JP3833924B2 - ダイレクトコンバージョン受信機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信システムで使用可能な基地局，車載局，携帯局に組み込まれるダイレクトコンバージョン受信機に係り、特にダイレクトコンバージョン方式受信で発生する不要な直流成分であるＤＣオフセットを補正するダイレクトコンバージョン受信機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の無線通信システムの高速化と複雑化により１つの受信機において複数の無線通信システムに対応可能なハードウェアが求められている。その中でダイレクトコンバージョン方式受信は、小型化，低価格の等化もあり、注目を浴びている。
【０００３】
以下、図２を用いて、従来のダイレクトコンバージョン受信機の構成と動作を説明する。
アンテナ１から入力される受信無線周波数信号はバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２に入力される。バンドパスフィルタ２では所望の周波数帯域の信号を通過させ、妨害波信号を減衰させる。妨害波信号を減衰させた信号はＲＦ増幅器３に入力され直交復調器４に必要なレベルまで増幅される。直交復調器４は分配器６，ミキサ５−１，５−２，９０度位相器７で構成させる。直交復調器４に入力された信号は、分配器６により電力を２分配される。ＰＬＬ周波数シンセサイザ１６より入力された搬送波信号は、一方はミキサ５−２へ、もう一方は９０度位相器８を経てミキサ６−１に入力される。９０度位相が異なる搬送波信号のミキシング７より、同相成分Ｉ／直交成分Ｑが得られる。
【０００４】
同相成分Ｉ／直交成分Ｑは、それぞれローパスフィルタ９−１，９―２で不要成分が除去させ、ＡＧＣアンプ１０−１，１０−２に入力される。ＡＧＣアンプ１０−１，１０−２は入力信号レベルが大きい時ゲインを小さく、入力信号レベルが小さい時ゲインを大きくするように働き、Ａ／Ｄ変換器１１−１，１１−２に入力される信号レベルのダイナミックレンジが得られるように動作する。
【０００５】
Ａ／Ｄ変換器１１−１，１１−２でデジタル信号に変換された信号は、デジタル処理部１３で符号再生等の処理がなされる。ベースバンド処理回路１４では、入力信号のレベルによりＡＧＣアンプ１０−１，１０−２の制御を行う。
【０００６】
ダイレクトコンバージョン方式受信では、受信無線周波数信号と搬送波周波数（ＬＯ）が一致しているため、搬送波周波数のリーク信号はミキシングによりそのままＤＣ成分となり、復調処理において性能劣化をもたらす。そこでＤＣオフセットの補正処理が必要となる。図２では、同相成分Ｉ／直交成分Ｑの入力信号からＤＣ検出，補正回路１５よりオフセットを検出し、このオフセット分をキャンセルするようなＤＣ電圧信号を発生させるため、Ｄ／Ａ変換器１２−１，１２−２を制御し、加算器８−１，８−２に帰還して、ＤＣオフセットを補正する。これにより、受信特性の劣化を防ぐことが可能になある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
一般にダイレクトコンバージョン方式受信では、ＲＦ増幅器で高いゲインを得ることが困難なので、ベースバンド帯域で高いゲインとなるように設計される。例えば８０ｄＢのゲインが必要であるとするならば、直交復調器で１ｍＶのＤＣオフセットが発生した場合、８０ｄＢ増幅され、１０Ｖとなる。その結果ＤＣオフセットだけでＡ／Ｄ変換器１１−１，１１−２の入力レンジを超える範囲となり、受信特性の劣化の原因となる。そこで図２のようにＡＧＣアンプ１０−１，１０−２の前でオフセットを調整することで、Ａ／Ｄ変換器１１−１，１１−２の入力レンジ内で受信信号が動作可能となる。
【０００８】
しかしながら、最近では直交復調器４などは電源電圧の低電圧化の傾向があり、その結果ダイナミックレンジが減少することになり、従来に比べてＤＣオフセットの影響が大きくなっている。
【０００９】
本発明の目的は、電源電圧の低電圧化に対応したダイレクトコンバージョン受信機を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、受信無線周波数信号を直交復調する直交復調器と、該直交復調器で直交復調された直交復調信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、該Ａ／Ｄ変換器で変換されたデジタル信号を処理するデジタル信号処理部を備えたダイレクトコンバージョン受信機において、前記直交復調器で発生したＤＣオフセット信号を前記デジタル信号処理部で検出するＤＣオフセット信号検出手段と、該ＤＣオフセット信号検出手段で検出したＤＣオフセット信号をＤＣ電圧信号に変換するＤ／Ａ変換器と、該Ｄ／Ａ変換器で変換されたＤＣ電圧信号を直交変調する直交変調器と、該直交変調器で直交変調された直交変調信号と前記受信無線周波数信号とを合成する加算器とを備えたことを特徴とするダイレクトコンバージョン受信機である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１を用いて本発明のダイレクトコンバージョン受信機の実施の形態の構成と動作を説明する。
