JP4113838B2

JP4113838B2 - 受信機および複合部品

Info

Publication number: JP4113838B2
Application number: JP2003507970A
Authority: JP
Inventors: 弘宮城
Original assignee: Ricoh Co Ltd; Nigata Semitsu Co Ltd
Current assignee: NSC Co Ltd; Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-06-25
Filing date: 2002-06-24
Publication date: 2008-07-09
Anticipated expiration: 2022-06-24
Also published as: US7133653B2; US20040152430A1; WO2003001691A1; JPWO2003001691A1; TWM318850U

Description

【０００１】
技術分野
本発明は、受信した変調波信号に対して周波数変換を行う受信機および複合部品に関する。
【０００２】
背景技術
スーパーへテロダイン方式を採用した一般の受信機は、アンテナを介して受信した変調波信号を高周波増幅した後に混合回路を用いて周波数変換を行っており、所定の周波数を有する中間周波信号に変換した後に復調処理を行っている。例えば、日本国内のＦＭ受信機では、変調波信号の搬送波周波数に対して１０．７ＭＨｚずれた局部発振信号が用いられており、１０．７ＭＨｚの中間周波信号に対してＦＭ検波処理およびステレオ復調処理が行われる。
【０００３】
特に、一部のデータ通信の分野では、変調波信号とほぼ等しい局部発振信号を用いるダイレクトコンバージョン方式と称される手法が採用されており、このような受信機では、低い周波数の中間周波信号に対して復調処理が行われる。
【０００４】
ところで、上述した従来の受信機では、局部発振信号を発生する局部発振器のプリント配線等を介して漏れた信号が変調波信号の入力側に回り込むと、これがノイズとなって中間周波信号に現れるという問題があった。特に、ダイレクトコンバージョン方式を採用した受信機では、変調波信号の周波数と局部発振信号の周波数が接近しているため、変調波信号に局部発振信号と同じ周波数成分がノイズとして重畳し、しかもこのノイズ成分が変調波信号の周波数帯域幅に含まれている場合には、中間周波信号からこのノイズ成分を除去することができず、受信信号の品質の劣化を招くことになる。
【０００５】
発明の開示
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、局部発振信号の回り込みによるノイズの発生を防止することができる受信機および複合部品を提供することにある。
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明の受信機は、アンテナを介して受信した変調波信号を増幅する高周波増幅回路と、所定の局部発振信号を発生する局部発振器と、高周波増幅回路によって増幅された変調波信号と局部発振器から出力された局部発振信号とを混合して出力する混合回路とを有しており、局部発振器の全部品と混合回路とが半導体基板上に一体形成されている。また、本発明の複合部品は、変調波信号の周波数変換を行うために、所定の局部発振信号を発生する局部発振器と、変調波信号と局部発振器から出力された局部発振信号とを混合して出力する混合回路とを備え、局部発振器の全部品と混合回路とが半導体基板上に一体形成されている。
【０００７】
混合回路が形成されている半導体基板上に局部発振器の全部品を一体化してこれらの部品を１チップ上に形成することにより、局部発振器と混合回路とが別部品である場合にこれらをつなぐ接続線からアンテナ側に回り込むノイズや、局部発振器の一部（例えばコイル）のみを外付けした場合の接続線からアンテナ側に回り込むノイズを低減することができる。
【０００８】
また、局部発振器とともに周波数シンセサイザを構成する位相同期ループ回路をさらに備える場合に、上述した半導体基板上に位相同期ループ回路を一体形成することが望ましい。これにより、局部発振器から位相同期ループ回路に入力される局部発振信号およびその高調波成分が高周波増幅回路や混合回路の入力側に回り込むことを確実に防止することができる。
【０００９】
また、上述した局部発振信号の周波数と変調波信号の搬送波周波数との差が、変調波信号の占有周波数帯域幅よりも小さいことが望ましい。特に、このような変調波信号と局部発振信号の各周波数設定がなされている場合に、変調波信号側に局部発振信号が回り込んだときに生じる通信品質の劣化を防止することができる。
【００１０】
また、少なくとも混合回路と局部発振器をＣＭＯＳプロセスあるいはＭＯＳプロセスを用いて１チップに形成することが望ましい。ＣＭＯＳプロセスあるいはＭＯＳプロセスを用いることにより、部品コストおよび受信機全体の製品コストを下げることができる。
【００１１】
