JP5006066B2 - Wireless transmitter - Google Patents
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Description
本発明は、カプセル型内視鏡の無線送信部として用いられる無線送信機に関する。 The present invention relates to a wireless transmitter used as a wireless transmission unit of a capsule endoscope.
カプセル型内視鏡は、チューブ型内視鏡と比較して飲みやすく、患者の負担が軽減されると期待されている(特許文献1参照)。その実用化には、体内の撮像情報を無線で、体外の受信機に送るので、大容量データをリアルタイムに送り出す超小型送信機の実現化が必須である。そのような送信機に関して、無線LAN(IEEE802.11a,802.11g)あるいはUWB(Ultra Wide Band)方式の応用が考えられるが、これらはパソコンなどのパケットデータ通信用に開発されたものであり、リアルタイム画像を送り難く、消費電力が大きい、また、回路規模が大きいため、超小型化が難しい等の課題がある。カプセル型内視鏡の無線送信機は、大容量データを送出するため、広い周波数帯域が必要であり、また、カプセルに内蔵するアンテナを小型化にする必要がある。この課題の解消に関する送信機の利用周波数帯としては、1.2GHzあるいは2.4GHzのマイクロ波帯が検討されている。
カプセル型内視鏡における電力の供給方式には、カプセル内部に電池を内蔵することで内部から電力供給を行う方式と、電磁誘導を利用して生体外部から電力供給を行う方式とがある。内部から電力供給を行う方式では、無線部の消費電力が大きいため、長い時間、映像情報を送れないという問題や、1秒当たりに送れる画素数が少なく、見たい部分が見られないという問題がある。一方、外部から電力供給を行う方式においては、生体内でのカプセルの位置によって電源電圧が変化し、その電圧変動の影響によって、常に均一な映像を高周波信号として導出することが難しいという問題がある。 As a power supply method in the capsule endoscope, there are a method of supplying power from the inside by incorporating a battery inside the capsule and a method of supplying power from outside the living body using electromagnetic induction. In the method of supplying power from the inside, since the power consumption of the wireless unit is large, there is a problem that video information cannot be sent for a long time, and the number of pixels that can be sent per second is small, and the part that you want to see cannot be seen is there. On the other hand, in the method of supplying power from the outside, the power supply voltage changes depending on the position of the capsule in the living body, and it is difficult to always derive a uniform image as a high-frequency signal due to the influence of the voltage fluctuation. .
また、従来のカプセル型内視鏡において、使用周波数帯域外の不要スプリアスを低減するためや、送信アンテナとのインピーダンスマッチングのために送信機の出力部にLCチップ部品、または、SAW(Surface Acoustic Wave )のバンドパスフィルタを用いると、それらの部品の形状が大きいために、無線機の超小型化が図れなかった。また、無線機を構成する部品に、特にマイクロ波まで動作する能動素子に化合物半導体が好んで用いられるが、その化合物半導体には、砒素等の有害物質が含まれることが多く、生体内で使用するカプセル型内視鏡としては、使用者の健康を損ねる可能性があった。 Also, in a conventional capsule endoscope, an LC chip component or SAW (Surface Acoustic Wave) is provided at the output of the transmitter in order to reduce unnecessary spurs outside the frequency band to be used and impedance matching with the transmission antenna. ), The size of these parts is large, and the radio device cannot be miniaturized. In addition, compound semiconductors are preferably used for radio components, especially active devices that operate up to microwaves, but these compound semiconductors often contain harmful substances such as arsenic and are used in vivo. As a capsule endoscope, the user's health may be impaired.
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、超小型で、電源電圧の変動に強く、消費電力の小さい、カプセル型内視鏡に適した無線送信機を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a wireless transmitter suitable for a capsule endoscope that is ultra-compact, resistant to fluctuations in power supply voltage, and has low power consumption. is there.
