JPH06188773A - 適応電流ドレインを有する無線受信機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 強い信号の環境下において、広いダイナミッ
クレンジを確保しつつ電流ドレインを低減する。 【構成】 無線受信機（１００）は、受信信号を受信
し、能動段（２０、３０、４４、４５及び６０）と受動
段（１５、２５、４２及び５５）を通して受信経路に沿
ってそれを処理する。少なくとも一つの前記能動段は、
該段の電流ドレインを制御するため電流制御回路（４０
０）を有している。無線受信機（１００）は、また、前
記受信信号の強度に比例したＲＳＳＩ信号（８１）を出
力する。前記能動段は、強い信号環境下で電流ドレイン
を低減するため、前記ＲＳＳＩ信号８１に応答する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、通信用無線受信機の分
野に関し、特にバッテリセービング機能を有する無線受
信機の分野に関する。

【０００２】

【従来の技術】無線受信機では、受信信号は、しばしば
受信機経路に沿って様々な受動及び能動段（Ｓｔａｇｅ
ｓ：回路段を意味する）を経て処理が行われる。一つの
段で処理された受信信号は、続く他の受動あるいは能動
段へさらなる処理のため供給される。一般的に、受動段
は、受動ＲＦおよびＩＦフィルタ段、能動段は、前置増
幅器、増幅器およびミキサ段を含む。

【０００３】無線受信機を設計するにあたり、非常に重
要なパラメータの一つは、その電流ドレイン特性であ
る。無線受信機の電流ドレインは（ｄｒａｉｎ：電流の
流れを意味する）、できる限り低減することが理想であ
る。無線受信機の電流ドレインによって、電池の寿命は
極めて大きな影響を受ける。そして、電流ドレインの低
減は、受信機の使用可能時間を延長することになる。

【０００４】今日の近代的なシステムにおいては、大部
分の割合の無線受信機は、強い信号（ｓｔｒｏｎｇ ｓ
ｉｇｎａｌ：高い電界強度レベルの信号を意味する）が
存在する環境で使用されている。通常の受信機では、そ
の電流節約機構が、受信信号の存在または不存在にかか
わらず使用されている。しかし、従来の無線受信機にお
いては、受信感度が重要でない強い信号が存在する環境
下でさえも、高い受信感度を保つためにいくらかの受信
機電流が流れる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、強い受
信信号の環境下では、無線受信機は他の不都合を被る。
強い受信信号が、増幅および処理されたとき、いくつか
の能動段は飽和状態となる恐れがある。その能動段の飽
和が引き起こした非線形性によって、相互変調（ＩＭ）
歪みが増大し、また他の望ましくない結果を生じ、無線
受信機のダイナミックレンジを制限する。

【０００６】強い信号に関連する問題を最小にするため
のより一般的な試みとしては、自動利得制御（ＡＧＣ）
を用いる方法が考えられる。そこでは、受信信号強度指
示器（ＲＳＳＩ）の出力信号に応答して、能動段の利得
が減少される。一つの構成例として、前置増幅器段の出
力の振幅を一定に保つようにＲＳＳＩ信号にＡＧＣ回路
を応答させる。他の構成例としては、受信信号の強度が
増加するに従い、前置増幅の段の利得を減少させる。し
かしながら、受信機の電流ドレインを低減するためにＲ
ＳＳＩ信号を用いるアプローチは従来なかった。従っ
て、強い信号の環境下において、電流ドレインを低減で
きる能力を有し、かつ広いダイナミックレンジを有する
無線受信機が必要である。

