JPH04340803A - 受信機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、携帯電話、自動車電話
、ページャ等の移動通信システムに用いられる受信機に
関する。

【０００３】

【従来の技術】近年、携帯電話、自動車電話、ページャ
等に代表される移動通信システムにおいては移動端末の
小形化・軽量化が進んでいる。これに伴って、携帯型受
信機に実装される回路部品に対しても小形化が要求され
るようになってきており、実装部品の小形化、高密度実
装技術などの研究開発が進められている。

【０００４】また、昨今においては、受信端末が多機能
化していくにつれて、１周波数だけではなく、複数の周
波数を受信できる機能、すなわち周波数シンセサイザ（
周波数可変）を備えた受信端末の需要が高まってする。 以下、図７〜図１０に基づいて従来における受信機につ
いて説明する。

【０００５】図７はシングルスーパーヘテロダイン受信
機の構成を示すブロック図である。同図において、アン
テナ７０１で受信された受信信号はイメージ抑圧用高周
波フィルタ７０２を通過後、高周波増幅器７０３によっ
て増幅され、ミキサ７０４にてローカル発振器７０５か
らの基準信号によって中間周波数に周波数変換される。 そして、周波数変換後はチャネル選択フィルタ７０６に
よって所望チャネルのみが取り出され、中間周波数増幅
器７０７によって増幅後、復調器７０８にて復調される
。

【０００６】このようなシングルスーパーヘテロダイン
方式の受信機では、上述の如く構成は簡単であるが、ロ
ーカル発振器７０５に周波数可変シンセサイザを使用す
る際には、中間周波数を少なくともシステム信号帯域の
２分の１より高く設定しなければならない。これを図２
に示した周波数帯域図を参照して説明する。いま、シス
テムの信号帯域が符号２０２に示す帯域で、チャネル２
０３を受信する場合に、図７のローカル発振器７０５の
周波数が符号２０４に示す値に設定されていると、この
ローカル周波数２０４を基準とした対象位置にイメージ
応答２０６を生じる。このイメージ応答２０６は、自シ
ステム内であるので、フィルタで除去することができな
い。これを解決するためには、イメージ応答２０６が自
システムの外側となれば良く、図３に示すように、ロー
カル周波数３０９をシステムの信号帯域の中心周波数よ
りも低い周波数とすれば良い。即ち、中間周波数３１２
をシステム信号帯域の２分の１よりも高く設定すればイ
メージ応答３１１を他システム３０８に追いやることが
できる。

【０００７】ところが、中間周波数を高く設定すると、
図７に示すチャネル選択フィルタ７０６、および復調器
７０８の実現性に問題があること、もしくは取り吸う周
波数が高いために信号処理系の消費電力が増加し、電池
寿命に制約のある小形受信機の構成には現実的でないと
いう問題が生じる。

【０００８】そこで、これを解決するため、イメージ抑
圧用フィルタ７０２を可変フィルタとし、受信周波数に
応じて通過帯域を変更する方法が考えらるが、可変のイ
メージ抑圧用フィルタは小形化が困難であり実用的では
ない。

【０００９】また、第２の従来例として図８に示すダブ
ルスーパーヘテロダイン方式の受信機がある。

【００１０】同図において、アンテナ８０１より受信さ
れた信号はイメージ抑圧用フィルタ８０２、高周波増幅
器８０３を通過後、シンセサイザ８０５からの基準信号
によってミキサ８０４にて第１中間周波数に周波数変換
される。ここで第１中間周波数は、イメージ抑圧用フィ
ルタ８０２を可変フィルタとしないために、前述したよ
うにシステム帯域の少なくとも２分の１よりも高く設定
する必要がある。そして、第１中間周波数信号はイメー
ジフィルタ８０６を通過後、ローカル発振器８０８によ
る基準信号によって、ミキサ８０７にて第２中間周波数
に周波数変換され、チャネル選択フィルタ８０９、増幅
器８１０を通過して復調器８１１に供給され復調される
。

