JP4571591B2 - 無線通信回路 - Google Patents
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Description
本発明は、２つの異なる周波数帯の無線通信用信号、例えば２．４ＧＨｚ帯及び５ＧＨｚ帯の無線通信用信号とベースバンド信号との間の周波数変換を、２周波数帯に共用のローカル信号発生回路、分周回路、ミキサ及び変複調器を用いて行う無線通信回路に関する。
無線ローカルエリアネットワーク（無線ＬＡＮ）は、ＩＥＥＥ(Institute of Electrical and Electronics Engineers)の規格で８０２．１１ｂ／ｇ（２．４ＧＨｚ帯使用）と８０２．１１ａ（５ＧＨｚ帯使用）に基づいており、当初は周波数帯が低く、低伝送レートの２．４ＧＨｚ帯を使用した８０２．１１ｂ規格のものが普及していた。
しかし、伝送レートの高速化と、５ＧＨｚ帯には他の妨害電波（電子レンジ等）が存在しないこともあり、５ＧＨｚ帯を使用する８０２．１１ａも普及している。また、２．４ＧＨｚを使用するが、８０２．１１ａと同じ伝送レートで高速なデータのやりとりが可能な８０２．１１ｇも普及してきており、現状では用途、場所に分けてこの３つの規格を使いわけるようになっている。そのため、この３つの規格に対応した（周波数的には２．４ＧＨｚと５ＧＨｚの２周波数帯）無線通信回路が求められている。
しかし、伝送レートの高速化と、５ＧＨｚ帯には他の妨害電波（電子レンジ等）が存在しないこともあり、５ＧＨｚ帯を使用する８０２．１１ａも普及している。また、２．４ＧＨｚを使用するが、８０２．１１ａと同じ伝送レートで高速なデータのやりとりが可能な８０２．１１ｇも普及してきており、現状では用途、場所に分けてこの３つの規格を使いわけるようになっている。そのため、この３つの規格に対応した（周波数的には２．４ＧＨｚと５ＧＨｚの２周波数帯）無線通信回路が求められている。
このような無線通信回路の中で、２．４ＧＨｚ帯及び５ＧＨｚ帯の周波数帯の信号とベースバンド信号との間で変復調する方式が報告されている（例えば、特許文献１参照）。この方式を図６（ａ）〜（ｄ）に示す。
この方式では、（ａ）に示す２．４ＧＨｚ側では、受信時においては受信信号の２倍の周波数（４．８２４ＧＨｚ〜４．９４４ＧＨｚ）を図示せぬローカル信号発生回路で発生させ、その２分周信号（２．４１２ＧＨｚ〜２．４７２ＧＨｚ）を使い受信信号をミキサ１０１でベースバンド信号に復調している。
この方式では、（ａ）に示す２．４ＧＨｚ側では、受信時においては受信信号の２倍の周波数（４．８２４ＧＨｚ〜４．９４４ＧＨｚ）を図示せぬローカル信号発生回路で発生させ、その２分周信号（２．４１２ＧＨｚ〜２．４７２ＧＨｚ）を使い受信信号をミキサ１０１でベースバンド信号に復調している。
（ｃ）に示す送信時においては、送信信号の２倍の周波数（４．８２４ＧＨｚ〜４．９４４ＧＨｚ）をローカル信号発生回路で発生させ、その２分周信号（２．４１２〜２．４７２ＧＨｚ）を用いて送信信号をベースバンド信号からミキサ１０２で変調している。
（ｂ）に示す５ＧＨｚ側では、受信時においては受信信号の４／５の周波数（４．１３６ＧＨｚ〜４．２６６ＧＨｚ）をローカル信号発生回路で発生させ、１つ目のミキサ１０２で１度ダウンコンバートした信号を２段目のミキサ（復調器）１０４において、ローカル信号発生回路で発生した受信信号の４／５の周波数を４分周した信号（１．０３４ＧＨｚ〜１．０６４ＧＨｚ）を用いてベースバンド信号に復調している。
（ｂ）に示す５ＧＨｚ側では、受信時においては受信信号の４／５の周波数（４．１３６ＧＨｚ〜４．２６６ＧＨｚ）をローカル信号発生回路で発生させ、１つ目のミキサ１０２で１度ダウンコンバートした信号を２段目のミキサ（復調器）１０４において、ローカル信号発生回路で発生した受信信号の４／５の周波数を４分周した信号（１．０３４ＧＨｚ〜１．０６４ＧＨｚ）を用いてベースバンド信号に復調している。
（ｄ）に示す送信時においては、送信信号の４／５の周波数（４．１３６ＧＨｚ〜４．２５６ＧＨｚ）をローカル信号発生回路で発生させ、１段目のミキサにおいて、ベースバンド信号と、ローカル信号発生回路で発生させた信号の周波数の４分周信号（１．０３４ＧＨｚ〜１．０６４ＧＨｚ）でアップコンバートし、この信号をローカル信号発生回路で発生させた送信信号の４／５の周波数の信号（４．１３６ＧＨｚ〜４．２５６ＧＨｚ）で２段目のミキサ１０６によって変調し、これを送信している。
特開２００３−２５８６６２号公報
ところで、従来の無線通信回路においては、上述したような周波数変換を実施しているため、ローカル信号発生回路の発生する周波数を最大４．９４４ＧＨｚと高くする必要があり、また最小４．１３６ＧＨｚなので周波数範囲を８０８ＭＨｚと広く設定する必要がある。このようにローカル信号発生回路の発生する周波数が高く、また周波数範囲が広いと、ローカル信号発生回路の設計が困難となり、また、その温度変化による特性の変動に対する耐性が低下すると共に製造上の歩留りが低下するという問題がある。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、ローカル信号発生回路の最大周波数を低く、尚且つ設定すべき周波数範囲を狭くすることができ、これによってローカル信号発生回路の設計を容易とすることができ、その温度変化による特性の変動に対する耐性及び製造上の歩留りを向上させることができる無線通信回路装置を提供することを目的としている。
