JPWO2005086362A1 - 受信回路と、それを用いた受信装置および送受信装置 - Google Patents
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Abstract
ゲイン変化時における受信品質の低下を避け、受信信号の品質を良好に保つことができる受信回路と、それを用いた受信装置および送受信装置を提供することを目的とする。 その構成としては、可変ゲイン増幅器(107)のゲインをゲイン制御装置112によって変化させることに応じて、スイッチ(113)をショート状態とすることで高域通過フィルタ(111)の出力端を基準電圧に固定し、かつ低域通過フィルタ(108)の遮断周波数を高くする。これによって、低域通過フィルタ(108)において発生するDC電圧の過渡的な応答特性の発生する期間を短縮し、かつ、その過渡応答が高域通過フィルタ(111)を通過しないようにする。
Description
本発明は、移動体通信に用いるダイレクトコンバージョン方式の受信回路と、それを用いた受信装置および送受信装置に関するものである。
近年、携帯電話などの移動体通信機器には小型化と低コスト化の要求が高まっている。これらの要求にこたえるために、部品点数を大きく削減することのできるダイレクトコンバージョン方式の受信装置が広く使われるようになっている。
しかし、このダイレクトコンバージョン方式の受信装置に対する課題として、DCオフセット電圧に関する問題がある。DCオフセット電圧は、受信信号の信号処理に用いる増幅器やA/D変換器などのダイナミックレンジを損ない、受信品質を示す尺度であるビットエラーレートを劣化させる要因となっている。このDCオフセット電圧を抑圧する手段を有するダイレクトコンバージョン方式の受信装置および受信回路が、既に提案されている。
以下に先行技術におけるダイレクトコンバージョン受信回路について説明する。
図2は先行技術におけるダイレクトコンバージョン方式の受信回路の一例を示すものである。図2において、符号101は受信回路を示す。符号102は受信回路101の出力端子を示す。符号104は受信回路101の入力端子を示す。符号105はミキサを示す。符号106は局部発振信号入力端子を示す。符号107は可変ゲイン増幅器を示す。符号108は低域通過フィルタを示す。符号109はコンデンサを示す。符号110は抵抗を示す。符号111はコンデンサ109と抵抗110とで構成される高域通過フィルタを示す。符号112はゲイン制御装置を示す。符号114は高域通過フィルタ111における基準電圧源を示す。
また、図5は先行技術における可変ゲイン増幅器のゲイン設定と、受信回路の各部の出力DC電圧の時間的変化を示すものである。
図5において、波形aは可変ゲイン増幅器107のゲイン設定の時間的変化を示す。
このゲイン設定は、時刻t1でゲイン設定がゲインG1からゲインG2へステップ状に変化している。
このゲイン設定は、時刻t1でゲイン設定がゲインG1からゲインG2へステップ状に変化している。
波形bはミキサ105の出力DC電圧の時間的変化を示す。このミキサ105の出力DC電圧は、ミキサ105の出力や可変ゲイン増幅器107の入力に存在するDCオフセット電圧VOFSにより、本来の動作点電圧(破線で示す)よりも高い値となっている。
波形cは可変ゲイン増幅器107の出力DC電圧の時間的変化を示す。この可変ゲイン増幅器107の出力DC電圧は、ミキサ105の出力DC電圧におけるDCオフセット電圧VOFSの存在に起因して、ゲイン設定の変化に応答してステップ状に変化している。なお、破線は、DCオフセット電圧VOFSが存在しない場合の可変ゲイン増幅器107の出力DC電圧を示す。
波形dは低域通過フィルタ108の出力DC電圧の時間的変化を示す。この低域通過フィルタ108の出力DC電圧は、可変ゲイン増幅器107の出力DC電圧のステップ状の変化に対して、過渡応答波形を示す。なお、破線は、DCオフセット電圧VOFSが存在しない場合の低域通過フィルタ108の出力DC電圧を示す。
波形eは高域通過フィルタ111の出力DC電圧の時間的変化を示す。この高域通過フィルタ111の出力DC電圧には、低域通過フィルタ108の出力DC電圧の過渡応答が残る。
以上のように構成されたダイレクトコンバージョン方式の受信回路について、以下にその動作を説明する。
ダイレクトコンバージョン方式の受信回路においては、信号入力端子104からミキサ105へ入力された高周波信号は、局部発振信号入力端子106へ入力される局部発振信号を用いてベースバンド信号へ周波数変換されて出力される。ところが、ダイレクトコンバージョン方式では、この高周波信号の搬送波周波数と局部発振信号の発振周波数とが同じ周波数である。そのため、例えば局部発振信号が信号入力端子104へ漏洩した場合、この漏洩信号は、局部発振信号と同じ周波数であるから、ミキサ105において周波数変換された結果、DCオフセット電圧として出力されることになる。また、可変ゲイン増幅器107や低域通過フィルタ108などを構成する回路素子の相対的なバラツキによっても、DCオフセット電圧が発生する。
このようにして発生したDCオフセット電圧は、コンデンサ109と抵抗110とによって構成される高域通過フィルタ111によって除去することが可能である。また、この高域通過フィルタ111の遮断周波数を適切に設定することによって、ベースバンド信号を十分に通過させることが可能である。そのため、受信信号の品質を劣化させずに復調信号を得ることが可能となる(例えば特許文献1参照)。
特開平11−225179号公報
しかしながら、図2に示す先行技術の構成では、図5の波形aに示すように、ゲイン制御装置112によって可変ゲイン増幅器107のゲインをG1からG2へ変化させたとき、このゲイン変化に応じてDCオフセット電圧VOFS(図5の波形b)が、可変ゲイン増幅器107の出力DC電圧においては図5の波形cに示すように変化する。
この電圧変化は、低域通過フィルタ108によって過渡応答(図5の波形d)を発生させる。この電圧が高域通過フィルタ111に入力されるために、高域通過フィルタ111の出力では図5の波形eに示すような過渡的なDC電圧の変動が発生する。その結果、受信品質の劣化を引き起こすという問題が生ずる。
本発明は、ゲイン設定の変化時における受信品質の低下を避けることが容易に実現できる受信回路と、それを用いた受信装置および送受信装置を提供することを目的とする。
