JPH1070482A - 受信機 - Google Patents
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- Circuits Of Receivers In General (AREA)
Abstract
ド内に存在する強力な直接検波された振幅変調妨害信号
の影響を除くこと。 【解決手段】 ステージ間を交流結合でき、受信機の入
力バンド内に存在する強力な直接検波された振幅変調妨
害信号の影響を除くことができるように、直接検波され
た妨害波(FAMP )の周波数よりも高い中間周波数(F
if)を発生させる局部発振信号を使用して入力信号の周
波数をダウンコンバートするような集積受信機である。
周波数ダウンコンバータ(14、16、18、20)の
出力はフィルタ手段に結合される。このフィルタ手段の
出力はイコライザ(52)に印加される。フィルタ手段
は周波数応答が交流結合用コンデンサ(54、56)に
よってひずまされるような多相フィルタ(50)を含む
ことができる。フィルタ手段の出力をイコライザ(5
2)に印加することにより、フィルタ応答において交流
結合用コンデンサ(54、56)によって生じたほぼす
べてのひずみが除かれ、変調信号の検波および回復がで
きるような許容可能な信号を発生できる。
Description
びコードレス電話、ページングにおける特定の用途(こ
れらのみに限定されるものではない)および周波数アナ
ライザのような集積化受信機を必要とするその他の用途
を有する、集積化受信機に関する。
チャとしては、ゼロIF(ZIF)アーキテクチャがあ
り、このアーキテクチャでは受信した信号を2つの信号
路に分割し、それぞれのミキサーに加え、ミキサーには
受信した信号をZIFに周波数をダウンコンバートする
ような値の周波数を有する局部発振器の信号が印加され
ている。それぞれのミキサーに印加される局部発振器の
信号は約90度だけ相対的に位相がずれている。ミキサ
ーのうちの一方からの信号路は合相すなわちIチャンネ
ルと称され、他方のミキサーは直角すなわちQチャンネ
ルと称される。IチャンネルとQチャンネルの混合積は
ローパスフィルタを通過され、それらの差成分を発生
し、これら差成分はその後復調される。
のステージが直結されていること、および必要とする混
合積の一部が直流であるかまたはそれに近くなっている
ことにも起因して直流オフセットが生じる問題がある。
種々のステージ内で直流オフセットが生じると、受信機
の回路の感度が極度に低下し、これによりこれらステー
ジの直結が禁止されることとなる。この直結オフセット
の作用を解消する技術として、連続するステージの間に
交流結合回路またはそれより複雑な直流ブロック回路を
設ける技術がある。これにより、必ず必要とする混合積
のいくつらかが損失することとなる。当技術分野では、
この技術はノッチと称され、ZIFにおいて、またはそ
の周辺において、周波数応答にノッチを生じさせる技術
である。このノッチの幅は、一般に交流結合回路で使用
される容量値に応じて決まる。従って、ノッチの幅を最
小にするには高い値の容量が使用される。しかしなが
ら、容量の値が大きくなればなるほど、交流結合の時定
数が長くなり、これにより振幅変調された、またはパル
ス状の妨害信号によって生じる直流オフセットの変化か
ら受信機が回復できる速度が制限される。より小さい値
の容量を使用することにより交流結合の時定数を短くで
きるが、これによってノッチの幅が広くなり、所望する
信号の多くが除去されることとなる。
4,025 号は、交流結合および自動利得制御を行うダイレ
クトコンバージョンタイプのFM受信機を開示してい
る。この受信機は無線周波数の信号を受信し、受信した
信号を周波数をダウンコンバートし、信号をフィルタに
通し、その後、この信号の周波数をアップコンバート
し、次に復調する。周波数ダウンコンバート、フィルタ
リングおよびアップコンバージョンは位相が直角関係に
あるミキサーを使用して行われ、これらミキサーのそれ
ぞれの出力は増幅器、ローパスフィルタおよびミキサー
に次々に交流結合される。直流結合に起因する周波数ス
ペクトル内のノッチの問題を解消するため、周波数ダウ
ンコンバートミキサーに直角位相で供給される局部発振
器の周波数は、ノッチの幅と変調された信号のベースバ
ンド幅との合計に等しい値だけ、受信された信号の公称
搬送波周波数からオフセットされている。数値の例を挙
げれば、このオフセット量はチャンネルの間隔の約4分