【０００７】本発明の目的は、前述の従来例の装置にお
ける問題点に鑑み、無線受信機において、強い信号の環
境下において、広いダイナミックレンジを確保しつつ電
流ドレインを低減することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するため、本発明によれば、受信信号を受信するため
の複数の手段を備えた無線受信機が提供される。該無線
受信機は、制御信号に応答して電流ドレインを制御する
手段を有する能動段を少なくとも一つ具備し、さらに受
信信号の強度に比例した制御信号を出力するＲＳＳＩ回
路を具備する。上記構成においては、前記能動段は、強
い信号が存在する環境下で電流ドレインを低減するため
前記制御信号に応答する。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につき
説明する。図１を参照すると、２ウエイ無線受信機で使
用されるダブルコンバージョンＦＭ無線受信機１００の
ブロック図が示されている。ダブルコンバージョンＦＭ
無線受信機は、その技術分野では良く知られているが、
無線受信機１００の各回路やその動作について簡単に示
す。よく知られているように、無線受信機１００は、移
動通信用無線機や固定基地局のような他の通信装置から
送信された通信信号を受信するのに適した周波数で動作
するように周波数同調できる。初めに、その通信信号
は、良く知られた受動フィルタから成る第１フィルタ段
１５へ受信信号を供給するアンテナ１０によって受信さ
れる。第１フィルタ段１５は、２極フィルタであり、初
期的な受信機選択度を規定している。第１フィルタ段１
５は、受信信号に比例したＲＦ−ＩＮ信号１７を出力
し、それは能動ＲＦ増幅器段２０へ供給される。そし
て、その能動ＲＦ増幅器段２０によって、受信信号に比
例したＲＦ−ＯＵＴ信号１９が生成される。そのＲＦ−
ＯＵＴ信号１９は、第２フィルタ段２５へ入力される。
該第２フィルタ段は、良く知られた３極受動フィルタ段
から成り、付加的な受信機選択度を提供する。第１ミキ
サ段３０は、第１ＩＦ周波数で第１ＩＦ信号４１を出力
する。第１ＩＦ周波数は、第２フィルタ段２５の出力と
無線受信機周波数に相当する周波数を有する第１ＬＯ信
号３１とをミキシングすることにより生成される。この
第１ＬＯ信号３１は、第１局部発振器（ＬＯ）注入段４
０の出力から第１ミキサ段３０へ注入される。前記第１
局部発振器（ＬＯ）注入段４０は、第１局部発振器源３
５と第１局部発振器バッファ段３７を含む。第１局部発
振器源３５は、水晶をベースとしたチャネル要素のよう
な任意の良く知られた発振器源から成る。或いは、第１
局部発振器源３５は、プログラマブルな位相同期ループ
（ｐｈａｓｅ ｌｏｃｋｅｄ ｌｏｏｐ）周波数シンセ
サイザの電圧制御発振器によっても供給できる。第１局
部発振器バッファ段３７も良く知られており、第１ミキ
サ段３０から第１ＬＯ源３５をバッファリングしてい
る。

【００１０】第１ミキサ段３０の出力は、第１ＩＦフィ
ルタ４２に結合されている。本実施例の第１ＩＦフィル
タ４２は良く知られた水晶フィルタのような受動帯域通
過フィルタから成り、その中心周波数は第１中間周波数
（第１ＩＦ周波数）に設定されている。第１ＩＦフィル
タ４２は、受信信号を処理しかつ増幅するために、第１
ＩＦ増幅器段４４に結合されている。第２ミキサ４５
は、第１ＩＦ増幅器段４４の出力と、第２ＬＯ注入信号
４６とをミキシングすることにより、第２ＩＦ信号５１
を生成する。第２ＬＯ信号４６は、第１ＬＯ信号３１と
同様の方法で、第２ＬＯ注入段５０によって供給され
る。第２ＬＯ注入段５０は、第２ＬＯ源５２と第２バッ
ファ段５４を含む。第２ＩＦ信号５１は、第２中間周波
数に中心を設定するのに適した受動帯域通過セラミック
フィルタであることが望ましい第２ＩＦフィルタ５５に
供給される。第２ＩＦフィルタ５５の出力は、第２ＩＦ
増幅器段６０によって増幅される。その増幅された受信
信号は、引き続き良く知られたリミッタ６５によって振
幅制限される。そのリミッタ６５の出力は、復調器７０
に入力され、そこで送信メッセージを含む変調信号を再
生する。復調された信号は、オーディオ電力増幅器７５
によって増幅された後、送信メッセージを聞き取れるよ
うにするスピーカ８５ヘ入力される。上記の説明による
と、受信機１００は、受信信号を処理（即ち、ろ波、増
幅およびミキシング）するために、複数の能動段（即
ち、増幅器段およびミキサ段）や複数の受動段（即ち、
フィルタ段）を含んでいる。本実施例におけるフィルタ
は、受動段として記載されているが、フィルタは能動段
で構成することも可能なことが理解できる。

【００１１】次に図２を参照すると、第２ＩＦ増幅器６
０のブロック図が示されている。第２ＩＦ増幅器６０
は、２段に渡りカスケード接続された増幅器６１を含ん
でいる。各々の増幅器の出力はＲＦ検出器６２に接続さ
れ、そこで各々の検出器は、それぞれの段において、受
信信号の強さを示すＤＣ信号を出力する。検出器６２
は、良く知られた温度補償全波整流器のように、任意の
適切ＲＦ検出器でよい。２つの整流器６２の出力は、加
算器（ｓｕｍｍｅｒ）６３によって加算され、該加算器
の出力６４は、第２ＩＦ信号の強さに比例したＤＣ信号
となる。

