JP4755666B2 - 無線通信モジュール - Google Patents

Description

本発明は、例えば、携帯電話端末等の無線受信機に利用される無線通信用集積回路、及び無線通信モジュールに関する。

従来では、利用する無線通信サービスに割り当てられた周波数帯域を固定的に受信して復調する受信機が利用されていることが一般的であった。
ところで、近年、いわゆる携帯電話端末以外にも、ＷｉＭＡＸ等の高周波の周波数帯域を利用する新たな無線通信方式なども数多く登場してきている。そして、携帯電話端末からこれらの新たな無線通信方式で利用される周波数帯域は、例えば、５００ＭＨｚから３ＧＨｚといった広い帯域となり、この広い帯域の中に、様々な無線通信方式にて利用される周波数帯域が複数存在している状態となっている。

このように複数存在する周波数帯域に対して、従来のように、固定的に受信する受信機をそれぞれ構成すると製造コストが増大し、さらに、１台で複数の周波数帯域の無線通信を受信しようとした場合には、それぞれの受信機を備えなければならず、装置のサイズが大きくなってしまうという課題があった。

これまでに、上記のような課題を解決して、複数の周波数帯域を受信できるような技術が提案されている。例えば、特許文献１では、複数のアンテナを一体化することにより、コストの低減化、及び通信特性の向上を図るといった技術が提案されている。

また、特許文献１に示される技術以外にも、ダウンコンバートの際に利用するＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）など、利用する周波数ごとに配置する必要があった部品点数を削減するといった技術も存在している。
特開２００２−２３７７７９号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、アンテナに付随するＬＮＡ（Low Noise Amplifiers）や周波数変換などの部品については複数存在しており、また、ダイレクトコンバージョン方式ではないため、複数の中間周波数が出力されるため、後段の復調器では、複数の中間周波数を復調しなければならないという問題がある。

また、前述した特許文献１以外に見られる技術においても、現実には、複数の周波数で利用した場合、ＬＮＡやダウンコンバートを行うミキサが飽和してしまうときには、それ以降の処理段階において、良好な増幅や復調を行うことができないという問題がある。

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、複数の周波数帯域を少ない部品点数にて受信可能にするとともに、受信信号の飽和状態を検知可能な無線通信用集積回路、及び無線通信モジュールを提供することにある。

上記問題を解決するために、本発明は、１つの集積回路として構成される無線通信用集積回路であって、アンテナを含むアンテナモジュールが接続され、当該アンテナモジュールから無線信号が入力される無線信号入力端子と、前記無線信号の周波数に応じた周波数を有し、ダウンコンバートに用いられる局部発振信号が入力される局部発振信号入力端子と、前記無線信号入力端子から入力される無線信号に対して、前記局部発振信号入力端子から入力される局部発振信号により周波数変換を行ってダウンコンバートした信号を出力するマルチバンドＲＦ部と、前記マルチバンドＲＦ部がダウンコンバートした信号を中間出力信号として出力する中間出力端子と、前記中間出力端子から出力される中間出力信号に基づく中間入力信号が入力される信号入力端子と、所定の信号処理を行う信号処理モジュールが接続される信号出力端子と、前記信号入力端子から入力される中間入力信号に対して所定の利得で増幅を行い、増幅した信号を前記信号出力端子に出力する可変利得部と、を備えたことを特徴とする無線通信用集積回路である。

また、本発明は、アンテナを含むアンテナモジュールが接続され、当該アンテナモジュールから無線信号が入力される無線信号入力端子と、前記無線信号の周波数に応じた周波数を有し、ダウンコンバートに用いられる局部発振信号が入力される局部発振信号入力端子と、前記無線信号入力端子から入力される無線信号に対して、前記局部発振信号入力端子から入力される局部発振信号により周波数変換を行ってダウンコンバートした信号を出力するマルチバンドＲＦ部と、前記マルチバンドＲＦ部がダウンコンバートした信号を中間出力信号として出力する中間出力端子と、前記中間出力端子から出力される中間出力信号に基づく中間入力信号が入力される信号入力端子と、前記信号入力端子から入力される中間入力信号に対して所定の利得で増幅を行い、増幅した信号を信号出力端子に出力する可変利得部と、が１つの集積回路として構成された無線通信用集積回路と、前記無線通信用集積回路の前記中間出力端子と前記信号入力端子との間に接続され前記中間出力端子から出力される信号のレベル検出の際に接続素子が選択されるフィルタ回路であって、前記中間出力端子に接続される第１のスイッチと、前記信号入力端子に接続される第２のスイッチと、前記第１のスイッチと前記第２のスイッチとに接続され、前記第１のスイッチと前記第２のスイッチの切り替えにより前記レベル検出の際に選択される前記接続素子、及び少なくとも１つのフィルタと、を具備したフィルタ回路と、を備えたことを特徴とする無線通信モジュールである。

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記無線信号入力端子に接続される前記アンテナモジュールの種別を検出し、検出した種別に応じて前記フィルタ回路の第１のスイッチ及び第２のスイッチを切り替え、前記アンテナモジュールの種別に応じた周波数を通過させるフィルタを選択させる制御回路が外部から接続されるか、あるいは、前記制御回路を内部に備えたことを特徴とする。

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記局部発振信号入力端子に接続される可変分周器を備え、前記可変分周器は、入力される発振信号を所定の分周比で分周した局部発振信号を前記局部発振信号入力端子に出力することを特徴とする。

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記可変分周器と、前記局部発振信号入力端子との間に、前記可変分周器と前記局部発振信号入力端子とに接続される帯域フィルタを設けたことを特徴とする。

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記可変分周器に前記発振信号を入力する電圧制御発振器が外部から接続されるか、あるいは、前記電圧制御発振器を内部に備えたことを特徴とする。

