JPH118564A - 通信装置 - Google Patents

通信装置

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JPH118564A
JPH118564A JP10065605A JP6560598A JPH118564A JP H118564 A JPH118564 A JP H118564A JP 10065605 A JP10065605 A JP 10065605A JP 6560598 A JP6560598 A JP 6560598A JP H118564 A JPH118564 A JP H118564A
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mixer
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JP10065605A
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Gashiani Adeshiia
ガシアニ アデシーア
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Sony Electronics Inc
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G3/00Gain control in amplifiers or frequency changers
    • H03G3/20Automatic control
    • H03G3/30Automatic control in amplifiers having semiconductor devices
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G2201/00Indexing scheme relating to subclass H03G
    • H03G2201/10Gain control characterised by the type of controlled element
    • H03G2201/103Gain control characterised by the type of controlled element being an amplifying element

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  • Circuits Of Receivers In General (AREA)
  • Superheterodyne Receivers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、例えば移動通信装置の受信機にお
ける混合器の直流消費電力を低減する。 【解決手段】 LNA12は、アンテナ11で受信され
た希望波のRF信号を増幅し、BPF13は、増幅され
たRF信号の内の所定の周波数帯域の信号を通過させ
る。混合器14は、BPF13からの所定の周波数帯域
のRF入力信号と、局部発振器15からの搬送波とを混
合して、中間周波数信号をIFフィルタ16に供給す
る。IFフィルタ116は、中間周波数信号から近接チ
ャンネルの信号を除去して、復調器17に供給する。復
調器17は、所定の復調方式によって、中間周波数信号
を復調して、得られる復調信号を監視及び制御回路19
に供給する。監視及び制御回路19は、復調信号を監視
し、希望波の入力信号レベルに基づいて電流源20,2
1を制御し、混合器14の直流電流を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、通信装置及び混合
器の直流電力制御方法に関し、特に無線受信機に関す
る。具体的には、本発明は、移動通信装置の省電流モー
ドにおける性能を向上させるものである。
【0002】
【従来の技術】混合器と増幅器は、移動通信装置に広く
用いられている。一般的に、移動通信装置内の受信系の
増幅器は、受信アンテナに最も近く配設されており、移
動通信装置の雑音性能に直接関係する。この増幅器は、
受信系の他の電気部品からの雑音が最小となり、十分な
ゲインを有する低雑音増幅器(low-noise amplifier、
以下LNAという。)でなければならない。一方、送信
系におけるアンテナに最も近く配設された増幅器は、電
力増幅器(power amplifier、以下、PAという。)で
ある。この電力増幅器は、直線性が高く、効率的でなけ
ればならない。
【0003】一方、混合器は、増幅器や能動部品とは異
なり、信号を混合するために非直線素子を用いることが