本発明は、可変ゲイン増幅装置のゲインを変化させるときに、可変ゲイン増幅装置と縦続接続された高域通過フィルタの出力を一定期間基準電圧に固定し、かつ可変ゲイン増幅装置および高域通過フィルタと縦続接続された低域通過フィルタの遮断周波数を一定期間本来の遮断周波数より高くすることを最も主要な特徴とする。
この問題を解決するために、本発明の受信回路、それを用いた受信装置および送受信装置は、先行技術の構成に加えて、当該低域通過フィルタが制御信号によって遮断周波数を変化させる機能を備え、また当該高域通過フィルタの出力にスイッチを接続している。そして、当該可変ゲイン増幅装置のゲインを変化させる制御に応じて、前記スイッチを制御して前記高域通過フィルタの出力を一定期間基準電圧に固定し、かつ、前記低域通過フィルタを制御してその遮断周波数を一定期間高くすることを可能とする構成をとる。
この構成によって、ゲインを変化させたときに発生するDC電圧の過渡応答を抑圧することが可能となり、しかも、過渡応答期間を短くすることができ、したがって受信信号の欠落期間を短くすることができ、受信品質の低下を抑えることが可能となる。
以下、具体的に説明する。
本発明の受信回路は、受信した変調信号を増幅する可変ゲイン増幅装置と、可変ゲイン増幅装置に対して縦続接続され、変調信号の低域成分を除去する高域通過フィルタと、高域通過フィルタの出力電圧を基準電圧に固定するスイッチと、可変ゲイン増幅装置および高域通過フィルタの縦続接続回路に対して縦続接続され、遮断周波数を変化させることが可能で、変調信号の高域成分を除去する低域通過フィルタと、可変ゲイン増幅装置、高域通過フィルタおよび低域通過フィルタを通った変調信号の大きさを変化させるために可変ゲイン増幅装置のゲインを変化させるゲイン制御装置とを備えている。
そして、ゲイン制御装置は、可変ゲイン増幅装置のゲインを変化させる制御に応じて、スイッチを制御することにより高域通過フィルタの出力を一定期間基準電圧に固定し、かつ低域通過フィルタを制御することにより低域通過フィルタの遮断周波数を一定期間本来の遮断周波数より高くする。
上記本発明の受信回路においては、ゲイン制御装置は以下のように構成することが好ましい。すなわち、ゲイン制御装置は、スイッチを制御することにより高域通過フィルタの出力を基準電圧に固定するのと同時にもしくはそれより一定期間経過後に、低域通過フィルタを制御することにより低域通過フィルタの遮断周波数を高くし、低域通過フィルタの遮断周波数を高くした後一定期間経過して可変ゲイン増幅装置のゲインを変化させる制御を行い、ゲインを変化させる制御を行った後一定期間経過して低域通過フィルタを制御して低域通過フィルタの遮断周波数を元の状態に復帰させ、低域通過フィルタの遮断周波数を元の状態に復帰させたと同時あるいはそれから一定期間経過の後に高域通過フィルタの出力を、基準電圧への固定状態から解除する。
また、上記本発明の受信回路においては、可変ゲイン増幅装置と高域通過フィルタと低域通過フィルタとは、それぞれ単数もしくは複数個設けられ、任意の順序および組み合わせで縦続接続されている。
また、上記本発明の受信回路においては、受信して得た変調成分を含む高周波信号を、局部発振信号を用いて変調信号に周波数変換するミキサを、可変ゲイン増幅装置の入力部に備えていることが好ましい。
本発明の受信装置は、上記したミキサを備えた受信回路と、局部発振信号をミキサに与える局部発振信号源と、受信回路から得た変調信号を、適宜信号処理を施して、所定の復調信号を得る復調手段とを備えている。
また、本発明の送受信装置は、上記した受信装置と、所定の信号を変調し、高周波信号に周波数変換して送出する送信装置と、受信装置の入力に一方の選択端子部が接続され、送信装置の出力に他方の選択端子部が接続された信号選択装置とを備えている。
上記の送受信装置においては、信号選択装置としては、例えばアンテナ切替スイッチもしくはデュプレクサが用いられる。
以上のように本発明によれば、高域通過フィルタの出力にスイッチを設け、可変ゲイン増幅器のゲイン変化に応じて、当該スイッチにより高域通過フィルタの出力を基準電圧に固定し、かつ、低域通過フィルタの遮断周波数を本来の遮断周波数より高くする。これによって、ゲイン変化時に高域通過フィルタの出力に発生するDC電圧の過渡応答の発生を抑圧することができ、しかも、その発生期間を短くすることができ、したがって受信信号の欠落期間を短くできる。結果的に受信品質の良好な優れた受信回路と、これを備えた受信装置および送受信装置を実現することができる。
101 受信回路
102 受信回路101の出力端子
104 受信回路101の入力端子
105 ミキサ
106 局部発振信号入力端子
107 可変ゲイン増幅器
108 低域通過フィルタ
109 コンデンサ
110 抵抗
111 高域通過フィルタ
112 ゲイン制御装置
113 スイッチ
114 基準電圧源
201 局部発振信号源
202 復調信号処理回路
203 受信装置
204 受信装置203の入力端子
205 送信装置
206 送信装置205の出力端子
207 デュプレクサ
208 送受信装置
209 送受信装置208の端子
a ゲイン制御装置112によって決定されるゲインの変化波形
b ミキサ105の出力あるいは可変ゲイン増幅器107の入力に発生するDCオフセット電圧を示す波形
c 可変ゲイン増幅器107の出力におけるDC電圧の変化を示す波形
d 低域通過フィルタ108の出力におけるDC電圧の変動を示す波形
e 先行技術における高域通過フィルタ111の出力におけるDC電圧の変動を示す波形
f 実施例1におけるスイッチの状態の一例を示す波形
g 実施例1における高域通過フィルタ111の出力におけるDC電圧を示す波形
h 実施例1における低域通過フィルタ108の遮断周波数を大きくした場合の効果を示す波形
h’ 実施例1における低域通過フィルタ108の遮断周波数をさらに大きくした場合の効果を示す波形
k 実施例1における低域通過フィルタ108の遮断周波数の状態を示す波形
t1 実施例1における可変ゲイン増幅器107のゲインを変化させた時刻
t2 実施例1におけるスイッチ113の状態を元のオープン状態に戻した時刻
t3 実施例1における低域通過フィルタ108の遮断周波数を元に戻した時刻
t4 実施例におけるスイッチ113の状態をショート状態に変化させた時刻
