JP4601077B2 - 同調フィルタ、装置、システム、および、方法 - Google Patents

同調フィルタ、装置、システム、および、方法 Download PDF

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Description

高周波(RF)フィルタに関連する装置、システム、および、方法を含む、概して電子通信に関する多様な実施例が記載されている。
従来のRFチューナは、約50メガヘルツから860メガヘルツの範囲における地上またはケーブル放送信号を受信するために用いられることができる。このようなチューナは、単一の変換中間周波数技術(IF)を用いることができる。単一の変換チューナは、IF信号を生成すべく、単一の混合段階において受信したRF信号と局部発振器(LO)信号とを混合することができる。一般の中間周波数は、例えば、約36メガヘルツであってよい。
チューナは、望ましいチャネルを妨害信号から保護するために用いられる多数のトラッキングフィルタを含む。画像チャネルおよび相互変調積を含む特定の妨害信号は、トラッキングフィルタなしの後段で生成され得る。画像チャネルは、ハイサイドミキシングを利用するチューナに対し、IF出力周波数の2倍で望ましいチャネルの上に位置する。画像チャネルが特に問題なのは、IF変換後に望ましいチャネルの真上にあるかもしれないからである。トラッキングフィルタは、変換に先立ち1つまたはそれ以上の好ましくないチャネルを抑制するよう、望ましいチャネルの中心に配置されてよい。
チューナのフロントエンドには、全放送スペクトルの受信可能範囲である多数のサブバンド用RF回路を含むものもある。各サブバンドに関連するRF回路は、その他のサブバンドに関連するトラッキングフィルタと実質的に同一の設計のトラッキングフィルタを含んでよい。
チューナの中には、自動利得制御(AGC)段階の前に配置される単一のインダクタ−コンデンサ共振ネットワークを備える第1のトラッキングフィルタを含むものもある。第1のトラッキングフィルタに関連する中心周波数は、望ましいチャネルの中心周波数と共に追跡できる。第1のトラッキングフィルタは、全受信スペクトルから望ましいチャネルを選択してもよいし、画像チャネルを含む好ましくないチャネルに第1の減衰量を提供してもよい。それによって後段で生成されるかもしれない相互変調を防ぐことができる。
第2のトラッキングフィルタは、複同調で疎結合の構成をとる2つの共振ネットワークを含んでよい。第2のトラッキングフィルタは、変換段階の前に配置される。第2のトラッキングフィルタに関連する中心周波数は、望ましいチャネル周波数を追ってよい。第2のトラッキングフィルタは、より高い共振品質係数(Q)減衰量を、画像チャネルを含む好ましくないチャネルに提供できる。
典型的な実施例においては、トラッキングフィルタは、各帯域区分ごとに複製できる。トラッキングフィルタは、バラクターダイオードおよびエアコイルを含む多数の個別の構成要素から形成される。エアコイルに関連するインダクタンス値は、ローバンドにおける数百ナノヘンリーからハイバンドにおける数ナノヘンリーまで異なってよい。エアコイルインダクタは、通常50を上回る高共振品質係数により特徴付けられてよく、また、手動調整を要することもある。このように構成されるトラッキングフィルタは、半導体集積化には適さないかもしれない。
図1は、本発明の様々な実施例に従うフィルタ100およびシステム190のブロック図を含む。フィルタ100は、トランジスタ106を含んでよい。トランジスタ106は、トランジスタの中でもバイポーラトランジスタまたは電界効果トランジスタ(FET)(図示せず)を含んでよい。付勢要素108がトランジスタ106に結合されることにより、不変電流を生成してよい。フィルタ100は、1つまたはそれ以上の半導体回路に集積されてよい。
フィルタ100は、直列同調誘導/容量(LC)ネットワーク(STLCN)110を含んでよい。STLCN110は、バイポーラトランジスタの場合は、共通のエミッタ回路に配置されて良い。また、FETの場合は、STLCN110は、共通のソース回路に配置されてよい(図示せず)。STLCN110は、結果として、1つまたはそれ以上の妨害信号112の同調変性フィルタリングとなる。つまり、中心周波数帯域からの周波数オフセットの増大に伴い負フィードバックは増加してよく、周波数オフセットの増加分、ゲインを減少させてよい。また、周波数オフセットの増大分増やされたフィードバックにより、直線性が高まることもある。結果として、相互変調積の大きさが減少する。