上記目的を達成するために、本発明の請求項１による無線通信回路は、２つの異なる第１及び第２の周波数帯の無線通信用の信号とベースバンド信号との間の周波数変換を行う無線通信回路において、所定周波数のローカル信号を発生する信号発生手段と、受信時に、前記第１の周波数帯では受信信号に１段目のミキサで前記ローカル信号を４分周した信号を混合し、この混合後の信号に２段目の復調用のミキサで前記ローカル信号を２分周した信号を混合してベースバンド信号とし、前記第２の周波数帯では受信信号には１段目のミキサで前記ローカル信号をそのまま混合し、この混合後の信号に２段目の復調用のミキサで前記ローカル信号を２分周した信号を混合してベースバンド信号とする周波数変換を行う受信手段と、送信時に、前記第１の周波数帯では、ベースバンド信号に１段目の変調用のミキサで前記ローカル信号を２分周した信号を混合し、この混合後の信号に２段目のミキサで前記ローカル信号を４分周した信号を混合して送信信号とし、前記第２の周波数帯では、ベースバンド信号に１段目の変調用のミキサで前記ローカル信号を２分周した信号を混合し、この混合後の信号に２段目のミキサで前記ローカル信号をそのまま混合して送信信号とする周波数変換を行う送信手段とを備えたことを特徴とする。
また、本発明の請求項２による無線通信回路は、請求項１において、前記ローカル信号の中心周波数をｆLで周波数レンジをΔｆLとし、前記第１の周波数帯の周波数範囲をｆBl〜ｆB2とし、前記第２の周波数帯の周波数範囲をｆA1〜ｆA2とした場合、ｆA1＝（３／２）×ｆL−（３／４）×ΔｆLの第１式と、ｆA2＝（３／２）×ｆL＋（３／４）×ΔｆLの第２式と、ｆB1＝（３／４）×ｆL−（３／８）×ΔｆLの第３式と、ｆB2＝（３／４）×ｆL＋（３／８）×ΔｆLの第４式とが成立することを特徴とする。
また、本発明の請求項３による無線通信回路は、請求項１または２において、前記第１の周波数帯が２．４ＧＨｚ帯、前記第２の周波数帯が５ＧＨｚ帯である場合、前記２．４ＧＨｚ帯の信号は２．４１２ＧＨｚ〜２．４８４ＧＨｚの周波数範囲をとり、前記５ＧＨｚ帯は４．９ＧＨｚ〜５．２５ＧＨｚの周波数範囲をとり、また、前記ローカル信号は３．２１６〜３．５ＧＨｚの周波数範囲をとり、前記ローカル信号を２分周した信号は１．６０８ＧＨｚ〜１．７５ＧＨｚの周波数範囲をとり、前記ローカル信号を４分周した信号は８０４ＭＨｚ〜８７５ＭＨｚの周波数範囲をとることを特徴とする。
また、本発明の請求項４による無線通信回路は、請求項１から３の何れか１項において、前記変調用及び前記復調用のミキサを直交変復調型のミキサとしたことを特徴とする。
また、本発明の請求項５による無線通信回路は、請求項１から４の何れか１項において、前記受信信号が入力される１段目のミキサをイメージリジェクションミキサとしたことを特徴とする。
また、本発明の請求項５による無線通信回路は、請求項１から４の何れか１項において、前記受信信号が入力される１段目のミキサをイメージリジェクションミキサとしたことを特徴とする。
これらの構成によれば、信号発生手段の発生するローカル信号の最大周波数が３．５ＧＨｚと抑えられ、最小周波数が３．２１６ＧＨｚとなり、周波数範囲も２８４ＭＨｚと大幅に抑えることができる。従って、第１の周波数帯である２．４ＧＨｚ帯と、第２の周波数帯である５ＧＨｚ帯の２つの周波数帯の信号の変換を、従来の４．１３６ＧＨｚ〜４．９４４ＧＨｚ（周波数範囲８０８ＭＨｚ）に比べ、本発明では３．２１６ＧＨｚ〜３．５ＧＨｚ（周波数範囲２８４ＭＨｚ）と最大周波数を低く、しかも狭い範囲の信号周波数の生成で賄えるようになる。これによって、ローカル信号発生回路の設計を容易とすることができ、その温度変化による特性の変動に対する耐性及び製造上の歩留りを向上させることができる。
また、イメージリジェクションミキサを用いた場合、受信信号を周波数変換したＩＦ信号に混在する希望波成分とイメージ妨害波成分のうち、復調時に受信品質の劣化要因となるイメージ妨害波成分を除去することができるので、受信特性を向上させることができる。
また、イメージリジェクションミキサを用いた場合、受信信号を周波数変換したＩＦ信号に混在する希望波成分とイメージ妨害波成分のうち、復調時に受信品質の劣化要因となるイメージ妨害波成分を除去することができるので、受信特性を向上させることができる。
以上説明したように本発明の無線通信回路によれば、ローカル信号発生回路の最大周波数を低く、尚且つ設定すべき周波数範囲を狭くすることができ、これによってローカル信号発生回路の設計を容易とすることができ、その温度変化による特性の変動に対する耐性及び製造上の歩留りを向上させることができるという効果がある。
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る無線通信回路の主要部の構成を示すブロック図である。
図１に示す無線通信回路は、大きく分けて、受信部ＲＸ１と、送信部ＴＸ１と、ローカル信号発生部３８とを備え、ローカル信号発生部３８に、受信部ＲＸ１及び送信部ＴＸ１がスイッチ１７，２２により接続されて構成されている。
図１は、本発明の実施の形態に係る無線通信回路の主要部の構成を示すブロック図である。