本発明による無線送信機は、カプセル型内視鏡の無線送信部として用いられ、入力信号として位相情報に変換された生体情報を示す信号が入力される無線送信機であって、0(V)と所定の電源電圧Vddの範囲内で動作し、入力信号を0(V)と所定の電源電圧Vddの値を取る矩形波状のバランス信号に整形して出力するコンパレータと、コンパレータからの出力信号に含まれる第3次高調波以上の成分を減衰させて正弦波状のバランス信号を出力するローパスフィルタと、直流電流を流さないCMOSスイッチ機能を用いた回路からなり、正弦波状の信号と発振周波数信号とを混合して無線周波のバランス信号を出力するミキサ回路とを備えたものである。
Radio transmitter according to the present invention is used as a wireless transmission unit of the capsule endoscope, a wireless transmitter signal indicating biometric information converted as an input signal to the phase information is input, 0 (V) And a comparator that operates within the range of the predetermined power supply voltage Vdd , shapes the input signal into a rectangular wave-shaped balance signal that takes a value of 0 (V) and the predetermined power supply voltage Vdd, and outputs an output signal from the comparator. It consists of a low-pass filter that outputs a balanced signal in the form of a sine wave by attenuating the components higher than the third harmonic contained therein, and a circuit using a CMOS switch function that does not pass a direct current, and a sine wave signal and an oscillation frequency signal And a mixer circuit that outputs a balance signal of a radio frequency.
本発明による無線送信機は、有害物質が含まれないCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)プロセスで作成されていることが好ましい。これにより、カプセル型内視鏡に適用しても健康に安全な無線送信機を提供できる。 The wireless transmitter according to the present invention is preferably made by a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) process that does not contain harmful substances. Thereby, even when applied to a capsule endoscope, a wireless transmitter that is safe for health can be provided.
本発明による無線送信機では、コンパレータによって、位相変換された入力信号が一旦、所定の電源電圧範囲内で矩形波状のバランス信号に整形されるので、電源電圧の変動に強い性能が得られる。また、ミキサ回路が直流電流を流さないCMOSスイッチ機能を用いた回路で構成されているので、電源電圧の変動に強い性能が得られると共に、低消費電力化が図られる。また、マイクロ波帯の信号に対応可能であり、小型化に有利となる。 In the wireless transmitter according to the present invention, the phase-converted input signal is once shaped by the comparator into a rectangular wave-shaped balance signal within a predetermined power supply voltage range, so that a performance strong against fluctuations in the power supply voltage can be obtained. In addition, since the mixer circuit is composed of a circuit using a CMOS switch function that does not pass a direct current, performance that is strong against fluctuations in the power supply voltage can be obtained, and power consumption can be reduced. Further, it can cope with a signal in the microwave band, which is advantageous for downsizing.
本発明による無線送信機において、ミキサ回路からの無線周波のバランス信号をアンバランス信号に変換すると共に増幅するパワーアンプと、パワーアンプの出力信号から不要周波数帯域の信号を除去するバンドパスフィルタとをさらに備えるようにしても良い。 In the wireless transmitter according to the present invention, a power amplifier that converts and amplifies a radio frequency balanced signal from the mixer circuit into an unbalanced signal, and a bandpass filter that removes an unnecessary frequency band signal from the output signal of the power amplifier. You may make it provide further.
また、本発明による無線送信機において、コンパレータは、例えば、入力信号を増幅する2段構成のアンプ回路と、2段構成のアンプ回路に流れる電流を規定する電流規定回路と、2段構成のアンプ回路からのそれぞれの出力を合成して増幅する合成回路と、合成回路からの出力信号を2段構成のアンプ回路に帰還させる帰還回路と、合成回路からの出力信号を矩形波状のバランス信号に波形整形して出力する整形回路とを有して構成されていることが好ましい。
コンパレータはさらに、入力信号の振幅を減衰させて振幅の最適化を行うと共に所定の直流電圧を与える減衰回路と、コンパレータの基準電圧を生成する基準電圧生成回路とを有していても良い。
In the wireless transmitter according to the present invention, the comparator includes, for example, a two-stage amplifier circuit that amplifies an input signal, a current regulating circuit that regulates a current flowing through the two-stage amplifier circuit, and a two-stage amplifier. A synthesis circuit that synthesizes and amplifies each output from the circuit, a feedback circuit that feeds back the output signal from the synthesis circuit to a two-stage amplifier circuit, and a waveform of the output signal from the synthesis circuit into a square-wave balance signal It is preferable to have a shaping circuit for shaping and outputting.
The comparator may further include an attenuation circuit that optimizes the amplitude by attenuating the amplitude of the input signal and applies a predetermined DC voltage, and a reference voltage generation circuit that generates a reference voltage of the comparator.
