、同回路構成の利点を損なうことなく、低損失性を維持した回路構成を実現することが可能である。さらに、従来、非効率的な領域で動作させざるを得なかった増幅器を、同領域では動作を停止するようしているので、無線装置の端末の電池寿命を長くできるなど著しい効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の変形例を示すブロック図である。
【図３】本発明の第一適用例を示すブロック図である。
【図４】第一適用例に係る信号切り替え回路の回路構成を示す回路図である。
【図５】本発明の第二適用例を示すブロック図である。
【図６】第二適用例に係る信号切り替え回路の回路構成を示す回路図である。
【図７】本発明の第三適用例を示すブロック図である。
【図８】本発明の第四適用例を示すブロック図である。
【図９】一従来例を示すブロック図である。
【図１０】他の従来例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１，３６，５８，７３，９５ 信号切り替え回路
１３ 第一の入力端子群 １５ 第一の出力端子群
１７ 第二の入力端子群 １９ 第二の出力端子群
２０，４３，６９，８４，１０９ 信号路選択回路
２１-1，２１-2，２１-3 信号路
２２-1，２２-2，２２-3，４４，７０，８５，１１０ 増幅器
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばセルラー電話に代表されるような、信号レベルが大きく変動するシステムにおいて、信号レベルあるいは周波数に基づいて複数の信号経路から最適な信号経路を選択する信号処理回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
セルラーなどの無線通信においては、基地局との距離の変化、あるいは伝送路中に受けるフェージングの影響等で時々刻々と信号レベルの変化が生ずる。一般に、端末では、このようなレベル変動を生ずる受信信号を、利得調整を行うことのできる増幅器あるいは減衰器等の利得調整手段によってそのレベルの変動分を吸収し、一定の信号レベルに調整してから、復調器に信号を伝達することが行われる。また、送信においては、基地局に一定の信号レベルを供給すべく、やはり利得調整手段によって信号を所望のレベルに調整した後、端末の信号出力として送信することが行われる。
【０００３】
このような要請を受けて、端末では一般に、送受信共に何らかの利得調整手段を有することが必須となっているが、その要求される利得の調整幅というのは、各システムによって異なる。もしも、システムの要求する利得の変化幅が８０ｄＢ〜９０ｄＢにも亘るのであれば、素子のアイソレーション、ダイナミックレンジなどの制限から、この信号の変化幅を一つの利得調整手段によって実現することは、実現性あるいはコストの面から考えて非常に困難となる。
【０００４】
そこで、従来から、この利得調整手段を複数に分割して実現することが一般に行われてきた。この従来例について、図９を用いて説明する。図９には、セルラーなどの無線通信における送信システムにおける従来例を示す。
【０００５】
今仮に、システムが送信信号の８０ｄＢの利得調整を要求するものとすれば、送信アンテナ２０９の入力端２０９ａにおいて、８０ｄＢの信号のレベル変化を生じなければならない。そこで、例えば、５０ｄＢをＩＦ（中間周波）段において、残りの３０ｄＢをＲＦ（高周波）段においてそれぞれ利得調整するように振り分ける。
【０００６】
具体的には、端子２０１から入力された一定レベルのＩＦ信号がＩＦ信号線２０２を介して第一の利得可変増幅器２０３に供給され、この第一の利得可変増幅器２０３によって５０ｄＢの幅において利得調整が行われる。次に、周波数混合器２０４において、局部発振周波数と混合されることによってＲＦ信号に周波数変換された後、帯域通過フィルタ２０５によってイメージ信号などの不要周波数成分が除去される。
【０００７】