また、上述した半導体基板の外部に、局部発振器と混合回路のそれぞれに動作電圧を供給する電源回路が備わっており、半導体基板内であって、電源回路に接続された電源ラインおよびアースラインに、局部発振信号とその高調波成分を除去するフィルタを挿入することが望ましい。これにより、局部発振信号やその高調波成分が電源回路を経由して高周波増幅回路や混合回路の入力側に回り込むことを防止することができる。
【００１２】
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明を適用した一実施形態のＦＭ受信機について詳細に説明する。
【００１３】
図１は、一実施形態のＦＭ受信機の構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態のＦＭ受信機は、高周波増幅回路１１、混合回路１２、局部発振器１３、中間周波フィルタ１４、１６、中間周波増幅回路１５、リミット回路１７、ＦＭ検波回路１８、ステレオ復調回路１９を含んで構成されている。アンテナ１０によって受信したＦＭ変調波信号を高周波増幅回路１１によって増幅した後、局部発振器１３から出力される局部発振信号を混合することにより、高周波信号から中間周波信号への変換を行う。
【００１４】
例えば、高周波増幅回路１１から出力される増幅後のＦＭ変調波信号の周波数をｆ１、局部発振器１３から出力される局部発振信号の周波数をｆ２とすると、混合回路１２からはｆ１±ｆ２の周波数を有する信号が出力される。また、本実施形態では、これら２つの信号の周波数ｆ１、ｆ２がほぼ等しい値に設定されている。具体的には、ｆ２とｆ１との差がＦＭ変調波信号の占有周波数帯域幅よりも小さくなるように局部発振信号の周波数ｆ２の値が設定されている。
【００１５】
中間周波フィルタ１４、１６は、中間周波増幅回路１５の前段および後段に設けられており、入力される中間周波信号から変調波信号の占有周波数帯域幅に含まれる周波数成分を抽出する。中間周波増幅回路１５は、中間周波信号を増幅する。
【００１６】
リミット回路１７は、入力される中間周波信号を高利得で増幅する。このリミット回路１７は、複数段のトランジスタを縦続接続することにより構成されており、全体で例えば９０ｄＢ程度の利得で入力信号の増幅を行う。ＦＭ検波回路１８は、リミット回路１７から出力される振幅一定のＦＭ信号に対してＦＭ検波処理を行う。ステレオ復調回路１９は、ＦＭ検波後のコンポジット信号に対してステレオ復調処理を行って、Ｌ信号およびＲ信号を生成する。
【００１７】
上述した構成を有するＦＭ受信機では、混合回路１２および局部発振器１３が同一基板上に形成された１チップの複合部品３０として構成されている。特に、本実施形態では、局部発振器１３の全部品がこの基板上に形成されている。
【００１８】
図２は、局部発振器１３の具体的な構成を示す回路図であり、一例としてクラップ発振器によって局部発振器１３を実現した場合が示されている。図２に示す局部発振器１３は、ｎチャネルＭＯＳ型のＦＥＴ２０と、共振回路を構成するコイル２１と、このコイル２１に並列接続された可変容量ダイオード２２とが含まれている。従来は、少なくともコイル２１については半導体基板上ではなく別部品として用意して外付けしていたが、本実施形態では、このコイル２１や可変容量ダイオード２２を含む局部発振器１３の全構成部品が半導体基板上に所定の半導体プロセスを用いて一体形成されており、この局部発振器１３と混合回路１２とが１チップ部品となっている。
【００１９】
図２に示した構成ではＭＯＳ型のＦＥＴ２０が用いられているため、局部発振器１３および混合回路１２の全体がＣＭＯＳプロセスあるいはＭＯＳプロセスにより形成されている。この場合に、コイル２１は、例えば、半導体基板上に金属薄膜を渦巻き状に形成することにより、あるいは発振周波数が高い場合には１周回未満の金属薄膜を形成することにより実現することができる。また、可変容量ダイオード２２は、例えば印加容量がゲート電圧に応じて可変されるＦＥＴを用いることにより実現することができる。
【００２０】
このように、本実施形態のＦＭ受信機は、受信した変調波信号に対して周波数変換を行う混合回路１２とともに、局部発振器１３の全部品が１チップの複合部品３０として構成されている。すなわち、混合回路１２が形成されている半導体基板上に局部発振器１３の全部品を一体化してこれらの部品を１チップ上に形成することにより、局部発振器１３と混合回路１２とが別部品である場合にこれらをつなぐ接続線からアンテナ１０側に回り込むノイズや、局部発振器１３の一部（例えばコイル）のみを外付けした場合の接続線からアンテナ側に回り込むノイズを低減することができる。
【００２１】
また、局部発振信号の周波数と変調波信号の搬送波周波数との差が、変調波信号の占有周波数帯域幅よりも小さい場合であっても、局部発振信号と同じ周波数成分がノイズとして変調波信号に重畳することを防止することができるため、後処理において分離不可能なこのようなノイズ成分による通信品質の劣化を防止することができる。
【００２２】