また、本発明による無線送信機において、ミキサ回路は、例えば、バランス信号が入力される一対の入力端子と、ソース端子同士が相互接続された第1および第2のMOSトランジスタと、一端が第1および第2のMOSトランジスタのソース端子に接続されると共に他端が一対の入力端子の一方に接続された第1のコンデンサと、ソース端子同士が相互接続された第3および第4のMOSトランジスタと、一端が第3および第4のMOSトランジスタのソース端子に接続されると共に他端が一対の入力端子の他方に接続された第2のコンデンサと、第1ないし第4のMOSトランジスタのゲート端子に発振周波数信号を入力する他の一対の入力端子と、第1ないし第4のMOSトランジスタのソース端子およびドレイン端子にバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加端子とを有し、パッシブ型ミキサの構成とされていることが好ましい。 In the wireless transmitter according to the present invention, the mixer circuit includes, for example, a pair of input terminals to which a balanced signal is input, first and second MOS transistors in which source terminals are interconnected, and one end of the mixer circuit is first. And a first capacitor connected to the source terminal of the second MOS transistor and having the other end connected to one of the pair of input terminals, and a third and fourth MOS transistor having the source terminals connected to each other, A second capacitor having one end connected to the source terminals of the third and fourth MOS transistors and the other end connected to the other of the pair of input terminals; and the gate terminals of the first to fourth MOS transistors. A bias voltage is applied to the other pair of input terminals for inputting the oscillation frequency signal and the source and drain terminals of the first to fourth MOS transistors. And a bias voltage applying terminal for applying, it is preferable that a configuration of a passive mixer.
本発明の無線送信機によれば、位相変換された入力信号を、コンパレータによって一旦、所定の電源電圧範囲内で矩形波状のバランス信号に整形して出力するようにしたので、電源電圧の変動に強い性能を得ることができる。また、ミキサ回路を、直流電流を流さないCMOSスイッチ機能を用いた回路で構成するようにしたので、電源電圧の変動に強い性能を得ることができると共に、低消費電力化を図ることができる。また、マイクロ波帯の信号に対応可能となり、小型化にも有利となる。 According to the wireless transmitter of the present invention, the phase-converted input signal is once shaped by a comparator into a rectangular wave-shaped balance signal within a predetermined power supply voltage range and output. Strong performance can be obtained. In addition, since the mixer circuit is configured by a circuit using a CMOS switch function that does not allow direct current to flow, it is possible to obtain performance that is resistant to fluctuations in the power supply voltage and to reduce power consumption. In addition, it is possible to deal with microwave band signals, which is advantageous for downsizing.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施の形態に係る無線送信機を、カプセル型内視鏡の無線送信部に適用した一構成例を示している。このカプセル型内視鏡は、無線送信部1と、CCD(Charge Coupled Device)2と、ベースバンド回路3と、送信アンテナ11とを備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a configuration example in which a wireless transmitter according to an embodiment of the present invention is applied to a wireless transmission unit of a capsule endoscope. The capsule endoscope includes a wireless transmission unit 1, a CCD (Charge Coupled Device) 2, a baseband circuit 3, and a transmission antenna 11.
CCD2は、生体内を撮影して生体情報を示す画像信号を出力するものである。ベースバンド回路3は、CCD2からの画像信号を、デジタルのベースバンド信号41に変換処理するものである。ベースバンド回路3は、変換処理として画像信号を位相情報に変換する処理を行うようになっている。無線送信部1は、ベースバンド信号41を入力信号として、無線周波数の送信信号を生成するものである。送信アンテナ11は、無線送信部1により生成された送信信号を電磁波として放射するものである。
The CCD 2 captures the inside of a living body and outputs an image signal indicating biological information. The baseband circuit 3 converts the image signal from the CCD 2 into a
無線送信部1は、コンパレータ4と、ローパスフィルタ(LPF)5と、ゲインコントロール回路(GC)6と、ミキサ7と、パワーアンプ(PA)8と、バンドパスフィルタ(BPF)9と、発振器(OSC)10とを備えている。この無線送信部1は、マイクロ波帯で十分な性能を有する、例えば0.13μmまたは90nmのCMOSプロセスで作成されたCMOSデバイスを用いて作成されている。なお、CMOSデバイスは微細加工により、高周波性能をアップしたもので、有毒の化合物を含んでいない。
The wireless transmission unit 1 includes a
図2〜図6は、無線送信部1の各部の具体的な構成例を示している。図7〜図9は、無線送信部1の各部の信号波形を示している。 2 to 6 show specific configuration examples of the respective units of the wireless transmission unit 1. 7 to 9 show signal waveforms of the respective units of the wireless transmission unit 1.