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記制御回路は、前記可変分周器に対して、検出した種別に応じた所定の分周比を設定し、前記可変利得部に対して、検出した種別に応じた所定の利得を設定することを特徴とする。

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記マルチバンドＲＦ部は、前記無線信号入力端子から入力される無線信号を、Ｉ相とＱ相の信号に分離して、前記局部発振信号入力端子から入力される局部発振信号により、Ｉ相及びＱ相ごとに周波数変換を行ってダウンコンバートした信号を出力することを特徴とする。

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記可変利得部は、前記信号入力端子から入力される中間入力信号を差動信号とし、前記差動信号に対して所定の利得で増幅を行い、増幅した信号を信号出力端子に出力することを特徴とする。

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記マルチバンドＲＦ部は、入力される無線信号を第１の所定の減衰率で減衰させる少なくとも１つの第１の可変減衰回路を有し、前記可変利得部は、入力される中間入力信号を第２の所定の減衰率で減衰させる少なくとも１つの第２の可変減衰回路を有し、前記制御回路は、前記無線信号入力端子に接続される前記アンテナモジュールの種別を検出し、検出した種別に応じた前記第１の所定の減衰率と前記第２の所定の減衰率を設定することを特徴とする。

本発明によれば、無線通信モジュールは、前述した無線通信用集積回路と、無線通信用集積回路の中間出力端子と信号入力端子との間に接続され中間出力端子から出力される信号のレベル検出の際に接続素子が選択されるフィルタ回路であって、中間出力端子に接続される第１のスイッチと、信号入力端子に接続される第２のスイッチと、第１のスイッチと第２のスイッチとに接続され、第１のスイッチと第２のスイッチの切り替えによりレベル検出の際に選択される接続素子と、を具備した構成とした。この構成により、複数の周波数帯域の無線信号に対して局部発振信号の周波数を任意に変更してダウンコンバートことが可能となり、さらに、可変利得部において適宜、所定の利得で増幅することが可能となるため、複数の周波数帯域を少ない部品点数にて受信にすることが可能となる。また、マルチバンドＲＦ部にて、所望の周波数帯域以外が飽和している場合、第１のスイッチと第２のスイッチを切り替えて、接続素子を選択して、所望の周波数帯域以外の周波数帯域の信号を受信して、飽和状態を検知することが可能となる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態による無線通信モジュール１、及び当該無線通信モジュール１に接続されるアンテナモジュール７０−１から７０−Ｎを示した概略ブロック図である。ここで、無線通信モジュール１は、ダイレクトコンバージョン方式の無線受信機に備えられることを前提とした１つの基板上に構成されるマルチバンドのＲＦ信号に対応するモジュールである。

アンテナモジュール７０−１から７０−Ｎ（以下、アンテナモジュールのいずれか１つ、あるいは全体を示す場合にはアンテナモジュール７０という）は、ユーザが利用する無線通信サービスの種別、すなわち通信方式や使用周波数帯域に応じて選択して利用される。アンテナモジュール７０−ｎ（ｎは、１からＮのいずれかの値）は、使用周波数帯域に応じた無線信号を受信するアンテナ７１−ｎ、使用周波数帯域に応じた無線信号を通過させる帯域通過フィルタ（バンドバスフィルタ）７２−ｎ、接続端子７３−ｎを備えている。

例えば、アンテナモジュール７０−１の種別が携帯電話サービスの場合、アンテナモジュール７０−１の接続端子７３−１を、無線通信モジュール１の端子ＲＦ(Radio Frequency)に接続することにより無線通信モジュール１を携帯電話端末のモジュールとして利用することが可能となる。また、例えば、アンテナモジュール７０−Ｎの種別が、無線ＬＡＮ（Local Area Network）サービスである場合、アンテナモジュール７０−Ｎの接続端子７３−Ｎを、無線通信モジュール１の無線信号入力端子ＲＦに接続することにより無線通信モジュール１を無線ＬＡＮ端末のモジュールとして動作させることが可能となる。

無線通信モジュール１は、前述したように１つの基板上に配置される回路から構成され、例えば、携帯電話端末や、パーソナルコンピュータに内蔵され、通信を行う際に動作する。無線通信モジュール１は、無線通信用集積回路２、制御回路３、局部発振器４、フィルタ回路５Ａ、５Ｂを備える。

無線通信モジュール１において無線通信用集積回路２は、１つの集積回路として構成されており、当該集積回路には、マルチバンドＲＦ部１０と、可変利得部２０と、Ｉ相とＱ相の局部発振信号が入力される端子ＬＯ（Local Oscillator）１と端子ＬＯ２と、ダウンコンバートされた信号を出力する端子ＩＦ（Intermediate Frequency）１と端子ＩＦ２と、可変利得部２０への信号の入力に利用される端子ＩＮ１と端子ＩＮ２とを有している。なお、以下の説明では、端子ＬＯ１には、Ｉ相の局部発振信号が入力され、端子ＬＯ２には、Ｑ相の局部発信信号が入力されるものとして説明する。

また、無線通信用集積回路２は、無線通信モジュール１の外部に接続する端子ＲＦと、端子ＯＵＴを備えており、無線通信モジュール１の端子ＲＦには、アンテナモジュール７０が接続される。また、無線通信モジュールの端子ＯＵＴには、例えば、ベースバンド信号を処理して、情報を出力する信号処理モジュールが接続される。

無線通信用集積回路２においてマルチバンドＲＦ部１０は、ＬＮＡ(Low Noise Amplifier：低雑音増幅器)１１と、可変減衰器１２と、増幅器１３Ａと１３Ｂと、可変減衰器１４Ａと１４Ｂと、ミキサ１５Ａと１５Ｂとを備えている。ＬＮＡ１１は、入力端子が端子ＲＦに接続され、出力端子が、可変減衰器１２の一方の端子に接続され、入力端子から入力される受信信号を増幅して出力端子に出力する。増幅器１３Ａと１３Ｂは、例えば、高周波増幅器あるいは低雑音増幅器が適用され、それぞれの入力端子が可変減衰器１２の他方の端子に接続され、入力端子から入力される信号を増幅して出力端子に出力する。可変減衰器１４Ａと１４Ｂのそれぞれの一方の端子は、増幅器１３Ａと１３Ｂの出力端子に接続され、当該一方の端子から入力される信号を減衰させて他方の端子に出力する。

