JP4615420B2

JP4615420B2 - 無線通信装置及び無線通信方法

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Publication number: JP4615420B2
Application number: JP2005310947A
Authority: JP
Inventors: 和之遠田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2005-10-26
Filing date: 2005-10-26
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2025-10-26
Also published as: JP2007124091A

Description

本発明は、無線通信装置及び無線通信方法に関する。

ＩＦフィルタを備える無線通信装置において、ＩＦフィルタ特性（振幅や群遅延に関する通過特性を指す）のバラツキは変復調精度の低下を招き、特に多値変調方式を採用する無線通信装置では、ビット誤り率フロア特性に大きな悪影響を及ぼすことがある。そこで、ＩＦフィルタの整合回路にトリマコンデンサを設け、予めＩＦフィルタ特性のバラツキに応じてトリマコンデンサの容量値を調整することで、ＩＦフィルタ特性の最適化を行う方法が一般的に知られている。しかしながら、ＩＦフィルタ特性や整合回路を構成する部品の定数には温度依存性があることから、上記のように整合回路によってＩＦフィルタ特性の最適化を行ったにも関わらず、温度変化によってＩＦフィルタ特性が劣化してしまう恐れがある。

このような問題を解決するために、例えば、特開平１０−１３１８１号公報には、デジタル変復調方式を採用した無線通信装置の受信回路において、ＩＦフィルタの前段及び後段に設けられた整合回路に、トリマコンデンサの代わりに可変容量ダイオードを設け、当該可変容量ダイオードに温度に応じて予め設定された値の直流電圧を印加して可変容量ダイオードの容量値を最適化することで、ＩＦフィルタ特性の劣化を抑制する（つまりＩＦフィルタ特性を最適化する）技術が開示されている。
特開平１０−１３１８１号公報

上記特開平１０−１３１８１号公報の技術によれば、温度変化によるＩＦフィルタ特性の劣化を抑制することができる。しかしながら、上記可変容量ダイオードに強電界信号が加えられた場合、つまり大電力を有する信号を受信した場合、可変容量ダイオードに非線形歪が生じる。その結果、受信した信号が歪み受信回路の相互変調歪特性が劣化してしまうという問題がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、ＩＦフィルタの整合回路に可変容量ダイオードを有する無線通信装置において、大電力信号が受信された場合に、受信信号が歪むことによる受信信号の特性の劣化を抑制することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、無線通信装置に係る第１の解決手段として、ＩＦフィルタの整合回路に可変容量ダイオードを備え、温度変化に応じて前記可変容量ダイオードに所定の直流電圧を印加することで可変容量ダイオードの容量値を調整してＩＦフィルタ特性の最適化を行って受信信号の信号処理を行う無線通信装置であって、前記受信信号の強度に関するパラメータを検出する信号強度検出手段と、前記パラメータと所定の閾値とを比較し大小を判定する判定手段とを備え、前記整合回路は、容量性のインピーダンスを有する回路素子と、当該回路素子と前記可変容量ダイオードとを前記判定手段の判定結果に応じて選択的に切り替える切替手段とを備え、前記切替手段は、前記判定手段が前記パラメータが所定の閾値以下と判定した場合は、前記可変容量ダイオードに切り替え、前記判定手段が前記パラメータが所定の閾値より大きいと判定した場合は、前記回路素子に切り替える、という手段を採用する。

また、本発明では、無線通信装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記ＩＦフィルタは、π型フィルタであることを特徴とする。

一方、本発明では、無線通信方法に係る第１の解決手段として、ＩＦフィルタの整合回路に可変容量ダイオードを備え、温度変化に応じて前記可変容量ダイオードに所定の直流電圧を印加することで可変容量ダイオードの容量値を調整してＩＦフィルタ特性の最適化を行って受信信号の信号処理を行う無線通信方法であって、前記受信信号の強度に関するパラメータを検出する第１ステップと、前記パラメータと所定の閾値とを比較し大小を判定する第２ステップと、当該第２ステップによる判定結果に応じて、容量性のインピーダンスを有する回路素子と前記可変容量ダイオードとを選択的に切り替える第３ステップとを有し、前記第３ステップでは、前記第２ステップにて前記パラメータが所定の閾値以下と判定された場合は、前記可変容量ダイオードに切り替え、前記第２ステップにて前記パラメータが所定の閾値より大きいと判定された場合は、前記回路素子に切り替える、という手段を採用する。

また、本発明では、無線通信方法に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記ＩＦフィルタは、π型フィルタであることを特徴とする。