t5 実施例における低域通過フィルタ108の遮断周波数を高めた時刻
102 受信回路101の出力端子
104 受信回路101の入力端子
105 ミキサ
106 局部発振信号入力端子
107 可変ゲイン増幅器
108 低域通過フィルタ
109 コンデンサ
110 抵抗
111 高域通過フィルタ
112 ゲイン制御装置
113 スイッチ
114 基準電圧源
201 局部発振信号源
202 復調信号処理回路
203 受信装置
204 受信装置203の入力端子
205 送信装置
206 送信装置205の出力端子
207 デュプレクサ
208 送受信装置
209 送受信装置208の端子
a ゲイン制御装置112によって決定されるゲインの変化波形
b ミキサ105の出力あるいは可変ゲイン増幅器107の入力に発生するDCオフセット電圧を示す波形
c 可変ゲイン増幅器107の出力におけるDC電圧の変化を示す波形
d 低域通過フィルタ108の出力におけるDC電圧の変動を示す波形
e 先行技術における高域通過フィルタ111の出力におけるDC電圧の変動を示す波形
f 実施例1におけるスイッチの状態の一例を示す波形
g 実施例1における高域通過フィルタ111の出力におけるDC電圧を示す波形
h 実施例1における低域通過フィルタ108の遮断周波数を大きくした場合の効果を示す波形
h’ 実施例1における低域通過フィルタ108の遮断周波数をさらに大きくした場合の効果を示す波形
k 実施例1における低域通過フィルタ108の遮断周波数の状態を示す波形
t1 実施例1における可変ゲイン増幅器107のゲインを変化させた時刻
t2 実施例1におけるスイッチ113の状態を元のオープン状態に戻した時刻
t3 実施例1における低域通過フィルタ108の遮断周波数を元に戻した時刻
t4 実施例におけるスイッチ113の状態をショート状態に変化させた時刻
t5 実施例における低域通過フィルタ108の遮断周波数を高めた時刻
以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。
以下、本発明による受信回路の実施例について図面を参照しながら説明する。図1は本発明による受信回路の実施例における構成の一例を示すものである。図1において、符号101は受信回路を示す。符号102は受信回路101の出力端子を示す。符号104は受信回路101の入力端子を示す。符号105はミキサを示す。符号106は局部発振信号入力端子を示す。符号107は制御信号に応じてゲインを変える可変ゲイン増幅器を示す。
符号108は制御信号に応じて時定数を切り替えることによって遮断周波数を変化させることができる低域通過フィルタを示す。時定数の切り替えは、低域通過フィルタを構成する抵抗もしくはコンデンサの抵抗値をスイッチなどを用いて切り替えることにより実現できる。
符号109はコンデンサを示す。符号110は抵抗を示す。符号111はコンデンサ109と抵抗110とで構成される高域通過フィルタを示す。
符号113はゲイン制御装置112から与えられる制御信号に応じて高域通過フィルタ111の出力電圧を基準電圧に固定するスイッチを示す。符号112は可変ゲイン増幅器107、低域通過フィルタ108およびスイッチ113に制御信号を与えるゲイン制御装置を示す。符号114は高域通過フィルタ111の基準電圧源を示す。
また、図6は本実施例における可変ゲイン増幅器107のゲイン、スイッチ113および低域通過フィルタ108の遮断周波数の状態と、受信回路の各部のDC電圧の時間的変化を示す説明図である。
図6において、波形aは可変ゲイン増幅器107のゲイン設定の時間的変化を示す。このゲイン設定は、時刻t1でゲイン設定がゲインG1からゲインG2へステップ状に変化している。
波形dは低域通過フィルタ108の出力DC電圧の時間的変化を示す。この低域通過フィルタ108の出力DC電圧は、可変ゲイン増幅器107の出力DC電圧のステップ状の変化に対して、過渡応答波形を示す。なお、破線は、DCオフセット電圧VOFSが存在しない場合の低域通過フィルタ108の出力DC電圧を示す。
波形fはスイッチ113の状態を示す。このスイッチ113は、時刻t4でオープン状態からショート状態へ変化し、時刻t2でショート状態からオープン状態へ戻している。
波形gは高域通過フィルタ111の出力DC電圧の時間的変化を示す。この高域通過フィルタ11の出力DC電圧は、一定の電圧が維持されている。
波形hおよびh’は可変ゲイン増幅器のゲイン変化に先立って低域通過フィルタ108の遮断周波数を一時的に高めることにより改善された低域通過フィルタ108の出力DC電圧の時間的変化を示す。ここで、波形h’を得たときの低域通過フィルタ108の遮断周波数の方が、波形hを得たときの低域通過フィルタ108の遮断周波数より高い。
波形kは低域通過フィルタ108の遮断周波数の状態のそれぞれの時間的変化を示す。この低域通過フィルタ108の遮断周波数は、時刻t5で高められ、時刻t3でもとに戻される。なお、時刻t5は時刻t4と、時刻t3は時刻t2と、それぞれ同時であってもよい。
以上のように構成された受信回路について、以下にその動作を説明する。
図1の構成においても、先行技術と同様にDCオフセット電圧は発生し、ゲイン制御装置112によって可変ゲイン増幅器107のゲインが変化したときに、低域通過フィルタ108の出力に過渡応答波形(図6の波形d)が発生することには変わりはない。
ここで、図6の波形fに示すように、可変ゲイン増幅器107のゲインをゲイン制御装置112によって変化させる時刻t1以前の時刻t4から低域通過フィルタ108における過渡応答が発生している期間中、スイッチ113をショート状態にして高域通過フィルタ111の出力を基準電圧源114の電圧に固定することで、図6の波形gのように高域通過フィルタ111の出力でDC電圧の過渡応答が発生することを抑えることができる。
しかし、スイッチ113をショート状態にして基準電圧源114の電圧に固定するということは、受信信号を遮断することになるので、受信品質を良好に保つためにはこのショート状態の期間を短縮することが望ましい。