図１に示す無線通信回路は、大きく分けて、受信部ＲＸ１と、送信部ＴＸ１と、ローカル信号発生部３８とを備え、ローカル信号発生部３８に、受信部ＲＸ１及び送信部ＴＸ１がスイッチ１７，２２により接続されて構成されている。
受信部ＲＸ１は、５ＧＨｚ帯信号受信端子１と、２．４ＧＨｚ帯信号受信端子２と、５ＧＨｚ帯側低ノイズ増幅器３と、２．４ＧＨｚ帯側低ノイズ増幅器４と、５ＧＨｚ帯側バンドパスフィルタ５と、２．４ＧＨ帯側バンドパスフィルタ６と、受信側ミキサ７と、２．４ＧＨｚ帯と、５ＧＨｚ帯共用バンドパスフィルタ８と、受信同相信号用複調器９と、受信直交信号用複調器１０と、受信同相信号用ローパスフィルタ１１と、受信直交信号用ローパスフィルタ１２と、受信同相ベースバンド信号増幅器１３と、受信直交ベースバンド信号増幅器１４と、受信同相ベースバンド信号出力端子１５と、受信直交ベースバンド信号出力端子１６とを備えて構成されている。
送信部ＴＸ１は、送信同相ベースバンド信号入力端子２３と、送信直交ベースバンド信号入力端子２４と、同相ベースバンド信号用ローパスフィルタ２５と、直交ベースバンド信号用ローパスフィルタ２６と、送信同相ベースバンド信号用利得制御増幅器２７と、送信直交ベースバンド信号用利得制御増幅器２８と、送信同相ベースバンド信号用変調器２９と、送信直交ベースバンド信号用変調器３０と、送信側ミキサ３１と、送信５ＧＨｚ信号用バンドパスフィルタ３２と、送信２．４ＧＨｚ信号用バンドパスフィルタ３３と、送信５ＧＨｚ信号用高周波増幅器３４と、送信２．４ＧＨｚ信号用高周波増幅器３５と、送信５ＧＨｚ用出力端子３６と、送信２．４ＧＨｚ用出力端子３７とを備えて構成されている。
ローカル信号発生部３８は、電圧制御発振器１８ａ、分周器１８ｂ、位相比較器１８ｃ、チャージポンプ１８ｄ、ループフィルタ１８ｅで構成される位相同期ループ回路１８と、４分周回路１９と、２分周回路２０と、基準信号入力端子２１とを備えて構成されている。
受信部ＲＸ１では、５ＧＨｚ帯信号受信端子１に、５ＧＨｚ帯側低ノイズ増幅器３の入力端が接続され、５ＧＨｚ帯側低ノイズ増幅器３の出力端に５ＧＨｚ帯側バンドパスフィルタ５の入力端が接続されている。５ＧＨｚ帯側バンドパスフィルタ５の出力端は受信側ミキサ７の第１入力端に接続され、受信側ミキサの出力端は受信側共用バンドパスフィルタ８の入力端に接続されている。
受信部ＲＸ１では、５ＧＨｚ帯信号受信端子１に、５ＧＨｚ帯側低ノイズ増幅器３の入力端が接続され、５ＧＨｚ帯側低ノイズ増幅器３の出力端に５ＧＨｚ帯側バンドパスフィルタ５の入力端が接続されている。５ＧＨｚ帯側バンドパスフィルタ５の出力端は受信側ミキサ７の第１入力端に接続され、受信側ミキサの出力端は受信側共用バンドパスフィルタ８の入力端に接続されている。
受信側共用バンドパスフィルタ８の出力は、受信同相信号用複調器９及び受信直交信号用複調器１０の入力端にそれぞれ接続されている。受信同相信号用複調器９と受信直交信号用複調器１０の出力端は、それぞれ受信同相信号用ローパスフィルタ１１と受信直交信号用ローパスフィルタ１２の入力端に接続されている。受信同相信号用ローパスフィルタ１１と受信直交信号用ローパスフィルタ１２の出力端は、それぞれ受信同相ベースバンド信号増幅器１３と受信直交ベースバンド信号増幅器１４の入力端に接続されている。
受信同相ベースバンド信号増幅器１３と受信直交ベースバンド信号増幅器１４の出力端は、それぞれ受信同相ベースバンド信号出力端子１５と受信直交ベースバンド信号出力端子１６に接続されている。
送信部ＴＸ１では、送信同相ベースバンド信号入力端子２３と送信直交ベースバンド信号入力端子２４が、それぞれ同相ベースバンド信号用ローパスフィルタ２５と直交ベースバンド信号用ローパスフィルタ２６の入力端に接続されている。同相ベースバンド信号用ローパスフィルタ２５と直交ベースバンド信号用ローパスフィルタ２６の出力端は、それぞれ送信同相ベースバンド信号用利得制御増幅器２７と送信直交ベースバンド信号用利得制御増幅器２８の入力端に接続されている。
送信部ＴＸ１では、送信同相ベースバンド信号入力端子２３と送信直交ベースバンド信号入力端子２４が、それぞれ同相ベースバンド信号用ローパスフィルタ２５と直交ベースバンド信号用ローパスフィルタ２６の入力端に接続されている。同相ベースバンド信号用ローパスフィルタ２５と直交ベースバンド信号用ローパスフィルタ２６の出力端は、それぞれ送信同相ベースバンド信号用利得制御増幅器２７と送信直交ベースバンド信号用利得制御増幅器２８の入力端に接続されている。
送信同相ベースバンド信号用利得制御増幅器２７と送信直交ベースバンド信号用利得制御増幅器２８の出力端は、それぞれ送信同相ベースバンド信号用変調器２９と送信直交ベースバンド信号用変調器３０の第１入力端に接続されている。送信同相ベースバンド信号用変調器２９と送信直交ベースバンド信号用変調器３０の出力は、送信側ミキサ３１の第１入力端に接続され、送信側ミキサ３ユの出力端は送信５ＧＨｚ信号用バンドパスフィルタ３２と送信２．４ＧＨｚ信号用バンドパスフィルタ３３の入力端に接続されている。
送信５ＧＨｚ信号用バンドパスフィルタ３２と送信２．４ＧＨｚ信号用バンドパスフィルタ３３との出力端は、それぞれ送信５ＧＨｚ信号用高周波増幅器３４と送信２．４ＧＨｚ信号用高周波増幅器３５の入力端に接続されている。送信５ＧＨｚ信号用高周波増幅器３４と送信２．４ＧＨｚ信号用高周波増幅器３５の出力端は、それぞれ送信５ＧＨｚ用出力端子３６と送信２．４ＧＨｚ用出力端子３７に接続されている。