アンテナ１から入力される受信無線周波数信号はバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２に入力される。バンドパスフィルタ２では所望の周波数帯域の信号を通過させ、妨害波信号を減衰させる。妨害波信号を減衰させた信号はＲＦ増幅器３に入力され直交復調器４に必要なレベルまで増幅される。直交復調器４は分配器６，ミキサ５−１，５−２，９０度位相器７で構成させる。直交復調器４に入力された信号は、分配器６により電力を２分配される。ＰＬＬ周波数シンセサイザ１６より入力された搬送波信号は、一方はミキサ５−２へ、もう一方は９０度位相器７を経てミキサ５−１に入力される。９０度位相が異なる搬送波信号のミキシングにより、同相成分Ｉ／直交成分Ｑが得られる。
【００１２】
同相成分Ｉ／直交成分Ｑは、それぞれローパスフィルタ９−１，９―２で不要成分が除去させ、ＡＧＣアンプ１０−１，１０−２に入力される。ＡＧＣアンプ１０−１，１０−２は入力信号レベルが大きい時ゲインを小さく、入力信号レベルが小さい時ゲインを大きくするように働き、Ａ／Ｄ変換器１１−１，１１−２に入力される信号レベルのダイナミックレンジが得られるように動作する。
【００１３】
Ａ／Ｄ変換器１１−１，１１−２でデジタル信号に変換された信号は、デジタル処理部１３で符号再生等の処理がなされる。ベースバンド処理回路１４では、入力信号のレベルによりＡＧＣアンプ１０−１，１０−２の制御を行う。
【００１４】
ＤＣ検出，補正回路１５では、同相成分Ｉ／直交成分ＱのＤＣオフセット量を検出し、Ｄ／Ａ変換器１２−１′，１２−２′の入力とする。Ｄ／Ａ変換器１２−１′，１２−２′ではＤＣオフセット量を補正するようなＤＣ電圧を出力し、直交変調器１８の同相成分Ｉ／直交成分Ｑ入力とする。直交変調器１８はミキサ１９−１，１９−２，合成器２１，９０度位相器２０で構成され、直交復調器４で入力されている搬送波周波数（ＬＯ）信号と等しい信号で直交変調を行う。直交変調器１８の出力信号は加算器１７に入力され、加算器１７では受信無線周波数信号との加算信号を直交復調器４に入力する。直交復調器４では発生しているＤＣオフセットが補正信号との加算によりオフセットよりキャンセルされ、直交復調器４から良好な復調信号が出力される。
【００１５】
ここで、図３を用いて、ＤＣオフセットの補正の動作を説明する。
図３（Ａ）は図１の直交復調器４と直交変調器１８およびその周辺回路を示す。図１と同一個所に同一符号を付してある。なお図１のローパスフィルタ９−１，９―２は簡略化のため省略した。図３（Ａ）において、例えば、ＡＧＣアンプ１０−１，１０−２のゲインが１０００倍あり、直交復調器４での同相成分Ｉ／直交成分Ｑ出力端でのＤＣオフセットが、同相成分Ｉ：−Ｖ１［Ｖ］，直交成分Ｑ：−Ｖ２［Ｖ］であるとする。このとき同相成分Ｉ／直交成分Ｑをキャンセルする電圧Ｖ１，Ｖ２に等しいＤＣ電圧で直交変調を行う。
【００１６】
同相成分Ｉの電圧をＶ１，直交成分Ｑの電圧をＶ２，搬送波周波数（ＬＯ）をｆｃとすると、直交変調器１８の出力は下記（数１）となる。
【００１７】
【数１】
この（数１）の信号が加算器１７により加算され、直交復調器４で復調される。直交復調器４での同相成分Ｉ出力側は、下記（数２）となる。
【００１８】
【数２】
この（数２）でＤＣに出力されるのは、第２項の成分で、下記（数３）となる。
【００１９】
【数３】
同様に、直交成分Ｑ出力は、Ｖ２／２となる。
いま、直交復調器４のゲインを２倍とすると、直交変調器１８によるＤＣ補正は、同相成分Ｉ／直交成分ＱそれぞれＶ１［Ｖ］，Ｖ２［Ｖ］となり、オフセットがキャンセルされることがわかる。
図３（Ｂ）に示すように、ＤＣオフセット成分をキャンセルするＶ１，Ｖ２で変調をかけ直交復調器４に入力することで、オフセットを補正することができる。
【００２０】