図2は、コンパレータ4の具体的な構成例を示している。
コンパレータ4は、所定の電源電圧範囲内(0V−電源電圧(Vdd)間)で動作し、入力信号41を矩形波状のバランス信号43(図7参照)に整形して出力するものである。コンパレータ4は図2に示したように、複数の抵抗素子と複数のMOSトランジスタとを有している。コンパレータ4は、入力信号41を増幅する2段構成のアンプ回路(第1のアンプ56および第2のアンプ57)を有している。コンパレータ4はまた、入力信号41の振幅を減衰させて振幅の最適化を行うと共に所定の直流電圧を与える減衰回路51と、コンパレータ4の基準電圧Vc(図7参照)を生成する基準電圧生成回路52とを有している。コンパレータ4はまた、2段構成のアンプ回路に流れる電流を規定する電流規定回路53と、2段構成のアンプ回路からのそれぞれの出力を合成して増幅するオペアンプ(合成回路)54と、合成回路54からの出力信号を2段構成のアンプ回路に帰還させる帰還回路と、合成回路54からの出力信号を矩形波状のバランス信号43に波形整形して出力する整形回路55とを有している。帰還回路は抵抗R6を有して構成されている。コンパレータ4は、信号41を入力する入力端子13と、バランス信号(信号43)を出力する一対の出力端子14,15とを有している。
FIG. 2 shows a specific configuration example of the
The
図3は、ローパスフィルタ5の具体的な構成例を示している。
ローパスフィルタ5は、コンパレータ4からの出力信号43に含まれる第3次高調波以上の成分を減衰させて正弦波状のバランス信号44(図7参照)を出力するものである。ローパスフィルタ5は図3に示したように、複数の抵抗素子と複数のコンデンサとを有している。ローパスフィルタ5は、そのトラップ周波数がベースバンド周波数の3倍近傍に設定された第1のフィルタ回路61と、5倍以上の周波数を減衰させる第2のフィルタ回路62とを有している。ローパスフィルタ5は、バランス信号(信号43)を入力する一対の入力端子37,38と、バランス信号(信号44)を出力する一対の出力端子39,40とを有している。
FIG. 3 shows a specific configuration example of the low-
The low-
図4は、ゲインコントロール回路6の具体的な構成例を示している。
ゲインコントロール回路6は、ローパスフィルタ5からの出力信号44を次段以降の回路のダイナミック動作に最適なレベルに調整するものであり、図4に示したように複数の抵抗素子と複数のMOSトランジスタスイッチとを有している。ゲインコントロール回路6は、バランス信号(信号44)を入力する一対の入力端子18,19と、バランス信号(信号45)を出力する一対の出力端子20,21とを有している。ゲインコントロール回路6はまた、図示しない外部回路からのゲイン設定信号が入力される設定入力端子22,23.24を有している。
FIG. 4 shows a specific configuration example of the
The
図5は、ミキサ7の具体的な構成例を示している。
ミキサ7は、直流電流を流さないCMOSスイッチ機能を用いた回路からなり、正弦波状の信号45と発振周波数信号とを混合して無線周波のバランス信号48を出力するものである。ミキサ7は、図5に示したように複数の抵抗素子と複数のコンデンサと複数のMOSトランジスタスイッチとを有したパッシブ型ミキサの構成とされている。ミキサ7は、バランス信号45が入力される一対の入力端子25,26と、ソース端子同士が相互接続された第1および第2のMOSトランジスタQ23,Q24と、一端が第1および第2のMOSトランジスタQ23,Q24のソース端子に接続されると共に他端が一対の入力端子25,26の一方(入力端子25)に接続された第1のコンデンサC1とを有している。ミキサ7はまた、ソース端子同士が相互接続された第3および第4のMOSトランジスタQ25,Q26と、一端が第3および第4のMOSトランジスタQ25,Q26のソース端子に接続されると共に他端が一対の入力端子25,26の他方(入力端子26)に接続された第2のコンデンサC2とを有している。ミキサ7はまた、第1ないし第4のMOSトランジスタQ23,Q24,Q25,Q26のゲート端子に発振周波数信号を入力する他の一対の入力端子29,30と、第1ないし第4のMOSトランジスタQ23,Q24,Q25,Q26のソース端子およびドレイン端子にバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加端子31と、第1ないし第4のMOSトランジスタQ23,Q24,Q25,Q26のドレイン端子に接続され、無線周波のバランス信号48を出力する出力端子27,28とを有している。
FIG. 5 shows a specific configuration example of the
The
パワーアンプ8は、ミキサ7からの無線周波のバランス信号48をアンバランス信号に変換すると共に増幅するものである。バンドパスフィルタ9は、パワーアンプ8の出力信号から不要周波数帯域の信号を除去するものである。バンドパスフィルタ9は、チップ上に形成したドレイン負荷のインダクタを利用した同調型バンドパスタイプで構成することができる。図6は、パワーアンプ8およびバンドパスフィルタ9の機能を実現する具体的な構成例を示している。図6に示した回路は、バランス入力―アンバランス出力のアンプ35を有している。図6に示した回路はまた、電流源37、抵抗R15、MOSトランジスタQ27,Q28、コンデンサC5,C6、MOSトランジスタQ27のドレインのインダクタL1、MOSトランジスタQ27のドレインの寄生容量C7とを有している。インダクタL1および寄生容量C7により、同調型バンドパスフィルタが形成されている。
The power amplifier 8 converts the radio
次に、このカプセル型内視鏡の動作、特に、無線送信部1の各回路部分の機能および動作の詳細を説明する。 Next, the operation of the capsule endoscope, particularly the details of the function and operation of each circuit portion of the wireless transmission unit 1 will be described.