この帯域通過フィルタ２０５を経たＲＦ信号は、第二の利得可変増幅器２０６によって３０ｄＢの幅において利得調整が行われ、続いて電力増幅器２０７で一定の信号増幅を受けた後、帯域通過フィルタ２０８を介して送信アンテナ２０９に所望の出力電力にて供給される。このとき、送信システムの入力端子２０１から送信アンテナ２０９の入力端２０９ａに至るまでの各デバイスの送信信号の変化のレベル差を最大５０ｄＢとなるようにすることができる。
【０００８】
このように、利得調整手段を第一の利得可変増幅器２０２と第二の利得可変増幅器２０６に分割し、送信システムの入力端子２０１から送信アンテナ２０９の入力端２０９ａに至るまでの各ノードにおける信号の最大レベルと最小レベルとの差を圧縮することで、各素子のダイナミックレンジをより低減することが可能となるのである。
【０００９】
また一方で、従来から、帯域通過フィルタの通過帯域を複数に分割した構成の送信システムも知られている。これは、図９の帯域通過フィルタ２０５，２０８を実現する際に、システムのフィルタに要求される周波数特性によっては、これを１素子で実現することを考えるときに、フィルタが物理的に非常に大きな容積を必要とし、電気的に通過帯域に大きな損失を生じてしまうなどの問題を生ずる場合があるからである。
【００１０】
すなわち、これらの問題を回避するために、図９の帯域通過フィルタ２０５，２０８の通過帯域をそれぞれ２つに分割し、図１０に示すように、通過帯域の異なる２つずつの帯域通過フィルタ２０５ａ，２０５ｂと２０８ａ，２０８ｂを設けるとともに、それぞれの入出力側にＳＰＤＴ(single pole double throw)スイッチ２１０，２１１と２１２，２１３を設け、信号の周波数に応じてどちらかの経路を選択する構成を採っている。この場合、ＳＰＤＴスイッチ２１０，２１１と２１２，２１３の容積、損失を割り引いても、低容積、低損失のフィルタが実現可能となる場合があり、システム全体として省スペース、省電力化の点で有利である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図９に示した従来例のように、２つの利得可変増幅器２０３，２０６によって利得調整を行う送信システムにおいては、これら２つの利得可変増幅器２０３，２０６に常時電力を供給する必要がある。特に、電力増幅器２０７においては、一般に、低信号入力レベルにおける電力負荷効率は著しく悪化するので、たとえ利得可変増幅器２０６によって利得調整を行おうとも、消費電力のさらなる損失を生ずる。これは、セルラーなどの無線通信システムにおいて、端末の通話時間の確保という観点において大きな問題となる。
【００１２】
また、図１０に示した従来例では、帯域通過フィルタ２０５ａ，２０５ｂと２０８ａ，２０８ｂをそれぞれ切り替えるために、２個ずつのＳＰＤＴスイッチ２１０，２１１と２１２，２１３を設ける必要があるため、部品点数や実装面積の増加を招く。これは、小型化の要求が強い携帯端末にとって大きな問題となる。なお、上述した各従来例においては、送信システムに適用した場合を例にとって説明したが、受信システムに適用した場合にも、全く同様のことが言える。
【００１３】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、消費電力を大幅に低減できるとともに、実装面積の低減、部品点数の削減および低コスト化に寄与し得る信号処理回路を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明による信号処理回路は、
少なくとも１つの入力端子からなる第一の入力端子群と、この第一の入力端子群の各入力端子に一対一で対応する出力端子からなる第一の出力端子群と、少なくとも１つの入力端子からなる第二の入力端子群と、この第二の入力端子群の各入力端子に一対一で対応する出力端子からなる第二の出力端子群と、第一の入力端子群と第一の出力端子群の対応する入出力端子間を選択的に接続する第一のスイッチ群と、第一の入力端子群と第二の出力端子群の入出力端子間を選択的に接続する第二のスイッチ群と、第二の入力端子群と第一の出力端子群の入出力端子間を選択的に接続する第三のスイッチ群とを有する信号切り替え手段と、
第一，第二および第三のスイッチ群の各スイッチをオン／オフ制御する信号路制御手段と、