ミキサ１５Ａと１５Ｂは、それぞれ３つの端子を有しており、それぞれの第１の端子が、可変減衰器１４Ａと１４Ｂの出力端子に接続され、それぞれの第２の端子が端子ＬＯ１とＬＯ２に接続され、それぞれの第３の端子が端子ＩＦ１とＩＦ２に接続される。また、ミキサ１５Ａと１５Ｂは、それぞれ第１の端子から入力される信号と、第２の端子から入力される局部発振信号とを乗算することによりダウンコンバート、すなわち周波数変換を行い、周波数変換した中間出力信号を第３の端子に出力する。前述したように、端子ＬＯ１には、Ｉ相の局部発振信号が入力され、端子ＬＯ２には、Ｑ相の局部発振信号が入力されることから、ミキサ１５Ａは、Ｉ相成分、ミキサ１５Ｂは、Ｑ相成分の信号の周波数変換を行うことになる。

前述した、ＬＮＡ１１と、増幅器１３Ａと１３Ｂは、端子ＲＦに接続される全てのアンテナモジュール７０−１から７０−Ｎの使用周波数帯域の信号に対して増幅することが可能な帯域幅を有する増幅器である。また、可変減衰器１２及び可変減衰器１４Ａと１４Ｂは、制御回路３からの制御信号により、減衰量が可変に制御できる減衰器である。また、Ｉ相の信号の処理を行う増幅器１３Ａ、可変減衰器１４Ａ、ミキサ１５Ａと、Ｑ相の信号の処理を行う増幅器１３Ｂ、可変減衰器１４Ｂ、ミキサ１５Ｂのそれぞれは、同一特性のものが適用される。

無線通信用集積回路２において可変利得部２０は、Ｉ相の信号を増幅する部分と、Ｑ相の信号を増幅する部分とを備えている。Ｉ相の信号を増幅する部分は、アクティブバラン２１Ａと、可変減衰器２２Ａ−１と２２Ａ−２と、可変増幅器２３Ａ、可変増幅器２４Ａ、緩衝増幅器２５Ａとを備えている。また、Ｑ相の信号を増幅する部分は、アクティブバラン２１Ｂと、可変減衰器２２Ｂ−１と２２Ｂ−２と、可変増幅器２３Ｂ、可変増幅器２４Ｂ、緩衝増幅器２５Ｂとを備えている。

アクティブバラン２１Ａは、１つの入力端子と、２つの出力端子とを備えており、入力端子は、端子ＩＮ１に接続されており、端子ＩＮ１から入力されるシングルエンドの中間入力信号を差動信号に変換して２つの出力端子に出力する。可変減衰器２２Ａ−１の一方の端子は、アクティブバラン２１Ａの一方の出力端子に接続され、他方の端子は、可変増幅器２３Ａの一方の入力端子に接続され、当該一方の端子から入力される信号を減衰させて他方の端子に出力する。可変減衰器２２Ａ−２の一方の端子は、アクティブバラン２１Ａの他方の出力端子に接続され、他方の端子は、可変増幅器２３Ａの他方の入力端子に接続され、当該一方の端子から入力される信号を減衰させて他方の端子に出力する。可変増幅器２３Ａ、可変増幅器２４Ａは、直列に多段に接続され、可変増幅器２３Ａの２つの出力端子が、それぞれ可変増幅器２４Ａの２つの入力端子に接続され、入力端子から入力される差動信号を増幅して出力する。緩衝増幅器２５Ａは、２つの入力端子が、それぞれ可変増幅器２４Ａの２つの出力端子に接続され、２つの出力端子が、端子ＯＵＴの２つ端子に接続され、出力端子に接続される後段の影響が、入力端子に接続される前段の回路に及ばないように、入力端子から入力される信号を増幅して出力端子に出力する。

可変利得部２０のＱ相の信号を増幅する部分であるアクティブバラン２１Ｂと、可変減衰器２２Ｂ−１と２２Ｂ−２と、可変増幅器２３Ｂ、可変増幅器２４Ｂ、緩衝増幅器２５Ｂは、前述したＩ相の信号を増幅する部分と同じ接続形態で構成されており、また、Ｉ相の各素子と同一特性の素子が適用され、緩衝増幅器２５Ｂの２つの出力端子は、端子ＯＵＴの残りの２つの端子に接続される。

前述した、可変減衰器２２Ａ−１、２２Ａ−２、２２Ｂ−１、２２Ｂ−２は、制御回路３からの制御信号により、減衰量が可変に制御される減衰器である。また、可変増幅器２３Ａ、２４Ａ、２３Ｂ、２４Ｂは、制御回路３からの制御信号により、増幅量が可変に制御される増幅器である。

無線通信モジュール１において局部発振器４は、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator:電圧制御発振器）４１と、可変分周器４２と、端子ｌｏ１と、端子ｌｏ２とを備えている。ＶＣＯ４１は、印加される電圧値に応じた周波数の発振信号を出力する。本実施形態では、周波数は、分周器４２によって可変にされるため、ＶＣＯ４１は、固定的な電圧が印加され一定の周波数の発振信号を出力するものとする。可変分周器４２は、一方の端子がＶＣＯ４１に接続され、制御回路３から入力される制御信号に応じた分周比で、発振信号を分周して端子ｌｏ１と端子ｌｏ２に出力する。端子ｌｏ１及び端子ｌｏ２は、それぞれ無線通信用集積回路２の端子ＬＯ１及び端子ＬＯ２に接続され、ミキサ１５Ａと１５Ｂに対して分周した発振信号を入力する。なお、局部発振器４には、可変分周器４２の出力に、９０度電力分配回路が備えられており、当該９０度電力分配回路が、端子ｌｏ１及び端子ｌｏ２から入力される信号の一方に対して他方が９０度の位相差を有するように位相変換して発振信号を出力する。