多い。そのような混合器は、比較的大きな歪みを発生す
る。実際、受信機において、混合器は、最も歪みを発生
する部品である。
【0004】増幅器と混合器の伝達関数は、たとえ理想
的であっても、それは非常にまれである。ここで、理想
的な伝達関数とは、増幅器にあっては直線的な特性を有
する伝達関数であり、混合器にあっては自乗特性を有す
る伝達関数である。これらに固有の特性が理想的でない
と、望ましくない応答、例えば高調波成分が生じる。
【0005】混合器における歪みは、他の部品の歪みと
同様に、複数の無線周波数(radiofrequency、以下、R
Fという。)信号と、これらの高調波信号とを混合した
ものを含んだ相互変調歪み(intermodulation distorti
on、以下、IM歪みともいう。)として表される。例え
ば、混合器を周波数がf1,f2の2つのRF信号を入力
すると、混合器の非直線性により、中間周波数(IF)
のスペクトルにおいて、多数の新たな周波数成分が発生
する。一般的に、n次の非直線性によって、n次及びそ
れ以下の次数の歪みが生じる。
【0006】相互変調歪みの重要な特性として、n次の
IM歪みのレベルは、入力RF信号レベルが1デシベル
変化すると、nデシベル変化することである。換言する
と、n次のIM歪みのレベルと、入力RF信号のレベル
の変化との間には、デシベル表現においてn:1の関係
がある。補外点(extrapolated point)は、出力RF信
号のレベルとIM歪みのレベルが等しいとき、n次のI
Mインターセプトポイント(intercept point)、すな
わちIPと呼ばれる。1段のIPは、素子特性及びその
動作環境、特に素子電流によって定まり、これらの素子
特性及び動作環境に変化がなければ、IPは一定であ
る。したがって、IPは、その段に関する固定のパラメ
ータと考えることができ、その段の望ましくない応答の
除去率を計算するのに用いることができる。
【0007】殆どの部品において、インターセプトポイ
ントIPは、出力電力に比例すると定義されている。一
方、混合器においては、インターセプトポイントIP
は、伝統的に、入力インターセプトポイント(input in
tercept point、以下、IIPという。)である入力電
力に比例すると定義されている。
【0008】相互変調歪みの特性、及び望ましくない応
答に関連したインターセプトポイントの方法論について
は、アール.セガーズ(R. Sagers)の「インターセプ
トポイント及び望ましくない応答(Intercept Point an
d Undesired Response)」、32回IEEE移動体技術
会議(32 IEEE Vehicular Technology Conference)の
35〜55頁、1982年5月25日開催に記載されて
いる。
【0009】複数の段を縦続(カスケード)接続して1
つの装置とするときには、各段の理想的でない特性は、
その装置の全体の除去率に影響を与える。したがって、
装置全体としての望ましくない応答の除去率は、各段の
望ましくない応答に比例するものと定義できる。換言す
ると、増幅器又は混合器の非直線特性によって発生する
望ましくない応答は、電力の級数展開法及びインターセ
プトポイントIPによって解析することができる。
【0010】縦続接続の装置では、下記式(1)が成立
する。
【0011】 1/IIPTOT=1/IIP1+G1/IIP2+G1*G2/IIP3・・・式( 1) ここで、Gnは、n段目のゲインであり、IIPnは、n
段目のインターセプトポイントである。
【0012】また、2段の縦続接続の装置では、全体の
入力インターセプトポイントIIPは、下記式(2)で
表される。
【0013】 IIPTOT(dBm)=10log(IIP2+G1+IIP1) −IIP1(dBm)−IIP2(dBm) ・・・式(2) この方法によって、増幅器又は混合器の非直線特性にと
って生じる望ましくない応答は、解析することができ
る。
【0014】移動通信装置では、混合器に対して特別な
要求がある。殆どの移動通信装置は民生用であり、それ
らは大量生産され、それらのコストは安くなければなら
ない。また、多くの移動通信装置は、携帯用であり、電
池で駆動され、多くの場合、その寸法は小さく、直流消
費電力が少ないことが重要である。受動素子であるダイ
オードからなる混合器及び電界トランジスタ(field ef
fect transistore、以下、FETという。)からなる混
合器は、直流電力を用いないが、それらは損失が大き
く、数段の増幅器を必要とする。一方、局部発振器(lo
cal osillator、以下LOという。)を必要とする平衡
混合器は、上述した単一素子の混合器よりもその分大き