低域通過フィルタ108の過渡応答の発生期間は、遮断周波数に依存しており、遮断周波数を大きくすると過渡応答の発生期間は、図6の波形hまたはh’のように元の発生期間よりも短くなる。そこで、時刻t1以前にスイッチ113をショート状態にし、かつ、低域通過フィルタ108の遮断周波数を十分に高くする。そして、低域通過フィルタ108が定常状態に落ち着いた後の時刻t3に遮断周波数を元に戻し、その後の時刻t2にスイッチ113を元のオープン状態に戻す。こうすることによって受信信号の遮断期間を短縮しても高域通過フィルタ111の出力でのDC電圧の過渡応答の発生を抑圧することが可能になり、受信品質を良好に保つことが可能になる。
以上のように、本実施例における受信回路によれば、可変ゲイン増幅器107のゲインをゲイン制御装置112によって変化させることに応じて、高域通過フィルタ111の出力をスイッチ113によって基準電圧源114の電圧に固定し、かつ低域通過フィルタ108の遮断周波数を高くする。これによって、ゲイン変化時に高域通過フィルタ111の出力に発生するDC電圧の過渡応答信号を抑圧することができるようになる。その結果、受信信号の品質を良好に保つことが可能になる。
また、上記の実施例では、可変ゲイン増幅器107、低域通過フィルタ108および高域通過フィルタ111がそれぞれひとつずつ接続された状態を示したが、本発明においては、可変ゲイン増幅器107と低域通過フィルタ108の接続の順番を入れ替えることも可能である。すなわち、上記の実施の形態では、可変ゲイン増幅器、低域通過フィルタ、高域通過フィルタの順に接続されていたが、可変ゲイン増幅器、高域通過フィルタ、低域通過フィルタの順に接続されていてもよく、さらに低域通過フィルタ、可変ゲイン増幅器、高域通過フィルタの順に接続されていてもよい。また、これらの組み合わせを複数個、縦続接続した場合においても同様の効果を得ることができる。
次に本発明による実施例2について図面を参照しながら説明する。図3は本発明による受信装置の実施例における構成の一例を示す回路図である。図3において、符号101は上記実施例1にかかる受信回路を示す。符号102は受信回路101の出力端子を示す。符号104は受信回路104の入力端子を示す。符号106は局部発振信号入力端子を示す。符号201は局部発振信号源を示す。符号202は復調信号処理回路を示す。符号203はこれらの構成要素によって構成される受信装置を示す。符号204は受信装置203の入力端子を示す。
以上のように構成された受信装置について、以下にその動作を説明する。
入力端子204に入力された高周波信号は局部発振信号源201で発生する局部発振信号によって、受信回路101内部でベースバンド帯域の変調信号に周波数変換される。
受信回路101においてゲインを変化させたときに発生するDC電圧の過渡応答を抑える方法については上記実施例1において説明したとおりである。
受信回路101内部で適当なレベルにされて出力端子102に出力された変調信号は、復調信号処理回路202によって適宜信号処理を施され、所定の復調信号を得ることが可能になる。
次に本発明による実施例3について図面を参照しながら説明する。図4は本発明による送受信装置の実施例における構成の一例を示す回路図である。図4において、符号203は上記実施例2にかかる受信装置を示す。符号204は受信装置203の入力端子を示す。符号205は送信装置を示す。符号206は送信装置205の出力端子を示す。符号207はデュプレクサを示す。符号208はこれらの構成要素によって構成された送受信装置を示す。符号209は送受信装置の端子を示す。
以上のように構成された送受信装置について、以下にその動作を説明する。
端子209より入力された高周波信号は、デュプレクサ207によって入力端子204のみへ選択的に出力される。入力端子204から受信装置203に入力された高周波信号から所定の復調信号を得る方法、およびDC出力の過渡応答を抑える方法は実施例2において説明したとおりである。
送信装置205によって適当な信号処理をされた高周波信号は出力端子206を経てデュプレクサ207へ入力され、端子209よりへ選択的に出力される。なお、デュプレクサ207の共通端子は、例えばアンテナに接続される。
以上のような構成によって、精度のよい送受信装置を実現することが可能になる。
なお、上記説明ではデュプレクサ207を用いる場合について説明したが、使用するシステムによってはこれをアンテナ切替スイッチに置き換えることが可能である。
以上のように本発明によれば、高域通過フィルタの出力にスイッチを設け、可変ゲイン増幅器のゲイン変化に応じて、当該スイッチを基準電圧に固定し、かつ、低域通過フィルタの遮断周波数を変化させることによって、ゲイン変化時に高域通過フィルタの出力に発生するDC電圧の過渡応答の発生を抑圧することができる。したがって、受信品質の良好な優れた受信回路、これを備えた受信装置およびこの受信装置を構成要素とする送受信装置を実現することができる。
本発明は、移動体通信に用いるダイレクトコンバージョン方式の受信回路と、それを用いた受信装置および送受信装置に関するものである。
近年、携帯電話などの移動体通信機器には小型化と低コスト化の要求が高まっている。これらの要求にこたえるために、部品点数を大きく削減することのできるダイレクトコンバージョン方式の受信装置が広く使われるようになっている。
しかし、このダイレクトコンバージョン方式の受信装置に対する課題として、DCオフセット電圧に関する問題がある。DCオフセット電圧は、受信信号の信号処理に用いる増幅器やA/D変換器などのダイナミックレンジを損ない、受信品質を示す尺度であるビットエラーレートを劣化させる要因となっている。このDCオフセット電圧を抑圧する手段を有するダイレクトコンバージョン方式の受信装置および受信回路が、既に提案されている。
以下に先行技術におけるダイレクトコンバージョン受信回路について説明する。
図2は先行技術におけるダイレクトコンバージョン方式の受信回路の一例を示すものである。図2において、符号101は受信回路を示す。符号102は受信回路101の出力端子を示す。符号104は受信回路101の入力端子を示す。符号105はミキサを示す。符号106は局部発振信号入力端子を示す。符号107は可変ゲイン増幅器を示す。符号108は低域通過フィルタを示す。符号109はコンデンサを示す。符号110は抵抗を示す。符号111はコンデンサ109と抵抗110とで構成される高域通過フィルタを示す。符号112はゲイン制御装置を示す。符号114は高域通過フィルタ111における基準電圧源を示す。
また、図5は先行技術における可変ゲイン増幅器のゲイン設定と、受信回路の各部の出力DC電圧の時間的変化を示すものである。