の1に対応する。ローパスフィルタのバンド幅は必要と
する信号のバンドを通過するが、隣接チャンネル上の信
号をブロックするような値となっている。米国特許第4,
944,025 号に開示された発明は、交流結合によって生じ
たノッチに起因する問題を緩和しようとするものである
が、交流結合用コンデンサの選択に制約がある。この理
由は、ノッチの大きさに応じて決まるオフセット周波数
が高くなるにつれ、隣接チャンネルの信号の周波数が所
望する信号の周波数に接近し、簡単なフィルタリングで
このような信号を分離することがより困難となるので、
交流結合を過度に疎に緩和すればイメージ信号の除去が
不適当となるからである。
で発生し、米国特許第4,944,025 号では検討されていな
い別の問題として、無線信号バンド幅内で強力な振幅変
調信号が存在することが挙げられる。この信号は直接検
波され、ZIFバンドに生じるので、フィルタリングで
は除去できない。
コンバージョン受信機における交流結合の制限を緩和で
きるようにすることにある。
らオフセットされた周波数で位相が直角関係にあるIF
信号を発生するために受信した信号の周波数をダウンコ
ンバートするための手段と、前記位相が直角関係あるI
F信号における直流オフセットをブロックするための手
段と、所望するIF信号を回復するための手段と、前記
所望するIF信号を等化させ前記IF信号内に存在する
変調信号を検出するための手段とを備えた受信機が提供
される。
コライザに入るまでの信号路内で生じるひずみのすべて
を信号イコライザで解消するとの認識に基づくものであ
る。従って、低い値のコンデンサを使用し、よって変調
信号をほぼひずんでいない状態で回復しながら振幅また
はパルス状の妨害波によって生じた直流オフセットの変
化からの受信機の回復に対する交流結合時定数の影響を
少なくすることにより、ノッチの幅を広くすることがで
きる。
相受信機のような種々のアーキテクチャを有することが
できる。周波数オフセット量は既知の妨害信号を所望信
号のバンド幅の一方のエッジまたはバンド幅からはずれ
た位置に位置させるように選択できる。
を回復するための手段は、多相フィルタ手段を含み、こ
の多相フィルタ手段はジャイレータフィルタ手段または
トランスコンダクタ積分フィルタ手段として構成でき、
複素入力信号に応答して複素出力信号を発生でき、所望
する信号のイメージ信号を有効にフィルタで除去でき
る。
形態により本発明について説明する。
話システムを参照して、以下本発明について説明する。
図1に示されたゼロIF(ゼロ中間周波数)受信機は、
当該周波数バンドを選択する無線周波数バンドパスフィ
ルタ12に結合されたアンテナ10を含む。このバンド
パスフィルタ12からの出力信号は2つの信号路I、Q
に分割される。この信号路の各々はミキサー(混合器)
14、16を有する。これらミキサー14、16の第1
入力はバンドパスフィルタ12の出力に結合されてお
り、これらミキサー14、16の第2入力には発振器1
8からの局部発振信号が加えられている。ミキサー14
に供給された局部発振信号は、90度位相シフター20
によってミキサー14へ加えられる信号に対して約90
度だけ位相がずれされている。それぞれのローパスフィ
ルタ22、24には混合積信号が印加され、これらフィ
ルタの出力は復調器26へ供給され、この復調器はター
ミナル28上の出力として所望する信号を出力する。
局部発振器の周波数はアンテナ10で受信された信号の
公称搬送波周波数にほぼ対応しており、これにより入力
信号の周波数はほぼZIFまでダウンコンバートされ
る。
された基本受信機の問題の1つとして直流オフセットの
問題がある。ミキサー14、16とそれぞれのローパス
フィルタ22、24との間で交流結合を行うと、ノッチ
が生じる。既に説明したように、コンデンサによってこ
の交流結合を行う場合において、高い値のコンデンサを
使用すると、ノッチの幅を狭くできるが、この場合、受
信機の回路の応答が低速となり、高い値のコンデンサを
集積化することが困難となるという欠点がある。低い値
のコンデンサを使用するという別の方法は、コンデンサ
を集積化でき、回路のスピードが高速となるという利点
が得られるが、ノッチが比較的広くなる。
信号を含む妨害源に比較的近い場合、このタイプの受信
機には別の問題が生じる。このことは図2Aに示されて
おり、この図はバンドパスフィルタ12の無線バンド幅
RFBWを破線で示している。バンド幅RFBW内には