第二の出力端子群の各出力端子と第二の入力端子群の各入力端子との間を接続する各々利得の異なる信号路と
を備えた構成となっている。
【００１５】
上記構成の信号処理回路において、信号路制御手段は信号切り替え手段における第一，第二および第三のスイッチ群の各スイッチを適宜オン／オフ制御する。すなわち、信号切り替え手段において、第一のスイッチ群の所望のスイッチをオンさせることで、第一の入力端子群と第一の出力端子群の対応する一対の入出力端子を接続するか、または、第二および第三のスイッチ群の対応するスイッチをオンさせることで、第一の入力端子群と第二の出力端子群の選択された入出力端子間を接続するとともに、第二の入力端子群と第一の出力端子群の選択された入出力端子間を接続する。
【００１６】
すなわち、信号切り替え手段においては、信号路制御手段による制御により、利得の異なる信号路の内の１つが選択されるか、又は第一の入力端子群と第一の出力端子群の対応する一対の入出力端子間が直結される。その結果、第一の出力端子群から第一の入力端子群を眺めた利得は、第一の入力端子群と第一の出力端子群の対応する一対の入出力端子間の直結の場合０となり、第二および第三のスイッチ群の対応するスイッチをオンさせた場合には、信号路の選択に応じて変化する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、本発明による信号処理回路の一実施形態を示すブロック図である。
【００１８】
図１において、信号切り替え回路１１は、後述するように化合物半導体ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等のスイッチング素子の集合によって構成され、複数の入力端子１２-1，１２-2，１２-3，……からなる第一の入力端子群１３と、この第一の入力端子群１３の各入力端子１２-1，１２-2，１２-3，……に一対一で対応する出力端子１４-1，１４-2，１４-3，……からなる第一の出力端子群１５と、複数の入力端子１６-1，１６-2，１６-3，……からなる第二の入力端子群１７と、この第二の入力端子群１７の各入力端子１６-1，１６-2，１６-3，……に一対一で対応する出力端子１８-1，１８-2，１８-3，……からなる第二の出力端子群１９とを有している。
【００１９】
この信号切り替え回路１１は、信号路制御回路２０によって切り替え制御される。具体的には、第一の入力端子群１３中の１つの入力端子１２-i（ｉは任意の数）と、これと対の第一の出力端子群１５中の出力端子１４-iとを選択し、これらを直接接続するか、または、第一の入力端子群１３中の選択された入力端子１２-iと、これと対の第二の出力端子群１９中の出力端子１８-iとを接続するとともに、この出力端子１８-iと対の第二の入力端子群１７中の入力端子１６-iと、これと対の第一の出力端子群１５中の出力端子１４-iとを接続するように、信号路の切り替え制御が行われる。
【００２０】
また、第二の出力端子群１９の各出力端子１８-1，１８-2，１８-3，……と、第二の入力端子群１７の各入力端子１６-1，１６-2，１６-3，……との間の信号路２１-1，２１-2，２１-3，……には、互いに利得の異なり、かつ利得に応じて消費電力が小さく抑えられてた増幅器２２-1，２２-2，２２-3，……がそれぞれ挿入されている。したがって、上述した信号切り替え回路１１における信号路の切り替えにより、第一の入力端子群１３の入力端子１２-iと第一の出力端子群１５の出力端子１４-iとの直結の場合には、利得が０になり、さらに、異なる利得の増幅器２２-1，２２-2，２２-3，……の選択により、第一の入力端子群１３と第一の出力端子群１５の間の利得を変化させることができる。
【００２１】
なお、本実施形態では、第一，第二の入力端子群１３，１７および第一，第二の出力端子群１５，１９を複数の端子によって構成するとしたが、端子数は必ずしも複数である必要はなく、少なくとも１つあれば良い。端子数が１つの場合には、利得が０か、ある利得の増幅器を選択するかの２段階の切り替えとなる。また、上述の如く選択された第一の入力端子群１３と第二の出力端子群１９の内部接続が２経路以上ある場合において、そのうちの少なくとも１つの信号路中に、図２に示すように、抵抗等の減衰器２３を設けるようにしても良い。