また、複合部品３０をＣＭＯＳプロセスあるいはＭＯＳプロセスで形成することにより、製造工程の簡略化による部品あるいは受信機全体の製品コストの低減が可能になる。
【００２３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、複合部品３０をＣＭＯＳプロセスあるいはＭＯＳプロセスで形成する場合を考えたが、その他の半導体プロセス、例えばバイポーラプロセスによって形成するようにしてもよい。この場合には、ＦＥＴ２０の代わりにバイポーラ型のトランジスタを用いるとともに、可変容量ダイオード２２をｐｎ接合を用いて実現すればよい。
【００２４】
また、上述した実施形態では、混合回路１２と局部発振器１３とを含む複合部品３０を考えたが、さらに前段あるいは後段の回路も含めて１チップ化するようにしてもよい。例えば、図１に示した高周波増幅回路１１、混合回路１２、局部発振器１３、中間周波フィルタ１４、１６、中間周波増幅回路１５、リミット回路１７、ＦＭ検波回路１８、ステレオ復調回路１９の全体を同一の半導体基板上に形成することにより、受信機の主要回路を１チップによって実現するようにしてもよい。
【００２５】
特に、局部発振器１３から出力される局部発振信号がアンテナ１０側に回り込むことをさらに有効に防止するためには、局部発振器１３とともに周波数シンセサイザを構成するＰＬＬ（位相同期ループ）回路をも含めて１チップ化した複合部品を用いることが望ましい。
【００２６】
図３は、ＰＬＬ回路を含む複合部品を用いたＦＭ受信機の構成を示す図である。図３に示す複合部品３０Ａは、図１に示した複合部品３０に対してＰＬＬ回路２１を追加した構成を有している。ＰＬＬ回路２１は、局部発振器１３とともに周波数シンセサイザを構成しており、発振器４０から出力される信号を基準信号として用いることにより、この基準信号の周波数のＮ倍の周波数で局部発振器１３を発振させる制御を行う。このＮの値は、制御部（図示せず）によって任意に変更可能であり、Ｎの値を切り替えることにより局部発振器１３の発振周波数の切替えが行われる。さらに、局部発振器１３とともに周波数シンセサイザを構成するＰＬＬ回路２１も含めて１チップ化した複合部品３０Ａを用いることにより、局部発振器１３からＰＬＬ回路２１に入力される局部発振信号やその高調波成分が高周波増幅回路１１や混合回路１２の入力側に回り込むことを確実に防止することができる。
【００２７】
また、本実施形態では、ＦＭ受信機について説明したが、ＡＭ受信機やデータ端末装置等の各種の受信機や送信機あるいは通信機であっても、混合回路と局部発振器が含まれる場合には本発明を適用することができる。また、直交復調を行うために、２つの混合回路と１つの局部発振器と１つの移相器を有する受信機等についても本発明を適用することができる。この場合は、これら混合回路、局部発振器および移相器の全ての構成部品を半導体基板上に形成すればよい。
【００２８】
また、上述した実施形態では、複合部品３０、３０Ａと電源回路との間の接続状態については特に説明していないが、複合部品３０、３０Ａの外部に受信機の各部に動作電圧を供給する電源回路が設けられている場合には、複合部品３０、３０Ａ内であって電源回路に接続された電源ラインおよびアースラインにフィルタを挿入することが望ましい。
【００２９】
図４は、外部に電源回路が接続される場合の複合部品の変形例を示す図である。図４に示す複合部品３０Ｂは、混合回路１２および局部発振器１３以外に、外部の電源回路５０から局部発振器１３と混合回路１２のそれぞれに動作電圧を供給するために用いられる電源ライン、アースラインに挿入されたフィルタ３２、３４を含んでいる。この複合部品３０Ｂは、図１に示した受信機に含まれる複合部品３０の代わりに用いられるものであり、電源回路５０は、高周波増幅回路１１や中間周波増幅回路１５等の他の回路にも動作電圧を供給している。なお、図４では、図１に示した複合部品３０に対してフィルタ３２、３４が追加された複合部品３０Ｂを示したが、図３に示した複合部品３０Ａに対してこれらのフィルタを追加するようにしてもよい。
【００３０】
フィルタ３２、３４は、局部発振器１３や混合回路１２から電源ラインあるいはアースラインに重畳する局部発振信号やその高調波成分を除去する。これらのフィルタ３２、３４を用いることにより、局部発振信号やその高調波成分が電源回路５０を経由して高周波増幅回路１１や混合回路１２の入力側に回り込むことを防止することができる。
【００３１】
産業上の利用可能性
上述したように、本発明によれば、混合回路が形成されている半導体基板上に局部発振器の全部品を一体化してこれらの部品を１チップ上に形成することにより、局部発振器と混合回路とが別部品である場合にこれらをつなぐ接続線からアンテナ側に回り込むノイズや、局部発振器の一部のみを外付けした場合の接続線からアンテナ側に回り込むノイズを低減することができる。
【００３２】
【図面の簡単な説明】
図１は、一実施形態のＦＭ受信機の構成を示す図、
図２は、局部発振器の具体的な構成を示す回路図、
図３は、ＰＬＬ回路を含む複合部品を用いたＦＭ受信機の構成を示す図、
図４は、外部に電源回路が接続される場合の複合部品の変形例を示す図である。