【００１２】次に図３を参照すると、リミッタ６５のブ
ロック図が示されている。リミッタ６５は、３つのカス
ケード接続されたリミッティング段６６を含んでいる。
各リミッティング段６６の出力は、図２で示したＲＦ検
出器６２と同様のＲＦ検出器６７に接続されている。検
出器６７の各ＤＣ出力は、加算器（ｓｕｍｍｅｒ）６８
によって加算され、該加算器は、第２ＩＦ信号５１の強
さに比例したＤＣ出力６９を提供する。

【００１３】再度、図１を参照すると、ＤＣ出力６４と
６９は、加算器（ｓｕｍｍｅｒ）８０に接続され、該加
算器８０は、受信信号強度指示器（ＲＳＳＩ）信号８１
を出力する。ＲＳＳＩ信号８１は、受信信号強度に比例
した制御信号である。従って、受信信号強度が増大する
に従い、ＲＳＳＩ信号８１は大きくなり、受信信号強度
が減少するに従い、ＲＳＳＩ信号８１は小さくなる。増
幅器あるいはリミッティング段の各段が飽和した場合、
その飽和した段に対応するＲＦ検出器は、最大のＤＣ電
圧を出力し、その段に続く段は、引き続いて（ｉｎ ｔ
ａｎｄｅｍ）追加のＤＣ電圧を出力する。各段は、その
入力信号に比例したＤＣ電圧を加えていくことになり、
従ってＲＳＳＩ信号８１のダイナミックレンジはかなり
広くなる。制御器９０は、ＲＳＳＩ信号８１を受信し、
これを無線受信機の他の機能を制御するための制御信号
として処理をする。制御器９０は、良く知られたマイク
ロプロセッサによる制御器であり、該制御器は、無線受
信機１００の全ての動作を制御するための命令を実行す
るために予めプログラムされている。

【００１４】本発明によると、強い信号の環境下では、
受信機の能動段の少なくとも一つは、ＲＳＳＩ信号８１
に応答し、強い信号環境下で受信機総合の電流ドレイン
を低減するように、これらの回路段の電流ドレインを制
御する。図１に示した実施例では、ＬＯ注入段４０およ
び５０のうち一つあるいは両方の電流ドレインが、ＲＳ
ＳＩ信号に応答して制御される。

【００１５】アナログＦＭ無線受信機では、雑音および
歪みに対する信号比（Ｓ／（Ｎ＋Ｄ）：ＳＩＮＡＤ比）
は、受信機特性の評価尺度である。通常、１２ｄＢＳＩ
ＮＡＤ比は、受信を識別できる最小の受信信号強度レベ
ルを示す一般に認められている評価尺度である。典型的
な無線受信機は、およそ−１２０ｄＢｍの強度レベルで
１２ｄＢＳＩＮＡＤを与えるように、仕様化されてい
る。しかし、ほとんどの動作状態では、無線受信機は２
４ｄＢを越えるＳＩＮＡＤ値で動作している。これは、
無線受信機は、ほとんどの時間、十分強い信号の環境下
で動作しているからである。１７ｄＢより大きいＳＩＮ
ＡＤ値では、無線受信機の復調信号の品質に、認識でき
るほどの差はないということが良く知られている。よっ
て、本発明は、強い信号の環境下ではＬＯ信号の注入レ
ベルを低くすることにより、許容可能でかつ予め設定し
たＳＩＮＡＤ値に維持するようにして、受信機の電流ド
レインを低減することを意図している。従って、制御器
９０は、ＲＳＳＩ信号８１をモニタし、受信信号強度が
予め設定した値を越えたとき、ＬＯ信号のレベルを適応
的に減少させる。予め設定した信号強度レベルは、無線
受信機１００に対して所望のＳＩＮＡＤ応答、例えば１
７ｄＢのＳＩＮＡＤ比、を与えるレベルに相当する。Ｌ
Ｏの注入経路において、第１および第２ＬＯバッファ３
７、５４のうち一つか或いは両方の電流ドレインを制御
線９２と９４を介して制御することにより、ＬＯ信号レ
ベルは制御される。また、制御器９０から伸ばされて描
かれている点線で表されるように、他の能動段へ流れて
いる電流ドレインもまたＲＳＳＩ信号８１に基づいて制
御できると考えられる。これらの点線は、第１ＩＦ増幅
器４４とミキサ４５の各能動段の両方あるいはどちらか
一方の電流ドレインを制御することを例示している。受
信信号レベルが予め設定したレベルを越えた場合、つま
り強い信号の環境が存在するとき、第１および／または
第２ＬＯの注入段４０、５０の電流ドレインは、それら
に供給されている電源電圧を低くするような方法等によ
って低減される。ＬＯバッファ電流ドレインの低減は、
ミキサ３０および４５へ供給するＬＯ注入をも減少させ
るが、一方、同時に受信機総合の電流ドレインも減少さ
せる。制御器９０は、本発明のフィードバック構成によ
って生ずるヒステリシス効果を扱う良く知られた方法で
適切にプログラムできると考えられる。