無線通信モジュール１において、フィルタ回路５Ａとフィルタ回路５Ｂとは、同一構成を有しており、フィルタ回路５Ａの端子ｉｆ１が、無線通信用集積回路２の端子ＩＦ１に接続され、端子ｉｎ１が、無線通信用集積回路２の端子ＩＮ１に接続される。また、フィルタ回路５Ｂの端子ｉｆ２が、無線通信用集積回路２の端子ＩＦ２に接続され、端子ｉｎ２が、無線通信用集積回路２の端子ＩＮ２に接続される。

フィルタ回路５Ａは、スイッチ５１Ａと、スイッチ５２Ａと、容量素子５３Ａと、複数の低域通過フィルタ（ローパスフィルタ）５４Ａ−１から５４Ａ−Ｎとを備えている。スイッチ５１Ａは、端子ｉｆ１に接続される１つの入力端子と、容量素子５３Ａと、複数の低域通過フィルタ５４Ａ−１から５４Ａ−Ｎのそれぞれの一方の端子に接続される複数の出力端子を有しており、１つの入力端子に対して複数の出力端子を切り替えて接続する。スイッチ５１Ｂは、端子ｉｎ１に接続される１つの出力端子と、容量素子５３Ａと、複数の低域通過フィルタ５４Ａ−１から５４Ａ−Ｎのそれぞれの他方の端子に接続される複数の入力端子を有しており、スイッチ５１Ａの切り替えに連動して、１つの出力端子に対して複数の入力端子を切り替えて接続する。すなわち、スイッチ５１Ａと５２Ａの切り替えにより、容量素子５３Ａと、複数の低域通過フィルタ５４Ａ−１から５４Ａ−Ｎのいずれか１つが、端子ｉｆ１と端子ｉｎ１とに接続されることになる。また、スイッチ５１Ａと５２Ａの切り替えは、制御回路３から入力される制御信号に基づいて行われる。

容量素子５３Ａは、スイッチ５１Ａと５２Ａにより選択された場合、端子ｉｆ１を通じてマルチバンドＲＦ部１０から出力される中間出力信号のＤＣ（Direct Current：直流）成分を除去した信号を中間入力信号として端子ｉｎ１に出力する。当該容量素子５３Ａは、端子ＯＵＴに接続され、マルチバンドＲＦ部１０の信号が飽和していないか否かを検出する図示しないレベル検出回路により、フィルタリングされていないマルチバンドＲＦ部１０における信号レベルを検出する際に選択される。

低域通過フィルタ５４Ａ−１から５４Ａ−Ｎは、それぞれ、端子ＲＦに接続されるアンテナモジュール７０−１〜７０−Ｎの周波数帯域幅に応じたＤＣからの帯域幅を有するローパスフィルタであり、これにより、マルチバンドＲＦ部１０から出力される中間出力信号の高周波成分を抑圧する。

フィルタ回路５Ｂは、スイッチ５１Ｂと、スイッチ５２Ｂと、容量素子５３Ｂと、複数の低域通過フィルタ５４Ｂ−１から５４Ｂ−Ｎとを備えており、各素子の特性は、フィルタ回路５Ａの各素子と同一特性であり、その接続形態は、フィルタ回路５Ａと同様に構成される。

無線通信モジュール１において、制御回路３は、端子ＲＦと、無線通信用集積回路２のマルチバンドＲＦ部１０及び可変利得部２０と、局部発振器４と、フィルタ回路５Ａ及び５Ｂに接続されている。また、制御回路３は、端子ＲＦを通じて検出したアンテナモジュール７０の種別を検出し、検出した種別に応じた制御信号を、マルチバンドＲＦ部１０と、可変利得部２０と、局部発振器４と、フィルタ回路５Ａ及び５Ｂとに出力する。ここで、それぞれの制御信号は、マルチバンドＲＦ部１０と、可変利得部２０と、局部発振器４と、フィルタ回路５Ａ及び５Ｂのそれぞれの制御に応じた内容の異なった信号とする。例えば、制御回路３は、内部にテーブルを有しており、検出したアンテナモジュール７０の種別ごとにマルチバンドＲＦ部１０と、可変利得部２０と、局部発振器４と、フィルタ回路５Ａ及び５Ｂの異なる制御信号をテーブルとして予め記憶させておき、アンテナモジュール７０の種別を検出した際に、当該テーブルを参照して、それぞれに応じた制御信号を読み出して出力することになる。

なお、制御回路３から出力される制御信号を同じ内容の信号としてもよく、かかる場合、マルチバンドＲＦ部１０と、可変利得部２０と、局部発振器４と、フィルタ回路５Ａ及び５Ｂのそれぞれが、入力される複数の制御信号に対応するそれぞれの内部処理に用いられる信号の情報をテーブルとして予め記憶し、制御回路３から制御信号が入力された場合、当該制御信号に応じた内部処理に用いられる信号の情報をテーブルから読み出して処理を行うことになる。

（第１実施形態に係る無線通信モジュールの動作）
まず、アンテナモジュール７０のいずれか１つがユーザにより選択され、無線通信モジュール１の端子ＲＦに接続される。制御回路３は、端子ＲＦを通じて、アンテナモジュール７０−１から７０−Ｎの種別を検出する。この検出方法としては、例えば、アンテナモジュール７０−１から７０−Ｎのそれぞれに異なる抵抗値の素子を組み込んでおき、当該抵抗値を検出することにより種別を検出するような方法を適用することができる。ここでは、アンテナモジュール７０−１が接続され、検出されたものとして以下の説明を行う。