本発明によれば、ＩＦフィルタの整合回路に可変容量ダイオードを有する無線通信装置において、大電力信号が受信された場合に、ＩＦフィルタを構成する容量性インピーダンス成分を可変容量ダイオードから所定の容量性インピーダンスを有するコンデンサに切り替えるので、受信信号特性の劣化を抑制することができる。その結果、受信信号の相互変調歪特性の劣化を抑制すると共に、特に多値変調方式を採用する無線通信装置では、ビット誤り率フロア特性の劣化を抑制することができる。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る無線通信装置の構成ブロック図である。なお、本無線通信装置として、ダブルコンバージョン方式を採用した受信装置を例示して説明する。

図１に示すように、本無線通信装置は、アンテナ１、第１のＢＰＦ（Band Pass Filter）２、第１の増幅器３、第１のミキサ４、第１の局部信号発振器５、第１の整合回路６、ＩＦフィルタ７、第２の整合回路８、第２の増幅器９、第２のミキサ１０、第２の局部信号発振器１１、第３の増幅器１２、第２のＢＰＦ１３、ＡＧＣ（Auto Gain Control）増幅器１４、電力検出回路１５、復調部１６、制御部１７、記憶部１８、温度センサ１９及びＤ／Ａコンバータ２０から構成されている。

アンテナ１は、図示しない送信機等から送信されたＲＦ信号を受信して第１のＢＰＦ２に出力する。第１のＢＰＦ２は、上記ＲＦ信号から所望の帯域以外の不要な周波数成分を減衰し、第１の受信信号Ｓ１として第１の増幅器３に出力する。第１の増幅器３は、上記第１の受信信号Ｓ１を増幅し、第２の受信信号Ｓ２として第１のミキサ４に出力する。第１のミキサ４は、上記第２の受信信号Ｓ２と、第１の局部信号発振器５から入力される第１の局部信号Ｌ１とをミキシングすることで、第２の受信信号Ｓ２を第１中間周波数へ周波数変換（ダウンコンバート）し、第１中間周波数信号Ｓ３として第１の整合回路６（詳細には第１のコンデンサ６ａの一端）に出力する。第１の局部信号発振器５は、第１中間周波数変換用の第１の局部信号Ｌ１を生成して上記第１のミキサ４に出力する。

第１の整合回路６は、図示するように、第１のコンデンサ６ａ、第２のコンデンサ６ｂ、第１のスイッチ（切替手段）６ｃ、第１の可変容量ダイオード６ｄ、第３のコンデンサ（回路素子）６ｅ、第１のコイル６ｆから構成されている。第１のコンデンサ６ａの一端は上述したように第１のミキサ４の出力端と接続され、他端は第２のコンデンサ６ｂの一端、第１のコイル６ｆの一端及びＩＦフィルタ７の入力端に接続されている。第２のコンデンサ６ｂの他端は、第１のスイッチ６ｃの第１の端子ｔ１に接続されている。また、第１のコイル６ｆの他端はアースされている。

第１のスイッチ６ｃは、第１の端子ｔ１、第２の端子ｔ２及び第３の端子ｔ３を有しており、上述したように第１の端子ｔ１は、第２のコンデンサ６ｂの他端と接続されている。また、第２の端子ｔ２は第１の可変容量ダイオード６ｄの一端（カソード電極側）に接続され、第３の端子ｔ３は第３のコンデンサ６ｅの一端に接続されている。なお、この第１のスイッチ６ｃは、後述する電力検出回路１５から入力される素子切替信号に基づいてスイッチングを行う。第１の可変容量ダイオード６ｄの他端（アノード電極側）及び第３のコンデンサ６ｅの他端はアースされている。

ＩＦフィルタ７は、例えばπ型のＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）フィルタであり、上記第１の整合回路６を介して入力された第１中間周波数信号Ｓ３から所望の帯域以外の不要な周波数成分を減衰して第２の整合回路８（詳細には第２のコイル８ａ、第４のコンデンサ８ｂ及び第６のコンデンサ８ｆの一端）に出力する。

第２の整合回路８は、図示するように、第２のコイル８ａ、第４のコンデンサ８ｂ、第２のスイッチ（切替手段）８ｃ、第２の可変容量ダイオード８ｄ、第５のコンデンサ（回路素子）８ｅ、第６のコンデンサ８ｆから構成されている。第２のコイル８ａの一端は、ＩＦフィルタ７の出力端、第４のコンデンサ８ｂ及び第６のコンデンサ８ｆの一端に接続されており、他端はアースされている。第４のコンデンサ８ｂの他端は、第２のスイッチ８ｃの第１の端子ｔ４に接続されている。