【００１６】図４を参照すると、能動段へ供給される電
流を制御するための例示的な電流制御回路４００が示さ
れている。本回路４００は、ＬＯ注入段４０或いは５０
へ電圧制御信号９２と９４（図１参照）を供給するた
め、制御器９０に組み込むことができる。さらに、この
発明は、ＬＯ注入段４０や５０以外の能動段の電流ドレ
インを制御することも考えているため、点線の制御線が
第２ミキサ４５或いは第１ＩＦ増幅器４４のような能動
段へ、伸ばされるように図１に示されている。回路４０
０は、良く知られた集積技術によって、これらの能動段
へ組み込むことができる。例えば、ＬＯ注入段４０およ
び５０の電流ドレインを調節するため、回路バッファを
ＬＯバッファ段３７および５４の内部に組み込むことも
できよう。制御回路４００は、本発明の原理を実施する
のに適していると考えられる他の多くの電流制御回路の
うち１つの回路で、構成されることに注目すべきであ
る。基本的に、このような電流制御回路は、能動段へ供
給される電源電圧Ｂ＋のレベルを変更することにより、
電流の流れを制御している。回路４００は、アナログ−
デジタル変換器３１０を含んでいる。この変換器３１０
は、ＲＳＳＩ信号８１に対応するデジタルビットパター
ンを、デジタルマルチプレクサ３２０へ供給する。この
デジタルマルチプレクサ３２０の出力は、複数の抵抗３
２２から成る抵抗列（ｒｅｓｉｓｔｏｒ ｂａｎｋ）へ
接続される。これらの抵抗３２２は、それぞれトランジ
スタ３２４のバイアス点を設定するためにそれらのベー
スに接続される。各トランジスタ３２４のコレクタは、
ＬＯバッファ段の電源電圧Ｂ＋へ接続されており、各ト
ランジスタ３２４のエミッタはグランド（アースを意味
する）に接続されている。ＲＳＳＩ信号８１から生成さ
れたビットパターンに依存して、マルチプレクサ３２０
の複数の出力のうち唯一つの出力が、その出力に対応し
て接続されたトランジスタ３２４を、抵抗３２２のうち
１つを通してバイアスするよう設定される。抵抗の値は
選択され、これらの抵抗によって、ＲＳＳＩ信号８１の
レベルが大きくなればＬＯバッファ段へ供給される電源
電圧Ｂ＋が低くなるように、トランジスタ３２４のバイ
アス点の設定が調整される。電源電圧が低くなると、結
果的に能動段へ供給される電流の減少へつながる。従っ
て、信号強度レベルが増大すると、能動段によって流さ
れる電流も減少する。

【００１７】

【発明の効果】以上示したように、本発明によれば、受
信機電流ドレイン特性を向上するために、強い信号環境
を利用している。受信信号環境を考慮していない従来技
術の電流低減機構に対して、本発明では、強い信号環境
を利用し、無線受信機の性能を劣化させることなく、無
線受信段、例えばＬＯ注入段など、によって流される電
流を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる無線受信機のブロック図であ
る。