公称搬送波周波数FW を中心に対称的に配置された周波
数変調信号である所望する信号と、公称搬送波周波数F
H およびFL をそれぞれ中心とする上下の隣接チャンネ
ルと、搬送波FU および側波帯FAMP を含む強力な振幅
変調された信号が存在する。図2BはFW にて、または
この周辺の局部発振周波数を使用してミキサー14、1
6内で行われた周波数のダウンコンバージョンの結果を
示し、FW 以下の信号成分はゼロ周波数を中心に折りた
たまれるので、所望する信号の高い方の周波数の半分と
低い周波数の半分が互いに重なり合い、高い方のチャン
ネルFH と低いほうのチャンネルFL とが互いに重な
り、ダイレクト検波の結果として所望する信号のバンド
幅内に不要信号の振幅変調成分FAMP が存在することと
なる。この不要信号FAMP は所望信号のバンド幅内に存
在するので、所望する信号に影響を与えることなくチャ
ンネルフィルタリングによって除去することはできな
い。
IFから所望するIFバンドを離間させ、このIFバン
ドをダイレクト検波された妨害波FAMP のIFバンドよ
りも高くすることが挙げられる。このようにすると、ハ
イパスフィルタを使用して不要信号から所望する信号を
分離できる。しかしながら、ハイパスフィルタは交流結
合を行うための低い値のコンデンサを使用することに等
しいので、これによりノッチの幅が広くなり、これによ
り不要なイメージ応答が生じ、これを抑制する必要が生
じることとなる。
として、フェージング受信機または多相受信機を使用す
ることが挙げられる。図3は、不要妨害波FAMP よりも
高く、これと異なる中間周波数を生じさせるように局部
発振信号を選択したフェージング受信機を示す。この中
間周波数は、例えばチャンネル間隔の半分の値を有する
ので、受信機を集積受信機として製造できる。
ルタ12に接続されたアンテナ10を含み、このフィル
タの出力は周波数ダウンコンバート用ミキサー14、1
6の第1入力に接続されている。局部発振器18の周波
数は所望する信号の公称搬送波の周波数からずれた周波
数(FW +Fif)となっており、この発振機の出力は直
接ミキサー16の第2入力へ供給され、90度位相シフ
ター20によってミキサー14の第2入力へ供給され
る。ミキサー14、16の出力にはそれぞれハイパスフ
ィルタ23、25が結合されている。これらハイパスフ
ィルタ23、25の出力には位相シフトデバイス30、
32が接続されている。位相シフター30、32の間の
相対的な位相のずれは約90度であるが、導入される実
際の位相のずれは任意とすることができる。これら位相
シフタ30、32の出力は加算(または差分)ステージ
34のそれぞれの入力へ印加され、所望する信号を回復
し、所望する信号はバンドパスフィルタ36へ印加され
る。
5を使用することにより比較的広いノッチNOが生じ、
このノッチは図7Bに示されるように所望する周波数バ
ンドの低いほうの周波数端をひずませる。このような送
信機とアンテナ10との間の信号チャンネルにおける他
のひずみとともに、ハイパスフィルタによって生じたひ
ずみを解消するために、ステージ34の出力にはイコラ
イザ52が結合されている。このイコライザ52はビタ
ビタイプのイコライザまたは判別フィードバックイコラ
イザのような適当なイコライザとすることができる。こ
のイコライザ52のフィルタ係数はトレーニング信号と
して使用するのに適した信号を使用してトレーニングす
る。GSMの場合、この信号は受信機トレーニングシー
ケンスを含む。
分なイメージ抑制を行う必要がある。これによりミキサ
ー14、16を同一とし、位相シフター20によって生
じる位相のずれおよび位相シフター30と32との間の
相対的な位相のずれを90度とし、最後にステージ34
で完全な加算または減算を行う必要がある。集積回路を
用いてもこのことは保証できない。現実には信号は数学
的な複素数の性質を有するが、図3に示された回路は信
号があたかも2つの別個の実数信号であるかのように、
これら信号の実数部および虚数部を処理する。複素信号
をより効果的に処理できるようにするために、フィルタ
23、25、位相シフター30、32および加算ステー
ジ34を多相フィルタと置換することができる。
は、例えば英国特許第1,174,710 号の図3に開示されて
いる公知の対称的多相フィルタを示す。図示された多相
フィルタは4位相ネットワークセクションを含み、各位
相ネットワークは入力ターミナルと、これに関連する位
相の出力ターミナルとの間に接続された抵抗器Rを含