抵抗114は、STLCN110に関連付けられてよい。抵抗114は、STLCN110と直列であってよい。いくつかの実施例においては、抵抗114は、STLCN110に関連する選択された容量素子118と、STLCN110に関連する選択された誘導素子122と、あるいは両方と並列であってよい。いくつかの実施例では、抵抗114は、STLCN110の多数のノードに分散されてよい。抵抗114は、フィルタ100に関連するQの第1の制御を提供してよい。
フィルタ100のいくつかの実施例において、抵抗114、選択された容量素子118、および/または、選択された誘導素子122は、アレイ選択制御124を用いて選択されてよい。アレイ選択制御124は、デジタルまたはアナログであってよい。選択された容量素子118は、スイッチ容量アレイ126から選択されてよい。選択された誘導素子122は、スイッチ誘導性アレイ130から選択されてよい。1つまたはそれ以上の要素は、スイッチ容量アレイ126およびスイッチ誘導アレイ130からそれぞれ組み合わされることにより、選択された容量素子118の望ましい値と選択された誘導素子122の望ましい値とを近づけてよい。
いくつかの実施例においては、抵抗114は、可変抵抗を含む。あるいは、抵抗114は、抵抗素子134のアレイから選択されてよい。
フィルタ100は、並列同調LCネットワーク(PTLCN)138を含んでもよい。PTLCN138は、バイポーラトランジスタタイプの場合は、トランジスタ106に関連するコレクタ回路に配置されてよい。また、FETの場合は、PTLCN138はドレイン回路に配置されてよい(図示せず)。PTLCN138は、同調変性フィルタリングを強化することができ、フィルタ100に関連したQの第2の制御を提供することもできる。すなわち、PTLCN138は、1つまたはそれ以上の極をフィルタ100に関連した伝達関数に加えてよい。PTLCN138は、1つまたはそれ以上のスイッチ容量および/または誘導アレイを備えてよい。キャパシタンスおよび/またはインダクタンスは、アレイ選択制御124を用いてアレイから選択されてよい。
抵抗142は、PTLCN138に関連してよい。抵抗142は、PTLCN138を含む容量および/または誘導素子と直列または並列に配置されてよい。抵抗142は、フィルタ100に関連するQの第3の制御を提供してよい。抵抗142は、可変抵抗を含んでもよく、また/あるいは、スイッチ抵抗素子アレイから選択されてもよい。抵抗素子は、アレイ選択制御124を用いて選択されてよい。
STLCN、PTLCN、または、両方は、1つまたはそれ以上のカスケード式同調LCネットワークを備えてよい。カスケード式同調LCネットワークは、妨害信号の複合減衰を提供できる。
さらなる実施例では、システム190は、フィルタ100の1つまたはそれ以上を含んでよい。システム190は、アンテナ192も含んでよい。アンテナ192は、数ある中でも、パッチアンテナ、指向性アンテナ、全方向性アンテナ、ビームアンテナ、スロットアンテナ、モノポールアンテナ、または、ダイポールアンテナを含んでよい。アンテナ192は、トランジスタ106に有効に結合されることにより、妨害信号を受信することができる。
前述した構成要素のいずれも、ソフトウエアにおける実施例を含む多数の方法において実施されてよい。したがって、ここでは、フィルタ100、トランジスタ106、付勢要素108、STLCN110、妨害信号112、抵抗114および142、選択された容量素子118、選択された誘導素子122、アレイ選択制御124、アレイ126、130および134、PTLCN138、システム190、および、アンテナ192はすべて「モジュール」と位置づけられてよい。
モジュールは、ハードウェア回路、シングルまたはマルチプロセッサ回路、メモリ回路、ソフトウェアプログラムモジュールおよびオブジェクト、ファームウェア、および、それらの組み合わせを、フィルタ100およびシステム190の設計者の要求として、また、様々な実施例の特定の実施態様に適するものとして含んでよい。