無線送信部1は、ベースバンド回路3から出力されたベースバンド信号41を、例えば1.2GHzあるいは2.4GHzのマイクロ波信号に変換して送信アンテナ11に送る。デジタルのベースバンド信号41は、通常は矩形波の信号であるが、ベースバンド回路3の省電力化を図ると、高周波特性が悪化し、完全な矩形波にならない(図7参照)。無線送信部1では、そのようなベースバンド信号41をコンパレータ4で波形整形する。
The wireless transmission unit 1 converts the baseband signal 41 output from the baseband circuit 3 into a microwave signal of, for example, 1.2 GHz or 2.4 GHz and sends the converted signal to the transmission antenna 11. The digital baseband signal 41 is usually a rectangular wave signal, but if the power saving of the baseband circuit 3 is achieved, the high frequency characteristics deteriorate and the complete rectangular wave is not obtained (see FIG. 7). In the wireless transmission unit 1, such a
コンパレータ4は、0V−電源電圧(Vdd)間で動作するもので、コンパレータ4の出力信号43の振幅は、0−Vddの矩形波となる(図7参照)。カプセル内部から電力供給を行う方式において内部電池が消耗したり、あるいは外部から電力供給を行う方式において外部動力源からの電磁結合状態が変わったりして、Vddが変化した場合であっても、上述のコンパレータ4の特性から、信号の振幅のみが変化するだけで、位相特性や、周波数特性は変化しない。具体的な値として、電源電圧が1/2に変化した場合のコンパレータ出力の信号振幅は6dB低下であり、その他の特性はほとんど変化がない。このカプセル型内視鏡では、画像情報をRF信号の位相に変換した方式を用いており、電源電圧の変化があっても上述の通り、コンパレータ4の出力信号43の位相は変化せず、画像情報の劣化はない。また、コンパレータ4の出力振幅は、送信電力に関わり、上述の6dBの低下は、送信アンテナ11からの送信電力が6dB下がった状態となるのみで、送信―受信という無線システム上の大きな問題にはならない。
The
図2のコンパレータ4の回路において、入力信号41は入力端子13に入力され、抵抗R1,R2,R3を介して、MOSトランジスタQ2,Q9に印加される(信号42)。抵抗R1,R2,R3(減衰回路51)は、入力信号41を最適振幅に減衰する機能とDC電圧を与える機能を有する。MOSトランジスタQ2,Q9に印加される信号42は、図7に示したように最適振幅に減衰される。
In the circuit of the
また、図2のコンパレータ4の回路において、抵抗R4,R5(基準電圧生成回路52)は、コンパレータ4の比較する基準電圧Vc(図7参照)を与える。MOSトランジスタQ1,Q2、Q3,Q4およびQ6、Q7,Q8、Q9は第1のアンプ56および第2のアンプ57を構成する。第1のアンプ56および第2のアンプ57からの出力は、MOSトランジスタQ12,Q13,Q14,Q15からなる合成回路54によって合成されると共に、抵抗R6による帰還回路によりMOSトランジスタQ2,Q9に正帰還する。電流源17、MOSトランジスタQ11、Q5,Q10(電流規定回路53)は、MOSトランジスタQ1,Q2,Q3,Q4およびQ6,Q7,Q8,Q9のアンプの電流を決定する。MOSトランジスタQ16,Q17およびQ18,Q19(整形回路55)は、コンパレータされた信号をさらに矩形波に整形し、バランス信号43を一対の出力端子14,15から送り出す。
2, resistors R4 and R5 (reference voltage generation circuit 52) provide a reference voltage Vc (see FIG. 7) to be compared by the
図8において、波形46は、ローパスフィルタ5の周波数特性を示している。波形47a〜47dは、コンパレータ4の出力信号のスペクトラムを示している。特に、波形47aは出力信号の基本波成分(1次成分)、波形47bは第3高調波成分、波形47cは第5高調波成分、波形47dは第7高調波成分を示している。