第２のスイッチ８ｃは、第１の端子ｔ４、第２の端子ｔ５及び第３の端子ｔ６を有しており、上述したように第１の端子ｔ４は、第４のコンデンサ８ｂの他端と接続されている。また、第２の端子ｔ５は第２の可変容量ダイオード８ｄの一端（カソード電極側）に接続され、第３の端子ｔ６は第５のコンデンサ８ｅの一端に接続されている。なお、この第２のスイッチ８ｃは、電力検出回路１５から入力される素子切替信号に基づいてスイッチングを行う。第２の可変容量ダイオード８ｄの他端（アノード電極側）及び第５のコンデンサ８ｅの他端は、アースされている。また、第６のコンデンサ８ｆの他端は、第２の増幅器９の入力端に接続されている。
つまり、ＩＦフィルタ７によって所望の帯域以外の不要な周波数成分を減衰された第１中間周波数信号Ｓ３は、上記第２の整合回路８を介して第２の増幅器９に入力される。

第２の増幅器９は、第２の整合回路８を介して入力された上記第１中間周波数信号Ｓ３を増幅して第２のミキサ１０に出力する。第２のミキサ１０は、上記第２の増幅器９から入力された第１中間周波数信号Ｓ３と、第２の局部信号発振器１１から入力される第２の局部信号Ｌ２とをミキシングすることで、第１中間周波数信号Ｓ３を第２中間周波数へ周波数変換し、第２中間周波数信号Ｓ４として第３の増幅器１２に出力する。第２の局部信号発振器１１は、第２中間周波数変換用の第２の局部信号Ｌ２を生成して上記第２のミキサ１０に出力する。

第３の増幅器１２は、上記第２中間周波数信号Ｓ４を増幅して第２のＢＰＦ１３に出力する。第２のＢＰＦ１３は、上記第３の増幅器１２から入力された第２中間周波数信号Ｓ４から所望の帯域以外の不要な周波数成分を減衰してＡＧＣ増幅器１４に出力する。ＡＧＣ増幅器１４は、電力検出回路１５から入力される利得制御信号に基づいて利得が制御される可変利得増幅器であり、このように制御された所定の利得で第２中間周波数信号Ｓ４を増幅して電力検出回路１５及び復調部１６に出力する。電力検出回路１５は、上記ＡＧＣ増幅器１４から入力される第２中間周波数信号Ｓ４の電力（受信信号の強度に関するパラメータ）を検出し、当該電力が所定の値となるようにＡＧＣ増幅器１４の利得を制御するための利得制御信号をＡＧＣ増幅器１４に出力する。また、この電力検出回路１５は、第２中間周波数信号Ｓ４の電力と所定の閾値との大小判定を行い、この判定結果に応じて第１のスイッチ６ｃ及び第２のスイッチ８ｃのスイッチングを制御するための素子切替信号を当該第１のスイッチ６ｃ及び第２のスイッチ８ｃに出力する。このように、電力検出回路１５は、信号強度検出手段及び判定手段としての機能を有している。

復調部１６は、ＡＧＣ増幅器１４から入力される第２中間周波数信号Ｓ４の復調を行い、復調信号（デジタル信号）Ｓ５として制御部１７に出力する。制御部１７は、記憶部１８に予め記憶されている制御プログラムに基づいて、上記復調信号Ｓ５を用いて所定のデジタル処理を行う。また、この制御部１７は、温度センサ１９から入力される温度信号と記憶部１８に記憶されている第１の可変容量ダイオード６ｄ及び第２の可変容量ダイオード８ｄに印加する直流電圧と温度との対応関係を示すテーブル（直流電圧−温度テーブル）とに基づいて、デジタル電圧信号をＤ／Ａコンバータ２０に出力する。

記憶部１８は、予め上記制御プログラムや直流電圧−温度テーブル、その他のデータ等を記憶する。温度センサ１９は、本無線通信装置の周辺温度を検出し、当該温度を示す温度信号を制御部１７に出力する。Ｄ／Ａコンバータ２０は、上記デジタル電圧信号をアナログ電圧信号である直流電圧に変換して、上記第１の可変容量ダイオード６ｄ及び第２の可変容量ダイオード８ｄの一端（カソード電極側）に出力する。

