JP4571591B2 - 無線通信回路 - Google Patents
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Description
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。
(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。
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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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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