な電力を必要とし、それによって、間接的に直流電力の
消費に影響を与える。また、直流電流と混合器のIIP
は、トレードオフの関係にある。すなわち、電池で動作
する移動通信装置の混合器に対する特別な要求は、直流
消費電力を極力小さく、特に受信機における混合器の直
流消費電力を小さくすることである。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した実
情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、例え
ば移動通信装置の受信機における混合器の直流消費電力
を従来の装置に比して低減するとともに、入力インター
セプトポイントIPPTOTの劣化を許容することができ
る通信装置及び混合器の直流電力制御方法を提供するこ
とである。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明に係る通信装置
は、直流電流で動作し、希望波の入力信号が供給される
混合手段と、希望波の入力信号を検出し、この入力信号
に基づいて、制御信号を出力する信号検出手段と、信号
検出手段からの制御信号に基づいて、入力信号のレベル
を検出し、この入力信号のレベルに基づいて、混合手段
の直流電流を調整する制御手段とを備え、希望波の入力
信号のレベルに基づいて、混合手段の直流消費電力を調
整する。
【0017】また、信号検出手段は、希望波の入力信号
のビットエラーレートに基づいて、制御信号を出力す
る。さらに、制御手段は、カレントミラー回路からな
り、信号検出手段からの制御信号に基づいて、所定の直
流電流を出力する。
【0018】本発明に係る混合器の直流電力制御方法
は、受信機で受信される希望波の入力信号を監視するス
テップと、希望波の入力信号に基づいて、入力信号のレ
ベルを示す制御信号を生成するステップと、この制御信
号に基づいて、受信機の混合器の直流電力レベルを調整
するステップとを有し、受信機の混合器の直流電力レベ
ルを動的に変化させる。
【0019】また、混合器の直流電力レベルを調整する
ステップは、制御信号に基づいて、混合器の直流電力レ
ベルを所定の電力レベルにすることを含む。さらに、所
定の電力レベルは、第1と第2のレベルのいずれかであ
る。
【0020】また、入力信号を監視するステップは、希
望波の入力信号のビットエラーレートを検出するステッ
プを含む。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る通信装置及び
混合器の直流電力制御方法について、図面を参照しなが
ら詳細に説明する。図1は、本発明を適用した、例えば
移動通信装置における受信機の具体的な構成を示すブロ
ック図である。
【0022】受信機10は、図1に示すように、アンテ
ナ11を介して、希望波のRF信号を受信し、アンテナ
11は、RF入力信号を低雑音増幅器(low noise ampl
ifier、以下LNAという。)12に供給する。LNA
12で増幅された信号は、バンドパスフィルタ(band p
ass filter、以下、BPFという。)13に供給され、
BPF13は、所定の周波数帯域の信号を通過させる。
BPF13の出力は、混合器14に供給され、混合器1
4は、BPF13からの所定の周波数帯域のRF入力信
号と、局部発振器15からの搬送波とを混合することに
よって、所定の周波数帯域のRF入力信号を、中間周波
数信号に変換し、この中間周波数信号を中間周波数(in
termediate frequency、以下、IFという。)フィルタ
16に供給する。IFフィルタ116は、選局、すなわ
ち中間周波数信号から近接チャンネルの信号を除去し
て、復調器17に供給する。
【0023】復調器17は、送信側の変調方式に対応し
た復調方式によって、中間周波数信号を復調して、得ら
れる復調信号をディジタル信号処理器(digital signal
processor、以下DSPという。)18及び監視及び制
御回路19に供給する。監視及び制御回路19は、復調
器17からの復調信号のレベル及び/又はDSP18か
らのディジタル信号処理が施されたデータを検出する。
【0024】本発明を適用したこの実施例では、監視及
び制御回路19は、復調器17からの復調信号を監視
し、希望波の入力信号レベルに基づいて、電流源20,
21を制御する制御信号を出力する。具体的には、復調
信号のレベルが所定の閾値よりも小さいときには、監視
及び制御回路19は、ハイレベルの制御信号を出力し
て、電流源20,21がそれぞれ最大電流を混合器1
4、LNA12に供給するように制御する。一方、復調
信号のレベルが所定の閾値よりも大きいときには、監視
及び制御回路19は、ローレベルの制御信号を電流源2