本実施の形態によれば、ＤＣオフセットが発生しても直交復調器の前段でオフセット補正をするので、直交復調器出力での信号動作範囲が良好に確保でき、受信特性の安定化を図ることができる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、電源電圧の低電圧化に対応したダイレクトコンバージョン受信機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のダイレクトコンバージョン受信機の実施の形態の構成図である。
【図２】従来のダイレクトコンバージョン受信機の構成図である。
【図３】図１におけるＤＣオフセット補正の動作を説明する図である。
【符号の説明】
１：アンテナ、２：バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）、３：ＲＦ増幅器、４：直交復調器、５−１，５−２：ミクサ、６：分配器、７：９０度位相器、８−１，８−２：加算器、９−１．９−２：ローパスフィルタ（ＬＰＦ）、１０−１，１０−２：ＡＧＣアンプ、１１−１，１１−２：Ａ／Ｄ変換器、１２−１，１２−２，１２−１′，１２−２′：Ｄ／Ａ変換器、１３：デジタル処理部、１４：ベースバンド処理回路、１５：ＤＣ検出，補正回路、１６：ＰＬＬ周波数シンセサイザ、１７：加算器、１８：直交変調器、１９−１，１９−２：ミキサ、２０：９０度位相器、２１：合成器。
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信システムで使用可能な基地局，車載局，携帯局に組み込まれるダイレクトコンバージョン受信機に係り、特にダイレクトコンバージョン方式受信で発生する不要な直流成分であるＤＣオフセットを補正するダイレクトコンバージョン受信機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の無線通信システムの高速化と複雑化により１つの受信機において複数の無線通信システムに対応可能なハードウェアが求められている。その中でダイレクトコンバージョン方式受信は、小型化，低価格の等化もあり、注目を浴びている。
【０００３】
以下、図２を用いて、従来のダイレクトコンバージョン受信機の構成と動作を説明する。
アンテナ１から入力される受信無線周波数信号はバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２に入力される。バンドパスフィルタ２では所望の周波数帯域の信号を通過させ、妨害波信号を減衰させる。妨害波信号を減衰させた信号はＲＦ増幅器３に入力され直交復調器４に必要なレベルまで増幅される。直交復調器４は分配器６，ミキサ５−１，５−２，９０度位相器７で構成させる。直交復調器４に入力された信号は、分配器６により電力を２分配される。ＰＬＬ周波数シンセサイザ１６より入力された搬送波信号は、一方はミキサ５−２へ、もう一方は９０度位相器８を経てミキサ６−１に入力される。９０度位相が異なる搬送波信号のミキシング７より、同相成分Ｉ／直交成分Ｑが得られる。
【０００４】
同相成分Ｉ／直交成分Ｑは、それぞれローパスフィルタ９−１，９―２で不要成分が除去させ、ＡＧＣアンプ１０−１，１０−２に入力される。ＡＧＣアンプ１０−１，１０−２は入力信号レベルが大きい時ゲインを小さく、入力信号レベルが小さい時ゲインを大きくするように働き、Ａ／Ｄ変換器１１−１，１１−２に入力される信号レベルのダイナミックレンジが得られるように動作する。
【０００５】
Ａ／Ｄ変換器１１−１，１１−２でデジタル信号に変換された信号は、デジタル処理部１３で符号再生等の処理がなされる。ベースバンド処理回路１４では、入力信号のレベルによりＡＧＣアンプ１０−１，１０−２の制御を行う。
【０００６】
ダイレクトコンバージョン方式受信では、受信無線周波数信号と搬送波周波数（ＬＯ）が一致しているため、搬送波周波数のリーク信号はミキシングによりそのままＤＣ成分となり、復調処理において性能劣化をもたらす。そこでＤＣオフセットの補正処理が必要となる。図２では、同相成分Ｉ／直交成分Ｑの入力信号からＤＣ検出，補正回路１５よりオフセットを検出し、このオフセット分をキャンセルするようなＤＣ電圧信号を発生させるため、Ｄ／Ａ変換器１２−１，１２−２を制御し、加算器８−１，８−２に帰還して、ＤＣオフセットを補正する。これにより、受信特性の劣化を防ぐことが可能になある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
一般にダイレクトコンバージョン方式受信では、ＲＦ増幅器で高いゲインを得ることが困難なので、ベースバンド帯域で高いゲインとなるように設計される。例えば８０ｄＢのゲインが必要であるとするならば、直交復調器で１ｍＶのＤＣオフセットが発生した場合、８０ｄＢ増幅され、１０Ｖとなる。その結果ＤＣオフセットだけでＡ／Ｄ変換器１１−１，１１−２の入力レンジを超える範囲となり、受信特性の劣化の原因となる。そこで図２のようにＡＧＣアンプ１０−１，１０−２の前でオフセットを調整することで、Ａ／Ｄ変換器１１−１，１１−２の入力レンジ内で受信信号が動作可能となる。