様々な実施例の装置およびシステムは、半導体集積化可能な能動、同調RFバンドパスフィルタ以外の用途に役立つことができる。このように、本発明のさまざまな実施例は、それほど限定されない。フィルタ100およびシステム190の具体例は、さまざまな実施例の構造の一般的理解を提供することを意図するものであって、本願明細書に記載される構造を使用する可能性のある装置およびシステムの要素および機能のすべてを完全に説明する役目を果たすことを意図するものではない。
さまざまな実施例における新規の装置およびシステムを含む可能性のある用途は、高速コンピュータ、通信および信号処理回路、モデム、シングルまたはマルチプロセッサモジュール、シングルまたはマルチ埋め込みプロセッサ、マルチコアプロセッサ、データスイッチ、および、多層マルチチップモジュール含む用途特化モジュールにおいて使用される電子回路を含む。このような装置およびシステムは、テレビ、携帯電話、パソコン(例えばラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータ、ハンドヘルドコンピュータ、タブレットコンピュータなど)、ワークステーション、ラジオ、ビデオプレーヤー、オーディオプレーヤー(例えばMP3方式 (MPEG Audio layer 3)プレーヤー)、車両、医療器具(例えば心臓計、血圧計など)、セットトップボックス、その他の様々な電子システム内のサブ構成要素としてさらに含まれてよい。いくつかの実施例は、多数の方法を含んでよい。
図2は、様々な実施例に従ういくつかの方法を示すフローチャートである。方法200は、好ましくない周波数の1つまたはそれ以上の妨害信号を除去するフィルタを用いてよい。フィルタは、トランジスタ、その中でもバイポーラトランジスタまたはFETを含んでよい。バイポーラトランジスタに関連する共通エミッタ回路、または、FETに関連する共通ソース回路におけるSTLCNは、妨害信号をフィルタリングするための同調変性フィルタを生成することができる。STLCNに関連する抵抗は、前述したように、フィルタに関連するQを制御することができる。いくつかの実施例では、STLCNに関連するコンデンサまたはインダクタは、それらの素子各々のアレイから選択することもできる。抵抗は、可変抵抗、分布抵抗、または、抵抗素子のアレイから選択された抵抗も含んでよい。
方法200は、プロセス展開特徴付けルーチンを利用して同調素子のアレイにおいてプロセス変形例を製造するための測定および補償を行ってよい。以下の説明は、容量アレイのこのルーチンを例証するものであるが、この方法は、誘導アレイにも同様に適用しうる。
方法200は、ブロック205において、1つまたはそれ以上の第1の容量素子を用い、STLCNを既知の測定周波数に同調させることから初めてよい。第1の容量素子は、フィルタの入力に適用される既知の測定周波数の信号がフィルタの出力においてピーク応答を生じるよう、スイッチ容量アレイから選択されてよい。そして、ブロック209において、プロセス展開特徴付けルーチンは、第1の容量素子の特徴付け値(例えばキャパシタンス)を測定してよい。方法200は、特徴付け値を用い、プロセス展開調整係数を導出しながらブロック213を継続してよい。例えば、既知の測定周波数のための共振周波数計算により、第1の容量素子のための公称値50ピコファラド(pf)が得られ、特徴付け値は、45pfとして測定される。プロセス展開調整係数5pfが適用されることにより、同じ製造ロットからダイ上の容量素子がさらに選択される。
したがって、方法200は、ブロック217において、プロセス展開調整係数を用い、望ましい共振周波数の作業容量値を計算することを含む。ブロック219において、1つまたはそれ以上の第2の容量素子がスイッチ容量アレイから選択されることにより、作業容量値を提供してよい。
方法200は、ブロック221において、バイポーラトランジスタに関連するコレクタ回路、または、FETに関連するドレイン回路にPTLCNを挿入することをさらに含んでもよい。PTLCNは、フィルタに関連するQを調整するよう用いられてよい。いくつかの実施例では、他の方法でナイキスト形状(バンドパス曲線の形状)を決定してもよい。例えば、ブロック227において、フィルタに関連するナイキスト形状を制御すべく、PTLCNに関連する第1の共振周波数は、STLCNに関連する第2の共振周波数とオフセットであってよい。