0,21に出力して、電流源20,21がそれぞれ少な
い電流を混合器14、LNA12に供給するように制御
する。かくして、混合器14の直流電流を、アンテナ1
1で受信される元のRF入力信号のレベルに基づいて、
調整することができる。
【0025】また、本発明を適用した実施例では、監視
及び制御回路19は、DSP18から出力されるディジ
タル信号処理が施された入力信号のデータが供給され、
このデータのビットエラーレート(bit error rate、以
下、BERという。)に基づいて、ハイレベルの制御信
号を出力するか、ローレベルの制御信号を出力するかを
決定するようになっている。具体的には、監視及び制御
回路19は、BERが所定の閾値よりも小さいときに
は、ハイレベルの制御信号を出力し、BERが所定の閾
値よりも大きいときには、ローレベルの制御信号を出力
する。そして、電流源20,21は、上述したのと同様
に、監視及び制御回路19からの制御信号に基づいて直
流電流を増減して、混合器14、LNA12にそれぞれ
供給する。
【0026】上述したように、この受信機10では、L
NA12、混合器14に対する直流電流を、受信入力信
号のレベルに基づいて、小さくなるように制御し、それ
に伴ってゲインを下げる。すなわち、本発明では、受信
機に入力される信号の強度に基づいて、混合器の動作直
流電流を制御する。
【0027】ここで、混合器14、及びこの混合器14
に対する直流電流を制御する電流源20の具体的な回路
構成について、図2を参照しながら説明する。
【0028】混合器14は、図2に示すように、トラン
ジスタT3,T4,T5,T6,T7,T8を備え、従来の混
合器と同じ構成を有し、RF信号とIF信号を混合す
る。電流源20は、同じく図2に示すように、図1に示
す監視及び制御回路19からの信号に基づいて制御され
る基準電流回路25と、トランジスタT1,T2とを備
え、基準電流回路25は、監視及び制御回路19からの
制御信号に基づいて、制御電流を出力して、混合器14
に流れる直流電流を制御する。具体的には、電流源20
は、カレントミラー回路からなり、基準電源回路25
は、監視及び制御回路19からの制御信号に基づいて、
希望波の入力信号レベルを示す制御電流をトランジスタ
1に流すことによって、同じ値の電流をトランジスタ
2に流す。混合器14は、電流源20を備えたギルバ
ートゲインセル(Gilbert gain cell)からなり、トラ
ンジスタT2を流れる電流で動作し、RF信号とIF信
号を混合する。
【0029】つぎに、図1に示す監視及び制御回路19
の具体的な動作を、図3に示すフローチャートを用いて
説明する。
【0030】ステップS1において、監視及び制御回路
19は、LNA12、混合器14の直流電流がそれぞれ
最大となるように、電流源20,21を制御する。
【0031】ステップS2において、監視及び制御回路
19は、復調器17からの復調信号のレベルが所定の閾
値よりも大きいかを判定し、該当するときはステップS
5に進み、該当しないときはステップS3に進む。
【0032】ステップS3において、監視及び制御回路
19は、LNA12がオフし、例えばLNA12の直流
電流をそのゲインが1となるように減少するとともに、
混合器14の直流電流が少なくなるように、電流源2
0,21を制御する。
【0033】ステップS4において、監視及び制御回路
19は、所定の時間t2待機した後、ステップS1に戻
る。すなわち、ステップS1〜S4のループでは監視及
び制御回路19は、LNA12、混合器14の直流電流
の最大にした後、t2時間減少させた状態とする動作を
繰り返す。
【0034】ステップS5において、監視及び制御回路
19は、所定の時間t1待機する。ステップS6におい
て、監視及び制御回路19は、DSP18から出力され
るディジタル信号処理された入力信号のデータのBER
が許容できるか、すなわち所定の閾値よりも小さいかを
判定し、該当するときはステップS7に進み、該当しな
いときはステップS3に進み、このステップS3におい
て、監視及び制御回路19は、上述したように、LNA
12がオフとなるとともに、混合器14の直流電流が少
なくなるように、電流源20,21を制御する。
【0035】ステップS7において、監視及び制御回路
19は、LNA12がオフし、混合器14の直流電流が
最大となるように電流源20,21を制御する。
【0036】ステップS8において、監視及び制御回路
19は、再び入力信号のデータのBERが許容できるか
を判定し、該当するときはステップS9に進み、該当し
ないときはステップS1に戻り、このステップS1にお
いて、LNA12、混合器14の直流電流が最大となる
ように、電流源20,21を制御する。
【0037】ステップS9において、監視及び制御回路