【００２２】
図３は、セルラーなどの無線通信システムにおいて、利得調整手段を複数に分割した構成の送信回路に対して上記構成の信号処理回路を適用した場合の本発明の第一適用例を示すブロック図である。なお、この第一適用例では、図１の構成の信号処理回路において、増幅器が１個、入出力端子数が１の場合を例にとっている。
【００２３】
図３において、端子３１から入力された一定レベルのＩＦ信号がＩＦ信号線３２を介して利得可変増幅器３３に供給される。この利得可変増幅器３３で利得調整されたＩＦ信号は、周波数混合器３４において、局部発振周波数と混合されることによってＲＦ信号に周波数変換され、続いて帯域通過フィルタ３５によってイメージ信号などの不要周波数成分が除去される。
【００２４】
この帯域通過フィルタ３５を経たＲＦ信号は、信号切り替え回路３６を経た後帯域通過フィルタ３７を介して送信アンテナ３８に供給される。信号切り替え回路３６は、各々単一の第一の入力端子３９、第一の出力端子４０、第二の入力端子４１および第二の出力端子４２を有しており、信号路制御回路４３によって切り替え制御される。この信号切り替え回路３６の第二の出力端子４２と第二の入力端子４１との間には、所定の利得を持つ増幅器４４が接続されている。
【００２５】
また、信号切り替え回路３６の内部において、第一の入力端子３９と第一の出力端子４０との間にはスイッチＳ１１が、第一の入力端子３９と第二の出力端子４２との間にはスイッチＳ１２が、第二の入力端子４１と第一の出力端子４０との間にはスイッチＳ１３がそれぞれ接続されている。この信号切り替え回路３６内の具体的な回路構成については後述する。
【００２６】
上記構成の第一適用例に係る送信回路において、送信アンテナ３８で大きな出力が必要な場合は、信号切り替え回路３６において、スイッチＳ１１をオフ（開）状態とし、スイッチＳ１２，Ｓ１３をオン（閉）状態とすることにより、増幅器４４の信号路を選択する。一方、そうでない場合は、スイッチＳ１１をオン状態とし、スイッチＳ１２，Ｓ１３をオフ状態とすることにより、帯域通過フィルタ３５と帯域通過フィルタ３７の間を直結する。
【００２７】
ここで、増幅器４４の利得を例えば２０ｄＢとした場合、信号切り替え回路３６での信号路の切り替えにより、直結の利得０と増幅器４４の利得の固定値（２０ｄＢ）の離散的な利得変化となる。このとき、ＩＦ段における利得可変増幅器３３は連続的に利得を調整できる増幅器であることから、ＲＦ段での離散的な利得変化を補うように利得可変増幅器３３によって連続的に利得を変化させることにより、ＩＦ段とＲＦ段の２つの利得調整手段の各利得の合計によって所望の利得を得ることができる。
【００２８】
図４は、信号切り替え回路３６内の具体的な回路構成を示す回路図であり、図中、図３と同等部分には同一符号を付して示してある。図４において、図３のスイッチＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１３を構成するスイッチング素子として、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）等の化合物半導体からなる例えばジャンクションＦＥＴＱ１１，Ｑ１２，Ｑ１３が用いられている。そして、これらジャンクションＦＥＴＱ１１，Ｑ１２，Ｑ１３の各ゲート電極には、信号路制御回路４３から各オン／オフ制御信号が抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３を介して与えられるようになっている。
【００２９】
上述した信号切り替え回路３６を構成する各素子は、単一の半導体基板（１チップ）上に、マイクロ波を扱うＭＭＩＣ(Monolithic Microwave Integrated Circuit) として形成される。なお、本例では、図３のスイッチＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１３を構成するスイッチング素子として、ジャンクションＦＥＴを用いたが、これに限定されるものではなく、ＭＥＳ(Metal Semiconductor)-ＦＥＴやピンダイオードなどを用いることも可能である。