方法200は、ブロック231において、PTLCNをSTLCNに同調させることをさらに含んでよい。方法200は、ブロック245において、RFレシーバまたはトランシーバ内でチャネルトラッキングフィルタのようなフィルタを用いることを含んでよい。方法200は、ブロック249において、混合段階に先立ち、IFコンバータにおける望ましいチャネルにフィルタを同調させることにより終了してよい。いくつかの実施例では、IFコンバータは、直交混合段階を利用するゼロIF(ZIF)コンバータを含んでよい。
本願明細書中に記載される動作内容は、前述の順序以外の順序で実行してよい。
そして、本願明細書中に特定される方法に関して記載された様々な動作内容は、繰返し、連続して、あるいは、並列に実行されてよい。
コンピュータによるシステムにおけるコンピュータ可読媒体からソフトウェアプログラムを起動させることにより、そのソフトウェアプログラムで定義される機能が実行されてよい。本願明細書中に開示される方法を実施/実行するよう設計されるソフトウェアプログラムを作成すべく、様々なプログラミング言語が用いられてよい。プログラムは、JavaまたはC++のようなオブジェクト指向言語を用いるオブジェクト指向フォーマットで構築されてよい。あるいは、プログラムは、アセンブリまたはCのような手続き型言語を用いる手続き指向フォーマットで構築されてもよい。ソフトウェアコンポーネントは、アプリケーションプログラムインターフェース、または、リモートプロシージャコールを含むプロセス間通信技術など、当業者にとって公知の多数の機構を用いて通信してよい。様々な実施例の教示は、いかなる特定のプログラミング言語または環境に限定されない。したがって、以下の図3に関して述べるような他の実施例も実現し得る。
図3は、本発明の様々な実施例に従う物品385を示すブロック図である。このような実施例は、コンピュータ、メモリシステム、磁気または光学ディスク、他の記憶装置、または、任意のタイプの電子デバイスまたはシステムを含んでよい。物品385は、メモリ389(例えば電気、光学または電磁素子を含むメモリ)のような機械アクセス可能な媒体に結合される1つまたはそれ以上のプロセッサ387を含んでよい。媒体は、関連情報391(例えばコンピュータプログラム命令、データ、または、両方)を含んでよく、該情報がアクセスされることにより、マシン(例えばプロセッサ387)は前述した動作内容を実行するようになる。
本願明細書中に開示される装置、システム、および、方法を実施することにより、同調可能中心周波数および調整可能ナイキスト形状による能動RFバンドパスフィルタの半導体集積化を実現させることができる。
本発明の実施例は、有線または無線システムの一部として実施されてよい。例えば、これに限定されるものではないが、無線パーソナルエリアネットワーク(WPAN)、無線LAN(WLAN)、無線メトロポリタンエリアネットワーク(WMAN)、無線ワイドエリアネットワーク(WWAN)、携帯電話ネットワーク、第三世代(3G)ネットワーク、第四世代(4G)ネットワーク、ユニバーサルモバイルテレフォンシステム(UMTS)およびユニバーサルモバイルコミュニケションシステムなどにおいて用いられるマルチキャリア無線通信チャネル(例えば直交周波数分割多重(OFDM)、離散マルチトーン(DMT)など)を含む実施例であってもよい。
図示される添付の図面は、発明の内容が実施される特定の実施例を示すがこれに限定されない。図示される実施例は、当業者であれば、本願明細書に開示される教示を実施するに十分なほど詳細に記載されている。他の実施例は、本発明の範囲内において構造的および論理的代替および変更ができるように利用され、またそこから導き出されてよい。したがって、本願明細書における詳細な説明は、限定の意味合いでなく、添付の特許請求の範囲によってのみ定義される。
発明の内容の実施例は、一つ以上が実際に開示されていても本願明細書において個別にまたは集合的に「発明」と呼ばれるが、便宜上に過ぎず、本出願の範囲を単一の発明または発明の概念に限定するものではない。したがって、本願明細書中に特定の実施例が例示および記載されていても、同じ目的を達成するために計算された配置を特定の図示された実施例と入れ替えてもよい。本開示は、様々な実施例のありとあらゆる適合および変化を包括することを意図する。上記実施例と、本願明細書中に特に記載していない実施例との組み合わせも、当該技術者にとり上述の説明を検討すれば明らかであろう。