19は、混合器14の直流電流が減少するように、電流
源20を制御する。ステップS10において、監視及び
制御回路19は、入力信号のデータのBERが許容でき
るかを判定し、該当するときはステップS11に進み、
該当しないときはステップS7に戻り、このステップS
において、監視及び制御回路19は、LNA12がオフ
し、混合器14の直流電流が最大となるように、電流源
20,21を制御する。
【0038】ステップS11において、監視及び制御回
路19は、所定の時間t3待機した後、ステップS10
に戻り、このステップS10のおいて、入力信号のデー
タのBERが許容できるかを判定する。以上の動作によ
って、混合器14の直流電流を節約することができる。
【0039】上述したように、本発明を適用した受信機
では、復調された入力信号のBERに基づいて、LAN
及び混合器の直流電流を制御することにより、混合器で
不要に消費される電流を減らすことができるとともに、
受信機が機能している間、混合器を、適切な動作レベル
に維持することができる。
【0040】また、本発明を適用した受信機では、入力
信号のレベルを監視することにより、混合器の直流電流
のレベルを、混合器で不要に消費される電流がないよう
に調整することができる。また、同時に、混合器の直流
電流のレベルを可変にすることによって、縦続(カスケ
ード)接続された受信機における全体の入力インターセ
プトポイントIIPTOTを改善又は一定にするような動
作レベルに、混合器を維持することができる。
【0041】ところで、縦続接続の受信機では、第1段
目の入力インターセプトポイントIIP1が−5dBm
であり、そのゲインG1が27dBのとき、第2段目の
入力インターセプトポイントIIP2は−20dBmで
あり、全体の入力インターセプトポイントIIP
TOTは、式(2)によって、−47dBmとなる。
【0042】第2段目の入力インターセプトポイントI
IP2が+10dBmのとき、全体の入力インターセプ
トポイントIIPTOTは、−17.3dBm〜−32.
0dBmの範囲内にある。第2段目の入力インターセプ
トポイントIIP2が、例えば−20dBm等の−1
7.3dBm〜−32.0dBmの範囲内にあるとき
は、縦続接続された全体の入力インターセプトポイント
IIPTOTは、−47.0dBm〜−32.0dBmの
範囲内にある。
【0043】第2段目の入力インターセプトポイントI
IP2が実際上の範囲、例えば−20dBm〜0dBm
内にあれば、受信機全体の入力インターセプトポイント
IIPTOTは悪化しない。なお、上述したレベルにおい
て、縦続接続された受信機全体の入力インターセプトポ
イントIIPTOTが急速に悪化するときは、第1段目の
ゲイン及び入力インターセプトポイントIIP1をさら
に小さくする。すなわち、混合器に対する直流電流を低
減する。混合器に対する直流電流を低減することによっ
て、その段の入力インターセプトポイントIIPは、必
然的に悪化するが、受信機全体の特性、例えば全体の入
力インターセプトポイントIIPTOTは、著しく悪化す
ることはない。
【0044】以上の説明からも明らかなように、第1段
目のゲイン及び入力インターセプトポイントIIPが小
さくなると、入力インターセプトポイントの計算におけ
る変化はデシベル毎に変化し、混合器の電流を小さくす
ると、縦続接続された受信機の第2段目の入力インター
セプトポイントIIP2は、相対的に第1段目に比して
非常に大きくなるにもかかわらず、受信機全体の入力イ
ンターセプトポイントIIPTOTは悪化しない。そし
て、上述したように、混合器に対する直流電流は、受信
機の入力インターセプトポイントIIPTOTに影響を与
えることなく、低減することができ、それによって、受
信機の消費電力を減らすことができる。
【0045】すなわち、上述したように、本発明を適用
した受信機では、受信機の消費電力を、受信信号の信号
対雑音比を著しく悪化させることなく、大幅に低減する
ことができる。また、本発明を適用した受信機では、ア
ンテナからの希望波の入力信号レベルに基づいて、消費
電力を減らすことができる。したがって、受信機内の混
合器の直流電流を細かく制御することによって、受信機
を、混合器が常に正常な状態となるように、動作させる
ことができる。
【0046】なお、本発明は、上述した具体的な実施例
に限定されるものではなく、特許請求の範囲の主旨から
逸脱しない範囲で、様々な変形が可能であることは言う
までもない。
【0047】
【発明の効果】以上の説明でも明らかなように、本発明
に係る通信装置は、直流電流で動作し、希望波の入力信
号が供給される混合手段と、希望波の入力信号を検出
し、この入力信号に基づいて、制御信号を出力する信号
検出手段と、信号検出手段からの制御信号に基づいて、