ローカル信号発生部３８では、基準信号端子２１が位相同期ループ回路１８の基準信号入力端に接続され、位相同期ループ回路１８の出力端である電圧制御発振器出力は４分周回路１９の入力端、２分周回路２０の入力端、スイッチ１７の第１入力端及びスイッチ２２の第１入力端に接続されている。
４分周回路１９の出力端は、スイッチ１７の第２入力端及びスイッチ２２の第２入力端に接続されている。スイッチ１７の出力端は、受信側ミキサ７の第２入力端に接続され、スイッチ２２の出力端は送信側ミキサ３１の第２入力端に接続されている。
４分周回路１９の出力端は、スイッチ１７の第２入力端及びスイッチ２２の第２入力端に接続されている。スイッチ１７の出力端は、受信側ミキサ７の第２入力端に接続され、スイッチ２２の出力端は送信側ミキサ３１の第２入力端に接続されている。
２分周回路２０の同相信号出力端は、受信同相信号用複調器９の第２入力端及び送信同相ベースバンド信号用変調器２９の第２入力端に接続され、また２分周回路２０の直交信号出力端は受信直交信号用複調器１０の第２入力端及び送信直交ベースバンド信号用変調器３０の第２入力端に接続されている。
次に、このような構成の無線通信回路の動作を説明する。最初に、受信時の動作を説明する。
次に、このような構成の無線通信回路の動作を説明する。最初に、受信時の動作を説明する。
まず２．４ＧＨｚ帯信号受信時において、受信信号は受信端子２から低ノイズ増幅器４、バンドパスフィルタ６を通り、受信側ミキサ７の第１入力端に入力される。この時、スイッチ１７は４分周回路１９の出力が選択されるように設定される。２．４ＧＨｚ帯信号受信時において、位相同期ループ回路１８は３．２１６ＧＨｚ〜３．３１２ＧＨｚの周波数範囲の信号を発生し、それに応じて４分周回路１９は８０４ＭＨｚ〜８２８ＭＨｚの周波数範囲の信号を発生し、２分周回路２０は１．６０８ＧＨｚ〜１．６５６ＧＨｚの周波数範囲の信号を発生する。
このため、受信側ミキサ７の第２入力端には４分周回路１９からの８０４ＭＨｚ〜８２８ＭＨｚの信号が入力される。受信側ミキサ７で周波数変換された信号はバンドパスフィルタ８を通り、受信同相信号用複調器９、受信直交信号用複調器１０の第１入力端に入力される。受信同棺信号用複調器９の第２入力端には２分周回路２０で発生した１．６０８ＧＨｚ〜１．６５６ＧＨｚの同相信号が入力され、受信直交信号用複調器１０の第２入力端には２分周回路２０で発生した１．６０８ＧＨｚ〜１．６５６ＧＨｚの直交信号が入力される。
直交信号は同相信号と位相が９０度ずれた信号である。受信同相信号用複調器９で周波数変換された信号は、受信同相信号用ローパスフィルタ１１を通り、受信同相ベースバンド信号増幅器１３を通り、受信同相ベースバンド信号出力端子１５に出力される。受信直交信号複調器１０で周波数変換された信号は、受信直交信号用ローパスフィルタ１２を通り、受信直交ベースバンド信号増幅器１４を通り、受信直交ベースバンド信号出力端子１６に出力される。
位相同期ループ回路１８で発生される信号の周波数は受信信号の周波数に応じて設定される。５ＧＨｚ帯信号受信時において、受信信号は受信端子１から低ノイズ増幅器３、バンドパスフィルタ５を通り、受信側ミキサ７の第１入力端に入力される。この時、スイッチ１７は位相同期ループ回路１８のそのままの出力が選択されるように設定される。５ＧＨｚ帯信号受信時において、位相同期ループ回路は３．２６７ＧＨｚ〜３．５ＧＨｚの周波数範囲の信号を発生し、それに応じて４分周回路１９は８１６．７５ＭＨｚ〜８７５ＭＨｚの周波数範囲の信号を発生し、２分周回路２０は１．６３３５ＧＨｚ〜１．７５ＧＨｚの周波数範囲の信号を発生する。
このため、受信側ミキサ７の第２入力端には４分周回路１９からの８１６．７５ＭＨｚ〜８７５ＭＨｚの信号が入力される。受信側ミキサ７で周波数変換された信号はバンドパスフィルタ８を通り、受信同相信号用複調器９、受信直交信号用複調器１０の第１入力端に入力される。
このため、受信側ミキサ７の第２入力端には４分周回路１９からの８１６．７５ＭＨｚ〜８７５ＭＨｚの信号が入力される。受信側ミキサ７で周波数変換された信号はバンドパスフィルタ８を通り、受信同相信号用複調器９、受信直交信号用複調器１０の第１入力端に入力される。
受信同相信号用複調器９の第２入力端には２分周回路２０で発生した１．６３３５ＧＨｚ〜１．７５ＧＨｚの同相信号が入力され、受信直交信号用複調器１０の第２入力端には２分周回路２０で発生した１．６３３５ＧＨｚ〜１．７５ＧＨｚの直交信号が入力される。直交信号は同相信号と位相が９０度ずれた信号である。受信同相信号用複調器９で周波数変換された信号は、受信同相信号用ローパスフィルタ１１を通り、受信同相ベースバンド信号増幅器１３を通り、受信同相ベースバンド信号出力端子１５に出力される。受信直交信号複調器１０で周波数変換された信号は、受信直交信号用ローパスフィルタ１２を通り、受信直交ベースバンド信号増幅器１４を通り、受信直交ベースバンド信号出力端子１６に出力される。ローカル信号発生部３８で発生させる信号の周波数は受信信号の周波数に応じて設定される。
次に送信時についての動作を説明する。