【００１１】このようなダブルスーパーヘテロダイン方
式の受信機では、２段階で周波数を変換するので、第１
中間周波数を高くでき、ミキサ８０４に基準信号を与え
るローカル発振器としてシンセサイザ８０５を使用した
場合においてもイメージ抑圧用フィルタ８０２を可変と
する必要はない。

【００１２】ところが、初段のイメージ抑圧用のフィル
タ８０２は通常誘電体フィルタ、ＳＡＷフィルタ等が使
用され、第１中間周波数のイメージ抑圧用フィルタ８０
６は水晶フィルタ等が使用され、また、チャネル選択用
フィルタ８０９はセラミックフィルタ等が使用されるの
で、合計３個の受動フィルタが必要となってしまい、部
品点数の削減、コストダウン、小形化という点で問題が
ある。

【００１３】また、このダブルスーパーヘテロダイン受
信機では、シンセサイザ８０５を第１中間周波数から第
２中間周波数への周波数変換用に使用する為には前述の
シングルスーパーヘテロダイン方式と同じ理由でイメー
ジ抑圧用フィルタ８０６を周波数可変フィルタとする必
要があるため、受信機の小形化という点で問題がある。 更に、シンセサイザ８０５が高周波段にあるので、多く
の消費電流を必要としていた。

【００１４】そこで、受信機の小形化を実現することが
できる従来の受信方式としてダイレクトコンバージョン
方式が知られている。ダイレクトコンバージョン受信方
式は受信した高周波信号をこれと同じ周波数を持つロー
カル発振信号によってミキシングし、直接ベースバンド
に周波数変換して検波を行う受信方式である。

【００１５】図９はダイレクトコンバージョン受信機の
例を示す構成図である。同図において、アンテナ９０１
より受信された受信信号は高周波フィルタ９０２を通過
後、高周波増幅器９０３で増幅され、２チャネルに分け
られ、ミキサ９０５，９０６において、ローカル発振器
９１６からの、所望信号の中心周波数とほぼ同じ周波数
を持つ基準信号とミキシングされる。

【００１６】このローカル発振器９１６は、ミキサ９０
６に接続されるとともに、９０°移相器９０４を介して
ミキサ９０５に接続される。

【００１７】これによって、受信信号は各ミキサ９０５
，９０６によって９０°の位相関係にあるベースバンド
信号に変換され、ローパスフィルタ９０９，９１０（無
くても良い）、チャネル選択フィルタ９１１，９１２を
通過後、ベースバンドアンプ９１３，９１４によって増
幅され、Ｉ，Ｑチャネルの位相関係を検出する検波器９
１５によって検波される。尚、ミキサの後段のＡＣカッ
プリング９０７，９０８はミキサ９０５，９０６で生じ
た直流成分によってアンプ９０９，９１０が飽和するこ
とを防ぐため、直流成分除去の目的で挿入してあるもの
である。

【００１８】このようなダイレクトコンバージョン受信
方式は、受信信号を直接ベースバンドに周波数変換する
ため、中間周波数を持たず、原理的にイメージ応答が存
在しないことにより、スーパーヘテロダイン方式の高周
波段に通常使用されているイメージ除去用の急峻なフィ
ルタが不要であることや、ベースバンドのチャネル選択
用のフィルタがＬＳＩ化可能などの理由により近年のＬ
ＳＩの進歩とともに、受信機の小形化を実現できる受信
方式として注目されている。

【００１９】ところが、実際のダイレクトコンバージョ
ン受信機では、ミキサ９０５，９０６の高周波ポートと
ローカルポート間のアイソレーションが完全でないため
に、ローカル発振器９１６からの搬送波がＲＦ部にリー
クし、高周波アンプ９０３、高周波フィルタ９０２を伝
わってアンテナ９０１より空中に放射されるという欠点
がある。このリークは高周波回路の為の共通バイアス電
源線からも生じる。

【００２０】また、ダイレクトコンバージョン受信機で
は高周波段でのミキサが２個必要なために、スーパーヘ
テロダイン方式の高周波ミキサよりも消費電力が増える
という問題があること、さらに、この２個の高周波ミキ
サの振幅、位相の合わせ込みが困難であることなどの問
題点があった。