次に、このように構成された本無線通信装置の動作について説明する。
まず、初期状態において、第１のスイッチ６ｃでは、第１の端子ｔ１と第２の端子ｔ２とが導通しているものとし、また、第２のスイッチ８ｃでは、第１の端子ｔ４と第２の端子ｔ５とが導通しているものとする。つまり、第１の整合回路６及び第２の整合回路８において、共に可変容量ダイオードが使用される。

そして、制御部１７は、温度センサ１９から周辺温度に応じた温度情報を取得し、周辺温度に対する第１の可変容量ダイオード６ｄ及び第２の可変容量ダイオード８ｄに印加すべき直流電圧値を、記憶部１８に記憶されている直流電圧−温度テーブルに基づいて決定する。この直流電圧−温度テーブルは、各温度において、最もＩＦフィルタ７の特性が最適化されるように第１の整合回路６及び第２の整合回路８に設けられた各可変容量ダイオードの容量値を変化させる直流電圧値を、事前に実験的に求めたものである。すなわち、上記のように、制御部１７が、温度センサ１９から入力される温度情報と直流電圧−温度テーブルとに基づいて決定した直流電圧値は、その時の周辺温度において最もＩＦフィルタ７の特性を最適化するように各可変容量ダイオードの容量値を変化させる電圧値となる。ここで、温度情報とは、例えば温度センサ１９から温度に応じて出力される直流電圧である。

制御部１７は、このように決定した直流電圧値を示すデジタル電圧信号をＤ／Ａコンバータ２０に出力する。このデジタル電圧信号は、Ｄ／Ａコンバータ２０によってアナログ電圧信号である直流電圧に変換された後、第１の可変容量ダイオード６ｄ及び第２の可変容量ダイオード８ｄの一端に出力される。つまり、これら第１の可変容量ダイオード６ｄ及び第２の可変容量ダイオード８ｄに、その時の周辺温度において最もＩＦフィルタ７の特性を最適化するように各可変容量ダイオードの容量値を変化させる直流電圧が印加され、これにより温度変化によるＩＦフィルタ７の特性劣化を抑制することができる。従って、このような最適化された特性を有するＩＦフィルタ７を介して得られる第１中間周波数信号Ｓ３を第２中間周波数信号Ｓ４に周波数変換して復調することで、復調精度の低下を防止し、ビット誤り率フロア特性の劣化を防止することができる。

しかしながら、上述したように、可変容量ダイオードに強電界信号が加えられた場合、つまり大電力を有する信号を受信した場合、可変容量ダイオードに非線形歪が生じてしまい、その結果、受信した信号が歪み受信回路の相互変調歪特性が劣化し、受信信号特性が劣化するという問題がある。そこで、本無線通信装置の特徴的な動作として、電力検出回路１５は、通常のＡＧＣ動作だけでなく、ＡＧＣ増幅器１４から入力される第２中間周波数信号Ｓ４の電力を検出し、当該電力が所定の閾値を超えた場合、つまり閾値より大きな大電力を有する信号を受信した場合、第１のスイッチ６ｃにおいて第１の端子ｔ１と第３の端子ｔ３とが導通し、第２のスイッチ８ｃにおいて第１の端子ｔ４と第３の端子ｔ６とが導通するような素子切替信号を当該第１のスイッチ６ｃ及び第２のスイッチ８ｃに出力する。

このように、大電力信号を受信した場合、第１の整合回路６では第１の可変容量ダイオード６ｄの代わりに第３のコンデンサ６ｅが使用され、第２の整合回路８では第２の可変容量ダイオード８ｄの代わりに第５のコンデンサ８ｅが使用されることになる。つまり、大電力信号の受信時には、非線形歪が生じないコンデンサ素子を使用することによって、受信信号特性の劣化を抑制することが可能である。その結果、受信信号の相互変調歪特性の劣化を抑制すると共に、特に多値変調方式を採用する無線通信装置では、ビット誤り率フロア特性の劣化を抑制することが可能である。また、このように大電力信号の受信時には可変容量ダイオードを使用しないので、当該可変容量ダイオードに印加する直流電圧の制御を行う必要がなく、制御部１７における処理負担を軽減することが可能である。
なお、この場合のコンデンサ素子とは、タンタルコンデンサ、セラミックコンデンサ等の固定コンデンサを指す。