図5において、波形aは可変ゲイン増幅器107のゲイン設定の時間的変化を示す。このゲイン設定は、時刻t1でゲイン設定がゲインG1からゲインG2へステップ状に変化している。
波形bはミキサ105の出力DC電圧の時間的変化を示す。このミキサ105の出力DC電圧は、ミキサ105の出力や可変ゲイン増幅器107の入力に存在するDCオフセット電圧VOFSにより、本来の動作点電圧(破線で示す)よりも高い値となっている。
波形cは可変ゲイン増幅器107の出力DC電圧の時間的変化を示す。この可変ゲイン増幅器107の出力DC電圧は、ミキサ105の出力DC電圧におけるDCオフセット電圧VOFSの存在に起因して、ゲイン設定の変化に応答してステップ状に変化している。なお、破線は、DCオフセット電圧VOFSが存在しない場合の可変ゲイン増幅器107の出力DC電圧を示す。
波形dは低域通過フィルタ108の出力DC電圧の時間的変化を示す。この低域通過フィルタ108の出力DC電圧は、可変ゲイン増幅器107の出力DC電圧のステップ状の変化に対して、過渡応答波形を示す。なお、破線は、DCオフセット電圧VOFSが存在しない場合の低域通過フィルタ108の出力DC電圧を示す。
波形eは高域通過フィルタ111の出力DC電圧の時間的変化を示す。この高域通過フィルタ111の出力DC電圧には、低域通過フィルタ108の出力DC電圧の過渡応答が残る。
以上のように構成されたダイレクトコンバージョン方式の受信回路について、以下にその動作を説明する。
ダイレクトコンバージョン方式の受信回路においては、信号入力端子104からミキサ105へ入力された高周波信号は、局部発振信号入力端子106へ入力される局部発振信号を用いてベースバンド信号へ周波数変換されて出力される。ところが、ダイレクトコンバージョン方式では、この高周波信号の搬送波周波数と局部発振信号の発振周波数とが同じ周波数である。そのため、例えば局部発振信号が信号入力端子104へ漏洩した場合、この漏洩信号は、局部発振信号と同じ周波数であるから、ミキサ105において周波数変換された結果、DCオフセット電圧として出力されることになる。また、可変ゲイン増幅器107や低域通過フィルタ108などを構成する回路素子の相対的なバラツキによっても、DCオフセット電圧が発生する。
このようにして発生したDCオフセット電圧は、コンデンサ109と抵抗110とによって構成される高域通過フィルタ111によって除去することが可能である。また、この高域通過フィルタ111の遮断周波数を適切に設定することによって、ベースバンド信号を十分に通過させることが可能である。そのため、受信信号の品質を劣化させずに復調信号を得ることが可能となる(例えば特許文献1参照)。
特開平11−225179号公報
しかしながら、図2に示す先行技術の構成では、図5の波形aに示すように、ゲイン制御装置112によって可変ゲイン増幅器107のゲインをG1からG2へ変化させたとき、このゲイン変化に応じてDCオフセット電圧VOFS(図5の波形b)が、可変ゲイン増幅器107の出力DC電圧においては図5の波形cに示すように変化する。
この電圧変化は、低域通過フィルタ108によって過渡応答(図5の波形d)を発生させる。この電圧が高域通過フィルタ111に入力されるために、高域通過フィルタ111の出力では図5の波形eに示すような過渡的なDC電圧の変動が発生する。その結果、受信品質の劣化を引き起こすという問題が生ずる。
本発明は、ゲイン設定の変化時における受信品質の低下を避けることが容易に実現できる受信回路と、それを用いた受信装置および送受信装置を提供することを目的とする。
本発明は、可変ゲイン増幅装置のゲインを変化させるときに、可変ゲイン増幅装置と縦続接続された高域通過フィルタの出力を一定期間基準電圧に固定し、かつ可変ゲイン増幅装置および高域通過フィルタと縦続接続された低域通過フィルタの遮断周波数を一定期間本来の遮断周波数より高くすることを最も主要な特徴とする。
この問題を解決するために、本発明の受信回路、それを用いた受信装置および送受信装置は、先行技術の構成に加えて、当該低域通過フィルタが制御信号によって遮断周波数を変化させる機能を備え、また当該高域通過フィルタの出力にスイッチを接続している。そして、当該可変ゲイン増幅装置のゲインを変化させる制御に応じて、前記スイッチを制御して前記高域通過フィルタの出力を一定期間基準電圧に固定し、かつ、前記低域通過フィルタを制御してその遮断周波数を一定期間高くすることを可能とする構成をとる。
この構成によって、ゲインを変化させたときに発生するDC電圧の過渡応答を抑圧することが可能となり、しかも、過渡応答期間を短くすることができ、したがって受信信号の欠落期間を短くすることができ、受信品質の低下を抑えることが可能となる。
以下、具体的に説明する。
本発明の受信回路は、受信した変調信号を増幅する可変ゲイン増幅装置と、可変ゲイン増幅装置に対して縦続接続され、変調信号の低域成分を除去する高域通過フィルタと、高域通過フィルタの出力電圧を基準電圧に固定するスイッチと、可変ゲイン増幅装置および高域通過フィルタの縦続接続回路に対して縦続接続され、遮断周波数を変化させることが可能で、変調信号の高域成分を除去する低域通過フィルタと、可変ゲイン増幅装置、高域通過フィルタおよび低域通過フィルタを通った変調信号の大きさを変化させるために可変ゲイン増幅装置のゲインを変化させるゲイン制御装置とを備えている。
そして、ゲイン制御装置は、可変ゲイン増幅装置のゲインを変化させる制御に応じて、スイッチを制御することにより高域通過フィルタの出力を一定期間基準電圧に固定し、かつ低域通過フィルタを制御することにより低域通過フィルタの遮断周波数を一定期間本来の遮断周波数より高くする。
上記本発明の受信回路においては、ゲイン制御装置は以下のように構成することが好ましい。すなわち、ゲイン制御装置は、スイッチを制御することにより高域通過フィルタの出力を基準電圧に固定するのと同時にもしくはそれより一定期間経過後に、低域通過フィルタを制御することにより低域通過フィルタの遮断周波数を高くし、低域通過フィルタの遮断周波数を高くした後一定期間経過して可変ゲイン増幅装置のゲインを変化させる制御を行い、ゲインを変化させる制御を行った後一定期間経過して低域通過フィルタを制御して低域通過フィルタの遮断周波数を元の状態に復帰させ、低域通過フィルタの遮断周波数を元の状態に復帰させたと同時あるいはそれから一定期間経過の後に高域通過フィルタの出力を、基準電圧への固定状態から解除する。