む。コンデンサCは各位相ネットワークの入力を、隣接
する前方位相ネットワークの出力に結合するようになっ
ている。図示されるように、入力電圧V1 、jV1 、−
V1 、−jV1 および電流I1 、jI1 、−I1 、−j
I1 は出力電圧V2 、jV2 、−V2 、−jV2 および
電流I2 、jI2 、−I2 、−jI2 と同じように、複
素数の性質を有する。
た別の公知の対称的多相フィルタ50を示す。このタイ
プの多相フィルタはJ・O・フォアマンによる博士論文
「電子システムにおけるモノリシック回路としてのジャ
イレータ」(オランダ、ニーメゲンのカソリックユニバ
ーシティ、1977年6月16日、91〜103ペー
ジ)に開示されている。ここに示された多相フィルタは
ジャイレータを使用して実現された3次のLCチャンネ
ルフィルタ40、42を含み、このフィルタのステージ
の各々はジャイレータ44、46および48によってク
ロスリンクされている。フィルタ40はI信号路に設
け、フィルタ42はQ信号路に設けることができる。L
CフィルタはコンデンサC10、C12とキャパシタン
スC11およびジャイレータG10およびG12によっ
てシミュレートされたインダクタンスを含む。フィルタ
42は同じ構造であるので説明しない。
ントエンドを有する集積化多相受信機を示すが、簡潔に
するためにこれについては再度説明しない。ミキサー1
4、16の出力はそれぞれのコンデンサ54、56によ
って多相フィルタ50の入力結合されており、発生した
ひずみを軽減または解消し、所望する信号を回復させる
よう、多相フィルタ50からの出力はイコライザおよび
検波器52に結合されている。
るが、−Fifはフェージング受信機の場合よりもより効
果的にブロックされる。Fifの値はチャンネル間隔の半
分に選択されているので、チャンネル間隔は200kH
zとなっているGSMの場合では、Fifは100kHz
である。
力を略図で示す。直接検波されたAM妨害波FAMP はF
ifを中心としてほぼ対称的な所望する信号のバンドの低
いほうの周波数端にあるか、またはこれに隣接する。チ
ャンネル間隔の半分にこのFifを選択する場合、公称搬
送波周波数FH およびFL を中心とする高低隣接チャン
ネルも示されている。Sは多相フィルタによるイメージ
抑制度を示す。
低い周波数をひずませ、ほぼFAMPを除去するような充
分な幅のノッチNOを生じさせる小さい値のキャパシタ
ンスを使用した交流結合の効果(曲線AC)を示す。コ
ンデンサ54、56の値が低くなればなるほど、生じる
ノッチNOが広くなり、これにより所望する信号バンド
のひずみがより大きくなる。イコライザ52を多相フィ
ルタ50の出力に結合すると、交流結合用コンデンサ5
4、56によって生じるひずみの効果を実質的に解消で
きる。この理由は、イコライザ52がひずみ源のすべて
のみならず送信アンテナと受信アンテナとの間の信号チ
ャンネルに起因して生じるひずみに関して受信した信号
を等化させようとするからである。従って、イコライザ
52からの出力は実質的にひずんでいない妨害波のない
信号を含む。GSMの場合、基地局から送信された信号
はトレーニングシーケンスを含み、このトレーニングシ
ーケンスは交流結合用コンデンサ54、56によって生
じたひずみと共に、送信アンテナと受信アンテナとの間
のマルチパス効果に応答してイコライザの係数をトレー
ニングするのに使用できる。イコライザ52はビタビタ
イプのイコライザまたは判別フィードバックイコライザ
のような適当なイコライザを含むことができる。
ィルタ手段として構成した多相フィルタ手段を示す。合
相Iセクションおよび位相直角Qセクションはトランス
コンダクタの一部への入力信号の極性を別にすれば、ほ
ぼ同一である。
詳細に説明し、位相直角Qセクションの対応する部品を
示すのに「’」を付けた参照番号を使用する。トランス
コンダクタ62(62’)の非反転入力60(60’)
には入力信号IIN(QIN)が印加される。このトランス
コンダクタ62の反転入力64には積分器68の出力6
6からフィードバックされた信号が加えられる。トラン
スコンダクタ62の出力70はトランスコンダクタ7
4、78のそれぞれの出力72、76と共にノード80
で加算され、加算信号は積分器68の入力82に印加さ
れる。図8では、積分器の各々はシャントコンデンサS
Cを備えたオペアンプAを含む。
タ78’および84の非反転入力およびトランスコンダ
クタ62の反転入力64に結合されている。トランスコ