制御回路３は、端子ＲＦに接続されたアンテナモジュール７０−１の種別を検出すると、検出した種別に応じて、前述したテーブルから、マルチバンドＲＦ部１０と、可変利得部２０と、局部発振器４と、フィルタ回路５Ａ及び５Ｂのそれぞれに応じた制御信号を読み出す。そして、制御回路３は、読みだしたマルチバンドＲＦ部１０に対応する制御信号をマルチバンドＲＦ部１０に入力して、可変減衰器１２、１４Ａ、１４Ｂの減衰量を設定する。また、制御回路３は、読みだした可変利得部２０に対応する制御信号を可変利得部２０に入力して、可変減衰器２２Ａ−１、２２Ａ−２、２２Ｂ−１、２２Ｂ−２の減衰量を設定するとともに、可変増幅器２３Ａ、２４Ａ、２３Ｂ、２４Ｂの増幅量を設定する。

また、制御回路３は、読みだした局部発振器４に対応する制御信号を、局部発振器４の可変分周器４２に入力し、分周比の設定を行う。ここで、前述したように、無線通信モジュール１は、ダイレクトコンバージョン方式の無線受信機に備えられることを前提とした無線通信モジュールであり、局部発振信号の周波数は、ミキサ１５Ａ、１５Ｂで受信信号と乗算されることにより受信信号の中心周波数をＤＣにダウンコンバートする周波数である必要がある。そのため、分周比としては、ＶＣＯ４１から出力される発振信号の周波数を、必要となる局部発振信号の周波数に分周する値が設定されることになる。

また、制御回路３は、読みだしたフィルタ回路５Ａと５Ｂに対応する制御信号をフィルタ回路５Ａと５Ｂに入力し、スイッチ５１Ａ及び５２Ａ、並びにスイッチ５１Ｂ及び５２Ｂを切り替える。この切り替えにより、アナログモジュール７０の種別に応じた周波数帯域幅を有する低域通過フィルタ５４Ａ−１から５４Ａ−Ｎのいずれか１つ、及び低域通過フィルタ５４Ｂ−１から５４Ｂ−Ｎのいずれか１つが選択される。

その後、接続されるアンテナモジュール７０−１に含まれるアンテナ７１−１により無線信号が受信され、アンテナモジュール７０−１に含まれる帯域通過フィルタ７２−１により、当該アンテナモジュール７０−１の無線通信サービスの種別の使用周波数帯域以外の周波数が抑圧され、抑圧後の受信信号が端子ＲＦに出力される。

マルチバンドＲＦ部１０のＬＮＡ１１は、端子ＲＦから入力された受信信号を増幅し、可変減衰器１２に出力する。可変減衰器１２は、制御信号により設定された減衰量に従って、入力された信号を減衰させて増幅器１３Ａと１３Ｂに出力する。増幅器１３Ａは、入力される信号を増幅して出力し、可変減衰器１４Ａは、制御信号により設定された減衰量に従って、増幅器１３Ａから出力された信号を減衰させてミキサ１５Ａに出力する。また、増幅器１３Ｂは、入力される信号を増幅して出力し、可変減衰器１４Ｂは、制御信号により設定された減衰量に従って、増幅器１３Ｂから出力された信号を減衰させてミキサ１５Ｂに出力する。

ミキサ１５Ａは、端子ＬＯ１を通じて局部発振器４から入力される局部発振信号と、可変減衰器１４Ａから入力される信号を乗算して周波数変換を行うことにより、中心周波数がＤＣに変換されたＩ相成分の中間出力信号を端子ＩＦ１から出力する。一方、ミキサ１５Ｂは、端子ＬＯ２を通じて局部発振器４から入力される局部発振信号と、可変減衰器１４Ｂから入力される信号を乗算して周波数変換を行うことにより、中心周波数がＤＣに変換されたＱ相成分の中間出力信号を端子ＩＦ２から出力する。

端子ＩＦ１から出力される中間出力信号は、フィルタ回路５Ａの端子ｉｆ１に入力され、スイッチ５１Ａ及びスイッチ５２Ａにより選択された低域通過フィルタ５４Ａ−１から５４Ａ−Ｎのいずれか１つにより、高周波成分が抑圧され、抑圧された中間入力信号を端子ｉｎ１から出力する。一方、端子ＩＦ２から出力される中間出力信号は、フィルタ回路５Ｂの端子ｉｆ２に入力され、スイッチ５１Ｂ及びスイッチ５２Ｂにより選択された低域通過フィルタ５４Ｂ−１から５４Ｂ−Ｎのいずれか１つにより、高周波成分が抑圧され、抑圧された中間入力信号を端子ｉｎ２から出力する。

可変利得部２０のアクティブバラン２１Ａは、端子ＩＮ１から入力される中間入力信号を差動信号として２つの出力端子に出力する。２つの出力端子から出力された信号は、それぞれ、可変減衰器２２Ａ−１と２２Ａ−２により、制御信号により設定された減衰量に従って減衰され可変増幅器２３Ａに出力される。可変増幅器２３Ａ、可変増幅器２４Ａは、入力される信号を、制御信号により設定された増幅量に従って増幅する。緩衝増幅器２５Ａは、可変増幅器２４Ａから出力される信号を増幅して端子ＯＵＴの２つの端子に出力する。

一方、可変利得部２０のアクティブバラン２１Ｂ、可変減衰器２２Ｂ−１、２２Ｂ−２、可変増幅器２３Ｂ、及び可変増幅器２４Ｂも、アクティブバラン２１Ａ、可変減衰器２２Ａ−１、２２Ａ−２、可変増幅器２３Ａ、及び可変増幅器２４Ａと同様の動作を行い、緩衝増幅器２５Ｂが、可変増幅器２４Ｂから出力される信号を増幅して端子ＯＵＴの残り２つの端子に出力する。端子ＯＵＴから出力される信号は、信号処理モジュールに入力され、信号処理モジュールにより所定の処理が行われ信号に含まれる情報等が読みだされることになる。