【００３０】
このように、利得を切り替える信号切り替え回路３６を、ＭＭＩＣからなる単一のスイッチとしたことにより、実装面積を低減できるとともに、部品点数の削減、さらには低コスト化に寄与できることになる。また、ＭＭＩＣ化によって特に利得０の信号路の長さを短くできるので、利得０を選択した際にこの信号路における信号の減衰をほぼ０に抑えることができる。
【００３１】
図５は、セルラーなどの無線通信システムにおいて、帯域通過フィルタの通過帯域を複数に分割した構成の送信回路に適用した場合の本発明の第二適用例を示すブロック図である。なお、この第二適用例では、図１の構成の信号処理回路において、増幅器が１個、入出力端子数が２の場合を例にとっている。
【００３２】
図５において、端子５１から入力された一定レベルのＩＦ信号がＩＦ信号線５２を介して利得可変増幅器５３に供給される。この利得可変増幅器５３で利得調整されたＩＦ信号は、周波数混合器５４において、局部発振周波数と混合されることによってＲＦ信号に周波数変換される。その後、ＳＰＤＴスイッチ５５によって通過帯域の異なる帯域通過フィルタ５６又は帯域通過フィルタ５７に供給される。
【００３３】
帯域通過フィルタ５６又は帯域通過フィルタ５７を通過したＲＦ信号は、信号切り替え回路５８を経た後、再度通過帯域の異なる帯域通過フィルタ５９又は帯域通過フィルタ６０に供給される。帯域通過フィルタ５９又は帯域通過フィルタ６０を通過したＲＦ信号は、ＳＰＤＴスイッチ６１を経て送信アンテナ６２に供給される。
【００３４】
信号切り替え回路５８は、各々２つの第一の入力端子６３，６４および第一の出力端子６５，６６と、各々１つの第二の入力端子６７および第二の出力端子６８を有しており、信号路制御回路６９によって切り替え制御される。この信号切り替え回路５８の第二の出力端子６８と第二の入力端子６７との間には、所定の利得を持つ増幅器７０が接続されている。
【００３５】
また、信号切り替え回路５８の内部において、第一の入力端子６３，６４と第一の出力端子６５，６６との間にはスイッチＳ２１，Ｓ２２が、第一の入力端子６３，６４と第二の出力端子６８との間にはスイッチＳ２３，Ｓ２４が、第二の入力端子６７と第一の出力端子６５，６６との間にはスイッチＳ２５，Ｓ２６がそれぞれ接続されている。この信号切り替え回路５８内の具体的な回路構成については後述する。
【００３６】
上記構成の第二適用例に係る送信回路においては、送信周波数に伴う２系統の帯域通過フィルタ５６，５９と帯域通過フィルタ５７，６０の選択と増幅、又は帯域通過フィルタ５６と帯域通過フィルタ５９、帯域通過フィルタ５７と帯域通過フィルタ６０の直結の選択をＳＰＤＴスイッチ５５，６１と信号切り替え回路５８によって行う。
【００３７】
例えば、送信アンテナ６２で大きな出力が必要な場合は、ＳＰＤＴスイッチ５５によって周波数混合器５４と帯域通過フィルタ５６を接続し、ＳＰＤＴスイッチ６１によって帯域通過フィルタ５９と送信アンテナ６２を接続する。さらに、信号切り替え回路５８の内部の各スイッチＳ２１〜Ｓ２６によって増幅器７０を帯域通過フィルタ５６と帯域通過フィルタ５９の間に接続する。
【００３８】
他の状態の場合にも、ＳＰＤＴスイッチ５５，６１および信号切り替え回路５８の内部の各スイッチＳ２１〜Ｓ２６によって同様に信号路の切り替えが行われる。この信号切り替え回路５８による利得切り替えの場合にも、第一適用例の場合と同様に、直結の利得０と増幅器７０の利得の固定値の離散的な利得変化となる。したがって、このＲＦ段での離散的な利得変化を補うようにＩＦ段における利得可変増幅器５３によって連続的に利得を変化させることにより、所望の出力電力を得ることができる。
【００３９】
図６は、信号切り替え回路５８内の具体的な回路構成を示す回路図であり、図中、図５と同等部分には同一符号を付して示してある。図６において、図５のスイッチＳ２１〜Ｓ２６を構成するスイッチング素子として、ＧａＡｓ等の化合物半導体からなる例えばジャンクションＦＥＴＱ２１〜Ｑ２６が用いられている。そして、これらジャンクションＦＥＴＱ２１〜Ｑ２６の各ゲート電極には、信号路制御回路６９から各オン／オフ制御信号が抵抗Ｒ２１〜Ｒ２６を介して与えられるようになっている。