まず２．４ＧＨｚ帯信号送信時においては、送信同相ベースバンド信号入力端子２３に同相信号が入力され、送信直交ベースバンド信号入力端子２４に直交信号が入力される。直交信号は同相信号と位相が９０度ずれた信号である。送信同相ベースバンド信号入力端子２３から入力された信号は、同相ベースバンド信号用ローパスフィルタ２５、送信同相ベースバンド信号用利得制御増幅器２７を通り、送信同相ベースバンド信号用変調器２９の第１入力端に入力される。また、送信直交ベースバンド信号入力端子２４から入力された信号は直交ベースバンド信号用ローパスフィルタ２６、送信直交ベースバンド信号用利得制御増幅器２８を通り、送信直交ベースバンド信号用変調器３０の第１入力端に入力される。
まず２．４ＧＨｚ帯信号送信時においては、送信同相ベースバンド信号入力端子２３に同相信号が入力され、送信直交ベースバンド信号入力端子２４に直交信号が入力される。直交信号は同相信号と位相が９０度ずれた信号である。送信同相ベースバンド信号入力端子２３から入力された信号は、同相ベースバンド信号用ローパスフィルタ２５、送信同相ベースバンド信号用利得制御増幅器２７を通り、送信同相ベースバンド信号用変調器２９の第１入力端に入力される。また、送信直交ベースバンド信号入力端子２４から入力された信号は直交ベースバンド信号用ローパスフィルタ２６、送信直交ベースバンド信号用利得制御増幅器２８を通り、送信直交ベースバンド信号用変調器３０の第１入力端に入力される。
送信同相ベースバンド信号用変調器２９の第２入力端には２分周回路２０の出力の同相信号が入力され、送信直交ベースバンド信号用変調器３０の第１入力端には２分周回路２０の出力の直交信号が入力される。２．４ＧＨｚ帯信号送信時においては、位相同期ループ回路１８は３．２１６ＧＨｚ〜３．３１２ＧＨｚの周波数範囲の信号を発生し、それに応じて４分周回路１９は８０４ＭＨｚ〜８２８ＭＨｚの周波数範囲の信号を発生し、２分周回路２０は１．６０８ＧＨｚ〜１．６５６ＧＨｚの周波数範囲の信号を発生する。
送信同相ベースバンド信号用変調器２９と送信直交ベースバンド信号用変調器３０で周波数変換された信号は加算され送信側ミキサ３１の第１入力端に入力される。送信側ミキサ３１の第２入力端にはスイッチ２２の出力信号が入力されるが、この時スイッチ２２は４分周回路１９の出力が選択されるよう設定される。
送信側ミキサ３１で周波数変換された信号は、送信２．４ＧＨｚ信号用バンドパスフィルタ３３、送信２．４ＧＨｚ信号用高周波増幅器３５を通り、送信２．４ＧＨｚ用出力端子３７に出力される。
送信側ミキサ３１で周波数変換された信号は、送信２．４ＧＨｚ信号用バンドパスフィルタ３３、送信２．４ＧＨｚ信号用高周波増幅器３５を通り、送信２．４ＧＨｚ用出力端子３７に出力される。
５ＧＨｚ帯信号送信においては、送信同相ベースバンド信号入力端子２３に同相信号が入力され、送信直交ベースバンド信号入力端子２４に直交信号が入力される。直交信号は同相信号と位相が９０度ずれた信号である。送信同相ベースバンド信号入力端子２３から入力された信号は、同相ベースバンド信号用ローパスフィルタ２５、送信同相ベースバンド信号用利得制御増幅器２７を通り、送信同相ベースバンド信号用変調器２９の第１入力端に入力される。
また、送信直交ベースバンド信号入力端子２４から入力された信号は、直交ベースバンド信号用ローパスフィルタ２６、送信直交ベースバンド信号用利得制御増幅器２８を通り、送信直交ベースバンド信号用変調器３０の第１入力端に入力される。送信同相ベースバンド信号用変調器２９の第２入力端には２分周回路２０の出力の同相信号が入力され、送信直交ベースバンド信号用変調器３０の第１入力端には２分周回路２０の出力の直交信号が入力される。
５ＧＨｚ帯信号送信時において、位相同期ループ回路１８は３．２６７ＧＨｚ〜３．５ＧＨｚの周波数範囲の信号を発生し、それに応じて、２分周回路２０は１．６３３５ＧＨｚ〜１．７５ＧＨｚの周波数範囲の信号を発生する。送信同相ベースバンド信号用変調器２９と送信直交ベースバンド信号用変調器３０で周波数変換された信号は加算され、送信側ミキサ３１の第１入力端に入力される。
送信側ミキサ３１の第２入力端にはスイッチ２２の出力信号が入力されるが、この時スイッチ２２は位相同期ループ回路１８の出力が選択されるよう設定される。送信側ミキサ３１で周渡数変換された信号は送信５ＧＨｚ信号用バンドパスフィルタ３２、送信５ＧＨｚ信号用高周波増幅器３４を通り、送信５ＧＨｚ用出力端子３６に出力される。
本実施の形態での周波数プランを図２（ａ）〜（ｄ）に示し、その説明を行う。
本実施の形態での周波数プランを図２（ａ）〜（ｄ）に示し、その説明を行う。
図２（ａ）及び（ｃ）に示すように、２・４ＧＨｚ帯信号の送受信時においては、２．４１２ＧＨｚ〜２．４８４ＧＨｚの信号を１段目のミキサ７と、２段目のミキサ９，１０との２段階の周波数変換を用いてベースバンド信号を生成している。
これを図２（ａ）の受信側を代表して説明する。この説明に当たって図３（ａ）及び（ｂ）の周波数スペクトル図も参照する。１段目のミキサ７では、２．４１２ＧＨｚ〜２．４８４ＧＨｚで中心周波数がｆ０の受信信号を、８０４ＭＨｚ〜８２８ＭＨｚで中心周波数がｆ０／３の第１のミキシング信号でミキシングする。これによって受信信号が１．６０８ＧＨｚ〜１．６５６ＧＨｚで中心周波数が２ｆ０／３の信号に周波数変換される。
これを図２（ａ）の受信側を代表して説明する。この説明に当たって図３（ａ）及び（ｂ）の周波数スペクトル図も参照する。１段目のミキサ７では、２．４１２ＧＨｚ〜２．４８４ＧＨｚで中心周波数がｆ０の受信信号を、８０４ＭＨｚ〜８２８ＭＨｚで中心周波数がｆ０／３の第１のミキシング信号でミキシングする。これによって受信信号が１．６０８ＧＨｚ〜１．６５６ＧＨｚで中心周波数が２ｆ０／３の信号に周波数変換される。