なお、このように、コンデンサ素子を使用することで非線形歪によるＩＦフィルタ特性の劣化を抑制することはできるが、温度依存性によってコンデンサ素子の容量値が変動することは避けられない、つまり温度依存性によるＩＦフィルタ特性の劣化は生じることになる。しかしながら、大電力信号の受信時には、このような温度依存性によるコンデンサ素子の容量値の変動の影響は、可変容量ダイオードの非線形歪による受信信号の劣化と比べて非常に軽微であるので、温度依存性による多少のＩＦフィルタ特性の劣化は、受信信号の復調精度にほとんど影響を与えることはない。

また、電力検出回路１５は、上記電力が所定の閾値以下であると判定した場合、初期状態と同様に、第１のスイッチ６ｃでは、第１の端子ｔ１と第２の端子ｔ２とが導通し、また、第２のスイッチ８ｃでは、第１の端子ｔ４と第２の端子ｔ５とが導通するような素子切替信号を当該第１のスイッチ６ｃ及び第２のスイッチ８ｃに出力する。つまり、弱電力信号の受信時には、第１の整合回路６及び第２の整合回路８において、共に可変容量ダイオードが使用される。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。

（１）上記実施形態では、回路素子としてコンデンサ素子を使用したが、これに限らず、例えば、他の容量性のインピーダンスを有する回路素子を使用しても良い。ただし、大電力信号の受信時において、非線形歪が生じない特性を有する回路素子を選択する必要がある。

（２）上記実施形態では、本無線通信装置として、ダブルコンバージョン方式を採用した受信装置を例示して説明したが、これに限らず、ＩＦフィルタの整合回路に可変容量ダイオードを備え、温度変化に応じて可変容量ダイオードに所定の直流電圧を印加することで可変容量ダイオードの容量値を調整してＩＦフィルタ特性の最適化を行って受信信号の信号処理を行う無線通信装置であれば、本発明を適用可能である。従って、受信機能だけでなく、送信機能を有する無線通信装置であっても良い。

本発明の一実施形態に係わる無線通信装置の構成ブロック図である。

符号の説明

１…アンテナ、２…第１のＢＰＦ、３…第１の増幅器、４…第１のミキサ、５…第１の局部信号発振器、６…第１の整合回路、７…ＩＦフィルタ、８…第２の整合回路、９…第２の増幅器、１０…第２のミキサ、１１…第２の局部信号発振器、１２…第３の増幅器、１３…第２のＢＰＦ、１４…ＡＧＣ増幅器、１５…電力検出回路、１６…復調部、１７…制御部、１８…記憶部、１９…温度センサ、２０…Ｄ／Ａコンバータ

Claims

ＩＦフィルタの整合回路に可変容量ダイオードを備え、温度変化に応じて前記可変容量ダイオードに所定の直流電圧を印加することで可変容量ダイオードの容量値を調整してＩＦフィルタ特性の最適化を行って受信信号の信号処理を行う無線通信装置であって、
前記受信信号の強度に関するパラメータを検出する信号強度検出手段と、
前記パラメータと所定の閾値とを比較し大小を判定する判定手段とを備え、
前記整合回路は、容量性のインピーダンスを有する回路素子と、当該回路素子と前記可変容量ダイオードとを前記判定手段の判定結果に応じて選択的に切り替える切替手段とを備え、
前記切替手段は、前記判定手段が前記パラメータが所定の閾値以下と判定した場合は、前記可変容量ダイオードに切り替え、前記判定手段が前記パラメータが所定の閾値より大きいと判定した場合は、前記回路素子に切り替える
ことを特徴とする無線通信装置。
前記ＩＦフィルタは、π型フィルタであることを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
ＩＦフィルタの整合回路に可変容量ダイオードを備え、温度変化に応じて前記可変容量ダイオードに所定の直流電圧を印加することで可変容量ダイオードの容量値を調整してＩＦフィルタ特性の最適化を行って受信信号の信号処理を行う無線通信方法であって、
前記受信信号の強度に関するパラメータを検出する第１ステップと、
前記パラメータと所定の閾値とを比較し大小を判定する第２ステップと、
当該第２ステップによる判定結果に応じて、容量性のインピーダンスを有する回路素子と前記可変容量ダイオードとを選択的に切り替える第３ステップとを有し、
前記第３ステップでは、前記第２ステップにて前記パラメータが所定の閾値以下と判定された場合は、前記可変容量ダイオードに切り替え、前記第２ステップにて前記パラメータが所定の閾値より大きいと判定された場合は、前記回路素子に切り替える
ことを特徴とする無線通信方法。
前記ＩＦフィルタは、π型フィルタであることを特徴とする請求項３記載の無線通信方法。