入力信号のレベルを検出し、この入力信号のレベルに基
づいて、混合手段の直流電流を調整する制御手段とを備
え、希望波の入力信号のレベルに基づいて、混合手段の
直流消費電力を調整することにより、例えば移動通信装
置の受信機における混合器の直流消費電力を従来の装置
に比して低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明を適用した受信機の一部の具体的な構
成をブロック図である。
【図2】 受信機の混合器の具体的な回路構成を示す回
路図である。
【図3】 監視及び制御回路の具体的な動作を説明する
ためのフローチャートである。
【符号の説明】
11 アンテナ、12 低雑音増幅器、14 混合器、
17 復調器、18 ディジタル信号処理器、19 監
視及び制御回路、20,21 電流源

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流電流で動作し、入力信号が供給され
    る混合手段と、 上記入力信号を検出し、該入力信号に基づいて、制御信
    号を出力する信号検出手段と、 上記信号検出手段からの制御信号に基づいて、入力信号
    のレベルを検出し、該入力信号のレベルに基づいて、上
    記混合手段の直流電流を調整する制御手段とを備える通
    信装置。
  2. 【請求項2】 上記制御手段は、カレントミラー回路か
    らなり、上記信号検出手段からの制御信号に基づいて、
    所定の直流電流を出力することを特徴とする請求項1に
    記載の通信装置。
  3. 【請求項3】 上記所定の直流電流は、第1及び第2の
    所定の直流電流からなり、上記カレントミラー回路は、
    上記信号検出手段からの制御信号に基づいて、第1又は
    第2の所定の直流電流を出力することを特徴とする請求
    項2に記載の通信装置。
  4. 【請求項4】 上記信号検出手段は、上記入力信号のビ
    ットエラーレートに基づいて、制御信号を出力すること
    を特徴とする請求項1に記載の通信装置。
  5. 【請求項5】 受信機で受信される入力信号を監視する
    ステップと、 上記入力信号に基づいて、入力信号のレベルを示す制御
    信号を生成するステップと、 上記制御信号に基づいて、上記受信機の混合器の直流電
    力レベルを調整するステップとを有し、 受信機の混合器の直流電力レベルを動的に変化させる混
    合器の直流電力制御方法。
  6. 【請求項6】 上記混合器の直流電力レベルを調整する
    ステップは、上記制御信号に基づいて、混合器の直流電
    力レベルを所定の電力レベルにすることを含むことを特
    徴とする請求項5に記載の混合器の直流電力制御方法。
  7. 【請求項7】 上記所定の電力レベルは、第1と第2の
    レベルを含むことを特徴とする請求項6に記載の混合器
    の直流電力制御方法。
  8. 【請求項8】 上記入力信号を監視するステップは、入
    力信号のビットエラーレートを検出するステップを含む
    ことを特徴とする請求項5に記載の混合器の直流電力制
    御方法。
JP10065605A 1997-03-14 1998-03-16 通信装置 Withdrawn JPH118564A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US81865697A 1997-03-14 1997-03-14
US08/818656 1997-03-14

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JPH118564A true JPH118564A (ja) 1999-01-12

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6711395B1 (en) 1999-10-21 2004-03-23 Murata Manufacturing Co., Ltd. Receiving module and receiver
US6847807B1 (en) 1999-06-29 2005-01-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Transmission circuit and radio transmission apparatus
JP2008306296A (ja) * 2007-06-05 2008-12-18 Mitsubishi Electric Corp ミクサ回路

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