この周波数変換後の１．６０８ＧＨｚ〜１．６５６ＧＨｚの信号を、２段目のミキサ９，１０で、１．６０８ＧＨｚ〜１．６５６ＧＨｚで中心周波数２ｆ０／３の第２のミキシング信号でミキシングする。これによってベースバンド信号が生成される。但し、その第１及び第２のミキシング信号は、それぞれ位相同期ループ回路１８で生成される信号をそれぞれ４分周、２分周した信号である。
次に、図２（ｂ）及び（ｄ）に示すように、５ＧＨｚ帯信号の送受信時においては、４．９ＧＨｚ〜５．２５ＧＨｚの信号を２段階の周波数変換を用いてベースバンド信号を生成している。
これを図２（ｂ）の受信側を代表して説明する。この説明に当たって図４（ａ）及び（ｂ）の周波数スペクトル図も参照する。１段目のミキサ７では、４．９ＧＨｚ〜５．２５ＧＨｚで中心周波数がｆ０の受信信号を、３．２６７ＭＨｚ〜３．５ＭＨｚで中心周波数が２ｆ０／３の第１のミキシング信号でミキシングする。これによって受信信号が１．６３３５ＧＨｚ〜１・７５ＧＨｚで中心周波数がｆ０／３の信号に周波数変換される。
これを図２（ｂ）の受信側を代表して説明する。この説明に当たって図４（ａ）及び（ｂ）の周波数スペクトル図も参照する。１段目のミキサ７では、４．９ＧＨｚ〜５．２５ＧＨｚで中心周波数がｆ０の受信信号を、３．２６７ＭＨｚ〜３．５ＭＨｚで中心周波数が２ｆ０／３の第１のミキシング信号でミキシングする。これによって受信信号が１．６３３５ＧＨｚ〜１・７５ＧＨｚで中心周波数がｆ０／３の信号に周波数変換される。
この周波数変換後の１．６３３５ＧＨｚ〜１・７５ＧＨｚの信号を、２段目のミキサ９，１０で、１．６３３５ＧＨｚ〜１・７５ＧＨｚで中心周波数２ｆ０／３の第２のミキシング信号でミキシングする。これによってベースバンド信号が生成される。但し、その第１及び第２のミキシング信号は、それぞれ位相同期ループ回路１８で生成される信号を２分周した信号である。
以上説明したように本実施の形態の無線通信回路によれば、受信側の２．４ＧＨｚ帯の信号に対して１段目のミキサ７でローカル信号発生部３８の位相同期ループ１８の発生する信号を４分周回路１９で４分周した信号を混合し、この混合後の信号に対して２段目のミキサ（複調器）９，１０で位相同期ループ１８の発生する信号を２分周回路２０で２分周した信号を混合することによりベースバンド信号を得る。
受信側の５ＧＨｚ帯の信号に対して１段目のミキサ７で位相同期ループ１８の発生する信号をそのまま混合し、この混合後の信号に対して２段目のミキサ（複調器）９，１０で位相同期ループ１８の発生する信号を２分周した信号を混合することによりベースバンド信号を得る。
送信側の２．４ＧＨｚ帯の信号においては、ベースバンド信号を１段目のミキサ（変調器）２９，３０で位相同期ループ１８の発生する信号の２分周信号を混合し、この混合後の信号に対して２段目のミキサ３１で位相同期ループ１８の出力信号を４分周した信号を混合することによって２．４ＧＨｚ帯の高周波信号を得る。
送信側の２．４ＧＨｚ帯の信号においては、ベースバンド信号を１段目のミキサ（変調器）２９，３０で位相同期ループ１８の発生する信号の２分周信号を混合し、この混合後の信号に対して２段目のミキサ３１で位相同期ループ１８の出力信号を４分周した信号を混合することによって２．４ＧＨｚ帯の高周波信号を得る。
送信側の５ＧＨｚ帯の信号においては、ベースバンド信号を１段目のミキサ（変調器）２９，３０で位相同期ループ１８の出力信号の２分周信号を混合し、この混合後の信号に対して２段目のミキサ３１で位相同期ループ１８の出力信号をそのまま混合することにより５ＧＨｚ帯の高周波信号を得る。
本構成を採用することで、ローカル信号発生部３８の発生する信号の最大周波数は３．５ＧＨｚと抑えられ、最小周波数は３．２１６ＧＨｚとなり、周波数範囲も２８４ＭＨｚと大幅に抑えることができる。
本構成を採用することで、ローカル信号発生部３８の発生する信号の最大周波数は３．５ＧＨｚと抑えられ、最小周波数は３．２１６ＧＨｚとなり、周波数範囲も２８４ＭＨｚと大幅に抑えることができる。
従って、このように周波数変換を行うことで、２．４ＧＨｚ帯と５ＧＨｚ帯の２つの周波数帯の信号の変換を、従来は４．１３６ＧＨｚ〜４．９４４ＧＨｚ（周波数レンジ８０８ＭＨｚ）だったが、本実施の形態では３．２１６ＧＨｚ〜３．５ＧＨｚ（周波数レンジ２８４ＭＨｚ）と最大周波数を低く、しかも狭い範囲の信号周波数の生成で賄えるようになるので、ローカル信号発生回路の設計を容易とすることができ、その温度変化による特性の変動に対する耐性及び製造上の歩留りを向上させることができる。
この他、上記実施の形態の無線通信回路の変形例として、図５に示す無線通信回路のようにすることもできる。
即ち、受信部ＲＸ２において、２．４ＧＨｚ帯受信側の１段目の受信側ミキサに、後述のイメージリジェクションミキサ７，７Ａを使用することで、受信特性の性能を向上させることを可能とした。これは２．４ＧＨｚ帯受信時には、受信側ミキサ７，７Ａに対して、位相同期ループ回路１８で発生させる信号周波数を４分周回路で、お互い９０度位相のずれた２つの４分周信号を容易に生成することができることによる。