技術的開示の本質を読者がすばやく確認できる要約を要求する米国特許法施行規則1.72(b)に従い、開示内容の要約を提供する。これは、特許請求の範囲および趣旨を解釈または制限するためには用いられないという了解の下に提出される。前述の詳細な説明においては、開示を簡単にする目的で様々な特徴が1つの実施例中に集められている。この開示方法は、各特許請求の範囲中に明確に記載される以上のことを要求するためと解釈しないものとする。むしろ、発見される発明の内容は、単一の開示された実施例のすべての特徴より少ない。したがって、以下の特許請求の範囲は、個別の実施例として独自に成り立っている各特許請求の範囲と共に詳細な説明の中に組み込まれる。
様々な実施例に従う装置および代表的なシステムのブロック図である。 様々な実施例に従ういくつかの方法を示すフローチャートである。 様々な実施例に従う物品のブロック図である。

Claims (27)

  1. フィルタであって、
    トランジスタと、
    記トランジスタに関連する共通エミッタ回路、または、前記トランジスタに関連する共通ソース回路の少なくとも1つにおける直列同調誘導−容量ネットワーク(STLCN)と、
    前記フィルタに関連する共振品質係数(Q)の第1の制御を提供する前記STLCNに関連する第1の抵抗と、
    前記フィルタに関連したQの第2の制御を提供する、前記トランジスタに関連したコレクタ回路、または、前記トランジスタに関連したドレイン回路の少なくとも1つにおける並列同調LCネットワーク(PTLCN)と、
    前記フィルタに関連したQの第3の制御を提供する前記PTLCNに関連した第2の抵抗と、
    を含むフィルタ。
  2. 前記トランジスタは、バイポーラトランジスタまたは電界効果トランジスタの少なくとも1つを含む、請求項1に記載のフィルタ。
  3. 前記STLCNに関連して選択される誘導素子と、前記STLCNに関連して選択される容量素子との少なくとも1つは、デジタル選択できる、請求項1または2に記載のフィルタ。
  4. 前記誘導素子をそこから選択するためのスイッチ誘導アレイをさらに含む、請求項3に記載のフィルタ。
  5. 前記容量素子をそこから選択するためのスイッチ容量アレイをさらに含む、請求項3に記載のフィルタ。
  6. 前記第1の抵抗は、可変抵抗を含む、請求項1から5のいずれかに記載のフィルタ。
  7. 前記第1の抵抗は、抵抗素子のアレイから選択される、請求項1から5のいずれかに記載のフィルタ。
  8. 前記STLCNまたは前記PTLCNの少なくとも1つは、前記少なくとも1つの妨害信号の複合減衰量を提供する、請求項1から7のいずれかに記載のフィルタ。
  9. 前記フィルタは集積回路に含まれる、請求項1から8のいずれかに記載のフィルタ。
  10. 不変電流を生成すべく前記トランジスタに結合されるバイアス付加要素をさらに含む、請求項1から9のいずれかに記載のフィルタ。
  11. システムであって、
    トランジスタと、
    前記トランジスタに関連した共通エミッタ回路または共通ソース回路の少なくとも1つにおいてフィルタを構成する直列同調誘導−容量(LC)ネットワーク(STLCN)と、
    前記フィルタに関連する共振品質係数(Q)の第1の制御を提供する、前記STLCNに関連する抵抗と、
    前記フィルタに関連したQの第2の制御を提供する、前記トランジスタに関連したコレクタ回路、または、前記トランジスタに関連したドレイン回路の少なくとも1つにおける並列同調LCネットワーク(PTLCN)と、
    前記フィルタに関連したQの第3の制御を提供する前記PTLCNに関連した第2の抵抗と、
    前記少なくとも1つの妨害信号を受信すべく前記トランジスタに有効に結合される指向性アンテナと、
    を含むシステム。
  12. 前記トランジスタは、バイポーラトランジスタまたは電界効果トランジスタの少なくとも1つを含む、請求項1に記載のシステム。
  13. 前記STLCNに関連する容量素子は、容量素子アレイから選択される、請求項11または12に記載のシステム。