Claims

アンテナを介して受信した変調波信号を増幅する高周波増幅回路と、所定の局部発振信号を発生する局部発振器と、前記高周波増幅回路によって増幅された変調波信号と前記局部発振器から出力された局部発振信号とを混合して出力する混合回路と、前記局部発振器とともに周波数シンセサイザを構成する位相同期ループ回路とを有し、前記局部発振器の全部品と前記混合回路と前記位相同期ループ回路とを半導体基板上に一体形成する受信機において、
前記半導体基板の外部に、前記局部発振器と前記混合回路と前記位相同期ループ回路のそれぞれに動作電圧を供給する電源回路が備わっており、
前記半導体基板内であって、前記電源回路に接続された電源ラインおよびアースラインに、前記局部発振信号とその高調波成分を除去するフィルタを挿入する受信機。
前記局部発振信号の周波数と前記変調波信号の搬送波周波数との差が、前記変調波信号の占有周波数帯域幅よりも小さい請求項１記載の受信機。
少なくとも前記混合回路と前記局部発振器をＣＭＯＳプロセスあるいはＭＯＳプロセスを用いて１チップに形成する請求項１記載の受信機。
変調波信号の周波数変換を行う複合部品であって、
所定の局部発振信号を発生する局部発振器と、前記変調波信号と前記局部発振器から出力された局部発振信号とを混合して出力する混合回路と、前記局部発振器とともに周波数シンセサイザを構成する位相同期ループ回路とを備え、前記局部発振器の全部品と前記混合回路と前記位相同期ループ回路とを半導体基板上に一体形成する複合部品において、
前記半導体基板の外部に、前記局部発振器と前記混合回路と前記位相同期ループ回路のそれぞれに動作電圧を供給する電源回路が備わっており、
前記半導体基板内であって、前記電源回路に接続された電源ラインおよびアースラインに、前記局部発振信号とその高調波成分を除去するフィルタを挿入する複合部品。
前記局部発振信号の周波数と前記変調波信号の搬送波周波数との差が、前記変調波信号の占有周波数帯域幅よりも小さい請求項４記載の複合部品。
少なくとも前記混合回路と前記局部発振器をＣＭＯＳプロセスあるいはＭＯＳプロセスを用いて１チップに形成する請求項４記載の複合部品。