【図２】図１に示した無線受信機で使用する第２ＩＦ増
幅器段のブロック図である。

【図３】図１に示した無線受信機のリミッタ段のブロッ
ク図である。

【図４】図１に示した無線受信機の能動段へ供給する電
流を制御する例示的な実施例の電気回路図である。

【符号の説明】

１０ アンテナ １５ 第１フィルタ段 １７ ＲＦ−ＩＮ信号 １９ ＲＦ−ＯＵＴ信号 ２０ 能動ＲＦ増幅器段 ２５ 第２フィルタ段 ３０ 第１ミキサ段 ３１ 第１ＬＯ（局部発振器）信号 ３５ 第１ＬＯ源 ３７ 第１ＬＯバッファ段 ４０ 第１ＬＯ注入段 ４１ 第１ＩＦ信号 ４２ 第１ＩＦフィルタ ４４ 第１ＩＦ増幅器段 ４５ 第２ミキサ段 ４６ 第２ＬＯ信号 ５０ 第２ＬＯ注入段 ５１ 第２ＩＦ信号 ５２ 第２ＬＯ源 ５４ 第２ＬＯバッファ段 ５５ 第２ＩＦフィルタ ６０ 第２ＩＦ増幅器段 ６１ 増幅器 ６２ 検出器 ６３ 加算器 ６４ ＤＣ出力 ６５ リミッタ ６６ リミッティング段 ６７ 検出器 ６８ 加算器 ６９ ＤＣ出力 ７０ 復調器 ７５ オーディオ電力増幅器 ８０ 加算器 ８１ ＲＳＳＩ信号 ８５ スピーカ ９０ 制御器 ９２ 電圧制御信号 ９４ 電圧制御信号 １００ 無線受信機 ３１０ Ａ／Ｄ変換器 ３２０ デジタルマルチプレクサ ３２２ 抵抗 ３２４ トランジスタ ４００ 電流制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブランコ・アバニク アメリカ合衆国フロリダ州33124、コーラ ル・ゲイブルズ、ピー・オー・ボックス 8433 (72)発明者 ピーター・ジェイ・イェイ アメリカ合衆国フロリダ州33351、サンラ イズ、ノースウエスト・フィフティスリ ー・ストリート 9519 (72)発明者 ジェロンチョ・オー・タン アメリカ合衆国フロリダ州33323、サンラ イズ、ノースウエスト・ワンハンドレッド トウェンティナイン・ウェイ 1445

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 受信信号を受信するための手段と、 前記受信信号を処理するための少なくとも１つの能動段
   と、 前記少なくとも１つの能動段の電流ドレインを制御する
   ための電流制御手段と、 前記受信信号の強度に比例した制御信号を出力し、前記
   能動段の電流ドレインを制御するために、前記電流制御
   手段がこの前記制御信号に応答するようにした受信信号
   強度指示器と、 を具備することを特徴とする無線受信機。
2. 【請求項２】 前記電流制御手段は、前記受信信号の強
   度に応答し、前記受信信号の強度が予め設定したレベル
   を越えたときに前記能動段の電流ドレインを減少させる
   ことを特徴とする請求項１記載の無線受信機。
3. 【請求項３】 前記能動段はＬＯ注入段を含むことを特
   徴とする請求項１記載の無線受信機。
4. 【請求項４】 前記ＬＯ注入段はバッファ段を含むこ
   と、及び、前記バッファ段は、前記受信信号の強度に応
   答し、前記電流ドレインを制御することを特徴とする請
   求項３記載の無線受信機。
5. 【請求項５】 前記能動段の電流ドレインは、電源電圧
   （ｓｕｐｐｌｙ ｖｏｌｔａｇｅ）を制御することによ
   り制御されることを特徴とする請求項１記載の無線受信
   機。
6. 【請求項６】 複数の回路段を有する無線受信機の電流
   ドレインを低減する方法であって、 （ａ）受信信号を受信する段階、 （ｂ）前記受信信号の信号強度を決定する段階、およ
   び、 （ｃ）前記信号強度が予め設定したレベルを越えたとき
   に、供給される電流を低減するため前記無線受信機の選
   択された回路段の電流ドレインを制御する段階、 を具備することを特徴とする電流ドレイン低減方法。
7. 【請求項７】 前記選択された回路段は、ＬＯ注入バッ
   ファ段を含むことを特徴とする請求項６記載の方法。
8. 【請求項８】 受信信号を受信するための手段と、 局部発振器信号を出力する少なくとも一つの局部発振器
   段と、 受信信号強度に比例した制御信号を出力し、前記局部発
   振器信号を制御するために、前記局部発振器段がこの制
   御信号に応答するようにした受信信号強度指示器と、 を具備することを特徴とする無線受信機。
9. 【請求項９】 前記局部発振器段はバッファ段を含むこ
   と、及び、前記バッファ段は、前記制御信号に応答し
   て、前記局部発振器信号を制御することを特徴とする請
   求項８記載の無線受信機。
10. 【請求項１０】 前記バッファ段は電源電圧によって給
    電され、さらに前記制御信号は、前記電源電圧によって
    供給される電流を制御することを特徴とする請求項９記
    載の無線受信機。