【００４０】
上述した信号切り替え回路５８を構成する各素子は、第一適用例の場合と同様に、１チップ上にＭＭＩＣとして形成される。なお、本例では、図５のスイッチＳ２１〜Ｓ２６を構成するスイッチング素子として、ジャンクションＦＥＴを用いたが、これに限定されるものではなく、ＭＥＳ‐ＦＥＴやピンダイオードなどを用いることも可能である。
【００４１】
図７は、セルラーなどの無線通信システムにおいて、利得調整手段を複数に分割した構成の受信回路に適用した場合の本発明の第三適用例を示すブロック図である。なお、この第三適用例では、図１の構成の信号処理回路において、増幅器が１個、入出力端子数が１の場合を例にとっている。
【００４２】
図７において、受信アンテナ７１から入力されたＲＦ信号は、帯域通過フィルタ７２を通過した後、信号切り替え回路７３を経て帯域通過フィルタ７４に供給される。この帯域通過フィルタ７４を通過したＲＦ信号は、周波数混合器７５で局部発振周波数と混合されることによってＩＦ信号に周波数変換された後、帯域通過フィルタ７６によってイメージ信号などの不要周波数成分が除去され、さらに利得可変増幅器７７において利得調整が行われる。そして、出力端子７８から復調器（図示せず）へ出力される。
【００４３】
信号切り替え回路７３は、各々単一の第一の入力端子８０、第一の出力端子８１、第二の入力端子８２および第二の出力端子８３を有しており、信号路制御回路４４によって切り替え制御される。この信号切り替え回路７３の第二の出力端子８３と第二の入力端子８２との間には、所定の利得を持つ増幅器８５が接続されている。
【００４４】
また、信号切り替え回路７３の内部において、第一の入力端子８０と第一の出力端子８１との間にはスイッチＳ３１が、第一の入力端子８０と第二の出力端子８３との間にはスイッチＳ３２が、第二の入力端子８２と第一の出力端子８１との間にはスイッチＳ３３がそれぞれ接続されている。この信号切り替え回路７３としては、図４に示す回路構成のものをそのまま用いることができる。
【００４５】
上記構成の第三適用例に係る受信回路において、受信帯域内で大きな妨害波が受信アンテナ７１に入力された場合には、信号切り替え回路７３において、スイッチＳ３１をオン状態とし、スイッチＳ３２，Ｓ３３をオフ状態とすることにより、帯域通過フィルタ７２と帯域通過フィルタ７４の間を直結する。一方、受信信号レベルが小さい場合は、スイッチＳ３１をオフ状態とし、スイッチＳ３２，Ｓ３３をオン状態とすることにより、増幅器８５の信号路を選択する。
【００４６】
この信号切り替え回路７３での信号路の切り替えにより、直結の利得０と増幅器８５の利得の固定値の離散的な利得変化となる。このとき、ＩＦ段における利得可変増幅器７８は連続的に利得を調整できる増幅器であることから、ＲＦ段での離散的な利得変化を補うように利得可変増幅器７７によって連続的に利得を変化させることにより、ＩＦ段とＲＦ段の２つの利得調整手段の各利得の合計によって所望の利得を得ることができる。
【００４７】
図８は、セルラーなどの無線通信システムにおいて、帯域通過フィルタの通過帯域を複数に分割した構成の受信回路に適用した場合の本発明の第四適用例を示すブロック図である。なお、この第四適用例では、図１の構成の信号処理回路において、増幅器が１個、入出力端子数が２の場合を例にとっている。
【００４８】
図８において、受信アンテナ９１から入力されたＲＦ信号は、ＳＰＤＴスイッチ９２によって通過帯域の異なる帯域通過フィルタ９３又は帯域通過フィルタ９４に供給される。帯域通過フィルタ９３又は帯域通過フィルタ９４を通過したＲＦ信号は、信号切り替え回路９５を経た後、再度通過帯域の異なる帯域通過フィルタ９６又は帯域通過フィルタ９７に供給される。
【００４９】
帯域通過フィルタ９６又は帯域通過フィルタ９７を通過したＲＦ信号は、ＳＰＤＴスイッチ９８を経て周波数混合器９９に供給され、この周波数混合器９９において局部発振周波数と混合されることによってＩＦ信号に周波数変換される。このＩＦ信号は、帯域通過フィルタ１００によってイメージ信号などの不要周波数成分が除去され、さらに利得可変増幅器１０１において利得調整が行われる。そして、出力端子１０２から復調器（図示せず）へ出力される。