【０００８】
しかしながら、最近では直交復調器４などは電源電圧の低電圧化の傾向があり、その結果ダイナミックレンジが減少することになり、従来に比べてＤＣオフセットの影響が大きくなっている。
【０００９】
本発明の目的は、電源電圧の低電圧化に対応したダイレクトコンバージョン受信機を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、受信無線周波数信号を直交復調する直交復調器と、該直交復調器で直交復調された直交復調信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、該Ａ／Ｄ変換器で変換されたデジタル信号を処理するデジタル信号処理部を備えたダイレクトコンバージョン受信機において、前記直交復調器で発生したＤＣオフセット信号を前記デジタル信号処理部で検出するＤＣオフセット信号検出手段と、該ＤＣオフセット信号検出手段で検出したＤＣオフセット信号をＤＣ電圧信号に変換するＤ／Ａ変換器と、該Ｄ／Ａ変換器で変換されたＤＣ電圧信号を直交変調する直交変調器と、該直交変調器で直交変調された直交変調信号と前記受信無線周波数信号とを合成する加算器とを備えたことを特徴とするダイレクトコンバージョン受信機である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１を用いて本発明のダイレクトコンバージョン受信機の実施の形態の構成と動作を説明する。
アンテナ１から入力される受信無線周波数信号はバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２に入力される。バンドパスフィルタ２では所望の周波数帯域の信号を通過させ、妨害波信号を減衰させる。妨害波信号を減衰させた信号はＲＦ増幅器３に入力され直交復調器４に必要なレベルまで増幅される。直交復調器４は分配器６，ミキサ５−１，５−２，９０度位相器７で構成させる。直交復調器４に入力された信号は、分配器６により電力を２分配される。ＰＬＬ周波数シンセサイザ１６より入力された搬送波信号は、一方はミキサ５−２へ、もう一方は９０度位相器７を経てミキサ５−１に入力される。９０度位相が異なる搬送波信号のミキシングにより、同相成分Ｉ／直交成分Ｑが得られる。
【００１２】
同相成分Ｉ／直交成分Ｑは、それぞれローパスフィルタ９−１，９―２で不要成分が除去させ、ＡＧＣアンプ１０−１，１０−２に入力される。ＡＧＣアンプ１０−１，１０−２は入力信号レベルが大きい時ゲインを小さく、入力信号レベルが小さい時ゲインを大きくするように働き、Ａ／Ｄ変換器１１−１，１１−２に入力される信号レベルのダイナミックレンジが得られるように動作する。
【００１３】
Ａ／Ｄ変換器１１−１，１１−２でデジタル信号に変換された信号は、デジタル処理部１３で符号再生等の処理がなされる。ベースバンド処理回路１４では、入力信号のレベルによりＡＧＣアンプ１０−１，１０−２の制御を行う。
【００１４】
ＤＣ検出，補正回路１５では、同相成分Ｉ／直交成分ＱのＤＣオフセット量を検出し、Ｄ／Ａ変換器１２−１′，１２−２′の入力とする。Ｄ／Ａ変換器１２−１′，１２−２′ではＤＣオフセット量を補正するようなＤＣ電圧を出力し、直交変調器１８の同相成分Ｉ／直交成分Ｑ入力とする。直交変調器１８はミキサ１９−１，１９−２，合成器２１，９０度位相器２０で構成され、直交復調器４で入力されている搬送波周波数（ＬＯ）信号と等しい信号で直交変調を行う。直交変調器１８の出力信号は加算器１７に入力され、加算器１７では受信無線周波数信号との加算信号を直交復調器４に入力する。直交復調器４では発生しているＤＣオフセットが補正信号との加算によりオフセットよりキャンセルされ、直交復調器４から良好な復調信号が出力される。
【００１５】
ここで、図３を用いて、ＤＣオフセットの補正の動作を説明する。
図３（Ａ）は図１の直交復調器４と直交変調器１８およびその周辺回路を示す。図１と同一個所に同一符号を付してある。なお図１のローパスフィルタ９−１，９―２は簡略化のため省略した。図３（Ａ）において、例えば、ＡＧＣアンプ１０−１，１０−２のゲインが１０００倍あり、直交復調器４での同相成分Ｉ／直交成分Ｑ出力端でのＤＣオフセットが、同相成分Ｉ：−Ｖ１［Ｖ］，直交成分Ｑ：−Ｖ２［Ｖ］であるとする。このとき同相成分Ｉ／直交成分Ｑをキャンセルする電圧Ｖ１，Ｖ２に等しいＤＣ電圧で直交変調を行う。
【００１６】