【００２１】このような問題点を解決するための受信方
式として、特開昭６１−１７１２０７号公報に記載され
ている受信機が提案されている。この受信機を図１０に
示す。この例では、アンテナ９５１から受信された信号
は、イメージ抑圧用フィルタ９５２、高周波増幅器９５
３通過後に、ミキサ９５４にて、基準信号９５５によっ
て、第１中間周波数に周波数変換される。その後、前述
のダイレクトコンバージョン受信方式と同様の処理を行
なうものである。この受信方式では従来のダイレクトコ
ンバージョン方式で問題となっていたローカル発振器の
リークの問題は解消され、高周波ミキサでの振幅、位相
合わせの必要もなく、また、高周波段でのミキサは１個
であるのでダイレクトコンバージョン方式よりも消費電
力が少なくて済むという利点がある。

【００２２】しかしながら、この受信機にあっては、ダ
イレクトコンバージョン方式よりは消費電力を低減させ
ることができるが、依然として高周波段にシンセサイザ
９５５が使用されているため、多くの消費電流を必要と
する。また、小形化の制約上電池を大きくすることがで
きず、電池寿命を長くすることができなかった。このた
め、長時間の使用には不向きであるという問題点があっ
た。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の受
信機にあっては、図７に示したシングルスーパーヘテロ
ダイン方式を採用すると、可変のイメージ抑圧用フィル
タ７０２を必要とするため、小形化が困難であった。

【００２４】また、図８に示したダブルスーパーヘテロ
ダイン方式を採用した場合には、３個の受動フィルタを
必要とするので小形化が困難であるばかりでなく、コス
トアップ、そして部品点数が増加する。また、高周波段
のローカル信号発振器としてシンセサイザ８０５を使用
した場合には、多くの消費電流を必要とし、小形の受信
機に採用するには不向きである。

【００２５】また、図１０に示したダイレクトコンバー
ジョン方式を用いる場合においても、シンセサイザ９５
５が高周波段に置かれるので多くの消費電流を必要とす
るので長時間の使用ができないという欠点があった。

【００２６】この発明はこのような従来の課題を解決す
るためになされたもので、その目的とするところは、小
形化、省コスト化、及び消費電力の低減を図ることので
きる受信機を提供することにある。

【００２７】［発明の構成］

【００２８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明は、受信信号のうち所定周波数帯内の信号を通
過させるフィルタと、固定周波数の基準信号を発振する
第１の基準信号発振器を有し、前記フィルタ通過後の受
信信号を第１の中間周波数に変換する周波数変換手段と
、前記第１の中間周波数に変換された受信信号と中心周
波数がほぼ等しく互いに位相の異なる複数の基準信号を
発振し、かつ周波数可変である第２の基準信号発振器を
有し、前記第１の中間周波数に変換された受信信号を複
数のベースバンド信号に変換する手段とを有することが
特徴である。

【００２９】

【作用】上述の如く構成すれば、受信周波数を固定ロー
カル発振器によって第１中間周波数に変換する。その後
、この中間周波数に変換された受信信号に対してシンセ
サイザによってダイレクトバージョンを行ない検波する
。従って、従来の受信機で必要であった高周波段でのシ
ンセサイザを低周波によるもので置き換えることができ
るようになる。このため、受信機の消費電力を低減させ
ることができる。

【００３０】また、第１中間周波数に変換した後、受動
フィルタを必要とせずにシンセサイザによってベースバ
ンド周波数に変換されるので、部品点数を削減すること
ができるようになり、装置の小形化が図れる。

【００３１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は本発明が適用された受信機の一実施
例を示す構成図である。

【００３２】図示のように、アンテナ１０１で受信され
た受信信号は、イメージ抑圧用フィルタ１０２を通過し
て所定帯域の信号が取出された後、高周波増幅器１０３
にて増幅され、ミキサ１０４に供給される。