ンダクタ78’の反転入力はアースに接続されている。
積分器68’の出力66’はトランスコンダクタ64’
および78の反転入力およびトランスコンダクタ84’
の非反転入力に結合されている。トランスコンダクタ7
8の非反転入力はアースに接続されている。
ンスコンダクタ88の出力が接続された加算ノード86
に結合されている。加算ノード86は積分器90に結合
され、積分器の出力はトランスコンダクタ74の反転入
力およびトランスコンダクタ88’および92の非反転
入力に結合されている。積分器90’の出力はトランス
コンダクタ74’および88の反転入力およびトランス
コンダクタ92’の非反転入力に結合されている。トラ
ンスコンダクタ74、74’の非反転入力はトランスコ
ンダクタ88の非反転入力およびトランスコンダクタ8
8’の反転入力と同じようにアースに接続されている。
ード96に結合され、このノード96は積分器98の入
力に結合されている。積分器98の出力はトランスコン
ダクタ84および92の非反転入力およびトランスコン
ダクタ94’の非反転入力に結合されている。積分器9
8’の出力はトランスコンダクタ84’、92’および
94の反転入力に結合されている。トランスコンダクタ
94の非反転入力およびトランスコンダクタ94’の反
転入力はアースに接続されている。出力IOUTおよびO
OUT もそれぞれ積分器98、98’の出力から得られ
る。
形フィルタは、スイッチ式コンデンサ内に均等物として
電流スイッチ式の関連するデジタル装置を有することが
できる。
形例が明らかとなろう。かかる変形例は集積受信機およ
びその部品の設計、製造および用途において既に公知と
なっており、本明細書に記載した特徴事項の替わりに、
またその特徴事項に加えて使用できる別の特徴事項を実
行できる。本願では特徴事項の特定の組み合わせにに関
する特許請求の範囲を記載したが、本願の開示範囲は特
許請求の範囲に現時点で請求したものと同じ発明に関連
するか否かとは無関係に、また本発明が解決するものと
同じ技術的課題のうちのいくつかまたはすべてを緩和す
る否かとは無関係に、新規な特徴事項、または明示的ま
たは暗示的に本明細書に開示した特徴事項の新規な組み
合わせ、またはそれらの一般化された特徴事項を含むも
のである。よって、本願出願人は本願の手続きにおい
て、または本願から派生する別の出願の手続きにおい
て、かかる特徴事項および/またはかかる特徴事項の組
み合わせに関しても特許請求の範囲をあらたに記載でき
ることについて警告するものである。
F受信機のブロック略図。
における信号を示す図。
例のブロック略図。
対称的多相フィルタを示す構成図。
施例のブロック略図。
略図。
Claims (8)
- 【請求項1】直流からオフセットされた周波数で位相が
直角関係にあるIF信号を発生するために受信した信号
の周波数をダウンコンバートするための手段と、前記位
相が直角関係あるIF信号における直流オフセットをブ
ロックするための手段と、所望するIF信号を回復する
ための手段と、前記所望するIF信号を等化させ前記I
F信号内に存在する変調信号を検出するための手段とを
備えた受信機。 - 【請求項2】前記受信機がフェージング受信機であるこ
とを特徴とする請求項1記載の受信機。 - 【請求項3】前記受信機が多相受信機であることを特徴
とする請求項1記載の受信機。 - 【請求項4】前記所望するIF信号を回復するための手
段が多相フィルタ手段を含み、前記直流ブロック手段が
周波数ダウンコンバート手段の出力を多相フィルタ手段
に結合する交流結合手段を含むことを特徴とする請求項
3記載の受信機。 - 【請求項5】前記多相フィルタ手段がジャイレータフィ
ルタ手段を含むことを特徴とする請求項4記載の受信
機。 - 【請求項6】前記多相フィルタ手段がトランスコンダク
タ積分フィルタ手段を含むことを特徴とする請求項4記
載の受信機。 - 【請求項7】前記等化手段がビタビ等化手段を含むこと
を特徴とする請求項1乃至6のいずかに記載の受信機。 - 【請求項8】局部発振周波数源が前記受信した信号の周
波数をダウンコンバートするための手段に結合され、前
記局部周波数源が所望する受信信号をチャンネル分離周
波数のほぼ半分のIF信号へダウンコンバートする値を
有する局部発振周波数を発生するようにチューニング可
能であることを特徴とする請求項1乃至7のいずかに記
載の受信機。
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