In FIG. 8, a
ローパスフィルタ5としては、コンパレータ4を通過した信号43の3倍以上の高調波成分を減衰させるカットオフ周波数のものを用いる。矩形波の信号は、奇数次成分(1次、3次、5次、7次,...)で成り立っているので、3次成分以上を減衰させた信号は正弦波となる。したがって、ローパスフィルタ5の出力信号44は、正弦波に近い信号となっている(図7参照)。ローパスフィルタ5はRCフィルタ、またはRCのアクティブ・フィルタで構成され、電源電圧の変動の影響を受け難くなっている。
As the low-
図3のローパスフィルタ5の回路において、抵抗R16,R17,R18,R19とコンデンサC7、およびコンデンサC10,C11,C12,C13と抵抗R22(第1のフィルタ回路61)は、ツェンT型のノッチフィルタを形成しており、そのトラップ周波数はベースバンド周波数の3倍近傍に設定されている。抵抗R20,R21およびコンデンサC8,C9(第2のフィルタ回路62)は、5倍以上の周波数を減衰させるローパスフィルタである。
In the circuit of the low-
図4のゲインコントロール回路6の回路において、ローパスフィルタ5からの出力信号44は入力端子18、19に入力される。MOSトランジスタQ20,Q21,Q22は、設定入力端子22、23、24に入力された図示しない外部回路からのゲイン設定信号によってON−OFFするスイッチとして動作する。ゲインコントロール回路6に入力された信号44は抵抗R6,R7と抵抗R8(またはR9,R10)で最適の大きさに設定される。MOSトランジスタQ20,Q21,Q22は、直流電流を流さないモードで動作させているので、ゲインコントロール回路6は電源電圧の影響を受けない特性となっている。
In the
ミキサ7は、発振器10の発振周波数信号により、ゲインコントロール回路6を通過してきた信号45を、例えば2.4GHz、または1.2GHzのマイクロ波信号に変換する。図5のミキサ7の回路は、ギルバートタイプで、抵抗R11および抵抗R12により、MOSトランジスタQ23,Q24,Q25,Q26のドレイン端子とソース端子とを直流的にショートしている。また、MOSトランジスタQ23,Q24,Q25,Q26のソース端子およびドレイン端子には、抵抗R13,R14を介して、例えば1/5×Vddから1/2×Vddのバイアス電圧がバイアス電圧印加端子31から印加されている。発振器10からの発振周波数信号は、端子29,30に入力され、これにより、ギルバートセルを構成するMOSトランジスタQ23,Q24,Q25,Q26のゲート端子に、ほぼ0−Vddの振幅の信号が印加されている。なお、発振器10の出力信号は、NMOSとPMOSで構成されるインバータタイプのアンプから出力されたものである。コンデンサC1,C2,C3,C4は直流のデカップリング用である。
The
MOSトランジスタQ23,Q24,Q25,Q26は、ソースに対してゲートの電圧が高い場合、ON状態(ドレインーソース間のインピーダンスが低い状態)に、また、ソースに対して、0Vおよび負電圧の場合、OFF状態(ドレインーソース間のインピーダンスが高い状態)の特性を示す。抵抗13、14を介して印加する電圧は、MOSトランジスタQ23,Q24,Q25,Q26のOFF状態を、より完全にするためのバイアス電圧である。したがって、発振器10からの信号で、端子29に印加される信号状態がVddのレベル、端子30に印加される信号状態が0Vの場合、MOSトランジスタQ23とMOSトランジスタQ26とがON状態、MOSトランジスタQ24とMOSトランジスタQ25とがOFF状態となる。また、発振器10からの信号で、端子29に印加される信号状態が0Vのレベル、端子30に印加される信号状態がVddのレベルの場合、MOSトランジスタQ23とMOSトランジスタQ26とがOFF状態、MOSトランジスタQ24とMOSトランジスタQ25とがON状態となる。
MOS transistors Q23, Q24, Q25, and Q26 are in an ON state (a state where the impedance between the drain and the source is low) when the gate voltage is high with respect to the source, and when the voltage is 0 V and a negative voltage with respect to the source. The characteristics of the OFF state (the state where the impedance between the drain and the source is high) are shown. The voltage applied via the