【００５０】
信号切り替え回路９５は、各々２つの第一の入力端子１０３，１０４および第一の出力端子１０５，１０６と、各々１つの第二の入力端子１０７および第二の出力端子１０８を有しており、信号路制御回路１０９によって切り替え制御される。この信号切り替え回路９５の第二の出力端子１０８と第二の入力端子１０７との間には、所定の利得を持つ増幅器１１０が接続されている。
【００５１】
また、信号切り替え回路９５の内部において、第一の入力端子１０３，１０４と第一の出力端子１０５，１０６との間にはスイッチＳ４１，Ｓ４２が、第一の入力端子１０３，１０４と第二の出力端子１０８との間にはスイッチＳ４３，Ｓ４４が、第二の入力端子１０７と第一の出力端子１０５，１０６との間にはスイッチＳ４５，Ｓ４６がそれぞれ接続されている。この信号切り替え回路９５としては、図６に示す回路構成のものをそのまま用いることができる。
【００５２】
上記構成の第四適用例に係る受信回路においては、受信周波数に伴う２系統の帯域通過フィルタ９３，９６と帯域通過フィルタ９４，９７の選択と増幅、又は帯域通過フィルタ９３と帯域通過フィルタ９６、帯域通過フィルタ９４と帯域通過フィルタ９７の直結の選択をＳＰＤＴスイッチ９２，９８と信号切り替え回路９５によって行う。
【００５３】
例えば、受信帯域で強い妨害波が発生した場合には、ＳＰＤＴスイッチ９２によって受信アンテナ９１と帯域通過フィルタ９３を接続するとともに、ＳＰＤＴスイッチ９８によって帯域通過フィルタ９６と周波数混合器９９を接続する。さらに、信号切り替え回路９５の内部の各スイッチＳ４１〜Ｓ４６によって帯域通過フィルタ９３と帯域通過フィルタ９６を直接に接続する。
【００５４】
他の状態の場合にも、ＳＰＤＴスイッチ９２，９８および信号切り替え回路９５の内部の各スイッチＳ４１〜Ｓ４６によって同様に信号路の切り替えが行われる。この信号切り替え回路９５による利得切り替えの場合にも、第三適用例の場合と同様に、直結の利得０と増幅器１１０の利得の固定値の離散的な利得変化となる。したがって、このＲＦ段での離散的な利得変化を補うようにＩＦ段における利得可変増幅器１０１によって連続的に利得を変化させることにより、所望の利得を得ることができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、利得０又は利得が小さい信号路を選択したときにはそれ以外の信号路を遮断するようにしたので、信号路内の素子のダイナミックレンジの低減の効果を損なうことなく、システム全体の消費電力を大幅に低減できることになる。また、その利得の切り替えを行う手段を単一のスイッチ手段として構成できるので、実装面積の低減、部品点数の削減および低コスト化に起用できることにもなる。
【００５６】
また、フィルタを複数に分割するなどの低損失な回路構成を実現する場合においても、同回路構成の利点を損なうことなく、低損失性を維持した回路構成を実現することが可能である。さらに、従来、非効率的な領域で動作させざるを得なかった増幅器を、同領域では動作を停止するようしているので、無線装置の端末の電池寿命を長くできるなど著しい効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の変形例を示すブロック図である。
【図３】本発明の第一適用例を示すブロック図である。
【図４】第一適用例に係る信号切り替え回路の回路構成を示す回路図である。
【図５】本発明の第二適用例を示すブロック図である。
【図６】第二適用例に係る信号切り替え回路の回路構成を示す回路図である。
【図７】本発明の第三適用例を示すブロック図である。
【図８】本発明の第四適用例を示すブロック図である。
【図９】一従来例を示すブロック図である。
【図１０】他の従来例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１，３６，５８，７３，９５ 信号切り替え回路
１３ 第一の入力端子群 １５ 第一の出力端子群