（第１実施形態に係る無線通信モジュールのレベル検出時の動作）
無線通信モジュール１において、無線信号を受信する際に、マルチバンドＲＦ部１０にて、所望の周波数帯域以外の周波数帯域の信号が飽和し、この飽和により所望の周波数帯域の信号が歪むような場合がある。しかし、この飽和の有無を検出するためには、所望の周波数帯域以外の周波数を端子ＯＵＴにおいて信号のレベルの検出ができる状態にする必要がある。通常の受信時には、所望周波数帯域以外の周波数は、フィルタ回路５Ａと５Ｂの低域通過フィルタ５４Ａ−１から５４Ａ−Ｎ、及び低域通過フィルタ５４Ｂ−１から５４Ｂ−Ｎにより抑圧されるため、端子ＯＵＴから検出することができない。そこで、レベル検出を行う場合には、端子ＯＵＴあるいは端子ＯＵＴに接続される信号処理モジュールに接続されるレベル検出回路から制御回路３に、フィルタ回路５Ａと５Ｂに、容量素子５３Ａと５３Ｂを選択される制御信号を入力し、制御回路３を通じて、スイッチ５１Ａ及び５２Ａ、並びにスイッチ５１Ｂ及び５２Ｂに容量素子５３Ａと５３Ｂを選択させる。この選択により、全周波数帯域の信号が端子ＯＵＴを通じて出力され、レベル検出回路により、前述した飽和の有無を検出することが可能となる。飽和が存在する場合には、レベル検出回路が、制御回路３を通じてマルチバンドＲＦ部１０の可変減衰器１２、可変減衰器１４Ａ、及び可変減衰器１４Ｂの減衰量を、飽和が発生しない量に設定し、受信信号を減衰させることになる。

上記の第１実施形態の構成により、アンテナモジュール７０−１から７０−Ｎのいずれかを端子ＲＦに接続することで、無線通信モジュール１を、アンテナモジュール７０の種別に応じた動作を行わせ、マルチバンドＲＦ部１０により無線信号をダイレクトコンバートし、さらに、コンバート後の信号に対して可変利得部２０により適切な増幅を行うことが可能となる。これにより、複数の周波数帯域を少ない部品点数にて受信することが可能となる。

また、フィルタ回路５Ａと５Ｂにおいて、全周波数帯域を通過させる容量素子５３Ａと５３Ｂを選択する構成を備えたことにより、受信信号のマルチバンドＲＦ部１０における飽和状態を検知することが可能となる。

また、第１実施形態では、レベル検出のために容量素子５３Ａを用いる例を示したが、本発明は、当該実施形態の構成に限られず、容量素子５３Ａの代わりに、単にスイッチ５１Ａと５２Ａを接続する伝送線路としてもよい。

また、第１実施形態では、無線通信モジュール１がダイレクトコンバージョン方式にて復調を行うとしたが、本発明はダイレクトコンバージョン方式に限られずＬｏｗＩＦ方式としてもよい。かかる場合、局部発振器４から出力される局部発振信号は、ダウンコンバート後の信号がＬｏｗＩＦとなるような周波数を有することになる。

また、図２に示すように、第１実施形態に係る無線通信モジュール１の局部発振器４を、局部発振器４−１のように構成してもよい。局部発振器４−１では、可変分周器４２と端子ｌｏ１の間、及び可変分周器４２と端子ｌｏ２の間に、それぞれ低域通過フィルタ４３Ａ、４３Ｂを備えており、これにより、可変分周器４２によって発生する高調波を抑圧することが可能となる。

また、図３に示すように、第１実施形態に係る無線通信モジュール１を、無線通信モジュール１−１のように構成してもよい。無線通信モジュール１−１では、局部発振器４の代わりに、ＶＣＯ４１を含まない局部発振器４−２を備えており、ＶＣＯ４１が、無線通信モジュール１−１の外部から局部発振器４−２に接続され、発信信号を入力する構成となる。これにより、ＶＣＯ４１については、任意に取り換えを行ったり、無線通信モジュール１−１とは、別の電源電圧を供給して発振信号の周波数を変更することが可能となる。

また、さらに、無線通信モジュール１に局部発振器４を備えず、ＶＣＯ４１が、無線通信モジュール１の外部から直接、端子ＬＯ１と端子ＬＯ２に接続される構成としてもよい。かかる場合、受信信号の周波数に応じた周波数の発信信号を出力するＶＣＯ４１を接続することになる。

また、図４に示すように、第１実施形態に係る無線通信モジュール１を、制御回路３が外部から接続される無線通信モジュール１−２のように構成してもよい。これにより、制御回路３については任意に取り換えを行うことができ、また、制御回路３における内部設定の変更等を行うことが容易となる。

また、図５に示すように、第１実施形態に係る無線通信モジュール１を、無線通信モジュール１−３のように構成してもよい。無線通信モジュール１−３では、可変利得部２０ａを備えており、端子ＯＵＴが２つの端子となっている点が、無線通信モジュール１とは異なる。可変利得部２０ａは、差動信号とせず、シングルエンドのまま、中間入力信号を増幅する。なお、無線通信モジュール１の可変利得器２０では、中間入力信号を差動信号とするため２つのアクティブバラン２１Ａと２１Ｂを備えていたが、可変利得部２０ａでは、差動信号を生成する必要がないため、バッファアンプ２１ａＡと２１ａＢを備える構成としている。