【００３３】ミキサ１０４は、固定周波数の基準信号を
発振するローカル発振器１０５と接続されており、この
基準信号によって受信信号が第１中間周波数に変換され
る。そして、周波数変換された受信信号は２方向に分岐
されており、このうち一方はミキサ１０６に接続され、
他方はミキサ１０７に接続されている。

【００３４】また、ミキサ１０６には、シンセサイザ１
１８から出力された基準信号が９０°移相器１０８で９
０°移相された後の信号が与えられ、これによって、第
１中間周波数の受信信号がベースバンド周波数に変換さ
れる。また、ミキサ１０７にはシンセサイザ１１８から
出力された基準信号が直接与えられ、これによってベー
スバンド周波数に変換される。ここで、シンセサイザ１
１８は、出力する基準信号の周波数を受信帯域内の任意
の周波数に設定可能であり、第１中間周波数とほぼ等し
い周波数に設定される。

【００３５】こうして、ミキサ１０６，及び１０７から
は互いに９０°位相差をもつベースバンド信号が出力さ
れ、プリフィルタ１１１，１１２、チャネル選択フィル
タ１１３，１１４によって所望波が取り出された後、ベ
ースバンド増幅器１１５，１１６によって利得を得、復
調器１１７で復調される。なお、ＡＣカップル１０９，
１１０はミキサ１０６，１０７で生じる直流成分によっ
て後段のフィルタ１１１，１１２以降が飽和することを
防ぐためのものである。

【００３６】次に、イメージ抑圧用フィルタ１０２の特
性について説明する。いま、図４に示すように、自シス
テムの信号帯域４１４の中心周波数４１６に対してロー
カル発振周波数を４２１とし、中間周波数（信号帯域４
１４の２分の１よりも高い周波数）を４１７に示す周波
数に設定したとき、自システムの信号帯域４１４に対す
るイメージ信号は、４１９に示す周波数帯に存在するこ
とになる。したがって、イメージ抑圧用フィルタ１０２
はこの周波数帯４１９を除去すれば良く、これを除去す
るために必要な周波数特性は、図４の符号４２２に示す
如く、自システムの信号帯域４１４の上限周波数４２３
から、中間周波数４１７の少なくとも２倍だけ低い周波
数４２４において所定の減衰量を備えていれば良い。こ
のとき、イメージ抑圧用フィルタ１０２の減衰量は、通
常４０〜５０［ｄＢ］程度必要となる。

【００３７】また、上述した例では、ローカル発振器１
０５からの基準信号の周波数が自システムの信号帯域４
１４よりも低い周波数に設定される場合について述べた
が、これとは反対に、信号帯域４１４よりも高い周波数
に設定される場合には、イメージ抑圧用フィルタ１０２
の特性は信号帯域４１４の下限周波数から、中間周波数
の少なくとも２倍だけ高い周波数において所定の減衰量
を備えていれば良い。

【００３８】こうしてイメージ応答を除去することがで
きるのである。

【００３９】また、本実施例の受信機では、受信信号が
ミキサ１０４にて第１中間周波数に変換された後に、シ
ンセサイザ１１８からミキサ１０６，１０７に供給され
た基準信号によってベースバンド周波数への周波数変換
が行なわれる。このとき、９０°移相器１０８は、シン
セサイザ１１８から供給される周波数可変の基準信号に
対して、正確に位相を９０°変化させる必要がある。し
かし、ミキサ１０４の出力周波数が受信信号の帯域幅よ
り十分に高い場合には、受信信号帯域内での９０°移相
器の相対的な位相誤差は少なくなる。

【００４０】このような場合には、９０°位相器は例え
ば図５に示す如くの簡単な回路で構成することができる
。即ち、入力５０１に対して、Ｒ＝１／ωＣなる関係を
有する抵抗Ｒ，コンデンサＣを用い、それぞれ４５°の
位相差の出力５０２，５０７を得、その差を取ることに
より９０°移相された信号を得ることができる。例えば
、低速データ伝送受信用のｆｓｋ受信機であればこの構
成でも十分実用的である。