  14. 前記STLCNに関連する誘導素子は、誘導素子アレイから選択される、請求項11または12に記載のシステム。
  15. フィルタを用いて好ましくない周波数の少なくとも1つの妨害信号を除去する方法であって、前記フィルタは、
    トランジスタと、
    通エミッタ回路、または、共通ソース回路の少なくとも1つにおける直列同調誘導/容量ネットワーク(STLCN)と、
    前記フィルタに関連する共振品質係数(Q)を制御する、前記STLCNに関連する抵抗と、
    前記フィルタに関連したQの第2の制御を提供する、前記トランジスタに関連したコレクタ回路、または、前記トランジスタに関連したドレイン回路の少なくとも1つにおける並列同調LCネットワーク(PTLCN)と、
    前記フィルタに関連したQの第3の制御を提供する前記PTLCNに関連した第2の抵抗と、
    を備える方法。
  16. 前記トランジスタは、バイポーラトランジスタまたは電界効果トランジスタの少なくとも1つを含む、請求項1に記載の方法。
  17. 前記STLCNに関連する容量素子をコンデンサアレイから選択することをさらに含む、請求項15または16に記載の方法。
  18. 前記STLCNに関連する誘導素子をインダクタアレイから選択することをさらに含む、請求項15または16に記載の方法。
  19. 前記抵抗は、可変抵抗、分布抵抗、および、抵抗素子アレイから選択される少なくとも1つの抵抗素子に関連するアレイ抵抗の少なくとも1つを含む、請求項15から18のいずれかに記載の方法。
  20. スイッチ容量アレイから選択される少なくとも1つの第1の容量素子を用いてSTLCNを測定周波数に同調させる工程と、
    前記少なくとも1つの第1の容量素子の特徴付け値を測定する工程と、
    前記特徴付け値を用いてプロセス展開調整係数を導出する工程と、
    をさらに含む、請求項15から19のいずれかに記載の方法。
  21. 前記プロセス展開調整係数を用い、前記STLCN内で望ましい共振周波数を生成する作業容量値を計算する工程と、
    前記作業容量値を提供すべく、前記スイッチ容量アレイから少なくとも1つの第2の容量素子を選択する工程と、
    をさらに含む、請求項2に記載の方法。
  22. 前記フィルタに関連するバンドパスチャネルの形状を制御すべく、前記PTLCNに関連する第1の共振周波数と前記STLCNに関連する第2の共振周波数とをオフセットにすることをさらに含む、請求項15から21のいずれかに記載の方法。
  23. 前記PTLCNと前記STLCNとを同調させる工程をさらに含む、請求項2に記載の方法。
  24. 前記フィルタを、RFレシーバまたはRFトランシーバの少なくとも1つにおけるチャネルトラッキングフィルタとして使用する工程をさらに含む、請求項15から23のいずれかに記載の方法。
  25. 械アクセス可能であり情報を格納する媒体を含む物品であって、前記情報にアクセスすることにより、マシンは、
    スイッチ誘導アレイからのインダクタおよびスイッチ容量アレイからのコンデンサの少なくとも1つを選択することにより、好ましくない周波数の少なくとも1つの妨害信号を除去するようトラッキングフィルタを調整し、該トラッキングフィルタは、
    トランジスタと、
    通エミッタ回路、または、共通ソース回路の少なくとも1つにおける直列同調誘導−容量ネットワーク(STLCN)と、
    前記フィルタに関連する共振品質係数(Q)を制御する、前記STLCNに関連する抵抗と、
    前記フィルタに関連したQの第2の制御を提供する、前記トランジスタに関連したコレクタ回路、または、前記トランジスタに関連したドレイン回路の少なくとも1つにおける並列同調LCネットワーク(PTLCN)と、
    前記フィルタに関連したQの第3の制御を提供する前記PTLCNに関連した第2の抵抗と、
    を含む物品。
  26. 前記情報にアクセスすることにより、マシンは、
    混合段階に先立ち、中間周波数(IF)コンバータにおいて前記フィルタを望ましいチャネルに同調させる、請求項2に記載の物品。
  27. 前記IFコンバータは、ゼロIFコンバータを含み、前記混合段階は、直交混合段階を含む、請求項2に記載の物品。
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