また、第１実施形態において、図１、２、３、４、５の構成を任意に選択して組み合わせた無線通信モジュールを構成するようにしてもよい。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図６は、第２実施形態による無線通信モジュール１ａ及び、当該無線通信モジュール１ａに接続されるアンテナモジュール７０−１から７０−Ｎを示した概略ブロック図である。図６では、第１実施形態と同じ構成について同じ符号を付与し、以下、第１実施形態とは異なる構成について説明する。

第２実施形態では、受信信号をＩ相とＱ相に分けて処理を行わず、単相にて処理を行う点が第１実施形態とは異なる。そのための構成として、無線通信モジュール１ａは、無線通信用集積回路２ａと、局部発振器４ａ、端子ＬＯ１、端子ＩＦ１、端子ＩＮ１を備える。フィルタ回路については、単相であるため、第１実施形態と同一構成のフィルタ回路５Ａのみを備え、フィルタ回路５Ａの端子ｉｆ１は、無線通信用集積回路の端子ＩＦ１に接続され、フィルタ回路５Ａａの端子ｉｎ１は、無線通信用集積回路の端子ＩＮ１に接続される。

無線通信用集積回路２ａにおいて、マルチバンドＲＦ部１０ａは、ＬＮＡ１１ａと、可変減衰器１２ａと、増幅器１３ａと、可変減衰器１４ａと、ミキサ１５ａを備え、それぞれが、直列に接続される。また、可変利得部２０ｂは、１つの端子ＩＮ１から入力される中間入力信号を、差動信号に変換して増幅処理を行うため、アクティブバラン２１ｂと、アクティブバラン２１ｂの２つの出力端子に接続される可変減衰器２２ｂ−１と２２ｂ−２とを備える。また、可変利得部２０ｂは、２つの入力端子がそれぞれ可変減衰器２２ｂ−１と２２ｂ−２に接続される可変増幅器２３ｂと、可変増幅器２３ｂに直列に接続される可変増幅器２４ｂと、可変増幅器２４ｂに直列に接続される緩衝増幅器２５ｂとを備え、緩衝増幅器２５ｂの２つの出力端子は２つの端子ＯＵＴに接続される。

無線通信モジュール１ａにおいて、局部発振器４ａは、ＶＣＯ４１と、可変分周器４と、１つの端子ｌｏ１を備える。端子ｌｏ１は、無線通信用集積回路２ａの端子ＬＯ１に接続され、ミキサ１５ａに対して局部発振信号が入力される。

第２実施形態に係る無線通信モジュール１ａの動作は、第１実施形態における無線通信モジュール１のＩ相、あるいはＱ相の一方と同じ動作となる。

上記の第２実施形態の構成により、無線通信モジュール１ａ−１を、アンテナモジュール７０の種別に応じた動作を行わせ、マルチバンドＲＦ部１０ａにより無線信号を単相でダイレクトコンバートし、さらに、コンバート後の信号に対して可変利得部２０ｂにより単相の信号に対して適切な増幅を行うことが可能となる。これにより、複数の周波数帯域を少ない部品点数にて受信することが可能となる。また、フィルタ回路５Ａにおいて、全周波数帯域を通過させる容量素子５３Ａを選択する構成を備えたことにより、受信信号のマルチバンドＲＦ部１０ａにおける飽和状態を検知することが可能となる。

また、第２実施形態においても第１実施形態と同じく、フィルタ回路５Ａの容量素子５３Ａの代わりに、単にスイッチ５１Ａと５２Ａを接続する伝送線路としてもよい。

また、第２実施形態においても第１実施形態と同じく、ＬｏｗＩＦ方式としてもよい。かかる場合、局部発振器４ａから出力される局部発振信号は、ダウンコンバート後の信号がＬｏｗＩＦとなるような周波数を有することになる。

また、第２実施形態において、局部発振器４ａ及び制御回路の構成を、図２、３、４の構成としてもよい。かかる場合、図２及び図３における端子は、端子ｌｏ１の１つの端子のみとなる。

また、図７に示すように、第２実施形態に係る無線通信モジュール１ａを、無線通信モジュール１ａ−２のように構成してもよい。無線通信モジュール１ａ−１では、可変利得部２０ｃを備えており、端子ＯＵＴが１つの端子となっている点が、無線通信モジュール１ａとは異なる。可変利得部２０ｃは、差動信号とせず、シングルエンドのまま、中間入力信号を増幅する。なお、無線通信モジュール１ａの可変利得器２０ｂでは、中間入力信号を差動信号とするためアクティブバラン２１ｂを備えていたが、可変利得部２０ｃでは、差動信号を生成する必要がないため、バッファアンプ２１ｃを備える構成としている。

また、第２実施形態においても、図６、７の構成、及び第２実施形態に適用した場合の図２、３、４の構成を任意に選択して組み合わせた無線通信モジュールを構成するようにしてもよい。

また、本発明に記載の無線信号入力端子は、端子ＲＦに対応し、局部発振信号入力端子は、端子ＬＯ１及び端子ＬＯ２に対応し、中間出力端子は、端子ＩＦ１及び端子ＩＦ２に対応し、信号入力端子は、端子ＩＮ１及び端子ＩＮ２に対応し、信号出力端子は、端子ＯＵＴに対応する。また、本発明に記載の第１のスイッチは、スイッチ５１Ａ及びスイッチ５１Ｂに対応し、第２のスイッチは、スイッチ５２Ａ及びスイッチ５２Ｂに対応する。

本発明の第１実施形態に係る無線通信モジュール及び無線通信モジュールに接続されるアンテナモジュールの構成を示した図である。 同実施形態における局部発振器の他の構成例（その１）を示した図である。 同実施形態における局部発振器の他の構成例（その２）を示した図である。 同実施形態における制御回路の他の配置例を示した図である。 同実施形態における可変利得部をシングル構成とした図である。 本発明の第２実施形態に係る無線通信モジュール及び無線通信モジュールに接続されるアンテナモジュールの構成を示した図である。 同実施形態における可変利得部をシングル構成とした図である。