また、上記本発明の受信回路においては、可変ゲイン増幅装置と高域通過フィルタと低域通過フィルタとは、それぞれ単数もしくは複数個設けられ、任意の順序および組み合わせで縦続接続されている。
また、上記本発明の受信回路においては、受信して得た変調成分を含む高周波信号を、局部発振信号を用いて変調信号に周波数変換するミキサを、可変ゲイン増幅装置の入力部に備えていることが好ましい。
本発明の受信装置は、上記したミキサを備えた受信回路と、局部発振信号をミキサに与える局部発振信号源と、受信回路から得た変調信号を、適宜信号処理を施して、所定の復調信号を得る復調手段とを備えている。
また、本発明の送受信装置は、上記した受信装置と、所定の信号を変調し、高周波信号に周波数変換して送出する送信装置と、受信装置の入力に一方の選択端子部が接続され、送信装置の出力に他方の選択端子部が接続された信号選択装置とを備えている。
上記の送受信装置においては、信号選択装置としては、例えばアンテナ切替スイッチもしくはデュプレクサが用いられる。
以上のように本発明によれば、高域通過フィルタの出力にスイッチを設け、可変ゲイン増幅器のゲイン変化に応じて、当該スイッチにより高域通過フィルタの出力を基準電圧に固定し、かつ、低域通過フィルタの遮断周波数を本来の遮断周波数より高くする。これによって、ゲイン変化時に高域通過フィルタの出力に発生するDC電圧の過渡応答の発生を抑圧することができ、しかも、その発生期間を短くすることができ、したがって受信信号の欠落期間を短くできる。結果的に受信品質の良好な優れた受信回路と、これを備えた受信装置および送受信装置を実現することができる。
以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。
(第1の実施例)
以下、本発明による受信回路の実施例について図面を参照しながら説明する。図1は本発明による受信回路の実施例における構成の一例を示すものである。図1において、符号101は受信回路を示す。符号102は受信回路101の出力端子を示す。符号104は受信回路101の入力端子を示す。符号105はミキサを示す。符号106は局部発振信号入力端子を示す。符号107は制御信号に応じてゲインを変える可変ゲイン増幅器を示す。
以下、本発明による受信回路の実施例について図面を参照しながら説明する。図1は本発明による受信回路の実施例における構成の一例を示すものである。図1において、符号101は受信回路を示す。符号102は受信回路101の出力端子を示す。符号104は受信回路101の入力端子を示す。符号105はミキサを示す。符号106は局部発振信号入力端子を示す。符号107は制御信号に応じてゲインを変える可変ゲイン増幅器を示す。
符号108は制御信号に応じて時定数を切り替えることによって遮断周波数を変化させることができる低域通過フィルタを示す。時定数の切り替えは、低域通過フィルタを構成する抵抗もしくはコンデンサの抵抗値をスイッチなどを用いて切り替えることにより実現できる。
符号109はコンデンサを示す。符号110は抵抗を示す。符号111はコンデンサ109と抵抗110とで構成される高域通過フィルタを示す。
符号113はゲイン制御装置112から与えられる制御信号に応じて高域通過フィルタ111の出力電圧を基準電圧に固定するスイッチを示す。符号112は可変ゲイン増幅器107、低域通過フィルタ108およびスイッチ113に制御信号を与えるゲイン制御装置を示す。符号114は高域通過フィルタ111の基準電圧源を示す。
また、図6は本実施例における可変ゲイン増幅器107のゲイン、スイッチ113および低域通過フィルタ108の遮断周波数の状態と、受信回路の各部のDC電圧の時間的変化を示す説明図である。
図6において、波形aは可変ゲイン増幅器107のゲイン設定の時間的変化を示す。このゲイン設定は、時刻t1でゲイン設定がゲインG1からゲインG2へステップ状に変化している。
波形dは低域通過フィルタ108の出力DC電圧の時間的変化を示す。この低域通過フィルタ108の出力DC電圧は、可変ゲイン増幅器107の出力DC電圧のステップ状の変化に対して、過渡応答波形を示す。なお、破線は、DCオフセット電圧VOFSが存在しない場合の低域通過フィルタ108の出力DC電圧を示す。
波形fはスイッチ113の状態を示す。このスイッチ113は、時刻t4でオープン状態からショート状態へ変化し、時刻t2でショート状態からオープン状態へ戻している。
波形gは高域通過フィルタ111の出力DC電圧の時間的変化を示す。この高域通過フィルタ11の出力DC電圧は、一定の電圧が維持されている。
波形hおよびh’は可変ゲイン増幅器のゲイン変化に先立って低域通過フィルタ108の遮断周波数を一時的に高めることにより改善された低域通過フィルタ108の出力DC電圧の時間的変化を示す。ここで、波形h’を得たときの低域通過フィルタ108の遮断周波数の方が、波形hを得たときの低域通過フィルタ108の遮断周波数より高い。
波形kは低域通過フィルタ108の遮断周波数の状態のそれぞれの時間的変化を示す。この低域通過フィルタ108の遮断周波数は、時刻t5で高められ、時刻t3でもとに戻される。なお、時刻t5は時刻t4と、時刻t3は時刻t2と、それぞれ同時であってもよい。
以上のように構成された受信回路について、以下にその動作を説明する。
図1の構成においても、先行技術と同様にDCオフセット電圧は発生し、ゲイン制御装置112によって可変ゲイン増幅器107のゲインが変化したときに、低域通過フィルタ108の出力に過渡応答波形(図6の波形d)が発生することには変わりはない。
ここで、図6の波形fに示すように、可変ゲイン増幅器107のゲインをゲイン制御装置112によって変化させる時刻t1以前の時刻t4から低域通過フィルタ108における過渡応答が発生している期間中、スイッチ113をショート状態にして高域通過フィルタ111の出力を基準電圧源114の電圧に固定することで、図6の波形gのように高域通過フィルタ111の出力でDC電圧の過渡応答が発生することを抑えることができる。
しかし、スイッチ113をショート状態にして基準電圧源114の電圧に固定するということは、受信信号を遮断することになるので、受信品質を良好に保つためにはこのショート状態の期間を短縮することが望ましい。