【００４１】図６は、シンセサイザ１１８，及び９０°
移相器１０８の具体的な構成例を示す説明図である。同
図において、ＲＯＭ６０４には、例えば入力角度データ
に対する正弦値が記録されており、何度ごとに記録する
かは実現したいＩＱバランスの仕様によって決定される
。ここでは、１°ごとに記録されている場合の動作につ
いて説明する。

【００４２】ＲＯＭ６０４には、０°から３５９°まで
１°づつのＳＩＮ値がデータとして記録されている。そ
して、クロック発振器６０８は、発生させたいＳＩＮ，
ＣＯＳの周波数の７２０倍の周波数でクロック信号を発
振する。その後、この信号は分周器６０９にて２分周さ
れ、ＳＩＮ用入力アドレスカウンタ６０１，及びＣＯＳ
用入力アドレスカウンタ６０３に供給される。ここで、
ｃｏｓθ＝ｓｉｎ（９０°−θ） なる関係があるので、ＣＯＳ用入力アドレスカウンタ６
０３では、９０°−θの角度計算が行なわれる。

【００４３】そして、ＳＩＮ用、ＣＯＳ用の入力アドレ
スカウンタ６０１，６０３は、それぞれ入力ＲＯＭ用の
角度データを出力する。また、各カウンタ６０１，６０
３の出力は切換スイッチ６０２を介して、ＲＯＭ６０４
に接続されており、切換スイッチ６０２はクロック発振
器６０８からの信号によって切換わるので、ＲＯＭ６０
４には、ＳＩＮ用角度データ、及びＣＯＳ用角度データ
が交互に供給されることになる。

【００４４】そして、ＲＯＭ６０４の出力は、クロック
発振器６０８の出力信号によって切換わる切換スイッチ
６０５に接続され、Ｄ／Ａコンバータ６０６，６０７を
介してＳＩＮ出力側、ＣＯＳ出力側へとデータが出力さ
れるようになっている。このような回路構成により、安
定したＳＩＮ波及びＣＯＳ波を得ることができ、結果と
して９０°位相の異なる基準信号が得られるのである。

【００４５】また、ここではＲＯＭ６０４に０°から３
５９°までのデータが書き込まれている例について説明
したが、各入力アドレスカウンタ６０１，６０３に一定
角度の加算、及び減算機能を持たせれば、ＲＯＭ６０４
の格納データを縮小することが可能となる。なお、この
例で示したＲＯＭ６０４では１°づつのＳＩＮ値を出力
する例について説明したが、受信機の仕様で要求される
ＩＱバランスにより、何度おきにＲＯＭデータを用意す
るかはその都度決めれば良い。

【００４６】このように構成された受信機において、い
ま図１０に示した従来の受信機と比較すると、例えば、
受信周波数が３［ＧＨｚ］で、第１中間周波数を１０［
ＭＨｚ］に設定すると、図１０に示したシンセサイザ９
５５の動作周波数は２．９９［ＧＨｚ］となる。これに
対して、図１に示す実施例の受信機では、シンセサイザ
１１８の動作周波数は１０［ＭＨｚ］で良い。

【００４７】すなわち、この構成によれば、チャネルを
選択するためのシンセサイザが、第１中間周波数に合わ
せられているため、従来の構成（図１０）の様に、高周
波段でチャネル選択用のシンセサイザを使用する構成に
比べて、シンセサイザの動作周波数が低いため、消費電
力を格段に減少させることが可能となる。これによって
、電池の長寿命化を図ることができる。

【００４８】また、ローカル発振器１０５から出力され
る基準信号の周波数は、図３で説明したように、中間周
波数３１２が全信号帯域の２分の１以上となるように設
定すればイメージ応答の影響を受けることはない。また
、この際、中間周波数が大きくなるが、ミキサ１０６，
１０７の前段にはフィルタがないので、特に問題は生じ
ない。従って、イメージ抑圧フィルタ１０２を可変フィ
ルタとする必要もなく、また、プリフィルタ１１１，１
１２、及びチャネル選択フィルタ１１３，１１４は、Ｌ
ＳＩ化できる程度に小形であるので、全体として小形、
軽量化を図ることができる。