即ち、受信部ＲＸ２において、２．４ＧＨｚ帯受信側の１段目の受信側ミキサに、後述のイメージリジェクションミキサ７，７Ａを使用することで、受信特性の性能を向上させることを可能とした。これは２．４ＧＨｚ帯受信時には、受信側ミキサ７，７Ａに対して、位相同期ループ回路１８で発生させる信号周波数を４分周回路で、お互い９０度位相のずれた２つの４分周信号を容易に生成することができることによる。
なお、上述のように受信信号を周波数変換した信号（ＩＦ信号）には、希望波成分とイメージ妨害波成分が混在しているため、ＩＦ信号をそのまま復調しようとすると、受信感度等の受信品質が劣化してしまう。このため、受信信号を周波数変換するミキサとして、ＩＦ信号からイメージ妨害波成分を除去することができるイメージリジェクションミキサを用いた。
一方、２．４ＧＨｚ帯送信側は、送信部ＴＸ２において、２段目のミキサ３１に更にミキサ３１Ａを用意し、１段目の変調器に更に変調器２９Ａ，３０Ａを用意することで実現することができる。この時、５ＧＨｚ帯の信号については受信時においては受信側ミキサ７、送信側ミキサ２９Ａ、３０Ａ、３１Ａをオフ状態にして動作させる。
更に、以上の内容では、５ＧＨｚ帯と２．４ＧＨｚ帯の２つのバンドについて実施の形態を説明したが、次の関係式（１）〜（４）を満足する別の２つの周波数帯であるバンドＡ（周波数レンジｆA1〜ｆA2）とバンドＢ（周波数レンジｆBl〜ｆB2）とに対しても、以下に説明する通り実施が可能である。但し、バンドＡは５ＧＨｚ帯に対応し、バンドＢは２．４ＧＨｚ帯に対応するものとする。
更に、以上の内容では、５ＧＨｚ帯と２．４ＧＨｚ帯の２つのバンドについて実施の形態を説明したが、次の関係式（１）〜（４）を満足する別の２つの周波数帯であるバンドＡ（周波数レンジｆA1〜ｆA2）とバンドＢ（周波数レンジｆBl〜ｆB2）とに対しても、以下に説明する通り実施が可能である。但し、バンドＡは５ＧＨｚ帯に対応し、バンドＢは２．４ＧＨｚ帯に対応するものとする。
ｆA1＝（３／２）×ｆL−（３／４）×ΔｆL …（１）
ｆA2＝（３／２）×ｆL＋（３／４）×ΔｆL …（２）
ｆB1＝（３／４）×ｆL−（３／８）×ΔｆL …（３）
ｆB2＝（３／４）×ｆL＋（３／８）×ΔｆL …（４）
例えば図１において、５ＧＨｚ帯と２．４ＧＨｚ帯の２つのバンドに代え、上式（１）〜（４）を満足するバンドＡ（周波数レンジｆA1〜ｆA2）とバンドＢ（周波数レンジｆBl〜ｆB2）とが受信部ＲＸにおいて受信されたとする。また、ローカル信号発生部３８の位相同期ループ回路１８が、中心周波数ｆL、周波数レンジΔｆLの信号を発生したとする。
ｆA2＝（３／２）×ｆL＋（３／４）×ΔｆL …（２）
ｆB1＝（３／４）×ｆL−（３／８）×ΔｆL …（３）
ｆB2＝（３／４）×ｆL＋（３／８）×ΔｆL …（４）
例えば図１において、５ＧＨｚ帯と２．４ＧＨｚ帯の２つのバンドに代え、上式（１）〜（４）を満足するバンドＡ（周波数レンジｆA1〜ｆA2）とバンドＢ（周波数レンジｆBl〜ｆB2）とが受信部ＲＸにおいて受信されたとする。また、ローカル信号発生部３８の位相同期ループ回路１８が、中心周波数ｆL、周波数レンジΔｆLの信号を発生したとする。
この場合、バンドＢに対しては、１段目のミキサ７が位相同期ループ回路１８の発生信号を４分周回路１９で４分周した信号を用いて周波数変換を行い、２段目の復調器であるミキサ９，１０が同発生信号を２分周回路２０で２分周した信号を用いて周波数変換を行うといった２段階で周波数変換を行う。
一方、バンドＡに対しては、１段目のミキサ７が位相同期ループ回路１８の発生信号を用いて周波数変換を行い、２段目の復調器であるミキサ９，１０が同発生信号を２分周回路２０２分周した信号を用いて周波数変換を行うといった２段階で周波数変換を行う。
一方、バンドＡに対しては、１段目のミキサ７が位相同期ループ回路１８の発生信号を用いて周波数変換を行い、２段目の復調器であるミキサ９，１０が同発生信号を２分周回路２０２分周した信号を用いて周波数変換を行うといった２段階で周波数変換を行う。
そして、その時の位相同期ループ回路１８の発生信号の中心周波数ｆL及び周波数レンジΔｆLと、バンドＡ及びＢの中心周波数及び周波数レンジ（周波数レンジｆA1〜ｆA2及び周波数レンジｆBl〜ｆB2）との間が、上式（１）〜（４）の関係を満足するようにする。送信部ＴＸにおいても復調処理が変調処理となるだけで受信部ＲＸと同様である。
本発明は、無線通信回路、特に無線ローカルエリアネットワーク用の回路に好適である。
１ ５ＧＨｚ帯信号受信端子
２ ２．４ＧＨｚ帯信号受信端子
３ ５ＧＨｚ帯側低ノイズ増幅器
４ ２．４ＧＨｚ帯側低ノイズ増幅器
５ ５ＧＨｚ帯側バンドパスフィルタ
６ ２．４ＧＨ帯側バンドパスフィルタ
７ 受信側ミキサ
８ ２．４ＧＨｚ帯及び５ＧＨｚ帯共用バンドパスフィルタ
９ 受信同相信号用複調器
１０ 受信直交信号用複調器
１１ 受信同相信号用ローパスフィルタ
１２ 受信直交信号用ローパスフィルタ
１３ 受信同相ベースバンド信号増幅器
１４ 受信直交ベースバンド信号増幅器
１５ 受信同相ベースバンド信号出力端子
１６ 受信直交ベースバンド信号出力端子
１７，２２ スイッチ
１８ 位相同期ループ回路
１８ａ 電圧制御発振器
１８ｂ 分周器
１８ｃ 位相比較器
１８ｄ チャージポンプ
１８ｅ ループフィルタ
１９ ４分周回路
２０ ２分周回路
２１ 基準信号入力端子
２３ 送信同相ベースバンド信号入力端子