低域通過フィルタ108の過渡応答の発生期間は、遮断周波数に依存しており、遮断周波数を大きくすると過渡応答の発生期間は、図6の波形hまたはh’のように元の発生期間よりも短くなる。そこで、時刻t1以前にスイッチ113をショート状態にし、かつ、低域通過フィルタ108の遮断周波数を十分に高くする。そして、低域通過フィルタ108が定常状態に落ち着いた後の時刻t3に遮断周波数を元に戻し、その後の時刻t2にスイッチ113を元のオープン状態に戻す。こうすることによって受信信号の遮断期間を短縮しても高域通過フィルタ111の出力でのDC電圧の過渡応答の発生を抑圧することが可能になり、受信品質を良好に保つことが可能になる。
以上のように、本実施例における受信回路によれば、可変ゲイン増幅器107のゲインをゲイン制御装置112によって変化させることに応じて、高域通過フィルタ111の出力をスイッチ113によって基準電圧源114の電圧に固定し、かつ低域通過フィルタ108の遮断周波数を高くする。これによって、ゲイン変化時に高域通過フィルタ111の出力に発生するDC電圧の過渡応答信号を抑圧することができるようになる。その結果、受信信号の品質を良好に保つことが可能になる。
また、上記の実施例では、可変ゲイン増幅器107、低域通過フィルタ108および高域通過フィルタ111がそれぞれひとつずつ接続された状態を示したが、本発明においては、可変ゲイン増幅器107と低域通過フィルタ108の接続の順番を入れ替えることも可能である。すなわち、上記の実施の形態では、可変ゲイン増幅器、低域通過フィルタ、高域通過フィルタの順に接続されていたが、可変ゲイン増幅器、高域通過フィルタ、低域通過フィルタの順に接続されていてもよく、さらに低域通過フィルタ、可変ゲイン増幅器、高域通過フィルタの順に接続されていてもよい。また、これらの組み合わせを複数個、縦続接続した場合においても同様の効果を得ることができる。
(第2の実施例)
次に本発明による実施例2について図面を参照しながら説明する。図3は本発明による受信装置の実施例における構成の一例を示す回路図である。図3において、符号101は上記実施例1にかかる受信回路を示す。符号102は受信回路101の出力端子を示す。符号104は受信回路104の入力端子を示す。符号106は局部発振信号入力端子を示す。符号201は局部発振信号源を示す。符号202は復調信号処理回路を示す。符号203はこれらの構成要素によって構成される受信装置を示す。符号204は受信装置203の入力端子を示す。
次に本発明による実施例2について図面を参照しながら説明する。図3は本発明による受信装置の実施例における構成の一例を示す回路図である。図3において、符号101は上記実施例1にかかる受信回路を示す。符号102は受信回路101の出力端子を示す。符号104は受信回路104の入力端子を示す。符号106は局部発振信号入力端子を示す。符号201は局部発振信号源を示す。符号202は復調信号処理回路を示す。符号203はこれらの構成要素によって構成される受信装置を示す。符号204は受信装置203の入力端子を示す。
以上のように構成された受信装置について、以下にその動作を説明する。
入力端子204に入力された高周波信号は局部発振信号源201で発生する局部発振信号によって、受信回路101内部でベースバンド帯域の変調信号に周波数変換される。
受信回路101においてゲインを変化させたときに発生するDC電圧の過渡応答を抑える方法については上記実施例1において説明したとおりである。
受信回路101内部で適当なレベルにされて出力端子102に出力された変調信号は、復調信号処理回路202によって適宜信号処理を施され、所定の復調信号を得ることが可能になる。
(第3の実施例)
次に本発明による実施例3について図面を参照しながら説明する。図4は本発明による送受信装置の実施例における構成の一例を示す回路図である。図4において、符号203は上記実施例2にかかる受信装置を示す。符号204は受信装置203の入力端子を示す。符号205は送信装置を示す。符号206は送信装置205の出力端子を示す。符号207はデュプレクサを示す。符号208はこれらの構成要素によって構成された送受信装置を示す。符号209は送受信装置の端子を示す。
次に本発明による実施例3について図面を参照しながら説明する。図4は本発明による送受信装置の実施例における構成の一例を示す回路図である。図4において、符号203は上記実施例2にかかる受信装置を示す。符号204は受信装置203の入力端子を示す。符号205は送信装置を示す。符号206は送信装置205の出力端子を示す。符号207はデュプレクサを示す。符号208はこれらの構成要素によって構成された送受信装置を示す。符号209は送受信装置の端子を示す。
以上のように構成された送受信装置について、以下にその動作を説明する。
端子209より入力された高周波信号は、デュプレクサ207によって入力端子204のみへ選択的に出力される。入力端子204から受信装置203に入力された高周波信号から所定の復調信号を得る方法、およびDC出力の過渡応答を抑える方法は実施例2において説明したとおりである。
送信装置205によって適当な信号処理をされた高周波信号は出力端子206を経てデュプレクサ207へ入力され、端子209よりへ選択的に出力される。なお、デュプレクサ207の共通端子は、例えばアンテナに接続される。
以上のような構成によって、精度のよい送受信装置を実現することが可能になる。
なお、上記説明ではデュプレクサ207を用いる場合について説明したが、使用するシステムによってはこれをアンテナ切替スイッチに置き換えることが可能である。
以上のように本発明によれば、高域通過フィルタの出力にスイッチを設け、可変ゲイン増幅器のゲイン変化に応じて、当該スイッチを基準電圧に固定し、かつ、低域通過フィルタの遮断周波数を変化させることによって、ゲイン変化時に高域通過フィルタの出力に発生するDC電圧の過渡応答の発生を抑圧することができる。したがって、受信品質の良好な優れた受信回路、これを備えた受信装置およびこの受信装置を構成要素とする送受信装置を実現することができる。
101 受信回路
102 受信回路101の出力端子
104 受信回路101の入力端子
105 ミキサ
106 局部発振信号入力端子
107 可変ゲイン増幅器
108 低域通過フィルタ
109 コンデンサ
110 抵抗
111 高域通過フィルタ
112 ゲイン制御装置
113 スイッチ