このようにして、端子25と端子26に印加されたベースバンド信号は、ダブルバランスミキサ動作で、端子27と端子28から、図9に示したようなスペクトラムの無線周波のバランス信号48に変換されて出力される。このようなミキサは、直流電流が流れていないことから、パッシブ型ミキサと呼ばれている。パッシブ型ミキサは、電源電圧に依存しない。したがって、ミキサ7を通過する信号は電源電圧の変動の影響を受けない。
In this manner, the baseband signals applied to the
ミキサ7からの無線周波のバランス信号48は、パワーアンプ8で電力増幅される。その後さらに、バンドパスフィルタ9で帯域外の不要信号が抑圧され、送信信号として送信アンテナ11に送出される。図6の回路は、パワーアンプ8およびバンドパスフィルタ9の機能を実現している。図6の回路において、入力信号48は端子32、33に入力され、バランス入力―アンバランス出力のアンプ35を介し、MOSトランジスタQ27に入力され、MOSトランジスタQ27で増幅される。MOSトランジスタQ27のドレインのインダクタンスL1、およびドレインの寄生容量C7により、同調型バンドパスフィルタを形成し、信号の不要成分を減衰させる。増幅された信号は、コンデンサC5を介して送信アンテナ11に供給される。電流源37、MOSトランジスタ28、および抵抗R15は、MOSトランジスタQ27のバイアスを与える。
The radio
以上説明したように、本実施の形態に係る無線送信機によれば、カプセル型内視鏡の無線送信部1として、電源電圧の変動に影響せず、消費電力が少なく、超小型で、かつ、有害物質が含まれないものを実現することが可能となる。 As described above, according to the wireless transmitter according to the present embodiment, as the wireless transmission unit 1 of the capsule endoscope, the power transmission voltage is not affected, the power consumption is small, the size is small, and It becomes possible to realize a product that does not contain harmful substances.
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、種々の変形実施が可能である。
例えば、上記実施の形態では、CCD2により撮影された画像情報を生体情報を示す信号として無線送信部1に入力するようにしたが、画像情報以外の何らかの生体情報を入力するようにしたものであっても良い。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation implementation is possible.
For example, in the above embodiment, image information captured by the CCD 2 is input to the wireless transmission unit 1 as a signal indicating biological information, but some biological information other than the image information is input. May be.
1…無線送信部、2…CCD、3…ベースバンド回路、4…コンパレータ、5…ローパスフィルタ、6…ゲインコントロール回路、7…ミキサ、8…パワーアンプ、9…バンドパスフィルタ、10…発振器、11…送信アンテナ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wireless transmission part, 2 ... CCD, 3 ... Baseband circuit, 4 ... Comparator, 5 ... Low pass filter, 6 ... Gain control circuit, 7 ... Mixer, 8 ... Power amplifier, 9 ... Band pass filter, 10 ... Oscillator, 11: Transmitting antenna.