２４ 送信直交ベースバンド信号入力端子
２５ 同相ベースバンド信号用ローパスフィルタ
２６ 直交ベースバンド信号用ローパスフィルタ
２７ 送信同相ベースバンド信号用利得制御増幅器
２８ 送信直交ベースバンド信号用利得制御増幅器
２９ 送信同相ベースバンド信号用変調器
３０ 送信直交ベースバンド信号用変調器
３１ 送信側ミキサ
３２ 送信５ＧＨｚ信号用バンドパスフィルタ
３３ 送信２．４ＧＨｚ信号用バンドパスフィルタ
３４ 送信５ＧＨｚ信号用高周波増幅器
３５ 送信２．４ＧＨｚ信号用高周波増幅器
３６ 送信５ＧＨｚ用出力端子
３７ 送信２．４ＧＨｚ用出力端子
３８ ローカル信号発生部
ＲＸ１，ＲＸ２ 受信部
ＴＸ１，ＴＸ２ 送信部
２ ２．４ＧＨｚ帯信号受信端子
３ ５ＧＨｚ帯側低ノイズ増幅器
４ ２．４ＧＨｚ帯側低ノイズ増幅器
５ ５ＧＨｚ帯側バンドパスフィルタ
６ ２．４ＧＨ帯側バンドパスフィルタ
７ 受信側ミキサ
８ ２．４ＧＨｚ帯及び５ＧＨｚ帯共用バンドパスフィルタ
９ 受信同相信号用複調器
１０ 受信直交信号用複調器
１１ 受信同相信号用ローパスフィルタ
１２ 受信直交信号用ローパスフィルタ
１３ 受信同相ベースバンド信号増幅器
１４ 受信直交ベースバンド信号増幅器
１５ 受信同相ベースバンド信号出力端子
１６ 受信直交ベースバンド信号出力端子
１７，２２ スイッチ
１８ 位相同期ループ回路
１８ａ 電圧制御発振器
１８ｂ 分周器
１８ｃ 位相比較器
１８ｄ チャージポンプ
１８ｅ ループフィルタ
１９ ４分周回路
２０ ２分周回路
２１ 基準信号入力端子
２３ 送信同相ベースバンド信号入力端子
２４ 送信直交ベースバンド信号入力端子
２５ 同相ベースバンド信号用ローパスフィルタ
２６ 直交ベースバンド信号用ローパスフィルタ
２７ 送信同相ベースバンド信号用利得制御増幅器
２８ 送信直交ベースバンド信号用利得制御増幅器
２９ 送信同相ベースバンド信号用変調器
３０ 送信直交ベースバンド信号用変調器
３１ 送信側ミキサ
３２ 送信５ＧＨｚ信号用バンドパスフィルタ
３３ 送信２．４ＧＨｚ信号用バンドパスフィルタ
３４ 送信５ＧＨｚ信号用高周波増幅器
３５ 送信２．４ＧＨｚ信号用高周波増幅器
３６ 送信５ＧＨｚ用出力端子
３７ 送信２．４ＧＨｚ用出力端子
３８ ローカル信号発生部
ＲＸ１，ＲＸ２ 受信部
ＴＸ１，ＴＸ２ 送信部
Claims (5)
- ２つの異なる第１及び第２の周波数帯の無線通信用の信号とベースバンド信号との間の周波数変換を行う無線通信回路において、
所定周波数のローカル信号を発生する信号発生手段と、
受信時に、前記第１の周波数帯では受信信号に１段目のミキサで前記ローカル信号を４分周した信号を混合し、この混合後の信号に２段目の復調用のミキサで前記ローカル信号を２分周した信号を混合してベースバンド信号とし、前記第２の周波数帯では受信信号には１段目のミキサで前記ローカル信号をそのまま混合し、この混合後の信号に２段目の復調用のミキサで前記ローカル信号を２分周した信号を混合してベースバンド信号とする周波数変換を行う受信手段と、
送信時に、前記第１の周波数帯では、ベースバンド信号に１段目の変調用のミキサで前記ローカル信号を２分周した信号を混合し、この混合後の信号に２段目のミキサで前記ローカル信号を４分周した信号を混合して送信信号とし、前記第２の周波数帯では、ベースバンド信号に１段目の変調用のミキサで前記ローカル信号を２分周した信号を混合し、この混合後の信号に２段目のミキサで前記ローカル信号をそのまま混合して送信信号とする周波数変換を行う送信手段と
を備えたことを特徴とする無線通信回路。 - 前記ローカル信号の中心周波数をｆLで周波数レンジをΔｆLとし、前記第１の周波数帯の周波数範囲をｆBl〜ｆB2とし、前記第２の周波数帯の周波数範囲をｆA1〜ｆA2とした場合、
ｆA1＝（３／２）×ｆL−（３／４）×ΔｆLの第１式と、
ｆA2＝（３／２）×ｆL＋（３／４）×ΔｆLの第２式と、
ｆB1＝（３／４）×ｆL−（３／８）×ΔｆLの第３式と、
ｆB2＝（３／４）×ｆL＋（３／８）×ΔｆLの第４式と
が成立することを特徴とする請求項１に記載の無線通信回路。 - 前記第１の周波数帯が２．４ＧＨｚ帯、前記第２の周波数帯が５ＧＨｚ帯である場合、前記２．４ＧＨｚ帯の信号は２．４１２ＧＨｚ〜２．４８４ＧＨｚの周波数範囲をとり、前記５ＧＨｚ帯は４．９ＧＨｚ〜５．２５ＧＨｚの周波数範囲をとり、また、前記ローカル信号は３．２１６〜３．５ＧＨｚの周波数範囲をとり、前記ローカル信号を２分周した信号は１．６０８ＧＨｚ〜１．７５ＧＨｚの周波数範囲をとり、前記ローカル信号を４分周した信号は８０４ＭＨｚ〜８７５ＭＨｚの周波数範囲をとることを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信回路。
- 前記変調用及び前記復調用のミキサを直交変復調型のミキサとしたことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の無線通信回路。
- 前記受信信号が入力される１段目のミキサをイメージリジェクションミキサとしたことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の無線通信回路。
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