符号の説明

１ 無線通信モジュール
２ 無線通信用集積回路
１０ マルチバンドＲＦ部
１１ ＬＮＡ
１２ 可変減衰器
１３Ａ、１３Ｂ 増幅器
１４Ａ、１４Ｂ 可変減衰器
１５Ａ、１５Ｂ ミキサ
２０ 可変利得部
２１Ａ、２１Ｂ アクティブバラン
２２Ａ−１、２２Ａ−２、２２Ｂ−１、２２Ｂ−２ 可変減衰器
２３Ａ、２３Ｂ、２４Ａ、２４Ｂ 可変増幅器
２５Ａ、２５Ｂ 緩衝増幅器
３ 制御回路
４ 局部発振器
４１ ＶＣＯ
４２ 可変分周器
５Ａ、５Ｂ フィルタ回路
５１Ａ、５２Ａ、５１Ｂ、５２Ｂ スイッチ
５３Ａ、５３Ｂ 容量素子
５４Ａ−１〜５４Ａ−Ｎ，５４Ｂ−１〜５４Ｂ−Ｎ 低域通過フィルタ
ＲＦ、ＬＯ１、ＩＦ１、ＩＮ１、ＬＯ２、ＩＦ２、ＩＮ２、ＯＵＴ 端子
ｌｏ１、ｌｏ２ 端子
ｉｆ１、ｉｎ１、ｉｆ２、ｉｎ２ 端子
７０ アンテナモジュール
７１−１〜７１−Ｎ アンテナ
７２−１〜７２−Ｎ 帯域通過フィルタ
７３−１〜７３−Ｎ 端子

Claims (10)

1. アンテナを含むアンテナモジュールが接続され、当該アンテナモジュールから無線信号が入力される無線信号入力端子と、
   前記無線信号の周波数に応じた周波数を有し、ダウンコンバートに用いられる局部発振信号が入力される局部発振信号入力端子と、
   前記無線信号入力端子から入力される無線信号に対して、前記局部発振信号入力端子から入力される局部発振信号により周波数変換を行ってダウンコンバートした信号を出力するマルチバンドＲＦ部と、
   前記マルチバンドＲＦ部がダウンコンバートした信号を中間出力信号として出力する中間出力端子と、
   前記中間出力端子から出力される中間出力信号に基づく中間入力信号が入力される信号入力端子と、
   前記信号入力端子から入力される中間入力信号に対して所定の利得で増幅を行い、増幅した信号を信号出力端子に出力する可変利得部と、
   が１つの集積回路として構成された無線通信用集積回路と、
   前記無線通信用集積回路の前記中間出力端子と前記信号入力端子との間に接続され前記中間出力端子から出力される信号のレベル検出の際に接続素子が選択されるフィルタ回路であって、
   前記中間出力端子に接続される第１のスイッチと、
   前記信号入力端子に接続される第２のスイッチと、
   前記第１のスイッチと前記第２のスイッチとに接続され、前記第１のスイッチと前記第２のスイッチの切り替えにより前記レベル検出の際に選択される前記接続素子と、
   を具備したフィルタ回路と、
   を備えたことを特徴とする無線通信モジュール。
2. 前記無線信号入力端子に接続される前記アンテナモジュールの種別を検出し、検出した種別に応じて前記フィルタ回路の第１のスイッチ及び第２のスイッチを切り替え、前記アンテナモジュールの種別に応じた周波数を通過させるフィルタを選択させる制御回路が外部から接続されるか、あるいは、前記制御回路を内部に備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信モジュール。
3. 前記局部発振信号入力端子に接続される可変分周器を備え、
   前記可変分周器は、
   入力される発振信号を所定の分周比で分周した局部発振信号を前記局部発振信号入力端子に出力する
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信モジュール。
4. 前記局部発振信号入力端子に接続される可変分周器を備え、
   前記可変分周器は、
   入力される発振信号を所定の分周比で分周した局部発振信号を前記局部発振信号入力端子に出力する
   ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信モジュール。
5. 前記可変分周器と、前記局部発振信号入力端子との間に、前記可変分周器と前記局部発振信号入力端子とに接続される帯域フィルタを設けた
   ことを特徴とする請求項３または４に記載の無線通信モジュール。
6. 前記可変分周器に前記発振信号を入力する電圧制御発振器が外部から接続されるか、あるいは、前記電圧制御発振器を内部に備えたことを特徴とする請求項３または４に記載の無線通信モジュール。
7. 前記制御回路は、
   前記可変分周器に対して、検出した種別に応じた所定の分周比を設定し、前記可変利得部に対して、検出した種別に応じた所定の利得を設定する
   ことを特徴とする請求項４に記載の無線通信モジュール。
8. 前記マルチバンドＲＦ部は、
   前記無線信号入力端子から入力される無線信号を、Ｉ相とＱ相の信号に分離して、前記局部発振信号入力端子から入力される局部発振信号により、Ｉ相及びＱ相ごとに周波数変換を行ってダウンコンバートした信号を出力する
   ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の無線通信モジュール。
9. 前記可変利得部は、
   前記信号入力端子から入力される中間入力信号を差動信号とし、前記差動信号に対して所定の利得で増幅を行い、増幅した信号を信号出力端子に出力する
   ことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の無線通信モジュール。
10. 前記マルチバンドＲＦ部は、
    入力される無線信号を第１の所定の減衰率で減衰させる少なくとも１つの第１の可変減衰回路を有し、
    前記可変利得部は、
    入力される中間入力信号を第２の所定の減衰率で減衰させる少なくとも１つの第２の可変減衰回路を有し、
    前記制御回路は、
    前記無線信号入力端子に接続される前記アンテナモジュールの種別を検出し、検出した種別に応じた前記第１の所定の減衰率と前記第２の所定の減衰率を設定する
    ことを特徴とする請求項２、４、７のいずれか一項に記載の無線通信モジュール。

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