１７ 第二の入力端子群 １９ 第二の出力端子群
２０，４３，６９，８４，１０９ 信号路選択回路
２１-1，２１-2，２１-3 信号路
２２-1，２２-2，２２-3，４４，７０，８５，１１０ 増幅器
Claims (5)
- 少なくとも１つの入力端子からなる第一の入力端子群と、この第一の入力端子群の各入力端子に一対一で対応する出力端子からなる第一の出力端子群と、少なくとも１つの入力端子からなる第二の入力端子群と、この第二の入力端子群の各入力端子に一対一で対応する出力端子からなる第二の出力端子群と、前記第一の入力端子群と前記第一の出力端子群の対応する入出力端子間を選択的に接続する第一のスイッチ群と、前記第一の入力端子群と前記第二の出力端子群の入出力端子間を選択的に接続する第二のスイッチ群と、前記第二の入力端子群と前記第一の出力端子群の入出力端子間を選択的に接続する第三のスイッチ群とを有する信号切り替え手段と、
前記第一，第二および第三のスイッチ群の各スイッチをオン／オフ制御する信号路制御手段と、
前記第二の出力端子群の各出力端子と前記第二の入力端子群の各入力端子との間を接続する各々利得の異なる信号路と
を備えたことを特徴とする信号処理回路。 - 前記第一，第二および第三のスイッチ群の各スイッチを構成するスイッチング素子が化合物半導体からなる電界効果トランジスタである
ことを特徴とする請求項１記載の信号処理回路。 - 前記第一，第二および第三のスイッチ群の各スイッチを構成するスイッチング素子が単一の半導体基板上に形成されている
ことを特徴とする請求項２記載の信号処理回路。 - 高周波の信号を送信する送信回路において、利得を調整する利得調整手段として用いられた
ことを特徴とする請求項１記載の信号処理回路。 - 高周波の信号を受信する受信回路において、利得を調整する利得調整手段として用いられた
ことを特徴とする請求項１記載の信号処理回路。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00905197A JP3772431B2 (ja) | 1997-01-22 | 1997-01-22 | 信号処理回路 |
| US09/010,041 US5917362A (en) | 1996-01-29 | 1998-01-21 | Switching circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00905197A JP3772431B2 (ja) | 1997-01-22 | 1997-01-22 | 信号処理回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10209780A JPH10209780A (ja) | 1998-08-07 |
| JP3772431B2 true JP3772431B2 (ja) | 2006-05-10 |
Family
ID=11709847
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00905197A Expired - Lifetime JP3772431B2 (ja) | 1996-01-29 | 1997-01-22 | 信号処理回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3772431B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
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-
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- 1997-01-22 JP JP00905197A patent/JP3772431B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPH10209780A (ja) | 1998-08-07 |
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