同相成分Ｉの電圧をＶ１，直交成分Ｑの電圧をＶ２，搬送波周波数（ＬＯ）をｆｃとすると、直交変調器１８の出力は下記（数１）となる。
【００１７】
【数１】
【００１８】
【数２】
【００１９】
【数３】
いま、直交復調器４のゲインを２倍とすると、直交変調器１８によるＤＣ補正は、同相成分Ｉ／直交成分ＱそれぞれＶ１［Ｖ］，Ｖ２［Ｖ］となり、オフセットがキャンセルされることがわかる。
図３（Ｂ）に示すように、ＤＣオフセット成分をキャンセルするＶ１，Ｖ２で変調をかけ直交復調器４に入力することで、オフセットを補正することができる。
【００２０】
本実施の形態によれば、ＤＣオフセットが発生しても直交復調器の前段でオフセット補正をするので、直交復調器出力での信号動作範囲が良好に確保でき、受信特性の安定化を図ることができる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、電源電圧の低電圧化に対応したダイレクトコンバージョン受信機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のダイレクトコンバージョン受信機の実施の形態の構成図である。
【図２】従来のダイレクトコンバージョン受信機の構成図である。
【図３】図１におけるＤＣオフセット補正の動作を説明する図である。
【符号の説明】
１：アンテナ、２：バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）、３：ＲＦ増幅器、４：直交復調器、５−１，５−２：ミクサ、６：分配器、７：９０度位相器、８−１，８−２：加算器、９−１．９−２：ローパスフィルタ（ＬＰＦ）、１０−１，１０−２：ＡＧＣアンプ、１１−１，１１−２：Ａ／Ｄ変換器、１２−１，１２−２，１２−１′，１２−２′：Ｄ／Ａ変換器、１３：デジタル処理部、１４：ベースバンド処理回路、１５：ＤＣ検出，補正回路、１６：ＰＬＬ周波数シンセサイザ、１７：加算器、１８：直交変調器、１９−１，１９−２：ミキサ、２０：９０度位相器、２１：合成器。
Claims (1)
- 受信無線周波数信号を直交復調する直交復調器と、該直交復調器で直交復調された直交復調信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、該Ａ／Ｄ変換器で変換されたデジタル信号を処理するデジタル信号処理部を備えたダイレクトコンバージョン受信機において、前記直交復調器で発生したＤＣオフセット信号を前記デジタル信号処理部で検出するＤＣオフセット信号検出手段と、該ＤＣオフセット信号検出手段で検出したＤＣオフセット信号をＤＣ電圧信号に変換するＤ／Ａ変換器と、該Ｄ／Ａ変換器で変換されたＤＣ電圧信号を直交変調する直交変調器と、該直交変調器で直交変調された直交変調信号と前記受信無線周波数信号とを合成する加算器とを備えたことを特徴とするダイレクトコンバージョン受信機。
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|---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001328745A JP3833924B2 (ja) | 2001-10-26 | 2001-10-26 | ダイレクトコンバージョン受信機 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003134183A JP2003134183A (ja) | 2003-05-09 |
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ID=19144761
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| WO2009081575A1 (ja) | 2007-12-26 | 2009-07-02 | Panasonic Corporation | 電子チューナおよびこれを用いた高周波受信装置 |
| JP5281979B2 (ja) * | 2009-07-21 | 2013-09-04 | 株式会社五洋電子 | 受信機 |
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2001
- 2001-10-26 JP JP2001328745A patent/JP3833924B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
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