114 基準電圧源
201 局部発振信号源
202 復調信号処理回路
203 受信装置
204 受信装置203の入力端子
205 送信装置
206 送信装置205の出力端子
207 デュプレクサ
208 送受信装置
209 送受信装置208の端子
a ゲイン制御装置112によって決定されるゲインの変化波形
b ミキサ105の出力あるいは可変ゲイン増幅器107の入力に発生するDCオフセット電圧を示す波形
c 可変ゲイン増幅器107の出力におけるDC電圧の変化を示す波形
d 低域通過フィルタ108の出力におけるDC電圧の変動を示す波形
e 先行技術における高域通過フィルタ111の出力におけるDC電圧の変動を示す波形
f 実施例1におけるスイッチの状態の一例を示す波形
g 実施例1における高域通過フィルタ111の出力におけるDC電圧を示す波形
h 実施例1における低域通過フィルタ108の遮断周波数を大きくした場合の効果を示す波形
h’ 実施例1における低域通過フィルタ108の遮断周波数をさらに大きくした場合の効果を示す波形
k 実施例1における低域通過フィルタ108の遮断周波数の状態を示す波形
t1 実施例1における可変ゲイン増幅器107のゲインを変化させた時刻
t2 実施例1におけるスイッチ113の状態を元のオープン状態に戻した時刻
t3 実施例1における低域通過フィルタ108の遮断周波数を元に戻した時刻
t4 実施例におけるスイッチ113の状態をショート状態に変化させた時刻
t5 実施例における低域通過フィルタ108の遮断周波数を高めた時刻
102 受信回路101の出力端子
104 受信回路101の入力端子
105 ミキサ
106 局部発振信号入力端子
107 可変ゲイン増幅器
108 低域通過フィルタ
109 コンデンサ
110 抵抗
111 高域通過フィルタ
112 ゲイン制御装置
113 スイッチ
114 基準電圧源
201 局部発振信号源
202 復調信号処理回路
203 受信装置
204 受信装置203の入力端子
205 送信装置
206 送信装置205の出力端子
207 デュプレクサ
208 送受信装置
209 送受信装置208の端子
a ゲイン制御装置112によって決定されるゲインの変化波形
b ミキサ105の出力あるいは可変ゲイン増幅器107の入力に発生するDCオフセット電圧を示す波形
c 可変ゲイン増幅器107の出力におけるDC電圧の変化を示す波形
d 低域通過フィルタ108の出力におけるDC電圧の変動を示す波形
e 先行技術における高域通過フィルタ111の出力におけるDC電圧の変動を示す波形
f 実施例1におけるスイッチの状態の一例を示す波形
g 実施例1における高域通過フィルタ111の出力におけるDC電圧を示す波形
h 実施例1における低域通過フィルタ108の遮断周波数を大きくした場合の効果を示す波形
h’ 実施例1における低域通過フィルタ108の遮断周波数をさらに大きくした場合の効果を示す波形
k 実施例1における低域通過フィルタ108の遮断周波数の状態を示す波形
t1 実施例1における可変ゲイン増幅器107のゲインを変化させた時刻
t2 実施例1におけるスイッチ113の状態を元のオープン状態に戻した時刻
t3 実施例1における低域通過フィルタ108の遮断周波数を元に戻した時刻
t4 実施例におけるスイッチ113の状態をショート状態に変化させた時刻
t5 実施例における低域通過フィルタ108の遮断周波数を高めた時刻
Claims (8)
- 受信した変調信号を増幅する可変ゲイン増幅装置と、
前記可変ゲイン増幅装置に対して縦続接続され、前記変調信号の低域成分を除去する高域通過フィルタと、
前記高域通過フィルタの出力電圧を基準電圧に固定するスイッチと、
前記可変ゲイン増幅装置および前記高域通過フィルタの縦続接続回路に対して縦続接続され、遮断周波数を変化させることが可能で、前記変調信号の高域成分を除去する低域通過フィルタと、
前記可変ゲイン増幅装置、前記高域通過フィルタおよび前記低域通過フィルタを通った変調信号の大きさを変化させるために前記可変ゲイン増幅装置のゲインを変化させるゲイン制御装置とを備え、
前記ゲイン制御装置は、前記可変ゲイン増幅装置のゲインを変化させる制御に応じて、前記スイッチを制御することにより前記高域通過フィルタの出力を一定期間前記基準電圧に固定し、かつ前記低域通過フィルタを制御することにより前記低域通過フィルタの遮断周波数を一定期間本来の遮断周波数より高くすることを特徴とする受信回路。 - 前記ゲイン制御装置は、前記スイッチを制御することにより前記高域通過フィルタの出力を前記基準電圧に固定するのと同時にもしくはそれより一定期間経過後に、前記低域通過フィルタを制御することにより前記低域通過フィルタの遮断周波数を高くし、前記低域通過フィルタの遮断周波数を高くした後一定期間経過して前記可変ゲイン増幅装置のゲインを変化させる制御を行い、前記ゲインを変化させる制御を行った後一定期間経過して前記低域通過フィルタを制御して前記低域通過フィルタの遮断周波数を元の状態に復帰させ、前記低域通過フィルタの遮断周波数を元の状態に復帰させた後一定期間して前記高域通過フィルタの出力を、前記基準電圧への固定状態から解除する請求項1記載の受信回路。
- 前記可変ゲイン増幅装置と前記高域通過フィルタと前記低域通過フィルタとは、それぞれ単数もしくは複数個あり、任意の順序および組み合わせで縦続接続されている請求項1または2記載の受信回路。
- 受信して得た変調成分を含む高周波信号を、局部発振信号を用いて前記変調信号に周波数変換するミキサを、前記可変ゲイン増幅装置の入力部に備えた請求項1または2に記載の受信回路。
- 請求項4に記載の受信回路と、
前記局部発振信号を前記ミキサに与える局部発振信号源と、
前記受信回路から得た変調信号を、適宜信号処理を施して、所定の復調信号を得る復調手段とを備えた受信装置。 - 請求項5に記載の受信装置と、
所定の信号を変調し、高周波信号に周波数変換して送出する送信装置と、
前記受信装置の入力に一方の選択端子部が接続され、前記送信装置の出力に他方の選択端子部が接続された信号選択装置とを備えた送受信装置。 - 前記信号選択装置がアンテナ切替スイッチである請求項6記載の送受信装置。
- 前記信号選択装置がデュプレクサである請求項6記載の送受信装置。
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