Claims (6)
0(V)と所定の電源電圧Vddの範囲内で動作し、入力信号を0(V)と前記所定の電源電圧Vddの値を取る矩形波状のバランス信号に整形して出力するコンパレータと、
前記コンパレータからの出力信号に含まれる第3次高調波以上の成分を減衰させて正弦波状のバランス信号を出力するローパスフィルタと、
直流電流を流さないCMOSスイッチ機能を用いた回路からなり、前記正弦波状の信号と発振周波数信号とを混合して無線周波のバランス信号を出力するミキサ回路と
を備え、
前記コンパレータは、
前記入力信号の振幅を減衰させて振幅の最適化を行うと共に所定の直流電圧を与える減衰回路と、
前記コンパレータの基準電圧を生成する基準電圧生成回路と、
入力信号を増幅する2段構成のアンプ回路と、
前記2段構成のアンプ回路に流れる電流を規定する電流規定回路と、
前記2段構成のアンプ回路からのそれぞれの出力を合成して増幅する合成回路と、
前記合成回路からの出力信号を前記2段構成のアンプ回路に帰還させる帰還回路と、
前記合成回路からの出力信号を前記矩形波状のバランス信号に波形整形して出力する整形回路と
を有する
ことを特徴とする無線送信機。 A wireless transmitter that is used as a wireless transmission unit of a capsule endoscope and receives a signal indicating biological information converted into phase information as an input signal,
0 a comparator operating within predetermined power supply voltage Vdd, and outputs the shaped into a rectangular wave of balance signal which takes the value of the input signal and 0 (V) wherein the predetermined power source voltage Vdd and (V),
A low-pass filter for attenuating a component higher than the third harmonic contained in the output signal from the comparator and outputting a sine-wave-like balance signal;
A circuit using a CMOS switch function that does not pass a direct current, and a mixer circuit that mixes the sinusoidal signal and the oscillation frequency signal to output a radio frequency balance signal , and
The comparator is
An attenuation circuit that attenuates the amplitude of the input signal to optimize the amplitude and provides a predetermined DC voltage;
A reference voltage generation circuit for generating a reference voltage of the comparator;
A two-stage amplifier circuit for amplifying an input signal;
A current regulating circuit for regulating a current flowing through the amplifier circuit having the two-stage configuration;
A synthesis circuit for synthesizing and amplifying respective outputs from the two-stage amplifier circuit;
A feedback circuit that feeds back an output signal from the synthesis circuit to the two-stage amplifier circuit;
A shaping circuit for shaping the output signal from the synthesis circuit into the rectangular wave-shaped balance signal and outputting it;
Radio transmitter, characterized in that it comprises a.
前記パワーアンプの出力信号から不要周波数帯域の信号を除去するバンドパスフィルタと
をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の無線送信機。 A power amplifier that converts and amplifies the radio frequency balance signal from the mixer circuit into an unbalanced signal;
The wireless transmitter according to claim 1, further comprising: a band-pass filter that removes an unnecessary frequency band signal from the output signal of the power amplifier.
第1ないし第4のMOSトランジスタからなる第1のアンプと、
第5ないし第9のMOSトランジスタからなる第2のアンプとで構成されている
ことを特徴とする請求項1または2に記載の無線送信機。 The two-stage amplifier circuit is:
A first amplifier comprising first to fourth MOS transistors;
3. The radio transmitter according to claim 1 , comprising a second amplifier composed of fifth to ninth MOS transistors .
RCフィルタの構成で、第3次高調波成分を減衰させる第1のフィルタ回路と、
RCフィルタの構成で、第5次高調波以上の成分を減衰させる第2のフィルタ回路と
を有することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の無線送信機。 The low-pass filter is
A first filter circuit for attenuating the third harmonic component in the configuration of the RC filter;
In construction of the RC filter, a radio transmitter according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a second filter circuit for attenuating the 5th harmonic or more components.
バランス信号が入力される一対の入力端子と、
ソース端子同士が相互接続された第1および第2のMOSトランジスタと、
一端が前記第1および第2のMOSトランジスタのソース端子に接続されると共に他端が前記一対の入力端子の一方に接続された第1のコンデンサと、
ソース端子同士が相互接続された第3および第4のMOSトランジスタと、
一端が前記第3および第4のMOSトランジスタのソース端子に接続されると共に他端が前記一対の入力端子の他方に接続された第2のコンデンサと、
前記第1ないし第4のMOSトランジスタのゲート端子に発振周波数信号を入力する他の一対の入力端子と、
前記第1ないし第4のMOSトランジスタのソース端子およびドレイン端子にバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加端子と
を有し、パッシブ型ミキサの構成とされている
することを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の無線送信機。 The mixer circuit is
A pair of input terminals to which a balance signal is input;
First and second MOS transistors whose source terminals are interconnected;
A first capacitor having one end connected to the source terminals of the first and second MOS transistors and the other end connected to one of the pair of input terminals;
A third MOS transistor and a fourth MOS transistor whose source terminals are interconnected;
A second capacitor having one end connected to the source terminals of the third and fourth MOS transistors and the other end connected to the other of the pair of input terminals;
A pair of other input terminals for inputting an oscillation frequency signal to the gate terminals of the first to fourth MOS transistors;
5. A passive mixer having a bias voltage application terminal for applying a bias voltage to a source terminal and a drain terminal of each of the first to fourth MOS transistors. The wireless transmitter according to any one of the above.
ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の無線送信機。 The wireless transmitter according to any one of claims 1 to 5, wherein the wireless transmitter is formed by a CMOS process.
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