【００４９】また、本実施例による受信機の構成では、
９０°位相差のあるＩ，Ｑ２チャネルのベースバンド信
号が得られるので、この情報をｐｓｋ、ｆｓｋ信号など
に対する同期検波、遅延検波など種々の検波方式の為に
有効に活用することができる。

【００５０】なお、以上の説明においては、第１中間周
波数でのミキサの数を２個のものに関して説明したが、
本発明はミキサの数が２個の場合にに限らず、４個、６
個あるいはそれ以上さらに増えた場合、つまり互いに位
相の異なるベースバンド信号を得ることを特徴とする復
調方式に対しても有効に活用できることは明らかである
。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、受信
周波数を固定ローカル発振器によって第１中間周波数に
変換し、その後、周波数可変のシンセサイザによってダ
イレクトコンバージョンを行ない検波している。このた
め、シンセサイザの動作周波数を低くすることができ、
従来受信機のシンセサイザと比較して消費電力を著しく
減少させることができる。

【００５２】また、従来におけるダブルスーパーヘテロ
ダイン方式に対して受動フィルタ等の部品の削減が可能
であり、小形化を図ることができる。

【００５３】更に、従来のダイレクトコンバージョン受
信機で問題となっていたローカル発振器不要放射の問題
も解決されるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用された受信機の一実施例を示す構
成図である。

【図２】ローカル周波数とイメージ応答との関係を示す
説明図である。

【図３】ローカル周波数とイメージ応答との関係を示す
説明図である。

【図４】イメージ抑圧用フィルタの特性条件を示す説明
図である。

【図５】９０°移相器の構成例を示す回路図である。

【図６】シンセサイザ、及び９０°移相器の構成例を示
す説明図である。

【図７】従来のシングルスーパーヘテロダイン方式が採
用された受信機の構成を示すブロック図である。

【図８】従来のダブルスーパーヘテロダイン方式が採用
された受信機の構成を示すブロック図である。

【図９】従来のダイレクトコンバージョン方式が採用さ
れた受信機の構成を示すブロック図である。

【図１０】従来のシングル−ダイレクトコンバ−ジョン
方式が採用された受信機の構成を示すブロック図である
。

【符号の説明】

１０１　　アンテナ １０２　　イメージ抑圧用フィルタ １０３　　高周波増幅器 １０４　　ミキサ １０５　　ローカル発振器 １０６，１０７　　ミキサ １０８　　９０°移相器 １１８　　シンセサイザ ６０１　　ＳＩＮ用入力アドレスカウンタ６０３　　Ｃ
ＯＳ用入力アドレスカウンタ６０４　　ＲＯＭ ６０８　　クロック発振器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　受信信号のうち所定周波数帯内の信号
   を通過させるフィルタと、固定周波数の基準信号を発振
   する第１の基準信号発振器を有し、前記フィルタ通過後
   の受信信号を第１の中間周波数に変換する周波数変換手
   段と、前記第１の中間周波数に変換された受信信号と中
   心周波数がほぼ等しく互いに位相の異なる複数の基準信
   号を発振し、かつ周波数可変である第２の基準信号発振
   器を有し、前記第１の中間周波数に変換された受信信号
   を複数のベースバンド信号に変換する手段と、を有する
   ことを特徴とする受信機。
2. 【請求項２】　　前記第２の中間周波数に変換された受
   信信号の中心周波数は、この受信信号の帯域幅の２分の
   １よりも高い請求項１記載の受信機。
3. 【請求項３】　　前記フィルタは、受信信号の上限周波
   数から前記第１の中間周波数に変換された受信信号にお
   ける中心周波数の２倍だけ低い周波数よりも低い周波数
   において減衰域を持つ請求項１、又は２記載の受信機。
4. 【請求項４】　　前記フィルタは、受信信号の下限周波
   数から前記第１の中間周波数に変換された受信信号にお
   ける中心周波数の２倍だけ高い周波数よりも高い周波数
   において減衰域を持つ請求項１、又は２記載の受信機。